JP2003049686A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リターンレス燃料システムの燃料噴射量を正
確に制御する。 【解決手段】 燃料タンク１１内にプレッシャレギュレ
ータ７５を配置し、燃料ポンプ７０から燃料供給配管７
１を介して内燃機関１００の燃料噴射弁１０１に圧送さ
れる燃料の圧力を、燃料タンク内圧に対して一定の差圧
を維持するように制御する。機関の電子制御ユニット
（ＥＣＵ）３０は、機関運転状態に応じて燃料噴射弁か
らの燃料噴射時間を設定するとともに、圧力センサ３３
で検出した燃料タンク内圧に応じて燃料噴射時間を補正
する。これにより、燃料タンク内圧が変動した場合も燃
料噴射弁から噴射される燃料量が正確に制御されるよう
になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射制御装置に関し、詳細には燃料圧力を調整するプレッ
シャレギュレータを燃料タンク内に配置したリターンレ
ス燃料システムを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンク内の燃料を燃料ポンプで加圧
して燃料噴射弁から内燃機関の吸気ポートに噴射する燃
料噴射装置では、燃料噴射弁からの燃料噴射量は機関負
荷、回転数などの機関運転状態に応じて精密に制御され
る。一般に、燃料噴射弁からの燃料噴射量は、燃料噴射
弁への燃料供給圧力と吸気管（吸気ポート）圧力との差
圧と燃料噴射弁の開弁時間（燃料噴射時間）との関数に
なる。

【０００３】そこで、従来、燃料噴射弁への燃料供給圧
力を吸気管圧力に応じて制御し、噴射弁への燃料供給圧
力と吸気管圧力との差圧が常に一定になるように調整す
る燃料圧力制御が行われている。燃料供給圧力と吸気管
圧力との差圧を常に一定に維持することにより、燃料噴
射弁からの燃料噴射量は機関運転状態（吸気管圧力）に
かかわらず燃料噴射時間のみの関数となる。従って、燃
料噴射弁の噴射時間のみを機関運転状態に応じて制御す
ることにより、制御の複雑化を生じることなく精密な燃
料噴射量制御可能となる。

【０００４】上記のような燃料噴射装置では、燃料供給
圧力を吸気管圧力から一定の差圧が生じるように制御す
るために、燃料ポンプから燃料噴射弁に加圧燃料を供給
する燃料供給配管上にプレッシャレギュレータが配置さ
れる。プレッシャレギュレータは、ダイヤフラムなどの
感圧部を備え、このダイヤフラムの一方の面に吸気管圧
力を導き、他方の面に燃料供給配管内の燃料油圧力を導
入する構成とされ、燃料圧力と吸気管圧力との差圧が所
定値を越えるとダイヤフラムが差圧により変位して、燃
料供給配管内の燃料をリターン配管を通じて燃料タンク
に戻すようにさされている。

【０００５】ところが、このように燃料供給圧力と吸気
管圧力との差圧を一定に調整するプレッシャレギュレー
タを用いる場合には問題が生じる場合がある。この種の
プレッシャレギュレータには吸気管圧力を導入する必要
があるため、通常、プレッシャレギュレータは燃料供給
配管の機関本体近傍に配置される。しかし、プレッシャ
レギュレータには燃料を燃料タンクに戻すリターン配管
を接続する必要がある。このため、プレッシャレギュレ
ータを機関本体近傍に配置すると、プレッシャレギュレ
ータから燃料タンクまでリターン配管を引回す必要が生
じ、配管経路や他の機器との干渉などの問題が生じる。

【０００６】また、プレッシャレギュレータからリター
ン配管を通じて燃料タンクに戻される燃料は、機関本体
近傍を通過しているため温度が上昇している。このた
め、リターン燃料を燃料タンクに戻すと燃料タンク内の
燃料温度が徐々に上昇するようになる。燃料タンク内の
燃料温度が上昇すると燃料の飽和蒸気圧が上昇し、タン
ク内に発生する燃料蒸気量が増大するため、大気に燃料
蒸気が放散しやすくなる問題が生じる。

【０００７】そこで、プレッシャレギュレータを燃料タ
ンク内に配置して、燃料供給配管の入口部分でリターン
燃料をタンク内に放出するようにしたリターンレス燃料
システムが考案されている。リターンレス燃料システム
では、プレッシャレギュレータが燃料タンク内に配置さ
れるためリターン燃料配管を機関本体近傍から燃料タン
クまで設置する必要がなくなり構成が簡素になる利点が
ある。また、リターンレスシステムでは、リターン燃料
が燃料供給配管入口部分から取出されるため、機関本体
近傍通過によるリターン燃料の温度上昇がなくなり、リ
ターン燃料によるタンク内燃料温度の上昇が防止され
る。

【０００８】この種のリターンレス燃料システムの例と
しては、例えば特開平７−１８０６３０号公報に記載さ
れたものがある。同公報の燃料システムは、燃料タンク
内に配置された燃料ポンプと、燃料ポンプからの加圧燃
料を燃料噴射弁に供給する燃料供給配管との接続部にダ
イヤフラム受圧部を有するプレッシャレギュレータを配
置した構成とされる。プレッシャレギュレータのダイヤ
フラム受圧部の一方の側には燃料タンク内圧が作用し、
他方には燃料供給配管内の燃料圧力が作用しており、燃
料供給配管内の燃料圧力が燃料タンク内圧より一定差圧
以上高くなった場合に燃料供給配管内の燃料がタンク内
に放出される。すなわち、同公報のリターンレス燃料シ
ステムでは、燃料供給圧力と燃料タンク内圧との差圧が
一定になるようにプレッシャレギュレータにより制御さ
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平７−１８０
６３０号のリターンレス燃料システムでは、プレッシャ
レギュレータを燃料タンク内に配置してリターン燃料を
リターン配管を用いずに直接燃料タンク内に戻すように
したことにより、リターン配管を廃止するとともに、タ
ンク内燃料ベーパの増大を防止することが可能になって
いる。しかし、上記公報の装置ではプレッシャレギュレ
ータを燃料タンク内に配置しているため、燃料供給圧力
が燃料タンク内圧との差圧が一定になるように制御され
る問題がある。

