JP3801226B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の各気筒に燃料を供給する内燃機関の燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置としては、燃料噴射弁に所定の燃料供給路を介して燃料を供給する燃料供給手段と、上記燃料供給路内の燃料の圧力を検出する燃料圧検出手段と、上記内燃機関の回転に同期して上記燃料噴射弁を開閉し、上記燃料供給路を介して供給された燃料を上記内燃機関の各気筒に噴射する燃料噴射手段と、を備えたものが知られている。また、この種の装置では、例えば、特開平６−５０２３０号公報記載のように、燃料供給路内の燃料の圧力を圧力センサ（燃料圧検出手段）によって検出し、この圧力センサの出力信号に基づいて燃料ポンプ（燃料供給手段）への印加電圧を制御して、燃料供給路の圧力を所定値に制御することも考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記燃料供給路には、内燃機関の製造時や整備時に空気が混入する可能性がある。また、外気温が高いときに内燃機関が高負荷運転をされると、燃料からベーパ（燃料蒸気）が発生する可能性もある。このように、上記燃料供給路内に空気やベーパなどの気体が混入すると、燃料噴射弁からこれらの気体も噴射され、空燃比がリーンとなってしまう可能性がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上記燃料供給路に気体が混入したことを良好に検出することのできる燃料供給装置を提供することを目的としてなされた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、図１３に例示するように、燃料噴射弁に所定の燃料供給路を介して燃料を供給する燃料供給手段と、上記燃料供給路内の燃料の圧力を検出する燃料圧検出手段と、上記内燃機関の回転に同期して上記燃料噴射弁を開閉し、上記燃料供給路を介して供給された燃料を上記内燃機関の各気筒に噴射する燃料噴射手段と、を備えた内燃機関の燃料供給装置において、上記燃料噴射手段による上記燃料噴射弁の開弁時または閉弁時に、上記燃料圧検出手段が検出した圧力の変動量を算出する圧力変動算出手段と、該圧力変動算出手段が算出した圧力の変動量が所定値よりも小さいとき、上記燃料供給路に気体が存在すると判断する気体有無判断手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置を要旨としている。
【０００８】
【作用および発明の効果】
このように構成された請求項１記載の発明では、燃料供給手段は、燃料噴射弁に所定の燃料供給路を介して燃料を供給する。また、燃料噴射手段は、内燃機関の回転に同期して上記燃料噴射弁を開閉し、上記燃料供給路を介して供給された燃料を上記内燃機関の各気筒に噴射する。一方、燃料圧検出手段は、上記燃料供給路内の燃料の圧力を検出し、圧力変動算出手段は、燃料噴射弁の開弁時または閉弁時に上記燃料圧検出手段が検出した圧力の変動量を算出する。
【０００９】
ここで、燃料噴射弁が開弁して燃料噴射が開始されると、上記燃料供給路内の燃料の圧力は瞬間的に下降する。また、燃料噴射弁が閉弁して燃料噴射が終了すると、上記燃料供給路内の燃料の圧力は瞬間的に上昇する。圧力変動算出手段は、通常、この圧力の変動量を算出する。
【００１０】
ところが、上記燃料供給路に気体が混入すると、上記圧力の変動が気体に緩衝されて小さくなる。そこで、気体有無判断手段は、圧力変動算出手段が算出した圧力の変動量が所定値よりも小さいとき、上記燃料供給路に気体が存在すると判断する。このため、本発明では、上記燃料供給路に気体が混入したことを良好に検出することができる。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。図１は、第１実施例の内燃機関の燃料供給装置を表す概略構成図である。
図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１には吸気通路２および排気通路３が接続されており、その吸気通路２には燃料噴射弁４が配設されている。その燃料噴射弁４には燃料供給路５が接続されており、燃料供給路５には、燃料タンク６に貯留された燃料が、燃料供給手段としての燃料ポンプ（ＦＰ）７を介して供給される。なお、燃料ポンプ７の上下流にはフューエルフィルタ８，９が配設され、燃料タンク６から供給された燃料を濾過している。また、燃料ポンプ７は図示しないモータの回転によって燃料を供給する周知のもので、このモータへの印加電圧Ｖｆｐに応じてその燃料供給量（供給圧力と対応する）が変化する。
【００１５】
次に、燃料供給路５には、燃料供給路５内の燃料の圧力と吸気管圧力との差圧（以下、燃圧という）を測定するための、燃料圧検出手段としての差圧センサ１２が装着されている。差圧センサ１２はフューエルフィルタ９の下流で、可能なかぎり燃料噴射弁４に近い位置に装着されている。なお、この差圧センサ１２は、真空を基準圧とする通常の圧力センサにおいて、吸気通路２内の気圧（吸気管圧力）を真空の代わりに基準圧として用いることによって構成される周知のものである。
【００１６】
一方、エンジン１の吸気通路２には、エアクリーナ１３の下流側に吸入空気量Ｑを検出するエアフロメータ１４が配設されており、このエアフロメータ１４の下流側でかつ燃料噴射弁４の上流側の吸気通路２には、図示しないアクセルの操作に応じて開閉するスロットル弁１５が配設されている。
【００１７】
燃料ポンプ７へ直流電圧を印加するＤＣ−ＤＣコンバータ１６、および燃料噴射弁４には、電子制御回路１７から制御信号が入力され、この電子制御回路１７は、燃料ポンプ７による燃料供給量の制御、および燃料噴射弁４による燃料噴射量と噴射時期との制御を実行している。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、電子制御回路１７から指令された制御信号に応じて出力平均電圧が変化し、これによって燃料ポンプ７のモータ回転数を制御する周知のものである。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の代わりに電源のＯＮ−ＯＦＦデューティを制御して平均電圧を変化させるＰＷＭ方式の装置（周知のもの）を使用してもよい。
【００１８】
また、電子制御回路１７には、前述の差圧センサ１２およびエアフロメータ１４をはじめ、エンジン１の機関回転速度Ｎおよびクランク角度を検出する回転センサ１９、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ２２、吸気通路２に吸入された吸気の温度を検出する吸気温センサ２３など、各種センサの検出信号が入力されている。そして、電子制御回路１７は、これらのセンサの検出信号に基づき、後述のように、燃料ポンプ７および燃料噴射弁４による種々の制御を実行するのである。
【００１９】
一方、燃料タンク６で発生した蒸発ガスは通路３１を通ってチャコールキャニスタ３２に吸着される。そして電子制御回路１７によりバルブ３３が開かれると通路３４、３５を通って吸気通路２に導入される。また、電子制御回路１７は、図示しないバッテリの電圧を入力され、その電圧を測定している。更に、電子制御回路１７は、図示しないスタータのＯＮ／ＯＦＦも検出している。
【００２０】
上記制御を行う電子制御回路１７は、各種演算処理を実行するＣＰＵ６０、各種制御プログラムおよびマップを記憶したＲＯＭ６１、入力データおよび一時記憶データを記憶するＲＡＭ６２、入出力インタフェース（I/O Ｆ）６３、６４とを主要部として構成されている。
【００２１】
次に、このように構成された本装置の動作を説明する。図２は、燃料ポンプ７に印加されるＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力平均電圧を調整して、燃料供給量を制御する燃料供給量制御処理を表すフローチャートである。なお、電子制御回路１７は、この処理を一定時間毎に繰り返し実行する。
