JP2008303827A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の燃料配管を有する内燃機関において、各噴射弁が噴射するときの燃料性状を精度良く推定する
【解決手段】燃料タンク１０と連通する複数のデリバリパイプ１８，２６が直列に接続され、複数の噴射弁２０，２８の上流に燃料性状センサ１６が設けられる。燃料性状センサ１６と、各噴射弁２０，２８の噴射量と、各噴射弁２０，２８より上流側の燃料配管容積とに基づいて、各噴射弁２０，２８が噴射するときの燃料性状が推定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の燃料配管を有する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

給油後に燃料が完全に切り替わるまでの遷移時間を設け、燃料成分差に基づいて混合比率に応じた燃料噴射を行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１−１９５９５２号公報 特開平２−２１１３７２号公報 特開２００６−１４４６６６号公報 特開平５−１４９２２３号公報 特開２００４−２７８４４９号公報

しかしながら、上記特許文献１の装置には、低圧燃料用の燃料配管と高圧燃料用の燃料配管の両方を備えるエンジンや、バンク毎に燃料配管を備えるＶ型エンジン等のように、複数の燃料配管を備えるエンジンについては何ら検討されていない。このため、複数の燃料配管を備えるエンジンにおいて、各噴射弁の位置での燃料性状、すなわち、各噴射弁が噴射するときの燃料性状を精度良く推定することができないがある。そうすると、エンジンの最適な燃焼制御を行うことができず、ドライバビリティや燃費の悪化を招来するおそれがある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、複数の燃料配管を有する内燃機関において、各噴射弁が噴射するときの燃料性状を精度良く推定することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料性状推定装置であって、
燃料タンクと連通し、互いに直列に接続された複数の燃料配管と、
前記複数の燃料配管に接続された複数の燃料噴射弁と、
前記複数の噴射弁の上流に設けられ、その配置位置における燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、
前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状と、各燃料噴射弁の燃料噴射量と、各燃料噴射弁より上流側の燃料配管容積とに基づいて、各燃料噴射弁が噴射するときの燃料性状を推定する燃料性状推定手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記複数の燃料配管の最後端に接続され、前記燃料タンクに燃料を環流させるための環流通路と、
前記環流通路を開閉するリリーフ弁と、
前記リリーフ弁の開閉制御を行う開閉制御手段と、
前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状の変化量を算出する変化量算出手段とを更に備え、
前記開閉制御手段は、前記変化量算出手段により算出された燃料性状の変化量が基準値以上である場合に、前記リリーフ弁を開弁することを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記開閉制御手段は、給油直後のアイドル運転中、低負荷運転中または燃料カット中に、前記リリーフ弁を開弁することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１から第３の何れかの発明において、
前記内燃機関の気筒毎にポート噴射弁と筒内噴射弁とが設けられ、
前記複数の燃料配管は、前記ポート噴射弁が複数接続されたポート噴射弁用燃料配管と、前記筒内噴射弁が複数接続された筒内噴射弁用燃料配管とを含み、
前記筒内噴射弁用燃料配管に所定圧力以上の燃料圧力で燃料を供給するための高圧ポンプを更に備え、
前記燃料性状検出手段、前記ポート噴射弁用燃料配管、前記高圧ポンプおよび前記筒内噴射弁用燃料配管が、互いに直列に接続されたことを特徴とする。

また、第５の発明は、第４の発明において、
前記燃料性状検出手段の下流に前記ポート噴射弁用燃料配管が配置され、
前記ポート噴射弁用燃料配管の下流に前記高圧ポンプが配置され、
前記高圧ポンプの下流に前記筒内噴射弁用燃料配管が配置されたことを特徴とする。

また、第６の発明は、第４の発明において、
前記燃料性状検出手段の下流に前記筒内噴射弁用燃料配管が配置され、
前記筒内噴射弁用燃料配管の上流に前記高圧ポンプが配置され、
前記筒内噴射弁用燃料配管の下流に前記ポート噴射弁用燃料配管が配置され、
前記筒内噴射弁用燃料配管と前記ポート噴射弁用燃料配管との間に、前記ポート噴射弁用燃料配管用に燃料圧力を調整する燃料圧力調整弁が配置されたことを特徴とする。

第１の発明では、複数の噴射弁が接続された複数の燃料配管が互いに直列に接続され、複数の噴射弁の上流に燃料性状検出手段が設けられている。この燃料性状検出手段により検出された燃料性状と、各燃料噴射弁の燃料噴射弁と、各燃料噴射弁より上流側の燃料配管容積とに基づいて、各燃料噴射弁が噴射するときの燃料性状が推定される。よって、第１の発明によれば、燃料タンク内の燃料性状が変化した場合であっても、各燃料噴射弁の位置での燃料性状、すなわち、各燃料噴射弁が噴射するときの燃料性状を精度良く推定することができる。これにより、内燃機関において最適な燃焼制御を行うことができる。

第２の発明では、燃料性状の変化量が基準値以上である場合に、リリーフ弁が開弁される。これにより、燃料配管内を新しい燃料性状の燃料に迅速に切り換えることができる。よって、迅速に燃料系内部の燃料性状を均一にすることができる。

