JP5708411B2 - 内燃機関の燃料噴射制御システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御システムに関する。

燃料を気筒内へ直接噴射する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、燃料タンクから燃料を吸い上げる低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプにより吸い上げられた燃料を気筒内へ噴射可能な圧力まで昇圧させる高圧燃料ポンプと、を備えることが知られている。

上記したような燃料噴射制御システムにおいては、低圧燃料ポンプの作動に伴うエネルギ消費を抑えるために、低圧燃料ポンプよりも下流の圧力（フィード圧ともいう。）を可及的に低下させることが望まれている。ただし、フィード圧が燃料の飽和蒸気圧よりも低くなると、ベーパが発生する虞がある。

これに対し、特許文献１には、高圧燃料ポンプの駆動デューティが所定値以上となった場合にベーパが発生していると判定して、フィード圧を上昇させる技術が記載されている。

また、特許文献２には、フィードバック制御における燃料ポンプの実際の操作量に基づき、燃料ポンプの基準となる吐出特性に対する実際の吐出特性のずれを補償する学習値を学習する燃料噴射制御装置において、吐出量の指令値と学習値との関係を、非線形性を有した関係式により定める技術が記載されている。

また、特許文献３には、検出される燃圧と目標燃圧との乖離に基づき、燃料ポンプの操作態様を強制的に変更する技術が記載されている。

ところで、駆動デューティに基づいてベーパの発生を判定し、フィード圧を上昇させても、応答遅れなどによりフィード圧の上昇が遅れる場合がある。そうすると、ベーパが発生しなくなるまでに時間がかかる虞がある。

特開２０１０−０７１２２４号公報 特開２００７−１４６６５７号公報 特開２００７−１３８７７４号公報

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることができる技術の提供にある。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の燃料噴射制御システムは、
低圧燃料ポンプから吐出される燃料を高圧燃料ポンプにより昇圧して燃料噴射弁へ供給する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
前記高圧燃料ポンプから前記燃料噴射弁までの間で燃料の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサの検出値が目標値に近づくように、前記高圧燃料ポンプの比例積分制御を行う高圧燃料ポンプ制御部と、
前記比例積分制御における積分項が変化しないか又は減少しているときに、前記低圧燃料ポンプから前記高圧燃料ポンプまでの間の燃料の圧力であるフィード圧を低下させ、前記積分項が増加しているときに、前記フィード圧を上昇させる低圧燃料ポンプ制御部と、
前記比例積分制御における積分項が変化しないか又は減少している状態から増加に転じた後に、積分項の変化量が大きいほど、積分項の変化量に対するフィード圧の上昇量を大きくするフィード圧増加部と、
を備える。

高圧燃料ポンプ制御部は、例えば圧力センサの検出値（実燃圧）と、目標値と、の差が小さくなるように比例積分制御を実施する。この比例積分制御では、例えば、高圧燃料ポンプに供給する電力、または、高圧燃料ポンプの駆動デューティを操作することで、高圧燃料ポンプからの燃料の吐出圧力または吐出量を変化させる。これにより、圧力センサの検出値を変化させる。この比例積分制御を実施している場合に、低圧燃料ポンプから高圧燃料ポンプへ至る燃料経路でベーパが発生すると、比例積分制御の積分項が増加傾向を示す。この場合、フィード圧を高くすることによりベーパの発生を抑制できる。

よって、前記積分項が変化しないか又は減少する場合に、フィード圧を低下させる。なお、前記積分項の単位時間あたりの変化量が零以下になる場合に、フィード圧を低下させてもよい。一方、前記積分項が増加する場合に、フィード圧を上昇させる。なお、前記積分項の単位時間あたりの変化量が零より大きくなる場合に、フィード圧を上昇させてもよい。そうすると、ベーパの発生を回避しつつフィード圧を必要最低限に抑えることができる。たとえば、低圧燃料ポンプ制御部は、ベーパの発生しない範囲でフィード圧がより低くなるように、低圧燃料ポンプからの燃料の吐出圧力または吐出量を変化させる。

