(57)【要約】【課題】燃料圧の切替え指示を行うタイミングを最適化し、燃料圧が切替った場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができる燃料供給装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、燃料噴射時間ｔａが脈動時間ｔ２より非常に長い場合には、（ステップＳ１４でＹＥＳ）、現在の時刻を切替タイミングに設定する（ステップＳ１５）。また、噴射インターバルｔｃが脈動時間ｔ２より長い場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、燃料噴射終了と同時に脈動時間ｔ２が開始するよう切替タイミングを設定する（ステップＳ１７）。そして、ＥＣＵは、脈動時間ｔ２が、燃料噴射時間ｔａおよびその燃料噴射時間ｔａの前後の噴射インターバルｔｃを足し合わせた時間よりも長い場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、節部時間ｔ３に応じて切替タイミングを設定する（ステップＳ１９）。【選択図】図１２
2013032722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を調圧し燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、
少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、
入力される電力の電気的特性に応じて前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態と前記低圧供給状態との間で切替える切替弁と、
前記切替弁に対する前記電力の入力の有無を切替える切替タイミングを設定し、設定した前記切替えタイミングで前記電力の入力の有無を切替える切替制御手段と、
前記燃料消費部における燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、を備え、
前記切替制御手段は、切替えにより発生する燃料圧の脈動に起因して、目標燃料圧より低圧で噴射されることとなる燃料量と、目標燃料圧より高圧で噴射されることとなる燃料量とが略等しくなるよう切替タイミングを設定することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記切替制御手段は、前記脈動中に燃料圧が前記目標燃料圧と一致する節部の前後における燃料噴射期間内の燃料噴射量が一致するよう前記切替タイミングを設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記切替制御手段は、前記脈動中に燃料圧が前記目標燃料圧と一致する節部のタイミングを燃料噴射期間の中央となる時間に一致させるよう前記切替タイミングを設定することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記切替制御手段は、前記切替弁に入力される電力の電気的特性が切替ってから前記可変燃料圧調整弁の状態が切替るまでの切替り遅れ時間に基づいて前記切替タイミングを設定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の燃料供給装置。
【請求項５】
前記切替制御手段は、前記切替弁に入力される電力の電気的特性に応じて前記切替り遅れ時間を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の燃料供給装置。
【請求項６】
前記可変燃料圧調整弁は、前記燃料が導入される燃料導入口および該燃料が排出される燃料排出口を有するハウジングと、前記ハウジングとの間に前記燃料導入口に連通する調圧室を形成する隔壁部と前記調圧室内の燃料圧に応じて前記調圧室を前記燃料排出口に連通させる開弁方向に変位する可動弁体部とを有する調圧部材と、を備え、
前記調圧室の内部に前記燃料排出口に連通するとともに前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化する排出穴を形成する第１弁座部と、前記調圧室の内部に前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化するとともに操作圧を有する燃料が導入される操作圧燃料導入穴を形成する第２弁座部とが、それぞれ前記ハウジングに設けられ、
前記調圧部材が前記開弁方向に燃料圧を受ける面積が、前記操作圧燃料導入穴内の操作圧に応じて変化することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１の請求項に記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内に貯留された燃料を調圧して燃料消費部に供給する燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される内燃機関の燃料供給装置は、燃料タンク内に貯留された燃料を燃料ポンプによって燃料消費部に供給するときに、燃料消費部に対する燃料供給圧力を調整するための圧力制御装置を備えている。この圧力制御装置は、燃料タンク内の燃料を汲み上げる燃料ポンプから、燃料消費部を構成するインジェクタへの燃料供給圧力を調圧するようになっている。
【０００３】
このような圧力制御装置においては、一般に、ハウジング内を２室に区画し、中央部に調圧弁体を有するダイヤフラムを備えている。このダイヤフラムの一面側において、調圧室内の燃料圧に応じたダイヤフラム中央部の変位を利用して調圧弁体を開弁方向および閉弁方向に変位させる一方、ダイヤフラムの他面側に設置された圧縮コイルばねによりダイヤフラムの変位を抑制するようになっている。これにより、調圧室内の燃料圧が設定圧に達するよう調圧弁体の開弁状態を保持するようになっている。また、このような圧力制御装置は、燃料ポンプとともに燃料タンク内に配置されていることが多い。
【０００４】
このような圧力制御装置としては、ハウジング内部を区画するダイヤフラムと、このダイヤフラムの一面側に位置し、燃料ポンプから加圧燃料が導入される燃料導入口および余剰燃料が排出される排出口を有する調圧室と、ダイヤフラムの他面側に位置し、背圧流体が導入される背圧室と、ダイヤフラムと背圧室の間に大気に開放される開放室を形成するプランジャと、ダイヤフラムの変位に応じて排出口を開閉するようダイヤフラムに装着された弁部材と、ダイヤフラムとプランジャの間に介在されて弁部材を閉弁方向に付勢するスプリングと、プランジャの可動範囲を規定するストッパ手段と、によって構成される可変燃料圧調整弁を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に記載の燃料供給装置は、このような圧力制御装置を構成する可変燃料圧調整弁を備えることにより、背圧流体の供給の有無によってスプリングの設定荷重を２段階に切替えることで、調圧する燃料圧の設定値を低圧と高圧とのいずれかに切替えることができる。
【０００６】
しかしながら、この特許文献１に記載の燃料供給装置は、１つの可変燃料圧調整弁により燃料圧を切替えることができるものの、可変燃料圧調整弁が３室により構成されているため、小型化が難しいという問題があった。また、調圧室と背圧室に燃料を供給する配管は、互いに逆向きに接続されるため、可変燃料圧調整弁の配置に制約が生じるという問題もあった。
【０００７】
さらには、燃料圧を制御するコントロールユニットが、燃料圧の切替えに必要な時間を考慮するようなものではなかった。そのため、燃料圧の切替中に燃料が噴射される場合もあり、目標燃料圧と実燃料圧とが乖離している場合があった。その結果、気筒に対する燃料噴射量が適切なものとならず、空燃比が目標空燃比から乖離する可能性があるという問題があった。
【０００８】
また、燃料圧を切替えることができる燃料供給装置において、燃料圧の切替え開始時間を燃料噴射に基づいて設定するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
