JP2013015067A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が目標値よりも高くなることを解消できる燃料供給装置を提供する。
【解決手段】内燃機関に備えられた燃料噴射弁３１へ、燃料タンク１０内の燃料を供給する電動式の燃料ポンプ２１と、燃料ポンプへの印加電圧を制御するＥＣＵ４０（制御手段）と、燃料ポンプから燃料噴射弁に至るまでの燃料供給経路に接続され、燃料ポンプから吐出された燃料の一部を燃料タンクへ戻すリターン配管３３ａと、リターン配管３３ａの内部通路を開閉する減圧弁３６（電磁弁）と、燃料噴射弁からの燃料噴射量（エンジン使用量Ｑｏｕｔ）が所定未満となっている低消費状態であるか否かを判定する判定手段と、を備え、低消費状態であると判定されている時には減圧弁を開弁させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料タンク内の燃料を供給する電動式の燃料ポンプにより燃料噴射弁へ供給する燃料供給装置に関する。

内燃機関に備えられた従来の燃料供給装置では、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁へ供給する電動式の燃料ポンプを駆動させるにあたり、燃料ポンプへ一定の電圧を印加するのが一般的であった。なお、レギュレータを備えることで、燃料噴射弁への供給圧力が所定圧を超えることは回避させる。

そして近年では、燃料ポンプへの印加電圧をデューティ制御することで、エンジン運転状態に合わせてデリバリパイプ内の燃圧が目標値となるように制御して、排気エミッションの向上や燃料ポンプの省電力化を図る装置が増えてきている（特許文献１参照）。なお、前記デリバリパイプとは、燃料ポンプから供給される燃料を蓄圧して、その蓄圧した燃料を複数の燃料噴射弁へ分配する容器である。

特開２００９−２０３８１４号公報

しかしながら、燃料ポンプには印加電圧の下限制約が存在する。例えば、印加電圧を下限値以下にすると、以下の不具合が懸念されるようになる。すなわち、ポンプの駆動トルクが過小になり、ポンプインペラ等に異物が噛み込んで回転不能にロックされる。また、ポンプを駆動させるモータのブラシとコンミテータとの間に油膜が発生して所望の駆動トルクが得られなくなる。また、ポンプ内のベーパー排出が不十分となりベーパーロックする。また、モータの冷却が不十分となり焼き付きが生じる。

そして、このように印加電圧の下限制約が存在することが原因で、燃圧の前記目標値が低い時であってもポンプ吐出量を十分に下げるよう印加電圧を下げることができず、実燃圧が目標燃圧よりも高くなる不具合が生じる、との知見を本発明者は得た。

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、その目的は、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が目標値よりも高くなることを解消できる燃料供給装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、内燃機関に備えられた燃料噴射弁へ、燃料タンク内の燃料を供給する電動式の燃料ポンプと、前記燃料ポンプへの印加電圧を制御して、前記燃料ポンプからの燃料吐出量を制御する制御手段と、前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁に至るまでの燃料供給経路に接続され、前記燃料ポンプから吐出された燃料の一部を前記燃料タンクへ戻すリターン配管と、前記リターン配管の内部通路を開閉する電磁弁と、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量が所定未満となっている低消費状態であるか否かを判定する判定手段と、を備え、前記低消費状態であると判定されている時には、前記電磁弁を開弁させることを特徴とする。

これによれば、低消費状態の時には、燃料ポンプから吐出された燃料の一部がリターン配管を通じて燃料タンクへ戻ることとなる。よって、燃料ポンプへの印加電圧の下限制約が存在することに起因して、ポンプ吐出量を低消費状態に応じた量に十分に低下できない場合であっても、燃料ポンプから過剰に吐出した分をリターン配管から排出できる。よって、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が目標値よりも高くなることを解消できる。

請求項２記載の発明では、前記制御手段は、前記燃料吐出量の目標値に応じて前記印加電圧を設定しており、前記低消費状態であると判定されている時には、前記リターン配管を流れるリターン量の想定分だけ前記目標値を増量させることを特徴とする。

ここで、電磁弁を開弁させれば、リターン配管から排出されるリターン量の分だけ燃料噴射弁へ供給される供給量が少なくなり、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が目標値よりも低くなることが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、低消費状態であると判定されている時には目標値を増量させるので、前記懸念を解消できる。

