JP2010275991A - 燃料供給システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄圧室内の燃料圧力を適正に制御する。
【解決手段】エンジンの燃料供給システムとして、燃料タンク１１内の燃料を加圧して高圧側に吐出する高圧ポンプ３０と、高圧ポンプ３０から吐出される高圧燃料を蓄えるデリバリパイプ１３とが設けられており、ＥＣＵ５０により同システムが制御される。ＥＣＵ５０は、電磁弁３０の閉弁期間を制御することで該高圧ポンプ２０の燃料吐出量及びデリバリパイプ１３内の燃料圧力の少なくともいずれかを要求値に制御する。また、ＥＣＵ５０は、燃料の状態を検出し、燃料吐出量等の要求値と、検出した燃料状態とに基づいて電磁弁３０の閉弁期間を制御する。燃料状態として特に、燃料性状、燃料成分の混合比率及び燃料温度の少なくともいずれかを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料供給システムの制御装置に関するものであり、特に高圧ポンプと蓄圧室とを備える燃料供給システムの制御装置に関するものである。

従来、例えば筒内噴射式のガソリンエンジンの燃料供給システムとして、燃料タンク内の低圧燃料を高圧にする機関駆動式の高圧ポンプと、高圧ポンプからの高圧燃料を蓄える蓄圧室とを備え、蓄圧室内の高圧燃料を燃料噴射弁から内燃機関の気筒内に直接噴射する筒内噴射式のシステムが実用化されている（例えば特許文献１参照）。このシステムにおいては一般に、高圧ポンプに電磁弁が設けられており、その電磁弁の開閉制御により高圧ポンプの燃料吐出量が制御される。これにより、蓄圧室内の燃料圧力が制御され、更には燃料噴射弁の噴射圧力が制御される。

特許第３８２７８１４号公報

ところで、高圧ポンプでは、例えば摺動部やシール部から燃料のリークが発生することが考えられる。そのため、燃料リークの発生時には、高圧ポンプから所望量の燃料を吐出することができず、その結果、蓄圧室内の燃料圧力を適正に制御できないおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高圧ポンプから蓄圧室へ所望量の燃料量を吐出することができ、ひいては蓄圧室内の燃料圧力を適正に制御することができる燃料供給システムの制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、燃料タンク内の燃料を加圧して高圧側に吐出する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧室とを備える内燃機関の燃料供給システムに適用され、前記高圧ポンプに設けられた電磁弁の閉弁期間を制御することで該高圧ポンプの燃料吐出量及び前記蓄圧室内の燃料圧力の少なくともいずれかを要求値に制御する燃料供給システムの制御装置に関するものである。請求項１に記載の発明は、燃料の状態を検出する燃料状態検出手段と、前記要求値及びその相関値のいずれかと、前記燃料状態検出手段により検出した燃料状態とに基づいて前記電磁弁の閉弁期間を制御する電磁弁制御手段と、を備えることを特徴とする。

要するに、高圧ポンプでは、例えば燃料の加圧が行われる期間において、摺動部やシール部から燃料がリークすることが考えられる。また、その燃料リーク量は燃料の状態に応じて異なり、具体的には、燃料の粘性が低いほど摺動部等からの燃料リーク量が多くなると考えられる。その点、請求項１に記載の発明では、高圧ポンプの燃料吐出量又は蓄圧室内の燃料圧力の要求値と、都度の燃料状態とに応じて高圧ポンプの電磁弁の閉弁期間を制御することで、高圧ポンプから蓄圧室へ実際に圧送される燃料量が、燃料状態の違いによるリーク量の差異に応じて変動しないようにする。これにより、高圧ポンプから蓄圧室へ所望量の燃料量を吐出することができ、ひいては蓄圧室内の燃料圧力を適正に制御することができる。

ここで、高圧ポンプの燃料吐出量又は蓄圧室内の燃料圧力の要求値の相関値としては、該要求値を算出するための内燃機関の運転状態に関するパラメータを含み、具体的には、エンジン回転速度や燃料噴射量等を含む。

例えばガソリンとアルコールのように性状が異なる物質同士では粘性が異なり、その結果、高圧ポンプの燃料リーク量が異なることが考えられる。その点に鑑み、請求項２に記載の発明のように、前記燃料状態検出手段が、前記燃料状態として燃料性状を検出し、前記電磁弁制御手段が、燃料性状に基づいて前記閉弁期間を制御するとよい。

性状が異なる複数成分を含む燃料では、その組成に応じて粘性が異なると考えられる。特に、成分間での粘性の差が大きいほど、燃料全体としての粘性が組成比に影響されると考えられる。その点に鑑み、請求項３に記載の発明のように、前記燃料タンク内に２以上の燃料成分を含み、前記燃料状態検出手段が、前記燃料状態として前記燃料成分の混合比率を検出し、前記電磁弁制御手段が、前記混合比率に基づいて前記閉弁期間を制御するとよい。