この特許文献２に開示された燃料供給装置は、２つの可変燃料圧調整弁と、これらの可変燃料圧調整弁の状態を切替える電磁バルブと、電磁バルブを制御するＥＣＵとを備えている。この特許文献２に記載の燃料供給装置は、上記特許文献１に記載の燃料供給装置と異なり、燃料圧を切替えるために２つの可変燃料圧調整弁を必要とするため、小型化するという問題を解決できないものの、燃料圧の切替えをいずれかの気筒における燃料噴射の直後に開始することにより、燃料噴射の途中で燃料圧の切替えが開始されることを抑制し、実空燃比を目標空燃比に近づけるようになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１４４６８６号公報
【特許文献２】特開平６−２４９０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献２に記載の燃料供給装置は、切替制御が開始されてから燃料圧の脈動が収束するまでの時間と、燃料噴射間隔の時間との関係を考慮するようなものではなかった。
【００１２】
そのため、燃料噴射間隔が短い場合には、燃料圧の脈動が収束する前に次の燃料噴射が実行されてしまう場合があった。さらには、車両の走行状態に応じて電磁バルブの応答時間が変化し、ＥＣＵにより燃料圧の切替え指示が行われてから燃料圧の脈動が収束するまでにかかる時間が変化するにもかかわらず、ＥＣＵは、この時間の変化に関してなんら考慮をしていないため、燃料圧の脈動が開始するタイミングや収束するタイミングを正確に予測することができなかった。したがって、燃料圧の切替え指示を行うタイミングを最適化できず、実燃料圧が目標燃料圧になっていない状態で燃料を噴射してしまい、実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離する可能性があった。このため、燃料噴射制御の精度が低下し、燃費向上を図ることができないという問題があった。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、可変燃料圧調整弁を有する燃料供給装置において、燃料圧の切替え指示を行うタイミングを最適化し、燃料圧が切替った場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができる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】
【００１４】
本発明に係る燃料供給装置は、上記目的達成のため、（１）燃料を調圧し燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、入力される電力の電気的特性に応じて前記可変燃料圧調整弁の状態を前記高圧供給状態と前記低圧供給状態との間で切替える切替弁と、前記切替弁に対する前記電力の入力の有無を切替える切替タイミングを設定し、設定した前記切替えタイミングで前記電力の入力の有無を切替える切替制御手段と、前記燃料消費部における燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、を備え、前記切替制御手段は、切替えにより発生する燃料圧の脈動に起因して、目標燃料圧より低圧で噴射されることとなる燃料量と、目標燃料圧より高圧で噴射されることとなる燃料量とが略等しくなるよう切替タイミングを設定することを特徴とする。
【００１５】
この構成により、燃料噴射中に燃料圧を切替えた場合には、燃料圧に脈動が発生するものの、目標燃料圧より高圧となり燃料噴射量が増加する割合と目標燃料圧より低圧となり燃料噴射量が減少する割合とを略等しくすることにより、燃料噴射のタイミングにおけるその燃料噴射量を目標燃料噴射量に近づけることができる。したがって、燃料噴射が行われていない時間内に燃料圧の切替えが実行できない場合においても、燃料圧の脈動が燃料噴射に与える影響を低減し、実空燃比と目標空燃比との乖離を防止もしくは最小限にすることができる。
【００１６】
ここで、本発明における「略等しくなる」とは、空燃比の変動に起因して燃費や排気ガス特性の悪化を抑制できる一定の幅を有することを意味している。
【００１７】
また、上記（１）に記載の燃料供給装置において、（２）前記切替制御手段は、前記脈動中に燃料圧が前記目標燃料圧と一致する節部の前後における燃料噴射期間内の燃料噴射量が一致するよう前記切替タイミングを設定することを特徴とする。
【００１８】
この構成により、燃料噴射中に燃料圧を切替えた場合には、燃料圧に脈動が発生するものの、脈動の節部の前後における燃料噴射期間内の燃料噴射量を一致させることにより、目標燃料圧より高圧となり燃料噴射量が増加する割合と燃料圧より低圧となり燃料噴射量が減少する割合とを近づけることができ、燃料噴射のタイミングにおけるその燃料噴射量を目標燃料噴射量に近づけることができる。したがって、燃料圧の切替要求が発生した場合においても燃料圧の脈動が燃料噴射に与える影響を低減し、実空燃比と目標空燃比との乖離を防止することができる。
【００１９】
また、上記（１）に記載の燃料供給装置において、（３）前記切替制御手段は、前記脈動中に燃料圧が前記目標燃料圧と一致する節部のタイミングを燃料噴射期間の中央となる時間に一致させるよう前記切替タイミングを設定することを特徴とする。
【００２０】
この構成により、燃料噴射中に燃料圧を切替えた場合には、燃料圧に脈動が発生するものの、脈動の節部を燃料噴射期間の中央となる時間に一致させることにより、目標燃料圧より高圧となり燃料噴射量が増加する割合と燃料圧より低圧となり燃料噴射量が減少する割合とを近づけることができ、燃料噴射のタイミングにおけるその燃料噴射量を目標燃料噴射量に近づけることができる。したがって、燃料圧の切替要求が発生した場合においても燃料圧の脈動が燃料噴射に与える影響を低減し、実空燃比と目標空燃比との乖離を最小限にすることができる。
【００２１】
また、上記（１）から（３）に記載の燃料供給装置において、（４）前記切替制御手段は、前記切替弁に入力される電力の電気的特性が切替ってから前記可変燃料圧調整弁の状態が切替るまでの切替り遅れ時間に基づいて前記切替タイミングを設定することを特徴とする。
【００２２】
この構成により、切替り遅れ時間に基づいて切替タイミングを設定するので、燃料噴射制御による燃料噴射のタイミングとの調整の精度を高めることができる。したがって、燃料圧の切替要求が発生した場合においても燃料圧の脈動が燃料噴射に与える影響を低減し、実空燃比と目標空燃比との乖離を防止することができる。
【００２３】
また、上記（１）から（４）に記載の燃料供給装置において、（５）前記切替制御手段は、前記切替弁に入力される電力の電気的特性に応じて前記切替り遅れ時間を算出することを特徴とする。
【００２４】
この構成により、車両の走行状態に応じて切替弁の切替り遅れ時間が変動する場合においても、電力の電気的特性に応じて切替り遅れ時間を算出することにより、燃料噴射制御による燃料噴射のタイミングとの調整の精度を高めることができる。
【００２５】
また、上記（１）から（５）に記載の燃料供給装置において、（６）前記可変燃料圧調整弁は、前記燃料が導入される燃料導入口および該燃料が排出される燃料排出口を有するハウジングと、前記ハウジングとの間に前記燃料導入口に連通する調圧室を形成する隔壁部と前記調圧室内の燃料圧に応じて前記調圧室を前記燃料排出口に連通させる開弁方向に変位する可動弁体部とを有する調圧部材と、を備え、前記調圧室の内部に前記燃料排出口に連通するとともに前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化する排出穴を形成する第１弁座部と、前記調圧室の内部に前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化するとともに操作圧を有する燃料が導入される操作圧燃料導入穴を形成する第２弁座部とが、それぞれ前記ハウジングに設けられ、前記調圧部材が前記開弁方向に燃料圧を受ける面積が、前記操作圧燃料導入穴内の操作圧に応じて変化することを特徴とする。
【００２６】
