(57)【要約】【課題】高圧燃料ポンプ６からの高圧燃料を蓄える燃料蓄圧室（高圧配管）１０と、燃料蓄圧室１０内の高圧燃料が導かれる燃料噴射弁１２とを備え、燃料蓄圧室１０内の燃圧を検出し、運転条件に応じて設定される目標燃圧となるように、高圧燃料ポンプ６の吐出量を制御する場合に、燃料カットリカバー時の目標燃圧に対する実燃圧の追従性を向上させる。【解決手段】燃料蓄圧室１０の一部（１０ｂ）を遮断して、燃料蓄圧室１０（１０ａ）の容量を低減可能な電磁弁１６を設ける。そして、燃料カットリカバー時に、一時的に、電磁弁１６を閉じて、燃料蓄圧室１０（１０ａ）の容量を低減する。【選択図】  図１
2004251193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料ポンプからの高圧燃料を蓄える燃料蓄圧室と、燃料蓄圧室から導かれる高圧燃料を機関に噴射供給する燃料噴射弁と、燃料蓄圧室の燃圧を検出し、機関運転条件に応じて設定される目標燃圧となるように、高圧燃料ポンプの吐出量を制御する燃圧フィードバック制御手段とを備える一方、
機関の減速時に燃料噴射弁の燃料噴射を停止させて燃料カットを行う減速時燃料カット手段を備える内燃機関の燃料系制御装置において、
前記燃料蓄圧室の容量を変化させ得る容量可変手段を設け、燃料カットリカバー時に、一時的に、前記燃料蓄圧室の容量を低減することを特徴とする内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項２】
燃料カット開始時の燃圧と燃料カットリカバー時の目標燃圧との差が所定値以上の場合に、前記燃料蓄圧室の容量を低減することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項３】
燃料カットリカバーに先立って、前記燃料蓄圧室の容量を低減することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項４】
前記容量可変手段は、前記燃料蓄圧室の一部を遮断可能な電磁弁であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【請求項５】
前記燃料蓄圧室の容量の低減後に、該容量を回復させる時は、前記電磁弁を断続的に開閉させることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃料系制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料系制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内直噴式内燃機関においては、高圧燃料ポンプからの高圧燃料を蓄える燃料蓄圧室と、燃料蓄圧室から導かれる高圧燃料を機関に噴射供給する燃料噴射弁とを備え、燃料蓄圧室の燃圧が機関運転条件（回転数及び負荷）に応じて設定される目標燃圧となるように、高圧燃料ポンプの吐出量を制御している。
【０００３】
その一方、現在の内燃機関においては、燃費向上を目的とした制御の一つとして、一般的に高回転からの車両減速時に燃料カットを行う減速時燃料カット制御が採用されており、上記目標燃圧への制御を行う内燃機関では、燃料カット開始時（燃料カットイン時）の目標燃圧と、燃料カットリカバー時の目標燃圧とが異なる場合がある。
【０００４】
しかし、高圧燃料ポンプの吐出量を制御して、燃料噴射量との流量収支により、高圧系の燃圧を制御するシステムでは、燃料カット中は燃料噴射量が０となるため、高圧燃料ポンプの作動を停止させても、燃圧が下がらず、燃料カットイン時の燃圧のまま保持される。
【０００５】
