(57)【要約】【課題】高圧燃料ポンプから燃料タンクへの燃料の逆流を抑制する。【解決手段】エンジン１０には、燃料タンク２００から筒内噴射用インジェクタ１１０に燃料を供給するための高圧燃料ポンプ１５０と、燃料タンク２００と高圧燃料ポンプ１５０とを接続する低圧供給パイプ５００とが設けられる。さらに、エンジン１０は、高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に燃料を戻すリターンパイプ６００と、リターンパイプ６００における燃料の流れを制御する電磁バルブ６０２とが設けられる。エンジン１０が停止した後、燃料の温度が、電磁バルブ６０２を閉じた状態において燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流する温度であると、電磁バルブ６０２が開かれる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクからインジェクタに燃料を供給するためのポンプと、前記燃料タンクと前記ポンプとを接続する配管とが設けられたエンジンの燃料制御装置であって、
前記ポンプから前記燃料タンクに燃料を戻すリターン通路と、
前記リターン通路における燃料の流れを制御するバルブと、
前記エンジンが停止した後、燃料の温度が、前記バルブを閉じた状態において燃料が前記ポンプから前記燃料タンクに向けて前記配管内を逆流する温度であると、前記バルブを開くための制御ユニットとを備える、エンジンの燃料制御装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記バルブが開閉を繰り返すように制御する、請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、燃料の温度に応じた間隔で前記バルブが開閉を繰り返すように制御する、請求項２に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、燃料の温度が、前記バルブを閉じた状態において燃料が前記燃料タンクに向けて前記パイプ内を逆流する温度であるか否かを、前記エンジンの潤滑油の温度から判定する、請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項５】
前記制御ユニットは、燃料の温度が、前記バルブを閉じた状態において燃料が前記燃料タンクに向けて前記パイプ内を逆流する温度であるか否かを、前記エンジンの冷却水の温度から判定する、請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料制御装置に関し、特に、エンジンの停止後において、燃料タンクからインジェクタに燃料を供給するためのポンプから、燃料タンクに燃料を戻す技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタが設けられたエンジンが市販されている。筒内噴射用インジェクタには、低圧ポンプによって燃料タンクから汲み出された燃料をさらに高圧ポンプによって加圧した燃料が供給される。したがって、筒内噴射用インジェクタに燃料を届けるための配管（たとえばデリバリパイプ）内の圧力が高い。一般的には、エンジンを停止している間も、高い圧力が維持される。
【０００３】
ところが、圧力が高いと、筒内噴射用インジェクタの噴孔から燃料が漏れることもあり得る。一方で、たとえば燃料の温度が高い状態で燃料の圧力を低下させると、燃料が気化し、ベーパが発生し得る。
【０００４】
このような事項に鑑みて、特開２００４−１０８２２３号公報（特許文献１）は、燃料噴射システムの温度に基づいて、内燃機関の運転停止後、燃料噴射システムにベーパが発生しないよう燃料噴射システムの圧力を低減することを開示する。特開２００４−１０８２２３号公報においては、第３８−４０段落に記載のように、燃料デリバリパイプ温度が、ベーパを発生させることなく圧力低減可能な温度よりも高い場合には、燃料圧力の低減が実行されず、低い場合には燃料圧力が、燃料噴射弁からの燃料漏れが生じない圧力域（大気圧）にまで低減されることによって、燃料デリバリパイプにおいてベーパが発生しないタイミングにて燃料デリバリパイプの燃料圧力が大気圧にまで低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０８２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、燃料の圧力が高い状態であっても、燃料の温度が高ければベーパが発生し得る。ベーパが発生した場合、高圧ポンプから燃料タンクに向けて燃料が逆流する。そのため、次のエンジンの始動時において高圧ポンプと燃料タンクとの間にはベーパが存在する。よって、エンジンの始動時において、高圧ポンプに燃料タンクから燃料が到達するまでの時間が長くなり、その結果、始動性が悪化する。
【０００７】
さらに、ベーパが発生しなくても、燃料の膨張によって高圧ポンプから燃料タンクに向けて燃料が逆流し得る。この場合においても、始動性が悪化することが懸念される。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ポンプから燃料タンクへの燃料の逆流を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
燃料タンクからインジェクタに燃料を供給するためのポンプと、燃料タンクとポンプとを接続する配管とが設けられたエンジンの燃料制御装置は、ポンプから燃料タンクに燃料を戻すリターン通路と、リターン通路における燃料の流れを制御するバルブと、エンジンが停止した後、燃料の温度が、バルブを閉じた状態において燃料がポンプから燃料タンクに向けて配管内を逆流する温度であると、バルブを開くための制御ユニットとを備える。
【００１０】
この構成によると、ポンプから燃料タンクに燃料を戻すリターン通路における燃料の流れを制御するバルブを開くことによって、ポンプからリターン通路に向けて燃料が流れる。そのため、配管内の燃料の逆流を抑制できる。
【００１１】
別の実施例において、バルブが開閉を繰り返すように制御される。
