JP2010116845A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低圧燃料ポンプの消費電力を低減しつつ筒内噴射とポート噴射とを適切に行うことができる内燃機関の燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃料供給装置２は、筒内噴射弁３だけで燃料噴射を行う筒内噴射モード、ポート噴射弁４だけで燃料噴射を行うポート噴射モード及び筒内噴射弁３とポート噴射弁４とのそれぞれで燃料噴射を行う噴き分け噴射モードの間で燃料噴射モードを切り替えるとともに、筒内噴射モード時には低圧燃料ポンプ６によるフィード圧を高圧燃料ポンプ７の吐出不良が生じないように変化させる一方で、ポート噴射モード時にはフィード圧を一定値に維持させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、気筒内へ燃料を噴射する筒内噴射と吸気ポートへ燃料を噴射するポート噴射とを併用する内燃機関の燃料供給装置に関する。

内燃機関の燃料供給装置として、筒内噴射とポート噴射との両方を１サイクル中に行う際に、その噴き分け率をアイドル運転時の機関温度に応じて変更するものが知られている（特許文献１）。この装置では、低圧燃料ポンプによるフィード圧がプレッシャーレギュレータによって一定値に制御される。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜６が存在する。

特開２００７−９８１５号公報 特開２００７−１６６６３号公報 特開２００５−３０７９３１号公報 特開平１１−２１０５８２号公報 特開平１１−１８２３７１号公報 特開平９−１８４４６０号公報

特許文献１のような装置の場合、筒内噴射時に必要な燃圧を高圧燃料ポンプで調整できるため、低圧燃料ポンプによるフィード圧を高圧燃料ポンプの吐出不良が生じない限度まで低下させることが可能である。しかし、ポート噴射時の燃圧は低圧燃料ポンプによるフィード圧に相当するから、フィード圧を筒内噴射時を基準として設定すると、ポート噴射時の燃圧が不足して燃焼悪化を招くおそれがある。従って、特許文献１の装置のように、筒内噴射とポート噴射とを併用する場合には、筒内噴射及びポート噴射のそれぞれが適切に行われるように、低圧燃料ポンプによるフィード圧をポート噴射時を基準として設定せざるを得ない。このため、筒内噴射のみを行う場合にはフィード圧が過剰になり、低圧燃料ポンプによって余分な電力が消費される。

そこで、本発明は、低圧燃料ポンプの消費電力を低減しつつ筒内噴射とポート噴射とを適切に行うことが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。

本発明の第１の燃料供給装置は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射手段と、前記内燃機関にて駆動され、前記筒内噴射手段に対して燃料を送る高圧燃料ポンプと、前記ポート噴射手段及び前記高圧燃料ポンプのそれぞれに対して燃料を送る電動式の低圧燃料ポンプと、前記筒内噴射手段による燃料噴射を行う一方で前記ポート噴射手段による燃料噴射を中止する筒内噴射モード、前記筒内噴射手段による燃料噴射を中止する一方で前記ポート噴射手段による燃料噴射を行うポート噴射モード及び前記筒内噴射手段と前記ポート噴射手段とのそれぞれで燃料噴射を行う噴き分け噴射モードの間で燃料噴射モードが切り替えられるように、前記筒内噴射手段及び前記ポート噴射手段をそれぞれ制御する噴射制御手段と、前記筒内噴射モード時には前記低圧燃料ポンプによるフィード圧が前記高圧燃料ポンプの作動状態に応じて変化するように前記低圧燃料ポンプを制御する一方で、前記ポート噴射モード時には前記フィード圧が一定値に維持されるように前記低圧燃料ポンプを制御する低圧ポンプ制御手段と、を備えるものである（請求項１）。

第１の燃料供給装置によれば、筒内噴射モード時に高圧燃料ポンプの作動状態に応じてフィード圧が変化するように制御される一方で、ポート噴射モード時にフィード圧が一定値に維持されるように制御されるため、それぞれの噴射モードを適正に実行できる限度でフィード圧を低下させることが可能である。これにより、噴射モードが切り替えられた場合でも過剰なフィード圧になることを回避できるので、低圧燃料ポンプの消費電力を低減しつつ筒内噴射とポート噴射とを適切に行うことができる。

第１の燃料供給装置の一態様において、前記筒内噴射モード時に、燃料の飽和蒸気圧と前記高圧燃料ポンプの燃料吸引時の圧力損失との和に基づいて前記フィード圧の不足を要因とした前記高圧燃料ポンプの吐出不良を回避できる要求フィード圧を算出するフィード圧算出手段を更に備え、前記低圧ポンプ制御手段は、前記筒内噴射モード時に、前記フィード圧算出手段が算出した前記要求フィード圧によって燃料が前記高圧燃料ポンプへ送られるように前記低圧燃料ポンプを制御してもよい（請求項２）。この態様によれば、高圧燃料ポンプの吐出不良を回避できるように低圧燃料ポンプが制御されるため、高圧燃料ポンプの吐出不良を回避できる限度までフィード圧を下げることができる。従って、低圧燃料ポンプの消費電力を高圧燃料ポンプの吐出不良を招くことなく限界まで低減できる。

この態様において、前記低圧ポンプ制御手段は、前記フィード圧算出手段が算出した前記要求フィード圧が大気圧以下の場合に前記低圧燃料ポンプを停止させてもよい（請求項３）。この場合には、要求フィード圧が大気圧以下の場合に低圧燃料ポンプが停止するため、低圧燃料ポンプの駆動期間をより短縮できる。

要求フィード圧は燃料の飽和蒸気圧と高圧ポンプの燃料吸引時の圧力損失との和に基づいて算出されるが、演算誤差や燃料の性状のばらつき等の種々の要因が存在するため、高圧燃料ポンプの吐出不良を回避できる適正値から要求フィード圧がずれる可能性がある。そこで、以下の態様のように要求フィード圧を補正することができる。

即ち、前記高圧燃料ポンプには、前記内燃機関に供給する燃料の燃圧を調整可能な調整手段が設けられており、実際の燃圧と標準値との偏差が低減するように、前記偏差に応じた制御量を前記調整手段に与えることにより前記調整手段を制御する高圧ポンプ制御手段と、前記高圧ポンプ制御手段が前記調整手段に与える前記制御量に基づいて前記フィード圧算出手段が算出した前記要求フィード圧を補正するフィード圧補正手段と、を更に備えてもよい（請求項４）。仮に、要求フィード圧が適正値からずれることにより高圧燃料ポンプの吐出不良が生じた場合には、その適正値からのずれが高圧燃料ポンプ下流の燃圧の標準値からのずれとして現れるため調整手段に与えられる制御量が変化する。この態様によれば、要求フィード圧の補正がこうした制御量に基づいて行われるため、要求フィード圧の適正値からのずれに適切に対応できる。

要求フィード圧の補正方法としては種々の方法が考えられるが、例えば、前記フィード圧補正手段は、前記制御量が所定値以上になった場合に前記要求フィード圧を増加方向に補正してもよい（請求項５）。制御量が所定値以上になった場合は、高圧燃料ポンプ下流の燃圧が不足していることになるので、フィード圧が不足側にずれていることが分かる。この態様によれば、制御量が所定値以上になった場合に要求フィード圧が増加方向に補正されるのでフィード圧の不足側のずれを解消することができる。また、前記フィード圧補正手段は、前記制御量が所定範囲内に維持されることを条件として前記要求フィード圧を減少方向に徐々に補正してもよい（請求項６）。このような補正を行うことによって、要求フィード圧を可能な限り低くできるので低圧燃料ポンプの消費電力の低減効果が向上する。

こうした要求フィード圧の補正結果を学習させて、以後の要求フィード圧の算出に反映させることも可能である。例えば、前記飽和蒸気圧に相関する前記内燃機関の機関温度と、前記圧力損失に相関する機関回転数とのそれぞれを変数として前記要求フィード圧を与えるフィード圧特定手段を記憶する記憶手段と、前記フィード圧補正手段による補正後の前記要求フィード圧を前記機関温度及び前記機関回転数に関連づけて記憶し、その記憶内容に基づいて前記フィード圧特定手段が与える前記要求フィード圧を修正する学習処理を行う学習手段と、を更に備え、前記フィード圧算出手段は、前記機関温度及び前記機関回転数のそれぞれを取得するとともに前記フィード圧特定手段を利用して前記要求フィード圧を算出してもよい（請求項７）。

燃料の飽和蒸気圧の温度特性は燃料の性状によって変化する。例えば、季節に応じて燃料メーカが燃料成分を調整することが一般的である。こうした調整では、夏場は高温再始動性を改善する目的で燃料の飽和蒸気圧が低くなるように調整してベーパーの発生を抑制する一方で、冬場は低温始動性を改善する目的で燃料の飽和蒸気圧が高くなるように調整して燃料の気化性を高めている。このような事情から、要求フィード圧の算出をフィード圧特定手段に基づいて行う場合、燃料の飽和蒸気圧に相関する機関温度、圧力損失に相関する機関回転数、及び要求フィード圧の三者の対応関係が固定されていると、要求フィード圧の補正量が拡大して制御が不安定になるおそれがある。この態様によれば、学習処理を行うことにより要求フィード圧の補正結果がフィード圧特定手段に反映されるので、要求フィード圧の補正量の拡大を抑えることができ要求フィード圧の制御性が向上する。

