JP2007032454A - 内燃機関の燃料系統の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の高圧燃料ポンプの個体差により吐出特性が異っても脈動を抑制する。
【解決手段】 エンジンＥＣＵは、ポンプＡの実際の吐出量Ｑ（Ａ）およびポンプＢの実際の吐出量Ｑ（Ｂ）を算出するステップ（Ｓ１００）と、ポンプＡの燃圧変動分ΔＰ（Ａ）およびポンプＢの燃圧変動分ΔＰ（Ｂ）とを算出するステップ（Ｓ１１０、Ｓ１２０）と、燃圧のバラツキが大きいと（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、燃圧変動の平均値ΔＰ（ＡＶ）を算出するステップ（Ｓ１４０）と、ΔＰ（ＡＶ）を用いてポンプＡの吐出量補正分ΔＱ（Ａ）を算出するステップ（Ｓ１５０）と、ΔＱ（Ａ）に基づいて新たな指示吐出量Ｑ'（Ａ）を算出するステップ（Ｓ１６０）と、ΔＰ（ＡＶ）を用いてポンプＢの吐出量補正分ΔＱ（Ｂ）を算出するステップ（Ｓ１７０）と、ΔＱ（Ｂ）に基づいて新たな指示吐出量Ｑ'（Ｂ）を算出するステップ（Ｓ１８０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、筒内に向けて高圧で燃料を噴射する燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）を備えた内燃機関またはこの燃料噴射手段に加えて吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の高圧燃料系統の制御装置に関し、特に、複数の高圧燃料ポンプを備えた高圧燃料系統を制御する技術に関する。

ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）と、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備え、エンジンの回転数や内燃機関の負荷に応じて、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料を噴き分けるエンジンが公知である。また、ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）のみを備える直噴エンジンも公知である。筒内噴射用インジェクタを含む高圧燃料系統においては、高圧燃料ポンプで圧力が高められた燃料がデリバリパイプを介して筒内噴射用インジェクタに供給され、筒内噴射用インジェクタは、内燃機関の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する。

また、コモンレール式燃料噴射系統を有するディーゼルエンジンも公知である。このコモンレール式燃料噴射系統においては、高圧燃料ポンプで圧力が高められた燃料をコモンレールに蓄えておき、電磁弁の開閉によりコモンレールからディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する。

このような高圧燃料を発生させるために、内燃機関のクランクシャフトに連結されたドライブシャフトに設けられたカムによりシリンダを駆動する高圧燃料ポンプが用いられる。高圧燃料ポンプは、カムの回転によりシリンダ内で往復移動するポンププランジャーと、シリンダとポンププランジャーとにより構成される加圧室とを備えている。この加圧室には、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプと連通するポンプ供給パイプ、加圧室から燃料を流出させて燃料タンクに戻すリターンパイプおよび加圧室内の燃料を筒内噴射用インジェクタに向けて圧送する高圧デリバリパイプがそれぞれ接続されている。また、高圧燃料ポンプには、ポンプ供給パイプおよび高圧デリバリパイプと加圧室との間を開閉する電磁スピル弁が設けられている。

電磁スピル弁が開いた状態にあって、加圧室の容積が大きくなる方向にポンププランジャーが移動するとき、すなわち高圧燃料ポンプが吸入行程にあるとき、ポンプ供給パイプから加圧室内に燃料が吸入される。また、加圧室の容積が小さくなる方向にポンププランジャーが移動するとき、すなわち高圧燃料ポンプが圧送行程にあるときに電磁スピル弁を閉じると、ポンプ供給パイプおよびリターンパイプと加圧室との間が遮断され、加圧室内の燃料が高圧デリバリパイプを介して筒内噴射用インジェクタに圧送される。

このような高圧燃料ポンプにおいては、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間中のみ筒内噴射用インジェクタに向けて燃料が圧送されるため、電磁スピル弁の閉弁開始時期を制御することで（電磁スピル弁の閉弁期間を調整することで）燃料圧送量が調整されるようになる。すなわち、電磁スピル弁の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすることで燃料圧送量が多くなり、電磁スピル弁の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすることで燃料圧送量が少なくなる。燃料圧送量が多くなると高圧デリバリパイプ内の燃料の圧力が上昇して、燃料圧送量が少なくなると高圧デリバリパイプ内の燃料の圧力が低下する。

このように、フィードポンプから送り出された燃料を高圧燃料ポンプで加圧し、この加圧後の燃料を適切な燃料圧力で筒内噴射用インジェクタに向けて圧送することで、燃焼室に直接燃料を噴射供給する内燃機関にあっても、その燃料噴射を的確に行なうことができる。

このような高圧燃料ポンプは、１個のプランジャが吸入行程と吐出行程とを繰り返す運動をするために高圧燃料ポンプの吐出圧は脈動しているから、高圧デリバリパイプ内の燃料の圧力（燃圧）は高圧燃料ポンプの吐出脈動に応じて変動する。したがって、筒内噴射用インジェクタからシリンダ内へ噴射される燃料の噴射量は、高圧デリバリパイプ内の燃圧が高い時に多くなり、燃圧が低い時に少なくなる。このようにシリンダ内へ噴射される燃料の噴射量が燃圧の変動に応じて変化すると、エンジントルクも変動し、エミッションの悪化等も発生するという問題が生じる。