この構成によると、たとえば電磁バルブを開くために必要な電力の消費量を低減できる。
【００１２】
さらに別の実施例において、燃料の温度に応じた間隔でバルブが開閉を繰り返すように制御される。
【００１３】
この構成によると、燃料の温度に応じて、ベーパの発生に起因する燃料の逆流を抑制するのに過不足がないように、バルブが開くことができる。
【００１４】
さらに別の実施例において、燃料の温度が、バルブを閉じた状態において燃料が燃料タンクに向けてパイプ内を逆流する温度であるか否かが、エンジンの潤滑油の温度から判定される。
【００１５】
この構成によると、燃料の温度を直接的に検出せずに、燃料の温度の状態を判定できる。
【００１６】
さらに別の実施例において、燃料の温度が、バルブを閉じた状態において燃料が燃料タンクに向けてパイプ内を逆流する温度であるか否かが、エンジンの冷却水の温度から判定される。
【００１７】
この構成によると、燃料の温度を直接的に検出せずに、燃料の温度の状態を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】エンジンシステムの概略構成図である。
【図２】高圧燃料ポンプ付近の拡大図である。
【図３】エンジンＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。
【図４】電磁バルブが開いたときの高圧燃料ポンプを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に、エンジンの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのような形式のエンジンに限定されるものではなく、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒、直列６気筒などの形式であってもよく、少なくとも、各気筒毎に筒内噴射用インジェクタを有するエンジンであれば、本発明は適用できる。なお、以下の説明では、各気筒毎に筒内噴射用インジェクタおよびポート噴射用インジェクタを有するエンジンについて説明する。
【００２０】
図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。
【００２１】
各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは吸気通路内に向けて燃料を噴射するためのポート噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。
【００２２】
各筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の高圧デリバリパイプ１３０に接続されており、この高圧デリバリパイプ１３０は高圧デリバリパイプ１３０に向けて流通可能な逆止弁を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。
【００２３】
各ポート噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の低圧デリバリパイプ１６０に接続されており、低圧デリバリパイプ１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがってポート噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
【００２４】
エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。
【００２５】
エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。
【００２６】
高圧デリバリパイプ１３０には、高圧デリバリパイプ１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ（燃圧センサ）４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。
【００２７】
空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ2センサを用いてもよい。
【００２８】
アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。
【００２９】
図２を参照して、高圧燃料ポンプ１５０についてさらに説明する。高圧燃料ポンプ１５０は、カム１５２で駆動され上下に摺動するポンププランジャ１５４と、電磁スピル弁１５６とチェックバルブ１５８と、パルセーションダンパ１６０とを主な構成部品としている。
【００３０】
カム１５２によりポンププランジャ１５４が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁１５６が開いているときに燃料が導入される（吸い込まれる）。カム１５２によりポンププランジャ１５４が上方向に移動しているときに電磁スピル弁１５６を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ１５０から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャ１５４が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁１５６を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。
【００３１】
高圧燃料ポンプ１５０には、高圧燃料ポンプ１５０と燃料タンク２００とを接続する低圧供給パイプ５００を介して、低圧燃料ポンプ１８０から燃料が供給される。
【００３２】
