JP2010180826A - 燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧ポンプで圧縮したときに発生する燃料のみの温度上昇を正確に推定し、推定した燃料温度に応じて燃料噴射量を補正することによって燃料噴射量の精度を向上させた燃料供給制御装置を提供する。
【解決手段】燃料制御手段によって高圧ポンプに供給された燃料の体積と、燃料圧力検出手段が検出した高圧ポンプが燃料蓄圧手段に燃料を吐出する前の状態の燃料圧力である第１の燃料圧力と、燃料圧力検出手段が検出した高圧ポンプが燃料蓄圧手段に燃料を吐出した後の状態の燃料圧力である第２の燃料圧力とから高圧ポンプによって吐出する燃料の体積の変化を算出し、算出した燃料の体積の変化と、第１の燃料圧力と、第２の燃料圧力とに基づいて燃料蓄圧手段内の燃料の温度を算出する燃料温度算出手段、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、コモンレールを用いた内燃機関の燃料供給制御装置に関する。

従来、ディーゼルエンジンに適用される燃料供給制御装置においては、高圧にした燃料をコモンレール（蓄圧室）内に蓄え、コモンレール内の燃料圧力によってコモンレールに接続された燃料噴射弁（インジェクター）からエンジンの燃焼室（シリンダ）内に燃料を直接噴射するコモンレール方式が知られている。
ディーゼルエンジンでは、噴射される燃料の量によってエンジンの出力特性が変化するため、コモンレール方式の燃料供給制御装置では、燃料噴射弁から噴射する燃料の噴射量を適切に制御する必要がある。
一般的にコモンレール方式の燃料供給制御装置における燃料噴射量の制御は、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）によって行われている。

また、燃料の噴射量は、噴射する燃料の温度に影響されるため、コモンレール方式の燃料供給制御装置では、噴射する燃料の温度に応じて噴射量を補正する必要がある。
しかしながら、コモンレール方式の燃料供給制御装置では、燃料を高圧ポンプ（プランジャー・ポンプ）によって高圧状態に圧縮して燃料噴射弁に供給しているため、燃料噴射弁から噴射する高圧燃料の実際の温度を温度センサなどによって検出することは困難である。したがって、従来は、高圧ポンプの上流側に燃料の温度を測定する温度センサを設けて、高圧ポンプに供給する低圧状態の燃料の温度を検出している。

このような問題を解決する方法として、コモンレール方式の燃料供給制御装置において、噴射する燃料の温度に応じた補正を行って燃料噴射量を制御するいくつかの制御方法が開示されている（特許文献１および、特許文献２）。

特開２００７−３２１６９４号公報 特開２００７−５６８１８号公報

ところで、コモンレール方式の燃料供給制御装置によって燃料噴射弁から噴射される燃料の温度は、燃料が高圧ポンプによって高圧に圧縮されることによっても高められる。このため、噴射する燃料の温度に応じて燃料噴射量を補正する場合には、この高圧ポンプによる圧縮によって発生する燃料の温度上昇も考慮する必要がある。
特許文献１および特許文献２で開示されている技術では、コモンレールの圧力を検出するセンサの検出結果を利用して噴射する燃料の圧力を検出し、燃料の圧縮によって発生する燃料の温度上昇を推定して、推定した燃料温度を考慮した燃料噴射量の補正を行っている。

しかしながら、高圧ポンプによって圧縮される燃料の圧力は、高圧ポンプ内の燃料の容量（体積）によっても変化する。この高圧ポンプ内の燃料の容量（体積）は、高圧ポンプに燃料を供給する流量制御弁における燃料流量の絞りの状況によって変化する値である。すなわち、高圧ポンプに供給することができる燃料の最大の体積（高圧ポンプのシリンダの容量）は一定であるが、実際に流量制御弁を通って高圧ポンプに供給された燃料の体積は、エンジンの運転状況等によって変化する。このことにより、高圧ポンプ内には常に最大の体積の燃料が供給されているわけではなく、高圧ポンプのシリンダの容量から供給された燃料の体積を差し引いた残りの容量は、例えば、燃料以外の空気のような気体が入っているのと同様の状態となっている。

