JP2007285128A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ポンプを不必要に動作させることなくベーパによる始動不良を回避する。
【解決手段】エンジンＥＣＵは、燃料の温度および圧力と燃料の飽和蒸気圧とにより、高温高圧の領域（１）と低温低圧の領域（３）とその間の領域（２）の３つの領域が規定されたマップを記憶する。エンジンＥＣＵは、エンジンの始動が要求されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン冷却水温ＴＨＷおよび燃圧Ｐを検知して（Ｓ２００）、領域（２）に属すると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、プレフィード時間Ｔを設定して（Ｓ４００）、燃圧Ｐが所望の燃圧しきい値Ｐ（ＴＨ）以上になるまでプレフィードを実行するステップ（Ｓ７００）と、燃圧Ｐが燃圧しきい値Ｐ（ＴＨ）以上になると（Ｓ７００にてＹＥＳ）、クランキングを開始するステップ（Ｓ８００）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図７

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機構（筒内噴射用インジェクタ）を備えた内燃機関または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する燃料噴射機構（吸気通路噴射用インジェクタ）を備えた内燃機関または双方の燃料噴射機構を備えた内燃機関の始動制御装置に関し、特に、クランキング前に燃料ポンプを作動させる技術に関する。

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エンジンの負荷に応じて、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。さらには、ガソリンエンジンの吸気通路内に燃料を噴射するための燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）のみを備えるエンジンについては、最も古くから公知である。

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、高圧燃料ポンプで燃圧が高められた燃料がデリバリー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、エンジン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、高圧燃料ポンプで燃圧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。

このようなエンジンにおける燃料を高圧状態にするために、エンジン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ている。なお、吸気通路噴射用インジェクタのみを備えるエンジンについてはこのような高圧燃料ポンプを備えない。

いずれのエンジン（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を備えたエンジン、筒内噴射用インジェクタのみを備えたエンジン、吸気通路噴射用インジェクタのみを備えたエンジン）においても、エンジンが停止されて放置された後に再始動するときには以下のような問題が生じる。

いずれのエンジンにおいても、燃料タンクからインジェクタへの配管は油密構造が形成されている。ところが、シールの不具合で燃料漏れが発生したり、インジェクタの燃料噴射孔に異物を噛みこむことが発生するとインジェクタから燃料漏れが発生したりする。このため、エンジンが停止された状態から圧力が低下してしまい（燃料の温度にも関係するが、燃料の飽和蒸気圧よりも燃料の圧力が低下すると）減圧沸騰が発生して配管内でベーパが発生する。

さらに、高圧燃料ポンプは、その構造上、ポンププランジャーのクリアランスを必ず有するので、このクリアランスから燃料が漏れて、漏れた燃料はリターンパイプを通って燃料タンク（大気圧）に戻される。このため、同じように、エンジンが停止された状態から圧力が低下してしまい、減圧沸騰が発生して配管内でベーパが発生する。

このように燃料配管中にベーパが発生すると、ベーパにより速やかに燃料配管内の圧力がフィード圧まで上昇しないのでエンジンの始動性が悪化する。上述したいずれのエンジンであっても、このベーパの発生は、エンジンの停止中における燃料配管内の圧力が低下することが原因である。

一方、特開平６−１７３８０６号公報（特許文献１）は、エンジンの停止中に燃料配管内の圧力が低下した場合に、インジェクタから正常に燃料を噴射できなくなることを回避する内燃機関の噴射装置を開示する。この内燃機関の噴射装置は、燃料の供給口と噴射口との間の導通を適宜制御することにより内燃機関の吸気通路内に所望量の燃料を噴射する燃料噴射弁と燃料タンクから燃料を汲み上げて燃料圧を発生させる燃料ポンプとの間を連通する燃料経路内に、燃料経路内の燃料圧を所定値未満に保持する燃料圧レギュレータを備え、燃料噴射弁の燃料供給口に供給される燃料圧を一定とする内燃機関の噴射装置であって、内燃機関の始動前に生ずる所定の事象を検知して、これに基づいて内燃機関の始動を予測する始動予測部と、始動予測部において内燃機関の始動が予測された場合に燃料経路内の燃料圧を昇圧させる燃料圧昇圧部とを備える。

