JP2006258039A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタを備える内燃機関において、筒内噴射停止期間中およびその後の筒内噴射開始時における燃料圧を高精度に制御する。
【解決手段】 高圧燃料ポンプ200は、燃料を昇圧して電磁スピル弁250の閉弁期間に応じた量を吐出する。燃料分配管130は、高圧燃料ポンプ200から吐出された燃料を受けて筒内噴射用インジェクタ110へ分配する。燃料圧センサ400は、燃料分配管160内の燃料圧Ptを測定する。燃料圧Ptの目標圧力に対する不足燃料圧に応じた電磁スピル弁250の開閉制御は、筒内噴射用インジェクタ110から燃料が噴射されない筒内噴射停止期間においても、筒内噴射実行時と同様に行なわれる。
【選択図】 図3
【解決手段】 高圧燃料ポンプ200は、燃料を昇圧して電磁スピル弁250の閉弁期間に応じた量を吐出する。燃料分配管130は、高圧燃料ポンプ200から吐出された燃料を受けて筒内噴射用インジェクタ110へ分配する。燃料圧センサ400は、燃料分配管160内の燃料圧Ptを測定する。燃料圧Ptの目標圧力に対する不足燃料圧に応じた電磁スピル弁250の開閉制御は、筒内噴射用インジェクタ110から燃料が噴射されない筒内噴射停止期間においても、筒内噴射実行時と同様に行なわれる。
【選択図】 図3
Description
この発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、より特定的には、筒内に向けて燃料を噴射する第1の燃料噴射手段(筒内噴射インジェクタ)と吸気通路および/または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第2の燃料噴射手段(吸気通路噴射インジェクタ)とを備えた内燃機関の燃料供給装置に関する。
吸気ポート内に燃料を噴射するための吸気通路噴射インジェクタと、筒内に燃料を噴射するための筒内噴射インジェクタとを備え、運転状態に応じて吸気通路噴射インジェクタと筒内噴射インジェクタとを制御して吸気通路噴射および筒内直接噴射を組合わせて燃料噴射させる燃料供給装置(燃料噴射装置)が知られている。
このような燃料供給装置では、筒内に直接燃料を噴射するために筒内噴射インジェクタからの燃料噴射圧力を高める必要がある。このため、筒内噴射用の高圧燃料供給系および吸気通路噴射用の低圧燃料供給系に対して共通の低圧燃料ポンプによって燃料ポンプから燃料を吐出し、高圧燃料供給系では当該低圧燃料ポンプから吐出された燃料を高圧燃料ポンプによってさらに昇圧して筒内噴射用インジェクタへ供給する構成が開示されている(たとえば特許文献1)。
特に、特許文献1では、このような燃料供給装置を備えた内燃機関において、気筒内の燃料噴射の微粒化状態を考慮して、気筒内への燃料噴射量と吸気管内への燃料噴射量との分担比率を適切に設定する技術が開示されている。
特開2001−336439号公報
上記内燃機関では、内燃機関の状態に応じて筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの間の燃料噴射分担比率が変化する。このような分担比率設定に従って筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を正常に行なうためには、高圧燃料供給系での燃料圧を目標圧力に制御する構成が重要である。燃料圧が目標圧力に制御されなければ、噴霧形状の変化や噴射燃料量の変動により燃焼性が悪化して、内燃機関の出力が不安定となる可能性がある。
特に、上記内燃機関では、燃料噴射分担比率の設定に従って、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射が停止される筒内噴射停止期間が発生する。このため、筒内噴射停止期間後での筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射再開時における燃料噴射を正常に行なうために、筒内噴射停止期間および筒内噴射再開時での燃料圧の制御性が問題となる。
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、筒内に向けて燃料を噴射する第1の燃料噴射手段(筒内噴射用インジェクタ)と吸気通路および/または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第2の燃料噴射手段(吸気通路噴射用インジェクタ)が内燃機関において、特に筒内噴射停止期間中およびその後の筒内噴射開始時において、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の圧力を高精度に制御可能な燃料供給装置を提供することである。
この発明による内燃機関の燃料供給装置は、第1の燃料噴射手段と、第2の燃料噴射手段と、分担比率制御手段と、燃料ポンプと、燃料分配管と、圧力測定部と、燃料圧制御手段とを備える。第1の燃料噴射手段は、内燃機関の筒内へ燃料を噴射するために設けられ、第2の燃料噴射手段は、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するために設けられる。分担比率制御手段は、内燃機関に要求される条件に基づいて、内燃機関における全燃料噴射量に対する第1の燃料噴射手段および第2の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する。燃料ポンプは、燃料を昇圧して調量弁の開閉制御に応じた量を吐出する。燃料分配管は、燃料ポンプから吐出された燃料を受けて第1の燃料噴射手段へ分配するために設けられる。圧力測定部は、燃料分配管内の燃料圧力を測定する。燃料圧制御手段は、圧力測定部による測定燃料圧の目標圧力に対する不足燃料圧に応じて、調量弁を開閉制御する。特に、燃料圧制御手段は、第1の燃焼噴射手段から燃料が噴射されない筒内噴射停止期間においても、測定燃料圧が目標圧力以下である場合には燃料ポンプから昇圧された燃料が吐出されるように調量弁を開閉制御する。
上記内燃機関の燃料供給装置によれば、筒内噴射停止期間においても、燃料圧が目標圧力以下である場合には不足燃料圧に応じて調量弁を開閉して燃料圧制御を行なうため、筒内噴射停止期間にも燃料分配管(高圧デリバリパイプ)内の燃料圧を目標圧力以上に維持できる。したがって、筒内噴射停止期間後に第1の燃料噴射手段からの燃料噴射が開始される時点においても、燃料圧の制御遅れが発生することなく、第1の燃料噴射手段からの燃料噴射を正常に行なうことができる。
