JP2013142299A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁への通電時間の演算を適切なタイミングで行うことができ、それにより、燃料ポンプから燃料噴射弁側への燃料の吐出量を適切に制御する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】燃料供給装置では、駆動カムのカム山の頂部がプランジャに当接しているタイミングＴＴＯＰを含む前後の所定期間における、駆動カムの所定の回転角度位置に相当する所定のカム角タイミングＴＴＯＰに対して、内燃機関の所定のクランク角位置に相当する所定のタイミングＴＴＤＣがずれているときに、電磁弁への通電時間の演算タイミングＴＣＡＬが、カム角タイミングＴＴＯＰに近づくように補正される。
【選択図】図８

Description

本発明は、内燃機関を動力源とする燃料ポンプを備える内燃機関の燃料供給装置に関する。

従来、この種の内燃機関の燃料供給装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この従来の燃料供給装置は、燃料ポンプおよび電磁弁を備えている。燃料ポンプは、内燃機関を動力源とする駆動カムに当接するプランジャを有しており、このプランジャが駆動カムで駆動されることによって、燃料噴射弁側に燃料を吐出する。この燃料の吐出量は、電磁弁の通電時間を制御することによって、制御される。また、従来の燃料供給装置では、電磁弁を介した燃料の吐出量の制御を適切に行うために、駆動カムと燃料ポンプとの取付誤差を推定するとともに、推定された取付誤差に応じて、電磁弁への通電時間が補正される。さらに、以上の通電時間の演算が、内燃機関の所定のクランク角位置に相当するタイミング（以下「所定クランク角タイミング」という）で行われる。

特開２００５−３０７７４７号公報

上述したような燃料ポンプと電磁弁を備える燃料供給装置では一般に、燃料ポンプからの燃料の吐出量の目標値が、内燃機関の運転状態に応じて算出されるとともに、電磁弁への通電時間（タイミング・期間）が、算出された燃料の吐出量の目標値や燃圧などの制御用パラメータに応じて算出される。この場合、燃料ポンプからの燃料の吐出量を適切に制御するには、通電時間の演算タイミングを、次のようなタイミングに、すなわち、できるだけ新しい制御用パラメータに応じて通電時間の演算を行うとともに、算出された通電時間内に電磁弁への通電が確実に完了するような適切なタイミング（以下「適正演算タイミング」という）に設定することが好ましい。また、燃料ポンプのプランジャが駆動カムで駆動されることで燃料が吐出されることから、この適正演算タイミングは一般に、駆動カムのカム山の頂部がプランジャに当接しているタイミングを含む前後の所定期間における、駆動カムの所定の回転角度位置に相当するタイミングになる。一方、上記の所定クランク角タイミングは、内燃機関の設計上の仕様によっては、この適正演算タイミングに対してずれる場合がある。

これに対して、上述した従来の燃料供給装置では、電磁弁への通電時間の演算タイミングを所定クランク角タイミングに設定しているにすぎない。このため、上述したように所定クランク角タイミングが適正演算タイミングに対してずれている場合には、通電時間の演算を適正演算タイミングで行うことができない。その結果、より新しい制御用パラメータに応じた通電時間の演算を行えないとともに、算出された通電時間内に電磁弁への通電を完了させることができず、ひいては、燃料ポンプからの燃料の吐出量を適切に制御することができないおそれがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、電磁弁への通電時間の演算を適切なタイミングで行うことができ、それにより、燃料ポンプから燃料噴射弁側への燃料の吐出量を適切に制御する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。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関の燃料供給装置１は、内燃機関３を動力源とする駆動カム１９に当接するプランジャ２５を有し、駆動カム１９でプランジャ２５が駆動されることによって、燃料噴射弁４側に燃料を吐出する燃料ポンプ（実施形態における（以下、本項において同じ）高圧燃料ポンプ２０）と、燃料ポンプから燃料噴射弁４側に吐出される燃料の吐出量を調整するための電磁弁（吸込チェック弁２２、電磁アクチュエータ２３）と、内燃機関３の運転状態に応じた燃料の吐出量（目標吐出量ＦＱＯＢＪ）を得るための電磁弁への通電時間（通電開始タイミングＨＰＳＴＡ、通電終了タイミングＨＰＥＮＤ、通電期間ＰＳＴＩＭ）を算出するとともに、通電時間の演算タイミングとして、内燃機関３の所定のクランク角位置に相当する所定のタイミング（ＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣ）を用いる通電時間算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１〜７）と、駆動カム１９のカム山１９ａの頂部がプランジャ２５に当接しているタイミング（カム山トップタイミングＴＴＯＰ）を含む前後の所定期間における、駆動カム１９の所定の回転角度位置に相当する所定のカム角タイミング（カム山トップタイミングＴＴＯＰ）に対して、所定のタイミングがずれているときに、演算タイミングをカム角タイミングに近づけるように補正する補正手段（ＥＣＵ２、ステップ２、３）と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、燃料ポンプのプランジャが、内燃機関を動力源とする駆動カムで駆動されることによって、燃料ポンプから燃料噴射弁側に燃料が吐出されるとともに、吐出される燃料の吐出量が、電磁弁によって調整される。また、内燃機関の運転状態に応じた燃料の吐出量を得るための電磁弁への通電時間が、通電時間算出手段によって算出されるとともに、通電時間の演算タイミングとして、内燃機関の所定のクランク角位置に相当する所定のタイミングが用いられる。さらに、駆動カムのカム山の頂部がプランジャに当接しているタイミングを含む前後の所定期間における、駆動カムの所定の回転角度位置に相当する所定のカム角タイミングに対して、この所定のタイミングがずれているときに、通電時間の演算タイミングが、カム角タイミングに近づくように、補正手段によって補正される。