第３の発明では、給油直後のアイドル運転中、低負荷運転中または燃料カット中に、前記リリーフ弁が開弁される。これにより、高い運転安定性と良好なエミッション特性を維持しつつ、燃料配管内を新しい燃料性状の燃料に迅速に切り換えることが可能である。

第４の発明では、燃料性状検出手段、ポート噴射弁用燃料配管、高圧ポンプおよび筒内噴射弁用燃料配管が、互いに直列に接続されている。これにより、下流側の噴射弁から燃料噴射することで、上流側の噴射弁から燃料噴射をせずとも、新しい燃料性状の燃料に切り換えることができる。

第５の発明では、ポート噴射弁用燃料配管、高圧ポンプおよび筒内噴射弁用燃料配管が、この順番で直列に接続されている。これにより、筒内噴射弁で燃料噴射することで、ポート噴射弁から燃料噴射をせずとも、新しい燃料性状の燃料に切り換えることができる。また、通常の場合、ポート噴射弁に比して筒内噴射弁の噴射量が多い。よって、ポート噴射弁用燃料配管の下流に筒内噴射弁用燃料配管を接続することで、燃料配管内における新しい燃料性状の燃料への切り換えを効率良く行うことができる。

第６の発明では、高圧ポンプ、筒内噴射弁用燃料配管、燃料圧力調整弁およびポート噴射弁用燃料配管が、この順番で直列に接続されている。よって、ポート噴射弁の使用頻度が高い場合には、燃料配管内において新しい燃料性状の燃料への切り換えを効率良く行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１によるシステムの構成を説明するための図である。
図１に示すシステムは、燃料タンク１０を備えている。この燃料タンク１０には、複数の成分（例えば、ガソリンやアルコール等）を含む燃料（以下「多種燃料」という。）が貯留され、給油される。燃料タンク１０内には、低圧ポンプ（「燃料ポンプ」ともいう。）１２が配置されている。この低圧ポンプ１２には、燃料配管１４の一端が接続されている。低圧ポンプ１２は、燃料タンク１０内の多種燃料を所定圧力（例えば、0.4kPa）で燃料配管１４及び後述のポート噴射弁用デリバリパイプ１８に供給するように構成されている。

燃料配管１４の途中には、燃料性状センサ１６が設けられている。燃料性状センサ１６は、その設置位置での燃料の性状を検出するように構成されている。燃料配管１４の他端は、ポート噴射弁用デリバリパイプ（以下「デリバリパイプ」と略すこともある。）１８の一端に接続されている。このデリバリパイプ１８には、複数のポート噴射弁２０が接続されている。各ポート噴射弁２０は、内燃機関１としてのエンジンの各気筒２に対応して設けられている。各ポート噴射弁２０は、対応する気筒２の吸気ポート（図示せず）近傍に燃料を噴射するように構成されている。

デリバリパイプ１８の他端は、燃料配管２２を介して、筒内噴射弁用デリバリパイプ（以下「デリバリパイプ」と略すこともある。）２６の一端に接続されている。このデリバリパイプ２６には、複数の筒内噴射弁２８が接続されている。各筒内噴射弁２８は、各気筒２内に直接燃料を噴射するように構成されている。

燃料配管２２とデリバリパイプ２６の接続部近傍には、高圧ポンプ２４が設けられている。高圧ポンプ２４は、筒内噴射弁２８用に燃料圧力を所定圧力（例えば、12MPa）に高めるように構成されている。

図１に示すシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０の出力側には、低圧ポンプ１２、ポート噴射弁２０、高圧ポンプ２４、筒内噴射弁２８のほか、筒内の混合気に点火するための点火プラグ等が接続されている。ＥＣＵ４０の入力側には、燃料性状センサ１６のほか、エンジン回転数NEを検出するエンジン回転数センサ４２や、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ４４等が接続されている。
ＥＣＵ４０は、スロットル開度TA等に基づいて、エンジン負荷KLを算出する。また、ＥＣＵ４０は、スロットル開度TAがゼロであり、かつ、エンジン回転数NEが所定値以上である場合に、燃料カット（Ｆ／Ｃ）を実行する。

［実施の形態１の特徴］
上記システムによれば、燃料タンク１０内に貯留された多種燃料が複数のデリバリパイプ１８，２６に供給され、各噴射弁２０，２８から噴射される。

ところで、燃料タンク１０に多種燃料が給油される際、その給油される多種燃料の燃料性状が、燃料タンク１０内の多種燃料の燃料性状と異なることがある。例えば、燃料タンク１０内に貯留されている多種燃料よりもアルコールの含有率が高い多種燃料を給油する場合が挙げられる。かかる場合において、燃料タンク１０内における多種燃料の燃料性状は、給油後間もなく均一となる。

これに対して、デリバリパイプ１８，２６を含む燃料配管内の多種燃料の燃料性状は、給油後ある程度時間が経過しても均一とならない。燃料配管内の多種燃料の燃料性状は、噴射弁２０，２８からの噴射量の分だけ順次切り替わることとなる。