この構成により、調圧部材が燃料圧を受ける面積を可変とすることにより燃料圧が２段階に調圧される。したがって、可変燃料圧調整弁の内部を３室にしたり、可変燃料圧調整弁を２つ設けることなく燃料消費部に供給される燃料圧を２段階に制御することができる。このため、燃料供給装置を小型化することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、可変燃料圧調整弁を有する燃料供給装置において、切替え指示を行うタイミングを最適化し、燃料圧が切替った場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができる燃料供給装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料供給装置およびその周辺を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る切替弁の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の高圧供給状態を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の低圧供給状態を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の概略ブロック構成図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る電力供給ユニット周辺の回路図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る燃料供給装置のタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係る各気筒の噴射タイミングを表す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る燃料圧と燃料噴射量との関係を示すグラフである。
【図１０】第１の実施例における燃料圧の脈動と燃料噴射タイミングとの関係を示す図である。
【図１１】第２の実施例における燃料圧の脈動と燃料噴射タイミングとの関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る燃料圧切替可能領域を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る燃料圧切替制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、本発明に係る燃料供給装置を４気筒のガソリンエンジンを搭載した車両に適用する場合について説明する。
【００３０】
まず、構成について説明する。
【００３１】
図１に示すように、本実施の形態に係る燃料供給装置８は、エンジン１で消費される燃料を貯留する燃料タンク２と、燃料タンク２の内部に貯留された燃料をエンジン１の複数のインジェクタ３に圧送する燃料圧送機構１０と、燃料圧送機構１０からインジェクタ３に供給される燃料を導入して予め設定された燃料圧に調圧するプレッシャレギュレータ２０と、プレッシャレギュレータ２０により調圧される燃料圧を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧との間で切替えるようプレッシャレギュレータ２０を制御する切替弁６０と、を備えている。ここで、プレッシャレギュレータ２０は、本発明に係る可変燃料圧調整弁を構成する。
【００３２】
エンジン１は、車両に搭載される多気筒の内燃機関により構成されている。本実施の形態においては、４つの気筒５を備える４サイクルガソリンエンジンにより内燃機関が構成されている。ここで、インジェクタ３および各気筒５は、本発明に係る燃料消費部を構成する。インジェクタ３は、エンジン１の各気筒５にそれぞれ設置されており、噴孔を形成する端部３ａが吸気ポート７内に露出している。
【００３３】
また、燃料圧送機構１０とインジェクタ３はデリバリーパイプ４を介して接続されており、燃料圧送機構１０からの燃料は、デリバリーパイプ４を介して各インジェクタ３に分配されるようになっている。
【００３４】
燃料圧送機構１０は、燃料タンク２内の燃料を吸入口から汲み上げ、加圧して吐出口から吐出する燃料ポンプユニット１１と、燃料ポンプユニット１１の吸入口側に設置され燃料ポンプユニット１１内への異物の吸入を阻止するサクションフィルタ１２と、燃料ポンプユニット１１の吐出口側に設置され燃料ポンプユニット１１から吐出された燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタ１３と、燃料フィルタ１３の上流側または下流側に設置されるチェック弁１４と、を有している。
【００３５】
燃料ポンプユニット１１は、ポンプ作動用の羽根車を有する燃料ポンプ１１ｐと、燃料ポンプ１１ｐを回転駆動する内蔵直流モータであるポンプ駆動モータ１１ｍへの通電を後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５１により制御させることで駆動および停止されるようになっている。
【００３６】
また、燃料ポンプユニット１１は、燃料タンク２内から燃料を汲み上げ加圧して吐出することができるとともに、同一の供給電圧に対しそのポンプ駆動モータ１１ｍの回転速度［ｒｐｍ］を負荷トルクに応じて変化させたり、供給電圧の変化に対応してポンプ駆動モータ１１ｍの回転速度を変化させたりすることで、単位時間あたりの吐出量や吐出圧を変化させることができるようになっている。
【００３７】
チェック弁１４は、燃料ポンプユニット１１からインジェクタ３側への燃料供給方向に開弁する一方、インジェクタ３側から燃料ポンプユニット１１側への燃料の逆流方向には閉弁し、加圧された供給燃料の逆流を阻止するようになっている。
【００３８】
燃料タンク２の上部には、燃料ポンプユニット１１の動作を制御する燃料ポンプコントローラ（以下、ＦＰＣという）１７が設けられており、このＦＰＣ１７には、ポンプ駆動モータ１１ｍの端子電圧を検出する電圧検出部や、ポンプ駆動モータ１１ｍに流れる電流を検出する電流検出部が装着されている。
【００３９】
ＦＰＣ１７は、ＥＣＵ５１からのポンプ制御信号と、ポンプ駆動モータ１１ｍの端子電圧を検出する電圧検出部の検出信号との偏差に応じて、燃料ポンプユニット１１のポンプ駆動モータ１１ｍに印加する電圧を制御したり、燃料圧送機構１０の異常診断のためのポンプ駆動モータ１１ｍの作動状態に応じた診断用信号をＥＣＵ５１に供給したりするようになっている。
【００４０】
図１および図３に示すように、プレッシャレギュレータ２０は、燃料が導入される流体導入口２１ａおよびその燃料が排出される流体排出口２１ｂを有するハウジング２１を備えている。ハウジング２１は、一対の凹状のハウジング部材１８、１９をそれらの外周部でかしめ結合して形成されている。
【００４１】
ハウジング２１の内部には、ハウジング２１の内部を２室に区画する隔壁状の調圧部材２２が設けられている。この調圧部材２２は、ハウジング２１との間に流体導入口２１ａに連通する調圧室２３を形成する隔壁部２４と、調圧室２３内の燃料圧に応じた開度で調圧室２３を流体排出口２１ｂに連通させる開弁方向に変位する可動弁体部２５とを一体化したものである。隔壁部２４は、その一面側で調圧室２３内の燃料圧を常時受圧するようになっている。
【００４２】
また、隔壁部２４は、その他面側でハウジング２１との間に調圧室２３側に背圧を付与する背圧室２６を形成しており、背圧室２６内には、調圧部材２２の可動弁体部２５を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね２７が設けられている。また、調圧部材２２と共に背圧室２６を形成する他方のハウジング部材１９には、少なくとも１つの大気圧導入穴１９ａが形成されている。
【００４３】
さらに、ハウジング２１の内側には、互いに径が異なる外側筒状部材２９および内側筒状部材３０が設置されている。内側筒状部材３０および外側筒状部材２９の可動弁体部２５側の端部には、それぞれ第１弁座部３１および第２弁座部３２が形成されている。また、外側筒状部材２９と内側筒状部材３０とによって、操作圧燃料導入穴３２ｈが形成されている。操作圧燃料導入穴３２ｈは、操作圧流出口２１ｃを介して切替弁６０の内部に連通している。
【００４４】
図２に示すように、切替弁６０は、プレッシャレギュレータ２０の操作圧燃料導入穴３２ｈ内の燃料圧を切替えるためのもので、電磁コイル６１と、圧縮コイルばね６２と、合成樹脂製のボビン６３と、バルブ６７と、電磁コイル６１の外周を覆うシールド６５と、ステータコア６８と、を備えている。
【００４５】