これにより、電磁弁への通電時間の演算を、前述したような適切なタイミングで行うことができるので、より新しい内燃機関の運転状態に応じた通電時間の演算を適切に行うとともに、通電時間内に電磁弁への通電を完了させることができ、ひいては、燃料ポンプから燃料噴射弁側への燃料の吐出量を適切に制御することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置１において、所定のクランク角位置を含む複数のクランク角位置（クランク角ステージＦＩＳＴＧ、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧ）が所定のクランク角ごとに設定されており、補正手段は、複数のクランク角位置にそれぞれ相当する複数のタイミングから、カム角タイミングよりも進角側で且つカム角タイミングに最も近いタイミングを演算タイミングとして選択することによって、演算タイミングを補正する（ステップ２、３）ことを特徴とする。

この構成によれば、所定のクランク角位置を含む複数のクランク角位置が所定のクランク角ごとに設定されており、これらの複数のクランク角位置にそれぞれ相当する複数のタイミングから、カム角タイミングよりも進角側で且つカム角タイミングに最も近いタイミングを演算タイミングとして選択することによって、演算タイミングが補正される。これにより、カム角タイミングよりも進角側で且つカム角タイミングに近いタイミングで、電磁弁への通電時間を演算することができるので、通電時間内に電磁弁への通電を完了させられるという効果を、確実に得ることができる。

また、上記のように設定された複数のクランク角位置は一般に、内燃機関の燃料噴射などの制御に用いられるものであるため、そのような複数のクランク角位置を利用して、演算タイミングの補正を適切に行うことができる。

前記の目的を達成するために、請求項３に係る発明による内燃機関の燃料供給装置１は、内燃機関３を動力源とする駆動カム１９に当接するプランジャ２５を有し、駆動カム１９でプランジャ２５が駆動されることによって、燃料噴射弁４側に燃料を吐出する燃料ポンプ（実施形態における（以下、本項において同じ）高圧燃料ポンプ２０）と、燃料ポンプから燃料噴射弁４側に吐出される燃料の吐出量を調整するための電磁弁（吸込チェック弁２２、電磁アクチュエータ２３）と、内燃機関３の運転状態に応じた燃料の吐出量（目標吐出量ＦＱＯＢＪ）を得るための電磁弁への通電時間（通電開始タイミングＨＰＳＴＡ、通電終了タイミングＨＰＥＮＤ、通電期間ＰＳＴＩＭ）を算出する通電時間算出手段（ＥＣＵ２、ステップ４〜７）と、駆動カム１９のカム山１９ａの頂部がプランジャ２５に当接しているタイミング（カム山トップタイミングＴＴＯＰ）を含む前後の所定期間における、駆動カム１９の所定の回転角度位置に相当する所定のカム角タイミング（カム山トップタイミングＴＴＯＰ）に対して、内燃機関３の所定のクランク角位置に相当する所定のタイミング（ＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣ）がずれているときに、所定のクランク角位置を含むように所定のクランク角ごとに設定された複数のクランク角位置（クランク角ステージＦＩＳＴＧ、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧ）にそれぞれ相当する複数のタイミングのうち、カム角タイミングに最も近いタイミングを、通電時間算出手段による通電時間の演算タイミングとして設定する演算タイミング設定手段（ステップ１〜３）と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、燃料ポンプのプランジャが、内燃機関を動力源とする駆動カムで駆動されることによって、燃料ポンプから燃料噴射弁側に燃料が吐出されるとともに、吐出される燃料の吐出量が、電磁弁によって調整される。また、内燃機関の運転状態に応じた燃料の吐出量を得るための電磁弁への通電時間が、通電時間算出手段によって算出される。さらに、電磁弁への通電時間の演算タイミングが、演算タイミング設定手段により、次のようにして設定される。すなわち、駆動カムのカム山の頂部がプランジャに当接しているタイミングを含む前後の所定期間における、駆動カムの所定の回転角度位置に相当する所定のカム角タイミングに対して、内燃機関の所定のクランク角位置に相当する所定のタイミングがずれているときに、この所定のクランク角位置を含むように所定のクランク角ごとに設定された複数のクランク角位置にそれぞれ相当する複数のタイミングのうち、カム角タイミングに最も近いタイミングが、演算タイミングとして設定される。

これにより、電磁弁への通電時間の演算を、前述したような適切なタイミングで行うことができるので、より新しい内燃機関の運転状態に応じた通電時間の演算を適切に行うとともに、通電時間内に電磁弁への通電を完了させることができ、ひいては、燃料ポンプから燃料噴射弁側への燃料の吐出量を適切に制御することができる。

また、上記のように設定された複数のクランク角位置は一般に、内燃機関の燃料噴射などの制御に用いられるものであるため、そのような複数のクランク角位置を利用して、演算タイミングの設定を適切に行うことができる。

本発明の実施形態による燃料供給装置を、これを適用した内燃機関とともに概略的に示す図である。 燃料供給装置のＥＣＵなどを示すブロック図である。 高圧燃料ポンプを吸込行程の終了タイミングにおいて示す断面図である。 スピル行程中の高圧燃料ポンプを示す断面図である。 吐出行程の終了タイミングにおける高圧燃料ポンプを示す断面図である。 ＥＣＵによって実行される通電制御処理を示すフローチャートである。 燃料供給装置の動作例を示す図である。 図７とは別の動作例を示す図である。 図６の通電制御処理で算出される通電開始角の算出手法を説明するための図である。 通電開始角の算出手法を説明するための別の図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）用の４サイクル式のガソリンエンジンであり、４つの気筒３ａ（＃１〜＃４）を有している。また、エンジン３には、気筒３ａごとに燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４および点火プラグ（図示せず）が設けられるとともに、各インジェクタ４に燃料を供給する燃料供給装置１が設けられている。

