JP4089355B2

JP4089355B2 - Fuel supply device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4089355B2
Application number: JP2002252529A
Authority: JP
Inventors: 正直井戸側; 宏尚岸; 洋充瀬尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004092447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、特に内燃機関の始動時に燃料圧力を効率的に昇圧させる燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射式の内燃機関は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（以下、インジェクタという）を備え、燃費および出力特性上のメリットから今後さらなる普及が期待されている。この形式の内燃機関の燃料供給装置では燃料を細かな霧状にするために、インジェクタから噴射する燃料に高い圧力が要求される。噴射燃料を微粒化することにより、良好な燃焼状態を実現し、排気エミッションの悪化を抑制することができる。噴射燃料の高圧化を実現するために、燃料タンク内の燃料は、電動式の低圧燃料ポンプにより汲み上げられた後、機械式の高圧燃料ポンプにより加圧され、デリバリパイプ内へ圧送される。高圧燃料ポンプは、内燃機関のクランクシャフトの回転により駆動される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような燃料供給装置において、内燃機関のクランキング状態では高圧燃料ポンプの回転速度が遅く、ポンプ効率が悪いため、デリバリパイプ内の燃料圧力を速やかに昇圧することができない。特に始動前のデリバリパイプ内にはベーパ、すなわち気泡が発生していることが多く、始動直後は高圧燃料ポンプによる昇圧能力がベーパを潰すことに費やされ、燃料自体の昇圧効率が低くなる。
【０００４】
この問題を解決するために、発明協会公開技報２００１−５４９７には、クランキングの開始に先立ち低圧燃料ポンプの駆動を開始することによって始動時にデリバリパイプ内の燃料圧力を速やかに昇圧する行程（以下「予備昇圧行程」という）の導入が開示されている。この予備昇圧行程によれば、クランキング開始前に低圧燃料ポンプの昇圧機能によりデリバリパイプ内のベーパを潰すため、始動時の昇圧効率を高めることが可能となる。
【０００５】
高い昇圧効率を得るためには、低圧燃料ポンプにより燃料をフィード圧まで昇圧して、ベーパを十分に潰しておくことが好ましい。そのためには、クランキング開始までの低圧燃料ポンプの駆動時間（以下、「予備昇圧時間」という）を十分に確保する必要がある。
【０００６】
しかしながら、予備昇圧時間を必要以上に確保すると、操作者、例えば車のドライバは、クランキング開始の遅れに伴う違和感を覚える。例えばイグニションスイッチをオンにする始動操作をトリガとして低圧燃料ポンプを駆動する場合、設定された予備昇圧時間が長ければ、操作者はその間、クランキングの開始を待たなければならない。一方、予備昇圧時間が必要な時間よりも短ければ、ベーパを十分に潰すことができないため、始動時の昇圧効率を十分に高めることができない。デリバリパイプ内のベーパ発生量は使用燃料のベーパ発生率や気温等に応じて変化し、それに伴い必要な予備昇圧時間も変化するため、予備昇圧時間を最適値に固定することは難しい。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の始動時に速やかにデリバリパイプ内の燃料を昇圧する燃料供給装置を提供することにある。また本発明の目的は、クランキング開始前の予備昇圧時間を適切に設定する燃料供給装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するために、本発明の一つの態様は、燃料タンク内の燃料を電動式の低圧燃料ポンプにより汲み上げ、低圧燃料ポンプにより汲み上げられた燃料を内燃機関によって駆動される機械式の高圧燃料ポンプにより加圧して高圧燃料配管内へ圧送する構成を有し、内燃機関の始動操作が検知されたとき内燃機関のクランキングの開始に先立ち低圧燃料ポンプの駆動を開始し、低圧燃料ポンプにより汲み上げられた燃料を高圧燃料配管内に圧送する内燃機関の燃料供給装置に関する。この燃料供給装置は、高圧燃料配管内の燃料圧力を検出する検出手段と、低圧燃料ポンプの駆動開始から所定の予備昇圧時間が経過したことを条件として内燃機関のクランキングの開始を許可する制御手段とを備え、制御手段は、検出される燃料圧力に基づき、高圧燃料ポンプにより昇圧される高圧燃料配管内の燃料の昇圧速度を評価し、昇圧速度の評価結果に基づいて予備昇圧時間を変更することを特徴とする。
【０００９】
本態様の燃料供給装置によると、昇圧速度の評価結果から予備昇圧時間が十分であるか否かを判断し、適切な予備昇圧時間の設定が可能となる。これにより、高圧燃料配管の燃料圧力を速やかに高めて噴射燃料の微粒化を促進し、排気エミッションの悪化を抑止することができる。また、クランキング開始が過度に遅れることを抑止するため、操作者に違和感を生じさせない。
【００１０】
制御手段は、予備昇圧時間の変更を内燃機関の次回以降の始動時に反映する。これにより、次回以降の始動時の燃料圧力を効率的に昇圧することができる。なお、通常、制御手段は今回の昇圧速度の評価結果に基づいて次回の予備昇圧時間を変更するが、例えば次回始動時における燃料残圧が十分に高く、予備昇圧を行う必要がない場合は、その次の始動時における予備昇圧時間を変更する。
【００１１】
制御手段は、昇圧速度が高圧燃料ポンプによる標準昇圧速度の範囲を下回れば予備昇圧時間を延長し、標準昇圧速度の範囲を上回れば予備昇圧時間を短縮して、最適な予備昇圧時間を適宜設定することが好ましい。制御手段は、内燃機関のクランキングが所定回数行われた後の高圧燃料配管内の燃料圧力の絶対値をもとに、昇圧速度を評価してもよい。また制御手段は、クランキング開始直後の昇圧量とそれ以降のクランキングによる昇圧量との相対比をもとに、昇圧速度を評価してもよい。昇圧量の相対比を利用することにより、ポンプの個体バラツキを吸収し、適切な予備昇圧時間を設定することが可能となる。また制御手段は、予め定められた範囲内で予備昇圧時間を変更してもよい。
以上の各構成を方法またはプログラムとして表現したものも、本発明として有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置４０を備えた内燃機関１の概略を示す。内燃機関１はさらに機関本体１５を備える。この実施の形態において機関本体１５は第１気筒１６ａ、第２気筒１６ｂ、第３気筒１６ｃおよび第４気筒１６ｄ（以下、適宜「気筒１６」と総称する）を有するが、これは本発明を限定するものではない。燃料供給装置４０は、低圧燃料ポンプ３により汲み上げた燃料を高圧燃料ポンプ９により加圧してデリバリパイプ１３内に圧送し、高圧燃料を第１インジェクタ１４ａ、第２インジェクタ１４ｂ、第３インジェクタ１４ｃおよび第４インジェクタ１４ｄ（以下、適宜「インジェクタ１４」と総称する）からそれぞれ対応する気筒１６内に直接噴射する。高圧燃料ポンプ９による圧送タイミングやインジェクタ１４による噴射タイミングなどは、電子制御装置（以下、ＥＣＵと表記する）３０により制御される。以降、低圧燃料ポンプ３から高圧燃料ポンプ９までの燃料経路を「低圧燃料配管」と、高圧燃料ポンプ９からインジェクタ１４までの燃料経路を「高圧燃料配管」と呼ぶ。