特に、Ｖ型８気筒のような多気筒内燃機関において、左右のバンクに対応して１本ずつ設けられた２本の高圧デリバリパイプにそれぞれ高圧燃料ポンプを設けて、それら２つの高圧燃料ポンプによって燃料を各高圧デリバリパイプへ供給するようにした燃料噴射装置においては、たとえば２つの高圧燃料ポンプの吐出タイミングをずらして、それら２つの高圧燃料ポンプが発生する吐出脈動が相互に打ち消し合うように構成することによって、燃圧の変動を低減させることができる。しかしながら、このような構成では、配管系に固有の共振周波数と、高圧ポンプの吐出脈動の周波数やその高次成分の周波数とが一致した時には共振が発生してデリバリパイプ内の燃圧の変動が増大し、それによって燃料の噴射量が変動して、やはりエンジントルクも変動し、エミッションの悪化等の発生を招くという問題がある。

特開２００２−２９５３３７号公報（特許文献１）は、高圧燃料ポンプの吐出脈動と、燃料噴射装置の共振周波数との同期による燃料噴射量の変動を防止してエンジンの出力変動を防止する燃料噴射装置を開示する。この燃料噴射装置は、第１の高圧燃料ポンプおよび第２の高圧燃料ポンプと、それぞれ複数個の燃料噴射弁を備える管体として形成され、第１の高圧燃料ポンプおよび第２の高圧燃料ポンプから吐出される燃料を複数個の燃料噴射弁へ分配して内燃機関内へ噴射させるために設けられた第１のデリバリパイプおよび第２のデリバリパイプと、第１の高圧燃料ポンプおよび第２の高圧燃料ポンプを、それぞれ第１のデリバリパイプおよび第２のデリバリパイプの一端部に接続する第１の高圧配管および第２の高圧配管と、第１のデリバリパイプおよび第２のデリバリパイプの一端部に近い部分どうしを接続する第１の連結パイプと、第１のデリバリパイプおよび第２のデリバリパイプの他端部に近い部分どうしを接続する第２の連結パイプとを備える。

この燃料噴射装置によると、第１のデリバリパイプおよび第２のデリバリパイプと、それらの一端部に近い部分どうしを接続する第１の連結パイプと、他端部に近い部分どうしを接続する第２の連結パイプとを備えており、それらが１つの閉じたループを形成することから、第１の高圧燃料ポンプまたは第２の高圧燃料ポンプと１つの燃料噴射弁とを接続する燃料供給経路に大きな容積が介在することになるので、この大きな容積が第１の高圧燃料ポンプおよび第２の高圧燃料ポンプの吐出脈動を吸収する結果、デリバリパイプ内と燃料噴射弁の入口における燃圧変動が減少する。また、第１の高圧燃料ポンプおよび第２の高圧燃料ポンプの吐出脈動が逆位相になるように設定した場合は、一方のデリバリパイプ内の燃圧変動と他方のデリバリパイプ内の燃圧変動が２本の連結パイプを介して相互に干渉することにより、大きな変動成分が相殺される。それによって、第１のデリバリパイプおよび第２のデリバリパイプ内ではいずれも燃圧変動が小さくなり、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量が安定して、エンジントルクの変動の問題が解消する。
特開２００２−２９５３３７号公報

特許文献１に開示された燃料噴射装置においては、２台の高圧燃料ポンプの特性が同じであると想定して、高圧燃料ポンプの吐出脈動が逆位相になるように設定した場合に変動成分を相殺している。しかしながら、現実の高圧燃料ポンプは、全く同じ特性を有するものではないことのほうが多く、むしろ個体差により吐出特性が異なることの方が多い。このような個体差を想定していない特許文献１の燃料噴射装置では正確に脈動を抑制することが困難になる場合があり得る。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の燃料ポンプを用いて高圧燃料系統を形成する場合であって、その燃料ポンプの個体差により吐出特性が異なる場合であっても、燃料配管内の燃料圧力の脈動を抑制することができる、内燃機関の燃料系統の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、燃料噴射手段に接続された燃料配管内に向けて燃料を吐出する２台以上の燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料系統を制御する。この制御装置は、各燃料ポンプの個体差に起因する吐出特性を記憶するための記憶手段と、燃料ポンプの吐出量を制御するための制御手段とを含む。この制御手段は、各燃料ポンプの吐出特性に基づいて、各燃料ポンプの吐出量を補正するための補正手段を含む。

