JP2007132191A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キースイッチのオフ後の燃料噴射による燃料圧力の低下を防止し、これにより機関の始動性の悪化を回避する。
【解決手段】キースイッチがオフされると、燃料噴射弁による燃料噴射が終了しているか否かを判別する。そして、燃料噴射の終了が判別されるようになるまでは、目標燃圧に基づく燃料ポンプのフィードバック制御を継続させ、燃料噴射の終了が判別された時点で、前記燃料ポンプの駆動制御を停止させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料を燃料噴射弁に向けて圧送する内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、エンジン停止時における燃料供給の制御技術に関する。

特許文献１には、キースイッチが切られたときに、吐出量制御電磁弁への電源供給を遮断することにより、高圧ポンプを無吐出の状態とする内燃機関の燃料噴射装置が開示されている。
特開平０７−１０３０９５号公報

ところで、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁の制御においては、キースイッチがオフされる前に出力ポートにセットされた燃料噴射パルスによる燃料噴射は、禁止されることなくそのまま実行されており、キースイッチのオフ後も、１発乃至２発分の燃料噴射が行われる可能性がある。
一方、前述のように、キースイッチのオフに同期して燃料ポンプによる燃料供給制御を停止させると、キースイッチがオフされた後で行われる燃料噴射で噴射される燃料の分だけ、燃料配管内の燃料圧力が要求圧よりも低下してしまうという問題があった。

上記のように、キースイッチのオフ時に燃料の圧力が要求圧よりも低下すると、次回の機関始動時に、要求よりも低い圧力から燃料噴射を開始させることになり、特に、耐熱始動時には、燃圧が要求圧よりも低いことで、燃料配管内での燃料ベーパの発生が進み、始動性を大きく損ねてしまう可能性があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、キースイッチのオフ後の燃料噴射による燃料圧力の低下を防止でき、これにより機関の始動性の悪化を回避できる内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、内燃機関の停止時に、燃料噴射弁による燃料噴射の終了を少なくとも条件として、燃料の供給制御を停止させることを特徴とする。
かかる構成によると、たとえキースイッチがオフされても、燃料噴射弁による燃料噴射が終了するまでは燃料の供給制御が継続され、燃料噴射弁による燃料噴射が終了してから燃料の供給制御が停止される。

従って、キースイッチがオフされた後に燃料噴射が行われることがあっても、噴射された分の燃料を補う燃料供給を行わせることができ、これによって燃料圧力の低下を回避し、機関停止時における燃圧保持性能を確保できる。
また、燃料噴射の終了を判断するから、燃料噴射が終了しているのに、燃料の供給制御が継続されることがなく、無駄に電力を消費してしまうことがない。

請求項２記載の発明は、キースイッチのオフ時から所定時間が経過した時点を、燃料噴射の終了時点と判定することを特徴とする。
かかる構成によると、キースイッチ（イグニッションスイッチ）のオフ後に行われ得る燃料噴射の期間は予測できるので、キースイッチのオフ後に行われる燃料噴射の途中で燃料供給制御を停止させることがないような時間を設定し、この時間が経過した時点で燃料噴射は終了しているものと見なして、燃料の供給制御を停止させる。

従って、燃料噴射の終了を少なくとも条件とする供給制御の停止を、比較的簡易に行わせることができる。
請求項３記載の発明は、燃料噴射弁による燃料噴射の終了を、前記燃料噴射弁の開閉制御状態に基づいて判定することを特徴とする。
かかる構成によると、キースイッチのオフ後に、燃料噴射弁の開閉制御状態（出力ポートに対する噴射パルスのセット状態など）に基づいて燃料噴射の終了を判定し、実際の燃料噴射の終了を判断して燃料の供給制御を停止させる。

従って、キースイッチのオフ後に過不足のない時間だけ燃料の供給制御を継続させることができ、燃料圧力の低下を回避しつつ、無駄に燃料の供給制御が継続されることによる電力消費の増大を防止できる。
請求項４記載の発明は、燃料噴射弁に圧送される燃料の圧力を目標値に基づいて制御することを特徴とする。

かかる構成によると、目標の燃料圧力に基づく燃料の供給制御を、キースイッチのオフ後に燃料噴射が終了するまで継続させる。
従って、たとえ、キースイッチのオフ後に燃料噴射が行われても、目標の燃料圧力を保持させることが可能となる。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、キースイッチのオフ後は、機関停止時用の目標値に基づいて燃料の圧力を制御することを特徴とする。

かかる構成によると、キースイッチのオフ後に継続して燃料の供給制御を行う場合、通常の機関運転中の目標とは異なる、機関停止時用の目標値に基づいて燃料の圧力を制御する。
従って、再始動時或いは機関の停止状態に適した燃料圧力に制御してから燃料の供給制御を停止させることができる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用エンジンのシステム構成図である。
図１において、エンジン１０１（ガソリン内燃機関）の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装される。

