JP2005048659A - 燃料温度推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 筒内噴射エンジンに噴射する燃料の温度を燃料温度センサを用いずに精度良く推定できるようにする。
【解決手段】 筒内噴射エンジンの燃料系に設けられた高圧ポンプのプランジャの１ストロークの燃料吐出量Ｑと、その吐出前後の燃料圧力変化量（Ｐt −Ｐi ）を算出し（ステップ１０１、１０２）、次式により燃料の体積弾性係数Ｋを算出する（ステップ１０３）。 Ｋ＝（Ｐt −Ｐi ）×Ｖ／Ｑ
ここで、Ｖは、高圧ポンプから燃料噴射弁までの燃料通路の容積である。この後、体積弾性係数Ｋに応じた燃料温度推定ベース値をマップ等により算出した後（ステップ１０４）、この燃料温度推定ベース値を燃料温度推定誤差の学習値で補正して最終的な燃料温度推定値を求める（ステップ１０５）。
【選択図】 図５

Description

本発明は、燃料系のポンプから燃料噴射弁へ吐出される燃料の温度を推定する燃料温度推定装置に関するものである。

内燃機関の燃料は、燃料温度が高くなるほど、燃料が膨張して燃料密度が小さくなるという特性があるため、燃料噴射弁から同じ体積の燃料が噴射されても、燃料温度が異なれば、噴射した燃料の質量に差が生じ、空燃比にずれが生じる。このような問題に対処するために、特許文献１（特開平１−２９０９４５号公報）に示すように、燃料温度を燃料温度センサで検出して、燃料温度による燃料密度の変化に応じて燃料噴射量を補正するようにしたものがある。

しかし、この構成では、燃料温度センサが新たに必要となり、コストアップになるという欠点がある。

そこで、特許文献２（特開２００１−１２２９１号公報）に示すように、冷却水温と吸気温とエンジン運転状態とに基づいて燃料温度を推定するようにしたものがある。
特開平１−２９０９４５号公報（第１頁〜第２頁等） 特開２００１−１２２９１号公報（第１頁〜第２頁等）

上記特許文献２の燃料温度推定方法では、冷却水温と吸気温の他に、エンジン運転状態を考慮して、燃料温度を推定するようにしているが、例えば、エンジン停止中の放熱具合（エンジン停止時間）、走行速度（走行風の強さ）、燃料タンクの燃料残量等によっても燃料温度が変化するため、上記特許文献２のように、冷却水温と吸気温とエンジン運転状態に基づいて燃料温度を推定しても、燃料温度の推定誤差が大きくなるという欠点がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、燃料温度センサを用いずに、燃料温度を精度良く推定することができる燃料温度推定装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の燃料温度推定装置は、燃料系のポンプから吐出される燃料の温度に依存する燃料物性値を物性値検出手段により検出し、この燃料物性値に基づいて燃料温度を燃料温度推定手段により推定するようにしたものである。このように、燃料物性値に基づいて燃料温度を推定すれば、エンジン停止中の放熱具合（エンジン停止時間）、エンジン運転状態、走行速度（走行風の強さ）、燃料タンクの燃料残量等の影響を受けずに、燃料温度を精度良く推定することができる。

この場合、請求項２のように、ポンプから燃料噴射弁までの燃料通路内の燃料量と燃料圧力との関係を示す燃料物性値を検出するようにすると良い。つまり、ポンプから燃料噴射弁までの燃料通路の容積は一定であるため、燃料温度が高くなって燃料が膨張するほど、燃料通路の燃料圧力が高くなるという関係がある。従って、燃料通路内の燃料量と燃料圧力との関係を示す燃料物性値も燃料温度に応じて変化するため、この燃料物性値から燃料温度を精度良く推定することができる。