そして、低圧燃料ポンプ制御部によりフィード圧が制御されているときであって、積分項が変化しないか又は減少している状態から増加に転じた後に、フィード圧増加部は、フィード圧の上昇量をより大きくする。たとえば、フィード圧を、低圧燃料ポンプ制御部により設定される値よりも増加させる。すなわち、積分項の変化量が同じであっても、低圧燃料ポンプ制御部により設定されるフィード圧と、フィード圧増加部により積分項の変化量とフィード圧の上昇量との関係を変化させたときのフィード圧と、は異なる。このように、フィード圧を増加させることで、ベーパの発生を速やかに抑制することができるため、高圧燃料ポンプよりも下流の燃料の圧力の変動を速やかに抑制できる。これにより、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることができる。

また、本発明においては、前記フィード圧増加部は、積分項の変化量が所定量以上の場合には、積分項の変化量が所定量未満の場合よりも、積分項の変化量に対するフィード圧の上昇量を大きくすることができる。

すなわち、積分項の変化量が大きくなるほどフィード圧の上昇量が大きくされるが、このフィード圧の上昇量を大きくする程度が、積分項の変化量が所定量以上の場合のほうが、積分項の変化量が所定量未満の場合よりも、大きい。たとえば、積分項の変化量が正値で且つ所定量未満の場合には、低圧燃料ポンプ制御部によりフィード圧が設定される。一方、積分項の変化量が所定量以上の場合には、仮に低圧燃料ポンプ制御部によりフィード圧が設定されたときのフィード圧よりも、高いフィード圧とされる。たとえば、フィード圧増加部は、低圧燃料ポンプの駆動デューティを、低圧燃料ポンプ制御部により設定される値よりも、所定値だけ大きくしてもよい。なお、所定量は、高圧燃料ポンプの吐出圧力の変動が許容範囲を超える値とすることができる。このようにして、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることができる。

また、本発明においては、前記低圧燃料ポンプ制御部は、前記比例積分制御における積分項の変化量に係数を乗算した値に基づいてフィード圧を高くし、
前記フィード圧増加部は、前記積分項の変化量が大きくなるほど、前記係数を大きくすることができる。

すなわち、積分項の変化量が大きくなるほど、フィード圧の上昇度合いを大きくする。そうすると、積分項の変化量が大きくなるほど、単位時間当たりのフィード圧の上昇量が大きくなる。これにより、ペーパの発生が速やかに抑制される。すなわち、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることができる。

本発明によれば、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることができる。

内燃機関の燃料噴射制御システムの概略構成を示す図である。 低圧燃料ポンプの吐出圧力（フィード圧）Ｐｌを連続的に低下させた場合における積分項Ｉｔと高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈの挙動を示す図である。 低圧燃料ポンプのフィード圧Ｐｌを必要最低限の値まで低下させるフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。 図３に示したフィード圧制御が実行されたときのフィード圧Ｐｌと積分項Ｉｔと高圧燃料ポンプの吐出圧力Ｐｈと空燃比との挙動を示す図である。 高圧燃料通路内の燃料圧力Ｐｈ、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔ、フィード圧Ｐｌの推移を示したタイムチャートである。 増加制御のフローを示したフローチャートである。 実施例２に係る高圧燃料通路内の燃料圧力Ｐｈ、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔ、フィード圧Ｐｌの推移を示したタイムチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
図１は、内燃機関の燃料噴射制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す燃料噴射制御システムは、直列４気筒の内燃機関に適用される燃料噴射制御システムであり、低圧燃料ポンプ１と、高圧燃料ポンプ２とを備えている。なお、内燃機関の気筒数は、４つに限られず、５つ以上であってもよく、或いは３つ以下であってもよい。

