(57)【要約】【課題】  確実に且つ早期に機関始動を行う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】  ディーゼルエンジンの燃料供給装置は、サプライポンプ、コモンレール、燃料噴射弁、機関燃料通路等を備えて構成される。エンジンの電子制御ユニットは、サプライポンプによる燃料の圧送開始時又は圧送開始前におけるコモンレール内の燃圧の初期値を燃圧センサの出力信号に基づいて把握するとともに、その初期値と、サプライポンプによるコモンレールへの燃料の全圧送量と、圧送回数とに基づいて、燃料の圧送開始後におけるコモンレール内の燃圧の推定値（推定燃圧）を算出する。推定燃圧が所定の基準値ＰＦＳＴを上回ると、電子制御ユニットは燃料噴射弁を通じた燃焼室内への燃料噴射を開始する。【選択図】  図２
2005105860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧燃料を蓄える蓄圧室と、
該蓄圧室に燃料を圧送する圧送手段と、
該蓄圧室内の燃料を内燃機関の燃焼室に噴射供給する燃料噴射手段と、
前記圧送手段による燃料の圧送開始時又は圧送開始前における前記蓄圧室内の燃料の圧力を検出する燃圧検出手段と、
前記検出される燃料の圧力と前記圧送手段による前記蓄圧室への燃料の圧送量とに基づいて、前記燃料の圧送開始後における前記蓄圧室内の燃料の圧力を推定する燃圧推定手段と、
前記推定される圧力に基づいて前記燃料噴射手段を制御し、前記内燃機関への燃料の噴射供給を開始させる燃料噴射制御手段と、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】
前記圧送手段による前記蓄圧室への燃料の圧送量は、前記圧送手段による単位動作当たりの燃料の圧送量と、前記圧送手段の動作回数とに基づいて算出される
ことを特徴とする請求項１記載の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、内燃機関に高圧化された燃料を噴射供給する装置であって、特に、その噴射量及び噴射時期を制御する機能を併せ備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばディーゼルエンジンのように、高圧の燃料を直接燃焼室内に噴射供給するための燃料噴射弁を備えた内燃機関が知られている。このような内燃機関（以下、単にエンジンという）は、高圧のガスで満たされた燃焼室内に所定量の燃料を噴射する必要があるため、所定値を上回る圧力の燃料を燃料噴射弁に供給する機能を備えた燃料噴射装置を搭載する。例えば、一般的なディーゼルエンジンの燃料供給装置として、燃料タンクに備蓄された燃料を高圧化するための高圧ポンプ（サプライポンプ）と、高圧化された燃料を所定の圧力に保持した状態で蓄える蓄圧室と、蓄圧室に蓄えられた燃料を適宜のタイミングで燃焼室内に噴射供給する燃料噴射弁とを備えるものが知られている。
【０００３】
ところで、蓄圧室内は完全な密封状態に保たれているわけではないため、（エンジンが停止して）サプライポンプが停止すると、蓄圧室内の燃料の圧力（燃圧）は徐々に低下する。このため、例えば特許文献１に記載された燃料供給装置は、エンジンの始動に先立ち、サプライポンプを駆動して蓄圧室内の燃圧を高め、蓄圧室内の燃圧が所定値に達した時点で燃焼室内への燃料噴射を開始する。なお、燃圧室内の燃圧は、燃圧室内の特定部位に設けられた圧力センサ（燃圧センサ）を用いて把握することができる。
【特許文献１】特開２０００−３１０１４８号公報
【特許文献２】特開昭６３−３８６３９号公報
【特許文献３】特開２０００−３０３８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、サプライポンプを駆動して蓄圧室内の燃圧を高める際、サプライポンプの駆動に伴って発生するポンプ脈動が蓄圧室内の燃料に伝播する。このため、燃圧センサの出力値が変動し、蓄圧室内の燃圧を正確に把握することは容易でない。
【０００５】
