(57)【要約】【課題】燃料送給システム内における燃料蒸気の発達の可能性を減少させつつ、低圧燃料ポンプによって消費されるエネルギーを減少させる。【解決手段】エンジンに連結される燃料送給システムのための方法が開示される。この燃料送給システムは、高圧ポンプＨＰＰの上流側に流体接続された低圧ポンプＬＰＰを含んでいる。この方法には、高圧ポンプＨＰＰ及び低圧ポンプＬＰＰの双方の作動中における、高圧ポンプＨＰＰの入口での圧力変動に対応した低圧ポンプＬＰＰの作動調整を含むものとする。【選択図】図３
2011094612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連結された燃料送給システムのための方法であって、
上記燃料送給システムは、高圧ポンプの上流に流体連結された低圧ポンプを含んでおり、
上記低圧ポンプ及び高圧ポンプの双方の作動中に、該高圧ポンプの入口における圧力変動に応じて、該低圧ポンプの作動調整を行う方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
上記高圧ポンプの入口における圧力変動は、高圧ポンプの作動周波数を有する燃料圧力の振動又は該高圧ポンプの共鳴振動であり、
上記低圧ポンプの作動調整は、上記高圧ポンプの入口における上記燃料圧力の振動に基づいて上記低圧ポンプの出力を維持すること含む方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
上記低圧ポンプの出力の調整は、上記高圧ポンプの入口における圧力変動の振幅が閾値よりも小さいか否かに基づいて行われる方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、
上記低圧ポンプの出力の調整は、上記高圧ポンプの入口における圧力変動の振幅の時間変化率に基づいて行われる方法。
【請求項５】
請求項２記載の方法において、
上記作動調整は、第１の状態において、低圧ポンプの出力を減少させ、そして、該減少後に生じる上記高圧ポンプの入口における圧力振動に応じて低圧ポンプの出力を維持する方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
上記維持によって上記低圧ポンプの出力の減少を停止し、その後、該低圧ポンプを、上記高圧ポンプの入口における圧力振動の振幅が閾値以上のまま維持されるように作動調整する方法。
【請求項７】
請求項２記載の方法において、
上記低圧ポンプは、エンジン始動後の燃焼サイクル中に、上記高圧ポンプの入口で生じる圧力変動に基づいて調整される方法。
【請求項８】
エンジンのための燃料送給システムであって、
高圧ポンプに流体連結された低圧ポンプと、
高圧ポンプの入口に連結された燃料圧力センサと、
メモリに格納され、プロセッサを介して実行可能なコードを有するコントローラを含む制御システムとを含み、
上記制御システムは、燃料圧力センサの出力のうちカットオフ周波数と同じか又はそれ以上の変動に基づいて、低圧ポンプの作動調整を行うためのコードを含む燃料送給システム。
【請求項９】
請求項８記載の燃料送給システムにおいて、
上記制御システムはさらに、上記低圧ポンプの作動調整に際して、上記低圧ポンプの出力の目標値を決定するとともに、該目標値に基づいて該低圧ポンプを制御して、該低圧ポンプの出力を減少させ、そして、上記高圧ポンプの入口における、カットオフ周波数以上の燃料圧力の変動の振幅を基に、該出力の減少を停止するためのコードを有している燃料送給システム。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料送給システムにおいて、
上記低圧ポンプの出力の減少の停止は、上記高圧ポンプの入口における燃料圧力の変動の閾値振幅、及び、該燃料圧力の変動の振幅の時間変化率の少なくとも一方に基づいている燃料送給システム。
【請求項１１】
請求項９記載の燃料送給システムにおいて、
上記低圧ポンプの目標出力は、燃料送給システムの燃料温度、燃料組成物、及び／又は燃料流量のうち少なくとも一つに基づいて決定される燃料送給システム。
【請求項１２】
請求項８記載の燃料送給システムにおいて、
上記低圧ポンプは、電子制御される吸い上げポンプであり、上記高圧ポンプは、複数の直接燃料噴射器に流体連結されている燃料送給システム。
【請求項１３】
請求項８記載の燃料送給システムにおいて、
上記高圧ポンプは、ピストンと、ポンプ室と、吐出室とを有する機械的に駆動される排水ポンプあり、
上記吐出室及びポンプ室は、ピストンを挟んで相対向するように配置されている燃料送給システム。
【請求項１４】
請求項１３記載の燃料送給システムにおいて、
燃料送給システムの作動中において、上記吐出室、及び、上記ポンプ室に実質的に等価な圧力が作用するように構成されている燃料送給システム。
【請求項１５】
請求項８記載の燃料送給システムにおいて、
上記制御システムはさらに、エンジンに直接燃料を送給するように高圧ポンプを作動させるコードを含んでいる燃料送給システム。
【請求項１６】
エンジンに連結された燃料送給システムのための方法であって、
燃料送給システムは、高圧ポンプの上流側に流体連結された低圧ポンプを含み、
上記低圧ポンプ及び高圧ポンプの双方の作動中に、低圧ポンプの作動出力を減少させ、
