JP3465641B2 - 燃料ポンプの制御装置 - Google Patents

燃料ポンプの制御装置

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JP3465641B2 JP21421699A JP21421699A JP3465641B2 JP 3465641 B2 JP3465641 B2 JP 3465641B2 JP 21421699 A JP21421699 A JP 21421699A JP 21421699 A JP21421699 A JP 21421699A JP 3465641 B2 JP3465641 B2 JP 3465641B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射弁に向けて燃料を圧送する燃料ポンプの制御装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車用エンジン等の内燃機関に
おいては、燃費の向上等を意図して燃焼室内に直接燃料
を噴射供給するタイプのものが実用化されている。こう
した内燃機関では、高圧になる燃焼室内の圧力に抗して
燃料噴射弁からの燃料噴射を行うため、同燃料噴射弁に
供給される燃料を高圧にする必要がある。そのため、フ
ィードポンプによって燃料タンクから送り出された燃料
を高圧燃料ポンプによって加圧し、その加圧後の燃料を
燃料噴射弁に圧送するようにしている。上記のような高
圧燃料ポンプとしては、例えば特開平10−17661
8号公報や特開平10−176619号公報に記載され
たものが知られている。ここで、これらの公報に記載さ
れた高圧燃料ポンプの構造を図10に示す。
【0003】図10に示すように、これらの公報に記載
された高圧燃料ポンプ101は、カム100の回転によ
りシリンダ102内で往復移動するプランジャ103
と、シリンダ102とプランジャ103とにより区画さ
れる加圧室104とを備えている。この加圧室104に
は、燃料タンク105から燃料を送り出すフィードポン
プ106と連通する吸入通路107、加圧室104から
燃料を流出させて燃料タンク105に戻すスピル通路1
08、及び加圧室104内の燃料を燃料噴射弁109に
向けて圧送する圧送通路110がそれぞれ接続されてい
る。また、高圧燃料ポンプ101には、上記吸入通路1
07及びスピル通路108と加圧室104との間を開閉
するスピル弁111が設けられている。
【0004】そして、スピル弁111が開いた状態にあ
って、加圧室104の容積が大きくなる方向(図中下
方)にプランジャ103が移動するとき、即ち高圧燃料
ポンプ101が吸入行程にあるとき、吸入通路107か
ら加圧室104内に燃料が吸入される。また、加圧室1
04の容積が小さくなる方向(図中上方)にプランジャ
103が移動するとき、即ち高圧燃料ポンプ101が圧
送行程にあるときにスピル弁111を閉じると、吸入通
路107及びスピル通路108と加圧室104との間が
遮断され、加圧室104内の燃料が圧送通路110を介
して燃料噴射弁109に向けて圧送される。
【0005】こうした高圧燃料ポンプ101にあって
は、圧送行程中におけるスピル弁111の閉弁期間中の
み燃料噴射弁109に向けて燃料が圧送されるため、同
スピル弁111の閉弁開始時期を制御してスピル弁11
1の閉弁期間を調整することで燃料圧送量が調整される
ようになる。即ち、スピル弁111の閉弁開始時期を早
めて閉弁期間を長くすることで燃料圧送量が多くなり、
スピル弁111の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短
くすることで燃料圧送量が少なくなる。
【0006】上記にようにフィードポンプ106から送
り出された燃料を高圧燃料ポンプ101で加圧し、この
加圧後の燃料を燃料噴射弁109に向けて圧送すること
で、燃焼室に直接燃料を噴射供給する内燃機関にあって
も、その燃料噴射を的確に行うことができるようにな
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高圧燃料ポ
ンプの圧送行程において、スピル弁111が閉じるとき
には、加圧室104の容積が小さくなる課程にあって燃
料が圧送通路110側だけでなくスピル通路108側に
も流れようとする。この状態で、スピル弁111を閉じ
ると、この閉弁動作が上記のように流れようとする燃料
によって付勢され、スピル弁111が閉弁するときの衝
撃力が大きくなる。そして、この衝撃の増大に伴いスピ
ル弁111の作動音(閉弁の音)も大きくなり、こうし
たスピル弁111の作動音が同スピル弁111の閉弁毎
に連続的に発生するようになる。
【0008】通常、内燃機関の運転時には混合気の燃焼
音等の機関作動音が大きいため、上記スピル弁111の
閉弁毎の連続的な作動音が不快感を感じるほど大きなも
のとはならない。しかし、内燃機関のアイドル運転時な
ど機関作動音自体が小さくなるときには、上記スピル弁
111の連続的な作動音が相対的に大きくなり、こうし
た作動音による不快感も無視できないものとなる。
【0009】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、スピル弁の閉弁毎に生じる
連続的な作動音を低減することのできる燃料ポンプの制
御装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。上記
目的を達成するため、請求項1記載の発明では、カムの
回転によるシリンダとプランジャとの相対移動に基づき
加圧室の容積を変化させて前記加圧室に燃料を吸入する
とともに同燃料を内燃機関の各気筒に対応した燃料噴射
が接続されるデリバリパイプに向けて圧送する燃料ポ
ンプと、前記加圧室から燃料を流出させるスピル通路と
同加圧室との間を開閉し、閉弁時にその閉弁動作が前記
加圧室から前記スピル通路に流出する燃料によって付勢
されるスピル弁とを備え、前記デリバリパイプ内の燃料
圧が目標燃料圧となるように圧送期間中における前記ス
ピル弁閉弁期間を制御することにより前記燃料ポンプ
から前記燃料噴射弁への燃料圧送量を調整する燃料ポン
プの制御装置において、前記内燃機関の運転状態に基づ
き前記スピル弁を制御することより、所定期間中におけ
る前記燃料ポンプの燃料圧送回数を調節して同燃料圧送
一回当たりの前記燃料噴射弁の燃料噴射回数を変更する
ものであって、機関低負荷時には前記燃料圧送一回当た
りの前記燃料噴射回数を低減する制御手段を備えた。
【0011】圧送行程中の燃料ポンプにあっては、所定
角度分のカムの回転に対するプランジャとシリンダとの
相対移動量(以下、カム速度という)が大きくなるほ
ど、閉弁するスピル弁への燃料による付勢力が大きくな
るため、同スピル弁が閉弁するときの音が大きくなる。
また、カムが下死点から上死点に向かう課程において同
上死点付近にあるときには、同カムが上死点に向かうほ
ど上記カム速度は小さいものになる。そして、機関低負
荷時など燃料噴射量が少なくなる機関運転状態のときに
は、スピル弁の閉弁開始時期が上死点寄りの時期(カム
速度が小さくなる時期)とされることでスピル弁の閉弁
期間が短くされる。このときには、スピル弁の閉弁する
音自体は機関高負荷時等に比べて小さくなるものの、燃
焼音など内燃機関自体の作動音が一層小さいものとなる
ために、スピル弁の閉弁毎に生じる連続的な作動音(閉
弁時の音)が相対的に大きくなる。しかし、同構成によ
れば、上記連続的な作動音が相対的に大きくなる機関低
負荷時に、燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数を低減す
るため、一回の燃料圧送量が少なくてすむようになる。
そのため、スピル弁の閉弁開始時期を一層上死点寄りの
時期とすることができ、スピル弁の閉弁時におけるカム
速度を小さくしてスピル弁の閉じる音を一層小さくする
ことができる。このようにスピル弁の閉弁する音を小さ
くすることで、スピル弁の閉弁毎に生じる連続的な作動
音が低減されるようになる。
【0012】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
発明において、前記制御手段は、少なくとも内燃機関が
アイドル運転状態にあるとき、一回の燃料圧送当たりの
燃料噴射回数を低減するものとした。
【0013】同構成によれば、燃焼音等の内燃機関の作
動音が特に小さくなるアイドル運転中に、スピル弁の閉
弁毎に生じる連続的な作動音を低減し、同作動音が相対
的に大きくなるのを的確に抑制することができる。
【0014】請求項3記載の発明では、カムの回転によ
るシリンダとプランジャとの相対移動に基づき加圧室の
容積を変化させて前記加圧室に燃料を吸入するとともに
同燃料を内燃機関の各気筒に対応した燃料噴射弁が接続
されるデリバリパイプに向けて圧送する燃料ポンプと、
前記加圧室から燃料を流出させるスピル通路と同加圧室
との間を開閉し、閉弁時にその閉弁動作が前記加圧室か
