(57)【要約】【課題】蓄圧容器への燃料の到達を直接検出する燃料センサを追加せずとも、燃料充填中の燃料噴射弁からの燃料流出を抑え、且つ燃料充填後に残留する空気の量が少なくなるように燃料の充填を行うことができるエンジン燃料系の燃料充填方法を提供する。【解決手段】燃料噴射弁を閉弁した状態で燃料ポンプの燃料圧送を開始した後（Ｓ１００）、燃圧センサによる蓄圧容器内の圧力検出値ＰＭが「Ｐ０×（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ２」となったときに（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、燃料圧送を中断して（Ｓ１０２）、燃料噴射弁を開弁する（Ｓ１０３）。そして、その後、再び燃料噴射弁を閉弁した上で（Ｓ１０５）、燃料ポンプの燃料圧送を再開する（Ｓ１０６）ことで、燃料配管及び蓄圧容器に燃料を充填するようにした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を圧送する燃料ポンプと、同燃料ポンプが圧送した燃料を蓄える蓄圧容器と、同蓄圧容器に蓄えられた燃料を開弁に応じて噴射する燃料噴射弁と、前記燃料ポンプから前記蓄圧容器への燃料の流通経路である燃料配管と、前記蓄圧容器内の圧力を検出する燃圧センサと、を備え、エンジンの運転中に燃焼室に導入される吸気中に燃料を供給するエンジン燃料系にあって、燃料が入っていない状態の前記蓄圧容器及び前記燃料配管に燃料を充填するエンジン燃料系の燃料充填方法において、
前記燃料配管の容積を「Ｖ１」とし、前記蓄圧容器の容積を「Ｖ２」とし、大気圧を「Ｐ０」としたとき、
前記燃料噴射弁を閉弁した状態で前記燃料ポンプの燃料圧送を行うとともに、
同燃料圧送の開始後に、前記燃圧センサによる前記蓄圧容器内の圧力の検出値が「Ｐ０×（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ２」となったときに同燃料圧送を中断し、
同燃料圧送を中断した状態で前記燃料噴射弁を開弁し、
同燃料噴射弁の開弁後、同燃料噴射弁を閉弁した状態での前記燃料ポンプの燃料圧送を再開する、
ことで前記蓄圧容器及び前記燃料配管への燃料充填を行う、
エンジン燃料系の燃料充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に導入される吸気中に燃料を供給するエンジン燃料系への燃料充填に係るエンジン燃料系の燃料充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載等のエンジンにおいて燃料系（以下、エンジン燃料系と記載する）は、燃焼室での燃焼に供される吸気中に燃料を供給する役割を果たす。こうしたエンジン燃料系は、燃料を圧送する燃料ポンプと、同燃料ポンプが圧送した燃料を蓄える蓄圧容器と、同蓄圧容器に蓄えられた燃料を開弁に応じて吸気中に噴射する燃料噴射弁と、を備えている。また、近年には、燃料噴射量の制御精度を高めるため、蓄圧容器内の燃料の圧力を検出する燃圧センサを、エンジン燃料系に設けている。
【０００３】
製造直後のエンジンでは、上記蓄圧容器や、燃料ポンプから蓄圧容器への燃料流通経路である燃料配管には、燃料が入っておらず、空気が満たされている。また、修理、点検のため、蓄圧容器や燃料配管から燃料を抜くことがある。こうした場合、エンジンの運転を開始する前に、蓄圧容器や燃料配管に燃料を充填することが必要となる。燃料配管及び蓄圧容器への燃料の充填は、燃料ポンプにより、燃料配管及び蓄圧容器に燃料を圧送するとともに、燃料噴射弁を開弁して、燃料配管及び蓄圧容器内の残留空気を排出することで、行うことができる。ただし、このときの残留空気の排出のための燃料噴射弁の開弁、いわゆるダミー噴射において、空気と共に燃料が燃料噴射弁から流出すると、エンジンの吸気ポートやシリンダの壁面や点火プラグなどに燃料が付着して、エンジン始動の妨げとなる虞がある。
【０００４】
従来、エンジン燃料系の燃料充填に係る技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。同文献には、燃料配管における蓄圧容器の直前の部分に、燃料の存在の有無を検出する燃料センサを設置するとともに、その燃料センサの検出結果を用いて燃料噴射弁を制御しながら燃料ポンプの燃料圧送を行って、蓄圧容器及び燃料配管への燃料充填を実施することが記載されている。具体的には、燃料センサにより燃料の存在が検出されるまでは、燃料噴射弁を開弁した状態で燃料ポンプの燃料圧送を行い、その検出後は燃料噴射弁を閉弁した状態で燃料ポンプの燃料圧送を行っている。すなわち、この従来技術では、ダミー噴射を行いながら、燃料圧送を開始するとともに、燃料配管における蓄圧容器の直前の部分への燃料の到達が燃料センサにより確認された時点で、同ダミー噴射を終了している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−６８３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした従来技術では、燃料ポンプから圧送された燃料が蓄圧容器に流入する前にダミー噴射を終了しているため、ダミー噴射時の燃料噴射弁からの燃料流出を回避することができる。しかしながら、上記のような燃料センサは、燃料の充填が完了した後には、エンジン運転中の燃料配管への空気混入を検知すること以外、使いみちが殆どなく、そうした役割は燃圧センサなどでも果たすことができる。