低圧燃料ポンプ１は、燃料タンク３に貯留されている燃料を汲み上げるためのポンプであり、電力により駆動されるタービン式ポンプ（ウェスコ式ポンプ）である。低圧燃料ポンプ１から吐出された燃料は、低圧燃料通路４によって高圧燃料ポンプ２の吸入口へ導かれる。

高圧燃料ポンプ２は、低圧燃料ポンプ１から吐出された燃料を昇圧するためのポンプであり、内燃機関の動力（たとえば、カムシャフトの回転力）により駆動される往復式のポンプ（プランジャー式ポンプ）である。高圧燃料ポンプ２の吸入口には、該吸入口の導通と閉塞とを切り換える吸入弁２ａが設けられている。吸入弁２ａは、電磁駆動式の弁機構
であり、プランジャの位置に対する開閉タイミングを変更することによって高圧燃料ポンプ２の吐出量（吐出圧力としてもよい）を変更する。また、高圧燃料ポンプ２の吐出口には、高圧燃料通路５の一端が接続されている。高圧燃料通路５の他端は、デリバリパイプ６に接続されている。

デリバリパイプ６には、４つの燃料噴射弁７が接続されており、高圧燃料ポンプ２からデリバリパイプ６へ圧送された高圧の燃料が各燃料噴射弁７へ分配される。燃料噴射弁７は、内燃機関の気筒内へ直接燃料を噴射する。

なお、上記した燃料噴射弁７のような筒内噴射用の燃料噴射弁に加え、吸気通路（吸気ポート）内へ燃料を噴射するためのポート噴射用の燃料噴射弁が内燃機関に取り付けられている場合は、低圧燃料通路４の途中から分岐してポート噴射用のデリバリパイプへ低圧の燃料が供給されるように構成されてもよい。

上記した低圧燃料通路４の途中には、パルセーションダンパ１１が配置されている。パルセーションダンパ１１は、前記高圧燃料ポンプ２の動作（吸引動作と吐出動作）に起因する燃料の脈動を減衰するものである。また、上記した低圧燃料通路４の途中には、分岐通路８の一端が接続されている。分岐通路８の他端は、燃料タンク３に接続されている。分岐通路８の途中には、プレッシャーレギュレータ９が設けられている。プレッシャーレギュレータ９は、低圧燃料通路４内の圧力（燃料圧力）が所定値を超えたときに開弁することにより、低圧燃料通路４内の余剰の燃料が分岐通路８を介して燃料タンク３へ戻るように構成される。

上記した高圧燃料通路５の途中には、チェック弁１０が配置されている。チェック弁１０は、前記高圧燃料ポンプ２の吐出口から前記デリバリパイプ６へ向かう流れを許容し、前記デリバリパイプ６から前記高圧燃料ポンプ２の吐出口へ向かう流れを規制する。

上記したデリバリパイプ６には、該デリバリパイプ６内の余剰の燃料を前記燃料タンク３へ戻すためのリターン通路１２が接続されている。リターン通路１２の途中には、該リターン通路１２の導通と遮断とを切り換えるリリーフ弁１３弁が配置されている。リリーフ弁１３は、電動式または電磁駆動式の弁機構であり、デリバリパイプ６内の燃料圧力が目標値を超えたときに開弁される。

前記リターン通路１２の途中には、連通路１４の一端が接続されている。前記連通路１４の他端は、前記高圧燃料ポンプ２に接続されている。この連通路１４は、前記高圧燃料ポンプ２から排出される余剰燃料を前記リターン通路１２へ導くための通路である。

ここで、本実施例における燃料供給システムは、上記した各機器を電気的に制御するためのＥＣＵ１５を備えている。ＥＣＵ１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどを備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ１５は、圧力センサ１６、吸気温度センサ１７、アクセルポジションセンサ１８、クランクポジションセンサ１９、冷却水温度センサ２０などの各種センサと電気的に接続されている。

