(57)【要約】  低圧燃料ポンプ（１）と高圧燃料ポンプ（２）を備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くする。高圧燃料ポンプ（２）から燃料噴射弁（７）までの間で燃料の圧力が目標値に近づくように、高圧燃料ポンプ（２）の比例積分制御を行い、高圧燃料ポンプ（２）が作動している場合には、比例積分制御における積分項が変化しないか又は減少しているときに、低圧燃料ポンプ（１）から高圧燃料ポンプ（２）までの間の燃料の圧力であるフィード圧を低下させ、積分項が増加しているときに、フィード圧を上昇させる。一方、高圧燃料ポンプ（２）が停止している場合には、高圧燃料ポンプ（２）が停止する前よりもフィード圧を高くする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧燃料ポンプから吐出される燃料を高圧燃料ポンプにより昇圧して燃料噴射弁へ供給する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
前記高圧燃料ポンプから前記燃料噴射弁までの間で燃料の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサの検出値が目標値に近づくように、前記高圧燃料ポンプの比例積分制御を行う高圧燃料ポンプ制御部と、
前記高圧燃料ポンプが作動しているときであって、前記比例積分制御における積分項が変化しないか又は減少しているときに、前記低圧燃料ポンプから前記高圧燃料ポンプまでの間の燃料の圧力であるフィード圧を低下させ、前記積分項が増加しているときに、前記フィード圧を上昇させる低圧燃料ポンプ制御部と、
前記高圧燃料ポンプが停止しているときに、前記高圧燃料ポンプが停止する前よりも前記フィード圧を高くするフィード圧増加部と、
を備える内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項２】
前記高圧燃料ポンプが停止しているときとは、前記内燃機関の燃料カット時である請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項３】
前記フィード圧増加部は、前記高圧燃料ポンプが停止している時間が長くなるほど、前記フィード圧を高くする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項４】
前記フィード圧増加部は、前記低圧燃料ポンプを間欠的に作動させる請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項５】
前記フィード圧増加部は、前記内燃機関の冷却水温度が高いほど、前記フィード圧を高くする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
【請求項６】
前記フィード圧増加部は、前記内燃機関の冷却水温度と吸気温度との差が大きいほど、前記フィード圧を高くする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を気筒内へ直接噴射する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、燃料タンクから燃料を吸い上げる低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプにより吸い上げられた燃料を気筒内へ噴射可能な圧力まで昇圧させる高圧燃料ポンプと、を備えることが知られている。【０００３】
上記したような燃料噴射制御システムにおいては、低圧燃料ポンプの作動に伴うエネルギ消費を抑えるために、低圧燃料ポンプよりも下流の圧力（フィード圧ともいう。）を可及的に低下させることが望まれている。ただし、フィード圧が燃料の飽和蒸気圧よりも低くなると、ベーパが発生する虞がある。【０００４】
これに対し、特許文献１には、高圧燃料ポンプの駆動デューティが所定値以上となった場合にベーパが発生していると判定して、フィード圧を上昇させる技術が記載されている。【０００５】
ところで、内燃機関の減速時などに燃料カットが実施されると、燃料を高圧にする必要がないため、高圧燃料ポンプが停止される。この場合、高圧燃料ポンプの駆動デューティは零となる。したがって、高圧燃料ポンプの駆動デューティに基づいて、ベーパが発生しているか否か判定することができなくなる。【０００６】
また、高圧燃料ポンプを比例積分制御する場合において、積分項に基づいてフィード圧を小さくすることで燃費を改善することができる。しかし、高圧燃料ポンプが停止しているときには、積分項を得ることができないため、積分項の変化割合に応じてフィード圧を小さくすることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−０７１２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の燃料噴射制御システムは、
低圧燃料ポンプから吐出される燃料を高圧燃料ポンプにより昇圧して燃料噴射弁へ供給する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
前記高圧燃料ポンプから前記燃料噴射弁までの間で燃料の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサの検出値が目標値に近づくように、前記高圧燃料ポンプの比例積分制御を行う高圧燃料ポンプ制御部と、
前記高圧燃料ポンプが作動しているときであって、前記比例積分制御における積分項が変化しないか又は減少しているときに、前記低圧燃料ポンプから前記高圧燃料ポンプまでの間の燃料の圧力であるフィード圧を低下させ、前記積分項が増加しているときに、前記フィード圧を上昇させる低圧燃料ポンプ制御部と、
前記高圧燃料ポンプが停止しているときに、前記高圧燃料ポンプが停止する前よりも前記フィード圧を高くするフィード圧増加部と、
を備える。【００１０】
高圧燃料ポンプ制御部は、例えば圧力センサの検出値（実燃圧）と、目標値と、の差が小さくなるように比例積分制御を実施する。この比例積分制御では、例えば、高圧燃料ポンプに供給する電力、または、高圧燃料ポンプの駆動デューティを操作することで、高圧燃料ポンプからの燃料の吐出圧力または吐出量を変化させる。これにより、圧力センサの検出値を変化させる。この比例積分制御を実施している場合に、低圧燃料ポンプから高圧燃料ポンプへ至る燃料経路でベーパが発生すると、比例積分制御の積分項が増加傾向を示す。この場合、フィード圧を高くすることによりベーパの発生を抑制できる。【００１１】