ボビン６３は、ボビン部７３と、シリンダ部７４と、燃料管部７５と、を備えている。ボビン部７３の外周には、電磁コイル６１が巻きつけられている。一方、ボビン部７３の内側には圧縮コイルばね６２が収容されている。
【００４６】
ボビン部７３とシリンダ部７４とは、内周面が同一面となるよう形成されており、バルブ６７は、シリンダ部７４の内部に往復動可能に収容されている。
【００４７】
燃料管部７５は、シリンダ部７４の端部に形成されており、プレッシャレギュレータ２０の操作圧流出口２１ｃを介して燃料が流入される燃料流入管７７と、燃料を燃料タンク２内にリターンするための燃料流出管７８と、シリンダ部７４の内側に向けた開口を形成する開口端部７０と、を備えている。
【００４８】
バルブ６７は、略円柱形状の磁性体からなり、アーマチャ部７１と、一方の端面に設けられたシール部６４とを有している。バルブ６７がシリンダ部７４で移動してシール部６４が開口端部７０に押圧されることにより、燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路との連通が阻止されるようになっている。
【００４９】
圧縮コイルばね６２は、バルブ６７が燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路との連通を阻止する方向に付勢している。
【００５０】
このように構成される切替弁６０において、電磁コイル６１に通電されているＯＮ状態のときは、図３に示すように、バルブ６７は、電磁コイル６１により圧縮コイルばね６２の付勢力に抗して吸引され、燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路とが連通される。したがって、燃料流入管７７に流入された燃料は、シリンダ部７４を経て燃料流出管７８から排出される。
【００５１】
一方、電磁コイル６１に通電されていないＯＦＦ状態のときは、図４に示すように、バルブ６７は、圧縮コイルばね６２の付勢により燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路との連通を阻止する。したがって、燃料流入管７７に流入された燃料は、バルブ６７により燃料タンク２への流出を阻止される。
【００５２】
次に、燃料圧を高圧にする高圧供給状態におけるプレッシャレギュレータ２０の作用について説明する。
【００５３】
燃料ポンプユニット１１（図１参照）の運転中において、ＥＣＵ５１により燃料圧が高圧に設定されると、図３に示すように、切替弁６０がＥＣＵ５１によりＯＮ状態に制御される。
【００５４】
このとき、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０から離隔し、燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路とが連通する。そのため、操作圧燃料導入穴３２ｈは、燃料タンク２内と連通し、排出穴３１ｈおよび操作圧燃料導入穴３２ｈのいずれもが大気圧となる。したがって、調圧室２３の内部の燃料のみが調圧部材２２を開弁方向に付勢する。つまり、調圧部材２２の有効受圧面積が、隔壁部２４の環状受圧面２４ａのみとなる。これにより、可動弁体部２５の閉弁方向の推力が増加し、可動弁体部２５を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね２７の撓み量が減少することで、可動弁体部２５が第１弁座部３１および第２弁座部３２に対して閉弁方向に変位する。
【００５５】
この可動弁体部２５の閉弁方向への変位により、燃料通路１５から分岐通路１５ａを介して調圧室２３に供給される燃料量が減少し、結果として燃料通路１５内を流通する燃料が高圧に調圧される。
【００５６】
一方、燃料圧を低圧にする低圧供給状態におけるプレッシャレギュレータ２０の作用について説明する。燃料ポンプユニット１１の運転中において、ＥＣＵ５１により燃料圧が低圧に設定されると、図４に示すように、切替弁６０がＥＣＵ５１によりＯＦＦ状態に制御される。
【００５７】
このとき、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０に当接し、燃料流入管７７内の流路と燃料流出管７８内の流路との連通が阻止される。そのため、燃料流入管７７と、プレッシャレギュレータ２０の操作圧燃料導入穴３２ｈは、燃料下流側における端部が閉塞されるため、操作圧燃料導入穴３２ｈ内の燃料圧は、調圧室２３内の燃料圧と等しくなる。つまり、排出穴３１ｈのみが大気圧となり、調圧室２３の内部の燃料および操作圧燃料導入穴３２ｈの燃料が調圧部材２２を開弁方向に付勢する。したがって、調圧部材２２の有効受圧面積が拡大し、隔壁部２４の環状受圧面２４ａおよび操作圧燃料導入穴３２ｈに対向する略円形の受圧面を含むものとなる。したがって、可動弁体部２５の開弁方向の推力が増加し、可動弁体部２５を開弁方向に付勢する圧縮コイルばね２７の撓み量が増加することで、可動弁体部２５が第１弁座部３１および第２弁座部３２に対して開弁方向に変位する。
【００５８】
そして、その可動弁体部２５の開弁方向への変位により燃料通路１５から分岐通路１５ａを介して調圧室２３に供給される燃料が増加し、結果として燃料通路１５内を流通する燃料が低圧に調圧される。
【００５９】
図５に示すように、本実施の形態に係るエンジン１を搭載した車両は、エンジン回転数センサ４１、エアフロメータ４２、吸気温センサ４３、スロットル開度センサ４４、冷却水温センサ４５、アクセル開度センサ４６、燃料温度センサ４７および大気圧センサ４８を備えている。これらのセンサは、検出結果を表す信号をＥＣＵ５１にそれぞれ出力するようになっている。
【００６０】
エンジン回転数センサ４１は、エンジン１のクランクシャフトの回転数を検出し、エンジン回転数ＮｅとしてＥＣＵ５１に出力する。エアフロメータ４２は、図示しないスロットルバルブより吸気上流側に配置され、吸入空気量に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。吸気温センサ４３は、図示しない吸気マニホールドに配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。スロットル開度センサ４４は、スロットルバルブの開度に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。
【００６１】
冷却水温センサ４５は、エンジン１のシリンダブロックに形成されたウォータージャケットに配置されており、エンジン１の冷却水温Ｔｗに応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。アクセル開度センサ４６は、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。
【００６２】
燃料温度センサ４７は、燃料通路１５内を流通する燃料の温度に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。大気圧センサ４８は、大気圧に応じた検出信号をＥＣＵ５１に出力する。
【００６３】
燃料供給装置８の一部を構成するＥＣＵ５１は、図５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３、ＲＯＭ（Read Only Memory）５４およびバックアップメモリ５５などを備えている。なお、本実施の形態に係るＥＣＵ５１は、本発明に係る切替制御手段および燃料噴射制御手段を構成する。
【００６４】
ＲＯＭ５４は、燃料圧切替制御および気筒５における燃料噴射制御を実行するための制御プログラムを含む各種制御プログラムや、これらの各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５４に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行するようになっている。また、ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５２による演算結果や、上述した各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するようになっている。バックアップメモリ５５は、不揮発性のメモリにより構成されており、例えばエンジン１の停止時に保存すべきデータ等を記憶するようになっている。