圧力センサ１６は、デリバリパイプ６内の燃料圧力（高圧燃料ポンプの吐出圧力）Ｐｈに相関した電気信号を出力するセンサである。圧力センサ１６によれば、高圧燃料ポンプ２と燃料噴射弁７との間の燃料の圧力を検出できる。吸気温度センサ１７は、内燃機関に吸入される空気の温度に相関した電気信号を出力する。吸気温度センサ１７によれば、内燃機関の吸気温度を検出することができる。アクセルポジションセンサ１８は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ１８の出力信号により、内燃機関の負荷が検出される。クランクポジションセンサ１
９は、内燃機関の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ１９の出力信号により、内燃機関の回転数が検出される。冷却水温度センサ２０は、内燃機関の冷却水の温度に相関した電気信号を出力する。冷却水温度センサ２０によれば、内燃機関の冷却水温度、または、内燃機関の温度を検出することができる。

ＥＣＵ１５は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、低圧燃料ポンプ１や吸入弁２ａを制御する。たとえば、ＥＣＵ１５は、圧力センサ１６の検出値（実燃圧）が目標値に収束するように、吸入弁２ａの開閉タイミングを調整する。その際、ＥＣＵ１５は、吸入弁２ａの駆動デューティ（ソレノイドの通電時間と非通電時間との比）を変化させることで、実燃圧と目標値との差に基づく比例積分制御（ＰＩ制御）を行う。なお、この比例積分制御は、以下、高圧燃料ポンプ２の比例積分制御ともいう。また、吸入弁２ａの駆動デューティは、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティともいう。なお、前記した目標値は、燃料噴射弁７の目標燃料噴射量に応じて定められる値である。また、本実施例では、吸入弁２ａの開閉タイミングを調整することで実燃圧を目標値に近付けている。これに対し、高圧燃料ポンプ２への供給電力を調整することで該高圧燃料ポンプ２からの吐出量を調整可能な場合もある。この場合には、高圧燃料ポンプ２への供給電力を調整することで実燃圧を目標値に近付けてもよい。つまり、比例積分制御により供給電力を変化させてもよい。

上記した比例積分制御において、ＥＣＵ１５は、目標燃料噴射量に応じて定まるフィードフォワード項と、実燃圧と目標値との差（以下、「燃圧差」ともいう）の大きさに応じて定める比例項と、実燃圧と目標値との差の一部を積算した積分項と、を加算することにより、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティを算出する。なお、本実施例においては、このように高圧燃料ポンプ２の駆動デューティを算出するＥＣＵ１５が、本発明に係る高圧燃料ポンプ制御部に相当する。

なお、目標燃料噴射量とフィードフォワード項との関係、および、上記した燃圧差と比例項との関係は、予め実験などを利用した適合作業によって定められるものとする。また、上記した燃圧差のうち、積分項に加算される量の割合についても、予め実験などを利用した適合作業によって定められるものとする。

また、ＥＣＵ１５は、低圧燃料ポンプ１の消費電力を可及的に低減するために、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）を必要最低限の値まで低下させるフィード圧制御を実行する。なお、フィード圧の必要最低限の値は、ベーパが発生しないフィード圧の下限値としてもよい。

具体的には、ＥＣＵ１５は、以下の式（１）にしたがって、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを演算する。なお、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄの大きさは、低圧燃料ポンプ１のフィード圧Ｐｌに比例するものとする。すなわち、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを大きくするほど、フィード圧Ｐｌが高くなる。
Ｉｄ＝Ｉｄｏｌｄ＋ΔＩｔ＊Ｆ−Ｃｄｗｎ・・・（１）
式（１）中のＩｄｏｌｄは、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄの前回の計算値である。式（１）中のΔＩｔは、前記比例積分制御に用いられる積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔ（たとえば、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティの前回の演算に用いられた積分項Ｉｔｏｌｄと今回の演算に用いられた積分項Ｉｔとの差（Ｉｔ−Ｉｔｏｌｄ））である。また、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔは、単位時間当たりの積分項Ｉｔの変化量としてもよい。式（１）中のＦは、補正係数である。なお、補正係数Ｆとしては、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが正値であるときは１以上の増加係数Ｆｉが使用され、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが負値であるときは１未満の減少係数Ｆｄが使用される。また、式（１）中のＣｄｗｎは、低下
定数である。この低下定数Ｃｄｗｎは、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力を低下させるために設定される。なお、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力が急速に低下すると、低圧燃料通路４内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧を大幅に下回る可能性がある。その場合、低圧燃料通路４内に多量のベーパが発生し、高圧燃料ポンプ２の吸引不良や吐出不良が誘発される。そのため、低下定数Ｃｄｗｎは、低圧燃料通路４内の燃料圧力が飽和蒸気圧を大幅に下回らない範囲で最大の値に設定されることが望ましく、予め実験などの適合処理により求めておく。