そのため、可能であれば、そうした燃料センサに頼ることなく、ダミー噴射時の燃料噴射弁からの燃料の流出を回避できるようにすることが望ましい。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、蓄圧容器への燃料の到達を直接検出する燃料センサを追加せずとも、燃料充填中の燃料噴射弁からの燃料流出を抑え、且つ燃料充填後に残留する空気の量が少なくなるように燃料の充填を行うことができるエンジン燃料系の燃料充填方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するエンジン燃料系の燃料充填方法は、燃料を圧送する燃料ポンプと、同燃料ポンプが圧送した燃料を蓄える蓄圧容器と、同蓄圧容器に蓄えられた燃料を開弁に応じて噴射する燃料噴射弁と、燃料ポンプから蓄圧容器への燃料の流通経路である燃料配管と、蓄圧容器内の圧力を検出する燃圧センサと、を備え、エンジン運転中に燃焼室に導入される吸気中に燃料を供給するエンジン燃料系に適用される。そして、上記燃料充填方法は、そうしたエンジン燃料系において、燃料が入っていない状態の蓄圧容器及び燃料配管に燃料を充填する方法を提供する。
【０００９】
ここで、燃料配管の容積を「Ｖ１」とし、蓄圧容器の容積を「Ｖ２」とし、大気圧を「Ｐ０」とする。このとき、上記エンジン燃料系の燃料充填方法では、上記蓄圧容器及び燃料配管への燃料の充填を、下記手順で行う。すなわち、燃料噴射弁を閉弁した状態での燃料圧送を行うとともに、同燃料圧送の開始後に、燃圧センサによる蓄圧容器内の圧力の検出値が「Ｐ０×（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ２」となったときに同燃料圧送を中断する。そして、燃料圧送を中断した状態で燃料噴射弁を開弁し、その燃料噴射弁の開弁後、燃料噴射弁を閉弁した状態での燃料圧送を再開する。
【００１０】
燃料が入っていない状態の蓄圧容器及び燃料配管の内部は、空気が存在している。そのため、そうした蓄圧容器及び燃料配管に燃料を充填するには、燃料の充填中に燃料噴射弁を開弁して、蓄圧容器及び燃料配管内の残留空気を吸気中に排出する、いわゆるダミー噴射の実施が必要となる。
【００１１】
ただし、蓄圧容器内に燃料が流入した状態でダミー噴射を行えば、空気と共に燃料が燃料噴射弁から流出してしまい、エンジンの始動性を悪化させる虞がある。そうしたダミー噴射時の燃料の流出を確実に回避するには、燃料ポンプが圧送した燃料が蓄圧容器内に流入する前に、ダミー噴射を行えばよい。
【００１２】
なお、ダミー噴射を行っても、その終了時点に燃料が未到達の部分には、空気が残る。こうした残留空気の量を減らし、蓄圧容器及び燃料配管の燃料充填率を高めるには、ダミー噴射の完了時に、燃料が未到達となっている部分の容積を小さくする必要がある。よって、ダミー噴射を完了した時点のエンジン燃料系における燃料の到達位置を蓄圧容器にできる限り近づければ、燃料充填の完了時の蓄圧容器及び燃料配管内の残留空気量を、吸気中への燃料流出を確実に回避可能な範囲における最小の量とすることができる。
【００１３】
これに対して、上記燃料充填方法では、燃料噴射弁を閉弁した状態で、燃料充填のための燃料ポンプの燃料圧送を行うようにしている。燃料噴射弁が閉弁した状態で燃料圧送を行うと、燃料ポンプが圧送した燃料による押圧を受けて、燃料配管及び蓄圧容器内の空気が圧縮され、蓄圧容器内の圧力が上昇する。
【００１４】
一方、上記燃料圧送の開始前の蓄圧容器及び燃料配管内に存在する空気の圧力は大気圧Ｐ０となっている。また、燃料ポンプの燃料圧送の開始から同燃料ポンプが圧送した燃料が蓄圧容器内に到達するまでの期間に、蓄圧容器及び燃料配管内の残留空気は、その体積が、蓄圧容器の容積と燃料配管の容積との合計（Ｖ１＋Ｖ２）と同じ値から蓄圧容器の容積（Ｖ２）と同じ値となるまで圧縮される。また、蓄圧容器及び燃料配管内に存在する空気の熱は蓄圧容器及び燃料配管に奪われる状態にあり、空気の熱量と比較して蓄圧容器及び燃料配管の熱容量が極めて大きいため、燃料圧送前後における同空気の温度変化は殆ど無視できる。すなわち、このときの残留空気の圧縮は、定温変化と見做せる。そのため、燃料ポンプが圧送した燃料が蓄圧容器まで到達した時点の蓄圧容器内の圧力は、「Ｐ０×（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ２」となる。したがって、燃圧センサによる蓄圧容器内の圧力の検出値が「Ｐ０×（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ２」となることをもって、燃料ポンプが圧送した燃料が蓄圧容器まで到達したことを確認できる。
【００１５】
上記燃料充填方法では、こうして蓄圧容器まで燃料が到達したことが確認された時点で、燃料ポンプの燃料圧送を中断している。そして、その燃料圧送を中断した状態で燃料噴射弁の開弁を、すなわちダミー噴射を行って、蓄圧容器内の残留空気を吸気中に排出するようにしている。このときのダミー噴射に際しては、空気が排出された分、蓄圧容器及び燃料配管内は減圧する。ただし、ここでのダミー噴射は、燃料圧送が中断された状態で行われている。また、空気の圧縮率に比して燃料の圧縮率は圧倒的に小さいことから、このときの減圧による燃料配管内の燃料の体積膨張は僅かなものとなる。そのため、ダミー噴射中にも、燃料は、蓄圧容器内には殆ど流入せず、燃料配管内に留まるようになる。したがって、上記燃料充填方法では、ダミー噴射が、その終始に亘り、蓄圧容器内に燃料が殆ど存在しない状態で行われるようになり、同ダミー噴射での燃料噴射弁からの燃料の流出は殆ど生じないようになる。
