(57)【要約】【課題】  回転信号に対する燃料ポンプとポンプ駆動用カムとの取り付け誤差を推定して補正することにより、精度良く電磁弁を制御して吐出燃料量の誤差を低減する。【解決手段】    燃料噴射弁１０に加圧燃料を供給するデリバリパイプ２９と、ポンプ駆動カム２５に駆動されデリバリパイプ２９に燃料を吐出する高圧燃料ポンプ１９と、高圧燃料ポンプ１９の吐出量を調整する電磁弁３１と、内燃機関の回転位置信号を出力する回転位置検出手段と、運転状況に対応した吐出量となるように、回転位置信号により電磁弁３１を制御する制御手段２０と、高圧燃料ポンプ１９の吐出開始によりデリバリパイプ２９の燃料圧が変化する燃料圧変化位置と内燃機関１の回転位置とから高圧燃料ポンプ１９とポンプ駆動カム２５の取り付け誤差を推定する誤差推定手段とを備え、制御手段２０が誤差推定手段の推定した取り付け誤差に対応して電磁弁３１の制御信号を補正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒に燃料供給を行う燃料噴射弁に加圧燃料を供給するデリバリパイプ、前記内燃機関に駆動されるポンプ駆動カムにより作動され、前記デリバリパイプに加圧燃料を吐出する高圧燃料ポンプ、前記高圧燃料ポンプからの燃料吐出量を調整する電磁弁、前記内燃機関の回転位置信号を出力する回転位置検出手段、前記内燃機関の運転状況に対応した燃料吐出量となるように、前記回転位置信号に対応した制御信号により前記電磁弁を制御し、前記デリバリパイプ内の燃料圧を制御する制御手段、前記高圧燃料ポンプからの燃料吐出開始により前記デリバリパイプ内の燃料圧が変化する燃料圧変化位置と前記回転位置検出手段による前記内燃機関の回転位置とから前記高圧燃料ポンプと前記ポンプ駆動カムとの取り付け誤差を推定するカム位置誤差推定手段を備え、前記制御手段が前記カム位置誤差推定手段により推定された取り付け誤差により前記電磁弁に対する制御信号を補正することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記カム位置誤差推定手段は、前記取り付け誤差の有無に拘わらず前記高圧燃料ポンプからの燃料吐出のない区間を基準燃料圧区間とし、この基準燃料圧区間における基準燃料圧に対して前記デリバリパイプ内の燃料圧が所定値上昇した回転位置を前記燃料圧変化位置とす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。
【請求項３】
前記カム位置誤差推定手段は、前記高圧燃料ポンプからの燃料吐出開始位置近傍で、前記高圧燃料ポンプと前記ポンプ駆動カムとの取り付け誤差がとりうる範囲を燃料圧変化位置区間とし、この燃料圧変化位置区間と前記基準燃料圧区間内で、前記燃料噴射弁が燃料噴射していない区間において前記取り付け誤差を推定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
前記カム位置誤差推定手段は、前記取り付け誤差がないときの燃料圧変化位置を基準燃料圧変化位置として記憶しており、この基準燃料圧変化位置と実際に燃料圧が変化した燃料圧変化位置とから前記取り付け誤差を推定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
前記ポンプ駆動カムは前記内燃機関のカム軸に設けられ、前記回転位置検出手段による回転位置信号が前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して出力されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項６】
前記ポンプ駆動カムは前記内燃機関のカム軸に設けられ、前記回転位置信号が前記内燃機関のカム軸の回転に同期して出力されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項７】
前記内燃機関は可変バルブタイミング機構を有し、バルブタイミングが可変に構成されたカム軸に前記ポンプ駆動カムが設けられており、前記可変バルブタイミング機構が作動していない期間中において前記カム位置誤差推定手段による前記取り付け誤差の推定がなされることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項８】
前記カム位置誤差推定手段は、前記燃料圧変化位置と前記基準燃料圧変化位置との少なくとも一方を前記デリバリパイプ内の燃料圧により補正することを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか一項記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項９】
前記カム位置誤差推定手段は、前記内燃機関のアイドル回転以下の低回転域において前記取り付け誤差の推定を行うことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１０】
前記取り付け誤差の推定を行う前記内燃機関の低回転域が、前記燃料噴射弁が動作するまでの始動時であることを特徴とする請求項９記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１１】