また、高圧ポンプによる圧縮は一定に行われるが、高圧ポンプによって圧縮された圧力は、全てが燃料を圧縮して得られた圧力とはならない。すなわち、燃料以外の空気のような気体を含んで圧縮された圧力となってしまい、燃料のみを圧縮したときの圧力と等価とはならない。このため、コモンレールの圧力のみで燃料温度を推定すると、その推定に用いる圧力値には燃料以外の空気のような気体を含んで圧縮された値が含まれている値となる。その結果、推定温度は燃料の温度上昇以外の不確定要素を含んだものとなり、推定した燃料の温度には誤差が含まれてしまうという問題がある。

本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、コモンレール方式の燃料供給制御装置において、高圧ポンプで圧縮したときに発生する燃料のみの温度上昇を正確に推定し、推定した燃料温度に応じて燃料噴射量を補正することによって燃料噴射量の精度を向上させた燃料供給制御装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載した発明の燃料供給制御装置（例えば、実施の形態における燃料供給制御装置１０）は、内燃機関（例えば、実施の形態におけるエンジン１）の駆動により駆動され、燃料を吐出する高圧ポンプ（例えば、実施の形態における高圧ポンプＰ２）と、前記高圧ポンプに送出する燃料の流量を制御する燃料制御手段（例えば、実施の形態における電磁流量制御弁２１）と、前記高圧ポンプから吐出された高圧の燃料を蓄える燃料蓄圧手段（例えば、実施の形態におけるコモンレール１３）と、前記燃料蓄圧手段に蓄えられた燃料を該内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射手段（例えば、実施の形態における燃料噴射弁６−１〜燃料噴射弁６−４）と、前記燃料蓄圧手段と燃料噴射手段との間に設けられ、前記燃焼室内に噴射する燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段（例えば、実施の形態における燃料圧力センサ３７−１〜燃料圧力センサ３７−４）と、を備えた燃料供給制御装置において、前記燃料制御手段によって前記高圧ポンプに供給された燃料の体積（例えば、実施の形態における圧縮前燃料体積Ｖ_０）と、前記燃料圧力検出手段が検出した前記高圧ポンプが前記燃料蓄圧手段に燃料を吐出する前の状態の燃料圧力である第１の燃料圧力（例えば、実施の形態における圧縮前燃料圧力Ｐ_０）と、前記燃料圧力検出手段が検出した前記高圧ポンプが前記燃料蓄圧手段に燃料を吐出した後の状態の燃料圧力である第２の燃料圧力（例えば、実施の形態における圧縮後燃料圧力Ｐ_１）とから前記高圧ポンプによって吐出する燃料の体積の変化（例えば、実施の形態における燃料体積変化ΔＶ）を算出し、算出した前記燃料の体積の変化と、前記第１の燃料圧力と、前記第２の燃料圧力とに基づいて前記燃料蓄圧手段内の燃料の温度（例えば、実施の形態における圧縮後燃料温度Ｔ２）を算出する燃料温度算出手段（例えば、実施の形態におけるＥＣＵ２）、を備えることを特徴とする。
このことにより、高圧状態に圧縮して燃料噴射手段から噴出されるため、温度センサなどによって検出することができない燃料蓄圧手段内の高圧燃料の温度を、既存の燃料制御手段によって供給される燃料の体積と、燃料圧力検出手段による燃料圧力の検出結果とを用いて推定する。

請求項２に記載した発明の燃料供給制御装置の前記燃料温度算出手段は、算出した前記燃料の体積の変化と、前記第１の燃料圧力と、前記第２の燃料圧力とから前記高圧ポンプによって燃料に与えられた仕事量（例えば、実施の形態における仕事量Ｗ）を算出し、算出した前記仕事量に基づいて前記燃料蓄圧手段内の燃料の温度を算出する、ことを特徴とする。
このことにより、既存の燃料制御手段によって供給される燃料の体積と、燃料圧力検出手段による燃料圧力とから燃料蓄圧手段内に供給する燃料に与えられ、燃料の温度上昇の要因となる仕事量を算出することによって、燃料のみの温度上昇を推定する。