請求項３記載の発明では、前記目標値を増量させる制御に切り替えてから、前記電磁弁の近傍での流量が増加を開始した後に前記電磁弁を開弁させることを特徴とする。

ここで、燃料ポンプからの燃料吐出圧（ポンプ吐出圧）は、上述の如く目標値を増量させる制御（増量制御）に切り替えた時点で直ぐに増大する。しかし、燃料供給経路のうち電磁弁近傍の燃料圧力は、ポンプ吐出圧が増大してから所定時間が経過した後に増大を開始する。つまり、ポンプ吐出圧の増大に遅れて電磁弁近傍の燃圧は増大するので、増量制御に切り替えた時点で直ぐに電磁弁を開弁させると、燃料噴射弁への供給圧力が目標圧力に対して大幅に低下することが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、増量制御に切り替えてから、電磁弁近傍での流量が増加を開始した後に電磁弁を開弁させるので、上記懸念を解消できる。

具体的には、増量制御に切り替えてから所定のディレイ時間（図５中の符号Ｄ１参照）が経過した時点を、「電磁弁近傍での流量が増加を開始した時点」とみなして電磁弁を開弁させればよい。或いは、モデル式等を用いた演算により「電磁弁近傍での流量が増加を開始する時点」を推測して電磁弁を開弁させてもよい。

請求項４記載の発明では、前記目標値を増量させる制御を終了してから、前記電磁弁の近傍での流量が減少を開始した後に前記電磁弁を閉弁させることを特徴とする。

ここで、燃料ポンプからの燃料吐出圧（ポンプ吐出圧）は、上述の如く目標値を増量させる制御を終了した時点で直ぐに減少する。しかし、燃料供給経路のうち電磁弁近傍の燃料圧力は、ポンプ吐出圧が減少してから所定時間が経過した後に減少を開始する。つまり、ポンプ吐出圧の減少に遅れて電磁弁近傍の燃圧は減少するので、増量制御を終了した時点で直ぐに電磁弁を閉弁させると、燃料噴射弁への供給圧力が目標圧力に対して大幅に上昇することが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、増量制御を終了してから、前記電磁弁の近傍での流量が減少を開始した後に電磁弁を閉弁させるので、上記懸念を解消できる。

具体的には、増量制御を終了してから所定のディレイ時間（図５中の符号Ｄ２参照）が経過した時点を、「電磁弁近傍での流量が減少を開始した時点」とみなして電磁弁を閉弁させればよい。或いは、モデル式等を用いた演算により「電磁弁近傍での流量が減少を開始する時点」を推測して電磁弁を閉弁させてもよい。

請求項５記載の発明では、前記目標値を増量させる制御を開始または終了させてから所定のディレイ時間が経過した後に、前記電磁弁の開閉を切り替えるように制御しており、前記燃料噴射弁へ供給する燃料の圧力が高くなっている時ほど、前記ディレイ時間を長くすることを特徴とする。

ディレイ時間を過剰に長く設定すると、燃料噴射弁への供給燃圧が目標値よりも高くなり、過剰に短く設定すると目標値よりも低くなるため、これらの点を鑑みた最適な値に設定することが要求される。そして、このような最適値は、増量制御に切り替える直前の供給燃圧に応じて異なる値となることを本発明者は見出した。そこで上記発明では、供給燃圧が高くなっている時ほどディレイ時間を長くするので、ディレイ時間を先述した最適値にすることを実現でき、目標値に対して供給燃圧を高精度で制御できる。

請求項６記載の発明では、前記燃料噴射弁へ供給する燃料の実圧力が目標燃圧より所定以上高くなっている場合には、前記判定手段による判定結果に拘わらず、前記電磁弁を開弁させることを特徴とする。

これによれば、実圧力が目標燃圧に対して所定以上高くなった時に、電磁弁を開弁させることで実圧力を迅速に低下させることができる。よって、実圧力を目標燃圧に一致させる制御の応答性を向上できる。特に、燃料供給経路に実圧力の低下を抑制する手段（例えば逆止弁）が設けられている場合には、電磁弁を開弁させなければ実圧力を迅速に低下させることができないので、このような逆止弁等の手段が設けられている場合に上記発明を適用すれば、実圧力を迅速に低下させるといった前記効果が好適に発揮される。

なお、以上に説明した各種発明を実施するにあたり、前記判定手段による判定結果に応じて、前記電磁弁を全閉および全開のいずれかに切り替えるオンオフ制御を実施してもよいし、電磁弁の作動をデューティ制御して、リターン配管から排出する流量を制御することもできる。但しデューティ制御を実施した場合には、デューティ制御に伴い生じる通電接点のオンオフ作動音が運転者にとって耳障りとなり、また、コストアップを招く。そのため、電磁弁の作動についてはデューティ制御よりもオンオフ制御が有効である。

また、以上に説明した各種発明において、低消費状態であるか否かの判定に応じて電磁弁の開閉状態を切り替えるにあたり、低消費状態であるか否かの判定にヒステリシスを設けることで、電磁弁が短時間で開閉を繰り返すこと（チャタリング）の抑制を図ることが望ましい。