また、請求項３のように、内燃機関の動力によって燃料を高圧に加圧して吐出する高圧ポンプを備えたシステムに本発明を適用する場合は、高圧ポンプのプランジャの１ストロークの燃料吐出量とその吐出前後の燃料圧力変化量とに基づいて燃料物性値として燃料の体積弾性係数を算出するようにすると良い。一般に、高圧ポンプを備えたシステムでは、燃料圧力（燃圧）を制御するために燃料圧力を検出する燃圧センサが搭載されているため、新たなセンサを設けなくても、高圧ポンプの１ストロークの吐出前後の燃料圧力変化量を検出することができる。また、高圧ポンプの１ストロークの燃料吐出量は、高圧ポンプの設計データ等から容易に計算することができる。高圧ポンプの燃料吐出行程中に燃料噴射弁から燃料が噴射されなければ、高圧ポンプから燃料噴射弁までの燃料通路内の燃料量が高圧ポンプの１ストロークの燃料吐出量に応じて増加するため、高圧ポンプの１ストロークの燃料吐出量に応じて燃料通路内の燃料圧力が上昇し、且つ、この燃料圧力は、燃料温度が高くなるほど高くなるという関係がある。従って、高圧ポンプの１ストロークの燃料吐出量とその吐出前後の燃料圧力変化量とに基づいて算出する燃料の体積弾性係数も燃料温度に応じて変化するという関係がある。これにより、この体積弾性係数から燃料温度を精度良く推定することができる（図７参照）。

ところで、燃料性状によって燃料の揮発性が変化して燃料圧力が変化するため、燃料通路内の燃料量と燃料圧力との関係を示す燃料物性値も燃料性状によって変化する。従って、燃料性状の違いが燃料温度推定誤差の要因となる。その他、高圧ポンプの１ストロークの燃料吐出量も、高圧ポンプの特性ばらつき（製造ばらつきや制御ばらつき等）による計算誤差が生じるため、これも燃料温度推定誤差の要因となる。

そこで、請求項４のように、燃料温度推定誤差を学習手段により学習し、燃料物性値（体積弾性係数）と燃料温度推定誤差の学習値とに基づいて燃料温度を推定するようにすると良い。このようにすれば、燃料性状や高圧ポンプの特性ばらつき等による燃料温度推定誤差を排除することができ、燃料温度の推定精度を更に高めることができる。

この場合、燃料温度推定値によって燃料系の制御量（例えば燃料噴射量、ポンプ吐出量、目標燃料圧力、目標空燃比等）を補正するシステムにおいては、燃料温度推定誤差は空燃比のずれ（燃料噴射量のずれ）として現れる。従って、空燃比のずれから燃料温度推定誤差を算出して学習するようにしても良い。

また、内燃機関の停止時間がある程度長くなって、内燃機関が十分に冷えた冷機状態になると、冷却水温や吸気温が燃料温度とほぼ一致する状態となる。この点に着目して、請求項５のように、内燃機関の始動時に冷却水温又は吸気温が燃料温度とほぼ一致する冷間始動時であるか否かを判定し、冷間始動時と判定したときに燃料温度推定値と当該冷間始動時の冷却水温又は吸気温との差を燃料温度推定誤差として学習するようにしても良い。このようにすれば、冷間始動毎に燃料温度推定誤差を精度良く学習することができる。

この場合、燃料温度推定誤差の学習値に応じて燃料物性値（体積弾性係数）と燃料温度との関係を補正して、燃料温度を推定するようにしても良いが、請求項６のように、燃料物性値に基づいて推定した燃料温度を燃料温度推定誤差の学習値で補正して最終的な燃料温度推定値を求めるようにしても良い。このようにすれば、学習値による燃料温度推定値の補正を簡単に行うことができる。

以下、本発明を筒内噴射式の内燃機関に適用した実施例１、２を図面に基づいて説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図８に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。筒内噴射式の内燃機関である筒内噴射式のエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、ステップモータ１４によって駆動されるスロットルバルブ１５が設けられている。このスロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）は、スロットル開度センサ１７によって検出される。その他、吸気管１２には、吸入空気量を検出するエアフローメータ８や、吸気温を検出する吸気温センサ９が設けられている。

スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１９が設けられ、このサージタンク１９に、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が接続されている。各気筒の吸気マニホールド２０内には、それぞれ第１吸気路２１と第２吸気路２２が仕切り形成され、これら第１吸気路２１と第２吸気路２２が、エンジン１１の各気筒に形成された２つの吸気ポート２３にそれぞれ連結されている。

また、各気筒の第２吸気路２２内には、筒内のスワール流強度やタンブル流強度を制御する気流制御弁２４が配置されている。各気筒の気流制御弁２４は、共通のシャフト２５を介してステップモータ２６に連結され、このステップモータ２６に、気流制御弁２４の開度を検出する気流制御弁センサ２７が取り付けられている。

エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射弁２８が取り付けられている。各気筒の燃料噴射弁２８には、後述する燃料供給システム５０によって高圧の燃料が供給される。

更に、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって気筒内の混合気に着火される。また、気筒判別センサ３２は、特定気筒（例えば第１気筒）が吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、クランク角センサ３３は、エンジン１１のクランクシャフトが一定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎に出力パルスを発生する。これらの出力パルスによって、クランク角やエンジン回転速度が検出され、気筒判別が行われる。その他、エンジン１１には、冷却水温を検出する冷却水温センサ１０が設けられている。

一方、エンジン１１の各排気ポート３５から排出される排出ガスが排気マニホールド３６を介して１本の排気管３７に合流する。この排気管３７には、理論空燃比付近で排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒３８とＮＯｘ吸蔵還元型のＮＯｘ触媒３９とが直列に配置されている。このＮＯｘ触媒３９は、排出ガス中の酸素濃度が高いリーン運転中に、排出ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比がストイキ付近又はリッチに切り換えられて排出ガス中の酸素濃度が低下したときに、吸蔵したＮＯｘを還元浄化して放出する特性を持っている。

また、排気管３７のうちの三元触媒３８の上流側とサージタンク１９との間には、排出ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ配管４０が接続され、このＥＧＲ配管４０の途中に、ＥＧＲ量（排出ガス還流量）を制御するＥＧＲ弁４１が設けられている。また、アクセルペダル４２には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ４３が設けられている。

上述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）１６に入力される。このＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２８の燃料噴射量や点火プラグの点火時期を制御する。

次に、図２及び図３を用いて燃料供給装置５０の構成を説明する。燃料を貯溜する燃料タンク５１内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ５２が配置されている。この低圧ポンプ５２は、バッテリ（図示せず）を電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。この低圧ポンプ５２から吐出される燃料は、燃料配管５３を通して高圧ポンプ５４に供給される。燃料配管５３には、プレッシャレギュレータ５５が接続され、このプレッシャレギュレータ５５によって低圧ポンプ５２の吐出圧（高圧ポンプ５４への燃料供給圧力）が所定圧力（例えば０．３ＭＰａ程度）に調圧され、その圧力を越える燃料の余剰分は燃料戻し管５６により燃料タンク５１内に戻される。

図３に示すように、高圧ポンプ５４は、円筒状のポンプ室５８内でプランジャ５９を往復運動させて燃料を吸入／吐出するプランジャポンプであり、プランジャ５９は、エンジン１１のカム軸６０に嵌着されたカム６１の回転運動によって駆動される。これにより、図４に示すように、クランク角に応じてプランジャ５９のリフト量が周期的に変化する。図１乃至図３に示す４気筒エンジンでは、カム軸６０の１回転当たり（クランク軸２回転当たり）、プランジャ５９が２往復駆動される（３６０℃Ａ毎に燃料が吐出される）。