好ましくは、この発明による内燃機関の燃料供給装置では、燃料圧制御手段は、燃料圧判定手段と、第1の開閉制御手段と、第2の開閉制御手段とを含む。燃料圧判定手段は、筒内噴射停止期間において、測定燃料圧と目標圧力との比較により、燃料圧が圧力確保状態および圧力不足状態のいずれであるかを判定する。第1の開閉制御手段は、前記燃料圧判定手段によって前記圧力不足状態と判定されたときに、前記燃料ポンプからの吐出燃料量が所定の固定値となるように前記調量弁を開閉制御する。第2の開閉制御手段は、燃料圧判定手段によって前記圧力確保状態と判定されたときに、前記燃料ポンプからの吐出燃料量がほぼ零となるように前記調量弁を開閉制御する。
上記内燃機関の燃料供給装置によれば、第1の燃料噴射手段(筒内噴射用インジェクタ)による燃料消費が行なわれない筒内噴射停止期間中において、圧力不足状態時おける燃料ポンプからの吐出燃料量を所定の固定値に設定する。これにより、筒内噴射停止期間中に燃料圧が過大になることを防止できる。したがって、制御ゲインを切換えることなく簡易な制御構成によって、筒内噴射停止期間後に第1の燃料噴射手段からの燃料噴射が開始される時点において第1の燃料噴射手段からの燃料噴射をより安定的に行なうことができる。
さらに好ましくは、この発明による内燃機関の燃料供給装置では、筒内噴射停止期間での目標圧力は、圧力確保状態および圧力不足状態のそれぞれにおいて異なる値に設定され、圧力確保状態における目標圧力は、圧力不足状態における目標圧力よりも低い値に設定される。
上記内燃機関の燃料供給装置によれば、燃料ポンプの吐出燃料量がほぼ零に設定される圧力確保状態時と、燃料ポンプの吐出燃料量が所定固定値に設定される圧力不足状態時との間の遷移にヒステリシスを設けることができる。したがって、筒内噴射停止期間中に燃料ポンプの動作が間欠的に変化して燃料ポンプの動作が不安定になるのを防止した上で、筒内噴射停止期間における燃料圧を安定的に維持できる。
特に、この発明による内燃機関の燃料供給装置では、燃料圧制御手段は、燃料圧の不足燃料圧に加えて、第1の燃焼噴射手段からの燃料噴射量にさらに応じて、調量弁を開閉制御する。
上記内燃機関の燃料供給装置によれば、目標圧力に対する不足燃料圧によるフィードバック制御と、第1の燃料噴射手段(筒内噴射用インジェクタ)からの燃料噴射量の変化を反映したフィードフォワード制御とを組み合わせた燃料圧制御を行なうことができる。このため、第1の燃料噴射手段での燃料消費が増大する場合には、実際の燃料消費によって測定燃料圧が低下してからではなく、第1の燃料噴射手段での燃料消費増加を予め反映するように調量弁を制御できる。この結果、燃料圧を高精度に制御して、第1の燃料噴射手段からの燃料噴射をより安定的に行なうことができる。
この発明の他の構成による内燃機関の燃料供給装置は、第1の燃料噴射手段と、第2の燃料噴射手段と、分担比率制御手段と、燃料ポンプと、燃料分配管と、圧力測定部と、燃料圧制御手段とを備える。第1の燃料噴射手段は、内燃機関の筒内へ燃料を噴射するために設けられ、第2の燃料噴射手段は、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するために設けられる。分担比率制御手段は、内燃機関に要求される条件に基づいて、内燃機関における全燃料噴射量に対する第1の燃料噴射手段および第2の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する。燃料ポンプは、燃料を昇圧して、調量弁の開閉制御に応じた量を吐出する。燃料分配管は、燃料ポンプから吐出された燃料を受けて第1の燃料噴射手段へ分配するために設けられる。圧力測定部は、燃料分配管内の燃料圧力を測定する。燃料圧制御手段は、圧力測定部による測定燃料圧の目標圧力に対する不足燃料圧と前記第1の燃焼噴射手段からの燃料噴射量設定値とに応じて、前記調量弁を開閉制御する。
上記内燃機関の燃料供給装置によれば、目標燃料圧に対する不足燃料圧によるフィードバック制御と、第1の燃料噴射手段(筒内噴射用インジェクタ)からの燃料噴射量設定値の変化を反映したフィードフォワード制御とを組み合わせた燃料圧制御を行なうことができる。したがって、第1の燃料噴射手段(筒内噴射用インジェクタ)での燃料消費を反映して調量弁を制御できる。このため、第1の燃料噴射手段での燃料消費が増大する場合には、実際の燃料消費によって測定燃料圧が低下してからではなく、第1の燃料噴射手段での燃料消費増加を予め反映するように調量弁を制御できる。この結果、燃料圧を高精度に制御して、第1の燃料噴射手段からの燃料噴射をより安定的に行なうことができる。
好ましくは、この発明の他の構成による内燃機関の燃料供給装置では、燃料圧制御手段は、内燃機関における全燃料噴射量と、分担比率制御手段によって設定された分担比率との積に応じて、第1の燃焼噴射手段からの燃料噴射量設定値を算出する。
上記内燃機関の燃料供給装置によれば、燃料圧制御手段による第1の燃焼噴射手段からの燃料噴射量設定値を簡易な処理で算出できる。
この発明に従う内燃機関の燃料供給装置によれば、筒内に向けて燃料を噴射する第1の燃料噴射手段(筒内噴射用インジェクタ)と吸気通路および/または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第2の燃料噴射手段(吸気通路噴射用インジェクタ)が内燃機関において、特に筒内噴射停止期間中およびその後の筒内噴射開始時において、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の圧力を高精度に制御することができる。
以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中における同一または相当部分には同一符号を付して詳細な説明は原則的に繰返さないものとする。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置を備えて構成されたエンジンシステムの概略構成図である。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、本発明の適用はこのようなエンジンに限定されるものではない。
図1は、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置を備えて構成されたエンジンシステムの概略構成図である。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、本発明の適用はこのようなエンジンに限定されるものではない。
図1は、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置を備えて構成されたエンジンシステムの概略構成図である。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、本発明の適用はこのようなエンジンに限定されるものではない。