この内燃機関の噴射装置によると、内燃機関が始動される前の所定の事象が検知されたら（内燃機関が停止している場合に運転席のドアの開閉状態を監視しドアが開いたことが検知されたら）予め燃料経路内の圧力が高められ、内燃機関が始動する際には常に所定の圧力の燃料圧が燃料噴射弁に供給されることになる。従って、従来の装置のように内燃機関の始動時における燃料噴射量が不安定になることがなく、内燃機関の良好な始動性および始動直後における車両の良好な操安性を確保できる。
特開平６−１７３８０６号公報

しかしながら、上述した文献に開示された内燃機関の噴射装置では、実際にベーパが発生しているか否かではなく、運転席のドアが開いたら、エンジンが始動されるものと判断して、燃料の圧力が予め高められる。このように燃料ポンプを動作させたのでは、燃料ポンプの寿命が短くなるという問題や、エンジン始動前に燃料ポンプが動作することによるＮＶ（Noise & Vibration）の問題が発生する。たとえ、上述した文献の実施の形態（図４）に開示されたように、運転席のドアが開き、かつ、燃料の圧力が所定の圧力以上でない場合に限って燃料ポンプを作動させたとしても、実際にベーパが発生していない場合にも、燃料ポンプを作動させている可能性もある。

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、燃料ポンプを不必要に動作させることなく始動不良を的確に回避できる、内燃機関の始動制御装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の始動制御装置は、内燃機関の始動が要求されたときに、燃料温度および燃料圧力を検知するための検知手段と、検知された燃料温度および燃料圧力に基づいて、燃料配管内のベーパの発生を推定するための推定手段と、ベーパが発生していると推定された場合であって、かつ、ベーパが内燃機関の始動性に影響する場合に、内燃機関の燃焼室に燃料を送り込む燃料噴射弁から燃料を噴射して内燃機関を始動する前に、燃料配管を介して燃料噴射弁に燃料を供給する燃料ポンプを予め駆動するように、内燃機関を制御するための制御手段とを含む。この推定手段は、燃料温度および燃料圧力と燃料の飽和蒸気圧特性との関係から規定された複数の領域の中の予め定められた領域に、検知された燃料温度および燃料圧力が属すると判断された場合に、ベーパが発生していると推定するための手段を含む。

第１の発明によると、燃料の飽和蒸気圧を考慮して、燃料温度と燃料圧力とにより規定される複数の領域を設定する。この領域は、たとえば高温高圧の領域、低温（低圧）の領域、それらの間の中間領域である。これらの領域の中で、燃料の飽和蒸気圧との関係で、高温高圧の領域および中間領域においてはベーパが発生すると推定される。この高温高圧の領域であってベーパが発生している場合であっても、高圧であることからもわかるように残圧が存在するので、この高温高圧の領域に属する場合には、内燃機関を始動する前に燃料ポンプを予め駆動（以下、プレフィードという）することなく、始動要求と同時に燃料ポンプを駆動させても燃圧が速やかに上昇して、良好な始動性を実現できる。このため、この高温高圧の領域においては、ベーパが発生しているとしてもプレフィードは不要である。一方、低温（低圧）の領域においては、ベーパが発生していないので、プレフィードすることなく、始動要求と同時に燃料ポンプを駆動させても燃圧が速やかに上昇して、良好な始動性を実現できる。このため、この低温（低圧）の領域においては、ベーパが発生していないのでプレフィードは不要である。ところが、中間領域においては、ベーパが発生し、かつ、十分な残圧がないので、プレフィードすることなく、始動要求と同時に燃料ポンプを駆動させても燃圧が上昇するのに時間を必要として良好な始動性を実現できない。このため、この中間領域においてのみプレフィードが必要である。このように、燃料温度および燃料圧力と燃料の飽和蒸気圧特性との関係から規定された複数の領域の中の中間領域に、検知された燃料温度および燃料圧力が属すると判断された場合に、ベーパが発生していると推定して、さらにそのベーパが内燃機関の始動性に影響する場合においてのみ、クランキングする前にプレフィードを実行する。このようにすると、内燃機関の始動性に影響を与えるベーパが発生している場合のみプレフィードすることができる。その結果、燃料ポンプを不必要に動作させることなく始動不良を的確に回避できる、内燃機関の始動制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関の始動制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、推定手段は、燃料温度および燃料圧力がともに高い第１の領域、燃料温度が低い第３の領域および第１の領域と第３の領域との間の第２の領域の３つの領域の中の第２の領域に、検知された燃料温度および燃料圧力が属すると判断された場合に、内燃機関の始動性に影響するベーパが発生していると推定するための手段を含む。

