(57)【要約】【課題】  本発明は内燃機関の燃料供給装置に関し、再始動時の始動性を悪化させることなく、停止時における燃料噴射弁からの燃料漏れを確実に防止できるようにする。【解決手段】  電磁弁の閉弁後に燃料圧力を再上昇させないための燃料供給通路内の必要気泡量を推定する。必要気泡量の推定手法としては、例えば、内燃機関の停止に伴い上昇する燃料供給通路内の燃料温度の上昇度を予測し、予測された燃料温度の上昇度から必要気泡量を推定することができる。気泡量は電磁弁の開弁時間に左右されるので、推定した必要気泡量から電磁弁の必要開弁時間を決定することができ、内燃機関の停止時には、必要開弁時間に基づき電磁弁を作動させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射弁に接続された燃料供給通路と、
開弁により上記燃料供給通路から燃料を排出して前記燃料供給通路内の燃料圧力を低下させる電磁弁と、
前記電磁弁の閉弁後に燃料圧力を再上昇させないための前記燃料供給通路内の必要気泡量を推定する必要気泡量推定手段と、
前記必要気泡量から前記電磁弁の必要開弁時間を決定する開弁時間算出手段と、
前記内燃機関の停止時に前記必要開弁時間に基づき前記電磁弁を作動させる電磁弁制御手段と、
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】
前記必要気泡量推定手段は、前記内燃機関の停止に伴い上昇する前記燃料供給通路内の燃料温度の上昇度を予測し、予測された燃料温度の上昇度から前記必要気泡量を推定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】
内燃機関の燃料噴射弁に接続された燃料供給通路と、
開弁により上記燃料供給通路から燃料を排出して前記燃料供給通路内の燃料圧力を低下させる電磁弁と、
前記燃料供給通路内の燃料圧力を検出する燃圧検出手段と、
前記内燃機関の停止時に前記電磁弁を一時的に開弁させ、燃料圧力が前記電磁弁の最低作動圧力以上に上昇したときには、再度、前記電磁弁を一時的に開弁させる電磁弁制御手段と、
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４】
前記内燃機関の冷却水温度を検出する水温検出手段と、
前記内燃機関の停止時に冷却水温度が所定温度以下に低下するまで前記電磁弁の開弁を禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
前記燃料供給通路内の燃料圧力を検出する燃圧検出手段と、
前記電磁弁への通電時の燃料圧力の変化から前記電磁弁の開故障を検知する開故障検知手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項６】
前記燃料供給通路への燃料の供給量を算出する燃料供給量算出手段と、
前記燃料噴射弁による燃料の消費量を算出する燃料消費量算出手段と、
燃料供給量と燃料消費量のずれから前記電磁弁の閉故障を検知する閉故障検知手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に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、燃料ポンプで加圧された燃料を燃料供給通路から燃料噴射弁に供給する燃料供給装置に関し、特に、高圧の燃料を気筒内に直接に供給する筒内噴射式内燃機関に用いて好適の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用の内燃機関では、排気エミッションを向上させるための対策として様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された技術は、内燃機関の停止時における燃料噴射弁からの燃料漏れの防止策として提案されている。
【０００３】
一般に、自動車用の内燃機関では、燃料タンクの燃料を燃料ポンプによって加圧し、加圧した高圧燃料を燃料供給通路であるデリバリーパイプを介して各気筒の燃料噴射弁（インジェクタ）に供給するようになっている。燃料ポンプの出口側には逆止弁が設けられており、燃料ポンプが停止した場合でも、デリバリーパイプ内の燃料圧力は高圧のまま保持される。
【０００４】
ところが、燃料噴射弁の構造上、高圧の燃料圧力が作用し続けると、燃料が燃料噴射弁から漏れ出してしまうおそれがある。内燃機関の停止時に漏れ出た燃料は、次回の始動時において未燃燃料として排出されてしまう可能性があり、排気エミッションの悪化の原因となる。特に、燃料を気筒内に直接に供給する筒内噴射式の内燃機関では、気筒が排気行程にある場合には、気筒内に漏れ出た燃料は燃焼することなくそのまま排気されてしまうため、漏れ燃料が排気エミッションを悪化させてしまう可能性は特に高い。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載された従来技術では、上記のような内燃機関の停止時における燃料噴射弁からの燃料漏れの防止策として、デリバリーパイプから燃料タンクへの燃料の戻り通路を設け、この戻り通路に電磁弁を設けている。そして、内燃機関の停止時には、吸気温から燃料温度を推定し、燃料温度推定値に応じて電磁弁を開弁することで、デリバリーパイプ内の燃料圧力を低下させて燃料噴射弁からの燃料漏れを防止している。
【特許文献１】特開２０００−３１７６６９号公報
【特許文献２】特開平１１−３５１０８８号公報
【特許文献３】特開平７−１５８５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来技術のように、単に機関停止時の燃料温度に応じて電磁弁を開弁するだけでは、次のような理由により燃料噴射弁からの燃料漏れを確実に防止することは難しい。
