JP4246211B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Description

この発明は燃料噴射弁に燃料を圧送するための燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料供給装置に関し、特に燃圧（燃料配管内の燃料の圧力）の検出値に応じた燃料ポンプのフィードバック制御技術の改良に関するものである。

従来から、燃圧センサによる燃圧の検出値に応じて燃料ポンプの吐出量をフィードバック制御し、燃圧を目標燃圧に一致させる内燃機関の燃料供給装置はよく知られている。
この種の従来装置として、燃料カット時にはフィードバック制御用の積分操作量を停止させ、燃料カット中にはフィードバック制御の積分操作量を燃圧の減圧方向（つまり、燃料ポンプの吐出量を減少させる方向）に補正して、無駄な燃料の蓄積を回避する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された技術において、燃料ポンプと蓄圧室との間には逆止弁が設けられており、逆止弁の下流側の蓄圧室の端には燃圧センサが設置されており、逆止弁と燃圧センサとの間には、蓄圧室から燃料噴射弁への分岐通路が設けられている。
この場合、燃料カット中に燃圧が目標燃圧を超えて、燃料カット復帰（燃料カット時から通常時に復帰）すると、燃圧を目標燃圧に一致させるようにフィードバック制御の積分操作量は停止した値から燃料ポンプの吐出量を減少方向に蓄積するとともに燃料噴射が再開される。

しかし、蓄圧室から燃料噴射弁までの間に燃料戻り流路が存在せず、上昇した蓄圧室内の燃圧を低減させるためには燃料噴射弁からの燃料噴射のみとなるため、燃圧が目標燃圧を超えていると、計算される燃料噴射量よりも多い燃料を燃料噴射弁から噴射してしまい、燃料カット復帰時の空燃比がリッチになる可能性がある。

そこで、スロットルバルブの開放動作で燃料ポンプの駆動を行うようにした技術も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
特許文献２に開示された技術においては、燃料カット時に燃料ポンプを停止させ、燃料カット復帰時での燃料噴射に先駆けて内燃機関の回転速度に応じて燃料ポンプを先に駆動させるとともに、燃料カット中にスロットルバルブが開放動作された場合に燃料ポンプを作動させるようになっている。

しかし、スロットルバルブが開放動作することは、同時に燃料カットから復帰して燃料噴射が再開されるときなので、スロットルバルブの開放動作と同時に燃料ポンプを再駆動させると、燃料ポンプから吐出される燃料が燃料噴射弁まで到達する時間に遅れが生じる。この結果、燃料の輸送遅れが発生して、燃料カット復帰後に燃圧が不足して空燃比がリーン化する可能性がある。

特開２０００−２０５０１８号公報 特開平６−７４１２０号公報

従来の内燃機関の燃料供給装置では、特許文献１の場合、蓄圧室から燃料噴射弁の間に燃料戻り流路が存在しないので、燃料カット中に燃圧が目標燃圧を超えて上昇した場合に、計算される燃料噴射量よりも多い燃料を燃料噴射弁から噴射してしまい、燃料カット復帰時の空燃比がリッチになる可能性があるという課題があった。

また、特許文献２の場合には、スロットルバルブの開放動作と同時に燃料ポンプを再駆動させると燃料ポンプから吐出される燃料が燃料噴射弁まで到達する時間に遅れ（燃料の輸送遅れ）が生じるので、燃料カット復帰後に燃圧が不足して空燃比がリーン化する可能性があるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、燃料カット中の燃料配管内での燃圧の上昇を抑制し、かつ燃料カット復帰後の燃料配管内の燃圧を目標燃圧に一致させるように適切に制御することにより、燃料カット復帰後の空燃比が過度のリッチ化またはリーン化を回避した内燃機関の燃料供給装置を得ることを目的とする。

この発明による内燃機関の燃料供給装置は、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁に供給するための燃料配管と、燃料タンク内の燃料を燃料配管に圧送する燃料ポンプと、燃料配管内の燃料の圧力を燃圧として検出する燃圧センサと、燃料ポンプへの供給電圧を調整する燃料ポンプ駆動装置と、燃料ポンプ駆動装置を制御する燃料ポンプフィードバック制御手段とを備え、燃料ポンプフィードバック制御手段は、内燃機関の運転状態と燃圧の検出値とに応じた積分演算を行い、燃料配管内の燃圧が目標燃圧と一致するように、燃料ポンプ駆動装置を駆動して燃料ポンプへの供給電圧を制御する内燃機関の燃料供給装置において、燃料ポンプフィードバック制御手段は、内燃機関の燃料カット時に燃料カット用積分補正係数を算出する燃料カット用積分器と、内燃機関の燃料カット以外の通常時に通常用積分補正係数を算出する通常用積分器とを有し、内燃機関の燃料カット制御が実行された場合には、通常用積分器で演算された通常用積分補正係数を保持した状態で、通常用積分器から燃料カット用積分器に切り替えて、燃料カット用積分器で演算された燃料カット用積分補正係数を用い、燃料カット制御が終了して通常復帰した場合には、燃料カット用積分器から通常用積分器に切り替えて、通常用積分器で演算された通常用積分補正係数を用いて、燃料ポンプ駆動装置に対する駆動信号を補正し、燃料カット用積分補正係数は、通常用積分補正係数よりも小さい値に設定されたものである。