その結果、例えば蓄圧室内の燃圧を過大評価し、そのような過大評価に基づいて燃料噴射を開始した場合には、エンジンを始動できない懸念が生じる。一方、圧室内の燃圧を過小評価し、そのような過小評価に基づいて燃料噴射を開始した場合には、エンジンの始動（燃料供給）の開始が徒に遅れてしまう。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、確実に且つ早期に機関始動を行う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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、加圧燃料を蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を圧送する圧送手段と、該蓄圧室内の燃料を内燃機関の燃焼室に噴射供給する燃料噴射手段と、を備える内燃機関の燃料供給装置であって、前記圧送手段による燃料の圧送開始時又は圧送開始前における前記蓄圧室内の燃料の圧力を検出する燃圧検出手段と、前記検出さ
れる燃料の圧力と前記圧送手段による前記蓄圧室への燃料の圧送量とに基づいて、前記燃料の圧送開始後における前記蓄圧室内の燃料の圧力を推定する燃圧推定手段と、前記推定される圧力に基づいて前記燃料噴射手段を制御し、前記内燃機関への燃料の噴射供給を開始させる燃料噴射制御手段と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
同構成においては、燃圧推定手段が、圧送手段から発生する圧力脈動に影響されることなく、前記燃料の圧送開始後における前記蓄圧室内の燃料の圧力を正確に推定する。そして燃料噴射手段が、この正確に推定された圧力に基づいて前記燃料噴射手段を制御することになる。この結果、例えば蓄圧室内の燃圧が上昇し、燃焼室への燃料噴射を実行する上で十分に高くなった場合、速やかに燃料噴射を実行できるようになる。
【０００９】
なお、前記圧送手段による前記蓄圧室への燃料の圧送量は、例えば前記圧送手段による単位動作当たりの燃料の圧送量と、前記圧送手段の動作回数とに基づいて算出するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、確実に且つ早期に機関始動を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を、ディーゼルエンジンの燃料供給装置として具体化した最良の実施の形態について説明する。
〔エンジンの構造及び機能〕
図１において、内燃機関（以下、エンジンという）１は、燃料供給系１０、燃焼室２０、吸気通路３０及び排気通路４０等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンである。
【００１２】
先ず、燃料供給系１０は、サプライポンプ１１、コモンレール１２、燃料噴射弁１３、機関燃料通路Ｐ１等を備えて構成される。高圧ポンプ（サプライポンプ）１１は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）ＣＳと機械的に連動し、燃料タンク（図示略）から燃料を汲み上げて且つその汲み上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介してコモンレール１２に供給する。コモンレール１２は、サプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃焼室２０内に燃料を噴射供給する。
【００１３】
吸気通路３０に設けられたスロットル弁３１は、その開度を無段階に調節することのできる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を変更し、同吸入空気の供給量（流量）を調整する機能を有する。
【００１４】