第１の発明によると、補正手段が、記憶手段に記憶された各燃料ポンプの吐出特性に基づいて、各燃料ポンプの吐出量を補正する。このため、同じ仕様であっても個体差により吐出特性が異なる場合であっても（一般的にはこのような場合が多い）、その個体差に起因して発生する燃料配管内の燃料圧力の脈動を抑制するように制御することができる。その結果、複数の燃料ポンプの個体差により吐出特性が異なる場合であっても、燃料配管内の燃料圧力の脈動を抑制することができる、内燃機関の燃料系統の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、補正手段は、各燃料ポンプの吐出特性から燃料ポンプ毎の圧力変動値を算出して、２台以上の燃料ポンプによる圧力変動値が小さくなるように、各燃料ポンプに対して補正された吐出量を算出するための手段を含む。

第２の発明によると、各燃料ポンプの吐出特性から燃料ポンプ毎の圧力変動値を算出する。その各圧力変動値を用いて２台以上の燃料ポンプによる圧力変動値が小さくなるような補正された吐出量が各燃料ポンプに対して算出される。たとえば、２台以上の燃料ポンプによる圧力変動値の平均値を算出して、その平均値に近付けるような補正された吐出量が算出される。このため、２台以上の燃料ポンプによる圧力変動値を小さくすることができる。

第３の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、補正手段は、各燃料ポンプの吐出特性から燃料ポンプ毎の圧力変動値を算出して、２台以上の燃料ポンプによる圧力変動値が平均値に近づくように、各燃料ポンプに対して補正された吐出量を算出するための手段を含む。

第３の発明によると、各燃料ポンプの吐出特性から燃料ポンプ毎の圧力変動値を算出する。その各圧力変動値を用いて２台以上の燃料ポンプによる圧力変動値が小さくなるような補正された吐出量が各燃料ポンプに対して算出される。このとき、２台以上の燃料ポンプによる圧力変動値の平均値を算出して、その平均値に近付けるような補正された吐出量が算出される。このため、２台以上の燃料ポンプによる圧力変動値を小さくすることができる。

第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、燃料ポンプは、内燃機関により駆動され、制御手段は、燃料ポンプに備えられた電磁弁を閉じるタイミングを制御することにより吐出量を制御するための手段を含む。

第４の発明によると、電磁弁が開いた状態にあって、燃料ポンプの加圧室の容積が大きくなる方向に燃料ポンプのプランジャーが移動するとき（すなわち燃料ポンプが吸入行程にあるとき）ポンプ供給パイプから加圧室内に燃料が吸入される。加圧室の容積が小さくなる方向にポンププランジャーが移動するとき（すなわち燃料ポンプが圧送行程にあるとき）電磁弁を閉じると、ポンプ供給パイプと加圧室との間が遮断され、加圧室内の燃料が燃料ポンプから吐出される。このような燃料ポンプにおける電磁弁を閉じるタイミングを制御して吐出量を制御する燃料ポンプを２台以上備えた燃料系統における燃料圧力の脈動を抑制することができる。

第５の発明に係る制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関は、Ｖ型の内燃機関であって、各バンクに燃料ポンプが配置された内燃機関である。

第５の発明によると、Ｖ型内燃機関の各バンクに設けられた１台ずつの燃料ポンプの個体差に起因する燃料配管内の燃料圧力の脈動を抑制することができる。

第６の発明に係る制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、燃料噴射手段は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段であって、内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段をさらに含む。

第６の発明によると、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段のみを有する内燃機関のみならず、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を有する内燃機関において、第１の燃料噴射手段に燃料を供給する複数の燃料ポンプの個体差により吐出特性が異なる場合であっても、燃料配管内の燃料圧力の脈動を抑制することができる。

第７の発明に係る制御装置においては、第６の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである。

第７の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、筒内噴射用インジェクタに燃料を供給する複数の燃料ポンプの個体差により吐出特性が異なる場合であっても、燃料配管内の燃料圧力の脈動を抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンの燃料供給システム１０を示す。このエンジンは、Ｖ型８気筒のガソリンエンジンであって、各気筒の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタ１１０と、各気筒の吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを有する。なお、本発明はこのようなエンジンに限定されて適用されるものではなく、他の形式のガソリンエンジン（筒内噴射用インジェクタ１１０のみを有するエンジン）や、コモンレール式ディーゼルエンジンであってもよい。さらに、高圧燃料ポンプは２台に限定されないで、２台以上であればよい。

図１に示すように、この燃料供給システム１０は、燃料タンクに設けられ、低圧（プレッシャーレギュレータ圧力である４００ｋＰａ程度）の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ１００と、第１のカム２１０により駆動される第１の高圧燃料ポンプＡ２００（以下、単に「高圧燃料ポンプＡ２００」と記載する）と、第１のカム２１０とは吐出の位相が９０゜異なる第２のカム３１０により駆動される第２の高圧燃料ポンプＢ３００（以下、単に「高圧燃料ポンプＢ３００」と記載する）と、筒内噴射用インジェクタ１１０に高圧燃料を供給するための左右のバンク毎に設けられた高圧デリバリパイプ１１２と、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた左右のバンク各４個ずつの筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料を供給するための左右のバンク毎に設けられた低圧デリバリパイプ１２２と、低圧デリバリパイプ１２２に設けられた左右のバンク各４個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを含む。なお、第１のカム２１０の位相と第２のカム３１０の位相とは同位相であってもよい。以下においては、図１に示すように、第１のカム２１０の位相と第２のカム３１０の位相とは、９０゜ずれているとして説明する。