【００１０】通常、燃料タンク内圧は大幅には変動しな
いものの、外気温度の変化による燃料蒸気発生量の変化
などによりタンク内圧が緩やかに変化する。ところが、
上記公報のリターンレス燃料システムでは、燃料供給圧
力と燃料タンク内圧との差圧が常に一定に制御されてし
まうため、燃料噴射弁への燃料供給圧力がタンク内圧と
ともに変化する場合が生じる。前述したように、燃料噴
射弁からの燃料噴射量は燃料噴射時間が同一であっても
燃料供給圧力（正確には燃料供給圧力と吸気管圧力との
差圧）が変化すると変化してしまう。このため、燃料タ
ンク内圧に応じて燃料供給圧力が変化すると、機関運転
状態に応じて精密に燃料噴射量を制御することができな
くなる問題が生じる。

【００１１】実際には、通常、燃料噴射弁からの燃料噴
射量は機関排気系に設けた空燃比センサ出力に基づいて
フィードバック制御されており、機関空燃比が常に目標
値になるように燃料噴射量が補正されている。このた
め、外気温の変化などにより燃料供給圧力が多少変動し
ても空燃比フィードバック制御が実行されている限り燃
料噴射量が大きく変動することはない。

【００１２】しかし、燃料タンク内圧は外気温変化によ
る緩やかな変動以外にも機関運転状況によって大きく変
化する場合がある。例えば、燃料タンクにはタンク内の
燃料蒸気が大気に放散されるのを防止するために、燃料
蒸気を吸着するキャニスタが設けられている。キャニス
タは燃料タンクとベーパ配管で接続されており、給油時
等に大量の燃料蒸気が発生した場合にキャニスタ内に収
納した活性炭等の吸着剤にタンク内の燃料蒸気を吸着さ
せ、燃料蒸気の大気放散を防止するものである。

【００１３】しかし、機関運転中には、吸着剤の燃料蒸
気での飽和を防止するためにキャニスタのパージが行わ
れる。パージ実行時には、キャニスタは機関吸気通路と
接続されキャニスタ内には吸気通路の負圧が作用する。
この負圧はキャニスタとベーパ配管で接続された燃料タ
ンク内にも導入されるため、パージ実行時には燃料タン
ク内圧は負圧になる。

【００１４】このため、機関運転中にパージが開始され
ると燃料タンク内圧は比較的急激に低下し、それに応じ
て燃料供給圧力も大きく変化するようになる。このよう
に、燃料供給圧力が急激かつ大幅に変化すると空燃比フ
ィードバック制御実行中であっても、燃料噴射量が変動
してしまい、機関運転空燃比の変動による排気性状の悪
化や機関出力の変動が生じるようになる。

【００１５】この問題は、リターンレス燃料システムに
おいても従来と同様に燃料供給圧力を吸気管圧力との差
圧が一定になるように制御すれば一応解決することがで
きる。しかし、そのためにはプレッシャレギュレータの
受圧部まで吸気管圧力を導入する必要が生じ、吸気管と
プレッシャレギュレータの受圧部とを導圧管で接続する
必要が生じてしまい、リターン配管を設置した場合と同
様に配管経路や他の機器との干渉が生じる問題がある。

【００１６】本発明は上記問題に鑑み、燃料タンク内に
プレッシャレギュレータを配置するリターンレス燃料シ
ステムを有する機関において、パージ等による燃料タン
ク内圧変動により機関燃料噴射量が影響を受けることを
防止可能な内燃機関の燃料噴射制御装置を提供すること
を目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関の燃料噴射弁に燃料タンクから加圧燃
料を供給する燃料供給配管と、前記燃料タンク内に配置
され、前記燃料供給配管内の燃料圧力と前記燃料タンク
内圧との差が一定になるように前記燃料供給配管内の燃
料圧力を調整するプレッシャレギュレータと、機関運転
状態に基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時間を
設定する燃料噴射量設定手段と、燃料タンク内圧を検出
する圧力検出手段と、前記圧力検出手段により検出され
たタンク内圧に基づいて、前記燃料噴射量設定手段によ
り設定された燃料噴射時間を補正する補正手段と、前記
補正後の燃料噴射時間で前記燃料噴射弁からの燃料噴射
を実施する燃料噴射制御手段と、を備えた内燃機関の燃
料噴射制御装置が提供される。

【００１８】すなわち、請求項１の発明ではプレッシャ
レギュレータは燃料供給圧力を燃料タンク内圧との差圧
が一定になるように制御するため、燃料噴射弁への燃料
供給圧力は燃料タンク内圧に応じて変化する。しかし、
本発明では圧力検出手段により検出したタンク内圧に応
じて燃料噴射弁の噴射時間を補正することにより、燃料
供給圧力の変化により燃料噴射量が変動することを防止
している。

【００１９】例えば、パージ実行などにより燃料タンク
内圧が低下して燃料供給圧力が低下すると、燃料噴射時
間が同一であれば燃料噴射量も低下するため機関の運転
に影響が生じる。本発明では、圧力検出手段により燃料
タンク内圧の低下が検出されると、補正手段が燃料タン
ク内圧の低下（燃料供給圧力の低下）に応じて燃料噴射
時間を増大させる。これにより、燃料タンク内圧が低下
した場合でも燃料噴射量は同一に維持されるようにな
る。

【００２０】請求項２に記載の発明によれば、前記圧力
検出手段は、機関吸気管圧力を含む機関運転状態を表す
パラメータに基づいて前記燃料タンク内圧を間接的に検
出する、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置
が提供される。