また、燃料の粘性は燃料温度に応じて異なり、燃料温度が高いほど粘性が低くなると考えられる。したがって、請求項４に記載の発明のように、前記燃料状態検出手段が、前記燃料状態として燃料温度を検出し、前記電磁弁制御手段が、燃料温度に基づいて前記閉弁期間を制御するとよい。

高圧ポンプにおいて、燃料吐出量の要求値が多いほど燃料の吐出期間が長くなり（燃料の加圧期間が長くなり）、結果として燃料リーク量が多くなることが考えられる。また、蓄圧室の燃料圧力の要求値が高いほど、燃料リーク量が多くなると考えられる。その点に鑑み、請求項５又は７に記載の発明のように、前記要求値に対応する前記電磁弁の基本制御量を、前記燃料圧力の要求値及び前記燃料吐出量の要求値の少なくともいずれかに基づいて補正するとよい。これにより、高圧ポンプから蓄圧室へ所望量の燃料量を吐出することができ、ひいては蓄圧室内の燃料圧力を適正に制御することができる。

本発明において具体的には、請求項６に記載の発明のように、前記電磁弁制御手段が、前記燃料吐出量及び前記燃料圧力のいずれかの要求値に基づいてフィードフォワード制御により前記閉弁期間の基本制御量を算出する手段と、該算出した基本制御量に対して、前記燃料状態検出手段により検出した燃料状態に基づく補正を実施する補正手段と、を備える構成とするのが望ましい。請求項６に記載の発明によれば、高圧ポンプの燃料吐出量又は蓄圧室の燃料圧力の要求値に基づいて算出されたフィードフォワード項としての基本制御量（電磁弁の基本閉弁期間や高圧ポンプの基本吐出量、蓄圧室の基本燃圧）に対して、燃料状態に基づく補正が実施される。これにより、フィードバック項に対して補正が実施される場合に比べ、燃料リーク量の相違による吐出量変動の影響が現れるのを抑制することができる。つまり、燃料リーク量の変動要因に対する応答性を向上させることができる。

高圧ポンプの制御システムの全体概略構成図。 高圧ポンプの動作説明図。 ＥＣＵの電気的構成を示す構成図。 ＦＦ制御量Ｑｆｆの算出処理を説明するための図。 ＦＦ制御量算出処理に関する処理手順を示すフローチャート。 実燃圧Ｐｏの推移を示すタイムチャート。 第２の実施形態のＦＦ制御量Ｑｆｆの算出処理を説明するための図。 第２の実施形態のＦＦ制御量算出処理に関する処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態の実燃圧Ｐｏの推移を示すタイムチャート。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、内燃機関としての車載直噴式エンジンに燃料を供給する高圧ポンプの制御システムを構築するものとしている。本実施形態のエンジンでは、燃料としてアルコールがそれ単独で又はガソリンに任意の割合で混合された状態で使用される。また、当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として高圧ポンプにおける燃料吐出量の制御を実施し、これにより、高圧燃料の蓄圧室であるデリバリパイプの燃料圧力を制御している。この制御システムの全体概略構成図を図１に示す。

図１において、燃料タンク１１内の燃料は、電磁駆動式の低圧ポンプ１２により汲み上げられることにより、燃料配管１６を介して機関駆動式の高圧ポンプ２０に導入される。導入された燃料は、高圧ポンプ２０で高圧化され、デリバリパイプ１３に圧送される。デリバリパイプ１３に圧送された高圧燃料は、デリバリパイプ１３内に高圧状態で蓄えられた後、エンジンの各気筒の上部に取り付けられた例えば電磁駆動式のインジェクタ１４からエンジンの気筒内に直接噴射される。

高圧ポンプ２０は、プランジャポンプとして構成されており、複数のプランジャ（例えば２本のプランジャ）がそれぞれ軸方向に往復移動されることにより燃料の吸入及び吐出を行っている。高圧ポンプ２０は、エンジンの出力軸であるクランク軸１５に接続されており、クランク軸１５の回転に伴い駆動される。

高圧ポンプ２０の構成について以下説明する。高圧ポンプ２０には、ポンプ本体にシリンダ２１が設けられており、シリンダ２１内においてプランジャ２２が往復動自在に挿入されている。プランジャ２２の一端は、スプリング２３の付勢力によりカム２５に当接されている。カム２５は、クランク軸１５に接続されたカム軸２４に固定されており、エンジン駆動に伴うクランク軸１５の回転により回転駆動される。この回転によりプランジャ２２がシリンダ２１内を往復動する。

