JP2014031766A - 燃料圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射部への燃料供給状態の切替え時における燃料供給圧力の不要な変動を抑制できる燃料圧力制御装置を提供する。
【解決手段】吐出能力を駆動電圧に応じて変化させる電動式の燃料ポンプと、燃料噴射部への供給燃料圧力Ｐｒを低下させる減圧機能を発揮する開弁状態とその減圧機能を停止させる閉弁状態とに切替え可能な減量弁と、内燃機関の運転状態に応じて供給燃料の目標圧力を可変設定し、その目標圧力に応じて燃料ポンプ駆動電圧Ｖｐの可変制御と減量弁の開閉状態の切替え制御とを実行する制御機構とを備え、制御機構は、減量弁の開閉状態を切り替える場合に、その切替えによる供給燃料圧力Ｐｒの増減方向に対し燃料ポンプの吐出能力の変化による供給燃料圧力の増減方向が逆方向になるよう、燃料ポンプの駆動電圧Ｖｐを変化させてから、減量弁に切替えを要求する切替制御信号を入力させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃料圧力制御装置に関し、特に車両に搭載される内燃機関に燃料を供給するシステム中でその燃料給送圧力を可変制御する燃料圧力制御装置に関する。

車両に搭載されるエンジン（内燃機関）においては、排気エミッションを抑制し、かつ、高度な燃費低減要求に応える必要から、その運転状態に応じて、燃料噴射量を広いダイナミックレンジで精度良く制御することが要求される。また、燃料中に燃料ベーパが発生すると、燃料噴射量を精度良く制御できなくなることから、エンジンに燃料を供給するシステムにおいては、燃料温度が高いときには燃料圧力を高くする等して燃料ベーパの発生を有効に抑制することが望ましい。そこで、エンジンに供給する燃料の圧力（以下、単に燃圧ともいう）をエンジンの運転状態やドライバからの要求操作入力に応じて可変制御する燃料圧力制御装置が提案されている。

このような燃料圧力制御装置としては、燃料供給通路から燃料タンクへの燃料の還流状態（低圧プレッシャレギュレータによる還流の可否）の切替えにより燃圧を高低に切替え可能な切替弁と、燃料ポンプ駆動電圧の可変制御により吐出圧を変化させ得る燃料ポンプとを備え、燃圧を低圧から高圧に切り替える際、燃料ポンプ駆動電圧を上昇させてから所定時間後に切替弁に切替え指令するものが知られている(例えば、特許文献１参照）。この装置では、低圧から高圧への燃圧切替えの際に燃料ポンプに対する負荷が一時的に急増しても、それによる燃料供給量の不足を有効に抑制することができる。

また、プレッシャレギュレータの背圧を大気圧と吸気負圧に切り替えることでその制御燃圧を高低に切替え可能にする一方、燃料ポンプの回転数を高速側と低速側とに切り替える燃料圧力制御装置で、高温再始動等のための高燃圧状態から通常の低燃圧状態に戻す際、燃料ポンプ吐出量の低速側への切替えとプレッシャレギュレータの低圧側への切替えとに時間差を設定するものがある(例えば、特許文献２参照）。この装置では、燃料ポンプ吐出量の低速側への切替えとプレッシャレギュレータの低圧側への切替えとを段階的に実行するので、燃料噴射弁からの燃料噴射量を段階的に低減させて、空燃比が急激に薄くなることを防止することができる。

さらに、燃料の還流状態を切り替える切替弁に対し高燃圧指令を出力しているとき、エンジンに装備される空燃比センサの検出空燃比と目標空燃比との乖離状態に基づいてその切替弁の異常の有無を判断し、切替弁に異常が生じ高燃圧が得られないときには、選択的に低燃圧状態における機関回転速度毎の最大燃料噴射量を基に吸入空気量を制限して、過度なリーン状態となるのを抑制するものが知られている(例えば、特許文献３参照）。

特開２０１０−０２４８５２号公報 特開昭６２−２１０５５号公報 特開２０１０−０３８１４３号公報

しかしながら、上述のような従来の燃料圧力制御装置にあっては、燃料ポンプの吐出圧および吐出量に対応する負荷や燃圧切替弁の切替えが専ら燃圧センサの検出燃圧に基づいて実行されるため、基本的に燃圧が変化しないと燃料ポンプの負荷が変化しない制御が実行されていた。

そのため、通常、燃圧切替弁による燃圧の切替えに対して燃圧センサの検出燃圧に基づく燃料ポンプの吐出圧や吐出量の切替えに遅れが生じ、燃圧切替え時に燃圧変動が発生し易くなっていた。その結果、目標燃圧の切替え時における燃圧のオーバーシュートやアンダーシュート等が発生し易く、燃費（燃料消費率）や排気浄化性能が悪化したり、そのエンジンを搭載した車両のドライバビリティが悪化したりする可能性があった。

また、エンジンが高温状態で停止して燃料配管中の燃料が受熱する場合等に、燃料温度の上昇に対して燃料ベーパの発生を有効に抑制し得る程度に高い燃圧が確保できず、燃料ベーパが発生してしまう可能性があった。そして、燃料ベーパが発生すると、燃料噴射量を的確に制御できないためにエンジンストールが生じたり、失火による未燃燃料の排出量の増加によって排気浄化触媒の過熱状態を招いたりする可能性もあった。

さらに、電動の燃料ポンプには、吸入側のストレーナやフィルタを通過した異物がポンプ作動部に侵入しても燃料ポンプの正常な吐出性能が発揮できるように、燃料ポンプの駆動電圧を性能上要求される下限電圧以上としなければならない場合がある。その場合、例えば燃料タンクへの還流量を増やす減圧弁等を設けることで、低噴射量できめ細かな燃料噴射制御を実行できる程度の燃料供給量とすることが考えられるが、そのような圧力制御弁の開閉時における燃圧変動が大きくなるために、エンジンの目標噴射量に対して実噴射量がずれてしまう可能性があった。

そこで、本発明は、内燃機関の燃料噴射部への燃料供給状態の切替え時における燃料供給圧力の不要な変動を抑制することのできる燃料圧力制御装置を提供するものである。

本発明に係る燃料圧力制御装置は、上記課題解決のため、（１）吐出能力を駆動電圧に応じて変化させることができ、前記駆動電圧に応じ燃料タンク内の燃料を内燃機関の燃料噴射部に供給するよう吐出する電動式の燃料ポンプと、前記燃料噴射部への供給燃料の圧力を低下させる減圧機能を発揮する開弁状態と前記減圧機能を停止させる閉弁状態とに切替え可能で、切替制御信号が入力されるときに該切替制御信号により要求される開閉状態に切り替わる圧力制御弁と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記供給燃料の目標圧力を可変設定し、該目標圧力に応じて前記吐出能力を変化させる前記燃料ポンプの前記駆動電圧の可変制御と、前記切替制御信号による前記目標圧力に応じた前記圧力制御弁の開閉状態の切替え制御とを実行する制御機構と、を備える燃料圧力制御装置であって、前記制御機構は、前記圧力制御弁の前記開閉状態を切り替える場合に、該切替えによる前記供給燃料の圧力の増減方向に対し前記燃料ポンプの前記吐出能力の変化による前記供給燃料の圧力の増減方向が逆方向になるよう、前記燃料ポンプの前記駆動電圧を変化させてから、前記圧力制御弁に前記切替えを要求する前記切替制御信号を前記圧力制御弁に入力させることを特徴とする。

この構成により、圧力制御弁の切替えに際しては、燃料ポンプの吐出能力の可変制御が先行して開始され、それより遅れて圧力制御弁の切替え制御が開始される。したがって、圧力制御弁の切替えに起因する燃料噴射部への供給燃料圧力の変化に対して燃料ポンプの吐出能力の切替えに起因する供給燃料圧力の変化に時間がかかっても、圧力制御弁の切替え制御による供給燃料圧力の変化が生じるときに、その変化を抑制するように燃料ポンプの吐出能力の変化による逆方向の供給燃料圧力の変化を生じさせることができる。その結果、これらの供給燃料圧力の変化が互いに打ち消し合うこととなり、燃料噴射部への燃料供給状態の切替え時における供給燃料圧力の不要な変化が有効に抑制される。

本発明の燃料圧力制御装置においては、（２）前記制御機構は、前記圧力制御弁を前記開弁状態から前記閉弁状態に切り替える場合には、前記吐出能力を低下させるよう前記駆動電圧を下げてから、前記圧力制御弁の前記閉弁状態への切替えを要求する前記切替制御信号を前記圧力制御弁に入力させることが好ましい。