よって、前記積分項が変化しないか又は減少する場合に、フィード圧を低下させる。なお、前記積分項の単位時間あたりの変化量が零以下になる場合に、フィード圧を低下させてもよい。一方、前記積分項が増加する場合に、フィード圧を上昇させる。なお、前記積分項の単位時間あたりの変化量が零より大きくなる場合に、フィード圧を上昇させてもよい。そうすると、ベーパの発生を回避しつつフィード圧を必要最低限に抑えることができる。たとえば、低圧燃料ポンプ制御部は、ベーパの発生しない範囲でフィード圧がより低くなるように、低圧燃料ポンプからの燃料の吐出圧力または吐出量を変化させる。【００１２】
ところで、内燃機関が搭載される車両の減速時などには、内燃機関への燃料の供給を停止させる燃料カットが実施される。この燃料カット時には、高圧燃料ポンプが停止される。そして、高圧燃料ポンプが停止されると、内燃機関の周りに配置されている燃料配管内の燃料が、該内燃機関から輻射熱を受ける。これにより、燃料の温度が上昇すると、ベーパが発生する虞がある。【００１３】
すなわち、高圧燃料ポンプが作動しているときには、燃料配管内の燃料がすぐに入れ替わるため、ベーパは発生し難い。一方、高圧燃料ポンプが停止されると、燃料配管内に燃料が滞留するので、内燃機関から熱を受けた燃料の温度上昇により、ベーパが発生し易い。そして、高圧燃料ポンプの停止時にベーパが発生すると、次回の高圧燃料ポンプの作動時に燃料圧力の上昇が遅れる。【００１４】
また、低圧燃料ポンプ制御部によるフィード圧制御は、高圧燃料ポンプよりも下流の燃料圧力の検出値と目標値との差に基づいた比例積分制御（ＰＩ制御）を行ったときの積分項に基づいた処理である。このため、高圧燃料ポンプが停止されると、低圧燃料ポンプ制御部によるフィード圧制御を行うことができなくなる。すなわち、フィード圧を決定することができなくなる。【００１５】
そこで、フィード圧増加部は、高圧燃料ポンプが停止しているときのフィード圧を、高圧燃料ポンプが停止する前のフィード圧よりも高くする。これは、高圧燃料ポンプが停止する直前または高圧燃料ポンプが停止した時点でのフィード圧よりも高くするとしてもよい。そして、高圧燃料ポンプが停止しているときには、低圧燃料ポンプ制御部によるフィード圧制御を停止させる。すなわち、高圧燃料ポンプが作動しているときには、低圧燃料ポンプ制御部によってフィード圧が決定されるが、高圧ポンプが停止しているときには、フィード圧増加部によってフィード圧が決定される。【００１６】
ここで、高圧燃料ポンプの停止直前には、低圧燃料ポンプ制御部によるフィード圧制御が実施されているため、このときのフィード圧は、ベーパが発生しない必要最低限の値となっている。この状態で、高圧燃料ポンプが停止されると、燃料の温度が上昇するので、ベーパが発生する虞がある。これに対し、フィード圧を上昇させれば、ベーパの発生を抑制できる。すなわち、高圧燃料ポンプが停止する前よりもフィード圧を高くすることで、ベーパの発生を抑制できる。このようにして、ベーパが発生しないようにしつつフィード圧を低く抑えることができる。なお、フィード圧の上昇量はベーパが発生しないような一定値としてもよいが、後述のようにして決定してもよい。【００１７】
また、本発明においては、前記高圧燃料ポンプが停止しているときとは、前記内燃機関の燃料カット時であってもよい。【００１８】
ここで、内燃機関の燃料カット時には、燃料噴射弁から燃料を噴射しないため、高圧燃料ポンプを作動させる必要がない。このとき仮に、燃料カット前のフィード圧となるように低圧燃料ポンプを作動させても、燃料の温度の上昇によりベーパが発生する虞がある。これに対し、燃料カットが実行されているときに、燃料カットが実行される前よりもフィード圧を高くすれば、ベーパの発生を抑制できる。【００１９】
また、本発明においては、前記フィード圧増加部は、前記高圧燃料ポンプが停止している時間が長くなるほど、前記フィード圧を高くしてもよい。【００２０】
ここで、高圧燃料ポンプの停止時間が長くなるほど、燃料が内燃機関から受ける熱が増加する。このため、高圧燃料ポンプの停止時間が長くなるほど、燃料の温度が高くなり、ベーパが発生しやすくなる。これに対し、高圧燃料ポンプの停止時間が長くなるほど、フィード圧を高くすることにより、ベーパの発生を抑制できる。これは、高圧燃料ポンプが停止する前からのフィード圧の上昇量を、高圧燃料ポンプの停止時間が長くなるほど、大きくしているともいえる。このように、高圧燃料ポンプの停止時間に応じて、フィード圧を決定することで、ベーパの発生を抑制すると共に、必要以上にフィード圧を高めることを抑制できる。したがって、低圧燃料ポンプの消費電力を低減することができるため、燃費の悪化を抑制できる。なお、フィード圧は、所定の間隔で段階的に上昇させてもよく、連続的に無段階に上昇させてもよい。【００２１】
また、本発明においては、前記フィード圧増加部は、前記低圧燃料ポンプを間欠的に作動させてもよい。【００２２】
ここで、高圧燃料ポンプが停止されているときには、ベーパが発生しないようなフィード圧を維持できるように低圧燃料ポンプを作動させれば足りる。すなわち、高圧燃料ポンプが停止されているために、燃料の圧力が低下し難いので、低圧燃料ポンプを常に作動させる必要はなく、必要に応じて間欠的に作動させればよい。これにより、低圧燃料ポンプの消費電力を低減することができるため、燃費を向上させることができる。なお、低圧燃料ポンプを作動させる時間および停止させる時間は、ベーパが発生しないフィード圧となるように設定される。【００２３】
また、本発明においては、前記フィード圧増加部は、前記内燃機関の冷却水温度が高いほど、前記フィード圧を高くしてもよい。【００２４】
ここで、内燃機関の冷却水温度が高いほど、内燃機関から燃料が受ける熱が多くなるので、ベーパが発生しやすくなる。すなわち、冷却水温度とベーパの発生のしやすさとには相関関係がある。これに対し、内燃機関の冷却水温度が高いほど、フィード圧を高くすれば、ベーパの発生を抑制できる。また、内燃機関の冷却水温度が低いときには、低圧燃料ポンプの消費電力を低減することができるため、燃費を向上させることができる。【００２５】
また、本発明においては、前記フィード圧増加部は、前記内燃機関の冷却水温度と吸気温度との差が大きいほど、前記フィード圧を高くしてもよい。【００２６】