【００２２】
処理を開始すると、電子制御回路１７は，先ず、ステップ１０２で、エンジン１の負荷に対応する負荷信号を読み込む。この例では、負荷信号として、回転センサ１９を介して検出した機関回転速度Ｎ、および、エアフロメータ１４を介して検出した吸入空気量Ｑを使用している。負荷信号としては、この他に、吸気管圧力やスロットル開度を使用してもよい。
【００２３】
次に、ステップ１０３で、差圧センサ１２の検出信号に基づきその時点における実際の燃圧（実燃圧）Ｐｆを算出する。続くステップ１０５では、ステップ１０２にて読み込んだ負荷信号に応じて、後で使用する補正項Ｖｆｐｃｉを算出する。ここで、補正項Ｖｆｐｃｉは、例えば図３に例示するような３次元マップを用いて算出する。
【００２４】
図３に例示するように、一般にこの種のマップでは、Ｎが大きい程、Ｑ／Ｎが大きい程、Ｖｆｐｃｉは大きくなるように設定される。これは高回転、高負荷状態では、燃料噴射量の変化が大きくなり易く、それに追従するためには、燃料ポンプ７からの燃料供給量、すなわち燃料ポンプ７への印加電圧Ｖｆｐも速く変化させる必要があるためである。
【００２５】
次に、ステップ１０６では、上記実燃圧Ｐｆと目標燃圧Ｐｏとを比較する。そして、その大小に応じてステップ１０７，１０８，または１０９へ移行する。なお、目標燃圧Ｐｏの設定方法については後に詳述する。
ステップ１０６でＰｆ＞Ｐｏと判断した場合は、ステップ１０７へ移行し、Ｖｆｐ＝Ｖｆｐ（ｉ＝ｌ）−Ｖｆｐｃｉ（Ｖｆｐ（ｉ−１）はＶｆｐの前回値）なる式により燃料ポンプ７への印加電圧Ｖｆｐを減少補正して処理を一旦終了する。ステップ１０６でＰｆ＜Ｐｏと判断した場合は、ステップ１０８へ移行し、Ｖｆｐ＝Ｖｆｐ（ｉ−ｌ）＋Ｖｆｐｃｉなる式により燃料ポンプ７への印加電圧Ｖｆｐを増加補正して処理を一旦終了する。ステップ１０６でＰｆ＝Ｐｏと判断した場合はステップ１０９へ移行し、燃料ポンプ７への印加電圧Ｖｆｐを前回の演算値と同一に維持して、処理を一旦終了する（Ｖｆｐ＝Ｖｆｐ（ｉ−１））。
【００２６】
図４は、噴射パルスを出力して燃料噴射弁４を開弁駆動する燃料噴射制御処理を表すフローチャートである。なお、電子制御回路１７は、回転センサ１９の検出信号に同期して所定クランク角毎にこの処理を実行する。
処理を開始すると、先ずステップ２０３で、基本噴射パルスｔｐを算出する。この処理は、エアフロメータ１４で求めた吸入空気量Ｑと回転センサ１９で求めた機関回転速度Ｎより基本噴射パルスｔｐを求める周知の処理である。なお、基本噴射パルスｔｐは、周知のように、吸気管圧力と機関回転速度Ｎ、スロットル開度と機関回転速度Ｎなどから求めてもよい。
【００２７】
ステップ２０４ではｔｐを補正する各種補正値を算出する。これらは、水温センサ２２の出力に応じた暖機補正等、全て周知のものであり、続くステップ２０５では、上記各種補正値の合計ｆｔｏｔａｌを算出する。続くステップ２０６では、ｔｅ＝ｔｐ×ｆｔｏｔａｌなる式により、要求噴射パルスｔｅを算出する。
【００２８】
続いて、ステップ２１５では、図２の処理で算出した実燃圧Ｐｆに応じて、要求噴射パルスｔｅを補正して、修正噴射パルスｔｐｆを算出する。これは、要求噴射パルスｔｅ等は燃圧が目標燃圧Ｐｏとなっているときを基準に求めた値であり、実燃圧Ｐｆに応じて修正する必要があるからである。なお、この修正噴射パルスｔｐｆは、以下の式で求められる。
【００２９】
ｔｐｆ ＝ Ｐｆ／Ｐｏ × ｔｅ
続くステップ２１６では、無効噴射パルスｔｖを算出する。無効噴射パルスｔｖとは、噴射パルスの変化に対する燃料噴射の応答遅れに起因して、実際には噴射のなされない時間であり、この無効噴射パルスｔｖはバッテリ電圧と実燃圧Ｐｆとに応じて周知の２次元マップ等により算出される。更に、続くステップ２１７では、修正噴射パルスｔｐｆに無効噴射パルスｔｖを加えて、最終噴射パルスｔｉを算出する。そして、続くステップ２１８では、図示しない他のルーチンにて算出された燃料噴射タイミングに同期して、ステップ２１７にて算出された最終噴射パルスｔｉの間、燃料噴射弁４に噴射パルスを出力して、処理を一旦終了する。すると燃料噴射弁４より、エンジン１の運転状態に応じた量の燃料が噴射される。
【００３０】
次に、本発明の主要部である。燃料供給路５に空気やベーパ（燃料蒸気）などの気体が混入したことを検出する処理、およびその検出結果に対応する処理を説明する。
燃料供給路５に気体が混入していないとき、燃料供給路５内の実燃圧Ｐｆの挙動は図５（Ａ）に例示するようになる。すなわち、噴射開始時（噴射パルス：ＯＦＦ→ＯＮ）に、実燃圧Ｐｆは瞬間的に下降し、噴射終了時（噴射パルス：ＯＮ→ＯＦＦ）に瞬間的に上昇する。これは、液体である燃料は非圧縮性であり、噴射開始時は燃料が噴射されたことによる圧力下降による影響がでて、噴射終了時は燃料噴射弁４が急に閉じられることによる影響がでるためである。これに対し、燃料供給路５に気体が混入している場合の燃圧挙動は図５（Ｂ）に例示するようになる。すなわち、噴射の有無によらずほとんど一定か、もしくはわずかな変化しか発生しない。これは、空気やベーパといった気体が圧縮性であるため、これらの気体によって上記圧力変動が緩衝されてしまうためである。
【００３１】
図６〜８は、上記特性を利用して、燃料供給路５に空気やベーパなどの気体が混入したことを検出する気体検出処理を表すフローチャートである。図６の処理は、噴射パルスがＯＦＦ（閉弁）からＯＮ（開弁）、またはＯＮからＯＦＦへ変化したタイミングで、割り込みとして処理される。
【００３２】
処理を開始すると、電子制御回路１７は、先ず、ステップ３０２で割り込みのあったのが、噴射パルスがＯＦＦ→ＯＮのタイミングか、ＯＮ→ＯＦＦのタイミングかを判断する。噴射パルスがＯＦＦ→ＯＮのタイミングと判断したときはステップ３０３へ移行し、下降時燃圧ＰBOT にその瞬間の実燃圧Ｐｆを代入して、処理を一旦終了する。噴射パルスがＯＮ→ＯＦＦのタイミングと判断したときはステップ３０４へ移行し、上昇時燃圧ＰTOP にその瞬間の実燃圧Ｐｆを代入して、処理を一旦終了する。
【００３３】
また、電子制御回路１７は、一定時間毎、または、一定回転数毎に図７の処理を繰り返し実行する。この処理は噴射パルスが上記変化を起こしていない通常時の燃圧（通常時燃圧）ＰOPN を求めるものである。
処理を開始すると、先ず、ステップ３２２で噴射パルスが（ＯＦＦ→ＯＮまたはＯＮ→ＯＦＦに）変化してから所定時間（１〜数ｍｓ）経過したか否かを判断する。これは、噴射パルスが変化してから上記所定時間の間は噴射による実燃圧Ｐｆが変動している可能性があるためである。
【００３４】
ステップ３２２で肯定判断したときはステップ３２３へ移行し、通常時燃圧ＰOPN にその瞬間の実燃圧Ｐｆを代入して処理を一旦終了する。ステップ３２２で否定判断したときは、その瞬間の実燃圧Ｐｆがまだ変動している可能性があるので、通常時燃圧ＰOPN の値を変更することなく、そのまま処理を終了する。
【００３５】
更に、電子制御回路１７は、一定時間毎、または、一定回転数毎に図８の処理を繰り返し実行する。この処理では、図６，図７の処理による演算結果に基づき、燃料供給路５への気体混入の有無を判断する。
処理を開始すると、先ず、ステップ３４２で、ＰTOP −ＰOPN が所定値Ｋ1 より小さいかを否か判断する。ここで肯定判断したときは燃料供給路５に気体が混入しているとして、後述のステップ３４５へ移行する。なお、所定値Ｋ1 は、燃料供給路５に気体が混入したときの燃料噴射終了時（噴射パルス：ＯＮ→ＯＦＦ）における実燃圧Ｐｆの変動より大きな値で、気体が混入しないときの変動より小さな値とする。
【００３６】
ステップ３４２で否定判断したときはステップ３４３へ移行し、ＰOPN −ＰBOT が所定値Ｋ2 より小さいか否かを判断する。ここで肯定判断したときは燃料供給路５に気体が混入しているとして、後述のステップ３４５へ移行する。なお、所定値Ｋ2 は、燃料供給路５に気体が混入したときの噴射開始時（噴射パルス：ＯＦＦ→ＯＮ）における実燃圧Ｐｆの変動より大きな値で、気体が混入しないときの変動より大きな値とする。