図1に示すように、エンジン(内燃機関)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、電動機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。
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/および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路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ECUの出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各筒内噴射用インジェクタ110は、共通の燃料分配管130(以下、高圧デリバリパイプとも称する)に接続されており、各吸気通路噴射用インジェクタ120は、共通の燃料分配管160(以下、低圧デリバリパイプとも称する)に接続されている。燃料分配管130,160に対する燃料供給は、以下に詳細に説明する燃料供給系150によって実行される。
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。
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。
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。
本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ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。
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。
エンジンECU300は、所定プログラムの実行により各センサからの信号に基づいて、エンジンシステムの全体動作を制御するための各種制御信号を生成する。これらの制御信号は、出力ポート360および駆動回路470を介して、エンジンシステムを構成する機器・回路群へ送出される。
エンジンECU300は、機関負荷率およびエンジン回転数に基づき、運転状態に対応して全燃料噴射量Qinj♯を算出する。たとえば、全燃料噴射量Qinj♯の算出は、たとえば図2(a)に示されるようなエンジン回転数−負荷率の2次元マップ上のマップ値Qinj♯(0,0)〜Qinj♯(m,n)から、この時点でのエンジン10の運転条件において選択的に設定される。
さらに、エンジンECU300は、通常運転状態時に、エンジン10の回転数および負荷率に応じて、全燃料噴射量Qinj♯に対する筒内噴射用インジェクタ110および吸気通路噴射用インジェクタ120の間の燃料噴射量分担比率を示すDI比率rを設定する。DI比率は、たとえば図2(b)に示すように、エンジン回転数−負荷率の2次元マップ参照により、この時点でのエンジン10の運転条件に応じて、マップ値r(0,0)〜r(m,n)から選択的に設定される。
なお、「DI比率r=100%」とは、筒内噴射用インジェクタ110からのみ燃料噴射が行なわれることにし、「DI比率r=0%」とは、吸気通路噴射用インジェクタ120からのみ燃料噴射が行なわれることにする。一方、「DI比率r≠0%」、「DI比率r≠100%」および「0%<DI比率r<100%」とは、筒内噴射用インジェクタ110および吸気通路噴射用インジェクタ120の間で燃料噴射が分担して行なわれることにする。
概略的には、筒内噴射用インジェクタ110が出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ120は、混合気の均一性向上に寄与する。このような特性の異なる2種類のインジェクタを内燃機関の回転数および負荷率で使い分けることにより、内燃機関の通常運転状態(たとえば、アイドル時の触媒暖気時が通常運転状態以外の非運転状態の一例であると言える)場合には、主に均質燃焼運転が行なわれるようにしている。なお、DI比率の好ましい設定については後ほど詳細に説明する。
次に、図1に示したエンジンシステムの燃料供給系の構成について説明する。
図3は、図1に示す燃料供給系150の構成を示すブロック図である。
図3のうち、各筒内噴射用インジェクタ110、高圧デリバリパイプ130、各吸気通路噴射用インジェクタ120および低圧デリバリパイプ160以外の部分が、図1に示した燃料供給系150に相当する。
低圧燃料ポンプ170は、燃料タンク165内の燃料を吸引した燃料を所定圧(低圧設定値)で吐出する。低圧燃料ポンプ170からの吐出燃料は、燃料フィルタ175および燃料圧レギュレータ180を介して低圧燃料通路190へ圧送される。燃料圧レギュレータ180は、低圧系の燃料圧力が上昇しようとすると開放されて、低圧燃料通路190のうちの燃料圧レギュレータ180近傍に存在する燃料、すなわち低圧燃料ポンプ170によって汲み上げられたばかりの燃料を燃料タンク165内へ戻す経路を形成する。これにより、低圧燃料通路190の燃料圧は所定圧にされる。さらに、燃料タンク165に戻される燃料は、燃料タンク165から汲み上げられたばかりの燃料であるので、燃料タンク165内の温度上昇を防止することができる。
高圧燃料ポンプ200は、シリンダヘッド(図示せず)に取付けられ、エンジン10の吸気弁(図示せず)用あるいは排気弁(図示せず)用のカムシャフト204に設けられたポンプ用カム202の回転駆動により、ポンプシリンダ210内のプランジャ220を往復駆動させている。高圧燃料ポンプ200は、さらに、ポンプシリンダ210およびプランジャ220によって区画形成された高圧ポンプ室230と、低圧燃料通路190と連結されたギャラリ245と、「調量弁」としての電磁スピル弁250とを含む。電磁スピル弁250は、ギャラリ245と高圧ポンプ室230との間の連通遮断を制御する開閉弁である。
高圧燃料ポンプ200の吐出側は、高圧燃料通路260を介して、筒内噴射用インジェクタ110へ燃料を分配する高圧デリバリパイプ130と連結されている。なお、高圧燃料通路260には、高圧燃料ポンプ200側へ燃料が逆流することを規制するチェック弁(逆止弁)240が設けられている。また、高圧燃料ポンプ200の吸入側は、低圧燃料通路190を介して燃料タンク165内に設けられた低圧燃料ポンプ170が連結されている。
図4を参照して、ポンプ用カム202の回転に伴ってプランジャ220のリフト量が減少する吸入行程では、プランジャ220の往復駆動により高圧ポンプ室230の容積が拡大する。吸入行程では、電磁スピル弁250は開状態に維持される。
再び図3を参照して、電磁スピル弁250の開弁期間には、ギャラリ245と高圧ポンプ室230とは連通しているので、吸入行程では高圧ポンプ室230内に低圧燃料通路190からギャラリ245を介して燃料が吸入される。
