JP5054795B2 - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給制御装置に関し、詳しくは、燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプと、燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を設定圧に調整するプレッシャレギュレータとを備えた内燃機関において、燃料ポンプを制御する燃料供給制御装置に関する。

従来、燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を設定圧に調整するプレッシャレギュレータを備えた内燃機関において、プレッシャレギュレータを通じて燃料タンクに帰還する燃料の流量を検出するフューエルフローセンサを設け、前記帰還燃料流量の検出値に基づいて燃料ポンプの駆動電流を制御することで、プレッシャレギュレータを通じて燃料タンクに帰還する余剰燃料の量が過剰になることを抑制するようにした燃料圧力制御装置が知られている。

特開平９−１２６０２７号公報

しかし、上記のフューエルフローセンサを備える装置では、燃料ポンプ制御のためにセンサを追加することになり、システムコストを増加させてしまうという問題があると共に、余剰燃料流量が脈動することで、最小限の余剰燃料流量まで高精度に低下させることが困難であるという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、低コストで、かつ、余剰燃料流量を精度良く低下させることができる内燃機関の燃料供給制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本願発明は、学習モードにおいて、燃料ポンプの操作量を、燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を低下させる方向に一時的に変化させ、この操作量の変化に伴う燃料の供給圧の変化を推定し、燃料供給圧の変化が第１閾値を下回る場合に、燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を低下させる方向に前記操作量の学習補正分を更新し、燃料供給圧の変化が第１閾値以上である第２閾値を上回る場合に、燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を増加させる方向に操作量の学習補正分を更新し、学習補正分を含んだ操作量を出力して燃料ポンプを駆動するようにした。

ここで、操作量の変化に伴う燃料の供給圧の変化は、燃料噴射弁が噴射した燃料で形成される混合気の空燃比に基づいて推定でき、操作量を変化させたときの空燃比の変化が第１閾値を下回る場合に、燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を低下させる方向に操作量の学習補正分を更新し、前記空燃比の変化が第１閾値以上である第２閾値を上回る場合に、燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を増加させる方向に操作量の学習補正分を更新することができる。

上記発明によると、余剰燃料流量を精度良く低下させ、以って、燃料ポンプの消費電力を最大限に低下させることができる内燃機関の燃料供給制御装置を、低コストに実現できる。

実施形態における内燃機関のシステム構成図である。 実施形態におけるポンプ駆動電圧の設定ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態におけるポンプ駆動電圧の学習ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態における目標ポンプ駆動電流の設定ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態における目標ポンプ駆動電流の学習ルーチンを示すフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る燃料供給制御装置を備える車両用内燃機関のシステム図である。
図１において、内燃機関１は、吸気通路（吸気ポート）２に燃料噴射弁３を備え、燃料噴射弁３が噴射した燃料を、空気と共に吸気バルブ４を介して燃焼室５内に吸引する。
燃焼室５内の燃料は、点火プラグ６による火花点火によって着火燃焼し、燃焼室５内の燃焼ガスは、排気バルブ７を介して排気通路８に排出される。

燃料噴射弁３よりも上流側の吸気通路２には、スロットルモータ９で開閉する電子制御スロットル１０を配してあり、電子制御スロットル１０の開度によって内燃機関１の吸入空気量を調整する。
また、燃料タンク１１内の燃料をモータ駆動式の燃料ポンプ１２によって燃料噴射弁３に圧送する燃料供給装置１３を備えている。

燃料供給装置１３は、燃料タンク１１、燃料ポンプ１２、プレッシャレギュレータ（機械式圧力調整弁）１４、燃料ギャラリー配管１５、燃料供給配管１６、燃料戻し配管１７を含む。
燃料ポンプ１２は、電動モータでポンプインペラを回転駆動する電動式ポンプであり、燃料タンク１１内に配置してある。

燃料ポンプ１２の吐出口と燃料ギャラリー配管１５とは、燃料供給配管１６によって連通され、更に、燃料ギャラリー配管１５に各燃料噴射弁３の燃料供給口を接続してある。
燃料戻し配管１７は、燃料タンク１１内で燃料供給配管１６から分岐延設し、燃料戻し配管１７の他端は、燃料タンク１１内に開口する。
プレッシャレギュレータ１４は、燃料戻し配管１７を開閉する弁体と、該弁体を燃料戻し配管１７上流側の弁座に向けて押圧するコイルスプリングなどの弾性部材とを備え、燃料供給配管１６内の燃料圧力が設定圧（例えば３５０kPa）を超えると開弁して、燃料供給配管１６ｂ内の燃料を燃料タンク１１内にリリーフし、前記燃料供給配管１６内の燃料圧力が設定圧を下回ると閉弁して燃料のリリーフを停止することで、前記燃料圧力を設定圧付近に維持する。

駆動手段としてのＦＰＣＭ（フューエル・ポンプ・コントロール・モジュール）１８は、燃料ポンプ１２を構成するモータの通電制御を通じて、燃料ポンプ１２の吐出量（吐出圧）を制御する。
一方、マイクロコンピュータを備えるＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）３１は、燃料噴射弁３や電子制御スロットル１０などに対する操作信号の出力（内燃機関１の制御）を行うと共に、燃料ポンプ１２の操作量の指示値を演算してＦＰＣＭ１８に出力する。