ここで、冷却水温度は、内燃機関の温度と相関が高い。一方、吸気温度は、燃料温度と相関が高い。このため、内燃機関の冷却水温度と、内燃機関の吸気温度との差は、内燃機関から燃料が受ける熱の量と相関関係にある。したがって、フィード圧を、内燃機関の冷却水温度と内燃機関の吸気温度との差に応じて増加させれば、燃料が受ける熱の量に応じてフィード圧を増加させることができる。このようにして、燃料が受ける熱の量が大きいときには、ベーパの発生を抑制することができる。また、燃料が受ける熱の量が小さいときには、低圧燃料ポンプの消費電力を低減することができるため、燃費を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】内燃機関の燃料噴射制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】低圧燃料ポンプの吐出圧力（フィード圧）Ｐｌを連続的に低下させた場合における積分項Ｉｔと高圧燃料通路内の燃料圧力Ｐｈの挙動を示す図である。
【図３】低圧燃料ポンプのフィード圧Ｐｌを必要最低限の値まで低下させるフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。
【図４】図３に示したフィード圧制御が実行されたときのフィード圧Ｐｌと積分項Ｉｔと燃料圧力Ｐｈと空燃比との挙動を示す図である。
【図５】高圧燃料ポンプの停止時におけるフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。
【図６】高圧燃料ポンプの停止時間にしたがって低圧燃料ポンプの駆動デューティを大きくするときのフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。
【図７】車両走行時における燃料温度、冷却水温度、吸気温度、潤滑油温度の推移を示したタイムチャートである。
【図８】内燃機関の冷却水温度にしたがって低圧燃料ポンプの駆動デューティを決定するときのフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。
【図９】車両走行時における燃料の温度と、冷却水温度、潤滑油温度、吸気温度と、の関係を示した図である。
【図１０】内燃機関の冷却水温度にしたがって低圧燃料ポンプの駆動デューティを決定するときのフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３０】
＜実施例１＞
図１は、内燃機関の燃料噴射制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す燃料噴射制御システムは、直列４気筒の内燃機関に適用される燃料噴射制御システムであり、低圧燃料ポンプ１と、高圧燃料ポンプ２とを備えている。なお、内燃機関の気筒数は、４つに限られず、５つ以上であってもよく、或いは３つ以下であってもよい。
【００３１】
低圧燃料ポンプ１は、燃料タンク３に貯留されている燃料を汲み上げるためのポンプであり、電力により駆動されるタービン式ポンプ（ウェスコ式ポンプ）である。低圧燃料ポンプ１から吐出された燃料は、低圧燃料通路４によって高圧燃料ポンプ２の吸入口へ導かれる。
【００３２】
高圧燃料ポンプ２は、低圧燃料ポンプ１から吐出された燃料を昇圧するためのポンプであり、内燃機関の動力（たとえば、カムシャフトの回転力）により駆動される往復式のポンプ（プランジャー式ポンプ）である。高圧燃料ポンプ２の吸入口には、該吸入口の導通と閉塞とを切り換える吸入弁２ａが設けられている。吸入弁２ａは、電磁駆動式の弁機構であり、プランジャの位置に対する開閉タイミングを変更することによって高圧燃料ポンプ２の吐出量（吐出圧力としてもよい）を変更する。また、高圧燃料ポンプ２の吐出口には、高圧燃料通路５の一端が接続されている。高圧燃料通路５の他端は、デリバリパイプ６に接続されている。
【００３３】
デリバリパイプ６には、４つの燃料噴射弁７が接続されており、高圧燃料ポンプ２からデリバリパイプ６へ圧送された高圧の燃料が各燃料噴射弁７へ分配される。燃料噴射弁７は、内燃機関の気筒内へ直接燃料を噴射する。
【００３４】
なお、上記した燃料噴射弁７のような筒内噴射用の燃料噴射弁に加え、吸気通路（吸気ポート）内へ燃料を噴射するためのポート噴射用の燃料噴射弁が内燃機関に取り付けられている場合は、低圧燃料通路４の途中から分岐してポート噴射用のデリバリパイプへ低圧の燃料が供給されるように構成されてもよい。
【００３５】
上記した低圧燃料通路４の途中には、パルセーションダンパ１１が配置されている。パルセーションダンパ１１は、前記高圧燃料ポンプ２の動作（吸引動作と吐出動作）に起因する燃料の脈動を減衰するものである。また、上記した低圧燃料通路４の途中には、分岐通路８の一端が接続されている。分岐通路８の他端は、燃料タンク３に接続されている。分岐通路８の途中には、プレッシャーレギュレータ９が設けられている。プレッシャーレギュレータ９は、低圧燃料通路４内の圧力（燃料圧力）が所定値を超えたときに開弁することにより、低圧燃料通路４内の余剰の燃料が分岐通路８を介して燃料タンク３へ戻るように構成される。
【００３６】
上記した高圧燃料通路５の途中には、チェック弁１０が配置されている。チェック弁１０は、前記高圧燃料ポンプ２の吐出口から前記デリバリパイプ６へ向かう流れを許容し、前記デリバリパイプ６から前記高圧燃料ポンプ２の吐出口へ向かう流れを規制する。
【００３７】
上記したデリバリパイプ６には、該デリバリパイプ６内の余剰の燃料を前記燃料タンク３へ戻すためのリターン通路１２が接続されている。リターン通路１２の途中には、該リターン通路１２の導通と遮断とを切り換えるリリーフ弁１３弁が配置されている。リリーフ弁１３は、電動式または電磁駆動式の弁機構であり、デリバリパイプ６内の燃料圧力が目標値を超えたときに開弁される。
【００３８】
前記リターン通路１２の途中には、連通路１４の一端が接続されている。前記連通路１４の他端は、前記高圧燃料ポンプ２に接続されている。この連通路１４は、前記高圧燃料ポンプ２から排出される余剰燃料を前記リターン通路１２へ導くための通路である。
【００３９】
ここで、本実施例における燃料供給システムは、上記した各機器を電気的に制御するためのＥＣＵ１５を備えている。ＥＣＵ１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどを備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ１５は、圧力センサ１６、吸気温度センサ１７、アクセルポジションセンサ１８、クランクポジションセンサ１９、冷却水温度センサ２０などの各種センサと電気的に接続されている。
【００４０】