また、図３に示すように、ポンプ室５８の吸入口６３側には、流量制御弁６２が設けられている。この流量制御弁６２は、常開型の電磁弁であり、吸入口６３を開閉する弁体６６と、弁体６６を開弁方向に付勢するスプリング６７と、弁体６６を閉弁方向に電磁駆動するノレノイド６８とから構成されている。ソレノイド６８に駆動電流が通電されていないときには、スプリング６７の付勢力により弁体６６が開弁されて吸入口６３が開放される。一方、ソレノイド６８に駆動電流が通電されると、ソレノイド６８の電磁駆動力により弁体６６がスプリング６７の付勢力に抗して閉弁されて吸入口６３が閉塞される。

高圧ポンプ５４の吸入行程（プランジャ５９が上死点から下死点に移動する行程）で、流量制御弁６２が開弁されてポンプ室５８内に燃料が吸入され、吐出行程（プランジャ５９が下死点から上死点に移動する行程）で、流量制御弁６２の閉弁開始時期を制御することで、燃料吐出量を調節して燃料圧力（以下「燃圧」という）を制御する。例えば、燃圧を上昇させるときには、流量制御弁６２の閉弁開始時期を例えば図４の実線から点線のタイミングに早めて、吐出行程終了までの閉弁期間を長くして燃料吐出量を増加させ、反対に、燃圧を低下させるときには、流量制御弁６２の閉弁開始時期を例えば図４の点線から実線のタイミングに遅らせて、吐出行程終了までの閉弁期間を短くして燃料吐出量を減少させる。

一方、ポンプ室５８の吐出口６４側には、吐出した燃料の逆流を防止する逆止弁６５が設けられている。図２に示すように、高圧ポンプ５４から吐出された燃料は、燃料配管２９を通してデリバリパイプ３０に送られ、このデリバリパイプ３０から各気筒の燃料噴射弁２８に高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ３０には、燃圧を検出する燃圧センサ３１（図１参照）が設けられ、この燃圧センサ３１の出力信号がＥＣＵ１６に入力される。

ＥＣＵ１６は、ＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された燃料圧力制御プログラム（図示せず）を実行することで、エンジン運転中に燃圧センサ３１で検出した燃圧が目標燃圧に一致するように流量制御弁６２の閉弁開始時期（閉弁期間）をフィードバック制御して高圧ポンプ５４の燃料吐出量をフィードバック制御する。尚、ＥＣＵ１６には、エンジン停止時間を計測するソークタイマ（図示せず）が設けられている。

また、ＥＣＵ１６は、ＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された図５の燃料温度推定プログラムを実行することで、燃料物性値である燃料の体積弾性係数を検出し、この体積弾性係数に基づいて燃料温度を推定すると共に、図８の燃料温度推定誤差学習プログラムを実行して燃料温度推定値の誤差（燃料温度推定誤差）を学習し、この学習値で燃料温度推定値を補正して最終的な燃料温度推定値を求める。

ここで、燃料温度の推定方法を説明する。
高圧ポンプ５４から燃料噴射弁２８までの燃料通路（燃料配管２９とデリバリパイプ３０）の容積は一定であるため、燃料温度が高くなって燃料が膨張するほど、燃料通路の燃圧が高くなるという関係がある。従って、燃料通路内の燃料量と燃圧との関係を示す燃料物性値である燃料の体積弾性係数Ｋも燃料温度に応じて変化する。これにより、この体積弾性係数Ｋから燃料温度を精度良く推定することができる（図７参照）。

高圧ポンプ５４のプランジャ５９は、エンジン１１のカム軸６０によって駆動されるため、図１乃至図３に示す４気筒エンジンでは、カム軸６０の１回転当たり（７２０℃Ａ当たり）、プランジャ５９が２往復駆動される（３６０℃Ａ毎に燃料が吐出される）。また、カム軸６０の１回転当たり（７２０℃Ａ当たり）、各気筒の燃料噴射弁２８からそれぞれ燃料が１回ずつ噴射されるため、４気筒エンジンでは、カム軸６０の１回転当たり（７２０℃Ａ当たり）、４回の燃料噴射が行われる。