本発明の第１実施形態において、燃料供給装置および燃料噴射システムを示す構成図。 図１で採用されている燃料ポンプの特性を示すグラフ。 図１の減圧弁を制御する手順を示すフローチャート。 ポンプ駆動デューティとポンプ吐出量Ｑｐとの関係を計測した結果を示すグラフ。 図３の処理を実施した場合の一態様を示すタイムチャート。 本発明の第２実施形態において、減圧弁を制御する手順を示すフローチャート。 図６の制御による作用効果を説明するタイムチャート。

以下、本発明にかかる燃料供給装置を具体化した一実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する燃料供給装置は、車両用のエンジン（内燃機関）に搭載されたものであり、当該エンジンには、複数の気筒の各々に燃料噴射弁が備えられた多気筒エンジン、かつ、点火式のガソリンエンジンを想定している。

（第１実施形態）
図１は、車両に搭載された燃料タンク１０内にはサブタンク１１が備えられており、そのサブタンク１１内に燃料ポンプユニット２０が設置されている。燃料ポンプユニット２０は、サブタンク１１内の燃料をデリバリパイプ３０へ供給する。デリバリパイプ３０は、供給されてきた燃料を蓄圧して、エンジンの各気筒に設けられた燃料噴射弁３１へ分配する。

燃料噴射弁３１の作動（噴射開始時期および噴射期間）は、電子制御ユニット（ＥＣＵ４０）により制御される。具体的には、エンジン運転状態（例えばエンジン負荷およびエンジン回転速度）に基づき目標噴射量を算出し、その目標噴射量となるように燃料噴射弁３１の開弁時間（噴射期間）を制御する。

燃料ポンプユニット２０は、燃料ポンプ２１、サクションフィルタ２２、メインフィルタ２３、残圧保持バルブ２４を一体に組み付けて構成されている。燃料ポンプ２１は、ケーシング内にインペラを収容して構成されたポンプ部２１ａと、インペラを回転駆動させる電動モータ２１ｂとを備えて構成されている。

そして、電動モータ２１ｂへ電力供給してポンプ部２１ａを回転駆動させると、サブタンク１１内の燃料がサクションフィルタ２２を通じてポンプ部２１ａに吸入され、燃料ポンプ２１の吐出口２１ｃから吐出される。その後、メインフィルタ２３および残圧保持バルブ２４を通過して、燃料ポンプユニット２０から吐出される。

吐出口２１ｃから吐出された燃料の一部は、図示しないジェットポンプに供給される。これにより、燃料タンク１０内の燃料がサブタンク１１内に汲み上げられることとなる。なお、以下の説明では、燃料ポンプ２１の吐出口２１ｃから吐出される燃料の流量をポンプ吐出量Ｑｐ（燃料吐出量）とし、ジェットポンプに供給される燃料の流量をジェットポンプ駆動量Ｑｊとし、デリバリパイプ３０へ供給される燃料の流量を供給量Ｑｉｎとする。また、燃料噴射弁３１から噴射される燃料の流量をエンジン使用量Ｑｏｕｔとする。また、後述する減圧弁３６を開弁してリターンさせる燃料の流量をリターン量Ｑｒとする。

残圧保持バルブ２４は、設定圧力（例えば２００ｋＰａ）以上の時に開弁してサブタンク１１へ燃料をリークするように作動し、設定圧力未満の時には閉弁してリークしないように作動する。これにより、燃料ポンプ２１の駆動を停止した後において、残圧保持バルブ２４の下流側の燃料圧力を設定圧力に維持するように残圧保持する。

燃料ポンプユニット２０とデリバリパイプ３０とを接続する高圧配管３３には、上流側から順に、逆止弁３４、リリーフ弁３５、減圧弁３６（電磁弁）が取り付けられている。なお、これらの逆止弁３４、リリーフ弁３５および減圧弁３６は、燃料タンク１０内に位置する。

逆止弁３４は、高圧配管３３から燃料ポンプユニット２０へ燃料が逆流することを防止する。リリーフ弁３５は、燃料の圧力が上限圧力（例えば６００ｋＰａ）を超えた時に開弁して燃料をリリーフさせる。これにより、上限圧力を超えた圧力の燃料がデリバリパイプ３０へ供給されることを防止する。