請求項３に記載した発明の燃料供給制御装置は、前記燃料温度算出手段が算出した前記燃料蓄圧手段内の燃料の温度に基づいて、前記燃料噴射手段から該内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射量（例えば、実施の形態における燃料噴射量Ｑｉｎｊ）を制御する燃料噴射制御手段（例えば、実施の形態におけるＥＣＵ２）、を更に備えることを特徴とする。
このことにより、既存の燃料制御手段によって供給される燃料の体積と、燃料圧力検出手段による燃料圧力の検出結果とを用いて推定した燃料温度を考慮して、内燃機関の燃焼室内に噴射される燃料の噴射量を制御する。

請求項１に記載した発明によれば、高圧状態に圧縮して燃料噴射手段から噴出されるため、温度センサなどによって検出することができない燃料蓄圧手段内の高圧燃料の温度を、既存の燃料制御手段によって供給される燃料の体積と、燃料圧力検出手段による燃料圧力の検出結果とを用いて推定するため、特別なセンサを追加することなく、燃料の温度に影響される燃料噴射量を制御する際の燃料温度を考慮することができる。その結果、燃料噴射量制御における燃料噴射量精度の向上が図れ、燃料温度の影響による燃料噴射量の変動を低減することができる。

請求項２に記載した発明によれば、既存の燃料制御手段によって供給される燃料の体積と、燃料圧力検出手段による燃料圧力とから燃料蓄圧手段内に供給する燃料に与えられ、燃料の温度上昇の要因となる仕事量を算出することによって、燃料のみの温度上昇を推定するため、特別なセンサを追加することなく、高圧ポンプに供給された燃料の温度上昇以外の不確定要素を排除した高精度の燃料噴射量制御をすることができる。

請求項３に記載した発明によれば、既存の燃料制御手段によって供給される燃料の体積と、燃料圧力検出手段による燃料圧力の検出結果とを用いて推定した燃料温度を考慮して、内燃機関の燃焼室内に噴射される燃料の噴射量を制御するため、特別なセンサを追加することなく、高精度に燃料噴射量を制御し、内燃機関の燃焼室内に噴射される燃料の燃料密度を制御することができる。

本発明の実施形態による燃料供給制御装置の概略構成を示したブロック図である。 本実施形態における高圧ポンプによる燃料圧縮の動作例を示した概略図である。 本実施形態における燃料噴射量制御装置の処理手順を示したフローチャートである。 本実施形態における燃料供給制御装置において算出されたコモンレール内の燃料温度の例を示したグラフである。

図１を参照し本発明における実施形態の燃料供給制御装置１０について説明する。燃料供給制御装置１０は、図示されない車両に搭載されるディーゼルエンジン（以下、「エンジン１」という）に適応され、エンジン１の燃焼室に供給される燃料の圧力を制御する。

燃料タンク１１は、エンジン１に供給される燃料が収容される。その燃料タンク１１内には、低圧ポンプＰ１が設けられている。
低圧ポンプＰ１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２に接続されているモータＰ１−Ｍが設けられている。低圧ポンプＰ１は、ＥＣＵ２によってモータＰ１−Ｍが制御され、エンジン１の運転中に常時作動する電動ポンプであり、燃料タンク１１内の燃料を所定圧（例えば、０．５ＭＰａ（メガパスカル））まで増圧して吐出する。
低圧ポンプＰ１の吸入側にはフィルタ１７が設けられ、吐出側には燃料供給路１２が接続される。接続される燃料供給路１２には、ＥＣＵ２からの制御によって燃料の温度制御を行うヒータを備えるフィルタ１８と、同じくＥＣＵ２からの制御によって低圧ポンプＰ１から供給される燃料の流量を制御する電磁流量制御弁２１とが順次設けられている。

フィルタ１８と電磁流量制御弁２１の間の燃料供給路１２には、燃料タンク１１に燃料を戻す燃料戻し路１６が分岐接続される。燃料戻し路１６には、燃料供給路１２の圧力制御を行う圧力制御弁２２が介装されている。圧力制御弁２２は、燃料供給路１２の圧力が前述の所定圧を超えたときに開弁して燃料戻し路１６を介して燃料を燃料タンク１１内に戻す。
また、フィルタ１８と電磁流量制御弁２１の間の燃料供給路１２において、燃料戻し路１６の接続部と電磁流量制御弁２１との間には、燃料温度センサ３５が設けられている。燃料温度センサ３５は、低圧ポンプＰ１から吐出された燃料の温度を検出し、検出された温度を表す検出信号ＳｇＴｅｍｐをＥＣＵ２に出力する。