そして、上記高圧ポンプの入口における圧力振動のうち、カットオフ周波数よりも大きい周波数の圧力振動の振幅が閾値振幅を下回るのに応じて、上記低圧ポンプの作動出力の減少を停止させる方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、
上記エンジンの作動中に、上記高圧ポンプから該エンジンの直接燃料噴射器へと燃料を送給する方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、
上記低圧ポンプの作動出力の減少は、エンジン始動に続くエンジンの暖機状態の間に実行されるものである方法。
【請求項１９】
請求項１６記載の方法において、
上記高圧ポンプ内又はその上流側に設けられる圧力センサによって、該高圧ポンプの入口における圧力振動を検出することをさらに含む方法。
【請求項２０】
エンジンに連結された燃料送給システムのための方法であって、
燃料送給システムは、高圧ポンプの上流に流体連結された低圧ポンプを有しており、
上記低圧ポンプ及び高圧ポンプの双方の作動中に、該低圧ポンプの作動出力を調整する工程を含み、
上記低圧ポンプの作動出力の調整は、燃料の蒸気化の抑制に必要な高圧ポンプの入口圧力の作動パラメータに基づくオープンループ推定と、高圧ポンプの入口圧力における測定された圧力変動の振幅に基づくフィードバック・パラメータと、を基に行われる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
燃料送給システム及びその制御方法
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、燃焼効率を上昇させて排気エミッションを低減するための、広範囲に亘る作動条件での燃料送給を実現するために、ガソリン直噴（ＧＤＩ）システムを採用する場合がある。しかしながら、特定の作動条件下では、燃料送給システムで蒸気生成が起こる可能性があり、そして、それは次々にエンジンの燃焼効率を低下させる。
【０００３】
この蒸気生成を減少させるために、現在までに様々な方法が採用されている。例えば、特許文献１には、高圧ポンプの下流側の燃料送給システムにおける蒸気生成を減少させるための制御方法が開示されている。特に、この制御方法は、高圧ポンプの下流における蒸気泡の生成を検出するために、燃料供給システムにおける圧力調整器のレスポンス曲線を監視し、次いで、高圧ポンプの下流の燃料送給システムを調整し、燃料送給システム内の蒸気を減少させることが不可欠である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７,４３８,０５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発明者らは、上記の方法に対していくつかの問題があることに気付いた。例えば、上記の方法は、燃料蒸気生成が起こった後、それによって少なくとも若干の燃焼効率の低下があった後に動作を軽減する。さらにまた、蒸気は、高圧ポンプの下流に生成されるだけでなくポンプの上流にも生成される可能性がある。しかしながら、圧力調整器の位置に起因して、圧力調整器の応答カーブは、このような上流側の蒸気生成の兆候を何ら提供しない（０５１参照）。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの方法として、内燃機関のための燃料送給システム及び方法を備える。エンジンに連結される燃料送給システムのための方法が開示される。燃料送給システムは、高圧ポンプ（ＨＰＰ）の上流に流体結合された低圧ポンプ（ＬＰＰ）を含む。この方法には、高圧ポンプ及び低圧ポンプの双方の作動中における、高圧ポンプの入口での圧力変動（振動）に応じた低圧ポンプの作動調整を含むものとする。
【０００７】
具体的には、本明細書において、発明者らは、高圧ポンプの入口における圧力変動、特に、ある特定の周波数範囲内にある振動は、蒸気生成の兆候を示す指標となり得ること、すなわち、より高い振幅は蒸気生成が少なく、そして、逆により低い振幅は蒸気生成が多いことに気付いた。
【０００８】
このような方法によれば、変動振幅は、高圧ポンプ内又はその上流側における蒸気生成の指標として役立つ。延いては、低圧ポンプの出力は減少することができ、それによって、燃料送給システム内における燃料蒸気の発達の可能性を減少させつつ、低圧燃料ポンプによって消費されるエネルギーを減少させることができる。特に、この方法によれば、高圧ポンプ内又はその上流側の蒸気に起因した高圧ポンプ（例えばステップ室）の疲労を減少させることができる。いくつかの実施例において、例えば、電子帰還のない燃料系が使用されるときに、この方法は、既存の構成要素を利用して実行することができ、この実行のために追加のコストを必要としない。
【０００９】
上記の背景及び解決手段は、実施例においてより詳細に記載される概念を抜粋して簡潔な形で紹介するために示したものであることを理解するべきである。それは、請求項の主題の鍵となる又は欠くことのできない特徴を特定することを意図したものではなく、その範囲は、詳細な説明の次に示す請求項によって独自に定義される。更にまた、請求項の手段は、上述した不利な点を解決するための実施又はこの開示の一部に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、内燃機関を示す模式図である。
