(57)【要約】【課題】高圧燃料ポンプの全吐出流量に対し、電気制御リリーフ弁の流量不足であるような構成とした場合、流量不足分を、機械式リリーフ弁で補う方法を採用する場合、電気制御リリーフ弁と、機械式リリーフ弁とが上手く協調しないと、コモンレール内の燃料を排出しきれず異常燃圧となることや、逆に燃料を吐出しすぎて燃圧が低下しすぎ、意図しない機関停止に至るおそれがある。【解決手段】機械式リリーフ弁，電気制御リリーフを備えている高圧燃料系において、高圧燃料ポンプの全吐出時には、機械式リリーフ弁が十分に作動する様に、機械式リリーフ弁が作動開始する圧力以上となってから、電気制御リリーフ弁の作動を開始させることで、機械式リリーフ弁と電気制御リリーフ弁の両方を使って排出する。電気制御リリーフ弁の作動中は、高圧燃料ポンプ全吐出時に、機械式リリーフ弁のみ作動させた場合の圧力特性に基づき、電気制御リリーフ弁の流量を制御する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の高圧燃料を圧送する高圧ポンプと、圧送された燃料を蓄圧するコモンレールと、蓄圧された燃料をシリンダに噴射する噴射弁と、蓄圧燃料の圧力を検出する手段と、コモンレールの燃料圧力の目標値を算出する手段と、コモンレールの蓄圧燃料を放出する電気制御式のリリーフ弁と、コモンレールの畜圧燃料を放出する機械式のリリーフ弁を備えた、燃料噴射制御装置において、
前記電気制御式リリーフ弁の最大リリーフ量は、前記高圧ポンプの最大吐出量よりも小さいものであり、
前記電気制御式リリーフ弁の作動開始は、前記機械式リリーフ弁が作動開始する圧力以上とすることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
内燃機関の高圧燃料を圧送する高圧ポンプと、圧送された燃料を蓄圧するコモンレールと、蓄圧された燃料をシリンダに噴射する噴射弁と、蓄圧燃料の圧力を検出する手段と、コモンレールの燃料圧力の目標値を算出する手段と、コモンレールの蓄圧燃料を放出する電気制御式のリリーフ弁と、コモンレールの畜圧燃料を放出する機械式のリリーフ弁を備えた、燃料噴射制御装置において、
前記電気制御式リリーフ弁の最大リリーフ量は、前記高圧ポンプの最大吐出量よりも小さいものであり、
高圧燃料ポンプ全吐出時に機械式リリーフ弁のみを作動させた場合の前記畜圧燃料の圧力特性に基づき、前記電気制御式リリーフ弁制御のための目標減圧量，目標リリーフ量，パルス幅等のパラメータを変更することで、前記機械式リリーフ弁によるリリーフ量を補って、目標燃圧を実現するのに必要な総リリーフ量となる様に前記電気制御式リリーフ弁を制御することを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１の燃料噴射装置において、高圧燃料ポンプ全吐出時に機械式リリーフ弁のみを作動させた場合の前記畜圧燃料の圧力に基づき、前記電気制御式リリーフ弁制御のための目標減圧量，目標リリーフ量，パルス幅等のパラメータを変更することで、前記機械式リリーフ弁によるリリーフ量を補って、目標燃圧を実現するのに必要な総リリーフ量となる様に前記電気制御式リリーフ弁を制御することを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項２の燃料噴射装置において、高圧燃料ポンプ故障時の高圧燃料ポンプ全吐出時に機械式リリーフ弁のみを作動させた場合の前記畜圧燃料の圧力に基づき、前記電気制御式リリーフ弁制御のための目標減圧量，目標リリーフ量，パルス幅等のパラメータを変更することで、前記機械式リリーフ弁によるリリーフ量を補って、目標燃圧を実現するのに必要な総リリーフ量となる様に前記電気制御式リリーフ弁を制御することを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項３の燃料噴射装置において、高圧燃料ポンプ故障時の高