電磁流量制御弁２１の下流側には、高圧ポンプＰ２が接続され、高圧ポンプＰ２の吐出側には高圧配管１３ａを介してコモンレール１３が接続されている。高圧ポンプＰ２は、低圧ポンプＰ１から供給される燃料をさらに増圧してコモンレール１３に供給する。高圧ポンプＰ２によって吐出される燃料は、電磁流量制御弁２１において流量制御されることにより、その圧力が制御されることとなる。

コモンレール１３の戻し路側には、高圧配管１３ｄが接続され、この高圧配管１３ｄには、燃料戻し路１６が接続されている。高圧配管１３ｄには、電磁圧力制御弁２３が設けられ、電磁圧力制御弁２３から燃料戻し路１６までは、燃料戻し路１４で接続されている。
この電磁圧力制御弁２３は、機械的に動作する機能と、接続されるＥＣＵ２からの制御によって電気的に動作する機能を有している。機械的な動作では、高圧ポンプＰ２の運転により燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定圧Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘ（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））を超えたときに、開弁する。これにより、コモンレール１３内の燃料が燃料タンク１１内に戻され、燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定圧Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘまで低減される。また、電気的動作では、必要に応じて出力されるＥＣＵ２からの減圧指示にしたがって弁が開放されることにより、コモンレール１３内に蓄圧された燃料を放出し減圧することができる。

また、コモンレール１３は、高圧ポンプＰ２によって加圧され供給される燃料の量と、電磁圧力制御弁２３などで放出され減圧される量とをバランスさせることによって、その内部空間を高圧の状態（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））で蓄える燃料室となる。
このコモンレール１３には、エンジン１に燃料を噴射する４つの燃料噴射弁６−１〜６−４（以下、まとめて表すときには、「燃料噴射弁６」という。）に燃料を供給する高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４が接続されている。
燃料噴射弁６は、ＥＣＵ２からの制御信号などにより開弁してコモンレール１３から供給される燃料をエンジン１の燃焼室内に噴射する。

高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４のコモンレール１３への接続点付近には、オリフィス１３ｃ−１〜１３ｃ−４（以下、まとめて表すときには、「オリフィス１３ｃ」という。）がそれぞれ設けられる。このオリフィス１３ｃは、燃料噴射弁６からの燃料噴射によって生じる高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４における燃料圧力の圧力変動によって起こる、コモンレール１３の圧力変動の影響を低減させることができる。
また、そのオリフィス１３ｃの下流側には、燃料圧力センサ３７−１〜３７−４（以下、まとめて表すときには、「燃料圧力センサ３７」という。）がそれぞれ取り付けられる。この燃料圧力センサ３７は、オリフィス１３ｃの下流側の燃料圧力を検出する。燃料圧力センサ３７は、検出された圧力を示す検出信号ＳｇＰをＥＣＵ２に出力する。

燃料戻し路１５は、それぞれの燃料噴射弁６からの燃料の戻り路を示し、並列に接続されるチェック弁２４と圧力制御バルブ２５を介して低圧ポンプＰ１とフィルタ１８との間の燃料供給路１２に接続されている。
この燃料戻し路１５の途中に設けられるチェック弁２４と圧力制御バルブ２５は、燃料噴射弁６からの排出油の圧力を一定に調整する。圧力制御バルブ２５は、エンジン１の運転開始時には、燃料供給路１２から燃料噴射弁６に至る燃料戻し路１５を燃料供給路１２に接続される低圧ポンプＰ１によって加圧させる働きも有する。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）およびＩ／Ｏ（Input/Output）インターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成される。
ＥＣＵ２は、エンジン１に設けられたクランク角センサ３３によって検出されるエンジン１のクランク角度情報ＳｇＤｅｇから、燃料噴射弁６での燃料噴射タイミングを制御する。また、ＥＣＵ２は、前述した燃料温度センサ３５からの検出信号ＳｇＴｅｍｐ、燃料圧力センサ３７からの検出信号ＳｇＰなどの検出信号に応じてエンジン１の運転状態を判断し、電磁流量制御弁２１、電磁圧力制御弁２３、低圧ポンプＰ１を制御することによりコモンレール１３の圧力を制御するとともに、燃料噴射弁６を開閉動作させることにより燃料噴射量制御を実行する。