プランジャ２２の他端には加圧室２６が設けられている。加圧室２６には、プランジャ２２の動きに合わせて燃料が吸入され、その吸入された燃料が加圧室２６から吐出される。具体的には、プランジャ２２が、加圧室２６の容積を大きくする側に（下方向に）移動すると、その移動に伴い、低圧ポンプ１２にて燃料タンク１１から汲み上げられた燃料が、低圧通路２７を通って加圧室２６に吸入される。一方、プランジャ２２が、加圧室２６の容積を小さくする側に（上方向に）移動すると、その移動に伴い加圧室２６内の燃料が加圧室２６から吐出される。

電磁弁３０は、プランジャ２２の軸線方向において加圧室２６を挟んでプランジャ２２とは反対側に取り付けられており、加圧室２６と低圧通路２７との連通を開閉する。電磁弁３０は、ハウジングに固定されたバルブボディ３１と、バルブボディ３１に摺動自在に挿入され加圧室２６に連通する弁室２８に収容されたテーパ形状のシート部３２を先端部に有する弁体３３と、弁体３３の他端に固定されたアマーチャ３４と、アマーチャ３４を加圧室２６側に付勢することで弁体３３を加圧室２６側に付勢するスプリング３５と、通電時にアマーチャ３４を吸引するコイル３６とから構成されている。

加圧室２６には高圧通路４１が接続され、その高圧通路４１の途中には燃料吐出弁４２が設けられている。燃料吐出弁４２は、加圧室２６内の燃料圧力が所定圧以上になった場合に開弁するチェック弁（逆止弁）よりなる。高圧通路４１は、燃料吐出弁４２を介してデリバリパイプ１３に接続されている。デリバリパイプ１３には各気筒のインジェクタ１４が接続されており、デリバリパイプ１３に蓄圧された高圧燃料がインジェクタ１４に供給される。デリバリパイプ１３には、圧力センサ４３が設けられており、同センサ４３によりデリバリパイプ１３内の燃料圧力が検出される。

また、本システムには、エンジンの所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ４４や、ドライバによるアクセル操作量を検出するアクセルセンサ（図示略）、燃料配管１６内に設けられ燃料の温度を検出する燃料温度センサ４５、同じく燃料配管１６内に設けられ燃料の性状として燃料中のアルコール濃度（燃料中のガソリンとアルコールとの成分比）を検出する燃料性状センサ４６などの各種センサが設けられている。

ＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジンの各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ５０のマイコンは、上述した各種センサなどから各々検出信号を入力し、それらの各種検出信号に基づいて燃料噴射量等を演算するとともに、高圧ポンプ２０の電磁弁３０やインジェクタ１４といった燃料供給系の各部の駆動を制御する。

燃料噴射制御についてＥＣＵ５０のマイコンは、エンジン運転状態（例えば、吸入空気量やエンジン回転速度Ｎｅ）から燃料噴射量を算出し、デリバリパイプ１３内の燃料圧力（噴射圧力）等から燃料噴射量を噴射時間に換算する。そして、算出した噴射時間だけインジェクタ１４を開弁する。

また、高圧ポンプ２０の吐出量制御についてＥＣＵ５０のマイコンは、電磁弁３０の閉弁期間を制御することにより行う。具体的には、ＥＣＵ５０のマイコンは、コイル駆動回路６０を介して電磁弁３０に電気的に接続されており、コイル駆動回路６０への制御信号に基づいてコイル３６の印加電圧及び通電タイミングを制御する。これにより、電磁弁３０の閉弁時期を制御している。

図２は、高圧ポンプ２０の動作説明図である。図２に示すように、高圧ポンプ２０の動作行程は、加圧室２６の容積が増加する行程（容積増加行程）と、加圧室２６の容積が減少する行程（容積減少行程）とを含んで構成される。また、容積減少行程は、更にコイル３６が非通電状態のプレストローク期間と、コイル３６が通電状態の燃料吐出期間とからなる。

容積増加行程では、カム２５（図１参照）の回転に伴い、プランジャ２２が加圧室２６の容積を大きくする側に（図２の下方向に）移動する。このとき、コイル３６への通電は行われておらず、その結果、スプリング３５の付勢力によりシート部３２が開位置に保持され、低圧通路２７と加圧室２６とが連通される。これにより、図中の動作図に示すように、低圧通路２７内の低圧燃料が加圧室２６内に導入される。

容積減少行程では、カム２５の回転に伴い、プランジャ２２が加圧室２６の容積を小さくする側に（図２の上方向に）移動する。このとき、コイル３６への通電が行われる前のプレストローク期間では、スプリング３５の付勢力によりシート部３２が開位置に保持されたままとなる。したがって、低圧通路２７と加圧室２６とが連通されたままとなり、図中の動作図に示すように、加圧室２６の容積減少に伴い加圧室２６内の燃料が低圧側に戻される。