【図２】図１に示される内燃機関に燃料を供給するために使用される燃料送給システムを示す模式図である。
【図３】高圧ポンプの入口における圧力変動を示したグラフである。
【図４】図３と同じ時間帯におけるエンジン温度を示したグラフである。
【図５】システムの効率を上昇させるとともに、燃料送給システムにおける蒸気生成を減少させるために使用される燃料送給システムのための方法を示す図である。
【図６】システムの効率を上昇させるとともに、燃料送給システムにおける蒸気生成を減少させるために使用される燃料送給システムのための他の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この説明では、図１に示されるようなエンジンシステム及び該システムのための方法を開示し、図２に示されるように、このシステムは上流側の低圧ポンプと下流側の高圧ポンプとを有している。システム及び方法は、高圧ポンプの入口における圧力変動に基づいて低圧ポンプ及び高圧ポンプの出力を調整する方法を含む。特に、図３及び図４にて図示されるように、高圧ポンプの入口における燃料圧力の圧力振動は、所定の周波数又はそれよりも高い周波数を有していて、蒸気生成の兆候を示す。このように、圧力振動を監視することによって、蒸気生成又は蒸気生成の可能性を識別し、それに対してポンプの作動修正を行うことができる。例えば、図５及び図６のルーチンにて図示されるように、高圧ポンプの入口の圧力振動に応じて、低圧ポンプは蒸気生成を抑制するように調整される。さらに、燃料送給システムにおける燃料温度、燃料組成物、及び燃料流量を含む様々な付加的なパラメータを考慮に入れることができる。１つの特定の実施形態において、低圧ポンプの出力を減少させるとともに圧力振動を監視する方法であってもよい。それから、圧力振動の振幅があまりに低くなる場合には、低圧ポンプを弱める動作を減少又は停止し、それによって、蒸気生成を回避又は抑制することができる。
【００１２】
このような方法で、燃料圧力の変動の振幅は、高圧ポンプ内又は高圧ポンプの上流における蒸気生成の指標として役立つ。従って、この方法では、高圧ポンプの上流及び高圧ポンプ内部における蒸気生成を回避可能としつつ、システム効率を増加させるように低圧ポンプの出力が調整（制御）される。
【００１３】
従って、燃料送給システムは、蒸気生成によって引き起こされる疲労を低減しつつ高い効率で作動させることができる。図１は、多気筒エンジン１０の一つの気筒（シリンダ）を示す線図を示している。エンジン１０は、少なくとも部分的に、コントローラ１２を含む制御システム１５０によって、そして、入力装置１３０を介した車両のオペレータからの入力によって制御される。制御システムは、図２を参照して本明細書においてさらに詳細に説明するように、燃料送給システムの構成要素（例えば低圧ポンプ及び／又は高圧ポンプ）をさらに含むことができる。この例では、入力装置１３０は、アクセルペダル及びペダル位置に比例した信号ＰＰを生成するペダル位置センサ１３４を含む。エンジン１０の燃焼室（すなわちシリンダ）は、そこに配置されるピストン３６を有する燃焼室壁３２を含む。ピストンの往復運動がクランクシャフトの回転運動に変換されるように、ピストン３６はクランクシャフト４０に連結される。クランクシャフト４０は、介在する伝達システムを介して少なくとも一つの駆動輪に連結される。さらに、始動モータは、エンジン１０の始動動作を可能にするためにフライホイールを介してクランクシャフト４０に連結される。
【００１４】
燃焼室３０は、吸気通路４２を介して吸気マニホールド４４から吸入空気を受け入れるとともに、排気通路４８を介して燃焼ガスを排出可能に構成されている。吸気マニホールド４４及び排気通路４８は、それぞれに設けられた吸気バルブ５２及び排気バルブ５４を介して燃焼室３０に選択的に連通可能に構成されている。
【００１５】
燃焼室３０が、２つ以上の吸気バルブ及び／又は２つ以上の排気バルブを含む実施形態であってもよい。
【００１６】
この例では、吸気バルブ５２及び排気バルブ５４は、それぞれのカム駆動システム５１及び５３を介してカム駆動によって制御される。カム駆動システム５１及び５３はそれぞれ、コントローラ１２によってバルブ動作を変更するために制御される、一つ以上のカム、及び／又は、カム形状可変システム（ＣＰＳ）、カムタイミング可変システム（ＶＣＴ）、バルブタイミング可変システム（ＶＶＴ）、及び／又は、バルブリフト可変（ＶＶＬ）システムを利用することができる。この例では、ＶＣＴが利用される。しかしながら、他の実施例では、例えば、電気バブル駆動（ＥＶＡ）等、代わりの弁作動システムを利用することができる。吸気バルブ５２及び排気バルブ５４の位置はそれぞれ、位置センサ５５及び５７によって測定することができる。
【００１７】
燃料噴射器６６は、燃料の燃焼室への直噴方式として周知の構成を提供するように、燃焼室３０内に配設される形で示されている。燃料噴射器６６は、電子ドライバ６８を介してコントローラ１２から受信した信号ＦＰＷのパルス幅に比例して燃料を噴射する。本明細書にて詳細に説明される図２の概略図にて例示されるように、燃料は燃料送給システムを介して燃料噴射器６６へと送給される。燃料噴射器に連結される燃料レール、高圧燃料ポンプ、燃料フィルター等の追加部品が燃料送給システムを燃料送給システムに含めてもよいことは言うまでもない。いくつかの実施形態では、燃焼室３０は、代替的に又は追加的に、ポート噴射方式として周知の方法で、そこに燃料を直接噴射する、吸気マニホールド４４に連結された燃料噴射器を含むものとしてもよい。