このため、燃料カットリカバー直後に、目標燃圧に対して実燃圧のずれが発生し、このずれが大きい場合は、実燃圧が目標燃圧に到達するまでの時間が長くなり、その間、燃焼安定性が悪化して排気や運転性を悪化させてしまう。
【０００６】
このため、特許文献１では、燃料カット要求条件成立後、燃料蓄圧室内の燃圧が燃料噴射によって燃料カットリカバー時の目標燃圧になるまで、燃料カットの開始を遅らせている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８０６７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料カットの開始を遅らせると、その分、燃費向上効果が得られなくなってしまう。
【０００９】
また、予め燃料カットリカバー時の目標燃圧になるまで燃圧を低下させてしまうと、燃料カット遅れ時間中に運転者がアクセルを踏み込んで燃料カットをキャンセルする場合、若しくは燃料カット開始直後に運転者がアクセルを踏み込んでリカバー制御に入る場合、燃圧が低くなりすぎてしまっていて、やはり目標燃圧との乖離を生じてしまう。
【００１０】
本発明は、このような実状に鑑み、減速時燃料カット制御に影響を与えることなく、燃料カットリカバー時の燃圧制御を迅速に行うことのできる燃料系制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、燃料蓄圧室の容量を変化させ得る容量可変手段を設け、燃料カットリカバー時に、一時的に、燃料蓄圧室の容量を低減する構成とする。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料カットリカバー時に目標燃圧と実燃圧とのずれが発生する場合でも、燃料蓄圧室の容量が小さくなっているために、燃圧フィードバック制御の応答速度を上げることができ、燃焼安定性を改善することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態として筒内直噴式内燃機関の燃料系の構成を示している。
【００１４】
燃料タンク１内に、燃料タンク１内の燃料を圧送する電動式の低圧燃料ポンプ２と、その吐出側で燃料をろ過する燃料フィルタ３と、余剰燃料を燃料タンク１へ戻すことで吐出側圧力を一定圧力（通常０．３〜０．５ＭＰａ程度）に調整する低圧プレッシャレギュレータ４とが設けられている。
【００１５】
低圧燃料ポンプ２により圧送される燃料は、低圧燃料通路（低圧配管）５により、高圧燃料ポンプ６へ供給される。
高圧燃料ポンプ６は、プランジャポンプ７と、その吸入側に設けられる電磁制御弁８と、吐出側に設けられるチェック弁９とを含んで構成されている。
【００１６】
プランジャポンプ７は、エンジンカムシャフトに連結されているポンプ駆動カムにより駆動されるプランジャの往復動により吸入・吐出動作を行う。
電磁制御弁８は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０により、プランジャポンプ７の吸入行程において開弁し、吐出行程において閉弁するよう制御するが、更に、その閉弁時期を制御することで、高圧燃料ポンプ６（プランジャポンプ７）の吐出量を制御可能である。
【００１７】
従って、高圧燃料ポンプ６においては、プランジャの下降時に吸入側の電磁制御弁８を介して燃料を吸入し、上昇時に電磁制御弁８が閉弁してから吐出側のチェック弁９を介して燃料を吐出する。
【００１８】
高圧燃料ポンプ６の吐出側（チェック弁９側）は、燃料蓄圧室（高圧配管）１０に接続されている。
燃料蓄圧室１０には、これから分岐する各分岐管１１を介して気筒数分の燃料噴射弁１２が接続され、これらの燃料噴射弁１２は図示しないエンジンの各気筒の燃焼室に臨んでいる。
【００１９】