ＥＣＵ２では、その検出された燃料圧力に基づいて、コモンレール１３内の燃料圧力である燃料圧力Ｐｒａｉｌ及び燃料噴射弁６による燃料噴射によって生じる燃料圧力変動を導く。
なお、燃料圧力センサ３７は、各高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４にそれぞれ独立に設けられる形態を例示し、それぞれの燃料圧力センサ３７が独立に燃料圧力を検出することとしたが、少なくとも高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４のうちいずれか１箇所に設けた燃料圧力センサ３７が、コモンレール１３及び各高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４の燃料圧力を検出することも可能である。その際、ＥＣＵ２は、１つの燃料圧力センサ３７によって検出された検出信号から、コモンレール１３及び他の高圧配管１３ｂの燃料圧力を導く処理を行う。

以上に示した構成により、この燃料供給制御装置１０では、電磁流量制御弁２１により流量制御される高圧ポンプＰ２の運転状態、電磁圧力制御弁２３の開閉状態、および燃料噴射弁６の開閉状態により、コモンレール１３の燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定値Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘを上限とする範囲内で制御される。
なお、図１で示される実線での接続は、燃料系の配管を示し、一点鎖線での接続は、電気信号による制御線での接続を示すものとする。また、燃料タンク１１内に低圧ポンプＰ１が設けられていることとしたが、低圧ポンプＰ１を燃料タンク１１の外に配置したものでも良い。

ここで、本実施形態の燃料供給制御装置１０において行われる高圧ポンプＰ２による燃料の圧縮動作について説明する。図２は、本実施形態による燃料供給制御装置１０で使用される高圧ポンプＰ２による燃料圧縮の動作例を示した概略図である。図２において、高圧ポンプＰ２は、高圧ポンプＰ２本体、プランジャーＰ２１、プランジャー駆動カムＰ２２、吸入弁Ｐ２３，吐出弁Ｐ２４から構成される。
高圧ポンプＰ２は、エンジン１の駆動に応じてプランジャー駆動カムＰ２２が回転し、プランジャーＰ２１を図２における上下方向に移動させることによって、高圧ポンプＰ２本体内に供給されている燃料を圧縮して高圧の燃料とする。

図２（ａ）では、流量制御弁２１から送られてきた燃料が、高圧ポンプＰ２の吸入側から高圧ポンプＰ２本体内に供給されるときの状態を示している。図２（ａ）において、高圧ポンプＰ２は、プランジャーＰ２１がプランジャー駆動カムＰ２２の回転によって、高圧ポンプＰ２本体内の燃料の体積（容量）が増加する方向（図２（ａ）における下方向）に移動することにより、吸入弁Ｐ２３が開弁して（このとき吐出弁Ｐ２４は、閉弁している）、電磁流量制御弁２１から送られてきた燃料が高圧ポンプＰ２内に供給される。この電磁流量制御弁２１から高圧ポンプＰ２本体内に供給された燃料の体積が、圧縮前燃料体積Ｖ_０である。

図２（ｂ）では、高圧ポンプＰ２本体内に供給された燃料を圧縮して、高圧ポンプＰ２の吐出側からコモンレール１３に吐出するときの状態を示している。図２（ｂ）において、高圧ポンプＰ２は、プランジャーＰ２１がプランジャー駆動カムＰ２２の回転によって、高圧ポンプＰ２本体内の燃料の体積を減少する方向（図２（ｂ）における上方向）に移動することにより、高圧ポンプＰ２本体内の燃料が圧縮され、その後、吐出弁Ｐ２４が開弁する（このとき吸入弁Ｐ２３は、閉弁している）ことによって、圧縮された燃料がコモンレール１３に送られる。