【００１３】
ユーザによりイグニションスイッチ２０がオンされると、ＥＣＵ３０が内燃機関１の始動操作を検知し、まず低圧燃料ポンプ３に駆動指示を出す。イグニションスイッチ２０はキー差込タイプ、ユーザが携帯する無線認証タイプなど、その形式は問わない。低圧燃料ポンプ３はバッテリにより駆動される電動式で、燃料タンク２内の燃料を汲み上げ、その吐出ポートから低圧燃料配管にフィードする。この吐出ポートはプレッシャレギュレータ４に接続されており、汲み上げられた燃料の圧力は、このプレッシャレギュレータ４により所定のフィード圧に調整される。燃料圧力がフィード圧を超えると、プレッシャレギュレータ４は低圧燃料ポンプ３からフィードされた燃料を燃料タンク２に還流することにより、低圧燃料配管中の燃料圧力を一定に保つ。フィード圧は例えば０．４ＭＰａに設定されている。フィルタ５は燃料から異物を除去し、パルセーションダンパ６は燃料脈動を低減する。汲み上げられた燃料は、低圧燃料配管である吸入管７を通って高圧燃料ポンプ９に供給される。
【００１４】
高圧燃料ポンプ９は機械式で、電磁弁８の制御を通じて高圧燃料配管であるデリバリパイプ１３内の燃料圧力を例えば１２ＭＰａの目標圧力に昇圧する。高圧燃料ポンプ９による１回の昇圧量は例えば２ＭＰａである。高圧燃料ポンプ９のプランジャ９ａは、カムシャフト１０に設けられたポンプカム１０ａの回転に同期してポンプのシリンダ内を摺動する。ポンプ室９ｂの容積はプランジャ９ａの動きにより変化する。プランジャ９ａはバネ９ｃによりポンプ室９ｂの容積を増やす方向に付勢されている。高圧燃料ポンプ９による燃料の吐出行程においては、ポンプカム１０ａがプランジャ９ａをポンプ室９ｂの容積を減らす方向に摺動させ、燃料の吸入行程においては、逆にポンプ室９ｂの容積を増やす方向にバネ９ｃがプランジャ９ａを摺動させる。高圧燃料ポンプ９は、ポンプカム１０ａが１回転する間に２回の吐出行程を行う。カムシャフト１０とクランクシャフトは減速ギア等を介して連結され、クランクシャフトが２回転すると、カムシャフト１０が１回転するように構成される。したがって、燃料の吐出は、４気筒のうち２気筒の燃料噴射が行われるたびに実行される。
【００１５】
電磁弁８は、ＥＣＵ３０からの開閉指示に基づき弁部品８ｃを駆動して、高圧燃料ポンプ９の吸入側開口部９ｄを開閉する。弁部品８ｃはバネ８ａにより吸入側開口部９ｄを開く方向に付勢されている。電磁弁８は、高圧燃料ポンプ９の吸入行程において電磁ソレノイド８ｂを消磁することによりバネ８ａの付勢力で開弁され、吐出行程において電磁ソレノイド８ｂを励磁することにより閉弁される。それにより、吸入行程中には、高圧燃料ポンプ９のポンプ室９ｂ内に低圧燃料ポンプ３から供給される燃料が吸入され、吐出行程中には、ポンプ室９ｂ内の燃料が加圧されて高圧燃料配管に圧送される。ポンプ室９ｂの吐出側開口部９ｅにはチェックバルブ１１が設けられており、燃料の流れをポンプ室９ｂから高圧燃料配管の方向に制限する。
【００１６】
高圧燃料配管において、加圧された燃料が、吐出管１２を介してデリバリパイプ１３に供給される。デリバリパイプ１３は、１回の燃料噴射によってその燃料圧力が急降下しないよう十分な容積を有し、かつその降圧分が高圧燃料ポンプ９の１回の吐出量で補えるよう配慮されている。燃圧センサ１７は高圧燃料配管内の燃料圧力、具体的にはデリバリパイプ１３内の燃料圧力を検出し、その検出結果をＥＣＵ３０に伝達する。一般に燃圧センサ１７は、コスト低減の観点から高圧測定用にレンジ設定されており、低圧側の例えば０．１ＭＰａオーダの圧力については良好なセンシング能力を有しない。燃料圧力の検出結果が所定値を超えると、ＥＣＵ３０はインジェクタ１４に対して噴射指示を出す。
【００１７】
インジェクタ１４は、ＥＣＵ３０からの噴射指示を受け、所期のタイミングで必要量の燃料を噴射する。気筒１６には点火機構が設けられ、ＥＣＵ３０からの指示に基づいて駆動される。ＥＣＵ３０はデリバリパイプ１３内の燃料圧力が目標圧力となるように電磁弁８をフィードバック制御する。また、冷却水の温度を検出する温度センサ２１が設けられ、その検出結果はＥＣＵ３０に伝達される。なお、見やすさのため、図中ＥＣＵ３０からインジェクタ１４への制御を示す破線を一部省略している。
【００１８】
戻し管１９にはリリーフバルブ１８が設けられる。リリーフバルブ１８は、デリバリパイプ１３内の燃料圧力が例えば１５ＭＰａを超えると開弁して燃料を燃料タンク２に戻し、デリバリパイプ１３内の燃料圧力の高圧側リミッタとして作用する。
【００１９】
本実施の形態における燃料供給装置４０は、機関本体１５によるクランキング開始前に、低圧燃料ポンプ３を設定された予備昇圧時間だけ駆動し、デリバリパイプ１３内の燃料を予め昇圧してベーパを潰しておく。ＥＣＵ３０は、前回以前の始動時における昇圧速度の評価結果をもとに予備昇圧時間を設定する。この設定は、評価結果を得たとき、つまり前回以前の内燃機関の駆動時に行ってもよく、また今回の始動時に行ってもよい。予備昇圧時間は、前回以前の予備昇圧時間を延長または短縮して、最適となるように設定されることが好ましい。最適な予備昇圧時間だけ予備昇圧行程を行うことにより、高圧燃料ポンプ９による昇圧効率を高め、また短期間で予備昇圧行程を終了することができる。
【００２０】
図２は、本実施の形態に係る燃料供給装置４０による予備昇圧制御ルーチンのフローチャートを示す。この制御ルーチンにおける判定動作は、ＥＣＵ３０により行われる。
【００２１】
まず、ユーザによりイグニションスイッチ２０がオンされる（Ｓ１０）と、燃圧センサ１７がデリバリパイプ１３内の燃料残圧を検出し、検出結果をＥＣＵ３０に伝達する。ＥＣＵ３０は、この残圧を所定の圧力Ｐ_Uと比較する（Ｓ１２）。Ｐ_Uはインジェクタ１４が燃料噴射するのに十分高い圧力であり、例えば８ＭＰａ程度に設定される。
【００２２】
残圧が８ＭＰａ以上ある場合には（Ｓ１２のＮ）、低圧燃料ポンプ３による予備昇圧行程だけでなく高圧燃料ポンプ９による昇圧行程も必要ないことを判定し、予備昇圧制御ルーチンを終了して燃料噴射を開始する。一方、残圧が８ＭＰａよりも小さい場合には（Ｓ１２のＹ）、この残圧を所定の圧力Ｐ_Lと比較する（Ｓ１４）。Ｓ１４では、残圧の観点から予備昇圧を行う必要があるか否かの判定を行う。
【００２３】
本実施の形態において、予備昇圧行程は、高圧燃料配管内の燃料圧力が０．４ＭＰａのフィード圧に到達したときに終了することが好ましいが、前述のとおり燃圧センサ１７は、そのオーダの圧力を正確に検知することができない。したがって、燃圧センサ１７の検出結果が０．４ＭＰａを示していたとしても、実際の燃料圧力はそれよりも低く、デリバリパイプ１３内に多くのベーパが残っている可能性もある。そのためＰ_Lは、燃圧センサ１７の検出誤差を吸収するように、例えば１ＭＰａ程度に設定される。
