(57)【要約】【課題】筒内噴射用燃料噴射弁と吸気通路噴射用燃料噴射弁とを備える内燃機関にあって、吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時における高圧側配管内の燃料圧力が安定するようにこれを管理することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供する。【解決手段】吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９のみから燃料噴射を行う機関運転時、電子制御装置（ＥＣＵ）１００は、燃圧センサ２６および水温センサ２９から高圧側分配管２２内の燃料圧力および水温を入力する。電子制御装置１００は、この入力した燃料圧力と目標燃料圧力との圧力偏差を演算する。また、この入力した水温に基づいて燃料の体積弾性率を決定する。そして、電子制御装置１００は、これら圧力偏差、および燃料の体積弾性率に基づいて高圧燃料ポンプ２０として圧送すべき燃料の圧送量（必要圧送量）を算出し、この算出した必要圧送量に基づいて高圧燃料ポンプ２０の作動を制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内噴射用燃料噴射弁と吸気通路噴射用燃料噴射弁とを備える内燃機関にあって、低圧燃料ポンプと、該低圧燃料ポンプにより燃料タンクから汲み出された低圧燃料の供給を受けるとともにこの低圧燃料を前記吸気通路噴射用燃料噴射弁に供給する低圧側配管と、前記低圧燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、該高圧燃料ポンプにより加圧圧送された高圧燃料の供給を受けるとともにこの高圧燃料を前記筒内噴射用燃料噴射弁に供給する高圧側配管とを備える内燃機関の燃料供給装置において、
前記吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時、前記高圧側配管内の燃料圧力が予め設定された目標燃料圧力よりも所定圧力以上下回っているときには、前記高圧側配管内の燃料圧力を前記目標燃料圧力まで昇圧するために必要な前記高圧燃料ポンプによる燃料の圧送量を算出し、この算出された必要圧送量に基づいて前記高圧燃料ポンプの作動を制御する制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記目標燃料圧力と前記高圧側配管内の燃料圧力との圧力偏差、および燃料の体積弾性率に基づいて前記必要圧送量を算出する
請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記目標燃料圧力に対する前記高圧側配管内の燃料圧力の圧力偏差をｄＰ、前記高圧燃料の体積弾性率をＫ、前記高圧側配管の容積をＶ、前記必要圧送量をｄＶとするとき、前記必要圧送量ｄＶを、「ｄＰ＝Ｋ×ｄＶ／（Ｖ＋ｄＶ）」なる関係に基づいて算出する
請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記高圧燃料ポンプによる燃料の圧送前後の前記高圧側配管内の燃料圧力に基づいて前記体積弾性率を学習する
請求項２または請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
前記制御手段は、燃料の温度と相関の有する物理量によって区分される学習領域毎に前記体積弾性率を学習する
請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記算出された必要圧送量に対応する前記高圧燃料ポンプのデューティ値を決定し、この決定されたデューティ値に基づいて前記高圧燃料ポンプの作動を制御する
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記内燃機関は前記高圧側配管内の高圧燃料をリリーフするリリーフバルブを備えるものであり、前記制御手段は、前記燃料圧力が前記目標燃料圧力よりも所定圧力以上上回っているときには、前記リリーフバルブを開弁制御する
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射用燃料噴射弁に高圧燃料を供給する高圧側配管に対し、高圧燃料ポンプを用いて燃料を加圧圧送する内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置としては、例えば特許文献１に見られるような内燃機関の燃料供給装置が知られている。
すなわち、この燃料供給装置は、筒内噴射用燃料噴射弁と吸気ポート噴射用燃料噴射弁とを各気筒毎に備える内燃機関に適用されている。周知のように、こうした内燃機関は、上記各気筒内の燃焼室への燃料噴射に際し、負荷およびエンジン回転速度からその都度特定される機関運転状態に基づいて上記２つの噴射弁を使い分ける。そして、この内燃機関は、上記筒内噴射用燃料噴射弁から燃料噴射（筒内噴射）を行う場合、同噴射弁に高圧燃料を分配供給するための高圧側分配管内の燃料に高い圧力を要求する。
【０００３】