ここで、フィード圧特定手段について説明する。飽和蒸気圧は燃料温度に依存する物理量であるため、燃料温度が与えられれば燃料の飽和蒸気圧は一意的に定められる。燃料温度は冷却水温や潤滑油温に代表される機関温度と略等価と見ることができるため、機関温度を燃料温度とみなしても特段の支障はない。特に、燃料温度が機関温度を上回ることは殆どないため、機関温度を燃料温度とみなした場合には余裕代が発生し安全側に働く。一方、高圧燃料ポンプの圧力損失は、ポンプ入口面積に反比例し、燃料のポンプへの流入速度に比例する。燃料の流入速度は燃料ポンプの駆動速度で決まる。駆動速度は機関回転数と比例し、ポンプ入口面積は固定値であるから、機関回転数に基づいて駆動速度を求めることにより高圧燃料ポンプの吸引時の圧力損失を算出できる。以上のような考え方に基づいて、フィード圧特定手段は、要求フィード圧を与えるための変数として飽和蒸気圧の代りに機関温度を、圧力損失の代りに機関回転数をそれぞれ用いて、これらと要求フィード圧との対応関係を定めているので、機関温度及び機関回転数のそれぞれを取得した上でフィード圧特定手段を利用することにより飽和蒸気圧と圧力損失との和に基づいた要求フィード圧を算出することが可能になる。

学習処理の実行又は禁止の条件は適宜定めることができる。例えば、前記機関温度の変化が所定範囲を超えて大きい場合に前記学習手段による前記学習処理を中止させる中止手段を更に備えてもよい（請求項８）。例えば、始動後暖機完了前の期間のように、機関温度の変化が大きい場合には機関温度と燃料温度との相関性が低くなる。そのため、このような場合に学習処理を実行すると却って実態からずれた学習が行われるおそれがある。この態様によれば、機関温度の変化が大きい場合には学習処理が中止されるため、こうした弊害を回避することができる。

また、前記機関回転数の変化が所定範囲を超えて大きい場合に、前記フィード圧補正手段による前記要求フィード圧の補正と、前記学習手段による前記学習処理とをそれぞれ中止させる中止手段を更に備えてもよい（請求項９）。例えば、加減速時のように、機関回転数の変化が大きい場合は、高圧燃料ポンプの調整手段に与える制御量の変化が大きくなる。従って、このような場合には、調整手段に与える制御量に基づく補正が不安定になる可能性がある。この態様によれば、機関回転数の変化が所定範囲を超えて大きい場合に要求フィード圧の補正と学習処理のそれぞれが禁止されるため、フィード圧の制御精度を良好な状態に維持することができる。

本発明の第２の燃料供給装置は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射手段と、前記内燃機関にて駆動され、前記筒内噴射手段に対して燃料を送る高圧燃料ポンプと、前記ポート噴射手段及び前記高圧燃料ポンプのそれぞれに対して燃料を送る電動式の低圧燃料ポンプと、前記筒内噴射手段による燃料噴射を行う一方で前記ポート噴射手段による燃料噴射を中止する筒内噴射モード、前記筒内噴射手段による燃料噴射を中止する一方で前記ポート噴射手段による燃料噴射を行うポート噴射モード及び前記筒内噴射手段と前記ポート噴射手段とのそれぞれで燃料噴射を行う噴き分け噴射モードの間で燃料噴射モードが切り替えられるように、前記筒内噴射手段及び前記ポート噴射手段をそれぞれ制御する噴射制御手段と、前記噴き分け噴射モード時に、前記筒内噴射手段による燃料噴射に適した要求フィード圧の第１候補と前記ポート噴射手段による燃料噴射に適した要求フィード圧の第２候補とをそれぞれ算出し、前記第１候補及び前記第２候補のうちの高い方を要求フィード圧として決定するフィード圧算出手段と、前記筒内噴射モード時に、前記低圧燃料ポンプによるフィード圧が前記高圧燃料ポンプの作動状態に応じて変化するように前記低圧燃料ポンプを制御する一方で、前記噴き分け噴射モード時に、前記フィード圧算出手段が算出した前記要求フィード圧にて前記ポート噴射手段及び前記高圧燃料ポンプのそれぞれに対して燃料が送られるように前記低圧燃料ポンプを制御する低圧ポンプ制御手段と、を備えるものである（請求項１０）。

第２の燃料供給装置によれば、筒内噴射手段による燃料噴射に適した要求フィード圧の第１候補とポート噴射手段による燃料噴射に適した要求フィード圧の第２候補とがそれぞれ算出され、これらの候補のうちの高い方が要求フィード圧として決定されるため、フィード圧の不足が防止されて筒内噴射とポート噴射とを適切に行うことができるとともに、可能な限り低圧燃料ポンプの消費電力を抑えることができる。

第２の燃料供給装置の一態様において、前記フィード圧算出手段は、前記ポート噴射モード時に、燃料の飽和蒸気圧を下回らないようにして要求フィード圧を算出するとともに、算出された前記要求フィード圧が前記内燃機関の燃焼悪化を回避できる下限値を下回る場合に、前記要求フィード圧を当該下限値以上に変更し、前記低圧ポンプ制御手段は、前記ポート噴射モード時に、前記フィード圧算出手段が算出又は変更した前記要求フィード圧にて前記ポート噴射手段に対して燃料が送られるように前記低圧燃料ポンプを制御してもよい（請求項１１）。この態様によれば、燃料のベーパー発生を防止しつつポート噴射時に必要な燃圧（要求フィード圧）を確保することができる。これにより、燃料のベーパー発生に伴うポート噴射手段の噴射不良を防止できるとともに、ポート噴射手段が噴射する燃料噴霧の性状悪化（噴霧粒径の増大や噴霧形状の異常等）に伴う内燃機関の燃焼悪化を防止できる。

第１又は第２の燃料供給装置の一態様において、前記内燃機関の始動時に前記高圧燃料ポンプによる燃圧を速やかに上昇させる必要性がある場合に、前記低圧燃料ポンプが前記高圧燃料ポンプ及び前記ポート噴射手段に始動時に燃料を送る際の始動時フィード圧を上限値に設定する一方で、前記必要性がない場合に前記始動時フィード圧を前記内燃機関の機関温度に基づいて設定する始動時設定手段を更に備え、前記低圧ポンプ制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記始動時設定手段が設定した前記始動時フィード圧によって燃料が前記高圧燃料ポンプ及び前記ポート噴射手段に対して送られるように前記低圧燃料ポンプを制御してもよい（請求項１２）。この態様によれば、内燃機関の始動時に適したフィード圧を得ることができる。

この態様において、前記始動時設定手段は、前記機関温度が常温領域の上限値よりも高くなるほど大きな値となるように、前記機関温度が前記常温領域の下限値よりも低くなるほど大きな値となるように、前記始動時フィード圧を設定してもよい（請求項１３）。これにより、機関温度が常温領域よりも低い場合には始動時フィード圧が高く設定されるため、燃料の気化促進と燃料流量の確保を十分に行うことができる。そして、機関温度が常温領域よりも高い場合には始動時フィード圧が高く設定されるため、燃料のベーパーの発生を抑制することができる。

以上説明したように、本発明の第１の燃料供給装置によれば、筒内噴射モード時に高圧燃料ポンプの作動状態に応じてフィード圧が変化するように制御される一方で、ポート噴射モード時にフィード圧が一定値に維持されるように制御されるため、それぞれの噴射モードを適正に実行できる限度でフィード圧を低下させることが可能である。これにより、噴射モードが切り替えられた場合でも過剰なフィード圧になることを回避できるので、低圧燃料ポンプの消費電力を低減しつつ筒内噴射とポート噴射とを適切に行うことができる。また、本発明の第２の燃料供給装置によれば、筒内噴射手段による燃料噴射に適した要求フィード圧の第１候補とポート噴射手段による燃料噴射に適した要求フィード圧の第２候補とがそれぞれ算出され、これらの候補のうちの高い方が要求フィード圧として決定されるため、フィード圧の不足が防止されて筒内噴射とポート噴射とを適切に行うことができるとともに、可能な限り低圧燃料ポンプの消費電力を抑えることができる。

＜第１の形態＞
図１は本発明の一形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示している。内燃機関１は不図示の車両に走行用動力源として搭載される。内燃機関１は直列４気筒型の火花点火内燃機関として構成されている。燃料供給装置２は内燃機関１の気筒毎に設けられた筒内噴射手段としての筒内噴射弁３と、各気筒の吸気ポート毎に設けられたポート噴射手段としてのポート噴射弁４とを備えている。各筒内噴射弁３は先端部を気筒内に臨ませるようにして、各ポート噴射弁４は先端部を吸気ポート内に臨ませるようにして不図示のシリンダヘッドにそれぞれ取り付けられている。

