JP2004144024A

JP2004144024A - Fuel supplying device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004144024A
Application number: JP2002310238A
Authority: JP
Inventors: Masanao Idogawa; 井戸側　正直; Jun Maemura; 前村　純; Hironao Kishi; 岸　宏尚
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: JP4075567B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably supply fuel to an internal combustion engine by preventing insufficiency of a fuel injection quantity, even if pump efficiency of a high pressure fuel pump is changed to change a maximum discharge amount. <P>SOLUTION: In step 110, the required injection quantity Qfin is calculated based on an engine operation state. In step 130, the maximum discharge amount Qcap of the high pressure fuel pump is calculated based on engine rotational speed NE and a cooling water temperature THW. When the required injection quantity Qfin is more than half of the maximum discharge amount Qcap, insufficiency of the injection quantity relative to the required injection quantity Qfin is generated, and thereby an electromagnetic spindle valve is maintained in an opened state to stop a pressurizing operation of the high pressure fuel pump in step 160. When the required injection quantity Qfin is less than half of the maximum discharge amount Qcap, sufficient fuel relative to the required injection quantity Qfin can be supplied, and thereby the pressurizing operation of the high pressure fuel pump is performed in step 150. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧燃料ポンプの加圧動作により燃料を加圧して高圧燃料配管内に吐出し、高圧燃料配管の高圧燃料をインジェクタを介して内燃機関に供給する内燃機関の燃料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃焼室内へ燃料が直接噴射により供給される筒内噴射式内燃機関のような内燃機関においては、高圧になる燃焼室内の圧力に抗してインジェクタによる燃料噴射を行う。そのため、このような筒内噴射式内燃機関の燃料噴射に際しては、燃料を高圧に加圧してインジェクタに供給する高圧燃料供給装置が必要不可欠とされる。このような高圧燃料供給装置では、燃料タンクからフィードポンプによって供給される燃料を高圧燃料ポンプの内部を通し、この高圧燃料ポンプの加圧動作により加圧して高圧燃料配管（デリバリパイプ）内に吐出し、高圧燃料をインジェクタを介して内燃機関に供給するようにしている。
【０００３】
しかしながら、機関始動時には要求噴射量が多く、高圧燃料ポンプの加圧動作がなされると、高圧燃料配管内に吐出される燃料量は高圧燃料ポンプの吐出量に依存することから、内燃機関に燃料を安定して供給することができなくなる。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献１に示される燃料供給装置が提案されている。この燃料供給装置は、機関始動時には高圧燃料ポンプの加圧動作を停止し、フィードポンプから供給される燃料を高圧燃料ポンプの内部を素通りさせるようにしている。フィードポンプから供給される燃料量は多く、これにより、要求噴射量が多くなる機関始動時であっても、噴射量が不足しないように対処することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１２５１６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１の内燃機関の燃料供給装置においては、内燃機関の始動判定がなされると高圧燃料ポンプの加圧動作を行わせるようにしているが、依然、以下の問題があった。
【０００７】
すなわち、高圧燃料ポンプの大型化やコストアップを抑制するうえでは、高圧燃料ポンプの定格吐出量をできるだけ抑えることが望ましい。この定格吐出量とは例えばポンプ室断面積とストロークとの積で定まる量である。しかし、高圧燃料ポンプの定格吐出量を抑えると、機関の始動判定後であっても、特に冷間時の要求噴射量が多いときには噴射量が不足するという事態を招く。また、高圧燃料ポンプの最大吐出量は、そのときのポンプ効率によって変化することから、こうしたポンプ効率の低下に起因して高圧燃料ポンプの最大吐出量が減少し、内燃機関に燃料を安定して供給することができないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高圧燃料ポンプのポンプ効率が変化して最大吐出量が変化しても、燃料噴射量の不足を防止して内燃機関に燃料を安定して供給することができる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、フィードポンプから供給される燃料を高圧燃料ポンプの内部を通し、該高圧燃料ポンプの加圧動作により加圧して高圧燃料配管内に吐出し、該高圧燃料配管の高圧燃料をインジェクタを介して内燃機関に供給する内燃機関の燃料供給装置において、機関運転状態に基づく要求噴射量が所定値よりも少ないか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記要求噴射量が前記所定値よりも少ない旨が判定されるまでは前記高圧燃料ポンプの加圧動作を停止して前記フィードポンプから供給される燃料を前記高圧燃料ポンプの内部を素通りさせるとともに、前記判定手段により前記要求噴射量が前記所定値よりも少ない旨が判定されたときには前記高圧燃料ポンプの加圧動作を行わせる制御手段と、前記高圧燃料ポンプのポンプ効率に影響を及ぼす状態量に基づき前記所定値を可変設定する設定手段と、を備えることを要旨とする。
【００１０】
上記の構成によれば、内燃機関の始動完了後において要求噴射量が所定値以上である場合には、フィードポンプから供給される燃料が高圧燃料ポンプの内部を素通りして高圧燃料配管に送られる。よって、高圧燃料配管から十分な燃料を内燃機関に供給することができる。しかも、高圧燃料ポンプのポンプ効率に応じて所定値を可変設定している。従って、ポンプ効率の変化に応じて高圧燃料ポンプの最大吐出量が変化しても、このポンプ効率を考慮した所定値と要求噴射量との大小関係に基づき高圧燃料ポンプの加圧動作を制御することができるので、内燃機関に燃料を安定して供給することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記高圧燃料ポンプは、前記内燃機関によって駆動されることにより前記燃料の加圧動作を行うものであり、前記状態量は、機関回転速度及び燃料温度の少なくともひとつであることを要旨とする。
【００１２】
高圧燃料ポンプの最大吐出量は定格吐出量とそのときのポンプ効率との積とに基づいて定まる。ここで定格吐出量とは例えばポンプ室断面積とストロークとの積で定まる量である。高圧燃料ポンプのポンプ効率は、加圧動作の速度によって変化し、加圧動作の速度の低下に伴ってポンプ効率は低下する。高圧燃料ポンプの加圧動作の速度は機関回転速度に依存し、高圧燃料ポンプのポンプ効率は機関回転速度の変化に応じて変化することとなる。また、高圧燃料ポンプのポンプ効率は、燃料の粘度によって変化し、粘度の低下に伴ってポンプ効率は低下する。燃料の粘度は燃料温度に依存し、燃料温度が上昇すれば粘度は小さくなり、燃料温度が低下すれば粘度は大きくなるため、高圧燃料ポンプのポンプ効率は、燃料温度の上昇に応じて低下することとなる。
【００１３】
従って、上記の構成によれば、ポンプ効率を変化させる機関回転速度及び燃料温度の少なくともひとつに基づいて所定値を可変設定するようにしているので、所定値を適切に設定することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記設定手段は、前記高圧燃料配管内の燃料圧力に基づき前記所定値を可変設定することを要旨とする。