【０００７】
内燃機関の運転中は、デリバリーパイプ内の燃料は内燃機関から熱を受けると同時に、燃料ポンプから供給される低温の燃料によって冷却されている。ところが、内燃機関が停止した場合には、内燃機関の停止に伴い燃料ポンプは停止する一方で内燃機関には余熱があるので、デリバリーパイプ内の燃料温度は内燃機関の余熱を受けて暫くは上昇することになる。このため、電磁弁を開いて燃料圧力を低下させたとしても、その後の燃料温度の上昇によってデリバリーパイプ内で燃料が膨張しようとし、再び燃料圧力が上昇してしまう可能性がある。上記の従来技術では、このような機関停止後の燃料温度の上昇については、考慮されていない。
【０００８】
また、上記の従来技術では、電磁弁を所定時間、開弁させることにしているが、この開弁時間の設定によっては、次のような不具合も生じてしまう。
【０００９】
機関運転時における燃料温度は約６０℃であり、この温度における燃料の飽和蒸気圧は約１５０ｋｐａである。燃料圧力がこの飽和蒸気圧以下になれば、燃料は沸騰して内部に気泡を発生させる。運転中の燃料圧力は飽和蒸気圧よりも高いため、運転中に気泡が発生する可能性は低い。ところが、電磁弁を開弁した場合には、デリバリーパイプ内の燃料圧力は燃料タンクのタンク内圧まで低下する。タンク内圧は略大気圧（約１００ｋｐａ）で燃料の飽和蒸気圧より低いため、電磁弁の開弁時間を長く設定しすぎると燃料の沸騰によりデリバリーパイプ内に多くの気泡が発生してしまうことになる。デリバリーパイプ内の気泡量が過大な場合には、再始動時の燃料圧力の上昇が遅れることになり、内燃機関の始動性が悪化してしまう。
【００１０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、再始動時の始動性を悪化させることなく、停止時における燃料噴射弁からの燃料漏れを確実に防止できるようにした、内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料供給装置であって、
内燃機関の燃料噴射弁に接続された燃料供給通路と、
開弁により上記燃料供給通路から燃料を排出して前記燃料供給通路内の燃料圧力を低下させる電磁弁と、
前記電磁弁の閉弁後に燃料圧力を再上昇させないための前記燃料供給通路内の必要気泡量を推定する必要気泡量推定手段と、
前記必要気泡量から前記電磁弁の必要開弁時間を決定する開弁時間算出手段と、
前記内燃機関の停止時に前記必要開弁時間に基づき前記電磁弁を作動させる電磁弁制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記必要気泡量推定手段は、前記内燃機関の停止に伴い上昇する前記燃料供給通路内の燃料温度の上昇度を予測し、予測された燃料温度の上昇度から前記必要気泡量を推定することを特徴としている。
【００１３】
第３の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料供給装置であって、
内燃機関の燃料噴射弁に接続された燃料供給通路と、
開弁により上記燃料供給通路から燃料を排出して前記燃料供給通路内の燃料圧力を低下させる電磁弁と、
前記燃料供給通路内の燃料圧力を検出する燃圧検出手段と、
前記内燃機関の停止時に前記電磁弁を一時的に開弁させ、燃料圧力が前記電磁弁の最低作動圧力以上に上昇したときには、再度、前記電磁弁を一時的に開弁させる電磁弁制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１４】
また、第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、前記内燃機関の冷却水温度を検出する水温検出手段と、
前記内燃機関の停止時に冷却水温度が所定温度以下に低下するまで前記電磁弁の開弁を禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１５】
また、第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、前記燃料供給通路内の燃料圧力を検出する燃圧検出手段と、
前記電磁弁への通電時の燃料圧力の変化から前記電磁弁の開故障を検知する開故障検知手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１６】
また、第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、前記燃料供給通路への燃料の供給量を算出する燃料供給量算出手段と、
前記燃料噴射弁による燃料の消費量を算出する燃料消費量算出手段と、
燃料供給量と燃料消費量のずれから前記電磁弁の閉故障を検知する閉故障検知手段と、
を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、電磁弁の閉弁後に燃料圧力を再上昇させないための燃料供給通路内の必要気泡量から電磁弁の必要開弁時間を決定し、電磁弁を作動させるので、燃料供給通路内の気泡量を過大にすることなく、燃料圧力の再上昇を防止することができる。すなわち、本発明によれば、再始動時の始動性を悪化させることなく、停止時における燃料噴射弁からの燃料漏れを確実に防止することができる。
【００１８】
また、第２の発明によれば、機関停止に伴い上昇する燃料供給通路内の燃料温度の予測上昇度から必要気泡量を推定しているので、電磁弁の閉弁後の燃料膨張量に見合った気泡量を正確に求めることができる。
