JP2012229623A - 内燃機関の高圧燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧ポンプの機能異常によりリリーフ弁の開弁と閉弁が繰り返される状態になった場合でも、エンジン運転に必要な燃料を確実に噴射できるようにする。
【解決手段】高圧ポンプ１４の機能異常によりリリーフ弁２６の開弁と閉弁が繰り返される状態のとき（つまり高圧燃料通路内の燃圧がリリーフ圧付近で上下に変動する脈動状態になっているとき）に、燃料噴射弁２３の噴射時期を高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミング（例えば燃圧ボトム位置）に設定する。具体的には、エンジン回転速度とカム軸位相（クランク軸に対するカム軸１７の回転位相）に基づいて燃圧ボトム位置を予測すると共に、燃圧センサ２４の燃圧検出信号に基づいて燃圧ボトム位置を学習し、これらの燃圧ボトム位置の予測値と学習値とに基づいて最終的な燃圧ボトム位置を算出し、この最終的な燃圧ボトム位置を燃料噴射弁２３の噴射開始時期として設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧ポンプから燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する高圧燃料通路内の燃圧が所定圧よりも高くなったときにリリーフ弁が開弁して高圧燃料通路内の燃圧を低下させる内燃機関の高圧燃料供給装置に関する発明である。

気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンは、吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射式エンジンと比較して、噴射から燃焼までの時間が短く、噴射燃料を霧化させる時間を十分に稼ぐことができないため、噴射圧力を高圧にして噴射燃料を微粒化する必要がある。そのため、例えば、特許文献１（特許第３８２７８１４号公報）や特許文献２（特開２００３−３２２０４８号公報）に記載されているように、筒内噴射式エンジンでは、燃料タンクから電動式の低圧ポンプで汲み上げた燃料を、エンジンの動力で駆動される高圧ポンプに供給し、この高圧ポンプから吐出される高圧の燃料を燃料噴射弁へ圧送するようにしている。

このような筒内噴射式エンジンの燃料供給システムにおいては、例えば、特許文献３（特開２００２−２５６９４３号公報）に記載されているように、高圧ポンプから燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する高圧燃料系内の燃圧（燃料圧力）が過度に高くなることを防止するために、高圧燃料系の所定箇所（例えばデリバリパイプ）にリリーフ弁を設け、高圧燃料系内の燃圧が所定のリリーフ圧よりも高くなったときに、リリーフ弁が開弁して高圧燃料系内の燃料を低圧燃料系に戻すことで、高圧燃料系内の燃圧を低下させるようにしたものがある。

特許第３８２７８１４号公報 特開２００３−３２２０４８号公報 特開２００２−２５６９４３号公報

ところで、本出願人は、高圧ポンプから吐出される高圧の燃料を燃料噴射弁に供給する高圧燃料通路と、この高圧燃料通路内の燃料をポンプ室へ戻す燃料戻し通路を設ける共に、この燃料戻し通路の途中にリリーフ弁を設け、高圧燃料通路内の燃圧が所定のリリーフ圧よりも高くなったときに、リリーフ弁が開弁して高圧燃料通路内の燃圧を低下させるシステムを研究・開発しているが、次のような新たな課題が判明した。

高圧ポンプの機能異常により高圧ポンプのフル吐出状態（最大吐出量で燃料を吐出する状態）が継続した状態になると、リリーフ弁の開弁と閉弁が交互に繰り返されて、高圧燃料通路内の燃圧がリリーフ圧付近で上下に変動する脈動状態となる。このような場合、燃料噴射弁の噴射時期を通常時と同じタイミング（例えばエンジン運転状態等に応じて設定したタイミング）にしたままだと、燃圧の脈動によって燃料噴射弁の噴射時期における燃圧が過度に高圧（例えば燃料噴射弁や燃圧センサの正常動作範囲を越えるような燃圧）になる可能性があり、内燃機関の運転に必要な燃料を噴射できない可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、高圧ポンプの機能異常によりリリーフ弁の開弁と閉弁が繰り返される状態になった場合でも、内燃機関の運転に必要な燃料を確実に噴射することができる内燃機関の高圧燃料供給装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、高圧ポンプから吐出される高圧の燃料を燃料噴射弁に供給する高圧燃料通路と、この高圧燃料通路内の燃圧が所定のリリーフ圧よりも高くなったときに開弁して高圧燃料通路内の燃圧を低下させるリリーフ弁とを備えた内燃機関の高圧燃料供給装置において、高圧ポンプの機能異常によりリリーフ弁の開弁と閉弁が繰り返される状態のときに、燃料噴射弁の噴射時期を通常時とは異なるタイミングに設定するポンプ異常時噴射時期設定手段を備えた構成としたものである。