【００１６】
そして、上記燃料充填方法では、こうしたダミー噴射の実施後、燃料噴射弁を閉弁した状態での燃料ポンプの燃料圧送を再開して、蓄圧容器及び燃料配管への燃料充填を行っており、その後も、燃料が吸気中に流出することはない。そのため、上記燃料充填方法では、吸気中への燃料の流出を抑えつつ、燃料充填後の蓄圧容器及び燃料配管に残留する空気の量を少なくすることが可能となる。
【００１７】
しかも、上記燃料充填方法では、燃料センサではなく、エンジン運転中の燃料噴射量の制御精度の向上に必要な燃圧センサを用いて、蓄圧容器への燃料の到達を確認している。したがって、上記エンジン燃料系の燃料充填方法によれば、蓄圧容器への燃料の到達を直接検出する燃料センサを追加せずとも、燃料充填中の燃料噴射弁からの燃料流出を抑え、且つ燃料充填後に残留する空気の量が少なくなるように燃料の充填を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る燃料充填方法の適用対象となるエンジン燃料系を備えるエンジンの燃焼室及びその周辺の構成を模式的に示す図。
【図２】上記エンジン燃料系の構成を模式的に示す図。
【図３】同燃料充填方法による燃料充填を開始する前の上記エンジン燃料系の状態を示す図。
【図４】同燃料充填方法による燃料充填において残留空気の排出のための燃料噴射弁の開弁を行う直前の上記エンジン燃料系の状態を示す図。
【図５】同燃料充填方法による燃料充填のための電子制御ユニットの処理手順を示すフローチャート。
【図６】同燃料充填方法による燃料充填中のポンプ駆動デューティ、噴射信号、圧力検出値、及び残留空気体積の推移を示すタイムチャート。
【図７】両バンクの蓄圧容器が直列接続されたＶ型エンジンの燃料系の構成を模式的に示す図。
【図８】両バンクの蓄圧容器が並列接続されたＶ型エンジンの燃料系の構成を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、エンジン燃料系の燃料充填方法の一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。本実施形態の燃料充填方法は、車載用の直列４気筒エンジンの燃料系に適用される。
【００２０】
図１に示すように、エンジン１０には、燃焼室１１に繋がる吸気ポート１２に燃料噴射弁１３が設置されている。なお、図１では、４つの燃焼室１１のうち、１つのみを示している。燃料噴射弁１３は、４つの燃焼室１１に繋がる吸気ポート１２にそれぞれ１つずつ設置されている。こうしたエンジン１０の燃料系は、同エンジン１０の運転中に、燃料噴射弁１３による吸気ポート１２内へ燃料噴射を通じて、燃焼室１１に導入される吸気中に燃料を供給する。なお、このエンジン１０は、火花点火方式を採用しており、燃焼室１１には点火プラグ１１ａが設置されている。
【００２１】
図２に示すように、同エンジン１０の燃料系（以下、エンジン燃料系１４と記載する）は、燃料を貯留する燃料タンク１５を備える。燃料タンク１５は、その下面中央部に凹みを有した鞍型のタンクとされており、燃料の残量が少なくなると、燃料が第１燃料室１５ａと第２燃料室１５ｂとに分かれて残るようになっている。
【００２２】
第１燃料室１５ａには、電動式の燃料ポンプ１６が設置されている。燃料ポンプ１６は、駆動電圧の印加に応じて動作して、燃料中の異物を濾過するサクセションフィルタ１７を介して吸い込んだ第１燃料室１５ａ内の燃料を、加圧して燃料配管１８に吐出する。
【００２３】
燃料配管１８には、燃料ポンプ１６が吐出した燃料中の異物を濾過するラインフィルタ１９と、リリーフバルブ２０とが設けられている。リリーフバルブ２０は、燃料配管１８内の燃料の圧力が規定のリリーフ圧ＰＲを超えているときに開弁して、燃料配管１８内の燃料を、リリーフ通路２１を介して第１燃料室１５ａにリリーフする。リリーフ通路２１の途中には、ジェットポンプ２２が設置されている。ジェットポンプ２２は、リリーフ通路２１を流れる燃料の流速を利用して発生した負圧により、第２燃料室１５ｂの燃料を吸い上げて第１燃料室１５ａに移送する。
【００２４】
燃料ポンプ１６は、燃料配管１８を通じて蓄圧容器２３に接続されており、蓄圧容器２３には、同燃料ポンプ１６が圧送した燃料が蓄えられる。蓄圧容器２３には、エンジン１０の各気筒の燃料噴射弁１３が接続されている。燃料噴射弁１３は、通電に応じて開弁して、蓄圧容器２３内に蓄えられた燃料を、上記吸気ポート１２（図１参照）を流れる吸気中に噴射する。
【００２５】
また、蓄圧容器２３には、内部に蓄えられた燃料の圧力変動を抑えるパルセーションダンパ２４が設置されている。さらに、蓄圧容器２３には、同蓄圧容器２３内の圧力を検出する燃圧センサ２５が設置されてもいる。なお、この燃圧センサ２５の検出結果は、エンジン１０の運転中、燃料噴射弁１３の噴射制御等に用いられており、それにより燃料噴射量の制御精度の向上が図られている。こうしたエンジン燃料系１４は、蓄圧容器２３から燃料タンク１５に燃料を戻さずに、同蓄圧容器２３内の燃料圧力を調整する、リターンレスの燃料系として構成されている。
【００２６】