この構成により、圧力制御弁の開弁状態から閉弁状態への切替えを伴う燃料供給状態の切替え時における供給燃料圧力の不要な変化が有効に抑制される。

上記（２）に記載の構成を有する燃料圧力制御装置においては、（３）前記制御機構は、前記圧力制御弁を前記閉弁状態から前記開弁状態に切り替える場合には、前記吐出能力を上昇させるよう前記駆動電圧を上げてから、前記圧力制御弁の前記開弁状態への切替えを要求する前記切替制御信号を前記圧力制御弁に入力させることがより好ましい。

この場合、圧力制御弁の閉弁状態から開弁状態への切替えを伴う燃料供給状態の切替え時における供給燃料圧力の不要な変化が有効に抑制される。

本発明の燃料圧力制御装置においては、（４）前記制御機構は、前記燃料ポンプの前記駆動電圧を変化させてから予め設定されたディレイ時間が経過するときに前記切替制御信号を前記圧力制御弁に入力させ、前記ディレイ時間は、前記燃料ポンプの前記吐出能力の変化に伴う前記供給燃料の圧力の前記増減方向一方側への変化によって、前記圧力制御弁の前記開閉状態の切替えに伴う前記供給燃料の圧力の前記増減方向他方側への変化が抑制される時間範囲内に設定されていることが好ましい。

この場合、圧力制御弁の切替え制御による供給燃料圧力の変化が生じるときに、その変化を抑制するように燃料ポンプの吐出能力の変化による逆方向の供給燃料圧力の変化が生じることになる。

上記（４）に記載の構成を有する燃料圧力制御装置においては、（５）前記圧力制御弁の前記開閉状態を切り替える場合の前記制御機構による前記燃料ポンプの前記駆動電圧の可変幅は、前記燃料ポンプの前記吐出能力の変化に伴う前記供給燃料の圧力の前記増減方向一方側への変化によって前記圧力制御弁の前記開閉状態の切替えに伴う前記供給燃料の圧力の前記増減方向他方側への変化が実質的に相殺される値に設定されていることが好ましい。

この場合、圧力制御弁の切替え制御による供給燃料圧力の変化が生じるときに、その変化が燃料ポンプの吐出能力の変化による逆方向の供給燃料圧力の変化によって相殺されることになり、燃料供給状態の切替え時における供給燃料圧力の不要な変化が的確に抑制される。

本発明の燃料圧力制御装置においては、（６）前記圧力制御弁は、前記開弁状態にあるときに前記燃料ポンプから吐出される燃料の一部を通過させる絞り部を有しており、該絞り部を通した燃料を前記燃料タンク内に還流させることが好ましい。

この構成により、圧力制御弁をその開弁時に絞り部付きの還流通路を成立させる簡素な構成とすることができる。また、圧力制御弁の開弁状態で燃料ポンプから吐出される燃料は、燃料ポンプの吐出能力と絞り部における絞りの強さに応じて目標圧力に調圧されながら燃料噴射部に燃料されるとともに、余剰燃量が燃料タンクに還流する。したがって、圧力制御弁の開弁状態で燃料ポンプの駆動電圧を可変制御するだけで、燃料噴射部への供給燃料を微小流量としながらその圧力を精度良く制御可能となる。

本発明によれば、圧力制御弁の切替え制御による供給燃料圧力の変化が生じるときに、燃料ポンプの吐出能力の変化による供給燃料圧力の逆方向の変化を生じさせることができる。その結果、燃料供給状態の切替え時における燃料供給圧力の不要な変動を抑制することのできる燃料圧力制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料圧力制御装置を装備した車両用内燃機関の燃料供給システムの概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る燃料圧力制御装置で実行される減量弁の切替え要否判定処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る燃料圧力制御装置で実行される減量弁の切替え制御の手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る燃料圧力制御装置で実行される燃圧フィードバック制御の概略手順を示すフローチャートである。 図５（ａ）は、本発明の一実施形態に係る燃料圧力制御装置において減量弁を開弁状態から閉弁状態に切り替える際の、減量弁開閉状態およびポンプ印加電圧の切替えタイミングとその切替えタイミングの相違による燃圧変動抑制作用とを示すタイミングチャートである。図５（ｂ）は、その減量弁を閉弁状態から開弁状態に切り替える際の、減量弁開閉状態およびポンプ印加電圧の切替えタイミングとその切替えタイミングの相違による燃圧変動抑制作用とを示すタイミングチャートである。 図６（ａ）は、本発明の一実施形態に係る燃料圧力制御装置における燃料噴射部への供給燃料圧力の切替えによる噴射量の制御範囲の拡大作用を説明するグラフであり、縦軸は噴射量を、横軸は噴射時間を示している。図６（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る燃料圧力制御装置における燃料噴射部への供給燃料圧力の可変制御を実行するための減量弁の開閉状態の切替え制御とフィードポンプの駆動電圧の可変制御による供給燃料圧力の可変制御とを併用する燃圧制御形態を説明するグラフであり、縦軸は駆動電圧を、横軸は吐出能力を示している。 図７（ａ）は、比較例の燃料圧力制御装置における減量弁を開弁状態から閉弁状態に切り替える際の、減量弁開閉状態およびポンプ印加電圧の切替えタイミングとその切替え制御の問題点とを示すタイミングチャートである。図７（ｂ）は、その比較例の燃料圧力制御装置における減量弁を閉弁状態から開弁状態に切り替える際の、減量弁開閉状態およびポンプ印加電圧の切替えタイミングとその切替え制御の問題点とを示すタイミングチャートである。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料圧力制御装置を装備した車両用内燃機関の燃料供給システムの概略構成図である。

まず、構成について説明する。

図１に示すように、この燃料供給システムは、車両に搭載されるエンジン１０の燃料噴射部１５に燃料タンク３０からの燃料を供給する燃料供給機構２０と、この燃料供給機構２０を制御する制御機構４０とによって構成されている。また、制御機構４０は、燃圧指令信号を生成する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）４１と、ＥＣＵ４１からの燃圧指令信号に従って燃料噴射部１５への供給燃料の圧力（以下、供給燃圧という）Ｐｆを可変制御する燃圧制御回路（以下、ＦＰＣという）４２とを含んで構成されている。

エンジン１０は、自動車に搭載される多気筒の内燃機関、例えば直列４気筒の４サイクルガソリンエンジンである。このエンジン１０は、各気筒１１内において燃料を消費しつつ図示しないクランク軸から回転動力を出力することができるようになっている。各気筒１１内には図示しないピストンが収納されて燃焼室１２が画成されるとともに、図示しない吸気弁および排気弁がそれぞれ作動タイミングで開閉するように装着されている。また、エンジン１０には、複数の気筒１１に対応する複数の点火プラグがそれぞれ対応する燃焼室１２内に露出するように設けられており、これら点火プラグを点火駆動するイグニッションコイルを有する点火装置や、スロットル開度を可変制御する電子制御スロットルモータ等が装備されている。

このエンジン１０には、複数の気筒１１に対応する複数の吸気ポート１３へと分岐する吸気通路１４が形成されるとともに、複数の気筒１１の燃焼順序で複数の吸気ポート１３内に燃料を噴射可能な燃料噴射部１５が設けられている。そして、燃料噴射部１５は、複数の吸気ポート１３に対応する複数のポート噴射用のインジェクタ１６と、複数のインジェクタ１６が配管接続されたデリバリーパイプ１７とによって構成されている。

複数のインジェクタ１６は、複数の気筒１１および吸気ポート１３に対応して設けられており、それぞれの噴孔（図示せず）側の端部を対応する吸気ポート１３内に露出させている。また、詳細を図示しないが、各インジェクタ１６は、後述するＥＣＵ４１からの噴射指令信号Ｉｑ（図１中に１気筒についてのみ図示する）によって励磁制御されるソレノイドコイルと、そのソレノイドコイルによって駆動されるニードルバルブと、噴口部とを有している。また、複数のインジェクタ１６は、ＥＣＵ４１からの噴射指令信号Ｉｑに従って開弁駆動できるようＥＣＵ４１側の図示しないドライバ回路に配線接続されている。そして、これらインジェクタ１６が噴射駆動信号Ｉｑにより所定の順序で必要な噴射時間だけ駆動されるとき、デリバリーパイプ１７内に蓄圧・貯留されている燃料が、順次開弁するインジェクタ１６から対応する吸気ポート１３内に、噴射指令信号Ｉｑに対応する燃料噴射時間とデリバリーパイプ１７内の燃料圧力とに応じた噴射量だけ噴射されるようになっている。

デリバリーパイプ１７は、燃料供給機構２０から供給される燃料を燃料配管２２（燃料供給通路）を通し導入して所定量の燃料を貯留する金属製のもので、その燃料の圧力に応じて撓むことにより供給燃圧Ｐｆの脈動を吸収する機能と、インジェクタ１６からのポート噴射に必要な燃圧を蓄圧する機能とを併有している。