図６は、高圧ポンプ５４の燃料吐出と各気筒の燃料噴射弁２８の燃料噴射とによって生じる燃圧変化の一例を示している。高圧ポンプ５４の燃料吐出毎に燃圧が上昇し、各気筒の燃料噴射毎に燃圧が低下する。高圧ポンプ５４の燃料吐出中に燃料噴射弁２８から燃料が噴射されなければ、高圧ポンプ５４から燃料噴射弁２８までの燃料通路内の燃料量が高圧ポンプ５４の１ストロークの燃料吐出量Ｑに応じて増加するため、高圧ポンプ５４の１ストロークの燃料吐出量Ｑに応じて燃料通路内の燃圧が上昇し、且つ、この燃圧は、燃料温度が高くなるほど高くなるという関係がある。従って、高圧ポンプ５４の１ストロークの燃料吐出量Ｑとその吐出前後の燃圧変化量（Ｐt −Ｐi ）とに基づいて算出する燃料の体積弾性係数Ｋも燃料温度に応じて変化するという関係がある。これにより、この体積弾性係数Ｋから燃料温度を精度良く推定することができる。

高圧ポンプ５４の１ストロークの燃料吐出量Ｑ［ｍｍ³ ］とその吐出前後の燃圧変化量（Ｐt −Ｐi ）［ＭＰａ］と、体積弾性係数Ｋとの間には次式の関係が成立する。
Ｐt −Ｐi ＝Ｋ×Ｑ／Ｖ ……（１）
上式において、Ｖは、高圧ポンプ５４から燃料噴射弁２８までの燃料通路（燃料配管２９とデリバリパイプ３０）の容積である（以下、この容積を「デリバリ容積」という）。

上記（１）式を変形すると、次式が導き出される。
Ｋ＝（Ｐt −Ｐi ）×Ｖ／Ｑ ……（２）
この（２）式において、デリバリ容積Ｖは、燃料系の設計データ等から容易に計算することができるため、高圧ポンプ５４の１ストロークの燃料吐出量Ｑとその吐出前後の燃圧変化量（Ｐt −Ｐi ）を検出すれば、上記（２）式を用いて体積弾性係数Ｋを算出することができる。ここで、高圧ポンプ５４の１ストロークの燃料吐出量Ｑは、燃料吐出行程中の流量制御弁６２の閉弁期間（図４の有効ストローク）の制御データを用いて算出すれば良い。具体的には、予め、高圧ポンプ５４の設計データ等を用いて、高圧ポンプ５４の１ストロークの燃料吐出量Ｑと流量制御弁６２の閉弁期間（閉弁開始時期）との関係をマップ化又は数式化してＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶しておき、このマップ又は数式を用いて、その時点の流量制御弁６２の閉弁期間（閉弁開始時期）に応じた燃料吐出量Ｑを算出すれば良い。

また、上記（２）式において、吐出前後の燃圧変化量（Ｐt −Ｐi ）は、燃圧センサ３１の検出値から算出すれば良い。

この場合、上記（２）式を用いて１回の燃料吐出行程のみによって体積弾性係数Ｋを算出するようにしても良いが、体積弾性係数Ｋの精度を向上させるために、複数回の燃料吐出行程における平均的な体積弾性係数Ｋを次式により算出するようにしても良い。

Ｋ＝∫（Ｐt −Ｐi ）×Ｖ／∫Ｑ ……（３）
（∫：積分記号）
この体積弾性係数Ｋと燃料温度との間には、図７に示すようなリニアな関係が成立するため、体積弾性係数Ｋと燃料温度との関係を予め実験や計算等で求めてマップ又は数式を作成しておけば、上記（２）式又は（３）式で算出した体積弾性係数Ｋから燃料温度を推定することができる。