また、多種燃料の燃料性状が異なると燃焼状態が変化することが知られている。このため、エンジン１において最適な燃焼状態を得るべく、燃料性状に応じて燃料噴射量や点火時期等（後述）を制御する必要がある。その前提として、燃料性状が変化した後、均一になるまでの間は、各噴射弁２０，２８の位置での燃料性状を精度良く求めることが必要である。

ここで、図１に示すシステムを含めて、通常のシステムでは、燃料性状センサ１６の位置と噴射弁２０，２８の位置とが異なっている。このため、燃料性状センサ１６の位置での燃料性状と、噴射弁２０，２８の位置での燃料性状とが異なる可能性がある。

そこで、本実施の形態１では、以下に説明するように、各噴射弁の位置での燃料性状を推定する。図２は、本実施の形態１において、噴射弁INJ1,INJ2の位置での燃料性状の推定方法の概要を説明するための図である。なお、説明を簡略化するため、２つの噴射弁INJ1,INJ2の位置での燃料性状の推定方法について説明する。噴射弁INJ2の位置での推定方法は、上流側から３番目以降の噴射弁に対して適用することができる。よって、図１のシステムにおける全ての噴射弁２０，２８の位置での燃料性状の推定が可能となる。

図２に示すように、燃料性状センサ１６から噴射弁INJ1までの燃料配管容積を「V1」とし、噴射弁INJ1から噴射弁INJ2までの燃料配管容積を「V2」とする。かかる燃料配管容積V1,V2は、車両毎に決まっている。そうすると、噴射弁INJ2から噴射量Qinj2だけ燃料が噴射されると、その噴射量Qinj2だけ燃料配管容積V2内の燃料が切り替わることとなる。さらに、噴射弁INJ1の噴射量Qinj1と噴射弁INJ2の噴射量Qinj2の合計だけ、燃料配管容積V1内の燃料が切り替わることとなる。

これより、燃料性状変化後（つまり、燃料性状センサ１６により燃料性状変化が検出された後）の噴射量Qinj1,Qinj2の積算値（以下「積算噴射量Qsum1」という。）が燃料配管容積V1以下である場合には、噴射弁INJ1の位置での燃料性状は未だ変化していないと推定される。すなわち、新しい燃料性状の燃料が、未だ噴射弁INJ1の位置に到達していないと推定される。
一方、積算噴射量Qsum1が燃料配管容積V1よりも大きい場合には、噴射弁INJ1の位置での燃料性状が変化したと推定される。すなわち、新しい燃料性状の燃料が、噴射弁INJ1の位置に到達したと判断される。

また、燃料性状変化が検出された後の噴射量Qinj2の積算値（以下「積算噴射量Qsum2」という。）が燃料配管容積V2以下である場合には、燃料性状変化検出時に噴射弁INJ1の位置にあった燃料が、噴射弁INJ2の位置に未だ到達していないと推定される。一方、積算噴射量Qsum2が燃料配管容積V2よりも大きい場合には、燃料性状変化検出時に噴射弁INJ1の位置にあった燃料が、噴射弁INJ2の位置に到達したと推定される。

ところで、噴射量Qinj1,Qinj2は一定ではなく、エンジン１の運転状態に応じて逐次変化する。例えば、燃料性状変化が検出されたときの噴射量よりも、噴射される際の噴射量の方が少ない場合がある。
そこで、本実施の形態１では、ＥＣＵ４０の内部に、過去の噴射サイクルにおける燃料性状検出値を逐次記憶すると共に、その過去の噴射サイクルにおける噴射量Qinj1,Qinj2を逐次記憶する。そして、過去の噴射サイクルにおける噴射量Qinj1,Qinj2を考慮して、各噴射弁INJ1,INJ2の位置での燃料性状値を推定する。すなわち、過去の何れの噴射サイクルで検出された燃料性状検出値が、現在の噴射弁INJ1,INJ2の位置での燃料性状値として適当であるかを決定する。
以下、各噴射弁INJ1,INJ2の位置での燃料性状値の推定の詳細について説明する。

［実施の形態１における具体的処理］
先ず、図３を参照して、図２に示した噴射弁INJ1の位置での燃料性状の推定手法につき説明する。図３は、本実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する噴射弁INJ1の位置での燃料性状推定ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、噴射弁INJ1の噴射サイクル毎に、かつ、噴射時期よりも前の所定時期に起動される。

図３に示すルーチンによれば、先ず、燃料系内部の燃料性状が均一であるか否かを判別する（ステップ１００）。このステップ１００では、燃料タンク１０内、燃料配管１４，２２内およびデリバリパイプ１８，２６内の燃料性状が均一であるか否かが判別される。このステップ１００で燃料系内部の性状が均一であると判別された場合には、現在の燃料性状検出値を噴射弁INJ1に適用することができる。この場合、燃料性状変化後の噴射弁INJ1,INJ2の積算噴射量Qsum1をリセットする（ステップ１０２）。その後、本ルーチンをそのまま終了する。

一方、燃料性状の異なる燃料が給油されてから間もない場合には、上記ステップ１００で燃料系内部の性状が不均一であると判別され、ステップ１０４の処理に移行する。ステップ１０４では、次式(1)に従って積算噴射量Qsum1を更新する。
Qsum1=Qsum1+Qinj1(n1)+Qinj2(n1)・・・(1)