ら前記スピル通路に流出する燃料によって付勢される
ピル弁とを備え、前記デリバリパイプ内の燃料圧が目標
燃料圧となるように圧送期間中における前記スピル弁
閉弁期間を制御することにより前記燃料ポンプから前記
燃料噴射弁への燃料圧送量を調整する燃料ポンプの制御
装置において、前記内燃機関の運転状態に基づき前記ス
ピル弁を制御することにより、所定期間中における前記
燃料ポンプの燃料圧送回数を調節して同燃料圧送一回当
たりの前記燃料噴射弁の燃料噴射回数を変更するもので
あって、機関低負荷時には前記燃料圧送一回当たりの前
記燃料噴射回数を一回とする制御手段を備えた。
【0015】圧送行程中の燃料ポンプにあっては、所定
角度分のカムの回転に対するプランジャとシリンダとの
相対移動量(以下、カム速度という)が大きくなるほ
ど、閉弁するスピル弁への燃料による付勢力が大きくな
るため、同スピル弁が閉弁するときの音が大きくなる。
また、カムが下死点から上死点に向かう課程において同
上死点付近にあるときには、同カムが上死点に向かうほ
ど上記カム速度は小さいものになる。そして、機関低負
荷時など燃料噴射量が少なくなる機関運転状態のときに
は、スピル弁の閉弁開始時期が上死点寄りの時期(カム
速度が小さくなる時期)とされることでスピル弁の閉弁
期間が短くされる。このときには、スピル弁の閉弁する
音自体は機関高負荷時等に比べて小さくなるものの、燃
焼音など内燃機関自体の作動音が一層小さいものとなる
ために、スピル弁の閉弁毎に生じる連続的な作動音(閉
弁時の音)が相対的に大きくなる。しかし、同構成によ
れば、上記連続的な作動音が相対的に大きくなる機関低
負荷時に、燃料ポンプからの燃料圧送一回当たりの燃料
噴射弁の燃料噴射回数を一回とするため、一回の燃料圧
送量が少なくてすむ。そのため、スピル弁の閉弁開始時
期を一層上死点寄りの時期とすることができ、スピル弁
の閉弁時におけるカム速度を小さくしてスピル弁の閉じ
る音を一層小さくすることができる。このようにスピル
弁の閉弁する音を小さくすることで、スピル弁の閉弁毎
に生じる連続的な作動音が低減されるようになる。
【0016】請求項4記載の発明では、請求項3記載の
発明において、前記制御手段は、少なくとも内燃機関が
アイドル運転状態にあるとき、一回の燃料圧送当たりの
燃料噴射回数を一回とするものとした。
【0017】同構成によれば、燃焼音等の内燃機関の作
動音が特に小さくなるアイドル運転中に、スピル弁の閉
弁毎に生じる連続的な作動音を低減し、同作動音が相対
的に大きくなるのを的確に抑制することができる。
【0018】請求項5記載の発明では、カムの回転によ
るシリンダとプランジャとの相対移動に基づき加圧室の
容積を変化させて前記加圧室に燃料を吸入するとともに
同燃料を内燃機関の各気筒に対応した燃料噴射弁が接続
されるデリバリパイプに向けて圧送する燃料ポンプと、
前記加圧室から燃料を流出させるスピル通路と同加圧室
との間を開閉し、閉弁時にその閉弁動作が前記加圧室か
ら前記スピル通路に流出する燃料によって付勢される
ピル弁とを備え、前記デリバリパイプ内の燃料圧が目標
燃料圧となるように圧送期間中における前記スピル弁
閉弁期間を制御することにより前記燃料ポンプから前記
燃料噴射弁への燃料圧送量を調整する燃料ポンプの制御
装置において、前記内燃機関の運転状態に基づき前記ス
ピル弁を制御することにより、所定期間中における前記
燃料ポンプの燃料圧送回数を調節して同燃料圧送一回当
たりの前記燃料噴射弁の燃料噴射回数を変更するもので
あって、機関低負荷時には前記燃料圧送一回当たりの前
記燃料噴射回数を増加する制御手段を備えた。
【0019】圧送行程中の燃料ポンプにあっては、所定
角度分のカムの回転に対するプランジャとシリンダとの
相対移動量(以下、カム速度という)が大きくなるほ
ど、閉弁するスピル弁への燃料による付勢力が大きくな
るため、同スピル弁が閉弁するときの音が大きくなる。
また、カムが下死点から上死点に向かう課程において同
上死点付近にあるときには、同カムが上死点に向かうほ
ど上記カム速度は小さいものになる。そして、機関低負
荷時など燃料噴射量が少なくなる機関運転状態のときに
は、スピル弁の閉弁開始時期が上死点寄りの時期(カム
速度が小さくなる時期)とされることでスピル弁の閉弁
期間が短くされる。このときには、スピル弁の閉弁する
音自体は機関高負荷時等に比べて小さくなるものの、燃
焼音など内燃機関自体の作動音が一層小さいものとなる
ために、スピル弁の閉弁毎に生じる連続的な作動音(閉
弁時の音)が相対的に大きくなる。しかし、同構成によ
れば、上記連続的な作動音が相対的に大きくなる機関低
負荷時に、燃料ポンプからの燃料圧送一回当たりの燃料
噴射弁の燃料噴射回数を増加するため、所定期間中の燃
料圧送回数を減らしてスピル弁が閉弁する音の発生回数
を少なくすることができる。従って、一回の燃料圧送量
は多くなってスピル弁の閉弁開始時期が早まるため、ス
ピル弁の閉弁時におけるカム速度が大きくなって同スピ
ル弁の閉じる音が大きくはなるが、この音の所定期間中
における発生回数が少なくなるため、スピル弁の閉弁毎
に生じる連続的な作動音は低減されるようになる。
【0020】請求項6記載の発明では、請求項5記載の
発明において、前記制御手段は、少なくとも内燃機関が
アイドル運転状態にあるとき、一回の燃料圧送当たりの
燃料噴射回数を増加するものとした。
【0021】同構成によれば、燃焼音等の内燃機関の作
動音が特に小さくなるアイドル運転中に、スピル弁の閉
弁毎に生じる連続的な作動音を低減し、同作動音が相対
的に大きくなるのを的確に抑制することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明を
直列4気筒の自動車用直噴ガソリンエンジンに適用した
第1実施形態を図1〜図7に従って説明する。
【0023】図1に示すように、エンジン11は、その
シリンダブロック11a内に往復移動可能に設けられた
合計四つのピストン12(図1には一つのみ図示)を各
気筒毎に備えている。これらピストン12は、コンロッ
ド13を介して出力軸であるクランクシャフト14に連
結されている。そして、ピストン12の往復移動は、上
記コンロッド13によってクランクシャフト14の回転
へと変換されるようになっている。
【0024】クランクシャフト14にはシグナルロータ
14aが取り付けられている。このシグナルロータ14
aの外周部には、複数の突起14bがクランクシャフト
14の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。ま
た、シグナルロータ14aの側方には、クランクポジシ
ョンセンサ14cが設けられている。そして、クランク
シャフト14が回転して、シグナルロータ14aの各突
起14bが順次クランクポジションセンサ14cの側方
を通過することにより、同センサ14cからはそれら各
突起14bの通過に対応したパルス状の検出信号が出力
されるようになる。
【0025】また、シリンダブロック11aの上端には
シリンダヘッド15が設けられ、シリンダヘッド15と
ピストン12との間には燃焼室16が設けられている。
この燃焼室16には吸気通路32及び排気通路33が接
続されている。そして、燃焼室16と吸気通路32とは
吸気バルブ19の開閉動作によって連通・遮断され、燃
焼室16と排気通路33とは排気バルブ20の開閉動作
によって連通・遮断される。
【0026】一方、シリンダヘッド15には、上記吸気
バルブ19及び排気バルブ20を開閉駆動するための吸
気カムシャフト21及び排気カムシャフト22が回転可
能に支持されている。これら吸気及び排気カムシャフト
21,22は、タイミングベルト及びギヤ(共に図示せ
ず)等を介してクランクシャフト14に連結され、同ベ
ルト及びギヤ等によりクランクシャフト14の回転が伝
達されるようになる。そして、吸気カムシャフト21が
回転すると吸気バルブ19が開閉動作し、排気カムシャ
フト22が回転すると排気バルブ20が開閉動作する。
【0027】シリンダヘッド15において、吸気カムシ
ャフト21の側方には、同シャフト21の外周面に設け
られた突起21aを検出して検出信号を出力するカムポ
ジションセンサ21bが設けられている。そして、吸気
カムシャフト21が回転すると、同シャフト21の突起
21aがカムポジションセンサ21bの側方を通過す
る。この状態にあっては、カムポジションセンサ21b
から上記突起21aの通過に対応して所定間隔毎に検出
信号が出力されるようになる。
【0028】吸気通路32の上流部分には、エンジン1
1の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ23
が設けられている。このスロットルバルブ23の開度
は、アクセルポジションセンサ26によって検出される
アクセルペダル25の踏込量(アクセル踏込量)に基づ
きスロットル用モータ24を駆動制御することで調節さ
れる。こうしたスロットルバルブ23の開度調節によ