上記燃料供給装置では、上記筒内噴射を行う機関運転時には、上記高圧側分配管内の燃料圧力が上記要求燃料圧力まで高められるように同分配管に燃料を加圧圧送するための高圧燃料ポンプを作動させ、これによって上記内燃機関からの燃料圧力要求に対応するようにしている。ただしここで、上記吸気ポート噴射用燃料噴射弁から燃料噴射（ポート噴射）を行う機関運転時において、上記高圧燃料ポンプを停止させるとすると、上記高圧側分配管内の燃料圧力が低くなり、上記筒内噴射を行う機関運転に移行する際の瞬時の燃料圧力要求に対応することができなくなることがある。そしてこの場合、上記高圧側分配管内の燃料圧力に大きな脈動が生じて燃料噴射量が安定せず、ひいては同機関の燃焼特性が悪化することとなる。そこで、この特許文献１に見られる内燃機関の燃料供給装置のように、上記ポート噴射を行う機関運転時であっても、高圧側分配管内の燃料圧力が設定圧力以下に降圧するごとに上記高圧燃料ポンプを作動させ、同分配管内の燃料圧力を昇圧する装置が考えられる。
【特許文献１】特開平７−１０３０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来の内燃機関の燃料供給装置によれば、上記ポート噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時であっても、高圧側分配管内の燃料圧力が所定の下限圧力以上に維持されるようにはなる。しかし、この燃料供給装置では、上記高圧側分配管内の燃料圧力が設定圧力以下に降圧するごとに、高圧燃料ポンプに導入された低圧燃料が上記高圧側分配管に全量圧送される。このため、この燃料供給装置では、高圧燃料ポンプが作動することによって、上記高圧側分配管内の燃料圧力が所定の下限圧力以下に降圧する事態が回避されるとしても、逆に、同分配管内の燃料圧力が過度に昇圧するおそれがある。そしてこの場合、上記筒内噴射用燃料噴射弁に過度の油圧がかかり、ひいては筒内噴射用燃料噴射弁から燃料漏れが生じて内燃機関の排気エミッションが悪化することとなる。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、筒内噴射用燃料噴射弁と吸気通路噴射用燃料噴射弁とを備える内燃機関にあって、吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時における高圧側配管内の燃料圧力が安定するようにこれを管理することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、筒内噴射用燃料噴射弁と吸気通路噴射用燃料噴射弁とを備える内燃機関にあって、低圧燃料ポンプと、該低圧燃料ポンプにより燃料タンクから汲み出された低圧燃料の供給を受けるとともにこの低圧燃料を前記吸気通路噴射用燃料噴射弁に供給する低圧側配管と、前記低圧燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、該高圧燃料ポンプにより加圧圧送された高圧燃料の供給を受けるとともにこの高圧燃料を前記筒内噴射用燃料噴射弁に供給する高圧側配管とを備える内燃機関の燃料供給装置において、前記吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射を行う機関運転時、前記高圧側配管内の燃料圧力が予め設定された目標燃料圧力よりも所定圧力以上下回っているときには、前記高圧側配管内の燃料圧力を前記目標燃料圧力まで昇圧するために必要な前記高圧燃料ポンプによる燃料の圧送量を算出し、この算出された必要圧送量に基づいて前記高圧燃料ポンプの作動を制御する制御手段を備えることをその要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、高圧側配管内の燃料圧力が予め設定された目標燃料圧力よりも所定圧力以上下回っているときには、この高圧側配管内の燃料圧力が上記目標燃料圧力まで昇圧するために必要な燃料量（必要圧送量）を算出し、この算出された必要圧送量に対応する分だけ上記高圧燃料ポンプが作動する。このため、高圧側配管には、上記算出された必要圧送量だけ、上記高圧燃料ポンプから燃料が供給（圧送）されるようになり、この結果、高圧側配管内の燃料圧力が目標燃料圧力に維持されるようになる。これにより、上記吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射（吸気通路噴射）を行う機関運転時において、上記高圧側配管内の燃料圧力が好適に安定するようになり、高圧側配管内の燃料圧力が過度に昇圧することによる不具合が抑制されるようになる。
【０００８】
なお、吸気通路噴射用燃料噴射弁としては例えば、吸気ポートに燃料噴射する吸気ポート噴射用燃料噴射弁や、各気筒毎の吸気ポートに分岐する前の吸気通路に設けられた噴射弁（例えばサージタンクに設けられた噴射弁（コールドスタートインジェクタ））などを採用することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、前記目標燃料圧力と前記高圧側配管内の燃料圧力との圧力偏差、および燃料の体積弾性率に基づいて前記必要圧送量を算出することをその要旨とする。