スタータモータＭは、ＥＣＵ５０の指令信号に従って作動する電動式モータであり、エンジン１が燃焼を開始し自立して運転を開始するまで、クランクシャフトＣＳを回転させる（クランキングを行う）補助的な駆動手段である。
【００１５】
また、排気通路４０には、触媒ケーシング４１が設けられている。触媒ケーシング４１の内部には、エンジン１の運転に伴って燃焼室２０から排出される排気ガス中の有害成分（例えばＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等）を浄化する周知の排気浄化用触媒が収容されている。
【００１６】
また、エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。例えば燃圧センサ５１は、コモンレール１２内に蓄えられた燃料の圧力（燃圧）ＰＦに応じた信号を出力する。各種センサ
は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０と電気的に接続されている。
【００１７】
ＥＣＵ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ、タイマーカウンタ等からなる論理演算回路を備える。このように構成されたＥＣＵ５０は、例えば燃料噴射弁１３を所定のタイミングで開閉することにより所望量の燃料を燃焼室２０に噴射供給する制御（燃料噴射制御）等、エンジン１の運転状態に関する各種制御を実行する。
〔燃料供給装置〕
ＥＣＵ５０と燃料供給系１０とは、併せてエンジン１の燃料供給装置を構成する。
【００１８】
エンジン１の燃料供給装置は、燃料を圧送するための駆動力としてエンジン１のクランクシャフトＣＳの回転力を用いることによって、また、ＥＣＵ５０の指令信号に従ってスタータモータＭ及び燃料噴射弁１３等を作動することによってエンジン１の燃焼室２０に高圧燃料を噴射供給する。
【００１９】
エンジン１の運転中には、エンジン１が燃焼によって発生するトルクによってクランクシャフトＣＳが回転する。そして、このクランクシャフトＣＳの回転力によってサプライポンプ１１が燃料をコモンレール１２に圧送し続ける。また、コモンレール１２にはリリーフ弁（図示略）が設けられている。通常はコモンレール１２内の燃圧ＰＦが所定圧となるようにサプライポンプ１１の圧送量が調量され、その時ほとんどリリーフ弁は動作されていないが、急激に減圧する時など（例えば、シフトチェンジによるＮＥ（エンジン回転数）の急減少など）にリリーフ弁が開弁し、燃圧ＰＦが過剰に上がり過ぎないようにしている。このようにして、エンジン１の運転中、コモンレール１２内の燃圧ＰＦは所定値（例えば４０ＭＰａ）に保持される。
【００２０】
一方、エンジン１が運転を停止すると、サプライポンプ１１による燃料供給も停止するため、コモンレール１２内の燃圧は徐々に低下する。
また、停止状態にあるエンジン１が運転を開始する場合には、機関燃焼の開始（燃料供給の開始）に先立ち、コモンレール１２内の燃圧を所定値（例えば２０ＭＰａ程度）以上にまで上昇させる必要がある。このとき、サプライポンプ１１を駆動するために必要なクランクシャフトＣＳの回転力は、スタータモータＭによって付与される。
【００２１】
図２には、エンジン１がクランキング状態にある期間中、言い換えれば、燃焼室２０への燃料供給の開始に先立ちスタータモータＭがクランクシャフトＣＳを回転させる期間中のコモンレール１２内の燃圧の推移を示す。一点鎖線は、燃圧センサ５１の出力に基づいて算出されるコモンレール１２内の燃圧（以下、実測燃圧という）の推移であり、実線は、サプライポンプ１１からコモンレール１２への燃料の圧送量（例えば単位ポンプ動作当たりの送油量と、ポンプ動作回数との積）に基づいて推定されるコモンレール１２内の燃圧（以下、推定燃圧という）の推移である。ここで、実測燃圧はコモンレール１２内の特定部位における燃圧に相当し、推定燃圧はコモンレール１２内の燃料が静止した状態にあると想定した場合（以下、定常状態という）のコモンレール１２内の燃圧に相当する。
【００２２】