この構成では、高圧ポンプの機能異常によりリリーフ弁の開弁と閉弁が繰り返される状態のとき（つまり高圧燃料通路内の燃圧がリリーフ圧付近で上下に変動する脈動状態になっているとき）に、燃料噴射弁の噴射時期を通常時とは異なるタイミングに設定することで、燃料噴射弁の噴射時期における燃圧が過度に高圧（例えば燃料噴射弁や燃圧センサの正常動作範囲を越えるような燃圧）になることを回避することができ、内燃機関の運転に必要な燃料を確実に噴射することができる。

この場合、請求項２のように、燃料噴射弁の噴射時期を高圧燃料通路内の燃圧が所定の噴射許容範囲内になるタイミング（例えば高圧燃料通路内の燃圧がボトム値となるタイミング）に設定するようにすると良い。このようにすれば、燃料噴射弁の噴射時期における燃圧を噴射許容範囲内にすることができる。

具体的には、請求項３のように、高圧ポンプが内燃機関のカム軸で駆動され、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「カム軸位相」という）を変化させることでバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構を備えている場合、内燃機関の回転速度とカム軸位相に基づいて高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングを予測し、その予測結果に基づいて燃料噴射弁の噴射時期を設定するようにすると良い。内燃機関のカム軸で高圧ポンプを駆動する燃料供給システムでは、内燃機関の回転速度やカム軸位相によって高圧燃料通路内の燃圧脈動の位相が変化するため、内燃機関の回転速度とカム軸位相を用いれば、高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングを予測することができ、その予測結果に基づいて燃料噴射弁の噴射時期を設定することで、燃料噴射弁の噴射時期を高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングに設定することができる。

また、高圧燃料通路内の燃圧脈動の位相は、燃料供給システム（例えば高圧ポンプを駆動するカムやリリーフ弁等）の個体差（製造ばらつき）や経時変化によっても変化する。そこで、請求項４のように、高圧燃料通路内の燃圧を検出する燃圧検出手段を備え、燃圧検出手段の燃圧検出信号に基づいて高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングを学習し、その学習結果に基づいて燃料噴射弁の噴射時期を設定するようにしても良い。このようにすれば、燃料供給システムの個体差や経時変化によって高圧燃料通路内の燃圧脈動の位相が変化しても、燃圧検出手段で実際に検出した燃圧の挙動に基づいて高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングを学習することができ、その学習結果に基づいて燃料噴射弁の噴射時期を設定することで、燃料噴射弁の噴射時期を高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングに設定することができる。

更に、請求項５のように、内燃機関の回転速度とカム軸位相に基づいて高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングを予測すると共に、燃圧検出手段の燃圧検出信号に基づいて高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングを学習し、その予測結果と学習結果に基づいて燃料噴射弁の噴射時期を設定するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の運転状態（内燃機関の回転速度やカム軸位相）及び燃料供給システムの個体差や経時変化に左右されずに、燃料噴射弁の噴射時期を高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングに精度良く設定することができる。

図１は本発明の一実施例における筒内噴射式エンジンの高圧燃料供給装置の概略構成を示す図である。 図２はポンプ異常時の噴射時期の設定方法を説明するタイムチャートである。 図３はポンプ異常時の噴射時期の設定方法を説明する機能ブロック図である。 図４はポンプ異常時噴射時期設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて筒内噴射式のエンジン（内燃機関）の高圧燃料供給装置全体の概略構成を説明する。

燃料を貯溜する燃料タンク１１内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ１２が設置されている。この低圧ポンプ１２は、バッテリ（図示せず）を電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。この低圧ポンプ１２から吐出される燃料は、燃料配管１３を通して高圧ポンプ１４に供給される。燃料配管１３には、プレッシャレギュレータ２８が接続され、このプレッシャレギュレータ２８によって低圧ポンプ１２の吐出圧（高圧ポンプ１４への燃料供給圧力）が所定圧力に調圧され、その圧力を越える燃料の余剰分が燃料戻し管２９により燃料タンク１１内に戻されるようになっている。