上式(1)において、「n1」は現在の噴射サイクルのカウント値を、「Qinj1(n1)」は現在の噴射サイクルn1における噴射弁INJ1の噴射量を、「Qinj2(n1)」は現在の噴射サイクルn1における噴射弁INJ2の噴射量を、それぞれ表している。
上式(1)によれば、前回の噴射サイクルの積算噴射量Qsum1に対して、現在の噴射サイクルの噴射量Qinj1,Qinj2を加算することで、積算噴射量Qsum1が更新される。

次に、上記ステップ１０４で更新された積算噴射量Qsum1が配管容積V1よりも大きいか否かを判別する（ステップ１０６）。このステップ１０６では、新しい燃料性状の燃料が、噴射弁INJ1の位置に到達したか否かが判断される。

上記ステップ１０６で積算噴射量Qsum1が配管容積V1以下であると判別された場合には、新しい燃料性状の燃料が、未だ噴射弁INJ1の位置に到達していないと判断される。この場合、噴射弁INJ1の位置での燃料性状F-inj1は、給油前の噴射サイクルでの燃料性状検出値F(給油前)であると推定される（ステップ１０８）。その後、下記ステップ１１８の処理に移行する。

一方、上記ステップ１０６で積算噴射量Qsum1が配管容積V1よりも大きいと判別された場合には、新しい燃料性状の燃料が、噴射弁INJ1の位置に到達したと判断される。この場合、以下のステップ１１０〜１１６の処理により、過去に記憶された何れの噴射サイクルの燃料性状検出値が、現在の噴射弁INJ1の位置での燃料性状推定値として適当であるかを決定する。

先ず、ステップ１１０において、次式(2)に従って積算噴射量Qsum1を算出する。
Qsum1=Qsum1-Qinj1(m1)-Qinj2(m1)・・・(2)
上式(2)において、「m1」は噴射量Qinj1,Qinj2が一定である場合に、現在噴射弁INJ1に到達した燃料が燃料性状を検出された時点（すなわち、該燃料が燃料性状センサ１６を通過した時点）の噴射サイクルのカウント値を、「Qinj1(m1)」は噴射サイクルm1における噴射弁INJ1の噴射量を、「Qinj2(m1)」は噴射サイクルm1における噴射弁INJ2の噴射量を、それぞれ表している。上式(2)によれば、積算噴射量Qsum1から噴射サイクルm1における噴射量Qinj1,Qinj2を減算することで、積算噴射量Qsum1が求められる。

次に、上記噴射サイクルm1を１だけカウントアップする（ステップ１１２）。その後、上記ステップ１１０で算出された積算噴射量Qsum1が配管容積V1よりも大きいか否かを判別する（ステップ１１４）。このステップ１１４では、上記ステップ１１２でカウントアップされた噴射サイクルm1における燃料性状検出値を、噴射弁INJ1の位置での燃料性状値として用いることが適当であるか否かが判断される。

上記ステップ１１４で積算噴射量Qsum1が配管容積V1よりも大きいと判別された場合には、カウントアップされた噴射サイクルm1における燃料性状検出値を、噴射弁INJ1の位置での燃料性状値として用いることが適当ではないと判断される。すなわち、現在の噴射量Qinj1(n1),Qinj2(n1)よりも過去の噴射量Qinj1(m1),Qinj2(m1)の方が少ないため、更に１つ前のサイクルで記憶された燃料性状検出値を考慮する必要があると判断される。この場合、上記ステップ１１０に戻り、カウントアップ後の噴射サイクルにおける噴射量Qinj1(m1),Qinj2(m1)が、上式(2)に従って更に減算される。続いて、ステップ１１２において、噴射サイクルm1が更にカウントアップされる。その後、ステップ１１４の判別処理が再度実行される。

上記ステップ１１４で積算噴射量Qsum1が配管容積V1以下であると判別された場合には、噴射サイクルm1における燃料性状検出値F(m1)を、噴射弁INJ1位置での燃料性状推定値F-inj1として設定する（ステップ１１６）。この燃料性状推定値F-inj1に基づいて、本ルーチンとは別ルーチンにより、噴射弁INJ1の噴射量・噴射時期、点火時期、可変動弁系の制御量、スワールコントロールバルブ（図示せず）の開度、スロットル開度TA、目標吸気圧等が補正される。よって、最適な燃焼制御を実行することができる。

その後、現在の燃料性状検出値F(n1)を記憶する（ステップ１１８）。その後、本ルーチンを終了する。

次に、図４を参照して、図２に示した噴射弁INJ2の位置での燃料性状の推定手法につき説明する。図４は、本実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する噴射弁INJ2の位置での燃料性状推定ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、噴射弁INJ2の噴射サイクル毎に、かつ、噴射時期よりも前の所定時期に起動される。

図４に示すルーチンによれば、図３に示すルーチンのステップ１００と同様に、先ず、燃料系内部の性状が均一であるか否かを判別する（ステップ１２０）。このステップ１２０で燃料系内部の性状が均一であると判別された場合には、燃料性状変化後の噴射弁INJ2の積算噴射量Qsum2をリセットする（ステップ１２２）。その後、本ルーチンをそのまま終了する。