【００３７】
ステップ３４１でも否定判断したときは、燃料供給路５に気体が混入していないと判断することができる。そこで、ステップ３４４へ移行して、それを表わすフラグｆR を“１”にセットして処理を一旦終了する。逆に、ステップ３４２または３４３で肯定判断したときは、気体が混入している可能性があるので、ステップ３４５にてｆR ＝０として処理を一旦終了する。
【００３８】
なお、上昇時燃圧ＰTOP や下降時燃圧ＰBOT は一瞬の圧力を測定しているため、処理のタイミングによってはピーク値をとれない場合があり得る。そこで、ステップ３４２、３４３に相当する条件両方が成立してはじめてｆR ＝０とするようにしたり、条件が何回か成立してはじめてｆR ＝０とするようにしてもよい。また、ＰTOP 側、ＰBOT 側どちらかのみで判断を行ってもよい。このようにしても、燃料供給路５に空気，ベーパなどの気体が混入したことを検出することができる。
【００３９】
このようにして検出した気体混入の有無に基づいて、本実施例では次のような制御を実行する。図９は、上記気体混入の有無に基づいて目標燃圧Ｐｏを設定する目標燃圧設定処理を表すフローチャートである。なお、電子制御回路１７は、この処理を一定時間毎または一定回転数毎に繰り返し実行する。
【００４０】
処理を開始すると、先ず、ステップ９０２でフラグｆR が“１”であるか否かを判断する。ｆR ＝１（ＹＥＳ）のときはステップ９０３へ、ｆR ＝０（ＮＯ）のときはステップ９０４へ、それぞれ移行する。ステップ９０３では燃料供給路５に気体が混入してないときの目標燃圧Ｋ3 にする。ステップ９０４では、気体が混入したときの目標燃圧Ｋ4 にする。ここでＫ3 ≦Ｋ4 となる（例えば、Ｋ3 ＝２００〜３００ＫＰａ、Ｋ4 ＝３００〜４００ＫＰａ程度）。これは燃圧を高くすることによって空気を燃料に溶け込ませたり、ベーパを液化したりすることができ、延いては、空気，ベーパなどの気体を、燃料噴射弁４より早期に燃料と共に排出することができるからである。なお、Ｋ3 ，Ｋ4 は一定値でなく、Ｋ3 ≦Ｋ4 となる範囲で負荷によって可変としてもよい。
【００４１】
このため、本実施例では、燃料供給路５に気体が混入したことを良好に検出することができると共に、燃料供給路５に存在する空気，ベーパなどの気体を早期に解消することができる。従って、燃料供給路５に気体が混入した場合も、エンジン１の運転状態を早期に通常の状態に戻すことができる。なお、上記実施例において、図４の処理が燃料噴射手段に、図６，図７の処理が圧力変動算出手段に、図８の処理が気体有無判断手段に、それぞれ相当する。
【００４２】
また、エンジン１の特性によっては、図５（Ｃ）に例示するように噴射中に実燃圧Ｐｆが低下する場合がある。このような場合、噴射パルスがＯＮのときとＯＦＦのときとで通常時燃圧ＰOPN を個々に算出してもよい。その場合は、噴射パルスがＯＦＦのときのＰOPN と下降時燃圧ＰBOT ，ＯＮのときのＰOPN と上昇時燃圧ＰTOP を比較するのが望ましい。この方が、実燃圧Ｐｆの変動量が大きくなり、ベーパ等の気体の有無を正確に判断することができる。更に、通常時燃圧ＰOPN は定常的な値であるので、ステップ３２２でＹｅｓとなったときのＰｆを所定個数とりこみ、その平均をＰOPN としてもよい。特に、燃料供給系の容積が小さい場合など噴射中に実燃圧Ｐｆが下がるようなとき（図５（Ｃ））は、通常時燃圧ＰOPN を算出するのに、このような処理が必須となる場合がある。
【００４３】
また更に、上記実施例では、補正項Ｖｆｐｃｉを２次元マップで求めたが噴射量（＝要求噴射パルスｔｅ×機関回転速度Ｎ）の値の変化に応じて設定してもよい。この場合、次表に例示するように、ｔｅ×Ｎの変化量が大きい程Ｖｆｐｃｉを大きくする。
【００４４】
【表１】
【００４５】
次に、本発明の第２実施例について説明する。図１０は、第２実施例の燃料噴射弁１１５周辺の構成を表す説明図である。なお、本実施例は、４気筒エンジンに適用された例である。また、本実施例の燃料供給装置は、図１０に示した部分以外は上記第１実施例とほぼ同様に構成されている。
【００４６】
図１０に示すように、本実施例では、燃料供給路５の先端にフューエルデリバリパイプ１１１が接続されている。フューエルデリバリパイプ１１１は吸気通路２の上方に水平に配置され、燃料タンク６から燃料供給路５を介して燃料が供給される。このフューエルデリバリパイプ１１１の上方には補助デリバリパイプ１１３が平行に配置されている。この補助デリバリパイプ１１３は、フューエルデリバリパイプ１１１の上流側で分岐管１１４を介して燃料供給路５に接続されている。
【００４７】
フューエルデリバリパイプ１１１の下面には、エンジン１の各気筒＃１〜＃４（図示せず）の吸気マニホールドに燃料を噴射する４つの燃料噴射弁１１５が、それぞれ筒状のコネクタ１１６を介して取り付けられている。各燃料噴射弁１１５のコネクタ１１６は、フューエルデリバリパイプ１１１内の上部に延在し、各コネクタ１１６上端の燃料吸込み口１１７はフューエルデリバリパイプ１１１内の上部に位置している。更に、フューエルデリバリパイプ１１１と補助デリバリパイプ１１３とは、絞りパイプ１１８を介して連通している。この絞りパイプ１１８は、分岐管１１４から最も離れた燃料噴射弁１１５の真上に位置し、補助デリバリパイプ１１３内の上部に延在している。このため、補助デリバリパイプ１１３内の上部に溜まったベーパ等は、絞りパイプ１１８を介してから上記燃料噴射弁１１５のコネクタ１１６内に容易に吸い込まれる。また、フューエルデリバリパイプ１１１にはフューエルデリバリパイプ１１１内の燃料の絶対圧を検出する圧力センサ１１９が設けられている。
【００４８】
次に、各燃料噴射弁１１５を制御する電子制御回路１２１の構成を説明する。電子制御回路１２１は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵなどからなるマイクロコンピュータ１２２を主要部として構成され、このマイクロコンピュータ１２２は、４つの駆動回路１２３を介して４つの燃料噴射弁１１５を独立して駆動する。また、圧力センサ１１９の検出信号は、第１実施例と同様のエアフロメータ１４，回転センサ１９，水温センサ２２，吸気温センサ２３などの検出信号と共に、電子制御回路１２１入力されている。
【００４９】
電子制御回路１２１は、通常、エンジン１の運転状態に応じて、独立噴射、グループ噴射、または同時噴射を実行する。ここで、独立噴射とは、各気筒＃１〜＃４の吸気行程開始時に対応する燃料噴射弁１１５を駆動して燃料を噴射する噴射方式である。グループ噴射とは、４気筒エンジンの気筒を２つのグループに分け（従って１グループは２気筒となる）、各グループの２つの気筒に３６０℃Ａ毎に同一タイミングで燃料を噴射する噴射方式である。また、同時噴射とは、７２０°ＣＡ毎に全ての気筒に同一タイミングで燃料を噴射する噴射方式である。なお、燃料供給路５、フューエルデリバリパイプ１１１、および補助デリバリパイプ１１３（以下、燃料供給路５系という）に気体が混入していないときに上記噴射方式を切り換える処理は周知であるのでここでは詳述しない。気体混入時に上記噴射方式を切り換える処理について以下に説明する。
【００５０】
先ず、電子制御回路１２１は、図６〜図８で説明したものと同様の気体検出処理を実行しており、燃料供給路５系の気体の有無に応じてフラグｆR を設定している。なお、本実施例では、圧力センサ１１９にてフューエルデリバリパイプ１１１内の絶対圧を検出しているが、この絶対圧も図５（Ａ），（Ｂ）に例示したものとほぼ同様に変化する。従って、図６〜図８のフローチャートは、所定値Ｋ1 ，Ｋ2 などの変更を施す程度でそのまま本実施例にも適用することができる。
【００５１】