そして、前記電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
各気筒の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１がそれぞれ設けられている。
前記燃料噴射弁１３１は、コントロールユニット１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。

前記燃焼室１０６内に空気と混合して吸引された燃料は、図示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼する。
尚、燃料噴射弁１３１が燃焼室１０６内に直接燃料を噴射する構成とすることができる。
燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して排気管に排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。

前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気側カムシャフト１１１，排気側カムシャフト１１０に設けられたカムによって開閉駆動される。
燃料タンク１３５には、電動式の燃料ポンプ１３６が内蔵され、この燃料ポンプ１３６を駆動することで燃料タンク１３５内の燃料（ガソリン）が前記燃料噴射弁１３１に向けて圧送される。

前記燃料ポンプ１３６から吐出された燃料を各燃料噴射弁１３１に分配する分配管１３７には、燃圧センサ１３８が設けられており、該燃圧センサ１３８で検出される燃圧が目標圧になるように、前記燃料ポンプ１３６の吐出量（駆動電圧）が前記コントロールユニット１１４によってフィードバック制御されるようになっている。
前記コントロールユニット１１４は、マイクロコンピュータを内蔵し、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル１０４，燃料噴射弁１３１，インジェクタヒータ１３１ａ，燃料ポンプ１３６等を制御する。

尚、燃料ポンプ１３６を駆動制御するための専用のコントロールユニットを備える構成とすることができる。
前記各種センサとしては、前記燃圧センサ１３８の他、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１１６、エンジン１０１の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、クランクシャフト１２０の回転位置を検出するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、エンジン１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、前記フロント触媒１０８の上流側での排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出する空燃比センサ１２１等が設けられている。

前記コントロールユニット１１４には、バッテリ１４０の電源電圧がキースイッチ（イグニッションスイッチ）１４１を介して供給されると共に、前記コントロールユニット１１４によってオン・オフが制御されるリレー１４２を介してバッテリ１４０の電源電圧が供給されるようになっている。
前記コントロールユニット１１４は、キースイッチ１４１のオンによってバッテリ電源が供給されるようになって起動すると、前記リレー１４２をオンし、キースイッチ１４１がオフされても前記リレー１４２を介して電源電圧を確保できるようにする。

そして、キースイッチ１４１のオフ後に前記リレー１４２をオフすることで、電源供給を自己遮断するようになっている。
ここで、前記コントロールユニット１１４による燃料ポンプ１３６の制御を、図２のフローチャートに従って説明する。
図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、キースイッチ１４１のオン・オフを判別する。

キースイッチ１４１がオンであるときには、ステップＳ１２へ進み、目標燃圧の演算を行う。
前記目標燃圧は、固定値であっても良いし、エンジン負荷・エンジン回転速度・冷却水温度（エンジン温度）などのエンジン運転条件から可変に設定させることができる。
次のステップＳ１３では、前記燃圧センサ１３８からの検出信号に基づいて実際の燃圧を演算する。

ステップＳ１４では、前記目標燃圧と実際の燃圧との偏差に基づいて、前記燃料ポンプ１３６の駆動電圧をフィードバック制御し、実際の燃圧を目標燃圧に近づけるようにする。
具体的には、前記目標燃圧と実際の燃圧との偏差に基づく比例・積分・微分動作等によって、前記燃料ポンプ１３６の通電のオン・オフを制御するデューティ信号のデューティ比を決定する。

一方、ステップＳ１１でキースイッチ１４１がオフであると判別されたときには、即ち、エンジン１０１の停止時には、ステップＳ１５へ進む。
ステップＳ１５では、そのときの燃料噴射弁１３１の開閉制御状態に基づいて燃料噴射が終了しているか否かを判別する。
前記コントロールユニット１１４においては、キースイッチ１４１がオフされても、キースイッチ１４１がオフされた時点でユニットの出力ポートにセットされている噴射パルスは、そのまま実行されるようになっている。

そこで、前記ステップＳ１５では、キースイッチ１４１がオフされた時点で既に出力ポートにセットされていて、キースイッチ１４１のオフ後に実行される燃料噴射の終了を、前記出力ポートの設定状況から判断する。
ここで、燃料噴射が終了していない場合には、燃料噴射の実行によって燃料噴射弁１３１から噴射される分だけ燃料を補給しないと、燃料配管内の燃料圧力が低下することになってしまう。