また、燃料蓄圧室１０には、該蓄圧室１０内の燃圧を検出する燃圧センサ１３が取付けられ、その信号はＥＣＵ２０に入力されている。
更に、燃料蓄圧室１０の端部には、リリーフ弁１４が装着され、このリリーフ弁１４を介して、燃料タンク１へのリターン配管１５と接続されている。このリリーフ弁１４は、燃料蓄圧室１０内の燃圧が過大に上昇したときに開弁して圧力を逃がすためのものである。
【００２０】
ここにおいて、燃料噴射弁１１より噴射する燃料圧力を制御するため、燃料蓄圧室１０内の燃圧を制御するが、この燃圧は、ＥＣＵ２０からの信号により、電磁制御弁８の閉弁時期を制御して、高圧燃料ポンプ６の吐出量を制御することにより、任意の目標燃圧（通常３〜１５ＭＰａ程度）にフィードバック制御する。
【００２１】
目標燃圧は、運転条件（エンジン回転数及び負荷）に応じて、例えば図２に示すように設定されている。
燃圧の制御は、目標燃圧と要求噴射パルス幅とから計算される実際の燃料噴射量に対し、高圧燃料ポンプ吐出量を可変に調整することで行っている。高圧燃料ポンプ吐出量と燃料噴射量が１：１の場合、流量収支がバランスし、燃圧は一定に保たれる。燃圧を上げる場合は、一時的に高圧燃料ポンプ吐出量を増加させ、目標燃圧に到達した時点で流量収支を１：１に戻すように吐出量を制御する。燃圧を下げる場合はその逆である。
【００２２】
すなわち、本燃料系システムにおいては、高圧燃料ポンプ吐出量と燃料噴射量の流量収支で燃圧が制御されるため、燃圧制御の制御因子は、高圧燃料ポンプ吐出量となる。目標燃圧よりも実燃圧（燃圧センサ出力）が低い場合は、高圧燃料ポンプ吐出量を増やして目標燃圧となるまで燃圧を上げる方向に誘導し、目標燃圧よりも実燃圧が高い場合はこの逆となる。
【００２３】
従って、ＥＣＵ２０では、運転条件に応じて設定される目標燃圧に基づいて、この目標燃圧と燃料噴射量とから高圧燃料ポンプ吐出量を計算し、これに基づいて電磁制御弁８の閉弁時期を定め、クランク角センサ信号（エンジン回転数）、気筒判別センサ信号（ポンプ駆動カム位相角）を参照しつつ、制御する。
【００２４】
ところで、現在のエンジンにおいては、燃費向上を目的とした制御の一つとして、一般的に高回転からの車両減速時に燃料カットを行う減速時燃料カット制御が採用されている。
【００２５】
この場合、図２に示すように、運転条件に応じて目標燃圧を設定しているエンジンでは、燃料カット開始時（燃料カットイン時）の目標燃圧と、燃料カットリカバー時の目標燃圧とが異なる場合がある。
【００２６】
しかし、燃料噴射弁１１の燃料噴射量に合わせて、高圧燃料ポンプ６の吐出量を可変に制御して、高圧系の燃圧を制御するシステムでは、燃料カット中は燃料噴射量が０になるため、電磁制御弁８を開弁状態に保持することで、高圧燃料ポンプ６の作動を停止させても、燃料蓄圧室（高圧配管）１０内の燃圧は下がらず、燃料カットイン時の燃圧のまま保持される。
【００２７】
従って、図３に示すように、燃料カットリカバー直後に、目標燃圧に対して実燃圧のずれが発生する場合があった。
また、本システムにおいては、燃料噴射量ばらつきを低減するため、一般的に燃料蓄圧室１０の容量を大きくするなどして燃圧脈動を抑える必要があるが、この容量を大きくすると、逆に燃圧フィードバック制御の応答速度が低下するという問題があった。これは、燃料蓄圧室１０内の燃圧を任意の燃圧幅だけ変化させるために必要な燃料量が増え、より多くのポンプ吐出量（昇圧時）や燃料噴射量（降圧時）が必要となるためである。
【００２８】
特に、前述した燃料カットリカバー直後のように、目標燃圧に対して実燃圧が大きくずれる場合は、実燃圧が目標燃圧に到達するまでの時間が長くなり、その間、燃焼安定性が悪化して排気や運転性を悪化させてしまう。
【００２９】