前記取り付け誤差の推定を行う前記内燃機関の低回転域が、前記デリバリパイプ内の燃料圧が低下している始動時であることを特徴とする請求項９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】
この発明は、加圧燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内噴射型内燃機関の燃料供給量を制御する燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
筒内噴射型の車両用内燃機関に使用される燃料供給装置は、内燃機関の各気筒に燃料を直接噴射する複数の燃料噴射弁と、これらの燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプと、デリバリパイプに加圧燃料を供給する高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプに燃料タンクからの燃料を供給する低圧燃料ポンプと、燃料の噴射時期や噴射量および高圧燃料ポンプの吐出量を制御する制御手段などから構成される。また、高圧燃料ポンプは、シリンダと、内燃機関の回転軸、例えば、カム軸に設けられたポンプ駆動用カムに駆動され、シリンダ内を往復運動して吸入行程では加圧室内に燃料を吸入し、吐出行程では加圧室内の燃料をデリバリパイプに圧送するピストンと、加圧室内の加圧された燃料を所定のタイミングで低圧側にリリーフすることにより、加圧室からの燃料吐出量を制御してデリバリパイプ内の燃料圧を所定圧に制御する電磁弁などから構成されている。
【０００３】
そして電磁弁は、ポンプ駆動用カムのリフトに応じて所定のタイミングでＯＮ−ＯＦＦ制御する必要があるため、ポンプ駆動用カムの位置を示すものとしての回転位置信号を用いてそのＯＮ−ＯＦＦタイミングが制御される。電磁弁のＯＮ−ＯＦＦ位置の制御は内燃機関のクランク軸の回転位置、すなわち、クランク角により制御する必要があるが、高圧燃料ポンプの取り付け位置に誤差があったときや、ポンプ駆動用カムがクランク軸とは別軸に設けられた場合など、クランク角に対するカムリフトにずれが生じて内燃機関の性能に悪影響を及ぼすことになり、この悪影響を防止することを目的として位置ずれを補正するための提案が各種なされている。
【０００４】
特許文献１に開示された技術もこの取り付け位置の補正に関するものであり、この文献に開示された技術は、コモンレール（デリバリパイプ）を有するジーゼルエンジン用の燃料噴射装置において、コモンレール圧センサの故障時にクランク角に対するカムリフトのずれを補正して内燃機関の性能に対する悪影響を防止するために、内燃機関のクランク軸にクランク軸の回転角を検出するエンジン回転センサを設け、このエンジン回転センサによる特定クランク位置と、燃料ポンプを駆動するカム軸に設けられた気筒識別センサによる回転位置との比較により燃料ポンプの取り付け位置誤差角度を検出し、この取り付け位置誤差角度を加味してスピル電磁弁に対する通電を制御することにより、取り付け誤差を補正して高圧燃料をコモンレールに圧送するようにしたものである。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８３６２８２号公報（第２〜４頁、第１、２、５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では上記のようにして取り付け誤差の補正を行っているが、この公知例では単に燃料ポンプを駆動するカム軸に設けられた気筒識別センサの信号とクランク軸に設けられたエンジン回転センサの特定位置信号との位相差を検出しているため、カム軸に設けられたポンプ駆動カムに対する燃料ポンプの取り付け誤差までは補正できず、デリバリパイプに対する吐出燃料量の誤差を完全に補正することはできない。吐出燃料量に誤差を生ずるとデリバリパイプ内の燃料圧が所定の圧力に制御されなくなるため、燃料噴射弁から噴射される燃料の量にも誤差が生じ、所定の空燃比が得られない結果、内燃機関の燃焼が悪化して性能（車両の走行性）や排気ガスが悪化する。
【０００７】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、回転信号に対する燃料ポンプとポンプ駆動用カムとの取り付け誤差を推定することにより、精度良く電磁弁を制御して吐出燃料量の誤差を低減することが可能な内燃機関の燃料供給装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、内燃機関の各気筒に燃料供給を行う燃料噴射弁に加圧燃料を供給するデリバリパイプと、内燃機関に駆動されるポンプ駆動カムにより作動され、デリバリパイプに加圧燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプからの燃料吐出量を調整する電磁弁と、内燃機関の回転位置信号を出力する回転位置検出手段と、内燃機関の運転状況に対応した燃料吐出量となるように、回転位置信号に対応した制御信号により電磁弁を制御し、デリバリパイプ内の燃料圧を制御する制御手段と、高圧燃料ポンプからの燃料吐出開始によりデリバリパイプ内の燃料圧が変化する燃料圧変化位置と回転位置検出手段による内燃機関の回転位置とから高圧燃料ポンプとポンプ駆動カムとの取り付け誤差を推定するカム位置誤差推定手段とを備え、制御手段がカム位置誤差推定手段により推定された取り付け誤差により電磁弁に対する制御信号を補正するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