【００２４】
残圧が１ＭＰａ以上ある場合には（Ｓ１４のＮ）、予備昇圧の必要がないと判定し、予備昇圧制御ルーチンを終了して、高圧燃料ポンプ９による昇圧行程を開始する。一方、残圧が１ＭＰａよりも小さい場合には（Ｓ１４のＹ）、予備昇圧の必要があると判定する。
【００２５】
ＥＣＵ３０は、温度センサ２１から供給される冷却水温度を所定の上限温度Ｔ₁と比較する（Ｓ１６）。冷却水温度は機関温度と相関を有する状態量であり、Ｔ₁は、例えば機関温度が常温付近であることを示す値に設定される。機関温度が常温よりも高ければ（Ｓ１６のＮ）、インジェクタ１４からの燃料噴射量が少なく、排気エミッションの悪化も抑制できるため、予備昇圧不要と判断して、予備昇圧制御ルーチンを終了する。Ｓ１２〜Ｓ１６までの条件を満足した場合、前回以前の昇圧行程時に検出された燃料圧力の昇圧速度をもとに、今回の予備昇圧時間を算出する（Ｓ１８）。
【００２６】
図３（ａ）は、内燃機関１の始動時に時間の経過とともに燃圧センサ１７により検出される燃料圧力の例を示す。時間ｔ₀で低圧燃料ポンプ３が起動され、予備昇圧行程が開始される。時間ｔ₁までの予備昇圧時間の間、ベーパを潰しながら燃料が加圧される。時間ｔ₁でクランキングが開始され、高圧燃料ポンプ９による昇圧行程が開始される。図３（ａ）の例では、予備昇圧時間が短く予備昇圧が不十分である場合を示す。この場合、クランキングの開始後においても燃料圧力は上昇し、高圧燃料ポンプ９が駆動される時間ｔ₂においてＰ₁まで上昇する。昇圧行程では、時間ｔ₂で１回目の昇圧がなされ、時間ｔ₃で２回目の昇圧がなされる。２回目の昇圧によると、燃料圧力がＰ₂からＰ₃まで上昇し、この上昇分は、高圧燃料ポンプ９の本来の昇圧量２ＭＰａに等しい。一方、１回目の昇圧においては、燃料圧力がＰ₁からＰ₂まで上昇するが、この上昇分は、高圧燃料ポンプ９による本来の昇圧量２ＭＰａよりも少ない。これは、予備昇圧時間が短く予備昇圧が不十分であったためにベーパがデリバリパイプ１３内に残存しており、高圧燃料ポンプ９の昇圧能力がベーパを潰すのに費やされたことに起因する。
【００２７】
前回の内燃機関１の始動時に図３（ａ）に示される燃料圧力の検出結果が得られた場合、ＥＣＵ３０は、燃料の昇圧速度を評価し、その評価結果に基づいて予備昇圧時間を変更する。昇圧速度は、例えば１回目の昇圧による昇圧量と２回目の昇圧による昇圧量を比較することによって評価される。例えば、以下の評価基準を設定する。
（昇圧量相対比）＝（１回目昇圧量）／（２回目昇圧量）
（ここで、１回目昇圧量＝Ｐ₂−Ｐ₁、２回目昇圧量＝Ｐ₃−Ｐ₂）
【００２８】
昇圧量相対比の値が１の近傍であれば、予備昇圧によりベーパが潰されて、高圧燃料ポンプ９による昇圧行程が１回目の昇圧から順調に行われていることが判定され、１よりも小さければ、１回目の昇圧による昇圧分の一部がベーパを潰すのに利用されたために、昇圧速度が遅いことを判定する。前述のとおり、燃圧センサ１７の低圧分解能は良好でなく、また通常、１回目の昇圧でのクランキングの回転速度が遅く、ポンプ自体の昇圧能力が比較的低いことから、昇圧速度の評価基準を例えば
０．７≦（昇圧量相対比）
と設定する。この評価基準値は１よりも小さい値であり、ポンプ特性などに応じて設定される。ＥＣＵ３０は、昇圧量相対比が０．７以上であれば、標準昇圧速度の範囲を上回るものとし、０．７より小さければ、標準昇圧速度の範囲を下回るものと判定する。ここで標準昇圧速度は、ベーパが十分に潰されたときの基準となる昇圧速度を意味する。また標準昇圧速度の範囲として、ここでは０．７という値を一点だけ設定したが、この範囲には当然幅をもたせてもよい。例えば、昇圧量相対比が０．７以上であり且つ０．９以下となる範囲を標準昇圧速度の範囲としてもよい。ＥＣＵ３０は、昇圧速度が標準昇圧速度の範囲を上回る場合には予備昇圧時間を短縮し、下回る場合には予備昇圧時間を延長する。標準昇圧速度の範囲に幅がある場合、その幅内に昇圧速度が含まれる場合には、予備昇圧時間を変更しなくてもよい。図３（ａ）の例においては、昇圧量相対比の値が約０．５程度であり、予備昇圧時間が十分でなかったと評価される。したがって、ＥＣＵ３０は、図３（ａ）に示す前回の昇圧結果から、後述する図３（ｂ）に示すように予備昇圧時間を延長して設定する。図３（ｂ）の昇圧結果は後述する。
【００２９】
図２に戻って、ＥＣＵ３０は、低圧燃料ポンプ３を駆動して予備昇圧行程を開始し（Ｓ２０）、設定した予備昇圧時間の経過後、内燃機関１のクランキングを開始して、高圧燃料ポンプ９による昇圧行程を行う。予備昇圧行程および昇圧行程による昇圧量は、昇圧速度を評価して次回始動時の予備昇圧時間に反映させるために、メモリ（図示せず）に記録する（Ｓ２２）。
【００３０】
以下、ＥＣＵ３０による予備昇圧時間設定の時系列的な流れを図３（ｂ）および（ｃ）を用いて説明する。図３（ｂ）は、図３（ａ）の昇圧結果を反映して予備昇圧時間を変更したときの昇圧結果を示し、図３（ｃ）は、図３（ｂ）の昇圧結果を反映して予備昇圧時間を変更したときの昇圧結果を示す。説明の便宜上、図３（ａ）の昇圧結果を「第１回始動時昇圧結果」、図３（ｂ）の昇圧結果を「第２回始動時昇圧結果」と呼ぶ。
【００３１】
図３（ｂ）のごとく、ＥＣＵ３０は、第１回始動時昇圧結果をもとに予備昇圧時間をｔ₄からｔ₆の期間に延長する。すなわち（ｔ₁−ｔ₀）＜（ｔ₆−ｔ₄）の関係が成り立つ。この延長量は、昇圧量相対比の値に基づいて演算により求められてもよく、また所定範囲内に制限された値であってもよい。また、予備昇圧時間がとりうる上限値を予め設定しておいてもよい。予備昇圧時間の変更を認める範囲を予め定めておく場合には、燃圧センサ１７の検出誤差により生じる過剰な変更を抑止できる。図３（ｂ）の例では、燃料圧力は予備昇圧行程中の時間ｔ₅でＰ₄に到達し、その後、時間ｔ₆でクランキングが開始され、時間ｔ₇で高圧燃料ポンプ９による１回目の昇圧がなされるが、時間ｔ₇で高圧燃料ポンプ９が駆動されるまでの間、一定に保たれる。このＰ₄はフィード圧に相当し、Ｐ₄に昇圧された時点でデリバリパイプ１３内のベーパがほぼ完全に潰された状態となる。したがって、時間ｔ₇における１回目の昇圧による昇圧量（Ｐ₅−Ｐ₄）は、時間ｔ₈における２回目の昇圧による昇圧量（Ｐ₆−Ｐ₅）に等しくなり、ＥＣＵ３０は、この昇圧速度が標準昇圧速度の範囲を上回っていることを判定する。なお、Ｐ₄よりも低圧でベーパがほぼ完全に潰される状態も考えられるが、予備昇圧行程は燃料噴射開始圧力までの効率的な昇圧行程を補助するものであるから、燃料を低圧燃料ポンプ３の最高圧Ｐ₄まで昇圧させることは有効である。
【００３２】
図３（ｃ）のごとく、ＥＣＵ３０は、第２回始動時昇圧結果をもとに予備昇圧時間をｔ₉からｔ₁₀の期間に短縮する。すなわち（ｔ₁−ｔ₀）＜（ｔ₁₀−ｔ₉）＜（ｔ₆−ｔ₄）の関係が成り立つ。図３（ｂ）に示した予備昇圧時間は予備昇圧に十分であることが判定されたが、その時間は長すぎる可能性もある。予備昇圧時間が長すぎると操作者に違和感を与えるため、ＥＣＵ３０は予備昇圧時間を可能な限り短縮するように試行する。図３（ｃ）の例では、時間ｔ₁₁における１回目の昇圧による昇圧量（Ｐ₈−Ｐ₇）が、時間ｔ₁₂における２回目の昇圧による昇圧量（Ｐ₉−Ｐ₈）に等しく、またフィード圧が維持される時間もない。これにより、昇圧効率を高めながら、予備昇圧時間が不必要に長期化されることがなくなり、結果として最適な予備昇圧時間が設定されることとなる。