エンジン３の燃料は、各インジェクタ４から対応する気筒３ａ内に直接、噴射されるとともに、気筒３ａ内に生成された混合気が、点火プラグによって点火される。すなわち、エンジン３は、筒内噴射式のエンジンである。インジェクタ４の開閉は、後述するＥＣＵ２（図２参照）からの制御信号によって制御され、それにより、開弁タイミングによって燃料噴射時期が、開弁時間によって燃料噴射量が制御される。この場合、インジェクタ４の燃料噴射時期は、吸気行程から圧縮行程までの期間における所定のタイミングに制御される。なお、図２では、便宜上、インジェクタ４を１つのみ示している。

上記の燃料供給装置１は、燃料を貯留する燃料タンク１１と、燃料タンク１１内に設けられた低圧燃料ポンプ１２と、高圧燃料ポンプ２０を備えている。

低圧燃料ポンプ１２は、ＥＣＵ２により制御される電動タイプのものであり、エンジン３の運転中は常に運転される。また、低圧燃料ポンプ１２には、燃料吸込路１３、低圧デリバリパイプ１４および燃料戻し路１５が接続されている。低圧燃料ポンプ１２は、燃料タンク１１内の燃料を、燃料吸込路１３を介して吸い込み、所定の低圧のフィード圧（例えば３９２ｋＰａ）まで昇圧した後、低圧デリバリパイプ１４に吐出するとともに、余分な燃料を燃料戻し路１５を介して、燃料タンク１１内に戻す。また、低圧デリバリパイプ１４の下流側端部には、上記の高圧燃料ポンプ２０が接続されており、低圧燃料ポンプ１２から低圧デリバリパイプ１４に吐出された低圧の燃料は、高圧燃料ポンプ２０に供給される。

高圧燃料ポンプ２０は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に連結された容積式のものであり、高圧デリバリパイプ１６に接続されている。高圧燃料ポンプ２０は、クランクシャフトで駆動されることにより、低圧燃料ポンプ１２から供給された低圧の燃料をさらに昇圧し、高圧デリバリパイプ１６に吐出する。高圧燃料ポンプ２０の詳細については後述する。

また、高圧デリバリパイプ１６には、前述した４つのインジェクタ４が並列に設けられている。高圧燃料ポンプ２０から高圧デリバリパイプ１６に吐出された高圧の燃料は、各インジェクタ４に供給され、インジェクタ４の開弁に伴い、対応する気筒３ａ内に噴射される。さらに、高圧デリバリパイプ１６には、燃圧センサ３１が設けられており、高圧デリバリパイプ１６内の燃料の圧力（以下「燃圧」という）ＰＦは燃圧センサ３１によって検出され、その検出信号がＥＣＵ２に出力される。

また、燃料供給装置１は、高圧燃料ポンプ２０をバイパスするバイパス管１７を備えており、バイパス管１７には、リリーフ弁１８が設けられている。リリーフ弁１８は、機械式のものであり、高圧デリバリパイプ１６内の燃圧ＰＦが所定のリリーフ圧（例えば２５ＭＰａ）に達したときに開弁し、高圧デリバリパイプ１６から低圧デリバリパイプ１４へ燃料を逃がすことによって、燃圧ＰＦをリリーフ圧を超えないように制限する。

高圧燃料ポンプ２０は、図３〜図５に示すように、ポンプ本体２１と、ポンプ本体２１内に収容された吸込チェック弁２２および吐出チェック弁２４と、吸込チェック弁２２を駆動するための電磁アクチュエータ２３と、駆動カム１９によって駆動されるプランジャ２５などを備えている。駆動カム１９は、周方向に等間隔で配置された４つのカム山１９ａを有するとともに、エンジン３の排気カムシャフト（図示せず）に一体に設けられており、クランクシャフトが２回転する間に、１回転する。

ポンプ本体２１の内部には、燃料を昇圧するための昇圧室２１ａが形成されており、この昇圧室２１ａは、吸込口２１ｂを介して低圧デリバリパイプ１４に連通するとともに、吐出口２１ｃを介して高圧デリバリパイプ１６に連通している。また、吸込チェック弁２２は、昇圧室２１ａの入口を開閉するものであり、昇圧室２１ａ内に収容されるとともに、弁体２２ａおよびコイルばね２２ｂを備えている。この弁体２２ａは、昇圧室２１ａの入口を開放する開弁位置（図３に示す位置）と、昇圧室２１ａの入口を閉鎖する閉弁位置（図５に示す位置）との間で移動自在に設けられるとともに、コイルばね２２ｂによって、閉弁位置側に付勢されている。

電磁アクチュエータ２３は、吸込チェック弁２２とともにスピル弁機構を構成するものであり、アクチュエータ本体２３ａ、コイル２３ｂ、アーマチュア２３ｃおよびコイルばね２３ｄを有している。コイル２３ｂは、アクチュエータ本体２３ａ内に収容され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。コイル２３ｂは、通電により励磁されるとともに、通電の停止によって非励磁状態に保持される。コイル２３ｂへの通電は、ＥＣＵ２によって制御される。