そこで、燃料噴射が終了していないと判断されたときには、ステップＳ１２へ進むことで、燃料の供給制御、即ち、目標燃圧に基づく燃料ポンプ１３６の吐出量のフィードバック制御を継続させる。
一方、燃料噴射が終了していると判断されたときには、それ以降は、燃料配管内に燃料を送り込まなくても燃料圧力を保持できるので、ステップＳ１２以降へ進むことなく、本ルーチンを終了させることで、燃料の供給制御（燃料ポンプ１３６のフィードバック制御）を停止させ、燃料ポンプ１３６への電源供給を遮断する。

尚、燃料噴射が終了していると判断し、燃料の供給制御を停止させた直後に、コントロールユニット１１４が電源供給を自己遮断する構成とすることができる。
上記構成によると、キースイッチ１４１がオフされても、燃料噴射が終了するまでの間は、目標燃圧に基づく燃料ポンプ１３６の吐出量のフィードバック制御を継続させるので、燃料配管内の燃圧が目標圧から低下することを抑止できる。

エンジン停止時に目標燃圧に保持できれば、エンジンの再始動時には、略目標燃圧付近から最初の燃料噴射を行わせることができ、高い始動性を維持できる。
更に、燃料噴射の終了を判断した時点で燃料の供給制御を停止させるから、無用に長い時間燃料ポンプ１３６を駆動させることがなく、無駄な電力消費を防止できる。
尚、燃料噴射の終了判定から前記燃料の供給制御を停止させるまでに遅延時間を設定することができる。

ところで、上記実施形態では、燃料噴射弁１３１の開閉制御状態に基づいて燃料噴射が終了しているか否かを判別したが、図３のフローチャートに示すように、キースイッチ１４１がオフされてからの経過時間に基づいて、燃料噴射の終了を判断させることができる。
図３のフローチャートにおいては、ステップＳ１５Ａの処理のみが図２のフローチャートと異なるので、以下では、ステップＳ１５Ａの部分についてのみ説明する。

ステップＳ１５Ａでは、キースイッチ１４１がオフされてからの経過時間が予め設定された基準時間に達したか否かを判断する。
前記基準時間は、キースイッチ１４１のオフ時に設定され得る燃料噴射時間に基づき設定され、キースイッチ１４１がオフされてから前記基準時間が経過したときには、燃料噴射が終了しているものと推定される。

ステップＳ１５Ａで、キースイッチ１４１がオフされてからの経過時間が前記基準時間に達していないと判断された場合には、ステップＳ１２〜ステップＳ１４へ進み、目標燃圧に基づく燃料ポンプ１３６のフィードバック制御を行わせる。
一方、ステップＳ１５Ａで、キースイッチ１４１がオフされてからの経過時間が前記基準時間に達していると判断された場合には、キースイッチ１４１のオフ後の燃料噴射は終了しているものと推定されるので、ステップＳ１２以降へ進むことなく、本ルーチンを終了させることで、燃料の供給制御を停止させる。

上記実施形態によると、キースイッチ１４１がオフされてからの燃料噴射の終了を、経過時間に基づいて判断するので、簡便な構成でエンジン停止時の燃圧の低下を防止できる。
ところで、上記の各実施形態では、キースイッチ１４１のオフ後における燃料の供給制御を、キースイッチ１４１のオン状態と同様に行わせる構成としたが、エンジン停止中に保持させる燃圧を、エンジン停止中の燃圧保持性能や始動性を考慮して通常圧と異ならせたい場合がある。

そこで、図４のフローチャートに示す実施形態では、キースイッチ１４１がオフされた後の燃料供給制御において、目標燃圧をエンジン停止時用の値とし、このエンジン停止時用の目標燃圧に基づいて燃料ポンプ１３６のフィードバック制御を行わせる。
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１でキースイッチ１４１がオフであると判断されてステップＳ１５へ進むと、そのときの燃料噴射弁１３１の開閉制御状態に基づいて燃料噴射が終了しているか否かを判別する。

そして、燃料噴射が終了していないと判断されると、ステップＳ１６へ進み、予め記憶されたエンジン停止時用の目標燃圧を、フィードバック制御における目標値に設定する。
その後ステップＳ１３，１４へ進んで、前記エンジン停止時用の目標燃圧に基づくフィードバック制御を行う。
尚、前記エンジン停止時用の目標燃圧は、燃圧保持性能，始動性などの要求のうちのどれを優先させるかによって適宜設定され、通常圧よりも高い場合及び低い場合の双方があり得る。

上記実施形態によると、キースイッチ１４１がオフされた後の燃料噴射により、燃圧が目標圧よりも低くなることを回避できると共に、キースイッチ１４１がオフされた後の目標燃圧をエンジン停止時用の値として、燃料ポンプ１３６をフィードバック制御するから、目標燃圧を通常圧とする場合には得られない燃圧保持性能や始動性の向上を図ることができる。