内燃機関１は筒内噴射弁３による燃料噴射とポート噴射弁４による燃料噴射とが併用される。内燃機関１の燃料噴射モードとしては、筒内噴射弁３による燃料噴射が行われる一方でポート噴射弁４による燃料噴射が中止される筒内噴射モード、筒内噴射弁３による燃料噴射が中止される一方でポート噴射弁４による燃料噴射が行われるポート噴射モード、及び筒内噴射弁３とポート噴射弁４とのそれぞれで１サイクル中に燃料噴射が行われる噴き分け噴射モードが設けられており、運転状態に応じて各噴射モードが適宜切り替えられる。

各噴射弁３、４による燃料供給を行うため、燃料供給装置２は燃料であるガソリンが貯留された燃料タンク５から燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプ６と、燃料の圧力（燃圧）を高圧化する高圧燃料ポンプ７と、高圧燃料ポンプ７から吐出された燃料を各筒内噴射弁３へ分配する高圧用デリバリパイプ８Ａと、低圧燃料ポンプ６から吐出された燃料を各ポート噴射弁４へ分配する低圧用デリバリパイプ８Ｂとを備えている。高圧燃料ポンプ７には低圧燃料ポンプ６の利用によって燃料が送られ、高圧燃料ポンプ７にて加圧された燃料は高圧用デリバリパイプ８Ａを介して内燃機関１の気筒毎に分配される。また、低圧燃料ポンプ６によって低圧用デリバリパイプ８Ｂに送られた燃料は各気筒の吸気ポート毎に分配される。

低圧燃料ポンプ６と高圧燃料ポンプ７とは低圧通路９によって結ばれている。低圧通路９は、低圧燃料ポンプ６と高圧燃料ポンプ７との間から分岐して低圧用デリバリパイプ８Ｂにも延びており、その端部は低圧用デリバリパイプ８Ｂに接続されている。低圧通路９には燃料を濾過するフィルタ１０と、ポンプ駆動に伴う燃料の脈動を減衰させるパルセーションダンパ１１とがそれぞれ取り付けられている。また、低圧通路９には低圧燃料ポンプ６の下流から分岐する分岐通路１２が接続されており、その分岐通路１２には低圧通路９内の圧力が設定圧力を超えることを防止するプレッシャーレギュレータ１３が設けられている。高圧燃料ポンプ７と高圧用デリバリパイプ８Ａとは高圧通路１４にて結ばれている。

高圧用デリバリパイプ８Ａ及び低圧用デリバリパイプ８Ｂのそれぞれには余剰燃料を燃料タンク５に戻すリターン通路１５が接続されている。高圧用デリバリパイプ８Ａ側のリターン通路１５には高圧用リリーフバルブ１６Ａが、低圧用デリバリパイプ８Ｂ側のリターン通路１５には低圧用リリーフバルブ１６Ｂがそれぞれ取り付けられている。各リリーフバルブ１６Ａ、１６Ｂは、各デリバリパイプ８Ａ、８Ｂ内の燃圧が上限値を超えた場合にリターン通路１５を開通させる。これにより、各デリバリパイプ８Ａ、８Ｂの余剰燃料は燃料タンク５に戻される。リターン通路１５は高圧燃料ポンプ７とも通じており、高圧燃料ポンプ７の余剰燃料もリターン通路１５を介して燃料タンク５に戻される。

低圧燃料ポンプ６は燃料タンク５内に取り付けられている。低圧燃料ポンプ６は、その内部構造の図示を略したが、直流電動モータとそのモータにて駆動されるインペラーとを備えた周知の回転型電動式ポンプとして構成されている。

高圧燃料ポンプ７は内燃機関１のカムシャフト１７から取り出した動力にて駆動される周知のプランジャ式ポンプとして構成されている。高圧燃料ポンプ７はポンプハウジング１８に形成された吸入口１８ａ及び吐出口１８ｂを有しており、吸入口１８ａには低圧通路９が吐出口１８ｂには高圧通路１４がそれぞれ接続されている。ポンプハウジング１８にはプランジャ２０が往復自在に収容されるプランジャ室１８ｃが形成されていて、このプランジャ室１８ｃは吸入口１８ａ及び吐出口１８ｂのそれぞれと連通している。吸入口１８ａには電磁駆動式の吸入弁２１が設けられており、吐出口１８ｂには燃料の逆流を防止するチェックバルブ２２が設けられている。高圧燃料ポンプ７には、カムシャフト１７の回転をプランジャ２０の往復運動に変換するプランジャ駆動装置２３が設けられており、この駆動装置２３はカムシャフト１７に形成されたポンプ駆動カム２４と、プランジャ２０に連結されたカムフォロア２５と、カムフォロア２５をポンプ駆動カム２４に押し付けるリターンスプリング２６とを備えている。

高圧燃料ポンプ７は、内燃機関１の運転によりカムシャフト１７が回転するとプランジャ２０がプランジャ室１８ｃ内を往復運動する。プランジャ２０の往復運動に合わせて吸入弁２１の開閉動作が制御されることにより吐出量を調整することができる。吸入弁２１はソレノイド２７にて駆動される。ソレノイド２７への通電が停止された場合に吸入口１８ａが開かれるように、吸入弁２１には開弁スプリング２８が取り付けられている。高圧燃料ポンプ７の圧縮行程中における吸入弁２１の閉弁期間を増減させることにより、ポンプ下流の燃圧を変化させることができる。従って、図示の吸入弁２１は本発明に係る調整手段に相当する。

低圧燃料ポンプ６及び高圧燃料ポンプ７のそれぞれの動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて制御される。周知のように、ＥＣＵ３０は各種センサの出力情報を取得し、燃料噴射量や点火時期等の運転パラメータを演算し、各噴射弁３、４や不図示の点火プラグ等の制御対象を動作させるコンピュータとして構成されている。図示を省略したが、ＥＣＵ３０には主演算装置として機能するマイクロプロセッサ及びその動作に必要な記憶装置等の周辺装置が内蔵されている。ＥＣＵ３０に接続される各種センサは多岐に亘るため本発明に関連するもののみを図示する。本発明に関連するセンサとしては、高圧用デリバリパイプ８Ａ内の圧力（燃圧）に応じた信号を出力する高燃圧センサ３１、低圧用デリバリパイプ８Ｂ内の燃圧に応じた信号を出力する低燃圧センサ３２、内燃機関１の回転速度（機関回転数）に応じた信号を出力するクランク角センサ３３、内燃機関１の吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ３４及び内燃機関１内を循環する冷却水の温度（冷却水温）に応じた信号を出力する水温センサ３５が設けられている。

図２は、ＥＣＵ３０が実行する燃料噴射制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ３０の記憶装置に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１では、燃料噴射制御に必要な各種のパラメータを取得する。ここで、ＥＣＵ３０は、クランク角センサ３３の出力信号を参照して内燃機関１の機関回転数を取得するとともに、エアフローメータ３４の出力信号を参照して内燃機関１の吸入空気量を取得する。

ステップＳ２では、ステップＳ１で取得したパラメータに基づいて燃料噴射モードを選択する。一例として、ＥＣＵ３０は、機関回転数と吸入空気量とで定義された領域に各燃料噴射モードが対応付けられた噴射モード選択マップを参照し、現在の機関回転数と吸入空気量に対応する噴射モードを検索することにより、内燃機関１の運転状態に応じた燃料噴射モードを、上述した筒内噴射モード、ポート噴射モード及び噴き分け噴射モードのなかから選択する。

ステップＳ３では、ステップＳ２で筒内噴射モードが選択されたか否かを判定し、筒内噴射モードが選択されている場合はステップＳ４に進み、そうでない場合はステップＳ５に進む。

ステップＳ４では、筒内噴射モードを実現するための燃料噴射量の噴き分け率ｒを設定する。噴き分け率ｒは１サイクル当たりの燃料噴射量に対して筒内噴射弁３による筒内噴射量が占める割合を意味し、いわゆるＤＩ比率（ダイレクトインジェクション比率）と同義である。例えば、噴き分け率ｒが０．３であれば、筒内噴射量が３割、ポート噴射弁４によるポート噴射量が７割ということになる。筒内噴射モードは筒内噴射弁３のみによる燃料噴射が行われる噴射モードであるため、噴き分け率ｒは１に設定される。

ステップＳ５では、ステップＳ２でポート噴射モードが選択されたか否かを判定し、ポート噴射モードが選択されている場合はステップＳ６に進み、そうでない場合はステップＳ７に進む。

ステップＳ６では、ポート噴射モードを実現するための燃料噴射量の噴き分け率ｒを設定する。即ち、ポート噴射モードはポート噴射弁４のみによる燃料噴射が行われる噴射モードであるため、噴き分け率ｒは０に設定される。

ステップＳ７では、噴き分け噴射モードを実現するための噴き分け率ｒを設定する。噴き分け噴射モードにおける噴き分け率ｒは、例えば所定のマップ等を参照することにより、０＜ｒ＜１の範囲内で内燃機関１の運転状態に応じて設定される。