【００１８】
吸気通路４２は、スロットル板６４を有するスロットル６２を含むものとしてもよい。この特定の例では、スロットルプレート６４の位置は、電気モータ又はスロットル６２を含むアクチュエータに供給される信号を介してコントローラ１２によって変更される（この構成は一般に、電子スロットル制御（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｈｒｏｔｔｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＥＴＣ））と呼ばれる）。このようにして、スロットル６２は、他のエンジンシリンダのそれぞれの燃焼室３０へ供給される吸入空気を変化させるために駆動される。
スロットル板６４の位置は、スロットル位置信号ＴＰによってコントローラ１２に提供される。吸気通路４２は、それぞれコントローラ１２に対して信号ＭＡＦ及び信号ＭＡＰを供給する質量空気流量センサ１２０及びマニホールド空気圧センサ１２２を有している。
【００１９】
点火システム８８は、選択された作動モード下において、コントローラ１２からのスパーク前信号（ＳＡ）に応じて、スパークプラグを介して事前に燃焼室３０内に点火スパークを提供することができる。スパーク点火要素が示されているが、実施例によっては、エンジン１０の燃焼室３０又は一つ以上の他の燃焼室は、点火スパークの有無に拘わらず圧縮点火モードで作動するものであってもよい。排気ガス・センサ１２６は、エミッションコントロール装置７０の上流で排気通路４８に連結して示されている。
【００２０】
センサ１２６は、例えば排気ガスの空燃比を表示する酸素比例センサ、ＵＥＧＯ（汎用又は適用性が広い排気ガス酸素センサ）、又は、二状態酸素センサ、又は、ＥＧＯセンサ、ＨＥＧＯ（ｈｅａｔｅｄ ＥＧＯ）センサ、ＮＯｘセンサ、ＨＣセンサ、又はＣＯセンサ等の如何なるセンサであってもよい。エミッションコントロール装置７０は、排ガス・センサ１２６の下流に排気通路４８に沿って配列されて示されている。装置７０は、三元触媒（ＴＷＣ）、ＮＯｘトラップ、他の様々なエミッションコントロール装置、又はそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、エンジン１０の作動中において、エミッションコントロール装置７０は、特定の空燃費でエンジンの少なくとも一つのシリンダで作動することによって定期的にリセットされる。コントローラ１２は、マイクロプロセッサ・ユニット１０２と、入出力ポート１０４と、実行可能なプログラム及び較正値のための電子記憶媒体（本実施形態ではＲＯＭチップ１０６として示される）と、ＲＡＭ１０８と、記憶保持メモリ（ＫＡＭ）１１０と、データバスとを備えたマイクロコンピュータとして図１に示されている。
【００２１】
コントローラ１２は、先に述べた信号に加えて、エンジン１０に連結されたセンサから各種信号、つまり空気質量センサ１２０からの空気の質量流量（ＭＡＦ）の測定値、冷却スリーブ１１４に連結された温度センサ１１２から送信されるエンジンの冷却水温度（ＥＣＴ）、クランクシャフト４０に連結されたホール効果センサ１１８（または他のタイプ）からの点火ピックアップ波形信号（ＰＩＰ）、スロットル位置センサからのスロットル位置信号（ＴＰ）、そして、センサ１２２からのマニホールド絶対圧信号ＭＡＰを受信することができる。エンジン速度信号ＲＰＭは、信号ＰＩＰを基にコントローラ１２により生成される。マニホールド圧力センサからのマニホールド圧力信号は、吸気マニホールド内の真空度又は圧力を示すために利用することができる。上記センサの様々な組み合わせが可能である点に留意するべきである。例えば、ＭＡＰセンサなしでＭＡＦセンサを有する組み合わせや、又は、その逆であってもよい。ストイキ状態においては、ＭＡＰセンサは、エンジン・トルクについての表示を与えることができる。さらに、このセンサは、検出エンジン速度とともに、シリンダ内に導入されるチャージ（空気を含む）の評価を提供することができる。一つの実施例において、センサ１１８（エンジン速度センサとしても使われる）は、クランクシャフトの回転ごとに予め均等に間隔を隔てて置かれたパルスを生成することができる。コントローラ１２はまた、本願明細書において更に詳細に説明される一つ以上の圧力センサ（例えば圧力変換器）に連結されることができる。
【００２２】
上述の通り、図１は、多気筒エンジンにおける一つのシリンダーのみを示し、各シリンダーは、類似してそれぞれ、吸気／排気バルブ、燃料噴射器、及び点火プラグ等のセットを含んでいる。
【００２３】
図２は、燃料送給システム２００の概略図である。燃料送給システムは、燃料を燃焼のためのエンジン１０に送給するように構成されている。特に、燃料送給システムは、前述のように、エンジン１０のシリンダー内に向けて燃料を直接噴射器を介して直接噴射するように構成されている。したがって、いくつかの実施例において、送給システムは、ガソリンの直接噴射システム（ＧＤＩ）とされる。
【００２４】
燃料送給システムは、燃料タンク２０４によって囲まれる低圧ポンプ２０２を含むものとしてもよい。低圧ポンプは、いくつかの例において、電気的に駆動される吸い上げポンプであってもよい。