【００１９】
また、第３の発明によれば、燃料圧力が電磁弁の最低作動圧力以上に上昇したときには、再度、電磁弁を一時的に開弁させるので、燃料圧力の再上昇を防止することができる。また、電磁弁の開弁は一時的であるので、燃料供給通路内に発生する気泡量が過大になることもない。すなわち、本発明によれば、再始動時の始動性を悪化させることなく、停止時における燃料噴射弁からの燃料漏れを確実に防止することができる。
【００２０】
また、第４の発明によれば、内燃機関の停止時に冷却水温度が所定温度以下に低下するまで電磁弁の開弁が禁止されるので、極高温時には燃料圧力はそのまま保持されることになり、極高温時における再始動性を確保することができる。
【００２１】
また、第５の発明によれば、簡単な構成で特別な手段を用いることなく電磁弁の開故障を検知することができる。
【００２２】
また、第６の発明によれば、簡単な構成で特別な手段を用いることなく電磁弁の閉故障を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施の形態１．
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は本発明の実施の形態１としての内燃機関（以下、エンジン）の燃料供給装置の概略構成図である。図１では直列４気筒エンジンに本燃料供給装置を適用した場合について示しており、合計で４本の燃料噴射弁８が設けられている。本燃料供給装置は、燃料を直接に気筒内に供給する筒内噴射式のエンジンにも、ＭＰＩ等の外部混合気形成式のエンジンにも適用可能であり、ここでは本燃料供給装置を適用するエンジンの形式は特に限定しないものとする。なお、筒内噴射式のエンジンの場合には、燃料噴射弁８はその噴射口が気筒内に位置するように設けられる。
【００２４】
本燃料供給装置では、燃料噴射弁８はデリバリーパイプ６に接続され、デリバリーパイプ６から燃料の供給を受けるようになっている。デリバリーパイプ６は燃料を加圧状態で蓄えておく蓄圧装置でもある。デリバリーパイプ６内の燃料圧力は、デリバリーパイプ６に取り付けられた圧力センサ３２によって検出することができる。デリバリーパイプ６には燃料供給管１６によって調量圧送高圧ポンプ４に接続され、調量圧送高圧ポンプ４によって加圧された高圧燃料が供給されるようになっている。
【００２５】
調量圧送高圧ポンプ４は、燃料タンク１０内に配置された電動低圧フィードポンプ２と燃料供給管１４によって接続されている。調量圧送高圧ポンプ４としてはプランジャポンプが用いられ、電動低圧フィードポンプ２からプランジャ室（図示略）内に供給される燃料をプランジャ４ａの往復動によって加圧し、加圧した燃料を吐出ポートに設けられた逆止弁４ｂを通してデリバリーパイプ６へ圧送するようになっている。プランジャ４ａはエンジンのカムシャフト５に形成されたカム５ａにスプリング（図示略）によって付勢されており、カムシャフト５の回転に連動して往復動する。すなわち、調量圧送高圧ポンプ４は、エンジンの回転に連動して燃料をデリバリーパイプ６へ圧送する。また、調量圧送高圧ポンプ４の吸入ポートには、調量弁４ｃが設けられている。調量弁４ｃはプランジャ室と燃料供給管１４との間の連通を制御する電磁弁であり、調量弁４ｃの開弁時間を変化させることで調量圧送高圧ポンプ４からデリバリーパイプ６への燃料供給量が調整され、デリバリーパイプ６内の燃料圧力が調整されるようになっている。
【００２６】
デリバリーパイプ６内の燃料圧力は、デリバリーパイプ６に取り付けられた圧力センサ３２によって検出することができる。圧力センサ３２は、燃料圧力に応じた信号を本燃料供給装置の制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０に出力する。ＥＣＵ３０は圧力センサ３２で検出される燃料圧力が目標圧力になるように、調量弁４ｃを制御して調量圧送高圧ポンプ４からデリバリーパイプ６への燃料供給量を調整する。
【００２７】
デリバリーパイプ６には、内部の燃料を排出するための電磁リリーフ（本発明にかかる電磁弁）２０が設けられている。電磁弁２０は、通常は閉弁しているノーマルクローズ型の弁であり、弁座２１ａが形成されたハウジング２１、ハウジング２１内に配置された弁体２２、弁体２２を弁座２１ａに付勢するスプリング２３、及び、弁体２２を磁力によって駆動するソレノイド２４から構成されている。スプリング２３による弁体２２の付勢方向は、燃料圧力の作用方向と逆方向であり、燃料圧力によって弁体２２に働く付勢力がスプリング２３の付勢力を上回れば、弁体２２が弁座２１ａから離れて開弁する。このときの燃料圧力を電磁リリーフ弁２０の開弁圧と言う。電磁リリーフ弁２０には燃料タンク１０に通じるリリーフ管１８が接続されており、電磁リリーフ弁２０が開弁することで、デリバリーパイプ６内の燃料は燃料タンク１０に排出される。
【００２８】
また、電磁リリーフ弁２０では、ソレノイド２４に通電することで、弁体２２に磁力を作用させ、弁体２２を開弁方向に強制駆動することもできる。このとき、弁体２２を駆動するためにソレノイド２４に要求される吸引力は、スプリング２３の付勢力と燃料圧力によって弁体２２に働く付勢力との差分であり、燃料圧力が低いほどソレノイド２４に要求される吸引力は大きくなる。ソレノイド２４の最大吸引力に対応する燃料圧力、すなわち、電磁リリーフ弁２０がソレノイド２４の力で開弁できる最小の燃料圧力を電磁リリーフ弁２０の最低作動圧力と言う。電磁リリーフ弁２０が作動したか否かは、圧力センサ３２により検出されるデリバリーパイプ６内の燃料圧力の変化によって判定することができる。
【００２９】
