JP3804814B2

JP3804814B2 - 内燃機関の燃料供給装置

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Publication number: JP3804814B2
Application number: JP10548297A
Authority: JP
Inventors: 直樹吉梅; 磯村　　重則
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: US6223731B1; JPH10288108A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ポンプを制御して燃料の圧力（燃圧）を調整するようにした内燃機関の燃料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料配管系を簡素化して燃料配管系の小型化・コストダウンを実現するために、インジェクタに送った燃料の余剰分を燃料タンクに戻すリターン配管を廃止したリターンレス配管構成を採用したものがある。このものでは、特開平６−１４７０４７号公報に示すように、燃料配管系の燃圧を検出する燃圧センサを設け、その検出結果に基づいて燃圧を目標燃圧に一致させるように、燃料ポンプの内蔵モータへの印加電圧をフィードバック制御するようになっている。
【０００３】
しかし、このシステムでは、例えばインジェクタの燃料噴射量が急激に増加する過渡時に、エンジンの燃料消費量が増加してから燃料ポンプの吐出量を増加させることになるため、制御の応答遅れと燃料の輸送遅れとによって燃圧が一時的に低下してしまう。逆に、燃料噴射量が急激に減少する過渡時には、エンジンの燃料消費量が減少してから燃料ポンプの吐出量を減少させることになるため、応答遅れにより燃圧が一時的に上昇してしまう。このような燃圧変動は、内燃機関に供給する混合気の空燃比がずれる原因となり、エミッションの悪化やドライバビリティの低下を招く原因にもなる。
【０００４】
これを回避するために、上記特開平６−１４７０４７号公報では、要求燃料噴射量の過渡変化度合いを検出し、この過渡変化度合いに応じて燃料ポンプの制御量を補正するための補正値をマップにより算出し、過渡応答遅れを補償するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記システムでは、要求燃料噴射量の過渡変化度合いを検出したり、その過渡変化度合いに応じて補正値をマップにより算出する必要があり、その演算処理が比較的複雑で、多くのメモリ容量を必要とする欠点がある。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、比較的簡単な演算処理又は簡単な構成のハードウエアによって過渡時の燃圧制御特性を向上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にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の燃料供給装置は、例えば内燃機関の過渡運転時に生じる燃料供給系の応答遅れに相当する補正量を燃料タンクからインジェクタまでの燃料供給系の燃料輸送モデルを用いて演算する。燃料ポンプは、基本制御量とこの応答遅れ補正量とに基づいて演算された制御量にて駆動されるので、制御と燃料輸送の過渡応答遅れを抑制することができる。ひいては、過渡時の燃料圧力（燃圧）の変動を抑制することができるので、エミッションやドライバビリティを向上することができる。
【０００８】
また、請求項１の内燃機関の燃料供給装置によれば、燃料輸送モデルを用いて応答遅れ補正量を演算するため、要求燃料噴射量の過渡度合いを検出する必要はなく、且つ過渡度合いに応じた補正量を記憶したマップを持つ必要もない。よって、大容量のメモリを必要としない比較的簡単な演算処理で過渡時の応答遅れを抑制できる。尚、応答遅れ補正量の演算は、例えば電子回路からなるハードウエアによって実行するようにしても良い。