本実施例のように、フューエルデリバリパイプ１１１の真上に補助デリバリパイプ１１３を配置して両者を絞りパイプ１１８で連通させた構成のものでは、エンジン停止中に発生したフューエルデリバリパイプ１１１内のベーパ等は、絞りパイプ１１８を通して補助デリバリパイプ１１３内に集められ、補助デリバリパイプ１１３上部に溜まる。そこで、このベーパ等を排出するためには、燃料噴射弁１１５の噴射による燃料の吸い出しを多くすると共に、補助デリバリパイプ１１３内の圧力（以下、ガス圧という）と、燃料噴射時におけるフューエルデリバリパイプ１１１内の圧力（以下、燃料圧という）との差圧を大きくすればよい。
【００５２】
従って、本実施例の噴射方式切換処理では、燃料供給路５系に気体が混入したとき、１回の噴射で燃料の吸い出しが多くかつ噴射による燃料圧の低下幅が大きくなる状態が得られるように、独立噴射からグループ噴射へ切り換え、或いは、グループ噴射から同時噴射へ切り換える。これらいずれの噴射方式への切り換えによっても、１回の噴射で同時に駆動される燃料噴射弁１１５の個数が２倍に増加する。このため、図１１（Ａ），（Ｂ）に例示するように、時点ｔ1 における噴射方式の切換後は、燃料圧の低下幅が大幅に大きくなってガス圧と燃料圧との間の差圧が大幅に増加すると共に、１回の噴射当りの燃料の吸い出しも大幅に増加する。これにより、ベーパ等の排出が効果的に促進され、極めて短時間のうちにベーパ等の排出を終えることができる。なお、図１１（Ａ）は独立噴射からグループ噴射へ切り換える場合を、図１１（Ｂ）はグループ噴射から同時噴射へ切り換える場合を、それぞれ表している。
【００５３】
図１２は、本実施例の噴射方式切換処理を表すフローチャートである。なお、電子制御回路１２１は、この処理を一定時間毎または一定回転数毎に繰り返し実行する。
処理を開始すると、先ず、ステップ１００２で、フラグｆR が“１”であるか否かを判断する。ｆR ＝０のときは燃料供給路５系に空気やベーパ等が混入していないと考えられるため、ステップ１００３の処理を実行して一旦処理を終了する。このステップ１００３では、エンジン１の運転状態に応じた通常時の噴射方式（以下、通常噴射方式という）に切り換え、また、通常噴射方式実行中であればそれを継続する。一方、ステップ１００２でフラグｆR ＝１と判断した場合、すなわち、燃料供給路５系に空気やベーパ等が混入していると考えられる場合は、ステップ１００４で噴射方式を次のような排出促進方式へ切り換えた後一旦処理を終了する。すなわち、通常噴射方式が独立噴射である場合はグループ噴射へ切り換え、通常噴射方式がグループ噴射である場合は同時噴射へ切り換える。
【００５４】
このため、上記処理により、ベーパ，空気等の気体の排出が効果的に促進され、極めて短時間のうちに気体の排出を終えることができる。従って、燃料供給路５に気体が混入した場合も、エンジン１の運転状態を早期に通常の状態に戻すことができる。
【００５５】
なお、独立噴射から同時噴射への切換を行った場合、１回の噴射で同時に駆動される燃料噴射弁の個数が４倍になる。このため、図１１（Ｃ）に例示するように、燃料圧の低下幅が一層大きくなって一層良好にベーパ等を排出することができる。そこで、上記ステップ１００４では、独立噴射を同時噴射へ切り換えるようにしてもよい。また、燃料噴射弁１１５の開閉時における燃料圧の変動量（例えば、前述のＰTOP −ＰOPN ，ＰOPN −ＰBOT に対応する値）に応じて、独立噴射をグループ噴射へ切り換えるか、同時噴射へ切り換えるかを判断してもよい。
【００５６】
更に、上記第２実施例は、本発明を４気筒エンジンに適用した例であるが、５気筒以上のエンジンにも同様に適用して実施することができる。例えば６気筒エンジンに適用する場合には、グループ噴射は２グループ或いは３グループのいずれに分けて行うようにすればよい。また、多気筒エンジンで、通常噴射方式がグループ噴射の場合には、グループ噴射のグループ数を切り換えることによって、１回の噴射で同時に駆動する燃料噴射弁１１５の数を多くしても良い。
【００５７】
また、上記第２実施例では、フューエルデリバリパイプ１１１の真上に補助デリバリパイプ１１３を配置して両者を絞りパイプ１１８で連通させることにより、補助デリバリパイプ１１３側にベーパ等を集めるようにしたが、補助デリバリパイプ１１３を廃止し、フューエルデリバリパイプ１１１の容量を増大して、専らフューエルデリバリパイプ１１１内の上部にベーパ等を溜める構成としても良い。更に、上記第２実施例では、各燃料噴射弁１１５のコネクタ１１６を全てフューエルデリバリパイプ１１１内の上部に延長したが、少なくとも１つの燃料噴射弁１１５のコネクタ１１６をフューエルデリバリパイプ１１１内の上部に延長すれば良い。こうすることによって、その延長されたコネクタ１１６を介してベーパ等が良好に排出される。
【００５８】
なお、本発明は上記各実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の態様で実施することができる。例えば、燃料供給路５の絶対圧、および、フューエルデリバリパイプ１１１と吸気通路２との差圧も、図５と同様の変動を示す。従って、第１実施例の差圧センサ１２の代わりに（絶対圧を検出する）圧力センサを用いても、第２実施例の圧力センサ１１９の代わりに差圧センサを用いても、同様にベーパ等の検出を行うことができる。
【００５９】
但し、圧力センサを使用する場合、修正噴射パルスｔｐｆ等を算出する際に絶対圧を差圧に換算する必要がある。この換算は、エアフロメータ１４の検出信号、機関回転速度Ｎなどのパラメータを用いて周知の方法で行うことができる。
なお、前述の各実施例で述べた空気、ベーパ等の排出または、除去については、車両整備時に強制的に行えるようにしてもよい。これは、エンジン１を搭載した車両にテスト端子を設け、その端子がＯＮされたときは強制的に上記フラグｆR を“０”とするように構成すれば、実現することができる。また、ベーパ等を排出する構成を特に設けず、ベーパ等の混入を検出したとき（ｆR ＝０）、ＥＭＧランプなどの異常報知手段を駆動して異常を報知するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の内燃機関の燃料供給装置を表す概略構成図である。
【図２】第１実施例の燃料供給量制御処理を表すフローチャートである。
【図３】その燃料供給量制御処理にて使用されるマップである。
【図４】第１実施例の燃料噴射制御処理を表すフローチャートである。
【図５】第１実施例の燃料供給路内の実燃圧の挙動を表すタイムチャートである。
【図６】第１実施例の気体検出処理の上昇時燃圧および下降時燃圧の算出処理を表すフローチャートである。
【図７】第１実施例の気体検出処理の通常時燃圧の算出処理を表すフローチャートである。
【図８】第１実施例の気体検出処理の気体有無の判断処理を表すフローチャートである。
【図９】第１実施例の目標燃圧設定処理を表すフローチャートである。
【図１０】第２実施例の燃料供給装置の燃料噴射弁周辺の構成を表す説明図である。
【図１１】第２実施例の噴射方式に応じた燃料圧の変動を表すタイムチャートである。
【図１２】第２実施例の噴射方式切換処理を表すフローチャートである。
【図１３】本発明の構成例示図である。
【符号の説明】
１…エンジン ２…吸気通路 ３…排気通路
４…燃料噴射弁 ５…燃料供給路 ６…燃料タンク
７…燃料ポンプ １２…差圧センサ １４…エアフロメータ
１７…電子制御回路 １９…回転センサ ２２…水温センサ
２３…吸気温センサ １１１…フューエルデリバリパイプ
１１３…補助デリバリパイプ １１５…燃料噴射弁
１１９…圧力センサ １２１…電子制御回路