ソレノイド２４によって電磁リリーフ弁２０を強制的に開弁することで、デリバリーパイプ６内から燃料を排出し、デリバリーパイプ６内の燃料圧力を低下させることができる。本燃料供給装置では、燃料圧力を低下させて燃料噴射弁８からの燃料漏れを防止する目的で、エンジンの停止時にソレノイド２４による電磁リリーフ弁２０の強制開弁が実行される。
【００３０】
本燃料供給装置は、電磁リリーフ弁２０を強制開弁するときの開弁時間の設定に特徴がある。具体的には、燃料圧力の低下によってデリバリーパイプ６内に発生する気泡の量を考慮して開弁時間を決定する。電磁リリーフ弁２０が開くと、デリバリーパイプ６内は燃料タンク１０と連通状態になり、デリバリーパイプ６内の燃料圧力は燃料タンク１０内と同じく略大気圧まで低下する。エンジンの停止直後におけるデリバリーパイプ６内の燃料温度は約６０度であるが、この温度における燃料（ガソリン）の飽和蒸気圧は約１５０ｋｐａであり、デリバリーパイプ６内の燃料圧力よりも高い。このため、デリバリーパイプ６内では燃料が沸騰し、内部に気泡が発生する。
【００３１】
ところで、デリバリーパイプ６内の燃料温度は、エンジンの停止後、エンジンからの余熱を受けて上昇する。このため、電磁リリーフ弁２０が閉弁されてデリバリーパイプ６が密閉されている場合には、デリバリーパイプ６内の燃料圧力は温度の上昇に伴い上昇していく。このときの燃料圧力の上昇度は、１℃の温度上昇に対して約１ＭＰａである。ただし、これはデリバリーパイプ６内に燃料が充満している場合であり、デリバリーパイプ６内に気泡がある場合には、気泡の分だけ燃料が膨張する余地がある。つまり、内部に気泡がある場合には、燃料の膨張量が気泡量を超えるまでは燃料圧力は上昇せず、燃料の膨張量が気泡量に達し内部に気泡が無くなったら燃料圧力は上昇する。
【００３２】
エンジンの始動時には、速やかに燃料圧力を上昇させるためには、デリバリーパイプ６内の気泡はできる限り低減したい。一方、エンジンの停止時、電磁リリーフ弁２０の閉弁後に燃料圧力が再上昇するのを防止するためには、デリバリーパイプ６内の気泡は十分に確保しておきたい。このような再始動時の始動性に対する要求と、燃料漏れの防止に対する要求とを両立させるには、電磁リリーフ弁２０の閉弁後の燃料の膨張量を見込んで気泡を発生させればよい。気泡量はデリバリーパイプ６の大気圧への開放時間、すなわち、電磁リリーフ弁２０の閉弁時間に比例する。
【００３３】
電磁リリーフ弁２０の制御は、本燃料供給装置の制御装置であるＥＣＵ３０によって行われる。ＥＣＵ３０は、圧力センサ３２、ＩＧＳＷ（イグニッションスイッチ）３４、エンジン水温センサ３６等の各種センサやスイッチからの信号に基づいて電磁リリーフ弁２０を制御する。以下、図２に示すフローチャートを参照しながら、エンジンの停止時にＥＣＵ３０が行う電磁リリーフ弁２０の制御について詳細に説明する。なお、以下に説明する制御は、デリバリーパイプ６内の燃料圧力を低下させることを目的としており、以下、この制御を燃圧低下制御と言う。
【００３４】
図２は、本燃料供給装置の制御装置としてのＥＣＵ３０が実行する燃圧低下制御の流れを説明するためのフローチャートである。図２に示すルーチンでは、先ず、ＩＧＳＷ３４がオフにされたか否かの判定が行われる（ステップ１００）。判定の結果、ＩＧＳＷ３４がオフにされた場合には次のステップ１０２に進み、燃料噴射弁８からの燃料噴射と図示しない点火プラグの点火が停止される。これにより、エンジンは停止に至る。
【００３５】
次のステップ１０４では、エンジン始動後の経過時間（暖機時間）Tsと、（エンジンの冷却水温（以下、エンジン水温）Thwが検出される。経過時間TsはＥＣＵ３０の内部タイマによって計測され、エンジン水温Thwはエンジン水温センサ３６によって検出される。
【００３６】
ＥＣＵ３０の内部には、経過時間Tsとエンジン水温Thwとをパラメータとしてデリバリーパイプ６内の燃料温度（デリバリ燃温）Tdelを予測するためのマップが備えられている。次のステップ１０６では、ステップ１０４で検出された経過時間Tsとエンジン水温Thwに応じたデリバリ燃温Tdelがマップから算出される。なお、エンジン水温Thwとデリバリ燃温Tdelの関係は、図３のグラフによって表すことができる。図３は、エンジン始動後のエンジン水温Thwの時間変化とデリバリ燃温Tdeの時間変化を併せて示したグラフである。この図から分かるようにエンジン水温Thwとデリバリ燃温Tdeとの間には温度差がある。この温度差は燃料の流量に反比例することが分かっている。
【００３７】
次のステップ１０８では以下の（１）式に従ってデリバリ燃温の上昇代ΔTdelが算出される。
ΔTdel＝（Thw−Tdel）×補正係数  ・・・（１）
上記（１）式によれば、デリバリ燃温Tdelはエンジン水温Thwとの温度差に応じて上昇する。上記（１）式における補正係数は、エンジンからデリバリーパイプ６内の燃料への伝熱効率等を考慮したものであり、実験等によって定めることができる。
【００３８】
次のステップ１１０では、以下の（２）式に従ってデリバリ燃温上昇代ΔTdelから必要気泡量Vgが算出される。
Vg＝ΔTdel×デリバリ容積×燃料の熱膨張率  ・・・（２）
上記（２）式におけるデリバリ容積はデリバリーパイプ６の容積のことであり、デリバリーパイプ６内の燃料の体積と略等しい。したがって、（２）式の右辺は燃料の膨張量の算出式であり、（２）式によれば燃料の膨張量が必要気泡量Vgとして算出される。
【００３９】
ＥＣＵ３０の内部には、必要気泡量Vgをパラメータとして電磁リリーフ弁２０の開弁時間を設定するためのマップが備えられている。マップは実験結果等に基づいて予め作成されたものである。マップでは、必要気泡量Vgに比例するように電磁リリーフ弁２０の閉弁時間が設定されており、次のステップ１１２では、ステップ１１０で算出された必要気泡量Vgに比例した開弁時間がマップから算出される。