【００１０】
一般に、ある物体にかかっている圧力を昇圧するとき、その昇圧分となる圧力偏差は、対象となる物体の種類により決定される体積弾性率を比例定数として、昇圧によるその物体の単位体積当たりの体積変化量（体積減少量）に比例する。一方、高圧側配管内の燃料圧力を昇圧することによる同配管内の高圧燃料の単位体積当たりの体積変化量（体積減少分）は、高圧燃料ポンプによる燃料の圧送量（必要圧送量）と相関がある。したがって、上記目標燃料圧力と高圧側配管内の燃料圧力との圧力偏差、および燃料の体積弾性率に基づいて上記高圧燃料の単位体積当たりの体積変化量、さらには上記必要圧送量を算出することもできるようになり、この算出された必要圧送量に基づいて上記高圧燃料ポンプの作動を制御することもできるようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、前記目標燃料圧力に対する前記高圧側配管内の燃料圧力の圧力偏差をｄＰ、前記高圧燃料の体積弾性率をＫ、前記高圧側配管の容積をＶ、前記必要圧送量をｄＶとするとき、前記必要圧送量ｄＶを、「ｄＰ＝Ｋ×ｄＶ／（Ｖ＋ｄＶ）」なる関係に基づいて算出することをその要旨とする。
【００１２】
いま、高圧燃料ポンプが上記高圧側配管に必要圧送量ｄＶの高圧燃料を供給（圧送）することによって、同配管内の燃料圧力が目標燃料圧力まで高められるとする。このとき、昇圧前の高圧側配管内の燃料圧力下において同高圧側配管内に蓄圧される燃料の体積（＝高圧側配管内の容積）Ｖと、上記高圧燃料ポンプから新たに供給される燃料量（必要圧送量）ｄＶとを加算した燃料の体積「Ｖ＋ｄＶ」は、昇圧後の目標燃料圧力の下においては、上記高圧側配管の容積Ｖに収まることとなりこれと等しくなる。したがって、上記燃料の単位体積当たりの体積変化量についてはこれを、「ｄＶ／（Ｖ＋ｄＶ）」として表わすことができる。このため、上述した圧力偏差と燃料の単位体積当たりの体積変化量との比例関係に鑑みれば、上記必要圧送量ｄＶを、「ｄＰ＝Ｋ×ｄＶ／（Ｖ＋ｄＶ）」なる関係に基づいて容易かつ的確に算出することもできるようになる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、前記高圧燃料ポンプによる燃料の圧送前後の前記高圧側配管内の燃料圧力に基づいて前記体積弾性率を学習することをその要旨とする。
【００１４】
上述のように、物体の体積弾性率は、その物体の種類により決定されるとはいえ、実際には、対象となる物体の純度や温度などによって変化する。この点、上記構成によれば、高圧燃料ポンプから実際に圧送された燃料量（必要圧送量）と、この燃料量の供給を受けることにより実際に昇圧した高圧側配管内の燃料圧力の圧力偏差とに基づいて上記燃料の体積弾性率が学習される。そして、この学習された体積弾性率が上記必要圧送量の算出に用いられる燃料の体積弾性率として反映されることで、上記高圧側配管内の燃料圧力を目標燃料圧力に維持するためにこうして算出される必要圧送量もより精度の高いものとなる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、燃料の温度と相関の有する物理量によって区分される学習領域毎に前記体積弾性率を学習することをその要旨とする。
【００１６】
上述のように、燃料の体積弾性率は、燃料の温度により変化するため、燃料の温度と相関の有する物理量（例えば水温）によって区分される学習領域毎に上記燃料の体積弾性率を学習することが望ましい。これにより、例えば、上記筒内噴射用燃料噴射弁から燃料噴射（筒内噴射）を行う機関運転時において燃料の温度が変化し、その後、上記吸気通路噴射用燃料噴射弁のみから燃料噴射（吸気通路噴射）を行う機関運転に切り替わるような場合であれ、高い信頼性の下で上記学習した体積弾性率を用いて上記必要圧送量を算出することができるようになる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、前記算出された必要圧送量に対応する前記高圧燃料ポンプのデューティ値を決定し、この決定されたデューティ値に基づいて前記高圧燃料ポンプの作動を制御することをその要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、高圧燃料ポンプがいわゆるデューティ制御されることとなり、上記算出された必要圧送量と、上記高圧燃料ポンプによる燃料の圧送量とが等しくなるように、この高圧燃料ポンプによる燃料の圧送量を調量することも容易に行い得るようになる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記内燃機関は前記高圧側配管内の高圧燃料をリリーフするリリーフバルブを備えるものであり、前記制御手段は、前記燃料圧力が前記目標燃料圧力よりも所定圧力以上上回っているときには、前記リリーフバルブを開弁制御することをその要旨とする。
【００２０】