また、コイル３６への通電が行われる燃料吐出期間では、シート部３２がスプリング３５の付勢力に抗して閉側に変位する。これにより、低圧通路２７と加圧室２６との連通が遮断され、プランジャ２２の移動に伴い加圧室２６内の燃料が昇圧される。そして、加圧室２６内の燃料圧力が所定圧以上になると、燃料吐出弁４２が開弁され、図中の動作図に示すように、その開弁に伴い加圧室２６内の高圧燃料がデリバリパイプ側に圧送される。このように、高圧ポンプ２０では、コイル３６の通電制御によりシート部３２の閉弁期間が調整されており、これにより高圧ポンプ２０の吐出量が制御されている。

ところで、高圧ポンプ２０では、例えば燃料吐出期間において加圧室２６内の圧力が高まることにより、シリンダ２１とプランジャ２２との隙間から燃料がリークすることがあり、そのリーク量が燃料の状態に応じて相違することが考えられる。例えば燃料温度が高いほど燃料の粘性が低くなり、その結果、加圧室２６からリークする燃料量が多くなることが考えられる。

また、近年、石油資源の枯渇に対する危惧や地球温暖化の緩和等を背景に、ガソリン等の石油燃料の代替としてアルコールなどが注目を集めている。本実施形態のエンジンにおいても、燃料としてアルコールが使用される。ここで、ガソリンとアルコールとでは粘性が異なり、アルコールではガソリンに比べて粘性が高いと考えられる。そのため、シリンダ２１とプランジャ２２との隙間からの燃料リーク量が、アルコールではガソリンよりも少なくなることが考えられる。また、ガソリンとアルコールとの混合燃料であれば、アルコールの比率が大きいほど燃料のリーク量が少なくなることが考えられる。

加圧室２６からの燃料リーク量が燃料の状態に応じて異なることにより、高圧ポンプ２０の燃料吐出量を精度よく制御できないことが考えられる。すなわち、燃料の粘性の高低によって燃料リーク量が異なる結果、その燃料リーク量の差異に応じて高圧ポンプ２０からデリバリパイプ１３に実際に吐出される燃料量が変動するおそれがある。かかる場合、デリバリパイプ１３の燃圧を適正に制御することができず、結果として燃料噴射制御が精度よく実施されないことが考えられる。

そこで本実施形態では、燃料の粘性に関するパラメータを検出する。そして、デリバリパイプ１３内の燃料圧力又は高圧ポンプ２０の燃料吐出量の要求値とその検出値とに基づいて電磁弁３０の閉弁期間を制御する。より具体的には、本実施形態では、エンジンの運転状態に基づき算出されるポンプ吐出量の要求値（要求吐出量）が、フィードバック制御とフィードフォワード制御とによって最終的に高圧ポンプ２０から吐出されるよう電磁弁３０を制御する構成としており、このうち、フィードフォワード項として算出した電磁弁３０の基本制御量（具体的には、高圧ポンプ２０の基本吐出量やデリバリパイプ１３の基本燃圧、電磁弁３０の基本閉弁期間）に対して、燃料の粘性に関するパラメータとしての燃料温度及び燃料性状に基づく補正を実施している。これにより、高圧ポンプ２０からの燃料吐出量が燃料状態の相違に応じて変動しないようにする。

図３は、本実施形態のポンプ吐出量補正を説明するためのＥＣＵ５０の制御機能を示す機能ブロック図である。図３に示すように、ＥＣＵ５０は、吸入空気量Ｇａやエンジン回転速度Ｎｅに基づき要求燃圧Ｐｒｅｆを算出する要求燃圧算出部５２と、要求燃圧Ｐｒｅｆに基づき要求吐出量Ｑｒｅｆを算出する要求吐出量算出部５３と、要求燃圧Ｐｒｅｆと実燃圧Ｐｏとの偏差に基づくフィードバック制御量（ＰＩ制御量）としてＰＩ制御量Ｑｆｂを算出するＰＩ制御部５４と、要求吐出量Ｑｒｅｆに基づくフィードフォワード（ＦＦ）制御量としてＦＦ制御量Ｑｆｆを算出するＦＦ制御部５５と、ＰＩ制御量ＱｆｂとＦＦ制御量Ｑｆｆとに基づいて最終吐出制御量Ｑｕを算出する最終制御量算出部５６とを備えている。そして、最終制御量算出部５６で算出した最終吐出制御量Ｑｕに見合う燃料量が高圧ポンプ２０から吐出されるよう、最終制御量算出部５６からコイル駆動回路６０に制御信号を出力する。これにより、電磁弁３０の通電時期（詳しくはコイル３６の通電時期）が制御され、ひいては高圧ポンプ２０の吐出量が制御される。