同図２において一点鎖線で示すように、実測燃圧は、サプライポンプ１１の駆動に伴って発生する脈動（ポンプ脈動）の影響を受け、上下に変動しながら上昇する。一方、実線で示すように、推定燃圧の推移は、ポンプ脈動の影響を受けることなくほぼ単調に上昇する。また、クランキング開始時（ｔ０）においては、実測燃圧も推定燃圧も同値（以下、初期燃圧という）ＰＦ０となる。
【００２３】
ここで、コモンレール１２内の燃圧が定常状態において所定の基準値ＰＦＳＴを上回れば、十分に精度の高い燃料噴射制御を行ってエンジン１を始動させられることが、発明者
によって確認されている。つまり、クランキングに伴うサプライポンプ１１の作動によってコモンレール１２内の燃圧が燃料噴射を開始する上で十分に高い値に達したか否かの判断は、推定燃圧をモニタすることによって十分正確に行うことができる。にもかかわらず、実測燃圧に基づいて燃料噴射を開始する制御構造を採用した場合、燃料噴射の開始時期が徒に遅れることになる。例えば、実測燃圧の極小値が基準値ＰＦＳＴを上回ることを条件として燃料噴射を開始する制御構造を採用すると、本来、同図２中において時刻ｔ１に燃料噴射を開始して差し支えないところ、実際の燃料噴射の開始が時刻ｔ２以降になされることとなっていた。かといって、実測燃圧の極大値又は平均値が基準値ＰＦＳＴを上回ることを条件として燃料噴射を開始する制御構造を採用した場合、コモンレール１２内の定常状態における燃圧が基準値に達する前に燃料噴射を開始し、良好な機関燃焼を行えない虞が生じる。
【００２４】
そこで、本実施の形態にかかるエンジン１の燃料供給装置は、ポンプ脈動の影響を受けない推定燃圧の推移をモニタし、この推定燃圧が基準値ＰＦＳＴを上回ったことを条件として、燃料噴射を開始する（又は燃料噴射の開始を許可する）制御構造を採用する。
〔具体的な制御手順〕
図３は、エンジン１のクランキングが開始された後、燃料噴射を開始するか否かを判断するための具体的な手順（ルーチン）を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ５０の作動中、ＥＣＵ５０自体により所定時間毎に繰り返し実行される。
【００２５】
本ルーチンに処理が移行すると、ＥＣＵ５０は先ずステップＳ１０１において、エンジン１がクランキング状態にあるか否かを判断する。そして、その判断が肯定であれば処理をステップＳ１０２に移行し、その判断が否定であれば本ルーチンを一旦抜ける。
【００２６】
ステップＳ１０２においては、初期燃圧ＰＦ０を把握する。初期燃圧ＰＦ０としては、クランキングの開始時、又は開始前の任意時刻における燃圧センサの出力値を採用するのが好ましい。
【００２７】
ステップＳ１０３においては、サプライポンプ１１の圧送回数ＮＰを把握する。
ステップＳ１０４においては、サプライポンプ１１の圧送回数（ポンプ動作回数）ＮＰ、全圧送量（単位ポンプ動作当たりの送油量）ＵＮＩＰ、初期燃圧ＰＦ０に基づいて、現在のコモンレール１２内の推定燃圧ＰＦＥＳを算出する。推定燃圧ＰＦＥＳは、例えば以下の関数式（１）に従って算出することができる。
【００２８】
ＰＦＥＳ＝ＰＦ０＋（ＵＮＩＰ×ＮＰ×α）…（１）
但し、αは定数
なお、関数式（１）は例示にすぎない。例えば、コモンレール１２内の燃圧が高まるほど、単位ポンプ動作当たりの送油量は減っていく。また、リリーフ弁の機能により、コモンレール１２内の燃圧の上昇はある程度抑制される。そこで、これらの点を考慮して、より複雑な関数式を設定したり、予め実験で得られたデータを基に作製されたマップを活用することにしてもよい。
【００２９】
ステップＳ１０５においては、推定燃圧ＰＦＥＳが所定の基準値ＰＦＳＴを上回っているか否かを判断する。そして、その判断が肯定であれば処理をステップＳ１０５に移行し、その判断が否定であれば本ルーチンを一旦抜ける。
【００３０】
ステップＳ１０６においては、コモンレール１２内の燃圧が、燃料噴射を実行するために十分高い値まで上昇した旨の判断をする。
ステップＳ１０６を経た後、ＥＣＵ５０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００３１】