再び図4を参照して、ポンプ用カム202の回転に伴ってプランジャ220のリフト量が増大する吐出行程では、プランジャ220の往復駆動により高圧ポンプ室230の容積が縮小する。吐出行程では、電磁スピル弁250の開閉は、エンジンECU300からの開閉制御信号によって制御される。
再び図3を参照して、吐出行程中における電磁スピル弁250の開弁期間には、ギャラリ245と高圧ポンプ室230とは連通しているので、高圧ポンプ室230内に吸入された燃料は、ギャラリ245を介して低圧燃料通路190側へ溢流する。すなわち、燃料は高圧燃料通路260を介して高圧デリバリパイプ130へ圧送されることなく、ギャラリ245を介して低圧燃料通路190側へ吐き戻される。
一方、電磁スピル弁250の開弁期間には、ギャラリ245と高圧ポンプ室230とは連通していない。このため、吐出行程で加圧された燃料は、ギャラリ245へ逆流することなく、高圧燃料通路260を介して高圧デリバリパイプ130へ圧送される。高圧デリバリパイプ130に設けられた燃料圧センサ400の測定圧力、すなわち測定燃料圧Ptは、エンジンECU300へ送出される。なお、吐出行程期間Tに対する電磁スピル弁250の閉弁期間Tcの比、u=Tc/Tを「デューティ比」と称することとする。すなわち、デューティ比u=0のときに高圧燃料ポンプ200からの吐出燃料量は零となり、デューティ比が大きいほど、高圧燃料ポンプ200からの吐出燃料量は大きくなる。
ここで、図1〜図4に示した構成と本発明の構成との対応関係を説明すると、筒内噴射用インジェクタ110が本発明の「第1の燃料噴射手段」に対応し、吸気通路噴射用インジェクタ120が本発明の「第2の燃料噴射手段」に対応し、高圧燃料ポンプ200が本発明の「燃料ポンプ」に対応し、電磁スピル弁250が本発明における「調量弁」に対応する。さらに、高圧デリバリパイプ130が本発明の「燃料分配管」に対応し、燃料圧センサ400が本発明の「圧力測定部」に対応する。また、エンジンECU300のうちの図2(b)のマップに従ってDI比率rを設定する機能部分が、120が本発明の「分担比率設定手段」に対応する。
このように、本発明の実施の形態に従う内燃機関の燃料供給装置では、電磁スピル弁250の開閉制御、より具体的にはデューティ比制御によって、高圧燃料供給系での燃料圧制御を行なうことができる。
図5は、高圧燃料供給系での実施の形態1に従う燃料圧制御系を示すブロック図である。なお、図5に示される燃料圧制御系に係る制御動作は、エンジンECU300に予めプログラムされた制御演算処理により実現される。すなわち、エンジンECU300のうちの燃料圧制御系500に係る制御動作を実行する機能部分が、本発明における「燃料圧制御手段」に対応する。
図5を参照して、燃料圧制御系500は、目標圧力設定部510と、演算部515と、フィードバックゲイン設定部520と、デューティ比設定部530と、制御対象となる高圧燃料供給系150♯とを含んで構成される。高圧燃料供給系150は、図2に示された、高圧燃料ポンプ200、高圧燃料通路260および高圧デリバリパイプ130に相当する。
目標圧力設定部510は、高圧燃料供給系の燃料圧目標値である目標圧力Prefを設定する。なお、目標圧力Prefは、固定値としても、エンジンの運転条件等に応じて可変設定してもよい。
演算部515は、高圧燃料供給系150♯における実際の燃料圧、すなわち燃料圧センサ400による測定燃料圧Ptと、目標圧力Prefとの差を演算することにより、目標圧力Prefに対する測定燃料圧Ptの不足燃料圧ΔPtを算出する。なお、燃料圧が確保されている場合(Pt≧Prefの場合)には、ΔPt=0に設定され、燃料圧が不足している場合(Pt<Prefの場合)には、ΔPt=Pref−Ptに設定される。
フィードバックゲイン設定部520は、周知のPID制御等を行なうためのフィードバックゲインKfbを設定する。フィードバックゲインKfbについては、一般的なフィードバック制御の手法に従って設定することができる。
デューティ比設定部530は、所定の演算式あるいはマップに基づいて、フィードバックゲインKfbと不足燃料圧ΔPtとの積で示される制御量Kfb・ΔPtに応じた、電磁スピル弁250のデューティ比uを設定する。
高圧燃料供給系150♯において、電磁スピル弁(調量弁)250はデューティ比設定部530によって設定されたデューティ比uに従って開閉制御され、高圧燃料ポンプ200は、電磁スピル弁250の開弁期間に昇圧燃料を高圧デリバリパイプ130に向けて吐出する。すなわち、高圧燃料ポンプ200からの吐出燃料量は、制御量Kfb・ΔPtに応じて設定される。このようなフィードバック制御によって、高圧燃料供給系150♯の燃料圧は、目標圧力Prefに制御される。
エンジンECU300は、このような燃料圧制御系500を、DI比率r=0%に設定され、筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射量が0である筒内噴射停止期間においても動作させる。これにより、筒内噴射停止期間にも高圧燃料供給系150♯での燃料圧を目標圧力に維持できるので、運転状態が変化してDI比率r>0%に設定が切換わった時点においても、燃料圧の制御遅れが発生することなく、各筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射を正常に行なうことができる。
[実施の形態2]
実施の形態1に従う燃料圧制御では、筒内噴射停止期間にも筒内噴射実行時と同様の制御動作を行なう構成を説明した。しかしながら、筒内噴射停止期間には筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射による燃料消費が無いため、大きな圧力低下要因が存在しない。このため、筒内噴射実行時と同様の制御動作を行なうと、燃料圧が過大となり、かつ過大圧力状態が継続してしまうおそれがある。実施の形態2ではこの点を考慮した燃料圧制御について説明する。
実施の形態1に従う燃料圧制御では、筒内噴射停止期間にも筒内噴射実行時と同様の制御動作を行なう構成を説明した。しかしながら、筒内噴射停止期間には筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射による燃料消費が無いため、大きな圧力低下要因が存在しない。このため、筒内噴射実行時と同様の制御動作を行なうと、燃料圧が過大となり、かつ過大圧力状態が継続してしまうおそれがある。実施の形態2ではこの点を考慮した燃料圧制御について説明する。
図6は、この発明の実施の形態2に従う燃料圧制御を説明するフローチャートである。図6に示されるフローチャートに従う燃料圧制御は、エンジンECU300に予めプログラムされた制御演算処理により実現される。