【０００９】
この場合、請求項１に係る発明では、燃料輸送モデルには、少なくとも燃料ポンプの特性を含ませている。このようにすれば、燃料ポンプの応答遅れを確実に補償することができ、燃圧制御特性向上につながる。
【００１０】
更に、請求項１に係る発明では、燃料輸送モデルには、燃料ポンプからインジェクタまでの燃料配管の燃圧伝搬の遅れを含ませている。このようにすれば、燃料配管の燃圧伝搬の遅れを補償した燃圧制御が可能となり、燃圧制御特性向上につながる。
【００１１】
また、請求項２のように、燃料輸送モデルには、燃料配管の弾性係数による配管容積の伸縮特性を含ませるようにしても良い。このようにすれば、燃圧変化によって発生する燃料配管容積の弾性伸縮が燃圧の挙動に与える影響を考慮することができ、燃圧制御特性向上につながる。
【００１２】
また、請求項３のように、燃料輸送モデルに含まれる燃料ポンプの特性は、回転数と燃圧と吐出量との関係を考慮して設定すると良い。燃料ポンプの吐出量は回転数と燃圧に依存して変化するため、これらの関係を考慮することで、燃料ポンプの特性を精度良く燃圧制御特性に反映させることができる。
【００１３】
或は、請求項４のように、燃料ポンプの特性を、該燃料ポンプを駆動するモータに加わるトルクを考慮して設定しても良い。燃料ポンプの駆動モータは制御電流に応じて発生トルクが変化し、また、ポンプ部の燃圧により消費トルクが変化する。この発生トルクと消費トルクとの差が燃料ポンプの駆動モータに加わる。この加わるトルクによって燃料ポンプの回転数や吐出量が変化するため、モータに加わるトルクを考慮することで、燃料ポンプの特性を精度良く燃圧制御特性に反映させることができる。
【００１４】
更に、請求項５のように、燃料ポンプの特性を、イナーシャ（慣性）を考慮して設定しても良い。燃料ポンプのイナーシャは、燃料ポンプの応答遅れの主たる要因であるため、イナーシャを考慮することで、燃料ポンプの特性を精度良く燃圧制御特性に反映させることができる。
【００１５】
また、請求項６のように、燃料輸送モデルの式を逆算して求められた逆モデルを用いて燃料供給系の応答遅れ補正量を演算するようにしても良い。この逆モデルを用いることで、インジェクタの噴射量（内燃機関の消費燃料量）から燃料供給系の応答遅れ補正量を容易に演算することができる。
【００１６】
尚、請求項７のように、補正量演算手段は、内燃機関を制御する内燃機関制御回路内に設けても良い。このようにすれば、内燃機関制御回路内で全ての演算処理を行うことができ、補正量演算手段の機能を実現する専用のマイクロコンピュータが不要となる。
【００１７】
或は、請求項８のように、内燃機関制御回路からの制御信号に基づいて燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ制御回路内に補正量演算手段を設けても良い。このようにすれば、内燃機関制御回路の演算負荷を軽減でき、その分、内燃機関制御回路で実施する点火制御や噴射制御の能力を向上させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図１１に基づいて説明する。まず、燃料供給系全体の構成を図１に基づいて説明する。燃料タンク１１内には燃料ポンプ１２が設置され、この燃料ポンプ１２の吸込み口にフィルタ１３が装着されている。この燃料ポンプ１２は、駆動源として直流モータ（図示せず）を内蔵している。燃料ポンプ１２から吐出される燃料は、燃料配管１５→燃料フィルタ１６→燃料配管１７の経路でデリバリパイプ１８に送られ、このデリバリパイプ１８に取り付けられた各気筒のインジェクタ１９から各気筒に噴射される。燃料配管系は、構成を簡素化するためにデリバリパイプ１８から燃料の余剰分を燃料タンク１１に戻すリターン配管を廃止したリターンレス配管構成となっている。