尚、ＥＣＭ３１が、ＦＰＣＭ１８のハードウエア及び制御機能を備えるシステムであってもよい。
ＥＣＭ３１は、内燃機関１の運転条件を検出する各種センサの出力信号を入力し、これらの信号に基づいて、燃料噴射弁３や電子制御スロットル１０などの操作量を演算し、また、燃料ポンプ１２の操作量の指示値を演算する。

前述の各種センサとして、図外のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ３４、内燃機関１の吸入空気流量ＱＡを検出するエアフローセンサ３５、内燃機関１の回転速度ＮＥを検出する回転センサ３６、内燃機関１の冷却水温度ＴＷ（機関温度）を検出する水温センサ３７、排気中の酸素濃度に応じて内燃機関１の空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ（空燃比検出手段）３８などを設けてある。

ＥＣＭ３１は、吸入空気流量ＱＡと機関回転速度ＮＥとに基づいて基本噴射パルス幅ＴＰ（基本燃料噴射量）を演算する一方、空燃比センサ３８の出力から検出した実際の空燃比を目標空燃比に近づけるための空燃比フィードバック補正係数や、冷機時や高負荷域で燃料噴射量を増量補正するための補正係数などを演算し、これら補正係数で基本噴射パルス幅ＴＰを補正して、最終的な噴射パルス幅ＴＩ（燃料噴射量）を演算する。

そして、各気筒の噴射タイミングになると、燃料噴射弁３に対して噴射パルス幅ＴＩの噴射パルス信号を出力し、燃料噴射弁３による燃料噴射を制御する。
燃料噴射弁３は、噴射パルス幅ＴＩに相当する時間だけ開弁し、開弁時間（噴射パルス幅ＴＩ）に比例する量の燃料を噴射する。
また、ＥＣＭ３１は、内燃機関１の負荷（基本噴射パルス幅ＴＰ）や機関回転速度ＮＥなどに基づいて点火時期を演算し、該点火時期において点火プラグ６による火花点火がなされるように、図外の点火コイルへの通電を制御する。

また、ＥＣＭ３１は、アクセル開度ＡＣＣなどから電子制御スロットル１０の目標開度を演算し、電子制御スロットル１０の実開度が目標開度になるようにスロットルモータ９を駆動制御する。
以下では、ＥＣＭ３１による、燃料ポンプ１２の駆動電圧指示値（操作量）の演算を詳細に説明する。

図２のフローチャートは、ＥＣＭ３１が、設定時間（例えば１０ms）毎に割り込み実行するポンプ駆動電圧演算ルーチンを示す。
ステップＳ１０１では、機関運転状態に応じて基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥを算出する。
尚、本実施形態の燃料ポンプ１２は、駆動電圧・駆動電流が高いほど、その吐出量・吐出圧が増大する特性のポンプである。

基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥは、機関負荷（基本噴射パルス幅ＴＰ）と機関回転速度ＮＥとに基づき算出され、具体的には、高回転・高負荷ほど基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥをより高い値に算出する。
但し、燃料ポンプ１２の吐出量のばらつきなどによって、駆動電圧と吐出量との相関にずれが生じる場合があり、吐出量が少なくなる側にばらつくと、燃料噴射弁３に供給される燃料の圧力が所期値よりも低下することで燃料噴射量が少なくなり、空燃比がリーン化してしまう可能性がある。

そこで、基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥは、ばらつきによって燃料ポンプ１２の吐出量が標準よりも少なくなっても、プレッシャレギュレータ１４から余剰燃料がリリーフされるように、余裕分を含めて高めに設定してある。
ステップＳ１０１で基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥを算出すると、次のステップＳ１０２では、基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥを、学習補正値ＶＬＲＮ及び学習モード補正値ＶＨＯＳで補正し、該補正結果を最終的なポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰに設定する。

具体的には、数１に示すように、基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥから学習補正値ＶＬＲＮを減算し、更に、学習モード補正値ＶＨＯＳを減算した値を、最終的なポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰ（ポンプ操作量）とする。

前記学習補正値ＶＬＲＮは、基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥによって発生する過剰な余剰燃料を極力少なくするように学習する値であり、後述の図３のフローチャートに従って更新学習される。

また、前記学習モード補正値ＶＨＯＳは、学習補正値ＶＬＲＮが適正値であるか否かを判断するために、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを一時的に変化させて、空燃比変化を意図的に発生させる値である。
ＥＣＭ３１は、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰ（ポンプ電圧指示値）の信号を、ＦＰＣＭ１８に送信し、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰ（ポンプ電圧指示値）の信号を受けたＦＰＣＭ１８（駆動手段）では、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰに応じて設定したデューティで、燃料ポンプ１２への電源供給を断続するスイッチング素子のオン・オフを制御する。

図３のフローチャートは、ＥＣＭ３１が、設定時間（例えば１０ms）毎に割り込み実行するポンプ駆動電圧の学習ルーチンを示す。
ステップＳ２０１では、学習補正値ＶＬＲＮの学習モード条件が成立しているか否かを判断する。
前記学習モード条件としては、内燃機関１の定常運転状態であるか否かを、アクセル開度ＡＣＣ、機関負荷（基本噴射パルス幅ＴＰ）、機関回転速度ＮＥなどの単位時間当たり変化量が閾値を下回っているか否かに基づいて判断する。