高圧ポンプＰ２は、エンジン１の駆動に応じてプランジャー駆動カムＰ２２が回転することによって、図２（ａ）と図２（ｂ）との状態を繰り返す。このことによって、流量制御弁２１を介して低圧の燃料（低圧ポンプＰ１によって所定圧（例えば、０．５ＭＰａ（メガパスカル））まで増圧された燃料）が高圧ポンプＰ２に供給され、高圧ポンプＰ２によって圧縮された後に、圧縮された高圧の燃料（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））がコモンレール１３に送られる。

次に、本実施形態の燃料供給制御装置１０において、コモンレール１３内の燃料温度の上昇を算出し、燃料噴射弁６から噴射する燃料噴射量を制御する方法について説明する。図３は、燃料供給制御装置１０において燃料噴射量を制御するＥＣＵ２の処理手順を示したフローチャートである。

まず、ＥＣＵ２は、ステップＳ１において、燃料圧力センサ３７が検出した高圧ポンプＰ２によって圧縮された燃料圧力Ｐ_１（以下、「圧縮後燃料圧力Ｐ_１」という）を取得し、ステップＳ２において、電磁流量制御弁２１から高圧ポンプＰ２に供給した圧縮前の燃料の体積Ｖ_０［ｍ^３］（以下、「圧縮前燃料体積Ｖ_０」という）を下式（１）によって算出する。

上式（１）において、Ｑｆｃｖ［ｍ^３／ｓ］は、電磁流量制御弁２１から高圧ポンプＰ２に供給する燃料の単位時間当たりの流量（以下、「燃料供給流量Ｑｆｃｖ」という）、Ｔｆｃｖ［ｓｅｃ］は、電磁流量制御弁２１が燃料を送出した時間（以下、「燃料供給時間Ｔｆｃｖ」という）を示す。燃料供給流量Ｑｆｃｖおよび燃料供給時間Ｔｆｃｖは、ＥＣＵ２から電磁流量制御弁２１に設定される設定値により決まる値である。式（１）は、電磁流量制御弁２１から送出される単位時間当たりの燃料供給流量Ｑｆｃｖと、電磁流量制御弁２１が送出した燃料供給時間Ｔｆｃｖとを乗算することによって高圧ポンプＰ２に供給した燃料の圧縮前燃料体積Ｖ_０を求めることを示している。

続いて、ＥＣＵ２は、ステップＳ３において、取得した圧縮後燃料圧力Ｐ_１［ＭＰａ］と、算出した圧縮前燃料体積Ｖ_０［ｍ^３］とを用いて、高圧ポンプＰ２によって変化した燃料の体積の変化ΔＶ［ｍ^３］（以下、「燃料体積変化ΔＶ」という）を下式（２）の体積変化演算を用いて算出する。

上式（２）において、Ｐ_０［ＭＰａ］は、燃料圧力センサ３７が検出した高圧ポンプＰ２によって圧縮される前、すなわち、燃料噴射弁６によって燃料が噴射された後であり、かつ高圧ポンプＰ２によって圧縮された燃料がコモンレール１３に供給される前の燃料圧力（以下、「圧縮前燃料圧力Ｐ_０」という）を示す。また、Ｋ_０［ＭＰａ］は、高圧ポンプＰ２によって圧縮される前の燃料の体積弾性率（以下、「圧縮前体積弾性率Ｋ_０」という）を示す。圧縮前燃料圧力Ｐ_０は、電磁流量制御弁２１を介して低圧ポンプＰ１によって送られてきた燃料の圧力であり、一定の値（例えば、０．５ＭＰａ（メガパスカル））である。また、圧縮前体積弾性率Ｋ_０は、燃料によって決まる一定の値である。

続いて、ＥＣＵ２は、ステップＳ４において、算出した燃料体積変化ΔＶを用いて、高圧ポンプＰ２が燃料に対して行った仕事量Ｗ［ｋＪ］（以下、「仕事量Ｗ」という）を下式（３）の仕事量演算を用いて算出する。

続いて、ＥＣＵ２は、ステップＳ５において、算出した仕事量Ｗを用いて、燃料の温度上昇ΔＴ［Ｋ］（以下、「燃料温度上昇ΔＴ」という）を下式（４）の温度上昇演算を用いて算出する。