【００２１】すなわち、請求項２の発明では圧力検出手
段として圧力センサ等を用いて直接燃料タンク内圧を検
出する代りに、機関運転状態を表すパラメータに基づい
て燃料タンク内圧を間接的に検出（推定）する。例え
ば、燃料タンクはキャニスタを介して吸気管に接続され
ているためパージ実行時には燃料タンク内圧は吸気管圧
力に対応した値になる。このため、吸気管圧力に基づい
て燃料タンク内圧を推定することが可能となる。また、
吸気管圧力についても吸気圧センサを用いて直接検出す
るようにしても良いが、他の機関運転状態を表すパラメ
ータ（例えば、機関回転数、吸入空気量等）に基づいて
間接的に検出（推定）することも可能である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は本発明を自動車用燃
料タンクに適用した実施例の概略構成を示す図である。
図１において、１００は内燃機関本体、１は内燃機関１
００の吸気通路、３は吸気通路１に配置されたエアクリ
ーナを示す。吸気通路１には運転者のアクセルペダル
（図示せず）の操作に応じた開度をとるスロットル弁６
が設けられている。

【００２３】図１に１１で示すのは機関の燃料タンクで
ある。タンク１１内の燃料油はフュエルポンプ７０によ
り昇圧され、フィード配管（燃料供給配管）７１を介し
て機関１００の各気筒の燃料噴射弁１０１に圧送され
る。

【００２４】本実施形態では、フィード配管７１のタン
ク１１内部分にはプレッシャレギュレータ７５が設けら
れている。プレッシャレギュレータ７５は公知の形式の
ダイヤフラム式圧力調整器であり、フィード配管７１内
の燃料圧力がタンク１１内圧より一定圧力だけ高くなる
ように、フュエルポンプ７０からフィード配管７１に圧
送された加圧燃料の余剰分をタンク１１内に戻す機能を
有している。図１に７５ａで示すのは、プレッシャレギ
ュレータ７５から余剰燃料をタンク内燃料液面下に放出
するリターンパイプである。

【００２５】図１に示すように、プレッシャレギュレー
タ７５は燃料タンク１１内に配置され、フィード配管７
１入口部分から余剰燃料を直接燃料タンク内に戻す構成
とされているため、機関１００近傍からリターン配管を
燃料タンクまで配設する必要がなくなるとともに、リタ
ーンパイプ７５ａからは機関により加熱されない低温の
燃料がタンク内液面に戻されるようになり、タンク内燃
料の温度上昇が防止される。

【００２６】燃料タンク１１には、燃料タンク内液面上
部空間の圧力を検出する圧力センサ３３が設けられてい
る。タンク１１の上部には、後述するキャニスタ１０に
タンク１１内の燃料油液面上部空間を接続するブリーザ
ー配管１３が接続されている。

【００２７】ブリーザー配管１３とタンク１１との接続
部には、それぞれフロート弁からなるＣＯＶ（ＣＵＴ
ＯＦＦ ＶＡＬＶＥ）１３２とＲＯＶ（ＲＯＬＬ ＯＶ
ＥＲＶＡＬＶＥ）１３３とが設けられている。ＲＯＶ１
３３は、給油時の液面上昇により閉弁し、ブリーザ配管
１３と燃料タンク１１との接続を遮断する。また、ＲＯ
Ｖ１３３は、車両転倒時等にブリーザ配管１３とタンク
１１との接続部を閉鎖し、ブリーザー配管１３を介して
大量の燃料油が外部に洩れることを防止する機能を有し
ている。

【００２８】ＣＯＶ１３２はＲＯＶ１３３と並列に配置
されており、ＲＯＶ１３３より更に液面が上昇したとき
にブリーザ配管１３とタンク１１との連通を遮断する。
ＣＯＶ１３２は、給油時の液面上昇時にはＲＯＶ１３３
閉弁後も開弁してタンク１１とブリーザ配管１３とを連
通するが、車両旋回による液面の動揺によりＣＯＶ１３
２位置まで液面が到達したような場合、及び車両転倒時
等には閉弁し、燃料油がブリーザー配管１３に侵入する
ことを防止する機能を有する。

【００２９】図１に１０で示すのは燃料タンク内の燃料
ベーパを吸着するキャニスタである。キャニスタ１０
は、内部に燃料ベーパを吸着する活性炭等の吸着剤５０
を収納し、ベントバルブ１３１を介してブリーザ配管１
３に接続されている。ベントバルブ１３１は、燃料タン
ク１１内圧が大気圧よりわずかに高くなると開弁し、ブ
リーザー配管１３を通してタンク１１内の蒸発燃料を含
む空気をキャニスタ１０に流すようにされている。

【００３０】キャニスタ１０は、更に、パージ配管１４
により吸気通路１と接続されており、パージ配管１４と
吸気通路１との接続部にはパージ制御弁１５が設けられ
ている。パージ制御弁１５はソレノイドアクチュエータ
などの適宜な形式のアクチュエータを備え、後述する電
子制御ユニット（ＥＣＵ）３０からの信号により開弁
し、キャニスタ１０と吸気通路１とを連通する。

【００３１】また、キャニスタ１０は、ＣＣＶ（ＣＡＮ
ＩＳＴＥＲ ＣＬＯＳＵＲＥ ＶＡＬＶＥ）１７を介し
て大気連通管１８と接続されている。大気連通管はタン
ク１１の給油口近傍に開口しており、大気連通管１８上
にはエアフィルタ１９が設けられている。エアフィルタ
１９はパージ実行時に大気連通管１８からキャニスタ１
０内に流入する空気中の異物を除去するものである。Ｃ
ＣＶ１７は、ソレノイドアクチュエータなどの適宜な形
式のアクチュエータを備え、ＥＣＵ３０からの制御信号
に応じて大気連通管１８とキャニスタ１１との連通を遮
断するものである。