なお、ＦＦ制御部５５については、要求吐出量Ｑｒｅｆに基づいてＦＦ制御量Ｑｆｆを算出する構成に代えて、要求燃圧Ｐｒｅｆに基づいてＦＦ制御量Ｑｆｆを算出する構成としてもよい。

また、ＥＣＵ５０は、燃料温度センサ４５からの検出信号に基づき燃料温度ＴＨを算出する燃料温度算出部５７と、燃料性状センサ４６からの検出信号に基づき燃料中のアルコール濃度Ｃａｌを算出するアルコール濃度算出部５８とを備えている。特に本実施形態では、ＰＩ制御量ＱｆｂとＦＦ制御量Ｑｆｆとのうち、ＦＦ制御量Ｑｆｆに対して燃料温度ＴＨ及びアルコール濃度Ｃａｌに基づく補正を実施すべく、燃料温度算出部５７からの燃料温度ＴＨ及びアルコール濃度算出部５８からのアルコール濃度ＣａｌがＦＦ制御部５５に入力される構成となっている。

図４は、ＦＦ制御量Ｑｆｆの算出処理を説明するためのＦＦ制御部５５の機能ブロック図である。ＦＦ制御部５５は、基本制御量算出部Ａと、温度補正量算出部Ｂと、濃度補正量算出部Ｃとを備えている。

基本制御量算出部Ａでは、要求吐出量Ｑｒｅｆに基づいてＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを算出しており、基本的には要求吐出量Ｑｒｅｆが多いほどＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを多くしている。また、エンジン回転速度Ｎｅに応じてＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを算出しており、具体的にはエンジン回転速度Ｎｅが高いほどＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを多くしている。

本実施形態では、基本制御量算出部Ａで算出されるＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを、温度補正量算出部Ｂにて燃料温度ＴＨに基づき算出される補正量ｋｔｈ、及び濃度補正量算出部Ｃにてアルコール濃度Ｃａｌに基づき算出される補正量ｋａｌにより補正する。具体的には、燃料温度ＴＨ及びアルコール濃度Ｃａｌと補正量ｋとの関係を例えばマップにより予め定めておき、そのマップを基に補正量ｋを算出する。そして、その補正量ｋをＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓに加算することで、燃料の粘性に応じてＦＦ制御量Ｑｆｆが算出されるようにしている。

補正量ｋについて具体的には、燃料温度ＴＨが高いほど燃料の粘性が低く、シリンダ２１とプランジャ２２との隙間からのリーク量が多くなると考えられることから、燃料温度ＴＨが高いほど補正量ｋｔｈを大きくしてある。また、ガソリンとアルコールとでは、アルコールの方が粘性が高いことから、アルコール濃度Ｃａｌ（ガソリンに対するアルコールの比率）が高いほどリーク量が少なくなると考えられる。したがって、アルコール濃度Ｃａｌが高いほど補正量ｋａｌを小さくしてある。

図５は、ＦＦ制御量Ｑｆｆの算出処理に関する処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５０により所定周期毎に実行される。

図５において、ステップＳ１１ではまず、要求燃圧Ｐｒｅｆに基づいて高圧ポンプ２０の要求吐出量Ｑｒｅｆを算出し、その要求吐出量Ｑｒｅｆとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいてＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを算出する。

ステップＳ１２及びＳ１３では、燃料の粘性と相関のある各種パラメータの実値を算出する。すなわち、ステップＳ１２では、燃料温度センサ４５からの検出信号を基に燃料温度ＴＨを算出する。ステップＳ１３では、燃料性状センサ４６からの検出信号を基に燃料中のアルコール濃度Ｃａｌを算出する。

そして、ステップＳ１４で、燃料温度ＴＨ及びアルコール濃度Ｃａｌに基づいてＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓの補正量ｋ（ｋｔｈ，ｋａｌ）をそれぞれ算出し、ステップＳ１５で、その算出した補正量ｋによりＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを補正することでＦＦ制御量Ｑｆｆを算出する。

図６は、燃料リーク量及び実燃圧Ｐｏの推移を示すタイムチャートである。図中（ａ）は燃料温度ＴＨが変化した場合について示し、（ｂ）は燃料中のアルコール濃度Ｃａｌが変化した場合について示す。