このように構成されたこの発明の内燃機関の燃料供給装置によれば、回転位置信号に対するポンプ駆動カムと高圧燃料ポンプの取り付け誤差に応じて電磁弁に対する制御信号が補正され、取り付け誤差の角度が補正されて電磁弁の駆動が行われるので、燃料吐出量の精度が向上し、デリバリパイプ内の燃料圧を所定の圧力に精度良く制御することが可能となって最適な空燃比を得ることができ、良好な燃焼が得られると共に車両の走行性や排気ガスの悪化を防止することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１ないし図８は、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃料供給装置を説明するものであり、図１は、内燃機関とその制御系を説明する概略構成図、図２は、燃料供給系の構成を説明する概略説明図、図３は、回転位置信号検出手段の構成を説明する説明図、図４は、四気筒内燃機関における取り付け誤差推定時の挙動を説明するタイムチャート、図５は、高圧燃料ポンプの吐出開始時近辺における燃料圧の挙動と誤差推定を説明する説明図、図６は、カム位置誤差推定処理の基本となるフローチャート、図７は、図６のステップＳ１１０におけるカム位置誤差推定処理のフローチャート、図８は、図７のカム位置誤差推定処理に用いる燃料圧のサンプリングを１ｍｓｅｃ周期で行う１ｍｓｅｃ処理のフローチャートである。
【００１１】
図１において、内燃機関１の吸気を行う吸気管２には、吸入空気を浄化するエアクリーナ３と、吸入空気量を計測するエアフローセンサ４と、吸入空気量を制御するスロットルバルブ５とが設けられており、燃焼ガスを排出する排気管６には、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ７と排気ガスを浄化する三元触媒８とが設けられている。また、内燃機関１にはインジェクタドライバ９により駆動されて燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁１０と、点火コイル１１からの電圧により燃焼室内の混合気に点火する点火プラグ１２とが気筒毎に設けられている。
【００１２】
内燃機関１のクランク軸１３には図３に示すような信号板１４が取り付けられ、信号板１４は図３に示すように例えばクランク角で１０°（以降、１０°ＣＡと称す）毎に突起を備えており、信号板１４の近傍にはこの突起を検出することによりクランク位置信号ＳＧＴを出力するクランク位置センサ１５が設けられ、これらで回転位置検出手段を形成している。信号板１４には上記したように、例えば、１０°ＣＡ毎に突起が設けられているが、＃２気筒と＃３気筒との上死点前（すなわち、一方が圧縮上死点前のとき、他方は排気上死点前になる）９５°ＣＡ（以降、Ｂ９５°ＣＡと称す）に対する位置は図に示すように欠け歯となっている。
【００１３】
信号板１４は図の矢印方向に回転するが、クランク位置センサ１５が出力するパルス間隔から欠け歯位置の検出ができ、欠け歯位置の次の信号位置であるＢ８５°ＣＡの位置が特定できると共に、このＢ８５°ＣＡ位置の信号レベルにより各気筒の行程とクランク位置との特定ができることになる。例えば、このＢ８５°ＣＡ位置信号がハイレベルであるとき、＃３気筒の圧縮上死点前８５°であると特定できるものである。
【００１４】
図１に戻って、内燃機関１の吸気ポート部にはカム軸１６が設けられており、カム軸１６はタイミングベルトなどの機械的連結手段によりクランク軸１３に対して１／２回転になるように駆動される。カム軸１６には信号板１７が取り付けられ、信号板１７に近接してセンサ１８が設けられて両者により第一気筒から第四気筒までの上死点においてハイレベルになる後述するＳＧＣ信号が検出される。カム軸１６は吸気バルブの駆動を行うと共に後述する高圧燃料ポンプ１９を駆動する。また、制御手段（以降、ＥＣＵと称す）２０は酸素センサ７とクランク位置センサ１５とセンサ１８などからの信号を入力してインジェクタドライバ９や点火コイル１１などを制御するが、この発明においては後述するように電磁弁３１を制御してデリバリパイプ２９内の燃料圧を制御すると共に、ポンプ駆動カム２５の取り付け位置誤差を推定するカム位置誤差推定手段としても機能し、また、ポンプ駆動カム２５と高圧燃料ポンプ１９の取り付け位置誤差の補正を行う。
【００１５】
内燃機関１の燃料供給系は図２に示すように構成される。図２において、燃料タンク２１の燃料は低圧燃料ポンプ２２によりチェックバルブ２３を介して高圧燃料ポンプ１９の加圧室２４に供給される。高圧燃料ポンプ１９は、内燃機関１のカム軸１６に設けられたポンプ駆動カム２５に駆動され、シリンダ２６内を往復運動して加圧室２４内に供給される燃料を加圧するピストン２７と、このピストン２７を常時ポンプ駆動カム２５側に付勢するバネ２８と、加圧された燃料をデリバリパイプ２９に供給する吐出口に設けられたチェックバルブ３０と、後述するように加圧室２４内の余剰燃料を燃料タンク２１に戻すことによりデリバリパイプ２９内の燃料圧を所定値に維持する電磁弁３１とから構成されている。
【００１６】