こうしたエンジン燃料系１４に設けられた燃料ポンプ１６及び燃料噴射弁１３は、車載された電子制御ユニット２６により制御される。電子制御ユニット２６は、燃料ポンプ１６の通電を周期的にオン／オフするとともに、その周期における通電をオンする期間の比率であるポンプ駆動デューティＤＴを０％〜１００％の間で変化させることで、燃料ポンプ１６の燃料圧送量を制御する。なお、ポンプ駆動デューティＤＴが０％のときには、燃料ポンプ１６の燃料圧送は停止し、ポンプ駆動デューティＤＴの値が大きいときほど、燃料ポンプ１６の燃料圧送量は多くなる。
【００２７】
また、電子制御ユニット２６は、各燃料噴射弁１３に噴射信号Ｓをそれぞれ出力することで、各燃料噴射弁１３の噴射動作を制御する。具体的には、各燃料噴射弁１３は、自身に対する噴射信号Ｓがオフからオンとされたときに開弁して、燃料噴射を開始し、同噴射信号Ｓがオンからオフとされたときに閉弁して、燃料噴射を終了する。
【００２８】
ところで、上記エンジン燃料系１４を備える車両の製造直後には、燃料配管１８及び蓄圧容器２３の内部には燃料が入っておらず、空気が満たされている。また、修理や点検のため、燃料配管１８及び蓄圧容器２３から燃料が抜かれることもある。こうした場合には、エンジン１０の運転を開始する前に、燃料が入っていない状態の燃料配管１８及び蓄圧容器２３への燃料の充填が行われる。
【００２９】
こうした燃料の充填は、燃料ポンプ１６により、燃料配管１８及び蓄圧容器２３に燃料を圧送するとともに、燃料噴射弁１３を開弁して、燃料配管１８及び蓄圧容器２３内の残留空気を吸気ポート１２内に排出することで行うことができる。
【００３０】
しかしながら、こうした残留空気の排出のための燃料噴射弁１３の開弁、いわゆるダミー噴射に際して、空気と共に燃料が燃料噴射弁１３から流出してしまうと、その流出した燃料が、吸気ポート１２や燃焼室１１の壁面、点火プラグ１１ａなどに付着して、エンジン１０の始動性を悪化させてしまう。蓄圧容器２３内に燃料が殆ど存在しない状態でダミー噴射を行えば、同ダミー噴射での燃料流出は生じない。よって、燃料流出を避けつつ、最大限の残留空気の排出を行うには、燃料ポンプ１６が圧送した燃料が蓄圧容器２３に到達したところで、ダミー噴射を終了させればよい。本実施形態では、蓄圧容器２３への燃料の到達を、燃圧センサ２５による蓄圧容器２３内の圧力の検出値（以下、圧力検出値ＰＭと記載する）を用いて確認するようにしている。
【００３１】
図３に、燃料充填を開始する前のエンジン燃料系１４の状態を示す。ここでは、燃料配管１８の容積を「Ｖ１」、蓄圧容器２３の容積を「Ｖ２」、大気圧を「Ｐ０」とする。このときの燃料配管１８及び蓄圧容器２３の内部の残留空気の体積は、燃料配管１８及び蓄圧容器２３の容積の合計（Ｖ１＋Ｖ２）に等しく、また同残留空気の圧力は大気圧Ｐ０である。なお、ここでの蓄圧容器２３の容積Ｖ２には、同蓄圧容器２３に設けられたパルセーションダンパ２４の燃料室の容積も含まれている。
【００３２】
この状態から、エンジン１０の燃料噴射弁１３をすべて閉弁したまま、燃料ポンプ１６による燃料の圧送を行うことを考える。こうした場合、燃料配管１８及び蓄圧容器２３は閉塞した空間となっているため、燃料ポンプ１６の燃料圧送に応じて、燃料配管１８及び蓄圧容器２３内の残留空気が圧縮されて、蓄圧容器２３内の圧力が上昇する。
【００３３】
図４に示すように、燃料が蓄圧容器２３に到達した時点では、燃料配管１８及び蓄圧容器２３内の残留空気の体積が、燃料配管１８及び蓄圧容器２３の容積の合計（Ｖ１＋Ｖ２）と同じ値から蓄圧容器２３の容積Ｖ２分と同じ値となるまで残留空気が圧縮されている。このときの残留空気の圧縮は、等温変化と見做せる。よって、燃料が蓄圧容器２３に到達した時点の蓄圧容器２３内の残留空気の圧力（以下、ダミー噴射実施圧Ｐ＊と記載する）は、下式（１）の関係を満たす値となる。なお、ここでは、大気圧Ｐ０として、標準大気圧（＝1013. 25 hPa）を用いている。
【００３４】
【数１】
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このように、燃料噴射弁１３を閉弁した状態で燃料ポンプ１６の燃料圧送を行った場合、燃圧センサ２５の圧力検出値ＰＭから、蓄圧容器２３への燃料の到達を確認することができる。そこで、本実施形態では、燃料が入っていない状態の蓄圧容器２３及び燃料配管１８への燃料の充填を、次の手順で行うようにしている。
【００３５】
まず、燃料噴射弁１３をすべて閉弁した状態で、燃圧センサ２５の圧力検出値ＰＭを確認しながら燃料ポンプ１６の燃料圧送を行う。
燃圧センサ２５の圧力検出値ＰＭが上述のダミー噴射実施圧Ｐ＊に達すると、燃料圧送を中断して、残留空気の排出のための燃料噴射弁１３の開弁を、すなわちダミー噴射を行う。本実施形態では、エンジン１０に設けられた４つの燃料噴射弁１３のうちの１つのみにダミー噴射を行わせている。以下の説明では、燃料噴射弁１３のうち、ダミー噴射を実施する燃料噴射弁を燃料噴射弁１３＊と記載する。また、以下では、燃料噴射弁１３の噴射信号Sのうち、同燃料噴射弁１３＊の噴射信号を噴射信号Ｓ＊と記載する。
【００３６】
本実施形態では、４つの燃料噴射弁１３のうち、蓄圧容器２３における接続位置が、同蓄圧容器２３における燃料配管１８の接続位置から最も離れた位置となった燃料噴射弁を、ダミー噴射を行う燃料噴射弁１３＊としている（図２参照）。これは、蓄圧容器２３内に多少の燃料が流入した状態でダミー噴射が行われることになった場合にも、燃料噴射弁１３＊からの燃料流出が生じ難くするためである。