そこで本発明では、燃料蓄圧室（高圧配管）１０の容量を変化させ得る容量可変手段を設け、燃料カットリカバー時に、一時的に、燃料蓄圧室１０の容量を低減する。
【００３０】
具体的には、図１に示してあるように、燃料蓄圧室（高圧配管）１０を、燃料噴射弁１１側の室１０ａと端部側の室１０ｂとに２分し、両者の間に常開の電磁弁１６を設けて、連通、遮断を制御可能としている。そして、この電磁弁１６の開閉を、ＥＣＵ２０により行うようにしている。
【００３１】
具体的な制御を図４のフローチャートに示す。
Ｓ１では、エンジン運転状態のモニタを行い、減速時燃料カット要求条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、Ｓ２へ進む。尚、減速時燃料カット要求条件は、例えば、エンジン回転数が所定の燃料カット回転数以上で、アクセル開度が０となったときに成立するものとする。
【００３２】
Ｓ２では、減速時燃料カットのため、燃料噴射停止を行うと同時に、高圧燃料ポンプ作動停止（電磁制御弁８の開弁保持）と、燃圧フィードバック制御停止とを行う。これにより、燃料蓄圧室（高圧配管）内の燃圧が燃料カット開始時の燃圧に保持される。
【００３３】
Ｓ３では、燃圧センサ１３の出力に基づいて現在の燃圧Ｐを読込み、燃料カット開始時の実燃圧Ｐｉｎ＝Ｐとして、その値をＥＣＵに格納する。
Ｓ４では、エンジン運転状態のモニタを行い、燃料カットリカバー要求条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、Ｓ５へ進む。尚、燃料カットリカバー要求条件は、燃料カット開始後、例えば、エンジン回転数が所定の燃料カットリカバー回転数を下回るか、アクセルが踏込まれたときに成立するものとする。
【００３４】
Ｓ５では、現在の運転条件（エンジン回転数及び負荷）から図２のマップを参照して目標燃圧ＴＰを読込み、燃料カットリカバー時の目標燃圧ＴＰｏｕｔ  ＝ＴＰとして、その値をＥＣＵに格納する。
【００３５】
Ｓ６では、燃料カット開始時の燃圧Ｐｉｎと燃料カットリカバー時の目標燃圧ＴＰｏｕｔ  との差（｜Ｐｉｎ−ＴＰｏｕｔ  ｜）が、予め定めた燃圧偏差Ｐｗ１を超えたか否かを判定する。Ｐｗ１は、燃料蓄圧室の容量制御を行わない場合でも、燃焼安定性が悪化しない燃圧偏差の限界値に基づいて予め決定されたＲＯＭ値とする。
【００３６】
｜Ｐｉｎ−ＴＰｏｕｔ  ｜≦Ｐｗ１の場合は、目標燃圧と実燃圧のずれが小さいと判断し、燃圧フィードバック制御の応答性は問題ないため、電磁弁１６の制御は行わずに（常開のままとして）、Ｓ１２へ進み、燃料カットリカバーのため、燃料噴射開始を再開すると同時に、高圧燃料ポンプ作動と燃圧フィードバック制御とを再開し、処理を終了する。
【００３７】
｜Ｐｉｎ−ＴＰｏｕｔ  ｜＞Ｐｗ１の場合は、目標燃圧と実燃圧のずれが大きいと判断し、Ｓ７へ進む。
Ｓ７では、燃圧フィードバック制御の応答性を向上させるため、電磁弁１６をＯＮにして、閉弁させ、燃料蓄圧室１０の容量を低減する。すなわち、高圧燃料ポンプ６及び燃料噴射弁１２とつながる燃料蓄圧室１０を、１０ａ部分のみとして、１０ｂ部分を遮断することにより、燃圧フィードバック制御の応答性を向上させる。
【００３８】
その後、Ｓ８では、燃料カットリカバーのため、燃料噴射を再開すると同時に、高圧燃料ポンプ作動と燃圧フィードバック制御とを再開する。
そして、Ｓ９では、燃圧センサ１３の出力に基づいて現在の燃圧Ｐを読込むと共に、現在の運転条件（エンジン回転数及び負荷）から図２のマップを参照して目標燃圧ＴＰを読込み、実燃圧Ｐと目標燃圧ＴＰとの偏差（｜Ｐ−ＴＰ｜）が予め定めた燃圧偏差Ｐｗ２より小さくなったか否かを判定する。Ｐｗ２は、実燃圧がフィードバック制御により安定したかを判定するための、予め決定されたＲＯＭ値とする。