高圧ポンプ１４は、円筒状のポンプ室１５内でピストン１６（プランジャー）を往復運動させて燃料を吸入／吐出するピストンポンプであり、ピストン１６は、エンジン（例えば４気筒エンジン）のカム軸１７に嵌着されたカム１８（例えば４つのカム山を有する４山カム）の回転運動によって駆動される。

この高圧ポンプ１４の吸入口側には、燃圧制御弁１９が設けられている。この燃圧制御弁１９は、常開型の電磁弁であり、高圧ポンプ１４の吸入行程（ピストン１６の下降時）においては、燃圧制御弁１９の弁体１９ａが開弁されてポンプ室１５内に燃料が吸入され、高圧ポンプ１４の吐出行程（ピストン１６の上昇時）においては、燃圧制御弁１９の弁体１９ａが閉弁する期間（閉弁開始時期からピストン１６の上死点までの閉弁状態のクランク角区間）を制御することで、高圧ポンプ１４の燃料吐出流量を制御して燃圧（吐出圧力）を制御する。

例えば、燃圧を上昇させるときには、燃圧制御弁１９の閉弁開始時期（通電開始時期）を進角させることで、燃圧制御弁１９の閉弁期間を長くして高圧ポンプ１４の吐出流量を増加させ、逆に、燃圧を低下させるときには、燃圧制御弁１９の閉弁開始時期（通電開始時期）を遅角させることで、燃圧制御弁１９の閉弁期間を短くして高圧ポンプ１４の吐出流量を減少させる。

この高圧ポンプ１４の吐出口側には、吐出した燃料の逆流を防止する逆止弁２０が設けられている。高圧ポンプ１４から吐出される燃料は、高圧燃料配管２１（高圧燃料通路）を通してデリバリパイプ２２（高圧燃料通路）に圧送され、このデリバリパイプ２２からエンジンの各気筒に取り付けられた筒内噴射用の燃料噴射弁２３に高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ２２（又は高圧燃料配管２１）には、高圧燃料配管２１やデリバリパイプ２２等の高圧燃料通路内の燃圧を検出する燃圧センサ２４（燃圧検出手段）が設けられている。

更に、高圧ポンプ１４には、高圧燃料配管２１やデリバリパイプ２２等の高圧燃料通路内の燃料をポンプ室１５へ戻す燃料戻し通路２５が設けられ、この燃料戻し通路２５の途中に、リリーフ弁２６が設けられている。このリリーフ弁２６は、スプリング２７によって閉弁方向に付勢され、高圧燃料通路内の燃圧が所定のリリーフ圧よりも高くなったときに開弁して高圧燃料通路内の燃圧をリリーフ圧以下に低下させる。

また、エンジンには、クランク軸（図示せず）に対するカム軸１７の回転位相（以下「カム軸位相」という）を変化させることで、カム軸１７によって開閉駆動される吸気バルブ又は排気バルブ（いずれも図示せず）のバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる可変バルブタイミング機構３０が設けられている。

更に、エンジンには、吸入空気量を検出するエアフローメータ３１や、クランク軸（図示せず）の回転に同期して所定クランク角毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３２が設けられていると共に、カム軸１７の回転に同期してカム角信号を出力するカム角センサ３３が設けられている。クランク角センサ３２の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出され、クランク角センサ３２とカム角センサ３３の出力信号に基づいてカム軸位相が検出される。

これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３４に入力される。このＥＣＵ３４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。

その際、ＥＣＵ３４は、図示しない燃圧制御ルーチンを実行することで、エンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度、エンジン負荷等）に応じて目標燃圧をマップ又は数式等により算出し、燃圧センサ２４で検出した高圧燃料通路内の実燃圧を目標燃圧に一致させるように高圧ポンプ１４の燃料吐出流量（燃圧制御弁１９の通電時期）をフィードバック制御する燃圧フィードバック制御を実行する。