ところで、燃料性状によって燃料の揮発性が変化して燃圧が変化するため、燃料通路内の燃料量と燃圧との関係を示す体積弾性係数Ｋも燃料性状によって変化する。従って、燃料性状の違いが燃料温度推定誤差の要因となる。その他、高圧ポンプ５４の１ストロークの燃料吐出量Ｑも、高圧ポンプ５４の特性ばらつき（製造ばらつきや制御ばらつき等）による計算誤差が生じるため、これも燃料温度推定誤差の要因となる。

そこで、この燃料温度推定誤差を次のようにして学習する。エンジン１１の停止時間がある程度長くなって、エンジン１１が十分に冷えた冷機状態になると、冷却水温や吸気温が燃料温度とほぼ一致する状態となる。この点に着目して、本実施例１では、図８の燃料温度推定誤差学習プログラムを実行することで、エンジン始動時に冷却水温又は吸気温が燃料温度とほぼ一致する冷間始動時であるか否かをエンジン始動前のエンジン停止時間に基づいて判定し、冷間始動時と判定したときに燃料温度推定値と当該冷間始動時の冷却水温又は吸気温との差を燃料温度推定誤差として学習する。そして、体積弾性係数Ｋに基づいて推定した燃料温度を燃料温度推定誤差の学習値で補正して最終的な燃料温度推定値を求める。

以上説明した燃料温度推定と燃料温度推定誤差の学習は、図５の燃料温度推定プログラムと図８の燃料温度推定誤差学習プログラムによって実行される。以下、これら各プログラムの処理内容を説明する。

図５の燃料温度推定プログラムは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、高圧ポンプ５４の１ストロークの燃料吐出量Ｑ［ｍｍ³ ］を、燃料吐出行程中の流量制御弁６２の閉弁期間（有効ストローク）の制御データを用いてマップ又は数式により算出する。この際、燃料吐出量Ｑは、大気圧相当での体積［ｍｍ³ ］に換算して求める。

この後、ステップ１０２に進み、高圧ポンプ５４の吐出開始直前の燃圧Ｐi ［ＭＰａ］と吐出終了直後の燃圧Ｐt ［ＭＰａ］を燃圧センサ３１で検出して、その吐出前後の燃圧変化量（Ｐt −Ｐi ）［ＭＰａ］を算出する。

この後、ステップ１０３に進み、次の（２）式又は（３）式を用いて、燃料の体積弾性係数Ｋを算出する。
Ｋ＝（Ｐt −Ｐi ）×Ｖ／Ｑ ……（２）
Ｋ＝∫（Ｐt −Ｐi ）×Ｖ／∫Ｑ ……（３）
ここで、デリバリ容積Ｖは、予め燃料系の設計データ等から計算して、その計算値をＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶しておけば良い。上記ステップ１０１〜１０３の処理は、特許請求の範囲でいう物性値検出手段として機能する。

体積弾性係数Ｋの算出後、ステップ１０４に進み、図７のマップを用いて、上記ステップ１０３で算出した体積弾性係数Ｋに対応する燃料温度推定ベース値を算出する。この後、ステップ１０５に進み、図８の燃料温度推定誤差学習プログラムによって学習された燃料温度推定誤差の学習値Ｇt を燃料温度推定ベース値に加算して最終的な燃料温度推定値Ｔe を求める。これらステップ１０４、１０５の処理は、特許請求の範囲でいう燃料温度推定手段として機能する。

この後、ステップ１０６に進み、燃料温度推定値Ｔe によって燃料系の制御量（例えば、燃料噴射量、ポンプ吐出量［流量制御弁６２の閉弁期間］、目標燃料圧力、目標空燃比等）を補正する。

一方、図８の燃料温度推定誤差学習プログラムは、エンジン始動時に起動され、特許請求の範囲でいう学習手段として機能する。本プログラムが起動されると、エンジン始動前のエンジン停止時間（ソークタイマの計測時間）が所定時間よりも長いか否かで、エンジン始動時に冷却水温又は吸気温が燃料温度とほぼ一致する冷間始動時であるか否かを判定する。その結果、エンジン停止時間が所定時間よりも短い（冷間始動時ではない）と判定された場合には、燃料温度推定誤差の学習処理（ステップ２０２）を行わずに、本プログラムを終了する。