【００３７】
また、本実施形態では、こうしたダミー噴射を、燃料噴射弁１３＊の開弁時間を固定して行うようにしている。ダミー噴射における燃料噴射弁１３＊の開弁時間（以下、時間ＴＡＵと記載する）は、次のように設定されている。
【００３８】
上記のように燃料圧送を中断してダミー噴射を行う場合、蓄圧容器２３内の残留空気を完全には排出できないため、充填完了後もある程度の空気が蓄圧容器２３内に残留してしまう。そうした残留空気は、時間が経てば、ある程度の量までは燃料に溶け込んでしまうため、ダミー噴射で残留空気を十分減らしておけば、その後にエンジン１０が始動されるときには、残留空気が存在しない状態とすることができる。
【００３９】
一方、ダミー噴射において燃料噴射弁１３＊を開弁したまま放置すると、蓄圧容器２３内が大気圧Ｐ０となるまで、残留空気が排出される。よって、蓄圧容器２３内が大気圧Ｐ０となるまで、ダミー噴射での燃料噴射弁１３＊の開弁を行えば、残留空気量を最大限に減らすことができる。ただし、残留空気が排出されるほど、蓄圧容器２３内の圧力が低下して、排出される残留空気の流量が少なくなる。そのため、ダミー噴射の所要時間は、同ダミー噴射での残留空気の排出量に対して、指数的に増加することになる。したがって、ある程度の量を超えたダミー噴射での残留空気の排出は、著しく効率の悪いものとなる。そこで、上記時間ＴＡＵは、ダミー噴射終了時に蓄圧容器２３内に残留する空気量と同ダミー噴射の所要時間との兼ね合いを考慮して、効率的に残留空気を排出できるように決定されている。
【００４０】
ダミー噴射の終了後、燃料噴射弁１３を閉弁した状態での燃料ポンプ１６の燃料圧送を再開する。なお、燃料配管１８内の燃料の圧力（≒圧力検出値ＰＭ）がリリーフ圧ＰＲを超えると、リリーフバルブ２０が開いて、燃料配管１８内の燃料が燃料タンク１５にリリーフされるため、燃料圧送を継続しても、燃料配管１８及び蓄圧容器２３にそれ以上燃料を充填することはできなくなる。そのため、本実施形態では、再開後の燃料圧送を、燃圧センサ２５の圧力検出値ＰＭを確認しながら行い、圧力検出値ＰＭがリリーフバルブ２０のリリーフ圧ＰＲに達した時点で燃料圧送を停止して、燃料充填を完了している。
【００４１】
なお、こうした再開後の燃料圧送は、ダミー噴射のために中断する前の燃料圧送時よりも、燃料ポンプ１６の燃料の吐出流量を大きくして行われる。具体的には、電子制御ユニット２６は、ポンプ駆動デューティＤＴを、中断前の燃料圧送では規定値α［％］に設定し、再開後の燃料圧送では「α」よりも大きい値β［％］に設定する。これは、次の理由による。
【００４２】
中断前の燃料圧送は、圧力検出値ＰＭがダミー噴射実施圧Ｐ＊に達するまで行うようにしている。このときの燃料圧送が、圧力検出値ＰＭがダミー噴射実施圧Ｐ＊に達した後まで続けられてしまうと、蓄圧容器２３内に燃料が流入して、その後のダミー噴射において吸気中に燃料が流出する虞がある。そのため、中断前の燃料圧送では、圧力検出値ＰＭがダミー噴射実施圧Ｐ＊に達した時点で確実に燃料圧送を中断できるように、燃料ポンプ１６の吐出流量を抑えている。
【００４３】
これに対して、再開後の燃料圧送は、圧力検出値ＰＭがリリーフ圧ＰＲに達するまで行うようにしている。圧力検出値ＰＭがリリーフ圧ＰＲに達した後まで燃料圧送が続いても、過剰となった燃料が燃料タンク１５に戻されるだけで、吸気中への燃料の流出は生じない。そのため、再開後の燃料圧送では、燃料ポンプ１６の吐出流量を中断前よりも大きくして、燃料充填の完了までに要する時間の短縮を図るようにしている。
【００４４】
図５に、本実施形態における燃料充填に係る詳細な処理手順を示す。なお、本実施形態では、こうした燃料充填に係る処理は、電子制御ユニット２６により実施されている。なお、燃料充填の開始時点では、エンジン１０の各燃料噴射弁１３はいずれも閉弁しており、また燃料ポンプ１６は停止している。
【００４５】
燃料充填が開始されると、まずステップＳ１００において、各燃料噴射弁１３が閉弁した状態のまま、ポンプ駆動デューティＤＴが０％から規定値α％に引き上げられて、燃料ポンプ１６による燃料配管１８への燃料圧送が開始される。
【００４６】
その後、ステップＳ１０１において、燃圧センサ２５の圧力検出値ＰＭがダミー噴射実施圧Ｐ＊［＝Ｐ０×（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ２］以上となっているか否かが判定される。同ステップＳ１０１での判定は、否定判定（ＮＯ）が続く限り、燃料圧送を継続した状態のまま、一定の時間毎に繰り返される。
【００４７】
圧力検出値ＰＭがダミー噴射実施圧Ｐ＊以上となったことが確認されると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に処理が進められる。そして、そのステップＳ１０２において、ポンプ駆動デューティＤＴが０％とされて、燃料ポンプ１６の燃料圧送が中断される。そして、続くステップＳ１０３において、燃料噴射弁１３＊の噴射信号Ｓ＊がオンとされて、同燃料噴射弁１３＊が開弁される。すなわち、残留空気排出のためのダミー噴射が開始される。
【００４８】
その後、ステップＳ１０４において、ダミー噴射の開始からの経過時間が上記時間ＴＡＵに達したか否かが判定される。同ステップＳ１０４での判定は、否定判定（ＮＯ）が続く限り、燃料噴射弁１３＊を開弁した状態のまま、一定の時間毎に繰り返される。
【００４９】