【００６５】
ＣＰＵ５２、ＲＡＭ５３、ＲＯＭ５４およびバックアップメモリ５５は、バス５８を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース５６および出力インターフェース５７と接続されている。
【００６６】
入力インターフェース５６には、エンジン回転数センサ４１、エアフロメータ４２、吸気温センサ４３、スロットル開度センサ４４、冷却水温センサ４５、アクセル開度センサ４６、燃料温度センサ４７および大気圧センサ４８が接続されている。さらに、入力インターフェース５６には、オルタネータ３５が接続されている。なお、車両がＥＣＵ５１以外の他のＥＣＵを搭載し、これらのセンサのうち少なくとも一部から出力された信号が、当該他のＥＣＵを介してＥＣＵ５１に入力されるようにしてもよい。
【００６７】
出力インターフェース５７は、インジェクタ３、点火プラグ６、ＦＰＣ１７、切替弁６０や図示しないスロットルバルブなどに接続されている。そして、ＥＣＵ５１は、上記した各種センサの出力に基づいて、燃料圧切替制御および燃料噴射制御などを含む各種制御を実行する。
【００６８】
本実施の形態において、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力を検出するようになっている。図６は、本実施の形態における電力供給ユニット３４周辺の回路図である。
【００６９】
電力供給ユニット３４は、エンジン１に機械的に接続されるオルタネータ３５と、オルタネータ３５に電気的に接続されるバッテリ３７とを有している。オルタネータ３５は、エンジン１にベルト３６で接続され、ベルト３６を介してエンジン１から駆動力が入力されるようになっている。
【００７０】
オルタネータ３５は、図示しない固定子のステータコイル、回転子のロータコイル、整流器およびレギュレータから構成されている。ロータコイルは、レギュレータを介してイグニッションスイッチ３８の一端子に接続されている。イグニッションスイッチ３８の他端子はバッテリ３７に接続されており、イグニッションスイッチ３８がＯＮ状態に移行すると、バッテリ３７からレギュレータを介してロータコイルに通電され、ロータコイルが磁化される。エンジン１により生成された駆動力は、ロータコイルに入力されるようになっており、エンジン１の回転に連動してロータコイルが回転すると、ステータコイルに交流電圧が発生する。発生した交流電圧は整流器で直流電圧に変換され、この直流電圧がオルタネータ３５の起電圧としてバッテリ３７に印加される。
【００７１】
オルタネータ３５の起電力は、エンジン回転数Ｎｅに応じて変化する。エンジン回転数Ｎｅが高回転数である場合には、オルタネータ３５の起電力は、例えば１４［Ｖ］の近傍になる。一方、エンジン回転数Ｎｅが低回転数である場合には、オルタネータ３５の起電力は例えば８［Ｖ］の近傍になる。
【００７２】
また、オルタネータ３５はＥＣＵ５１に接続されており、オルタネータ３５の起電力がＥＣＵ５１に入力されるようになっている。また、切替弁６０の電磁コイル６１は、ＥＣＵ５１に接続されており、オルタネータ３５の起電力に応じた電圧が電磁コイル６１に印加されるようになっている。つまり、切替弁６０の電磁コイル６１に印加される電圧は、オルタネータ３５の起電力を検出することにより求められる。
【００７３】
また、ＥＣＵ５１は、ＣＰＵ５２（図５参照）により制御されるトランジスタ６９を有している。トランジスタ６９は、オルタネータ３５の起電力を切替弁６０の電磁コイル６１に印加するＯＮ状態と、オルタネータ３５の起電力が切替弁６０の電磁コイル６１に印加されないＯＦＦ状態とのいずれかの状態をとるようになっている。
【００７４】
図７は、以上のように構成された燃料供給装置８の動作を示すタイミングチャートである。最初に、図７において、燃料圧が低圧から高圧に切替えられる箇所について説明する。また、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが１２［Ｖ］である場合を例に説明する。
【００７５】
まず、ＥＣＵ５１は、車両の走行状態に基づいて、時刻Ｔ０より前に燃料圧を低圧から高圧に切替える燃料圧切替要求が発生したと判断している。そして、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを検出すると、後述するように設定される時刻Ｔ０、すなわち切替タイミングにおいて、オルタネータ３５の起電力が切替弁６０の電磁コイル６１に印加されるよう、トランジスタ６９をＯＮ状態にする（実線８１参照）。
【００７６】
トランジスタ６９がＯＮ状態になると、電磁コイル６１に印加される電圧が０［Ｖ］から１２［Ｖ］になる（実線８２参照）。このとき、切替弁６０の電磁コイル６１に電圧Ｅｂが印加されると、切替弁６０の電磁コイル６１に供給される電流Ｉは、以下の式（１）で表される。
【００７７】
Ｉ（ｔ）＝Ｅｂ／Ｒ（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ））          （１）
ここで、Ｅｂは、オルタネータ３５の起電力であり、τは、Ｌ／Ｒにより表される時定数である。また、Ｒは、電磁コイル６１の電気抵抗、Ｌは、電磁コイル６１のインダクタンスを表している。
【００７８】
このため、電磁コイル６１に供給される電流Ｉは、式（１）に表される応答特性にしたがって上昇する（実線８３参照）。このような電流Ｉが電磁コイル６１に供給されると、切替弁６０のバルブ６７に加わる吸引力Ｆは、以下の式（２）により表される。
【００７９】
Ｆ  ＝  Φ２／（２・μ・Ｓ）      （２）
式（２）において、μは透磁率であり、真空の透磁率と比透磁率の積により求められる。また、Ｓは磁気通路の断面積を表している。また、Φは、磁気ギャップ中の磁束であり、以下の式（３）により表される。
【００８０】
Φ  ＝  ｎ・（Ｉ／Ｒ）      （３）
式（３）において、ｎは電磁コイル６１のターン数、Ｉは上記式（１）により求められる電流、Ｒは磁気抵抗をそれぞれ表している。
【００８１】
したがって、電磁コイル６１に供給される電流Ｉが上記式（１）にしたがって増加すると、電磁コイル６１のバルブ６７に対する吸引力は、式（２）にしたがって増加する。
【００８２】
そして、時刻Ｔ１において、バルブ６７に対する電磁コイル６１の吸引力が、圧縮コイルばね６２のバルブ６７に対する付勢力より大きくなると、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０に当接する下死点から離隔する上死点の方向に移動を開始する（実線８４参照）。その結果、プレッシャレギュレータ２０の操作圧燃料導入穴３２ｈ内の燃料圧、すなわちパイロット圧が３００［ｋＰａ］から大気圧に低下する（実線８５参照）。
【００８３】
これにより、プレッシャレギュレータ２０の可動弁体部２５は、オーバーシュートを経て閉弁方向に変位し（実線８６参照）、これに伴い、燃料通路１５内を流通する燃料も、時刻Ｔ２において一旦高圧となった後、オーバーシュートを経て時刻Ｔ３において高圧の定常状態となる（実線８７参照）。
【００８４】
ところで、この可動弁体部２５のオーバーシュート量および変位の脈動の収束の特性は、プレッシャレギュレータ２０の構造に依存するため、予め実験的な測定により求めることができる。これに対し、切替弁６０のバルブ６７が下死点から上死点に移動を開始する時刻Ｔ１は、上記式（１）に示すように、電磁コイル６１に印加される電圧Ｅｂに応じて電磁コイル６１に供給される電流Ｉが変わるため、毎回異なる値となる。つまり、オルタネータ３５の起電力Ｅｂによって時刻Ｔ０からＴ２までの時間ｔ１が変動する。
【００８５】
したがって、本実施の形態に係るＥＣＵ５１は、燃料圧を低圧から高圧に切替える際に、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを検出することにより、切替り遅れ時間ｔ１を算出し、この算出した切替り遅れ時間ｔ１および予め求められた脈動時間ｔ２に基づいて燃料圧の切替タイミングＴ０を制御するようになっている。ここで、本実施の形態に係るオルタネータ３５の起電力Ｅｂは、本発明に係る電気的特性を意味する。
【００８６】