圧力センサ１６は、デリバリパイプ６内の燃料圧力（高圧燃料ポンプの吐出圧力）Ｐｈに相関した電気信号を出力するセンサである。圧力センサ１６によれば、高圧燃料ポンプ２と燃料噴射弁７との間の燃料の圧力を検出できる。吸気温度センサ１７は、内燃機関に吸入される空気の温度に相関した電気信号を出力する。吸気温度センサ１７によれば、内燃機関の吸気温度を検出することができる。アクセルポジションセンサ１８は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ１８の出力信号により、内燃機関の負荷が検出される。クランクポジションセンサ１９は、内燃機関の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ１９の出力信号により、内燃機関の回転数が検出される。冷却水温度センサ２０は、内燃機関の冷却水の温度に相関した電気信号を出力する。冷却水温度センサ２０によれば、内燃機関の冷却水温度、または、内燃機関の温度を検出することができる。
【００４１】
ＥＣＵ１５は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、低圧燃料ポンプ１や吸入弁２ａを制御する。たとえば、ＥＣＵ１５は、圧力センサ１６の検出値（実燃圧）が目標値に収束するように、吸入弁２ａの開閉タイミングを調整する。その際、ＥＣＵ１５は、吸入弁２ａの駆動デューティ（ソレノイドの通電時間と非通電時間との比）を変化させることで、実燃圧と目標値との差に基づく比例積分制御（ＰＩ制御）を行う。なお、この比例積分制御は、以下、高圧燃料ポンプ２の比例積分制御ともいう。また、吸入弁２ａの駆動デューティは、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティともいう。なお、前記した目標値は、燃料噴射弁７の目標燃料噴射量に応じて定められる値である。また、本実施例では、吸入弁２ａの開閉タイミングを調整することで実燃圧を目標値に近付けている。これに対し、高圧燃料ポンプ２への供給電力を調整することで該高圧燃料ポンプ２からの吐出量を調整可能な場合もある。この場合には、高圧燃料ポンプ２への供給電力を調整することで実燃圧を目標値に近付けてもよい。つまり、比例積分制御により供給電力を変化させてもよい。
【００４２】
上記した比例積分制御において、ＥＣＵ１５は、目標燃料噴射量に応じて定まるフィードフォワード項と、実燃圧と目標値との差（以下、「燃圧差」ともいう）の大きさに応じて定める比例項と、実燃圧と目標値との差の一部を積算した積分項と、を加算することにより、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティを算出する。なお、本実施例においては、このように高圧燃料ポンプ２の駆動デューティを算出するＥＣＵ１５が、本発明に係る高圧燃料ポンプ制御部に相当する。
【００４３】
なお、目標燃料噴射量とフィードフォワード項との関係、および、上記した燃圧差と比例項との関係は、予め実験などを利用した適合作業によって定められるものとする。また、上記した燃圧差のうち、積分項に加算される量の割合についても、予め実験などを利用した適合作業によって定められるものとする。
【００４４】
また、ＥＣＵ１５は、低圧燃料ポンプ１の消費電力を可及的に低減するために、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）を必要最低限の値まで低下させるフィード圧制御を実行する。なお、フィード圧の必要最低限の値は、ベーパが発生しないフィード圧の下限値としてもよい。
【００４５】
具体的には、ＥＣＵ１５は、以下の式（１）にしたがって、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを演算する。なお、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄの大きさは、低圧燃料ポンプ１のフィード圧Ｐｌに比例するものとする。すなわち、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを大きくするほど、フィード圧Ｐｌが高くなる。
Ｉｄ＝Ｉｄｏｌｄ＋ΔＩｔ＊Ｆ−Ｃｄｗｎ・・・（１）
式（１）中のＩｄｏｌｄは、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄの前回の計算値である。式（１）中のΔＩｔは、前記比例積分制御に用いられる積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔ（たとえば、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティの前回の演算に用いられた積分項Ｉｔｏｌｄと今回の演算に用いられた積分項Ｉｔとの差（Ｉｔ−Ｉｔｏｌｄ））である。また、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔは、単位時間当たりの積分項Ｉｔの変化量としてもよい。式（１）中のＦは、補正係数である。なお、補正係数Ｆとしては、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが正値であるときは１以上の増加係数Ｆｉが使用され、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが負値であるときは１未満の減少係数Ｆｄが使用される。また、式（１）中のＣｄｗｎは、低下定数である。この低下定数Ｃｄｗｎは、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力を低下させるために設定される。なお、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力が急速に低下すると、低圧燃料通路４内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧を大幅に下回る可能性がある。その場合、低圧燃料通路４内に多量のベーパが発生し、高圧燃料ポンプ２の吸引不良や吐出不良が誘発される。そのため、低下定数Ｃｄｗｎは、低圧燃料通路４内の燃料圧力が飽和蒸気圧を大幅に下回らない範囲で最大の値に設定されることが望ましく、予め実験などの適合処理により求めておく。
【００４６】
上記した式（１）にしたがって低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが決定されると、前記積分項Ｉｔが増加傾向を示すとき（ΔＩｔ＞０）は低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが増加（フィード圧Ｐｌが上昇）し、前記積分項Ｉｔが減少傾向又は一定値を示すとき（ΔＩｔ≦０）は低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが減少（フィード圧Ｐｌが低下）することになる。
【００４７】