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の各気筒に燃料を供給する内燃機関の燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置としては、燃料噴射弁に所定の燃料供給路を介して燃料を供給する燃料供給手段と、上記燃料供給路内の燃料の圧力を検出する燃料圧検出手段と、上記内燃機関の回転に同期して上記燃料噴射弁を開閉し、上記燃料供給路を介して供給された燃料を上記内燃機関の各気筒に噴射する燃料噴射手段と、を備えたものが知られている。また、この種の装置では、例えば、特開平６−５０２３０号公報記載のように、燃料供給路内の燃料の圧力を圧力センサ（燃料圧検出手段）によって検出し、この圧力センサの出力信号に基づいて燃料ポンプ（燃料供給手段）への印加電圧を制御して、燃料供給路の圧力を所定値に制御することも考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記燃料供給路には、内燃機関の製造時や整備時に空気が混入する可能性がある。また、外気温が高いときに内燃機関が高負荷運転をされると、燃料からベーパ（燃料蒸気）が発生する可能性もある。このように、上記燃料供給路内に空気やベーパなどの気体が混入すると、燃料噴射弁からこれらの気体も噴射され、空燃比がリーンとなってしまう可能性がある。
【０００４】
そこで、本発明は、上記燃料供給路に気体が混入したことを良好に検出することのできる燃料供給装置を提供することを目的としてなされた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、図１３に例示するように、燃料噴射弁に所定の燃料供給路を介して燃料を供給する燃料供給手段と、上記燃料供給路内の燃料の圧力を検出する燃料圧検出手段と、上記内燃機関の回転に同期して上記燃料噴射弁を開閉し、上記燃料供給路を介して供給された燃料を上記内燃機関の各気筒に噴射する燃料噴射手段と、を備えた内燃機関の燃料供給装置において、上記燃料噴射手段による上記燃料噴射弁の開弁時または閉弁時に、上記燃料圧検出手段が検出した圧力の変動量を算出する圧力変動算出手段と、該圧力変動算出手段が算出した圧力の変動量が所定値よりも小さいとき、上記燃料供給路に気体が存在すると判断する気体有無判断手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置を要旨としている。
【０００８】
【作用および発明の効果】
このように構成された請求項１記載の発明では、燃料供給手段は、燃料噴射弁に所定の燃料供給路を介して燃料を供給する。また、燃料噴射手段は、内燃機関の回転に同期して上記燃料噴射弁を開閉し、上記燃料供給路を介して供給された燃料を上記内燃機関の各気筒に噴射する。一方、燃料圧検出手段は、上記燃料供給路内の燃料の圧力を検出し、圧力変動算出手段は、燃料噴射弁の開弁時または閉弁時に上記燃料圧検出手段が検出した圧力の変動量を算出する。
【０００９】
ここで、燃料噴射弁が開弁して燃料噴射が開始されると、上記燃料供給路内の燃料の圧力は瞬間的に下降する。また、燃料噴射弁が閉弁して燃料噴射が終了すると、上記燃料供給路内の燃料の圧力は瞬間的に上昇する。圧力変動算出手段は、通常、この圧力の変動量を算出する。
【００１０】
ところが、上記燃料供給路に気体が混入すると、上記圧力の変動が気体に緩衝されて小さくなる。そこで、気体有無判断手段は、圧力変動算出手段が算出した圧力の変動量が所定値よりも小さいとき、上記燃料供給路に気体が存在すると判断する。このため、本発明では、上記燃料供給路に気体が混入したことを良好に検出することができる。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。図１は、第１実施例の内燃機関の燃料供給装置を表す概略構成図である。
図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１には吸気通路２および排気通路３が接続されており、その吸気通路２には燃料噴射弁４が配設されている。その燃料噴射弁４には燃料供給路５が接続されており、燃料供給路５には、燃料タンク６に貯留された燃料が、燃料供給手段としての燃料ポンプ（ＦＰ）７を介して供給される。なお、燃料ポンプ７の上下流にはフューエルフィルタ８，９が配設され、燃料タンク６から供給された燃料を濾過している。また、燃料ポンプ７は図示しないモータの回転によって燃料を供給する周知のもので、このモータへの印加電圧Ｖｆｐに応じてその燃料供給量（供給圧力と対応する）が変化する。
【００１５】
次に、燃料供給路５には、燃料供給路５内の燃料の圧力と吸気管圧力との差圧（以下、燃圧という）を測定するための、燃料圧検出手段としての差圧センサ１２が装着されている。差圧センサ１２はフューエルフィルタ９の下流で、可能なかぎり燃料噴射弁４に近い位置に装着されている。なお、この差圧センサ１２は、真空を基準圧とする通常の圧力センサにおいて、吸気通路２内の気圧（吸気管圧力）を真空の代わりに基準圧として用いることによって構成される周知のものである。
【００１６】
一方、エンジン１の吸気通路２には、エアクリーナ１３の下流側に吸入空気量Ｑを検出するエアフロメータ１４が配設されており、このエアフロメータ１４の下流側でかつ燃料噴射弁４の上流側の吸気通路２には、図示しないアクセルの操作に応じて開閉するスロットル弁１５が配設されている。
【００１７】
燃料ポンプ７へ直流電圧を印加するＤＣ−ＤＣコンバータ１６、および燃料噴射弁４には、電子制御回路１７から制御信号が入力され、この電子制御回路１７は、燃料ポンプ７による燃料供給量の制御、および燃料噴射弁４による燃料噴射量と噴射時期との制御を実行している。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、電子制御回路１７から指令された制御信号に応じて出力平均電圧が変化し、これによって燃料ポンプ７のモータ回転数を制御する周知のものである。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の代わりに電源のＯＮ−ＯＦＦデューティを制御して平均電圧を変化させるＰＷＭ方式の装置（周知のもの）を使用してもよい。
【００１８】
また、電子制御回路１７には、前述の差圧センサ１２およびエアフロメータ１４をはじめ、エンジン１の機関回転速度Ｎおよびクランク角度を検出する回転センサ１９、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ２２、吸気通路２に吸入された吸気の温度を検出する吸気温センサ２３など、各種センサの検出信号が入力されている。そして、電子制御回路１７は、これらのセンサの検出信号に基づき、後述のように、燃料ポンプ７および燃料噴射弁４による種々の制御を実行するのである。
【００１９】
一方、燃料タンク６で発生した蒸発ガスは通路３１を通ってチャコールキャニスタ３２に吸着される。そして電子制御回路１７によりバルブ３３が開かれると通路３４、３５を通って吸気通路２に導入される。また、電子制御回路１７は、図示しないバッテリの電圧を入力され、その電圧を測定している。更に、電子制御回路１７は、図示しないスタータのＯＮ／ＯＦＦも検出している。
【００２０】
上記制御を行う電子制御回路１７は、各種演算処理を実行するＣＰＵ６０、各種制御プログラムおよびマップを記憶したＲＯＭ６１、入力データおよび一時記憶データを記憶するＲＡＭ６２、入出力インタフェース（I/O Ｆ）６３、６４とを主要部として構成されている。
【００２１】
次に、このように構成された本装置の動作を説明する。図２は、燃料ポンプ７に印加されるＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力平均電圧を調整して、燃料供給量を制御する燃料供給量制御処理を表すフローチャートである。なお、電子制御回路１７は、この処理を一定時間毎に繰り返し実行する。
【００２２】
処理を開始すると、電子制御回路１７は，先ず、ステップ１０２で、エンジン１の負荷に対応する負荷信号を読み込む。この例では、負荷信号として、回転センサ１９を介して検出した機関回転速度Ｎ、および、エアフロメータ１４を介して検出した吸入空気量Ｑを使用している。負荷信号としては、この他に、吸気管圧力やスロットル開度を使用してもよい。
【００２３】