【００２２】
エンジン制御回路２０（内燃機関制御回路）は、エンジン回転数センサ２１から出力されるエンジン回転数Ｎｅや、スロットルセンサ２２から出力されるスロットル開度等、各種のセンサ情報を読み込んで、点火時期、燃料噴射量、目標燃圧等を演算し、各インジェクタ１９を駆動すると共に、燃料ポンプ１２を駆動する定電流型制御回路２３（燃料ポンプ制御回路）を制御する。
【００２３】
この定電流型制御回路２３は、エンジン制御回路２０からの制御信号により燃料ポンプ１２を駆動する制御電流値をフィードバック制御する電流フィードバック回路で構成され、エンジン制御回路２０と定電流型制御回路２３とから燃料ポンプ１２を制御する燃料ポンプ制御手段が構成されている。エンジン制御回路２０から定電流型制御回路２３に入力される制御信号はデューティ信号の形式で入力され、定電流型制御回路２３は、入力されたデューティ信号を目標電流値に変換し、燃料ポンプ１２の制御電流値が目標電流値となるようにフィードバック制御する。尚、エンジン制御回路２０からの制御信号はデューティ信号に代えてアナログ信号を用いても良い。
【００２４】
上記定電流型制御回路２３は、燃料供給系の燃料輸送モデル（図２参照）に基づいて燃料ポンプ１２の制御電流値を補正する補正電流値（応答遅れ補正量）を演算する補正電流演算回路２４（補正量演算手段に相当する）を内蔵し、エンジン制御回路２０から入力された目標電流値を補正電流演算回路２４で演算された補正電流値で補正する。尚、この補正電流演算回路２４をエンジン制御回路２０に内蔵し、応答遅れ補正後の制御信号を定電流型制御回路２３に入力する構成としても良い。
【００２５】
次に、燃料輸送モデルの構成について図２に基づいて説明する。燃料輸送モデルは、燃料ポンプ１２の特性を模擬したモデル３１と、燃料タンク１１からインジェクタ１９までの燃料供給系全体の燃圧伝搬遅れを模擬したモデル３２と、燃料供給系全体の弾性係数による配管容積の伸縮を模擬したモデル３３とを組み合わせて構成されている。更に、燃料ポンプ１２の特性を模擬したモデル３１は、燃料ポンプ１２のモータに加わるトルクを模擬したモデル３４と、イナーシャ（慣性）を模擬したモデル３５と、燃料ポンプ１２の回転数と燃圧と吐出量との関係を模擬したモデル３６とから成る。
【００２６】
まず、燃料ポンプ１２のモータに加わるトルクを模擬したモデル３４について説明する。燃料ポンプ１２の内蔵モータに加わるトルクΔＴp は、制御電流ｉによる発生トルクＴi と昇圧圧力損失等による消費トルクＴp との差により求められる。
ΔＴp ＝Ｔi −Ｔp
【００２７】
ここで、発生トルクＴi は次式で求められる。
Ｔi ＝α・φ・ｚ・ｉ
（α：定数，φ：マグネット磁束，ｚ：巻線抵抗）
この式から明らかなように、発生トルクＴi はマグネット磁束φ、巻線抵抗ｚ等で決まる。これらは、燃料ポンプ１２の種類によって異なるが、α・φ・ｚを１つの定数Ａで置き換えて次式で求めることが可能である。
Ｔi ＝Ａ・ｉ ……（１）
【００２８】
また、消費トルクＴp は、燃料ポンプ１２のポンプ部の形状（受圧面積等）とデリバリパイプ１８から燃料配管１７，１５を通して燃料ポンプ１２に伝搬されるポンプ部内の燃圧Ｐp とにより決まり、この燃圧Ｐp にトルクへの変換定数Ｆを乗算することにより算出される。
Ｔp ＝Ｆ・Ｐp ……（２）
【００２９】
図２のモデル３４は、上記（１）式と（２）式を用いて、燃料ポンプ１２のモータに加わるトルクを模擬したが、消費トルクＴp の他に、流体の圧力損失Ｔq とモータのロストルクＴn を考慮して燃料ポンプ１２のモータに加わるトルクΔＴp を求めれば、更に精度が高くなる。
ΔＴp ＝Ｔi −（Ｔp ＋Ｔq ＋Ｔn ）
【００３０】
ここで、圧力損失Ｔq は、燃料ポンプ１２の吐出量Ｑに基づいて次式により求められる（図３参照）。
Ｔq ＝ｆ１（Ｑ）
（ｆ１：吐出量Ｑをパラメータとする関数）
【００３１】