前記積分項Ｉｔは、低圧燃料通路４にベーパが発生したとき、言い換えると、低圧燃料通路４内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧を下回ったときに、増加傾向を示す。ここで、図２は、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）Ｐｌを連続的に低下させた場合における積分項Ｉｔと高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈの挙動を示す図である。
【００４８】
図２において、フィード圧Ｐｌが飽和蒸気圧を下回ると（図２中のｔ１）、積分項Ｉｔが緩やかな増加傾向を示す。その後、フィード圧Ｐｌがさらに低下されると、高圧燃料ポンプ２の吸引不良または吐出不良が発生する（図２中のｔ２）。高圧燃料ポンプ２の吸引不良または吐出量が発生すると、積分項Ｉｔの増加速度が大きくなるとともに、高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈが低下する。
【００４９】
よって、上記した式（１）により低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが決定されると、前記積分項Ｉｔが増加傾向を示すとき（ΔＩｔ＞０）は低圧燃料ポンプ１のフィード圧Ｐｌが上昇する。また、前記積分項Ｉｔが一定又は減少傾向を示すとき（ΔＩｔ≦０）は低圧燃料ポンプ１のフィード圧Ｐｌが低下する。このため、ベーパの発生に起因した高圧燃料ポンプ２の吸引不良や吐出不良を抑制しつつ、低圧燃料ポンプのフィード圧Ｐｌを必要最低限の値まで低下させることができる。なお、本実施例においては上記式（１）にしたがって低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを調整するＥＣＵ１５が、本発明による低圧燃料ポンプ制御部に相当する。また、積分項Ｉｔが増加傾向を示すときに低圧燃料ポンプ１のフィード圧Ｐｌが上昇され、積分項Ｉｔが一定又は減少傾向を示すときに低圧燃料ポンプ１のフィード圧Ｐｌが低下されるのであれば、上記式（１）以外の計算式を採用してもよい。
【００５０】
図３は、低圧燃料ポンプのフィード圧Ｐｌを必要最低限の値まで低下させるフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。このルーチンは、予めＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶されており、内燃機関の始動（たとえば、イグニションスイッチがオフからオンへ切り換えられたとき）をトリガとして実行される。
【００５１】
図３に示したルーチンにおいて、ＥＣＵ１５は、先ずステップＳ１０１の処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ１５は、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを初期値Ｉｄ０に設定する。この初期値Ｉｄ０は、予め最適値を実験等により求めてＥＣＵ１５に記憶しておく。
【００５２】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１５は、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティの演算に用いられた積分項Ｉｔの値を読み込む。続いて、ＥＣＵ１５は、前記ステップＳ１０２で読み込まれた積分項Ｉｔから前回の積分項Ｉｔｏｌｄを減算することにより、変化量ΔＩｔ（＝Ｉｔ−Ｉｔｏｌｄ）を算出する。
【００５３】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１５は、前記ステップＳ１０２で算出された変化量ΔＩｔと低下定数Ｃｄｗｎを用いて、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを演算する。その際、ＥＣＵ１５は、上記した式（１）にしたがって低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを演算する。
【００５４】
ここで、前記変化量ΔＩｔが正の値を示すとき（積分項Ｉｔが増加傾向を示すとき）は、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを増加させる。その場合、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）Ｐｌが上昇する。一方、前記変化量ΔＩｔが零であるとき（積分項Ｉｔが一定であるとき）、または前記積分項Ｉｔが負の値を示すとき（積分項Ｉｔが減少傾向にあるとき）は、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを減少させる。その場合、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）Ｐｌが低下する。
【００５５】
次に、ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１５は、前記ステップＳ１０３で求められた低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄのガード処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ１５は、前記ステップＳ１０３で求められた低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが下限値以上かつ上限値以下の値であるか否かを判別する。前記ステップＳ１０３で求められた低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが下限値以上かつ上限値以下の値であるときは、ＥＣＵ１５は、前記駆動デューティＩｄを目標駆動デューティＩｄｔｒｇに定める。前記駆動デューティＩｄが上限値を超える場合は、ＥＣＵ１５は、目標駆動デューティＩｄｔｒｇを上限値と同じ値に定める。前記駆動デューティＩｄが下限値を下回る場合は、ＥＣＵ１５は、目標駆動デューティＩｄｔｒｇを下限値と同じ値に定める。
【００５６】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１５は、前記ステップＳ１０４で定められた目標駆動デューティＩｄｔｒｇを低圧燃料ポンプ１に印加することにより、低圧燃料ポンプ１を駆動させる。なお、ＥＣＵ１５は、ステップＳ１０５の処理を実行した後に、ステップＳ１０２以降の処理を繰り返し実行する。
【００５７】