【００２５】
しかしながら他の実施例において、機械的に駆動される適切な低圧ポンプを使用することもできる。コントローラ１２に電気的に連結されたドライバ２０６は、低圧ポンプの出力（例えば速度）を調整するために低圧ポンプに対して制御信号を送信するために使用される。したがって、いくつかの実施例では、コントローラ１２は、低圧ポンプに対してパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧を送信する、ポンプの電気的ドライバに対して信号を送信するようにしてもよい。したがって、低圧ポンプは、複数の異なる速度で作動するものあってもよい。しかしながら他の実施例では、低圧ポンプの出力を調整するために、他の適切な技術、装置等を使用することもできる。本明細書において詳細に記載される、コントローラ、ドライバ、低圧ポンプ、高圧ポンプ２０８を制御システム１５０に含めるものとしてもよい。
【００２６】
低圧ポンプは、燃料ライン２１０を介して高圧ポンプ２０８に連結することができる。いくつかの実施例において、高圧ポンプは、機械的に駆動されるポンプに置換することができ、そして、ポンプピストン２１２、ポンプ室２１４及び吐出室２１６を含むものであってもよい。吐出室及びポンプ室は、ポンプピストンの相対向する側に配置された空間とされる。いくつかの実施例において、ポンプ室及び吐出室は、燃料送給システムの通常動作期間中における圧力に実質的に等しい。しかしながら、他の実施例において、高圧燃料ポンプは、追加要素又は代替要素を含む他のより高圧の燃料ポンプであってもよい。
【００２７】
いくつかの実施例において、燃料フィルタ２１８は、燃料から微粒子を除去するために、燃料ライン２１０に配設されている。さらにいくつかの実施例において、燃料圧力アキュムレータ２１９は、燃料フィルタの下流の燃料ライン２１０に連結されていてもよい。しかしながら他の実施例において、燃料圧力アキュムレータは、燃料送給システムに含まなくてもよい。
【００２８】
さらにいくつかの実施例において、燃料送給システムは、燃料フィルタ及び高圧ポンプ間に連結されるタンク戻り燃料ライン２２２に連結され且つ燃料タンクに流体接続された圧力リリーフ弁２２０と、を有する電子帰還のない燃料システム２２０を含むものであってもよい。圧力リリーフ弁は、エンジンが停止したときに、低圧ポンプ及び燃料タンクの下流の流体連結を許容し、エンジンは熱エネルギーを燃料送給システム内の燃料に移動させるしかしながら他の実施例において、多段速度の機械的な戻りなしの燃料システムを利用することもできる。機械的なリターンレスの燃料システムは、タンク戻り燃料ラインに流体連結された燃料圧力レギュレータを含むものであってもよい。燃料圧力レギュレータは、エンジンの通常作動中における燃焼サイクル期間中、圧力を一定に維持するように構成されている。
【００２９】
図２に続いて、調節可能な前方流れ逆止弁２２３は、圧力アキュムレータ及び高圧ポンプ間の燃料ライン２１０に連結されている。調節可能に構成された前方流れ逆止弁はコントローラ１２に電気的に連結されている。いくつかの実施例において、第１モードでは、調節可能な前方流れ逆止弁は、２つのモードで作動される。調整可能な前方流れ逆止弁に含まれる前方流れ逆止弁２２４は燃料ライン２１０内に配設されて、調整可能な逆止弁の上流への移動流量を制限し（例えば阻害する）、第２モードでは、前方流れ逆止弁２２４は、燃料ラインに配置されず燃料は逆止弁の上流及び下流に移動可能になる。しかしながら、他の実施例において、調節可能な前方流れ逆止弁２２３は、燃料送給システム２００に含まなくてもよいことは言うまでもない。
【００３０】
圧力センサ２２５（例えば圧力変換器）は、燃料フィルタ２１８及び燃料圧力アキュムレータ２１９間の燃料ライン２１０に連結される。しかしながら、他の実施例において、燃料圧力センサは高圧燃料ポンプの入口に連結されていてもよい。圧力センサは、コントローラ１２に電気的に連結されている。高圧力ポンプの入口で測定される圧力は、低圧ポンプの出力を調整するために使用することができる。そして、本明細書においてより詳細に説明される。圧力センサ２２５からの電気信号は、自動車のノックセンサのそれと類似の方法で処理される。例えば、圧力信号を基に波動振幅のアナログを復元するために、圧力センサからの信号に対して一つ以上のフィルタを適用するようにしてもよい。振動振幅が高いときにはアナログ信号が高くなり、振動振幅が低いときにアナログ信号が低くなる。特に圧力センサ２２５からの信号は、カットオフ周波数以下の信号を取り除くために、コントローラ１２によってフィルタ処理される。カットオフ周波数は、車両の多くの作動状態（例えばエンジンの点火タイミング、エンジンのトルク出力等）に基づいて算出することができる。このような方法で、外部からの周波数を信号から除去することができる。車両の作動状態に基づいての異なるカットオフ周波数が選択されるようにしてもよいことは言うまでもない。
エンジンのノック信号とは異なり、燃料ラインの振動周波数はポンプ速度の関数であってもよい。このように、同期を取ってサンプリングされた燃料レール圧力信号は、振動振幅の測定値を復元するために使用される。例えば、ポンプストローク周波数の４倍、８倍、１６倍でサンプリングされた燃料レール圧力は、振動振幅の測定値を計算するために必要なデータを提供するために使用することができる。しかしながら、他の実施例において、燃料レール圧力は必ずしも同期してサンプリングする必要はない。