【００１５】
上記の構成によれば、高圧燃料配管内の燃料圧力が高いときには高圧燃料配管内には燃料が多く蓄えられており、その分、噴射量を確保することができる。従って、高圧燃料配管内の燃料圧力に基づき所定値を可変とすることにより、高圧燃料ポンプの加圧動作をより適切に制御することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を筒内噴射式４気筒ガソリンエンジンの燃料供給装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
【００１７】
図２に示すように、エンジン１１において、そのピストン１２はコネクティングロッド１３を介してクランクシャフト１４に連結され、同ピストン１２の往復移動がコネクティングロッド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換される。クランクシャフト１４には複数の突起１４ｂを備えたシグナルロータ１４ａが取り付けられている。そして、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクシャフト１４が回転する際に前記各突起１４ｂに対応してパルス状の信号を出力するクランクポジションセンサ１４ｃが設けられている。
【００１８】
エンジン１１の燃焼室１６には、吸気通路１７及び排気通路１８が接続されている。吸気通路１７と燃焼室１６との間は吸気バルブ１９の開閉駆動によって連通・遮断される。排気通路１８と燃焼室１６との間は排気バルブ２０の開閉駆動によって連通・遮断される。これら吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の開閉駆動は、クランクシャフト１４の回転が伝達される吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２の回転によって行われる。吸気カムシャフト２１の側方にはカムポジションセンサ２１ｂが設けられている。そして、吸気カムシャフト２１の回転に伴い同シャフト２１に形成された突起２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を通過する毎に、同カムポジションセンサ２１ｂからは検出信号が出力される。
【００１９】
前記吸気通路１７には、エンジン１１への吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２３が設けられている。このスロットルバルブ２３の開度は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル２４の踏込操作に応じて調整される。なお、前記アクセルペダル２４の踏み込み量（アクセル踏込量）はアクセルポジションセンサ２５によって検出される。
【００２０】
吸気通路１７において、スロットルバルブ２３よりも上流側には吸気通路１７を通過する空気の温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ２６が設けられ、スロットルバルブ２３よりも下流側には吸気通路１７内の圧力（吸気圧）検出するためのバキュームセンサ２７が設けられている。
【００２１】
また、エンジン１１において、燃焼室１６内に直接燃料を噴射供給して燃料と空気とからなる混合気を形成するインジェクタ２８と、エンジン１１の冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ１１ａとが設けられている。そして、インジェクタ２８からの燃料噴射に基づいて燃焼室１６内に形成される混合気を燃焼させると、ピストン１２が往復移動してクランクシャフト１４が回転し、エンジン１１が駆動されるようになる。
【００２２】
次に、インジェクタ２８に高圧燃料を供給するためのエンジン１１の燃料供給装置４０の構造について図１を参照して説明する。
図１に示すように、燃料供給装置４０は、フィードポンプ４２と、高圧燃料ポンプ４４とを備えている。フィードポンプ４２は図示しない電動モータによって駆動され、燃料タンク４１内から燃料を吸い上げて高圧燃料ポンプ４４に向けて燃料を吐出する。高圧燃料ポンプ４４はフィードポンプ４２から吐出された燃料を吸入して加圧し、デリバリパイプ４３に向けて吐出する。
【００２３】
前記高圧燃料ポンプ４４は、前記排気カムシャフト２２に取り付けられたカム４５の回転に基づいてシリンダ４６内で往復移動するプランジャ４７と、シリンダ４６及びプランジャ４７によって区画されるポンプ室４８とを備えている。本実施形態において、カム４５は２つのカム山を有している。
【００２４】
このポンプ室４８は、低圧燃料通路４９を介して前記フィードポンプ４２に接続されており、低圧燃料通路４９の途中には同通路４９内の圧力を一定にするためのプレッシャレギュレータ４９ａが設けられている。また、ポンプ室４８は、逆止弁５０ａを備えた高圧燃料通路５０を介して高圧燃料配管としてのデリバリパイプ４３に接続されている。
【００２５】
このデリバリパイプ４３には前記インジェクタ２８が接続されており、同インジェクタ２８は燃焼室１６（図２参照）内へ直接燃料を噴射供給して燃料と空気とからなる混合気を生成するようになっている。さらに、前記デリバリパイプ４３には同パイプ４３内の燃料圧力（インジェクタ２８に供給される燃料の圧力）ＰＲを検出するための燃圧センサ５１が設けられている。
【００２６】
また、前記デリバリパイプ４３は、逆止弁４３ａを介して低圧燃料通路４９に接続されている。デリバリパイプ４３内の燃圧ＰＲが過度に高くなると、逆止弁４３ａが開いてデリバリパイプ４３内の高圧燃料が低圧燃料通路４９へと流出するようになっている。こうしてデリバリパイプ４３内からの燃料が流れ込む低圧燃料通路４９は、プレッシャレギュレータ４９ａにより一定の圧力に維持される。従って、前記逆止弁４３ａ及びプレッシャレギュレータ４９ａにより、デリバリパイプ４３内が過度に高圧になることが抑制される。
【００２７】
また、高圧燃料ポンプ４４には、前記低圧燃料通路４９と前記ポンプ室４８との間の燃料吸入口４８ａを連通・遮断する燃圧制御弁としての電磁スピル弁５２が設けられている。この電磁スピル弁５２は電磁ソレノイド５３を備え、同ソレノイド５３への印加電圧を制御することにより開閉動作する。
【００２８】
即ち、電磁ソレノイド５３に対する通電が停止された状態にあっては、電磁スピル弁５２がコイルスプリング５４の付勢力によって開き、低圧燃料通路４９と前記ポンプ室４８とが連通した状態になる。この状態にあって、ポンプ室４８の容積が拡張する方向にプランジャ４７が移動するとき（吸入行程中）には、フィードポンプ４２から送り出された燃料が低圧燃料通路４９を介してポンプ室４８内に吸入される。
【００２９】
また、ポンプ室４８の容積が収縮する方向にプランジャ４７が移動するとき（圧送行程中）には、電磁ソレノイド５３に対する通電により電磁スピル弁５２がコイルスプリング５４の付勢力に抗して閉弁される。その結果、低圧燃料通路４９と前記ポンプ室４８との間が遮断され、プランジャ４７による燃料の加圧動作によりポンプ室４８内の燃圧が上昇して逆止弁５０ａが開弁することにより、高圧燃料が高圧燃料通路５０を介してデリバリパイプ４３内へ吐出されるようになる。なお、前記高圧燃料ポンプ４４における燃圧及び燃料吐出量の調整は、電磁スピル弁５２の閉弁開始時期を制御し、圧送行程中における同スピル弁５２の閉弁期間を調整することによって行われる。即ち、電磁スピル弁５２の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料吐出量が増加し、電磁スピル弁５２の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出量が減少するようになる。そして、上記のように高圧燃料ポンプ４４の燃料吐出量を調整することにより、デリバリパイプ４３内の燃料圧力が制御される。
【００３０】
本実施形態において、高圧燃料ポンプ４４はクランクシャフト１４の１回転に対して燃料の圧送を１回行うようになっている。すなわち、エンジン１１の２気筒における２回の燃料噴射に対して、高圧燃料ポンプ４４は燃料の圧送を１回行うようになっている。そのため、高圧燃料ポンプ４４の１圧送当たりの最大吐出量Ｑｃａｐ　は、機関負荷に基づく最大要求噴射量Ｑｆｉｎｍａｘの２回分よりも大きな値に設定されている。なお、高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　は、定格吐出量Ｑｃとそのときのポンプ効率との積とに基づいて定まる。ここで定格吐出量Ｑｃとは例えばポンプ室４８の断面積とプランジャ４７のストロークとの積で定まる量である。
【００３１】
次に、本実施形態の燃料供給装置４０の電気的構成を図３に基づいて説明する。
この燃料供給装置４０は、エンジン１１の運転状態を制御するための電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５５を備えている。このＥＣＵ５５は、ＲＯＭ５６、ＣＰＵ５７、ＲＡＭ５８及びバックアップＲＡＭ５９等を備える算術論理演算回路として構成されている。
【００３２】