【００３９】
｜Ｐ−ＴＰ｜＜Ｔｗ２となった場合は、電磁弁１６による燃料蓄圧室の容量低減制御を終了させるが、直ちに、電磁弁１６をＯＦＦ（全開）にすると、燃料カットイン時の燃圧のまま保持されていた、燃料噴射弁１１側でない方の室１０ｂが開放されるため、電磁弁１６前後の高圧配管内が一気に平均化されて、燃圧段差が発生し、目標燃圧に対して実燃圧のずれが起こる。この場合も、前述したように実燃圧が目標燃圧に到達するまでの時間が長くなり、燃焼安定性が悪化して排気や運転性を悪化させる恐れがある。
【００４０】
そこで、この燃圧変化をできる限り緩和するため、先ずＳ１０にて、所定時間、電磁弁１６を断続的に開閉する。すなわち、ＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮ…と繰り返す。断続回数と周期は、燃圧が緩やかに低下するように実験等により予め決定しておく。
【００４１】
その後、Ｓ１１にて、電磁弁１６をＯＦＦ（全開）として、全ての処理を終了させる。
以上説明したように、本実施形態によれば、燃料蓄圧室（高圧配管）１０の容量を変化させ得る容量可変手段（電磁弁１６）を設け、燃料カットリカバー時に、一時的に、燃料蓄圧室１０の容量を低減することにより、燃料カットリカバー時に目標燃圧と実燃圧とのずれが発生する場合でも、燃料蓄圧室１０の容量が小さくなっているために、燃圧フィードバック制御の応答速度を上げることができ、燃焼安定性を改善することができる（図５参照）。
【００４２】
また、本実施形態によれば、燃料カット開始時の燃圧と燃料カットリカバー時の目標燃圧との差が所定値以上の場合に、燃料蓄圧室の容量を低減することにより、容量低減制御が不要な条件では制御が行われないため、システムの耐久性が向上する。
【００４３】
また、本実施形態によれば、燃料カットリカバーに先立って、燃料蓄圧室の容量を低減することにより、燃料カットリカバーまでに燃料蓄圧室の容積を確実に小さくでき、燃料カットリカバー直後より燃圧フィードバック制御の応答性を確実に向上させることができる。この場合に、より確実性を向上させるため、燃料カット中、例えば図５に点線で示すように燃料カット開始直後より、電磁弁１６をＯＮにして、燃料蓄圧室の容量を低減しておくようにしてもよい。但し、容量低減制御の動作遅れが問題なければ、燃料カット開始直後より、燃料蓄圧室の容量を低減するようにしてもよい。
【００４４】
また、本実施形態によれば、容量可変手段として、燃料蓄圧室１０の一部を遮断可能な電磁弁１６を用いることにより、比較的簡単な構成で実現可能となる。また、本実施形態によれば、燃料蓄圧室の容量の低減後に、該容量を回復させる時は、電磁弁１６を断続的に開閉させることにより、段階的に電磁弁１６前後の燃圧を平均化して、燃圧段差の発生を抑制し、燃圧段差による燃焼安定性悪化を防止できる（図５参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す筒内直噴式内燃機関の燃料系の構成図
【図２】目標燃圧設定用マップを示す図
【図３】燃料カットイン〜燃料カットリカバー時の燃圧挙動説明図
【図４】制御フローチャート
【図５】制御タイムチャート
【符号の説明】
１  燃料タンク
２  低圧燃料ポンプ
６  高圧燃料ポンプ
１０、１０ａ、１０ｂ  燃料蓄圧室（高圧配管）
１２  燃料噴射弁
１３  燃圧センサ
１４  リリーフ弁
１６  電磁弁
２０  ＥＣＵ
【図１】
2004251193.tif 000003
【図２】
2004251193.tif 000004
【図３】
2004251193.tif 000005
【図４】
2004251193.tif 000006
【図５】
2004251193.tif 000007