ステップＳ８では、不図示の別ルーチンで算出された燃料噴射量に噴き分け率を乗じることにより、筒内噴射弁３にて噴射させるべき筒内噴射量とポート噴射弁４にて噴射させるべきポート噴射量とをそれぞれ算出する。ちなみに、筒内噴射モードの際はポート噴射量は０であり、ポート噴射モードの際は筒内噴射量は０である。そして、算出された筒内噴射量及びポート噴射量で燃料噴射が行われるように各噴射弁３、４が制御され、その後今回のルーチンを終える。

図２の制御ルーチンによれば、筒内噴射モード、ポート噴射モード及び噴き分け噴射モードの間で燃料噴射モードが切り替えられるように筒内噴射弁３及びポート噴射弁４がそれぞれ制御されるため、ＥＣＵ３０は本発明に係る噴射制御手段として機能する。

図３は燃料供給装置２の制御系の構成を示す構成図である。ＥＣＵ３０は、高圧燃料ポンプ７を制御する高圧ポンプ制御部４１と、低圧燃料ポンプ６を制御する低圧ポンプ制御部４２と、これらの制御部４１、４２で使用される各種情報を読み書きできる記憶部４３とを有している。高圧ポンプ制御部４１及び低圧ポンプ制御部４２のそれぞれは各センサ３１〜３５から出力された信号に基づいて各噴射モードに対応した制御を実行する。本形態は各制御部４１、４２の機能を各噴射モードに対応して切り替えることに特徴を有している。そこで、以下においては、筒内噴射モード時、ポート噴射モード時及び噴き分け噴射モード時における各制御部４１、４２の機能を、噴射モード毎に用意した機能ブロック図を参照しながら説明する。

（筒内噴射モード時の制御）
図４は筒内噴射モード時における制御系の機能ブロック図である。高圧ポンプ制御部４１は高燃圧センサ３１から実際の燃圧Ｐｒｈを取得し、比較部４５にて燃圧Ｐｒｈと標準値Ｐｓとの偏差δを算出し、その偏差δを駆動デューティ算出部４６に送る。燃圧の標準値Ｐｓは標準値算出部４７にて算出される。標準値算出部４７は記憶部４３に記憶されている現在の燃料噴射量Ｑを読み出して、その燃料噴射量Ｑに基づいて標準値Ｐｓを算出する。なお、燃料噴射量Ｑは機関回転数や負荷率等の各種物理量に基づいて別途演算される。駆動デューティ演算部４６は偏差δに応じた制御量である駆動デューティＤｕを算出し、その駆動デューティＤｕを実行部４８及び低圧ポンプ制御部４２のそれぞれに送る。実行部４８は駆動デューティＤｕで吸入弁２１のソレノイド２７に通電する。これにより、高圧燃料ポンプ７（の吸入弁２１）は偏差δが低減する方向に制御されて、燃圧は運転状態に見合った標準値に落ち着く。

低圧ポンプ制御部４２はクランク角センサ３３から機関回転数Ｎｅを、水温センサ３５から冷却水温Ｔｗをそれぞれ取得し、要求フィード圧算出部５０にて機関回転数Ｎｅ及び冷却水温Ｔｗに基づいて要求フィード圧Ｐｄを算出する。要求フィード圧算出部５０はその要求フィード圧Ｐｄを補正部５１に送る。要求フィード圧Ｐｄは高圧燃料ポンプ７による吐出不良を回避できる値となるように要求フィード圧算出部５０にて算出される。要求フィード圧算出部５０は記憶部４３に記憶されている筒内噴射用算出マップＭ１を読み出して、このマップＭ１を用いて要求フィード圧Ｐｄを算出する。データ構造の図示を省略したが、筒内噴射用算出マップＭ１は冷却水温Ｔｗと機関回転数Ｎｅとのそれぞれを変数として要求フィード圧Ｐｄを与えるように構成されている。高圧燃料ポンプ７の吐出不良はその内部（プランジャ室１８ｃ）で燃料が沸騰してベーパーが発生することにより引き起こされる。こうした燃料の沸騰は高圧燃料ポンプ７内の圧力が燃料温度に対応した飽和蒸気圧未満になると発生する。

図５は、燃料の飽和蒸気圧線図に要求フィード圧算出部５０が算出した要求フィード圧Ｐｄを重ね合わせた図であり、燃料の飽和蒸気圧Ｐｖと要求フィード圧Ｐｄとの関係が示されている。この図から明らかなように、要求フィード圧Ｐｄは、燃料の飽和蒸気圧Ｐｖに沿って燃料温度Ｔｆに対して同傾向で変化しており、各燃料温度Ｔｆで飽和蒸気圧Ｐｖよりも高い値を示している。要求フィード圧Ｐｄと飽和蒸気圧Ｐｖとの差は、高圧燃料ポンプ７の燃料吸引時の圧力損失Ｌに相当している。高圧燃料ポンプ７内の圧力は、低圧燃料ポンプ６によるフィード圧から高圧燃料ポンプ７による燃料吸引時の圧力損失を減算した値である。従って、図５の要求フィード圧Ｐｄで燃料が高圧燃料ポンプ７へ送られていれば、高圧燃料ポンプ７内の圧力は飽和蒸気圧Ｐｖを下回ることがない。そのため、高圧燃料ポンプ７のプランジャ室１８ｃで燃料が沸騰することなく、ベーパーの発生もないので高圧燃料ポンプ７の吐出不良を回避することができる。図５に明示されているように、要求フィード圧Ｐｄには大気圧を下回る場合がある。即ち、算出マップＭ１には、ゲージ圧で負となる値も要求フィード圧Ｐｄとして定義されている。要求フィード圧Ｐｄがゲージ圧で負となる範囲Ｒｎにおいては、実際のフィード圧がゲージ圧にして０であっても高圧燃料ポンプ７の吐出不良を回避できる。

飽和蒸気圧は燃料温度に依存する物理量であるため、燃料温度が与えられれば飽和蒸気圧は一意的に定められる。燃料温度は冷却水温と略等価と見ることができるため、冷却水温を燃料温度とみなしても特段の支障はない。特に、燃料温度が冷却水温を上回ることは殆どないため、冷却水温を燃料温度とみなした場合には余裕代が発生し安全側に働く。高圧燃料ポンプ７の圧力損失は、ポンプ入口面積に反比例し、燃料のポンプへの流入速度に比例する。燃料の流入速度は燃料ポンプの駆動速度で決まる。駆動速度は機関回転数と比例し、ポンプ入口面積は固定値であるから、機関回転数に基づいて駆動速度を求めることにより高圧燃料ポンプの吸引時の圧力損失を算出できる。このように、冷却水温Ｔｗは燃料の飽和蒸気圧Ｐｖに相関し、機関回転数Ｎｅは高圧燃料ポンプ７の燃料吸引時の圧力損失Ｌに相関する。従って、筒内噴射用算出マップＭ１は要求フィード圧Ｐｄを与えるための変数として飽和蒸気圧Ｐｖの代りに冷却水温Ｔｗを、圧力損失Ｌの代りに機関回転数Ｎｅをそれぞれ用いて、これらと要求フィード圧Ｐｄとの対応関係が定められている。筒内噴射用算出マップＭ１に記述される各物理量の対応関係は予め実機を用いて実験的に調査することもできるし、所定の演算モデルを利用したシミュレーションにより調査することもできる。具体的には、筒内噴射用算出マップＭ１は、飽和蒸気圧Ｐｖと圧力損失Ｌとの和（図５参照）と同一値の要求フィード圧Ｐｄを与えるように構成されている。これにより、低圧燃料ポンプ６の消費電力を抑えつつ高圧燃料ポンプ７の吐出不良を回避できる。なお、燃料の性状や圧力損失のばらつきを考慮して、飽和蒸気圧Ｐｖと圧力損失Ｌとの和よりも数％大きな値が要求フィード圧Ｐｄとして与えられるように筒内噴射用算出マップＭ１を構成することも可能である。

図４に示すように、補正部５１は、高圧ポンプ制御部４１から受け取った駆動デューティＤｕと記憶部４３に保持された所定値Ｔｈとを比較し、駆動デューティＤｕが所定値Ｔｈ以上になった場合に要求フィード圧Ｐｄを増加方向に補正し、補正後の要求フィード圧Ｐｄを要求電力変換部５２へ送る。所定値Ｔｈは燃料噴射量Ｑの関数として定義されている。既述のように、要求フィード圧算出部５０は筒内噴射用算出マップＭ１に基づいて要求フィード圧Ｐｄを算出しているが、演算誤差や燃料の性状のばらつき等の種々の要因が存在するため、高圧燃料ポンプ７の吐出不良を回避できる適正値から要求フィード圧Ｐｄがずれる可能性がある。仮に、要求フィード圧Ｐｄが適正値からずれることにより高圧燃料ポンプ７の吐出不良が生じた場合には、その適正値からのずれが高圧燃料ポンプ７下流の燃圧の標準値Ｐｓからのずれとして現れる。そのため、吸入弁２１のソレノイド２７に与えられる駆動デューティＤｕが変化する。駆動デューティＤｕが増加した場合は燃圧が不足していることになるので要求フィード圧Ｐｄが不足側にずれていることが分かる。