ＲＯＭ５６は各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ５７はＲＯＭ５６に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ５８はＣＰＵ５７での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ５９はエンジン１１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ５６、ＣＰＵ５７、ＲＡＭ５８及びバックアップＲＡＭ５９は、バス６０を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路６１及び外部出力回路６２と接続されている。
【００３３】
また、外部入力回路６１には、水温センサ１１ａ、クランクポジションセンサ１４ｃ、カムポジションセンサ２１ｂ、アクセルポジションセンサ２５、バキュームセンサ２７、吸気温センサ２６、及び燃圧センサ５１等が接続されている。一方、外部出力回路６２には、インジェクタ２８、及び電磁スピル弁５２等が接続されている。
【００３４】
このように構成されたＥＣＵ５５は、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ、冷却水温ＴＨＷ等の機関運転状態に基づいて要求噴射量Ｑｆｉｎ　と噴射時期を演算し、その演算結果に基づいてインジェクタ２８を制御して、燃料噴射を実行する。ここで、エンジン回転速度ＮＥは、クランクポジションセンサ１４ｃからの検出信号に基づき求められる。また、エンジン負荷ＫＬは、エンジン１１の吸入空気量に対応するパラメータとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて算出される。なお、吸入空気量に対応するパラメータとしては、バキュームセンサ２７からの検出信号に基づき求められる吸気圧ＰＭや、アクセルポジションセンサ２５からの検出信号に基づき求められるアクセル踏込量ＡＣＣＰ等があげられる。
【００３５】
ＥＣＵ５５は、上記のように算出される要求噴射量Ｑｆｉｎ　に基づきインジェクタ２８を駆動制御し、インジェクタ２８から噴射される燃料の量を制御する。
また、ＥＣＵ５５は、要求噴射量Ｑｆｉｎ　に見合った量の燃料をデリバリパイプ４３に向けて吐出させるべく、高圧燃料ポンプ４４の加圧動作を制御する。高圧燃料ポンプ４４の加圧動作の制御に際して、ＥＣＵ５５はエンジン回転速度ＮＥ及び冷却水温ＴＨＷに基づいて高圧燃料ポンプ４４のポンプ効率を算出し、その算出したポンプ効率と定格吐出量Ｑｃとに基づいて最大吐出量Ｑｃａｐ　を算出するようになっている。上記のように構成された高圧燃料ポンプ４４のポンプ効率は、プランジャ４７による加圧動作の速度によって変化し、加圧動作の速度の低下に伴ってポンプ効率は低下する。本実施形態において、高圧燃料ポンプ４４はエンジン１１によって駆動されるため、加圧動作の速度はエンジン回転速度ＮＥに依存し、高圧燃料ポンプ４４のポンプ効率はエンジン回転速度ＮＥの変化に応じて変化することとなる。すなわち、図５（ａ）に示されるように、エンジン回転速度ＮＥが低いほどポンプ効率は０に近い値を採り、エンジン回転速度ＮＥが高くなるほどポンプ効率は１に近い値を採るようになる。また、高圧燃料ポンプ４４のポンプ効率は、高圧燃料ポンプ４４内に吸入された燃料の粘度によって変化し、粘度の低下に伴ってポンプ効率は低下する。燃料の粘度は燃料温度に依存し、燃料温度が上昇すれば粘度は小さくなり、燃料温度が低下すれば粘度は大きくなるため、高圧燃料ポンプのポンプ効率は、燃料温度の上昇に応じて低下することとなる。本実施形態において、燃料温度を冷却水温ＴＨＷによって代用しており、図５（ｂ）に示されるように、冷却水温ＴＨＷが低いほどポンプ効率は１に近い値を採り、冷却水温ＴＨＷが高くなるほどポンプ効率は１よりも小さい値を採るようになる。このように算出されたポンプ効率と定格吐出量Ｑｃとに基づいて高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　が算出される。
【００３６】
図４はＥＣＵ５５が行う燃圧の制御処理を示す。本処理は、所定時間毎又は所定クランク角毎に起動される。なお、以下に示す各ルーチンでの処理が実行される前提として、ＥＣＵ５５には外部入力回路６１に接続された各センサ１１ａ，１４ｃ，２１ｂ，２５，２６，２７，５１等から各々信号が適宜に入力されているものとする。
【００３７】
まずステップ１１０で、機関運転状態に基づく要求噴射量Ｑｆｉｎ　が算出される。エンジン１１の始動時（エンジン回転速度ＮＥが例えば４００回転未満）においては、要求噴射量Ｑｆｉｎ　は水温センサ１１ａにて検出された冷却水温ＴＨＷに基づいてＲＯＭ５６に記憶されたマップを参照して算出される。エンジン始動時の要求噴射量Ｑｆｉｎ　は冷却水温が低いほど大きな値となり、高圧燃料ポンプ４４の１圧送当たりの最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１以上の大きな値となることがある。エンジン１１の始動後（エンジン回転速度ＮＥが例えば４００回転以上）においては、要求噴射量Ｑｆｉｎ　はエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬに基づいて算出される基本噴射量に対して始動後増量補正及び暖機増量補正を加えた値に設定される。この始動後増量補正はエンジン始動時に一定時間増量し、始動直後のエンジン回転速度ＮＥを安定させるためのものであり、その補正量は前記冷却水温ＴＨＷに基づいて設定される。暖機増量補正はエンジン冷間時に増量し、運転性を確保するためのものであり、前記冷却水温ＴＨＷに基づいて設定される。エンジン始動後の要求噴射量Ｑｆｉｎ　は冷却水温が低いほど大きな値となり、高圧燃料ポンプ４４の１圧送当たりの最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１以上の大きな値となることがある。
【００３８】
次のステップ１２０では、エンジン１１の始動後かどうかが判定される。エンジン１１の始動時であると判定されると、ステップ１６０に移行する。また、エンジン１１の始動後であると判定されると、ステップ１３０に進む。
【００３９】
ステップ１３０では、エンジン回転速度ＮＥに基づいて図５（ａ）のマップを参照して高圧燃料ポンプ４４のポンプ効率が算出され、冷却水温ＴＨＷに基づいて図５（ｂ）のマップを参照してポンプ効率が算出され、それらの算出されたポンプ効率と定格吐出量Ｑｃとに基づいて最大吐出量Ｑｃａｐ　が算出される。
【００４０】
次のステップ１４０において、要求噴射量Ｑｆｉｎ　が前記ステップ１３０で算出された最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１よりも小さいかどうかが判定される。肯定判定されるとステップ１５０に進み、否定判定されるとステップ１６０に進む。
【００４１】
ステップ１６０ではＱｆｉｎ　≧Ｑｃａｐ　／２であるため、要求噴射量Ｑｆｉｎ　に対して高圧燃料ポンプ４４は十分な燃料を供給できず、噴射量不足が発生することとなる。そのため、ＥＣＵ５５は高圧燃料ポンプ４４の電磁スピル弁５２を開弁状態に維持して高圧燃料ポンプ４４の加圧動作を停止させる。すると、フィードポンプ４２から供給される燃料は高圧燃料ポンプ４４の内部を素通りして、デリバリパイプ４３に供給されるようになり、フィードポンプ４２の吐出圧がそのままインジェクタ２８に供給する燃圧ＰＲとなる。よって、デリバリパイプ４３からそのときの要求噴射量Ｑｆｉｎ　を満たす燃料をエンジン１１に供給することができる。
【００４２】
一方、ステップ１５０ではＱｆｉｎ　＜Ｑｃａｐ　／２であるため、要求噴射量Ｑｆｉｎ　に対して高圧燃料ポンプ４４の吐出量を制御することによって十分な燃料を供給することができる。そのため、ＥＣＵ５５は高圧燃料ポンプ４４の電磁スピル弁５２を駆動し、燃圧センサ５１からの検出信号に基づき求められる燃圧ＰＲが機関運転状態に応じて設定される目標燃圧Ｐｔに近づくよう、高圧燃料ポンプ４４の燃料吐出量をフィードバック制御して前記燃圧ＰＲを適正値に維持する。
【００４３】
ここで、エンジン１１の冷間始動時における燃圧制御の挙動について図６のタイムチャートを参照して説明する。
エンジン１１の始動が開始されると、フィードポンプ４２によって燃料が高圧燃料ポンプ４４に送り出される。エンジン１１の始動時の要求噴射量Ｑｆｉｎ　は冷却水温ＴＨＷに基づいて設定される。また、エンジン始動完了後の要求噴射量Ｑｆｉｎ　はエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬに基づいて算出される基本噴射量に対して、冷却水温ＴＨＷに基づく始動後増量補正及び暖機増量補正を加えた値に設定される。冷間始動時にはこれらの要求噴射量Ｑｆｉｎ　が高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１以上になる。従って、始動時には電磁スピル弁５２の駆動が停止され、つまり、電磁スピル弁５２の閉デューティが０％に設定されて高圧燃料ポンプ４４の吐出行程でも電磁スピル弁５２が開弁状態に維持される。この状態では、高圧燃料ポンプ４４のプランジャ４７が往復運動しても、燃料は加圧されないため、フィードポンプ４２の吐出圧がそのままインジェクタ２８に供給する燃圧ＰＲとなる。この燃圧ＰＲに基づいてデリバリパイプ４３からそのときの要求噴射量Ｑｆｉｎ　を満たす燃料がエンジン１１に供給される。
【００４４】