減圧弁３６は、ＥＣＵ４０により駆動制御される電磁弁であり、ＥＣＵ４０により通電オンすると開弁して、高圧配管３３内の燃料を燃料タンク１０へ戻す。なお、ＥＣＵ４０は、減圧弁３６の開度をデューティ制御等により調整しているわけではなく、全開か全閉のいずれかにオンオフ制御する。ちなみに、減圧弁３６の下流側に接続された配管がリターン配管３３ａに相当する。また、燃料ポンプ２１の吐出口２１ｃからデリバリパイプ３０に至るまでの経路が「燃料供給経路」に相当する。

ところで、エンジンの運転状態に応じて、デリバリパイプ３０内の燃料圧力（供給圧）の最適値は異なってくる。つまり、供給圧を最適値に制御すれば、排気エミッション向上やエンジン出力向上を図ることができる。そこでＥＣＵ４０は、エンジンの運転状態（例えばエンジン負荷およびエンジン回転速度）に応じた目標供給圧Ｐｔｒｇを算出し、目標供給圧Ｐｔｒｇに応じたポンプ吐出量となるよう、燃料ポンプ２１の作動を制御する。具体的には、所望のポンプ吐出量Ｑｐとなるよう、電動モータ２１ｂへの印加電圧をデューティ制御する。

なお、ＥＣＵ４０は、燃圧センサ３２により検出された実際の供給圧（実供給圧Ｐａｃｔ）を逐次取得しており、検出した実供給圧Ｐａｃｔが目標供給圧Ｐｔｒｇとなるように、燃料ポンプユニット２０の作動をフィードバック制御している。ちなみに、ＥＣＵ４０から出力されたデューティ信号（０〜５Ｖ）はコントローラ４１に入力され、コントローラ４１は、入力されたデューティ信号に対応したデューティ比の駆動電圧（０〜１２Ｖ）を電動モータ２１ｂへ印加する。

ところで、燃料ポンプ２１には印加電圧の下限制約が存在する。例えば、印加電圧を下限値以下にすると、以下の不具合が懸念されるようになる。すなわち、ポンプ部２１ａのインペラの回転トルクが過小になり、インペラとケーシングの間に異物が噛み込んで回転不能にロックされる。また、電動モータ２１ｂのブラシとコンミテータとの間に油膜が発生して所望の駆動トルクが得られなくなる。また、ポンプ内のベーパー排出が不十分となりベーパーロックする。また、電動モータ２１ｂの冷却が不十分となり焼き付きが生じる。したがって、これらの懸念全てを解消できるように、印加電圧の下限値（図２の例ではＢ２Ｖ）が設定されている。

図２は、図１で採用されている燃料ポンプ２１の特性を示すグラフであって、燃圧、流量（ポンプ吐出量Ｑｐ）および印加電圧の関係を示すものである。例えば、直線Ｌ１は、印加電圧を最大（例えばＢ１Ｖ）にした時のポンプ吐出量Ｑｐと燃圧の関係を示す。但し、ポンプ流量の機差ばらつきやインペラ等の磨耗による流量低下、先述したフィルミングによる流量低下、各種フィルタ２２，２３での圧力損失による流量低下等、各種の流量低下分（斜線Ｄ１参照）を見込んで、印加電圧を最大にした時のポンプ吐出量Ｑｐは直線Ｌ２であるとみなす。また、図中の直線Ｌ３は、印加電圧を先述した下限値（例えばＢ２Ｖ）にした時のポンプ吐出量Ｑｐと燃圧の関係を示す。さらに、図中の斜線Ｄ２はジェットポンプ駆動量Ｑｊを示す。

スロットルバルブを最大にした状態（ＷＯＴ）でエンジンを運転させている時には、燃圧がＡ１ｋＰａとなるように制御するため、その時のポンプ吐出量は図中の縦軸にて符号Ｑｐ（ｍａｘ）に示す値となる。したがって、このポンプ吐出量Ｑｐ（ｍａｘ）からジェットポンプ駆動量Ｑｊを減算した量が、リターン量Ｑｒをゼロとした場合の供給量Ｑｉｎに相当する。要するに、ＷＯＴ時のエンジン使用量Ｑｏｕｔおよびジェットポンプ駆動量Ｑｊから算出されるポンプ吐出量Ｑｐ（ｍａｘ）を、最大電圧時に吐出可能な能力の燃料ポンプ２１が選定されている。

そして、このように選定した燃料ポンプ２１において、エンジンをアイドル運転させている時には、燃圧がＡ２ｋＰａとなるように制御するため、印加電圧を下限値にした時のポンプ吐出量は図中の縦軸にて符号Ｑｐ（ｍｉｎ）に示す値となる。したがって、このポンプ吐出量Ｑｐ（ｍｉｎ）からジェットポンプ駆動量Ｑｊを減算した量が、リターン量Ｑｒをゼロとした場合の供給量Ｑｉｎに相当する。