燃料タンクのフィードポンプ１００の吐出口は、低圧供給パイプ４００に接続され、低圧供給パイプ４００は、第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０とポンプ供給パイプ４２０とに分岐する。第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０は、Ｖ型バンクの片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２との分岐点より下流側で、第２の低圧デリバリ連通パイプ４３０となり、もう片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２に接続されている。

ポンプ供給パイプ４２０は、高圧燃料ポンプＡ２００および高圧燃料ポンプＢ３００の入り口にそれぞれ接続される。高圧燃料ポンプＡ２００の入り口の手前には、第１のパルセーションダンパー２２０が、高圧燃料ポンプＢ３００の入り口の手前には、第２のパルセーションダンパー３２０が、それぞれ設けられ、燃料脈動の低減を図っている。

高圧燃料ポンプＡ２００の吐出口は、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００に接続され、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００は、Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。高圧燃料ポンプＢ３００の吐出口は、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０に接続され、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０は、Ｖ型バンクのもう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２ともう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により接続される。

高圧デリバリパイプ１１２に設けられたリリーフバルブ１１４は、高圧デリバリリターンパイプ６１０を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプＡ２００および高圧燃料ポンプＢ３００のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ６００は、リターンパイプ６２０およびリターンパイプ６３０に接続され、燃料タンクに接続される。

図２に、図１の高圧燃料ポンプＡ２００付近の拡大図を示す。上述したように、高圧燃料ポンプＢ３００も高圧燃料ポンプＡ２００と同様の構成を有する。高圧燃料ポンプＢ３００の第２のカム３１０の位相は、高圧燃料ポンプＡ２００の第１のカム２１０の位相と９０゜異なる。これにより、吐出タイミングの位相をずらして脈動の発生を抑制している。また、高圧燃料ポンプＡ２００と高圧燃料ポンプＢ３００の仕様は、同じであるが、高圧燃料ポンプＡ２００の吐出特性および高圧燃料ポンプＢ３００の吐出特性は（仕様上同じであるが）、それぞれの個体差により異なる。なお、以下においては、仕様上同じであるので高圧燃料ポンプＡ２００について説明し、高圧燃料ポンプＢ３００についての説明は繰り返さない。

高圧燃料ポンプＡ２００は、カム２１０で駆動され上下に摺動するポンププランジャー２０６と、電磁スピル弁２０２とリーク機能付きチェックバルブ２０４とを主な構成部品としている。

カム２１０によりポンププランジャー２０６が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁２０２が開いているときに燃料が導入され（吸い込まれ）、カム２１０によりポンププランジャー２０６が上方向に移動しているときに電磁スピル弁２０２を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプＡ２００から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー２０６が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁２０２を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。この最も多く吐出される場合の電磁スピル弁２０２の駆動デューティを１００％とし、この最も少なく吐出される場合の電磁スピル弁２０２の駆動デューティを０％としている。電磁スピル弁２０２の駆動デューティが０％の場合には、電磁スピル弁２０２は閉じることなく開いたままの状態になり、第１のカム２１０が回転している限り（エンジンが回転している限り）ポンププランジャー２０６は上下方向に摺動するが、電磁スピル弁２０２が閉じないので、燃料は加圧されない。

加圧された燃料は、リーク機能付きチェックバルブ２０４（設定圧６０ｋＰａ程度）を押し開けて第１の高圧デリバリ連通パイプ５００を介して高圧デリバリパイプ１１２へ圧送される。このとき、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた燃圧センサにより燃圧がフィードバック制御される。また、前述の通り、Ｖ型の一方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２と他方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により連通している。

リーク機能付きチェックバルブ２０４は、通常のチェックバルブ２０４に細孔を設けたものであって、常時その細孔は開いている。このため、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００内の燃料の圧力よりも高圧燃料ポンプＡ２００（ポンププランジャー２０６）側の燃料の圧力が低くなると（たとえば電磁スピル弁２０２が開いたまま、エンジンが停止してカム２１０が停止）、この細孔を通って第１の高圧デリバリ連通パイプ５００内の高圧燃料が高圧燃料ポンプＡ２００側に戻ってきて高圧デリバリ連通パイプ５００および高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の圧力が低下する。これにより、たとえば、エンジン停止時には高圧デリバリパイプ１１２内の燃料が高圧でなくなり、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料漏れを回避できる。

高圧燃料ポンプＡ２００のフィードバック制御に用いられる制御量は、実際の燃料圧力と目標値との偏差に応じて更新される積分項、および実際の燃料圧力と目標値との偏差を「０」にすべく増減する比例項等から算出される。この制御量が大きくなると高圧燃料ポンプＡ２００の燃料吐出量が増加して燃料圧力が高くなり、逆に制御量が小さくなると高圧燃料ポンプＡ２００の燃料吐出量が低下して燃料圧力が低くなる。