【００３３】
以上のように、ＥＣＵ３０は、内燃機関１の始動毎に予備昇圧時間を適宜設定することによって、最適な予備昇圧行程を実現できる。なお、上記した例では１回目と２回目の昇圧の昇圧量相対比により昇圧速度を評価したが、１回目と３回目以降の昇圧の昇圧量相対比を用いてもよい。また、高圧燃料ポンプ９によりクランキング所定回数分の昇圧を行った後、そのときの燃料圧力値の絶対値に基づいて、昇圧速度を評価してもよい。以下、その変形例の概要である。
【００３４】
図４は、内燃機関１の始動時に時間の経過とともに燃圧センサ１７により検出される燃料圧力の例を示す。所定の圧力Ｐ₁₀は標準昇圧速度の範囲を示し、予備昇圧行程によりベーパが十分に潰された状態から、所定回数、ここでは４回の昇圧により到達するべき値に設定されている。
【００３５】
この変形例では、予備昇圧行程によりベーパが十分に潰されていないときに、１回目の昇圧の昇圧量が本来の昇圧量よりも小さくなることを利用する。ＥＣＵ３０は、高圧燃料ポンプ９により４回の昇圧が行われたときの燃料圧力をＰ₁₀と比較する。図示されるように燃料圧力がＰ₁₀よりも低ければ、昇圧速度が標準昇圧速度の範囲を下回っていることを評価する。一方、燃料圧力がＰ₁₀よりも高ければ、昇圧速度が標準昇圧速度の範囲を上回っていることを評価する。
【００３６】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。なお本発明はこの実施の形態に限定されることなく、そのさまざまな変形例もまた、本発明の態様として有効である。実施の形態においては、内燃機関１の始動操作の検知をイグニションスイッチ２０のオンにより行うこととしたが、例えばイグニションキーの差込み、ドアのオープン、運転者の着席などの動作を検出することにより、始動操作を検知してもよい。すなわち、ある程度高い蓋然性をもって内燃機関の始動が指示または開始される状況を検知すれば足り、これらを含めて始動操作の検知と考えればよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によると、昇圧速度の評価に基づいて予備昇圧時間を適切に設定し、最適な予備昇圧行程を実現することができる。すなわち、可及的速やかにクランキングを開始し、さらに始動時の昇圧効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る燃料供給装置を備えた内燃機関の概略を示す図である。
【図２】実施の形態に係る燃料供給装置による予備昇圧制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】図３（ａ）、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、内燃機関の始動時に時間の経過とともに検出される燃料圧力の例を示す図である。
【図４】内燃機関の始動時に時間の経過とともに検出される燃料圧力の例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・内燃機関、２・・・燃料タンク、３・・・低圧燃料ポンプ、９・・・高圧燃料ポンプ、１２・・・吐出管、１３・・・デリバリパイプ、１４・・・インジェクタ、１５・・・機関本体、１７・・・燃圧センサ、３０・・・ＥＣＵ、４０・・・燃料供給装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel supply device that efficiently increases fuel pressure when starting the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
An in-cylinder injection type internal combustion engine includes a fuel injection valve (hereinafter referred to as an injector) that directly injects fuel into a cylinder of the internal combustion engine, and is expected to be further spread from the viewpoint of fuel efficiency and output characteristics. In this type of internal combustion engine fuel supply device, high pressure is required for the fuel injected from the injector in order to make the fuel into a fine mist. By atomizing the injected fuel, a good combustion state can be realized and deterioration of exhaust emission can be suppressed. In order to increase the pressure of the injected fuel, the fuel in the fuel tank is pumped up by an electric low-pressure fuel pump, pressurized by a mechanical high-pressure fuel pump, and pumped into a delivery pipe. The high-pressure fuel pump is driven by the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In such a fuel supply device, in the cranking state of the internal combustion engine, the rotation speed of the high-pressure fuel pump is slow and the pump efficiency is poor, so that the fuel pressure in the delivery pipe cannot be increased quickly. In particular, vapor, that is, bubbles are often generated in the delivery pipe before starting, and immediately after starting, the boosting capability of the high-pressure fuel pump is consumed to crush the vapor, and the boosting efficiency of the fuel itself is lowered.