しかしながら、このように印加電圧の下限制約が存在することに起因して、エンジン使用量Ｑｏｕｔが少量の場合には、その使用量Ｑｏｕｔに対する供給量Ｑｉｎが過剰となる。換言すれば、燃圧の目標値が低い時であってもポンプ吐出量Ｑｐを十分に下げることができず、実燃圧が目標燃圧よりも高くなる不具合が生じる、との知見を本発明者は得た。そこで本実施形態では、エンジン使用量Ｑｏｕｔが所定値未満である場合には、減圧弁３６を開弁してリターン量Ｑｒを生じさせ、エンジン使用量Ｑｏｕｔに対する供給量Ｑｉｎを最適な量に調整する。

図３は、この調整にかかる制御手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ４０が有するマイクロコンピュータにより所定周期で繰り返し実行される。

先ず、図３に示すステップＳ１０（判定手段）において、エンジン使用量Ｑｏｕｔが所定値未満（低消費状態）であるか否かを判定する。エンジン使用量Ｑｏｕｔは、先述した目標噴射量に基づき算出すればよい。所定量未満であると判定されれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１１に進み、印加電圧が下限値Ｌ３で制限される低消費状態とみなして、減圧弁３６を開弁させるよう開判定する。

一方、所定量Ｑｔｈ未満であると判定されれば（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ２０に進み、エンジン使用量Ｑｏｕｔが図中の符号（ａ）に示すヒステリシス分を所定値Ｑｔｈに加算した値以上であるか否かを判定する。Ｑｏｕｔ≧Ｑｔｈ＋ヒステリシス分と判定されれば（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ステップＳ２１に進み、印加電圧が下限値Ｌ３で制限されていない非低消費状態とみなして、減圧弁３６を閉弁させるよう閉判定する。ちなみに、ステップＳ１０，Ｓ２０の両方で否定判定された場合には、ステップＳ１１またはＳ２１で為された現状の判定を維持させる。

ところで、ＥＣＵ４０がコントローラ４１へ出力するデューティ信号は、目標供給圧Ｐｔｒｇおよびエンジン使用量Ｑｏｕｔに応じて決定される。具体的には、目標供給圧Ｐｔｒｇおよびエンジン使用量Ｑｏｕｔと関連付けられたデューティ比の適合値を予め試験して取得しておき、マップ等にて予め記憶させておく。そして、エンジン運転時において、都度のエンジン使用量Ｑｏｕｔおよび目標供給圧Ｐｔｒｇに基づき、前記マップを参照してデューティ比の適合値を取得し、取得したデューティ比のデューティ信号をコントローラ４１へ出力する。

但し、減圧弁３６を開弁させている場合には、リターン量Ｑｒの分だけ供給量Ｑｉｎが少なくなる。この点を鑑み、前記マップを、開弁用と閉弁時用の２種類に分けて作成しておき、開弁用マップによるデューティ比の方が、閉弁用マップによるデューティ比よりも大きくなるように設定する。これにより、開弁時にはリターン量Ｑｒの分だけポンプ吐出量Ｑｐが増量されることとなる。

なお、開弁時用マップを廃止して、閉弁用マップに基づくデューティ比を増大させる補正して、開弁時におけるデューティ信号を設定してもよい。或いは、開弁時用マップおよび閉弁用マップの両方を廃止してもよく、この場合には、図５において、開判定時ｔ１または閉判定時ｔ３にマップを切り替えることに替え、コントローラ４１から出力される電圧値を閉弁用と開弁用とで切り替えることとなる。

図３の説明に戻り、ステップＳ１１にて開判定されていれば、次のステップＳ１２にて、先述した開弁用マップを用いるように使用マップを切り替え、開弁用マップを用いて設定したデューティ信号を出力する。但し、使用マップを開弁用マップに切り替えてポンプ制御を開始した時点から所定のディレイ時間が経過するまでは、減圧弁３６を閉弁状態に維持させておき（Ｓ１３：ＮＯ）、前記ディレイ時間が経過した時点（Ｓ１３：ＹＥＳ）で、ステップＳ１４に進み減圧弁３６を開弁させる。

一方、ステップＳ２１にて閉判定されていれば、次のステップＳ２２にて、先述した閉弁用マップを用いるように使用マップを切り替え、閉弁用マップを用いて設定したデューティ信号を出力する。但し、使用マップを閉弁用マップに切り替えてポンプ制御を開始した時点から所定のディレイ時間が経過するまでは、減圧弁３６を開弁状態に維持させておき（Ｓ２３：ＮＯ）、前記ディレイ時間が経過した時点（Ｓ２３：ＹＥＳ）で、ステップＳ２４に進み減圧弁３６を閉弁させる。