上式（４）において、Ｃ［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］は、高圧ポンプＰ２に供給された燃料の比熱（以下、「燃料比熱Ｃ」という）を示す。燃料比熱Ｃは、燃料によって決まる一定の値であり、例えば、燃料が軽油である場合は、下式（５）に示される値である。

上式（５）において、ｄは、比重（以下、「燃料比重ｄ」という）を示し、例えば、軽油の温度が６０［°Ｆ］のときの比重は、下式（６）で示される値である。また、ｔ［°Ｆ］は、高圧ポンプＰ２によって圧縮される前の華氏温度（以下、「圧縮前燃料温度ｔ」という）を示し、摂氏温度［°Ｃ］とは、式（７）に示す関係にある。

続いて、ＥＣＵ２は、ステップＳ６において、算出した燃料温度上昇ΔＴに応じて、下式（８）に基づいて燃料噴射弁６から噴射する燃料噴射量Ｑｉｎｊ［ｍ^３／ｓ］（以下、「燃料噴射量Ｑｉｎｊ」という）を制御する。

上式（８）において、Ｃは流量係数、Ａ［ｍ^２］は燃料噴射弁６の開口面積（以下、「開口面積Ａ」という）、ΔＰ［ＭＰａ］は燃料噴射弁６における開口部の内外の圧力差、ρ［ｋｇ／ｍ^３］は燃料の密度、Ｔｉ［ｓｅｃ］は燃料噴射弁６の開口時間（以下、「開口時間Ｔｉ」という）を示す。式（８）は、燃料噴射弁６の開口面積Ａと開口時間Ｔｉとを制御することによって、燃料噴射量Ｑｉｎｊを制御できることを示している。ＥＣＵ２は、算出した燃料温度上昇ΔＴに基づいて、開口面積Ａ、開口時間Ｔｉを補正して、燃料噴射量Ｑｉｎｊの制御を行う。なお、本発明においては、燃料温度上昇ΔＴに応じて行われる燃料噴射量Ｑｉｎｊの詳細な制御方法に関しては規定しない。

次に、本実施形態の燃料供給制御装置１０において、推測する燃料温度について説明する。図４は、電磁流量制御弁２１から高圧ポンプＰ２に供給した軽油の温度が３０［°Ｃ］（吸入軽油温度＝３０°Ｃ）である場合を例として、図３のステップＳ５によって算出された燃料温度上昇ΔＴを適用しときのコモンレール内の圧縮後燃料温度Ｔ２［°Ｃ］（Ｔ２＝３０°Ｃ＋ΔＴ）を、横軸を圧縮後燃料圧力Ｐ_１［ＭＰａ］として示したグラフである。図４に示すように、圧縮後燃料圧力Ｐ_１が高くなると圧縮後燃料温度Ｔ２が高温になることがわかる。
なお、図４においては、１つの吸入軽油温度の例を示したが、実際に燃料噴射弁６から噴射する燃料噴射量Ｑｉｎｊを制御する場合は、燃料温度センサ３５が検出した燃料温度を吸入軽油温度とすることにより、より高精度の燃料噴射量の制御を行う。

上記に述べたとおり、本実施形態によれば、エンジンの運転状況に応じて変化する燃料圧力を検出することによって、温度センサなどによって直接検出することができないコモンレール１３内の高圧燃料の温度を正確に推定することができる。
このことによって、燃料の温度に影響される燃料噴射弁６からの燃料噴射量Ｑｉｎｊを制御する際に、燃料の温度を考慮して制御することができる燃料供給制御装置を提供することが可能となる。

また、燃料供給制御装置における電磁流量制御弁２１の状態（高圧ポンプＰ２内に供給された実質の燃料体積）を考慮して燃料の温度を正確に推定することができるので、燃料噴射量精度を向上し、燃料温度の影響による燃料噴射量の変動を低減した制御をすることができる燃料供給制御装置を提供することが可能となる。

また、本発明の燃料供給制御装置によるコモンレール１３内の燃料温度の推定では、燃料圧力を検出するための新たなセンサを追加することなく、既存の燃料圧力センサ３７が検出した燃料圧力の値から燃料温度を正確に推定することができる。
このことによって、特別なセンサを追加することなく、高精度の燃料噴射量制御をすることができる。