[0004]
In order to solve this problem, JIII Journal of Technical Disclosure No. 2001-5497 includes a process for quickly increasing the fuel pressure in the delivery pipe at the start-up by starting driving of the low-pressure fuel pump prior to the start of cranking ( Hereinafter, the introduction of “preliminary boosting stroke” is disclosed. According to this preliminary boosting step, the vapor in the delivery pipe is crushed by the boosting function of the low-pressure fuel pump before the cranking starts, so that the boosting efficiency at the start can be increased.
[0005]
In order to obtain high boosting efficiency, it is preferable to boost the fuel to the feed pressure with a low-pressure fuel pump and sufficiently crush the vapor. For this purpose, it is necessary to secure a sufficient driving time of the low-pressure fuel pump until the cranking starts (hereinafter referred to as “preliminary boosting time”).
[0006]
However, if the preliminary boosting time is ensured more than necessary, an operator, for example, a car driver, feels uncomfortable with the delay in starting cranking. For example, when the low pressure fuel pump is driven by a start operation to turn on the ignition switch as a trigger, if the set preliminary pressure increase time is long, the operator must wait for cranking to start during that time. On the other hand, if the preliminary boosting time is shorter than the required time, the vapor cannot be sufficiently crushed, and the boosting efficiency at the start cannot be sufficiently increased. The amount of vapor generated in the delivery pipe changes according to the vapor generation rate of the fuel used, the temperature, and the like, and the necessary pre-pressurization time also changes accordingly. Therefore, it is difficult to fix the pre-pressurization time to an optimum value.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel supply device that quickly boosts the fuel in the delivery pipe when the internal combustion engine is started. It is another object of the present invention to provide a fuel supply device that appropriately sets a pre-pressurization time before cranking starts.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a mechanical high-pressure pump in which fuel in a fuel tank is pumped up by an electric low-pressure fuel pump, and fuel pumped up by the low-pressure fuel pump is driven by an internal combustion engine. It has a configuration in which it is pressurized by the fuel pump and pumped into the high-pressure fuel pipe, and when the starting operation of the internal combustion engine is detected, the low-pressure fuel pump is started prior to the start of cranking of the internal combustion engine, and the low-pressure fuel pump The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine that pumps pumped fuel into a high-pressure fuel pipe. This fuel supply device includes a detecting means for detecting a fuel pressure in the high-pressure fuel pipe, and a control for permitting the start of cranking of the internal combustion engine on condition that a predetermined pre-pressurization time has elapsed from the start of driving of the low-pressure fuel pump. The control means evaluates the boosting speed of the fuel in the high-pressure fuel pipe boosted by the high-pressure fuel pump based on the detected fuel pressure, and changes the preliminary boosting time based on the evaluation result of the boosting speed It is characterized by doing.
[0009]
According to the fuel supply device of this aspect, it is possible to determine whether or not the preliminary boosting time is sufficient from the evaluation result of the boosting speed, and to set an appropriate preliminary boosting time. As a result, the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe can be quickly increased to promote atomization of the injected fuel, and deterioration of exhaust emission can be suppressed. Further, since the cranking start is prevented from being delayed too much, the operator does not feel uncomfortable.
[0010]
The control means reflects the change in the preliminary boosting time when the internal combustion engine is started next time. As a result, the fuel pressure at the next and subsequent startups can be increased efficiently. Normally, the control means changes the next preliminary pressure increase time based on the evaluation result of the current pressure increase speed.For example, when the fuel residual pressure at the next start is sufficiently high and it is not necessary to perform the preliminary pressure increase, The preliminary boosting time at the next start is changed.
[0011]
The control means extends the preliminary boosting time if the boosting speed falls below the range of the standard boosting speed by the high-pressure fuel pump, and shortens the preliminary boosting time if the boosting speed exceeds the range of the standard boosting speed, and sets the optimal preliminary boosting time appropriately. It is preferable to do. The control means may evaluate the boosting speed based on the absolute value of the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe after the internal combustion engine is cranked a predetermined number of times. The control means may evaluate the boosting speed based on the relative ratio between the boosting amount immediately after the start of cranking and the boosting amount by cranking thereafter. By using the relative ratio of the boosting amounts, it is possible to absorb individual variations of the pumps and set an appropriate preliminary boosting time. Further, the control means may change the preliminary boosting time within a predetermined range.
What represented each above structure as a method or a program is also effective as this invention.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 schematically shows an internal combustion engine 1 provided with a fuel supply device 40 according to an embodiment of the present invention. The internal combustion engine 1 further includes an engine body 15. In this embodiment, the engine main body 15 includes a first cylinder 16a, a second cylinder 16b, a third cylinder 16c, and a fourth cylinder 16d (hereinafter collectively referred to as “cylinder 16” as appropriate), which limits the present invention. Not what you want. The fuel supply device 40 pressurizes the fuel pumped up by the low-pressure fuel pump 3 by the high-pressure fuel pump 9 and pumps it into the delivery pipe 13, and sends the high-pressure fuel to the first injector 14 a, the second injector 14 b, the third injector 14 c and the second Each of the four injectors 14d (hereinafter collectively referred to as “injector 14” as appropriate) is directly injected into the corresponding cylinder 16. The pressure feeding timing by the high-pressure fuel pump 9 and the injection timing by the injector 14 are controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 30. Hereinafter, the fuel path from the low pressure fuel pump 3 to the high pressure fuel pump 9 is referred to as “low pressure fuel pipe”, and the fuel path from the high pressure fuel pump 9 to the injector 14 is referred to as “high pressure fuel pipe”.
[0013]
When the ignition switch 20 is turned on by the user, the ECU 30 detects a start operation of the internal combustion engine 1 and first issues a drive instruction to the low-pressure fuel pump 3. The ignition switch 20 may be of any type such as a key insertion type or a wireless authentication type carried by the user. The low-pressure fuel pump 3 is electrically driven by a battery, pumps up the fuel in the fuel tank 2 and feeds it from the discharge port to the low-pressure fuel pipe. The discharge port is connected to a pressure regulator 4, and the pressure of the pumped fuel is adjusted to a predetermined feed pressure by the pressure regulator 4. When the fuel pressure exceeds the feed pressure, the pressure regulator 4 returns the fuel fed from the low pressure fuel pump 3 to the fuel tank 2 to keep the fuel pressure in the low pressure fuel pipe constant. The feed pressure is set to 0.4 MPa, for example. The filter 5 removes foreign matters from the fuel, and the pulsation damper 6 reduces fuel pulsation. The pumped fuel is supplied to the high pressure fuel pump 9 through the suction pipe 7 which is a low pressure fuel pipe.