そして、定常運転状態である場合には、学習モード条件が成立していると判断して、ステップＳ２０２へ進む。
尚、学習モード条件として、内燃機関１の暖機が完了していること、内燃機関１に組み合わされる変速機がニュートラル状態であること、内燃機関１の始動からの経過時間が設定時間を越えていること、燃料温度（機関温度）が上限温度を下回っていること、内燃機関１で駆動する外部負荷（エアコン用コンプレッサなど）の状態が安定していること、前記外部負荷の作動が停止していること、機関負荷及び機関回転速度が設定領域内であること、などを判断してもよい。

ステップＳ２０２（操作量変更手段）では、前記学習モード補正値ＶＨＯＳを、初期値である０Ｖからステップ的に設定値Ｖ１（＞０Ｖ）にまで増大させ、設定時間ｔ１後に前記設定値Ｖ１から０にまでステップ的に戻す。
即ち、学習モード補正値ＶＨＯＳは、学習モードにおいて設定時間ｔ１だけ設定値Ｖ１を維持し、それ以外は０を保持する。

学習モード補正値ＶＨＯＳは、数１に示したように、基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥの減算補正項であり、学習モード補正値ＶＨＯＳの値を０Ｖよりも大きなプラスの値に設定すると、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰは学習モード補正値ＶＨＯＳ分だけ減少することになり、燃料ポンプ１２の吐出量は低下する。
ここで、学習モード補正値ＶＨＯＳによってポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを一時的に減少補正する期間である設定時間ｔ１、及び、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰの減少補正幅に相当する設定値Ｖ１は、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰの減少補正によって燃料噴射弁３の単位時間当たりの噴射量が減少変化して空燃比が変化し、かつ、空燃比センサ３８で検知できる程度の空燃比変化が発生するようにし、更に、空燃比のオーバーリーンによる失火や、トルク減少によるショックが発生しない程度に設定する。

設定時間ｔ１及び設定値Ｖ１が小さいと、空燃比センサ３８で検知できる程度の空燃比変化が発生しなかったり、気筒間での燃焼ばらつきや燃料脈動に影響されて発生する空燃比変動と、ポンプ駆動電圧による空燃比変化とを区別して検出できなくなったりし、逆に、設定時間ｔ１及び設定値Ｖ１が過大であると、空燃比のオーバーリーンによる失火や、運転者が感じるトルクショックを発生させることになってしまう。

そこで、内燃機関１の運転性の悪化を抑制しつつ、空燃比変化を検出できる程度の大きさに、設定時間ｔ１及び設定値Ｖ１を設定する。
尚、設定値Ｖ１だけポンプ駆動電圧を低下させる期間は、時間で規定する代わりに、機関回転数の積算値や吸入空気量の積算値が閾値を超えるまでの期間とすることができ、更に、設定値Ｖ１及び該設定値Ｖ１を適用する期間（設定時間ｔ１など）を、機関負荷や機関回転速度などの機関運転条件に応じて可変に設定してもよい。

ステップＳ２０２において、学習モード補正値ＶＨＯＳの一時的な立ち上げによってポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを一時的に減少補正すると、ステップＳ２０３（燃圧変化推定手段）では、係るポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰの減少補正で発生した空燃比の変化量ΔＡＦ（空燃比変化量の絶対値）が、第１閾値ΔＡＦ１以内であるか否かを判別する。
ここで、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰの減少補正によって燃料ポンプ１２の吐出量が減ることで、燃料噴射弁３に対する燃料の供給圧がプレッシャレギュレータ１４の設定圧を下回るようになると、燃料噴射弁３が単位時間当たりに噴射する燃料量が減少して、空燃比がリーン化することになるから、前記空燃比の変化量ΔＡＦは、ポンプ電圧の減少補正に伴って発生した空燃比のリーン化幅を示すことになる。

ここで、学習モード補正値ＶＨＯＳによってポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを補正したことによる空燃比変化を、空燃比センサ３８が検出するまでには遅れがある。そこで、空燃比センサ３８が検出した空燃比のサンプリング期間として、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰの補正タイミングから前記遅れを見込んだ期間を設定し、係るサンプリング期間において、学習モード補正値ＶＨＯＳによる補正を行っていないとき（非学習モード）における平均空燃比と、リーン側に変化する空燃比との差ΔＡＦを、実空燃比のサンプリング周期毎に検出する。

そして、サンプリング期間において検出した差ΔＡＦのうちの最大値、即ち、サンプリング期間において空燃比が最もリーン側に変化したときの空燃比と非学習モードにおける平均空燃比との差を、学習モード補正値ＶＨＯＳによってポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを補正したことによる空燃比変化量ΔＡＦとして検出するとよい。
上記のようにして、空燃比変化量ΔＡＦを検出すれば、学習モード補正値ＶＨＯＳによる空燃比のリーン化における最大空燃比変化量を検出でき、燃料不足量を精度良く検出できる。

ここで、サンプリング期間において、空燃比がリーン側に安定した状態での空燃比又は該安定状態での平均空燃比に基づいて空燃比変化量ΔＡＦを検出することができ、係る構成とすれば、空燃比ばらつきやリーン側へのオーバーシュートなどの影響を抑制して、空燃比変化量ΔＡＦを精度良く検出できる。
空燃比の変化量ΔＡＦが第１閾値ΔＡＦ１以内である場合とは、学習モード補正値ＶＨＯＳによってポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを減少補正しても、学習モード補正値ＶＨＯＳに対応する値だけ燃圧が低下しない状態であって、基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥ−学習補正値ＶＬＲＮをポンプ駆動電圧としたときに、設定量を上回る余剰燃料が発生していて、学習モード補正値ＶＨＯＳによってポンプ駆動電圧を減少補正しても、該減少補正が過剰な余剰燃料を減少させている状態である。