エンジン１１の始動完了後において冷却水温ＴＨＷの上昇に伴って、機関運転状態に基づく要求噴射量Ｑｆｉｎ　は減少する。この要求噴射量Ｑｆｉｎ　が高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１以上であるときには、引き続き電磁スピル弁５２の駆動が停止され、高圧燃料ポンプ４４の吐出行程でも電磁スピル弁５２が開弁状態に維持される。そのため、フィードポンプ４２の吐出圧がそのままインジェクタ２８に供給する燃圧ＰＲとなる。この燃圧ＰＲに基づいてデリバリパイプ４３からそのときの要求噴射量Ｑｆｉｎ　を満たす燃料がエンジン１１に供給される。
【００４５】
更に、エンジン１１の始動後の冷却水温ＴＨＷの上昇に伴って、機関運転状態に基づく要求噴射量Ｑｆｉｎ　は高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１よりも少なくなる。このように要求噴射量Ｑｆｉｎ　が最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１より少なくなると、高圧燃料ポンプ４４の加圧動作を行っても要求噴射量Ｑｆｉｎ　に対して十分な燃料を供給することができる。そのため、要求噴射量Ｑｆｉｎ　が高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１よりも少なくなった時点で、電磁スピル弁５２が駆動される。すなわち、電磁スピル弁５２の閉デューティが１００％に設定され、高圧燃料ポンプ４４の吐出行程で電磁スピル弁５２が閉弁状態にされる。この状態では、高圧燃料ポンプ４４のプランジャ４７が往復運動すると燃料は加圧され、燃圧ＰＲがフィードポンプ４２の吐出圧から上昇する。この燃圧ＰＲに基づいてデリバリパイプ４３からそのときの要求噴射量Ｑｆｉｎ　を満たす燃料がエンジン１１に供給される。
【００４６】
このように構成された本実施形態の燃料供給装置によれば以下のような効果を得ることができる。
・　エンジン１１の始動完了後において要求噴射量Ｑｆｉｎ　が高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１以上となる場合には、フィードポンプ４２から供給される燃料が高圧燃料ポンプ４４の内部を素通りしてデリバリパイプ４３に送られる。よって、デリバリパイプ４３から要求噴射量Ｑｆｉｎ　を満たす十分な燃料をエンジン１１に供給することができる。しかも、高圧燃料ポンプ４４のポンプ効率に応じて、要求噴射量Ｑｆｉｎ　と比較するための最大吐出量Ｑｃａｐ　を算出している。そのため、ポンプ効率の変化に応じて高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量が変化しても、最大吐出量Ｑｃａｐ　と要求噴射量Ｑｆｉｎ　との大小関係に基づき高圧燃料ポンプ４４の加圧動作を制御することができ、エンジン１１に燃料を安定して供給することができる。
【００４７】
・　更に、高圧燃料ポンプ４４の加圧動作は、機関運転状態の推移に伴って要求噴射量Ｑｆｉｎ　が最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１よりも少なくなったことに基づいて速やかに開始することができる。このため、要求噴射量Ｑｆｉｎ　に対して噴射量不足の発生を防止しながら、デリバリパイプ４３内の燃圧ＰＲを早期に高めることができる。
【００４８】
・　高圧燃料ポンプ４４のポンプ効率をエンジン回転速度ＮＥ及び冷却水温ＴＨＷ（燃料温度の代用）に基づいて算出し、このポンプ効率に基づいて高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　を算出するようにしているので、この最大吐出量Ｑｃａｐ　を適切に設定することができる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、高圧燃料ポンプ４４の加圧動作を行わせるための要求噴射量Ｑｆｉｎ　と比較される判断基準値として、高圧燃料ポンプ４４のポンプ効率によって定まるＱｃａｐ　の２分の１を採用した。ただし、高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　にはばらつきが生じる。そこで、こうしたばらつきを考慮し、上記判断基準値として最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１よりも小さい値に設定してもよい。また、エンジン１１の停止後、直ちにエンジン１１が再始動された場合には、デリバリパイプ４３内には燃料が多く蓄えられており、その分、噴射量を確保することができるようになる。この場合、上記判断基準値として最大吐出量Ｑｃａｐ　の２分の１よりも若干大きな値に設定しても、噴射量不足の発生を防止することができ、更に、高圧燃料ポンプ４４の加圧動作を早めることができる。すなわち、高圧燃料ポンプ４４のポンプ効率によって定まる最大吐出量Ｑｃａｐ　に加え、デリバリパイプ４３内に蓄えられている燃料量を加味して上記判断基準値を設定してもよい。
【００５０】
以下、高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　に加え、デリバリパイプ４３内に蓄えられている燃料量を加味して上記判断基準値を設定する変形例を上記実施形態に基づいて説明する。
【００５１】
デリバリパイプ４３内に蓄えられている燃料量は、デリバリパイプ４３内の燃圧ＰＲから把握することができる。つまり、デリバリパイプ４３内の燃圧ＰＲが高いときにはデリバリパイプ４３内に燃料が多く蓄えられている。そこで、変形例においては、図４のステップ１３０にて算出された最大吐出量Ｑｃａｐ　をそのままステップ１４０での要求噴射量Ｑｆｉｎ　と比較される判断基準値として採用するのではなく、ステップ１３０にて算出された最大吐出量Ｑｃａｐ　を燃圧ＰＲに基づいて補正して上記判断基準値として採用する。より具体的には、ステップ１３０及びステップ１４０の間に、燃圧ＰＲが高いときには最大吐出量Ｑｃａｐ　を増大補正するステップを追加する。
【００５２】
このように構成された上記実施形態の変形例によれば更に以下のような効果を得ることができる。
・　高圧燃料ポンプ４４の最大吐出量Ｑｃａｐ　をデリバリパイプ４３内の燃圧ＰＲに基づき補正するようにしているので、高圧燃料ポンプ４４の加圧動作をより適切に制御することができるようになる。
【００５３】
なお、上記実施形態及び変形例は、以下のように変更してもよい。
・　上記実施形態及び変形例では、ステップ１３０において、エンジン回転速度ＮＥ及び冷却水温ＴＨＷに基づいて高圧燃料ポンプ４４のポンプ効率を算出するようにしたが、エンジン回転速度ＮＥ及び冷却水温ＴＨＷのいずれかひとつに基づいてポンプ効率を算出するようにしてもよい。
【００５４】
・　上記実施形態及び変形例におけるステップ１２０のエンジン始動後かどうかの判定処理を省略してもよい。
・　上記実施形態及び変形例では、燃圧制御弁としてポンプ室４８内に吸入された燃料を溢流させる形式の電磁スピル弁５２を用いたが、ポンプ室４８内に吸入される燃料を調量する形式の吸入調量弁を燃圧制御弁として用いてもよい。
【００５５】
・　上記実施形態及び変形例では、４気筒エンジン１１用の高圧燃料ポンプ４４に具体化したが、それ以外の気筒数を有するエンジン、例えば６気筒エンジンの高圧燃料ポンプに具体化してもよい。また、高圧燃料ポンプは２気筒における２噴射に対して１圧送を行うものに限定されるものではない。
【００５６】
・　上記実施形態及び変形例では、高圧燃料ポンプ４４をエンジン１１の出力より駆動して加圧動作を行わせるようにしたが、高圧燃料ポンプ４４をエンジン１１以外の駆動源、例えば電動モータの動力により駆動して加圧動作を行わせるものに具体化してもよい。
【００５７】
・　その他、本発明は、筒内噴射式ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の燃料供給装置の概要説明図。
【図２】上記エンジンを示す略図。
【図３】上記燃料供給装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】高圧燃料ポンプの制御処理を示すフローチャート。
【図５】（ａ）は高圧燃料ポンプのポンプ効率とエンジン回転速度との関係を示すマップ、（ｂ）は高圧燃料ポンプのポンプ効率と冷却水温との関係を示すマップ。
【図６】本実施形態における燃圧制御の挙動を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１１ａ…水温センサ、２８…インジェクタ、４０…燃料供給装置、４２…フィードポンプ、４３…デリバリパイプ（高圧燃料配管）、４４…高圧燃料ポンプ、４８ａ…燃料吸入口、５０…高圧燃料通路、５１…燃圧センサ、５２…電磁スピル弁、５５…判定手段、制御手段及び設定手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）、ＰＲ…燃料圧力（燃圧）、Ｑｃａｐ　…最大吐出量、Ｑｆｉｎ　…要求噴射量。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine that pressurizes fuel by a pressurizing operation of a high-pressure fuel pump, discharges the fuel into a high-pressure fuel pipe, and supplies high-pressure fuel from the high-pressure fuel pipe to the internal combustion engine via an injector. is there.