り、エンジン11の吸入空気量が調整される。また、吸
気通路32においてスロットルバルブ23の下流側に位
置する部分には、同通路32内の圧力を検出するバキュ
ームセンサ36が設けられている。そして、バキューム
センサ36は検出した吸気通路32内の圧力に対応した
検出信号を出力する。
【0029】また、シリンダヘッド15には、燃焼室1
6内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁40と、燃焼室1
6内に充填される燃料と空気とからなる混合気に対して
点火を行う点火プラグ41とが設けられている。そし
て、燃料噴射弁40から燃焼室16内へ燃料が噴射され
ると、同燃料が吸気通路32を介して燃焼室16に吸入
された空気と混ぜ合わされ、燃焼室16内で空気と燃料
とからなる混合気が形成される。更に、燃焼室16内の
混合気は点火プラグ41によって点火がなされて燃焼
し、燃焼後の混合気は排気として排気通路33に送り出
される。
【0030】このエンジン11においては、機関運転状
態に応じて燃焼方式が「成層燃焼」と「均質燃焼」との
間で切り換えられる。即ち、エンジン11の運転状態が
高出力を要求される高回転負荷領域にあるときには、吸
気行程中に燃焼室16に燃料を噴射供給して空気に対し
燃料が均等に混合された均質混合気を形成し、この混合
気を燃焼させることで高出力を得ることの可能な「均質
燃焼」が実行される。また、エンジン11の運転状態が
あまり高出力を要求されない低回転低負荷領域にあると
きには、圧縮行程中に燃焼室16に燃料を噴射供給して
点火プラグ41回りに燃料濃度の高い混合気を存在さ
せ、混合気全体の平均空燃比を理論空燃比よりも大幅に
リーン側の値としても良好な着火を得ることの可能な
「成層燃焼」を実行する。
【0031】上記「成層燃焼」においては、混合気の空
燃比を理論空燃比よりもリーン側の値とすべく、「均質
燃焼」を実行する場合に比べてスロットルバルブ23の
開度が開き側の値となるため、エンジン11のポンピン
グロスが低減して燃費が向上するようになる。このよう
に機関運転状態に応じて燃焼方式を切り換えることで、
必要な機関出力を得ることと燃費の向上との両立が図ら
れる。
【0032】ところで、上記のような直噴型のエンジン
11においては、燃焼室16内の高い圧力に抗して燃料
を噴射供給するために、燃料噴射弁40に供給される燃
料の圧力を通常よりも高圧にするようにしている。ここ
で、燃料噴射弁40に高圧燃料を供給するためのエンジ
ン11の燃料供給装置の詳細構造について図2を参照し
て説明する。
【0033】図2に示すように、エンジン11の燃料供
給装置は、燃料タンク45内から燃料を送り出すフィー
ドポンプ46と、そのフィードポンプ46によって送り
出された燃料を加圧して燃料噴射弁40に向けて圧送す
る高圧燃料ポンプ47とを備えている。上記フィードポ
ンプ46による燃料の供給圧力は、本実施形態では例え
ば0.3MPaとなっている。
【0034】高圧燃料ポンプ47は、排気カムシャフト
22に取り付けられたカム22aの回転に基づきシリン
ダ48a内で往復移動するプランジャ48bを備えてい
る。上記カム22aは、排気カムシャフト22の軸線を
中心とする等角度毎に四つのカム山22bを有してい
る。そして、排気カムシャフト22が回転すると、それ
らカム山22bに応じてプランジャ48bがシリンダ4
8a内で往復移動するようになる。
【0035】上記排気カムシャフト22はクランクシャ
フト14が二回転(720°回転)する間に一回転(3
60°回転)し、上記プランジャ48bは排気カムシャ
フト22が一回転する間に四回往復移動する。また、ク
ランクシャフトが720°回転する間には、エンジン1
1において燃料噴射弁40からの燃焼室16内への四回
の燃料噴射が行われる。従って、上記エンジン11にお
いては、高圧燃料ポンプ47におけるプランジャ48b
の一回の往復移動につき、一回の燃料噴射を行うことが
可能となる。
【0036】また、上記高圧燃料ポンプ47は、シリン
ダ48aとプランジャ48bとによって区画されてプラ
ンジャ48bの往復移動に基づき容積が変化する加圧室
49を備えている。この加圧室49は、低圧燃料通路5
0を介して上記フィードポンプ46に接続されており、
低圧燃料通路50の途中には同通路50内の圧力を一定
(0.3MPa)にするためのプレッシャレギュレータ
51が設けられている。また、上記加圧室49は、高圧
燃料通路52及びチェック弁52aを介してデリバリパ
イプ53に連通しており、デリバリパイプ53にはエン
ジン11の各気筒に対応した燃料噴射弁40がそれぞれ
接続されている。
【0037】上記デリバリパイプ53には、同パイプ5
3内の燃料圧力(燃圧)を検出するための燃圧センサ5
5が設けられている。また、上記デリバリパイプ53
は、チェック弁50aを介して低圧燃料通路50と連通
している。そして、燃圧センサ55によって検出される
燃圧が過度に高くなると、チェック弁50aが開いて同
パイプ53内の燃料が低圧燃料通路50へ流出する。こ
うしてデリバリパイプ53からの燃料が流れ込む低圧燃
料通路50は、上記プレッシャレギュレータ51によっ
て一定(0.3MPa)の圧力に維持される。従って、
上記チェック弁50a及びプレッシャレギュレータ51
によって、デリバリパイプ53内が過度に高圧になるこ
とは抑制される。
【0038】また、高圧燃料ポンプ47には、上記低圧
燃料通路50と上記加圧室49との間を連通・遮断する
電磁スピル弁54が設けられている。この電磁スピル弁
54は電磁ソレノイド54aを備え、同ソレノイド54
aへの印加電圧を制御することにより開閉動作する。即
ち、電磁ソレノイド54aに対する通電が停止された状
態にあっては、コイルスプリング54bの付勢力に抗し
て電磁スピル弁54が開いて低圧燃料通路50と上記加
圧室49とが連通した状態になる。
【0039】この状態にあって、加圧室49の容積が大
きくなる方向にプランジャ48bが移動すると、即ち高
圧燃料ポンプ47の吸入行程が行われると、フィードポ
ンプ46から送り出された燃料が低圧燃料通路50を介
して加圧室49内に吸入される。そして、加圧室49の
容積が収縮する方向にプランジャ48bが移動すると
き、即ち高圧燃料ポンプ47の圧送行程中に、電磁ソレ
ノイド54aに対する通電により電磁スピル弁54がコ
イルスプリング54bの付勢力に抗して閉弁し、低圧燃
料通路50と上記加圧室49との間が遮断されると、加
圧室49内の燃料が燃料噴射弁40に向けて圧送され
る。
【0040】こうして高圧燃料ポンプ47によって、フ
ィードポンプ46から送り出された燃料が例えば12M
Paまで加圧される。そして、この加圧された燃料が高
圧燃料通路52及びデリバリパイプ53を介して燃料噴
射弁40に圧送されるため、高圧となる燃焼室16内の
圧力に抗して同燃焼室16内に直接燃料を噴射供給する
ことができるようになる。
【0041】高圧燃料ポンプ47の燃料圧送一回当たり
の燃料噴射弁40の燃料噴射回数、及びプランジャ48
bが一回往復移動する際における高圧燃料ポンプ47の
燃料圧送量は、電磁スピル弁54を制御することによっ
て調整される。
【0042】即ち、高圧燃料ポンプ47からの燃料の圧
送は、同ポンプ47の圧送行程中に電磁スピル弁54を
閉弁させずに開弁状態に維持することによって停止する
ことができる。クランクシャフト14が720°回転す
る間には、燃料噴射弁40からの燃料噴射が四回行われ
るとともに、プランジャ48bの往復移動も四回行われ
る。この四回のプランジャ48bの往復移動のうち、何
回かの圧送行程で電磁スピル弁54の閉弁を行わないよ
うにすることで、高圧燃料ポンプ47の燃料圧送一回当
たりの燃料噴射弁40の燃料噴射回数を調整することが
できる。
【0043】例えば、四回のプランジャ48bの往復移
動のうち、全ての圧送行程で電磁スピル弁54の閉弁を
行うと、上記燃料圧送一回当たりに上記燃料噴射が一回
行われることとなる。また、四回のプランジャ48bの
往復移動のうち、電磁スピル弁54の閉弁を一回の圧送
行程おきに行うと、上記燃料圧送一回当たりに二回の燃
料噴射が行われることとなる。この場合、一回の燃料圧
送で燃料噴射二回分の燃料をデリバリパイプ53に送ら
なければならないため、燃料圧送一回につき一回の燃料
噴射が行われる場合に比べて一回の燃料圧送量を二倍に
することが必要になる。
【0044】一方、プランジャ48bが一回往復移動す
る際の燃料圧送量の調整は、電磁スピル弁54の閉弁開
始時期を制御し、高圧燃料ポンプ47の圧送行程中にお
ける同スピル弁54の閉弁期間を調整することによって
行われる。即ち、電磁スピル弁54の閉弁開始時期を早
めて閉弁期間を長くすると燃料圧送量が増加し、電磁ス
ピル弁54の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くす
ると燃料圧送量が減少するようになる。
【0045】そして、上記のように高圧燃料ポンプ47