圧燃料ポンプ全吐出時に機械式リリーフ弁のみを作動させた場合の前記畜圧燃料の圧力に基づき、前記電気制御式リリーフ弁制御のための目標減圧量，目標リリーフ量，パルス幅等のパラメータを変更することで、前記機械式リリーフ弁によるリリーフ量を補って、目標燃圧を実現するのに必要な総リリーフ量となる様に前記電気制御式リリーフ弁を制御することを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料を畜圧する配管系の燃料圧力を制御する電気制御式のリリーフ弁（たとえば、電気制御式プレッシャレギュレータ）を配置した構成とした燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料タンクから低圧配管（フィード配管）を経由して低圧ポンプが接続され、この低圧ポンプが昇圧した燃料を、高圧燃料ポンプでさらに昇圧して畜圧配管（以下コモンレール）に導入し、このコモンレールに接続された噴射装置（以下インジェクタ）から筒内に噴射する内燃機関（以下エンジン）が知られている。
【０００３】
また、このようなエンジンでは、コモンレールの燃圧が異常に高圧になる場合に備え、所定圧で動作開始し、コモンレール内の燃料をフィード配管に戻す機械式リリーフ弁（イ）が設けられているのが一般的である。
【０００４】
ここで、機械式リリーフ弁（イ）のリリーフ特性が、高圧燃料ポンプの燃圧脈動によって機械式リリーフ弁（イ）が誤作動することを防止するような設定となっていたり、上記高圧燃料ポンプと、上記機械式リリーフ弁（イ）とが一体になっているなどで、上記機械式リリーフ弁（イ）に汎用性を持たせる必要があったりすると、高圧燃料ポンプが故障し全吐出状態が継続した際に、全吐出流量の排出が間に合わず、燃料圧力が大きくなり、許容最大燃圧以上の異常高燃圧となり得る。ここで許容最大燃圧というのは、インジェクタの作動限界圧や、燃料ギャラリ（配管）耐圧などによるものである。上述した内容の説明用に、図１に、高圧燃料ポンプとしてエンジンの回転運動を利用したものを採用した際の、高圧燃料ポンプ全吐出時の燃料圧力−エンジン回転数チャートを示す。
【０００５】
上述の様な異常高燃圧の状況においては、機械式リリーフ弁（イ）以外の手段によって、コモンレール内の燃料を排出して、燃料の圧力を減圧しなければならない。
【０００６】
また、機関停止時、コモンレール内の燃料の圧力が、インジェクタの油密性能を補償する圧力以上の場合、油密が保たれず、コモンレール内の燃料がインジェクタを通じて筒内に流出してしまい、結果的に排気性能悪化に繋がるおそれがある。
【０００７】
また、上記エンジンの燃料噴射量または吸入空気量を制御するためのアクセル操作において、アクセルオフされると燃料カットを実施するが、アクセルオン操作が為されて、燃料カット状態から復帰する（いわゆる燃料カットリカバ時の）際、排気性能の観点から、復帰時点のアクセル操作量と回転数等の、機関運転状態に応じて、燃圧を最適に制御されることが望ましい。
【０００８】
上記した異常高燃圧の解消及び、燃料カットリカバ等の最適燃圧化に使用可能な構成として、機械式リリーフ弁（イ）とは別に、電気制御式のリリーフ弁（以下電気制御リリーフ弁）である電気制御リリーフ弁（ロ）を備えた構成が下記文献１で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−５４３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
文献１に記載されている構成では、電気制御リリーフ弁（ロ）の流量が、高圧燃料ポンプの全吐出量を上回る場合は、高圧燃料ポンプが全吐出故障した際でも、メカリリーフ弁（イ）は非動作のまま、電気制御リリーフ弁（ロ）のみでコモンレール内の燃料の圧力を所望の燃圧まで下げることが可能である。
【００１１】