[0002]
[Prior art]
Generally, in an internal combustion engine such as a direct injection internal combustion engine in which fuel is supplied to a combustion chamber by direct injection, fuel is injected by an injector against a high pressure in the combustion chamber. Therefore, when fuel is injected into such a direct injection internal combustion engine, a high-pressure fuel supply device that pressurizes the fuel to a high pressure and supplies the fuel to the injector is indispensable. In such a high-pressure fuel supply device, fuel supplied from a fuel tank by a feed pump passes through the inside of the high-pressure fuel pump, and is pressurized by the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump and discharged into a high-pressure fuel pipe (delivery pipe). Then, high-pressure fuel is supplied to the internal combustion engine via the injector.
[0003]
However, when the engine is started, the required injection amount is large, and when the high-pressure fuel pump is pressurized, the amount of fuel discharged into the high-pressure fuel pipe depends on the discharge amount of the high-pressure fuel pump. Cannot be supplied stably.
[0004]
In order to solve such a problem, a fuel supply device disclosed in Patent Document 1 has been proposed. This fuel supply device stops the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump when the engine is started, and allows the fuel supplied from the feed pump to pass through the inside of the high-pressure fuel pump. The amount of fuel supplied from the feed pump is large, so that even at the time of starting the engine where the required injection amount increases, it is possible to take measures to prevent the injection amount from becoming insufficient.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-125161
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the fuel supply device for an internal combustion engine of Patent Document 1, when the start of the internal combustion engine is determined, the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump is performed. However, there are still the following problems.
[0007]
That is, in order to suppress the increase in size and cost of the high-pressure fuel pump, it is desirable to minimize the rated discharge amount of the high-pressure fuel pump. The rated discharge amount is, for example, an amount determined by a product of a pump chamber sectional area and a stroke. However, if the rated discharge amount of the high-pressure fuel pump is suppressed, even after the start of the engine is determined, particularly when the required injection amount in a cold state is large, the injection amount becomes insufficient. In addition, since the maximum discharge amount of the high-pressure fuel pump changes depending on the pump efficiency at that time, the maximum discharge amount of the high-pressure fuel pump decreases due to such a decrease in pump efficiency, and the fuel is stably supplied to the internal combustion engine. There was also a problem that it could not be supplied.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to prevent a shortage of fuel injection amount and prevent internal combustion even if the pump efficiency of a high-pressure fuel pump changes and the maximum discharge amount changes. An object of the present invention is to provide a fuel supply device for an internal combustion engine that can supply fuel to the engine stably.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, the means for achieving the above object and the effects thereof will be described.
According to the first aspect of the present invention, the fuel supplied from the feed pump passes through the inside of the high-pressure fuel pump, is pressurized by the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump, and is discharged into the high-pressure fuel pipe. In a fuel supply device for an internal combustion engine that supplies high-pressure fuel to an internal combustion engine via an injector, a determination unit configured to determine whether a required injection amount based on an engine operating state is smaller than a predetermined value; Until it is determined that the injection amount is smaller than the predetermined value, the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump is stopped to allow the fuel supplied from the feed pump to pass through the inside of the high-pressure fuel pump, and the determination is made. Control means for performing a pressurizing operation of the high-pressure fuel pump when it is determined by the means that the required injection amount is smaller than the predetermined value; Setting means for variably setting the predetermined value based on conditions affecting the amount of the pump efficiency of the flop, in that it comprises the gist.
[0010]
According to the above configuration, when the required injection amount is equal to or more than the predetermined value after the start of the internal combustion engine, the fuel supplied from the feed pump is sent to the high-pressure fuel pipe through the inside of the high-pressure fuel pump. . Therefore, sufficient fuel can be supplied from the high-pressure fuel pipe to the internal combustion engine. In addition, the predetermined value is variably set according to the pump efficiency of the high-pressure fuel pump. Therefore, even if the maximum discharge amount of the high-pressure fuel pump changes according to the change in the pump efficiency, the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump is controlled based on the magnitude relationship between the predetermined value in consideration of the pump efficiency and the required injection amount. Therefore, fuel can be stably supplied to the internal combustion engine.
[0011]
The invention according to claim 2 is the fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the high-pressure fuel pump performs a pressurizing operation of the fuel by being driven by the internal combustion engine. The gist is that the state quantity is at least one of the engine speed and the fuel temperature.
[0012]
The maximum discharge amount of the high-pressure fuel pump is determined based on the product of the rated discharge amount and the pump efficiency at that time. Here, the rated discharge amount is, for example, an amount determined by a product of a pump chamber sectional area and a stroke. The pump efficiency of the high-pressure fuel pump changes according to the speed of the pressurizing operation, and the pump efficiency decreases as the speed of the pressurizing operation decreases. The speed of the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump depends on the engine speed, and the pump efficiency of the high-pressure fuel pump changes according to the change in the engine speed. Further, the pump efficiency of the high-pressure fuel pump changes depending on the viscosity of the fuel, and the pump efficiency decreases as the viscosity decreases. Since the viscosity of the fuel depends on the fuel temperature, the viscosity decreases as the fuel temperature increases, and the viscosity increases as the fuel temperature decreases, so that the pump efficiency of the high-pressure fuel pump decreases as the fuel temperature increases. It will be.
[0013]
Therefore, according to the above configuration, the predetermined value is variably set based on at least one of the engine rotation speed and the fuel temperature for changing the pump efficiency, so that the predetermined value can be set appropriately.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the fuel supply device for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the setting means variably sets the predetermined value based on a fuel pressure in the high-pressure fuel pipe. And
[0015]
According to the above configuration, when the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe is high, a large amount of fuel is stored in the high-pressure fuel pipe, and the injection amount can be secured accordingly. Accordingly, by making the predetermined value variable based on the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe, the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump can be more appropriately controlled.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a fuel supply device of a direct injection 4-cylinder gasoline engine will be described with reference to the drawings.
[0017]
As shown in FIG. 2, in the engine 11, the piston 12 is connected to a crankshaft 14 via a connecting rod 13, and the reciprocating movement of the piston 12 is converted into rotation of the crankshaft 14 by the connecting rod 13. A signal rotor 14a having a plurality of protrusions 14b is attached to the crankshaft 14. A crank position sensor 14c that outputs a pulse signal corresponding to each of the protrusions 14b when the crankshaft 14 rotates is provided on a side of the signal rotor 14a.
[0018]
An intake passage 17 and an exhaust passage 18 are connected to a combustion chamber 16 of the engine 11. The communication between the intake passage 17 and the combustion chamber 16 is interrupted by opening and closing the intake valve 19. The communication between the exhaust passage 18 and the combustion chamber 16 is interrupted by opening and closing the exhaust valve 20. The opening and closing of the intake valve 19 and the exhaust valve 20 is performed by the rotation of an intake camshaft 21 and an exhaust camshaft 22 to which the rotation of the crankshaft 14 is transmitted. A cam position sensor 21b is provided on a side of the intake camshaft 21. Each time a projection 21a formed on the intake camshaft 21 passes by the cam position sensor 21b as the intake camshaft 21 rotates, a detection signal is output from the cam position sensor 21b.