また、アーマチュア２３ｃは、その先端部が吸込チェック弁２２側に突出する所定の原点位置（図３および図４に示す位置）と、吸込チェック弁２２側から退避する所定の動作位置（図５に示す位置）との間で移動自在に、アクチュエータ本体２３ａ内に収容されている。アーマチュア２３ｃは、コイル２３ｂが非励磁状態のときに、コイルばね２３ｄの付勢力によって原点位置に保持されるとともに、コイル２３ｂが励磁されたときに、その電磁力によって、コイルばね２３ｄの付勢力に抗しながら、動作位置側に吸引される。

さらに、電磁アクチュエータ２３のコイルばね２３ｄの付勢力は、吸込チェック弁２２のコイルばね２２ｂの付勢力よりも大きい値に設定されており、それにより、吸込チェック弁２２は、コイル２３ｂが非励磁状態のときに、原点位置にあるアーマチュア２３ｃによって開弁状態に保持される（図４参照）。

吐出チェック弁２４は、昇圧室２１ａの出口を開閉するものであり、昇圧室２１ａと吐出口２１ｃとの間の弁室２１ｄ内に収容されるとともに、弁体２４ａおよびコイルばね２４ｂを備えている。この弁体２４ａは、昇圧室２１ａの出口を開放する開弁位置（図５に示す位置）と、昇圧室２１ａの出口を閉鎖する閉弁位置（図３および図４に示す位置）との間で移動自在に設けられるとともに、吐出チェック弁２４によって、閉弁位置側に付勢されている。

また、プランジャ２５は、その一端部が昇圧室２１ａ内に突出する所定の突出位置（図５に示す位置）と、昇圧室２１ａから退避する所定の退避位置（図３に示す位置）との間で摺動自在に、ポンプ本体２１のプランジャバレル２１ｅ内に収容されている。プランジャ２５の他端部には、ばね座２６が取り付けられており、プランジャ２５およびばね座２６は、ばねホルダ２８を介して駆動カム１９に当接している。

さらに、ばね座２６とポンプ本体２１の間には、コイルばね２７が設けられており、このコイルばね２７によって、プランジャ２５は退避位置側に付勢されている。以上の構成により、プランジャ２５は、駆動カム１９の回転中、コイルばね２７の付勢力によってばねホルダ２８を介して駆動カム１９のカム面に当接するように保持され、それにより、エンジン３の運転中、駆動カム１９によって突出位置と退避位置との間で常に駆動される。

次に、以上のように構成された高圧燃料ポンプ２０の動作について説明する。高圧燃料ポンプ２０では、その１回の運転サイクル中、駆動カム１９の回転に伴って、吸込行程、スピル行程および吐出行程が順に１回ずつ実行される。

まず、吸込行程では、駆動カム１９が図５に示す回転角度位置から図３に示す回転角度位置に向かって図中の時計回りに回転するのに伴い、プランジャ２５が突出位置から退避位置に移動するとともに、昇圧室２１ａ内の燃圧が低下し、それによって、吸込チェック弁２２が開弁状態になり、低圧燃料ポンプ１２からの燃料が昇圧室２１ａ内に吸い込まれる。

吸込行程に続くスピル行程では、駆動カム１９が図３に示す回転角度位置から図４に示す回転角度位置に向かって回転するのに伴い、プランジャ２５が退避位置から突出位置に向かって移動する。その際、コイル２３ｂへの通電の停止により電磁アクチュエータ２３がオフ状態に制御されることによって、吸込チェック弁２２が開弁状態に保持され、それにより、昇圧室２１ａ内の低圧の燃料が低圧燃料ポンプ１２側に戻される。

スピル行程に続く吐出行程では、駆動カム１９が図４に示す回転角度位置から図５に示す回転角度位置に向かって回転するとともに、コイル２３ｂへの通電により電磁アクチュエータ２３がオン状態に制御されることによって、吸込チェック弁２２が閉弁する。それにより、昇圧室２１ａ内の燃圧が上昇することで、吐出チェック弁２４が開弁し、昇圧室２１ａ内の高圧の燃料が高圧デリバリパイプ１６に吐出される。この吐出行程中、後述する通電開始タイミングＨＰＳＴＡから通電終了タイミングＨＰＥＮＤまでコイル２３ｂが通電されることによって、電磁アクチュエータ２３は、オン状態に制御される。

以上のように、この高圧燃料ポンプ２０では、スピル行程中、電磁アクチュエータ２３の通電開始タイミングＨＰＳＴＡを制御することによって、昇圧室２１ａから低圧燃料ポンプ１２側に戻される燃料量が変更される。これにより、高圧燃料ポンプ２０から高圧デリバリパイプ１６に吐出される燃料の吐出量が調整されることによって、高圧デリバリパイプ１６内の燃圧ＰＦが制御される。

また、エンジン３のクランクシャフトには、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）で構成されたクランク角センサ３２が設けられている（図２参照）。クランク角センサ３２は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を出力する。

ＣＲＫ信号は、所定クランク角３０゜ごとに発生し、出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づいて、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒３ａにおいてエンジン３のピストン（図示せず）が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角位置（以下「基準クランク角位置」という）にあることを表す信号である。本実施形態では、エンジン３が４つの気筒３ａを有するため、ＴＤＣ信号は、クランク角１８０°ごとに発生し、出力される。また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられており、気筒判別センサは、気筒３ａを判別するためのパルス信号である気筒判別信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ３３から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力インターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータ（図示せず）で構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ３１〜３３からの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、高圧燃料ポンプ２０からインジェクタ４側に吐出される燃料量を制御すべく、電磁アクチュエータ２３のオン・オフを制御するために、図６に示す通電制御処理を実行する。