[0014]
The high-pressure fuel pump 9 is mechanical, and boosts the fuel pressure in the delivery pipe 13 that is a high-pressure fuel pipe to a target pressure of, for example, 12 MPa through the control of the electromagnetic valve 8. The amount of pressure increase by the high-pressure fuel pump 9 is 2 MPa, for example. The plunger 9a of the high-pressure fuel pump 9 slides in the pump cylinder in synchronization with the rotation of the pump cam 10a provided on the camshaft 10. The volume of the pump chamber 9b changes depending on the movement of the plunger 9a. The plunger 9a is urged by a spring 9c in a direction to increase the volume of the pump chamber 9b. In the fuel discharge stroke by the high-pressure fuel pump 9, the pump cam 10a slides the plunger 9a in the direction to reduce the volume of the pump chamber 9b, and in the fuel suction stroke, the spring in the direction to increase the volume of the pump chamber 9b. 9c slides the plunger 9a. The high pressure fuel pump 9 performs two discharge strokes while the pump cam 10a makes one rotation. The camshaft 10 and the crankshaft are connected via a reduction gear or the like, and the camshaft 10 is configured to rotate once when the crankshaft rotates twice. Therefore, the fuel is discharged every time the fuel injection of two cylinders out of the four cylinders is performed.
[0015]
The electromagnetic valve 8 drives the valve component 8 c based on an opening / closing instruction from the ECU 30 to open / close the suction side opening 9 d of the high-pressure fuel pump 9. The valve component 8c is biased by the spring 8a in the direction of opening the suction side opening 9d. The electromagnetic valve 8 is opened by the biasing force of the spring 8a by demagnetizing the electromagnetic solenoid 8b in the intake stroke of the high-pressure fuel pump 9, and is closed by exciting the electromagnetic solenoid 8b in the discharge stroke. Thereby, during the intake stroke, the fuel supplied from the low-pressure fuel pump 3 is sucked into the pump chamber 9b of the high-pressure fuel pump 9, and during the discharge stroke, the fuel in the pump chamber 9b is pressurized and pressurized. Pumped to fuel piping. A check valve 11 is provided in the discharge side opening 9e of the pump chamber 9b, and restricts the flow of fuel from the pump chamber 9b to the high pressure fuel pipe.
[0016]
In the high-pressure fuel pipe, pressurized fuel is supplied to the delivery pipe 13 via the discharge pipe 12. The delivery pipe 13 has a sufficient volume so that the fuel pressure does not drop suddenly by a single fuel injection, and the pressure reduction is compensated for by a single discharge amount of the high-pressure fuel pump 9. The fuel pressure sensor 17 detects the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe, specifically, the fuel pressure in the delivery pipe 13 and transmits the detection result to the ECU 30. In general, the fuel pressure sensor 17 is set for a high pressure measurement from the viewpoint of cost reduction, and does not have a good sensing capability for a pressure on the low pressure side, for example, on the order of 0.1 MPa. When the detection result of the fuel pressure exceeds a predetermined value, the ECU 30 issues an injection instruction to the injector 14.
[0017]
The injector 14 receives an injection instruction from the ECU 30 and injects a required amount of fuel at a predetermined timing. The cylinder 16 is provided with an ignition mechanism and is driven based on an instruction from the ECU 30. The ECU 30 performs feedback control of the electromagnetic valve 8 so that the fuel pressure in the delivery pipe 13 becomes the target pressure. Further, a temperature sensor 21 that detects the temperature of the cooling water is provided, and the detection result is transmitted to the ECU 30. For ease of viewing, a part of broken lines indicating control from the ECU 30 to the injector 14 is omitted in the drawing.
[0018]
The return pipe 19 is provided with a relief valve 18. The relief valve 18 opens when the fuel pressure in the delivery pipe 13 exceeds, for example, 15 MPa, returns the fuel to the fuel tank 2, and acts as a high-pressure side limiter for the fuel pressure in the delivery pipe 13.
[0019]
In the present embodiment, the fuel supply device 40 drives the low-pressure fuel pump 3 for a preset pre-pressurization time before cranking is started by the engine body 15, and pre-pressurizes the fuel in the delivery pipe 13 to crush the vapor. Keep it. The ECU 30 sets the preliminary boosting time based on the evaluation result of the boosting speed at the start before the previous time. This setting may be performed when the evaluation result is obtained, that is, when the internal combustion engine is driven before the previous time, or may be performed when the engine is started this time. The pre-boosting time is preferably set to be optimal by extending or shortening the pre-boosting time before the previous time. By performing the preliminary boosting step for the optimal preliminary boosting time, the boosting efficiency by the high-pressure fuel pump 9 can be increased, and the preliminary boosting stroke can be completed in a short period of time.
[0020]
FIG. 2 shows a flowchart of a pre-boosting control routine by the fuel supply device 40 according to the present embodiment. The determination operation in this control routine is performed by the ECU 30.
[0021]
First, when the ignition switch 20 is turned on by the user (S10), the fuel pressure sensor 17 detects the residual fuel pressure in the delivery pipe 13, and transmits the detection result to the ECU 30. The ECU 30 compares this residual pressure with a predetermined pressure P _U (S12). P _U is a sufficiently high pressure for the injector 14 to inject fuel, and is set to about 8 MPa, for example.
[0022]
When the residual pressure is 8 MPa or more (N in S12), it is determined that not only the preliminary boosting stroke by the low pressure fuel pump 3 but also the boosting stroke by the high pressure fuel pump 9 is not necessary, and the preliminary boosting control routine is terminated and the fuel is discharged. Start jetting. On the other hand, when the residual pressure is smaller than 8 MPa (Y in S12), the residual pressure is compared with a predetermined pressure P _L (S14). In S14, it is determined whether or not it is necessary to perform preliminary boosting from the viewpoint of residual pressure.
[0023]
In the present embodiment, the pre-pressurization step is preferably finished when the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe reaches the feed pressure of 0.4 MPa. However, as described above, the fuel pressure sensor 17 sets the pressure in the order. It cannot be detected accurately. Therefore, even if the detection result of the fuel pressure sensor 17 indicates 0.4 MPa, the actual fuel pressure is lower than that, and there is a possibility that a lot of vapor remains in the delivery pipe 13. Therefore, P _L is set to, for example, about 1 MPa so as to absorb the detection error of the fuel pressure sensor 17.
[0024]
When the residual pressure is 1 MPa or more (N in S14), it is determined that the preliminary pressure increase is not necessary, the preliminary pressure increase control routine is terminated, and the pressure increase stroke by the high pressure fuel pump 9 is started. On the other hand, when the residual pressure is smaller than 1 MPa (Y in S14), it is determined that the preliminary pressure increase is necessary.
[0025]
The ECU 30 compares the coolant temperature supplied from the temperature sensor 21 with a predetermined upper limit temperature T ₁ (S16). The cooling water temperature is a state quantity having a correlation with the engine temperature, and T ₁ is set to a value indicating that the engine temperature is near room temperature, for example. If the engine temperature is higher than the normal temperature (N in S16), the fuel injection amount from the injector 14 is small and the exhaust emission can be prevented from deteriorating. Therefore, it is determined that the preliminary boosting is unnecessary, and the preliminary boosting control routine is terminated. When the conditions from S12 to S16 are satisfied, the current preliminary pressure increase time is calculated based on the fuel pressure increase rate detected during the previous pressure increase stroke (S18).