次に、ステップ１０３で、差圧センサ１２の検出信号に基づきその時点における実際の燃圧（実燃圧）Ｐｆを算出する。続くステップ１０５では、ステップ１０２にて読み込んだ負荷信号に応じて、後で使用する補正項Ｖｆｐｃｉを算出する。ここで、補正項Ｖｆｐｃｉは、例えば図３に例示するような３次元マップを用いて算出する。
【００２４】
図３に例示するように、一般にこの種のマップでは、Ｎが大きい程、Ｑ／Ｎが大きい程、Ｖｆｐｃｉは大きくなるように設定される。これは高回転、高負荷状態では、燃料噴射量の変化が大きくなり易く、それに追従するためには、燃料ポンプ７からの燃料供給量、すなわち燃料ポンプ７への印加電圧Ｖｆｐも速く変化させる必要があるためである。
【００２５】
次に、ステップ１０６では、上記実燃圧Ｐｆと目標燃圧Ｐｏとを比較する。そして、その大小に応じてステップ１０７，１０８，または１０９へ移行する。なお、目標燃圧Ｐｏの設定方法については後に詳述する。
ステップ１０６でＰｆ＞Ｐｏと判断した場合は、ステップ１０７へ移行し、Ｖｆｐ＝Ｖｆｐ（ｉ＝ｌ）−Ｖｆｐｃｉ（Ｖｆｐ（ｉ−１）はＶｆｐの前回値）なる式により燃料ポンプ７への印加電圧Ｖｆｐを減少補正して処理を一旦終了する。ステップ１０６でＰｆ＜Ｐｏと判断した場合は、ステップ１０８へ移行し、Ｖｆｐ＝Ｖｆｐ（ｉ−ｌ）＋Ｖｆｐｃｉなる式により燃料ポンプ７への印加電圧Ｖｆｐを増加補正して処理を一旦終了する。ステップ１０６でＰｆ＝Ｐｏと判断した場合はステップ１０９へ移行し、燃料ポンプ７への印加電圧Ｖｆｐを前回の演算値と同一に維持して、処理を一旦終了する（Ｖｆｐ＝Ｖｆｐ（ｉ−１））。
【００２６】
図４は、噴射パルスを出力して燃料噴射弁４を開弁駆動する燃料噴射制御処理を表すフローチャートである。なお、電子制御回路１７は、回転センサ１９の検出信号に同期して所定クランク角毎にこの処理を実行する。
処理を開始すると、先ずステップ２０３で、基本噴射パルスｔｐを算出する。この処理は、エアフロメータ１４で求めた吸入空気量Ｑと回転センサ１９で求めた機関回転速度Ｎより基本噴射パルスｔｐを求める周知の処理である。なお、基本噴射パルスｔｐは、周知のように、吸気管圧力と機関回転速度Ｎ、スロットル開度と機関回転速度Ｎなどから求めてもよい。
【００２７】
ステップ２０４ではｔｐを補正する各種補正値を算出する。これらは、水温センサ２２の出力に応じた暖機補正等、全て周知のものであり、続くステップ２０５では、上記各種補正値の合計ｆｔｏｔａｌを算出する。続くステップ２０６では、ｔｅ＝ｔｐ×ｆｔｏｔａｌなる式により、要求噴射パルスｔｅを算出する。
【００２８】
続いて、ステップ２１５では、図２の処理で算出した実燃圧Ｐｆに応じて、要求噴射パルスｔｅを補正して、修正噴射パルスｔｐｆを算出する。これは、要求噴射パルスｔｅ等は燃圧が目標燃圧Ｐｏとなっているときを基準に求めた値であり、実燃圧Ｐｆに応じて修正する必要があるからである。なお、この修正噴射パルスｔｐｆは、以下の式で求められる。
【００２９】
ｔｐｆ ＝ Ｐｆ／Ｐｏ × ｔｅ
続くステップ２１６では、無効噴射パルスｔｖを算出する。無効噴射パルスｔｖとは、噴射パルスの変化に対する燃料噴射の応答遅れに起因して、実際には噴射のなされない時間であり、この無効噴射パルスｔｖはバッテリ電圧と実燃圧Ｐｆとに応じて周知の２次元マップ等により算出される。更に、続くステップ２１７では、修正噴射パルスｔｐｆに無効噴射パルスｔｖを加えて、最終噴射パルスｔｉを算出する。そして、続くステップ２１８では、図示しない他のルーチンにて算出された燃料噴射タイミングに同期して、ステップ２１７にて算出された最終噴射パルスｔｉの間、燃料噴射弁４に噴射パルスを出力して、処理を一旦終了する。すると燃料噴射弁４より、エンジン１の運転状態に応じた量の燃料が噴射される。
【００３０】
次に、本発明の主要部である。燃料供給路５に空気やベーパ（燃料蒸気）などの気体が混入したことを検出する処理、およびその検出結果に対応する処理を説明する。
燃料供給路５に気体が混入していないとき、燃料供給路５内の実燃圧Ｐｆの挙動は図５（Ａ）に例示するようになる。すなわち、噴射開始時（噴射パルス：ＯＦＦ→ＯＮ）に、実燃圧Ｐｆは瞬間的に下降し、噴射終了時（噴射パルス：ＯＮ→ＯＦＦ）に瞬間的に上昇する。これは、液体である燃料は非圧縮性であり、噴射開始時は燃料が噴射されたことによる圧力下降による影響がでて、噴射終了時は燃料噴射弁４が急に閉じられることによる影響がでるためである。これに対し、燃料供給路５に気体が混入している場合の燃圧挙動は図５（Ｂ）に例示するようになる。すなわち、噴射の有無によらずほとんど一定か、もしくはわずかな変化しか発生しない。これは、空気やベーパといった気体が圧縮性であるため、これらの気体によって上記圧力変動が緩衝されてしまうためである。
【００３１】
図６〜８は、上記特性を利用して、燃料供給路５に空気やベーパなどの気体が混入したことを検出する気体検出処理を表すフローチャートである。図６の処理は、噴射パルスがＯＦＦ（閉弁）からＯＮ（開弁）、またはＯＮからＯＦＦへ変化したタイミングで、割り込みとして処理される。
【００３２】
処理を開始すると、電子制御回路１７は、先ず、ステップ３０２で割り込みのあったのが、噴射パルスがＯＦＦ→ＯＮのタイミングか、ＯＮ→ＯＦＦのタイミングかを判断する。噴射パルスがＯＦＦ→ＯＮのタイミングと判断したときはステップ３０３へ移行し、下降時燃圧ＰBOT にその瞬間の実燃圧Ｐｆを代入して、処理を一旦終了する。噴射パルスがＯＮ→ＯＦＦのタイミングと判断したときはステップ３０４へ移行し、上昇時燃圧ＰTOP にその瞬間の実燃圧Ｐｆを代入して、処理を一旦終了する。
【００３３】
また、電子制御回路１７は、一定時間毎、または、一定回転数毎に図７の処理を繰り返し実行する。この処理は噴射パルスが上記変化を起こしていない通常時の燃圧（通常時燃圧）ＰOPN を求めるものである。
処理を開始すると、先ず、ステップ３２２で噴射パルスが（ＯＦＦ→ＯＮまたはＯＮ→ＯＦＦに）変化してから所定時間（１〜数ｍｓ）経過したか否かを判断する。これは、噴射パルスが変化してから上記所定時間の間は噴射による実燃圧Ｐｆが変動している可能性があるためである。
【００３４】
ステップ３２２で肯定判断したときはステップ３２３へ移行し、通常時燃圧ＰOPN にその瞬間の実燃圧Ｐｆを代入して処理を一旦終了する。ステップ３２２で否定判断したときは、その瞬間の実燃圧Ｐｆがまだ変動している可能性があるので、通常時燃圧ＰOPN の値を変更することなく、そのまま処理を終了する。
【００３５】
更に、電子制御回路１７は、一定時間毎、または、一定回転数毎に図８の処理を繰り返し実行する。この処理では、図６，図７の処理による演算結果に基づき、燃料供給路５への気体混入の有無を判断する。
処理を開始すると、先ず、ステップ３４２で、ＰTOP −ＰOPN が所定値Ｋ1 より小さいかを否か判断する。ここで肯定判断したときは燃料供給路５に気体が混入しているとして、後述のステップ３４５へ移行する。なお、所定値Ｋ1 は、燃料供給路５に気体が混入したときの燃料噴射終了時（噴射パルス：ＯＮ→ＯＦＦ）における実燃圧Ｐｆの変動より大きな値で、気体が混入しないときの変動より小さな値とする。
【００３６】
ステップ３４２で否定判断したときはステップ３４３へ移行し、ＰOPN −ＰBOT が所定値Ｋ2 より小さいか否かを判断する。ここで肯定判断したときは燃料供給路５に気体が混入しているとして、後述のステップ３４５へ移行する。なお、所定値Ｋ2 は、燃料供給路５に気体が混入したときの噴射開始時（噴射パルス：ＯＦＦ→ＯＮ）における実燃圧Ｐｆの変動より大きな値で、気体が混入しないときの変動より大きな値とする。
【００３７】
ステップ３４１でも否定判断したときは、燃料供給路５に気体が混入していないと判断することができる。そこで、ステップ３４４へ移行して、それを表わすフラグｆR を“１”にセットして処理を一旦終了する。逆に、ステップ３４２または３４３で肯定判断したときは、気体が混入している可能性があるので、ステップ３４５にてｆR ＝０として処理を一旦終了する。
