JP2004027950A - 車両用エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ポンプの吐出量を制御することで燃圧を目標燃圧に調整する構成の燃料供給装置において、目標燃圧が変化しても、フューエルダンパによって燃圧脈動を安定して減衰させることができるようにする。
【解決手段】フューエルダンパのセット荷重を変化させるピエゾアクチュエータを設け、目標燃圧に応じてピエゾアクチュエータの印加電圧の初期値を設定すると共に（Ｓ４２）、実際の燃圧脈動幅に応じて前記初期値をフィードバック補正する（Ｓ４３）。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ポンプの吐出量を制御することで、エンジンに供給される燃料の圧力を目標圧力に調整する構成の車両用エンジンの燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料ポンプの吐出量を制御することで、エンジンに供給される燃料の圧力を燃料温度に応じた目標圧力にフィードバック制御する構成の車両用エンジンの燃料供給装置が知られている（特開平７−２９３３９７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンの燃料供給装置では、燃料ポンプとエンジン（燃料噴射弁）との間の燃料配管にフューエルダンパを介装し、燃圧脈動の吸収を図ることが行われていた。
しかし、上記のように、目標燃圧が切り換えられるシステムでは、目標燃圧によって燃圧脈動を吸収しきれない条件が発生し、大きな燃圧脈動の発生によって噴射量（空燃比）のばらつきが発生し、排気性状を悪化させることがあるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料ポンプの吐出量を制御することで、エンジンに供給される燃料の圧力を目標圧力に調整する構成の車両用エンジンの燃料供給装置において、目標圧力が変化しても、大きな燃圧脈動の派生を回避できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、燃料ポンプとエンジンとの間に、セット荷重が可変に構成されるフューエルダンパを介装すると共に、該フューエルダンパのセット荷重を、燃料圧力の目標値に応じて変化させる構成とした。
上記構成によると、目標燃圧に応じてフューエルダンパのセット荷重が変更され、そのときの目標燃圧において燃圧脈動の減衰に最適なセット荷重に切り換えられる。
【０００６】
従って、目標燃圧が切り換えられても、常に燃圧脈動を充分に小さく抑制することができ、噴射量（空燃比）のばらつきによる排気性状の悪化を回避できる。請求項２記載の発明では、燃料ポンプとエンジンとの間に、セット荷重が可変に構成されるフューエルダンパを介装すると共に、該フューエルダンパのセット荷重を、燃料圧力の脈動幅に応じてフィードバック制御する構成とした。
【０００７】
上記構成によると、実際の脈動幅に基づいてフューエルダンパのセット荷重をフィードバック制御することで、そのときの条件で燃圧脈動の減衰に最適なセット荷重に収束することになる。
従って、目標燃圧の違いの他、種々のばらつき要因があっても、燃圧脈動を精度良く抑制することができ、噴射量（空燃比）のばらつきによる排気性状の悪化をより安定的に回避できる。
【０００８】
請求項３記載の発明では、燃料ポンプとエンジンとの間に、セット荷重が可変に構成されるフューエルダンパを介装する一方、このフューエルダンパのセット荷重の初期値を、目標圧力に応じて設定すると共に、前記初期値を燃料圧力の脈動幅に応じてフィードバック補正する構成とした。
上記構成によると、フューエルダンパのセット荷重の初期値がそのときの目標圧力に応じて設定され、更に、該初期値によって燃圧脈動が充分に抑制されないときには、該初期値を補正するフィードバック制御が行われる。
【０００９】