この通電制御処理は、エンジン３の運転中、前述したＣＲＫ信号の発生に同期して、繰り返し実行される。まず、図６のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、クランク角ステージＦＩＳＴＧをインクリメントする。このクランク角ステージＦＩＳＴＧは、例えば＃１気筒３ａの前述した基準クランク角位置を基準（＝０°）とする７２０°周期のクランク角を、ＣＲＫ信号の発生間隔である所定クランク角（３０°）ごとに区分することによって得られた２４個のクランク角区間に、ステージ番号０〜２３をそれぞれ順に割り当てたものである（図７参照）。クランク角ステージＦＩＳＴＧは、エンジン３の始動時に、前述した気筒判別信号、ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号に応じて、そのときのクランク角位置に対応するステージ番号に設定される。その後、クランク角ステージＦＩＳＴＧは、ＣＲＫ信号が発生するごとに、すなわちクランクシャフトが３０°回転するごとに、ステップ１の実行によってインクリメントされる。

上記ステップ１に続くステップ２では、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧを算出する。このポンプ制御ステージＨＰＳＴＧは、クランクシャフトの１／２の角度で回転する駆動カム１９の角度区間を、基準クランク角位置を基準（＝０°）として表したものである。具体的には、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧは、１８０°周期のクランク角を所定クランク角（３０°）ごとに区分することによって得られた６つのクランク角区間に、ステージ番号０〜５をそれぞれ順に割り当てたものであり（図７参照）、電磁アクチュエータ２３の前述した通電開始タイミングＨＰＳＴＡや通電終了タイミングＨＰＥＮＤなどの演算タイミングが、ステージ番号０で規定される。

この場合、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧをクランク角１８０°周期で規定するのは、前述した駆動カム１９の構成によって、高圧燃料ポンプ２０の吸込行程、スピル行程および吐出行程から成る一連の行程が、クランク角１８０°ごとに実行されるためである。具体的には、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧは、次のようにして算出される。

すなわち、ステップ１でインクリメントされたクランク角ステージＦＩＳＴＧに所定のオフセットステージを加算した値を、所定のポンプ制御ステージ数で除算し（（ＦＩＳＴＧ＋オフセットステージ）／ポンプ制御ステージ数）、その余りを、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧとして算出する。

このオフセットステージは、前述した駆動カム１９のカム山１９ａの頂部がプランジャ２５に当接しているタイミング（以下「カム山トップタイミング」という）ＴＴＯＰに対して、ＴＤＣ信号の発生タイミング（以下「ＴＤＣ発生タイミング」という）ＴＴＤＣが遅角側に何ステージ分、ずれているのかを表す値であり、工場からの車両の出荷時に、求められるとともに、ＥＣＵ２のＲＯＭに記憶される。この場合、カム山トップタイミングＴＴＯＰに対するＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣのずれのクランク角相当値（以下「タイミングずれ角」という）が、１ステージ分のクランク角（＝３０°）の倍数でないときには、オフセットステージは、タイミングずれ角を３０°で除算したときの商に値１を加算した値に設定される。また、オフセットステージは、ＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣがカム山トップタイミングＴＴＯＰと一致しているとき（以下「タイミング一致時」という）には、０に設定されている。上記のポンプ制御ステージ数は、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧの１周期分の数を表すものであり、本実施形態では、１８０／３０＝６である。

以上により、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧは、次のように算出される。すなわち、図７に示すように、タイミング一致時（ＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣがカム山トップタイミングＴＴＯＰと一致しているとき）には、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧがクランク角ステージＦＩＳＴＧに基づいて算出される。例えば、今回の処理サイクルにおけるクランク角ステージＦＩＳＴＧが６の倍数（６ｎ）のとき、すなわちＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣに相当するときには、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧは、（ＦＩＳＴＧ＋オフセットステージ）／ポンプ制御ステージ数＝（６ｎ＋０）／６の余りである０に算出される（図７参照）。その結果、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧが０になるタイミングは、ＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣおよびカム山トップタイミングＴＴＯＰと一致する。

一方、図８に示すように、ＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣがカム山トップタイミングＴＴＯＰに対してずれているとき（以下「タイミング不一致時」という）には、そのずれをステージ数で表すオフセットステージと、クランク角ステージＦＩＳＴＧに応じて、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧが算出される。例えば、オフセットステージが２で、かつ、今回の処理サイクルにおけるクランク角ステージＦＩＳＴＧが６ｎ−２のときには、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧは、（ＦＩＳＴＧ＋オフセットステージ）／ポンプ制御ステージ数＝｛（６ｎ−２）＋２｝／６の余りである０に算出される（図８参照）。

また、前述したように、タイミング不一致時において、タイミングずれ角（ＴＴＯＰに対するＴＴＤＣのずれのクランク角相当値）が１ステージ分のクランク角の倍数でないときには、前者を後者で除したときの商＋１に、オフセットステージは設定される。以上の結果、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧが０になるタイミングは、カム山トップタイミングＴＴＯＰよりも進角側で且つＴＴＯＰに最も近いタイミングになる（図８参照）。さらに、タイミングずれ角が１ステージ分のクランク角の倍数であるときには、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧが０になるタイミングは、カム山トップタイミングＴＴＯＰと一致する。

前記ステップ２に続くステップ３では、算出されたポンプ制御ステージＨＰＳＴＧが０であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳで、ＨＰＳＴＧ＝０になったときには、通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬ（図７および図８参照）になったとして、当該演算を行うために、ステップ４以降を実行する。この通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬは、通電開始タイミングＨＰＳＴＡや、通電終了タイミングＨＰＥＮＤ、後述する通電期間ＰＳＴＩＭの演算タイミングである。