また、この発明による内燃機関の燃料供給装置は、燃料ポンプフィードバック制御手段は、燃料ポンプ供給電圧増量制御手段を有し、燃料ポンプ供給電圧増量制御手段は、内燃機関の燃料カット復帰時における燃圧の検出値に応じて、燃料カット復帰時での燃料ポンプへの供給電圧を一時的に増大させるものである。

この発明によれば、燃料カットによらず、燃料配管内の燃圧を目標燃圧に一致するように燃料ポンプフィードバック制御ができるので、燃料配管内の燃圧が目標燃圧に対してオーバーシュートまたはアンダーシュートすることがなく、燃料カット復帰時の燃料配管内の燃圧を適正化することができる。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料供給装置を概略的に示すブロック構成図である。
図１において、内燃機関（以下、「エンジン」という）１は、たとえば４気筒のうちの１気筒のみに関して代表的に示されている。

エンジン１の燃焼室には、吸気弁を介して吸気管５が連通されており、エアフィルタ（図示せず）でごみが取り除かれた空気が、吸気管５を介して吸入される。
吸気管５には、吸気管圧力を検出する吸気圧センサ２と、エンジン１に供給する空気量を調整するスロットルバルブ３と、デリバリパイプ１４から供給された燃料を噴射する燃料噴射弁１３とが設けられている。
スロットルバルブ３には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサが内蔵されている。

デリバリパイプ１４には、燃圧Ｆｐを検出する燃圧センサ１５が設けられるとともに、燃料流路１２が連通されている。
デリバリパイプ１４および燃料流路１２は、燃料を燃料噴射弁１３に供給するための燃料配管を構成している。
燃料流路１２は、燃料フィルタ８、燃料ポンプ１０およびストレーナ１１を介して、燃料タンク９に接続されている。
これにより、燃料タンク９内の燃料は、燃料ポンプ１０から吐出されて燃料流路１２に圧送され、デリバリパイプ１４を介して燃料噴射弁１３に供給される。

エンジン１のクランク軸には、クランク角度およびエンジン１の回転速度を検出するクランク角センサ４が設置されている。
また、エンジン１には、燃焼室内の混合気を爆発させるための点火プラグ１７が設けられるとともに、排気弁を介して排気ガスを排出するための排気管１８が連通されている。

エンジン１への供給燃料が貯留された燃料タンク９内には、燃料を吐出する燃料ポンプ１０と、ストレーナ１１とが付設されている。
燃料ポンプ１０には、直流モータにより回転駆動される羽根車（図示せず）が内蔵されており、燃料ポンプ１０に通電が開始されると、直流モータが駆動して羽根車が回転し、燃料タンク９内に貯留された燃料がストレーナ１１を介して燃料タンク９から吐出されるようになっている。

燃料ポンプ１０は、バッテリ６からの給電により燃料ポンプ１０への供給電圧を調整する燃料ポンプ駆動装置７によって駆動される。
燃料ポンプ１０から吐出される燃料量は、直流モータに印加される電圧、つまり直流モータにより回転駆動される羽根車の回転速度によって決定される。
また、燃料ポンプ１０から吐出される燃料量と、燃料噴射弁１３から噴射される噴射燃料量Ｑｆとの差分により、デリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐが決定される。

燃料ポンプ１０の駆動によって燃料タンク９から吐出された燃料は、燃料フィルタ８を介して燃料中のごみが取り除かれた後、燃料流路１２に圧送されて、燃料流路１２の一端からデリバリパイプ１４に送られる。
デリバリパイプ１４内に圧送された燃料は、エンジン１の燃焼室に指向して設置された燃料噴射弁１３の開放時に、噴射されてエンジン１に供給される。
エンジン１の燃焼室に送られた空気と燃料の混合ガスは、点火プラグ１７の放電火花により着火燃焼し、排気ガスとなって排気管１８から排出される。

吸気圧センサ２、スロットルバルブ３内のスロットル開度センサ、クランク角センサ４、燃圧センサ１５および他のセンサ（図示せず）は、エンジン１の運転状態を検出するための各種センサを構成しており、各種センサの検出情報（運転状態）は、エンジン制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１６に入力されている。
なお、図示しないセンサとしては、たとえば、吸気管５内の吸気量を検出するエアフローセンサやエンジン１の冷却水温を検出する水温センサなどがあげられる。

また、燃料ポンプ駆動装置７、燃料噴射弁１３、点火プラグおよび他のアクチュエータは、エンジン１を駆動するための各種アクチュエータを構成しており、各種アクチュエータは、ＥＣＵ１６の制御下で駆動される。