従って、目標燃圧の切り換えに対してフューエルダンパのセット荷重を最適値付近に応答良く変化させることができ、かつ、種々のばらつき要因に対してフューエルダンパのセット荷重を最適値に修正させて燃圧脈動を精度良く抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態における車両用エンジンの燃料供給装置のシステム概略図である。
この図１において、燃料タンク１には、電動式の燃料ポンプ２が内設され、該燃料ポンプ２の吐出口に一端が接続される燃料供給管３の他端は、エンジン４のシリンダヘッド付近にシリンダ列方向に沿って固定される燃料ギャラリーパイプ５に接続され、前記燃料ポンプ２により燃料タンク１から吸い込まれた燃料が、前記燃料ギャラリーパイプ５に圧送される。
【００１１】
前記燃料ギャラリーパイプ５には、エンジン４の気筒毎（本実施形態では４気筒）に設けられる燃料噴射弁６ａ〜６ｄが接続され、該燃料噴射弁６ａ〜６ｄによって各気筒に対して個別に燃料が供給される。
また、前記燃料供給管３の途中には、燃圧脈動を減衰させるために、図２に示すようなフューエルダンパ８が介装されている。
【００１２】
前記フューエルダンパ８は、中空状の本体８１の下面中央部に燃料導入管８０が接続され、該燃料導入管８０の開口面積が弁体８２の離接によって変化するようになっている。
前記弁体８２は、周縁が本体８１に固定され本体８１内を上下に隔成するダイヤフラム８３の中央に固定されると共に、本体８１の天井壁と弁体８２との間に介装されるコイルスプリング８４によって燃料導入管８１側に向けて付勢される。
【００１３】
前記ダイヤフラム８３で隔成される本体８１の上側の基準圧室には大気が導入される。
前記燃料導入管８０と弁体８２との隙間を介して本体８１内に流れた燃料は、前記燃料導入管８０を囲むように前記本体８１の下面に開口される排出口８６を介して排出される。
【００１４】
ここで、前記コイルスプリング８４と本体８１との間には、ピエゾアクチュエータ８５が介装され、該ピエゾアクチュエータ８５に電圧を印加することで、ピエゾアクチュエータ８５が延び、コイルスプリング８４によるセット荷重が変化する。
尚、本実施形態では、ピエゾアクチュエータ８５に印加する電圧が高くなると、フューエルダンパ８のセット荷重が増大変化する構成となっている。
【００１５】
コネクタ８７は、前記ピエゾアクチュエータ８５に対する給電を行うためのものであり、本体８１の上側に固定されている。
前記燃料ポンプ２の印加電圧（吐出量）、前記燃料噴射弁６ａ〜６ｄの噴射時期・噴射量、前記ピエゾアクチュエータ８５によるセット荷重調整は、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと略す）７によって制御される。
【００１６】
前記ＥＣＵ７には、各種センサからの検出信号が入力され、これらの検出信号に基づく演算処理によって、前記燃料ポンプ２の印加電圧（吐出量）を制御する電圧制御信号、及び、各燃料噴射弁６ａ〜６ｄの噴射時期・噴射量を制御する噴射パルス信号を出力し、更に、ピエゾアクチュエータ８５に対する印加電圧の制御信号を出力する。
【００１７】
前記各種センサとしては、前記燃料ギャラリーパイプ５において燃料噴射弁６ａ〜６ｄに供給される燃料の圧力Ｐを検出する燃圧センサ１１、エンジン４の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１２、エンジン４の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ１３、エンジン４の回転速度Ｎｅを検出する回転センサ１４などが設けられる。
【００１８】
更に、前記ＥＣＵ７には、スタートスイッチ１５のＯＮ・ＯＦＦ信号が入力される。
ここで、前記ＥＣＵ７による燃料ポンプ２及びピエゾアクチュエータ８５の制御を、図３及び図４のフローチャートに従って説明する。
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、上記各種センサ及びスイッチで検出される運転条件の読み込みを行う。
【００１９】
ステップＳ２では、前記燃料ポンプ２の印加電圧（吐出量）のフィードバック制御（ＦＰＣＳ制御）を行う。