デリバリパイプ２９は高圧燃料ポンプ１９から加圧された燃料供給を受けて所定圧力の燃料を保持し、デリバリパイプ２９に接続された気筒毎の燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄは内燃機関１の各燃焼室内に燃料を噴射する。デリバリパイプ２９には燃料圧力が異常上昇した場合に燃料を燃料タンク２１にリリーフするリリーフバルブ３２とデリバリパイプ２９内の燃料圧を検出する燃料圧センサ３３とが設けられている。燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄはインジェクタドライバ９を介してＥＣＵ２０から制御され、気筒毎に必要時期に必要な量の燃料噴射を行い、また、電磁弁３１はＥＣＵ２０から制御され、燃料加圧中は閉弁して加圧室２４内の燃料を加圧し、燃料圧センサ３３が検出するデリバリパイプ２９内の燃料圧が所定値に達すると開弁して余剰燃料を燃料タンク２１に戻す。従って、加圧室２４内の圧力が所定値になるとチェックバルブ３０が開いて燃料吐出が開始され、電磁弁３１が開弁することにより燃料吐出が終了する。
【００１７】
このような構成を持つこの実施の形態による内燃機関の燃料供給装置において、クランク軸１３の回転角に対するポンプ駆動カム２５と高圧燃料ポンプ１９との取り付け誤差推定を図４以降により説明すると次の通りである。まず、図４は四気筒内燃機関の誤差推定時における各パラメータの挙動を示したもので、図のカム軸信号ＳＧＣは信号板１７とセンサ１８とにより検出される信号であり、第一気筒の上死点から第四気筒の上死点までにおいてハイレベル信号となるものである。また、ＳＧＴ信号は信号板１４とクランク位置センサ１５（すなわち、回転位置検出手段）による信号であり、クランク軸１３の回転位置信号として電磁弁３１の駆動制御を行う信号である。
【００１８】
Ｃ＿ＳＧＴはクランク角を判別するためのカウンタであり、例えば、ＳＧＴ信号の入力毎にカウントアップし、欠け歯を検出するB８５°ＣＡに達する毎に１をセットすることによりクランク位置（回転位置）が得られる。この場合、Ｃ＿ＳＧＴは１から３５までの値を取ることになる。図のポンプ駆動カムリフトは、高圧燃料ポンプ１９に対するポンプ駆動カム２５のリフト量を示すものであり、リフトが上昇中で電磁弁３１が閉となっているときには高圧燃料ポンプ１９からデリバリパイプ２９に対して燃料が吐出される。
【００１９】
電磁弁駆動信号は、電磁弁３１の応答遅れを考慮してポンプ駆動用カム２５のリフト開始前であるＢ５°ＣＡにて閉となり、その後、要求吐出量が得られるタイミングとなる電磁弁開角度基準値であるＣＡｏｐ＿ｂｓにて後述する取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒ分の補正を行った電磁弁開角度ＣＡｏｐ後に開となる。従って、電磁弁開角度ＣＡｏｐは、ＣＡｏｐ＝ＣＡｏｐ＿ｂｓ±ＣＡｅｒｒとして計算される。燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄは各気筒の吸気行程で燃料の噴射を行うが、図４に示した範囲では＃４気筒のみが燃料噴射を行っており、従って＃４気筒以外は省略されている。
【００２０】
燃料圧力Ｆｐは燃料圧センサ３３が計測するデリバリパイプ２９内の燃料圧力を示しており、高圧燃料ポンプ１９から燃料が吐出されているときにはＦｐの値が上昇し、燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄのいずれかから燃料が噴射されているときにはＦｐの値が下降する。図のＦ＿ＥｒｒＣｈｋは取り付け誤差の推定を実施する区間を示すものであり、各気筒のＢ５°ＣＡからＡ４５°ＣＡ（上死点後４５°のクランク角）の区間内（Ｃ＿ＳＧＴが２７から３２、もしくは、９から１４の区間内）で燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄが燃料噴射を行っていないときに誤差推定区間としてＦ＿ＥｒｒＣｈｋを１に設定する。
【００２１】
Ｆ＿ＦＰｓｍｐは基準燃料圧区間内を示すもので、誤差推定区間のうちポンプ駆動カム２５の取り付け誤差に関わらず燃料が吐出されない区間で１に設定される。この実施の形態では各気筒の圧縮上死点後５°ＣＡから１５°ＣＡの区間（すなわち、Ｃ＿ＳＧＴが２８から２９、もしくは、１０から１１の区間）としており、その間にサンプルされたＦｐの平均値を基準燃料圧ＦＰａｖｅとする。
【００２２】
Ｆ＿ＦＰｃｈｋは燃料圧変化検出区間であり、誤差推定区間の内、ポンプ駆動カム２５のリフト開始近傍で、且つ、取り付け誤差が取りうる範囲であり、燃料圧変化の検出が可能となる区間で１に設定される。この実施の形態ではリフト開始は各気筒の圧縮上死点後３０°ＣＡとし、取り付け誤差を±１０°ＣＡとして余裕を持たせると、各気筒の圧縮上死点後１５°ＣＡから４５°ＣＡの範囲（Ｃ＿ＳＧＴが２９から３２、もしくは、１１から１４）となり、その間でのみ燃料圧の変化位置を検出する。
【００２３】
Ｆ＿ＦＰｃｈｇは、燃料圧力の変化を検出したとき１にセットされ、この時点の時刻がストアされる。これより、次回のＳＧＴ時点で後述の燃料圧変化位置Ｔｒｅａｌ、および取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒが算出される。また、Ｆ＿ＥｒｒＣａｌは、取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒの算出が完了したことを示すフラグであり、Ｆ＿ＦＰｃｈｇ＝１を検出したＳＧＴ同期処理で今回の取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒの算出が完了となった時点で１にセットされるものである。