補正部５１は駆動デューティＤｕの増加の程度を所定値Ｔｈにて評価し、所定値Ｔｈ以上になった場合に要求フィード圧Ｐｄを増加方向に補正しているため要求フィード圧Ｐｄの不足側のずれを解消できる。これにより、高圧燃料ポンプ７の吐出不良が顕在化する前に要求フィード圧Ｐｄを適正値に回復できる。駆動デューティＤｕが所定値Ｔｈ未満の場合は、高圧燃料ポンプ７の吐出不良が発生する心配がないので、補正部５１は要求フィード圧Ｐｄの補正を行わずにこれを要求電力変換部５２へ送る。こうした補正が駆動デューティＤｕに基づいて行われるため要求フィード圧Ｐｄの適正値からのずれに適切に対応できる。なお、補正部５１が行う補正方法としては、上記とは異なる方法を採用することもできる。即ち、補正部５１は、駆動デューティＤｕが予め記憶部４３に保持した所定範囲内に維持されることを条件として要求フィード圧Ｐｄを減少方向に徐々に補正することもできる。このような補正を行うことによって、要求フィード圧Ｐｄを可能な限り低くできるので低圧燃料ポンプ６の消費電力をより低減できる。この補正は、補正部５１が行う上記の補正とともに同時に実施することも可能である。

要求電力変換部５２は、補正部５１から送られた要求フィード圧Ｐｄを要求電力Ｗｄに変換して、その要求電力Ｗｄを実行部５３に送る。要求電力Ｗｄは低圧燃料ポンプ６による要求フィード圧Ｐｄの実現に必要な供給電力である。要求電力変換部５２は記憶部４３に予め保持された、要求フィード圧Ｐｄを変数として要求電力Ｗｄを与える変換マップＭ２を読み出して、その変換マップＭ２を検索することにより要求フィード圧Ｐｄを要求電力Ｗｄに変換する。要求電力変換部５２は、要求フィード圧Ｐｄがゲージ圧にして０以下である場合はそれを要求電力Ｗｄに変換することなくポンプ停止信号Ｓｇを実行部５３に送る。

実行部５３は要求電力Ｗｄ相当の電力を低圧燃料ポンプ６（の直流モータ）に供給する。これにより、低圧燃料ポンプ６が駆動されて要求フィード圧Ｐｄを実現することができる。また、実行部５３は、要求電力変換部５２から停止信号Ｓｇを受け取った場合、低圧燃料ポンプ６への電力供給を中断して低圧燃料ポンプ６を停止させる。これにより、要求フィード圧Ｐｄが大気圧以下の場合に低圧燃料ポンプ６が停止するため、低圧燃料ポンプ６の駆動期間を短縮できる。

このように、筒内噴射モード時においては、ＥＣＵ３０の低圧ポンプ制御部４２により、高圧燃料ポンプ７の吐出不良を回避できるように低圧燃料ポンプ６が制御されるため、高圧燃料ポンプ７の吐出不良を回避できる限度までフィード圧を下げることができる。従って、低圧燃料ポンプ６の消費電力を高圧燃料ポンプ７の吐出不良を招くことなく限界まで低減できる。しかも、低圧燃料ポンプ６のフィード圧がゲージ圧にして０であっても高圧燃料ポンプ７の吐出不良を回避できる場合には低圧燃料ポンプ６が停止されるから、内燃機関１の運転中に低圧燃料ポンプ６を常時稼働させる場合と比べて低圧燃料ポンプ６の消費電力をより低減することができる。

（ポート噴射モード時の制御）
次に、ポート噴射モード時の制御について説明する。図６はポート噴射モード時における制御系の機能ブロック図である。ポート噴射モード時においては、ＥＣＵ３０の高圧ポンプ制御部４１及び低圧ポンプ制御部４２のそれぞれの機能は図示の通りに切り替えられる。高圧ポンプ制御部４１は記憶部４３からポート噴射モード時用の基準圧力Ｐｓ１を読み出し、高圧燃料ポンプ７の下流の燃圧がこの基準圧力Ｐｓ１となるように制御する。即ち、記憶部４３から読み出した基準圧力Ｐｓ１と高燃圧センサ３１から取得した実際の燃圧Ｐｒｈとの偏差δを比較部４５にて算出し、その偏差δを駆動デューティ算出部４６に送る。駆動デューティー算出部４６では、その偏差δを打ち消すような駆動デューティーＤｕを算出して実行部４８に送る。そして、実行部４８はその駆動デューティＤｕで吸入弁２１のソレノイド２７に通電する。これにより、高圧燃料ポンプ７（の吸入弁２１）は偏差δが低減する方向に制御されて燃圧は基準圧力Ｐｓ１に落ち着く。この基準圧力Ｐｓ１は、筒内噴射モード時の燃圧よりも低い値であり、かつポート噴射モードから他モードへ切り替わった場合に、燃圧を適正値に応答遅れが少なく速やかに復帰できる程度の値に設定される。なお、ポート噴射モード時においては、燃圧をこうした基準圧力Ｐｓ１に保持する制御の代りに、高圧ポンプ制御部４１による制御を休止してもよい。つまり、ポート噴射モード時においては、筒内噴射弁３を使用しないので、吸入弁２１に対する通電を停止して吸入弁２１を開弁状態にしておくこともできる。

低圧ポンプ制御部４１は、フィード圧が一定値に維持されるように低圧燃料ポンプ６を制御する。具体的には、要求電力算出部５４は、低圧燃料ポンプ６の駆動によってフィード圧がプレッシャーレギュレータ１３（図１）の設定圧力に維持できる基準電力Ｗｄｓを記憶部４３から読み出し、この基準電力Ｗｄｓを要求電力Ｗｄとして実行部５３に送る。実行部５３はその要求電力Ｗｄ相当の電力を低圧燃料ポンプ６に供給する。これにより、フィード圧（ポート噴射弁４に対する燃圧）がプレッシャーレギュレータ１３の設定圧力に維持される。この設定圧力は想定された燃料温度範囲で燃料の蒸発を防止でき、かつ内燃機関１の燃焼悪化を回避できる値として予め設定されている。このように、本形態のポート噴射モード時の制御は、フィード圧を一定値に維持するためにフィードバック制御する必要がないため制御内容が簡素化する。もっとも、こうした簡素な制御の代りに低燃圧センサ３２の出力を利用して、フィード圧を一定値にフィードバック制御することも可能である。

（噴き分け噴射モード時の制御）
次に、噴き分け噴射モード時の制御について説明する。図７は、噴き分け噴射モード時における制御系の機能ブロック図である。図７から明らかなように、高圧ポンプ制御部４１の機能は筒内噴射モード時と略同じである（図４参照）。即ち、高圧ポンプ制御部４１は、高圧燃料ポンプ７下流の燃圧が内燃機関１の運転状態に適した燃圧となるように、高圧燃料ポンプ７がデューティー制御される。高圧ポンプ制御部４１による処理の詳細は筒内噴射モード時と同様であるので、繰り返しとなる説明を省略する。

また、低圧ポンプ制御部４２の機能はポート噴射モード時と同様である（図６参照）。従って、低圧ポンプ制御部４２により、フィード圧が一定値につまりプレッシャーレギュレータ１３の設定圧力に維持されるように低圧燃料ポンプ６が制御される。

第１の形態によれば、筒内噴射モード時に高圧燃料ポンプ７の作動状態に応じてフィード圧が変化するように制御される一方で、ポート噴射モード時にフィード圧が一定値に維持されるように制御される。このため、それぞれの噴射モードを適正に実行できる限度でフィード圧を低下させることが可能であるから、噴射モードがポート噴射モードから筒内噴射モードに切り替えられた場合でも過剰なフィード圧になることを回避できるので、低圧燃料ポンプ６の消費電力を低減しつつ筒内噴射とポート噴射とを適切に行うことができる。

本形態においては、ＥＣＵ３０の低圧ポンプ制御部４２が本発明に係る低圧ポンプ制御手段に、高圧ポンプ制御部４１が本発明に係る高圧ポンプ制御手段に、要求フィード圧算出部５０が本発明に係るフィード圧算出手段に、補正部５１が本発明に係るフィード圧補正手段に、それぞれ相当する。

＜第２の形態＞
次に、本発明の第２の形態について説明する。なお、第２の形態の物理的構成及び各噴射モードを設定する噴射制御は第１の形態と共通であるから重複する説明を省略する。第２の形態は、ポート噴射モード時及び噴き分け噴射モード時のそれぞれで状況に応じてフィード圧を変化させる点に特徴を有している。筒内噴射モード時の制御内容は第１の形態と同一であるから、第１の形態との共通部分については第１の形態についての説明を援用し、以下、第２の形態の特徴であるポート噴射モード時の制御及び噴き分け噴射モード時の制御をそれぞれ説明する。

（ポート噴射モード時の制御）
図８は第２の形態に係るポート噴射モード時における制御系の機能ブロック図である。図８から明らかなように、高圧ポンプ制御部４１の機能は第１の形態のポート噴射モード時と同様である。つまり、高圧燃料ポンプ７は、その燃圧が上述した基準圧力Ｐｓ１に維持されるように高圧ポンプ制御部４１にて制御される。本形態においても、ポート噴射モード時には筒内噴射弁３を使用しないので、吸入弁２１に対する通電を停止して吸入弁２１を開弁状態にしておくこともできる。