上記した式（１）にしたがって低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが決定されると、前記積分項Ｉｔが増加傾向を示すとき（ΔＩｔ＞０）は低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが増加（フィード圧Ｐｌが上昇）し、前記積分項Ｉｔが減少傾向又は一定値を示すとき（ΔＩｔ≦０）は低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが減少（フィード圧Ｐｌが低下）することになる。

前記積分項Ｉｔは、低圧燃料通路４にベーパが発生したとき、言い換えると、低圧燃料通路４内の燃料圧力が燃料の飽和蒸気圧を下回ったときに、増加傾向を示す。ここで、図２は、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）Ｐｌを連続的に低下させた場合における積分項Ｉｔと高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈの挙動を示す図である。

図２において、フィード圧Ｐｌが飽和蒸気圧を下回ると（図２中のｔ１）、積分項Ｉｔが緩やかな増加傾向を示す。その後、フィード圧Ｐｌがさらに低下されると、高圧燃料ポンプ２の吸引不良または吐出不良が発生する（図２中のｔ２）。高圧燃料ポンプ２の吸引不良または吐出量が発生すると、積分項Ｉｔの増加速度が大きくなるとともに、高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈが低下する。

よって、上記した式（１）により低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが決定されると、前記積分項Ｉｔが増加傾向を示すとき（ΔＩｔ＞０）は低圧燃料ポンプ１のフィード圧Ｐｌが上昇する。また、前記積分項Ｉｔが一定又は減少傾向を示すとき（ΔＩｔ≦０）は低圧燃料ポンプ１のフィード圧Ｐｌが低下する。このため、ベーパの発生に起因した高圧燃料ポンプ２の吸引不良や吐出不良を抑制しつつ、低圧燃料ポンプのフィード圧Ｐｌを必要最低限の値まで低下させることができる。なお、本実施例においては上記式（１）にしたがって低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを調整するＥＣＵ１５が、本発明に係る低圧燃料ポンプ制御部に相当する。また、積分項Ｉｔが増加傾向を示すときに低圧燃料ポンプ１のフィード圧Ｐｌが上昇され、積分項Ｉｔが一定又は減少傾向を示すときに低圧燃料ポンプ１のフィード圧Ｐｌが低下されるのであれば、上記式（１）以外の計算式を採用してもよい。

図３は、低圧燃料ポンプのフィード圧Ｐｌを必要最低限の値まで低下させるフィード圧制御のフローを示したフローチャートである。このルーチンは、予めＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶されており、内燃機関の始動（たとえば、イグニションスイッチがオフからオンへ切り換えられたとき）をトリガとして実行される。

図３に示したルーチンにおいて、ＥＣＵ１５は、先ずステップＳ１０１の処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ１５は、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを初期値Ｉｄ０に設定する。この初期値Ｉｄ０は、予め最適値を実験等により求めてＥＣＵ１５に記憶しておく。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１５は、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティの演算に用いられた積分項Ｉｔの値を読み込む。続いて、ＥＣＵ１５は、前記ステップＳ１０２で読み込まれた積分項Ｉｔから前回の積分項Ｉｔｏｌｄを減算することにより、変化量ΔＩｔ
（＝Ｉｔ−Ｉｔｏｌｄ）を算出する。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１５は、前記ステップＳ１０２で算出された変化量ΔＩｔと低下定数Ｃｄｗｎを用いて、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを演算する。その際、ＥＣＵ１５は、上記した式（１）にしたがって低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを演算する。