【００４０】
続いて、電磁リリーフ弁２０を開弁すべくソレノイド２４への通電が行われる（ステップ１１４）。通電によりソレノイド２４は弁体２２に磁力を作用させ、スプリング２３の付勢力に抗して弁体２２を開方向に駆動する。ステップ１１４で算出された開弁時間の間、ソレノイド２４への通電は継続され（ステップ１１６）、開弁時間が経過したら、ソレノイド２４への通電が停止され、電磁リリーフ弁２０は閉弁する（ステップ１１８）。
【００４１】
以上説明した燃圧低下制御によれば、電磁リリーフ弁２０の閉弁後に燃料圧力を再上昇させないための必要気泡量から電磁リリーフ弁２０の開弁時間を決定し、電磁リリーフ弁２０を作動させるので、デリバリーパイプ６内の気泡量を過大にすることなく、燃料圧力の再上昇を防止することができる。したがって、本燃料供給装置によれば、エンジンの再始動時の始動性を悪化させることなく、停止時における燃料噴射弁８からの燃料漏れを確実に防止することができる。
【００４２】
なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０によるステップ１０４乃至１１０の処理の実行により、第１の発明及び第２の発明の「必要気泡量推定手段」が実現されている。また、ＥＣＵ３０によるステップ１１２の処理の実行により、第１の発明の「開弁時間算出手段」が実現されている。また、ＥＣＵ３０によるステップ１１４乃至１１８の処理の実行により、第１の発明の「電磁弁制御手段」が実現されている。
【００４３】
実施の形態２.
以下、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態の燃料供給装置は、実施の形態１において、ＥＣＵ３０に、図２のルーチンによる燃圧低下制御に代えて図４のタイムチャートで示される燃圧低下制御を実行させることで実現することができる。図４は、ＥＣＵ３０が実行する電磁リリーフ弁２０の制御の流れを説明するためのタイムチャートであり、燃料圧力の変化によって制御内容を示している。
【００４４】
上述の実施の形態１では、電磁リリーフ弁２０の開弁時間によってデリバリーパイプ６内の気泡量を制御することで、燃料圧力の再上昇を防止するようにしているが、本実施形態では、必要に応じて電磁リリーフ弁２０を繰り返し作動させることで、燃料圧力の再上昇を防止するようにしている。具体的には、図４に示すように、先ず、エンジンの停止時（すなわち、ＩＧＳＷ３４がオフにされたとき）（時点ｔ1）に、ＥＣＵ３０は電磁リリーフ弁２０を一時的に作動させる。ここでいう一時的な作動とは、実施の形態１のようにある程度の時間（気泡を発生させるためには１０秒程度は必要）にわたって電磁リリーフ弁２０を開弁させるのではなく、デリバリーパイプ６内の燃料圧力が低下する程度に極短時間（１秒以下）、開弁させることを意味している。
【００４５】
このような一時的な電磁リリーフ弁２０の作動では、デリバリーパイプ６内には気泡は発生しない。このため、通常であれば、図４中に破線で示すようにデリバリーパイプ６内の燃料圧力はエンジンからの余熱の影響で大きく上昇していく。やがて、エンジンの冷却にともないデリバリーパイプ６内の燃料圧力も低下していくが、燃料圧力が大きく上昇している間は、燃料噴射弁８からの燃料漏れの可能性が高い。
【００４６】
これに対し、本燃料供給装置では、電磁リリーフ弁２０の作動後、ＥＣＵ３０により燃料圧力が監視され、燃料圧力が電磁リリーフ弁２０の最低作動圧力（最低作動燃圧）まで上昇したか否か判定される。そして、燃料圧力が最低作動圧力に達したら（時点ｔ2）、再び、ＥＣＵ３０は電磁リリーフ弁２０を一時的に作動させる。以下、同様に、燃料圧力が再び最低作動圧力まで上昇したら（時点ｔ3）、再び、ＥＣＵ３０は電磁リリーフ弁２０を一時的に作動させる。
【００４７】
以上説明した燃圧低下制御によれば、デリバリーパイプ６内の燃料圧力は最低作動圧力以下に保たれる。また、電磁リリーフ弁２０の開弁は一時的であるので、デリバリーパイプ６内に発生する気泡量が過大になることもない。したがって、本燃料供給装置によれば、上述の実施の形態１と同様、エンジンの再始動時の始動性を悪化させることなく、停止時における燃料噴射弁８からの燃料漏れを確実に防止することができる。
【００４８】
また、エンジン停止時におけるデリバリーパイプ６内の燃料圧力は数ＭＰａあるので、電磁リリーフ弁２０を開くことで、燃料は短時間でデリバリーパイプ６から排出され、燃料圧力は速やかに低下する。したがって、単に燃料圧力を低下させるだけであるならば、極短時間、電磁リリーフ弁２０を開弁すればよい。しかしながら、デリバリーパイプ６内に気泡を発生させる場合には、デリバリーパイプ６内の燃料圧力は飽和蒸気圧（０．１ＭＰａ程度）まで低下しているため、燃料の排出が遅く、時間がかかってしまう。このため、上述の実施の形態１では、電磁リリーフ弁２０の開状態の維持に１０秒程度の通電が必要になる可能性がある。これに対し、本燃料供給装置では、複数回電磁リリーフ弁２０を作動させる必要があるものの、燃料圧力を抜くだけであるので１回の作動は１秒以下でよい。したがって、全体的には、本燃料供給装置の方が通電時間は短くてすみ、消費電力を低減することができる。
【００４９】
上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ３０による上記制御の実行により、第３の発明の「電磁弁制御手段」が実現されている。
【００５０】
実施の形態３.