第２の発明によると、高温高圧の領域と低温（低圧）の領域との間の中間領域においては、ベーパが発生し、かつ、十分な残圧がないので、プレフィードしなければ燃圧が上昇するのに時間を必要として良好な始動性を実現できない。このため、この中間領域においてのみプレフィードを行なうことにして、燃料ポンプの不要な作動を回避できる。

第３の発明に係る内燃機関の始動制御装置は、第１または２の発明の構成に加えて、ベーパの発生度合いが大きいほど、燃料ポンプを予め駆動するプレフィード時間が長くなるように設定するための手段をさらに含む。

第３の発明によると、中間領域においてベーパの発生度合いが大きいほど、燃料ポンプのプレフィード時間が長く設定されるので、ベーパの発生度合いに応じて適切なプレフィード時間で、内燃機関を始動することができる。

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始動制御装置を含む燃料供給システム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。

特に、吸気通路噴射用インジェクタのみを有するエンジンであっても、筒内噴射用インジェクタのみを有するエンジンであってもよい。インジェクタを有するエンジンにおいては、インジェクタからの燃料漏れの可能性があり、その燃料漏れにより燃料配管内の圧力が低下してベーパが発生することが発生し得るので、ベーパの発生を的確に判断して必要な場合にのみプレフィードする制御は有効である。さらに、筒内噴射用インジェクタを有するエンジンの場合には、高圧燃料ポンプのポンププランジャーのクリアランスがあるので油密構造が維持できないで、燃料の圧力が低下してベーパの発生の可能性がさらに高いので、本発明はこのような筒内噴射用インジェクタを有するエンジンに、効果がより大きいともいえる。

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２００と、第１のカム２１０とは吐出の位相が異なる第２のカム３１０により駆動される第２の高圧燃料ポンプ３００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。

さらに、この燃料供給システム１０を含むエンジンは、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）により制御される。エンジンＥＣＵは、図示しないが、演算装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit)と記憶装置としてのメモリとを含んで構成される。ＣＰＵは、後述するプログラムを実行して、メモリは、後述するマップを記憶する。

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、第１の高圧燃料ポンプ２００および第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口にそれぞれ接続される。第１の高圧燃料ポンプ２００の入り口の手前には、第１のパルセーションダンパ２２０が、第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口の手前には、第２のパルセーションダンパ３２０が、それぞれ設けられ、燃料脈動の低減を図っている。

第１の高圧燃料ポンプ２００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。第２の高圧燃料ポンプ３００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２００および高圧燃料ポンプ３００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の第１の高圧燃料ポンプ２００付近の拡大図を示す。第２の高圧燃料ポンプ３００も同様であるがカムの位相が異な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、第１の高圧燃料ポンプ２００と第２の高圧燃料ポンプ３００の特性は、同じでも異なってもよい。以下の説明では、第１の高圧燃料ポンプ２００の吐出能力および第２の高圧燃料ポンプ３００の吐出能力は、仕様上同じであるが、それぞれの個体差により、制御特性は異なる。

高圧燃料ポンプ２００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２００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第１の高圧燃料ポンプ２００（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２００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２００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２００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２００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）と燃料噴射時間と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２００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２００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２００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２００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２００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、図１のパルセーションダンパについて説明する。なお、以下の説明は、第１の高圧燃料ポンプ２００側のパルセーションダンパ２２０について説明し、第２の高圧燃料ポンプ３００側のパルセーションダンパ３２０はパルセーションダンパ２２０と同じ構造であるため、パルセーションダンパ３２０についての説明は繰り返さない。

パルセーションダンパ２２０は、ダイヤフラム式のパルセーションダンパであって、このパルセーションダンパ２２０は、吸入口２２２および排出口２２４を構成する部材と大気に連通の空気室２２６Ｂとに区画するダイヤフラム２２６Ｃを備え、このダイヤフラム２２６Ｃを、空気室２２６Ｂ内に装着したばね２２６Ｄにて支持し、かつ、このばね２２６Ｄによる押圧力が吸入口２２２から導入される燃料の圧力よりも高い場合においては、吸入口２２２および排出口２２４を構成する部材と圧接部材２２６Ａとが密着される。