以上述べたようにＥＣＵ１５が図３に示したフィード圧制御を実行すると、積分項Ｉｔが一定または低下傾向を示すとき（変化量ΔＩｔが零以下の値になるとき）は、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力が低下される。一方、積分項Ｉｔが増加傾向を示すとき（変化量ΔＩｔが正の値を示すとき）は、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力が上昇される。
【００５８】
したがって、本実施例によれば、低圧燃料通路４内に多量のベーパが発生する前（ベーパが発生し始めたときとしてもよい）にフィード圧Ｐｌの低下を停止させることができる。その結果、図４に示すように、燃料圧力Ｐｈの大幅な低下や空燃比の乱れを招くことなく、フィード圧Ｐｌを可及的に低下させることが可能になる。ここで、図４は、図３に示したフィード圧制御が実行されたときのフィード圧Ｐｌと積分項Ｉｔと燃料圧力Ｐｈと空燃比との挙動を示す図である。
【００５９】
また、前記変化量ΔＩｔが大きくなるほどフィード圧Ｐｌが高められるため、高圧燃料ポンプ２の吸引不良や吐出不良をより確実に抑制することが可能となる。また、図３に示したフィード圧制御は、低圧燃料通路４内の燃料圧力を検出するセンサや燃料の飽和蒸気圧を検出するセンサを必要としないため、燃料噴射制御システムの車載性の低下や製造コストの増加を招くこともない。
【００６０】
ところで、内燃機関が搭載される車両の減速時などには、内燃機関への燃料の供給を停止させる燃料カットが実施される。この燃料カット時には、高圧燃料ポンプ２が停止される。ここで、内燃機関の周りに配置されている低圧燃料通路４内の燃料は、該内燃機関から熱を受けている。これにより、低圧燃料通路４内の温度が上昇する。高圧燃料ポンプ２の作動時には、低圧燃料通路４内の燃料が速やかに入れ替わる。このため、燃料の温度の上昇が抑制されるので、ベーパは発生し難い。
【００６１】
しかし、高圧燃料ポンプ２が停止されると、低圧燃料通路４内に燃料が滞留するために、燃料の温度が上昇し易くなるので、ベーパが発生し易い。上記したフィード圧制御は、実燃圧と目標値との差に基づく比例積分制御（ＰＩ制御）を行ったときの積分項に基づいた処理のため、高圧燃料ポンプ２が停止されると、フィード圧制御を実行することができなくなる。すなわち、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを決定することができなくなる。
【００６２】
そこで、本実施例では、高圧燃料ポンプ２が停止しているときには、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを高圧燃料ポンプ２の停止直前の値に基づいて決定する。なお、高圧燃料ポンプ２が停止しているときには、図３に示したフィード圧制御を停止させる。そして、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティは、高圧燃料ポンプ２の停止直前の値に対して、大きな値とする。なお、高圧燃料ポンプ２が停止しているときに限らず、高圧燃料ポンプ２が停止し得る運転状態のときに、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを、高圧燃料ポンプ２の停止直前の値に対して、大きな値としてもよい。高圧燃料ポンプ２が停止し得る運転状態としては、燃料カット時を例示できる。
【００６３】
ここで、高圧燃料ポンプ２の停止直前には、図３に示したフィード圧制御が実施されているため、このときの低圧燃料ポンプ１の駆動デューティは、ベーパが発生しない必要最低限の値となっている。この状態で、高圧燃料ポンプ２が停止されると、低圧燃料通路４内の燃料の温度が上昇する。したがって、ベーパの発生を抑制するためには、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを高圧燃料ポンプ２の停止直前の値よりも大きくするとよい。これにより、低圧燃料通路４内の燃料の圧力が上昇するため、ベーパの発生を抑制できる。なお、このときの低圧燃料ポンプ１の駆動デューティの増加量は、フィード圧が飽和蒸気圧よりも高くなるような値として、予め実験等により求めておく。
【００６４】
図５は、高圧燃料ポンプ２の停止時におけるフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ１５により実行される。
【００６５】
ステップＳ２０１では、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティが０であるか否か判定される。すなわち、高圧燃料ポンプ２が停止しているか否か判定される。本ステップでは、低圧燃料通路４内の燃料の温度が上昇し得る状態であるか否か判定している。なお、本ステップでは、高圧燃料ポンプ２が停止される状態であるか否か判定してもよい。この場合、機関回転数または機関負荷の少なくとも一方に基づいて判定してもよい。また、たとえば、燃料カットが実施されているか否か判定してもよい。
【００６６】
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０２へ進んで低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが算出される。このときには、図３に示したフィード圧制御が停止される。そして、高圧燃料ポンプ２の停止時点での低圧燃料ポンプ１の駆動デューティに対して規定値を加算した値を新たな駆動デューティとして設定する。そして、この駆動デューティにしたがって、低圧燃料ポンプ１が駆動される。
【００６７】
一方、ステップＳ２０１で否定判定がなされた場合には、本ルーチンを終了させて、引き続き図３に示したフィード圧制御が実施される。なお、本実施例においてはステップＳ２０１を処理するＥＣＵ１５が、本発明におけるフィード圧増加部に相当する。
【００６８】
なお、ステップＳ２０２において、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティに対して加算される規定値は、一定の値としてもよいが、高圧燃料ポンプ２の停止時間にしたがって大きくしてもよい。すなわち、高圧燃料ポンプ２の停止時間が長くなるほど、燃料が内燃機関から受ける熱の量が増加する。このため、高圧燃料ポンプ２の停止時間が長くなるほど、低圧燃料通路４内の燃料の温度が高くなり、ベーパが発生しやすくなる。
【００６９】