これに対して、上記ステップ２０１で、エンジン停止時間が所定時間よりも長い（冷間始動時である）と判定された場合には、ステップ２０２に進み、前記図５の燃料温度推定プログラムによって算出されたエンジン始動直後の燃料温度推定値Ｔe と冷却水温センサ１０（又は吸気温センサ９）で検出したエンジン始動時の冷却水温Ｔst（又は吸気温）との差を燃料温度推定誤差の学習値Ｇt として求める。
Ｇt ＝Ｔst−Ｔe

この燃料温度推定誤差の学習値Ｇt は、ＥＣＵ１６のバックアップＲＡＭ（図示せず）に更新記憶される。これにより、エンジン運転中は、バックアップＲＡＭに記憶された最新の学習値Ｇt を用いて燃料温度を推定する。この学習値Ｇt は、その後の始動時に更新されるまで、エンジン停止中もバックアップＲＡＭに保持される。

以上説明した本実施例１では、高圧ポンプ５４のプランジャ５９の１ストロークの燃料吐出量とその吐出前後の燃料圧力変化量とに基づいて燃料の体積弾性係数を算出し、この体積弾性係数に基づいて燃料温度を推定するようにしたので、エンジン停止中の放熱具合（エンジン停止時間）、エンジン運転状態、走行速度（走行風の強さ）、燃料タンク５１の燃料残量等の影響を受けずに、燃料温度を精度良く推定することができる。一般に、高圧ポンプ５４を備えたシステムでは、燃圧を制御するために燃圧センサ３１が搭載されているため、新たなセンサを設けなくても、高圧ポンプの１ストロークの吐出前後の燃料圧力変化量を検出することができる。また、高圧ポンプ５４の１ストロークの燃料吐出量は、高圧ポンプ５４の設計データ等から容易に計算することができる。

しかも、本実施例１では、エンジン停止時間がある程度長くなって、エンジン１１が十分に冷えた冷機状態になると、冷却水温や吸気温が燃料温度とほぼ一致する状態となるという点に着目して、エンジン始動前のエンジン停止時間（ソークタイマの計測時間）が所定時間よりも長いか否かで、エンジン始動時に冷却水温又は吸気温が燃料温度とほぼ一致する冷間始動時であるか否かを判定し、冷間始動時と判定したときに燃料温度推定値と当該冷間始動時の冷却水温（又は吸気温）との差を燃料温度推定誤差として学習するようにしたので、燃料性状や高圧ポンプ５４の特性ばらつき等による燃料温度推定誤差を排除することができ、燃料温度の推定精度を更に高めることができると共に、冷間始動毎に燃料温度推定誤差を精度良く学習することができる。

尚、本実施例１では、体積弾性係数に基づいて推定した燃料温度推定ベース値を燃料温度推定誤差の学習値で補正して最終的な燃料温度推定値を求めるようにしたが、燃料温度推定誤差の学習値に応じて体積弾性係数と燃料温度との関係（マップ又は数式）を補正して、燃料温度を推定するようにしても良い。

上記実施例１で説明した図８の燃料温度推定誤差学習プログラムでは、エンジン始動前のエンジン停止時間（ソークタイマの計測時間）が所定時間よりも長いか否かで、エンジン始動時に冷却水温又は吸気温が燃料温度とほぼ一致する冷間始動時であるか否かを判定するようにしたが、本発明の実施例２では、エンジン始動時に図９の燃料温度推定誤差学習プログラムを実行することで、最初のステップ３０１で、冷却水温と吸気温との差が所定値以内で、且つ、冷却水温が所定値以下であるか否かで、エンジン始動時に冷却水温又は吸気温が燃料温度とほぼ一致する冷間始動時であるか否かを判定する。尚、ステップ３０２の処理は、図８のステップ２０２の処理と同じである。