の燃料圧送一回当たりの燃料噴射弁40の燃料噴射回
数、及びプランジャ48bが一回往復移動する際におけ
る高圧燃料ポンプ47の燃料圧送量を調整することによ
り、デリバリパイプ53内の燃圧が機関運転状態に応じ
て定められる目標燃圧へと制御される。
【0046】ここで、上記カム山22bの形状について
図3を参照して説明する。なお、図3において、(a)
はカム22aの位相変化に対するプランジャ48bのリ
フト量の変化を示すグラフであって、(b)はカム22
aの位相変化に対するカム速度の変化、即ちカム22a
が1°回転したときのプランジャ48bのリフト量の変
化を示すグラフである。
【0047】カム22aのカム山22bは、カム22a
の位相変化に対するプランジャ48bのリフト量が図3
(a)に示すように推移するよう形成されている。こう
したカム22aにおいては、カム22aが下死点(BD
C)から上死点(TDC)へ変化する過程(圧送行程)
においてはプランジャ48bのリフト量が徐々に大きく
なり、同カム22aが上死点から下死点へ変化する過程
(吸入行程)においてはプランジャ48bのリフト量が
徐々に小さくなる。
【0048】また、カム速度は、図3(b)に示すよう
に、圧送行程において前半にはプラス方向について徐々
に大きくなるとともに後半にはプラス方向について徐々
に小さくなり、吸入行程において前半にはマイナス方向
について徐々に大きくなるとともに後半にはマイナス方
向について徐々に小さくなる。従って、圧送行程にあっ
てカム22aが上死点付近に位置するときには、同カム
22aが上死点に向かうほどカム速度がプラス方向につ
いて小さくなる。
【0049】上記高圧燃料ポンプ47から燃料を圧送す
る際には、圧送行程中に電磁スピル弁54が閉弁され、
同圧送行程が終了してカム22aが上死点に位置したと
き電磁スピル弁54が開弁される。こうした電磁スピル
弁54の開閉動作によって高圧燃料ポンプ47から燃料
噴射弁40に向けた燃料の圧送が行われる。そして、高
圧燃料ポンプ47における燃料圧送量の調整は、電磁ス
ピル弁54の閉弁開始時期を変化させて閉弁期間を調節
することによって行われる。
【0050】高圧燃料ポンプ47の燃料圧送量は、図3
(b)に斜線で示す部分の面積に対応したものとなる
が、この斜線部分の面積は電磁スピル弁54の閉弁期間
に応じて変化する。即ち、電磁スピル弁54の閉弁開始
時期が早められて閉弁期間が長くなると、上記斜線部分
の面積が大きくなって高圧燃料ポンプ47の燃料圧送量
が増加する。また、電磁スピル弁54の閉弁開始時期が
遅らされて閉弁期間が短くなると、上記斜線部分の面積
が小さくなって高圧燃料ポンプ47の燃料圧送量が減少
する。
【0051】従って、燃料噴射量が少なくなるアイドル
運転時などの機関低負荷時には、圧送行程中における電
磁スピル弁54の閉弁開始時期が上死点寄りの時期とな
り、同上死点寄りの所定期間内にて制御されることとな
る。この所定期間内においては、カム22aが上死点に
向かうほどカム速度が小さくなるため、電磁スピル弁5
4の閉弁開始時期を遅らせるほど同閉弁時のカム速度が
小さくなる。
【0052】次に、上記高圧燃料ポンプ47の制御装置
の電気的構成を図4に基づいて説明する。この制御装置
は、燃料噴射制御、及び燃料圧力制御など、エンジン1
1の運転状態を制御するための電子制御ユニット(以下
「ECU」という)92を備えている。このECU92
は、ROM93、CPU94、RAM95及びバックア
ップRAM96等を備える算術論理演算回路として構成
されている。
【0053】ここで、ROM93は各種制御プログラム
や、それら各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されたメモリであり、CPU94はR
OM93に記憶された各種制御プログラムやマップに基
づいて演算処理を実行する。また、RAM95はCPU
94での演算結果や各センサから入力されたデータ等を
一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM9
6はエンジン11の停止時にその保存すべきデータ等を
記憶する不揮発性のメモリである。そして、ROM9
3、CPU94、RAM95及びバックアップRAM9
6は、バス97を介して互いに接続されるとともに、外
部入力回路98及び外部出力回路99と接続されてい
る。
【0054】外部入力回路98には、クランクポジショ
ンセンサ14c、カムポジションセンサ21b、アクセ
ルポジションセンサ26、バキュームセンサ36、及び
燃圧センサ55等が接続されている。一方、外部出力回
路99には、スロットル用モータ24、燃料噴射弁4
0、及び電磁スピル弁54等が接続されている。
【0055】このように構成されたECU92は、クラ
ンクポジションセンサ14cからの検出信号に基づきエ
ンジン回転数NEを求める。また、アクセルポジション
センサ26からの検出信号に基づきアクセル踏込量AC
CPを求めるとともに、バキュームセンサ36からの検
出信号に基づき吸気圧PMを求める。そして、成層燃焼
運転時にはアクセル踏込量ACCPとエンジン回転数N
Eとに基づき基本燃料噴射量Qbse を算出し、均質燃焼
運転時には吸気圧PMとエンジン回転数NEとに基づき
基本燃料噴射量Qbse を算出する。
【0056】成層燃焼運転時においては、ECU92
は、燃料噴射弁40を駆動制御し、上記基本燃料噴射量
Qbse から求められる最終燃料噴射量Qfin に対応した
量の燃料をエンジン11の圧縮行程にて噴射させる。ま
た、均質燃焼運転時においては、ECU92は、燃料噴
射弁40を駆動制御し、上記基本燃料噴射量Qbse から
求められる最終燃料噴射量Qfin に対応した量の燃料を
エンジン11の吸気行程にて噴射させる。
【0057】燃料噴射弁40から噴射される燃料の量
は、デリバリパイプ53内の燃圧Pと燃料噴射時間によ
って定まるため、燃圧センサ55からの検出信号に基づ
き求められる上記燃圧Pを、機関運転状態に応じて定め
られる目標燃圧P0 に維持することが好ましい。しか
し、デリバリパイプ53内の燃圧Pは、燃料噴射が行わ
れる毎に低下するため、所定のクランク角度毎(カム2
2aの所定カム角度毎)に高圧燃料ポンプ47からデリ
バリパイプ53への燃料の圧送を行う必要がある。
【0058】通常は、二回の燃料噴射が行われるカム2
2aの半回転(180°回転)毎に一回の燃料圧送が行
われるよう、クランクポジションセンサ14c及びカム
ポジションセンサ21bからの検出信号に基づき、高圧
燃料ポンプ47の電磁スピル弁54が制御される。この
場合、カム22aのカム山22b一つ毎に電磁スピル弁
54の閉弁動作が行われて高圧燃料ポンプ47からの燃
料圧送が行われるのではなく、一つおきのカム山22b
毎に電磁スピル弁54の閉弁動作が行われて燃料圧送が
行われることとなる。ここで、この場合におけるデリバ
リパイプ53内の燃圧Pの推移について図6(a)を参
照して説明する。
【0059】図6(a)に示すように、電磁スピル弁5
4が閉弁開始されると、高圧燃料ポンプ47から燃料が
圧送されて燃圧Pが目標燃圧P0 に対し低い値から高い
値へと変化し、その後に電磁スピル弁54が開弁される
と燃圧Pの上昇が停止する。この上昇が停止して一定と
なった燃圧Pは、燃料噴射が行われる毎に段階的に低下
し、二回の燃料噴射が行われた後には上記燃料圧送が行
われる前の値付近まで低下する。
【0060】この場合、上記二回の燃料噴射によって燃
圧Pが過度に低下しないように、一回の燃料圧送で二回
の燃料噴射に必要な量の燃料を送り出して燃圧Pを十分
に高めておく必要がある。そして、このように燃圧Pを
十分に高めるべく、電磁スピル弁54の閉弁開始時期
(閉弁期間)が調整される。
【0061】また、上記のように一回の燃料圧送につき
二回の燃料噴射を行う場合、所定期間中における燃料の
圧送回数が少なくなるため、所定期間中における電磁ス
ピル弁54の閉弁動作の回数を少なくすることができ
る。エンジン11の高回転時など、所定期間中における
電磁スピル弁54の閉弁動作の回数が過度に多くなる
と、同開閉動作回数の増加に追従してコイルスプリング
54bを伸縮させることが困難になる。このような機関
運転状態のときでも、上記のように燃料圧送回数を減ら
すことでコイルスプリング54bの良好な伸縮を維持
し、電磁スピル弁54の閉弁動作を的確に行わせること
ができるようになる。
【0062】ところで、高圧燃料ポンプ47の圧送行程
において、電磁スピル弁54が閉じるときには、加圧室
49内の燃料が高圧燃料通路52だけでなく低圧燃料通
路50にも流れようとする。この状態で、電磁スピル弁
54を閉じると、この閉弁動作が低圧燃料通路50に流
れようとする燃料によって付勢され、電磁スピル弁54
が閉弁するときの衝撃力が大きくなる。そして、この衝
撃力の増大に伴い電磁スピル弁54の作動音(閉弁の
音)も大きくなり、こうした電磁スピル弁54の作動音