ＥＣＵ１６は、各種センサ信号（運転状態）に応じて各種の制御演算を実行するＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２０と、ＣＰＵ２０での演算結果を一時的に格納するＲＡＭ２１と、ＣＰＵ２０の演算用プログラムおよび各種定数が格納されたＲＯＭ２２と、各種センサ信号を取り込むとともに各種アクチュエータの駆動信号を出力する入出力インターフェース２３と、燃料噴射弁１３の駆動信号などを出力する駆動回路２４とを備えている。
なお、ＲＯＭ２２には、燃料ポンプ１０への印加電圧を制御する燃料ポンプ駆動装置７に対する制御プログラムおよび定数が、あらかじめ格納されている。

ＥＣＵ１６内のＣＰＵ２０は、入出力インターフェース２３を介して入力された各種センサ信号に基づく演算処理によりエンジン１の運転状態を判別し、エアフローセンサや水温センサなど（図示せず）の検出信号に基づく各種定数をＲＯＭ２２から読み出するともに、演算中の各種演算結果をＲＡＭ２１から読み出して、たとえば燃料噴射弁１３の開弁時間を演算する。
ＣＰＵ２０の演算結果に基づく駆動信号は、駆動回路２４を介して出力され、燃料噴射弁１３を駆動させるなどの制御に寄与する。

また、ＣＰＵ２０は、デリバリパイプ１４の一端に設けられた燃圧センサ１５で検出された燃圧Ｆｐに応じて、燃料ポンプ駆動装置７に対する制御デューティ信号を、入出力インターフェース２３を介して出力する。
燃料ポンプ駆動装置７は、ＥＣＵ１６から入力された制御デューティ信号に基づき、燃料ポンプ１０に対する供給電圧を決定し、燃料ポンプ１０を駆動させる。

燃料ポンプ駆動装置７は、ＥＣＵ１６からの制御デューティ信号にしたがって、バッテリ６から供給される電圧をデューティ駆動することにより、燃料ポンプ１０に対する供給電圧を制御する。
この結果、燃料ポンプ１０の駆動力が調整されて、燃料ポンプ１０からの吐出燃料量が制御されることにより、デリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐは目標燃圧Ｆｐｏｂｊに制御される。

ＥＣＵ１６は、燃圧Ｆｐが目標燃圧Ｆｐｏｂｊと一致するように燃料ポンプ駆動装置７を制御するために、燃料ポンプフィードバック制御手段を備えている。
燃料ポンプフィードバック制御手段は、エンジン１の運転状態と燃圧Ｆｐの検出値とに応じた積分演算を行い、デリバリパイプ１４（燃料配管）内の燃圧Ｆｐが目標燃圧Ｆｐｏｂｊと一致するように、燃料ポンプ駆動装置７を駆動して、燃料ポンプ１０への供給電圧を制御する。

次に、図２〜図４を参照しながら、この発明の実施の形態１による燃料ポンプフィードバック制御手段について詳細に説明する。
図２はＥＣＵ１６内の燃料ポンプフィードバック制御手段の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。

図３は図２内の基本デューティ演算部３１で用いられるマップデータを示す説明図であり、噴射燃料流量Ｑｆと基本デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｂとの関係を示している。
図３のマップデータは、ＥＣＵ１６内のＲＯＭ２２にあらかじめ格納されている。
また、図４はこの発明の実施の形態１による燃料ポンプフィードバック制御手段の動作を示すタイミングチャートである。

図２において、燃料ポンプフィードバック制御手段は、噴射燃料流量演算部３０と、基本デューティ演算部３１と、目標燃圧設定部３２と、減算器３３と、比例器３４と、スイッチ３５および３８と、通常用積分器３６と、燃料カット用積分器３７と、加算器３９とを備えている。
スイッチ３５、３８、通常用積分器３６および燃料カット用積分器３７は、燃料ポンプ１０に対するフィードバック制御用の積分補正係数ＦＰＫＩを算出する積分手段を構成している。

噴射燃料流量演算部３０は、エアフローセンサなどの検出信号から、燃料噴射幅（燃料噴射弁１３の作動遅れ時間を除いた燃料噴射弁１３の開弁時間）を算出するとともに、クランク角センサ４の検出信号に基づくエンジン１の回転速度から、燃料噴射弁１３から噴射される噴射燃料流量Ｑｆを算出する。
基本デューティ演算部３１は、図３のマップデータを参照して、噴射燃料流量Ｑｆに応じた基本デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｂを算出する。

目標燃圧設定部３２は、既知の各種条件に基づいて、燃料噴射弁１３に対する目標燃圧Ｆｐｏｂｊを設定する。
減算器３３は、目標燃圧Ｆｐｏｂｊと燃圧センサ１５で検出された燃圧Ｆｐとの圧力差ΔＦｐを算出する。
比例器３４は、圧力差ΔＦｐに基づく比例演算を行い、比例補正係数ＦＰＫＰを算出する。