ここで、前記変化量ΔＩｔが正の値を示すとき（積分項Ｉｔが増加傾向を示すとき）は、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを増加させる。その場合、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）Ｐｌが上昇する。一方、前記変化量ΔＩｔが零であるとき（積分項Ｉｔが一定であるとき）、または前記積分項Ｉｔが負の値を示すとき（積分項Ｉｔが減少傾向にあるとき）は、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを減少させる。その場合、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）Ｐｌが低下する。

次に、ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１５は、前記ステップＳ１０３で求められた低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄのガード処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ１５は、前記ステップＳ１０３で求められた低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが下限値以上かつ上限値以下の値であるか否かを判別する。前記ステップＳ１０３で求められた低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが下限値以上かつ上限値以下の値であるときは、ＥＣＵ１５は、前記駆動デューティＩｄを目標駆動デューティＩｄｔｒｇに定める。前記駆動デューティＩｄが上限値を超える場合は、ＥＣＵ１５は、目標駆動デューティＩｄｔｒｇを上限値と同じ値に定める。前記駆動デューティＩｄが下限値を下回る場合は、ＥＣＵ１５は、目標駆動デューティＩｄｔｒｇを下限値と同じ値に定める。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１５は、前記ステップＳ１０４で定められた目標駆動デューティＩｄｔｒｇを低圧燃料ポンプ１に印加することにより、低圧燃料ポンプ１を駆動させる。なお、ＥＣＵ１５は、ステップＳ１０５の処理を実行した後に、ステップＳ１０２以降の処理を繰り返し実行する。

以上述べたようにＥＣＵ１５が図３に示したフィード圧制御を実行すると、積分項Ｉｔが一定または低下傾向を示すとき（変化量ΔＩｔが零以下の値になるとき）は、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力が低下される。一方、積分項Ｉｔが増加傾向を示すとき（変化量ΔＩｔが正の値を示すとき）は、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力が上昇される。

したがって、本実施例によれば、低圧燃料通路４内に多量のベーパが発生する前（ベーパが発生し始めたときとしてもよい）にフィード圧Ｐｌの低下を停止させることができる。その結果、図４に示すように、高圧燃料ポンプの吐出圧力Ｐｈの大幅な低下や空燃比の乱れを招くことなく、フィード圧Ｐｌを可及的に低下させることが可能になる。ここで、図４は、図３に示したフィード圧制御が実行されたときのフィード圧Ｐｌと積分項Ｉｔと高圧燃料ポンプの吐出圧力Ｐｈと空燃比との挙動を示す図である。

また、前記変化量ΔＩｔが大きくなるほどフィード圧Ｐｌが高められるため、高圧燃料ポンプ２の吸引不良や吐出不良をより確実に抑制することが可能となる。また、図３に示したフィード圧制御は、低圧燃料通路４内の燃料圧力を検出するセンサや燃料の飽和蒸気圧を検出するセンサを必要としないため、燃料噴射制御システムの車載性の低下や製造コストの増加を招くこともない。

ところで、上記のように積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔに基づいて、ベーパの発生や高圧燃料ポンプ２の吐出量の減少を検出し、さらに、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを増加させてベーパの発生を抑制しようとすると、フィード圧Ｐｌの上昇が遅れて、ベーパ
がさらに発生する虞がある。これにより、高圧燃料ポンプ２から吐出される燃料の圧力変動が大きくなる虞がある。そして、高圧燃料ポンプ２から吐出される燃料の圧力が正常値まで回復するのに時間がかかる虞がある。