ダミー噴射の開始からの経過時間が時間ＴＡＵに達すると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５に処理が進められる。そして、そのステップＳ１０５において、燃料噴射弁１３＊の噴射信号がオフとされて、同燃料噴射弁１３＊が閉弁される。すなわち、ダミー噴射が終了される。そして、続くステップＳ１０６において、ポンプ駆動デューティＤＴが０％から規定値β％に引き上げられて、燃料ポンプ１６の燃料圧送が再開される。
【００５０】
その後、ステップＳ１０７において、燃圧センサ２５の圧力検出値ＰＭがリリーフ圧ＰＲ以上であるか否かが判定される。同ステップＳ１０７での判定は、肯定判定（ＹＥＳ）されるまで、燃料圧送を継続した状態で、一定の時間毎に繰り返される。
【００５１】
圧力検出値ＰＭがリリーフ圧ＰＲ以上となると（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８に処理が進められ、そのステップＳ１０８において、ポンプ駆動デューティＤＴが０％とされて、燃料ポンプ１６の燃料圧送が停止される。そして、ここでの燃料圧送の停止により、燃料充填を完了している。
【００５２】
図６に、本実施形態の燃料充填方法による燃料充填中のポンプ駆動デューティＤＴ、噴射信号Ｓ、圧力検出値ＰＭ、燃料配管１８及び蓄圧容器２３内の残留空気の体積（以下、残留空気体積ＶＡと記載する）の推移を示す。なお、同図では、噴射信号Ｓのうち、ダミー噴射を実施する燃料噴射弁１３＊の噴射信号Ｓ＊を実線で、それ以外の燃料噴射弁１３の噴射信号Ｓを破線で表している。
【００５３】
同図では、時刻Ｔ１より燃料充填が開始されている。燃料充填の開始までは、ポンプ駆動デューティＤＴは０％とされており、また各燃料噴射弁１３の噴射信号Ｓは、いずれもオフとされている。また、燃料充填の開始直前の時点では、圧力検出値ＰＭは大気圧Ｐ０を示しており、残留空気体積ＶＡは、燃料配管１８の容積Ｖ１と蓄圧容器２３の容積Ｖ２の合計分（Ｖ１＋Ｖ２）となっている。
【００５４】
時刻Ｔ１に燃料充填が開始されると、その時点でポンプ駆動デューティＤＴが０％からα％に引き上げられて、燃料ポンプ１６の燃料圧送が開始される。燃料圧送が開始されて、燃料が燃料配管１８に流入すると、流入した燃料の押圧により、燃料配管１８及び蓄圧容器２３内の残留空気が圧縮される。そのため、時刻Ｔ１以後、圧力検出値ＰＭは次第に増加していき、残留空気体積ＶＡは次第に減少していく。
【００５５】
燃料ポンプ１６から圧送された燃料が、蓄圧容器２３に到達すると、燃料配管１８内は燃料で満たされ、蓄圧容器２３内は残留空気で満たされた状態となる。このときの残留空気は、その体積（残留空気体積ＶＡ）が蓄圧容器２３の容積Ｖ２と等しくなるまで圧縮された状態となる。そして、このときの燃圧センサ２５の圧力検出値ＰＭは、上述のダミー噴射実施圧Ｐ＊［＝Ｐ０×（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ２］となる。
【００５６】
本実施形態では、圧力検出値ＰＭがダミー噴射実施圧Ｐ＊に到達した時刻Ｔ２に、ポンプ駆動デューティＤＴが０％とされて、燃料ポンプ１６の燃料圧送が中断される。また、この時刻Ｔ２には、燃料噴射弁１３＊の噴射信号Ｓ＊がオンとされて、同燃料噴射弁１３＊によるダミー噴射が開始される。
【００５７】
ダミー噴射が開始されると、蓄圧容器２３内の残留空気が吸気ポート１２内に排出される。このときの燃料配管１８及び蓄圧容器２３の内部は、残留空気の排出に応じて減圧する。ただし、このときのダミー噴射は、燃料ポンプ１６の燃料圧送を中断した状態で行われている。また、燃料の圧縮率は、空気の圧縮率に比して圧倒的に小さいことから、ダミー噴射中の減圧に伴う燃料配管１８内の燃料の体積膨張は僅かなものとなる。したがって、ダミー噴射中も、燃料は蓄圧容器２３には殆ど流入せず、その結果、ダミー噴射での吸気ポート１２内への燃料流出も殆ど生じないようになる。
【００５８】
こうしたダミー噴射の開始から時間ＴＡＵが経過した時刻Ｔ３には、噴射信号Ｓ＊がオフとされて、燃料噴射弁１３＊が閉弁される。すなわち、この時刻Ｔ３にて、ダミー噴射は終了となる。そして、同時刻Ｔ３には、ポンプ駆動デューティＤＴが０％からβ％に引き上げられて、エンジン１０の燃料噴射弁１３のすべてが閉弁した状態で、燃料ポンプ１６の燃料圧送が再開される。その後、圧力検出値ＰＭがリリーフ圧ＰＲに達した時刻Ｔ４には、ポンプ駆動デューティＤＴが０％とされて燃料ポンプ１６の燃料圧送が停止される。そして、これにより、燃料充填は完了となる。
【００５９】
以上説明した本実施形態のエンジン燃料系の燃料充填方法によれば、下記の効果を奏することができる。
（１）吸気中への燃料流出を抑え、且つ燃料充填後に残留する空気の量が少なくなるように燃料の充填を行うことができる。
【００６０】
（２）蓄圧容器２３への燃料の到達を直接検出する燃料センサを追加せずとも、燃圧センサ２５だけで、ダミー噴射での吸気中の燃料流出を効果的に抑制することが可能である。
【００６１】
（３）ダミー噴射後に再開した燃料圧送を、同燃料圧送の実行時間を固定して行う場合、燃料ポンプ１６の燃料吐出量が想定より少ないと、圧力検出値ＰＭがリリーフ圧ＰＲに達する前に燃料圧送が終了して、燃料充填が不十分となる虞がある。したがって、燃料圧送の実行時間を固定する場合、同実行時間に余裕を持たせる必要がある。これに対して、本実施形態では、ダミー噴射後に再開した燃料圧送を、圧力検出値ＰＭがリリーフ圧ＰＲに達した時点で終了するようにしているため、同燃料圧送の実行時間を固定した場合よりも、同燃料圧送の実行時間を、ひいては燃料充填の所要時間を短縮することができる。