図6を参照して、実施の形態2に従う燃料圧制御では、燃料圧センサ400による測定燃料圧Ptが取込まれると(ステップS100)、DI比率r=0%か否かにより筒内噴射停止期間であるかどうかが判定される(ステップS110)。
DI比率r≠0%の場合、すなわち筒内噴射実行時には(ステップS110におけるNO判定時)、図5に示した燃料圧制御系500により、不足燃料圧ΔPtに応じた閉ループ制御が実行されて、電磁スピル弁250のデューティ比uが設定される(ステップS120)。
一方、DI比率r=0%の場合、すなわち筒内噴射停止期間においては(ステップS110におけるYES判定時)、まず、測定燃料圧Ptが目標圧力Prefと比較される(ステップS130)。
ΔPt≧Pref、すなわち燃料圧が確保されている場合には(ステップS130におけるYES判定時)、高圧燃料ポンプ200からの吐出燃料量がほぼ0となるようにデューティ比u=0に設定される(ステップS150)。これにより、高圧デリバリパイプ130内に新たな昇圧燃料が送出されず圧力上昇は停止される。
これに対して、ΔPt<Pref、すなわち燃料圧が不足しているとき(ステップS130におけるNO判定時)には、デューティ比uは、高圧燃料ポンプ200からの吐出燃料量が所定の固定値となるように、不足燃料圧ΔPtに関わらず所定の固定値ucに設定される。
筒内噴射停止期間には、高圧燃料供給系での燃料消費がないため、高圧燃料供給系では燃料圧は低下しにくい。このため、筒内噴射実行時よりも低いデューティ比によって燃料圧を確保できる。反対に、筒内噴射実行時と同様のゲインによるフィードバック制御に従ってデューティ比uを設定すれば、高圧燃料供給系の燃料圧が過大となるおそれがある。したがって、固定デューティ比ucは、筒内噴射実行時でのフィードバック制御(図5)により設定されるデューティ比よりも小さくなるように設定してもよい。これにより、筒内噴射停止期間における高圧燃料ポンプ200からの吐出燃料量は、筒内噴射停止期間以外での吐出量よりも相対的に小さく設定される。なお、固定デューティ比ucは、実験等によって予め適正値を決定することができる。
このような燃料圧制御により、筒内燃料噴射停止時に燃料圧が過大になることを防止しできる。また、筒内噴射停止期間でのデューティ比を固定値ucまたは0に選択的に設定するので、制御ゲインの切換えを伴うことなく制御構成を簡易にできる。
図6に示したフローチャートと本発明の構成との対応関係を説明すると、ステップS130が本発明の「燃料圧判定手段」に対応し、ステップS140が本発明における「第1の開閉制御手段」に対応し、ステップS150が本発明における「第2の開閉制御手段」に対応する。
なお、図6に示す燃料圧力制御では、測定燃料圧Ptと目標圧力との大小に応じて、デューティ比が0あるいは固定値ucとの間で非連続的(ステップ状)に遷移することになる。実施の形態2による燃料圧制御では、ステップS130での判定に用いられる目標圧力を圧力確保状態時および圧力不足状態時の間で異なる値とする。これにより、圧力確保状態(u=0)および圧力不足状態(u=uc)間の遷移にヒステリシスを設けることができる。
図7に示された動作波形例を参照して、時刻t1において、運転条件に応じてDI比率r=0%に設定されて筒内噴射が停止される。DI比率r=0%の筒内噴射停止期間には、測定燃料圧Ptと目標圧力との比較によって、圧力状態フラグFLGが、圧力不足状態を示すLレベルまたは、圧力確保状態を示すHレベルのいずれかに設定される。さらに、上記目標圧力は、圧力不足状態ではPrefに設定される一方で、圧力確保状態では、本来の目標圧力Prefよりも低いPref♯(Pref♯<Pref)に設定される。なお、筒内噴射停止期間の開始時での目標圧力(初期値)は、筒内噴射実行時と同様のPrefに設定される。
筒内噴射停止期間に遷移した時刻t1では、Pt<Prefであるため、圧力状態フラグFLG=Lレベル(圧力不足状態)に設定され、かつ、圧力状態フラグFLG=Lレベルに対応して、高圧燃料供給系におけるデューティ比u=uc(固定値)に設定される。これにより、時刻t1以降において測定燃料圧Ptは徐々に上昇し、時刻t2で目標圧力Prefに達する。
これに応答して、時刻t2において、圧力状態フラグFLG=Hレベル(圧力確保状態)に遷移し、かつ、これに応答して、時刻t2よりデューティ比u=0に設定される。
圧力確保状態での目標圧力Pref♯は、圧力不足状態における目標圧力Prefよりも低い値に設定される。すなわち、一旦圧力状態フラグFLG=Hレベル(圧力確保状態)に遷移した後は、Pt<Pref♯となったときに、再び圧力フラグFLGがLレベルに設定される。
図8に示されるように、実施の形態2による燃料圧制御では、筒内噴射停止期間中には測定燃料圧Ptおよび目標圧力の比較に従って、圧力不足状態501(FLG=Lレベル)および圧力確保状態502(FLG=Hレベル)を定義し、それぞれの状態におけるデューティ比uを固定値ucおよび0にそれぞれ設定する。さらに、圧力不足状態501から圧力確保状態502への遷移条件をPt≧Prefとする一方で、圧力確保状態502から圧力不足状態501への遷移条件をPt≦Pref♯(Pref♯<Pref)として、両状態間の遷移にヒステリシスを設ける。
再び図7を参照して、時刻t2以降では、Pref♯≦Pt<Prefの範囲では、圧力状態フラグFLG=Hレベルに維持されため、目標圧力Pref近傍で測定燃料圧Ptが変動しても、圧力状態フラグFLGが間欠的に変化することがない。したがって、デューティ比設定がハンチングして、高圧燃料ポンプ200の動作が不安定になるのを防止できる。
その後測定燃料圧Ptが徐々に低下して時刻t3において目標圧力Pref♯より低くなると、再び圧力フラグFLG=Lレベルに設定されて、デューティ比uは再び固定値ucに設定される。その後の動作は、時刻t1〜t2と同様となるので詳細な説明は繰返さない。
以上説明したように、実施の形態2による燃料圧制御では、筒内噴射停止期間中に高圧燃料供給系150♯での燃料圧が過大になることを防止して目標圧力に維持できるので、運転状態が変化してDI比率r>0%に設定が切換わった時点より各筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射を正常に行なうことができる。また、筒内噴射停止期間中に高圧燃料ポンプ200の動作が不安定になるのを防止できる。
[実施の形態3]
図9は、高圧燃料供給系での実施の形態3に従う燃料圧制御系を示すブロック図である。なお、図9に示される燃料圧制御系に係る制御動作についても、エンジンECU300に予めプログラムされた制御演算処理により実現される。すなわち、エンジンECU300のうちの燃料圧制御系500♯に係る制御動作を実行する機能部分が、本発明における「燃料圧制御手段」に対応する。