図６（ａ）において、例えばエンジン運転中のタイミングｔ１１で燃料温度ＴＨが上昇した場合、その温度上昇に伴い、高圧ポンプ２０においてシリンダ２１とプランジャ２２との隙間からの燃料リーク量が増加する。また、燃料温度ＴＨの上昇に伴い補正量ｋｔｈが増量される。これにより、燃料温度ＴＨが変化した直後の期間では、燃料温度ＴＨに基づく吐出量補正を行わない場合（一点鎖線の場合）に比べ、ＦＦ制御量Ｑｆｆが大きく設定され、高圧ポンプ２０の通電時間が長く設定される。つまり、燃料温度ＴＨが高く燃料リーク量が多い場合には、そのリーク量に応じた燃料量が要求吐出量Ｑｒｅｆに上乗せされるようＦＦ制御量Ｑｆｆが設定される。これにより、実燃圧Ｐｏを要求燃圧Ｐｒｅｆで制御するのに必要な量の燃料が高圧ポンプ２０から吐出されることとなる。

次に、エンジン停止中に給油が行われ、これにより燃料タンク１１内の燃料中のアルコール濃度が高くなった場合を考える。この場合、イグニッションオン後、燃料タンク１１内の燃料が燃料配管１６を通じて高圧ポンプ２０の加圧室２６へ圧送されることで、加圧室２６内の燃料のアルコール濃度Ｃａｌが次第に高くなる。また、アルコール濃度Ｃａｌの増加に伴い、燃料の粘性が高くなる。これにより、図６（ｂ）に示すように、給油前に比べ、同じエンジン運転状態に対する燃料リーク量が減少し、補正量ｋａｌが減量される。その結果、次回のエンジン始動後において、アルコール濃度Ｃａｌに基づく吐出量補正を行わない場合（一点鎖線の場合）に比べ、ＦＦ制御量Ｑｆｆが小さく設定され、高圧ポンプ２０の通電時間が短く設定される。つまり、燃料中のアルコール濃度Ｃａｌが高くなり、燃料リーク量が少なくなった場合には、そのリーク量の減少分に相当する時間だけ高圧ポンプ２０の閉弁期間が短く設定される。これにより、実燃圧Ｐｏを要求燃圧Ｐｒｅｆで制御するのに適正な量の燃料が高圧ポンプ２０から吐出されることとなる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

燃料状態として燃料の粘性に関するパラメータ（燃料温度ＴＨ及びアルコール濃度Ｃａｌ）を検出し、要求吐出量Ｑｒｅｆ及び要求燃圧Ｐｒｅｆの少なくともいずれかと、検出したパラメータに基づいて電磁弁３０の閉弁時期を制御する構成としたため、高圧ポンプ２０からデリバリパイプ１３へ実際に圧送される燃料量が、燃料状態の違いによる燃料リーク量の差異に応じて変動するのを抑制することができる。これにより、デリバリパイプ１３内の燃料圧力を好適に制御することができ、ひいては燃料噴射制御を精度よく実施することができる。

要求吐出量Ｑｒｅｆ又は要求燃圧Ｐｒｅｆに基づいてフィードフォワード制御により電磁弁３０の基本制御量を算出し、該算出した基本制御量に対して燃料状態に基づく補正を実施する構成とした。より具体的には、フィードバック項としてのＰＩ制御量Ｑｆｂとフィードフォワード項としてのＦＦ制御量Ｑｆｆとからなる最終吐出制御量Ｑｕについて、ＰＩ制御量ＱｆｂとＦＦ制御量Ｑｆｆとのうち、ＦＦ制御量Ｑｆｆに対して燃料状態に基づく補正を実施する構成としたため、フィードバック項に対して補正が実施される場合に比べ、燃料リーク量の相違による吐出量変動の影響が現れるのを抑制することができ、ひいては燃料リーク量の変動要因に対する応答性を向上させることができる。

燃料温度ＴＨ及びアルコール濃度Ｃａｌに基づく補正量ｋによりＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを直接補正する構成としたため、燃料の粘性に基づく吐出量補正を比較的簡単に実施することができる。

燃料の粘性に関する複数のパラメータを用いてＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを補正する構成としたため、燃料リークによるポンプ吐出量の減少分を正確に補うことができ、その結果、高圧ポンプ２０から所望量の燃料を吐出させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。上記第１の実施形態では、燃料リーク量が燃料の粘性に応じて異なることに着目し、燃料の粘性に応じて電磁弁３０の基本制御量を補正する構成としたが、本実施形態では、燃料リーク量が要求燃圧Ｐｒｅｆ及び要求吐出量Ｑｒｅｆに応じて異なることに着目し、要求燃圧Ｐｒｅｆ及び要求吐出量Ｑｒｅｆに応じて電磁弁３０の基本制御量を補正する構成とする。

詳しくは、図３において、ＦＦ制御部５５は、要求燃圧算出部５２からの要求燃圧Ｐｒｅｆ及び要求吐出量算出部５３からの要求吐出量Ｑｒｅｆを入力し、その入力した要求燃圧Ｐｒｅｆ及び要求吐出量Ｑｒｅｆに基づいてＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを補正する。