そこで、本実施例では、フィード圧Ｐｌをベーパの発生しない必要最低限の値まで低下させるフィード圧制御を実行しているときに、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが零または負値から正値に増加した後、すなわち、積分項Ｉｔが変化しないか減少している状態から増加に転じた後に、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを通常のフィード圧制御のときよりも一時的に増加させる。このように低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを一時的に増加させる制御を以下、増加制御と称する。なお、通常のフィード圧制御とは、式（１）により算出される駆動デューティＩｄをそのまま用いて低圧燃料ポンプ１を操作する制御である。

積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが正値で且つ所定量未満のときには、式（１）により算出される低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄをそのまま用いて低圧燃料ポンプ１を操作する。一方、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが所定量以上のときには、式（１）により算出される駆動デューティＩｄに対して所定値を加算した値を、低圧燃料ポンプ１の新たな駆動デューティＩｄとして低圧燃料ポンプ１を操作する。すなわち、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが所定量以上のときには、通常のフィード圧制御よりも駆動デューティＩｄを所定値だけ大きくする。これは、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが所定量以上のときには、通常のフィード圧制御よりもフィード圧Ｐｌを所定値だけ大きくするとしてもよい。このように、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔとフィード圧Ｐｌの上昇量との関係を変化させる。なお、所定量は、高圧燃料ポンプ２の吐出圧力の変動が許容範囲を超える値として予め実験等により求めておく。

また、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを通常のフィード圧制御よりも所定値だけ大きくする期間、及び、所定値（駆動デューティＩｄを式（１）の値に対して増加させる量）は、ベーパの発生を抑制し得る値として予め実験等により求めておく。また、増加制御を終了した後に増加制御を再度実施するのは、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが一旦、零または負値に減少した後とする。すなわち、積分項Ｉｔが変化しないか減少している状態から増加に転じた後に、一度だけ増加制御を実行する。

ここで、図５は、高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈ、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔ、フィード圧Ｐｌの推移を示したタイムチャートである。実線は、本実施例に係る増加制御を実施した場合であり、一点鎖線は、本実施例に係る増加制御を実施せずにフィード圧制御のみを実施した場合である。

増加制御を実施したときには、フィード圧制御のみを実施したときよりも、単位時間当たりのフィード圧Ｐｌの増加量が大きくなる。これにより、ペーパの発生が抑制されるため、高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈが速やかに上昇する。このため、高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈの変動の幅（圧力の変化量）が小さくなる。すなわち、高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈの変動を抑制できる。

図６は、増加制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ１５により実行される。

ステップＳ２０１では、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔの前回値が零以下であるか否か判定される。すなわち、積分項Ｉｔの値が変化していないか、又は減少しているか否か判定される。前回値とは、図６に示すルーチンが前回に行われたときの値である。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進む。一方、否定判定がなされた
場合には本ルーチンを終了し、通常のフィード圧制御を実施する。

ステップＳ２０２では、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔの今回値が所定量以上であるか否か判定される。すなわち、今回のルーチンが開始されてから、積分項Ｉｔが増加して、その変化量ΔＩｔが所定量以上となったか否か判定される。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０２を再度実行する。

ステップＳ２０３では、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが算出される。本ステップでは、フィード圧制御により決定される駆動デューティＩｄに対する、該駆動デューティＩｄの増加量（前記所定値）及び駆動デューティＩｄを増加する期間が算出される。これらの値は、予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で算出される駆動デューティＩｄの増加量及び駆動デューティＩｄを増加する期間にしたがって、低圧燃料ポンプ１が駆動される。なお、本実施例においてはステップＳ２０３及びステップＳ２０４を処理するＥＣＵ１５が、本発明におけるフィード圧増加部に相当する。

以上説明したように、本実施例によれば、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが所定量以上となったときに、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄを一時的に増加することで、高圧燃料通路５内の燃料の圧力Ｐｈの変動を抑制できる。これにより、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧Ｐｌを可及的に低くすることができる。