一方、上記ステップ１２０で燃料系内部の性状が不均一であると判別された場合には、噴射弁INJ2の積算噴射量Qsum2を、次式(3)に従って更新する（ステップ１２４）。
Qsum2=Qsum2+Qinj2(n2)・・・(3)

上式(3)において、「n2」は現在の噴射サイクルのカウント値を、「Qinj2(n2)」は現在の噴射サイクルn2における噴射弁INJ2の噴射量を、それぞれ表している。
上式(3)によれば、前回の噴射サイクルの積算噴射量Qsum2に対して、現在の噴射サイクルの噴射量Qinj2を加算することで、積算噴射量Qinj2が更新される。

次に、上記ステップ１２４で更新された積算噴射量Qsum2が配管容積V2よりも大きいか否かを判別する（ステップ１２６）。このステップ１２６では、燃料性状変化検出後に、配管容積V2の燃料が切り替わったか否かが判断される。

上記ステップ１２６で積算噴射量Qsum2が配管容積V2以下であると判別された場合には、燃料性状変化検出後に配管容積V2の燃料が切り替わっていないと判断される。この場合、噴射弁INJ2の位置での燃料性状F-inj2は、給油前の燃料性状検出値F(給油前)と推定される（ステップ１２８）。その後、下記ステップ１３８の処理に移行する。

一方、上記ステップ１２６で積算噴射量Qsum2が配管容積V2よりも大きいと判別された場合には、燃料性状変化検出後に配管容積V2の燃料が切り替わったと判断される。すなわち、燃料性状変化検出時に噴射弁INJ1の位置にあった燃料が、噴射弁INJ2の位置に到達したと判断される。この場合、以下のステップ１３０〜１３６の処理により、過去における何れの噴射サイクルの噴射弁INJ1の位置での燃料性状推定値が、現在の噴射弁INJ2の位置での燃料性状推定値として適当であるかを決定する。

先ず、ステップ１３０において、次式(4)に従って積算噴射量Qsum2を算出する。
Qsum2=Qsum2-Qinj2(m2)・・・(4)
上式(4)において、「m2」は現在噴射弁INJ2に到達した燃料が噴射弁INJ1を通過した時点の噴射サイクルのカウント値を、「Qinj2(m2)」は噴射サイクルm2における噴射弁INJ2の噴射量を、それぞれ表している。上式(4)によれば、積算噴射量Qsum2から噴射サイクルm2における噴射量Qinj2を減算することで、積算噴射量Qsum2が求められる。

次に、上記噴射サイクルm2を１だけカウントアップする（ステップ１３２）。その後、上記ステップ１３０で算出された積算噴射量Qsum2が配管容積V2よりも大きいか否かを判別する（ステップ１３４）。
上記ステップ１３４で積算噴射量Qsum2が配管容積V2よりも大きいと判別された場合には、現在の噴射量Qinj2(n2)よりも過去の噴射量Qinj(m2)の方が少ないため、更に１つ前のサイクルで記憶された燃料性状値を考慮する必要があると判断される。この場合、上記ステップ１３０に戻り、カウントアップ後の噴射サイクルにおける噴射弁INJ2のQinj2(m2)が、上式(4)に従って更に減算される。続いて、ステップ１３２において、噴射サイクルm2が更にカウントアップされる。その後、ステップ１３４の判別処理が再度実行される。

上記ステップ１３４で積算噴射量Qsum2が配管容積V2以下であると判別された場合には、噴射サイクルm2における噴射弁INJ1の位置での燃料性状推定値F(m2)を、噴射弁INJ2の位置での燃料性状推定値F-inj2として設定する（ステップ１３６）。この燃料性状推定値F-inj2に基づいて、本ルーチンとは別ルーチンにより、噴射弁INJ2の噴射量・噴射時期、点火時期、可変動弁系の制御量、スワールコントロールバルブ（図示せず）の開度、スロットル開度TA、目標吸気圧等が補正される。よって、最適な燃焼制御を実行することができる。

その後、現在の噴射弁INJ1の位置での燃料性状推定値F-inj1を燃料性状推定値F(n2)として記憶する（ステップ１３８）。このステップ１３８では、図３に示すルーチンのステップ１１６で求められた燃料性状推定値F-inj1が読み込まれる。その後、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態１では、燃料性状センサ１６、ポート噴射弁用デリバリパイプ１８、高圧ポンプ２４および筒内噴射弁用デリバリパイプ２６が、この順番で直列に接続されている。燃料性状センサ１６による燃料性状検出値Fと、各噴射弁INJ1,INJ2と、各噴射弁より上流側の燃料配管容積V1,V2とに基づいて、各噴射弁INJ1,INJ2が噴射するときの燃料性状（すなわち、各噴射弁INJ1,INJ2の位置での燃料性状）F-inj1,F-inj2が推定される。よって、燃料タンク１０内の燃料性状が変化した場合であっても、各噴射弁INJ1,INJ2の位置での燃料性状F-inj1,F-inj2を精度良く推定することができる。よって、これらの燃料性状推定値F-inj1,F-inj2に基づいて、エンジン１において最適な燃焼制御を行うことができる。その結果、ドライバビリティや燃費を向上させることができる。