低圧ポンプ制御部４２は、水温センサ３５から冷却水温Ｔｗを取得し、要求フィード圧算出部５０にて冷却水温Ｔｗに基づいて要求フィード圧Ｐｄを算出し、その要求フィード圧Ｐｄを補正部５１に送る。ポート噴射モード時においてはポート噴射弁４に対する燃圧がフィード圧に相当するので、フィード圧を低くしすぎると内燃機関１の燃焼悪化を招くおそれがある。そのため、要求フィード圧算出部５０では、燃料の飽和蒸気圧を下回らないように要求フィード圧を算出するとともに、その算出結果が内燃機関１の燃焼悪化を回避できる下限値を下回る場合には、その算出結果を下限値以上に変更する。つまり、要求フィード圧算出部５０には、冷却水温に基づく算出結果に対して燃焼悪化を回避できる下限値のガードが設けられている。

要求フィード圧算出部５０は記憶部４３に記憶されているポート噴射用算出マップＭ３と、上述した下限値ＴｈＬとをそれぞれ読み出して、ポート噴射用算出マップＭ３を用いて要求フィード圧Ｐｄを算出する。データ構造の図示を省略したが、ポート噴射用算出マップＭ３は冷却水温Ｔｗを変数として要求フィード圧Ｐｄを与えるように構成されている。このマップＭ３においては、低圧経路内における燃料の沸騰を防止できるフィード圧の限界値が算出されるようになっていて、燃料の飽和蒸気圧を下回ることがない可能な限り小さな値が設定されている。要求フィード圧算出部５０は、ポート噴射用算出マップＭ３に基づいて算出した要求フィード圧Ｐｄと下限値ＴｈＬとを比較し、その要求フィード圧Ｐｄが下限値ＴｈＬを下回る場合には燃焼悪化を回避するために要求フィード圧Ｐｄの値を下限値ＴｈＬに変更し、その変更後の要求フィード圧Ｐｄを補正部５１に送っている。なお、下限値ＴｈＬを下回らない場合、つまり要求フィード圧Ｐｄが下限値ＴｈＬ以上の場合は、算出マップＭ３に基づいた算出結果が補正部５１に送られる。

図９は、燃料の飽和蒸気圧線図に要求フィード圧算出部５０が算出した要求フィード圧Ｐｄを重ね合わせた図であり、燃料の飽和蒸気圧Ｐｖと要求フィード圧Ｐｄとの関係が示されている。この図から明らかなように、要求フィード圧Ｐｄは燃料の飽和蒸気圧Ｐｖと、燃焼悪化を回避できる下限値ＴｈＬに沿って延びている。即ち、飽和蒸気圧Ｐｖが下限値ＴｈＬを上回る領域ＡＲ１においては、要求フィード圧Ｐｄが飽和蒸気圧Ｐｖと等しくなるように算出されており、他方、飽和蒸気圧Ｐｖが下限値ＴｈＬを下回る領域ＡＲ２においては、要求フィード圧Ｐｄが下限値ＴｈＬと同一となるように算出されている。これにより、燃料のベーパー発生を防止しつつポート噴射時に必要な燃圧（要求フィード圧）を確保することができる。従って、燃料のベーパー発生に伴うポート噴射弁４の噴射不良を防止できるとともに、ポート噴射弁４が噴射する燃料噴霧の性状悪化（噴霧粒径の増大や噴霧形状の異常等）に伴う内燃機関１の燃焼悪化を防止できる。なお、ポート噴射用算出マップＭ３において、冷却水温Ｔｗを燃料温度とみなしているのは筒内噴射モード時と同様の理由による。また、燃料の性状や低圧燃料ポンプ６の圧力損失を考慮して、飽和蒸気圧Ｐｖよりも数％大きな値が要求フィード圧Ｐｄとして与えられるように算出マップＭ３を構成することも可能である。

図８に示すように、補正部５１は低燃圧センサ３２からフィード圧に相当する実際の圧力Ｐｒｌを取得し、その圧力Ｐｒｌと、要求フィード圧算出部５０から送られた要求フィード圧Ｐｄとのずれを演算し、そのずれを解消できるように要求フィード圧Ｐｄを補正し、その補正後の要求フィード圧Ｐｄを要求電力変換部５２へ送る。要求電力変換部５２及び実行部５３のそれぞれが行う処理内容は筒内噴射モード時と同様である。

（噴き分け噴射モード時の制御）
次に、噴き分け噴射モード時の制御について説明する。図１０は第２の形態に係る噴き分け噴射モード時における制御系の機能ブロック図であり、図１１は噴き分け噴射モード時における要求フィード圧算出部５０の機能の詳細を示した図である。図１０に示すように、噴き分け噴射モード時における高圧ポンプ制御部４１の機能は筒内噴射モード時と同様であるが、低圧ポンプ制御部４２の機能は筒内噴射モード時と若干相違する。具体的には要求フィード圧算出部５０の処理内容が異なっている。その他は筒内噴射モード時と同様である。

図１０及び図１１に示すように、噴き分け噴射モード時では、要求フィード圧算出部５０は記憶部４３から筒内噴射用算出マップＭ１、ポート噴射用算出マップＭ３及び上述した下限値ＴｈＬをそれぞれ読み出して、筒内噴射モード時及びポート噴射モード時の場合と同様にして、筒内噴射に適した要求フィード圧の候補とポート噴射に適した要求フィード圧の候補とをそれぞれ算出する。即ち、要求フィード圧算出部５０に設けられた第１候補算出部５０ａは、取得した機関回転数Ｎｅ及び冷却水温Ｔｗに基づいて筒内噴射用算出マップＭ１を検索し、筒内噴射に適した要求フィード圧の第１候補ｐ１を算出し、その候補ｐ１を比較部５０ｃに送る。一方、第２候補算出部５０ｂは、取得した冷却水温Ｔｗに基づいてポート噴射用算出マップＭ３を検索して暫定的な要求フィード圧の暫定候補を算出し、その暫定候補が燃焼悪化を回避できる下限値ＴｈＬを下回る場合にはその暫定候補を下限値ＴｈＬに変更することにより、要求フィード圧の第２候補ｐ２を算出する。そして、第２候補算出部５０ｂは第２候補ｐ２を比較部５０ｃに送る。

比較部５０ｃは、各算出部５０ａ、５０ｂから送られた第１候補ｐ１及び第２候補ｐ２を互いに比較して、それらの候補のうちの大きい方を要求フィード圧Ｐｄとして確定し、算出結果として出力する。

第２の形態によれば、相対的に条件が厳しい方を優先して要求フィード圧Ｐｄが算出されるため、フィード圧の不足が防止されて筒内噴射とポート噴射とを適切に行うことができるとともに、可能な限り低圧燃料ポンプの消費電力を抑えることができる。

第２の形態においては、ＥＣＵ３０の低圧ポンプ制御部４２が本発明に係る低圧ポンプ制御手段に、高圧ポンプ制御部４１が本発明に係る高圧ポンプ制御手段に、要求フィード圧算出部５０が本発明に係るフィード圧算出手段に、それぞれ相当する。

＜第３の形態＞
次に、本発明の第３の形態を説明する。なお、第３の形態の物理的構成及び各噴射モードを設定する噴射制御は第１の形態と共通であるから重複する説明を省略する。第３の形態は、補正部５１による要求フィード圧の補正後に筒内噴射用算出マップＭ１の内容を修正する学習処理を行う点に特徴を有している。図１２は、第３の形態に係る筒内噴射モード時における燃料供給装置２の制御系の機能ブロック図を示している。なお、特に断らない限り、図１２に上記各形態の場合と同一の参照符号が付された構成は上記各形態の構成と同一機能を持つ。

図１２に示すように、ＥＣＵ３０は、要求フィード圧Ｐｄの補正結果を筒内噴射用算出マップＭ１に反映させる学習部５５を有している。本形態の補正部５１は補正後の要求フィード圧Ｐｄを要求電力変換部５２に送るとともに学習部５５にも送る。学習部５５は補正部５１から得た要求フィード圧Ｐｄを、クランク角センサ３３及び水温センサ３５から得た機関回転数Ｎｅ及び冷却水温Ｔｗに関連付けて記憶する。その一方で、学習部５５は記憶部４３から筒内噴射用算出マップＭ１を読み出し、記憶した機関回転数Ｎｅ及び冷却水温Ｔｗに基づいて筒内噴射用算出マップＭ１を検索し、その検索により得られた要求フィード圧Ｐｄを補正後の要求フィード圧Ｐｄに書き換える。これにより、筒内噴射用算出マップＭ１の内容が修正される。そして、学習部５５は修正後の筒内噴射用算出マップＭ１を記憶部４３に記憶させる。これにより、要求フィード圧Ｐｄの補正結果が筒内噴射用算出マップＭ１に反映されるので、補正部５１による要求フィード圧Ｐｄの補正量の拡大を抑えることができ制御性が向上する。仮に、こうした学習処理を行わない場合には、燃料の性状変化に対して補正部５１による補正が追い付かなかったり、補正量が拡大して制御が不安定になるおそれがある。例えば、季節に応じて燃料メーカが燃料成分を調整することが一般的であるが、こうした調整では、夏場は高温再始動性を改善する目的で燃料の飽和蒸気圧が低くなるように調整してベーパーの発生を抑制する一方で、冬場は低温始動性を改善する目的で燃料の飽和蒸気圧が高くなるように調整して燃料の気化性を高めている。学習部５５が行う学習処理はこうした事情に柔軟に対応することができる。