図9は、高圧燃料供給系での実施の形態3に従う燃料圧制御系を示すブロック図である。なお、図9に示される燃料圧制御系に係る制御動作についても、エンジンECU300に予めプログラムされた制御演算処理により実現される。すなわち、エンジンECU300のうちの燃料圧制御系500♯に係る制御動作を実行する機能部分が、本発明における「燃料圧制御手段」に対応する。
図9を参照して、実施の形態3に従う燃料圧制御系500♯は、図5に示した燃料圧制御系500の構成に加えて、筒内噴射燃料量算出部540と、フィードフォワードゲイン設定部550と、加算部555とをさらに備える。
筒内噴射燃料量算出部540は、燃料噴射量Qinj♯とDI比率rとの積で示される筒内燃料噴射量設定値Qdiを算出する。フィードフォワードゲイン設定部550は、筒内噴射燃料量に応じたフィードフォワード制御を行なうためのフィードフォワードゲインKffを設定する。なお、フィードフォワードゲインKffについては、一般的なフィードフォワード制御の手法に従って設定することができる。
加算部555は、不足燃料圧ΔPtとフィードバックゲインKfbの積Kfb・ΔPtと、フィードフォワードゲインKffおよび筒内燃料噴射量設定値Qdiの積Kff・Qdiの積との和を求める。
燃料圧制御系500♯では、デューティ比設定部530は、加算部555の出力、すなわち制御量Kff・Qdi+Kfb・ΔPtに応じて、電磁スピル弁(調量弁)250のデューティ比uを設定する。すなわち、実施の形態3に従う燃料圧制御では、図3と同様の測定燃料圧Ptによるフィードバック制御に、筒内燃料噴射量設定値Qdiの変化を反映したフィードフォワード制御を加えた制御系とすることができる。
これにより、筒内噴射用インジェクタ110からの筒内燃料噴射量設定値Qdi、すなわち高圧燃料供給系150♯での消費燃料を反映してデューティ比uを設定できる。したがって、筒内燃料噴射量設定値Qdiが増大する場合には、実際の燃料消費によって測定燃料圧Ptが低下してからデューティ比uを上昇させるのではなく、筒内燃料噴射量設定値Qdiの増加を予め反映するようにデューティ比uを上昇させることができる。この結果、高圧燃料供給系150♯の燃料圧を目標圧力Prefに対してさらに高精度に追従させることが可能となる。
なお、筒内噴射燃料量算出部540は、Qinj♯・rの演算を行なう構成でなく、図10に示すようなマップによっても構成できる。すなわち、図2(a),(b)に示された、全燃料噴射量Qinj♯およびDI比率rの設定マップを統合して,Qdi(=Qinj♯・r)に関するエンジン回転数−負荷率の二次元マップを作成できる。すなわち、筒内燃料噴射量設定値Qdiは、図11に示されるマップの参照により、マップ値Qdi(0,0)〜Qdi(m,n)からの、その時点におけるエンジン10の運転条件(エンジン回転数および負荷率)に応じた選択により設定することも可能である。なお、エンジンECU300の演算負荷を考慮すれば、図11に示すようなマップの参照により筒内燃料噴射量設定値Qdiを算出することが好ましい。
なお、実施の形態3に従う燃料圧制御系500♯を実施の形態2と組み合わせて用いることも可能である。すなわち、図6のフローチャートのステップS120において、図9に示した燃料圧制御系500♯による燃料圧制御を行なうような燃料圧制御とすることも可能である。
[好ましいDI比率の設定]
次に、図1に示したエンジンシステムにおける、エンジン10の運転状態に応じた好ましいDI比率の設定について説明する。
次に、図1に示したエンジンシステムにおける、エンジン10の運転状態に応じた好ましいDI比率の設定について説明する。
図11および図12は、図1に示したエンジンシステムにおけるDI比率の設定マップの第1の例を説明する図である。
図11および図12に示されるマップは、エンジンECU300のROM320に記憶される。図11は、エンジン10の温間用マップであって、図12は、エンジン10の冷間用マップである。
図11および図12に示すように、これらのマップは、エンジン10の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ110の分担比率がDI比率rとして百分率で示されている。
図11および図12に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けてエンジン10の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、DI比率rを規定した。エンジン10の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ110および吸気通路噴射用インジェクタ120の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン10の温度を検知して、エンジン10の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図11の温間時のマップを選択して、そうではないと図12に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン10の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ110および/または吸気通路噴射用インジェクタ120を制御する。
図11および図12に設定されるエンジン10の回転数と負荷率について説明する。図11のNE(1)は2500〜2700rpmに設定され、KL(1)は30〜50%、KL(2)は60〜90%に設定されている。また、図12のNE(3)は2900〜3100rpmに設定されている。すなわち、NE(1)<NE(3)である。その他、図11のNE(2)や、図12のKL(3)、KL(4)も適宜設定されている。
図11および図12を比較すると、図11に示す温間用マップのNE(1)よりも図12に示す冷間用マップのNE(3)の方が高い。これは、エンジン10の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ120の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン10が冷えている状態であるので、(たとえ、筒内噴射用インジェクタ110から燃料を噴射しなくても)筒内噴射用インジェクタ110の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ120を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。