【００６２】
なお、上記実施形態の燃料充填方法は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態の燃料充填方法では、ダミー噴射における燃料噴射弁１３＊の開弁時間を固定していたが、同開弁時間を固定せず、他の態様でダミー噴射の終了時期を定めるようにしてもよい。例えば、ダミー噴射中の圧力検出値ＰＭの推移から、ダミー噴射開始後に蓄圧容器２３から排出された空気の量を推定し、その推定した量が規定の量に達した時点でダミー噴射を終了するようにしてもよい。なお、こうした場合のダミー噴射を終了するときの残留空気の排出量は、ダミー噴射終了時に蓄圧容器２３内に残留する空気量と同ダミー噴射の所要時間との兼ね合いを考慮して、効率的に残留空気を排出できる値に設定するとよい。
【００６３】
・上記実施形態では、蓄圧容器２３における接続位置が、同蓄圧容器２３における燃料配管１８の接続位置から最も離れた位置となった燃料噴射弁１３＊を用いてダミー噴射を行っていたが、他の燃料噴射弁１３を用いてダミー噴射を行うようにしてもよい。また、２つ以上の燃料噴射弁１３を用いて、例えばエンジン１０の燃料噴射弁１３のすべてを用いてダミー噴射を行うようにしてもよい。
【００６４】
・上記実施形態の燃料充填方法では、ダミー噴射の終了後に再開した燃料ポンプ１６の燃料圧送を、圧力検出値ＰＭがリリーフ圧ＰＲに達した時点で終了していたが、燃料圧送を終了するときの圧力検出値ＰＭを、リリーフ圧ＰＲよりも低い値としてもよい。
【００６５】
・上記実施形態の燃料充填方法では、再開後の燃料ポンプ１６の燃料圧送を終了する時期を、圧力検出値ＰＭに基づき決定していたが、再開後、又は充填開始後における燃料ポンプ１６が圧送した燃料の総量や、同燃料ポンプ１６が燃料圧送を行った時間など、他の値に基づいて決定するようにしてもよい。
【００６６】
・上記実施形態の燃料充填方法では、燃料充填に係る処理を、車両に搭載された電子制御ユニット２６が行うようにしていた。車両の製造工場や修理工場などでのエンジン燃料系１４の燃料充填の実施に際し、車両外部の端末を、燃料ポンプ１６、燃料噴射弁１３、及び燃圧センサ２５と通信可能に車内ネットワークに接続し、その端末が、図５のフローチャートの処理を行うようにしてもよい。
【００６７】
・上記実施形態では、大気圧Ｐ０を標準大気圧として、ダミー噴射実施圧Ｐ＊を予め設定していたが、燃料充填を行うときの大気圧Ｐ０を測定するとともに、その測定した大気圧Ｐ０を用いてダミー噴射実施圧Ｐ＊の値を、燃料充填を行う毎に設定するようにしてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態の燃料充填方法は、下記構成を備えるエンジン燃料系であれば、図２に示した構成以外のエンジン燃料系にも同様に適用することができる。すなわち、燃料を圧送する燃料ポンプ、同燃料ポンプが圧送した燃料を蓄える蓄圧容器、同蓄圧容器に蓄えられた燃料を開弁に応じてエンジンの吸気中に噴射する燃料噴射弁、燃料ポンプから蓄圧容器への燃料の流通経路である燃料配管、及び蓄圧容器内の圧力を検出する燃圧センサを備えるエンジン燃料系である。
【００６９】
なお、２つのバンクに分かれて気筒が配列されたＶ型エンジンの燃料系の場合、蓄圧容器及び燃料配管の容積を下記の態様で求めてダミー噴射実施圧Ｐ＊を設定することで、上記実施形態における燃料充填方法を適用することができる。
【００７０】
こうしたＶ型エンジンの燃料系には、両バンクの蓄圧容器が、直列に接続された構成のものと、並列に接続された構成のものとがあり、両構成では、ダミー噴射実施圧Ｐ＊の設定に用いる燃料配管の容積Ｖ１及び蓄圧容器の容積Ｖ２が異なったものとなる。なお、以下の説明において、上述の実施形態の適用対象となったエンジン燃料系１４のものと同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００７１】
（適用例１）
図７は、第１バンクの蓄圧容器２３Ａと第２バンクの蓄圧容器２３Ｂとが直列に接続されたＶ型６気筒エンジンの燃料系の構成を示している。同図に示すエンジン燃料系では、燃料ポンプ１６と第１バンクの蓄圧容器２３Ａとが第１燃料配管１８Ａを介して接続され、更に第１バンクの蓄圧容器２３Ａと第２バンクの蓄圧容器２３Ｂとが第２燃料配管１８Ｂを介して接続されている。そして、各蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂには、各バンクの３つの燃料噴射弁１３がそれぞれ接続されている。なお、同図のエンジン燃料系では、燃圧センサ２５は、第２バンクの蓄圧容器２３Ｂにのみ設けられている。
【００７２】
こうしたエンジン燃料系では、第２バンクの蓄圧容器２３Ｂが、燃料圧送経路の終端となる。そのため、このエンジン燃料系で燃料充填を行う場合、残留空気は最終的に、第２バンクの蓄圧容器２３Ｂに押し込まれる。よって、このエンジン燃料系では、ダミー噴射は、第２バンクだけで行えばよいことになる。
【００７３】
第２バンクの蓄圧容器２３Ｂから見た場合、第１燃料配管１８Ａ及び第２燃料配管１８Ｂに加え、第１バンクの蓄圧容器２３Ａも、燃料ポンプ１６からの燃料の流通経路の一部となる。すなわち、こうしたエンジン燃料系において燃料ポンプ１６から第２バンクの蓄圧容器２３Ｂへの燃料の流通経路となる燃料配管は、第１燃料配管１８Ａ、第１バンクの蓄圧容器２３Ａ、及び第２燃料配管１８Ｂにより構成されることになる。