パルセーションダンパ２２０は、ポンプ供給パイプ４２０の途中であって、高圧燃料ポンプ２００の上流側に設けられる。パルセーションダンパ２２０には、ポンプ供給パイプ４２０の上流側が吸入口２２２に、ポンプ供給パイプ４２０の下流側が排出口２２４に接続される。

このような構成において、高圧燃料ポンプ２００において電磁スピル弁２０２が開いた状態でポンププランジャー２０６が上昇した場合にポンプ供給パイプ４２０において高圧燃料ポンプ２００から燃料が吐き戻されることにより発生する脈動が、パルセーションダンパ２２０に伝わるので、この脈動を、パルセーションダンパ２２０におけるダイヤフラム２２６Ｃのばね２２６Ｄに抗しての振動によって、確実に低減することができる。

図３にこのようなパルセーションダンパ２２０の断面図を示し、図４に図３のＡ−Ａ断面図を示し、図５に図４のＢ−Ｂ断面図を示す。

このパルセーションダンパ２２０には、図３から図５に示すように、パルセーションダンパ２２０の圧接部材２２６Ａが当接する端面（図５の上面）には、溝２２３Ａ、溝２２３Ｂ、溝２２３Ｃ、溝２２３Ｄが設けられている。このため、フィード圧が低い場合には、ばね２２６Ｄにより圧接部材２２６Ａが吸入口２２２および排出口２２４を構成する部材の上面に圧接される。このように、ばね２２６Ｄで圧接されても、溝２２３Ａ、溝２２３Ｂ、溝２２３Ｃ、溝２２３Ｄが設けられているので、これらの溝から図５の点線に示すように吸入口２２２（フィードポンプ１００側）から圧送されてきた燃料が排出口２２４（高圧燃料ポンプ側）に流れ込むような構造を有する。

特に、筒内噴射用インジェクタのみを有する直噴エンジンの始動時においては、エンジンが回転するまで高圧燃料ポンプによる圧送ができないので、フィードポンプ１００で低圧燃料を筒内噴射用インジェクタまで圧送している。このため、パルセーションダンパにおいては、高圧配管系統と低圧配管系統とが連通するような溝が設けられている。

なお、このパルセーションダンパ２２０は、高圧燃料ポンプ２００の動作に起因して発生する低圧系の配管における脈動を防止するものであって、吸気通路噴射用インジェクタのみを有するエンジンには、通常設けられない。本発明を吸気通路噴射用インジェクタのみを有するエンジンに適用する場合には、筒内噴射用インジェクタおよび高圧配管系（パルセーションダンパを含む）を有さないものとして適用すればよい。

図６を参照して、燃料の温度と配管内の燃料の圧力との関係を説明する。この図６においては、暖気されたエンジンを停止させた状態で放置したときの温度と圧力との変化を実線で示している。また、図３の点線は燃料の飽和蒸気圧線である。さらに、本実施の形態においては、図６に示す３つの領域を規定している。

領域（１）は、高温高圧の領域であって、燃料の温度と燃料の圧力とから判断するとベーパが発生している領域である。しかしながら、燃料の圧力は（他の領域との比較しても）十分に高い。このように残圧がある場合には、プレフィード（クランキング前にフィードポンプ１００を動作させる）を行なわなくても始動開始時の１回目の燃料噴射において、速やかに所望の燃料の圧力まで上昇するので（所望の圧力と残圧からとの差のみを上昇させればよいので）、エンジンの始動性に問題を生じない。このとき、燃料は、気液混合状態であるといえる。

領域（３）は、燃料の温度が十分に低下してしまっていて、燃料の温度が低下していることから減圧沸騰によるベーパの発生が少なく（あるいは発生なく）、エンジンの始動性に問題を生じない。このとき、プレフィードなしでフィードポンプ１００を作動させても、ベーパの影響がないので、燃料の圧力は速やかに上昇する。

領域（２）は、燃料の温度が高い状態で燃料の圧力が低下してしまっていて、減圧沸騰が発生し易い領域である。たとえば、燃料の温度が４０〜６０℃、燃料の圧力が２０〜４０ｋＰａ以下である。この領域においては、プレフィードなしでフィードポンプ１００を作動させると、ベーパが発生しているので、燃料の圧力は速やかに上昇しない。このときに、エンジンの始動性に問題が発生する（始動に必要な時間が延びてしまう）。