ところで、高圧ポンプ１４の機能異常により高圧ポンプ１４のフル吐出状態（最大吐出量で燃料を吐出する状態）が継続した状態になると、リリーフ弁２６の開弁と閉弁が交互に繰り返されて、高圧燃料通路内の燃圧がリリーフ圧付近で上下に変動する脈動状態（図２参照）となる。このような場合、燃料噴射弁２３の噴射時期を通常時と同じタイミング（例えばエンジン運転状態等に応じて設定したタイミング）にしたままだと、燃圧の脈動によって燃料噴射弁２３の噴射時期における燃圧が過度に高圧（例えば燃料噴射弁２３や燃圧センサ２４の正常動作範囲を越えるような燃圧）になる可能性があり、エンジンの運転に必要な燃料を噴射できない可能性がある。

この対策として、ＥＣＵ３４は、後述する図４のポンプ異常時噴射時期設定ルーチンを実行することで、高圧ポンプ１４の機能異常によりリリーフ弁２６の開弁と閉弁が繰り返される状態のとき（つまり高圧燃料通路内の燃圧がリリーフ圧付近で上下に変動する脈動状態になっているとき）に、燃料噴射弁２３の噴射時期を通常時とは異なるタイミングに設定する。本実施例では、ポンプ異常時（高圧ポンプ１４の機能異常によりリリーフ弁２６の開弁と閉弁が繰り返される状態のとき）に、燃料噴射弁２３の噴射時期を高圧燃料通路内の燃圧が所定の噴射許容範囲内になるタイミング（例えば高圧燃料通路内の燃圧がボトム値となるタイミング）に設定する。

図２及び図３を用いて、ポンプ異常時の噴射時期の設定方法を説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ３４は、第ｉ気筒＃ｉ（例えばｉ＝１〜４）の噴射セットタイミングになる毎に、第ｉ気筒＃ｉの燃料噴射弁２３の噴射時期が燃圧ボトム位置（高圧燃料通路内の燃圧がボトム値となるタイミング）になるように第ｉ気筒＃ｉの燃料噴射弁２３の噴射時期を算出する。ここで、第ｉ気筒＃ｉの噴射セットタイミングは、例えば、第ｉ気筒＃ｉの噴射実施行程（吸気行程又は圧縮行程）よりも進角側のＴＤＣ（上死点）に設定されている。

具体的には、図３に示すように、燃圧ボトム位置予測部３５で、エンジン回転速度とカム軸位相（バルブタイミング）に応じた燃圧ボトム位置をマップにより算出することで、第ｉ気筒＃ｉの今回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を予測する。ここで、燃圧ボトム位置のマップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ＥＣＵ３４のＲＯＭに記憶されている。エンジンのカム軸１７（カム１８）で高圧ポンプ１４を駆動する燃料供給システムでは、エンジン回転速度やカム軸位相によって高圧燃料通路内の燃圧脈動の位相が変化するため、エンジン回転速度とカム軸位相を用いれば、燃圧ボトム位置を予測することができる。

また、高圧燃料通路内の燃圧脈動の位相は、燃料供給システム（例えば高圧ポンプ１４を駆動するカム１８やリリーフ弁２６等）の個体差（製造ばらつき）や経時変化によっても変化する。そこで、燃圧ボトム位置学習部３６で、第ｉ気筒＃ｉの前回の噴射実施行程における燃圧センサ２４の燃圧検出信号（図２参照）に基づいて燃圧の所定時間当りの変化量ΔＰr の絶対値が最小となるタイミングを燃圧ボトム位置として算出することで、第ｉ気筒＃ｉの前回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を学習する。これにより、燃料供給システムの個体差や経時変化によって高圧燃料通路内の燃圧脈動の位相が変化しても、燃圧センサ２４で実際に検出した燃圧の挙動に基づいて燃圧ボトム位置を学習することができる。

この後、燃圧ボトム位置予測部３５で予測した燃圧ボトム位置の予測値と、燃圧ボトム位置学習部３６で学習した燃圧ボトム位置の学習値を偏差算出部３７に入力して、この偏差算出部３７で、燃圧ボトム位置の予測値と学習値との偏差を算出する。この偏差は、燃料供給システムの個体差や経時変化による燃圧ボトム位置のずれ分に相当する。

この後、平均化処理部３８で、燃圧ボトム位置の予測値と学習値との偏差を平均化処理（なまし処理）して学習項を求めた後、補正部３９で、第ｉ気筒＃ｉの今回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置の予測値に学習項を加算することで、第ｉ気筒＃ｉの今回の噴射実施行程における最終的な燃圧ボトム位置を求め、この最終的な燃圧ボトム位置を第ｉ気筒＃ｉの燃料噴射弁２３の噴射開始時期として設定する。