【００２４】
図５は図４のＣ＿ＳＧＴが３０から３１付近における拡大図であり、高圧燃料ポンプ１９の吐出開始時に生じる燃料圧の変化と、その位置による誤差の推定方法について示したものである。また、図中の破線は取り付け誤差が無い場合の挙動を示したものである。誤差の推定方法は、まず、取り付け誤差が無い場合のＳＧＴに対する燃料圧の変化位置を基準燃料圧力変化位置ＣＡｓｔｄとして予め記憶しておき、実際の燃料圧変化位置Ｔｒｅａｌを検出することにより、取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒはＳＧＴ周期ｔを用いて次のように計算する。
ＣＡｅｒｒ＝ＣＡｓｔｄ−Ｔｒｅａｌ／ｔ×１０°ＣＡ    ・・・・・（１）
この計算式ではＣＡｓｔｄを基準としているため、ポンプ駆動カム２５のリフト開始から吐出開始による燃料圧変化までの遅れの影響を相殺することが可能となる。
【００２５】
上記の式（１）はＴｒｅａｌがＣＡｓｔｄの遅角側でＣ＿ＳＧＴが３０と３１の間にある場合であるが、当然進角側に存在することもあり、その場合はＣＡｅｒｒがマイナスの値となる。また、ＴｒｅａｌとＣＡｓｔｄとがＣ＿ＳＧＴをまたいだ場合、例えばＣ＿ＳＧＴが３１以降にＴｒｅａｌが検出された場合でも、ＳＧＴ間隔は１０もしくは２０°ＣＡであるのでその量を考慮すればよいことになる。
【００２６】
続いて、ＥＣＵ２０によるＳＧＴに同期して行われる処理内容を図６により、また、図６内においてカム位置誤差推定処理がＳＧＴに同期して行われる処理内容を図７により、さらに、１ｍｓｅｃ間隔にて行われる燃料圧のサンプリング処理を図８より説明する。まず、図６の処理について説明すると、ステップＳ１０１ではＣ＿ＳＧＴが９もしくは２７であるかどうかを判定し、Ｃ＿ＳＧＴが９もしくは２７であればステップＳ１０２に、そうでなければステップＳ１０９に進む。
【００２７】
ステップＳ１０１でＣ＿ＳＧＴが９もしくは２７であり、ステップＳ１０２に進んだ場合にはここで内燃機関１の運転状態に基づき、燃料噴射量と噴射時期とを演算する。続くステップＳ１０３では内燃機関１の運転状態に基づき目標燃料圧力を演算し、燃料圧Ｆｐと燃料噴射量などから高圧燃料ポンプ１９に対する要求吐出燃料量を演算する。ステップＳ１０４ではＦ＿ＥｒｒＣｈｋを一旦０にセットしておき、ステップＳ１０５にて各気筒のＢ５°ＣＡからＡ４５°ＣＡの区間内すなわちＣ＿ＳＧＴが２７から３２、もしくは、９から１４の区間内で、燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄが燃料噴射を行っているかどうかを判定する。
【００２８】
ステップＳ１０５にて燃料噴射が行われていなければステップＳ１０６に進んで誤差推定区間としてＦ＿ＥｒｒＣｈｋを１にセットし、ステップＳ１０５にて燃料噴射が行われておればステップＳ１０７に進む、従ってステップＳ１０７に進んだ場合にはＦ＿ＥｒｒＣｈｋはステップＳ１０４にてセットされた０を継続し、後述するカム位置誤差推定処理は実施されない。ステップＳ１０７では電磁弁３１に対する駆動信号を開から閉にし、これによりピストン２７が上昇すると燃料ポンプ１９から燃料が吐出可能となる。
【００２９】
続くステップＳ１０８ではステップＳ１０３にて演算された要求燃料吐出量が得られる電磁弁開角度基準値ＣＡｏｐ＿ｂｓを求め、これに過去に推定された取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒを加えて電磁弁開角度ＣＡｏｐを算出する。なお、ＣＡｅｒｒが過去に算出されていない場合にはＣＡｅｒｒ＝０とする。そしてＣＡｏｐ経過後は電磁弁３１が開き燃料の吐出が終了する。ステップＳ１０９ではＦ＿ＥｒｒＣｈｋが１であるかどうかを判定し、Ｆ＿ＥｒｒＣｈｋ＝１のときにはステップＳ１１０でカム位置誤差推定処理を実施し、Ｆ＿ＥｒｒＣｈｋ＝０であれば終了して処理を繰り返す。
【００３０】
続いて、ステップＳ１１０におけるカム位置誤差推定処理を図７に基づいて説明する。まず、ステップＳ２０１ではＣ＿ＳＧＴの値が１０もしくは２８であるかどうかから、燃料圧力変化位置を検出するときの基準燃料圧力ＦＰａｖｅのサンプル開始位置であるかどうかを判断する。サンプル開始位置であった場合にはステップＳ２０２に進んで基準燃料圧力区間としてＦ＿ＦＰｓｍｐを１にセットし、後述する燃料圧のサンプリングのための1ｍｓｅｃ処理を許可すると共に、続くステップＳ２０３とＳ２０４とでは燃料圧力サンプリング用の変数ＦＰｓｕｍとＣ＿ＦＰｓｕｍとを０に初期化する。
【００３１】
一方、ステップＳ２０１がサンプリング開始位置でない場合、直接ステップＳ２０５に進んでステップＳ２０２からＳ２０４の処理は行わない。ステップＳ２０５ではＣ＿ＳＧＴが１１もしくは２９であるかどうかを判定し、Ｃ＿ＳＧＴが１１もしくは２９でない場合は直接ステップＳ２０９に進み、Ｃ＿ＳＧＴが１１もしくは２９であるときには、ステップＳ２０６に進んで基準燃料圧力ＦＰａｖｅを後述する1ｍｓｅｃ処理でのサンプリング結果から、
ＦＰａｖｅ＝ＦＰｓｕｍ／Ｃ＿ＦＰｓｕｍ  ・・・・・・・・・・（２）