次に、図７において、燃料圧が高圧から低圧に切替えられる箇所について説明する。ＥＣＵ５１は、車両の暖機時や燃料の高温時などに燃料圧を高圧に設定した状態で、車両の暖機が終了したり燃料温度が低下した場合に、燃料圧を高圧から低圧に低下する燃料圧切替制御を実行するようになっている。
【００８７】
ＥＣＵ５１は、車両の暖機時や燃料の高温時などに燃料圧を高圧に設定した状態で、車両の暖機が終了したり燃料温度が低下した場合には、燃料圧を高圧から低圧に切替える燃料圧切替要求が発生したと判断する。
【００８８】
そして、ＥＣＵ５１は、切替弁６０の電磁コイル６１に印加されているオルタネータ３５の起電力が遮断されるよう、後述するように設定される時刻Ｔ０'、すなわち切替タイミングにおいて、トランジスタ６９をＯＮ状態からＯＦＦ状態に移行する（実線８１参照）。
【００８９】
トランジスタ６９がＯＦＦ状態になると、電磁コイル６１に印加される電圧が１２［Ｖ］から０［Ｖ］になる（実線８２参照）。このとき、切替弁６０の電磁コイル６１に印加されていた電圧がＥｂから０になり、切替弁６０の電磁コイル６１に供給される電流Ｉ（ｔ）は、以下の式（４）で表される。
【００９０】
Ｉ（ｔ）＝Ｅｂ／Ｒ・ｅｘｐ（−ｔ／τ）          （４）
そのため、電磁コイル６１に供給される電流Ｉは、式（４）に表される応答特性にしたがって減少する（実線８３参照）。
【００９１】
また、切替弁６０のバルブ６７に加わる吸引力Ｆは、上述した式（２）および式（３）により表される。したがって、電磁コイル６１に供給される電流Ｉが上記式（４）にしたがって減少すると、電磁コイル６１のバルブ６７に対する吸引力は、式（２）にしたがって減少する。
【００９２】
そして、時刻Ｔ１'において、電磁コイル６１のバルブ６７に対する吸引力が、圧縮コイルばね６２のバルブ６７に対する付勢力より小さくなると、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０から離隔した上死点から下死点の方向に移動を開始する（実線８４参照）。
【００９３】
そして、時刻Ｔ２'において、バルブ６７のシール部６４が開口端部７０に当接すると（実線８４参照）、プレッシャレギュレータ２０の操作圧燃料導入穴３２ｈ内の燃料圧、すなわちパイロット圧が大気圧から３００［ｋＰａ］に上昇する（実線８５参照）。
【００９４】
これにより、燃料通路１５内を流通する燃料の燃料圧は、プレッシャレギュレータ２０の可動弁体部２５の開弁方向への変位に応じて、時刻Ｔ３'において一旦目標となる低圧に達すると、オーバーシュートを経て（実線８７参照）、時刻Ｔ４'において低圧となる（実線８７参照）。
【００９５】
燃料圧を低圧から高圧に切替える場合と同様、可動弁体部２５のオーバーシュート量および変位の脈動の収束は、予め実験的な測定により求めることができる。また、切替弁６０のバルブ６７が上死点から下死点に到達するまでにかかる時間（時刻Ｔ１'〜Ｔ２'）も、予め実験的な測定により求めることができる。これに対し、バルブ６７が上死点から下死点に向けて移動を開始する時刻Ｔ１'は、上記式（４）に示すように、切替え開始時に電磁コイル６１に印加されている電圧Ｅｂに応じて電磁コイル６１に供給される電流Ｉが変わるため変動する。つまり、オルタネータ３５の起電力によって切替り遅れ時間ｔ１が変動する。
【００９６】
したがって、本実施の形態に係るＥＣＵ５１は、燃料圧を高圧から低圧に切替える際に、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを検出することにより、切替り遅れ時間ｔ１を予測し、この予測した切替り遅れ時間ｔ１に基づいて燃料圧の切替タイミングＴ０'を制御するようになっている。
【００９７】
オルタネータ３５の起電力Ｅｂと切替り遅れ時間ｔ１とは、切替り遅れ時間マップとして予め対応付けられている。ＥＣＵ５１は、高圧への切替時および低圧への切替時に使用する切替り遅れ時間マップをそれぞれＲＯＭ５４に予め記憶しており、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂを表す信号を取得すると、切替り遅れ時間マップを参照して切替り遅れ時間ｔ１を算出するようになっている。
【００９８】
燃料圧が低圧から高圧に切替る場合には、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが小さいほど、トランジスタ６９をＯＮ状態にしてからバルブ６７が移動を開始するまでの時間が長くなる。したがって、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが小さいほど、トランジスタ６９をＯＦＦ状態にするタイミングを前倒しすることになる。一方、燃料圧が高圧から低圧に切替る場合には、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが大きいほど、トランジスタ６９をＯＦＦ状態にしてからバルブ６７が移動を開始するまでの時間が長くなる。したがって、ＥＣＵ５１は、オルタネータ３５の起電力Ｅｂが大きいほど、トランジスタ６９をＯＦＦ状態にするタイミングを前倒しすることになる。
【００９９】
また、燃料温度が低下すると、燃料の粘性が高まるため、プレッシャレギュレータ２０の可動弁体部２５の変位に時間がかかる。したがって、ＥＣＵ５１は、予め実験的な測定により求められている脈動時間ｔ２を燃料温度により補正するようにしてもよい。
【０１００】
図８は、４つの気筒５を構成する＃１〜＃４気筒の噴射タイミングを示すタイミングチャートである。
【０１０１】
ＥＣＵ５１は、エンジン回転数センサ４１からのピストンの位置、および吸気カム角センサからのカム軸回転位相の情報に基づき、燃料噴射タイミングを決定しインジェクタ３に信号を送る。インジェクタ３は、ＥＣＵ５１の信号に従って、指示された噴射タイミングで燃料を噴射する。ここで、各気筒５における燃料噴射および点火の順序は、クランクシャフトにねじれが生じないよう、＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順に行われるようになっている。
【０１０２】
図８に示すように、ＥＣＵ５１は、車速やアクセル開度など車両の走行状態に基づいて目標空燃比を設定し、エアフロメータ４２から吸入空気量を表す信号を入力すると、各気筒５に対する燃料噴射量を算出する。そして、後述するように、燃料圧切替制御により設定されている燃料圧に基づき各気筒５における燃料噴射時間ｔａを設定する。また、設定した燃料噴射時間ｔａと、エンジン回転数センサ４１から入力される信号とに基づき、各気筒５において燃料を噴射していない時間ｔｂと、ある気筒５において燃料噴射が終了してから次の気筒５において燃料噴射が開始されるまでの時間、すなわち噴射インターバルｔｃとを算出するようになっている。ここで、本実施の形態に係る燃料噴射時間ｔａは、本発明に係る燃料噴射期間を意味する。
【０１０３】
インジェクタ３が開弁した際に各気筒５の燃焼室内に噴射される燃料噴射量は、インジェクタ３の開弁時間および燃料圧に応じて求められる。
【０１０４】
図９は、インジェクタ３の開弁時間を同一にした場合における燃料圧と燃料噴射量との関係を示すグラフである。図９に示すように、インジェクタ３による燃料噴射量は、燃料圧の平方根に比例している。そのため、ＥＣＵ５１は、車速やアクセル開度などに基づいて、各気筒５の燃焼室に供給される燃料量を算出すると、燃料圧に応じてインジェクタ３の開弁時間を設定するようになっている。
【０１０５】
したがって、図８に示すように、燃料圧の切替えが発生すると、燃料圧の脈動は時間ｔ２続くことになるが、この脈動時間ｔ２の間にいずれかの気筒５において燃料噴射が実行されると、実燃料噴射量が目標燃料噴射量から乖離するおそれがあり、結果として実空燃比が目標空燃比から乖離する可能性がある。そのため、ＥＣＵ５１は、原則として、脈動時間ｔ２が噴射時間ｔａと重ならないよう燃料圧の切替タイミングを設定する燃料圧切替制御を実行するようになっている。
【０１０６】
一方、図８に示すように、噴射インターバルｔｃが脈動時間ｔ２より短くなると、ＥＣＵ５１がどのように燃料圧の切替タイミングを設定したとしても、脈動時間ｔ２が燃料噴射時間ｔａと重なることになる。
【０１０７】