以上説明したポンプ異常時の噴射時期の設定は、ＥＣＵ３４によって図４のルーチンに従って実行される。以下、このルーチンの処理内容を説明する。
図４に示すポンプ異常時噴射時期設定ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうポンプ異常時噴射時期設定手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、高圧ポンプ１４がフル吐出状態（リリーフ弁２６の開弁と閉弁が繰り返される状態）で且つフェールセーフ制御（例えばエンジン回転速度制限制御やスロットル開度制限制御等）の実行中であるか否かを判定する。ここで、高圧ポンプ１４がフル吐出状態であるか否かは、例えば、燃圧センサ２４で検出した燃圧が所定の閾値以上であるか否か、或は、燃圧センサ２４で検出した燃圧のピーク値とボトム値との差が所定値以上であるか否か等によって判定する。

このステップ１０１で、高圧ポンプ１４がフル吐出状態で且つフェールセーフ制御の実行中であると判定された場合には、高圧燃料通路内の燃圧がリリーフ圧付近で上下に変動する脈動状態になっていると判断して、ポンプ異常時の噴射時期の設定を次のようにして実行する。まず、ステップ１０２で、各気筒＃１〜＃４の燃料噴射弁２３の噴射開始時期Ｉsoi(#1) 〜Ｉsoi(#4) をそれぞれ初期値（例えばＢＴＤＣ２４０ＣＡ）にセットする。或は、各気筒＃１〜＃４の燃料噴射弁２３の噴射開始時期Ｉsoi(#1) 〜Ｉsoi(#4) をそれぞれ前回の燃圧ボトム位置の予測値にセットするようにしても良い。

この後、ステップ１０３に進み、クランク角センサ３２の出力信号（パルス信号）をカウントするクランクカウンタのカウント値に基づいて現在のクランク角位置Ｃrnkposを特定した後、ステップ１０４に進み、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第１気筒＃１の噴射セットタイミングＳet(#1)であるか否かを判定する。

このステップ１０４で、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第１気筒＃１の噴射セットタイミングＳet(#1)であると判定された場合には、前記図３で説明した方法で第１気筒＃１の燃料噴射弁２３の噴射開始時期Ｉsoi(#1) を設定する。まず、ステップ１０８で、エンジン回転速度とカム軸位相に基づいて第１気筒＃１の今回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を予測すると共に、第１気筒＃１の前回の噴射実施行程における燃圧センサ２４の燃圧検出信号に基づいて第１気筒＃１の前回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を学習し、これらの燃圧ボトム位置の予測値と学習値とに基づいて第１気筒＃１の今回の噴射実施行程における最終的な燃圧ボトム位置を算出する。この後、ステップ１０９に進み、第１気筒＃１の今回の噴射実施行程における最終的な燃圧ボトム位置Ｐrmin(#1)を、第１気筒＃１の燃料噴射弁２３の噴射開始時期Ｉsoi(#1) として設定する。
Ｉsoi(#1) ＝Ｐrmin(#1)

一方、上記ステップ１０４で、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第１気筒＃１の噴射セットタイミングＳet(#1)ではないと判定された場合には、ステップ１０５に進み、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第２気筒＃２の噴射セットタイミングＳet(#2)であるか否かを判定する。

このステップ１０５で、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第２気筒＃２の噴射セットタイミングＳet(#2)であると判定された場合には、前記図３で説明した方法で第２気筒＃２の燃料噴射弁２３の噴射開始時期Ｉsoi(#2) を設定する。まず、ステップ１１０で、エンジン回転速度とカム軸位相に基づいて第２気筒＃２の今回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を予測すると共に、第２気筒＃２の前回の噴射実施行程における燃圧センサ２４の燃圧検出信号に基づいて第２気筒＃２の前回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を学習し、これらの燃圧ボトム位置の予測値と学習値とに基づいて第２気筒＃２の今回の噴射実施行程における最終的な燃圧ボトム位置を算出する。この後、ステップ１１１に進み、第２気筒＃２の今回の噴射実施行程における最終的な燃圧ボトム位置Ｐrmin(#2)を、第２気筒＃２の燃料噴射弁２３の噴射開始時期Ｉsoi(#2) として設定する。
Ｉsoi(#2) ＝Ｐrmin(#2)