すなわち、領域（２）のみにおいて、プレフィードを実行するようにするだけで、エンジンの始動性の悪化を回避できる。なお、図６に示すマップは一例であって、本発明がこのマップに限定されるものではない。

図７を参照して、本実施の形態に係る始動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。なお、このフローチャートで示されるプログラム（サブルーチン）は、予め定められたサイクルタイム（たとえば８０ｍｓｅｃ）で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、エンジンＥＣＵは、エンジンの始動要求を検知したか否かを判断する。このとき、たとえば、エンジンスタートボタンが押されたり、イグニッションスイッチが回されたりすることにより、エンジンの始動要求が検知される。エンジンの始動要求を検知すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する（このとき、この処理はサブルーチン化されているので、上述したサイクルタイムでエンジンの始動要求を監視することになる）。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵは、エンジン冷却水温ＴＨＷおよび燃料配管における燃圧Ｐを検知する。エンジン冷却水温ＴＨＷは、エンジンを冷却する冷却水通路に設けられた水温センサからエンジンＥＣＵに入力された信号に基づいて、燃料配管における燃圧Ｐは、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた燃圧センサからエンジンＥＣＵに入力された信号に基づいて検知される。なお、本実施の形態においては、燃料温度をエンジン冷却水温ＴＨＷで代用しているが、本発明はこれに限定されない。

Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵは、図６に示すマップと、検知した水温および燃圧とに基づいて、図６の領域（２）に属するか否かを判断する。検知した水温および燃圧とによると、領域（２）に属すると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、この処理はＳ８００へ移される。

Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵは、別途記憶されたプレフィード時間マップに基づいて、プレフィード時間Ｔを設定する。このとき、プレフィード時間マップは、領域（２）に属する場合であっても、温度と燃圧と基づいて判断して、ベーパがより多く発生すると推定されるほど、プレフィード時間Ｔが長くなるようなマップである。

Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵは、プレフィードを開始する。具体的には、エンジンＥＣＵは、フィードポンプ１００に作動指令信号を出力する。

Ｓ６００にて、エンジンＥＣＵは、燃料配管における燃圧Ｐを検知する。Ｓ７００にて、エンジンＥＣＵは、検知した燃圧Ｐが燃圧しきい値Ｐ（ＴＨ）以上であるか否かを判断する。燃圧しきい値Ｐ（ＴＨ）は、エンジンの始動性に問題が発生しないような燃圧に設定される。検知した燃圧Ｐが燃圧しきい値Ｐ（ＴＨ）以上であると（Ｓ７００にてＹＥＳ）、処理はＳ８００へ移される。もしそうでないと（Ｓ７００にてＮＯ）、この処理はＳ９００へ移される。

Ｓ８００にて、エンジンＥＣＵは、クランキングを開始する。具体的には、エンジンＥＣＵは、スタータモータに作動指令信号を出力する。

Ｓ９００にて、エンジンＥＣＵは、プレフィード開始からの経過時間が、Ｓ４００にて設定したプレフィード時間Ｔ以上に経過しているか否かを判断する。プレフィード開始からの経過時間がプレフィード時間Ｔ以上に経過していると（Ｓ９００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０００へ移される。もしそうでないと（Ｓ９００にてＮＯ）、この処理はＳ６００に戻される。

Ｓ１０００にて、エンジンＥＣＵは、Ｓ４００にて一旦設定したプレフィード時間Ｔを延長する。なお、このときに、Ｓ４００でプレフィード時間Ｔを設定するために用いたマップを変更したり、燃圧が上昇しなかったことをダイアグとして記憶するようにしてもよい。その後、処理はＳ６００へ戻される。

また、このようにプレフィード時間を繰り返し延長しても、燃圧Ｐが燃圧しきい値Ｐ（ＴＨ）以上に上昇しない場合には、燃料系統の異常であるとして、異常処理を実行するようにしてもよい。

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始動制御装置であるエンジンＥＣＵにより制御される、始動時におけるエンジンの動作について説明する。

暖気された後に放置されたエンジンの始動が要求されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン冷却水温ＴＨＷおよび燃圧Ｐが検知される（Ｓ２００）。これらと図６に示すマップとに基づいて、図６の領域（２）に属するか否かが判断される（Ｓ３００）。