図11および図12を比較すると、エンジン10の回転数が、温間用マップにおいてはNE(1)以上の領域において、冷間用マップにおいてはNE(3)以上の領域において、「DI比率r=100%」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはKL(2)以上の領域において、冷間用マップにおいてはKL(4)以上の領域において、「DI比率r=100%」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ110のみで燃料を噴射しても、エンジン10の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ110のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い(燃焼室から熱を奪い)気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
図11に示す温間マップでは、負荷率KL(1)以下では、筒内噴射用インジェクタ110のみが用いられる。これは、エンジン10の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ110のみが使用されるということを示す。温間時においてはエンジン10が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ110の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ110を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ110を閉塞させないことも考えられる。このため、この領域では、筒内噴射用インジェクタ110を用いた燃料噴射を行なっている。
図11および図12を比較すると、図12の冷間用マップにのみ「DI比率r=0%」の領域が存在する。これは、エンジン10の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域(KL(3)以下)では吸気通路噴射用インジェクタ120のみが使用されるということを示す。これはエンジン10が冷えていてエンジン10の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ110による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ110を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ110を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ120のみを用いる。
また、通常運転時以外の場合、エンジン10がアイドル時の触媒暖気時の場合(非通常運転状態であるとき)、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ110が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
図13および図14には、図1に示したエンジンシステムにおけるDI比率の設定マップの第2の例が示される。
図13(温間時)および図14(冷間時)に示された設定マップは、図11および図12に示された設定マップと比較して、低回転数領域の高負荷領域におけるDI比率設定が異なる。
エンジン10では、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ110の噴射比率を減少させるようにしている。これらのDI比率rの変化を図13および図14に十字の矢印で示す。
このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ110の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ110の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域(図13および図14で十字の矢印が記載された領域)以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ110のみで燃料を噴射している領域(高回転側、低負荷側)においては、筒内噴射用インジェクタ110のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ110から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い(燃焼室から熱を奪い)気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
また、図13および図14に示した設定マップにおける、その他の領域のDI比率設定については、図11(温間時)および図12(冷間時)と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
なお、図11〜図14を用いて説明したこのエンジン10においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。
また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ120を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ110を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態(アイドル状態)を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。
また、図11〜図14を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ110による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン10は、基本的な大部分の領域には(触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ120を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ110を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という)、筒内噴射用インジェクタ110による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ110の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。
筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ110からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。
さらに、エンジン10の温度によらず(すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても)、オフアイドル時(アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合)には、図11または図13に示す温間用のDI比率マップを用いるようにしてもよい(すなわち、冷間および温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ110を用いる)。
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。
10 エンジン、20 インテークマニホールド(吸気通路)、30 サージタンク、40 吸気ダクト、42 エアフローメータ、50 エアクリーナ、60 電動機、70 スロットルバルブ、80 エキゾーストマニホールド、90 三元触媒コンバータ、100 アクセルペダル、110 筒内噴射用インジェクタ、112 気筒、120 吸気通路噴射用インジェクタ、130 燃料分配管(高圧デリバリパイプ)、150 燃料供給系、150♯ 高圧燃料供給系、160 燃料分配管(低圧デリバリパイプ)、165 燃料タンク、170 低圧燃料ポンプ、175 燃料フィルタ、180 燃料圧レギュレータ、190 低圧燃料通路、200 高圧燃料ポンプ、202 ポンプ用カム、204 カムシャフト、210 ポンプシリンダ、220 プランジャ、230 高圧ポンプ室、245 ギャラリ、250 電磁スピル弁、260 高圧燃料通路、300 エンジンECU、380 水温センサ、400 燃料圧センサ、420 空燃比センサ、440 アクセル開度センサ、460 回転数センサ、500,500♯ 燃料圧制御系、501 圧力不足状態、502 圧力確保状態、510 目標圧力設定部、515 演算部、520 フィードバックゲイン設定部、530 デューティ比設定部、540 筒内噴射燃料量算出部、550 フィードフォワードゲイン設定部、555 加算部、FLG 圧力状態フラグ、Kfb フィードバックゲイン、Kff フィードフォワードゲイン、Pref,Pref♯ 目標圧力、Pt 測定燃料圧、Qdi 筒内燃料噴射量設定値、Qinj♯ 全燃料噴射量、r DI比率(燃料噴射量分担比率)、T 吐出行程期間、To 電磁スピル弁開弁期間、u 電磁スピル弁デューティ比(To/T)、uc 固定デューティ値(筒内噴射停止期間)、ΔPt 不足燃料圧。
Claims (6)
- 内燃機関の筒内へ燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段と、
前記内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段と、
前記内燃機関に要求される条件に基づいて、前記内燃機関における全燃料噴射量に対する前記第1の燃料噴射手段および第2の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する分担比率制御手段と、
燃料を昇圧して、調量弁の開閉制御に応じた量を吐出する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプから吐出された燃料を受けて前記第1の燃料噴射手段へ分配するための燃料分配管と、
前記燃料分配管内の燃料圧力を測定する圧力測定部と、
前記圧力測定部による測定燃料圧の目標圧力に対する不足燃料圧に応じて、前記調量弁を開閉制御するための燃料圧制御手段とを備え、
前記燃料圧制御手段は、前記第1の燃焼噴射手段から燃料が噴射されない筒内噴射停止期間においても、前記測定燃料圧が前記目標圧力以下である場合には前記燃料ポンプから昇圧された燃料が吐出されるように前記調量弁を開閉制御する、内燃機関の燃料供給装置。 - 前記燃料圧制御手段は、
前記筒内噴射停止期間において、前記測定燃料圧と前記目標圧力との比較により、前記測定燃料圧が圧力確保状態および圧力不足状態のいずれであるかを判定する燃料圧判定手段と、
前記燃料圧判定手段によって前記圧力不足状態と判定されたときに、前記燃料ポンプからの吐出燃料量が所定の固定値となるように前記調量弁を開閉制御する第1の開閉制御手段と、
前記燃料圧判定手段によって前記圧力確保状態と判定されたときに、前記燃料ポンプからの吐出燃料量がほぼ零となるように前記調量弁を開閉制御する第2の開閉制御手段手段とを含む、請求項1記載の内燃機関の燃料供給装置。 - 前記筒内噴射停止期間での前記目標圧力は、前記圧力確保状態および前記圧力不足状態のそれぞれにおいて異なる値に設定され、
前記圧力確保状態における目標圧力は、前記圧力不足状態における目標圧力よりも低い値に設定される、請求項2記載の内燃機関の燃料供給装置。 - 前記燃料圧制御手段は、前記測定燃料圧の不足燃料圧に加えて、前記第1の燃焼噴射手段からの燃料噴射量設定にさらに応じて、前記調量弁を開閉制御する、請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
- 内燃機関の筒内へ燃料を噴射するための第1の燃料噴射手段と、
前記内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射するための第2の燃料噴射手段と、
前記内燃機関に要求される条件に基づいて、前記内燃機関における全燃料噴射量に対する前記第1の燃料噴射手段および第2の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御する分担比率制御手段と、
燃料を昇圧して、調量弁の開閉制御に応じた量を吐出する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプから吐出された燃料を受けて前記第1の燃料噴射手段へ分配するための燃料分配管と、
前記燃料分配管内の燃料圧力を測定する圧力測定部と、
前記圧力測定部による測定燃料圧の目標圧力に対する不足燃料圧と前記第1の燃焼噴射手段からの燃料噴射量設定値とに応じて、前記調量弁を開閉制御するための燃料圧制御手段とを備える、内燃機関の燃料供給装置。 - 前記燃料圧制御手段は、前記内燃機関における前記全燃料噴射量と、前記分担比率制御手段によって設定された前記分担比率との積に応じて、前記第1の燃焼噴射手段からの燃料噴射量設定値を算出する、請求項4または5記載の内燃機関の燃料供給装置。
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