まず、ステップ４では、算出されたエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標吐出量ＦＱＯＢＪを算出する。この目標吐出量ＦＱＯＢＪは、高圧燃料ポンプ２０からの燃料の吐出量の目標値である。また、要求トルクＴＲＥＱは、エンジン３に要求されるトルクであり、エンジン回転数ＮＥおよび検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。次いで、検出された高圧デリバリパイプ１６内の燃圧ＰＦと、ステップ４で算出された目標吐出量ＦＱＯＢＪに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、通電期間ＰＳＴＩＭを算出する（ステップ５）。この通電期間ＰＳＴＩＭは、電磁アクチュエータ２３のコイル２３ｂへの通電期間であり、駆動カム１９の回転角で表される。

次に、算出された通電期間ＰＳＴＩＭに応じて、次式（１）により通電開始角ＰＳＳＴＣを算出する（ステップ６）。この通電開始角ＰＳＳＴＣは、電磁アクチュエータ２３の通電開始タイミングＨＰＳＴＡを、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧが０になったタイミング、すなわち通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬを基準（＝０°）としたクランク角で表すものである。
ＰＳＳＴＣ＝（ＣＯＲＣＡ＋１８０）−ＰＳＴＩＭ・２ ……（１）
ここで、ＣＯＲＣＡは、ずれ補正値であり、その詳細については後述する。

この通電開始角ＰＳＳＴＣの算出手法について、図９および図１０を参照しながら説明する。これらの図９および図１０に示すように、電磁アクチュエータ２３の通電終了タイミングＨＰＥＮＤは、カム山トップタイミングＴＴＯＰに設定される。また、前述したように、通電期間ＰＳＴＩＭは、駆動カム１９の回転角で表されるので、これをクランク角に換算すると、ＰＳＴＩＭ・２になる。

また、図１０に示すＯＦＦＣＡは、前述したタイミングずれ角（ＴＴＯＰに対するＴＴＤＣのずれのクランク角相当値）であり、エンジン３の設計上の仕様によりあらかじめ設定されており、ＲＯＭに記憶されている。図１０に示すように、式（１）で用いられるずれ補正値ＣＯＲＣＡは、通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬ（ＨＰＳＴＧ＝０）から遅角側のカム山トップタイミングＴＴＯＰまでの期間をクランク角で表したものであり、前述したオフセットステージに所定クランク角（３０°）を乗算した値から、このタイミングずれ角ＯＦＦＣＡを減算することによって（オフセットステージ・３０−ＯＦＦＣＡ）、算出される。例えば、図１０に示すように、ＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣがカム山トップタイミングＴＴＯＰに対して１ステージ未満で遅角側にずれており、オフセットステージが１のときには、ずれ補正値ＣＯＲＣＡは、１・３０−ＯＦＦＣＡに算出される。

また、上述したように、通電終了タイミングＨＰＥＮＤがカム山トップタイミングＴＴＯＰに設定されるとともに、カム山トップタイミングＴＴＯＰがクランク角１８０°周期で発生する。以上から、式（１）に示すように、上述したずれ補正値ＣＯＲＣＡとクランク角１８０°の和（図１０のＸに相当）から、通電期間ＰＳＴＩＭをクランク角に換算したＰＳＴＩＭ・２を減算することによって、通電開始角ＰＳＳＴＣを適切に算出することができる。

前記ステップ６に続くステップ７では、通電開始タイミングＨＰＳＴＡおよび通電終了タイミングＨＰＥＮＤを算出し、本処理を終了する。具体的には、算出された通電開始角ＰＳＳＴＣを、エンジン回転数ＮＥに応じて時間に換算することによって、通電開始タイミングＨＰＳＴＡを算出する。また、ずれ補正値ＣＯＲＣＡとクランク角１８０°の和（図１０のＸに相当）を、エンジン回転数ＮＥに応じて時間に換算することによって、通電終了タイミングＨＰＥＮＤを算出する。これにより、通電開始タイミングＨＰＳＴＡおよび通電終了タイミングＨＰＥＮＤは、通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬからの経過時間で規定される。

また、ステップ７の実行により、通電開始タイミングＨＰＳＴＡおよび通電終了タイミングＨＰＥＮＤが算出されると、その後、前述したように通電開始タイミングＨＰＳＴＡから通電終了タイミングＨＰＥＮＤまでコイル２３ｂが通電されることによって、電磁アクチュエータ２３がオン状態に制御される。

また、本実施形態における各種の要素と、本発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、本実施形態におけるＥＣＵ２が、本発明における通電時間算出手段、補正手段および演算タイミング設定手段に相当するとともに、本実施形態における高圧燃料ポンプ２０が、本発明における燃料ポンプに相当する。また、本実施形態における吸込チェック弁２２および電磁アクチュエータ２３が、本発明における電磁弁に相当する。

以上のように、本実施形態によれば、基準クランク角位置を基準とする１８０°周期のクランク角を所定クランク角ごとに区分した６つのポンプ制御ステージＨＰＳＴＧが算出される。また、このポンプ制御ステージＨＰＳＴＧが０になったタイミングが、通電期間ＰＳＴＩＭなどの通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬとして設定される（ステップ１〜３）。

タイミング一致時には、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧは、ＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣおよびカム山トップタイミングＴＴＯＰと同じタイミングで０になり、そのタイミングが、通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬとして設定される（図７参照）。一方、タイミング不一致時には、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧは、カム山トップタイミングＴＴＯＰよりも進角側で且つＴＴＯＰに最も近いタイミングで０になる。その結果、通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬが、ＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣからカム山トップタイミングＴＴＯＰに近づくように補正され、カム山トップタイミングＴＴＯＰよりも進角側に設定される（図８参照）。