実際の燃料圧力が目標値よりも過度に高くなると、積分項および比例項がともに小さくなって実際の燃料圧力を目標値まで低下させようとする。しかし、燃料圧力を低下させることは時間がかかるため、実際の燃料圧力を目標値まで低下させる間に積分項が過度に小さくなってしまう。このように積分項が小さくなり過ぎると、実際の燃料圧力が目標値に達した後に、燃料圧力を目標値に維持することができず、燃料圧力がさらに低下していわゆるアンダーシュートが生じる。

さらに詳しくは、エンジンＥＣＵは、最終燃料噴射量に基づき筒内噴射用インジェクタ１１０を駆動制御し、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の量を制御する。こうした筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射される燃料の量（燃料噴射量）は、高圧デリバリパイプ１１２内の燃料圧力（燃圧）と燃料噴射時間によって定まるため、燃料噴射量を適正にするためには燃圧を適正な値に維持する必要がある。従って、エンジンＥＣＵは、燃圧センサからの検出信号に基づき求められる燃圧がエンジン運転状態に応じて設定される目標燃圧Ｐ（０）に近づくよう、高圧燃料ポンプＡ２００の燃料吐出量をフィードバック制御して燃圧Ｐを適正値に維持する。なお、高圧燃料ポンプＡ２００の燃料吐出量は、後述するデューティ比ＤＴに基づき電磁スピル弁の閉弁期間（閉弁開始時期）を調整することによってフィードバック制御されることは上述した通りである。

ここで、高圧燃料ポンプＡ２００の燃料吐出量（電磁スピル弁２０２の閉弁開始時期）を制御するための制御量であるデューティ比ＤＴについて説明する。このデューティ比ＤＴは、０〜１００％という値の間で変化する値であって、電磁スピル弁２０２の閉弁期間に対応するカム２１０のカム角度に関係した値である。すなわち、このカム角度に関して、電磁スピル弁２０２の最大閉弁期間に対応したカム角度（最大カム角度）を「θ(０)」とし、同閉弁期間の目標値に対応するカム角度（目標カム角度）を「θ」とすると、デューティ比ＤＴは、最大カム角度θ(０)に対する目標カム角度θの割合を示すものということになる。従って、デューティ比ＤＴは、目標とする電磁スピル弁２０２の閉弁期間（閉弁開始時期）が最大閉弁期間に近づくほど１００％に近い値とされ、目標とする閉弁期間が「０」に近づくほど０％に近い値とされるようになる。

デューティ比ＤＴが１００％に近づくほど、デューティ比ＤＴに基づき調整される電磁スピル弁２０２の閉弁開始時期は早められ、電磁スピル弁２０２の閉弁期間は長くなる。その結果、高圧燃料ポンプＡ２００の燃料吐出量が増加して燃圧Ｐが上昇するようになる。また、デューティ比ＤＴが０％に近づくほど、デューティ比ＤＴに基づき調整される電磁スピル弁２０２の閉弁開始時期は遅らされ、電磁スピル弁２０２の閉弁期間は短くなる。その結果、高圧燃料ポンプＡ２００の燃料吐出量が減少して燃圧Ｐが低下するようになる。

図３を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプＡ２００の実際の吐出量Ｑ（Ａ）および高圧燃料ポンプＢ３００の実際の吐出量Ｑ（Ｂ）をそれぞれ算出する。このとき、エンジンＥＣＵ内のメモリに記憶されたマップが用いられる。

図４に示すように、指示吐出量Ｑと、基準となる仕様上の吐出性能マップ（図４の真中の曲線）とに基づいて、電磁スピル弁を閉じるタイミングがｔ（０）と算出される。このタイミングｔ（０）に対応するデューティ比ＤＴが算出される。しかしながら、高圧燃料ポンプＡ２００と高圧燃料ポンプＢ３００とでは、個体差により、その吐出特性が異なる。

図４に示すように、同じタイミングｔ（０）で電磁スピル弁を閉弁しても、高圧燃料ポンプＡ２００の方が高圧燃料ポンプＢ３００よりも多くの燃料を吐出する。すなわち、指示吐出量Ｑに対する電磁スピル弁の閉弁タイミングがｔ（０）と算出され、そのタイミングｔ（０）で電磁スピル弁を閉弁すると、高圧燃料ポンプＡ２００は、実際の吐出量としてＱ（Ａ）だけ（ここでＱ＜Ｑ（Ａ）とする）燃料を吐出する。一方、高圧燃料ポンプＢ３００は、実際の吐出量としてＱ（Ｂ）だけ（ここでＱ＞Ｑ（Ｂ）とする）燃料を吐出する（すなわち、Ｑ（Ｂ）＜Ｑ＜Ｑ（Ａ））。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプＡ２００の燃圧変動分ΔＰ（Ａ）を算出する。このとき、
ΔＰ（Ａ）＝Ｋ・Ｑ（Ａ）／Ｖ … （１）
により燃圧変動分ΔＰ（Ａ）が算出される。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプＢ３００の燃圧変動分ΔＰ（Ｂ）を算出する。このとき、
ΔＰ（Ｂ）＝Ｋ・Ｑ（Ｂ）／Ｖ … （２）
により燃圧変動分ΔＰ（Ａ）が算出される。

