JP2005076568A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料ベーパロックの発生を精度良く検出し、かつ、燃料ベーパロックを回避できる最小限の燃料圧力に制御する。
【解決手段】 燃料配管内の燃料圧力の変動率Ｘを、圧力変動幅ΔＰと中心圧力Ｐとから、変動率Ｘ＝ΔＰ／Ｐとして演算する。そして、前記変動率Ｘに基づいて目標燃圧の補正値ΔＰhosを演算し、該補正値ΔＰhosで補正した目標燃圧に応じて燃料ポンプの印加電圧を制御する。前記補正値ΔＰhosは、変動率Ｘからベーパロックの発生が推定されるときには、目標燃圧を増大させるべく設定され、変動率Ｘからベーパロックが発生していないと推定されるときには、目標燃圧を減少させるべく設定される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料を加圧して燃料噴射弁から噴射する内燃機関の燃料供給装置に関し、詳しくは、燃料ベーパロックの対策技術に関する。

従来、燃料ベーパロックの対策技術として、特許文献１に開示されるようなものがあった。
このものは、エンジンの冷却水温度や吸気温度から燃料噴射弁内の燃料に気泡（ベーパ）が生成され易い状態にあるか否かを判定し、気泡が生成され易い状態にあるときに噴射圧力を上昇させると共に、失火の発生が検出されたときに、前記噴射圧力を補正する構成である。
特開平１０−３３１６８９号公報

しかし、エンジンの冷却水温度や吸気温度から燃料噴射弁内の燃料温度を精度良く推定することは困難であり、また、燃料噴射弁内の燃料温度を検出するセンサを設ける構成とすると、部品コストが増大してしまう。
更に、燃料温度を精度良く検出できたとしても、燃料性状の違いなどによって燃料温度に対するベーパの発生状況が異なるため、燃料ベーパロックを回避できる最低限の燃料圧力に制御することが困難で、結果的に、燃料を加圧する電動燃料ポンプにおける消費電力を大きくしてしまうという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料ベーパロックの発生を精度良く検出でき、以って、燃料ベーパロックを回避できる最小限の燃料圧力に制御できるようにすることを目的とする。

そのため、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置では、燃料配管内での燃料圧力の変動率を求め、該変動率から燃料のベーパロックの発生を検出する構成とした。
また、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置では、燃料配管内での燃料圧力の変動率を求め、該変動率に応じて目標燃料圧力の補正値を設定し、該補正値で補正した目標燃料圧力に基づいて燃料圧力を制御する構成とした。

上記構成によると、燃料ベーパが潰れることで燃料圧力が変動するので、燃料圧力の変動率に基づいて燃料のベーパロックが発生しているか否かを検出する。
従って、実際に燃料のベーパロックが発生しているか否かを精度良く検出することができる。
また、燃料のベーパロックの発生状態を示す燃料圧力の変動率に基づいて、目標燃料圧力を補正することで、燃料のベーパロックの発生を回避しつつ、最小限の燃料圧力に制御させることができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関の燃料供給装置のシステム構成図である。
図１において、燃料タンク１内に、電動式燃料ポンプ２が設けられる。
前記電動式燃料ポンプ２で加圧された燃料は、燃料配管３を介して燃料噴射弁４に供給される。

前記燃料噴射弁４は、電磁コイルの磁気吸引力によって弁体をリフトさせることで開弁する電磁弁であり、各気筒の吸気ポート部にそれぞれ設けられる。
前記燃料ポンプ２は、燃料ポンプコントロールモジュレータ（ＦＰＣＭ）５によってその印加電圧が制御される。
前記ＦＰＣＭ５は、エンジンコントロールモジュレータ（ＥＣＭ）６からの電圧指令信号に基づいて、燃料ポンプ２の印加電圧を制御する。

前記ＥＣＭ６は、マイクロコンピュータを含んで構成されると共に、前記燃料配管３に設けられる燃圧センサ７からの検出信号、及び、内燃機関８の冷却水温度を検出する水温センサ９からの検出信号が入力される。
そして、前記ＥＣＭ６は、前記電圧指令信号を決定して前記ＦＰＣＭ５に出力する一方、前記燃料噴射弁４に噴射パルス信号を出力して、前記燃料噴射弁４による噴射量を制御する。

図２のフローチャートは、前記ＥＣＭ６による燃圧制御を詳細に示す。
機関が始動されてステップＳ１へ進むと、前記水温センサ９で検出された冷却水温度Ｔｗを読み込む。
尚、前記冷却水温度Ｔｗは、機関温度を代表する温度である。
次のステップＳ２では、予め冷却水温度Ｔｗに応じて始動時の目標燃圧を記憶したテーブルを参照して、そのときの冷却水温度Ｔｗに対応する始動時の目標燃圧（目標燃圧の基本値）を決定する。

前記始動時の目標燃圧を記憶するテーブルは、図３に示すように、通常温度条件での始動時に比べて、極低温状態での始動時、及び、機関停止直後の高温状態での再始動時において、目標燃圧がより高く設定されるようになっている。
ステップＳ３では、前記燃圧センサ７で検出された燃料圧力を読み込む。
そして、ステップＳ４では、ステップＳ３での検出結果に基づいて燃圧変動率Ｘを算出する。