[0019]
The intake passage 17 is provided with a throttle valve 23 for adjusting the amount of intake air to the engine 11. The degree of opening of the throttle valve 23 is adjusted in accordance with a depression operation of an accelerator pedal 24 provided inside the vehicle. The depression amount of the accelerator pedal 24 (acceleration depression amount) is detected by an accelerator position sensor 25.
[0020]
In the intake passage 17, an intake air temperature sensor 26 for detecting the temperature (intake air temperature) of the air passing through the intake passage 17 is provided upstream of the throttle valve 23, and the intake air sensor 26 is provided downstream of the throttle valve 23. A vacuum sensor 27 for detecting the pressure (intake pressure) in the passage 17 is provided.
[0021]
In the engine 11, an injector 28 for directly injecting and supplying fuel into the combustion chamber 16 to form a mixture of fuel and air and a water temperature sensor 11a for detecting a cooling water temperature THW of the engine 11 are provided. I have. When the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 16 is burned based on the fuel injection from the injector 28, the piston 12 reciprocates, the crankshaft 14 rotates, and the engine 11 is driven.
[0022]
Next, the structure of a fuel supply device 40 of the engine 11 for supplying high-pressure fuel to the injector 28 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the fuel supply device 40 includes a feed pump 42 and a high-pressure fuel pump 44. The feed pump 42 is driven by an electric motor (not shown), draws fuel from the fuel tank 41, and discharges the fuel toward the high-pressure fuel pump 44. The high-pressure fuel pump 44 sucks the fuel discharged from the feed pump 42, pressurizes the fuel, and discharges the fuel toward the delivery pipe 43.
[0023]
The high-pressure fuel pump 44 includes a plunger 47 that reciprocates in a cylinder 46 based on rotation of a cam 45 attached to the exhaust camshaft 22, and a pump chamber 48 defined by the cylinder 46 and the plunger 47. I have. In this embodiment, the cam 45 has two cam ridges.
[0024]
The pump chamber 48 is connected to the feed pump 42 via a low-pressure fuel passage 49, and a pressure regulator 49 a for keeping the pressure in the low-pressure fuel passage 49 constant is provided in the middle of the low-pressure fuel passage 49. I have. The pump chamber 48 is connected to a delivery pipe 43 as a high-pressure fuel pipe via a high-pressure fuel passage 50 having a check valve 50a.
[0025]
The injector 28 is connected to the delivery pipe 43, and the injector 28 directly injects and supplies fuel into the combustion chamber 16 (see FIG. 2) to generate an air-fuel mixture composed of fuel and air. ing. Further, the delivery pipe 43 is provided with a fuel pressure sensor 51 for detecting a fuel pressure (pressure of fuel supplied to the injector 28) PR in the delivery pipe 43.
[0026]
The delivery pipe 43 is connected to a low-pressure fuel passage 49 via a check valve 43a. When the fuel pressure PR in the delivery pipe 43 becomes excessively high, the check valve 43a opens, and the high-pressure fuel in the delivery pipe 43 flows out to the low-pressure fuel passage 49. Thus, the low-pressure fuel passage 49 into which the fuel flows from the inside of the delivery pipe 43 is maintained at a constant pressure by the pressure regulator 49a. Therefore, the inside of the delivery pipe 43 is suppressed from being excessively high in pressure by the check valve 43a and the pressure regulator 49a.
[0027]
Further, the high pressure fuel pump 44 is provided with an electromagnetic spill valve 52 as a fuel pressure control valve for communicating and blocking a fuel suction port 48a between the low pressure fuel passage 49 and the pump chamber 48. The electromagnetic spill valve 52 includes an electromagnetic solenoid 53, and opens and closes by controlling the voltage applied to the solenoid 53.
[0028]
That is, when the power supply to the electromagnetic solenoid 53 is stopped, the electromagnetic spill valve 52 is opened by the urging force of the coil spring 54, and the low-pressure fuel passage 49 and the pump chamber 48 communicate with each other. In this state, when the plunger 47 moves in the direction in which the volume of the pump chamber 48 expands (during the suction stroke), the fuel delivered from the feed pump 42 is supplied through the low-pressure fuel passage 49 into the pump chamber 48. Is inhaled.
[0029]
When the plunger 47 moves in the direction in which the volume of the pump chamber 48 contracts (during the pressure feeding process), the electromagnetic spill valve 52 is closed against the urging force of the coil spring 54 by energizing the electromagnetic solenoid 53. You. As a result, the communication between the low-pressure fuel passage 49 and the pump chamber 48 is shut off, and the fuel pressure in the pump chamber 48 is increased by the pressurizing operation of the fuel by the plunger 47, and the check valve 50a is opened, so that the high-pressure The fuel is discharged through the high-pressure fuel passage 50 into the delivery pipe 43. The adjustment of the fuel pressure and the fuel discharge amount in the high-pressure fuel pump 44 is performed by controlling the closing start timing of the electromagnetic spill valve 52 and adjusting the closing period of the spill valve 52 during the pressure feeding stroke. That is, when the valve closing start time of the electromagnetic spill valve 52 is advanced and the valve closing period is lengthened, the fuel discharge amount increases, and when the valve closing start time of the electromagnetic spill valve 52 is delayed and the valve closing period is shortened, the fuel discharge amount decreases. I will do it. The fuel pressure in the delivery pipe 43 is controlled by adjusting the amount of fuel discharged from the high-pressure fuel pump 44 as described above.
[0030]
In the present embodiment, the high-pressure fuel pump 44 is configured to perform the pressure feeding of the fuel once for one rotation of the crankshaft 14. That is, the high-pressure fuel pump 44 performs the fuel pressure feed once for two fuel injections in the two cylinders of the engine 11. Therefore, the maximum discharge amount Qcap per one pressure feed of the high-pressure fuel pump 44 is set to a value larger than two times of the maximum required injection amount Qfinmax based on the engine load. The maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44 is determined based on the product of the rated discharge amount Qc and the pump efficiency at that time. Here, the rated discharge amount Qc is an amount determined by, for example, the product of the cross-sectional area of the pump chamber 48 and the stroke of the plunger 47.
[0031]
Next, an electrical configuration of the fuel supply device 40 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The fuel supply device 40 includes an electronic control unit (hereinafter, referred to as “ECU”) 55 for controlling an operation state of the engine 11. The ECU 55 is configured as an arithmetic and logic operation circuit including a ROM 56, a CPU 57, a RAM 58, a backup RAM 59, and the like.
[0032]
The ROM 56 is a memory that stores various control programs and maps that are referred to when the various control programs are executed. The CPU 57 executes arithmetic processing based on the various control programs and maps stored in the ROM 56. The RAM 58 is a memory for temporarily storing the calculation results of the CPU 57, data input from each sensor, and the like. The backup RAM 59 is a non-volatile memory for storing data to be stored when the engine 11 is stopped. is there. The ROM 56, the CPU 57, the RAM 58, and the backup RAM 59 are connected to each other via a bus 60, and are also connected to an external input circuit 61 and an external output circuit 62.
[0033]
The external input circuit 61 is connected to a water temperature sensor 11a, a crank position sensor 14c, a cam position sensor 21b, an accelerator position sensor 25, a vacuum sensor 27, an intake air temperature sensor 26, a fuel pressure sensor 51, and the like. On the other hand, the injector 28, the electromagnetic spill valve 52, and the like are connected to the external output circuit 62.
[0034]
The ECU 55 configured as described above calculates the required injection amount Qfin and the injection timing based on the engine operation state such as the engine speed NE, the engine load KL, and the coolant temperature THW, and controls the injector 28 based on the calculation result. Then, the fuel injection is executed. Here, the engine speed NE is obtained based on a detection signal from the crank position sensor 14c. The engine load KL is calculated based on a parameter corresponding to the intake air amount of the engine 11 and the engine speed NE. The parameters corresponding to the intake air amount include an intake pressure PM determined based on a detection signal from the vacuum sensor 27, an accelerator depression amount ACCP determined based on a detection signal from the accelerator position sensor 25, and the like.