として算出すると共に、ステップＳ２０５でのＣ＿ＳＧＴは基準燃料圧力区間を終了しているためステップＳ２０７にてＦ＿ＦＰｓｍｐを０にセットする。
【００３２】
さらにステップＳ２０８に進んで燃料圧力変化検出区間としてＦ＿ＦＰｃｈｋを１にセットし、後述する１ｍｓｅｃ処理での燃料圧力変化の検出を許可する。続くステップＳ２０９ではＦ＿ＦＰｃｈｋが１であり且つＦ＿ＥｒｒＣａｌが０であるかどうかを判定し、この条件が成立しているときには後述する１ｍｓｅｃ処理で燃料圧力変化位置の検出があり、且つ取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒの算出が未完了であるのでステップＳ２１０以降のステップを実施することにより取り付け誤差推定角度を算出する。
【００３３】
ステップＳ２１０ではＣ＿ＳＧＴが１３もしくは３０である時点を想定した取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒを上記の（１）式により算出する。この算出のＴｒｅａｌは後述する１ｍｓｅｃ処理でストアされた燃料圧力変化位置での時刻を現時刻から減算することで求められ、今回のＳＧＴ周期ｔと取り付け誤差が無い場合の基準燃料圧変化位置ＣＡｓｔｄとからＣＡｅｒｒを算出するものである。続くステップＳ２１１ではＣ＿ＳＧＴが１２もしくは３０であるかどうかを判定し、Ｃ＿ＳＧＴが１２もしくは３０であれば実際の燃料圧変化位置は１０°ＣＡ進角した位置となっているため、ステップＳ２１２にてステップＳ２１０で得られたＣＡｅｒｒから１０°ＣＡマイナスした値をＣＡｅｒｒとする。
【００３４】
ステップＳ２１１にてＣ＿ＳＧＴが１２もしくは３０でない場合、ステップＳ２１３に進んで、Ｃ＿ＳＧＴが１４もしくは３２であるかどうかを判定する。この判定がｙｅｓであった場合には実際の燃料圧力変化位置が１０°ＣＡ遅角した位置となっているため、ステップＳ２１４で、ステップＳ２１０で得られたＣＡｅｒｒに１０°ＣＡ加算した値をＣＡｅｒｒとし、ステップＳ２１１とＳ２１３とが共に不成立の時は、ステップＳ２１０にてＣ＿ＳＧＴが１３もしくは３０である時点を想定して取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒを算出しているので、ＣＡｅｒｒの値はステップＳ２１０にて算出された値となる。
【００３５】
ステップＳ２１５では取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒの算出が完了したことを示すフラグＦ＿ＥｒｒＣａｌを１にセットする。続くステップＳ２１６ではＣ＿ＳＧＴが１４もしくは３２であるかどうかを判定し、誤差推定区間が終了したかどうかを判断すし、終了しておればステップＳ２１７でＦ＿ＦＰｃｈｋを０とし、ステップＳ２１８ではＦ＿ＦＰｃｈｇを０とし、さらにステップＳ２１９にてＦ＿ＥｒｒＣａｌを０として誤差推定に使用したフラグをそれぞれ初期化し、ステップＳ２２０でＦ＿ＥｒｒＣｈｋを０にセットしてカム位置誤差推定処理を終える。
【００３６】
以上に示した処理では誤差推定区間終了のときに燃料圧変化検出の有無を判定していないが、燃料圧変化の判定を行うことにより、燃料ポンプ１９や燃料圧センサ３３の不具合などを検出できるのでこの判定を追加することもできる。
【００３７】
続いて上記のステップＳ２０２にて許可される燃料圧のサンプリングやステップＳ２０８にて許可される燃料圧力変化の検出のための１ｍｓｅｃ処理を図８に基づき説明する。まず、ステップＳ３０１ではＦ＿ＦＰｓｍｐが１であるかどうかを判定する。Ｆ＿ＦＰｓｍｐが１である場合、基準燃料圧区間として基準燃料圧用の燃料圧サンプリングが許可されているため、ステップＳ３０２に進んで燃料圧力をＦＰｓｕｍに積算すると共に、ステップＳ３０３で積算回数Ｃ＿ＦＰｓｕｍを１増加する。ステップＳ３０４ではＦ＿ＦＰｃｈｋが１であり且つＦ＿ＦＰｃｈｇが０であるかどうかを判定し、判定がｙｅｓであれば燃料圧変化検出区間として燃料圧変化の検出が許可されており、且つ燃料圧変化が未検出であるため、ステップＳ３０５にて燃料圧の変化を判定する。
【００３８】
ステップＳ３０５では燃料圧ＦＰが、ステップＳ２０６で算出された基準燃料圧ＦＰａｖｅに燃料圧変化判定値ＦＰ＿ｄｌｔを加えたものより大きいかどうかを判定し、ＦＰがＦＰａｖｅ＋ＦＰ＿ｄｌｔより大きい場合、燃料圧変化が検出されたとしてステップＳ３０６とＳ３０７とを実施する。燃料圧力変化判定値ＦＰ＿ｄｌｔは燃料圧の脈動などによる誤検出を行わないよう設定されるが、例えば０．１ＭＰａ程度が良い。また、ステップＳ３０６では、Ｔｒｅａｌ算出用に現時刻をストアし、ステップＳ３０７では燃料圧変化を検出したことを示すフラグＦ＿ＦＰｃｈｇを１にセットしてルーチンを終了する。このステップＳ３０６でストアされたＴｒｅａｌ算出用の現時刻が上記のステップＳ２１０にて使用されるものである。
【００３９】
このように燃料ポンプ１９の吐出開始時に生じる燃料圧変化位置により、回転信号に対する燃料ポンプ１９とポンプ駆動カム２５との取り付け誤差を推定し、電磁弁３１の駆動信号を補正するため、精度良く電磁弁３１を制御することが可能となる。
【００４０】