そこで、ＥＣＵ５１は、燃料噴射時間ｔａと脈動時間ｔ２が重なる場合には、以下に第１の実施例および第２の実施例として説明するいずれかの方法で、燃料圧の切替タイミングを適切に設定することにより、実空燃比が目標空燃比から乖離することを抑制するようになっている。
【０１０８】
まず、図１０を参照して第１の実施例を説明する。なお、以下の説明では、＃２気筒において燃料噴射が実行される時に燃料圧の脈動が生じる場合を例に説明する。
【０１０９】
脈動時間ｔ２において、燃料圧が燃料圧切替え終了後の目標燃料圧と一致するタイミングを節部とし、切替り遅れ時間ｔ１の直後から節部までの時間を節部時間ｔ３とする。そして、ＥＣＵ５１は、＃２気筒の噴射時間ｔａのうち、節部より前の時間における燃料噴射量と節部より後の時間における燃料噴射量とが一致するよう、節部時間ｔ３の開始時刻を設定する。したがって、ＥＣＵ５１は、図１０におけるＳ１とＳ２との面積が等しくなるように切替タイミングを設定する。
【０１１０】
この場合、まず、ＥＣＵ５１は、脈動の節部の後に発生するオーバーシュート量から、脈動中の節部の後における燃料噴射量（図１０においてＳ２で示す）を算出する。また、脈動中の節部の前において、燃料噴射時間ｔａの開始時点から図１０のＳ２で示す燃料噴射量と等しい燃料噴射量（図１０においてＳ１で示す）となるまでの時間を算出し、その終了時点を節部に一致させる。そして、節部から節部時間ｔ３だけ遡った時刻を節部時間ｔ３の開始時刻に設定する。また、切替り遅れ時間ｔ１の終了時刻が節部時間ｔ３の開始時刻となるよう切替り遅れ時間ｔ１の開始時刻、すなわち切替タイミングを設定する。
【０１１１】
なお、ＥＣＵ５１は、図１０におけるＳ２を算出する際に、脈動のうち燃料噴射時間ｔａを過ぎている部分がある場合については、当該部分の燃料噴射量を０として計算する。
【０１１２】
次に、図１１を参照して第２の実施例を説明する。
【０１１３】
ＥＣＵ５１は、上述した節部のタイミングが噴射時間ｔａの中央となる時間に一致するよう切替タイミングを設定するようになっている。
【０１１４】
この場合、第１の実施例と比較して、節部の前後における燃料噴射量に差が生じるものの、噴射時間ｔａ内において、節部より高圧側および低圧側の脈動のいずれもが含まれることになるので、節部の前後における燃料噴射量を算出することなく容易に節部の前後における燃料噴射量を互いに近づけることができる。そして、ＥＣＵ５１は、算出した節部時間ｔ３と切替り遅れ時間ｔ１とに基づいて切替タイミングを設定する。
【０１１５】
なお、脈動時間ｔ２が噴射インターバルｔｃより短い場合（ｔｃ＞ｔ２）におけるＥＣＵ５１による燃料圧切替制御は、以下のようになる。
【０１１６】
ＥＣＵ５１は、燃料圧の予測精度が低下する脈動時間ｔ２が噴射インターバルｔｃ内に収まるよう切替タイミングを設定する。これにより、燃料噴射時における実燃料噴射量を目標燃料噴射量に近づけることが可能となる。
【０１１７】
したがって、ＥＣＵ５１は、ある気筒５において燃料噴射が終了した直後に脈動時間ｔ２が開始するよう、燃料圧の切替タイミングを設定するようになっている。
【０１１８】
ここで、ＥＣＵ５１が燃料圧の切替指示を行ってから脈動時間が開始するまでの時間ｔ１は、上述したように、例えばオルタネータ３５の起電力Ｅｂを用いて算出するようになっている。これにより、車両の走行状況に応じて時間ｔ１は変化するものの、ＥＣＵ５１は時間ｔ１を正確に予測し、燃料噴射が終了するタイミングから時間ｔ１だけ早い時間に切替指示を行うことにより、脈動時間ｔ２を燃料噴射が行われた直後に合わせることができる。
【０１１９】
また、脈動時間ｔ２より燃料噴射時間ｔａが非常に長い場合（ｔａ＞＞ｔ２）におけるＥＣＵ５１による燃料圧切替制御は、以下のようになる。
【０１２０】
ここで、燃料噴射時間ｔａが脈動時間ｔ２と比較しして非常に大きい（ｔａ＞＞ｔ２）とは、この燃料噴射時間ｔａ内において、どのようなタイミングで燃料圧の切替えが行われたとしても脈動に起因した燃料噴射量の変動の割合が、燃料噴射時間ｔａ全体における燃料噴射量と比較して十分小さく、実空燃比と目標空燃比との乖離が燃費や排気ガス特性の悪化を生じさせない値を意味する。この値は、予め実験的な測定により求められている。
【０１２１】
したがって、ＥＣＵ５１は、燃料噴射時間ｔａ内に脈動が収束する限り、切替タイミングの設定に制限がないため、本実施の形態においては、切替タイミングを現在の時刻とし、燃料圧の切替えを開始するようにする。なお、ＥＣＵ５１は、燃料噴射時間ｔａ内に脈動が収束する限り、切替タイミングを現在の時刻より遅らせてもよい。
【０１２２】
図１２は、エンジン回転数および燃料噴射量に対し、燃料圧の切替えが可能な領域を示す図である。
【０１２３】
図１２において、領域１は、脈動時間ｔ２より燃料噴射時間ｔａが非常に長い場合（ｔａ＞＞ｔ２）を示す。領域２は、脈動時間ｔ２が噴射インターバルｔｃより短い場合（ｔｃ＞ｔ２）を示す。領域３は、脈動時間ｔ２が噴射インターバルｔｃ以上となる場合（ｔｃ≦ｔ２）であるが、燃料噴射時に脈動が十分に収束しており、実空燃比と目標空燃比との乖離がほとんど発生しない領域を表す。また、領域４は、脈動時間ｔ２が、燃料噴射時間ｔａおよびその燃料噴射時間ｔａの前後の噴射インターバルｔｃを足し合わせた時間よりも短い場合（ｔａ＋２ｔｃ＞ｔ２）を示す。従来の燃料供給装置は、少なくとも領域４において実空燃比を目標空燃比から乖離させずに燃料圧を切替えることに関しては考慮していなかった。これに対し、本発明に係る燃料供給装置は、上述したように、脈動時間ｔ２が噴射インターバルｔｃより長い場合においても、ｔａ＋２ｔｃ＞ｔ２を満たす領域４において実空燃比を目標空燃比と略一致させることが可能となる。したがって、燃料圧の切替えが可能となる領域を、従来と比較して大幅に拡大することができる。
【０１２４】
次に、本実施の形態に係る燃料圧切替制御処理について図１３を参照して説明する。なお、以下の処理は、ＥＣＵ５１を構成するＣＰＵ５２によって所定のタイミングで実行されるとともに、ＣＰＵ５２によって処理可能なプログラムを実現する。また、以下の説明では、燃料圧を低圧から高圧に切替える場合を例に説明する。
【０１２５】
図１３に示すように、ＥＣＵ５１は、まず、車両の走行状態を取得し、燃料圧切替要求が発生したか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、ＥＣＵ５１は、冷却水温センサ４５、燃料温度センサ４７などの各種センサから入力される信号に基づいて、車両が暖機中であるか否か、あるいは燃料が高温であるか否かを判定し、暖機中あるいは高燃料温度であると判断した場合には、燃料圧を高圧状態に維持し、暖機中および高燃料温度のいずれでもないと判断した場合には、燃料圧を低圧状態に維持する。
【０１２６】
そして、ＥＣＵ５１は、燃料圧が低圧の場合において、暖機中および高燃料温度のいずれかに該当した場合には、燃料圧切替要求が発生したと判断する。
【０１２７】
ＥＣＵ５１は、燃料圧切替要求が発生したと判断した場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２に移行する。一方、燃料圧切替要求が発生していないと判断した場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ＳＴＡＲＴに戻る。
【０１２８】
次に、ＥＣＵ５１は、燃料噴射時間ｔａおよび噴射インターバルｔｃを取得する（ステップＳ１２）。具体的には、ＥＣＵ５１は、燃料噴射制御において設定されている燃料噴射時間ｔａおよび噴射インターバルｔｃを参照し、これらの値を取得する。
【０１２９】
次に、ＥＣＵ５１は、切替り遅れ時間ｔ１、脈動時間ｔ２および節部時間ｔ３を算出する（ステップＳ１３）。切替り遅れ時間ｔ１は、上述したように、切替弁６０の電磁コイル６１に供給される電力の電気的特性、すなわち電圧Ｅｂに基づいて算出する。また、脈動時間ｔ２および節部時間ｔ３は、上述したように、予め実験的な測定により求められているとともに、燃料温度センサ４７により検出された燃料温度に基づいて補正されている。
【０１３０】
次に、ＥＣＵ５１は、燃料噴射時間ｔａと脈動時間ｔ２とを比較し、燃料噴射時間ｔａが脈動時間ｔ２と比較して非常に大きいか否かを判断する（ステップＳ１４）。上述したように、燃料噴射時間ｔａが脈動時間ｔ２と比較しして非常に大きい（ｔａ＞＞ｔ２）とは、この燃料噴射時間ｔａ内において、どのようなタイミングで燃料圧の切替えが行われたとしても、実空燃比と目標空燃比との乖離が燃費や排気ガス特性の悪化を生じさせない値を意味する。