また、ロストルクＴn は、燃料ポンプ１２の回転数Ｎp に基づいて次式により求められる（図４参照）。
Ｔn ＝ｆ２（Ｎp ）
（ｆ２：回転数Ｎp をパラメータとする関数）
【００３２】
一方、イナーシャ（慣性）を模擬したモデル３５の伝達関数は、Ｇ／ｓとなる（Ｇ：定数）。このイナーシャのモデル３５の伝達関数Ｇ／ｓによって、燃料ポンプ１２に加わるトルクΔＴp を積分することで、回転数Ｎp が求められる。
【００３３】
次に、燃料ポンプ１２の回転数Ｎp と燃圧Ｐp と吐出量Ｑとの関係を模擬したモデル３６について説明する。図５に示すように、回転数Ｎp が高くなるほど、吐出量Ｑが増加し、燃圧Ｐp が高くなるほど、吐出量Ｑが減少する特性があり、この特性は次式で表される。
Ｑ＝ａ・Ｎp ＋ｂ ……（３）
【００３４】
ここで、ａは図５の直線の傾き、ｂは縦軸の切片であり、次式で求められる。
ａ＝Ｂ・Ｐp ＋Ｃ ……（４）
ｂ＝Ｄ・Ｐp ＋Ｅ ……（５）
（Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ：定数）
【００３５】
このモデル３６では、燃料ポンプ１２内の燃圧Ｐp を基にして上記（４），（５）式の演算を行って図５の直線の傾きａと縦軸の切片ｂを求め、これらａ，ｂとイナーシャのモデル３５の出力値である回転数Ｎp を用いて上記（３）式の演算を行って吐出量Ｑを求める。これにより、燃料ポンプ１２の吐出量Ｑを精度良く求めることができる。
【００３６】
次に、燃料配管１５，１７の燃圧伝搬遅れを模擬したモデル３２について説明する。燃料配管１５，１７の燃圧伝搬は、実際には、燃料配管１５，１７を微小間隔に区切り、隣り合う２つの領域の圧力差により流体に加わる力を求める方法を用いるが、このモデル３２では、燃圧伝搬の特徴のみをとらえるため、一次遅れにより近似する。伝搬遅れ（時定数：Ｔ）は、燃料配管１５，１７の形状や材質等によって変化するので、車種毎に時定数Ｔの適合が必要となる。
【００３７】
次に、燃料配管系（デリバリパイプ１８を含む）の弾性係数Ｅによる配管容積の伸縮を模擬したモデル３３について説明する。燃料配管系の燃圧の変化Ｐ／dtは燃料配管系への流入量Ｑinと流出量Ｑout との差と容積Ｖの比に弾性係数Ｅを乗算して求められる。

【００３８】
このモデル３３では、上記伝搬遅れの場合と同じく、特徴をつかむため、それぞれの値は燃料供給系全体でまとめたものを用いる。
つまり、Ｑin：燃料ポンプ１２の吐出量が遅れて伝わった量
Ｑout ：エンジン消費燃料量
Ｖ：燃料ポンプ１２や燃料フィルタ１６を含む燃料配管系の全容積
Ｅ：燃料の弾性も考慮した総合弾性係数
【００３９】
以上のように構成された燃料輸送モデルから図６に示す補正電流演算モデルを導き出す。この補正電流演算モデルは、インジェクタ１９の噴射量（エンジン消費燃料量）Ｑout から補正電流Δｉを算出するモデルであり、燃料輸送モデルの式を逆算することで設定されている（つまり補正電流演算モデルは燃料輸送モデルの逆モデルである）。この補正電流演算モデルは、噴射量Ｑout を１回微分して波形整形した値と、該噴射量Ｑout を２回微分して波形整形した値とを加算することで、補正電流（応答遅れ補正量）Δｉを求める。そして、この補正電流Δｉを、エンジン制御回路２０で設定した目標電流値（基本制御量）ｉbas に加算することで、目標電流値を補正し、燃料ポンプ１２の制御電流ｉを補正する。これら一連の処理は、補正電流演算回路２４を内蔵した定電流型制御回路２３によってソフト的又はハード的に行われる。
【００４０】
次に、燃料輸送モデル（補正電流演算モデル）を用いた燃料ポンプ１２の制御方法の一例を図９のフローチャートに従って説明する。まず、ステップ１０１で、エンジン運転状態（例えばエンジン回転数，燃料噴射量，吸気管圧力，エンジン冷却水温等）を読み込み、次のステップ１０２で、始動時か否かを判定する。始動時の場合には、ステップ１０３に進み、始動時の基本制御量ｉbas （始動時目標燃圧）を例えばエンジン冷却水温に応じて設定する。この際、例えば図１０に示すように、エンジン冷却水温が高くなるほど、始動時目標燃圧を高くするように設定する。この理由は、高温再始動時に燃料配管内のベーパ発生を抑制して始動性を向上させるためである。