【００３８】
なお、上昇時燃圧ＰTOP や下降時燃圧ＰBOT は一瞬の圧力を測定しているため、処理のタイミングによってはピーク値をとれない場合があり得る。そこで、ステップ３４２、３４３に相当する条件両方が成立してはじめてｆR ＝０とするようにしたり、条件が何回か成立してはじめてｆR ＝０とするようにしてもよい。また、ＰTOP 側、ＰBOT 側どちらかのみで判断を行ってもよい。このようにしても、燃料供給路５に空気，ベーパなどの気体が混入したことを検出することができる。
【００３９】
このようにして検出した気体混入の有無に基づいて、本実施例では次のような制御を実行する。図９は、上記気体混入の有無に基づいて目標燃圧Ｐｏを設定する目標燃圧設定処理を表すフローチャートである。なお、電子制御回路１７は、この処理を一定時間毎または一定回転数毎に繰り返し実行する。
【００４０】
処理を開始すると、先ず、ステップ９０２でフラグｆR が“１”であるか否かを判断する。ｆR ＝１（ＹＥＳ）のときはステップ９０３へ、ｆR ＝０（ＮＯ）のときはステップ９０４へ、それぞれ移行する。ステップ９０３では燃料供給路５に気体が混入してないときの目標燃圧Ｋ3 にする。ステップ９０４では、気体が混入したときの目標燃圧Ｋ4 にする。ここでＫ3 ≦Ｋ4 となる（例えば、Ｋ3 ＝２００〜３００ＫＰａ、Ｋ4 ＝３００〜４００ＫＰａ程度）。これは燃圧を高くすることによって空気を燃料に溶け込ませたり、ベーパを液化したりすることができ、延いては、空気，ベーパなどの気体を、燃料噴射弁４より早期に燃料と共に排出することができるからである。なお、Ｋ3 ，Ｋ4 は一定値でなく、Ｋ3 ≦Ｋ4 となる範囲で負荷によって可変としてもよい。
【００４１】
このため、本実施例では、燃料供給路５に気体が混入したことを良好に検出することができると共に、燃料供給路５に存在する空気，ベーパなどの気体を早期に解消することができる。従って、燃料供給路５に気体が混入した場合も、エンジン１の運転状態を早期に通常の状態に戻すことができる。なお、上記実施例において、図４の処理が燃料噴射手段に、図６，図７の処理が圧力変動算出手段に、図８の処理が気体有無判断手段に、それぞれ相当する。
【００４２】
また、エンジン１の特性によっては、図５（Ｃ）に例示するように噴射中に実燃圧Ｐｆが低下する場合がある。このような場合、噴射パルスがＯＮのときとＯＦＦのときとで通常時燃圧ＰOPN を個々に算出してもよい。その場合は、噴射パルスがＯＦＦのときのＰOPN と下降時燃圧ＰBOT ，ＯＮのときのＰOPN と上昇時燃圧ＰTOP を比較するのが望ましい。この方が、実燃圧Ｐｆの変動量が大きくなり、ベーパ等の気体の有無を正確に判断することができる。更に、通常時燃圧ＰOPN は定常的な値であるので、ステップ３２２でＹｅｓとなったときのＰｆを所定個数とりこみ、その平均をＰOPN としてもよい。特に、燃料供給系の容積が小さい場合など噴射中に実燃圧Ｐｆが下がるようなとき（図５（Ｃ））は、通常時燃圧ＰOPN を算出するのに、このような処理が必須となる場合がある。
【００４３】
また更に、上記実施例では、補正項Ｖｆｐｃｉを２次元マップで求めたが噴射量（＝要求噴射パルスｔｅ×機関回転速度Ｎ）の値の変化に応じて設定してもよい。この場合、次表に例示するように、ｔｅ×Ｎの変化量が大きい程Ｖｆｐｃｉを大きくする。
【００４４】
【表１】
次に、本発明の第２実施例について説明する。図１０は、第２実施例の燃料噴射弁１１５周辺の構成を表す説明図である。なお、本実施例は、４気筒エンジンに適用された例である。また、本実施例の燃料供給装置は、図１０に示した部分以外は上記第１実施例とほぼ同様に構成されている。
【００４６】
図１０に示すように、本実施例では、燃料供給路５の先端にフューエルデリバリパイプ１１１が接続されている。フューエルデリバリパイプ１１１は吸気通路２の上方に水平に配置され、燃料タンク６から燃料供給路５を介して燃料が供給される。このフューエルデリバリパイプ１１１の上方には補助デリバリパイプ１１３が平行に配置されている。この補助デリバリパイプ１１３は、フューエルデリバリパイプ１１１の上流側で分岐管１１４を介して燃料供給路５に接続されている。
【００４７】
フューエルデリバリパイプ１１１の下面には、エンジン１の各気筒＃１〜＃４（図示せず）の吸気マニホールドに燃料を噴射する４つの燃料噴射弁１１５が、それぞれ筒状のコネクタ１１６を介して取り付けられている。各燃料噴射弁１１５のコネクタ１１６は、フューエルデリバリパイプ１１１内の上部に延在し、各コネクタ１１６上端の燃料吸込み口１１７はフューエルデリバリパイプ１１１内の上部に位置している。更に、フューエルデリバリパイプ１１１と補助デリバリパイプ１１３とは、絞りパイプ１１８を介して連通している。この絞りパイプ１１８は、分岐管１１４から最も離れた燃料噴射弁１１５の真上に位置し、補助デリバリパイプ１１３内の上部に延在している。このため、補助デリバリパイプ１１３内の上部に溜まったベーパ等は、絞りパイプ１１８を介してから上記燃料噴射弁１１５のコネクタ１１６内に容易に吸い込まれる。また、フューエルデリバリパイプ１１１にはフューエルデリバリパイプ１１１内の燃料の絶対圧を検出する圧力センサ１１９が設けられている。
【００４８】
次に、各燃料噴射弁１１５を制御する電子制御回路１２１の構成を説明する。電子制御回路１２１は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵなどからなるマイクロコンピュータ１２２を主要部として構成され、このマイクロコンピュータ１２２は、４つの駆動回路１２３を介して４つの燃料噴射弁１１５を独立して駆動する。また、圧力センサ１１９の検出信号は、第１実施例と同様のエアフロメータ１４，回転センサ１９，水温センサ２２，吸気温センサ２３などの検出信号と共に、電子制御回路１２１入力されている。
【００４９】
電子制御回路１２１は、通常、エンジン１の運転状態に応じて、独立噴射、グループ噴射、または同時噴射を実行する。ここで、独立噴射とは、各気筒＃１〜＃４の吸気行程開始時に対応する燃料噴射弁１１５を駆動して燃料を噴射する噴射方式である。グループ噴射とは、４気筒エンジンの気筒を２つのグループに分け（従って１グループは２気筒となる）、各グループの２つの気筒に３６０℃Ａ毎に同一タイミングで燃料を噴射する噴射方式である。また、同時噴射とは、７２０°ＣＡ毎に全ての気筒に同一タイミングで燃料を噴射する噴射方式である。なお、燃料供給路５、フューエルデリバリパイプ１１１、および補助デリバリパイプ１１３（以下、燃料供給路５系という）に気体が混入していないときに上記噴射方式を切り換える処理は周知であるのでここでは詳述しない。気体混入時に上記噴射方式を切り換える処理について以下に説明する。
【００５０】
先ず、電子制御回路１２１は、図６〜図８で説明したものと同様の気体検出処理を実行しており、燃料供給路５系の気体の有無に応じてフラグｆR を設定している。なお、本実施例では、圧力センサ１１９にてフューエルデリバリパイプ１１１内の絶対圧を検出しているが、この絶対圧も図５（Ａ），（Ｂ）に例示したものとほぼ同様に変化する。従って、図６〜図８のフローチャートは、所定値Ｋ1 ，Ｋ2 などの変更を施す程度でそのまま本実施例にも適用することができる。
【００５１】
本実施例のように、フューエルデリバリパイプ１１１の真上に補助デリバリパイプ１１３を配置して両者を絞りパイプ１１８で連通させた構成のものでは、エンジン停止中に発生したフューエルデリバリパイプ１１１内のベーパ等は、絞りパイプ１１８を通して補助デリバリパイプ１１３内に集められ、補助デリバリパイプ１１３上部に溜まる。そこで、このベーパ等を排出するためには、燃料噴射弁１１５の噴射による燃料の吸い出しを多くすると共に、補助デリバリパイプ１１３内の圧力（以下、ガス圧という）と、燃料噴射時におけるフューエルデリバリパイプ１１１内の圧力（以下、燃料圧という）との差圧を大きくすればよい。