前段のスイッチ３５は、燃料カットの有無に応じて切り替えられ、圧力差ΔＦｐを通常用積分器３６または燃料カット用積分器３７のいずれか一方に入力する。
通常用積分器３６は、燃料カット以外の通常時において、圧力差ΔＦｐに基づく積分演算を行い、通常用積分補正係数ＦＰＩｓｔを算出する。
一方、燃料カット用積分器３７は、燃料カット時において、圧力差ΔＦｐに基づく積分演算を行い、燃料カット用積分補正係数ＦＰＩｆｃ（＜ＦＰＩｓｔ）を算出する。

後段のスイッチ３８は、燃料カットの有無に応じて、スイッチ３５と連動して切り替えられ、通常用積分器３６または燃料カット用積分器３７のいずれか一方の算出結果を、最終的な積分補正係数ＦＰＫＩとして出力する。
積分補正係数ＦＰＫＩは、比例補正係数ＦＰＫＰとともに、燃料ポンプ１０に対するフィードバック制御用の補正係数となる。

加算器３９は、噴射燃料流量Ｑｆに応じた基本デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｂと、比例補正係数ＦＰＫＰと、積分補正係数ＦＰＫＩとを加算して、燃料ポンプ駆動装置７に対する制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒを算出する。
すなわち、基本デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｂは、比例補正係数ＦＰＫＰおよび積分補正係数ＦＰＫＩにより補正されて、最終的な制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒとなる。

以下、燃料ポンプ駆動装置７は、ＥＣＵ１６からの制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒに応じて、燃料ポンプ１０への供給電圧をデューティ制御することにより調整する。
これにより、燃料ポンプ１０の吐出量が制御されて、デリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐが目標燃圧Ｆｐｏｂｊに一致するように制御される。

このとき、燃料ポンプフィードバック制御用の積分器として、通常用積分器３６および燃料カット用積分器３７を有しており、スイッチ３５、３８による各積分器３６、３７の切り替えは、燃料カット時か、または燃料カット以外の通常時かに応じて、以下のように行われる。

まず、上記の通り、目標燃圧Ｆｐｏｂｊとデリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐとの圧力差ΔＦｐが算出されると、圧力差ΔＦｐに基づく燃料ポンプフィードバック制御用の補正係数として、比例器３４では比例補正係数ＦＰＫＰが演算され、積分手段では積分補正係数ＦＰＫＩが演算される。
このとき、積分手段においては、積分補正係数ＦＰＫＩを演算するために、エンジン１が燃料カット中であるか否かに応じて、通常用積分器３６または燃料カット積分器３７のいずれかが、スイッチ３５、３８の切り替えにより選択される。

これにより、燃料カット中は、圧力差ΔＦｐがスイッチ３５を介して燃料カット用積分器３７に入力されるので、通常用積分器３６で演算された通常用積分補正係数ＦＰＩｓｔが保持される。
一方、燃料カット以外の通常時には、圧力差ΔＦｐがスイッチ３５を介して通常用積分器３６に入力されるので、燃料カット用積分器３７で演算された積分補正係数ＦＰＩｆｃが保持される。

すなわち、エンジン１の運転状態に応じて、燃料カット以外の通常時には通常用積分器３６により通常用積分補正係数ＦＰＩｓｔが演算され、燃料カット時には燃料カット用積分器３７により燃料カット用積分補正係数ＦＰＩｆｃが演算される。
そして、演算された積分補正係数ＦＰＩｓｔ、ＦＰＩｆｃのいずれか一方が、スイッチ３８を介して、燃料ポンプフィードバック制御用の最終的な積分補正係数ＦＰＫＩとして出力される。

以下、積分補正係数ＦＰＫＩは、加算器３９により、比例積分補正係数ＦＰＫＰとともに基本デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｂに加算され、制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒとして燃料ポンプ駆動装置７へと出力される。

このように、エンジン１の運転状態が、燃料カット中であるか、または燃料カット以外の通常時であるかに応じて、積分手段で使用する積分器３６、３７を切り替えることにより、デリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐが常に目標燃圧Ｆｐｏｂｊと一致するように、燃料ポンプ１０に対するフィードバック制御を実現することができ、燃料カット復帰後での空燃比Ａ／Ｆの過度なリッチ化を回避することができる。

次に、図４のタイミングチャートを参照しながら、図２に示したこの発明の実施の形態１による燃料ポンプフィードバック制御手段の動作について、さらに具体的に説明する。
図４においては、燃料カット判定フラグＣＦＬＧ、燃料ポンプ制御フラグＰＦＬＧ、空燃比Ａ／Ｆ、噴射燃料流量Ｑｆ、制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒ、燃圧Ｆｐ、通常用積分補正係数ＦＰＩｓｔ、燃料カット用積分補正係数ＦＰＩｆｃ、および、最終的な積分補正係数ＦＰＫＩの各時間変化が、相互関係とともに示されている。