【００３２】図２は、本実施形態のベントバルブ１３１
の構造を模式的に示す図である。本実施形態のベントバ
ルブ１３１は、キャニスタ１０側に連通するキャニスタ
側通路１３１ａと、ブリーザ配管１３を介して燃料タン
ク１１に連通するタンク側通路１３１ｂと、キャニスタ
側通路１３１ａの開口を閉鎖するダイヤフラム弁１３１
ｃとを有している。ダイヤフラム弁１３１ｃの一方の側
には背圧室１３１ｄが形成されており、背圧室１３１ｄ
内圧はダイヤフラム弁１３１ｃをキャニスタ側通路１３
１ａの開口を閉鎖する方向に押圧している。

【００３３】また、背圧室１３１ｄ内にはダイヤフラム
弁１３１をキャニスタ側通路１３１ａの開口を閉鎖する
方向に付勢するスプリング１３１ｅが設けられている。
ダイヤフラム弁１３１ｃの背圧室１３１ｄの反対側の面
には、ブリーザ配管１３を通じて燃料タンク内圧が作用
している。更に、キャニスタ側通路１３１ａとタンク側
通路１３１ｂとを隔てる隔壁には小径の連通孔１３１ｆ
が開口している。

【００３４】機関停止中等のように吸気通路１にパージ
ガスを供給できない状態では、パージ制御弁１５は閉弁
され、キャニスタ１０のＣＣＶ１７は開弁状態に保持さ
れる。この場合には、キャニスタ１０はＣＣＶ１７によ
り大気に連通しており、キャニスタ１０内圧は大気圧と
なる。この状態では、燃料タンク内圧の変動は主に外気
温の変化によるタンク内燃料の蒸気圧の変化によるもの
となるため、タンク内圧の変動は比較的緩やかなものと
なる。また、ベントバルブ１３１のキャニスタ側通路１
３１ａとタンク側通路１３１ｂとは小径の連通孔１３１
ｆにより連通しているため、燃料タンク内圧は略大気圧
に保たれる。

【００３５】次に、この状態で給油が行われると燃料タ
ンク内の液面上昇により燃料タンク１１の液面上部空間
の圧力が上昇する。燃料タンク１１内圧がベントバルブ
１３１の背圧室１３１ｄ内圧（大気圧）より一定値以上
高くなると、ダイヤフラム１３１ｃはタンク１１内圧に
押されスプリング１３１ｅの付勢力に抗して背圧室１３
１ｄ側に変位する。これにより、ベントバルブ１３１の
キャニスタ側通路１３１ａの開口が解放され、キャニス
タ側通路１３１ａとタンク側通路１３１ｂとが連通す
る。

【００３６】これにより、燃料タンク１１の液面上部空
間からブリーザ配管１３を介して燃料蒸気と空気との混
合気がキャニスタ１０内に流入し、キャニスタ１０内の
吸着剤５０を通過してＣＣＶ１７から大気連通管１８に
流入する。混合気中の燃料ベーパは吸着剤５０を通過時
に吸着剤に吸着されるため、大気連通管１８からはキャ
ニスタ１０内の吸着剤５０により燃料蒸気を除去された
後の空気のみが放出されるようになる。従って、給油時
の燃料ベーパの大気放出が防止されるとともに、燃料タ
ンク１１内圧が上昇して給油が困難になることが防止さ
れる。

【００３７】吸着剤５０に吸着された燃料ベーパ量が増
大すると吸着剤５０が燃料ベーパで飽和してしまい、そ
れ以上蒸発を吸着できなくなるため、本実施形態では機
関運転中にパージを行い吸着剤５０から吸着した燃料ベ
ーパを脱離（パージ）させる。キャニスタ１０のパージ
は、機関１００の運転中にＣＣＶ１７とパージ制御弁１
５との両方を開弁し、空気をキャニスタ１０内に導入す
ることにより行う。すなわち、通常の機関では機関運転
中、吸気通路１のスロットル弁６下流側には負圧が発生
しているため、機関運転中にパージ制御弁１５を開弁す
るとキャニスタ１０内にはパージ配管１４を介して吸気
通路１の負圧が作用し、キャニスタ内圧は大気圧より低
くなる。

【００３８】このため、パージ制御弁１５が開弁する
と、ＣＣＶ１７を介して、大気連通管１８からフィルタ
１９により異物を除去された清浄な空気がキャニスタ１
０内に流入する。この空気はキャニスタ１０内の吸着剤
５０を通過時に燃料ベーパを吸着剤から離脱させ、燃料
ベーパと空気との混合ガス（パージガス）となってパー
ジ配管１４からパージ制御弁１５を通って機関吸気通路
１に流入する。これにより、パージガスは吸着剤５０か
らパージされて機関燃焼室で燃焼し、吸着剤５０が燃料
ベーパで飽和することが防止される。

【００３９】図１に３０で示すのは、機関の電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、ＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）及び入出力ポート
を互いに双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロ
コンピュータからなり、機関運転中にパージ制御弁１５
とＣＣＶ１７を制御して前述したキャニスタ１０のパー
ジを行う。また、本実施形態ではＥＣＵ３０は機関１０
０の燃料噴射量を機関運転状態に応じて設定するととも
に、設定した燃料噴射量が得られるように、圧力センサ
３３で検出した燃料タンク内圧に応じて燃料噴射弁１０
１の燃料噴射時間を補正する噴射時間補正操作を行う。