[0035]
The ECU 55 controls the driving of the injector 28 based on the required injection amount Qfin calculated as described above, and controls the amount of fuel injected from the injector 28.
Further, the ECU 55 controls the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump 44 in order to discharge an amount of fuel corresponding to the required injection amount Qfin toward the delivery pipe 43. In controlling the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump 44, the ECU 55 calculates the pump efficiency of the high-pressure fuel pump 44 based on the engine speed NE and the coolant temperature THW, and based on the calculated pump efficiency and the rated discharge amount Qc. The maximum discharge amount Qcap is calculated. The pump efficiency of the high-pressure fuel pump 44 configured as described above changes according to the speed of the pressurizing operation by the plunger 47, and the pump efficiency decreases as the speed of the pressurizing operation decreases. In the present embodiment, since the high-pressure fuel pump 44 is driven by the engine 11, the speed of the pressurizing operation depends on the engine speed NE, and the pump efficiency of the high-pressure fuel pump 44 changes according to the change in the engine speed NE. Will be done. That is, as shown in FIG. 5A, the pump efficiency takes a value closer to 0 as the engine speed NE is lower, and the pump efficiency takes a value closer to 1 as the engine speed NE is higher. Further, the pump efficiency of the high-pressure fuel pump 44 changes depending on the viscosity of the fuel sucked into the high-pressure fuel pump 44, and the pump efficiency decreases as the viscosity decreases. Since the viscosity of the fuel depends on the fuel temperature, the viscosity decreases as the fuel temperature increases, and the viscosity increases as the fuel temperature decreases, so that the pump efficiency of the high-pressure fuel pump decreases as the fuel temperature increases. It will be. In this embodiment, the fuel temperature is substituted by the cooling water temperature THW. As shown in FIG. 5B, the pump efficiency takes a value closer to 1 as the cooling water temperature THW decreases, and the pump efficiency increases as the cooling water temperature THW increases. The pump efficiency takes a value smaller than 1. The maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44 is calculated based on the calculated pump efficiency and the rated discharge amount Qc.
[0036]
FIG. 4 shows a fuel pressure control process performed by the ECU 55. This process is started every predetermined time or every predetermined crank angle. It is to be noted that the processing in each routine described below is performed on the assumption that signals from the sensors 11a, 14c, 21b, 25, 26, 27, 51, etc. connected to the external input circuit 61 are appropriately transmitted to the ECU 55. It is assumed that it has been entered.
[0037]
First, at step 110, the required injection amount Qfin based on the engine operating state is calculated. When the engine 11 is started (the engine speed NE is less than 400 revolutions, for example), the required injection amount Qfin is calculated by referring to a map stored in the ROM 56 based on the coolant temperature THW detected by the coolant temperature sensor 11a. You. The required injection amount Qfin at the time of starting the engine has a larger value as the cooling water temperature is lower, and may have a value larger than one half of the maximum discharge amount Qcap per one pressure feed of the high-pressure fuel pump 44. After the engine 11 is started (the engine speed NE is, for example, 400 revolutions or more), the required injection amount Qfin is a post-start increase correction and a warm-up amount with respect to the basic injection amount calculated based on the engine speed NE and the engine load KL. The value is set to a value obtained by adding the amount increase. This post-start increase correction is performed to increase the engine rotation speed NE for a certain period of time at the start of the engine and to stabilize the engine rotational speed NE immediately after the start, and the correction amount is set based on the cooling water temperature THW. The warm-up increase correction is for increasing the amount when the engine is cold to ensure operability, and is set based on the cooling water temperature THW. The required injection amount Qfin after the engine is started has a larger value as the cooling water temperature is lower, and may be as large as a half or more of the maximum discharge amount Qcap per one pressure feed of the high-pressure fuel pump 44.
[0038]
In the next step 120, it is determined whether or not the engine 11 has been started. If it is determined that the engine 11 has been started, the process proceeds to step 160. If it is determined that the engine 11 has been started, the process proceeds to step 130.
[0039]
In step 130, the pump efficiency of the high-pressure fuel pump 44 is calculated based on the engine speed NE with reference to the map in FIG. 5A, and based on the coolant temperature THW with reference to the map in FIG. The pump efficiency is calculated, and the maximum discharge amount Qcap is calculated based on the calculated pump efficiency and the rated discharge amount Qc.
[0040]
In the next step 140, it is determined whether or not the required injection amount Qfin is smaller than half the maximum discharge amount Qcap calculated in step 130. If the determination is affirmative, the process proceeds to step 150, and if the determination is negative, the process proceeds to step 160.
[0041]
In step 160, since Qfin ≧ Qcap / 2, the high-pressure fuel pump 44 cannot supply sufficient fuel with respect to the required injection amount Qfin, and an insufficient injection amount occurs. Therefore, the ECU 55 stops the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump 44 while maintaining the electromagnetic spill valve 52 of the high-pressure fuel pump 44 in the open state. Then, the fuel supplied from the feed pump 42 passes through the inside of the high-pressure fuel pump 44 and is supplied to the delivery pipe 43, and the discharge pressure of the feed pump 42 becomes the fuel pressure PR supplied to the injector 28 as it is. . Therefore, fuel that satisfies the required injection amount Qfin at that time can be supplied from the delivery pipe 43 to the engine 11.
[0042]
On the other hand, in step 150, since Qfin <Qcap / 2, sufficient fuel can be supplied by controlling the discharge amount of the high-pressure fuel pump 44 with respect to the required injection amount Qfin. Therefore, the ECU 55 drives the electromagnetic spill valve 52 of the high-pressure fuel pump 44 so that the fuel pressure PR obtained based on the detection signal from the fuel pressure sensor 51 approaches the target fuel pressure Pt set according to the engine operating state. The fuel discharge amount 44 is feedback-controlled to maintain the fuel pressure PR at an appropriate value.
[0043]
Here, the behavior of the fuel pressure control during the cold start of the engine 11 will be described with reference to the time chart of FIG.
When the start of the engine 11 is started, the fuel is sent to the high-pressure fuel pump 44 by the feed pump 42. The required injection amount Qfin at the time of starting the engine 11 is set based on the cooling water temperature THW. The required injection amount Qfin after the completion of the engine start is obtained by adding a post-start increase correction and a warm-up increase correction based on the coolant temperature THW to the basic injection amount calculated based on the engine speed NE and the engine load KL. Set to value. At the time of a cold start, the required injection amount Qfin becomes half or more of the maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44. Therefore, at the time of startup, the driving of the electromagnetic spill valve 52 is stopped, that is, the closing duty of the electromagnetic spill valve 52 is set to 0%, and the electromagnetic spill valve 52 is maintained in the open state even during the discharge stroke of the high-pressure fuel pump 44. . In this state, even if the plunger 47 of the high-pressure fuel pump 44 reciprocates, the fuel is not pressurized, and the discharge pressure of the feed pump 42 becomes the fuel pressure PR supplied to the injector 28 as it is. Based on the fuel pressure PR, fuel that satisfies the required injection amount Qfin at that time is supplied from the delivery pipe 43 to the engine 11.
[0044]
After the start of the engine 11 is completed, the required injection amount Qfin based on the engine operating state decreases as the cooling water temperature THW increases. When the required injection amount Qfin is equal to or more than half of the maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44, the driving of the electromagnetic spill valve 52 is stopped, and the electromagnetic spill valve 52 is opened even during the discharge stroke of the high-pressure fuel pump 44. It is maintained in a valve state. Therefore, the discharge pressure of the feed pump 42 becomes the fuel pressure PR supplied to the injector 28 as it is. Based on the fuel pressure PR, fuel that satisfies the required injection amount Qfin at that time is supplied from the delivery pipe 43 to the engine 11.