図４において、燃料ポンプ制御フラグＰＦＬＧは、常に「１」にセットされており、燃料カット中でも燃料ポンプ１０は制御される。
まず、時刻０から時刻Ｔ１までの燃料カットがない通常運転状態においては、燃料ポンプフィードバック制御により、燃料ポンプ１０に最適な電圧が供給され、デリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐが目標燃圧Ｆｐｏｂｊと一致するように、燃料ポンプ１０からの吐出量が制御される。

次に、時刻Ｔ１において、燃料カット制御が行われると、燃料カット判定フラグＣＦＬＧが「１」にセットされ、燃料噴射弁１３からの噴射燃料量Ｑｆが「０」となる。
このとき、燃料ポンプ駆動装置７に対する制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒは、通常とりうる制御デューティ値よりも低い値（たとえば、３０［％］）に設定する。

なお、時刻Ｔ１において、制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒを通常値よりも低減設定する理由は、燃料カット中では燃料噴射弁１３からの噴射燃料流量Ｑｆが「０」となることから、燃料カット以外の通常時での制御デューティ値で燃料ポンプ１０を駆動させると、燃圧Ｆｐを低下させる要因がなくなって、燃圧Ｆｐが目標燃圧Ｆｐｏｂｊを超えてしまい、燃料カット復帰時にＥＣＵ１６で演算した噴射燃料量Ｑｆ以上の燃料を燃料噴射弁１３からエンジン１に供給し、空燃比Ａ／Ｆがリッチ化する可能性があるので、これを回避するためである。

また、時刻Ｔ１において、制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒを「０」に設定して燃料ポンプ１０を停止させると、燃料カット復帰時に燃料の輸送遅れの原因となって、燃料カット復帰後の空燃比Ａ／Ｆのリーン化を招くので、図４に示すように、制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒは、通常値よりも低減されるものの「０」よりは大きい値に設定される。

また、燃料カット制御が実行された時刻Ｔ１の直後において、燃料ポンプフィードバック制御の積分補正係数ＦＰＫＩは、通常用積分補正係数ＦＰＩｓｔの値から、前回の燃料カット中に演算された燃料カット用積分補正係数ＦＰＩｆｃの値に切り替わる。
そして、時刻Ｔ１（燃料カット）の直後の燃料ポンプフィードバック制御ルーチンの１回目は、前回の燃料カット復帰直前の燃料ポンプフィードバック制御ルーチンで演算した燃料カット用積分補正係数ＦＰＩｆｃを初期値として実行される。

また、時刻Ｔ１（燃料カット）の直前の燃料ポンプフィードバック制御ルーチンで演算された通常用積分補正係数ＦＰＩｓｔは、燃料カットから通常復帰する時刻Ｔ２まで保持される。
時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの燃料カット中の期間においては、燃料カット用積分補正係数ＦＰＩｆｃが、燃料ポンプフィードバック制御の積分補正係数ＦＰＫＩとして燃料ポンプ１０に対するフィードバック制御の補正に用いられる。

次に、時刻Ｔ２において、燃料カットから通常復帰すると、燃料カット判定フラグＣＦＬＧが「０」にリセットされ、燃料噴射弁１３からの燃料噴射が再開されるとともに、使用積分器は、燃料カット用積分器３７から通常用積分器３６に切り替わる。
これにより、最終的な積分補正係数ＦＰＫＩは、燃料カット用積分補正係数ＦＰＩｆｃから、時刻Ｔ１から保持されている通常用積分補正係数ＦＰＩｓｔに切り替わる。

このように、積分補正係数ＦＰＫＩが切り替わることにより、燃料カット復帰直前に演算された燃料カット用積分補正係数ＦＰＩｆｃは、時刻Ｔ２から次に使用される時刻Ｔ３まで更新されずに保持される。
また、燃料カット復帰した時刻Ｔ２の後の燃圧Ｆｐは、急激な変動することがなく、目標燃圧Ｆｐｏｂｊ（図４内の燃圧Ｆｐと重なった破線参照）と一致するように制御される。

次に、時刻Ｔ３において再び燃料カットが行われると、上述と同様に、積分補正係数ＦＰＫＩを演算する積分器が通常用積分器３６から燃料カット用積分器３７に切り替わり、積分補正係数ＦＰＫＩは、通常用積分補正係数ＦＰＩｓｔから、時刻Ｔ２から保持されていた燃料カット用積分補正係数ＦＰＩｆｃに更新され、燃料カット直後の燃料ポンプフィードバック制御ルーチンが実行される。
また、時刻Ｔ３（燃料カット）の直前の燃料ポンプフィードバック制御ルーチンで演算された通常用積分補正係数ＦＰＩｓｔは、燃料カットから通常復帰する時刻Ｔ４まで保持される。