燃料供給機構２０は、フィードポンプ２１と、フィードポンプ２１の吐出口部（符号なし）とデリバリーパイプ１７とを接続する燃料配管２２と、フィードポンプ２１の図示しない吸入口部側に設けられた燃料フィルタ２３と、燃料配管２２内の燃料の圧力を設定上限圧力に制限するリリーフ弁２４と、燃料配管２２内の燃料の一部を燃料タンク３０内に還流させることができる電磁開閉式の減量弁２５と、を含んで構成されている。

フィードポンプ２１は、制御機構４０の燃圧制御回路（図１中にはＦＰＣと記す）４２を介してＥＣＵ４１により制御される非容積型の電動式燃料ポンプであり、例えば円周流ポンプ（回転式のポンプ）で構成されている。

詳細は図示しないが、このフィードポンプ２１は、ポンプ作動用の羽根車と、そのポンプ作動部分を駆動する内蔵モータとを有しており、その内蔵モータの駆動電圧と負荷トルクとに応じてポンプ作動用の羽根車の回転速度［ｒｐｍ］および回転トルクのうち少なくとも一方を変化させることで、単位時間当りの吐出燃料の圧力［ｋＰａ］や流量を変化させることができるようになっている。すなわち、フィードポンプ２１は、ＦＰＣ４２によって駆動電圧Ｖｐが印加されるとき、その駆動電圧Ｖｐに応じてポンプ作動用の羽根車を回転させることで、吐出能力（吐出圧および吐出量）を変化させることができる吐出能力可変タイプの燃料ポンプとなっている。

燃料フィルタ２３は、このフィードポンプ２１に吸入される燃料中の異物を捕捉可能な濾材で構成されている。

リリーフ弁２４は、フィードポンプ２１から燃料配管２２内に吐出される燃料の圧力が予め設定された設定上限圧力に達するまでに上昇したときに開弁し、供給燃圧Ｐｆを設定上限圧力以下に制限する安全弁機能を有している。ここにいう設定上限圧力とは、この圧力を超えると例えばインジェクタ１６からの燃料漏れを誘発し易くなる程度に高い燃圧であり、リリーフ弁２４の開弁設定圧であるこの設定上限燃圧は、例えば６００ｋＰａに設定されている。

このリリーフ弁２４は、公知のものであり、その詳細を図示しないが、燃料配管２２内の燃料の一部を燃料タンク３０内に還流させることができる排出口を形成する弁座と、その弁座に対し係合および離脱することで排出口を開閉可能なリリーフ弁体と、そのリリーフ弁体を常時閉弁方向に付勢する弁ばねとを有している。そして、燃料配管２２内の燃料の圧力が設定上限圧力に達すると、リリーフ弁２４のリリーフ弁体に作用する開弁方向の付勢力がリリーフ弁体を閉弁させていた弁ばねの組込み荷重相当の付勢力に打ち勝って、リリーフ弁２４が開弁するようになっている。

減量弁２５は、燃料配管２２内からの燃料を絞り部２５ａを通して燃料タンク３０内に還流させて燃料噴射部１５への供給燃料の流量および圧力を低下させることができる開弁状態と、その燃料の還流を阻止する閉弁状態とに切替え可能な電磁式のものである。この減量弁２５は、少なくともエンジン１０のアイドル運転時等のように燃料消費量が少量であるときに開弁状態にされ、エンジン１０の燃料消費量に対しフィードポンプ２１からの吐出量が多いために余剰となる燃料（ポンプ吐出燃料の一部；以下、余剰燃料という）を燃料タンク３０内に戻すことができるようになっている。すなわち、減量弁２５は、余剰燃料を燃料タンク３０内に還流させることでデリバリーパイプ１７への供給燃圧Ｐｆを減圧する減圧機能を発揮する開弁状態と、その減圧機能を停止もしくは低下させることでデリバリーパイプ１７への供給燃圧Ｐｆを昇圧・復帰させることができる閉弁状態とに切替え可能な圧力制御弁となっている。

また、減量弁２５は、例えば、少なくとも一部に磁性体を含む弁体２５ｖと、この弁体２５ｖを軸方向に可動な状態で保持するとともに燃料配管２２側からの燃料を導入する保持筒部２５ｂと、保持筒部２５ｂの燃料排出口側に設けられた絞り部２５ａと、保持筒部２５ｂに支持され弁体２５ｖを絞り部２５ａから離隔する方向に付勢することができるコイル２５ｃとを有している。さらに、保持筒部２５ｂには、弁体２５ｖが着座可能な環状の弁座（詳細図示せず）が形成されており、弁体２５ｖがその弁座に着座するとき閉弁状態となり、弁体２５ｖがその弁座から離脱するとき絞り部２５ａによって一部の通路断面積が縮小された燃料排出通路２６が開放されるようになっている。

この減量弁２５は、ＦＰＣ４２から切替制御電圧Ｖｓとして供給される電圧信号に応じてコイル２５ｃを選択的に励磁され、その切替制御信号Ｖｓにより要求される開閉状態に切り替わるようになっている。ここでは、フィードポンプ２１の作動時には弁体２５ｖが燃料配管２２内からの燃圧等（閉弁用の弁ばねが別設されてもよい）によって弁座に着座する閉弁方向に付勢され、コイル２５ｃによって弁体２５ｖが弁座から離脱する開弁方向に付勢されるものとして説明するが、減量弁２５は、弁体２５ｖがコイルばね等の弾性部材によって常時開弁方向に付勢され、コイル２５ｃによって弁体２５ｖを閉弁方向に付勢する電磁力を発生させてもよい。

燃料タンク３０は、所定容積のもので、外部から燃料を補給可能になっている。

制御機構４０は、エンジン１０の運転状態に応じて目標燃圧Ｐｃ（燃料噴射部１５への供給燃料の目標圧力）を可変設定し、その目標燃圧Ｐｃに応じてフィードポンプ２１の吐出能力を変化させる駆動電圧Ｖｐの可変制御と、切替制御信号Ｖｓによる目標燃圧Ｐｃに応じた減量弁２５の開閉状態の切替え制御とを実行するようになっている。

具体的には、この制御機構４０のＥＣＵ４１が、車両およびエンジン１０の運転状態とドライバからの要求操作入力等に基づいて、目標燃圧Ｐｃを算出するようになっている。また、制御機構４０の燃圧制御回路（図１中にはＦＰＣと記す）４２が、ＥＣＵ４１と協働して、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐの可変制御によりフィードポンプ２１の吐出能力（吐出圧および吐出量）を可変制御するとともに、減量弁２５の開閉状態の切替え制御を実行することで、デリバリーパイプ１７内の燃料の圧力を、ＥＣＵ４１から要求される目標燃圧Ｐｃに追従させるフィードバック制御を実行するようになっている。

また、ＥＣＵ４１は、デリバリーパイプ１７に装着された燃圧センサ５１からデリバリーパイプ１７内の実際の燃料の圧力（以下、実燃圧という）Ｐｒに相当する実燃圧信号を取り込むとともに、車両やエンジン１０に装備された他のセンサ群のセンサ情報を取り込み、エンジン１０の運転状態やドライバからの要求操作入力に応じたエンジン１０の燃料噴射量をマップ等を参照しつつ算出し、その燃料噴射量に対応する目標燃圧Ｐｃを算出するようになっている。

燃圧センサ５１は、低圧側のデリバリーパイプ１７内の燃圧（図１中のＰｆ）を検出するようになっている。また、ここにいう他のセンサ群とは、例えばアクセル開度センサ５２、エアフローメータ５３、クランク角センサ５４および水温センサ５５等である。アクセル開度センサ５２は、車両に装備された図示しないアクセルペダルの踏込み率をアクセル開度（図１中のＡｃｃｐ）として検出し、エアフローメータ５３は、エンジン１０の吸入空気量（図１中のＱａ）を検出する。クランク角センサ５４は、エンジン１０の機関回転速度を算出可能なクランク角（図１中のＣＡ）を検出し、水温センサ５５は、エンジン１０の冷却水温度（図１中のＴｈｗ）を検出する。他のセンサ群に、公知の吸気温度センサ、スロットル開度センサ、空燃比センサ、酸素センサ、吸気用カム角センサ、排気用カム角センサ等が含まれ得ることはいうまでもない。

本実施形態における燃料圧力制御装置は、燃料供給機構２０のフィードポンプ２１、リリーフ弁２４および減量弁２５と、制御機構４０のＥＣＵ４１およびＦＰＣ４２と、燃圧センサ５１および他のセンサ群とを含んで構成されている。

より具体的には、ＥＣＵ４１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップメモリ（例えば、バックアップＲＡＭまたは不揮発性メモリ）を含んで構成されており、さらに、入力インターフェース回路および出力インターフェース回路等を含んで構成されている。