また、本実施の形態１では、ポート噴射弁用デリバリパイプ１８の下流に筒内噴射弁用デリバリパイプ２６が接続されている。ここで、通常は、ポート噴射弁２０の噴射量に比して、筒内噴射弁２８の噴射量の方が多い。これにより、デリバリパイプ１８，２６内において新しい燃料性状の燃料への切り換えを効率良く行うことができるため、迅速に燃料系の燃料性状の均一化を図ることができる。

（変形例）
ところで、本実施の形態１では、燃料性状センサ１６から下流側に向かって、デリバリパイプ１８、高圧ポンプ２４、デリバリパイプ２６の順番で直列に接続されているが、図５に示すような順番で接続してもよい。図５は、本実施の形態１の第１変形例によるシステム構成を説明するための図である。
図５に示すシステムでは、燃料性状センサ１６の上流に高圧ポンプ２４が設けられている。燃料性状センサ１６の下流には、デリバリパイプ２６が接続されている。デリバリパイプ２６の後端は、燃料配管３０に接続されている。燃料配管３０の後端は、デリバリパイプ１８に接続されている。本第１変形例のシステムは、燃料配管３０の途中に、ポート噴射弁２０用に燃料圧力を下げるための圧力調整弁３２が設けられている。
本変形例によれば、圧力調整弁３２を新たに設ける必要はあるものの、上記実施の形態１と同様に、各噴射弁の位置での燃料性状を精度良く推定することができる。また、筒内噴射弁２８の噴射量に比してポート噴射弁２０の噴射量の方が多い場合には、デリバリパイプ１８，２６内において新しい燃料性状の燃料への切り換えを効率良く行うことができでことができる。

また、本実施の形態１では、ポート噴射弁用デリバリパイプ１８と筒内噴射弁用デリバリパイプ２６とが直列に接続されているが、図６に示すように、複数のバンク４Ａ，４Ｂに設けられたポート噴射弁用デリバリパイプ１８Ａ，１８Ｂを直列に接続してもよい。図６は、本実施の形態１の第２変形例によるシステム構成を説明するための図である。
図６に示すシステムでは、複数の気筒２Ａを有する一方のバンク４Ａに対応してデリバリパイプ１８Ａが配置され、複数の気筒２Ｂを有する他方のバンク４Ｂに対応してデリバリパイプ１８Ｂが配置されている。これらのデリバリパイプ１８Ａ，１８Ｂは、燃料配管３４を介して直列に接続されている。
本変形例においても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、第２変形例では、ポート噴射弁用デリバリパイプ１８Ａ，１８Ｂが直列に接続されているが、複数のバンクに設けられた筒内噴射弁用デリバリパイプを直列に接続したシステムに対しても本発明を適用することができる。

（比較例）
次に、本実施の形態１に対する比較例について説明する。
図７は、本実施の形態１に対する比較例を説明するための図である。具体的には、図７（Ａ）は複数のポート噴射弁用デリバリパイプ１８Ａ，１８Ｂを並列に接続した例を、図７（Ｂ）はポート噴射弁用デリバリパイプ１８と筒内噴射弁用デリバリパイプ２６を並列に接続した例を、それぞれ示す図である。

図７（Ａ）に示す例では、デリバリパイプ１８Ａとは異なり、デリバリパイプ１８Ｂが燃料配管５０を介して燃料配管１４に接続されている。また、図７（Ｂ）に示す例では、デリバリパイプ１８とは異なり、デリバリパイプ２６が燃料配管５２を介して燃料配管１４に接続されている。このようにデリバリパイプを並列に接続すると、新しい燃料性状の燃料と、古い燃料性状の燃料とがどのように切り替わるかを判別することが難しい。その結果、各噴射弁の位置での燃料性状を精度良く推定することができず、最適な燃焼制御を行うことができないおそれがある。
これに対して、本実施の形態１及び変形例では、燃料配管１４及びデリバリパイプ１８（１８Ａ，１８Ｂ），２６が直列に接続されている。よって、上述したように、燃料性状の切り替わりを判別することが容易であり、各噴射弁２０，２８の位置での燃料性状を精度良く推定することができる。

尚、本実施の形態１及び変形例においては、燃料タンク１０が第１の発明における「燃料タンク」に、ポート噴射弁用デリバリパイプ１８，１８Ａ，１８Ｂ及び筒内噴射弁用デリバリパイプ２６が第１の発明における「燃料配管」に、ポート噴射弁用デリバリパイプ１８が第４及び第５の発明における「ポート噴射弁用燃料配管」に、筒内噴射弁用デリバリパイプ２６が第４及び第５の発明における「筒内噴射弁用燃料配管」に、それぞれ相当する。
また、本実施の形態１及び変形例においては、ポート噴射弁２０，２０Ａ，２０Ｂ及び筒内噴射弁２８が第１の発明における「燃料噴射弁」に、ポート噴射弁２０が第４の発明における「ポート噴射弁」に、筒内噴射弁２８が第４の発明における「筒内噴射弁」に、燃料性状センサ１６が第１の発明における「燃料性状検出手段」に、それぞれ相当する。
また、本実施の形態１及び変形例においては、ＥＣＵ４０が、ステップ１０６〜１１６の処理を実行することにより第１の発明における「燃料性状推定手段」が、実現されている。