なお、式（１）および式（２）において、Ｋは燃料の体積弾性係数、Ｖは高圧デリバリ配管の容積である。

ここで、Ｑ（Ｂ）＜Ｑ＜Ｑ（Ａ）であるので、ΔＰ（Ａ）＞ΔＰ（Ｂ）となる。このように、２台の高圧燃料ポンプの実際の吐出量が異なると、図５に示すように、高圧デリバリパイプ１１２内の燃圧の変化が大きなものになる（すなわち、燃圧のバラツキが大きいことになる）。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵは、高圧デリバリパイプ１１２内の燃圧のバラツキが大きいか否かを判断する。このとき、エンジンＥＣＵは、Ｓ１１０およびＳ１２０にて算出された、高圧燃料ポンプＡ２００の燃圧変動分ΔＰ（Ａ）および高圧燃料ポンプＢ３００の燃圧変動分ΔＰ（Ｂ）に基づいて、燃圧のバラツキが大きいか否かを判断する。また、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた燃圧センサが検知した燃圧の時間変化に基づいて、燃圧のバラツキが大きいか否かを判断するようにしてもよい。燃圧のバラツキが大きいと（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵは、燃圧変動平均値ΔＰ（ＡＶ）を算出する。このとき、燃圧変動平均値ΔＰ（ＡＶ）は、
ΔＰ（ＡＶ）＝（ΔＰ（Ａ）＋ΔＰ（Ｂ））／２ … （３）
により算出される。

Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプＡ２００の吐出量補正分ΔＱ（Ａ）を算出する。このとき、吐出量補正分ΔＱ（Ａ）は、
ΔＱ（Ａ）＝（ΔＰ（ＡＶ）−ΔＰ（Ａ））・Ｖ／Ｋ … （４）
により算出される。なお、この式（４）は、
ΔＱ（Ａ）＝（ΔＰ（Ｂ）−ΔＰ（Ａ））／２・Ｖ／Ｋ … （５）
と変形できる。図５に示すようにΔＰ（Ａ）＞ΔＰ（Ｂ）であるので、（ΔＰ（Ｂ）−ΔＰ（Ａ））＜０になり、ΔＱ（Ａ）＜０となる。

Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプＡ２００についての新たな指示吐出量Ｑ'(Ａ)を算出する。このとき、新たな指示吐出量Ｑ'(Ａ)は、
Ｑ'(Ａ)＝Ｑ＋ΔＱ（Ａ） … （６）
により算出される。なお、ΔＱ（Ａ）＜０であるので、Ｑ'(Ａ)＜Ｑとなる。すなわち、高圧燃料ポンプＡ２００についての新たな指示吐出量Ｑ'(Ａ)は、元の指示吐出量Ｑよりも小さい。

Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプＢ３００の吐出量補正分ΔＱ（Ｂ）を算出する。このとき、吐出量補正分ΔＱ（Ｂ）は、
ΔＱ（Ｂ）＝（ΔＰ（ＡＶ）−ΔＰ（Ｂ））・Ｖ／Ｋ … （７）
により算出される。なお、この式（７）は、
ΔＱ（Ｂ）＝（ΔＰ（Ａ）−ΔＰ（Ｂ））／２・Ｖ／Ｋ
と変形できる。図５に示すようにΔＰ（Ａ）＞ΔＰ（Ｂ）であるので、（ΔＰ（Ａ）−ΔＰ（Ｂ））＞０になり、ΔＱ（Ｂ）＞０となる。

Ｓ１８０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプＢ３００についての新たな指示吐出量Ｑ'(Ｂ)を算出する。このとき、新たな指示吐出量Ｑ'(Ｂ)は、
Ｑ'(Ｂ)＝Ｑ＋ΔＱ（Ｂ） … （８）
により算出される。なお、ΔＱ（Ｂ）＞０であるので、Ｑ'(Ｂ)＞Ｑとなる。すなわち、高圧燃料ポンプＢ３００についての新たな指示吐出量Ｑ'(Ｂ)は、元の指示吐出量Ｑよりも大きい。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵにより制御される高圧燃料配管系の動作について説明する。

図４にその吐出性能マップを有する、２つの高圧燃料ポンプＡ２００および高圧燃料ポンプＢ３００とが作動中において、吐出性能マップに基づいて、高圧燃料ポンプＡ２００の燃圧変動分ΔＰ（Ａ）を、式（１）のΔＰ（Ａ）＝Ｋ・Ｑ（Ａ）／Ｖにより、高圧燃料ポンプＢの燃圧変動分ΔＰ（Ｂ）を、式（２）のΔＰ（Ｂ）＝Ｋ・Ｑ（Ｂ）／Ｖにより、それぞれ算出する（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。