なお、上記では、圧縮前燃料圧力Ｐ_０と圧縮後燃料圧力Ｐ_１とを検出する燃料圧力センサ３７のそれぞれが対応する燃料噴射弁６から噴射する燃料噴射量Ｑｉｎｊの制御タイミングに関しての説明をしていない。実際の燃料噴射量Ｑｉｎｊの制御は、燃料噴射弁６毎に異なる制御タイミングで制御することは必要であるが、本発明においては、燃料噴射量Ｑｉｎｊの制御タイミングに関しては規定しない。

また、本発明によるコモンレール１３内の温度推定は、それぞれの高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４に設けられた燃料圧力センサ３７を使用せず、コモンレール１３内の圧力を検出することによっても可能であるが、燃料噴射弁６から噴射する燃料噴射量Ｑｉｎｊを高精度に制御する場合は、本実施形態において説明したように、燃料噴射弁６の近傍に配置された燃料圧力センサ３７が検出した検出結果を用いることが望ましい。

なお、本実施形態では、燃料噴射弁６の数を４個、コモンレール１３の数を１個として説明しているが、それぞれ４個と１個に制限されるものではなく、エンジン１の構成によってその数量は任意に設定することができる。
なお、エンジン１はディーゼルエンジンであることとして説明したが、この燃料供給制御装置１０はガソリンエンジンに対する適応も可能である。

なお、発明は、船外機のような船舶推進機用の内燃機関を含む、様々な産業用の内燃機関に適用することができる。

１ エンジン（内燃機関）
２ ＥＣＵ（燃料噴射制御手段）
６，６−１，６−２，６−３，６−４ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
１０ 燃料供給制御装置
１３ コモンレール（燃料蓄圧手段）
Ｐ２ 高圧ポンプ
２１ 電磁流量制御弁（燃料制御手段）
３７，３７−１，３７−２，３７−３，３７−４ 燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）
Ｖ_０ 圧縮前燃料体積
Ｐ_０ 圧縮前燃料圧力
Ｐ_１ 圧縮後燃料圧力
ΔＶ 燃料体積変化
Ｔ２ 圧縮後燃料温度
Ｗ 仕事量
Ｑｉｎｊ 燃料噴射量

Claims (3)

1. 内燃機関の駆動により駆動され、燃料を吐出する高圧ポンプと、前記高圧ポンプに送出する燃料の流量を制御する燃料制御手段と、前記高圧ポンプから吐出された高圧の燃料を蓄える燃料蓄圧手段と、前記燃料蓄圧手段に蓄えられた燃料を該内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射手段と、前記燃料蓄圧手段と燃料噴射手段との間に設けられ、前記燃焼室内に噴射する燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、を備えた燃料供給制御装置において、
   前記燃料制御手段によって前記高圧ポンプに供給された燃料の体積と、前記燃料圧力検出手段が検出した前記高圧ポンプが前記燃料蓄圧手段に燃料を吐出する前の状態の燃料圧力である第１の燃料圧力と、前記燃料圧力検出手段が検出した前記高圧ポンプが前記燃料蓄圧手段に燃料を吐出した後の状態の燃料圧力である第２の燃料圧力とから前記高圧ポンプによって吐出する燃料の体積の変化を算出し、算出した前記燃料の体積の変化と、前記第１の燃料圧力と、前記第２の燃料圧力とに基づいて前記燃料蓄圧手段内の燃料の温度を算出する燃料温度算出手段、
   を備えることを特徴とする燃料供給制御装置。
2. 前記燃料温度算出手段は、
   算出した前記燃料の体積の変化と、前記第１の燃料圧力と、前記第２の燃料圧力とから前記高圧ポンプによって燃料に与えられた仕事量を算出し、算出した前記仕事量に基づいて前記燃料蓄圧手段内の燃料の温度を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給制御装置。
3. 前記燃料温度算出手段が算出した前記燃料蓄圧手段内の燃料の温度に基づいて、前記燃料噴射手段から該内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段、
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給制御装置。

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