しかし、例えば、部品共有化を図り、電気制御リリーフ弁（ロ）としてインジェクタを流用する場合、インジェクタの流量は基本的に『高圧燃料ポンプ全吐出量＞インジェクタ一本当りの流量』の関係になっているので、インジェクタそのままでは流用できず、ベースとなるインジェクタからの変更が必要となり、想定ほどの共有化の利点が得られない懸念がある。
【００１２】
そこで、電気制御リリーフ弁（ロ）の流量不足分を、機械式リリーフ弁（イ）や、別に設けた機械式リリーフ弁（ハ）で補う方法が考えられる。
【００１３】
しかし、電気制御リリーフ弁（ロ）と、機械式リリーフ弁（イ）（ハ）とが上手く協調しないと、コモンレール内の燃料を排出しきれず異常燃圧となることや、逆に燃料を吐出しすぎて燃圧が低下しすぎ、意図しない機関停止（いわゆるエンスト）に至るおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
機械式リリーフ弁（イ），電気制御リリーフ（ロ）を備えている高圧燃料系において、高圧燃料ポンプの全吐出時には、機械式リリーフ弁（イ）が十分に作動する様に、機械式リリーフ弁（イ）が作動開始する圧力以上となってから、電気制御リリーフ弁（ロ）の作動を開始させることで、機械式リリーフ弁（イ）と電気制御リリーフ弁（ロ）の両方を使って排出する。
【００１５】
電気制御リリーフ弁の作動中は、高圧燃料ポンプ全吐出時に機械式リリーフ弁のみ作動させた場合の圧力特性に基づき、電気制御リリーフ弁（ロ）の流量を制御することで、異常高燃圧や、燃圧が低下しすぎることを防止し、燃圧を目標燃圧付近に速やかに制御することが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
部品の共有化が図れ、結果的に、システムコストの安価な部品構成を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】高圧燃料ポンプと機械式リリーフ弁を組合わせ、高圧燃料ポンプを全吐出した場合の圧力特性図である。
【図２】本発明の実施の形態による燃料供給装置の第１の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態による燃料供給装置の第２の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態による燃圧制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態による燃圧制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態による燃圧制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態による燃圧制御のサブルーチン中で参照するテーブル定数ｔｂ１設定値を示すチャートである。
【図８】本発明の実施の形態による燃圧制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態による燃圧制御のサブルーチン中で参照するテーブル定数ｔｂ２設定値を示すチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態による燃圧制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態によるコモンレール内の燃圧挙動及び、機械式リリーフ弁と電気制御リリーフ弁の作動状態を表したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図２以降の各図を用い説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の第１実施例を説明する。図２は本発明の燃料供給装置を直噴式ガソリンエンジン燃料供給装置に適用したシステム構成図である。  