燃料圧力が目標燃料圧力よりも所定圧力以上上回っているときにリリーフバルブが開弁されるため、高圧側配管内の燃料圧力が過渡に高くなるのをより確実に抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明にかかる内燃機関の燃料供給装置の実施の形態について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。この実施の形態の装置は、４気筒のガソリン機関に適用される内燃機関の燃料供給装置を想定しており、図１に、この内燃機関の燃料循環系を模式的に示す。
【００２２】
同図１に示されるように、この内燃機関の燃料循環系は、大きくは、該機関の吸気ポート１１に燃料を噴射するための低圧燃料系１２、および同機関の燃焼室１３に燃料を直接噴射するための高圧燃料系１４を備えて構成されている。
【００２３】
このうち、低圧燃料系１２は、燃料タンク１５およびフィードポンプ１６（低圧燃料ポンプ）を備えている。
ここで、燃料タンク１５の内部には燃料が貯蔵されており、この燃料はフィードポンプ１６によって汲み上げられる。この汲み上げられた燃料は、低圧燃料通路１７を通じて、詳しくは同通路１７の途中に設けられた燃料を濾過するためのフィルタ１７ａ、およびプレッシャレギュレータ１７ｂを通じて、低圧側分配管（低圧側配管）１８に送られる。ちなみに、このプレッシャレギュレータ１７ｂは、上記低圧燃料通路１７内の燃料圧力を管理するためのものであり、具体的には燃料圧力が所定圧（例えば０．４ＭＰａ）以上となったときに低圧燃料通路１７内の燃料を燃料タンク１５に戻すことで、該通路１７内の燃料圧力を所定圧未満に保持する。この低圧燃料系１２において、上記低圧側分配管１８は、内燃機関の各気筒毎に設けられた吸気ポート噴射用燃料噴射弁（吸気通路噴射用燃料噴射弁）１９に対し、上記低圧燃料を分配供給する。そして、この吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９の開弁動作を通じて上記吸気ポート１１に対する燃料噴射が行われるようになる。
【００２４】
一方、高圧燃料系１４には、上記低圧燃料通路１７を通じて低圧燃料の供給を受ける高圧燃料ポンプ２０が設けられている。この高圧燃料ポンプ２０にはシリンダ２０ａが形成されており、その内部にはプランジャ２０ｂが配設されている。プランジャ２０ｂは、吸気側のカムシャフト３１に設けられたカム３２に当接され、このカム３２がカムシャフト３１とともに回転することに追従して上記シリンダ２０ａ内を往復動する構成となっている。また、高圧燃料ポンプ２０の内部には、シリンダ２０ａの内周面とプランジャ２０ｂの上端面とにより区画された加圧室２０ｃが形成されている。そして、この加圧室２０ｃに、上記フィードポンプ１６により汲み上げられた低圧燃料が導入されることで、この低圧燃料が、カム３２によるプランジャ２０ｂの押し上げに応じて加圧されて高圧燃料となる。
【００２５】
そして、この高圧燃料ポンプ２０は、高圧燃料をさらに高圧燃料通路２１を通じて高圧側分配管（高圧側配管）２２に圧送し、これによって該高圧側分配管２２内の燃料圧力を高めるように機能する。この高圧燃料系１４において、上記高圧側分配管２２は、内燃機関の各気筒毎に設けられた筒内噴射用燃料噴射弁２３に対し、上記高圧燃料を分配供給する。そして、この筒内噴射用燃料噴射弁２３の開弁動作を通じて上記燃焼室１３に対する燃料噴射が行われるようになる。なお、上記高圧燃料ポンプ２０の内部には電磁スピル弁２０ｄが設けられ、その開弁期間によって、上記高圧側分配管２２へと圧送される燃料量が調整される。
【００２６】
また、この実施の形態では、この高圧燃料系１４において、上記高圧側分配管２２内の高圧燃料をドレイン通路２５を通じて上記燃料タンク１５にリリーフするためのリリーフバルブ２４が設けられている。このリリーフバルブ２４は、いわゆる電磁弁から構成されており、電磁ソレノイド２４ａに電圧が印加されることにより開弁動作を行う。このリリーフバルブ２４の開弁動作を通じて、高圧側分配管２２内の燃料圧力が低下して適切な燃料圧力に管理される。
【００２７】
そして、このように吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９および筒内噴射用燃料噴射弁２３を備える内燃機関では、これら２種の燃料噴射弁１９、２３を負荷およびエンジン回転速度に基づいて使い分ける。
【００２８】
すなわち、上記筒内噴射用燃料噴射弁２３から燃料噴射（筒内噴射）が行われる場合には、燃焼室１３に対し燃料が直接噴射されることによる同燃焼室１３内の冷却効果が期待できる。ただし、この筒内噴射を行う運転機関時には、燃焼室１３に対して燃料が直接噴射されることから、この噴射燃料の霧化を積極的に図る必要がある。
【００２９】
したがって、こうした内燃機関では、燃焼室１３内への吸入空気量が多い内燃機関の高負荷運転時に、上記筒内噴射用燃料噴射弁２３を用いて燃料噴射を行う。一方、燃焼室１３への吸入空気量が少なく、燃焼室１３内における燃料の霧化の促進が期待できない内燃機関の低負荷運転時には、上記吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９のみから燃料噴射（ポート噴射）を行う。なお、この内燃機関が上記筒内噴射用燃料噴射弁２３から燃料噴射を行う場合、上記高圧側分配管２２内の燃料に高い圧力が要求される点については前述の通りである。