【００５２】
従って、本実施例の噴射方式切換処理では、燃料供給路５系に気体が混入したとき、１回の噴射で燃料の吸い出しが多くかつ噴射による燃料圧の低下幅が大きくなる状態が得られるように、独立噴射からグループ噴射へ切り換え、或いは、グループ噴射から同時噴射へ切り換える。これらいずれの噴射方式への切り換えによっても、１回の噴射で同時に駆動される燃料噴射弁１１５の個数が２倍に増加する。このため、図１１（Ａ），（Ｂ）に例示するように、時点ｔ1 における噴射方式の切換後は、燃料圧の低下幅が大幅に大きくなってガス圧と燃料圧との間の差圧が大幅に増加すると共に、１回の噴射当りの燃料の吸い出しも大幅に増加する。これにより、ベーパ等の排出が効果的に促進され、極めて短時間のうちにベーパ等の排出を終えることができる。なお、図１１（Ａ）は独立噴射からグループ噴射へ切り換える場合を、図１１（Ｂ）はグループ噴射から同時噴射へ切り換える場合を、それぞれ表している。
【００５３】
図１２は、本実施例の噴射方式切換処理を表すフローチャートである。なお、電子制御回路１２１は、この処理を一定時間毎または一定回転数毎に繰り返し実行する。
処理を開始すると、先ず、ステップ１００２で、フラグｆR が“１”であるか否かを判断する。ｆR ＝０のときは燃料供給路５系に空気やベーパ等が混入していないと考えられるため、ステップ１００３の処理を実行して一旦処理を終了する。このステップ１００３では、エンジン１の運転状態に応じた通常時の噴射方式（以下、通常噴射方式という）に切り換え、また、通常噴射方式実行中であればそれを継続する。一方、ステップ１００２でフラグｆR ＝１と判断した場合、すなわち、燃料供給路５系に空気やベーパ等が混入していると考えられる場合は、ステップ１００４で噴射方式を次のような排出促進方式へ切り換えた後一旦処理を終了する。すなわち、通常噴射方式が独立噴射である場合はグループ噴射へ切り換え、通常噴射方式がグループ噴射である場合は同時噴射へ切り換える。
【００５４】
このため、上記処理により、ベーパ，空気等の気体の排出が効果的に促進され、極めて短時間のうちに気体の排出を終えることができる。従って、燃料供給路５に気体が混入した場合も、エンジン１の運転状態を早期に通常の状態に戻すことができる。
【００５５】
なお、独立噴射から同時噴射への切換を行った場合、１回の噴射で同時に駆動される燃料噴射弁の個数が４倍になる。このため、図１１（Ｃ）に例示するように、燃料圧の低下幅が一層大きくなって一層良好にベーパ等を排出することができる。そこで、上記ステップ１００４では、独立噴射を同時噴射へ切り換えるようにしてもよい。また、燃料噴射弁１１５の開閉時における燃料圧の変動量（例えば、前述のＰTOP −ＰOPN ，ＰOPN −ＰBOT に対応する値）に応じて、独立噴射をグループ噴射へ切り換えるか、同時噴射へ切り換えるかを判断してもよい。
【００５６】
更に、上記第２実施例は、本発明を４気筒エンジンに適用した例であるが、５気筒以上のエンジンにも同様に適用して実施することができる。例えば６気筒エンジンに適用する場合には、グループ噴射は２グループ或いは３グループのいずれに分けて行うようにすればよい。また、多気筒エンジンで、通常噴射方式がグループ噴射の場合には、グループ噴射のグループ数を切り換えることによって、１回の噴射で同時に駆動する燃料噴射弁１１５の数を多くしても良い。
【００５７】
また、上記第２実施例では、フューエルデリバリパイプ１１１の真上に補助デリバリパイプ１１３を配置して両者を絞りパイプ１１８で連通させることにより、補助デリバリパイプ１１３側にベーパ等を集めるようにしたが、補助デリバリパイプ１１３を廃止し、フューエルデリバリパイプ１１１の容量を増大して、専らフューエルデリバリパイプ１１１内の上部にベーパ等を溜める構成としても良い。更に、上記第２実施例では、各燃料噴射弁１１５のコネクタ１１６を全てフューエルデリバリパイプ１１１内の上部に延長したが、少なくとも１つの燃料噴射弁１１５のコネクタ１１６をフューエルデリバリパイプ１１１内の上部に延長すれば良い。こうすることによって、その延長されたコネクタ１１６を介してベーパ等が良好に排出される。
【００５８】
なお、本発明は上記各実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の態様で実施することができる。例えば、燃料供給路５の絶対圧、および、フューエルデリバリパイプ１１１と吸気通路２との差圧も、図５と同様の変動を示す。従って、第１実施例の差圧センサ１２の代わりに（絶対圧を検出する）圧力センサを用いても、第２実施例の圧力センサ１１９の代わりに差圧センサを用いても、同様にベーパ等の検出を行うことができる。
【００５９】
但し、圧力センサを使用する場合、修正噴射パルスｔｐｆ等を算出する際に絶対圧を差圧に換算する必要がある。この換算は、エアフロメータ１４の検出信号、機関回転速度Ｎなどのパラメータを用いて周知の方法で行うことができる。
なお、前述の各実施例で述べた空気、ベーパ等の排出または、除去については、車両整備時に強制的に行えるようにしてもよい。これは、エンジン１を搭載した車両にテスト端子を設け、その端子がＯＮされたときは強制的に上記フラグｆR を“０”とするように構成すれば、実現することができる。また、ベーパ等を排出する構成を特に設けず、ベーパ等の混入を検出したとき（ｆR ＝０）、ＥＭＧランプなどの異常報知手段を駆動して異常を報知するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の内燃機関の燃料供給装置を表す概略構成図である。
【図２】第１実施例の燃料供給量制御処理を表すフローチャートである。
【図３】その燃料供給量制御処理にて使用されるマップである。
【図４】第１実施例の燃料噴射制御処理を表すフローチャートである。
【図５】第１実施例の燃料供給路内の実燃圧の挙動を表すタイムチャートである。
【図６】第１実施例の気体検出処理の上昇時燃圧および下降時燃圧の算出処理を表すフローチャートである。
【図７】第１実施例の気体検出処理の通常時燃圧の算出処理を表すフローチャートである。
【図８】第１実施例の気体検出処理の気体有無の判断処理を表すフローチャートである。
【図９】第１実施例の目標燃圧設定処理を表すフローチャートである。
【図１０】第２実施例の燃料供給装置の燃料噴射弁周辺の構成を表す説明図である。
【図１１】第２実施例の噴射方式に応じた燃料圧の変動を表すタイムチャートである。
【図１２】第２実施例の噴射方式切換処理を表すフローチャートである。
【図１３】本発明の構成例示図である。
【符号の説明】
１…エンジン ２…吸気通路 ３…排気通路
４…燃料噴射弁 ５…燃料供給路 ６…燃料タンク
７…燃料ポンプ １２…差圧センサ １４…エアフロメータ
１７…電子制御回路 １９…回転センサ ２２…水温センサ
２３…吸気温センサ １１１…フューエルデリバリパイプ
１１３…補助デリバリパイプ １１５…燃料噴射弁
１１９…圧力センサ １２１…電子制御回路
Claims (1)
- 燃料噴射弁に所定の燃料供給路を介して燃料を供給する燃料供給手段と、
上記燃料供給路内の燃料の圧力を検出する燃料圧検出手段と、
上記内燃機関の回転に同期して上記燃料噴射弁を開閉し、上記燃料供給路を介して供給された燃料を上記内燃機関の各気筒に噴射する燃料噴射手段と、
を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
上記燃料噴射手段による上記燃料噴射弁の開弁時または閉弁時に、上記燃料圧検出手段が検出した圧力の変動量を算出する圧力変動算出手段と、
該圧力変動算出手段が算出した圧力の変動量が所定値より小さいとき、上記燃料供給路に気体が存在すると判断する気体有無判断手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
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