燃料タンク１００内の燃料は低圧燃料ポンプ１０１より汲み上げられ、燃料フィルタ（図示せず）を介して低圧配管１０２を経由して高圧燃料ポンプ１０３に供給される。高圧燃料ポンプ１０３に供給される燃料の圧力は、低圧プレッシャレギュレータ（図示せず）よって、０.３〜０.５Ｍｐａに調圧されている。高圧燃料ポンプ１０３に供給された燃料は３Ｍｐａ〜２０Ｍｐａ程度に昇圧され、コモンレール１０５に蓄圧される。
【００２０】
コモンレールに蓄圧された燃料は、エンジンの各気筒に設置された、インジェクタ１０６によって、供給され燃焼される。コモンレールに蓄圧された燃料の圧力は、燃料圧力センサ１０４によって検出され、ＥＣＵ１１０に燃料圧力センサ信号が送られる。コモンレールにはさらに、燃料圧力を調整する電気制御式のリリーフ弁１０７が設置され、ＥＣＵ１１０からの制御信号に基づいて、開弁または閉弁の動作を行い、開弁時にはコモンレール内の燃料を低圧リリーフ配管１０８に排出し、コモンレール内の燃料圧力が減圧される。なお、前記リリーフ弁１０７は複数であっても良い。
【００２１】
さらに、コモンレール内の燃料圧力を自動調整する機械式のリリーフ弁（以下機械式リリーフ弁）（図示せず）が設置されている。前記機械式リリーフ弁の開弁時には、コモンレール内の燃料を、前記電気制御式のリリーフ弁１０７の場合と同様の低圧リリーフ配管に排出し、コモンレール内の燃料圧力が減圧される。なお、前記機械式リリーフ弁は、前記高圧燃料ポンプ１０３に内蔵されていても良いし、コモンレールに設置されていても良い。また、前記機械式リリーフ弁は複数であっても良い。
【００２２】
前記リリーフ弁１０７及び前記機械式リリーフ弁で排出された燃料は、低圧配管１０２を介して再び高圧燃料ポンプに供給され、高圧燃料ポンプによって、コモンレールに供給される。ＥＣＵ１１０は燃料圧力センサ信号以外にもエンジン回転数や、エンジン吸入空気量，アクセルポジション信号，エンジン水温等のエンジン状態信号を取り込み、燃料噴射量，目標燃圧を算出している。
【００２３】
図３には、第２の実施例を示したシステム構成図を示したものである。図２のシステム構成に対して、リリーフ弁１０７によって排出された燃料を燃料タンクに戻す点が第１のシステム構成と異なる。図２の第１のシステム構成はリリーフ弁から排出された燃料を燃料タンクに戻すリターン配管を設置する必要がない点等が第２のシステム構成に対する利点である。
【００２４】
次に本発明による燃料供給装置の燃料圧力制御の制御フローを図４〜図１０で説明する。
【００２５】
図４は、燃料圧力制御のメインフローである。ステップ４０１にて、エンジン回転数（ＮＥ），エンジン吸入空気量，アクセルポジション信号，エンジン水温等，燃料圧力等のエンジン状態信号を取り込み、ステップ４０２に進む。  
ステップ４０２では、ステップ４０１にて取り込んだエンジン状態から、エンジンの各気筒に供給する燃料噴射量を算出し、ステップ４０３に進む。  
ステップ４０３では、後述する異常燃圧と判定されていない場合は、ステップ４０２にて取り込んだエンジン状態から、コモンレール内の蓄圧燃料の目標圧力を算出し、ステップ４０４に進む。異常燃圧と判定されている場合は、エンジン状態だけでなく、高圧ポンプの作動状態にも基づき、目標燃圧を算出し、ステップ４０４に進む。  
ここでは目標燃圧として高圧燃料ポンプと電気制御リリーフ弁とで共通としたが、それぞれ別の目標燃圧を演算しても良い。
【００２６】
ステップ４０４では、ステップ４０３で算出された燃料圧力に従い、高圧燃料ポンプにて燃料を高圧配管を介してコモンレール内の燃料圧力を制御する高圧ポンプ制御量を算出し、ステップ４０５に進む。
【００２７】
ステップ４０５では、実燃圧から異常燃圧を判定する。異常燃圧と判定した場合は、ステップ４０５に進む。異常燃圧と判定しなかった場合は、燃圧制御を終了する。なお、ここでは実燃圧から異常燃圧を判定したが、実燃圧の変化率に基づいて判定しても良いし、高圧燃料ポンプ故障診断の判定結果に基づいても良いし、それ以外の方法でも良いが、燃圧異常を速やかに検出できることが望ましい。