ＥＣＵ４１の入力インターフェース回路には、車両のイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号が取り込まれるとともに、前述の各種センサ５１〜５５等からのセンサ情報が取り込まれるようになっている。ＥＣＵ４１の出力インターフェース回路には、図示しないドライバ回路を介してインジェクタ１６や電子スロットルモータ、前述の点火装置等が接続されるとともに、ＦＰＣ４２が接続されている。

ＥＣＵ４１は、ＲＯＭ内に格納された制御プログラムを実行することで、公知の電子スロットル制御、燃料噴射量制御、点火時期制御、燃料カット制御等を実行することができる。例えば、ＥＣＵ４１は、エアフローメータにより検出される吸入空気量とクランク角センサにより検出されるエンジン回転数とに基づいて燃焼毎に必要な基本噴射量を算出し、さらに、エンジン１０の運転状態に応じた各種補正や空燃比フィードバック補正等を施した燃料噴射量を算出し、その燃料噴射量に対応する噴射時間だけ対応するインジェクタ１６を開弁駆動することができる。

また、ＥＣＵ４１は、エンジン１０の冷却水温が所定温度以上の高温となっている状態でエンジン１０が始動される高温再始動時や、燃料カット状態から通常運転状態への復帰時等に、目標燃圧Ｐｃを高圧側の目標燃圧値ＰＨ（図６（ａ）参照）、例えば５３０ｋＰａに設定するようになっている。

ここにいう高温再始動時とは、例えば車両の一時停止時等にエンジン１０を自動停止させるいわゆるアイドリングストップ状態からエンジン１０を再始動させるとき、ハイブリッド方式の走行駆動ユニットを搭載する車両でそのパワーユニットの効率を高めるためにエンジン１０を一時的に停止させた後に再始動するとき等である。また、燃料カット状態とは、エンジン１０の所定の運転状態、例えば車両の減速時や降坂時でアクセル開度が略ゼロのときに、エンジン１０のクランク回転状態で、インジェクタ１６からの燃料噴射が一時的に停止される状態であり、ＥＣＵ４１が、各種センサ情報を基に燃料カット可能な運転状態であると判定している間、燃料カットが実行されるようになっている。

エンジン１０がアイドリングストップ状態にあるとき、冷却水や冷却風によるエンジン１０の冷却が停止されることで、低圧側のデリバリーパイプ１７等の燃料供給経路中の燃料の温度が高くなり、温度に依存するその燃料の飽和蒸気圧が高くなるので、燃料ベーパが生じ易くなる。また、燃料カット状態にあるときも、このデリバリーパイプ１７等の燃料供給経路中において燃料の流れが停止され、燃料タンク３０側からの低温の燃料が導入されないことから、やはり、燃料温度が徐々に高くなり、温度に依存する燃料の飽和蒸気圧が高くなって、燃料ベーパが生じ易くなる。そして、燃料供給経路中の燃料に燃料ベーパが発生すると、正常な燃料噴射量制御ができなくなる等して、エンジン１０の排気エミッションが悪化したりエンジン１０の運転状態が悪化したりする可能性がある。そこで、本実施形態においては、燃料の飽和蒸気圧が高くなるときには、ＥＣＵ４１により高圧側の目標燃圧Ｐｃを設定して、燃料ベーパの発生を抑えるようになっている。

ここにいう高圧側の目標燃圧値ＰＨは、エンジン１０の高温再始動時や長時間の燃料カット状態からの復帰時等に、あるいは高負荷運転時に、必要な燃料供給圧を確保したり燃料噴射量の制御範囲を高燃料噴射量側に偏倚させたりすることができる燃圧である。

一方、ＥＣＵ４１は、例えばエンジン１０が専ら部分負荷運転となる運転域にあるときには、その運転域でのエンジン１０の発熱等によって燃料供給経路中に燃料ベーパが生じるのを抑制できる程度の低圧側の目標燃圧値ＰＬ（図６（ａ）参照）、例えば３００ｋＰａを設定するようになっている。

この低圧側の目標燃圧値ＰＬは、前述のモード域の運転期間中におけるフィードポンプ２１の消費電力を抑えるとともに、燃料噴射量の制御範囲を低燃料噴射量側に偏倚させ得る燃圧である。

ＥＣＵ４１は、エンジン１０の運転期間中またはイグニッションＯＮの状態下で、所定時間毎に、前述のような目標燃圧Ｐｃをエンジン１０の運転状態やドライバからの加速要求やシフト操作その他の要求操作入力等に応じて設定し、その目標燃圧ＰｃをＦＰＣ４２に出力するようになっている。

このＥＣＵ４１からの目標燃圧Ｐｃを入力するＦＰＣ４２は、入力した目標燃圧Ｐｃと燃圧センサ５１によって検出されるデリバリーパイプ１７内の実燃圧Ｐｒとが一致するように、それらの燃圧Ｐｃ，Ｐｒ間の偏差に応じてフィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐをフィードバック制御する。そして、ＦＰＣ４２からの駆動電圧Ｖｐの変化に応じて、フィードポンプ２１のポンプ作動用の羽根車の回転速度や回転トルク（勿論、速度とトルクの双方でもよい）が変化し、フィードポンプ２１の吐出能力が変化することで、低圧側のデリバリーパイプ１７内の実燃圧Ｐｒが目標燃圧Ｐｃに追従する方向に変化する。

図６（ａ）に示すように、供給燃圧Ｐｆが高圧側の目標燃圧値ＰＨに制御されるときと、供給燃圧Ｐｆが低圧側の目標燃圧値ＰＬに制御されるときとでは、インジェクタ１６を開弁させる噴射時間τが同一であっても、燃料噴射量は相違する。例えば、供給燃圧Ｐｆが高圧側の目標燃圧値ＰＨに制御される状態で噴射時間τが最小噴射時間τ１に制御されるときの最小燃料噴射量ｑｂよりも、供給燃圧Ｐｆが低圧側の目標燃圧値ＰＬに制御される状態で噴射時間τが最小噴射時間τ１に制御されるときの最小燃料噴射量ｑａの方が、微小量となる。また、供給燃圧Ｐｆが高圧側の目標燃圧値ＰＨに制御される状態で噴射時間τが最大噴射時間τ２に制御されるときの最大燃料噴射量ｑｄは、供給燃圧Ｐｆが低圧側の目標燃圧値ＰＬに制御される状態で噴射時間τが最大噴射時間τ２に制御されるときの最大燃料噴射量ｑｃに対し、十分に大きくなる。したがって、供給燃圧Ｐｆを図６（ａ）中の燃料噴射量ｑｂ、ｑｃの間で目標燃圧Ｐｃを高圧側から低圧側に、あるいはその逆に切り替えることで、燃料噴射量を最小燃料噴射量ｑａから最大燃料噴射量ｑｄまで広範囲に変化させることができる。

一方、フィードポンプ２１の駆動電圧は、予め設定されたロック防止用の下限電圧Ｖｍｉｎ以上の電圧可変範囲内で制御するようになっている。ここにいう下限電圧Ｖｍｉｎとは、フィードポンプ２１の内部に燃料フィルタ２３を通る程度の異物が吸入されたとしても、それによってフィードポンプ２１のポンプ作動用の羽根車がロックされない程度に十分な回転トルクを発生させ得る駆動電圧である。すなわち、下限電圧Ｖｍｉｎは、燃料中の固形物の吸入によるフィードポンプ２１の回転停止を防止可能な電圧値に設定されている。上限電圧Ｖｍａｘは、フィードポンプ２１に要求される最大吐出量および最高燃圧に基づいて設定される。

このように、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐの可変範囲は制限されるため、特にロック防止用の下限電圧Ｖｍｉｎが設定されるため、フィードポンプ２１の吐出能力の下限を小さく設定できない。そのため、実燃圧Ｐｒを目標燃圧Ｐｃに追従させるようにフィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐを可変制御するだけでは、実燃圧Ｐｒが目標燃圧Ｐｃに達する前に駆動電圧Ｖｐがその電圧可変範囲内から外れてしまう場合が生じ得る。

そこで、ＥＣＵ４１は、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐが電圧可変範囲のうち下限電圧Ｖｍｉｎ側に制御されてフィードポンプ２１の吐出圧が比較的低圧になっても、減量弁２５の閉弁状態のままでは実燃圧Ｐｒが目標燃圧Ｐｃに達する前に駆動電圧Ｖｐが下限電圧Ｖｍｉｎに達してしまい得る場合には、減量弁２５の閉弁状態から開弁状態への切替え制御を実行する。また、ＥＣＵ４１は、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐが電圧可変範囲のうち上限電圧Ｖｍａｘ側に制御されてフィードポンプ２１の吐出圧が比較的高圧になっても、減量弁２５の開弁状態のままでは実燃圧Ｐｒが目標燃圧Ｐｃに達する前に駆動電圧Ｖｐが上限電圧Ｖｍａｘに達してしまい得る場合には、減量弁２５の開弁状態から閉弁状態への切替え制御を実行するようになっている。