【００３０】
さて、こうした内燃機関の燃料供給装置にあって、上記高圧燃料ポンプ２０の作動制御および上記リリーフバルブ２４の開閉制御等は、電子制御装置（ＥＣＵ）１００を通じて行われる。ちなみにこの実施の形態において、電子制御装置１００は、上記２つの燃料噴射弁１９、２３による各燃料噴射量の制御、すなわちこれら燃料噴射弁１９、２３の使い分けの制御を含め、内燃機関の運転状態全体の制御を司り、それら制御の一環として、上記高圧燃料ポンプ２０および上記リリーフバルブ２４に対する制御を併せ行う。
【００３１】
すなわち、この電子制御装置１００には、上記高圧側分配管２２に設けられて該分配管２２内の燃料圧力をモニタするための燃圧センサ２６のほか、アクセルセンサ２７、回転速度センサ２８、水温センサ２９などの各種センサからの検出信号が取り込まれる。なお、アクセルセンサ２７は、アクセルペダルに取り付けられて同ペダルの開度に比例する電圧を上記検出信号として出力するものである。また、回転速度センサ２８は例えばクランクシャフト近傍に配設されて同シャフトの回転速度を検出するものである。水温センサ２９は、内燃機関のシリンダブロックに取り付けられてウォータージャケット内を流通する冷却水の温度（水温）を出力するものである。
【００３２】
電子制御装置１００は、これらセンサからの検出信号に基づいて負荷およびエンジン回転速度をそれぞれ演算し、該演算した負荷およびエンジン回転速度から内燃機関の運転状態を特定する。そして、電子制御装置１００は、上記筒内噴射用燃料噴射弁２３から燃料噴射（筒内噴射）を行う機関運転時においては、上記高圧燃料ポンプ２０を積極的に作動制御する。
【００３３】
一方、上記吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９のみから燃料噴射（ポート噴射）を行う機関運転時においては、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力を上記燃圧センサ２６によって検出し、この検出した燃料圧力が安定するようにこれを管理する。具体的には、電子制御装置１００は、高圧側分配管２２内の燃料圧力が予め設定された目標燃料圧力よりも所定圧力以上下回っているときには、高圧側分配管２２内の燃料圧力を目標燃料圧力まで昇圧させるために必要な高圧燃料ポンプ２０による燃料の圧送量（必要圧送量）を算出する。そして、同電子制御装置１００は、この算出された必要圧送量に基づいて上記高圧燃料ポンプ２０の作動を制御する。
【００３４】
図２は、上記ポート噴射を行う機関運転時に行われる上記高圧側分配管２２内の燃料圧力の制御（管理）について、電子制御装置１００が実行する制御手順をフローチャートとして示したものであり、次に、この図２に基づいて、同制御手順を説明する。なお、この処理は、所定の時間ごとに繰り返し実行される。また、この実施の形態においては、この電子制御装置１００が制御手段に相当する。
【００３５】
同制御において、電子制御装置１００はまず、ステップＳ１０の処理として、燃圧センサ２６および水温センサ２９による高圧側分配管２２内の燃料圧力および水温を入力する。また、電子制御装置１００は、アクセルセンサ２７および回転速度センサ２８による検出信号を入力し、この入力した検出信号に基づき負荷およびエンジン回転速度を各々演算する。そして次に、ステップＳ２０の処理として、電子制御装置１００は、目標燃料圧力に対する上記入力した燃料圧力の圧力偏差ｄＰを演算する。
【００３６】
すなわち、図３に併せて示すように、電子制御装置１００は、高圧側分配管２２内の燃料圧力に目標燃料圧力Ｐｔ（制御目標値）を設定している。この目標燃料圧力Ｐｔは、上記ポート噴射を行う機関運転から上記筒内噴射を行う機関運転に切り替わる際の瞬時の燃料圧力要求に対応するための下限燃料圧力Ｐｍｉｎより大きく、かつ、上記筒内噴射用燃料噴射弁２３からの燃料漏れを抑制するための上限燃料圧力Ｐｍａｘより小さい圧力範囲内に設定されている。また、電子制御装置１００は、この目標燃料圧力Ｐｔを基準に、許容値ｄＰｔ（＞０）をもって、目標燃料圧力Ｐｔの許容領域（Ｐｔ−ｄＰｔ＜Ｐｔ＜Ｐｔ＋ｄＰｔ）を設けている。この目標燃料圧力Ｐｔの許容領域もまた、上記下限燃料圧力Ｐｍｉｎより大きく、かつ、上記上限燃料圧力Ｐｍａｘより小さい範囲内に収まるように設定されている。
【００３７】
そして、次にステップＳ３０の処理として、電子制御装置１００は、上記演算した圧力偏差ｄＰの絶対値が、許容値ｄＰｔ未満であるか否かを判断する。上記演算した圧力偏差ｄＰの絶対値が許容値ｄＰｔ未満（例えば、圧力偏差ｄＰ１）であると判断される場合には、上記入力した燃料圧力（高圧側分配管２２内の燃料圧力）は、目標燃料圧力Ｐｔの許容領域内にあることになる。したがってこの場合、電子制御装置１００は、この時点で当該制御を終了する。
【００３８】