高圧デリバリパイプ１１２内の燃圧の変化が大きく燃圧のバラツキが大きいと（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、高圧燃料ポンプＡ２００および高圧燃料ポンプＢ３００の燃圧変動を平均した、燃圧変動平均値ΔＰ（ＡＶ）を、式（３）のΔＰ（ＡＶ）＝（ΔＰ（Ａ）＋ΔＰ（Ｂ））／２により算出する（Ｓ１４０）。

＜高圧燃料ポンプＡ２００について＞
燃圧変動平均値ΔＰ（ＡＶ）と高圧燃料ポンプＡ２００の吐出量Ｑ（Ａ）との差（ΔＰ（ＡＶ）−ΔＰ（Ａ））を用いて、高圧燃料ポンプＡ２００において低下させるべき燃料吐出量ΔＱ（Ａ）を、式（４）のΔＱ（Ａ）＝（ΔＰ（ＡＶ）−ΔＰ（Ａ））・Ｖ／Ｋにより算出する（Ｓ１５０）。さらに、高圧燃料ポンプＡ２００についての新たな指示吐出量Ｑ'(Ａ)を、式（６）のＱ'(Ａ)＝Ｑ＋ΔＱ（Ａ）により算出する（Ｓ１６０）。

この状態を図６に示す。図６に示すように、高圧燃料ポンプＡ２００は、吐出性能マップ（仕様）に比べて過大な吐出性能を有する。このため、指示吐出圧Ｑに対応するタイミングｔ（０）で電磁スピル弁を閉弁しても、実際の吐出量はＱ（Ａ）となり、Ｑを上回る。このため、図５に示すように大きく燃圧を上昇させる。このため、２台の高圧燃料ポンプの圧力脈動が最小（平均値）になるように、高圧燃料ポンプＡ２００については吐出量補正分ΔＱ（Ａ）（＜０）を算出する（図６の「ΔＱ（Ａ）だけ低下」に対応）。さらに、高圧燃料ポンプＡ２００についての新たな指示吐出量Ｑ'(Ａ)がＱ＋ΔＱ（Ａ）により算出される。なお、ΔＱ（Ａ）＜０であるので、Ｑ'(Ａ)＜Ｑとなり、図６に示すように最初の指示吐出量ＱからΔＱ（Ａ）だけ低下した、新たな指示吐出量Ｑ'(Ａ)が算出され、その新たな指示吐出量Ｑ'(Ａ)に対応する電磁スピル弁の閉弁タイミングｔ（Ａ）で電磁スピル弁が閉弁される。

＜高圧燃料ポンプＢ３００について＞
燃圧変動平均値ΔＰ（ＡＶ）と高圧燃料ポンプＢ３００の吐出量Ｑ（Ｂ）との差（ΔＰ（ＡＶ）−ΔＰ（Ｂ））を用いて、高圧燃料ポンプＢ３００において上昇させるべき燃料吐出量ΔＱ（Ｂ）を、式（７）のΔＱ（Ｂ）＝（ΔＰ（ＡＶ）−ΔＰ（Ｂ））・Ｖ／Ｋにより算出する（Ｓ１７０）。さらに、高圧燃料ポンプＢ３００についての新たな指示吐出量Ｑ'(Ｂ)を、式（８）のＱ'(Ｂ)＝Ｑ＋ΔＱ（Ｂ）により算出する（Ｓ１８０）。

この状態を図７に示す。図７に示すように、高圧燃料ポンプＢ３００は、吐出性能マップ（仕様）に比べて過少な吐出性能を有する。このため、指示吐出圧Ｑに対応するタイミングｔ（０）で電磁スピル弁を閉弁しても、実際の吐出量はＱ（Ｂ）となり、Ｑを下回る。このため、図５に示すように大きく燃圧を上昇させない。このため、２台の高圧燃料ポンプの圧力脈動が最小（平均値）になるように、高圧燃料ポンプＢ３００については吐出量補正分ΔＱ（Ｂ）（＞０）を算出する（図７の「ΔＱ（Ｂ）だけ上昇」に対応）。さらに、高圧燃料ポンプＢ３００についての新たな指示吐出量Ｑ'(Ｂ)がＱ＋ΔＱ（Ｂ）により算出される。なお、ΔＱ（Ｂ）＞０であるので、Ｑ'(Ｂ)＞Ｑとなり、図７に示すように最初の指示吐出量ＱからΔＱ（Ｂ）だけ上昇した、新たな指示吐出量Ｑ'(Ｂ)が算出され、その新たな指示吐出量Ｑ'(Ｂ)に対応する電磁スピル弁の閉弁タイミングｔ（Ｂ）で電磁スピル弁が閉弁される。