即ち、プレッシャレギュレータ１４が余剰燃料を燃料タンク１１にリリーフしている状態は、燃料ポンプ１２からの吐出燃料量が、そのときの内燃機関１における消費燃料量を上回っており、余剰燃料分だけ吐出燃料量を減らしても、燃料噴射弁３に対する燃料供給圧を維持できる状態であり、余剰燃料分を上回って吐出燃料量を減らした分だけ、燃圧が減少変化（空燃比がリーン化）することになる。

従って、学習モード補正値ＶＨＯＳだけポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを減少補正しても、電圧減少分に見合うだけの空燃比変化が発生しない場合には、基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥ−学習補正値ＶＬＲＮでポンプ駆動した状態で、余剰燃料が発生していることを示す。
但し、余剰燃料が少な過ぎると、噴射動作に伴う脈動などで、燃圧が所期値を下回ってしまう可能性があるので、噴射動作に伴う脈動などが発生しても燃圧を維持できる余剰燃料量を許容最小量（＞０）として定め、この許容最小量の余剰燃料を確保できるように、前記第１閾値ΔＡＦ１を設定してある。

換言すれば、空燃比の変化量ΔＡＦが第１閾値ΔＡＦ１以内であれば、基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥを学習補正値ＶＬＲＮで補正して設定したポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰで燃料ポンプ１２を駆動したときに発生する余剰燃料量（プレッシャレギュレータ１４からのリターン燃料量）が、許容最小量を上回っている余剰燃料の過剰状態であるものと推定できるようにしてある。

そこで、ステップＳ２０３で空燃比の変化量ΔＡＦが第１閾値ΔＡＦ１以内である場合には、ステップＳ２０４（学習補正分更新手段）へ進み、それまでの学習補正値ＶＬＲＮを、修正値Ｘ（ＶＨＯＳ≦Ｘ）だけ増大させ、該増大修正後の学習補正値ＶＬＲＮを更新記憶させる。
ポンプ駆動電圧の一時的な減少補正によって発生した空燃比のリーン変化が、十分に小さい場合には、ポンプ駆動電圧を少なくとも修正値Ｘだけ減らしても、許容最小量の余剰燃料を確保できると判断し、学習補正値ＶＬＲＮを修正値Ｘだけ増大させ、相対的に、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを修正値Ｘだけ減少させ、燃料ポンプ１２の吐出量、引いては、プレッシャレギュレータ１４からリリーフされる余剰燃料量を減らすようにする。

即ち、基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥは、種々のばらつき要因によってポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰに対して得られるポンプ吐出量が最小値になっても、許容最小量の余剰燃料が得られるように高めに設定してある。
そこで、基本ポンプ駆動電圧ＶＢＡＳＥによる過剰吐出量を、学習補正値ＶＬＲＮで減らすようにするものであり、燃料ポンプ１２の吐出量が過剰な余剰燃料を発生させる場合には、学習補正値ＶＬＲＮの増大修正によってポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを段階的に減少させていく。

従って、当該燃料ポンプ１２において、余剰燃料量が最小限となる駆動電圧、換言すれば、要求噴射料が確保できる駆動電圧の範囲内で、より小さい駆動電圧に学習させることができ、過剰な余剰燃料を発生させることになる過大な電圧を印加してしまうことを抑制して、燃料ポンプ１２の電力消費を低減でき、以って、内燃機関１の燃費性能を改善できる。

尚、学習補正値ＶＬＲＮの初期値は０であり、全ての運転領域で用いる一律の補正値としても良いし、例えば機関負荷と機関回転速度とで区分される複数の運転領域毎に個別の値として更新可能に記憶し、そのときに該当している運転領域に対応して記憶されている値を更新し、また、そのときに該当している運転領域に対応して記憶されている値に基づいてポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを算出させることができる。

一方、ステップＳ２０３で空燃比の変化量ΔＡＦが第１閾値ΔＡＦ１以内でない場合、換言すれば、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰの一時的な減少補正によって、空燃比が所定以上にリーン化した場合には、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを更に修正値Ｘだけ減少させると、許容最小量の余剰燃料が得られなくなってしまうものと判断し、ステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０５（燃圧変化推定手段）では、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを一時的に減少させたときに発生した空燃比の変化量ΔＡＦ（リーン化幅）が、第２閾値ΔＡＦ２（ΔＡＦ２≧ΔＡＦ１）以上であったか否かを判断する。
空燃比の変化量ΔＡＦ（リーン化幅）が、第２閾値ΔＡＦ２未満であった場合には、更にポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを低下させる余裕はないものの、許容最小量の余剰燃料が得られているものと判断して、そのまま本ルーチンを終了させることで、学習補正値ＶＬＲＮの値を前回値に保持させる。

一方、ポンプ駆動電圧を一時的に減少させたときに発生した空燃比の変化量ΔＡＦ（リーン化幅）が、第２閾値ΔＡＦ２以上であった場合には、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰ＝ＶＢＡＳＥ−ＶＬＲＮで燃料ポンプ１２を駆動して発生する余剰燃料量が許容最小量を下回っていると判断し、ステップＳ２０６へ進む。
ステップＳ２０６（学習補正分更新手段）では、それまでの学習補正値ＶＬＲＮを、修正値Ｘだけ減少させ、該減少修正後の学習補正値ＶＬＲＮを更新記憶させる。