【００４０】上記制御のため、ＥＣＵ３０の出力ポート
は図示しない駆動回路を介して機関１００の燃料噴射弁
１０１に接続され、燃料噴射弁の燃料噴射時間を制御し
ている他、後述するパージ制御弁１５のアクチュエー
タ、ＣＣＶ１７のアクチュエータにそれぞれ接続され、
これらの弁の作動を制御している。また、ＥＣＵ３０の
入力ポートには、機関の回転数、吸気管圧力、機関吸入
空気量、機関冷却水温度等を表す信号が、それぞれ図示
しないセンサから入力されている他、圧力センサ３３か
ら燃料タンク１１内圧を表す信号が入力されている。

【００４１】一般に、燃料噴射弁を有する機関では燃料
噴射弁からの燃料噴射量は以下の式を用いて算出され
る。 ＴＡＵ＝（ＧＡ／ＮＥ）×Ｋ×ＦＡＦ×ＫＦ …（Ａ）

【００４２】ここで、ＴＡＵは燃料噴射量、ＧＡは機関
の吸入空気量、ＮＥは回転数を表している。（ＧＡ／Ｎ
Ｅ）は機関１回転当りに機関に吸入される空気量であり
機関負荷を表すパラメータとして使用される。また、
（Ａ）式において、Ｋは換算係数、ＦＡＦは空燃比フィ
ードバック制御により算出されるフィードバック補正係
数、ＫＦは機関運転状態に基づいて設定される補正係数
である。

【００４３】通常、ＴＡＵは実際には燃料噴射弁の噴射
時間で表される。すなわち、前述したように燃料噴射弁
からの燃料噴射量は燃料噴射弁への燃料供給圧力（燃料
圧力）と機関吸気管圧力との差圧と燃料噴射時間との関
数になっている。従来の燃料供給システムでは、フィー
ド配管７１内の燃料圧力は機関近傍に配置したプレッシ
ャレギュレータにより、燃料圧力と吸気管圧力との差圧
が一定になるように制御されていた。これにより、燃料
噴射弁から単位時間当りに噴射される燃料量は常に一定
値になり、燃料噴射量は常に燃料噴射弁の噴射時間に正
確に比例するらようになる。従って、この場合には燃料
噴射量を燃料噴射時間のみで表すことが可能となるた
め、（Ａ）式では燃料噴射量の代りに実際に燃料噴射弁
の制御に用いる燃料噴射時間を直接算出するようにして
いるのである。

【００４４】上記（Ａ）式の換算係数Ｋは、機関１回転
当りの吸入空気量（ｍ³／ｒｅｖ）を燃料噴射弁の燃料
噴射時間（ｍｓｅｃ）に換算するための係数であり、プ
レッシャレギュレータの設定差圧（燃料圧力と吸気管圧
力との差圧の設定値）と燃料噴射弁の特性により定まる
一定値である。Ｋの値は、燃料噴射弁から（ＧＡ／Ｎ
Ｅ）×Ｋ（ｍｓｅｃ）だけの時間燃料噴射を行った場合
に、機関に吸入された（ＧＡ／ＮＥ）の量の吸気から目
標空燃比（ここでは、理論空燃比）の混合気を形成する
だけの量の燃料が噴射弁から供給されるように予め設定
されている。また、ＫＦは機関の運転状態に応じて設定
される補正係数であり、例えば機関始動時の燃料噴射量
増量などのために用いられる。

【００４５】フィードバック補正係数ＦＡＦは、機関排
気通路に設けられた排気空燃比センサ出力に基づいて算
出される補正係数である。すなわち、ＴＡＵの値を（Ｇ
Ａ／ＮＥ）×Ｋに設定すれば本来排気空燃比は理論空燃
比になるはずであるが、実際には燃料噴射系統の各機器
の特性のずれやばらつきにより排気空燃比はかならずし
も理論空燃比にならない場合ががある。このため、排気
空燃比センサにより実際の機関空燃比（排気空燃比）を
検出し、この排気空燃比が目標空燃比（理論空燃比）に
なるように燃料噴射時間ＴＡＵを補正することにより、
常に目標空燃比で機関が運転されるようになる。

【００４６】ところが、上記（Ａ）式による燃料噴射量
の設定を図１のリターンレス燃料システムに適用すると
問題が生じる場合がある。図１のように、プレッシャレ
ギュレータ７５が燃料タンク１１内に配置され、フィー
ド配管７１内の燃料圧力を燃料タンク１１内圧との差圧
が一定になるように制御する場合には、燃料圧力と吸気
管圧力との差圧は一定にならない。また、燃料圧力自体
も燃料タンク内圧に応じて変化するため、上記（Ａ）式
のように、燃料圧力と吸気管圧力との差圧が一定に制御
されていることを前提とした燃料噴射量の算出式を用い
て燃料噴射量を設定すると、燃料噴射時間が同一であっ
ても燃料噴射量は燃料タンク内圧に応じて変化すること
になり、機関空燃比を目標空燃比に維持することができ
なくなる問題が生じる。

【００４７】実際には、燃料噴射量は排気空燃比センサ
出力に基づくフィードバック補正係数ＦＡＦにより補正
されているため、多少の燃料圧力変動が生じても燃料噴
射時間ＴＡＵはＦＡＦにより排気空燃比（機関運転空燃
比）が目標空燃比に一致するように補正されるため大き
な影響は生じない。しかし、燃料タンク内圧が比較的急
激かつ大幅に変化したような場合には、空燃比フィード
バック制御が燃料圧力の変動に追いつかず一時的に機関
空燃比が大幅に目標空燃比からずれる場合が生じ、機関
排気性状の悪化や出力の変動が生じる場合がある。

【００４８】例えば、前述したキャニスタ１０のパージ
操作が行われると燃料タンク１１内圧は比較的急激に低
下するようになる。図２で説明したように、ベントバル
ブ１３１には、キャニスタ側通路１３１ａとタンク側通
路１３１ｂとを連通する小径の連通孔１３１ｆが設けら
れている。前述したように、キャニスタ１０のパージ実
行時以外は、この連通孔１３１ｆにより燃料タンク１１
内圧は大気圧に維持されており、大きな内圧変動は生じ
ない。