図４は、コントローラ４１から電動モータ２１ｂへ出力されるポンプ駆動デューティとポンプ吐出量Ｑｐとの関係を計測した結果を示すグラフである。先述した使用マップの切り替えに伴い、ポンプ吐出量Ｑｐが所定量（例えば６０Ｌ／ｈ）未満で有る低消費状態の時には、ポンプ駆動デューティがリターン量Ｑｒの分だけ上乗せして増量されていることを図４は示す。

図５は、図３の処理を実施した場合の一態様を示すタイムチャートであり、先ず、車両走行中にスロットル開度を小さくするよう操作したことに伴いエンジン使用量Ｑｏｕｔが低下している状況（図５の左側参照）について説明する。

エンジン使用量Ｑｏｕｔが所定量Ｑｔｈ未満となったｔ１時点で、閉弁用マップから開弁用マップに切り替える（図５（ａ）（ｂ）参照）。そして、このマップ切り替えに伴い、ポンプ吐出量Ｑｐがリターン量Ｑｒの分だけ増量する（図５（ｃ）参照）。その後、ｔ１時点から所定のディレイ時間Ｄ１が経過したｔ２時点で、減圧弁３６を開弁させる（図５（ｄ）参照）。

ここで、電動モータ２１ｂへの印加電圧は、目標供給圧Ｐｔｒｇと実供給圧Ｐａｃｔとの偏差に応じてフィードバック補正される。そのため、本実施形態に反して減圧弁３６を廃止しても、前記フィードバック補正により実供給圧Ｐａｃｔを目標供給圧Ｐｔｒｇにすることができる。しかし、その応答性が悪く、実供給圧Ｐａｃｔを迅速に目標供給圧Ｐｔｒｇにすることはできない。これに対し、本実施形態では、下限値Ｌ３の制約に起因して、目標供給圧Ｐｔｒｇに対するポンプ吐出量Ｑｐが過剰になると予測される場合には、減圧弁３６を開弁させて余剰分をリリーフさせるので、迅速に目標供給圧Ｐｔｒｇにすることができる。つまり、減圧弁３６の開弁によりフィードフォワード制御していると言える。

図５の説明に戻り、次に、車両走行中にスロットル開度を大きくするよう操作したことに伴いエンジン使用量Ｑｏｕｔが増加している状況（図５の右側参照）について説明する。エンジン使用量Ｑｏｕｔが所定量Ｑｔｈ＋ヒステリシス分以上となったｔ３時点で、開弁用マップから閉弁用マップに切り替える（図５（ａ）（ｂ）参照）。そして、このマップ切り替えに伴い、ポンプ吐出量Ｑｐがリターン量Ｑｒの分だけ減量する（図５（ｃ）参照）。その後、ｔ３時点から所定のディレイ時間Ｄ２が経過したｔ４時点で、減圧弁３６を閉弁させる（図５（ｄ）参照）。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）低消費状態の時には減圧弁３６を開弁させるので、ポンプ吐出量Ｑｐの一部がリターン量Ｑｒとして燃料タンク１０へ戻ることとなる。よって、燃料ポンプ２１の下限値Ｌ３の制約に起因して、ポンプ吐出量Ｑｐを低消費状態に応じたエンジン使用量Ｑｏｕｔに十分に低下できない場合であっても、ポンプ吐出量Ｑｐの余剰分を減圧弁３６から排出できる。よって、デリバリパイプ３０への供給量Ｑｉｎをエンジン使用量Ｑｏｕｔに応じた適正量にすることができ、実供給圧Ｐａｃｔが目標供給圧Ｐｔｒｇよりも高くなることを解消できる。

（２）減圧弁３６を開弁させれば、リターン量Ｑｒの分だけデリバリパイプ３０へ供給される供給量Ｑｉｎが少なくなるとの懸念に対し、本実施形態では、低消費状態であると判定されている時には閉弁用マップから開弁用マップに切り替えてポンプ吐出量Ｑｐを増量させるので、前記懸念を解消できる。

（３）ここで、ポンプ吐出量Ｑｐおよび吐出圧は、開弁用マップ（増量制御）に切り替えた時点で直ぐに増大する。しかし、減圧弁３６近傍の燃料圧力は、ポンプ吐出圧が増大してから所定時間が経過した後に増大する。つまり、ポンプ吐出圧の増大に遅れて減圧弁３６近傍の燃圧は増大するので、開弁用マップに切り替えたｔ１時点で直ぐに減圧弁３６を開弁させると、実供給圧Ｐａｃｔが目標供給圧Ｐｔｒｇに対して大幅に低下することが懸念される。この点を鑑みた本実施形態では、開弁用マップに切り替えたｔ１時点から、所定のディレイ時間Ｄ１が経過したｔ２時点で減圧弁３６を開弁させるので、上記懸念を解消できる。