即ち、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを一時的に減少させたときに発生した空燃比の変化量ΔＡＦ（リーン化幅）が、第２閾値ΔＡＦ２以上であった場合には、学習補正値ＶＬＲＮによるポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰの減少補正が過大で、余剰燃料量が許容最小量を下回っていると推定できるので、学習補正値ＶＬＲＮを減少させることで、相対的にポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰ、引いては燃料ポンプ１２の吐出量を増大させ、許容最小量を上回る余剰燃料が発生するようにする。

そして、ステップＳ２０６で学習補正値ＶＬＲＮの減少させた結果、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを一時的に減少させたときに発生した空燃比の変化量ΔＡＦ（リーン化幅）が第２閾値ΔＡＦ２未満になれば、少なくとも許容最小量の余剰燃料が発生しているものと推定し、学習補正値ＶＬＲＮの減少補正を停止させることになる。
従って、燃料ポンプ１２の経時劣化などによって、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰに対して得られるポンプ吐出量が減れば、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを増大補正し、許容最小量の余剰燃料が発生するようにする。

尚、ステップＳ２０６における学習補正値ＶＬＲＮの減少補正幅（ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰの増大補正幅）と、ステップＳ２０４における学習補正値ＶＬＲＮの増大補正幅（ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰの減少補正幅）とは、同じ値であっても良いし、ステップＳ２０６における学習補正値ＶＬＲＮの減少補正幅を、ステップＳ２０４における学習補正値ＶＬＲＮの増大補正幅よりも大きく設定してもよい。

これは、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰが過大で、過剰な余剰燃料が発生する場合には、無駄に電力を消費していることになるものの、燃料噴射弁３に対する燃料供給圧を所期値に調整でき、空燃比制御性を維持できるのに対し、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰが過小な状態では、燃料噴射弁３に対する燃料供給圧が所期値を下回り、空燃比のリーン化による失火などを発生させる可能性があり、速やかな燃圧の回復が望まれるためである。

また、ステップＳ２０６における学習補正値ＶＬＲＮの減少補正（ポンプ駆動電圧の増大補正）、及び、ステップＳ２０４における学習補正値ＶＬＲＮの増大補正（ポンプ駆動電圧の減少補正）において、連続して同じ方向に補正する場合に、段階的に学習補正値ＶＬＲＮの補正幅を小さくすることができ、これによって、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰを必要最小限の値により近づけることができる。

更に、上記実施形態では、ポンプ駆動電圧ＶＰＵＭＰの一時的な減少補正による空燃比の変化（燃料噴射弁３の単位時間当たりの噴射量の変化）を、空燃比センサ３８によって排気中の酸素濃度の変化として検出したが、失火検出などのために筒内圧を検出するセンサを備える場合に、空燃比のリーン化による燃焼圧力の変化を、空燃比変化に相当する値として検出してもよい。

また、上記実施形態では、燃料ポンプ１２の駆動電圧（操作量）を、一時的に減少補正したときの空燃比変化から、前記駆動電圧を増減補正する学習を行わせたが、燃料ポンプ１２の駆動電流（操作量）を制御するシステムにおいて、ポンプ駆動電流を一時的に減少補正したときの空燃比変化から、目標ポンプ駆動電流を増減補正し、以って、燃料ポンプ１２の吐出圧を変更する学習を行わせることができ、かかる構成とした第２実施形態を、図４及び図５のフローチャートに従って以下に説明する。

図４のフローチャートは、ＥＣＭ３１が、設定時間（例えば１０ms）毎に割り込み実行する目標ポンプ駆動電流のルーチンを示す。
ステップＳ４０１では、機関運転状態に応じて基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥを算出する。
基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥは、駆動電流と吐出圧との相関におけるばらつきを考慮して、プレッシャレギュレータ１４の設定圧よりも高め燃圧（吐出圧）に対応する値に設定し、ばらつきがあってもプレッシャレギュレータ１４から余剰燃料がリリーフされるような値とする。また、高回転・高負荷側ほど燃圧の変動が大きくなることから、図中に示すように、高回転・高負荷側ほどより高い基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥを設定してもよい。

ステップＳ４０１で基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥを算出すると、次のステップＳ４０２では、基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥを、学習補正値ＡＬＲＮ及び学習モード補正値ＡＨＯＳで補正して、該補正結果を最終的な目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰに設定する。
具体的には、数２に示すように、基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥから学習補正値ＡＬＲＮを減算し、更に、学習モード補正値ＡＨＯＳを減算した値を、最終的な目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰ（ポンプ操作量）とする。

前記学習補正値ＡＬＲＮは、基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥによって発生する過剰な余剰燃料を極力少なくするように学習する値であり、後述の図５のフローチャートに従って更新学習される。

また、前記学習モード補正値ＡＨＯＳは、学習補正値ＡＬＲＮが適正値であるか否かを判断するために、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを一時的に変化させて、空燃比変化を意図的に発生させる値である。
ＥＣＭ３１は、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰ（ポンプ電流指示値）の信号を、ＦＰＣＭ１８に送信し、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰ（ポンプ電流指示値）の信号を受けたＦＰＣＭ１８（駆動手段）では、燃料ポンプ１２の駆動電流を断続させるスイッチング素子のオン・オフを、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰに応じたデューティで制御する。