高圧燃料ポンプ１５０には、さらに、リターンパイプ６００が接続される。リターンパイプ６００は、高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に燃料を戻す。リターンパイプ６００における燃料の流れは、電磁バルブ６０２により制御される。一例として、電磁バルブ６０２が開くと、リターンパイプ６００を介して、高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に燃料が戻される。電磁バルブ６０２が閉じると、リターンパイプ６００を介する高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００への燃料の流れが制限される。本実施の形態において、電磁バルブ６０２はノーマルクローズ型の電磁バルブである。したがって、電磁バルブ６０２は、通電された場合にのみ開き、非通電磁には閉じる。ノーマルオープン型の電磁バルブを用いるようにしてもよい。電磁バルブ６０２は、エンジンＥＣＵ３００により制御される。
【００３３】
図１および図２を用いて説明したエンジン１０においては、電磁バルブ６０２が閉じた状態において燃料の温度が高いと、ベーパの発生、または燃料の熱膨張に起因して、燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流し得る。燃料の逆流は、特に、エンジン１０の停止に伴って燃料の加圧が停止され、その結果、燃料の圧力が減少してベーパが発生したときに起こりやすい。
【００３４】
燃料の逆流を抑制すべく、本実施の形態においては、エンジン１０が停止した後、燃料（特に高圧燃料ポンプ１５０内における燃料）の温度が、電磁バルブ６０２を閉じた状態において燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流する温度であると、電磁バルブ６０２が開かれる。
【００３５】
以下、図３を参照して、エンジンＥＣＵ３００が実行する処理について説明する。以下に説明する処理は、ソフトウェアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現するようにしてもよい。
【００３６】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、イグニッションスイッチ（あるいはスタートスイッチ）がオフにされると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、すなわちエンジン１０が停止されると、Ｓ１０２にて、燃料の温度が、電磁バルブ６０２を閉じた状態において燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流する温度であるか否かが判断される。
【００３７】
たとえば、エンジン１０の潤滑油の温度が所定の温度以上であると、燃料の温度が、電磁バルブ６０２を閉じた状態において燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流する温度であると判断される。エンジン１０の潤滑油の温度は、一例として、イグニッションスイッチをオフにされる前に、エンジン回転数、負荷、車速、吸気温などから推定、すなわち算出される。
【００３８】
イグニッションスイッチをオフにされる前に、エンジン１０の冷却水の温度、吸気温およびポート噴射用インジェクタ１２０での燃料の消費量などから燃料の温度を推定（算出）し、この燃料の温度が、電磁バルブ６０２を閉じた状態において燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流する温度として開発者により予め定められた温度以上であるか否かを判断するようにしてもよい。
【００３９】
要するに、「燃料の温度が、電磁バルブ６０２を閉じた状態において燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流する温度であるか否か」を、エンジン１０の潤滑油の温度、または冷却水の温度から判定するようにしてもよい。
【００４０】
「燃料の温度が、電磁バルブ６０２を閉じた状態において燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流する温度である」ことは、「燃料の温度が、電磁バルブ６０２を閉じた状態において燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流し始める温度以上である」と言い換えることができる。
【００４１】
燃料の温度が、電磁バルブ６０２を閉じた状態において燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流する温度であると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０４にて、電磁バルブ６０２が開かれる。
【００４２】
より具体的には、所定の期間、電磁バルブ６０２が開閉を繰り返すように制御される。一例として、電磁バルブ６０２が６秒間開き、その後４０秒間閉じるといった動作が、１５分間繰り返される。さらに具体的には、所定の期間、燃料の温度に応じた間隔で電磁バルブ６０２が開閉を繰り返すように制御される。一例として、燃料の温度が高いほど、電磁バルブ６０２がより長い時間開かれる。
【００４３】
電磁バルブ６０２を開くことにより、図４において矢印で示すように、高圧燃料ポンプ１５０からリターンパイプ６００に向けて燃料が流れる。そのため、燃料が高圧燃料ポンプ１５０から燃料タンク２００に向けて低圧供給パイプ５００内を逆流することを抑制できる。
【００４４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４５】
１０  エンジン、１１０  筒内噴射用インジェクタ、１３０  高圧デリバリパイプ、１５０  高圧燃料ポンプ、１５２  カム、１５４  ポンププランジャ、１５６  電磁スピル弁、１５８  チェックバルブ、１６０  パルセーションダンパ、２００  燃料タンク、５００  低圧供給パイプ、６００  リターンパイプ、６０２  電磁バルブ、３００  エンジンＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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