具体的には、ＥＣＵ４１は、図６（ｂ）に破線の矢印で示すように、減量弁２５の閉弁状態でフィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐをその可変範囲のうち中心電圧より下限電圧Ｖｍｉｎ側の特定電圧値Ｖａまで低下させるときに、減量弁２５の閉弁状態のままで駆動電圧Ｖｐをさらに低下させると目標燃圧Ｐｃに達する前に駆動電圧Ｖｐが下限電圧Ｖｍｉｎに達してしまい得るか否かを判定する。そして、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐが下限電圧Ｖｍｉｎに達してしまい得ると判定した場合には、減量弁２５の閉弁状態から開弁状態への切替え制御を実行する。

減量弁２５の開弁状態では、減量弁２５が閉弁状態にあるときに比べて燃料噴射部１５への供給燃圧Ｐｆが相対的に低下するとともに、駆動電圧Ｖｐの変化に対してデリバリーパイプ１７に供給可能な燃料圧力Ｐの変化率が小さくなる。したがって、燃料噴射部１５でのインジェクタ１６の開閉による燃料噴射量制御をきめ細かく高精度に実行できることになる。

また、図６（ｂ）に二点鎖線で示すように、ＥＣＵ４１は、減量弁２５の開弁状態でフィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐをその可変範囲のうち中心電圧より上限電圧Ｖｍａｘ側の特定電圧値Ｖｂまで増大させるときには、減量弁２５の開弁状態のままで駆動電圧Ｖｐをさらに増大させると目標燃圧Ｐｃに達する前に駆動電圧Ｖｐが上限電圧Ｖｍａｘに達してしまい得るか否かを判定する。そして、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐが上限電圧Ｖｍａｘに達してしまい得ると判定した場合には、減量弁２５の開弁状態から閉弁状態への切替え制御を実行する。

減量弁２５の閉弁状態では、減量弁２５が開弁状態にあるときに比べて燃料噴射部１５への供給燃圧Ｐｆが相対的に増大するとともに、駆動電圧Ｖｐの変化に対してデリバリーパイプ１７に供給可能な燃料圧力Ｐの変化率が大きくなる。したがって、必要時に燃料噴射部１５での燃料噴射量を十分に増大させることができる。

さらに、ＥＣＵ４１は、減量弁２５の開弁状態から閉弁状態への切替え制御を実行する際には、まず、図５（ａ）に示すように、フィードポンプ２１の吐出能力を低下させるよう駆動電圧Ｖｐを下げる電圧切替えを実行する。そして、その駆動電圧Ｖｐの切替え時点ｔａから予め設定したディレイ時間Ｔｄ１が経過した時点ｔｂで、減量弁２５の閉弁状態への切替えを要求する切替制御信号Ｖｓの電圧切替え（例えば電圧ＯＦＦとする切替え）を実行し、その切替制御信号Ｖｓを減量弁２５に入力させるようになっている。ここでの駆動電圧Ｖｐの切替え幅ΔＶ１（駆動電圧の可変幅）は、減量弁２５の閉弁状態への切替えに伴う燃圧上昇（目標燃圧Ｐｃからのずれ）に対し、これと相殺し得る程度の減圧方向の燃圧変化を生じさせるようにフィードポンプ２１の吐出能力を低下させる差電圧値に設定される。

また、ＥＣＵ４１は、減量弁２５の閉弁状態から開弁状態への切替え制御を実行する際には、まず、図５（ｂ）に示すように、フィードポンプ２１の吐出能力を上昇させるよう駆動電圧Ｖｐを上げる電圧切替えを実行する。そして、ＥＣＵ４１は、その駆動電圧Ｖｐの切替え時点ｔａから予め設定したディレイ時間Ｔｄ２が経過した時点ｔｂで、減量弁２５の開弁状態への切替えを要求する切替制御信号Ｖｓの電圧切替え（例えば電圧ＯＮとする切替え）を実行し、その切替制御信号Ｖｓを減量弁２５に入力させるようになっている。ここでの駆動電圧Ｖｐの切替え幅ΔＶ２（駆動電圧の可変幅）は、減量弁２５の開弁状態への切替えに伴う燃圧低下（目標燃圧Ｐｃからのずれ）に対し、これと相殺し得る程度の昇圧方向の燃圧変化を生じさせるようにフィードポンプ２１の吐出能力を増大させる差電圧値に設定される。

このように、制御機構４０のＥＣＵ４１およびＦＰＣ４２は、減量弁２５の開閉状態を切り替える場合に、その切替えによる供給燃料圧力の増減方向に対してフィードポンプ２１の吐出能力の変化による供給燃料圧力の増減方向が逆方向になるように、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐを予め変化させてから、減量弁２５に切替制御信号を入力させるようになっている。

駆動電圧Ｖｐの切替え時点ｔａからディレイ時間Ｔｄが経過した時点ｔｂは、ＥＣＵ４１のタイマ機能で検出され得る。また、ディレイ時間Ｔｄは、減量弁２５の切替え方向に応じて、それぞれに最適な異なるディレイ時間Ｔｄ１，Ｔｄ２として設定されてもよいし、同一のディレイ時間Ｔｄとして設定されてもよい。前者の場合、減量弁２５の切替えに最適なディレイ時間Ｔｄ１，Ｔｄ２は、それぞれの切替え時における実燃圧Ｐｒの変動幅が最も小さくなる確率の高いディレイ時間として設定されるのがよい。

ここで、制御機構４０のＥＣＵ４１およびＦＰＣ４２は、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐを変化させてから予め設定されたディレイ時間Ｔｄ１またはＴｄ２が経過するときに、切替制御信号を減量弁２５に入力させるようになっている。また、そのディレイ時間Ｔｄ１またはＴｄ２は、フィードポンプ２１の吐出能力の変化に伴う供給燃料圧力の増減方向一方側（例えば増加側または減少側）への変化によって、減量弁２５の開閉状態の切替えに伴う供給燃料の圧力の増減方向他方側（例えば減少側または増加側）への変化が抑制される時間範囲内に設定されている。さらに、減量弁２５の開閉状態を切り替える場合の制御機構４０によるフィードポンプ２１の駆動電圧の可変幅Ｖ１，Ｖ２は、フィードポンプ２１の吐出能力の変化に伴う供給燃料圧力の増減方向一方側への変化によって、減量弁２５の開閉状態の切替えに伴う供給燃料圧力の増減方向他方側への変化が実質的に相殺されるような値に設定されている。

前述のように、制御機構４０は、エンジン１０の冷却水温が所定温度以上の高温となっている状態でエンジン１０が運転されるとき、デリバリーパイプ１７への供給燃圧Ｐｆを前述の設定上限圧力より低圧の燃圧制御範囲（ここでは、３００ｋＰａから５３０ｋＰａの燃圧範囲）内で変化させることができ、リリーフ弁２４はエンジン１０のこのような運転中は専ら閉弁状態を維持することになる。

また、ＥＣＵ４１は、各種センサ５１〜５５からのセンサ情報と、ＲＯＭやバックアップメモリ（以下、ＲＯＭ等という）に予め格納された設定値やマップ情報等とに基づいて、エンジン１０の運転中にその負荷状態を繰返し判定し、通常の部分負荷の運転状態においては目標燃圧を低圧側の目標燃圧値ＰＬあるいはそれに近い燃圧に設定する。一方、ＥＣＵ４１は、エンジン１０の高温再始動時や燃料カット状態からの復帰時、あるいは、エンジン１０の停止直前等には、目標燃圧を高圧側の目標燃圧値ＰＨあるいはそれに近い燃圧に設定するようになっている。そのため、ＥＣＵ４１のＲＯＭ等に格納される設定値には、少なくとも制御機構４０による燃圧制御範囲を規定する高圧側の目標燃圧値ＰＨおよび低圧側の目標燃圧値ＰＬの設定値が含まれ、ＲＯＭ等に格納されるマップ情報には、運転負荷の判定とその判定結果に応じた燃圧制御のためのマップ等が含まれている。

また、ＦＰＣ４２は、フィードポンプ２１が特定電圧値Ｖａに制御されるときには、フィードポンプ２１から吐出される燃料のうち燃料噴射部１５から噴射される燃料以外の余剰燃料（ポンプ吐出量と燃料噴射部１５での燃料消費量の差分）を燃料タンク３０内に還流させるように、減量弁２５の開弁時間を制御するようになっている。

さらに、ＦＰＣ４２には、フィードポンプ２１の内蔵モータの端子電圧を検出する電圧検出部や、フィードポンプ２１の内蔵モータに流れる電流を検出する電流検出部が設けられている。そして、ＦＰＣ４２は、ＥＣＵ４１からの目標燃圧Ｐｃと燃圧センサ５１により検出される実燃圧Ｐｒとの偏差に応じて、フィードポンプ２１の内蔵モータに印加する駆動電圧Ｖｐを制御したり、異常診断のためのフィードポンプ２１の内蔵モータの作動状態に応じた診断用信号（図１中のＤｉａｇ信号）をＥＣＵ４１に供給したりすることができるようになっている。