図７は、ＦＦ制御量Ｑｆｆの算出処理を説明するためのＦＦ制御部５５の機能ブロック図である。ＦＦ制御部５５は、基本制御量算出部Ａと、吐出量補正量算出部Ｄと、燃圧補正量算出部Ｅとを備えている。

本実施形態では、基本制御量算出部Ａで算出されるＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを、吐出量補正量算出部Ｄにて要求吐出量Ｑｒｅｆに基づき算出される補正量ｋｑ、及び燃圧補正量算出部Ｅにて要求燃圧Ｐｒｅｆに基づき算出される補正量ｋｐにより補正する。本実施形態では、要求吐出量Ｑｒｅｆ及び要求燃圧Ｐｒｅｆと補正量ｋとの関係を例えばマップにより予め定めておき、そのマップを基に補正量ｋを算出する。そして、その補正量ｋをＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓに加算することで、燃料リーク量に応じてＦＦ制御量Ｑｆｆが算出されるようにしている。

補正量ｋについて具体的には、要求吐出量Ｑｒｅｆが多いほど燃料吐出期間が長くなり、結果としてリーク量が多くなると考えられることに鑑み、要求吐出量Ｑｒｅｆが多いほど補正量ｋｑを大きく設定してある。また、要求燃圧Ｐｒｅｆが高いほど燃圧が高くなるとともにポンプ吐出量が多くなり、結果としてリーク量が多くなると考えられることに鑑み、要求燃圧Ｐｒｅｆが高いほど補正量ｋｐを大きく設定してある。

図８は、本実施形態のＦＦ制御量算出処理に関する処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５０により所定周期毎に実行される。

図８において、ステップＳ２１ではまず、要求燃圧Ｐｒｅｆに基づいて高圧ポンプ２０の要求吐出量Ｑｒｅｆを算出し、その要求吐出量Ｑｒｅｆとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいてＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを算出する。

ステップＳ２２では、要求吐出量Ｑｒｅｆ及び要求燃圧Ｐｒｅｆに基づいて補正量ｋｐ，ｋｑを算出する。また、ステップＳ２３では、その算出した補正量ｋｐ，ｋｑによりＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを補正することによりＦＦ制御量Ｑｆｆを算出する。

本実施形態の燃料リーク量及び実燃圧Ｐｏの推移を図９のタイムチャートを用いて説明する。

図９において、例えばエンジン運転中にアクセル踏み込み量が大きくなり、そのアクセル開度大に伴い、時刻ｔ２１で要求燃圧Ｐｒｅｆ及び要求吐出量Ｑｒｅｆが増加した場合を考える。この場合、高圧ポンプ２０においてシリンダ２１とプランジャ２２との隙間からの燃料リーク量が増加する。また、要求燃圧Ｐｒｅｆ及び要求吐出量Ｑｒｅｆの増加に伴い、補正量ｋｐ、ｋｑが増加側に変更される。これにより、アクセル開度が変更された直後の期間において、要求燃圧Ｐｒｅｆ及び要求吐出量Ｑｒｅｆに基づく吐出量補正を行わない場合（一点鎖線の場合）に比べ、ＦＦ制御量Ｑｆｆが大きく設定され、高圧ポンプ２０の通電時間が長くなる。つまり、要求燃圧Ｐｒｅｆ及び要求吐出量Ｑｒｅｆが大きく燃料リーク量が多い場合には、そのリーク量に応じた燃料量が要求吐出量Ｑｒｅｆに上乗せされるようＦＦ制御量Ｑｆｆが設定される。これにより、実燃圧Ｐｏを要求燃圧Ｐｒｅｆで制御するのに必要な量の燃料が高圧ポンプ２０から吐出されることとなる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

要求燃圧Ｐｒｅｆ及び要求吐出量Ｑｒｅｆに基づいてＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを補正する構成としたため、高圧ポンプ２０からデリバリパイプ１３へ実際に圧送される燃料量が、燃料状態の違いによる燃料リーク量の差異に応じて変動するのを抑制することができる。これにより、デリバリパイプ１３内の燃料圧力を好適に制御することができ、ひいては燃料噴射制御を精度よく実施することができる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・燃料の粘性に関するパラメータ（例えば、燃料温度ＴＨやアルコール濃度Ｃａｌ）と、要求燃圧Ｐｒｅｆ及び要求吐出量Ｑｒｅｆとに応じてＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを補正する。これにより、ポンプ吐出量（ＦＦ制御量Ｑｆｆ）の設定において都度の燃料リーク量をより適正に反映させることができ、実燃圧Ｐｏを要求燃圧Ｐｒｅｆで制御する上で好適である。