【００２８】
図５は、図４のステップ４０６で示した、異常燃圧判定時の電気制御リリーフ弁制御の詳細フローを示している。  
ステップ５０５で、実燃圧と作動開始判定燃圧（rp_erac０）とを比較し、実燃圧の方が大きい場合は、ステップ５０８に進む。実燃圧の方が小さい場合は、ステップ５０６に
進む。  
ステップ５０６では、『実燃圧＞作動開始判定燃圧（rp_erac０）』を経験した後、『実燃圧＜作動判定燃圧（rp_erac１）』を経験したかどうかを判定し、成立するならばス
テップ５０７に進む。成立しないならば終了する。  
ステップ５０７では、実燃圧と作動判定燃圧（rp_erac２）とを比較し、実燃圧の方が大きい場合はステップ５０８に進む。実燃圧の方が小さい場合は終了する。  
ステップ５０８では、電気制御リリーフ弁制御を実行する。
【００２９】
図６は、図５のステップ５０６で示した、電気制御リリーフ弁制御の詳細フローを示している。  
ステップ６０１で、フィードフォワード分有効パルス幅を演算し、ステップ６０２に進む。  
ステップ６０２では、フィードバック分有効パルス幅を演算し、ステップ６０３に進む。  
ステップ６０３では、ステップ６０２とステップ６０３の演算結果に基づき、有効パルス幅を演算し、ステップ６０４に進む。  
ステップ６０４では、実燃圧に基づき無効パルス幅を求め、ステップ６０５に進む。    なおここでは実燃圧に基づき無効パルス幅を求めたが、電圧等に基づき求めても良いし、その他の方法で求めても良い。  
ステップ６０５では、ステップ６０３とステップ６０４の演算結果に基づき、最終パルス幅を演算し、終了する。
【００３０】
図７は、図６のステップ６０４で示した、無効パルス演算に用いる、テーブル設定例を示したものである。なお設定値は、電気制御リリーフの単体試験結果に基づき設定されるのが望ましい。図７はインジェクタベースの電気制御リリーフを記載したため右上がりになっているが、右下がりの特性や、その他の特性でも良い。
【００３１】
図８は、図６のステップ６０１で示した、フィードフォワード分有効パルス幅演算の詳細フローを示している。  
ステップ８０１で、エンジン回転数から、機械式リリーフ弁作動時最大燃圧を演算し、ステップ８０２に進む。  
ステップ８０２では電気制御リリーフ分目標減圧量を演算し、ステップ８０３に進む。
ステップ８０３では電気制御リリーフ分目標流量を演算し、ステップ８０４に進む。    なお、ここでは電気制御リリーフ分目標減圧量（TDPFF_ERV）と、コモンレール容積（v
ol_cmn），弾性係数（coe_ela）から演算する構成としたが、その他の方法でも良い。
ステップ８０４ではフィードフォワード分パルス幅を演算し終了する。  
なお、ここでは、電気制御リリーフ分目標流量（TFFF_ERV）と流量−パルス幅換算係数
（coe_erpw）と調整係数（coe_adj）から演算する構成としたが、その他の方法でも良い。
【００３２】
図９は、図８のステップ８０１で示した、機械式リリーフ弁作動時最大燃圧を求めるためのテーブル設定値を示している。なおここでは、高圧燃料ポンプとしてエンジンの回転運動を利用したものを採用した際の、高圧燃料ポンプ全吐出時の燃料圧力−エンジン回転数チャートを示したが、高圧燃料ポンプの形式に合った、他の形式でも良い。
【００３３】
図１０は、図６のステップ６０２で示した、フィードバック分有効パルス幅演算の詳細フローを示している。  
ステップ１００１で、燃圧偏差を求め、ステップ１００２に進む。  
ステップ１００２では、電気制御リリーフ分目標流量を求め、ステップ１００３に進む。ステップ１００３では、フィードバック分パルス幅を求め終了する。
【００３４】