＜高圧燃料ポンプＡ２００および高圧燃料ポンプＢ３００による燃圧の脈動について＞
上述したように、吐出性能が個体差に起因して過大な高圧燃料ポンプＡ２００については、指示吐出量Ｑから新たな指示吐出量Ｑ'（Ａ）に下げるように変更されて、高圧燃料ポンプＡ２００からの燃料の吐出量が低下される。吐出性能が個体差に起因して過少な高圧燃料ポンプＢ３００については、指示吐出量Ｑから新たな指示吐出量Ｑ'（Ｂ）に上げるように変更されて、高圧燃料ポンプＢ３００からの燃料の吐出量が上昇される。

このため、吐出性能が過大な高圧燃料ポンプＡ２００からの燃料の吐出量が少なめに制御されて、吐出性能が過少な高圧燃料ポンプＢ３００からの燃料の吐出量が多めに制御されて、個体差に起因して発生する燃圧の脈動を抑制することができる。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによると、２台の高圧燃料ポンプの個体差があっても、この個体差に起因する高圧デリバリパイプ内の燃圧の脈動を最小にするように高圧燃料ポンプを制御することができる。この結果、２台の高圧燃料ポンプを用いて高圧燃料系統を形成する場合であって、その高圧燃料ポンプの個体差により吐出特性が異なる場合であっても、高圧デリバリパイプ内の脈動を抑制することができ、エンジントルクの変動や、エミッションの悪化等の発生を抑制することができる。

なお、高圧燃料ポンプがＮ台の場合には、
燃圧変動平均値ΔＰ（ＡＶ）は、
ΔＰ（ＡＶ）＝（ΣΔＰ（ｉ））／Ｎ（ただし、ｉ＝１〜Ｎ） … （９）
により算出される。

吐出量補正分ΔＱ（ｉ）は、
ΔＱ（ｉ）＝（ΔＰ（ＡＶ）−ΔＰ（ｉ））・Ｖ／Ｋ … （１０）
により算出される。

それぞれの高圧燃料ポンプについての新たな指示吐出量Ｑ'（ｉ）は、
Ｑ'（ｉ）＝Ｑ＋ΔＱ（ｉ） … （１１）
によりそれぞれ算出される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置により制御されるガソリンエンジンの燃料供給システムの全体概要図である。 図１の部分拡大図である。 エンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 高圧燃料ポンプの吐出性能を表わす図である。 高圧燃料ポンプの脈動の状態を表わす図である。 高圧燃料ポンプＡの指示吐出量の補正状態を表わす図である。 高圧燃料ポンプＢの指示吐出量の補正状態を表わす図である。

符号の説明

１０ 燃料供給システム、１００ フィードポンプ、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 高圧デリバリパイプ、１１４ リリーフバルブ、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１２２ 低圧デリバリパイプ、２００ 第１の高圧燃料ポンプ（高圧燃料ポンプＡ）、２０２ 電磁スピル弁、２０４ リーク機能付きチェックバルブ、２０６ ポンププランジャー、２１０ 第１のカム、２２０ 第１のパルセーションダンパー、３００ 第２の高圧燃料ポンプ（高圧燃料ポンプＢ）、３１０ 第２のカム、３２０ 第２のパルセーションダンパー、４００ 低圧供給パイプ、４１０ 第１の低圧デリバリ連通パイプ、４２０ ポンプ供給パイプ、４３０ 第２の低圧デリバリ連通パイプ、５００ 第１の高圧デリバリ連通パイプ、５１０ 第２の高圧デリバリ連通パイプ、５２０ 高圧連通パイプ、６００ 高圧燃料ポンプリターンパイプ、６１０ 高圧デリバリリターンパイプ、６２０，６３０ リターンパイプ。

Claims (7)

1. 燃料噴射手段に接続された燃料配管内に向けて燃料を吐出する２台以上の燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料系統の制御装置であって、
   各前記燃料ポンプの個体差に起因する吐出特性を記憶するための記憶手段と、
   前記燃料ポンプの吐出量を制御するための制御手段とを含み、
   前記制御手段は、各前記燃料ポンプの吐出特性に基づいて、各前記燃料ポンプの吐出量を補正するための補正手段を含む、内燃機関の燃料系統の制御装置。
2. 前記補正手段は、各前記燃料ポンプの吐出特性から燃料ポンプ毎の圧力変動値を算出して、前記２台以上の燃料ポンプによる圧力変動値が小さくなるように、各前記燃料ポンプに対して補正された吐出量を算出するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
3. 前記補正手段は、各前記燃料ポンプの吐出特性から燃料ポンプ毎の圧力変動値を算出して、前記２台以上の燃料ポンプによる圧力変動値が平均値に近づくように、各前記燃料ポンプに対して補正された吐出量を算出するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
4. 前記燃料ポンプは、前記内燃機関により駆動され、
   前記制御手段は、前記燃料ポンプに備えられた電磁弁を閉じるタイミングを制御することにより吐出量を制御するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
5. 前記内燃機関は、
   Ｖ型の内燃機関であって、
   各バンクに前記燃料ポンプが配置された内燃機関である、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
6. 前記燃料噴射手段は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段であって、
   前記内燃機関は、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段をさらに含む、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。
7. 前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
   前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである、請求項６に記載の内燃機関の燃料系統の制御装置。

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