一方、上記ステップ１０５で、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第２気筒＃２の噴射セットタイミングＳet(#2)ではないと判定された場合には、ステップ１０６に進み、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第３気筒＃３の噴射セットタイミングＳet(#3)であるか否かを判定する。

このステップ１０６で、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第３気筒＃３の噴射セットタイミングＳet(#3)であると判定された場合には、前記図３で説明した方法で第３気筒＃３の燃料噴射弁２３の噴射開始時期Ｉsoi(#3) を設定する。まず、ステップ１１２で、エンジン回転速度とカム軸位相に基づいて第３気筒＃３の今回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を予測すると共に、第３気筒＃３の前回の噴射実施行程における燃圧センサ２４の燃圧検出信号に基づいて第３気筒＃３の前回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を学習し、これらの燃圧ボトム位置の予測値と学習値とに基づいて第３気筒＃３の今回の噴射実施行程における最終的な燃圧ボトム位置を算出する。この後、ステップ１１３に進み、第３気筒＃３の今回の噴射実施行程における最終的な燃圧ボトム位置Ｐrmin(#3)を、第３気筒＃３の燃料噴射弁２３の噴射開始時期Ｉsoi(#3) として設定する。
Ｉsoi(#3) ＝Ｐrmin(#3)

一方、上記ステップ１０６で、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第３気筒＃３の噴射セットタイミングＳet(#3)ではないと判定された場合には、ステップ１０７に進み、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第４気筒＃４の噴射セットタイミングＳet(#4)であるか否かを判定する。

このステップ１０７で、現在のクランク角位置Ｃrnkposが第４気筒＃４の噴射セットタイミングＳet(#4)であると判定された場合には、前記図３で説明した方法で第４気筒＃４の燃料噴射弁２３の噴射開始時期Ｉsoi(#4) を設定する。まず、ステップ１１４で、エンジン回転速度とカム軸位相に基づいて第４気筒＃４の今回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を予測すると共に、第４気筒＃４の前回の噴射実施行程における燃圧センサ２４の燃圧検出信号に基づいて第４気筒＃４の前回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を学習し、これらの燃圧ボトム位置の予測値と学習値とに基づいて第４気筒＃４の今回の噴射実施行程における最終的な燃圧ボトム位置を算出する。この後、ステップ１１５に進み、第４気筒＃４の今回の噴射実施行程における最終的な燃圧ボトム位置Ｐrmin(#4)を、第４気筒＃４の燃料噴射弁２３の噴射開始時期Ｉsoi(#4) として設定する。
Ｉsoi(#4) ＝Ｐrmin(#4)

尚、上記ステップ１０４〜１０７で全て「Ｎｏ」と判定された場合には、現在のクランク角位置Ｃrnkposがいずれの気筒の噴射セットタイミングでもないと判断して、そのまま本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例では、高圧ポンプ１４の機能異常によりリリーフ弁２６の開弁と閉弁が繰り返される状態のとき（つまり高圧燃料通路内の燃圧がリリーフ圧付近で上下に変動する脈動状態になっているとき）に、燃料噴射弁２３の噴射時期を高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミング（例えば燃圧ボトム位置）に設定するようにしたので、燃料噴射弁２３の噴射時期における燃圧を噴射許容範囲内にすることができて、燃料噴射弁２３の噴射時期における燃圧が過度に高圧（例えば燃料噴射弁２３や燃圧センサ２４の正常動作範囲を越えるような燃圧）になることを回避することができ、エンジンの運転に必要な燃料を確実に噴射することができる。

また、本実施例では、第ｉ気筒＃ｉの燃料噴射弁２３の噴射時期を算出する場合に、エンジン回転速度とカム軸位相に基づいて第ｉ気筒＃ｉの今回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を予測すると共に、第ｉ気筒＃ｉの前回の噴射実施行程における燃圧センサ２４の燃圧検出信号に基づいて第ｉ気筒＃ｉの前回の噴射実施行程における燃圧ボトム位置を学習し、これらの燃圧ボトム位置の予測値と学習値とに基づいて第ｉ気筒＃ｉの今回の噴射実施行程における最終的な燃圧ボトム位置を算出し、この最終的な燃圧ボトム位置を第ｉ気筒＃ｉの燃料噴射弁２３の噴射開始時期として設定するようにしたので、エンジン運転状態（エンジン回転速度やカム軸位相）及び燃料供給システムの個体差や経時変化に左右されずに、燃料噴射弁２３の噴射時期を燃圧ボトム位置に精度良く設定することができる。