図５のフローチャートは、ＥＣＭ３１が、設定時間（例えば１０ms）毎に割り込み実行する目標ポンプ駆動電流の学習ルーチンを示す。
ステップＳ５０１では、学習モード条件が成立しているか否かを、ステップＳ２０１と同様にして判断し、学習モードであれば、ステップＳ５０２へ進む。
ステップＳ５０２（操作量変更手段、目標電流変更手段）では、学習モード補正値ＡＨＯＳを、初期値である０からステップ的に設定値Ａ１（＞０Ａ）にまで増大させ、設定時間ｔ１後に前記設定値Ａ１から０にまでステップ的に戻す。

即ち、学習モード補正値ＡＨＯＳは、学習モードにおいて設定時間ｔ１だけ設定値Ａ１を維持し、それ以外は０を保持する。
学習モード補正値ＡＨＯＳは、数２に示したように、基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥの減算補正項であり、学習モード補正値ＡＨＯＳの値を０Ａよりも大きなプラスの値に設定すると、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰは学習モード補正値ＡＨＯＳ分だけ減少することになり、燃料ポンプ１２の吐出圧は低下する。

ここで、前記学習モード補正値ＶＨＯＳと同様に、学習モード補正値ＡＨＯＳの設定時間ｔ１及び設定値Ａ１は、内燃機関１の運転性の悪化を抑制しつつ、空燃比変化を検出できる程度の大きさに設定してある。
また、設定値Ａ１だけ目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを低下させる期間は、時間で規定する代わりに、機関回転数の積算値や吸入空気量の積算値が閾値を超えるまでの期間とすることができ、更に、設定値Ａ１及び該設定値Ａ１を適用する期間（設定時間ｔ１など）を、機関負荷や機関回転速度などの機関運転条件に応じて可変に設定してもよい。

ステップＳ５０２において、学習モード補正値ＡＨＯＳの一時的な立ち上げによって目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを一時的に減少補正すると、ステップＳ５０３では、係る目標ポンプ駆動電流の減少補正で発生した空燃比の変化量ΔＡＦ（空燃比変化量の絶対値）が、第３閾値ΔＡＦ３以内であるか否かを判別する。
ここで、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰの減少補正によって燃料ポンプ１２の吐出圧が減ることで、燃料噴射弁３に対する燃料の供給圧がプレッシャレギュレータ１４の設定圧を下回るようになると、燃料噴射弁３が単位時間当たりに噴射する燃料量が減少して、空燃比がリーン化することになるから、前記空燃比の変化量ΔＡＦは、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰの減少補正に伴って発生した空燃比のリーン化幅を示すことになる。

ここで、学習モード補正値ＡＨＯＳによって目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを補正したことによる空燃比変化を、空燃比センサ３８が検出するまでには遅れがあるので、空燃比センサ３８が検出した空燃比のサンプリング期間として、前記遅れを見込んだ期間を設定し、学習モード補正値ＡＨＯＳによる補正を行っていないとき（非学習モード）における平均空燃比と、前記サンプリング期間での最もリーン側の空燃比との差を、学習モード補正値ＡＨＯＳによるポンプ駆動電圧の補正結果による空燃比変化量として検出するとよい。

そして、空燃比の変化量ΔＡＦが第３閾値ΔＡＦ３以内である場合とは、学習モード補正値ＡＨＯＳによって目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを減少補正しても、学習モード補正値ＡＨＯＳに対応する値だけ燃圧が低下しない状態であって、基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥ−学習補正値ＡＬＲＮを目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰとしたときに、設定量を上回る余剰燃料が発生していて、学習モード補正値ＡＨＯＳによって目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを減少補正しても、該減少補正が余剰燃料を減少させている状態である。

従って、学習モード補正値ＡＨＯＳだけ目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを減少補正しても、駆動電流の減少分に見合うだけの空燃比変化（燃圧低下）が発生しない場合には、基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥ−学習補正値ＡＬＲＮでポンプ駆動した状態で、余剰燃料が発生していることを示す。
そこで、ステップＳ５０３で空燃比の変化量ΔＡＦが第３閾値ΔＡＦ３以内である場合には、ステップＳ５０４（学習補正分更新手段）へ進み、それまでの学習補正値ＡＬＲＮを、修正値Ｙ（ＡＨＯＳ≦Ｙ）だけ増大させ、該増大修正後の学習補正値ＡＬＲＮを更新記憶させる。

目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰの一時的な減少補正によって発生した空燃比のリーン変化が、十分に小さい場合には、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを少なくとも修正値Ｙだけ減らしても、許容最小量の余剰燃料を確保できると判断し、学習補正値ＡＬＲＮを修正値Ｙだけ増大させ、相対的に、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを修正値Ｙだけ減少させる。
即ち、基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥは、種々のばらつき要因によってポンプ駆動電流に対して得られるポンプ吐出圧が最小値になっても、燃料供給圧として目標圧が得られるように、換言すれば、プレッシャレギュレータ１４から余剰燃料がリリーフされるように、高めに設定してある。