以下、図５及び図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態の燃料供給装置は、図１の構成において、ＥＣＵ３０に図５のルーチンを実行させることで実現することができる。
【００５１】
図５は、本燃料供給装置においてＥＣＵ３０が実行する燃圧低下制御の流れを説明するためのフローチャートである。図５のルーチンでは、エンジンの停止後、直ぐに電磁リリーフ弁２０を作動させるのではなく、エンジン水温が規定値よりも低いことを条件として電磁リリーフ弁２０を作動させるようにしている。これは、次の理由による。
【００５２】
車両の使用状況として、エンジンを極高温状態で運転した後に停止し、直後に再始動するような状況が考えられる。例えば、酷暑期にトレーラ等を牽引して登坂走行した後に小休憩した場合などである。このとき、デリバリーパイプ６を含む燃料系回りの温度は、エンジンの余熱に排気系の余熱も加わって極高温（例えば１２０℃程）に上昇している。このような状況で電磁リリーフ弁２０を開くと、デリバリーパイプ６内の燃料圧力の低下にともない燃料が沸騰し、デリバリーパイプ６内に多くの気泡が発生する。気泡は燃料温度の低下や燃料圧力の上昇に伴い減少していくが、燃料温度が低下していくのはエンジン停止から暫くしてからであり、エンジン停止直後は、むしろエンジンの余熱等によって燃料温度は上昇する。また、エンジンの始動時にはエンジン直動型の調量圧送高圧ポンプ４は作動しておらず、燃料は電動低圧フィードポンプ２によって圧送されることになる。このため、デリバリーパイプ６内の燃料圧力は高々フィード圧までしか上昇しない。したがって、エンジン停止後、直ぐに再始動しようとしても、デリバリーパイプ６内には多くの気泡が含まれており、始動に必要な燃料を燃料噴射弁８に供給することできない。また、燃料圧力が所定圧力に達してから燃料噴射を行う場合には、気泡のために燃料圧力の上昇に時間がかかり始動時間が悪化してしまう。
【００５３】
以上のような再始動時の始動不良を防止する手段として、本燃料供給装置では、エンジン水温が規定値（例えば１００℃）以下になるまでは、電磁リリーフ弁２０を作動させないようにしている。具体的には、図５のルーチンに従い、まず、ＩＧＳＷ３４がオフにされたか否かの判定が行われる（ステップ２００）。判定の結果、ＩＧＳＷ３４がオフにされた場合には次のステップ２０２に進み、燃料噴射弁８からの燃料噴射と図示しない点火プラグの点火が停止される。これにより、エンジンは停止に至る。
【００５４】
噴射及び点火の停止後、エンジン水温センサ３６によってエンジン水温が検出され、エンジン水温と規定値とが比較される（ステップ２０４）。図６はエンジン停止後のエンジン水温の時間変化とデリバリーパイプ６内の燃料圧力（デリバリ燃圧）の時間変化とを対比して示すグラフである。図６の上段のグラフに示すように、エンジン水温はエンジン停止後、エンジンの余熱によって暫くの間は上昇し、やがて次第に低下していく。
【００５５】
ステップ２０４の判定の結果、エンジン水温が規定値よりも低下した場合には次のステップ２０６に進み、電磁リリーフ弁２０を開弁すべくソレノイド２４への通電が行われる。通電によりソレノイド２４は弁体２２に磁力を作用させ、スプリング２３の付勢力に抗して弁体２２を開方向に駆動する。ソレノイド２４への通電は所定の通電時間の間継続され（ステップ２０８）、所定の通電時間が経過したら、ソレノイド２４への通電は停止されて電磁リリーフ弁２０は閉弁する（ステップ２１０）。これにより、デリバリーパイプ６内から燃料が排出され、図６の下段のグラフに示すように燃料圧力は低下する。エンジン水温は電磁リリーフ弁２０の閉弁後もさらに低下していくので、燃料圧力が再上昇することはない。
【００５６】
以上説明した燃圧低下制御によれば、エンジンの停止時にエンジン水温が規定値よりも低くなるまで電磁リリーフ弁２０の開弁が禁止されるので、エンジンが極高温時には、デリバリーパイプ６内の燃料圧力は低下されることなくそのまま保持されることになる。これにより、エンジン停止後、直ぐに再始動する場合には、デリバリーパイプ６から燃料噴射弁８に高圧の燃料が供給されることになる。したがって、本燃料供給装置によれば、極高温時におけるエンジンの再始動性を確保することができる。
【００５７】
なお、本燃料供給装置では、エンジン停止から電磁リリーフ弁２０の開弁までに時間があるため、その間、デリバリーパイプ６内の燃料圧力によって燃料噴射弁８からの燃料漏れが発生する可能性がある。しかしながら、図６の下段のグラフから明らかなように、上記の燃圧低下制御を行うことによって、何ら制御を行わない場合（破線で示す燃圧挙動）に比較すれば速やかに燃料圧力を低下させることができ（具体的には、燃料圧力が低下するまでに要する時間は制御無しでは１〜２時間であるが、本制御によれば１０〜２０分程度となる）、その分、燃料漏れの可能性は低減されている。
【００５８】
上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ３０によるステップ２００乃至２０６の処理の実行により、第４の発明の「禁止手段」が実現されている。
【００５９】
ところで、上述の実施の形態３の特徴であるエンジン水温に応じて電磁リリーフ弁２０の開弁を禁止する機能は、実施の形態１の装置にも実施の形態２の装置にも組み込むこともできる。つまり、エンジン停止後、電磁リリーフ弁２０を開弁する前に、図５のルーチンのステップ２００乃至ステップ２０４の処理をＥＣＵ３０に実行させればよい。実施の形態１の装置であれば、図２のルーチンのステップ１００及び１０２の処理に代えて図５のルーチンのステップ２００乃至ステップ２０４の処理をＥＣＵ３０に実行させればよい。
【００６０】
実施の形態４.