これにより、より新しいエンジン３の運転状態（高圧デリバリパイプ１６の燃圧ＰＦ、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＴＲＥＱ）に応じた通電期間ＰＳＴＩＭなどの演算を行うとともに、算出された通電期間ＰＳＴＩＭ内に電磁アクチュエータ２３への通電が確実に完了するような適切なタイミングで、通電期間ＰＳＴＩＭなどの演算を行うことができる。それにより、より新しいエンジン３の運転状態に応じた通電期間ＰＳＴＩＭなどの演算を適切に行うとともに、通電期間ＰＳＴＩＭ内に電磁アクチュエータ２３への通電を確実に完了させることができ、ひいては、高圧燃料ポンプ２０からインジェクタ４側への燃料の吐出量を適切に制御することができる。

また、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧの設定に用いられるクランク角ステージＦＩＳＴＧは一般に、エンジン３の燃料噴射などの制御に用いられるものであるため、そのようなクランク角ステージＦＩＳＴＧを利用して、通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬの補正（設定）を適切に行うことができる。

さらに、タイミング不一致時において、タイミングずれ角ＯＦＦＣＡが１ステージ分のクランク角の倍数であるときには、ポンプ制御ステージＨＰＳＴＧが０になるタイミング、すなわち通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬが、カム山トップタイミングＴＴＯＰと一致する。したがって、上述した効果をより有効に得ることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、前述したようにインジェクタ４の燃料噴射時期が吸気行程から圧縮行程までの期間における所定のタイミングに制御されることから、基準クランク角位置、すなわち吸気行程開始時のＴＤＣ付近の所定のクランク角位置を、本発明における所定のクランク角位置として用いているが、他の適当なクランク角位置、例えば、吸気行程開始時のＴＤＣに相当するクランク角位置を用いてもよい。あるいは、インジェクタの燃料噴射時期が圧縮行程中の所定のタイミングに制御される場合には、圧縮行程開始時のＢＤＣ（下死点）に相当するクランク角位置や、このクランク角位置を含む前後の所定クランク角区間におけるクランク角位置を用いてもよい。

また、実施形態では、本発明における所定のカム角タイミングを、カム山トップタイミングＴＴＯＰに設定しているが、カム山トップタイミングを含む前後の所定期間における、駆動カムの所定の回転角度位置に相当するタイミングに設定してもよい。さらに、実施形態では、本発明における所定のクランク角を、３０°に設定しているが、あくまでも一例であり、他の適当な角度、例えば、より小さな角度に設定することによって、通電時間演算タイミングをカム山トップタイミングにより近づけることができる。

さらに、実施形態では、通電時間演算タイミングＴＩＣＡＬの設定に、クランク角ステージＦＩＳＴＧを換算したポンプ制御ステージＨＰＳＴＧを用いているが、ＨＰＳＴＧを用いずに、ＦＩＳＴＧを直接、用いてもよい。この場合、タイミング一致時には、複数のクランク角ステージから、ＴＤＣ発生タイミングおよびカム山トップタイミングと同じタイミングに相当するものが、通電時間演算タイミングの設定用として選択される。一方、タイミング不一致時において、タイミングずれ角が所定クランク角の倍数でないときには、複数のクランク角ステージから、カム山トップタイミングに最も近いタイミングに相当するものが、通電時間演算タイミングの設定用として選択される。この場合、カム山トップタイミングよりも進角側および遅角側のいずれのクランク角ステージでもよい。また、タイミング不一致時において、タイミングずれ角が所定クランク角の倍数であるときには、複数のクランク角ステージから、カム山トップタイミングと同じタイミングに相当するものが、通電時間演算タイミングの設定用として選択される。

また、実施形態では、カム山トップタイミングＴＴＯＰに対するＴＤＣ発生タイミングＴＴＤＣのずれを表す既知のオフセットステージおよびタイミングずれ角ＯＦＦＣＡを、ＥＣＵ２のＲＯＭにあらかじめ記憶しているが、駆動カムの回転角度位置を検出するセンサを設けるとともに、このセンサを用いて、随時、検出してもよい。例えば、駆動カムが設けられたカムシャフトのクランクシャフトに対する位相であるカム位相がカム位相可変機構によって変更される場合には、このカム位相の変更に伴って、カム山トップタイミングに対するＴＤＣ発生タイミングのずれが変化する。したがって、この場合には特に、このずれを上述したように検出するとともに、検出されたずれを通電時間演算タイミングの設定に用いることによって、この演算を適切なタイミングで行うという効果を、有効に得ることができる。

さらに、実施形態の高圧燃料ポンプ２０は、常開タイプの吸込チェック弁２２を、スピル行程中に閉弁することにより、昇圧室２１ａ内から低圧燃料ポンプ１２側に戻される燃料の量を調整することによって、インジェクタ４側に吐出される燃料の吐出量が調整されるタイプのものである。本発明は、これに限らず、内燃機関を動力源とする駆動カムで駆動される任意の燃料ポンプに適用可能である。