前記燃圧変動率Ｘは、図４に示すように、燃圧の変動幅ΔＰと中心燃圧Ｐとの比率として算出される。
Ｘ＝ΔＰ／Ｐ
前記燃圧の変動は、燃料ベーパが潰れることで発生するものであり、前記燃圧変動率Ｘが大きいほど、多くの燃料ベーパが発生しているものと推定される。

ステップＳ５では、前記燃圧変動率Ｘに基づいて目標燃圧の補正値ΔＰhosを算出する。
具体的には、図５に示すように、予め燃圧変動率Ｘに応じて目標燃圧の補正値ΔＰhosを記憶したテーブルを参照して、そのときの燃圧変動率Ｘに対応する補正値ΔＰhosを決定する。

そして、ステップＳ６では、前記補正値ΔＰhosを前回までの目標燃圧に加算して、目標燃圧を更新設定する。
今回目標燃圧＝前回目標燃圧＋補正値ΔＰhos
次のステップＳ７では、前記更新された目標燃圧に基づいて、前記ＦＰＣＭ５に電圧指令信号を出力する。

前記補正値ΔＰhosは、図５に示すように、前記燃圧変動率Ｘが基準値付近（例えば0.4＜Ｘ≦２）であるときに０に設定され、前記基準値を下回る領域では変動率が小さくなるほどより絶対値が大きなマイナスの値に設定され、前記基準値を上回る領域では変動率が大きくなるほどより絶対値が大きなプラスの値に設定される。
即ち、前記燃圧変動率Ｘが基準値を上回るときには、燃料ベーパロックの発生が推定されるので、目標燃圧を増大補正することで、燃料ベーパの発生を抑制する。

従って、燃料のベーパロックの発生状態を精度良く検出して、速やかに燃圧が増大補正され、ベーパロックによる燃圧の低下による失火の発生を未然に防止することができる。
一方、前記燃圧変動率Ｘが基準値を下回るときには、燃料ベーパの発生が充分に少ないベーパロックの非発生状態であると判断し、目標燃圧を低下させる。
これにより、過剰に大きな目標燃圧に基づいて燃料ポンプ２が駆動されることがなく、ベーパロックによる燃圧の低下による失火の発生を未然に防止できる最小限の燃圧に制御されることになり、燃料ポンプ２における消費電力の低減を図ることができる。

図６に示すように、同じ燃温に対しては、燃圧が低いほど燃料ベーパの発生量が多くなり、燃料ベーパの発生量が多くなると前記燃圧変動率Ｘも大きくなるので、燃圧変動率Ｘが大きくなったときに、目標燃圧を増大補正すれば、燃料ベーパの発生量を少なくして、燃料ベーパロックの発生を回避できる。
逆に、燃圧変動率Ｘが充分に小さいときには、ベーパロックの発生を抑制するための燃圧として過剰に大きな燃圧が設定されていることになり、燃圧変動率Ｘがベーパロックの発生が推定される大きな値を示すようになるまで、燃圧を低下させることで、ベーパロックの発生を防止できる最小限の燃圧に制御されることになる。

尚、上記実施形態では、燃圧変動率Ｘに応じて、目標燃圧の増大補正値，減少補正値を複数段階に設定させる構成としたが、ベーパロックの発生状態が推定される場合に一定量ずつ目標燃圧を増大させ、ベーパロックの非発生状態が推定される場合に一定量ずつ目標燃圧を減少させる構成としても良い。
また、始動時の冷却水温度Ｔｗに応じた目標燃圧の設定を省略し、初期燃圧を固定値としても良い。

実施形態における燃料供給装置のシステム構成図。 実施形態における燃圧制御を示すフローチャート。 実施形態における冷却水温度と目標燃圧との相関を示す図。 実施形態における燃圧変動率の定義を示すタイムチャート。 実施形態における燃圧変動率と目標燃圧の補正値との相関を示す図。 燃温と燃圧変動率との相関を燃圧毎に示す線図。

符号の説明

１…燃料タンク
２…燃料ポンプ
３…燃料配管
４…燃料噴射弁
５…燃料ポンプコントロールモジュレータ（ＦＰＣＭ）
６…エンジンコントロールモジュレータ（ＥＣＭ）
７…燃圧センサ
８…内燃機関
９…水温センサ

Claims (5)

1. 燃料を加圧して燃料噴射弁から噴射する内燃機関の燃料供給装置であって、
   燃料配管内での燃料圧力の変動率を求め、該変動率から燃料のベーパロックの発生を検出することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記変動率から燃料のベーパロックの発生状態が検出されたときに、燃料圧力を上昇させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置。
3. 前記変動率から燃料のベーパロックの非発生状態が検出されたときに、燃料圧力を低下させることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の燃料供給装置。
4. 燃料を加圧して燃料噴射弁から噴射する内燃機関の燃料供給装置であって、
   燃料配管内での燃料圧力の変動率を求め、該変動率に応じて目標燃料圧力の補正値を設定し、該補正値で補正した目標燃料圧力に基づいて燃料圧力を制御することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
5. 前記目標燃圧の基本値を、機関温度に応じて設定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃料供給装置。

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