[0045]
Further, as the cooling water temperature THW increases after the start of the engine 11, the required injection amount Qfin based on the engine operating state becomes smaller than one half of the maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44. As described above, when the required injection amount Qfin is smaller than one half of the maximum discharge amount Qcap, sufficient fuel can be supplied for the required injection amount Qfin even when the high-pressure fuel pump 44 performs the pressurizing operation. Therefore, the electromagnetic spill valve 52 is driven when the required injection amount Qfin becomes smaller than half of the maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44. That is, the closing duty of the electromagnetic spill valve 52 is set to 100%, and the electromagnetic spill valve 52 is closed during the discharge stroke of the high-pressure fuel pump 44. In this state, when the plunger 47 of the high-pressure fuel pump 44 reciprocates, the fuel is pressurized, and the fuel pressure PR rises from the discharge pressure of the feed pump 42. Based on the fuel pressure PR, fuel that satisfies the required injection amount Qfin at that time is supplied from the delivery pipe 43 to the engine 11.
[0046]
According to the fuel supply device of the present embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.
When the required injection amount Qfin is equal to or more than half of the maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44 after the start of the engine 11, the fuel supplied from the feed pump 42 flows through the inside of the high-pressure fuel pump 44. It is sent to the delivery pipe 43 without passing. Therefore, sufficient fuel that satisfies the required injection amount Qfin can be supplied from the delivery pipe 43 to the engine 11. In addition, the maximum discharge amount Qcap to be compared with the required injection amount Qfin is calculated according to the pump efficiency of the high-pressure fuel pump 44. Therefore, even if the maximum discharge amount of the high-pressure fuel pump 44 changes according to a change in the pump efficiency, the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump 44 is controlled based on the magnitude relationship between the maximum discharge amount Qcap and the required injection amount Qfin. Thus, the fuel can be stably supplied to the engine 11.
[0047]
Further, the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump 44 can be started immediately based on the fact that the required injection amount Qfin becomes smaller than half of the maximum discharge amount Qcap along with the transition of the engine operating state. it can. Therefore, the fuel pressure PR in the delivery pipe 43 can be increased at an early stage while preventing the required injection amount Qfin from being insufficient for the injection amount.
[0048]
The pump efficiency of the high-pressure fuel pump 44 is calculated based on the engine speed NE and the coolant temperature THW (a substitute for the fuel temperature), and the maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44 is calculated based on the pump efficiency. Therefore, the maximum discharge amount Qcap can be appropriately set.
[0049]
In the above-described embodiment, a half of Qcap determined by the pump efficiency of the high-pressure fuel pump 44 is used as a criterion value to be compared with the required injection amount Qfin for causing the high-pressure fuel pump 44 to perform the pressurizing operation. did. However, the maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44 varies. Therefore, in consideration of such variations, the determination reference value may be set to a value smaller than half of the maximum discharge amount Qcap. Further, when the engine 11 is restarted immediately after the stop of the engine 11, a large amount of fuel is stored in the delivery pipe 43, and the injection amount can be secured accordingly. In this case, even if the determination reference value is set to a value slightly larger than one half of the maximum discharge amount Qcap, the occurrence of the shortage of the injection amount can be prevented, and the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump 44 can be prevented. Can be hastened. That is, the determination reference value may be set in consideration of the amount of fuel stored in the delivery pipe 43 in addition to the maximum discharge amount Qcap determined by the pump efficiency of the high-pressure fuel pump 44.
[0050]
Hereinafter, a modified example in which the determination reference value is set in consideration of the amount of fuel stored in the delivery pipe 43 in addition to the maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44 will be described based on the above-described embodiment.
[0051]
The amount of fuel stored in the delivery pipe 43 can be determined from the fuel pressure PR in the delivery pipe 43. That is, when the fuel pressure PR in the delivery pipe 43 is high, a large amount of fuel is stored in the delivery pipe 43. Therefore, in the modified example, the maximum discharge amount Qcap calculated in step 130 of FIG. 4 is not directly used as a criterion value to be compared with the required injection amount Qfin in step 140, but is calculated in step 130. The determined maximum discharge amount Qcap is corrected based on the fuel pressure PR and is adopted as the above-mentioned determination reference value. More specifically, between step 130 and step 140, a step of increasing and correcting the maximum discharge amount Qcap when the fuel pressure PR is high is added.
[0052]
According to the modified example of the above-described embodiment, the following effects can be further obtained.
Since the maximum discharge amount Qcap of the high-pressure fuel pump 44 is corrected based on the fuel pressure PR in the delivery pipe 43, the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump 44 can be more appropriately controlled.
[0053]
Note that the above-described embodiment and modifications may be modified as follows.
In the above-described embodiment and the modified example, in step 130, the pump efficiency of the high-pressure fuel pump 44 is calculated based on the engine speed NE and the coolant temperature THW, but any one of the engine speed NE and the coolant temperature THW is calculated. You may make it calculate a pump efficiency based on one.
[0054]
The determination processing of step 120 in the above-described embodiment and the modified example as to whether or not the engine has been started may be omitted.
In the above embodiment and the modified example, the electromagnetic spill valve 52 of the type that overflows the fuel sucked into the pump chamber 48 is used as the fuel pressure control valve, but the fuel sucked into the pump chamber 48 is measured. A type of intake metering valve may be used as the fuel pressure control valve.
[0055]
In the above embodiment and the modification, the high-pressure fuel pump 44 for the four-cylinder engine 11 is embodied. However, the high-pressure fuel pump may be embodied as an engine having a different number of cylinders, for example, a six-cylinder engine. Further, the high-pressure fuel pump is not limited to the one that performs one pressure feed for two injections in two cylinders.
[0056]
In the above embodiment and the modification, the high-pressure fuel pump 44 is driven by the output of the engine 11 to perform the pressurizing operation. However, the high-pressure fuel pump 44 is driven by a drive source other than the engine 11, for example, the power of the electric motor. May be embodied to perform a pressurizing operation by being driven.
[0057]
-In addition, the present invention may be applied not only to the direct injection gasoline engine but also to a diesel engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a fuel supply device according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the engine.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the fuel supply device.
FIG. 4 is a flowchart showing control processing of a high-pressure fuel pump.
5A is a map showing a relationship between the pump efficiency of the high-pressure fuel pump and the engine speed, and FIG. 5B is a map showing a relationship between the pump efficiency of the high-pressure fuel pump and the cooling water temperature.
FIG. 6 is a time chart showing the behavior of fuel pressure control in the embodiment.
[Explanation of symbols]
11a: water temperature sensor, 28: injector, 40: fuel supply device, 42: feed pump, 43: delivery pipe (high-pressure fuel pipe), 44: high-pressure fuel pump, 48a: fuel suction port, 50: high-pressure fuel passage, 51 ... Fuel pressure sensor, 52: electromagnetic spill valve, 55: electronic control unit (ECU) as determination means, control means and setting means, PR: fuel pressure (fuel pressure), Qcap: maximum discharge amount, Qfin: required injection amount.

Claims

The fuel supplied from the feed pump passes through the inside of the high-pressure fuel pump, is pressurized by the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump, is discharged into the high-pressure fuel pipe, and the high-pressure fuel in the high-pressure fuel pipe is supplied to the internal combustion engine via the injector. In a fuel supply device for an internal combustion engine supplying
Determining means for determining whether the required injection amount based on the engine operating state is smaller than a predetermined value,
Until the determination means determines that the required injection amount is smaller than the predetermined value, the pressurizing operation of the high-pressure fuel pump is stopped and fuel supplied from the feed pump is supplied to the inside of the high-pressure fuel pump. Control means for allowing the high-pressure fuel pump to perform a pressurizing operation when the required injection amount is determined to be smaller than the predetermined value by the determination means;
Setting means for variably setting the predetermined value based on a state quantity affecting pump efficiency of the high-pressure fuel pump,
A fuel supply device for an internal combustion engine, comprising:

The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1,
The high-pressure fuel pump performs a pressurizing operation of the fuel by being driven by the internal combustion engine,
The fuel supply device for an internal combustion engine, wherein the state quantity is at least one of an engine rotation speed and a fuel temperature.

The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The fuel supply device for an internal combustion engine, wherein the setting unit variably sets the predetermined value based on a fuel pressure in the high-pressure fuel pipe.