【００４９】ところが、キャニスタ１０のパージ操作が
行われると、キャニスタ１０のＣＣＶ１７は閉弁され、
パージ制御弁１５が開弁されるためキャニスタ１０には
パージ配管１４を介して吸気通路１の負圧が導入され
る。この負圧は、ベントバルブ１３１の連通孔１３１ｆ
を介して燃料タンク１１内に伝達されるため、パージ開
始とともに燃料タンク内圧は比較的急激に低下し負圧に
なってしまう。

【００５０】このため、キャニスタ１０のパージが実行
されると、プレッシャレギュレータ７５によりフィード
配管７１内の燃料圧力が燃料タンク内圧に応じて調整さ
れて比較的急激に低下するようになり、空燃比フィード
バック制御を実行していても燃料噴射量が大幅に変化す
る事態が生じるのである。

【００５１】本実施形態では、以下に説明する方法でキ
ャニスタのパージ等による燃料タンク内圧の変化が、燃
料噴射量に影響を与えることを防止している。

【００５２】（１）第１の実施形態 本発明の第１の実施形態では、燃料タンク１１に設けた
圧力センサ３３出力により直接検出した燃料タンク内圧
に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵを補正することにより、
燃料タンク内圧変化による燃料噴射量の変動を防止す
る。本実施形態では、前述した（Ａ）式に代えて、以下
の（Ｂ）式により燃料噴射量を算出する。

【００５３】 ＴＡＵ＝（ＧＡ／ＮＥ）×Ｋ×ＦＡＦ×ＫＦ×ＫＰＭ×ＫＰＴ …（Ｂ） ここで、ＧＡ、ＮＥ、Ｋ、ＦＡＦ及びＫＦは、それぞれ
機関吸入空気量、回転数、換算係数、フィードバック補
正係数及び機関運転状態に応じて設定される補正係数を
表しており、前述の（Ａ）式と同一のものである。すな
わち、（Ｂ）式では、前述の（Ａ）式で算出される燃料
噴射時間に更に補正係数ＫＰＭとＫＰＴとを乗じている
点が（Ａ）式と相違している。ここで、ＫＰＭは吸気圧
補正係数、ＫＰＴは燃料タンク内圧補正係数である。

【００５４】前述のように、（Ａ）式により算出される
燃料噴射時間は燃料圧力と吸気管圧力との差圧が一定値
に制御されている場合の燃料噴射時間である。これに対
して、本実施形態では燃料圧力は燃料タンク内圧との差
圧が一定になるように制御されるため、燃料圧力と吸気
管圧力との差圧は一定にならず、吸気管圧力と燃料タン
ク内圧とのそれぞれの変化に応じて変動する。

【００５５】従って、（Ａ）式で算出された燃料噴射時
間を用いて燃料噴射を行うと燃料噴射量が吸気管圧力と
燃料タンク内圧との変化に応じて変動する問題が生じ
る。そこで、本実施形態では（Ａ）式で算出された燃料
噴射時間を吸気圧補正係数ＫＰＭと燃料タンク内圧補正
係数ＫＰＴとを用いて補正することにより、吸気管圧力
と燃料タンク内圧とが変化した場合でも、燃料噴射量が
（Ａ）式で算出された（燃料圧力を吸気管圧力との差圧
が一定値になるように制御した場合の）燃料噴射量と同
一になるように燃料噴射時間を調整するようにしてい
る。

【００５６】本実施形態では、燃料圧力をある一定の標
準圧力に制御した場合を基準として燃料噴射時間を補正
する。前述のように、（Ａ）式で算出される燃料噴射時
間は燃料圧力と吸気管圧力との差圧が一定に維持されて
いる場合の燃料噴射時間である。一方、燃料圧力をある
一定の標準圧力に維持した場合には、吸気管圧力が低く
なるほど燃料圧力と吸気管圧力との差圧が大きくなるた
め、同一の燃料噴射時間であっても吸気管圧力が低くな
るほど燃料噴射量は増大する。このため、燃料噴射量を
同一に維持するためには、（Ａ）式で算出された燃料噴
射時間を吸気管圧力が低くなるほど短く補正する必要が
ある。

【００５７】吸気圧補正係数ＫＰＭは、上記補正を行う
ための補正係数であり吸気管圧力ＰＭに基づいて設定さ
れる。補正係数ＫＰＭを乗じることにより、燃料圧力が
標準圧力に維持されている場合に、燃料圧力が吸気管圧
力と一定の差圧に調整されている条件で算出された
（Ａ）式の燃料噴射時間で噴射される量と同一の量の燃
料を噴射するために必要とされる燃料噴射時間が算出さ
れるようになる。

【００５８】図３は、吸気圧補正係数ＫＰＭと吸気管圧
力ＰＭとの関係の一例を示す図である。一般に、吸気圧
補正係数ＫＰＭの値は燃料噴射弁の特性によって異なっ
てくるため実際の燃料噴射弁を用いた実験により設定す
ることが好ましいが、ＫＰＭの値は、図３に示すように
吸気管圧力ＰＭが低くなるほど小さな値になる。

【００５９】吸気圧補正係数ＫＰＭを乗じることによ
り、（Ａ）式で算出された燃料噴射時間は燃料圧力が一
定の標準圧力に維持されている場合に同一量のねを噴射
するのに必要な燃料噴射時間に補正される。しかし、本
実施形態では、燃料圧力は一定ではなく燃料タンク内圧
に応じて変化する。そこで、本実施形態では吸気圧補正
係数ＫＰＭにより補正された燃料噴射時間を、更に燃料
タンク内圧補正係数ＫＰＴに基づいて補正している。