なお、本ルーチンのステップＳ１０６において、コモンレール１２内の燃圧が燃料噴射を実行するために十分高い値まで上昇した旨の判断がなされた場合、ＥＣＵ５０は別途のルーチンを通じてエンジン１の各燃焼室２０への燃料噴射を開始する（推定燃圧が基準値ＰＦＳＴを上回ったことに基づいて、燃料噴射制御手段が燃料噴射を開始させる。）。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態の燃料噴射装置によれば、クランキング開始時又はクランキング開始時に実測された初期燃圧ＰＦ０と、サプライポンプ１１による単位時間当たり（又は単位ポンプ動作当たり）の送油量の積算値（×α）との和に基づいてクランキング開始後（燃料の圧送開始後）におけるコモンレール１２内の燃圧の推定値（推定燃圧ＰＦＥＳ）を算出する。この推定燃圧ＰＦＥＳは、サプライポンプ１１から発生する圧力脈動に影響を受けないため、この推定燃圧ＰＦＥＳが所定の基準値ＰＦＳＴに達することを条件として燃焼室２０への燃料噴射を開始することで、確実に且つ早期にエンジン始動を行うことができる。言い換えれば、コモンレール１２内の燃圧が上昇し、燃焼室２０への燃料噴射を実行する上で十分に高くなったタイミングで、速やかに燃料噴射を実行できるようになる。
【００３３】
また、本実施の形態において、サプライポンプ１１の圧送回数（ポンプ動作回数）ＮＰ、全圧送量（単位ポンプ動作当たりの送油量）ＵＮＩＰ、初期燃圧ＰＦ０に基づいて、現在のコモンレール１２内の推定燃圧ＰＦＥＳを算出するようにした。これに代え、機関燃料通路Ｐ１に燃料の流量を計測するためのセンサを設けるハードウエア構成を採用し、且つ、この流量の時間積分値と初期燃圧ＰＦ０とに基づいて推定燃圧ＰＦＥＳを算出するようにしてもよい。また、本実施例では推定燃圧ＰＦＥＳが基準値を上回ったことに基づいて、燃料噴射制御手段が燃料噴射を開始させていたが、推定燃圧ＰＦＥＳの単位時間あたりの上昇量が予め定めておいた燃料噴射を開始するのに適した基準上昇量以下になったことに基づいて燃料噴射制御手段が燃料噴射を開始させるようにしても良い。なお、外気温が低いほど推定燃圧ＰＦＥＳの基準値を大きく設定したり（単位時間あたりの基準上昇量は小さく設定する。）、燃料噴射手段の経時劣化に応じて（燃料噴射回数が多いほど）推定燃圧ＰＦＥＳの基準値を大きく設定したりする（単位時間あたりの基準上昇量の場合は小さく設定する。）等、エンジン始動時の環境に応じて、推定燃圧ＰＦＥＳの基準値および推定燃圧ＰＦＥＳの単位時間あたりの基準上昇量を可変させることが望ましい。
【００３４】
さらに、ＮＥ（エンジン回転数）をモニタし、ＮＥが高いほどサプライポンプからのリーク燃料の比率が小さくなる特性と組み合わせ、ＮＥ（クランキング時ＮＥ）が高いほど昇圧速度が速まることの補正をかけると、より精密に噴射可能時期を判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるエンジンの概略構成図。
【図２】同実施の形態にかかるエンジンがクランキング状態にある期間中のコモンレール内の燃圧の推移を示すタイムチャート。
【図３】同実施の形態において、燃料噴射を開始するか否かを判断するための手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・エンジン
１０・・燃料供給系
１１・・サプライポンプ（圧送手段）
１２・・コモンレール（蓄圧室）
１３・・燃料噴射弁（燃料噴射手段）
２０・・燃焼室
３０・・吸気通路
３１・・スロットル弁
４０・・排気通路
４１・・触媒ケーシング
５０・・電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５１・・燃圧センサ
ＣＳ・・クランクシャフト
Ｍ・・・スタータモータ
Ｐ１・・機関燃料通路
【図１】
2005105860.tif 000003
【図２】
2005105860.tif 000004
【図３】
2005105860.tif 000005