各パラメータの挙動として、図４に示した例では、噴射量演算処理の結果、Ｂ５°ＣＡからＡ４５°ＣＡの区間内（Ｃ＿ＳＧＴが２７から３２）では＃１気筒の燃料噴射弁１０ａは燃料噴射を行っていないため、＃１気筒のＢ５°ＣＡ（Ｃ＿ＳＧＴが２７）では誤差推定区間としてＦ＿ＥｒｒＣｈｋを１にセット（ステップＳ１０６）し、また、電磁弁駆動信号を開から閉にする（ステップＳ１０７）と共に電磁弁開角度ＣＡｏｐをステップＳ１０８にて算出する。
【００４１】
また、Ｆ＿ＥｒｒＣｈｋが１にセットされているため、ステップＳ１１０にてカム位置誤差推定処理を実施する。Ｃ＿ＳＧＴが２８から２９までの区間は基準燃料圧区間としてＦ＿ＦＰｓｍｐを１にセットし、基準燃料圧力ＦＰａｖｅを演算する。また、Ｃ＿ＳＧＴが２９にて燃料圧力変化検出区間としてＦ＿ＦＰｃｈｋを１にセットする。Ｃ＿ＳＧＴが３０〜３１の間においては１ｍｓｅｃ処理内で燃料圧力ＦＰが基準燃料圧力ＦＰａｖｅに燃料圧力変化判定値ＦＰ＿ｄｌｔを加えたものを超えることにより、Ｆ＿ＦＰｃｈｇが１にセットされる。
【００４２】
さらに、Ｃ＿ＳＧＴが３１で、Ｆ＿ＦＰｃｈｇが１にセットされているのを検出して取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒを算出し、Ｆ＿ＥｒｒＣａｌを１にセットする。Ｃ＿ＳＧＴが３２では、誤差推定に使用したフラグＦ＿ＦＰｃｈｋと、Ｆ＿ＦＰｃｈｇと、Ｆ＿ＥｒｒＣａｌとをそれぞれ０に初期化し、Ｆ＿ＥｒｒＣｈｋを０にセットしてカム位置誤差推定処理を終えることになる。
【００４３】
以上の動作において、Ｃ＿ＳＧＴの値が１０もしくは２８から１１もしくは２９の間を基準燃料圧のサンプル位置としてＦ＿ＦＰｓｍｐを１にセットするが、この間は取り付け誤差の有無に拘わらず高圧燃料ポンプ１９からの燃料吐出のない区間であり、この区間の燃料圧を基準燃料圧としてこの値に対して燃料圧が所定値上昇した回転位置を燃料圧変化位置とするので、誤差推定を実施する状態に応じて基準となる燃料圧力を誤差推定直前に得ることになり、精度良く燃料圧変化位置が得られることになる。また、基準燃料圧区間と燃料圧変化検出区間内では燃料噴射弁１０が駆動しおらず、必要な区間のみで誤差推定が可能となって処理の負荷低減が図られ、燃料噴射弁１０の動作による燃料圧の変化の影響を回避することが可能となる。
【００４４】
さらに、基準燃料圧変化位置を、取り付け誤差が無いときの燃料圧の変化位置として予め記憶し、この位置と燃料圧変化位置を比較することにより誤差を推定するので、ポンプ駆動カム２５のリフトが上昇してから燃料圧力が上昇するまでの期間を推定するなどの処理を必要とせず容易に取り付け誤差の補正ができることになる。また、ポンプ駆動カム２５を内燃機関１のカム軸１６に設け、回転位置信号はクランク軸１３から得るようにしたので、回転信号に用いる信号板１４を大きくしてパルス数を多くすることができ、電磁弁３１を精度良く駆動することができる。
【００４５】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２による内燃機関の燃料供給装置を説明する概略構成図であり、この実施の形態は可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関にこの発明によるカム位置誤差補正の機能を持たせるようにしたものである。図９の概略構成図は、図１の概略構成図に対してカム軸１６に可変バルブタイミング機構３４を付加したものであり、このような構成を持つ内燃機関１では、クランク軸１３に対するカム軸１６の位相が変化することになるが、実施の形態１で説明した図６〜８のカム位置誤差推定を、可変バルブタイミング機構３４が動作していない期間のみに実施することにより、実施の形態１の場合と同様の動作を行わせることが可能になるものである。
【００４６】
実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３による内燃機関の燃料供給装置を説明する概略構成図であり、この実施の形態による内燃機関の燃料供給装置は、図１に示した実施の形態１による概略構成図に対してクランク軸１に設けられた信号板１４と位置センサ１５とを排除したものであり、信号板１４と位置センサ１５とで得たＳＧＴ信号（図４参照）を、カム軸１６に設け、カム軸信号を得るための信号板１７とセンサ１８とから得るようにしたものである。このように構成しても実施の形態１の場合と同様の動作を行わせることが可能になるものであり、クランク軸１３からカム軸１６を駆動するタイミングベルトなどによる誤差の排除が可能になるものである。
【００４７】
実施の形態４．
図１１は、この発明の実施の形態４による内燃機関の燃料供給装置を説明するタイムチャートであり、実施の形態１の場合に対して基準燃料圧変化位置の設定を変えるようにしたものである。実施の形態１では基準燃料圧変化位置ＣＡｓｔｄを取り付け誤差が無い場合の位置としたが、この実施の形態においてはその時点における燃料圧（例えばＦＰａｖｅ）により基準燃料圧変化位置ＣＡｓｔｄを設定するものである。
【００４８】
図１１に示すように、ポンプ駆動カム２５のリフト開始点からデリバリパイプ２９内の燃料圧が変化するまでに時間はデリバリパイプ２９内の燃料圧が高いほど大きくなる。従って、基準燃料圧変化位置ＣＡｓｔｄを、例えば、基準燃料圧ＦＰａｖｅに対応して変化させることにより、燃料圧が変化することによる影響をなくすることが可能になるものである。同様に、実際の燃料圧変化位置Ｔｒｅａｌや、取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒをその時点における燃料圧により補正することもできるものである。