【００６０】例えば、実際の燃料圧力が標準圧力より低
くなると、燃料噴射時間が同一に維持されていても燃料
噴射量は減少する。このため、実際の燃料圧力が標準圧
力より低い場合には、上記（Ａ）式とＫＰＭとで算出さ
れた燃料噴射時間を増大させなければ同一の燃料噴射量
を維持できない。

【００６１】燃料タンク内圧補正係数ＫＰＴは、この補
正を行うためのものであり燃料タンク内圧ＰＴに基づい
て設定される。ＫＰＴを乗じることにより、燃料圧力が
上記標準圧力になっていることを前提に算出された燃料
噴射時間（（Ａ）式と吸気圧補正係数ＫＰＭとで算出さ
れる燃料噴射時間）を、実際の燃料圧力（燃料タンク内
圧）に合わせて補正することが可能となる。

【００６２】図４は、燃料タンク内圧補正係数ＫＰＴと
燃料タンク内圧ＰＴとの関係の一例を示す図である。燃
料タンク内圧補正係数ＫＰＴの値は、プレッシャレギュ
レータ７５の設定差圧、燃料噴射弁の特性などにより異
なってくるため実際のプレッシャレギュレータと燃料噴
射弁とを用いた実験により設定することが好ましい。一
般には、図４に示すようＫＰＴの値は燃料タンク内圧が
低くなるほど大きな値に設定される。また、本実施形態
では燃料タンク内圧ＰＴが大気圧のときにＫＰＴの値が
１になるように前述の標準圧力が設定されている。

【００６３】本実施形態では、ＥＣＵ３０は機関１００
のクランク軸一定回転角毎に燃料噴射時間を算出する。
この際、ＥＣＵ３０はまず、図示しない吸気管圧力セン
サから吸気管圧力ＰＭを、また圧力センサ３３から現在
の燃料タンク内圧ＰＴを、それぞれ読込み、読込んだＰ
ＭとＰＴとの値に基づいて、それぞれＥＣＵ３０のＲＯ
Ｍに記憶した図３、図４の関係に基づいて、吸気圧補正
係数ＫＰＭと燃料タンク内圧補正係数ＫＰＴとを算出す
る。

【００６４】そして、別途読込んだ吸入空気量ＧＡ、機
関回転数ＮＥ、フィードバック補正係数ＦＡＦ及び運転
状態に基づいて設定される補正係数ＫＦとを用いて、以
下の（Ｂ）式に基づいて各燃料噴射弁からの燃料噴射時
間を算出する。 ＴＡＵ＝（ＧＡ／ＮＥ）×Ｋ×ＦＡＦ×ＫＦ×ＫＰＭ×ＫＰＴ …（Ｂ）

【００６５】これにより、図１のリターンレス燃料シス
テムにおいて、パージ等による燃料タンク内圧変動が生
じた場合でも正確に燃料噴射量を適切な値に制御するこ
とが可能となる。なお、本実施形態では吸気管圧力ＰＭ
を吸気管圧力センサを設けて直接検出しているが、例え
ば、機関吸入空気量と機関回転数、吸気管圧力の３つは
互いに相関関係があり、上記３つの機関運転パラメータ
のうち２つが決定されれば残りの１つも定まるようにな
る。従って、吸気管圧力ＰＭをセンサを用いて直接検出
することなく、エアフローメータで検出した機関吸入空
気量ＧＡと機関回転数ＮＥとを用いて算出することも可
能である。

【００６６】（２）第２の実施形態 次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実
施形態においても、第１の実施形態と同様前述の（Ｂ）
式に基づいて燃料噴射時間を補正するが、第１の実施形
態では、燃料タンク内圧補正係数ＫＰＴを圧力センサ３
３を用いて直接検出した燃料タンク内圧に基づいて算出
しているのに対して、本実施形態では燃料タンク内圧を
直接検出することなく、他の機関運転状態を表すパラメ
ータから算出（推定）する点が第１の実施形態と相違し
ている。

【００６７】前述したように、パージが実行されていな
いときには燃料タンク内圧は略大気圧となるため燃料タ
ンク内圧補正係数ＫＰＴは１になる。一方、パージが実
行されると、吸気管１に生じた負圧は、パージ制御弁１
５とキャニスタ１０及びベントバルブ１３１の連通孔１
３１ｆを介して燃料タンク１１内に伝達される。このう
ち、キャニスタ１０（及びパージ通路１４）、及び連通
孔１３１ｆ（及びブリーザ配管１３）の通気抵抗はシス
テムが定まれば変化することはない。一方、吸気管圧力
とパージ制御弁１５開度とは機関運転状態に応じて変化
する。このため、パージ実行時の燃料タンク内圧は、吸
気管負圧とパージ制御弁開度とにより定まるようにな
る。

【００６８】本実施形態では、予めパージ制御弁１５を
全開としたときの吸気管圧力ＰＭと、そのときの燃料タ
ンク内圧ＰＴ１との関係を実際のパージシステムを用い
て実験により求めてある。図５は、パージ制御弁１５を
全開に保持したときの燃料タンク内圧ＰＴ１（絶対圧）
と吸気管圧力（絶対圧力）ＰＭとの関係を示している。

【００６９】図５において、吸気管圧力ＰＭ（絶対圧
力）は図の横軸右側になるほど小さくなるように（すな
わち負圧が大きくなるように）表してある。図５に示す
ように、燃料タンク内圧ＰＴ１はＰＭが小さいほど（す
なわち、吸気管内大きくなるほど）低下する。上述のよ
うに、図５の関係から求まる燃料タンク内圧ＰＴ１はパ
ージ制御弁１５が全開に保持された場合の燃料タンク内
圧であるが、パージ制御弁１５開度が全開でない場合の
燃料タンク内圧は、ＰＴ１とパージ制御弁開度（パーセ
ント）との積で近似することができる。