例えば、実施形態では、吸込チェック弁２２および電磁アクチュエータ２３を、そのコイル２３ｂへの通電が吐出行程中に継続されるように構成しているが、電磁アクチュエータのコイルへの通電が吐出行程の初期にのみ実行されるように構成してもよい。この場合、具体的には、吸込チェック弁および電磁アクチュエータは、次のように構成される。すなわち、閉弁位置側に吸込チェック弁を付勢するコイルばねは設けずに、アーマチュアを介して開弁位置側に吸込チェック弁を付勢するコイルばねのみを設け、吸込チェック弁を常開タイプとして構成する。また、このコイルばねの付勢力を、常閉タイプの吐出チェック弁のコイルばねと同じ大きさに設定する。さらに、昇圧室内の燃圧により吸込チェック弁が閉弁位置側に押圧されるように、吸込チェック弁を構成する。その他の構成は実施形態と同様である。

この場合、吸込チェック弁や電磁アクチュエータは、次のように動作する。すなわち、スピル行程中に、通電によるコイルの励磁によって、電磁アクチュエータのアーマチュアが、吸込チェック弁を付勢するコイルばねの付勢力に抗して移動し、それにより、吸込チェック弁が、このコイルばねによる開弁位置側への付勢から解放される。このことと、突出位置側へのプランジャの移動による昇圧室内の燃圧の上昇とによって、吸込チェック弁が閉弁し、それにより吐出行程に移行する。そして、吐出行程中、昇圧室内の燃圧のさらなる上昇により吐出チェック弁が開弁した後には、コイルが非励磁状態に制御される。この場合、吸込チェック弁を開弁位置側に付勢するコイルばねの付勢力よりも、吸込チェック弁を閉弁位置側に押圧する昇圧室内の燃圧のほうが大きいため、吐出行程中、吐出チェック弁は閉弁状態に保持される。

また、実施形態では、排気カムシャフトに駆動カム１９を設けているが、本発明における駆動カムは、内燃機関を動力源として駆動されるのであればよく、例えば、内燃機関の吸気弁を駆動する吸気カムシャフトに、駆動カムを設けてもよい。あるいは、内燃機関のクランクシャフトにギヤなどを介して連結されたシャフトに、駆動カムを設けてもよい。さらに、実施形態では、気筒３ａの数は４つであるが、任意である。また、実施形態は、本発明を車両用のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、例えば、ディーゼルエンジンや、クランク軸が鉛直に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。さらに、本発明は、Ｖ型６気筒タイプのエンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 燃料供給装置
２ ＥＣＵ（通電時間算出手段、補正手段、演算タイミング設定手段）
３ エンジン
４ インジェクタ
１９ 駆動カム
１９ａ カム山
２０ 高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）
２２ 吸込チェック弁（電磁弁）
２３ 電磁アクチュエータ（電磁弁）
２５ プランジャ
ＦＱＯＢＪ 目標吐出量（内燃機関の運転状態に応じた燃料の吐出量）
ＨＰＳＴＡ 通電開始タイミング（通電時間）
ＨＰＥＮＤ 通電終了タイミング（通電時間）
ＰＳＴＩＭ 通電期間（通電時間）
ＴＴＤＣ ＴＤＣ発生タイミング（内燃機関の所定のクランク角位置に相当する所定の タイミング）
ＴＴＯＰ カム山トップタイミング（駆動カムのカム山の頂部がプランジャに当接して いるタイミング、所定のカム角タイミング）
ＦＩＳＴＧ クランク角ステージ（複数のクランク角位置）
ＨＰＳＴＧ ポンプ制御ステージ（複数のクランク角位置）
ＴＩＣＡＬ 通電時間演算タイミング（演算タイミング）

Claims (3)

1. 内燃機関を動力源とする駆動カムに当接するプランジャを有し、前記駆動カムで前記プランジャが駆動されることによって、燃料噴射弁側に燃料を吐出する燃料ポンプと、
   当該燃料ポンプから前記燃料噴射弁側に吐出される燃料の吐出量を調整するための電磁弁と、
   前記内燃機関の運転状態に応じた燃料の吐出量を得るための前記電磁弁への通電時間を算出するとともに、当該通電時間の演算タイミングとして、前記内燃機関の所定のクランク角位置に相当する所定のタイミングを用いる通電時間算出手段と、
   前記駆動カムのカム山の頂部が前記プランジャに当接しているタイミングを含む前後の所定期間における、前記駆動カムの所定の回転角度位置に相当する所定のカム角タイミングに対して、前記所定のタイミングがずれているときに、前記演算タイミングを前記カム角タイミングに近づけるように補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記所定のクランク角位置を含む複数のクランク角位置が所定のクランク角ごとに設定されており、
   前記補正手段は、前記複数のクランク角位置にそれぞれ相当する複数のタイミングから、前記カム角タイミングよりも進角側で且つ前記カム角タイミングに最も近いタイミングを前記演算タイミングとして選択することによって、前記演算タイミングを補正することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
3. 内燃機関を動力源とする駆動カムに当接するプランジャを有し、前記駆動カムで前記プランジャが駆動されることによって、燃料噴射弁側に燃料を吐出する燃料ポンプと、
   当該燃料ポンプから前記燃料噴射弁側に吐出される燃料の吐出量を調整するための電磁弁と、
   前記内燃機関の運転状態に応じた燃料の吐出量を得るための前記電磁弁への通電時間を算出する通電時間算出手段と、
   前記駆動カムのカム山の頂部が前記プランジャに当接しているタイミングを含む前後の所定期間における、前記駆動カムの所定の回転角度位置に相当する所定のカム角タイミングに対して、前記内燃機関の所定のクランク角位置に相当する所定のタイミングがずれているときに、前記所定のクランク角位置を含むように所定のクランク角ごとに設定された複数のクランク角位置にそれぞれ相当する複数のタイミングのうち、前記カム角タイミングに最も近いタイミングを、前記通電時間算出手段による前記通電時間の演算タイミングとして設定する演算タイミング設定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。

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