【００４１】
尚、図１０の例では、エンジン冷却水温に応じて始動時目標燃圧を２段階に設定するようにしているが、３段階以上に設定しても良い。或は、始動時目標燃圧を段階的に変化させるのではなく、図１０に点線で示すように、燃料の飽和蒸気圧特性に基づいてエンジン冷却水温に応じて始動時目標燃圧を連続的に設定しても良く、また、これを単純化するためにエンジン冷却水温に応じて始動時目標燃圧をリニアに変化させるようにしても良い。また、エンジン冷却水温の代わりに、デリバリパイプ１８内の燃料温度又は吸気温度を検出して、この燃料温度又は吸気温度に応じて始動時目標燃圧を設定するようにしても良い。この他、処理を単純化するために、始動時目標燃圧を常に一定の高燃圧に制御するようにしても良い。
【００４２】
一方、始動後であれば、ステップ１０２からステップ１０３に進み、始動後の基本制御量ｉbas （始動後の目標燃圧）を例えばエンジン負荷に応じて設定する。図１１は、始動後の目標燃圧を設定するマップの一例を示している。このマップは、エンジン負荷の情報であるエンジン回転数と吸気管圧力をパラメータとし、始動後の目標燃圧を、低負荷時には低く、高負荷時に高く設定する。これにより、低負荷時の燃料ポンプ１２の騒音低減と燃費向上（消費電力低減）を図り、高負荷時に目標燃圧を高くしてエンジン性能を向上させる。尚、図１１のマップは、あくまでも一例であり、目標燃圧の設定値を適宜変更しても良いことは言うまでもない。また、エンジン回転数と吸気管圧力のいずれか一方のみで目標燃圧を設定しても良く、更には、エンジン冷却水温、吸気温度、燃料温度等の他の情報を用いて目標燃圧を設定しても良い。勿論、始動後の目標燃圧を一定燃圧に固定するようにしても良い。
【００４３】
また、始動前の目標燃圧と始動後の目標燃圧を同じ一定燃圧にしても良い。この場合には、ステップ１０２〜１０４の処理を省略できる。尚、ステップ１０２〜１０４の処理は、特許請求の範囲でいう基本制御量演算手段としての役割を果たす。
【００４４】
基本制御量ｉbas （目標燃圧）の設定後、ステップ１０５に進み、燃料タンク１１からインジェクタ１９までの燃料輸送モデルの逆モデル（補正電流演算モデル）に基づいて応答遅れ補正量Δｉ（補正電流）を算出する。このステップ１０５の処理が特許請求の範囲でいう補正量演算手段としての役割を果たす。
【００４５】
応答遅れ補正量Δｉの算出後、ステップ１０６に進み、基本制御量ｉbas に応答遅れ補正量Δｉを加算することで、燃料ポンプ１２の制御電流ｉを算出し、この制御電流ｉにて燃料ポンプ１２を制御する。このステップ１０６の処理が特許請求の範囲でいう燃料ポンプ制御量演算手段としての役割を果たす。
尚、ステップ１０１〜１０４の処理はエンジン制御回路２０にて実行され、ステップ１０５，１０６の処理は定電流型制御回路２３にて実行される。
【００４６】
次に、燃料輸送モデル（補正電流演算モデル）を用いて燃料ポンプ１２の制御電流を補正する効果を図７及び図８のタイムチャートを用いて説明する。
【００４７】
従来の定電流制御方式では、噴射量が急激に増減する過渡時でも、燃料ポンプ１２のモータに供給する制御電流が一定であるため、噴射量の急激な変化に対して燃料ポンプ１２の回転数（吐出能力）の変化が遅れて、噴射量の急激な変化に対する吐出量の追従性が悪い。このため、過渡時に、デリバリパイプ１８内の燃圧が大きく変動し、内燃機関に供給する混合気の空燃比がずれて、エミッションの悪化やドライバビリティの低下を招く。
【００４８】