そこで、基本ポンプ駆動電流ＡＢＡＳＥの過剰分を、学習補正値ＡＬＲＮで減らすようにするものであり、過剰な余剰燃料を発生させる場合には、学習補正値ＡＬＲＮの修正によって目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを段階的に減少させていく。
尚、学習補正値ＡＬＲＮの初期値は０であり、全ての運転領域で用いる一律の補正値としても良いし、例えば機関負荷と機関回転速度とで区分される複数の運転領域毎に個別の値として更新可能に記憶し、そのときに該当している運転領域に対応して記憶されている値を更新し、また、そのときに該当している運転領域に対応して記憶されている値に基づいて目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを算出させることができる。

一方、ステップＳ５０３で空燃比の変化量ΔＡＦが第３閾値ΔＡＦ３以内でない場合、換言すれば、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰの一時的な減少補正によって、空燃比が所定以上にリーン化した場合には、ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを更に修正値Ｙだけ減少させると、許容最小量の余剰燃料が得られなくなってしまうものと判断し、ステップＳ５０５へ進む。

ステップＳ５０５では、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを一時的に減少させたときに発生した空燃比の変化量ΔＡＦ（リーン化幅）が、第４閾値ΔＡＦ４（ΔＡＦ４≧ΔＡＦ３）以上であったか否かを判断する。
空燃比の変化量ΔＡＦ（リーン化幅）が、第４閾値ΔＡＦ４未満であった場合には、更にポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを低下させる余裕はないものの、許容最小量の余剰燃料を発生させつつ目標の燃圧が得られているものと判断して、そのまま本ルーチンを終了させることで、学習補正値ＡＬＲＮの値を前回値に保持させる。

一方、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを一時的に減少させたときに発生した空燃比の変化量ΔＡＦ（リーン化幅）が、第４閾値ΔＡＦ４以上であった場合には、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰ＝ＡＢＡＳＥ−ＡＬＲＮで燃料ポンプ１２を駆動したときに、余剰燃料量としてばらつきを吸収できるだけの許容最小量を確保できていないものと判断し、ステップＳ５０６へ進む。

ステップＳ５０６（学習補正分更新手段）では、それまでの学習補正値ＡＬＲＮを、修正値Ｙだけ減少させ、該減少修正後の学習補正値ＡＬＲＮを更新記憶させる。
即ち、ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを一時的に減少させたときに発生した空燃比の変化量ΔＡＦ（リーン化幅）が、第４閾値ΔＡＦ４以上であった場合には、学習補正値ＡＬＲＮによる目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰの減少補正が過大で、余剰燃料量が許容最小量を下回っていると推定できるので、学習補正値ＡＬＲＮを減少させることで相対的に目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを増大させ、許容最小量を上回る余剰燃料が発生するようにする。

そして、ステップＳ５０６で学習補正値ＡＬＲＮの減少させた結果、目標ポンプ駆動電流を一時的に減少させたときに発生した空燃比の変化量ΔＡＦ（リーン化幅）が第４閾値ΔＡＦ４未満になれば、少なくとも許容最小量の余剰燃料が発生しているものと推定し、学習補正値ＡＬＲＮの減少補正を停止させることになる。
従って、燃料ポンプ１２の経時劣化などによって、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰに対して得られるポンプ吐出圧が減れば、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰを増大補正し、許容最小量の余剰燃料が発生させつつ目標燃圧に調圧されるようにする。

尚、ステップＳ５０６における学習補正値ＡＬＲＮの減少補正幅（ポンプ駆動電流の増大補正幅）と、ステップＳ５０４における学習補正値ＡＬＲＮの増大補正幅（ポンプ駆動電流の減少補正幅）とは、同じ値であっても良いし、ステップＳ５０６における学習補正値ＡＬＲＮの減少補正幅を、ステップＳ５０４における学習補正値ＡＬＲＮの増大補正幅よりも大きく設定してもよい。

これは、ポンプ駆動電流が過大で、過剰な余剰燃料が発生する場合には、無駄に電力を消費していることになるものの、燃料噴射弁３に対する燃料供給圧を所期値に調整でき、空燃比制御性を維持できるのに対し、ポンプ駆動電流が過小な状態では、燃料噴射弁３に対する燃料供給圧が所期値を下回り、空燃比のリーン化による失火などを発生させる可能性があり、速やかな燃圧の回復が望まれるためである。

また、ステップＳ５０６における学習補正値ＡＬＲＮの減少補正（ポンプ駆動電流の増大補正）、及び、ステップＳ５０４における学習補正値ＡＬＲＮの増大補正（ポンプ駆動電流の減少補正）において、連続して同じ方向に補正する場合に、段階的に補正幅を小さくすることができ、これによって、ポンプ駆動電流を必要最小限の値により近づけることができる。

ところで、燃料ポンプ１２の実際の駆動電流は、ポンプ負荷、引いては、燃料噴射弁３に対する燃料供給圧を示すが、実ポンプ駆動電流と実際の燃料圧力との相関は、燃料性状（アルコールや添加剤の含有率）や、燃料ポンプ１２のモータ発熱によるモータコイルの抵抗値変化などによって変化するため、圧力センサによって燃料圧力を検出させる場合に比べて燃料圧力の検出精度は低下する。

そこで、第２実施形態では、目標ポンプ駆動電流ＡＰＵＭＰの一時的な補正によって発生した燃料噴射弁３への燃料の供給圧の変化を、空燃比センサ３８が検出する空燃比の変化として検出させるようにした。
但し、ポンプ駆動電流に基づいて燃料圧力の変化を推定させる構成としても良く、例えば、ポンプ駆動電圧を一時的に減少させたときのポンプ駆動電流の変化から、ポンプ駆動電圧の変化に伴う燃料圧力の減少変化を推定し、前記学習補正値ＶＬＲＮを更新させることができる。