次に、時刻Ｔ４において、燃料カットから通常復帰すると、上述と同様に、燃料噴射弁１３からの燃料噴射が再開されるとともに、燃料ポンプフィードバック制御の積分補正係数ＦＰＫＩは、燃料カット用積分補正係数ＦＰＩｆｃから通常用積分補正係数ＦＰＩｓｔに切り替わる。

このように、燃料カット時と燃料カット以外の通常時とで、燃料ポンプフィードバック制御の積分補正係数ＦＰＫＩが切り替わることにより、デリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐは、目標燃圧Ｆｐｏｂｊに対して、オーバーシュートやアンダーシュートを起こすことなく、確実に目標燃圧Ｆｐｏｂｊと一致するように制御することができる。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、燃圧Ｆｐの検出値と目標燃圧Ｆｐｏｂｊとの圧力差ΔＦｐに応じて燃料タンク９の燃料ポンプ１０への供給電圧を制御し、燃料ポンプ１０の吐出量を少なくとも積分演算を用いてフィードバック制御する装置において、燃料カット時と燃料カット以外の通常時とに応じて、燃料ポンプフィードバック制御の積分補正係数ＦＰＫＩを算出するために、少なくとも２つの積分器３６、３７を設けたので、燃料カット中の燃圧Ｆｐが上昇することを抑制することができ、燃料カット復帰後の空燃比Ａ／Ｆを過度にリッチ化することもない。

また、燃料カット時と燃料カット以外の通常時との運転状態の違いによらず、燃圧Ｆｐが目標燃圧Ｆｐｏｂｊと一致するように燃料ポンプフィードバック制御を行うことから、デリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐと目標燃圧Ｆｐｏｂｊとの圧力差ΔＦｐを抑制することができる。
また、この結果、燃料カット復帰時において、燃料ポンプフィードバック制御の補正係数ＦＰＫＰ、ＦＰＫＩにより、デリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐを減少させる方向または増加させる方向への過度の補正を回避することができる。

上記実施の形態１（図２）では、ＥＣＵ１６内の燃料ポンプフィードバック制御手段に２つの積分器３６、３７を設け、燃料カット中でも燃料ポンプ１０を制御して燃圧Ｆｐを目標燃圧Ｆｐｏｂｊに維持させたが、図５のように、燃料ポンプフィードバック制御手段に、増量デューティ値演算部４２（燃料ポンプ供給電圧増量制御手段）を設け、燃料カット中は燃料ポンプ１０の制御を停止し、燃料カット復帰時に一時的に供給電圧を増大させて燃圧を目標燃圧に復帰させてもよい。

以下、図１および図３とともに、図５〜図７を参照しながら、この発明に関連した参考例１による燃料ポンプフィードバック制御手段について詳細に説明する。
なお、参考例１に係る内燃機関の燃料供給装置の全体構成は、図１に示した通りであり、ＣＰＵ２０の一部機能すなわちＲＯＭ２２内のプログラムの一部が変更されているのみである。

図５は参考例１に係るＥＣＵ１６内の燃料ポンプフィードバック制御手段の構成例を示す機能ブロック図であり、前述（図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

図６は図５内の増量デューティ値演算部４２で用いられるマップデータを示す説明図であり、燃圧差△Ｆｐと増量デューティ値△Ｄｕｔｙとの関係を示している。
図６のマップデータは、ＥＣＵ１６内のＲＯＭ２２にあらかじめ格納されている。
また、図７は参考例１による燃料ポンプフィードバック制御手段の動作を示すタイミングチャートである。

図５において、ＥＣＵ１６内の燃料ポンプフィードバック制御手段は、前述の積分手段に代えて、積分器４０と、スイッチ４１と、増量デューティ値演算部４２と、加算器４３とを備えている。

積分器４０は、切り替え機能を有しておらず、運転状態とは無関係に、燃圧差ΔＦｐに基づいて算出した積分補正係数ＦＰＫＩを加算器３９に入力する。
スイッチ４１は、燃料カット復帰直後のみに接点（ＯＮ）されて、燃圧差ΔＦｐを増量デューティ値演算部４２に入力する。

増量デューティ値演算部４２は、スイッチ４１のＯＮ時のみに、燃圧差ΔＦｐに基づいて増量デューティ値ΔＤｕｔｙを算出し、加算器４３に入力する。
加算器４３は、加算器３９の出力側に挿入されており、比例補正係数ＦＰＫＰおよび積分補正係数ＦＰＫＩで補正された基本デューティＤｕｔｙ＿Ｂに対して、さらに増量デューティ値ΔＤｕｔｙによる補正を加えて、最終的な制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒとして燃料ポンプ駆動装置７に出力する。

図５に示す燃料ポンプ供給電圧増量制御手段は、エンジン１の燃料カット復帰時における燃圧Ｆｐの検出値に応じて、燃料カット復帰時での燃料ポンプ１０への供給電圧を一時的に増大させて、燃圧Ｆｐを目標燃圧Ｆｐｏｂｊに復帰させるようになっている。
以下、燃料カット復帰時での、燃圧差ΔＦｐに基づく増量デューティ値ΔＤｕｔｙの演算と、増量デューティ値ΔＤｕｔｙによる制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒを増加補正につて説明する。