このＦＰＣ４２には、バッテリからの電源供給がなされるとともに、ＥＣＵ４１が通信可能に接続されている。また、ＦＰＣ４２には、フィードポンプ２１の内蔵モータに印加する駆動電圧Ｖｐまたはフィードポンプ２１の内蔵モータへの供給エネルギを可変制御するための図示しないスイッチング素子等が内蔵されている。

次に、本実施形態における燃圧制御とそれによる作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態においては、制御機構４０により、車両およびエンジン１０の運転状態とドライバからの要求操作入力等に応じて目標燃圧Ｐｃが算出され、燃圧センサ５１で検出される実燃圧Ｐｒを目標燃圧Ｐｃに制御すべく、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐの可変制御が繰り返し実行されるとともに、必要時に減量弁２５の切替え制御が実行される。

図２〜図４は、そのような燃圧制御のために実行される複数の制御プログラムを示している。なお、これらの処理は、エンジン１０の運転中に予め設定されたそれぞれの制御周期で繰返し実行される。

図２に示す第１の制御プログラムでは、まず、エンジン１０の運転状態やドライバからの要求操作入力に応じたエンジン１０の所定時間当りの燃料消費量（要求されるフィードポンプ２１の吐出能力でもよい）が、各種センサ５１〜５５等の検出情報やマップ情報等を基に算出される（ステップＳ１１）。

次いで、要求される燃料消費量に対応する目標燃圧Ｐｃが算出された後（ステップＳ１２）、その目標燃圧Ｐｃが減量弁２５の開閉状態の切替えを要求する切替え燃圧Ｐｔｈ未満であるか否かが判別される（ステップＳ１３）。

このとき、算出された目標燃圧Ｐｃが切替え燃圧Ｐｔｈ未満であったならば（ステップＳ１３でＹＥＳの場合）、減量弁２５は閉弁状態であることになる。この場合、次いで、駆動電圧Ｖｐを目標燃圧Ｐｃを得るのに必要な電圧値に変化させると、上限電圧Ｖｍａｘ側の特定電圧値Ｖｂに達する（Ｖｐ＝Ｖｂとなってそれ以上電圧を大きくできない状態となる）ことになるか否かが判別される（ステップＳ１４）。そして、駆動電圧Ｖｐが特定電圧値Ｖｂに達する場合には（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）、減量弁２５の閉弁状態から開弁状態への切替え要求フラグがセットされる（ステップＳ１５）。

一方、目標燃圧Ｐｃが切替え燃圧Ｐｔｈ未満でなかったならば（ステップＳ１３でＮＯの場合）、減量弁２５は閉弁状態でないことになる。

この場合、まず、目標燃圧Ｐｃが切替え燃圧Ｐｔｈであるか否かが判別され（ステップＳ１６）、目標燃圧Ｐｃが切替え燃圧Ｐｔｈであれば（ステップＳ１６でＹＥＳの場合）、減量弁２５の切替え制御中であるので、今回の処理を終了する。

目標燃圧Ｐｃが切替え燃圧Ｐｔｈでなければ（ステップＳ１６でＮＯの場合）、次に、駆動電圧Ｖｐを目標燃圧Ｐｃを得るのに必要な電圧値に変化させると、下限電圧Ｖｍｉｎ側の特定電圧値Ｖａに達する（Ｖｐ＝Ｖａとなってそれ以上電圧を小さくできない状態となる）ことになるか否かが判別される（ステップＳ１７）。そして、駆動電圧Ｖｐが特定電圧値Ｖａに達する場合には（ステップＳ１７でＹＥＳの場合）、減量弁２５の開弁状態から閉弁状態への切替え要求フラグがセットされた後（ステップＳ１８）、今回の処理を終了する。

他の場合、すなわち、目標燃圧Ｐｃが切替え燃圧Ｐｔｈ未満であるが駆動電圧Ｖｐが特定電圧値Ｖｂに達しない場合や、目標燃圧Ｐｃが切替え燃圧Ｐｔｈを超えるが駆動電圧Ｖｐが特定電圧値Ｖａに達しない場合には、減量弁２５の切替えは必要でないことになり、切替え要求フラグがリセットされた後（ステップＳ１９）、今回の処理が終了する。

ここで、切替え要求フラグがセットされるとは、切替え要求フラグが例えば１（またはＯＮ）に設定されることを意味し、切替え要求フラグがリセットされるとは、切替え要求フラグが０（またはＯＦＦ）に設定されることを意味する。

図３に示す第２の制御プログラムでは、まず、切替え要求フラグのセット状態か否かが判別され（ステップＳ２１）、減量弁２５の開閉状態の切替えが必要な切替え要求フラグのセット状態になっていれば（ステップＳ２１でＹＥＳの場合）、次いで、減量弁２５の開弁状態から閉弁状態への切替えが必要であるか否かが判別される（ステップＳ２２）。

このとき、減量弁２５の開弁状態から閉弁状態への切替えが必要であれば（ステップＳ２２でＹＥＳの場合）、次いで、フィードポンプ２１の吐出能力を所定量低下させるよう駆動電圧Ｖｐを図５（ａ）に示す切替え幅ΔＶ１だけ減じる電圧可変制御が実行される（ステップＳ２３）。

次いで、ＥＣＵ４１のタイマ機能により、駆動電圧Ｖｐの切替え時点ｔａから予め設定したディレイ時間Ｔｄ、例えば減量弁２５の開弁状態から閉弁状態への切替えに最適なディレイ時間Ｔｄ１が経過するまで待機状態となる。そして、そのディレイ時間Ｔｄ１が経過した時点ｔｂで、減量弁２５の閉弁状態への切替えを要求する切替制御信号Ｖｓの電圧切替え（例えば電圧ＯＦＦとする切替え）が実行されることにより、減量弁２５が開弁状態から閉弁状態に切り替えられる（ステップＳ２４）。なお、駆動電圧Ｖｐの切替え直後からディレイ時間Ｔｄ１が経過するまで、ディレイ時間Ｔｄ１が経過したか否かの判別処理を繰返し、その判別結果がＹＥＳとなった時点で切替制御信号Ｖｓの電圧切替えを実行してもよいことはいうまでもない。

一方、ステップＳ２２での判定結果がＮＯの場合、すなわち、減量弁２５の閉弁状態から開弁状態への切替えが必要な場合であれば、その次のステップＳ２５で、フィードポンプ２１の吐出能力を所定量増大させるよう駆動電圧Ｖｐを図５（ｂ）に示す切替え幅ΔＶ２だけ増加させる電圧可変制御が実行される。次いで、ＥＣＵ４１のタイマ機能により、駆動電圧Ｖｐの切替え時点ｔａから予め設定したディレイ時間Ｔｄ、例えば減量弁２５の閉弁状態から開弁状態への切替えに最適なディレイ時間Ｔｄ２が経過するまで待機状態となる。そして、ディレイ時間Ｔｄ２が経過した時点ｔｂで、減量弁２５の開弁状態への切替えを要求する切替制御信号Ｖｓの電圧切替え（例えば電圧ＯＮとする切替え）が実行されることにより、減量弁２５が閉弁状態から開弁状態に切り替えられる（ステップＳ２６）。

なお、最初の切替え要求フラグの判別ステップＳ２１で、減量弁２５の開閉状態の切替えが必要でない切替え要求フラグのリセット状態になっていれば（ステップＳ２１でＮＯの場合）、以下に説明する図４に示す燃圧フィードバック制御に移行して（ステップＳ２７）、今回の処理を終了する。

図４に示す第３の制御プログラムは、燃圧フィードバック制御を実行するものである。

この制御では、まず、燃圧センサ５１からの検出信号に基づいて実燃圧Ｐｒが検出される（ステップＳ３１）。

次いで、実燃圧Ｐｒと目標燃圧Ｐｃとの偏差である燃圧誤差ΔＰｅ（＝Ｐｃ−Ｐｒ）が０［ｋＰａ］もしくは予め設定された０［ｋＰａ］を付近の不感帯領域内にあるか、あるいは、燃圧誤差ΔＰｅが有意の正または負の圧力値となるかが判断される（ステップＳ３２）。

そして、燃圧誤差ΔＰｅが有意の正の圧力値（ΔＰｅ＞０［ｋＰａ］）である場合は、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐを燃圧誤差ΔＰｅに応じて上昇させる電圧制御がなされ（ステップＳ３３）、燃圧誤差ΔＰｅが有意の負の圧力値（ΔＰｅ＜０［ｋＰａ］）である場合は、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐを燃圧誤差ΔＰｅに応じて低下させる電圧制御がなされる（ステップＳ３４）。また、燃圧誤差ΔＰｅが０［ｋＰａ］もしくは予め設定された０［ｋＰａ］付近の不感帯領域内にある場合は、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐを保持する電圧制御がなされる（ステップＳ３５）。

フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐは、このように、燃圧誤差ΔＰｅを０［ｋＰａ］に近付け、デリバリーパイプ１７内の実燃圧Ｐｒを目標燃圧Ｐｃに追従させるようにフィードバック制御される。

以上のような制御が実行される本実施形態においては、減量弁２５の開弁状態から閉弁状態への切替えの際には、図５（ａ）に示すように、先にフィードポンプ２１の吐出能力を低下させるよう駆動電圧Ｖｐが下げられてから、ディレイ時間Ｔｄ１が経過するときに減量弁２５の閉弁状態への切替制御信号Ｖｓが減量弁２５に入力される。したがって、減量弁２５の切替え時に燃圧フィードバック制御だけでは実燃圧Ｐｒを目標燃圧Ｐｃに迅速・的確に追従させることが困難な場合に、減量弁２５の切替えの影響を先読みしたポンプ負荷の増減によって迅速に抑制する、フィードフォワード制御を加えるような切替え制御が可能となる。その結果、減量弁２５の切替えに起因する実燃圧Ｐｒの上昇分ΔＰｓｗとフィードポンプ２１の吐出能力低下側への切替えに起因する実燃圧Ｐｒの低下分ΔＰｍｄとが互いに相殺され、減量弁２５の開閉状態の切替えに伴う実燃圧Ｐｒの変化が有効に抑制されるような切替え制御が可能となる。

また、減量弁２５の閉弁状態から開弁状態への切替えの際には、図５（ｂ）に示すように、先にフィードポンプ２１の吐出能力を上昇させるよう駆動電圧Ｖｐが上げられた時点ｔａからディレイ時間Ｔｄ２が経過する時点ｔｂに、減量弁２５の開弁状態への切替制御信号Ｖｓが減量弁２５に入力される。したがって、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐを先に上げ、減量弁２５の開弁状態への切替えにディレイをかけることで、前述の減量弁２５の開弁状態から閉弁状態への切替えの際と同様に、減量弁２５の切替えの影響を迅速に抑制するフィードフォワード制御を加えるような切替え制御が可能となる。その結果、減量弁２５の切替えに起因する実燃圧Ｐｒの低下分ΔＰｓｗとフィードポンプ２１の吐出能力上昇側への切替えに起因する実燃圧Ｐｒの増加分ΔＰｍｄとが互いに相殺され、減量弁２５の開閉状態の切替えに伴う実燃圧Ｐｒの変化が有効に抑制される。

このように、本実施形態においては、圧力制御弁の切替えに際して、フィードポンプ２１の吐出能力の可変制御が先行して開始され、それより遅れて減量弁２５の切替え制御が開始される。したがって、減量弁２５の切替えに起因する燃料噴射部１５への供給燃料圧力（実燃圧Ｐｒ）の変化に対して、フィードポンプ２１の吐出能力の切替えに起因する実燃圧Ｐｒの変化に時間がかかったとしても、減量弁２５の切替え制御による実燃圧Ｐｒの変化がフィードポンプ２１の吐出能力の変化による逆方向の供給燃料圧力の変化によって実質的に相殺され、抑制される。

そして、図５（ａ）および図５（ｂ）にそれぞれ実線で示す燃圧Ｐｒのように、減量弁２５の開閉状態の切替え方向に関係なく、減量弁２５の切替えを伴う燃料供給状態の切替え時における供給燃圧Ｐｆの変化を迅速・的確に抑制し、実燃圧Ｐｒの変化を十分に抑制することができる。したがって、例えば高圧側および低圧側の目標燃圧値ＰＨ，ＰＬの間で目標燃圧Ｐｃが切り替えられる場合でも、それに伴う実燃圧Ｐｒの変更時にオーバーシュートやアンダーシュート等が発生し難くなり、燃費（燃料消費率）や排気浄化性能が悪化したり、そのエンジン１０を搭載した車両のドライバビリティが悪化したりすることを防止できる。

特に、本実施形態では、ディレイ時間Ｔｄ１，Ｔｄ２が、それぞれフィードポンプ２１の吐出能力の変化に伴う供給実燃圧Ｐｒの増加方向または減少方向への変化によって、減量弁２５の開閉状態の切替えに伴う供給実燃圧Ｐｒの減少方向または増加方向への変化が抑制される時間範囲内に設定されている。したがって、減量弁２５の切替え制御による供給燃料圧力の変化が生じるときに、その変化を抑制するようにフィードポンプ２１の吐出能力の変化による逆方向の供給燃料圧力の変化が生じることになる。

それに加えて、減量弁２５の開閉状態を切り替える場合の制御機構４０によるフィードポンプ２１の駆動電圧の可変幅Ｖ１，Ｖ２は、フィードポンプ２１の吐出能力の変化に伴う供給実燃圧Ｐｒの増加方向または減少方向への変化によって減量弁２５の開閉状態の切替えに伴う供給実燃圧Ｐｒの減少方向または増加方向への変化が実質的に相殺される値に設定されている。これによって、減量弁２５の切替え制御による実燃圧Ｐｒの変化が生じようとするときに、その変化がフィードポンプ２１の吐出能力の変化による逆方向の燃圧変化によって相殺されることになり、燃料供給状態の切替え時における供給燃料圧力の不要な変化が的確に抑制されることになる。

ちなみに、フィードポンプ２１の吐出能力を低下させるよう駆動電圧Ｖｐの切替えと、それに対応する減量弁２５の切替制御信号Ｖｓの電圧切替えとを同一のタイミングで実行した場合の燃圧変化は、図７（ａ）および図７（ｂ）に例示するように変動することになる。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、減量弁２５の開閉状態の切替えの際には、駆動電圧Ｖｐの切替えとそれに対応する減量弁２５の切替制御信号Ｖｓの電圧切替えとを同一のタイミングで実行すると、減量弁２５の切替えにより実燃圧Ｐｒが短時間のうちに急に変化し始めるが、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐの切替えに伴う吐出能力の切替えや燃圧フィードバック制御よる燃圧の変化には相対的に長い時間がかかることになる。したがって、減量弁２５の閉弁状態への切替えの場合には実燃圧Ｐｒが一時的に増加し、減量弁２５の開弁状態への切替えの場合には実燃圧Ｐｒが一時的に低下するような燃圧変動が生じ易いものとなる。

前述のように、本実施形態では、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐが電圧可変範囲のうち下限電圧Ｖｍｉｎ側に制御されてフィードポンプ２１の吐出圧が比較的低圧になった状態であっても、減量弁２５の閉弁状態のままでは目標燃圧Ｐｃに達する前に駆動電圧Ｖｐが下限電圧Ｖｍｉｎに達してしまい得る場合には、減量弁２５の閉弁状態から開弁状態への切替え制御が実行される。したがって、減量弁２５の開弁状態では、減量弁２５が閉弁状態にあるときに比して燃料噴射部１５への供給燃圧Ｐｆが相対的に低下することで、燃料噴射部１５での燃料噴射量制御をきめ細かく高精度に実行できることになる。

しかも、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐが電圧可変範囲のうち上限電圧Ｖｍａｘ側に制御されてフィードポンプ２１の吐出量が比較的高流量になった状態であっても、減量弁２５の開弁状態のままでは目標燃圧Ｐｃに達する前に駆動電圧Ｖｐが上限電圧Ｖｍａｘに達してしまい得る場合には、減量弁２５の開弁状態から閉弁状態への切替え制御が実行される。したがって、減量弁２５の閉弁状態では、減量弁２５が開弁状態にあるときに比して燃料噴射部１５への供給燃圧Ｐｆおよび供給流量が相対的に増大するので、必要時に燃料噴射部１５での燃料噴射量を十分に増大させることができる。

加えて、本実施形態では、減量弁２５をその開弁時に絞り付きの還流通路２６を開通・成立させる簡素な構成とすることができ、減量弁２５の開弁状態では、フィードポンプ２１から吐出される燃料がフィードポンプ２１の吐出能力と絞り部２５ａにおける絞りの強さに応じた還流量でその一部を燃料タンク３０内に還流させる。したがって、燃料噴射部１５への供給燃圧Ｐｆが、フィードポンプ２１の吐出能力と絞り部２５ａにおける絞りの強さに応じて調整されることになる。