（４）開弁用マップから閉弁用マップに切り替えた場合も同様にして、閉弁用マップに切り替えたｔ３時点から、所定のディレイ時間Ｄ２が経過したｔ４時点で減圧弁３６を閉弁させるので、ｔ３時点で閉弁させることにより実供給圧Ｐａｃｔが目標供給圧Ｐｔｒｇに対して大幅に上昇する、といった懸念を解消できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、低消費状態である場合に減圧弁３６を開弁させているが、本実施形態では、低消費状態であるか否かに拘わらず、実供給圧Ｐａｃｔが目標供給圧Ｐｔｒｇよりも所低圧Ｐａ以上高くなった場合に減圧弁３６を開弁させている。なお、本実施形態における燃料供給装置のハード構成は、図１に示す上記第１実施形態と同じである。

図６は、本実施形態にかかる減圧弁３６の開弁制御手順を示すフローチャートであり、先ずステップＳ３０において、実供給圧Ｐａｃｔおよび目標供給圧Ｐｔｒｇを取得する。次のステップＳ３１では、Ｐａｃｔ≧Ｐｔｒｇ＋Ｐａであるか否かを判定し、肯定判定されれば次のステップＳ３２にて減圧弁３６を開弁させる。一方、ステップＳ３１にて否定判定されれば次のステップＳ３３にて減圧弁３６を閉弁させる。

なお、図６の処理は、図３の処理とは別に実施される割り込み処理である。また、図６の処理では、開弁用マップへの切り替えは実施しない。また、図６の処理では、図５に示すディレイ時間Ｄ１，Ｄ２を廃止して、ステップＳ３１での判定が切り替わった時点で直ぐに減圧弁３６を作動させる。また、ステップＳ３１の判定にはヒステリシスを設けておくことが望ましい。

図７は、図６の制御による作用効果を説明するタイムチャートであり、図中の実線は実供給圧Ｐａｃｔの変化を表し、点線は目標供給圧Ｐｔｒｇの変化を表す。目標供給圧Ｐｔｒｇがｔａ時点でステップ状に低下した場合、図６の制御による減圧弁３６の開弁を実施しなければ、実供給圧Ｐａｃｔは燃料噴射弁３１から燃料が噴射されることに伴って徐々に低下していく（図７（ａ）参照）。

これに対し、図６の制御による減圧弁３６の開弁を実施すれば、ｔａ時点で減圧弁３６が開弁することとなり、実供給圧Ｐａｃｔと目標供給圧Ｐｔｒｇとの偏差が所低圧Ｐａになるｔｃ時点までの期間、減圧弁３６の開弁状態が継続される（図７（ｂ）参照）。これにより、実供給圧Ｐａｃｔを目標供給圧Ｐｔｒｇにまで低下させるに要する時間（ｔａ〜ｔｂ）を短縮でき、特に目標供給圧Ｐｔｒｇが急激に低下した場合における実供給圧Ｐａｃｔの応答性を向上できる。

（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、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記第１実施形態では、エンジン使用量Ｑｏｕｔが所定値Ｑｔｈ未満である場合に低消費状態であると見なして減圧弁３６を開弁させているが、ＥＣＵ４０から出力するデューティ信号のデューティ比が所定値未満である場合に、低消費状態であると見なして減圧弁３６を開弁させてもよい。

・上記第１実施形態で設定されているディレイ時間Ｄ１，Ｄ２を、その時の実供給圧Ｐａｃｔに応じて可変設定してもよい。例えば、実供給圧Ｐａｃｔが高い場合には、マップ切り替えによりポンプ吐出量Ｑｐを変化させてから減圧弁３６近傍の燃圧が変化するまでの遅れ時間が短くなるので、実供給圧Ｐａｃｔが高い場合にはディレイ時間Ｄ１，Ｄ２を短く設定することが望ましい。

・また、ポンプの劣化状態に応じてディレイ時間Ｄ１，Ｄ２を可変設定してもよい。なお、ポンプの劣化状態は、電動モータ２１ｂへの印加電圧（デューティ比）に対するポンプ吐出量により把握できる。例えば、実供給圧Ｐａｃｔが目標供給圧Ｐｔｒｇとなるようにフィードバック制御するにあたり、デューティ比のベース値に対するフィードバック補正量の大きさに基づき、ポンプ劣化状態を把握すればよい。