これに対し、本実施形態では、図８に示すように、噴射量を１回微分して波形整形した値と、該噴射量を２回微分して波形整形した値とを加算することで、補正電流Δｉを求め、この補正電流Δｉを目標電流値に加算して、燃料ポンプ１２の制御電流を補正する。これにより、過渡時に、噴射量の変化に対して燃料ポンプ１２の回転数（吐出能力）が追従性良く変化し、噴射量の変化に対する吐出量の追従性が良くなって、過渡時のデリバリパイプ１８内の燃圧変動が抑制される。この結果、過渡時でも、内燃機関に供給する混合気の空燃比がずれなくなり、エミッションやドライバビリティを向上できる。
【００４９】
また、本実施形態では、定電流型制御回路２３と燃料ポンプ１２の負荷を低減するため、制御電流を０〜５Ａの範囲に制限（ガード）している。これにより、定電流型制御回路２３の構成を簡単化して、低コスト化できると共に、定電流型制御回路２３と燃料ポンプ１２を過負荷にならないように保護することができ、耐久性・信頼性を向上させることができる。但し、制御電流の制限範囲は、０〜５Ａに限定されないことは言うまでもない。
【００５０】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）の燃料輸送モデルでは、図２に示すように、燃料配管系の燃圧伝搬遅れを模擬したモデル３２と、燃料配管系の弾性係数による配管容積の伸縮を模擬したモデル３３との双方を考慮している。
【００５１】
これに対し、図１２に示す実施形態（２）の燃料輸送モデルでは、燃料配管系のの燃圧伝搬遅れを燃料配管系の膨張による燃圧変動の吸収とみなし、燃料配管系の燃圧伝搬遅れを模擬したモデル３２を省略した構成としている。従って、燃料輸送モデルは、燃料ポンプ１２の特性のモデル３１と燃料配管系の弾性係数のモデル３３とから構成されている。これ以外は図２のモデルと同じである。
【００５２】
また、実施形態（２）の補正電流演算モデルは、図１３に示すように、噴射量Ｑout の微分値（すなわち変化量）に定数Ｍを乗算して補正電流Δｉを求める。これにより、噴射量Ｑout の変化の度合いに応じた適正な補正電流Δｉを設定することができ、過渡時の燃圧変動を抑えた燃圧制御が可能となる。尚、この実施形態（２）においても、図６の補正電流演算モデルを用いても良い。
【００５３】
［実施形態（３）］
実施形態（３）では、燃料配管系の弾性係数に応じた膨張を燃料配管系の燃圧伝搬遅れとみなし、図１４に示すように、燃料輸送モデルを、燃料ポンプ１２の特性のモデル３１と燃料配管系の燃圧伝搬遅れのモデル３２とから構成している。この場合、燃圧Ｐの変化Ｐ／ｄｔは次式で求められる。
Ｐ／ｄｔ＝（Ｑin−Ｑout ）・Ｈ”
（Ｑin：吐出量，Ｑout ：噴射量，Ｈ”：定数）
尚、補正電流演算モデルは、図６又は図１３の補正電流演算モデルを用いれば良い。
【００５４】
［実施形態（４）］
実施形態（４）では、燃料配管系の燃圧伝搬遅れと弾性係数を燃料ポンプ１２の特性（イナーシャ等）に含めたモデルとし、図１５に示すように、燃料輸送モデルを燃料ポンプ１２の特性のモデル３１のみで構成している。この場合も、補正電流演算モデルは、図６又は図１３の補正電流演算モデルを用いれば良い。
【００５５】
［実施形態（５）］
図１３に示す補正電流演算モデルでは、噴射量Ｑout の微分値に定数Ｍを乗算して補正電流Δｉを求めるようにしたが、実施形態（５）では、図１６に示すように噴射量Ｑout とその一次遅れ分との差分に定数Ｍ’を乗算して補正電流Δｉを求めるようにしている。このようにしても、図１３の補正電流演算モデルと実質的に同じ補正電流Δｉが得られる。図１３と図１６の補正電流演算モデルは、制御電流を十分に低い値に制限する場合（例えば０〜５Ａ）に、簡易的なモデルとして用いることができ、回路構成や演算処理を簡単化できる。
【００５６】
［実施形態（６）］
実施形態（６）では、図１７に示す燃料輸送モデルを用いる。この燃料輸送モデルは、逆モデル（補正電流演算モデル）を算出しやすくするために、燃料ポンプ１２の回転数Ｎp と燃圧Ｐp と吐出量Ｑとの関係を模擬した燃料ポンプモデル３６を簡略化したものであり、これ以外は、前記実施形態（１）で用いた図２の燃料輸送モデルと同じである。