まず、燃料ポンプフィードバック制御手段の基本的な処理動作は、前述の実施の形態１の場合と同様である。
すなわち、目標燃圧Ｆｐｏｂｊとデリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐとの圧力差ΔＦｐを算出し、圧力差ΔＦｐに基づく比例器３４および積分器４０での演算により、比例補正係数ＦＰＫＰおよび積分補正係数ＦＰＫＩを算出する。

また、エアフローセンサなどの検出信号に基づき、燃料噴射弁１３の燃料噴射幅（作動遅れ時間を除いた燃料噴射弁１３の開弁時間）を算出するとともに、クランク角センサ４の検出信号（エンジン１の回転速度）に基づき、燃料噴射弁１３で噴射される噴射燃料流量Ｑｆを算出する。
さらに、図３に示したマップデータを用いて、噴射燃料流量Ｑｆに応じた基本デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｂを算出する。

以下、燃料カット以外の通常時においては、スイッチ４１がＯＦＦ状態で増量デューティ値演算部４２が機能していないので、基本デューティＤｕｔｙに比例補正係数ＦＰＫＰおよび積分補正係数ＦＰＫＩを加算した値が、そのまま燃料ポンプ駆動装置７に対する制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒとして算出され、前述と同様の燃料ポンプフィードバック制御が行われる。

一方、燃料カット時においては、図５の燃料ポンプフィードバック制御手段が機能せず、制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒは「０」となり、燃料ポンプ１０は停止状態となる。
その後、燃料カットから通常復帰直後においては、スイッチ４１が接点（ＯＮ）作動して増量デューティ値演算部４２が機能し、制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒを一時的に増大補正するための増量デューティ値ΔＤｕｔｙの演算が行われる。
このとき、増量デューティ値ΔＤｕｔｙは、燃料カット復帰時に燃圧Ｆｐを素早く目標燃圧Ｆｐｏｂｊに復帰させるための補正値であり、燃料カット復帰時の燃圧差ΔＦｐの大きさ応じて、制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒも増大させるようになっている。

すなわち、増量デューティ値演算部４２は、図６のマップデータから燃圧差ΔＦｐに応じた増量デューティ値ΔＤｕｔｙを算出する。
図６において、増量デューティ値ΔＤｕｔｙは、燃圧差ΔＦｐの小さい領域では「０」に設定されている。

なぜなら、燃料カット復帰時の燃圧差ΔＦｐが小さい領域では、燃料カット復帰後の燃料噴射の再開においても、燃圧Ｆｐが過度に低下することがなく、逆に、増量デューティ値ΔＤｕｔｙを加算することによって目標燃圧Ｆｐｏｂｊ以上になり、ＥＣＵ１６で演算される噴射燃料流量Ｑｆよりも多量に燃料噴射される可能性があるので、これを回避するためである。

こうして算出した増量デューティ値ΔＤｕｔｙは、加算器４３において、比例補正係数ＦＰＫＰおよび積分補正係数ＦＰＫＩと同様に、基本デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｂに加算される。
これにより、最終的な制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒが算出され、ＥＣＵ１６から燃料ポンプ駆動装置７に出力される。

以上のように、燃料カット復帰時の直後において、燃圧差ΔＦｐに応じた増量デューティ値ΔＤｕｔｙで補正した制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒを設定することにより、燃料カット中にデリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐが低下した場合でも、燃料カット復帰時に燃圧Ｆｐを目標燃圧Ｆｐｏｂｊに素早く追従させることができる。

次に、図７のタイミングチャートを参照しながら、図５に示した参考例１による燃料ポンプフィードバック制御手段の動作について、さらに具体的に説明する。
図７においては、燃料カット判定フラグＣＦＬＧ、燃料ポンプ制御フラグＰＦＬＧ、空燃比Ａ／Ｆ、噴射燃料流量Ｑｆ、制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒ、燃圧Ｆｐの各時間変化が、相互関係とともに示されている。

図７において、燃料ポンプ制御フラグＰＦＬＧは、燃料カット以外の通常時には「１」にセットされ、燃料カット中では「０」にリセットされて燃料ポンプ１０を停止状態とする。
まず、時刻０から時刻Ｔ１までの通常運転状態においては、燃料ポンプフィードバック制御によって、燃料ポンプ１０の駆動力が最適に制御される。

時刻Ｔ１において燃料カットが始まると、燃料ポンプ制御フラグＰＦＬＧが「０」にリセットされ、燃料ポンプフィードバック制御が停止するとともに、燃料ポンプ１０の駆動力が「０」となる。
したがって、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの燃料カット中においては、燃料ポンプ１０の駆動力がなくなるので、デリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐが徐々に低下していく。