一方、このステップＳ３０の処理において、上記演算した圧力偏差ｄＰの絶対値が許容値ｄＰｔ以上（例えば、圧力偏差ｄＰ２、ｄＰ３）であると判断される場合には、次にステップＳ４０の処理として、電子制御装置１００は、上記演算した圧力偏差ｄＰの正負を判断する。そして、この圧力偏差ｄＰが負（例えば、圧力偏差ｄＰ２）、すなわち上記高圧側分配管２２内の燃料圧力が上記目標燃料圧力Ｐｔから許容値ｄＰｔ以上下回っていると判断される場合には、電子制御装置１００は、次にステップＳ５０の処理を行う。このステップＳ５０の処理においては、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力を昇圧すべく、上記高圧燃料ポンプ２０の作動を制御する。この作動制御処理については、後に図４を参照して説明するが、ここでは基本的には、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力を目標燃料圧力Ｐｔまで昇圧するために必要な燃料の圧送量が算出され、この算出された必要圧送量に基づいて上記高圧燃料ポンプ２０の作動が制御される。
【００３９】
また一方、上記ステップＳ４０の処理において、上記演算した圧力偏差ｄＰが正（例えば、圧力偏差ｄＰ３）であると判断される場合には、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力は、目標燃料圧力Ｐｔから許容値ｄＰｔ以上上回っていることとなる。したがってこの場合、電子制御装置１００は、次にステップＳ６０の処理として、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力を降圧すべく、リリーフバルブ２４の開弁制御を行う。例えば、電子制御装置１００は、リリーフバルブ２４の開弁期間が上記圧力偏差ｄＰの大きさと対応して関連付けられたマップを備え、このマップに基づいて上記リリーフバルブ２４の開弁期間を求め、その期間だけリリーフバルブ２４を開弁制御する。これにより、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力が上記目標燃料圧力Ｐｔの許容領域（Ｐｔ−ｄＰｔ＜Ｐｔ＜Ｐｔ＋ｄＰｔ）まで降圧するようになり、その後、電子制御装置１００は、リリーフバルブ２４を閉弁制御する。
【００４０】
図４は、上記ステップＳ５０の処理として実行される高圧燃料ポンプ２０の作動制御処理について、その制御手順の詳細をフローチャートとして示したものである。以下、この図４に基づいて、この高圧燃料ポンプ２０の作動制御処理をさらに詳述する。
【００４１】
いま、上記ステップＳ４０（図２）の処理において、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力が、目標燃料圧力Ｐｔから許容値ｄＰｔ以上下回っていると判断されたとすると、電子制御装置１００は上述のように、ステップＳ５０の処理として、この高圧燃料ポンプ２０の作動制御処理を開始する。
【００４２】
この高圧燃料ポンプ２０の作動制御処理に際して、電子制御装置１００はまず、ステップＳ５１の処理として、上記入力した水温に基づいて体積弾性率Ｋを決定する。この処理は例えば、燃料の体積弾性率Ｋが水温と対応して関連付けられたマップを用いることにより実行される。そして、次にステップＳ５２の処理として、上記演算した圧力偏差ｄＰ、および上記決定した燃料の体積弾性率Ｋに基づいて上記高圧燃料ポンプ２０として圧送すべき燃料の圧送量（必要圧送量）ｄＶを算出する。具体的には、電子制御装置１００は、上記必要圧送量ｄＶとしてこれを、
ｄＰ＝Ｋ×ｄＶ／（Ｖ＋ｄＶ）・・・（１）
ただし、
Ｖ：高圧側分配管の容積
なる関係に基づいて算出する。
【００４３】
こうして高圧燃料の必要圧送量ｄＶが算出されると、電子制御装置１００は、次にステップＳ５３の処理として、この算出された圧送量ｄＶに基づいて上記高圧燃料ポンプ２０の電磁スピル弁２０ｄに対する通電タイミングを決定する。
【００４４】
この通電タイミングを決定するに際しては、電子制御装置１００はまず、高圧燃料ポンプ２０の制御デューティ比（デューティ値）Ｘを決定する。この制御デューティ比Ｘは、高圧燃料ポンプ２０のプランジャ２０ｂが押し上げられて加圧室２０ｃ内に導入された燃料を加圧する全期間に対し、上記電磁スピル弁２０ｄの開弁期間が占める割合を示す。そして、電子制御装置１００は、この高圧燃料ポンプ２０の制御デューティ比Ｘを、
Ｘ＝（ｄＶ／ｄＶｍａｘ）×１００・・・（２）
ただし、
ｄＶｍａｘ：高圧燃料ポンプの最大吐出量
なる関係に基づいて決定する。なお、上記算出した必要圧送量ｄＶが高圧燃料ポンプ２０の最大吐出量ｄＶｍａｘを超える場合には、必要圧送量ｄＶを最大吐出量ｄＶｍａｘに補正し、この補正した必要圧送量ｄＶを用いて制御デューティ比Ｘ（＝１．０）を決定する。そして、電子制御装置１００は、この決定した制御デューティ比Ｘを、カム３２のカムアングルに変換し、この変換したカムアングルを、上記高圧燃料ポンプ２０（電磁スピル弁２０ｄ）に対する通電タイミングとして最終的に決定する。なおこのとき、上記高圧燃料ポンプ２０の作動制御の応答性が、エンジン回転速度に応じて変化することを抑制する必要がある。したがって、上記演算したエンジン回転速度に基づく補正を加えて、上記制御デューティ比のカムアングルへの変換を行うことが望ましい。