【００５７】
図１７の燃料輸送モデルで用いる燃料ポンプモデル３６は、燃料ポンプ１２の回転数Ｎp と燃圧Ｐp と吐出量Ｑとの関係を次式により模擬している。
Ｑ＝Ｂ’・Ｎp ＋ｂ
ｂ＝Ｄ・Ｐp ＋Ｅ
（Ｂ’，Ｄ，Ｅ：定数）
【００５８】
図１７の燃料輸送モデルを、燃圧Ｐ、噴射量Ｑout 、電流ｉの伝達関数で表現すると、次の（６）式のようになり、この伝達関数から燃料供給系の応答遅れ要素を抽出する。
Ｐ＝Ｇ1(ｓ）・ｉ＋Ｇ2(ｓ）・Ｑout ＋Ｇ3(ｓ） ……（６）
ここで、Ｇ1(ｓ）、Ｇ2(ｓ）、Ｇ3(ｓ）は次式で表される。
【００５９】
【数１】

【００６０】
ここで、噴射量Ｑout がＱout ＋ΔＱout に変化したときに、燃圧Ｐを一定に保つための電流値をｉ＋Δｉとすると、前記（６）式は次の（７）式のようになる。
Ｐ＝Ｇ1(ｓ）・（ｉ＋Δｉ）＋Ｇ2(ｓ）・（Ｑout ＋ΔＱout ）＋Ｇ3(ｓ）……（７）
【００６１】
これら（６）式と（７）式から次の（８）式で表される補正電流演算モデル（逆モデル）が導き出される。
Δｉ＝−Ｇ2(ｓ）／Ｇ1(ｓ）・ΔＱout ……（８）
この（８）式を整理すると、補正電流演算モデルの式は次のようになる。
【００６２】
【数２】

【００６３】
この補正電流演算モデルの式を用いて、補正電流Δｉを算出すれば、過渡時に噴射量Ｑout の変化に対して燃料ポンプ１２の回転数（吐出能力）が追従性良く変化し、噴射量Ｑout の変化に対する吐出量の追従性が良くなって、過渡時のデリバリパイプ１８内の燃圧変動が抑制される。この結果、過渡時でも、内燃機関に供給する混合気の空燃比がずれなくなり、エミッションやドライバビリティを向上できる。
【００６４】
［実施形態（７）］
前記実施形態（１）で説明した図１のシステム構成例では、定電流型制御回路２３内に補正電流演算回路２４を設けたが、図１８に示す実施形態（７）では、補正電流演算回路２４をエンジン制御回路２０内に設けている。この場合、補正電流演算回路２４はハードウエアで構成しても良いが、これと同じ機能をエンジン制御回路２０内のマイクロコンピュータが実行するソフトウエア（プログラム）で実現するようにしても良い。
【００６５】
この実施形態（７）においても、前述したいずれかの実施形態で用いた補正電流演算モデルによって補正電流Δｉを算出すれば良い。
【００６６】
［その他の実施形態］
上記各実施形態（１）〜（７）は、いずれも、燃料ポンプ１２の制御電流を一定に制御する定電流制御方式の燃料供給システムに本発明を適用したものであるが、燃料配管系の燃圧を検出する燃圧センサを設け、その検出結果に基づいて燃圧を目標燃圧に一致させるように、燃料ポンプの印加電圧をフィードバック制御する電圧制御方式の燃料供給システムに本発明を適用しても良い。この場合には、前述したいずれかのモデルを用いて補正電圧を求め、目標電圧をこの補正電圧で補正すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示す燃料供給システム全体の概略構成図
【図２】燃料輸送モデルの構成図
【図３】燃料ポンプの吐出量Ｑと圧力損失Ｔq との関係を示す図
【図４】燃料ポンプの回転数Ｎp とロストルクＴn との関係を示す図
【図５】燃料ポンプの回転数Ｎp と吐出量Ｑと燃圧との関係を示す図
【図６】補正電流演算モデルの構成図
【図７】過渡時の制御例を示すタイムチャート
【図８】制御電流、補正電流、噴射量の１回微分と２回微分との関係を示すタイムチャート
【図９】燃料ポンプ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１０】エンジン冷却水温に応じて始動時目標燃圧を設定するマップの一例を示す図
【図１１】エンジン回転数と吸気管圧力に応じて始動後の目標燃圧を設定するマップの一例を示す図
【図１２】本発明の実施形態（２）の燃料輸送モデルの構成図