ＥＣＵ３０は、補正部５１による要求フィード圧Ｐｄの補正及び学習部５５による学習処理の少なくともいずれか一方を所定の条件で中止させる中止部５６を更に備えている。例えば、内燃機関１の始動後暖機完了前の期間のように、冷却水温Ｔｗの変化が大きい場合には冷却水温Ｔｗと燃料温度との相関性が低くなる。そのため、このような場合に学習処理を実行すると却って実態からずれた学習が行われるおそれがある。そこで、中止部５６は冷却水温Ｔｗを水温センサ３５から取得し、その変化が記憶部４３から読み出した所定範囲Ｒ１を超えて大きい場合は学習部５５に対して中止指令を送る。その中止指令を受けた学習部５５は上述した学習処理を直ちに中止する。これにより、冷却水温Ｔｗの変化が大きい場合に学習処理が中止されるため、こうした弊害を回避することができる。

また、加減速時のように、機関回転数Ｎｅの変化が大きい場合は、高圧燃料ポンプ７の吸入弁２１に与える駆動デューティＤｕの変化が大きくなる。従って、このような場合には、補正部５１が行う駆動デューティＤｕに基づく補正が不安定になる可能性がある。そこで、中止部５６は機関回転数Ｎｅをクランク角センサ３３から取得し、その機関回転数Ｎｅの変化が記憶部４３から読み出した所定範囲Ｒ２を超えて大きい場合には補正部５１及び学習部５５のそれぞれに中止指令を送る。その中止指令を受けた補正部５１は要求フィード圧Ｐｄの補正を、中止指令を受けた学習部５５は学習処理を、それぞれ直ちに中止する。これにより、機関回転数Ｎｅの変化が大きい場合に要求フィード圧Ｐｄの補正と学習処理のそれぞれが禁止されるため、フィード圧の制御精度を良好な状態に維持することができる。

第３の形態において、筒内噴射用算出マップＭ１が本発明に係るフィード圧特定手段に、筒内噴射用算出マップＭ１を記憶する記憶部４３が本発明に係る記憶手段に、それぞれ相当する。また、ＥＣＵ３０の学習部５５が本発明に係る学習手段に、中止部５６が本発明に係る中止手段にそれぞれ相当する。

＜第４の形態＞
次に、本発明の第４の形態を説明する。なお、第４の形態の物理的構成及び各噴射モードを設定する噴射制御は第１の形態と共通であるから重複する説明を省略する。第４の形態は、内燃機関１の始動時と始動後とで制御内容を切り替える点に特徴を有している。図１３は、ＥＣＵ３０の低圧ポンプ制御部４２が行う第４の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャートであり、図１４は図１３でサブルーチンとして定義された始動時制御の制御ルーチンを示している。

図１３に示すように、ステップＳ１１では、内燃機関１が始動後であるか否かを判定する。この始動後判定は機関回転数Ｎｅをクランク角センサ３３から取得し、機関回転数Ｎｅが所定の始動判定閾値を超えているか否かにより行われる。始動後である場合はステップＳ１２に進んで通常制御を行い、始動後でない場合つまり始動時である場合はステップＳ１３に進んで始動時制御を実行する。ステップＳ１２の通常制御は上記各形態に係る制御のことである（図２〜図１２参照）。

図１４の始動時制御は、まずステップＳ１３１において各種パラメータを取得する。ここで取得するパラメータは、いわゆる始動昇圧の要否判断に影響を与える冷却水温や排気系の触媒温度である。始動昇圧は始動時のエミッション低減のため内燃機関の始動時に高圧燃料ポンプ下流の燃圧を速やかに上昇させて高燃圧で燃料を供給する周知の操作である。続くステップＳ１３２では、取得したパラメータに基づいて始動昇圧の要否を判断し、始動昇圧が必要な場合はステップＳ１３３に進み、始動昇圧が不要の場合はステップＳ１３４に進む。

ステップＳ１３３では、低圧燃料ポンプ６が高圧燃料ポンプ７及びポート噴射弁４へ始動時に燃料を送る際の始動時フィード圧Ｐｆｓを上限値に設定する。この上限値は低圧燃料ポンプ６の能力の限界に対応する。一方、ステップＳ１３４では、始動時フィード圧Ｐｆｓを冷却水温Ｔｗに基づいて設定する。ここでの始動時フィード圧Ｐｆｓの設定はＥＣＵ３０に保持された図１５に示す始動時フィード圧算出マップＭｓを検索することにより実現される。図示するように、算出マップＭｓは冷却水温Ｔｗを変数として始動時フィード圧Ｐｆｓを与えるように構成されている。マップＭｓが与える始動時フィード圧Ｐｆｓの値は、冷却水温Ｔｗがその常温領域Ｒａの上限値よりも高くなるほど大きな値となるように、冷却水温Ｔｗが常温領域Ｒａの下限値よりも低くなるほど大きな値となるように設定されている。そして、常温領域Ｒａ内では始動時フィード圧Ｐｆｓは一定値に設定されている。冷却水温Ｔｗが常温領域Ｒａよりも低い場合には始動時フィード圧Ｐｆｓが高く設定されるため、燃料の気化促進と燃料流量の確保を十分に行うことができる。また、冷却水温Ｔｗが常温領域Ｒａよりも高い場合には始動時フィード圧が高く設定されるため、燃料のベーパーの発生を抑制することができる。

ステップＳ１３５では、ステップＳ１３３又はステップＳ１３４で設定した始動時フィード圧Ｐｆｓを低圧燃料ポンプ６へ供給する供給電力に変換し、続くステップＳ１３６においてその供給電力を低圧燃料ポンプ６（の直流モータ）へ与えることにより、必要な始動時フィード圧Ｐｆｓを確保することができる。

第４の形態によれば、始動昇圧が必要な場合に始動時の燃圧を速やかに上昇させることができるため、始動時のエミッションを低減することができる。第４の形態において、ＥＣＵ３０が図１４に示した制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る始動時設定手段として、低圧ポンプ制御手段として、それぞれ機能する。なお、始動時における燃料噴射は筒内噴射モードにて行うことが好ましい。

本発明は、上述した各形態に限定されず、種々の形態にて実施できる。上記各形態は内燃機関への燃料供給を行うことを前提にしているが、燃料供給が中止される場合、例えば、減速時における燃料噴射カット時や燃圧低減時などのように高圧燃料ポンプによる燃料噴射弁への圧送が中止される場合には低圧燃料ポンプを停止させてもよい。この場合は低圧ポンプによって高圧燃料ポンプへ燃料を送る必要がないためである。これにより余分な電力消費を抑えることができる。

また、要求フィード圧の補正は上記各形態の補正方法に限らない。近年、ガソリン機関をベースとしてアルコール燃料でもガソリンとアルコールとの混合燃料でも運転できる内燃機関が提案されており、そのような内燃機関を搭載した車両はフレキシブル・フューエル・ビークル（ＦＦＶ）と呼ばれている。本発明の適用対象としてこのような内燃機関を考えた場合には、燃料中のアルコール濃度が高いほど飽和蒸気圧が高くなる傾向にあるため、ガソリンを基準としたマップを利用しただけではフィード圧の算出結果にずれが生じる。そこで、燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段を設けるとともに、アルコール濃度が高いほどフィード圧算出手段が算出した要求フィード圧を増加方向に補正するようにすることができる。このような補正方法によれば、燃料中のアルコール濃度が高いほど要求フィード圧が増加方向に補正されるため、フィード圧算出手段の算出結果と適正値とのずれに適切に対処できる。

上記各形態では、要求フィード圧Ｐｄを算出ないし補正してから、その圧力値を低圧燃料ポンプ６に与える電力値に変換しているが本発明はこの形態に限定されない。例えば、こうした変換プロセスを省略できるように、機関回転数Ｎｅや冷却水温Ｔｗ等の各種パラメータを変数として、適正な要求フィード圧Ｐｄを実現できる供給電力を与えるマップを準備し、そのマップから直接的に必要な供給電力を算出することもできる。こうすることにより、圧力から電力への変換処理が不要になるのでＥＣＵ３０内の処理を簡素化できる。第４の形態における始動時フィード圧Ｐｆｓの取り扱いについても同様に変更できる。