実施の形態２．
次に、図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図８は、本実施の形態２によるシステム構成を説明するための図である。図８に示すシステムは、図１に示す構成に加えて、リターン通路３６及びリリーフ弁３８を更に備えている。

リターン通路３６の一端は、筒内噴射弁用デリバリパイプ２６の後端に接続されている。このリターン通路３６の他端は、燃料タンク１０内に挿入されている。リリーフ弁３８は、デリバリパイプ２６とリターン通路３６の接続部近傍に設けられている。リリーフ弁３８は、ＥＣＵ４０の出力側に接続されている。リリーフ弁３８は、デリバリパイプ２６内の燃料圧力が所定圧力を超えた場合に開弁操作される電子制御弁である。

［実施の形態２の特徴］
上記システムによれば、リリーフ弁３８を開弁させることで、リターン通路３６を介して燃料を燃料タンク１０内に環流させることができる。これにより、燃料配管２２及びデリバリパイプ２０，２６内にある古い燃料性状の燃料を、新しい燃料性状の燃料に迅速に切り換えることができる。

本実施の形態２では、所定のタイミングでリリーフ弁３８を開弁する。所定のタイミングとしては、給油直後のアイドル運転中、低負荷運転中、燃料カット（Ｆ／Ｃ）中等を挙げることができる。

給油直後のアイドル運転中は、エンジン１が暖機されている蓋然性が高く、燃料噴射量も少ない。このため、リリーフ弁３８を開弁して新しい燃料性状の燃料に切り換えることによって異常燃焼を生じる可能性が低い。また、低負荷運転中も、異常燃焼が発生する可能性が低い。また、燃料カット中は、燃料噴射が実行されないため、リリーフ弁３８を開弁して新しい燃料性状の燃料に切り換えることによっても何ら影響しない。
よって、かかる所定のタイミングでリリーフ弁３８を開弁することで、高い運転安定性と良好なエミッション特性を維持しつつ、迅速に新しい燃料性状の燃料に切り換えることが可能である。

［実施の形態２における具体的処理］
図９は、本実施の形態２において、ＥＣＵ４０が実行するリリーフ弁開閉制御ルーチンを示すフローチャートである。
図９に示すルーチンによれば、先ず、現在の噴射サイクルn1における燃料性状検出値F(n1)と、前回の噴射サイクル(n1-1)における燃料性状検出値F(n1-1)とを取得する（ステップ１４０）。次に、上記ステップ１４０で取得された燃料性状検出値F(n1),F(n1-1)の差分、すなわち、燃料性状検出値の変化量ΔFを算出する（ステップ１４２）。

次に、上記ステップ１４２で算出された変化量ΔFが基準値Fthよりも大きいか否かを判別する（ステップ１４４）。この基準値Fthは、リリーフ弁３８を開弁して新しい燃料性状の燃料に切り換える必要性があるか否かを判別するための閾値である。このステップ１４４で変化量ΔFが基準値以下であると判別された場合には、リリーフ弁３８を開弁する必要性がないと判断される。この場合、本ルーチンを一旦終了する。

一方、上記ステップ１４４で変化量ΔFが基準値Fthよりも大きいと判別された場合には、リリーフ弁３８を開弁する必要性があると判断される。この場合、給油直後のアイドル運転中であるか否かを判別する（ステップ１４６）。このステップ１４６で給油直後のアイドル運転中であると判別された場合には、リリーフ弁３８を開弁操作する（ステップ１４８）。その後、本ルーチンを終了する。

上記ステップ１４６で給油直後のアイドル運転中ではないと判別された場合には、低負荷運転中であるか否かを判別する（ステップ１５０）。このステップ１５０で低負荷運転中であると判別された場合も、リリーフ弁３８が開弁操作される（ステップ１４８）。

上記ステップ１５０で低負荷運転中ではないと判別された場合には、燃料カット中であるか否かを判別する（ステップ１５２）。このステップ１５０で燃料カット中であると判別された場合も、リリーフ弁３８が開弁操作される（ステップ１４８）。一方、上記ステップ１５０で燃料カット中ではないと判別された場合には、リリーフ弁３８を開弁することにより運転安定性やエミッション特性が悪化する可能性があると判断される。この場合、リリーフ弁３８を開弁することなく、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施の形態２では、デリバリパイプ２６後端にリターン通路３６が接続され、このリターン通路３６を開閉するリリーフ弁３８が設けられている。そして、燃料性状検出値の変化量ΔFが基準値Fthよりも大きく、かつ、給油直後のアイドル運転中、低負荷運転中もしくは燃料カット中である場合に、リリーフ弁３８が開弁される。給油直後のアイドル運転中、低負荷運転中もしくは燃料カット中にリリーフ弁３８を開弁することで、高い運転安定性と良好なエミッション特性を維持しつつ、迅速に新しい燃料性状の燃料に切り換えることが可能である。