これに対し、高圧燃料ポンプ２の停止時間が長くなるほど、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを大きくすることによりフィード圧を高くすれば、ベーパの発生を抑制できる。すなわち、高圧燃料ポンプ２の停止時間が長くなるほど、ステップＳ２０２において、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティに対して加算される規定値を大きくする。なお、高圧燃料ポンプ２の停止時間と、高圧燃料ポンプ２の停止時点からのフィード圧の増加量と、の関係は、予め実験等により求めておく。このように、高圧燃料ポンプ２の停止時間に応じて、フィード圧を決定することで、ベーパの発生を抑制すると共に、必要以上にフィード圧を高めることを抑制できる。したがって、低圧燃料ポンプ１の消費電力を低減することができるため、燃費の悪化を抑制できる。
【００７０】
また、図６に示すようにして、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを大きくしてもよい。図６は、高圧燃料ポンプ２の停止時間にしたがって低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを大きくするときのフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ１５により実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７１】
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１では、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが算出される。このときには、図３に示したフィード圧制御が停止される。そして、低圧燃料ポンプ１の現時点での駆動デューティに対して規定値を加算した値を新たな駆動デューティとして設定する。そして、この駆動デューティにしたがって、低圧燃料ポンプ１が駆動される。なお、ここでいう規定値は、ステップＳ２０２で用いられる規定値と同じであってもよく、異なる値であってもよい。
【００７２】
ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で算出された駆動デューティにしたがって低圧燃料ポンプ１を駆動する状態を規定時間維持する。
【００７３】
ステップＳ３０３では、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが上限値を超えたか否か判定される。この上限値は、たとえば、それ以上に駆動デューティを大きくしてもベーパの発生にはほとんど影響のない値として設定される。すなわち、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを大きくしても、ペーパの発生を抑制する効果がほとんど変わらない場合には、それ以上に低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが増加することを抑制することで、消費電力を抑制する。
【００７４】
ステップＳ３０３で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ３０４へ進み、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが上限値に設定される。この駆動デューティにしたがって、低圧燃料ポンプ１が駆動される。
【００７５】
一方、ステップＳ３０３で否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０１へ戻る。すなわち、ステップＳ３０１で低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが規定値だけ増加され、この状態がステップＳ３０２で規定時間だけ維持されることが繰り返される。そうすると、規定時間毎に、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが規定値ずつ増加される。すなわち、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが段階的に大きくなる。なお、規定値及び規定時間は、ベーパの発生を抑制し得る値として予め実験等により求めることができる。
【００７６】
このように、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが上限値を超えるまでは、高圧燃料ポンプ２の停止時間が長くなるほど、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが大きくされる。これにより、燃料の温度上昇に応じて、フィード圧を高くすることができるので、ベーパの発生を抑制できる。また、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが上限値を超えるまでは、駆動デューティが徐々に増加されるので、低圧燃料ポンプ１の消費電力を抑えることができる。
【００７７】
また、高圧燃料ポンプ２が停止されているときには、低圧燃料ポンプ１を、連続的に作動させてもよいが、間欠的に作動させてもよい。ここで、高圧燃料ポンプ２が停止されているときには、低圧燃料通路４内の燃料が消費されない。このため、低圧燃料ポンプ１は、低圧燃料通路４内の燃料の圧力を維持または増加するためだけに作動させれば足りる。すなわち、ベーパが発生しないようなフィード圧を維持できるように低圧燃料ポンプ１を作動させればよい。たとえば、低圧燃料ポンプ１を作動させる時間と、停止させる時間と、を予め実験等により求めておく。このときには、ベーパの発生を抑制し得る必要最低限の作動時間とする。このように、低圧燃料ポンプ１を間欠的に作動させることにより、低圧燃料ポンプ１の消費電力を低減することができるため、燃費を向上させることができる。
【００７８】
また、高圧燃料ポンプ２の停止時点からの低圧燃料ポンプ１の駆動デューティの増加量を、内燃機関の冷却水温度に応じて決定してもよい。なお、内燃機関の冷却水温度は、内燃機関の温度、または内燃機関の潤滑油温度としてもよい。ここで、内燃機関の冷却水温度が高いほど、低圧燃料通路４内の燃料の温度上昇が大きくなるため、ベーパが発生しやすくなる。
【００７９】
図７は、車両走行時における燃料温度、冷却水温度、吸気温度、潤滑油温度の推移を示したタイムチャートである。なお、燃料温度は、高圧燃料ポンプ２の入り口における燃料の温度である。
【００８０】