前記フィードバック制御においては、例えば始動直後の所定時間内と、該所定時間経過後とに判別し、始動直後においては温度条件に応じて目標燃圧を設定する一方、前記所定時間経過後は、エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて目標燃圧を設定する。
【００２０】
そして、前記燃圧センサ１１で検出される実際の燃圧（平均燃圧）が、前記目標燃圧に一致するように、燃料ポンプ２の印加電圧をフィードバック制御する。
ステップＳ３では、燃圧脈動防止制御の許可条件が成立しているか否かを判別する。
具体的には、前記燃料ポンプ２のフィードバック制御中であって、目標燃圧の切り換え後から所定時間以上経過していて、かつ、燃圧センサ１１で検出される燃圧の脈動幅（脈動幅＝最大値−最小値）が所定値以上であるときに、許可条件が成立していると判断する。
【００２１】
前記脈動防止制御の許可条件が成立している場合には、ステップＳ４へ進んで、燃圧脈動の低下制御を実行する。
ステップＳ４における脈動低下制御の詳細は、図４のフローチャートに示してある。
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ４１では、目標燃圧の切り換えが行われた後の初回であるか否かを判別する。
【００２２】
目標燃圧切り換え後の初回であるときには、ステップＳ４２へ進み、目標燃圧に応じて前記ピエゾアクチュエータ８５の印加電圧の初期値を記憶したテーブルを参照して、そのときの目標燃圧に対応する初期印加電圧を求める。
前記初期印加電圧は、目標燃圧毎に燃圧脈動を最も小さく抑制できるセット荷重になる印加電圧として記憶されている。
【００２３】
目標燃圧切り換え後の初回に初期印加電圧を設定すると、ステップＳ４３へ進んで、前記ピエゾアクチュエータ８５の印加電圧を、前記初期値を基準にフィードバック制御する。
具体的には、燃圧センサ１１で検出される燃圧の最大値ＭＡＸをサンプリングし、該最大値ＭＡＸと目標燃圧との差から脈動の大きさを求め、該脈動の大きさに応じて以下のように前記初期印加電圧を補正して最終的な印加電圧を演算する。
【００２４】
印加電圧＝初期値＋（ＭＡＸ−目標燃圧）×係数Ｐ＋（ＭＡＸ−目標燃圧）／｜ＭＡＸ−目標燃圧｜×係数ｉ
尚、係数Ｐ及び係数ｉは、予め決定される固定値である。
上記フィードバック制御によって、初期値では印加電圧の不足によって大きな燃圧脈動が発生する場合に、印加電圧が増大補正されて燃圧脈動をより小さく抑制する。
【００２５】
上記実施形態によると、目標燃圧の変化によって、フューエルダンパ８に要求されるセット荷重が変化すると、ピエゾアクチュエータ８５の印加電圧を変化させて、要求のセット荷重に切り換えるから、目標燃圧に関わらずに常に燃圧脈動を小さく抑制できる。
従って、燃料噴射弁６ａ〜６ｄによる噴射量のばらつきを小さくでき、空燃比制御精度を向上させることができるから、排気性状が改善される。
【００２６】
また、目標燃圧に応じて初期値を設定する一方、実際の脈動幅に応じて印加電圧をフィードバック制御するので、目標燃圧の切り換えに対してフューエルダンパ８のセット荷重を最適値付近に応答良く変化させることができると共に、各種ばらつき要因によって印加電圧の最適値が変化しても、これに対応して印加電圧を変化させて、燃圧脈動を確実に抑制できる。
【００２７】
尚、上記実施形態では、目標燃圧に応じて設定した初期印加電圧を、実際の脈動幅に応じてフィードバック補正する構成としたが、目標燃圧に基づく印加電圧を、そのままピエゾアクチュエータ８５の最終的な印加電圧としても良く、また、目標燃圧に応じた初期値の設定を省略して、フィードバック制御のみから印加電圧を決定させることができる。
【００２８】
フィードバック制御のみからピエゾアクチュエータ８５の印加電圧を制御する場合には、印加電圧を変化させたときの脈動幅の変化から、脈動幅を減少させる印加電圧の変化方向を判断し、脈動幅が減少する方向に徐々に電圧を変化させるようにすると良い。
また、フューエルダンパ８のセット荷重を変化させるためのアクチュエータを、ピエゾアクチュエータ８５に限定するものではなく、フューエルダンパ８の構造を図２に示したものに限定するものでもない。