【００７０】また、本実施形態のパージ制御弁１５は、
ソレノイドアクチュエータを備えており、ソレノイドア
クチュエータの駆動パルスがオンのときに開弁し、オフ
のときに閉弁する構成とされており、駆動パルスの１周
期の時間にに占めるオン時間の割合（デューティ比）Ｄ
Ｒが通常の制御弁でいう弁開度に相当する。すなわち、
デューティ比ＤＲ＝１はパージ制御弁全開に、ＤＲ＝０
はパージ制御弁全閉にそれぞれ相当している。

【００７１】そこで、本実施形態では、ＥＣＵ３０は図
４を用いて燃料タンク内圧補正係数ＫＰＴを算出するた
めの燃料タンク内圧ＰＴを、一定時間毎に以下の（Ｃ）
式により算出している。 ＰＴ＝ＰＴ_i-1＋（ＰＴ１×ＤＲ）／ＮＭ ……（Ｃ）

【００７２】ここで、ＰＴ_i-1は前回算出した燃料タン
ク内圧、ＮＭは重み付係数（いわゆる「なまし係
数」）、ＰＴ１は図５に基づいて吸気管圧力ＰＭから求
めた燃料タンク内圧、ＤＲはパージ制御弁１５のデュー
ティ比である。すなわち、現在の燃料タンク内圧は前回
算出した燃料タンク内圧ＰＴ_i-1と現在の吸気管圧力と
パージ制御弁開度から求まる燃料タンク内圧（ＰＴ１×
ＤＲ）との、重み付係数ＮＭを用いた加重平均として算
出される。

【００７３】ここで、現在の燃料タンク内圧として（Ｐ
Ｔ１×ＤＲ）を用いずに、前回算出した燃料タンク内圧
と（ＰＴ１×ＤＲ）との加重平均を用いるのは、（ＰＴ
１×ＤＲ）で算出される燃料タンク内圧は、充分に時間
が経過して燃料タンク内圧が平衡状態に到達したときの
圧力であるため、吸気管圧力やパージ制御弁開度変化後
直ちには燃料タンク内圧は（ＰＴ１×ＤＲ）にはなら
ず、徐々に変化するためである。

【００７４】また、なまし係数ＮＭは一定値としてもよ
いが、本実施形態では、燃料タンク内の燃料量に応じて
なまし係数ＮＭを設定している。図６は、燃料タンク内
の燃料量ＱＦに応じたなまし係数ＮＭの設定の一例を示
す図である。図６では、燃料タンク内燃料量ＱＦが多く
なるほどなまし係数ＮＭの値は小さく設定するようにし
ている。これは、燃料タンク内の液面上部空間容積は、
燃料量が多いほど小さくなるため、吸気圧力やパージ制
御弁開度が変化した場合に短い時間でタンク内圧が平衡
に到達する（すなわちタンク内圧が短時間で（ＰＴ１×
ＤＲ）になる）ことを考慮したものである。

【００７５】本実施形態では、ＥＣＵ３０はパージ実行
中は吸気管圧力ＰＭに基づいて、図６の関係から燃料タ
ンク内の平衡圧力ＰＴ１を求め、更にパージ制御弁開度
（デューティ比）ＤＲとＰＴ１とを用いて、上述の
（Ｃ）式から現在の燃料タンク内圧ＰＴを算出する。そ
して、算出したＰＴを用いて、図４の関係から燃料タン
ク内圧補正係数ＫＰＴを求め、（Ｂ）式により燃料噴射
時間を算出する。また、パージが実行されていない場合
には、燃料タンク内圧補正係数ＫＰＴの値は１に設定さ
れる。

【００７６】本実施形態によれば、図１のリターンレス
燃料システムにおいて、燃料タンク内圧を直接検出する
圧力センサを用いることなく、パージ等による燃料タン
ク内圧変動が生じた場合にも正確に燃料噴射量を適切な
値に制御することが可能となる。

【００７７】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、燃料圧
力を燃料タンク内圧に対して一定の差圧を生じるように
制御する場合にも、燃料タンク内圧の変動により燃料噴
射量が影響を受けることを防止し正確に燃料噴射量を制
御することが可能となる共通の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した実施形態
の概略構成を示す図である。

【図２】図１の実施形態のベントバルブの概略構成を説
明する図である。

【図３】吸気圧補正係数ＫＰＭと吸気管圧力ＰＭとの関
係の一例を示す図である。

【図４】燃料タンク内圧補正係数ＫＰＴと燃料タンク内
圧ＰＴとの関係の一例を示す図である。

【図５】パージ制御弁全開時の燃料タンク内圧と吸気管
圧力との関係の一例を示す図である。

【図６】燃料タンク内燃料量に応じたなまし係数の設定
例を説明する図である。

【符号の説明】

１０…キャニスタ １１…燃料タンク ３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ３３…圧力センサ ７０…燃料ポンプ ７１…燃料供給配管 ７５…プレッシャレギュレータ １００…内燃機関本体 １０１…燃料噴射弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料噴射弁に燃料タンクから
   加圧燃料を供給する燃料供給配管と、 前記燃料タンク内に配置され、前記燃料供給配管内の燃
   料圧力と前記燃料タンク内圧との差が一定になるように
   前記燃料供給配管内の燃料圧力を調整するプレッシャレ
   ギュレータと、 機関運転状態に基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴
   射時間を設定する燃料噴射量設定手段と、 燃料タンク内圧を検出する圧力検出手段と、 前記圧力検出手段により検出されたタンク内圧に基づい
   て、前記燃料噴射量設定手段により設定された燃料噴射
   時間を補正する補正手段と、 前記補正後の燃料噴射時間で前記燃料噴射弁からの燃料
   噴射を実施する燃料噴射制御手段と、 を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 前記圧力検出手段は、機関吸気管圧力を
   含む機関運転状態を表すパラメータに基づいて前記燃料
   タンク内圧を間接的に検出する、請求項１に記載の内燃
   機関の燃料噴射制御装置。