[0026]
FIG. 3A shows an example of the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor 17 over time when the internal combustion engine 1 is started. At time t ₀ , the low-pressure fuel pump 3 is started, and the preliminary boosting process is started. During the pre-pressurization time up to time t ₁ , the fuel is pressurized while crushing the vapor. Cranking is started at time t ₁ and the pressure increasing stroke by the high pressure fuel pump 9 is started. The example of FIG. 3A shows a case where the preliminary boosting time is short and the preliminary boosting is insufficient. In this case, the fuel pressure rises even after cranking starts, and rises to P _{1 at} time t ₂ when the high-pressure fuel pump 9 is driven. In boost stroke, it made boosting the first time t _2, 2 nd boost is performed at time t _3. According to the _second pressure increase, the fuel pressure increases from P ₂ to P ₃ , and this increase is equal to the original pressure increase amount 2 MPa of the high-pressure fuel pump 9. On the other hand, in the first pressure increase, the fuel pressure increases from P ₁ to P _2, but this increase is less than the original pressure increase amount 2 MPa by the high-pressure fuel pump 9. This is because the pre-pressurization time was short and the pre-pressurization was insufficient, so that the vapor remained in the delivery pipe 13 and the pressure-raising ability of the high-pressure fuel pump 9 was consumed to crush the vapor. .
[0027]
When the detection result of the fuel pressure shown in FIG. 3A is obtained when the internal combustion engine 1 is started last time, the ECU 30 evaluates the fuel pressure increase speed and changes the preliminary pressure increase time based on the evaluation result. . The boosting speed is evaluated, for example, by comparing the boosting amount by the first boosting with the boosting amount by the second boosting. For example, the following evaluation criteria are set.
(Relative ratio of pressure increase) = (first pressure increase) / (second pressure increase)
(Where the first boosting amount = P ₂ −P ₁ , the second boosting amount = P ₃ −P ₂ )
[0028]
If the value of the pressure increase relative ratio is in the vicinity of 1, it is determined that the vapor is crushed by the preliminary pressure increase, and the pressure increasing stroke by the high pressure fuel pump 9 is smoothly performed from the first pressure increase. If it is smaller, it is determined that the boosting speed is slow because a part of the boosted pressure by the first boosting is used to crush the vapor. As described above, the low pressure resolution of the fuel pressure sensor 17 is not good, the rotation speed of cranking at the first boosting is slow, and the boosting capability of the pump itself is relatively low. For example, 0.7 ≦ (pressure increase relative ratio)
And set. This evaluation reference value is a value smaller than 1, and is set according to the pump characteristics and the like. The ECU 30 determines that the pressure increase amount relative ratio is 0.7 or more and exceeds the standard pressure increase speed range, and if it is less than 0.7, the ECU 30 determines that the pressure increase amount relative ratio is below the standard pressure increase speed range. Here, the standard boosting speed means a boosting speed that becomes a reference when the vapor is sufficiently crushed. In addition, as the range of the standard boosting speed, only a single value of 0.7 is set here, but this range may naturally have a width. For example, a range in which the boost ratio relative ratio is 0.7 or more and 0.9 or less may be set as the standard boost speed range. The ECU 30 shortens the preliminary boosting time when the boosting speed exceeds the range of the standard boosting speed, and extends the preliminary boosting time when it falls below the range of the standard boosting speed. When there is a range in the range of the standard boosting speed and the boosting speed is included in the range, the preliminary boosting time may not be changed. In the example of FIG. 3A, the value of the boost ratio relative ratio is about 0.5, and it is evaluated that the preliminary boost time is not sufficient. Therefore, the ECU 30 extends and sets the preliminary boosting time from the previous boosting result shown in FIG. 3A as shown in FIG. The boosting result in FIG. 3B will be described later.
[0029]
Returning to FIG. 2, the ECU 30 drives the low-pressure fuel pump 3 to start the preliminary boosting step (S20). After the set preliminary boosting time has elapsed, the ECU 30 starts cranking the internal combustion engine 1 and starts the high-pressure fuel pump. 9 is performed. The preliminary boosting step and the boosting amount by the boosting step are recorded in a memory (not shown) in order to evaluate the boosting speed and reflect it in the preliminary boosting time at the next start (S22).
[0030]
Hereinafter, the time-series flow of setting the preliminary boosting time by the ECU 30 will be described with reference to FIGS. 3B and 3C. FIG. 3 (b) shows the boosting result when the preliminary boosting time is changed to reflect the boosting result of FIG. 3 (a), and FIG. 3 (c) reflects the boosting result of FIG. 3 (b). The boosting result when the preliminary boosting time is changed is shown. For convenience of explanation, the boosting result of FIG. 3A is referred to as “first boosting result at start-up”, and the boosting result of FIG. 3B is referred to as “second boosting result at start-up”.
[0031]
As shown in FIG. 3B, the ECU 30 extends the pre-boosting time from t ₄ to t ₆ based on the first starting boosting result. That is, the relationship of (t ₁ −t ₀ ) <(t ₆ −t ₄ ) is established. This extension amount may be obtained by calculation based on the value of the pressure increase amount relative ratio, or may be a value limited within a predetermined range. Further, an upper limit value that the pre-boosting time can be taken may be set in advance. When a range in which the change in the preliminary pressure increase time is permitted is determined in advance, an excessive change caused by the detection error of the fuel pressure sensor 17 can be suppressed. In the example of FIG. 3B, the fuel pressure reaches P ₄ at time t ₅ during the pre-pressurization stroke, and then cranking is started at time t ₆ , and the first time by the high pressure fuel pump 9 at time t _7. Although boosting is made, until the high-pressure fuel pump 9 is driven at time t _7, it is kept constant. This P ₄ corresponds to the feed pressure, and when the pressure is increased to P ₄ , the vapor in the delivery pipe 13 is almost completely crushed. Therefore, the boost amount (P ₅ -P ₄ ) by the first boost at time t ₇ is equal to the boost amount (P ₆ -P ₅ ) by the second boost at time t ₈ , and the ECU 30 Is determined to exceed the range of the standard boosting speed. Although it is conceivable that the vapor is almost completely crushed at a pressure lower than P ₄ , the preliminary boosting stroke assists the efficient boosting stroke up to the fuel injection start pressure. it is effective to boost up the highest pressure P ₄ of the.
[0032]
Figure 3 as the (c), ECU 30 shortens the pre-boost time based on the second time starting boosting results in a period of t ₁₀ from t _9. That is, the relationship of (t ₁ -t ₀ ) <(t ₁₀ -t ₉ ) <(t ₆ -t ₄ ) is established. Although it has been determined that the preliminary boost time shown in FIG. 3B is sufficient for the preliminary boost, the time may be too long. If the pre-pressurization time is too long, the operator feels uncomfortable, so the ECU 30 tries to shorten the pre-pressurization time as much as possible. In the example of FIG. 3C, the boost amount (P ₈ -P ₇ ) due to the first boost at time t ₁₁ is equal to the boost amount (P ₉ -P ₈ ) due to the second boost at time t ₁₂ . There is also no time for the feed pressure to be maintained. As a result, while the boosting efficiency is increased, the preliminary boosting time is not unnecessarily prolonged, and as a result, the optimal preliminary boosting time is set.