次に、時刻Ｔ２において燃料カットから通常復帰すると、燃料ポンプ制御フラグＰＦＬＧが「１」にセットされ、燃料ポンプフィードバック制御が再開されるとともに、図６のマップデータから、燃料カット復帰直後の圧力差ΔＦｐに応じた増量デューティ値ΔＤｕｔｙが算出され、増量デューティ値ΔＤｕｔｙを加算した制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒが算出される。

すなわち、燃料カット復帰時の時刻Ｔ２からＴ２２までの期間において、一時的に制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒを増量させ（図７内のハッチング部参照）、燃料ポンプ１０の供給電圧を増大させる。

以上のように、参考例１によれば、燃料カット復帰時のデリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐに応じて、燃料カット復帰時の制御デューティ値Ｄｕｔｙ＿Ｒを増大させて燃料ポンプ１０への供給電圧を増大させるので、燃料カット中にデリバリパイプ１４内の燃圧Ｆｐが低下していても、低下した燃圧Ｆｐを素早く目標燃圧Ｆｐｏｂｊに復帰させることができる。
したがって、燃料カット復帰後の燃料噴射弁１３からの燃料噴射流量が不足することがなく、デリバリパイプ１４内の燃圧不足に起因した空燃比Ａ／Ｆのリーン化を招くこともないので、適正な燃料ポンプフィードバック制御を実現することができる。

この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料供給装置を概略的に示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１による燃料ポンプフィードバック制御手段の具体的構成例を示す機能ブロック図である。 図２内の基本デューティ演算部で用いられる噴射燃料流量と基本デューティ値との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による燃料ポンプフィードバック制御手段の動作を示すタイミングチャートである。 この発明に関連した参考例１による燃料ポンプフィードバック制御手段の具体的構成例を示す機能ブロック図である。 図５内の増量デューティ値演算部で用いられる燃圧差と増量デューティ値との関係を示す説明図である。 参考例１による燃料ポンプフィードバック制御手段の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）、２ 吸気圧センサ、３ スロットルバルブ、４ クランク角センサ、５ 吸気管、６ バッテリ、７ 燃料ポンプ駆動装置、９ 燃料タンク、１０ 燃料ポンプ、１２ 燃料流路（燃料配管）、１３ 燃料噴射弁、１４ デリバリパイプ（燃料配管）、１５ 燃圧センサ、１６ ＥＣＵ、２０ ＣＰＵ、２２ ＲＯＭ、３０ 噴射燃料流量演算部、３１ 基本デューティ演算部、３２ 目標燃圧設定部、３３ 減算器、３５、３８、４１ スイッチ、３６ 通常用積分器、３７ 燃料カット用積分器、３９、４３ 加算器、４０ 積分器、４２ 増量デューティ値演算部、Ｄｕｔｙ＿Ｂ 基本デューティ、Ｄｕｔｙ＿Ｒ 制御デューティ値、ΔＤｕｔｙ 増量デューティ値、Ｆｐ 燃圧、Ｆｐｏｂｊ 目標燃圧、ΔＦｐ 燃圧差、ＦＰＩｆｃ 燃料カット用積分補正係数、ＦＰＩｓｔ 通常用積分補正係数、ＦＰＫＩ 積分補正係数、Ｑｆ 噴射燃料流量。

Claims (1)

1. 内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、
   燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁に供給するための燃料配管と、
   前記燃料タンク内の燃料を前記燃料配管に圧送する燃料ポンプと、
   前記燃料配管内の燃料の圧力を燃圧として検出する燃圧センサと、
   前記燃料ポンプへの供給電圧を調整する燃料ポンプ駆動装置と、
   前記燃料ポンプ駆動装置を制御する燃料ポンプフィードバック制御手段とを備え、
   前記燃料ポンプフィードバック制御手段は、前記内燃機関の運転状態と前記燃圧の検出値とに応じた積分演算を行い、前記燃料配管内の燃圧が目標燃圧と一致するように、前記燃料ポンプ駆動装置を駆動して前記燃料ポンプへの供給電圧を制御する内燃機関の燃料供給装置において、
   前記燃料ポンプフィードバック制御手段は、
   前記内燃機関の燃料カット時に燃料カット用積分補正係数を算出する燃料カット用積分器と、
   前記内燃機関の燃料カット以外の通常時に通常用積分補正係数を算出する通常用積分器とを有し、
   前記内燃機関の燃料カット制御が実行された場合には、前記通常用積分器で演算された通常用積分補正係数を保持した状態で、前記通常用積分器から前記燃料カット用積分器に切り替えて、前記燃料カット用積分器で演算された燃料カット用積分補正係数を用い、
   前記燃料カット制御が終了して通常復帰した場合には、前記燃料カット用積分器から前記通常用積分器に切り替えて、前記通常用積分器で演算された通常用積分補正係数を用いて、前記燃料ポンプ駆動装置に対する駆動信号を補正し、
   前記燃料カット用積分補正係数は、前記通常用積分補正係数よりも小さい値に設定されたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。

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