図１１は、図４〜図１０で説明した制御フローを実行した場合のタイムチャートである。ある燃圧において、機械式リリーフ弁と電気制御リリーフ弁それぞれの流量は高圧燃料ポンプの全吐出流量以下であるが、機械式リリーフ弁と電気制御リリーフ弁の流量を合わせると、高圧燃料ポンプの全吐出流量以上になる様な組合わせとなっている燃料供給装置について、ある運転条件において、時刻ｔ１直前に高圧燃料ポンプが全吐出故障した場合を想定し記載してある。
【００３５】
なお、機械式リリーフ弁の流量が、高圧燃料ポンプの全吐出以下となるのは、機械式リリーフ弁の定格流量自体が高圧燃料ポンプ以下となっている場合は当然であるが、そうではなくとも、一般的な機械式リリーフには、機械式リリーフが作動し始める圧力（クラッキング圧）から、機械式リリーフが定格流量となる圧力の間に、差圧が存在する特性を持つことから、機械式リリーフ弁の定格流量は高圧燃料ポンプ以上となっているが、定格流量となる圧力未満の圧力で燃料を排出する様な場合についても当てはまる。
【００３６】
時刻ｔ１直前に、高圧燃料ポンプが全吐出故障したため燃圧上昇する。  
時刻ｔ１で、異常燃圧判定される燃圧となる。さらに燃圧が上昇する。  
時刻ｔ２で、機械式リリーフ弁が作動する燃圧となる。機械式リリーフが作動することで燃圧の上昇速度は遅くなるが、機械式リリーフ弁分の流量だけでは高圧ポンプ全吐出分の流量を賄いきれないため、燃圧は上昇する。  
時刻ｔ３で、電気制御リリーフ作動開始判定圧（rp_erac０）となる。時刻ｔ３で電気制御リリーフを作動させるため、燃圧が低下する。  
時刻ｔ４で、電気制御リリーフ作動判定圧（rp_erac１）未満となるので電気制御リリーフ弁を閉弁する。電気制御リリーフ弁の閉弁により、燃圧が上昇開始する。  
時刻ｔ５で、電気制御リリーフ作動判定圧（rp_erac２）より大きくなるので、電気制御リリーフ弁を開弁し、燃圧が低下し始める。  
時刻ｔ６で、電気制御リリーフ作動判定圧（rp_erac１）未満となるので電気制御リリーフ弁を閉弁する。電気制御リリーフ弁の閉弁により、燃圧が上昇開始する。  
時刻ｔ７以降は、時刻ｔ４〜ｔ６までの動作・挙動と同様である。
【００３７】
なお、便宜上、機械式リリーフ弁・電気制御リリーフ弁の作動開始・停止と同時に燃圧変化が発生するように記載したが、実際にはいくらかの応答遅れが存在する。  
また、図１１では機械式リリーフ弁の閉弁圧を、機械式リリーフ弁の開弁圧より、低く記載したが、これはいわゆるヒステリシスを表現している。  
また、図１１では目標燃圧を機械式リリーフ弁の開弁圧と、機械式リリーフ弁の閉弁圧の中間としたが、この範囲内で燃圧を制御すると機械式リリーフ弁が開いているため、電気制御リリーフ弁の流量と併せると、高圧燃料ポンプの全吐出以上の流量吐出ができることで、燃圧を安定的に制御することを狙ったものであるが、この値以外の目標燃圧としても良い。  
また、図１１では目標燃圧を、高圧燃料ポンプと電気制御リリーフ弁とで共通的に用いている場合を想定しているのであるが、高圧燃料ポンプと電気制御リリーフ弁とでそれぞれ別の目標燃圧としても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１００  燃料タンク
１０１  低圧燃料ポンプ
１０２  低圧燃料配管
１０３  高圧燃料ポンプ
１０４  燃料圧力センサ
１０５  コモンレール
１０６  インジェクタ
１０７  電気制御リリーフ弁
１０８  低圧配管へのリリーフ配管
１０９  燃料タンクへのリリーフ配管
１１０  ＥＣＵ
【図１】
2011052539.tif 000003
【図２】
2011052539.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】
2011052539.tif 000009
【図８】
2011052539.tif 000010
【図９】
2011052539.tif 000011
【図１０】
2011052539.tif 000012
【図１１】
2011052539.tif 000013