上記各形態では、機関温度として冷却水温Ｔｗを用いたが、機関温度としては潤滑油温を用いることもできる。

本発明の一形態に係る燃料供給装置が適用された内燃機関の燃料供給系を模式的に示した図。 燃料噴射制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 図１に示された燃料供給装置の制御系の構成を示す構成図。 第１の形態に係る筒内噴射モード時における制御系の機能ブロック図。 筒内噴射モード時における燃料の飽和蒸気圧Ｐｖと要求フィード圧Ｐｄとの関係を示した図。 第１の形態に係るポート噴射モード時における制御系の機能ブロック図。 第１の形態に係る噴き分け噴射モード時における制御系の機能ブロック図。 第２の形態に係るポート噴射モード時における制御系の機能ブロック図。 ポート噴射モード時における燃料の飽和蒸気圧Ｐｖと要求フィード圧Ｐｄとの関係を示した図。 第２の形態に係る噴き分け噴射モード時における制御系の機能ブロック図。 噴き分け噴射モード時における要求フィード圧算出部の機能の詳細を示した図。 第３の形態に係る筒内噴射モード時における燃料供給装置２の制御系の機能ブロック図。 第４の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 図１３でサブルーチンとして定義された始動時制御の制御ルーチンを示したフローチャート。 始動時フィード圧算出マップの一例を示した図。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 燃料供給装置
３ 筒内噴射弁（筒内噴射手段）
４ ポート噴射弁（ポート噴射手段）
６ 低圧燃料ポンプ
７ 高圧燃料ポンプ
２１ 吸入弁（調整手段）
３０ ＥＣＵ（噴射制御手段、始動時設定手段、低圧ポンプ制御手段）
４１ 高圧ポンプ制御部（高圧ポンプ制御手段）
４２ 低圧ポンプ制御部（低圧ポンプ制御手段）
５０ 要求フィード圧算出部（フィード圧算出手段）
５１ 補正部（フィード圧補正手段）
５５ 学習部（学習手段）
５６ 中止部（中止手段）
Ｄｕ 駆動デューティ（制御量）
Ｍ１ フィード圧算出マップ（フィード圧特定手段）

Claims (13)

1. 内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射手段と、前記内燃機関にて駆動され、前記筒内噴射手段に対して燃料を送る高圧燃料ポンプと、前記ポート噴射手段及び前記高圧燃料ポンプのそれぞれに対して燃料を送る電動式の低圧燃料ポンプと、前記筒内噴射手段による燃料噴射を行う一方で前記ポート噴射手段による燃料噴射を中止する筒内噴射モード、前記筒内噴射手段による燃料噴射を中止する一方で前記ポート噴射手段による燃料噴射を行うポート噴射モード及び前記筒内噴射手段と前記ポート噴射手段とのそれぞれで燃料噴射を行う噴き分け噴射モードの間で燃料噴射モードが切り替えられるように、前記筒内噴射手段及び前記ポート噴射手段をそれぞれ制御する噴射制御手段と、前記筒内噴射モード時には前記低圧燃料ポンプによるフィード圧が前記高圧燃料ポンプの作動状態に応じて変化するように前記低圧燃料ポンプを制御する一方で、前記ポート噴射モード時には前記フィード圧が一定値に維持されるように前記低圧燃料ポンプを制御する低圧ポンプ制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記筒内噴射モード時に、燃料の飽和蒸気圧と前記高圧燃料ポンプの燃料吸引時の圧力損失との和に基づいて前記フィード圧の不足を要因とした前記高圧燃料ポンプの吐出不良を回避できる要求フィード圧を算出するフィード圧算出手段を更に備え、
   前記低圧ポンプ制御手段は、前記筒内噴射モード時に、前記フィード圧算出手段が算出した前記要求フィード圧によって燃料が前記高圧燃料ポンプへ送られるように前記低圧燃料ポンプを制御する請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記低圧ポンプ制御手段は、前記フィード圧算出手段が算出した前記要求フィード圧が大気圧以下の場合に前記低圧燃料ポンプを停止させる請求項２に記載の燃料供給装置。
4. 前記高圧燃料ポンプには、前記内燃機関に供給する燃料の燃圧を調整可能な調整手段が設けられており、
   実際の燃圧と標準値との偏差が低減するように、前記偏差に応じた制御量を前記調整手段に与えることにより前記調整手段を制御する高圧ポンプ制御手段と、前記高圧ポンプ制御手段が前記調整手段に与える前記制御量に基づいて前記フィード圧算出手段が算出した前記要求フィード圧を補正するフィード圧補正手段と、を更に備える請求項２又は３に記載の燃料供給装置。
5. 前記フィード圧補正手段は、前記制御量が所定値以上になった場合に前記要求フィード圧を増加方向に補正する請求項４に記載の燃料供給装置。
6. 前記フィード圧補正手段は、前記制御量が所定範囲内に維持されることを条件として前記要求フィード圧を減少方向に徐々に補正する請求項４又は５に記載の燃料供給装置。
7. 前記飽和蒸気圧に相関する前記内燃機関の機関温度と、前記圧力損失に相関する機関回転数とのそれぞれを変数として前記要求フィード圧を与えるフィード圧特定手段を記憶する記憶手段と、前記フィード圧補正手段による補正後の前記要求フィード圧を前記機関温度及び前記機関回転数に関連づけて記憶し、その記憶内容に基づいて前記フィード圧特定手段が与える前記要求フィード圧を修正する学習処理を行う学習手段と、を更に備え、
   前記フィード圧算出手段は、前記機関温度及び前記機関回転数のそれぞれを取得するとともに前記フィード圧特定手段を利用して前記要求フィード圧を算出する請求項２〜６のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
8. 前記機関温度の変化が所定範囲を超えて大きい場合に前記学習手段による前記学習処理を中止させる中止手段を更に備える請求項７に記載の燃料供給装置。
9. 前記機関回転数の変化が所定範囲を超えて大きい場合に、前記フィード圧補正手段による前記要求フィード圧の補正と、前記学習手段による前記学習処理とをそれぞれ中止させる中止手段を更に備える請求項７に記載の燃料供給装置。
10. 内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射手段と、前記内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射手段と、前記内燃機関にて駆動され、前記筒内噴射手段に対して燃料を送る高圧燃料ポンプと、前記ポート噴射手段及び前記高圧燃料ポンプのそれぞれに対して燃料を送る電動式の低圧燃料ポンプと、前記筒内噴射手段による燃料噴射を行う一方で前記ポート噴射手段による燃料噴射を中止する筒内噴射モード、前記筒内噴射手段による燃料噴射を中止する一方で前記ポート噴射手段による燃料噴射を行うポート噴射モード及び前記筒内噴射手段と前記ポート噴射手段とのそれぞれで燃料噴射を行う噴き分け噴射モードの間で燃料噴射モードが切り替えられるように、前記筒内噴射手段及び前記ポート噴射手段をそれぞれ制御する噴射制御手段と、前記噴き分け噴射モード時に、前記筒内噴射手段による燃料噴射に適した要求フィード圧の第１候補と前記ポート噴射手段による燃料噴射に適した要求フィード圧の第２候補とをそれぞれ算出し、前記第１候補及び前記第２候補のうちの高い方を要求フィード圧として決定するフィード圧算出手段と、前記筒内噴射モード時に、前記低圧燃料ポンプによるフィード圧が前記高圧燃料ポンプの作動状態に応じて変化するように前記低圧燃料ポンプを制御する一方で、前記噴き分け噴射モード時に、前記フィード圧算出手段が算出した前記要求フィード圧にて前記ポート噴射手段及び前記高圧燃料ポンプのそれぞれに対して燃料が送られるように前記低圧燃料ポンプを制御する低圧ポンプ制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
11. 前記フィード圧算出手段は、前記ポート噴射モード時に、燃料の飽和蒸気圧を下回らないようにして要求フィード圧を算出するとともに、算出された前記要求フィード圧が前記内燃機関の燃焼悪化を回避できる下限値を下回る場合に、前記要求フィード圧を当該下限値以上に変更し、
    前記低圧ポンプ制御手段は、前記ポート噴射モード時に、前記フィード圧算出手段が算出又は変更した前記要求フィード圧にて前記ポート噴射手段に対して燃料が送られるように前記低圧燃料ポンプを制御する請求項１０に記載の燃料供給装置。
12. 前記内燃機関の始動時に前記高圧燃料ポンプによる燃圧を速やかに上昇させる必要性がある場合に、前記低圧燃料ポンプが前記高圧燃料ポンプ及び前記ポート噴射手段に始動時に燃料を送る際の始動時フィード圧を上限値に設定する一方で、前記必要性がない場合に前記始動時フィード圧を前記内燃機関の機関温度に基づいて設定する始動時設定手段を更に備え、
    前記低圧ポンプ制御手段は、前記内燃機関の始動時に前記始動時設定手段が設定した前記始動時フィード圧によって燃料が前記高圧燃料ポンプ及び前記ポート噴射手段に対して送られるように前記低圧燃料ポンプを制御する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
13. 前記始動時設定手段は、前記機関温度が常温領域の上限値よりも高くなるほど大きな値となるように、前記機関温度が前記常温領域の下限値よりも低くなるほど大きな値となるように、前記始動時フィード圧を設定する請求項１２に記載の燃料供給装置。

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