【０１３１】
ＥＣＵ５１は、燃料噴射時間ｔａが脈動時間ｔ２と比較して非常に大きい（ｔａ＞＞ｔ２）と判断した場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ステップＳ１５に移行する。一方、燃料噴射時間ｔａが脈動時間ｔ２と比較して非常に大きくはないと判断した場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、ステップＳ１６に移行する。
【０１３２】
ステップＳ１５に移行した場合、ＥＣＵ５１は、燃料噴射時間ｔａ内に脈動が収束する限り、切替タイミングの設定に制限がないため、切替タイミングを現在の時刻とし、燃料圧の切替えを開始するようにする。
【０１３３】
一方、ステップＳ１６に移行した場合、ＥＣＵ５１は、噴射インターバルｔｃと脈動時間ｔ２とを比較し、噴射インターバルｔｃが脈動時間ｔ２より大きいか否かを判断する。
【０１３４】
ＥＣＵ５１は、噴射インターバルｔｃが脈動時間ｔ２より大きい（ｔｃ＞ｔ２）と判断した場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、ステップＳ１７に移行する。なお、このステップにおいて、図１２に示した領域３が含まれる場合もＹＥＳと判断するようにしてもよい。一方、噴射インターバルｔｃが脈動時間ｔ２以下である（ｔｃ≦ｔ２）と判断した場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、ステップＳ１８に移行する。
【０１３５】
ステップＳ１７に移行した場合、ＥＣＵ５１は、次に燃料噴射が行われる気筒５において燃料噴射が終了したと同時に脈動時間ｔ２が開始するよう、トランジスタ６９をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えるタイミングを設定する。このとき、ＥＣＵ５１は、次に燃料噴射が行われる気筒５において燃料噴射が終了する時間よりも、ステップＳ１２で算出した切替り遅れ時間ｔ１だけ早い時間が、トランジスタ６９をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えるタイミングとなるよう設定する。
【０１３６】
一方、ステップＳ１８に移行した場合、ＥＣＵ５１は、ある気筒５における燃料噴射時間ｔａおよびその燃料噴射時間ｔａの前後の噴射インターバルｔｃを足し合わせた時間と、脈動時間ｔ２とを比較する。比較の結果、ＥＣＵ５１は、脈動時間ｔ２が、燃料噴射時間ｔａおよびその燃料噴射時間ｔａの前後の噴射インターバルｔｃを足し合わせた時間よりも短い（ｔａ＋２ｔｃ＞ｔ２）と判断した場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１９に移行する。一方、ＥＣＵ５１は、脈動時間ｔ２が、燃料噴射時間ｔａおよびその燃料噴射時間ｔａの前後の噴射インターバルｔｃを足し合わせた時間以上である（ｔａ＋２ｔｃ≦ｔ２）と判断した場合には（ステップＳ１８でＮＯ）、ステップＳ２０に移行する。
【０１３７】
ステップＳ１９に移行した場合、ＥＣＵ５１は、節部時間ｔ３および節部の前後における燃料噴射量に応じて切替タイミングを設定する。この場合、ＥＣＵ５１は、上述した第１の実施例あるいは第２の実施例に従い、切替タイミングを設定し、この切替タイミングにおいてトランジスタ６９をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替える。
【０１３８】
一方、ステップＳ２０に移行した場合には、ＥＣＵ５１は、燃料切替タイミングをどのように設定しても燃料圧の脈動に起因して実燃料噴射量が目標燃料噴射量から乖離し、実空燃比が目標空燃比から乖離する可能性が高いため、燃料圧の切替タイミングの設定を回避する。
【０１３９】
なお、燃料圧を高圧から低圧に切替える場合においても、ＥＣＵ５１は、図１２に示した燃料圧切替制御処理と同様の処理を実行するようになっているが、上述したように、ＥＣＵ５１は、切替え遅れ時間ｔ１にバルブ６７が上死点から下死点に移動する時間を加えるようにする。
【０１４０】
以上のように、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置８は、燃料噴射中に燃料圧を切替えた場合には、燃料圧に脈動が発生し、実燃料噴射量が目標燃料噴射量と乖離するものの、目標燃料圧より高圧となり燃料噴射量が増加する割合と燃料圧より低圧となり燃料噴射量が減少する割合とを略等しくすることにより、燃料噴射のタイミングにおけるその燃料噴射量を目標燃料噴射量に近づけることができる。したがって、燃料噴射が行われていない時間内に燃料圧の切替えが実行できない場合においても、燃料圧の脈動が燃料噴射に与える影響を低減し、実空燃比と目標空燃比との乖離を防止あるいは最小限にすることができる。
【０１４１】
また、切替り遅れ時間に基づいて切替タイミングを設定するので、燃料噴射制御による燃料噴射のタイミングとの調整の精度を高めることができる。したがって、燃料圧の切替要求が発生した場合においても燃料圧の脈動が燃料噴射に与える影響を低減し、実空燃比と目標空燃比との乖離を防止することができる。
【０１４２】
また、車両の走行状態に応じて切替弁６０の切替り遅れ時間が変動する場合においても、電力の電気的特性に応じて切替り遅れ時間を算出することにより、燃料噴射制御による燃料噴射のタイミングとの調整の精度を高めることができる。
【０１４３】
また、調圧部材２２が燃料圧を受ける面積を可変とすることにより燃料圧が２段階に調圧される。したがって、プレッシャレギュレータ２０の内部を３室にしたり、プレッシャレギュレータ２０を２つ設けることなくインジェクタ３に供給される燃料圧を２段階に制御することができる。このため、燃料供給装置８を小型化することができる。
【０１４４】
なお、以上の説明において、プレッシャレギュレータ２０および切替弁６０の構成は一例である。したがって、小型化、低コスト化あるいは燃料圧の切替え応答性などの点で本実施の形態に係る燃料供給装置８より低下する可能性が高いものの、例えば、プレッシャレギュレータ２０を公知のものと置き換えてもよい。
【０１４５】
以上のように、本発明に係る燃料供給装置は、燃料圧の切替え指示を行うタイミングを最適化し、燃料圧が切替った場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができるという効果を奏するものであり、燃料タンク内に貯留された燃料を調圧して燃料消費部に供給する燃料供給装置に有用である。
【符号の説明】
【０１４６】
１  エンジン
２  燃料タンク
３  インジェクタ（燃料消費部）
５  気筒（燃料消費部）
７  吸気ポート
８  燃料供給装置
１０  燃料圧送機構
１１  燃料ポンプユニット
１５  燃料通路
１５ａ  分岐通路
１９ａ  大気圧導入穴
２０  プレッシャレギュレータ（可変燃料圧調整弁）
２１  ハウジング
２１ａ  流体導入口
２１ｂ  流体排出口
２１ｃ  操作圧流出口
２２  調圧部材
２３  調圧室
２４  隔壁部
２４ａ  環状受圧面
２５  可動弁体部
２６  背圧室
３１  第１弁座部
３１ｈ  排出穴
３２  第２弁座部
３２ｈ  操作圧燃料導入穴
３５  オルタネータ
４１  エンジン回転数センサ
４２  エアフロメータ
４４  スロットル開度センサ
４５  冷却水温センサ
４７  燃料温度センサ
５１  ＥＣＵ（切替制御手段、燃料噴射制御手段）
６０  切替弁
６１  電磁コイル
６７  バルブ
６９  トランジスタ
７０  開口端部
７５  燃料管部
７７  燃料流入管
７８  燃料流出管
【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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【図１２】
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【図１３】
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