が閉弁毎に連続的に発生するようになる。
【0063】エンジン11が例えば高回転高負荷状態に
あるときには、燃焼室16内での混合気の燃焼音などエ
ンジン11自体の作動音が大きいため、上記電磁スピル
弁54の連続的な作動音が不快感を感じるほど大きくは
ならない。しかし、エンジン11のアイドル運転時など
の機関低負荷時には、エンジン11自体の作動音が小さ
くなるため、上記電磁スピル弁54の連続的な作動音が
相対的に大きくなり、こうした作動音による不快感も無
視できないものとなる。
【0064】そこで本実施形態では、エンジン11のア
イドル運転時などの機関低負荷時には、カム22a一回
転当たりの高圧燃料ポンプ47からの燃料圧送回数を調
整し、同燃料圧送一回当たりにおける燃料噴射弁40か
らの燃料噴射回数を低減する。例えば、高圧燃料ポンプ
47からの燃料圧送一回につき、燃料噴射弁40からの
燃料噴射を一回行うようにする。ここで、この場合にお
けるデリバリパイプ53内の燃圧Pの推移について図6
(b)を参照して説明する。
【0065】図6(b)に示すように、電磁スピル弁5
4が閉弁開始されると、高圧燃料ポンプ47から燃料が
圧送されて燃圧Pが目標燃圧P0 に対し低い値から高い
値へと変化し、その後に電磁スピル弁54が開弁される
と燃圧Pの上昇が停止する。この上昇が停止して一定と
なった燃圧Pは、一回の燃料噴射が行われた後には上記
燃料圧送が行われる前の値付近まで低下し、その後に上
記燃料圧送によって再び目標燃圧P0 よりも高い値とな
る。
【0066】この場合、一回の燃料圧送で一回の燃料噴
射に必要な量の燃料を送り出すだけでよいため、上記の
ように一回の燃料圧送につき二回の燃料噴射を行う場合
ほど燃圧Pを上昇させる必要はなくなる。そのため、上
記燃圧Pを上昇させるべく電磁スピル弁54が閉弁され
るとき、同閉弁開始時期が上記の場合に比べて遅らされ
るとともに閉弁期間が短くされる。
【0067】上記のように電磁スピル弁54の閉弁開始
時期を遅らせることにより、同閉弁開始時におけるカム
速度が小さくなるため、電磁スピル弁54の閉弁動作に
対する燃料の付勢力が小さくなる。従って、電磁スピル
弁54の閉弁毎に生じる連続的な作動音(閉弁の音)が
低減され、エンジン11の作動音自体が小さくなる機関
低負荷時において、上記電磁スピル弁54の連続的な作
動音が不快感をもたらすことは抑制されるようになる。
【0068】次に、電磁スピル弁54の制御手順につい
て説明する。ECU92は、上記燃圧P、目標燃圧P0
、最終燃料噴射量Qfin 、及びエンジン回転数NE等
から、電磁スピル弁54の閉弁開始時期を制御するため
のデューティ比DTを算出する。このデューティ比DT
は、カム22aにおける一定のカム角度、例えば高圧燃
料ポンプ47の圧送行程に相当するカム角度θ0 の間
で、電磁スピル弁54が閉弁しているカム角度θの割合
(θ/θ0 )を示すものである。これらカム角度θ,θ
0 の関係を図3(a)に示す。
【0069】同図から明らかなように、電磁スピル弁5
4の閉弁終了時期はカム22aが上死点に位置するとき
であるため、デューティ比DTが大きくなるほど電磁ス
ピル弁54の閉弁開始時期が早められ、高圧燃料ポンプ
47からデリバリパイプ53への燃料圧送量(図3
(b)中に斜線で示す部分の面積)が多くなる。
【0070】上記デューティ比DTは、下記の式(1)
によって算出される。 DT=DTp +DTi +FF …(1) DTp :比例項 DTi :積分項 FF :フィードフォワード項 式(1)において、比例項DTp は燃圧Pを目標燃圧P
0 に近づけるためのものであって、積分項DTi は燃料
漏れ等に起因するデューティ比DTのばらつきを抑制す
るためのものである。これら比例項DTp 及び積分項D
Ti は、それぞれ下記の式(2),(3)によって算出
される。
【0071】 DTp =K1 ・(P0 −P) …(2) DTi =DTi +K2 ・(P0 −P) …(3) K1 ,K2 :係数 また、式(1)において、フィードフォワード項FF
は、所定クランク角度分において必要とされる燃料を予
めデリバリパイプ53に供給し、機関過渡時等において
も速やかに燃圧Pを目標燃圧P0 へと近づけることがで
きるようにするためのものである。このフィードフォワ
ード項FFは、最終燃料噴射量Qfin とエンジン回転数
NEとに基づきマップを参照して算出される。こうして
算出されるフィードフォワード項FFは、最終燃料噴射
量Qfin が大きくなるほど大きい値になるとともに、エ
ンジン回転数NEが高くなるほど大きい値になる。
【0072】ECU92は、上記式(1)から算出され
るデューティ比DT等に基づき、電磁ソレノイド54a
に対する通電開始時期、即ち電磁スピル弁54の閉弁開
始時期を制御する。ここで、最終燃料噴射量Qfin 及び
エンジン回転数NEに対する電磁スピル弁54の閉弁開
始時期の関係を図5に示す。
【0073】図5における実線L1は、エンジン回転数
NEを一定とした条件のもとで、電磁スピル弁54の閉
弁開始時期を変更したときの高圧燃料ポンプ47からの
燃料圧送量(一回の圧送行程での燃料圧送量)の推移を
示すものである。また、図5における一点鎖線L2は、
最終燃料噴射量Qfin に対応する量の燃料を燃料噴射弁
40から噴射するのに必要とされる一回の燃料圧送量を
示すものである。
【0074】なお、上記実線L1はエンジン回転数NE
が高くなるほど二点鎖線で示すように図中左方へ移行す
るようになり、上記一点鎖線L2は最終燃料噴射量Qfi
n が大きくなるほど図中上方へ移行するようになる。そ
して、上記デューティ比DTに基づき制御される電磁ス
ピル弁54の閉弁開始時期は、実線L1と一点鎖線L2
とが交差する時期(図中のp点)となる。従って、電磁
スピル弁54の閉弁開始時期は、最終燃料噴射量Qfin
が大きくなるとともにエンジン回転数NEが高くなるほ
ど早められる。
【0075】ところで、電磁スピル弁54の閉弁開始時
期は、高圧燃料ポンプ47からの燃料圧送一回当たりに
おける燃料噴射弁40の燃料噴射回数に応じて変更する
必要がある。これは、燃料圧送一回当たりの燃料噴射回
数に応じて、必要とされる一回の燃料圧送量が変化する
ためである。そして、燃料圧送一回当たりの燃料噴射回
数が上述したように二回から一回に変更される場合、必
要とされる一回の燃料圧送量が半分になる。そのため、
燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数が一回の場合は、燃
料圧送一回当たりの燃料噴射回数が二回の場合に比べ、
電磁スピル弁54の閉弁開始時期が遅らせされて閉弁期
間が約半分にされる。
【0076】今、図5において、エンジン回転数NE及
び最終燃料噴射量Qfin がそれぞれ実線L1及び一点鎖
線L2に対応する値に維持され、燃料圧送一回当たりに
二回の燃料噴射が行われているという条件のもとでは、
電磁スピル弁54の閉弁開始時期がp点で示す時期とな
る。この状態にあって、エンジン11が低負荷運転(本
実施形態ではアイドル運転)に移行すると、ECU92
は、電磁スピル弁54を制御して燃料圧送一回当たりの
燃料噴射回数を二回から一回へと変更する。
【0077】こうして燃料圧送一回当たりの燃料噴射回
数が一回になると、図5に一点鎖線L3で示されるよう
に、必要とされる一回の燃料圧送量が少なくなる。EC
U92は、こうした燃料圧送量一回当たりの燃料噴射回
数の変更に応じて、電磁スピル弁54の閉弁開始時期を
p点で示す時期からp′点で示す遅角側の時期へと変更
する。この電磁スピル弁54の閉弁開始時期の変更後に
は、同弁54の閉弁時のカム速度が小さくなる。その結
果、電磁スピル弁54の閉弁動作に対する燃料の付勢力
が小さくなって同閉弁時の衝撃力が小さくなるため、電
磁スピル弁54の作動音(閉弁の音)が低減される。
【0078】上記のような電磁スピル弁54の閉弁開始
時期の変更は、デューティ比DTの算出に用いられるフ
ィードフォワード項FFを、燃料圧送一回当たりの燃料
噴射回数に応じて変更することによって行われる。即
ち、フィードフォワード項FFを算出するためのマップ
としては、燃料圧送一回当たりに燃料噴射を二回行う場
合と一回行う場合とに応じた二種類のマップが用意され
る。そして、ECU92は、エンジン11がアイドル運
転状態か否かに基づき、上記二種類のマップのうちの一
つをフィードフォワード項FFの算出に用いるマップと
して選択する。
【0079】ECU92は、こうして選択されたマップ
を参照してフィードフォワード項FFを算出する。燃料
圧送一回当たりに一回の燃料噴が行われる場合のマップ
から求められるフィードフォワード項FFは、燃料圧送
一回当たりに二回の燃料噴射が行われる場合のマップか
ら求められるフィードフォワード項FFよりも小さくな
る。そのため、燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数が一
回のときのデューティ比DTは、燃料圧送一回当たりの