・燃料状態や要求燃圧等に応じてＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓを補正する方法は特に限定しない。ＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓに補正量ｋを加算する構成に代えて、例えば燃料状態や要求燃圧等に応じた補正係数を算出し、その補正係数をＦＦ基本制御量Ｑｆｆｂｓに乗算する構成とする。

・上記実施形態では、燃料としてガソリン及びアルコールの少なくともいずれかを含む場合について説明したが、温度に応じて粘性が異なるものであれば燃料成分としては特に限定しない。例えば、燃料としてＤＭＥを含むものに本発明を適用してもよい。また、燃料中に複数成分を含む場合、例えば重質燃料と軽質燃料とを含む燃料を使用する場合に本発明を適用してもよい。

・燃料温度センサ４５又は燃料性状センサ４６の異常時には燃料の粘性に基づくポンプ吐出量の補正を中止する構成とする。センサ出力値の正確性が不確かな状態でそのセンサ出力値を用いてポンプ吐出量を補正すると、高圧ポンプ２０の吐出量制御を精度良く実施できないおそれがあるからである。

・燃料温度センサ４５の出力値に基づく燃料温度ＴＨ等を燃料の粘性に関するパラメータとし、燃料温度ＴＨ等に基づいてポンプ吐出量を補正する構成としたが、例えば粘度センサによって燃料の粘度を直接計測し、その計測値に基づいてポンプ吐出量を補正する構成としてもよい。

・内燃機関として直噴用ガソリンエンジンを用いる構成について説明したが、ディーゼルエンジンを用いる構成としてもよい。すなわち、本発明を、ディーゼルエンジンの燃料供給システムの制御装置にて具体化してもよい。

１３…デリバリパイプ（蓄圧室）、２０…高圧ポンプ、２１…シリンダ、２２…プランジャ、２６…加圧室、３０…電磁弁、３２…シート部、３６…コイル、４３…燃圧センサ、４５…燃料温度センサ、４６…燃料性状センサ、５０…ＥＣＵ、６０…ポンプ駆動回路。

Claims (7)

1. 燃料タンク内の燃料を加圧して高圧側に吐出する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧室とを備える内燃機関の燃料供給システムに適用され、
   前記高圧ポンプに設けられた電磁弁の閉弁期間を制御することで該高圧ポンプの燃料吐出量及び前記蓄圧室内の燃料圧力の少なくともいずれかを要求値に制御する燃料供給システムの制御装置であって、
   燃料の状態を検出する燃料状態検出手段と、
   前記要求値及びその相関値のいずれかと、前記燃料状態検出手段により検出した燃料状態とに基づいて前記電磁弁の閉弁期間を制御する電磁弁制御手段と、
   を備えることを特徴とする燃料供給システムの制御装置。
2. 前記燃料状態検出手段は、前記燃料状態として燃料性状を検出し、
   前記電磁弁制御手段は、燃料性状に基づいて前記閉弁期間を制御する請求項１に記載の燃料供給システムの制御装置。
3. 前記燃料タンク内に２以上の燃料成分を含み、
   前記燃料状態検出手段は、前記燃料状態として前記燃料成分の混合比率を検出し、
   前記電磁弁制御手段は、前記混合比率に基づいて前記閉弁期間を制御する請求項１又は２に記載の燃料供給システムの制御装置。
4. 前記燃料状態検出手段は、前記燃料状態として燃料温度を検出し、
   前記電磁弁制御手段は、燃料温度に基づいて前記閉弁期間を制御する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料供給システムの制御装置。
5. 前記電磁弁制御手段は、前記要求値に対応する前記電磁弁の基本制御量を前記蓄圧室の燃料圧力の要求値及び前記高圧ポンプの燃料吐出量の要求値の少なくともいずれかに基づいて補正する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料供給システムの制御装置。
6. 前記電磁弁制御手段は、前記燃料吐出量及び前記燃料圧力のいずれかの要求値に基づいてフィードフォワード制御により前記電磁弁の基本制御量を算出する手段と、該算出した基本制御量に対して、前記燃料状態検出手段により検出した燃料状態に基づく補正を実施する補正手段とを備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料供給システムの制御装置。
7. 燃料タンク内の燃料を加圧して高圧側に吐出する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧室とを備える内燃機関の燃料供給システムに適用され、
   前記高圧ポンプに設けられた電磁弁の閉弁期間を制御することで該高圧ポンプの燃料吐出量及び前記蓄圧室内の燃料圧力の少なくともいずれかを要求値に制御する燃料供給システムの制御装置であって、
   前記要求値に対応する前記電磁弁の基本制御量を前記燃料圧力の要求値及び前記燃料吐出量の要求値の少なくともいずれかに基づいて補正し、該補正後の値に基づいて前記電磁弁の閉弁期間を制御する電磁弁制御手段を備えることを特徴とする燃料供給システムの制御装置。

Images