以下、図７を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
上述の各実施の形態の装置において、電磁リリーフ弁２０は燃料圧力を適切に制御する上で重要な要素である。電磁リリーフ弁２０が閉じたまま開かなくなった場合には、エンジン停止時に燃料圧力を低下させることができず、電磁リリーフ弁２０が開いたまま閉じなくなった場合には、エンジン運転時に適切な燃料圧力を得ることができない。このため、電磁リリーフ弁２０の故障は早期の発見が望まれる。本実施形態の燃料供給装置は、図１の構成において、ＥＣＵ３０に図７のルーチンを実行させることで実現することができるものであり、電磁リリーフ弁２０の故障、特に、閉じたまま開かなくなる開故障を検出する機能を備えたことを特徴としている。
【００６１】
図７は、本燃料供給装置においてＥＣＵ３０が実行する開故障検出の流れを説明するためのフローチャートである。図７に示すルーチンでは、先ず、ＩＧＳＷ３４がオフにされたか否かの判定が行われる（ステップ３００）。判定の結果、ＩＧＳＷ３４がオフにされた場合には次のステップ３０２に進み、燃料噴射弁８からの燃料噴射と図示しない点火プラグの点火が停止される。これにより、エンジンは停止に至る。
【００６２】
噴射及び点火の停止後、電磁リリーフ弁２０を開弁すべくソレノイド２４への通電が行われる（ステップ３０４）。このとき、電磁リリーフ弁２０が正常ならば、通電によりソレノイド２４から弁体２２に磁力が作用し、スプリング２３の付勢力に抗して弁体２２は開方向に駆動される。これにより、デリバリーパイプ６内から燃料が排出されていき、燃料圧力は低下していく。一方、電磁リリーフ弁２０が断線等により開故障している場合には、デリバリーパイプ６内から燃料が排出されず、燃料圧力は高圧のまま変化しない。ステップ３０６では、圧力センサ３２からの出力信号から燃料圧力の変化が測定され、燃料圧力が低下した否か判定される。
【００６３】
ステップ３０６の判定の結果、燃料圧力が低下していない場合には、電磁リリーフ弁２０は開故障しているものとみなすことができる。そして、例えば車室内の表示装置に、電磁リリーフ弁２０が故障している旨が表示される（ステップ３０８）。
【００６４】
一方、ステップ３０６の判定の結果、燃料圧力が低下している場合には、電磁リリーフ弁２０は正常に機能している。この場合は、ソレノイド２４への通電が所定の通電時間の間継続され（ステップ３１０）、所定の通電時間が経過したら、ソレノイド２４への通電は停止されて電磁リリーフ弁２０は閉弁する（ステップ３１２）。
【００６５】
以上説明した開故障検出ルーチンによれば、燃料圧力の変化から電磁リリーフ弁２０の開故障が検知されるので、既存の圧力センサ３２の他に特別な手段は必要としない。したがって、本燃料供給装置によれば、コストアップを抑制しつつ、電磁リリーフ弁２０の開故障を検知することができる。
【００６６】
なお、上述の実施の形態４においては、ＥＣＵ３０によるステップ３０６，３０８の処理の実行により、第５の発明の「開故障検知手段」が実現されている。
【００６７】
ところで、上述の実施の形態４の特徴である燃料圧力の変化から電磁リリーフ弁２０の開故障を検知する機能は、実施の形態１乃至３の何れの装置にも組み込むこともできる。つまり、電磁リリーフ弁２０を開弁させてデリバリーパイプ６内の燃料圧力を低下させる処理を有する装置であれば、実施の形態４の機能は広く適用可能である。
【００６８】
実施の形態５.