また、積分項Ｉｔが増加しても、その増加量が所定量よりも小さい場合には、通常のフィード圧制御が実行されるため、消費電力を低減させることができる。

＜実施例２＞
本実施例では、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが正値の場合において、フィード圧制御における補正係数Ｆを、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔに応じて変化させる。すなわち、式（１）中の補正係数Ｆを、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが大きくなるほど、大きくする。これにより、補正係数Ｆと、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔと、の関係が非線形になる。そして、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが大きくなる度合いよりも、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄが大きくなる度合いが高くなる。これは、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが大きくなるほど、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔに対するフィード圧Ｐｌの上昇量を大きくしているともいえる。その他の装置などは実施例１と同じため、説明を省略する。

ここで、図７は、本実施例に係る高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈ、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔ、フィード圧Ｐｌの推移を示したタイムチャートである。

積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが大きくなるほど、式（１）中の補正係数Ｆを大きくすることにより、単位時間当たりのフィード圧Ｐｌの増加量がより大きくなる。この処理は、前記ステップＳ１０３において実行される。これにより、ペーパの発生が速やかに抑制されるため、高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈが速やかに上昇する。このため、高圧燃料通路５内の燃料圧力Ｐｈの変動の幅（圧力の変化量）が小さくなる。なお、補正係数Ｆと、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔと、の関係は、予め実験等により求めておく。なお、本実施例に係る制御は、実施例１に係る増加制御と併用することもできる。また、本実施例においては積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが大きくなるほど、式（１）中の補正係数Ｆを大きくするＥＣＵ１５が、本発明におけるフィード圧増加部に相当する。

以上説明したように、本実施例によれば、積分項Ｉｔの変化量ΔＩｔが大きくなるほど
、低圧燃料ポンプ１の駆動デューティＩｄをより大きくすることで、高圧燃料通路５内の燃料の圧力Ｐｈの変動を抑制できる。これにより、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧Ｐｌを可及的に低くすることができる。

１ 低圧燃料ポンプ
２ 高圧燃料ポンプ
２ａ 吸入弁
３ 燃料タンク
４ 低圧燃料通路
５ 高圧燃料通路
６ デリバリパイプ
７ 燃料噴射弁
８ 分岐通路
９ プレッシャーレギュレータ
１０ チェック弁
１１ パルセーションダンパ
１２ リターン通路
１３ リリーフ弁
１４ 連通路
１５ ＥＣＵ
１６ 圧力センサ
１７ 吸気温度センサ
１８ アクセルポジションセンサ
１９ クランクポジションセンサ
２０ 冷却水温度センサ

Claims (3)

1. 低圧燃料ポンプから吐出される燃料を高圧燃料ポンプにより昇圧して燃料噴射弁へ供給する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
   前記高圧燃料ポンプから前記燃料噴射弁までの間で燃料の圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサの検出値が目標値に近づくように、前記高圧燃料ポンプの比例積分制御を行う高圧燃料ポンプ制御部と、
   前記比例積分制御における積分項が変化しないか又は減少しているときに、前記低圧燃料ポンプから前記高圧燃料ポンプまでの間の燃料の圧力であるフィード圧を低下させ、前記積分項が増加しているときに、前記フィード圧を上昇させる低圧燃料ポンプ制御部と、
   前記比例積分制御における積分項が変化しないか又は減少している状態から増加に転じた後に、積分項の変化量が大きいほど、積分項の変化量に対するフィード圧の上昇量を大きくするフィード圧増加部と、
   を備える内燃機関の燃料噴射制御システム。
2. 前記フィード圧増加部は、積分項の変化量が所定量以上の場合には、積分項の変化量が所定量未満の場合よりも、積分項の変化量に対するフィード圧の上昇量を大きくする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
3. 前記低圧燃料ポンプ制御部は、前記比例積分制御における積分項の変化量に係数を乗算した値に基づいてフィード圧を高くし、
   前記フィード圧増加部は、前記積分項の変化量が大きくなるほど、前記係数を大きくする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
   

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