以上説明した本実施例２においても、前記実施例１と同じく、冷間始動毎に燃料温度推定誤差を精度良く学習することができる。
尚、外気温を検出する外気温センサを搭載した車両では、上記ステップ３０１において、吸気温の代わりに外気温を用いても良い。

また、燃料温度推定値によって燃料系の制御量（例えば、燃料噴射量、ポンプ吐出量、目標燃料圧力、目標空燃比等）を補正するシステムにおいては、燃料温度推定誤差が空燃比のずれ（燃料噴射量のずれ）として現れるため、空燃比のずれから燃料温度推定誤差を算出して学習するようにしても良い。

尚、本発明は、高圧ポンプを備えた筒内噴射式の内燃機関に限定されず、制御燃圧が低い吸気ポート噴射式の内燃機関にも適用して実施でき、また、体積弾性係数以外の燃料物性値を用いるようにしても良い等、種々変更して実施することができる。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 燃料供給装置の概略構成図である。 高圧ポンプの構成図である。 流量制御弁、高圧ポンプの挙動を示すタイムチャートである。 実施例１の燃料温度推定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 各気筒の燃料噴射と高圧ポンプの燃料吐出とによって生じる燃圧変化の一例を示すタイムチャートである。 燃料の体積弾性係数Ｋをパラメータとする燃料温度のマップを説明する図である。 実施例１の燃料温度推定誤差学習プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の燃料温度推定誤差学習プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１６…ＥＣＵ（物性値検出手段，燃料温度推定手段，学習手段）、２８…燃料噴射弁、３１…燃圧センサ、５０…燃料供給装置、５１…燃料タンク、５２…低圧ポンプ、５４…高圧ポンプ、５８…ポンプ室、５９…プランジャ、６０…カム軸、６１…カム、６２…流量制御弁、６３…吸入口、６４…吐出口、６５…逆止弁、６６…弁体、６７…スプリング、６８…ノレノイド。

Claims (6)

1. 燃料系のポンプから燃料噴射弁へ吐出される燃料の温度を推定する燃料温度推定装置において、
   前記ポンプから吐出される燃料の温度に依存する燃料物性値を検出する物性値検出手段と、
   前記物性値検出手段で検出した燃料物性値に基づいて燃料温度を推定する燃料温度推定手段と
   を備えていることを特徴とする燃料温度推定装置。
2. 前記物性値検出手段は、前記ポンプから前記燃料噴射弁までの燃料通路内の燃料量と燃料圧力との関係を示す燃料物性値を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料温度推定装置。
3. 前記ポンプは、内燃機関の動力によって駆動されて燃料を高圧に加圧して吐出する高圧ポンプであり、
   前記物性値検出手段は、前記高圧ポンプのプランジャの１ストロークの燃料吐出量とその吐出前後の燃料圧力変化量とに基づいて前記燃料物性値として燃料の体積弾性係数を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料温度推定装置。
4. 前記燃料温度推定手段で推定した燃料温度推定値の誤差（以下「燃料温度推定誤差」という）を学習する学習手段を備え、
   前記燃料温度推定手段は、前記物性値検出手段で検出した燃料物性値と前記燃料温度推定誤差の学習値とに基づいて燃料温度を推定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料温度推定装置。
5. 前記学習手段は、内燃機関の始動時に冷却水温又は吸気温が燃料温度とほぼ一致する冷間始動時であるか否かを判定し、冷間始動時と判定したときに前記燃料温度推定手段で推定した燃料温度推定値と当該冷間始動時の冷却水温又は吸気温との差を燃料温度推定誤差として学習することを特徴とする請求項４に記載の燃料温度推定装置。
6. 前記燃料温度推定手段は、前記燃料物性値に基づいて推定した燃料温度を前記燃料温度推定誤差の学習値で補正して最終的な燃料温度推定値を求めることを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料温度推定装置。

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