・上記第２実施形態にかかる図６の制御を実施するにあたり、減圧弁３６を開弁させた後、閉弁のタイミングが遅れると、実供給圧ＰａｃｔがオーバーシュートしてＰｔｒｇよりも大幅に低くなることが懸念される。そこで、例えばステップＳ３１の判定に用いる所低圧Ｐａを、実供給圧Ｐａｃｔと目標供給圧Ｐｔｒｇとの偏差に応じて可変設定して、前記懸念の解消を図るようにしてもよい。

・上記第２実施形態にかかる図６の制御を実施するにあたり、エンジン運転状態に応じてステップＳ３１の判定に用いる所低圧Ｐａを可変設定してもよい。例えば、燃料噴射弁３１からの噴射量をゼロにした燃料噴射カット時においては、所低圧Ｐａを小さい値に変更する。

・燃料ポンプ２１の吐出口２１ｃからデリバリパイプ３０に至るまでの経路が「燃料供給経路」に相当する。そして、図１に示す上記実施形態では減圧弁３６を高圧配管３３に取り付けているが、燃料ポンプユニット２０に取り付けてもよい。但し、図６の制御を実施して迅速な減圧を図る場合には、逆止弁３４の下流側に減圧弁３６を配置する必要がある。

・上記各実施形態にかかるＥＣＵ４０は、減圧弁３６を全開および全閉のいずれかにオンオフ制御しているが、デューティ制御等により減圧弁３６の開度を調整するように制御してもよい。

・上記各実施形態では、通電により開弁するノーマリクローズ式の減圧弁３６を採用しているが、通電により閉弁するノーマリオープン式の減圧弁を採用してもよい。但し、ノーマリオープン式を採用する場合には、逆止弁３４の下流側に減圧弁を配置すると、エンジン停止して残圧保持させたい時に減圧弁の閉弁状態を維持させるべく通電を継続させなければならないので、現実的ではない。よって、ノーマリオープン式を採用する場合には、逆止弁３４の上流側に減圧弁を配置することが望ましい。

・上記各実施形態では、減圧弁３６を逆止弁３４の下流側に配置しているが、上流側に配置してもよい。また、残圧保持バルブ２４およびリリーフ弁３５のいずれかを廃止してもよい。なお、例えばリリーフ弁３５を廃止した場合には、燃料の圧力が上限圧力（例えば６００ｋＰａ）を超えた時に残圧保持バルブ２４が開弁してリリーフするように構成すればよい。

２１…燃料ポンプ、３１…燃料噴射弁、３３ａ…リターン配管、３６…減圧弁（電磁弁）、４０…ＥＣＵ（制御手段）、４１…コントローラ（制御手段）、Ｐａｃｔ…実供給圧（実圧力）、Ｐｔｒｇ…目標供給圧（目標燃圧）、Ｓ１０…判定手段。

Claims (6)

1. 内燃機関に備えられた燃料噴射弁へ、燃料タンク内の燃料を供給する電動式の燃料ポンプと、
   前記燃料ポンプへの印加電圧を制御して、前記燃料ポンプからの燃料吐出量を制御する制御手段と、
   前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁に至るまでの燃料供給経路に接続され、前記燃料ポンプから吐出された燃料の一部を前記燃料タンクへ戻すリターン配管と、
   前記リターン配管の内部通路を開閉する電磁弁と、
   前記燃料噴射弁からの燃料噴射量が所定未満となっている低消費状態であるか否かを判定する判定手段と、
   を備え、
   前記低消費状態であると判定されている時には、前記電磁弁を開弁させることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記制御手段は、前記燃料吐出量の目標値に応じて前記印加電圧を設定しており、前記低消費状態であると判定されている時には、前記リターン配管を流れるリターン量の想定分だけ前記目標値を増量させることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記目標値を増量させる制御に切り替えてから、前記電磁弁の近傍での流量が増量を開始した後に前記電磁弁を開弁させることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
4. 前記目標値を増量させる制御を終了してから、前記電磁弁の近傍での流量が減少を開始した後に前記電磁弁を閉弁させることを特徴とする請求項２または３に記載の燃料供給装置。
5. 前記目標値を増量させる制御を開始または終了させてから所定のディレイ時間が経過した後に、前記電磁弁の開閉を切り替えるように制御しており、
   前記燃料噴射弁へ供給する燃料の圧力が高くなっている時ほど、前記ディレイ時間を長くすることを特徴とする請求項３または４に記載の燃料供給装置。
6. 前記燃料噴射弁へ供給する燃料の実圧力が目標燃圧より所定以上高くなっている場合には、前記判定手段による判定結果に拘わらず、前記電磁弁を開弁させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料供給装置。

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