【００４５】
そして、次にステップＳ５４の処理として、電子制御装置１００は、上記決定された通電タイミングをもって上記高圧燃料ポンプ２０を作動させる。これにより、上記ポート噴射を行う機関運転時において、高圧燃料ポンプ２０は、高圧側分配管２２に対し、この高圧側分配管２２内の燃料圧力が目標燃料圧力Ｐｔに維持されるために必要な燃料量だけ上記高圧燃料を圧送するようになる。
【００４６】
そして、次にステップＳ５５の処理として、電子制御装置１００は、上記高圧燃料ポンプ２０の作動前後の燃料圧力を用いて燃料の体積弾性率Ｋを学習する。
すなわち、このステップＳ５５の処理においては、電子制御装置１００はまず、高圧側分配管２２内の燃料圧力を上記燃圧センサ２６から入力する。そして、電子制御装置１００は、この入力した燃料圧力と、高圧燃料ポンプ２０の作動前に上記燃圧センサ２６から入力した燃料圧力との圧力偏差ｄＰ’を演算する。そして、この演算した圧力偏差ｄＰ’と、高圧燃料ポンプ２０から実際に圧送された燃料量、すなわち必要圧送量ｄＶとに基づき燃料の体積弾性率Ｋを学習する。
【００４７】
具体的には、電子制御装置１００は、上記体積弾性率Ｋとしてこれを、
ｄＰ’＝Ｋ×ｄＶ／（Ｖ＋ｄＶ）・・・（３）
なる関係に基づいて学習する。しかも、この電子制御装置１００では、燃料の体積弾性率Ｋが燃料の温度により変化することに鑑み、燃料の体積弾性率Ｋが水温と対応して関連付けられた上述のマップを用いて、上記式（３）から得られた燃料の体積弾性率Ｋを水温ごとに学習するようにしている。したがって、こうして学習された体積弾性率Ｋを用いて算出される上記必要圧送量ｄＶの精度がさらに向上するようになる。
【００４８】
最後に、上述の式（１）を用いることにより、高圧側分配管２２内の燃料圧力を目標燃料圧力Ｐｔに維持するために必要な上記高圧燃料ポンプ２０による燃料の圧送量（必要圧送量）ｄＶを算出することができる原理について説明する。
【００４９】
一般に、ある物体にかかっている圧力を昇圧するとき、その昇圧分となる圧力偏差は、対象となる物体の種類により決定される体積弾性率Ｋを比例定数として、昇圧によるその物体の単位体積当たりの体積変化量に比例する。
【００５０】
そして今、高圧燃料ポンプ２０が上記高圧側分配管２２に必要圧送量ｄＶの高圧燃料を供給することで、高圧側分配管２２内の燃料圧力が目標燃料圧力Ｐｔまで高められるとする。
【００５１】
このとき、昇圧前の高圧側分配管２２内の燃料圧力下において同高圧側分配管２２内に蓄圧される燃料の体積Ｖと上記高圧燃料ポンプ２０による燃料の圧送量（必要圧送量）ｄＶとを加算した燃料の体積「Ｖ＋ｄＶ」は、昇圧後の目標燃料圧力Ｐｔの下においては、上記高圧側分配管２２の容積Ｖに収まることとなりこれと等しくなる。したがって、上記燃料の単位体積当たりの体積変化量についてはこれを、「ｄＶ／（Ｖ＋ｄＶ）」として表わすことができる。このため、上述した圧力偏差ｄＰと燃料の単位体積当たりの体積変化量との比例関係に鑑みれば、上記必要圧送量ｄＶを、「ｄＰ＝Ｋ×ｄＶ／（Ｖ＋ｄＶ）」なる関係に基づいて算出することもできる。
【００５２】
以上説明したように、この実施の形態にかかる内燃機関の燃料供給装置によれば、以下に記載するような優れた効果が得られるようになる。
（１）ポート噴射を行う機関運転時において、高圧側分配管２２内の燃料圧力が目標燃料圧力Ｐｔから許容値ｄＰｔ以上下回っているときには、同高圧側分配管２２内の燃料圧力を目標燃料圧力Ｐｔまで昇圧するために必要な上記高圧燃料ポンプ２０による燃料の圧送量（必要圧送量）ｄＶを算出するようにした。そして、この算出した必要圧送量ｄＶをもって上記高圧燃料ポンプ２０を作動させることとした。このため、上記ポート噴射を行う機関運転時において、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力が好適に安定するようになる。
【００５３】
（２）上記必要圧送量ｄＶを、「ｄＰ＝Ｋ×ｄＶ／（Ｖ＋ｄＶ）」なる関係に基づいて算出することとしたため、この必要圧送量ｄＶを、容易かつ的確に算出することができるようになる。
【００５４】
（３）高圧燃料ポンプ２０から実際に圧送された燃料量（必要圧送量）ｄＶと、この燃料量ｄＶの供給を受けることにより実際に昇圧した高圧側分配管２２内の燃料圧力の圧力偏差ｄＰ’とから、燃料の体積弾性率Ｋを得るとともに、この得た燃料の体積弾性率Ｋをさらに水温ごとに学習することとした。このため、この学習された燃料の体積弾性率Ｋが、上記必要圧送量ｄＶの算出に用いられる燃料の体積弾性率Ｋとして反映されることで、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力を目標燃料圧力Ｐｔに維持するために算出される必要圧送量ｄＶがより精度の高いものとなる。また、燃料の体積弾性率Ｋを水温ごとに学習するため、例えば、上記筒内噴射を行う機関運転時において燃料温度が変化し、その後、上記ポート噴射を行う機関運転に切り替わるような場合であれ、高い信頼性の下で上記学習した体積弾性率Ｋを用いて上記必要圧送量ｄＶを算出することができるようになる。