燃料噴射回数が二回のときのデューティ比DTよりも小
さくなる。
【0080】こうして算出されるデューティ比DTに基
づき、ECU92は、電磁スピル弁54の閉弁開始時期
を制御する。燃料圧送一回当たりに燃料噴射が一回行わ
れるアイドル運転時には、燃料圧送一回当たりに燃料噴
射が二回行われる場合よりもデューティ比DTが小さく
なるため、電磁スピル弁54の閉弁開始時期が遅角側
(上死点寄り)の時期となる。このように、電磁スピル
弁54の閉弁開始時期を遅らせることで、閉弁時のカム
速度が小さくなって電磁スピル弁54の作動音(閉弁の
音)が低減される。
【0081】次に、上記フィードフォワード項FFの算
出手順について図7を参照して説明する。図7は、フィ
ードフォワード項FFを算出するためのフィードフォワ
ード項算出ルーチンを示すフローチャートである。この
フィードフォワード項算出ルーチンは、ECU92を通
じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【0082】フィードフォーワード項算出ルーチンにお
いて、ECU92は、ステップS101の処理として、
基本燃料噴射量Qbse 及びエンジン回転数NEがアイド
ル運転に相当する領域(低回転低負荷領域)にあるか否
かに基づき、エンジン11がアイドル運転状態にあるか
否かを判断する。エンジン11のアイドル運転時には高
圧燃料ポンプ47からの燃料圧送一回につき一回の燃料
噴射が行われ、アイドル運転時でないときには上記燃料
圧送一回につき二回の燃料噴射が行われる。
【0083】上記ステップS101の処理において、エ
ンジン11がアイドル運転状態である旨判断された場合
には、ステップS102の処理でフィードフォワード項
FFを算出するためのマップとして、燃料圧送一回当た
りに燃料噴射を一回行う場合に対応したマップを選択す
る。また、上記ステップS101の処理において、エン
ジン11がアイドル運転状態でない旨判断された場合に
は、ステップS103の処理として、フィードフォワー
ド項FFを算出するためのマップとして、燃料圧送一回
当たりに燃料噴射を二回行う場合に対応したマップを選
択する。
【0084】上記ステップS102とステップS103
とのいずれかの処理を経てステップS104に進むと、
ECU92は、上記選択したマップを参照して最終燃料
噴射量Qfin 及びエンジン回転数NEに基づきフィード
フォワード項FFを算出する。こうして算出されるフィ
ードフォワード項FFは、最終燃料噴射量Qfin が大き
くなるとともにエンジン回転数NEが高くなるほど大き
い値になる。また、最終燃料噴射量Qfin 及びエンジン
回転数NEが一定である条件のもとでは、燃料圧送一回
当たりに燃料噴射を一回行う場合に対応したマップから
求められるフィードフォワード項FFが、燃料圧送一回
当たりに燃料噴射を二回行う場合に対応したマップから
求められるフィードフォワード項FFよりも小さくな
る。
【0085】このようにフィードフォワード項FFが算
出されると、ECU92は、このフィードフォワード項
算出ルーチンを一旦終了する。そして、ECU92は、
算出されたフィードフォワード項FF等に基づきデュー
ティ比DTを求める。アイドル運転時にはフィードフォ
ワード項FFが小さくなってデューティ比DTも小さく
なり、同デューティ比DTに基づき電磁スピル弁54の
閉弁開始時期が制御される。そのため、アイドル運転時
には電磁スピル弁54の閉弁開始時期が遅角されて、カ
ム22aのカム速度が小さくなる上死点寄りの時期にな
るため、電磁スピル弁54の作動音(閉弁の音)が低減
される。
【0086】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。 (1)機関低負荷時(本実施形態ではアイドル運転時)
には、高圧燃料ポンプ47からの燃料圧送一回当たりに
おける燃料噴射弁40からの燃料噴射の回数が低減さ
れ、燃料圧送一回につき一回の燃料噴射が行われる。こ
のように燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数を調整する
ことで、必要な燃料噴射量を得るための一回の燃料圧送
量を少なくすることができるようになる。そして、一回
の燃料圧送量を少なくするために電磁スピル弁54の閉
弁開始時期は、圧送行程中においてカム22aが上死点
付近にあるときの所定期間内、即ちカム速度が比較的小
さい所定期間内で遅角側(上死点寄り)へと変更され、
電磁スピル弁54の閉弁期間が短くされる。このように
電磁スピル弁54の閉弁開始時期が遅角側に調整される
ことで、電磁スピル弁54の閉弁時においてカム速度が
小さくなって同スピル弁54の閉弁動作に対する燃料に
よる付勢力が小さくなる。そのため、エンジン11自体
の作動音が小さくなるアイドル運転時において、電磁ス
ピル弁54が閉弁するときの音を低減して、同電磁スピ
ル弁54の閉弁毎に生じる連続的な作動音を低減するこ
とができる。
【0087】(第2実施形態)次に、本発明の第2実施
形態を図8及び図9に基づき説明する。本実施形態で
は、機関低負荷時(アイドル運転時)には、燃料圧送一
回当たりおける燃料噴射回数が増加され、燃料圧送一回
につき四回の燃料噴射が行われるようになる。この場
合、一回の燃料圧送量を多くする必要があることから、
電磁スピル弁54の閉弁開始時期がカム速度の速くなる
進角側(上死点から離れる側)に制御され、電磁スピル
弁54の閉弁するときの音が大きくはなる。しかし、所
定期間中の燃料圧送回数、即ち電磁スピル弁54の閉弁
回数が少なくなるため、電磁スピル弁54の閉弁毎に生
じる連続的な作動音としては低減されることとなる。こ
のように本実施形態においては、燃料圧送一回当たりの
燃料噴射回数の変更の仕方が第1実施形態と異なってい
る。従って、本実施形態では第1実施形態と異なる部分
についてのみ説明し、第1実施形態と同一の部分につい
ては詳細な説明を省略する。
【0088】本実施形態においても、ECU92は、ア
クセル踏込量ACCP若しくは吸気圧PMとエンジン回
転数NEとに基づき基本燃料噴射量Qbse を算出し、こ
の基本燃料噴射量Qbse から求められる最終燃料噴射量
Qfin に対応した量の燃料を燃料噴射弁40から燃焼室
16内に噴射させる。そして、適正な燃料噴射を行うた
めにはデリバリパイプ53内の燃圧Pを目標燃圧P0 に
維持することが好ましいが、同燃圧Pは燃料噴射が行わ
れる毎に低下するため、所定のクランク角度毎(カム2
2aの所定カム角度毎)に高圧燃料ポンプ47からデリ
バリパイプ53へ燃料が圧送される。
【0089】通常は、二回の燃料噴射が行われるカム2
2aの半回転(180°回転)毎に一回の燃料圧送が行
われるよう、高圧燃料ポンプ47の電磁スピル弁54が
制御される。ここで、この場合におけるデリバリパイプ
53内の燃圧Pの推移について図9(a)を参照して説
明する。
【0090】図9(a)に示すように、電磁スピル弁5
4が閉弁開始されると、高圧燃料ポンプ47から燃料が
圧送されて燃圧Pが目標燃圧P0 に対し低い値から高い
値へと変化し、その後に電磁スピル弁54が開弁される
と燃圧Pの上昇が停止する。この上昇が停止して一定と
なった燃圧Pは、燃料噴射が行われる毎に段階的に低下
し、二回の燃料噴射が行われた後には上記燃料圧送が行
われる前の値付近まで低下する。
【0091】この場合、上記二回の燃料噴射によって燃
圧Pが過度に低下しないように、一回の燃料圧送で二回
の燃料噴射に必要な量の燃料を送り出して燃圧Pを十分
に高めておく必要がある。そして、このように燃圧Pを
十分に高めるべく、電磁スピル弁54の閉弁開始時期
(閉弁期間)が調整される。
【0092】また、上記のように一回の燃料圧送につき
二回の燃料噴射を行う場合、エンジン11の高負荷時な
ど大量の燃料噴射を必量とするときに、同燃料噴射に必
要とされる一回の燃料圧送量が過度に多くなることはな
い。そのため、上記要求される燃料圧送量が実際に圧送
可能な燃料量を越えてしまい、必量な燃料圧送量が得ら
れなくなるのを抑制することができるようになる。
【0093】ところで、エンジン11のアイドル運転時
などの機関低負荷時には、エンジン11自体の作動音が
小さくなるため、電磁スピル弁54の閉弁毎に発生する
連続的な作動音が相対的に大きくなり、こうした作動音
による不快感も無視できないものとなる。
【0094】そこで本実施形態では、エンジン11のア
イドル運転時などの機関低負荷時には、カム22a一回
転当たりの高圧燃料ポンプ47からの燃料圧送回数を調
整し、同燃料圧送一回当たりにおける燃料噴射弁40か
らの燃料噴射回数を増加させる。例えば、高圧燃料ポン
プ47からの燃料圧送一回につき、燃料噴射弁40から
の燃料噴射を四回行うようにする。ここで、この場合に
おけるデリバリパイプ53内の燃圧Pの推移について図
9(b)を参照して説明する。
【0095】図9(b)に示すように、電磁スピル弁5
4が閉弁開始されると、高圧燃料ポンプ47から燃料が