上記のように、キースイッチ１４１のオフ後にエンジン停止時用の目標燃圧に基づいてフィードバック制御を行わせる場合には、燃料噴射が終了していて、かつ、実際の燃圧が目標燃圧付近に収束していることを条件に、燃料の供給制御を停止させることができる。
更に、図５のフローチャートに示すように、キースイッチ１４１のオフ後にエンジン停止時用の目標燃圧に基づいてフィードバック制御を行わせる場合にも、燃料噴射の終了を、キースイッチ１４１のオフからの経過時間に基づいて判断させることができる。

また、本実施形態では、燃料ポンプ１３６の吐出量を変更することで、実際の燃圧が目標燃圧に近づくように制御させたが、燃料ポンプ１３６の駆動電圧（吐出量）を一定とする一方で、燃料配管から燃料タンク１３５内に戻す燃料量を調整することで、燃料配管内の燃料圧力を目標燃圧に制御する構成であっても良く、更に、高圧ポンプと該高圧ポンプに燃料を供給する低圧ポンプとから構成される燃料供給装置であっても良く、燃料供給装置の構成を限定するものではない。

更に、燃料噴射弁１３１の開閉制御状態に基づいて燃料噴射が終了しているか否かを判断させる場合、キースイッチ１４１がオフされてから所定時間が経過しても、燃料噴射の終了が判定されずに燃料の供給制御が継続されているときに、燃料の供給制御を強制的に停止させることができる。
また、コントロールユニット１１４が電源供給を自己遮断するタイミングになっても、燃料噴射の終了が判定されずに燃料の供給制御が継続されているときに、燃料の供給制御を強制的に停止させてから、電源供給の自己遮断を行う構成とすることができる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項４記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料ポンプの吐出量を調整して前記目標値に制御することを特徴とする内燃機関の燃料供給装。

かかる構成によると、キースイッチのオフ後も燃料噴射が終了するまでは、燃料ポンプの吐出量を調整して目標燃圧に保持されるようにするから、キースイッチのオフ後に燃料噴射が行われても、実際の燃圧が目標よりも低下してしまうことがない。
（ロ）請求項５記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料噴射弁による燃料噴射が終了していて、かつ、前記機関停止時用の目標値に実際の燃料圧力が収束しているときに、前記燃料の供給制御を停止させることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。

かかる構成によると、燃料噴射が終了しても、実際の燃圧が機関停止時用の目標値に収束していない場合には、燃料の供給制御を継続させ、機関停止時用の目標値に収束してから燃料の供給制御を停止させる。
従って、機関停止時用の目標値を設定したことの効果を確実に得ることができる。
（ハ）請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料噴射弁による燃料噴射の終了を少なくとも条件として、前記燃料の供給制御を停止させた後、前記燃料の供給制御を行うユニットが、電源供給を自己遮断することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。

かかる構成によると、燃料噴射の終了に基づいて燃料の供給制御を停止させた後は、燃料の供給制御を行うユニットへの電源供給は不要になるので、電源供給を自己遮断して、機関停止中におけるユニットでの電力消費を低減させる。
（ロ）請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料の供給制御を行うユニットが、キースイッチのオフ後に電源供給を自己遮断するタイミングにおいて、前記燃料の供給制御が継続している場合に、前記燃料の供給制御を強制的に停止させることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。

かかる構成によると、ユニットが電源を自己遮断しようとするタイミングで、燃料の供給制御を継続して行っている場合には、なんらかの異常によって供給制御の停止処理が行われなかったものとみなし、燃料の供給制御を強制的に停止させ、その後、ユニットが電源を自己遮断する。

実施形態における車両用エンジンのシステム図。 エンジン停止時の燃料供給制御の第１実施形態を示すフローチャート。 エンジン停止時の燃料供給制御の第２実施形態を示すフローチャート。 エンジン停止時の燃料供給制御の第３実施形態を示すフローチャート。 エンジン停止時の燃料供給制御の第４実施形態を示すフローチャート。

符号の説明

１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０９…リア触媒、１０９ａ…ヒータ、１１４…コントロールユニット、１２１…空燃比センサ、１３１…燃料噴射弁、１３５…燃料タンク、１３６…燃料ポンプ、１３８…燃圧センサ

Claims (5)

1. 燃料を燃料噴射弁に向けて圧送する内燃機関の燃料供給装置であって、
   前記内燃機関の停止時に、前記燃料噴射弁による燃料噴射の終了を少なくとも条件として、燃料の供給制御を停止させることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. キースイッチのオフ時から所定時間が経過した時点を、燃料噴射の終了時点と判定す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. 前記燃料噴射弁による燃料噴射の終了を、前記燃料噴射弁の開閉制御状態に基づいて判定す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。
4. 前記燃料噴射弁に圧送される燃料の圧力を目標値に基づいて制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置。
5. キースイッチのオフ後は、機関停止時用の目標値に基づいて燃料の圧力を制御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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