【００３１】
高圧燃料ポンプは、前方流れ逆止弁２２６に流体連結されていてもよい。さらにいくつかの実施例において、流れ制限オリフィス２２８は、前方流れ逆止弁の上流及び下流に流体連結されていてもよい。しかしながら他の実施例において、前方流れ逆止弁２２６及び／又は流れ制限オリフィス２２８は、燃料送給システムに必ずしも含まれる必要はない。
【００３２】
高圧力ポンプの戻りライン２３０は、前方流れ逆止弁の下流及びポンプ室に流体連結されていてもよい。高圧ポンプの戻りラインは、燃料の戻りラインの通過が実質的に禁止される第１モードにおいて少なくとも作動し且つ第２モードにおいて燃料が戻りラインを通過することができる電気的駆動バルブ２３２を含むものとすることができる。高圧ポンプの戻りラインは、電気的命令に基づいて燃料レール圧を制限するか又は燃料レール圧を軽減するように機能する。しかしながら他の実施例において、高圧ポンプの戻りライン２３０は燃料送給システムに含まれないものとしてもよい。
【００３３】
前方流れ逆止弁２２６は、燃料ライン２３６を経て燃料レール２３４に流動連結されていてもよい。他の実施例において、高圧力ポンプは、２つ以上の燃料レールに連結されていてもよい。燃料レールは、燃料をエンジン１０に供給するように（届けるように）構成された複数の燃料噴射器２３８に連結されている。燃料噴射器２３８は、図１にて示される燃料噴射器６６を含むものであってもよい。前述のように、少なくとも一部の燃料噴射器は直接噴射器であってもよい。
【００３４】
例えば、エンジン温度が上昇する特定の作動状態の間、燃料は高圧ポンプ内において気化することができる。特に、高圧ポンプの吐出室内の燃料は気化して注油を減少させるか又は高圧ポンプ内を冷却し、それによって、ポンプの作動を鈍らせ、そして、磨耗の増加を引き起こす。
磨耗の増加は、特定の作動条件下、特に高いポンプ速度下において、ポンプ性能の低下を招く。温度の増加は、高圧ポンプの入口における燃料の蒸発を招き得る。発明者は、高圧ポンプの入口における圧力変動と蒸気生成との間の相関が引き出されることに気付いた。
【００３５】
図３は、高圧燃料ポンプの入口における燃料圧力の変動を表するグラフを例示し、このグラフによれば、圧力変動は、所定周波数（ここでは、燃料ポンプの作動周波数）と同じか又はそれ以上の振動を含む。燃料ポンプの共振を考慮に入れることもできる。図４は、図３と同じ時期における温度と時間との関係を示すグラフを例示している。燃料の揮発性が増加するに連れて蒸発が発生し、圧力は低下し又は温度が増加する。図に示すように、温度の増加は、圧力変動の振幅の減少と相関している。換言すれば、蒸気生成の可能性は、圧力変動の振幅と相関している。従って、燃焼送給システム（例えば高圧ポンプ内又はその上流）における変動振幅は、蒸気生成の指標として役立つ。圧力変動の振幅が減少するときには、高圧ポンプ内又はその上流における蒸気生成の可能性が増加する。従って、振幅の閾値を立てることができる。低圧ポンプは、燃料送給システムにおける蒸気生成を減少させ且ついくつかのケースでは蒸気生成を阻止するように、振幅の変化に応じて作動させることができる。このように低圧燃料ポンプを上述したフィードバック信号により制御することによって、低圧ポンプを作動させるために必要なエネルギーを減少させ、いくつかの例では最小化することができる。さらにまた、このタイプの制御方法では、燃料蒸発を減じるために必要な燃料圧力を推定することができる他の制御方法と比較して、低圧ポンプの消費を減少させる点でより効果的である。
【００３６】
特に１つの実施例において、図２に示されるコントローラ１２は、燃料圧センサ２２５の出力変動に基づいて、高圧ポンプの作動中に、カットオフ周波数又はそれよりも大きな周波数で低圧ポンプを調整するように構成されるものであってもよい。コントローラはさらに、低圧ポンプの調整中において低圧ポンプの出力目標値を決定するように構成されていてもよい。低圧ポンプの出力目標値は、燃料送給システムの燃料温度、燃料組成物及び／又は燃料流量のうち一つ以上に基づいて決定される。またさらに、コントローラは、低圧ポンプの出力目標に基づいて、低圧ポンプを作動させるように構成されていてもよく、低圧ポンプの出力を低減し、そして、高圧ポンプの入口における燃料圧力の振幅変動（カットオフ周波数又はそれ以上の周波数の変動）に基づいて該出力の減少を停止する。特定の作動状態（例えば燃料温度が低く燃料流量が低い状態）の間、低圧ポンプは完全に停止される。いくつかの実施例において、出力減少の中断は、燃料圧力の変動の閾値振幅及び燃料圧力の変動の振幅の時限変化率のうちの少なくとも一つに基づいていてもよい。このような方法では、燃料蒸気生成の指標（高圧力ポンプの入口の圧力変動）は、燃料蒸気生成を予想し、次いで、高圧ポンプ内の蒸気形成を減少させるための措置を実行するために使用される。こうして、吐出室内の蒸気形成の可能性が減少して高圧ポンプの疲労を減少させつつ、低圧ポンプの効率を高めることができる。上述した技術は実際には典型的な例であって、高圧ポンプ内における蒸気形成の可能性を減少させるために代替技術を採用するようにしてもよい。
【００３７】