ところで、本実施の形態２では、筒内噴射弁用デリバリパイプ２６後端にリターン通路３６が接続されているが、図５に示すシステムのポート噴射弁用デリバリパイプ１８後端にリターン通路３６を接続してもよく、図６に示すシステムのポート噴射弁用デリバリパイプ１８Ｂ後端にリターン通路３６を接続してもよい。

また、本実施の形態２では、ＥＣＵ６０により開閉制御される電子制御弁がリリーフ弁３８として用いられているが、電子制御弁に代えて、所定圧力以上で開弁する機械式の開閉弁をリリーフ弁３８として用いることができる。かかる機械式開閉弁をリリーフ弁３８として使用する場合には、上記ステップ１４８において高圧ポンプ２４の駆動量を大きくして燃料圧力を高めることで、リリーフ弁３８を開弁させることができる。

尚、本実施の形態２及び変形例においては、リターン通路３６が第２の発明における「環流通路」に、リリーフ弁３８が第２の発明における「リリーフ弁」に、それぞれ相当する。また、本実施の形態２及び変形例においては、ＥＣＵ４０が、ステップ１４２の処理を実行することにより第２の発明における「変化量算出手段」が、ステップ１４４，１４８の処理を実行することにより第２の発明における「開閉制御手段」が、ステップ１４６，１４８，１５０，１５２の処理を実行することにより第３の発明における「開閉制御手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態１によるシステムの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において、噴射弁INJ1,INJ2の位置での燃料性状の推定方法の概要を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する噴射弁INJ1の位置での燃料性状推定ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する噴射弁INJ2の位置での燃料性状推定ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１の第１変形例によるシステム構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１の第２変形例によるシステム構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に対する比較例を説明するための図である。 本発明の実施の形態２によるシステム構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ４０が実行するリリーフ弁開閉制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 気筒
１０ 燃料タンク
１４ 燃料配管
１６ 燃料性状センサ
１８ ポート噴射弁用デリバリパイプ
２０ ポート噴射弁
２２ 燃料配管
２４ 高圧ポンプ
２６ 筒内噴射弁用デリバリパイプ
２８ 筒内噴射弁
３２ 圧力調整弁
３６ リターン通路
３８ リリーフ弁
４０ ＥＣＵ
４２ エンジン回転数センサ
４４ スロットル開度センサ

Claims (6)

1. 燃料タンクと連通し、互いに直列に接続された複数の燃料配管と、
   前記複数の燃料配管に接続された複数の燃料噴射弁と、
   前記複数の噴射弁の上流に設けられ、その配置位置における燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、
   前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状と、各燃料噴射弁の燃料噴射量と、各燃料噴射弁より上流側の燃料配管容積とに基づいて、各燃料噴射弁が噴射するときの燃料性状を推定する燃料性状推定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料性状推定装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の燃料性状推定装置において、
   前記複数の燃料配管の最後端に接続され、前記燃料タンクに燃料を環流させるための環流通路と、
   前記環流通路を開閉するリリーフ弁と、
   前記リリーフ弁の開閉制御を行う開閉制御手段と、
   前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状の変化量を算出する変化量算出手段とを更に備え、
   前記開閉制御手段は、前記変化量算出手段により算出された燃料性状の変化量が基準値以上である場合に、前記リリーフ弁を開弁することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記開閉制御手段は、給油直後のアイドル運転中、低負荷運転中または燃料カット中に、前記リリーフ弁を開弁することを特徴とする内燃機関の燃料性状推定装置。
4. 請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の燃料性状推定装置において、
   前記内燃機関の気筒毎にポート噴射弁と筒内噴射弁とが設けられ、
   前記複数の燃料配管は、前記ポート噴射弁が複数接続されたポート噴射弁用燃料配管と、前記筒内噴射弁が複数接続された筒内噴射弁用燃料配管とを含み、
   前記筒内噴射弁用燃料配管に所定圧力以上の燃料圧力で燃料を供給するための高圧ポンプを更に備え、
   前記燃料性状検出手段、前記ポート噴射弁用燃料配管、前記高圧ポンプおよび前記筒内噴射弁用燃料配管が、互いに直列に接続されたことを特徴とする内燃機関の燃料性状推定装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の燃料性状推定装置において、
   前記燃料性状検出手段の下流に前記ポート噴射弁用燃料配管が配置され、
   前記ポート噴射弁用燃料配管の下流に前記高圧ポンプが配置され、
   前記高圧ポンプの下流に前記筒内噴射弁用燃料配管が配置されたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記燃料性状検出手段の下流に前記筒内噴射弁用燃料配管が配置され、
   前記筒内噴射弁用燃料配管の上流に前記高圧ポンプが配置され、
   前記筒内噴射弁用燃料配管の下流に前記ポート噴射弁用燃料配管が配置され、
   前記筒内噴射弁用燃料配管と前記ポート噴射弁用燃料配管との間に、前記ポート噴射弁用燃料配管用に燃料圧力を調整する燃料圧力調整弁が配置されたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。

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