圧送されて燃圧Pが目標燃圧P0 に対し低い値から高い
値へと変化し、その後に電磁スピル弁54が開弁される
と燃圧Pの上昇が停止する。この上昇が停止して一定と
なった燃圧Pは、燃料噴射が行われる毎に段階的に低下
し、四回の燃料噴射が行われた後には上記燃料圧送が行
われる前の値付近まで低下する。
【0096】この場合、上記四回の燃料噴射によって燃
圧Pが過度に低下しないように、一回の燃料圧送で四回
の燃料噴射に必要な量の燃料を送り出して燃圧Pを十分
に高めておく必要がある。そして、このように燃圧Pを
十分に高めるべく、電磁スピル弁54の閉弁開始時期
(閉弁期間)が進められるとともに閉弁期間が長くされ
る。
【0097】上記のように電磁スピル弁54の閉弁開始
時期が早められると、同閉弁時におけるカム速度が大き
くなるため、電磁スピル弁54の閉弁動作に対する燃料
の付勢力が大きくなり、電磁スピル弁54の閉弁時の音
が大きくはなる。しかし、燃料圧送一回当たりの燃料噴
射回数が四回とされ、所定期間中における燃料圧送回
数、即ち電磁スピル弁54の閉弁音の発生回数自体が少
なくなるため、電磁スピル弁54の閉弁毎に生じる連続
的な作動音(閉弁の音)としては低減される。従って、
エンジン11の作動音自体が小さくなる機関低負荷時に
おいて、上記電磁スピル弁54の連続的な作動音が不快
感をもたらすことは抑制されるようになる。
【0098】次に、電磁スピル弁54の制御手順につい
て説明する。ECU92は、燃圧P、目標燃圧P0 、最
終燃料噴射量Qfin 、及びエンジン回転数NE等から、
前記式(1)〜(3)を用いて電磁スピル弁54の閉弁
開始時期を制御するためのデューティ比DTを算出す
る。
【0099】式(1)において、フィードフォワード項
FFは、最終燃料噴射量Qfin とエンジン回転数NEと
に基づきマップを参照して算出される。このフィードフ
ォワード項FFを算出するためのマップとしては、燃料
圧送一回につき二回の燃料噴射を行う場合と、燃料圧送
一回につき四回の燃料噴射を行う場合とに応じた二種類
のマップが用意される。そして、ECU92は、エンジ
ン11がアイドル運転状態か否かに基づき、上記二種類
のマップのうちの一つをフィードフォワード項FFの算
出に用いるマップとして選択する。
【0100】即ち、アイドル運転状態であれば燃料圧送
一回につき四回の燃料噴射を行う場合に対応したマップ
を選択し、アイドル状態でなければ燃料圧送一回につき
二回の燃料噴射を行う場合に対応したマップを選択す
る。ECU92は、こうして選択されたマップを参照し
てフィードフォワード項FFを算出する。
【0101】燃料圧送一回当たりに四回の燃料噴が行わ
れる場合のマップから求められるフィードフォワード項
FFは、燃料圧送一回当たりに二回の燃料噴射が行われ
る場合のマップから求められるフィードフォワード項F
Fよりも大きくなる。そのため、燃料圧送一回当たりの
燃料噴射回数が四回のときのデューティ比DTは、燃料
圧送一回当たりの燃料噴射回数が二回のときのデューテ
ィ比DTよりも大きくなる。
【0102】こうして算出されるデューティ比DTに基
づき、ECU92は、電磁スピル弁54の閉弁開始時期
を制御する。なお、燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数
が四回のときにデューティ比DTを大きくするのは、一
回の燃料圧送で四回の燃料噴射に必量な量の燃料をデリ
バリパイプ53に送り出すべく、電磁スピル弁54の閉
弁開始時期を早めて閉弁期間を長くとるためである。
【0103】燃料圧送一回当たりに燃料噴射が四回行わ
れるアイドル運転時には、燃料圧送一回当たりに燃料噴
射が二回行われる場合よりもデューティ比DTが大きく
なるため、電磁スピル弁54の閉弁開始時期が進角側
(上死点から離れる側)の時期となる。このように、電
磁スピル弁54の閉弁開始時期を進めることで、閉弁時
のカム速度が大きくなり、電磁スピル弁54が閉弁する
ときの音が大きくはなる。しかし、燃料圧送一回当たり
の燃料噴射回数が四回とされ、所定期間中における燃料
圧送回数、即ち電磁スピル弁54の閉弁音の発生回数自
体が少なくなるため、電磁スピル弁54の閉弁毎に生じ
る連続的な作動音(閉弁の音)としては低減される。
【0104】次に、上記フィードフォワード項FFの算
出手順について図8を参照して説明する。図8は、フィ
ードフォワード項FFを算出するためのフィードフォワ
ード項算出ルーチンを示すフローチャートである。この
フィードフォワード項算出ルーチンは、ECU92を通
じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
なお、このフィードフォワード項算出ルーチンは、第1
実施形態におけるフィードフォワード項算出ルーチン
(図7)のステップS102に相当する処理(ステップ
S202)のみが第1実施形態と異なっている。
【0105】本実施形態のフィードフォーワード項算出
ルーチンにおいて、ECU92は、ステップS201の
処理として、エンジン11がアイドル運転状態にあるか
否かを判断する。エンジン11のアイドル運転時には高
圧燃料ポンプ47からの燃料圧送一回につき四回の燃料
噴射が行われ、アイドル運転時でないときには上記燃料
圧送一回につき二回の燃料噴射が行われる。
【0106】上記ステップS201の処理において、エ
ンジン11がアイドル運転状態である旨判断された場合
には、ステップS202の処理でフィードフォワード項
FFを算出するためのマップとして、燃料圧送一回当た
りに燃料噴射を四回行う場合に対応したマップを選択す
る。また、上記ステップS201の処理において、エン
ジン11がアイドル運転状態でない旨判断された場合に
は、ステップS203の処理でフィードフォワード項F
Fを算出するためのマップとして、燃料圧送一回当たり
に燃料噴射を二回行う場合に対応したマップを選択す
る。
【0107】上記ステップS202とステップS203
とのいずれかの処理を経てステップS204に進むと、
ECU92は、上記選択したマップを参照してフィード
フォワード項FFを算出する。最終燃料噴射量Qfin 及
びエンジン回転数NEが一定である条件のもとでは、燃
料圧送一回当たりに燃料噴射を四回行う場合に対応した
マップから求められるフィードフォワード項FFが、燃
料圧送一回当たりに燃料噴射を二回行う場合に対応した
マップから求められるフィードフォワード項FFよりも
大きくなる。
【0108】このようにフィードフォワード項FFが算
出されると、ECU92は、このフィードフォワード項
算出ルーチンを一旦終了する。そして、ECU92は、
算出されたフィードフォワード項FF等に基づきデュー
ティ比DTを求める。アイドル運転時にはフィードフォ
ワード項FFが大きくなってデューティ比DTも大きく
なり、同デューティ比DTに基づき電磁スピル弁54の
閉弁開始時期が制御される。
【0109】そのため、アイドル運転時には電磁スピル
弁54の閉弁開始時期が、カム22aのカム速度が大き
くなる上死点から離れる側の時期になるため、電磁スピ
ル弁54の作動音(閉弁の音)が大きくはなる。しか
し、燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数が四回とされ、
所定期間中における燃料圧送回数、即ち電磁スピル弁5
4の閉弁音の発生回数自体が少なくなるため、電磁スピ
ル弁54の閉弁毎に生じる連続的な作動音(閉弁の音)
としては低減される。
【0110】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。 (2)機関低負荷時(本実施形態ではアイドル運転時)
には、高圧燃料ポンプ47からの燃料圧送一回当たりに
おける燃料噴射弁40からの燃料噴射の回数が増加さ
れ、燃料圧送一回につき四回の燃料噴射が行われる。こ
のように燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数を調整する
ことで、必要な燃料噴射量を得るための一回の燃料圧送
量が多くなる。そして、一回の燃料噴射量を多くするた
めに電磁スピル弁54の閉弁開始時期は、圧送行程中に
おいてカム22aが上死点付近にあるときの所定期間
内、即ちカム速度が比較的小さい所定期間内で進角側
(上死点から離れる側)へと変更される。このように電
磁スピル弁54の閉弁開始時期が進角側に調整されるこ
とで、電磁スピル弁54が閉弁するときの音が大きくは
なる。しかし、燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数が四
回とされ、所定期間中における燃料圧送回数、即ち電磁
スピル弁54の閉弁音の発生回数自体が少なくなるた
め、電磁スピル弁54の閉弁毎に生じる連続的な作動音
(閉弁の音)としては低減されるようになる。
【0111】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。 ・上記各実施形態では、燃料圧送一回当たりの燃料噴射