冷却水温度または潤滑油温度が高くなると、燃料温度が上昇するのが分かる。すなわち、冷却水温度または潤滑油温度と、燃料温度と、には相関関係がある。したがって、冷却水温度に応じて低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを増加することで、ベーパの発生を抑制できる。ベーパが発生しない低圧燃料ポンプ１の駆動デューティの増加量と、内燃機関の冷却水温度との関係は、予め実験等により求める。この関係は、マップ化しておいてもよい。
【００８１】
図８は、内燃機関の冷却水温度にしたがって低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを決定するときのフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ１５により実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８２】
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０１へ進む。ステップＳ４０１では、冷却水温度センサ２０により、内燃機関の冷却水温度が検出される。本ステップでは、燃料の温度と相関のある物理量として、内燃機関の冷却水温度を検出している。
【００８３】
ステップＳ４０２では、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが算出される。このときには、図３に示したフィード圧制御が停止される。そして、冷却水温度に応じた低圧燃料ポンプ１の駆動デューティの増加量が算出される。冷却水温度と、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティの増加量との関係は、予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。そして、高圧燃料ポンプ２の停止時点における低圧燃料ポンプ１の駆動デューティに、本ステップで算出される増加量を加算した値を新たな駆動デューティとして設定する。
【００８４】
このようにして、内燃機関の冷却水温度が高いときにはベーパの発生を抑制することができる。また、内燃機関の冷却水温度が低いときには、低圧燃料ポンプ１の消費電力を低減することができるため、燃費を向上させることができる。
【００８５】
また、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティの増加量を、内燃機関の冷却水温度と内燃機関の吸気温度との差に応じて決定してもよい。
【００８６】
ここで、図９は、車両走行時における燃料の温度と、冷却水温度、潤滑油温度、吸気温度と、の関係を示した図である。ここで、吸気温度は、燃料温度と相関が高いことが分かる。これに対して冷却水温度は、サーモスタットやラジエータにより制御されるため、燃料の温度との相関が比較的低い。また、潤滑油温度は冷却水温度に応じて変化するため、やはり燃料温度との相関が比較的低い。
一方、内燃機関の冷却水温度は、内燃機関の温度と相関が高い。このため、内燃機関の冷却水温度と、内燃機関の吸気温度との差は、燃料が受ける熱の量に比例する。したがって、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを、内燃機関の冷却水温度と内燃機関の吸気温度との差に応じて増加させれば、燃料が受ける熱の量に応じてフィード圧を増加させることができる。なお、高圧燃料ポンプ２の停止時点からの低圧燃料ポンプ１の駆動デューティの増加量と、内燃機関の冷却水温度と内燃機関の吸気温度との差と、の関係は、予め実験等により求める。この関係は、マップ化しておいてもよい。
【００８７】
図１０は、内燃機関の冷却水温度にしたがって低圧燃料ポンプ１の駆動デューティを決定するときのフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ１５により実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８８】
ステップＳ５０１では、吸気温度センサ１７により、内燃機関の吸気温度が検出される。本ステップでは、燃料の温度と相関の高い内燃機関の吸気温度を検出している。
【００８９】
ステップＳ５０２では、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティが算出される。このときには、図３に示したフィード圧制御が停止される。そして、冷却水温度と吸気温度との差に応じた低圧燃料ポンプ１の駆動デューティの増加量が算出される。冷却水温度と吸気温度との差と、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティの増加量との関係は、予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。そして、高圧燃料ポンプ２の停止時点における低圧燃料ポンプ１の駆動デューティに、本ステップで算出される増加量を加算した値を新たな駆動デューティとして設定する。
【００９０】
このようにして、燃料が受ける熱の量が大きいときには、ベーパの発生を抑制することができる。また、燃料が受ける熱の量が小さいときには、低圧燃料ポンプ１の消費電力を低減することができるため、燃費を向上させることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１     低圧燃料ポンプ
２     高圧燃料ポンプ
２ａ   吸入弁
３     燃料タンク
４     低圧燃料通路
５     高圧燃料通路
６     デリバリパイプ
７     燃料噴射弁
８     分岐通路
９     プレッシャーレギュレータ
１０   チェック弁
１１   パルセーションダンパ
１２   リターン通路
１３   リリーフ弁
１４   連通路
１５   ＥＣＵ
１６   圧力センサ
１７   吸気温度センサ
１８   アクセルポジションセンサ
１９   クランクポジションセンサ
２０   冷却水温度センサ
【図１】
2013046359.tif 000003
【図２】
2013046359.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2013046359.tif 000010
【図９】
2013046359.tif 000011
【図１０】
2013046359.tif 000012
【国際調査報告】
2013046359.tif 000013
2013046359.tif 000014
2013046359.tif 000015
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