【００２９】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用エンジンの燃料供給装置において、
前記フューエルダンパのセット荷重を、ピエゾアクチュエータによって変化させることを特徴とする車両用エンジンの燃料供給装置。
【００３０】
上記構成によると、電圧印加によるピエゾアクチュエータの伸張によってフューエルダンパのセット荷重が変えられる。
従って、フューエルダンパのセット荷重を簡便な構成でかつ応答良く変化させることができる。
（ロ）請求項２又３記載の車両用エンジンの燃料供給装置において、
前記フィードバック制御を、目標圧力の切り換え後所定時間が経過してから行わせることを特徴とする車両用エンジンの燃料供給装置。
【００３１】
上記構成によると、目標圧力の切り換え後の所定時間内では、フィードバック制御が禁止され、前記所定時間が経過してから燃料圧力の脈動幅に応じたセット荷重のフィードバック制御が行われる。
従って、目標圧力の切り換えに伴う圧力変動を脈動と誤判断して、セット荷重が誤って制御されることが回避される。
（ハ）請求項２又３記載の車両用エンジンの燃料供給装置において、
前記フィードバック制御を、燃料圧力の脈動幅が所定値以上であるときに行わせることを特徴とする車両用エンジンの燃料供給装置。
【００３２】
上記構成によると、燃料圧力の脈動幅が所定値よりも小さい場合には、フューエルダンパのセット荷重のフィードバック制御が停止され、所定値以上になると、実際の脈動幅に応じてセット荷重をフィードバック制御することで、脈動幅が前記所定値よりも小さくなるようにする。
従って、燃圧脈動が充分に小さい状態でセット荷重がフィードバック制御されることが回避され、セット荷重の制御を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における車両用エンジンの燃料供給装置のシステム構成図。
【図２】実施の形態におけるフューエルダンパを示す断面図。
【図３】実施の形態における燃圧制御のメインルーチンを示すフローチャート。
【図４】実施の形態におけるフューエルダンパのセット荷重の制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…燃料タンク、２…燃料ポンプ、３…燃料供給管、４…エンジン、５…燃料ギャラリーパイプ、６ａ〜６ｄ…燃料噴射弁、７…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、８…フューエルダンパ、１１…燃圧センサ、１２…水温センサ、１３…エアフローメータ、１４…回転センサ、８５…ピエゾアクチュエータ

Claims (3)

1. 燃料ポンプの吐出量を制御することで、エンジンに供給される燃料の圧力を目標圧力に調整する構成の車両用エンジンの燃料供給装置であって、
   前記燃料ポンプとエンジンとの間に、セット荷重が可変に構成されるフューエルダンパを介装すると共に、該フューエルダンパのセット荷重を、前記目標圧力に応じて変化させることを特徴とする車両用エンジンの燃料供給装置。
2. 燃料ポンプの吐出量を制御することで、エンジンに供給される燃料の圧力を目標圧力に調整する構成の車両用エンジンの燃料供給装置であって、
   前記燃料ポンプとエンジンとの間に、セット荷重が可変に構成されるフューエルダンパを介装すると共に、該フューエルダンパのセット荷重を、燃料圧力の脈動幅に応じてフィードバック制御することを特徴とする車両用エンジンの燃料供給装置。
3. 燃料ポンプの吐出量を制御することで、エンジンに供給される燃料の圧力を目標圧力に調整する構成の車両用エンジンの燃料供給装置であって、
   前記燃料ポンプとエンジンとの間に、セット荷重が可変に構成されるフューエルダンパを介装する一方、
   該フューエルダンパのセット荷重の初期値を、前記目標圧力に応じて設定すると共に、前記初期値を燃料圧力の脈動幅に応じてフィードバック補正することを特徴とする車両用エンジンの燃料供給装置。

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