【００７４】
ここで、第１燃料配管１８Ａの容積を「Ｖ１Ａ」、第２燃料配管１８Ｂの容積を「Ｖ１Ｂ」、第１バンクの蓄圧容器２３Ａの容積を「Ｖ２Ａ」、第２バンクの蓄圧容器２３Ｂの容積を「Ｖ２Ｂ」とする。このときの同エンジン燃料系におけるダミー噴射実施圧Ｐ＊は、第１燃料配管１８Ａ、第２燃料配管１８Ｂ、及び第１バンクの蓄圧容器２３Ａの容積の合計（Ｖ１Ａ＋Ｖ１Ｂ＋Ｖ２Ａ）を燃料配管の容積Ｖ１とし、第２バンクの蓄圧容器２３Ｂの容積Ｖ２Ｂを蓄圧容器の容積Ｖ２としたときに上式（１）の関係を満たす値となる。すなわち、この場合のダミー噴射実施圧Ｐ＊は、下式（２）の関係を満たす値となる。
【００７５】
【数２】
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ちなみに、こうした場合、エンジンにおける両蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂの配置によっては、燃料充填を完了した時点で第１バンクの蓄圧容器２３Ａにも空気が残留する場合がある。これに対しては、エンジンに搭載された状態において、第２バンクの蓄圧容器２３Ｂが第１バンクの蓄圧容器２３Ａよりも重力方向上方に位置するように、両蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂをエンジンに設置するとよい。燃料よりも比重の小さい空気は、燃料よりも重力方向上方に向うため、上記のように両蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂを設置されていれば、燃料充填の完了時に第１バンクの蓄圧容器２３Ａには空気が残留し難くなる。
【００７６】
（適用例２）
図８は、第１バンクの蓄圧容器２３Ａと第２バンクの蓄圧容器２３Ｂとが並列に接続されたＶ型６気筒の燃料系の構成を示している。同図に示すエンジン燃料系では、燃料ポンプ１６と両バンクの蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂとを繋ぐ燃料配管１８Ｃは、途中で２つの枝配管１８Ｄ，１８Ｅに分岐されている。そして、枝配管１８Ｄを介して第１バンクの蓄圧容器２３Ａが、枝配管１８Ｅを介して第２バンクの蓄圧容器２３Ｂがそれぞれ燃料ポンプ１６に接続されている。なお、同図では、燃圧センサ２５は、両蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂにそれぞれ設置されているが、蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂのいずれか一方のみに燃圧センサ２５を設置するようにしてもよい。
【００７７】
このエンジン燃料系では、両枝配管１８Ｄ，１８Ｅは、同じ寸法形状とされている。また、両バンクの蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂは、同じ容積となっている。
こうしたエンジン燃料系では、第１バンクの蓄圧容器２３Ａ、及び第２バンクの蓄圧容器２３Ｂの双方が、燃料圧送経路の最終端となる。そのため、このエンジン燃料系において燃料充填を行う場合、残留空気は最終的に、第１バンクの蓄圧容器２３Ａ、及び第２バンクの蓄圧容器２３Ｂの双方に押し込まれる。よって、このエンジン燃料系では、第１バンク、第２バンクの双方でダミー噴射を行う必要がある。また、上記のように、両枝配管１８Ｄ，１８Ｅの寸法形状が同じとされ、両バンクの蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂの容積も同じとされていることから、燃料充填の開始後、両バンクの蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂには、ほぼ同時に燃料が到達するようになる。
【００７８】
ここで、両枝配管１８Ｄ，１８Ｅを含めた燃料配管１８Ｃ全体の容積を「Ｖ１’」とし、各バンクの蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂのそれぞれの容積を「Ｖ２’」とする。この場合の同エンジン燃料系におけるダミー噴射実施圧Ｐ＊は、上記燃料配管１８Ｃ全体の容積Ｖ１’を燃料配管の容積Ｖ１とし、両バンクの蓄圧容器２３Ａ，２３Ｂの容積の合計（＝２×Ｖ２’）を蓄圧容器の容積Ｖ２とした場合に、上式（１）の関係を満たす値となる。すなわち、この場合のダミー噴射実施圧Ｐ＊は、下式（３）の関係を満たす値となる。
【００７９】
【数３】
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【符号の説明】
【００８０】
１０…エンジン、１１…燃焼室、１３…燃料噴射弁、１４…エンジン燃料系、１５…燃料タンク、１６…燃料ポンプ、１８，１８Ｃ…燃料配管、１８Ａ…第１燃料配管、１８Ｂ…第２燃料配管、２３，２３Ａ，２３Ｂ…蓄圧容器、２５…燃圧センサ、２６…電子制御ユニット。
【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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