【００４９】
実施の形態５．
実施の形態５による内燃機関の燃料供給装置は、カム位置誤差の推定を内燃機関の低速回転時に実施するようにしたものである。例えば、実施の形態１の図８に示した１ｍｓｅｃ処理は燃料圧のサンプリングを１ｍｓｅｃ周期で行うものであるが、内燃機関の回転速度が高くなった場合にはサンプリング周期間の回転角も大きくなり、検出精度が低下することになる。例えば内燃機関の回転速度が３０００ｒｐｍの場合であれば１ｍｓｅｃの周期は１８°ＣＡになるので、このサンプリング周期で取り付け誤差の推定を行った場合には精度の良い推定はできないことになる。
【００５０】
これに対して例えば３００ｒｐｍの場合は１ｍｓｅｃの周期は回転角で１．８°ＣＡであり高精度の補正ができ、カム位置誤差の推定は内燃機関のアイドリング回転以下の低速回転時であるほど精度が向上する。また、誤差推定区間内では燃料噴射弁１０が駆動されていない必要があるが、燃料噴射弁１０が駆動されるまでの始動時などに誤差推定を実施するのがより高精度の推定が行えることになる。さらに、図１１に示すようにポンプ駆動カム２５のリフトが上昇を開始してからデリバリパイプ２９内の燃料圧が上昇するまでの期間は燃料圧が上昇するに従って長くなり、バラツキも増加するので、燃料圧が充分に低下している始動時に誤差推定を行うのがより高精度になる。このように、誤差推定を始動時など低速回転時に行うことにより、サンプル周期、燃料噴射及び燃料圧力の影響を低減することが可能となるものである。
【００５１】
以上の説明は、四気筒内燃機関について各実施の形態における説明を行ったが、気筒数は四気筒には限らないものであり、ポンプ駆動カム２５も図２では気筒数と等しい四山としたが、これに限定されるものではない。また、説明では取り付け誤差推定角度ＣＡｅｒｒはその都度算出されることになるが、取り付け誤差は急激に変化するものではなく、内燃機関の停止後も記憶しておくこともでき、また、平均化処理などを実施することもできるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
この発明による内燃機関の燃料供給装置は、デリバリパイプ内の加圧燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射する直噴型の内燃機関に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態１による内燃機関の燃料供給装置の制御系を説明する概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による内燃機関の燃料供給装置の燃料供給系を説明する概略説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による内燃機関の燃料供給装置の回転位置信号検出手段を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による内燃機関の燃料供給装置における取り付け誤差推定時の挙動を説明するタイムチャートである。
【図５】図４における高圧燃料ポンプ吐出開始時近辺の拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態１による内燃機関の燃料供給装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１による内燃機関の燃料供給装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１による内燃機関の燃料供給装置の動作を説明するフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態２による内燃機関の燃料供給装置を説明する概略構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による内燃機関の燃料供給装置を説明する概略構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による内燃機関の燃料供給装置を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１  内燃機関、２  吸気管、３  エアクリーナ、４  エアフローセンサ、
５  スロットルバルブ、６  排気管、７  酸素センサ、８  三元触媒、
９  インジェクタドライバ、１０  、１０ａ〜１０ｄ  燃料噴射弁、
１１  点火コイル、１２  点火プラグ、１３  クランク軸、
１４  、１７  信号板、１５  クランク位置センサ、１６  カム軸、
１８  センサ、１９  高圧燃料ポンプ、２０  制御手段（ＥＣＵ）、
２１  燃料タンク、２２  低圧燃料ポンプ、２３  、３０  チェックバルブ、
２４  加圧室、２５  ポンプ駆動カム、２６  シリンダ、２７  ピストン、
２８  バネ、２９  ピストン、３１  電磁弁、３２  リリーフバルブ、
３３  燃料圧センサ、３４  可変バルブタイミング機構。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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