尚、上記実施例では、高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミング（例えば燃圧ボトム位置）の予測結果と学習結果の両方に基づいて燃料噴射弁２３の噴射時期を設定するようにしたが、これに限定されず、例えば、高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングの予測結果のみに基づいて燃料噴射弁２３の噴射時期を設定するようにしたり、或は、高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングの学習結果のみに基づいて燃料噴射弁２３の噴射時期を設定するようにしても良い。

また、上記実施例では、高圧燃料通路内の燃圧が噴射許容範囲内になるタイミングとして、燃圧ボトム位置（高圧燃料通路内の燃圧がボトム値となるタイミング）を採用するようにしたが、これに限定されず、例えば、高圧燃料通路内の燃圧が所定値以下になるクランク角範囲内のタイミングや、燃圧ボトム位置を含む所定クランク角範囲内のタイミングを採用するようにしても良い。

また、本発明の適用範囲は、４気筒エンジンの燃料供給システムに限定されず、３気筒以下のエンジンの燃料供給システムや５気筒以上のエンジンの燃料供給システムに本発明を適用しても良い。

その他、本発明は、燃料供給システムの構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…燃料タンク、１２…低圧ポンプ、１４…高圧ポンプ、１５…ポンプ室、１６…ピストン、１７…カム軸、１８…カム、１９…燃圧制御弁、２０…逆止弁、２１…高圧燃料配管（高圧燃料通路）、２２…デリバリパイプ（高圧燃料通路）、２３…燃料噴射弁、２４…燃圧センサ（燃圧検出手段）、２５…燃料戻し通路、２６…リリーフ弁、３０…可変バルブタイミング機構、３２…クランク角センサ、３３…カム角センサ、３４…ＥＣＵ（ポンプ異常時噴射時期設定手段）

Claims (5)

1. 高圧ポンプから吐出される高圧の燃料を燃料噴射弁に供給する高圧燃料通路と、前記高圧燃料通路内の燃圧が所定のリリーフ圧よりも高くなったときに開弁して前記高圧燃料通路内の燃圧を低下させるリリーフ弁とを備えた内燃機関の高圧燃料供給装置において、
   前記高圧ポンプの機能異常により前記リリーフ弁の開弁と閉弁が繰り返される状態のときに、前記燃料噴射弁の噴射時期を通常時とは異なるタイミングに設定するポンプ異常時噴射時期設定手段を備えていることを特徴とする内燃機関の高圧燃料供給装置。
2. 前記ポンプ異常時噴射時期設定手段は、前記燃料噴射弁の噴射時期を前記高圧燃料通路内の燃圧が所定の噴射許容範囲内になるタイミングに設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
3. 前記高圧ポンプは、内燃機関のカム軸で駆動され、
   内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「カム軸位相」という）を変化させることでバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構を備え、
   前記ポンプ異常時噴射時期設定手段は、内燃機関の回転速度と前記カム軸位相に基づいて前記高圧燃料通路内の燃圧が前記噴射許容範囲内になるタイミングを予測し、その予測結果に基づいて前記燃料噴射弁の噴射時期を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
4. 前記高圧燃料通路内の燃圧を検出する燃圧検出手段を備え、
   前記ポンプ異常時噴射時期設定手段は、前記燃圧検出手段の燃圧検出信号に基づいて前記高圧燃料通路内の燃圧が前記噴射許容範囲内になるタイミングを学習し、その学習結果に基づいて前記燃料噴射弁の噴射時期を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。
5. 前記高圧ポンプは、内燃機関のカム軸で駆動され、
   内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「カム軸位相」という）を変化させることでバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構と、
   前記高圧燃料通路内の燃圧を検出する燃圧検出手段とを備え、
   前記ポンプ異常時噴射時期設定手段は、内燃機関の回転速度と前記カム軸位相に基づいて前記高圧燃料通路内の燃圧が前記噴射許容範囲内になるタイミングを予測すると共に、前記燃圧検出手段の燃圧検出信号に基づいて前記高圧燃料通路内の燃圧が前記噴射許容範囲内になるタイミングを学習し、その予測結果と学習結果に基づいて前記燃料噴射弁の噴射時期を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置。

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