[0033]
As described above, the ECU 30 can realize the optimum preliminary boosting stroke by appropriately setting the preliminary boosting time every time the internal combustion engine 1 is started. In the above-described example, the boosting speed is evaluated based on the boosting amount relative ratio of the first boosting and the second boosting, but the boosting pressure relative ratio of the first boosting and the third and subsequent boosting may be used. Further, after boosting the cranking by a predetermined number of times by the high-pressure fuel pump 9, the boosting speed may be evaluated based on the absolute value of the fuel pressure value at that time. The following is an outline of the modification.
[0034]
FIG. 4 shows an example of the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor 17 over time when the internal combustion engine 1 is started. Predetermined pressure P ₁₀ represents the range of the standard rate of rise, from a state in which vapor is crushed sufficiently by the preliminary step-up process, is set to a value to be reached by the boosting of 4 times in the predetermined number of times, here.
[0035]
This modification utilizes the fact that the boost amount of the first boost is smaller than the original boost amount when the vapor is not sufficiently crushed by the preliminary boost process. ECU30 compares the fuel pressure when the boosting of 4 times is performed by a high-pressure fuel pump 9 and P _10. If the fuel pressure as shown is lower than P _10, to assess that the boosting speed is below the range of the standard rate of rise. On the other hand, the fuel pressure is higher than P _10, to assess that the boosting speed is higher than the range of the standard rate of rise.
[0036]
The present invention has been described above based on the embodiment. The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications thereof are also effective as aspects of the present invention. In the embodiment, the start operation of the internal combustion engine 1 is detected by turning on the ignition switch 20, but for example, by detecting an operation such as insertion of an ignition key, opening of a door, seating of a driver, etc. A start operation may be detected. That is, it is sufficient to detect a situation in which the start of the internal combustion engine is instructed or started with a certain degree of probability.
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to appropriately set the pre-boosting time based on the evaluation of the boosting speed and realize an optimal pre-boosting process. That is, it is possible to start cranking as quickly as possible and further increase the boosting efficiency at the time of starting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an internal combustion engine provided with a fuel supply apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of a pre-boosting control routine by the fuel supply device according to the embodiment.
FIGS. 3 (a), 3 (b), and 3 (c) are diagrams showing examples of fuel pressure detected over time when the internal combustion engine is started.
FIG. 4 is a diagram showing an example of fuel pressure detected over time when the internal combustion engine is started.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Fuel tank, 3 ... Low pressure fuel pump, 9 ... High pressure fuel pump, 12 ... Discharge pipe, 13 ... Delivery pipe, 14 ... Injector, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Engine main body, 17 ... Fuel pressure sensor, 30 ... ECU, 40 ... Fuel supply apparatus.

Claims

燃料タンク内の燃料を電動式の低圧燃料ポンプにより汲み上げ、前記低圧燃料ポンプにより汲み上げられた燃料を内燃機関によって駆動される機械式の高圧燃料ポンプにより加圧して高圧燃料配管内へ圧送する構成を有し、前記内燃機関の始動操作が検知されたとき前記内燃機関のクランキングの開始に先立ち前記低圧燃料ポンプの駆動を開始し、前記低圧燃料ポンプにより汲み上げられた燃料を前記高圧燃料配管内に圧送する内燃機関の燃料供給装置において、
前記高圧燃料配管内の燃料圧力を検出する検出手段と、
前記低圧燃料ポンプの駆動開始から所定の予備昇圧時間が経過したことを条件として前記内燃機関のクランキングの開始を許可する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出される燃料圧力に基づき、前記高圧燃料ポンプにより昇圧される前記高圧燃料配管内の燃料の昇圧速度を評価し、前記昇圧速度の評価結果に基づいて前記予備昇圧時間を変更することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。A configuration in which fuel in a fuel tank is pumped up by an electric low-pressure fuel pump, and fuel pumped up by the low-pressure fuel pump is pressurized by a mechanical high-pressure fuel pump driven by an internal combustion engine and pumped into a high-pressure fuel pipe. And when the start operation of the internal combustion engine is detected, driving of the low pressure fuel pump is started prior to the start of cranking of the internal combustion engine, and the fuel pumped up by the low pressure fuel pump is put into the high pressure fuel pipe In a fuel supply device for an internal combustion engine for pressure feeding,
Detecting means for detecting fuel pressure in the high-pressure fuel pipe;
Control means for permitting the start of cranking of the internal combustion engine on the condition that a predetermined pre-boosting time has elapsed from the start of driving of the low-pressure fuel pump,
The control means evaluates the boosting speed of the fuel in the high-pressure fuel pipe boosted by the high-pressure fuel pump based on the detected fuel pressure, and calculates the preliminary boosting time based on the evaluation result of the boosting speed. A fuel supply device for an internal combustion engine, characterized by being changed.

前記制御手段は、前記予備昇圧時間の変更を前記内燃機関の次回以降の始動時に反映することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。2. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit reflects the change in the preliminary boosting time at the next or subsequent start of the internal combustion engine.

前記制御手段は、前記昇圧速度が前記高圧燃料ポンプによる標準昇圧速度の範囲を下回れば、前記予備昇圧時間を延長することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給装置。3. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means extends the preliminary boosting time if the boosting speed falls below a range of a standard boosting speed by the high-pressure fuel pump.

前記制御手段は、前記昇圧速度が前記高圧燃料ポンプによる標準昇圧速度の範囲を上回れば、前記予備昇圧時間を短縮することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給装置。3. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit shortens the preliminary boosting time if the boosting speed exceeds a range of a standard boosting speed by the high-pressure fuel pump.

前記制御手段は、前記内燃機関のクランキングが所定回数行われた後の前記高圧燃料配管内の燃料圧力の絶対値をもとに前記昇圧速度を評価することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。5. The control means evaluates the pressure increase speed based on an absolute value of fuel pressure in the high pressure fuel pipe after cranking of the internal combustion engine is performed a predetermined number of times. The fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of the above.

前記制御手段は、クランキング開始直後の昇圧量とそれ以降のクランキングによる昇圧量との相対比をもとに、前記昇圧速度を評価することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。5. The control device according to claim 1, wherein the control means evaluates the boosting speed based on a relative ratio between a boosting amount immediately after the start of cranking and a boosting amount due to cranking thereafter. A fuel supply device for an internal combustion engine as described.

前記予備昇圧時間の変更を認める範囲が予め定められ、前記制御手段はその範囲内で前記予備昇圧時間を変更することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。7. The fuel supply for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a range in which the change in the preliminary boosting time is permitted is determined in advance, and the control unit changes the preliminary boosting time within the range. apparatus.