図５は、高圧ポンプに流体連結された低圧ポンプの作動効率の上昇を図りながら、高圧ポンプ入口における燃料蒸気の形成を減少させるための燃料送給システムを制御する高度な方法５００を示す。方法５００は、上述したシステム及び構成要素によって実行される。特に、方法５００は、高圧ポンプに対して流体連結された低圧ポンプを含む燃料送給システムによって実行することができる。低圧ポンプは電気的に駆動されるポンプであってもよく、そして、高圧ポンプは、いくつかの実施例において機械的に駆動されるポンプに置換することもできる。しかしながら、他の実施例において、方法５００は、他の適切なシステム及び要素を介して実行されるものであってもよい。さらにいくつかの実施例において、方法５００は高圧ポンプの動作中に実行されるものであってもよい。
【００３８】
５０１において、この方法は、車両作動状態を示す一組のセットに基づいて低圧ポンプの目標出力を決定することを含む。しかしながら、他の実施例では、高圧ポンプの入口の目標燃料圧力が５０１にて決定されるものであってもよい。車両作動状態を示す一組のセットは、一つ又はそれ以上のエンジン温度、周囲温度、要求トルク、燃料組成物、燃料流量、燃料パルス幅、燃料噴射タイミング等を含むものとすることができる。いくつかの実施例において、フィードフォワード制御モジュールは、目標燃料圧力を決定するために用いることができる。
【００３９】
５０２において、この方法は、目標出力に基づいて低圧ポンプを作動することを含む。低圧ポンプを作動することが、ドライバから低圧ポンプに向けてＰＷＭ信号を送信することを含むものであってもよいことは言うまでもない。しかしながら、他の実施例において、低圧ポンプを作動するために適当な代替技術を採用することもできる。５０３において、この方法は、高圧ポンプに又はその上流に配設された圧力センサによって圧力振動を検出することを含むものであってもよい。しかしながら、他の実施例において、圧力振動は車両の動作パラメータを利用して算出されるものであってもよいし、ステップ５０３は必ずしも方法５００に含まれる必要はない。５０４において、この方法は、低圧ポンプを調整することを含む。さらにいくつかの実施例において、低圧ポンプを調整することは、５０６で低圧ポンプの出力を減少させること（調整）を含むことができる。いくつかの実施例において、低圧ポンプに供給されるデューティサイクルは、低圧ポンプの出力を整えるように調整されるものであってもよい。
【００４０】
５０８において、この方法は、高圧ポンプの入口での圧力変動に応じて低圧ポンプの動作を調整することを含む。いくつかの実施例において、低圧ポンプは、エンジンスタート後に燃焼サイクルが発生している間における圧力変動に応じて調整されるものであってもよい。しかしながら、他の実施例において、低圧ポンプは、他の作動状態において調整されるものであってもよい。
【００４１】
さらにいくつかの実施例において、圧力変動は、選択可能なカットオフ周波数よりも上の圧力振動としてもよい。さらに他の実施例において、低圧ポンプの動作を調整することは、５１０で高圧ポンプの入口での燃料圧力振動の振幅に基づいて、低圧ポンプの出力を維持することを含むものとしてもよい。低圧ポンプの出力を維持することには、燃料圧力の変動の閾値振幅及び燃料圧力の変動の振幅の時間変化率のうちの少なくとも一方に基づいて、低圧ポンプの出力減少を停止させることを含めることができる。５０６で低圧ポンプの出力が減少した後に、低圧ポンプの出力の維持が起こることは言うまでもない。しかしながら、他の実施例において、低圧ポンプの動作を調整するために代替となる方法を採用することもできる。
【００４２】
このような方法により、高圧ポンプの吐出室内及び高圧ポンプの入口における蒸気生成の可能性を増加させる作動状態を回避することができる。しかしながら、他の実施例において、低圧ポンプの出力を修正するために代替技術を用いることができる。図６は、高圧ポンプに流体連結された低圧ポンプの作動効率を増加させると共に、高圧ポンプの入口での燃料蒸気形成を減少させるように燃料送給システムを制御するための方法６００を示す。いくつかの実施例において、方法６００は、上述したシステム及び構成要素によって行うことができる。しかしながら、他の実施例において、方法６００は、他の適切なシステム及び要素を介して実行されるものであってもよい。さらにいくつかの実施例において、方法６００は高圧ポンプの作動中に実行されるものであってもよい。
【００４３】
６０２において、この方法は、車両作動状態を示す一組のセットに基づいて、高圧ポンプの入口における目標燃料圧力をセットすることを含む。車両作動状態を示す一組のセットには、上述したように、一つ又はそれ以上のエンジン温度、周囲温度、要求トルク、燃料組成物、燃料流量、燃料パルス幅、燃料噴射タイミング等を含めることができる。いくつかの実施例において、目標燃料圧力は、作動パラメータに基づいて算出される蒸発を抑制するのに必要な高圧ポンプの入口圧の推定値であってもよい。しかしながら、他の実施例において、目標燃料圧力は他の値であってもよい。６０３で、この方法は、目標燃料圧力に基づいて低圧ポンプを作動させることを含む。
いくつかの実施例において、目標燃料圧力に基づいて低圧ポンプを作動させることは、作動パラメータに基づいて蒸発を抑制するために必要な高圧ポンプ入口圧力のオープンループ推定に基づいて低圧ポンプを調整することを含む。しかしながら、他の実施例において、目標燃料圧力に基づいて低圧ポンプを作動させるために代替技術を用いることもできる。