［領域（２）に属する場合］
燃料の温度（エンジン冷却水温で代用される）と燃料の圧力との関係が領域（２）に属する場合（Ｓ３００にてＹＥＳ）、プレフィード時間Ｔが設定される。このとき、燃料配管内ではベーパが発生している状態である。プレフィードが開始されフィードポンプ１００が作動する（Ｓ５００）。

フィードポンプ１００により吐出された燃料により、燃料配管内に発生していたベーパが押圧されて消滅して、その後、燃圧が上昇する。燃料配管における燃圧Ｐを検知して、燃圧しきい値Ｐ（ＴＨ）以上になると（Ｓ７００にてＹＥＳ）、クランキングを開始する（Ｓ８００）。このときには、エンジンを良好に始動させることができる圧力以上の燃圧になっているので、エンジンは始動不良を発生させることなく始動する。

なお、燃料配管における燃圧Ｐが燃圧しきい値Ｐ（ＴＨ）以上になるまでに（Ｓ７００にてＮＯ）、プレフィード時間が経過してしまうと（Ｓ９００にてＹＥＳ）、プレフィード時間が延長される（Ｓ１０００）。

［領域（２）に属しない場合］
燃料の温度と燃料の圧力との関係が領域（２）に属しないで領域（１）や領域（３）に属する場合（Ｓ３００にてＮＯ）、プレフィードが行なわれないでフィードポンプ１００が作動するとともにクランキングが開始される（Ｓ８００）。

このときには、燃料配管にはベーパが発生していても残圧があってエンジンを良好に始動させることができる圧力以上の燃圧にまで速やかに上昇する（領域（１））。

または、温度が十分に低下していて、燃料配管にはベーパが発生していないので、プレフィードを行なわなくても、エンジンを良好に始動させることができる圧力以上の燃圧にまで速やかに上昇する（領域（３））。

このため、いずれの領域（１）および領域（３）においても、プレフィードを実行しなくても、エンジンは始動不良を発生させることなく始動する。

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンの始動制御装置によると。燃料の温度と燃料の圧力とに基づいて、真にベーパが発生しているか否かを的確に判断して、エンジンの始動性に影響を与えるベーパが発生しているときのみプレフィードを実行する。このため、不必要なプレフィードを回避でき、フィードポンプの寿命を徒に短くなるという問題や、エンジン停止中のフィードポンプの作動によるＮＶの問題も回避できる。

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。 図１のパルセーションダンパの断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 燃料の温度と配管内の燃料の圧力との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る始動制御装置を含む燃料供給システムを制御するエンジン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。

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、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、３００ 第２の高圧燃料ポンプ、３１０ 第２のカム、３２０ 第２のパルセーションダンパ、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 (3)

1. 内燃機関の始動が要求されたときに、燃料温度および燃料圧力を検知するための検知手段と、
   前記検知された燃料温度および燃料圧力に基づいて、燃料配管内のベーパの発生を推定するための推定手段と、
   前記ベーパが発生していると推定された場合であって、かつ、前記ベーパが前記内燃機関の始動性に影響する場合に、前記内燃機関の燃焼室に燃料を送り込む燃料噴射弁から燃料を噴射して前記内燃機関を始動する前に、前記燃料配管を介して前記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料ポンプを予め駆動するように、前記内燃機関を制御するための制御手段とを含み、
   前記推定手段は、前記燃料温度および前記燃料圧力と燃料の飽和蒸気圧特性との関係から規定された複数の領域の中の予め定められた領域に、前記検知された燃料温度および燃料圧力が属すると判断された場合に、前記ベーパが発生していると推定するための手段を含む、内燃機関の始動制御装置。
2. 前記推定手段は、前記燃料温度および前記燃料圧力がともに高い第１の領域、前記燃料温度が低い第３の領域および前記第１の領域と前記第３の領域との間の第２の領域の３つの領域の中の前記第２の領域に、前記検知された燃料温度および燃料圧力が属すると判断された場合に、前記内燃機関の始動性に影響するベーパが発生していると推定するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
3. 前記始動制御装置は、前記ベーパの発生度合いが大きいほど、前記燃料ポンプを予め駆動するプレフィード時間が長くなるように設定するための手段をさらに含む、請求項１または２に記載の内燃機関の始動制御装置。

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