回数の変更をアイドル運転時か否かよって行ったが、こ
の変更を行う基準をアイドル運転時か否かに限定する必
要はなく、例えばアイドル運転時を含む所定の機関低負
荷時か否かに基づき同変更を行ってもよい。
【0112】・上記各実施形態では、四つのカム山22
bが形成されたカム22aを用いて高圧燃料ポンプ47
を駆動する場合について説明したが、上記カム山22b
の数は四つに限らず適宜変更してもよい。例えばカム山
22bを四つ以上にすれば、所定期間中における燃料圧
送回数を更に細かく調整することができ、燃料圧送一回
当たりの燃料噴射回数の変更範囲を広くとることができ
るようになる。
【0113】・第2実施形態において、アイドル運転時
に燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数を増加させるに際
し、必ずしも同燃料噴射回数を四回とする必要はなく例
えば三回としてもよい。また、燃料圧送一回当たりの燃
料噴射回数を5回以上にしてもよい。
【0114】・第1実施形態において、アイドル運転時
に燃料圧送回数一回当たりの燃料噴射回数を低減して一
回としたが、例えばカム山22bを四つ以上にして通常
の燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数を二回よりも大き
い値にした場合、燃料圧送回数一回当たりの燃料噴射回
数の低減として上記「一回」以外の値(例えば「二
回」)を採用してもよい。この場合においても、電磁ス
ピル弁54の閉弁毎に生じる連続的な作動音を低減する
ことができる。
【0115】・本実施形態では、燃焼室16に直接燃料
を噴射供給する直噴ガソリンエンジンに用いられる高圧
燃料ポンプ47に本発明を適用したが、これに代えて例
えば直噴式のディーゼルエンジンに用いられる燃料ポン
プに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の高圧燃料ポンプの制御装置が適
用されたエンジンを示す断面図。
【図2】同エンジンの燃料供給装置を示す概略図。
【図3】上記高圧燃料ポンプを駆動するカムの位相変化
に対するリフト量及びカム速度の推移を示すグラフ。
【図4】上記制御装置の電気的構成を示すブロック図。
【図5】燃料圧送量(最終燃料噴射量Qfin )及びエン
ジン回転数NEと電磁スピル弁の閉弁開始時期との関係
を示すグラフ。
【図6】第1実施形態において、高圧ポンプからの燃料
圧送及び燃料噴射弁による燃料噴射が行われる際におけ
るデリバリパイプ内の燃圧Pの推移を示すタイムチャー
ト。
【図7】第1実施形態におけるフィードフォワード項の
算出手順を示すフローチャート。
【図8】第2実施形態におけるフィードフォワード項の
算出手順を示すフローチャート。
【図9】第2実施形態において、高圧ポンプからの燃料
圧送及び燃料噴射弁による燃料噴射が行われる際におけ
るデリバリパイプ内の燃圧Pの推移を示すタイムチャー
ト。
【図10】従来の高圧燃料ポンプを示す概略図。
【符号の説明】
14c…クランクポジションセンサ、21b…カムポジ
ションセンサ、22…排気カムシャフト、22a…カ
ム、22b…カム山、26…アクセルポジションセン
サ、36…バキュームセンサ、40…燃料噴射弁、47
…高圧燃料ポンプ、48a…シリンダ、48b…プラン
ジャ、49…加圧室、50…低圧燃料通路、52…高圧
燃料通路、53…デリバリパイプ、54…電磁スピル
弁、54a…電磁ソレノイド、54b…コイルスプリン
グ、92…電子制御ユニット(ECU)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−195358(JP,A) 特開 平2−95742(JP,A) 特開 平2−23252(JP,A) 特開 平2−99753(JP,A) 特開 平8−177592(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/38 F02D 41/08 375 F02M 37/06 F02M 59/36

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カムの回転によるシリンダとプランジャと
    の相対移動に基づき加圧室の容積を変化させて前記加圧
    室に燃料を吸入するとともに同燃料を内燃機関の各気筒
    に対応した燃料噴射弁が接続されるデリバリパイプに向
    けて圧送する燃料ポンプと、前記加圧室から燃料を流出
    させるスピル通路と同加圧室との間を開閉し、閉弁時に
    その閉弁動作が前記加圧室から前記スピル通路に流出す
    る燃料によって付勢されるスピル弁とを備え、前記デリ
    バリパイプ内の燃料圧が目標燃料圧となるように圧送期
    間中における前記スピル弁閉弁期間を制御することに
    より前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁への燃料圧送量
    を調整する燃料ポンプの制御装置において、 前記内燃機関の運転状態に基づき前記スピル弁を制御す
    ることより、所定期間中における前記燃料ポンプの燃料
    圧送回数を調節して同燃料圧送一回当たりの前記燃料噴
    射弁の燃料噴射回数を変更するものであって、機関低負
    荷時には前記燃料圧送一回当たりの前記燃料噴射回数を
    低減する制御手段を備えることを特徴とする燃料ポンプ
    の制御装置。
  2. 【請求項2】前記制御手段は、少なくとも内燃機関がア
    イドル運転状態にあるとき、一回の燃料圧送当たりの燃
    料噴射回数を低減する請求項1記載の燃料ポンプの制御
    装置。
  3. 【請求項3】カムの回転によるシリンダとプランジャと
    の相対移動に基づき加圧室の容積を変化させて前記加圧
    室に燃料を吸入するとともに同燃料を内燃機関の各気筒
    に対応した燃料噴射弁が接続されるデリバリパイプに向
    けて圧送する燃料ポンプと、前記加圧室から燃料を流出
    させるスピル通路と同加圧室との間を開閉し、閉弁時に
    その閉弁動作が前記加圧室から前記スピル通路に流出す
    る燃料によって付勢されるスピル弁とを備え、前記デリ
    バリパイプ内の燃料圧が目標燃料圧となるように圧送期
    間中における前記スピル弁閉弁期間を制御することに
    より前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁への燃料圧送量
    を調整する燃料ポンプの制御装置において、 前記内燃機関の運転状態に基づき前記スピル弁を制御す
    ることより、所定期間中における前記燃料ポンプの燃料
    圧送回数を調節して同燃料圧送一回当たりの前記燃料噴
    射弁の燃料噴射回数を変更するものであって、機関低負
    荷時には前記燃料圧送一回当たりの前記燃料噴射回数を
    一回とする制御手段を備えることを特徴とする燃料ポン
    プの制御装置。
  4. 【請求項4】前記制御手段は、少なくとも内燃機関がア
    イドル運転状態にあるとき、一回の燃料圧送当たりの燃
    料噴射回数を一回とする請求項3記載の燃料ポンプの制
    御装置。
  5. 【請求項5】カムの回転によるシリンダとプランジャと
    の相対移動に基づき加圧室の容積を変化させて前記加圧
    室に燃料を吸入するとともに同燃料を内燃機関の各気筒
    に対応した燃料噴射弁が接続されるデリバリパイプに向
    けて圧送する燃料ポンプと、前記加圧室から燃料を流出
    させるスピル通路と同加圧室との間を開閉し、閉弁時に
    その閉弁動作が前記加圧室から前記スピル通路に流出す
    る燃料によって付勢されるスピル弁とを備え、前記デリ
    バリパイプ内の燃料圧が目標燃料圧となるように圧送期
    間中における前記スピル弁閉弁期間を制御することに
    より前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁への燃料圧送量
    を調整する燃料ポンプの制御装置において、 前記内燃機関の運転状態に基づき前記スピル弁を制御す
    ることにより、所定期間中における前記燃料ポンプの燃
    料圧送回数を調節して同燃料圧送一回当たりの前記燃料
    噴射弁の燃料噴射回数を変更するものであって、機関低
    負荷時には前記燃料圧送一回当たりの前記燃料噴射回数
    を増加する制御手段を備えることを特徴とする燃料ポン
    プの制御装置。
  6. 【請求項6】前記制御手段は、少なくとも内燃機関がア
    イドル運転状態にあるとき、一回の燃料圧送当たりの燃
    料噴射回数を増加する請求項5記載の燃料ポンプの制御
    装置。
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