ポンプ駆動電流の変化に基づいて燃料圧力の変化を推定する構成であれば、空燃比の変化を検出する場合よりも、高い応答で燃料圧力の変化を推定でき、機関の運転性に影響を与えることなく、余剰燃料量が最小となるポンプ駆動電圧に速やかに補正することができ、内燃機関１の過渡状態での学習が可能となる。
尚、第１閾値ΔＡＦ１と第２閾値ΔＡＦ２、及び、第３閾値ΔＡＦ３と第４閾値ΔＡＦ４は、相互に同じ値であっても良いが、ポンプ駆動電圧・ポンプ駆動電流の学習がハンチングすることを抑制するために、相互に異なる値（ΔＡＦ１＜ΔＡＦ２、ΔＡＦ３＜ΔＡＦ４）に設定してある。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。

（イ）請求項１記載の内燃機関の燃料供給制御装置において、
前記操作量変更手段が、燃料ポンプの駆動電圧を一時的に変化させ、
前記燃圧変化推定手段が、燃料ポンプの駆動電流に基づいて燃料供給圧の変化を推定する内燃機関の燃料供給制御装置。
上記発明によると、駆動電圧の変化によって燃料供給圧が変化すると、燃料ポンプの負荷が変化してポンプ駆動電流が変化するので、燃料ポンプの駆動電流に基づいて燃料供給圧の変化を推定し、余剰燃料量が最小限に抑制できる電圧に向けて学習する。

（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給制御装置において、
前記操作量の基本値を、機関負荷と機関回転速度とに応じて設定する基本操作量設定手段を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
上記発明によると、内燃機関における燃料消費量は、機関負荷と機関回転速度とに応じて変化するので、燃料消費量以上の吐出量が得られるように、機関負荷と機関回転速度とに応じて操作量の基本値（基本吐出量）を設定する。

１…内燃機関、３…燃料噴射弁、１１…燃料タンク、１２…燃料ポンプ、１４…プレッシャレギュレータ、１５…燃料ギャラリー配管、１６…燃料供給配管、１７…燃料戻し配管、１８…ＦＰＣＭ（フューエル・ポンプ・コントロール・モジュール）、３１…ＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）

Claims (3)

1. 燃料噴射弁に燃料を圧送するモータ駆動の燃料ポンプと、前記燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を設定圧に調整するプレッシャレギュレータとを備えた内燃機関において、前記燃料ポンプを制御する燃料供給制御装置であって、
   学習モードにおいて、前記燃料ポンプの操作量を、前記燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を低下させる方向に一時的に変化させる操作量変更手段と、
   前記操作量変更手段が操作量を変化させたときの前記燃料噴射弁に対する燃料の供給圧の変化を推定する燃圧変化推定手段と、
   前記燃圧変化推定手段が推定した燃料供給圧の変化が第１閾値を下回る場合に、前記燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を低下させる方向に前記操作量の学習補正分を更新し、前記燃料供給圧の変化が第１閾値以上である第２閾値を上回る場合に、前記燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を増加させる方向に前記操作量の学習補正分を更新する学習補正分更新手段と、
   前記学習補正分を含んだ操作量を出力して前記燃料ポンプを駆動する駆動手段と、
   を含む内燃機関の燃料供給制御装置。
2. 燃料噴射弁に燃料を圧送するモータ駆動の燃料ポンプと、前記燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を設定圧に調整するプレッシャレギュレータとを備えた内燃機関において、前記燃料ポンプを制御する燃料供給制御装置であって、
   学習モードにおいて、前記燃料ポンプの操作量を、前記燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を低下させる方向に一時的に変化させる操作量変更手段と、
   前記燃料噴射弁が噴射した燃料で形成される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記操作量変更手段によって操作量を変化させたときの前記空燃比の変化が第１閾値を下回る場合に、前記燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を低下させる方向に前記操作量の学習補正分を更新し、前記空燃比の変化が第１閾値以上である第２閾値を上回る場合に、前記燃料ポンプの吐出圧又は吐出流量を増加させる方向に前記操作量の学習補正分を更新する学習補正分更新手段と、
   前記学習補正分を含んだ操作量を出力して前記燃料ポンプを駆動する駆動手段と、
   を含む内燃機関の燃料供給制御装置。
3. 燃料噴射弁に燃料を圧送するモータ駆動の燃料ポンプと、前記燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を設定圧に調整するプレッシャレギュレータとを備えた内燃機関において、前記燃料ポンプの電流を制御する燃料供給制御装置であって、
   学習モードにおいて、前記燃料ポンプの目標電流を、前記燃料ポンプの吐出圧を低下させる方向に一時的に変化させる目標電流変更手段と、
   前記燃料噴射弁が噴射した燃料で形成される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記目標電流変更手段によって目標電流の変化させたときの前記空燃比の変化が第１閾値を下回る場合に、前記燃料ポンプの吐出圧を低下させる方向に目標電流を更新し、前記空燃比の変化が第１閾値以上である第２閾値を上回る場合に、前記燃料ポンプの吐出圧を増加させる方向に前記目標電流を更新する目標電流更新手段と、
   前記目標電流更新手段が更新した前記目標電流に基づいて前記燃料ポンプを駆動する駆動手段と、
   を含む内燃機関の燃料供給制御装置。