以下、図８を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
本実施形態の燃料供給装置は、図１の構成において、ＥＣＵ３０に図８のルーチンを実行させることで実現することができるものであり、電磁リリーフ弁２０の故障、特に、開いたまま閉じなくなる閉故障を検出する機能を備えたことを特徴としている。
【００６９】
図８は、本燃料供給装置においてＥＣＵ３０が実行する閉故障検出の流れを説明するためのフローチャートである。実施の形態１乃至４では、何れのルーチンもエンジン停止時に実行されるようになっているが、図８に示すルーチンはエンジンの運転中に実行される。図８に示すルーチンでは、先ず、調量圧送高圧ポンプ４の作動時間Pt、燃料噴射弁８の通電時間TAU、及び燃焼空燃比A/Fが検出される（ステップ４００）。作動時間Pt及び通電時間TAUはＥＣＵ３０内で演算される制御パラメータであり、燃焼空燃比A/Fはエンジンの排気通路に設けられた空燃比センサ（或いはＯ2センサ）からの出力信号から検出することができる。
【００７０】
次に、作動時間Ptから、調量圧送高圧ポンプ４からデリバリーパイプ６への燃料供給量Qinが予測される（ステップ４０２）。また、通電時間TAUから、燃料噴射弁（INJ.）８からの噴射燃料量Qoutが予測される（ステップ４０４）。なお、各ステップ４０２，４０４の予測において、燃料圧力は所定の制御目標圧力になっているものとする。ステップ４０６では、予測された燃料供給量Qinと噴射燃料量Qoutの比較が行われる。
【００７１】
ステップ４０６の比較の結果、燃料供給量Qinが噴射燃料量Qoutよりも大きく、その差が変動に伴う誤差を超えているような場合には、何処からか燃料が漏れているものと考えられる。燃料漏れの可能性としては、電磁リリーフ弁２０からの燃料漏れの他に、非通電時間内での燃料噴射弁８からの燃料漏れが考えられる。燃料噴射弁８から燃料が漏れた場合、その分、余分な燃料がエンジンに供給されることになるため、燃焼空燃比A/Fは目標空燃比よりもリッチになる。一方、電磁リリーフ弁２０から燃料が漏れている場合には、漏れた燃料は燃料タンク１０に戻るのみであるので、燃焼空燃比A/Fには関係しない。そこで、次のステップ４０８では、燃焼空燃比A/Fの変化の有無について判定される。
【００７２】
ステップ４０８の判定の結果、燃焼空燃比A/Fが変化していない場合には、電磁リリーフ弁２０から燃料が漏れている、すなわち、電磁リリーフ弁２０が閉故障している可能性が極めて高い。そこで、例えば車室内の表示装置に、電磁リリーフ弁２０が故障している旨が表示される（ステップ４１０）。なお、ステップ４０６の比較の結果、燃料供給量Qinと噴射燃料量Qoutの差が小さい場合や、ステップ４０８の判定の結果、燃焼空燃比A/Fが変化している場合には、電磁リリーフ弁２０は正常と判断される。
【００７３】
以上説明した閉故障検出ルーチンによれば、ＥＣＵ３０内で演算される制御パラメータ（作動時間Pt、通電時間TAU）と燃焼空燃比A/Fから電磁リリーフ弁２０の閉故障が検知されるので、故障検知のための特別な手段は必要としない。したがって、本燃料供給装置によれば、コストアップを抑制しつつ、電磁リリーフ弁２０の閉故障を検知することができる。
【００７４】
なお、上述の実施の形態５においては、ＥＣＵ３０によるステップ４０２の処理の実行により、第６の発明の「燃料供給量算出手段」が実現され、ＥＣＵ３０によるステップ４０４の処理の実行により、第６の発明の「燃料消費量算出手段」が実現されている。また、ＥＣＵ３０によるステップ４０６の処理の実行により、第６の発明の「閉故障検知手段」が実現されている。
【００７５】
ところで、上述の実施の形態５の特徴である燃料供給量と燃料消費量のずれから電磁リリーフ弁２０の閉故障を検知する機能は、実施の形態１乃至４の何れの装置にも組み込むこともできる。つまり、高圧ポンプ４からデリバリーパイプ６に燃料を供給し、燃料噴射弁８によって燃料を消費する構成の装置であれば、実施の形態５の機能は広く適用可能である。
【００７６】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本発明が適用される電磁弁（電磁リリーフ弁）は、スプリングによる弁体の付勢方向が燃料圧力の作用方向と同方向のものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態１としての内燃機関の燃料供給装置の概略構成図の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行される燃圧低下制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】エンジン始動後のエンジン水温の時間変化とデリバリ燃温の時間変化を併せて示したグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２において実行される燃圧低下制御のタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３において実行される燃圧低下制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】エンジン停止後のエンジン水温の時間変化とデリバリ燃圧の時間変化とを対比して示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態４において実行される開故障検出ルーチンのタイムチャートである。
【図８】本発明の実施の形態５において実行される閉故障検出ルーチンのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
２  電動低圧フィードポンプ
４  調量圧送高圧ポンプ
４ａ  プランジャ
４ｂ  逆止弁
４ｃ  調量弁
５  カムシャフト
５ａ  カム
６  デリバリーパイプ
８  燃料噴射弁
１０  燃料タンク
１４，１６  燃料供給管
１８  リリーフ管
２０  電磁弁
２１  ハウジング
２１ａ  弁座
２２  弁体
２３  スプリング
２４  ソレノイド
３０  ＥＣＵ
３２  圧力センサ
３４  ＩＧＳＷ
３６  エンジン水温センサ
【図１】
2005133650.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005133650.tif 000007
【図６】
2005133650.tif 000008
【図７】
2005133650.tif 000009
【図８】
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