【００４４】
次に６０４において、この方法は、低圧ポンプの作動出力の減少を含む。換言すれば、低圧ポンプの出力は減少する。いくつかの実施例において、この減少は、エンジン・スタートに続いて起こるエンジン・ウォームアップ中（このときエンジン冷却水温度は閾値未満となる）に実行される。しかしながら、他の実施例において、この減少は他の作動状態において実行されるものであってもよい。６０６において、この方法は、高圧ポンプの入口の圧力変動（閾周波数と同じか若しくはそれよりも大きいか、又は、所定周波数範囲内の振動）が閾値未満であるかどうかを判定することを含む。いくつかの実施例において、閾値は、以下のパラメータのうちの少なくとも一つを利用して決定される。すなわち、燃料組成物、燃料流量、燃料ライン特性（例えば柔軟性、直径等）である。閾値は、それを下回ると高圧ポンプの入口にて蒸気泡が生成される値を示している。高圧ポンプの入口の圧力変動の振幅が閾値に達していないと決定された場合（６０６でＮＯ）には、この方法は６０６へと戻る。しかしながら、高圧ポンプの入口の圧力変動の振幅が閾値に達したと決定された場合（６０６でＹＥＳ）には、この方法は６０８へと進み、そこにおいて、方法は低圧ポンプの作動出力の減少を停止させることを含む。低圧ポンプの出力の減少を停止することには、ドライバを介して低圧ポンプに分配されるＰＷＭ信号を修正することが含まれることは言うまでもない。
【００４５】
このような方法で、高圧ポンプの入口の圧力変動の振幅が、低圧ポンプを作動するためのフィードバック制御方法において使用される。換言すると、低圧ポンプは、高圧ポンプＨＰＰの入口における測定入口圧力の圧力変動の振幅に基づいて算出されるフィードバック・パラメータに基づいて調整（制御）される。しかしながら、他の実施例において、圧力変動の振幅が閾値に達したときに、車両の燃料送給システム内における作動条件が決定され且つ格納されるものとしてもよい。作動条件には、エンジン温度、周囲温度、燃料流量、高圧ポンプの入出力、トルク要求、燃料パルス幅、及び噴射タイミングを含めることができる。その後、格納された作動状態が、開ループ制御方法のための入力値として使用されることができる。６１０では、この方法は、エンジン作動中に、高圧ポンプＨＰＰからエンジンの直接燃料噴射器まで燃料を送給する。６１０の後に、この方法が終了する。このような方法で、高圧ポンプの入口の圧力変動の振幅が、燃料送給システム内における蒸気生成の指標として使用される。そして、燃料送給システム内における蒸気生成の可能性を減じると共に、低圧ポンプの出力を減少することができる。このように、燃料送給システムは、燃料送給システム内における品質低下を引き起こす可能性を減少させつつ、より効率的に運転される。
【００４６】
本明細書に含まれる制御例及び推定ルーチンは、様々なエンジン及び／又は車両システム構成と共に使用することができる。本明細書に記載されている特定のルーチンは、例えば、イベント駆動型、割り込み駆動型、マルチタスク型、及びマルチスレッディング等の処理方法のうち少なくとも一つであればよい。このように、例示される動作、操作、及び機能は、連続して、並列に実行されるか、又は場合によっては省略される。同様に、処理の順序は、実施例の特徴及び効果を達成するために必ずしも必要という訳ではないが、図例及び説明を容易化するために提供される。少なくとも一つの例示された動作又は機能は、使用されている特定の方法に基づいて繰り返し実行される。さらに、記載されている動作は、エンジン制御システムにおけるコンピュータが読み込み可能なストレージ媒体にプログラムされたコードを図式的に表したものである。
【００４７】
本明細書において開示される構成及びルーチンは実際には例示に過ぎず、これらの特定の具体例に限定されることなく、様々なバリエーションが可能であることは言うまでもない。例えば、上記技術は、Ｖ−６、Ｉ−４、Ｉ−６、Ｖ−１２、対向型−４及び他のエンジンタイプにも適用することができる。この開示の主題は、全ての新しくそして非自明の組合せ、及び、様々なシステム、構成の一部の組合せ、及び、本明細書に記載された他の特徴、機能、及び／又は特性の組合せを含む。
【００４８】
以下の請求項は、特に、新しくて非自明と考えられる特定の組合せ及び一部の組合せを指し示す。以下の請求項は、「１つの」要素又は「第一の」要素を引用するか又はそれらの等価物を引用する。これらの請求項は、少なくとも一つの要素を含むものあって、二つ以上の要素を必要とする訳でもないし、二つ以上の要素を排除する訳でもない。開示された特徴、機能、要素及び／又は特性の組合せ及び一部の組合せは、現在の請求項の補正又は新規請求項の提出又は関連出願の提出によって請求される。最初の請求項の範囲に対してより広いか、より狭いか、等しいか、異なるにせよ、この種の請求項はまた、現在の開示の主題の範囲内に含まれると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、燃料送給システム及びその制御方法に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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