特に、本実施形態では、下限電圧Ｖｍｉｎ側の特定電圧値Ｖａに制御されるフィードポンプ２１の吐出量に対して燃料噴射部１５での燃料噴射量が少ない微小噴射量時には、減量弁２５によって余剰燃料を燃料タンク３０内に還流させることで、燃料噴射部１５への燃料供給量を適量に制限しながら十分に低燃圧に調圧できる。したがって、燃料噴射部１５での燃料噴射量が多くなる場合にフィードポンプ２１の高吐出能力での作動を可能にしながらも、フィードポンプ２１が下限電圧Ｖｍｉｎ側で駆動される場合には、燃料噴射部１５への供給燃料の流量および圧力を十分に低下させることができる。しかも、燃料噴射部１５まで供給されて温度が上昇した燃料を燃料タンク３０に還流させる必要をなくすこともできる。

また、本実施形態では、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐの下限電圧Ｖｍｉｎが、燃料中の固形物の吸入によるフィードポンプ２１の回転停止を防止可能な電圧値に設定されているので、ストレーナやフィルタ等を通過した異物がフィードポンプ２１のポンプロータの駆動負荷を増加させるようなことがあったとしても、フィードポンプ２１の回転停止が防止され、しかも、フィードポンプ２１の消費電力は低く抑えられることになる。

さらに、本実施形態では、燃圧センサ５１で検出される実燃圧Ｐｒを目標燃圧Ｐｃに追従させるよう、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐの可変制御と、減量弁２５の開閉状態の切替え制御とが実行される。したがって、フィードポンプ２１の駆動電圧Ｖｐの可変制御によりそのフィードポンプ２１の吐出能力を制御するだけでなく、減量弁２５の開閉状態の切替え制御によってもその供給燃料の圧力を変化させることができ、供給燃圧の可変範囲を十分に大きくすることができ、燃料噴射部１５での燃料噴射量の制御範囲を十分に広くすることができる。

このように、本実施形態によれば、減量弁２５を切り替える場合に、フィードポンプ２１の吐出能力の可変制御を減量弁２５の切替え制御より先行して開始させるようにしているので、減量弁２５の切替え制御による供給燃圧Ｐｆの変化を抑制するようにフィードポンプ２１の吐出能力の変化による供給燃圧Ｐｆの変化を好適なタイミングで生じさせることができる。その結果、燃料供給状態の切替え時等における燃料供給圧力の不要な変動を抑制することのできる燃料圧力制御装置を提供することができる。

なお、上述の一実施形態においては、エンジン１０は、吸気ポート１３内に燃料を噴射するポート噴射のみを行う内燃機関で構成したが、これに限らず、気筒１１内の燃焼室１２に直接に燃料を噴射する筒内噴射と、気筒に対応する吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射とを併用するデュアル噴射方式の内燃機関としてもよいし、筒内噴射のみを行う直噴式の内燃機関としてもよい。

また、上述の一実施形態においては、減量弁２５がコイル２５ｃの励磁時に開弁するものとしたが、非励磁時に開弁するものとしてもよいことは勿論である。減量弁２５は、リリーフ弁２４より十分に設定圧が小さく、低圧側の目標燃圧値ＰＬでも開弁するリリーフ弁やプレッシャレギュレータと、そのような圧力制御弁の燃料配管２２内への接続・遮断を切り替える弁とによって構成されてもよい。

また、上述の一実施形態においては、下限電圧Ｖｍｉｎ側の特定電圧値Ｖａは下限電圧Ｖｍｉｎより大きい電圧値として例示し、上限電圧Ｖｍａｘ側の特定電圧値Ｖｂは上限電圧Ｖｍａｘより小さい電圧値として例示したが、下限電圧Ｖｍｉｎ側の特定電圧値Ｖａが下限電圧Ｖｍｉｎに等しい電圧値であってもよいし、上限電圧Ｖｍａｘ側の特定電圧値Ｖｂが上限電圧Ｖｍａｘに等しい電圧値であってもよいことはいうまでもない。

さらに、供給燃圧Ｐの可変範囲中で１回のみ減量弁２５の開閉状態を切り替えるものとしたが、減量度合いや絞り強さが異なる複数の減量弁（減圧弁等でもよい）を用いて、供給燃圧Ｐの可変範囲中で複数の減量弁の開閉状態を切り替えるようなことも可能である。

以上説明したように、本発明は、圧力制御弁の切替え制御による供給燃料圧力の変化が生じるときに、燃料ポンプの吐出能力の変化による供給燃料圧力の逆方向の変化を適時に生じさせることができる。その結果、燃料供給状態の切替え時等における燃料供給圧力の不要な変動を十分に抑制することができる。このような本発明は、車両に搭載される内燃機関に燃料を供給するシステム中でその燃料給送圧力を可変制御する燃料圧力制御装置全般に有用である。

１０…エンジン（内燃機関）、１１...気筒、１３…吸気ポート、１５…燃料噴射部、
１６…インジェクタ、１７…デリバリーパイプ、２０…燃料供給機構、２１…フィードポンプ（燃料ポンプ）、２２…燃料配管（燃料供給通路）、２４…リリーフ弁、２５…減量弁（圧力制御弁）、２５ａ…絞り部、２５ｃ…コイル、２５ｖ…弁体、２６…燃料排出通路、３０…燃料タンク、４０…制御機構、４１…ＥＣＵ（電子制御ユニット）、４２…ＦＰＣ（燃圧制御回路）、５１…燃圧センサ、５２…アクセル開度センサ、５３…エアフローメータ、５４…クランク角センサ、５５…水温センサ、Ｐｃ…目標燃圧（目標圧力）、Ｐｒ…実燃圧、Ｔｄ，Ｔｄ１，Ｔｄ２…ディレイ時間、ΔＰｅ…燃圧誤差、ΔＶ１，ΔＶ２…切替え幅、τ…噴射時間、τ１…最小噴射時間、τ２…最大噴射時間

Claims (6)

1. 吐出能力を駆動電圧に応じて変化させることができ、前記駆動電圧に応じ燃料タンク内の燃料を内燃機関の燃料噴射部に供給するよう吐出する電動式の燃料ポンプと、
   前記燃料噴射部への供給燃料の圧力を低下させる減圧機能を発揮する開弁状態と前記減圧機能を停止させる閉弁状態とに切替え可能で、切替制御信号が入力されるときに該切替制御信号により要求される開閉状態に切り替わる圧力制御弁と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて前記供給燃料の目標圧力を可変設定し、該目標圧力に応じて前記吐出能力を変化させる前記燃料ポンプの前記駆動電圧の可変制御と、前記切替制御信号による前記目標圧力に応じた前記圧力制御弁の開閉状態の切替え制御とを実行する制御機構と、を備える燃料圧力制御装置であって、
   前記制御機構は、前記圧力制御弁の前記開閉状態を切り替える場合に、該切替えによる前記供給燃料の圧力の増減方向に対し前記燃料ポンプの前記吐出能力の変化による前記供給燃料の圧力の増減方向が逆方向になるよう、前記燃料ポンプの前記駆動電圧を変化させてから、前記圧力制御弁に前記切替えを要求する前記切替制御信号を前記圧力制御弁に入力させることを特徴とする燃料圧力制御装置。
2. 前記制御機構は、前記圧力制御弁を前記開弁状態から前記閉弁状態に切り替える場合には、前記吐出能力を低下させるよう前記駆動電圧を下げてから、前記圧力制御弁の前記閉弁状態への切替えを要求する前記切替制御信号を前記圧力制御弁に入力させることを特徴とする請求項１に記載の燃料圧力制御装置。
3. 前記制御機構は、前記圧力制御弁を前記閉弁状態から前記開弁状態に切り替える場合には、前記吐出能力を上昇させるよう前記駆動電圧を上げてから、前記圧力制御弁の前記開弁状態への切替えを要求する前記切替制御信号を前記圧力制御弁に入力させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料圧力制御装置。
4. 前記制御機構は、前記燃料ポンプの前記駆動電圧を変化させてから予め設定されたディレイ時間が経過するときに前記切替制御信号を前記圧力制御弁に入力させ、
   前記ディレイ時間は、前記燃料ポンプの前記吐出能力の変化に伴う前記供給燃料の圧力の前記増減方向一方側への変化によって、前記圧力制御弁の前記開閉状態の切替えに伴う前記供給燃料の圧力の前記増減方向他方側への変化が抑制される時間範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載の燃料圧力制御装置。
5. 前記圧力制御弁の前記開閉状態を切り替える場合の前記制御機構による前記燃料ポンプの前記駆動電圧の可変幅は、前記燃料ポンプの前記吐出能力の変化に伴う前記供給燃料の圧力の前記増減方向一方側への変化によって前記圧力制御弁の前記開閉状態の切替えに伴う前記供給燃料の圧力の前記増減方向他方側への変化が実質的に相殺される値に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料圧力制御装置。
6. 前記圧力制御弁は、前記開弁状態にあるときに前記燃料ポンプから吐出される燃料の一部を通過させる絞り部を有しており、該絞り部を通した燃料を前記燃料タンク内に還流させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の燃料圧力制御装置。

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