【００５５】
（４）上記算出した必要圧送量ｄＶに対応する高圧燃料ポンプ２０の制御デューティ比Ｘを決定し、この決定した制御デューティ比Ｘに基づいて上記高圧燃料ポンプ２０の作動を制御するようにした。このため、上記高圧燃料ポンプ２０による高圧側分配管２２に対する燃料の圧送量を容易かつ的確に調量することができるようになる。
【００５６】
（５）上記高圧側分配管２２内の燃料圧力が目標燃料圧力Ｐｔから許容値ｄＰｔ以上上回っているときには、リリーフバルブ２４を開弁制御することとしたため、高圧側分配管２２内の燃料圧力が過渡に高くなるのをより確実に防止することができるようになる。
【００５７】
（６）高圧側分配管２２内の燃料圧力の制御目標となる目標燃料圧力Ｐｔを、ポート噴射を行う機関運転から筒内噴射を行う機関運転に切り替わる際の瞬時の燃料圧力要求に対応するための下限燃料圧力Ｐｍｉｎ以上に設定することとした。このため、内燃機関の燃料供給装置として、内燃機関からの燃料圧力要求に的確に対応することができるようになる。
【００５８】
また、同目標燃料圧力Ｐｔを、筒内噴射用燃料噴射弁２３からの燃料漏れを抑制するための上限燃料圧力Ｐｍａｘ以下に設定することとした。このため、高圧側分配管２２内の燃料圧力が過度に昇圧し、筒内噴射用燃料噴射弁２３に過度の油圧がかかる事態を好適に回避することができるようになる。
【００５９】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記許容値ｄＰｔは、目標燃料圧力Ｐｔに対して高圧側と低圧側とで別々の大きさに設定してもよい。
【００６０】
・目標燃料圧力Ｐｔは任意の値として設定することができる。この目標燃料圧力Ｐｔについては要は、内燃機関の燃料供給装置として、上記ポート噴射を行う機関運転時において、高圧側分配管２２内の燃料圧力の制御目標値として設定されるものであればよい。
【００６１】
・上記実施の形態では、必要圧送量を、上述の式（１）に基づいて算出することとした。ただし、高圧側分配管２２内の燃料圧力を昇圧することによる同分配管２２内の高圧燃料の単位体積当たりの体積変化量（体積減少分）が、上記高圧燃料ポンプ２０から同分配管２２への燃料の圧送量（必要圧送量）と相関があることに鑑みれば、他の手段を用いて上記必要圧送量を算出することもできる。例えば、上記高圧側分配管２２内の燃料圧力を目標燃料圧力Ｐｔまで昇圧するときの同分配管２２内の高圧燃料の単位体積当たりの体積変化量（体積減少量）を算出し、この算出した単位体積当たりの体積変化量（体積減少量）から高圧側分配管２２内の高圧燃料の総体積変化量（総体積減少量）を算出する。そして、目標燃料圧力Ｐｔの圧力下において、この算出した高圧側分配管２２内の高圧燃料の総体積変化量（総体積減少量）を補うために必要な上記高圧燃料ポンプ２０による燃料の圧送量を算出してもよい。
【００６２】
・吸気ポート噴射用燃料噴射弁１９に代えて、各気筒毎の吸気ポートに分岐する前の吸気通路に設けられた噴射弁（例えばサージタンクに設けられた噴射弁（コールドスタートインジェクタ））を備える内燃機関に適用してもよい。要は、筒内噴射用燃料噴射弁と吸気通路噴射用燃料噴射弁とを備える内燃機関であれば、この内燃機関の燃料供給装置を適用することができる。この意味では、単気筒の内燃機関に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明にかかる内燃機関の燃料供給装置の実施の形態について該装置が適用される内燃機関の燃料循環系を模式的に示すブロック図および燃料系統図。
【図２】ポート噴射を行う機関運転時において、同実施の形態の燃料供給装置による高圧側分配管内の燃料圧力の制御についてその制御手順を示すフローチャート。
【図３】目標燃料圧力、および目標燃料圧力の許容領域を示すグラフ。
【図４】同実施の形態の燃料供給装置による高圧燃料ポンプの作動制御についてその制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６４】
１１…吸気ポート、１２…低圧燃料系、１３…燃焼室、１４…高圧燃料系、１５…燃料タンク、１６…フィードポンプ、１７…低圧燃料通路、１７ａ…フィルタ、１７ｂ…プレッシャレギュレータ、１８…低圧側分配管（低圧側配管）、１９…吸気ポート噴射用燃料噴射弁（吸気通路噴射用燃料噴射弁）、２０…高圧燃料ポンプ、２０ａ…シリンダ、２０ｂ…プランジャ、２０ｃ…加圧室、２０ｄ…電磁スピル弁、２１…高圧燃料通路、２２…高圧側分配管（高圧側配管）、２３…筒内噴射用燃料噴射弁、２４…リリーフバルブ、２５…ドレイン通路、２６…燃圧センサ、２７…アクセルセンサ、２８…回転速度センサ、２９…水温センサ、３１…カムシャフト、３２…カム、１００…電子制御装置。
【図１】
2005248757.tif 000003
【図２】
2005248757.tif 000004
【図３】
2005248757.tif 000005
【図４】
2005248757.tif 000006