【図１３】本発明の実施形態（２）の補正電流演算モデルの構成図
【図１４】本発明の実施形態（３）の燃料輸送モデルの構成図
【図１５】本発明の実施形態（４）の燃料輸送モデルの構成図
【図１６】本発明の実施形態（５）の補正電流演算モデルの構成図
【図１７】本発明の実施形態（６）の燃料輸送モデルの構成図
【図１８】本発明の実施形態（７）を示す燃料供給システム全体の概略構成図
【符号の説明】
１１…燃料タンク、１２…燃料ポンプ、１５…燃料配管、１６…燃料フィルタ、１７…燃料配管、１８…デリバリパイプ、１９…インジェクタ、２０…エンジン制御回路（燃料ポンプ制御手段，基本制御量演算手段，内燃機関制御回路）、２３…定電流型制御回路（燃料ポンプ制御手段，燃料ポンプ制御量演算手段，燃料ポンプ制御回路）、２４…補正電流演算回路（補正量演算手段）、３１…燃料ポンプの特性を模擬したモデル、３２…燃料配管の燃圧伝搬遅れを模擬したモデル、３３…燃料配管の弾性係数による燃圧変化特性を模擬したモデル、３４…燃料ポンプのモータの制御電流と発生トルクとの関係を模擬したモデル、３５…イナーシャを模擬したモデル、３６…燃料ポンプの回転数と燃圧と吐出量との関係を模擬したモデル。

Claims

燃料タンク内の燃料をインジェクタに送る燃料ポンプと、
前記燃料ポンプを制御して前記インジェクタに供給する燃料の圧力を調整する燃料ポンプ制御手段とを備え、
前記燃料ポンプ制御手段は、前記インジェクタに供給する燃料の圧力が目標燃料圧力となるように基本制御量を演算する基本制御量演算手段と、前記燃料タンクから前記インジェクタまでの燃料供給系の燃料輸送モデルに基づいて前記燃料供給系の応答遅れ補正量を演算する補正量演算手段と、前記基本制御量と前記応答遅れ補正量とに基づいて前記燃料ポンプを制御する燃料ポンプ制御量を演算する燃料ポンプ制御量演算手段とを備え、
前記燃料輸送モデルは、少なくとも前記燃料ポンプの特性を含み、且つ、前記燃料ポンプから前記インジェクタまでの燃料配管の燃料圧力（以下「燃圧」という）の伝搬遅れを含むことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
前記燃料輸送モデルは、前記燃料配管の弾性係数による配管容積の伸縮特性を含む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。
前記燃料輸送モデルに含まれる前記燃料ポンプの特性は、回転数と燃圧と吐出量との関係を考慮して設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記燃料輸送モデルに含まれる前記燃料ポンプの特性は、該燃料ポンプを駆動するモータに加わるトルクを考慮して設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記燃料輸送モデルに含まれる前記燃料ポンプの特性は、イナーシャを考慮して設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記補正量演算手段は、前記燃料輸送モデルの式を逆算して求められた逆モデルを用いて前記燃料供給系の応答遅れ補正量を演算することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記補正量演算手段は、内燃機関を制御する内燃機関制御回路内に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。
前記燃料ポンプ制御手段は、内燃機関を制御する内燃機関制御回路と、この内燃機関制御回路からの制御信号に基づいて前記燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ制御回路とから構成され、
前記補正量演算手段は、前記燃料ポンプ制御回路内に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。