JP5234431B2 - 筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置 - Google Patents

筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、低圧ポンプにより燃料タンク内の燃料を高圧ポンプに供給し、この高圧ポンプから吐出される燃料を燃料噴射弁に供給する筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置に関する発明である。

気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンは、吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射式エンジンと比較して、噴射から燃焼までの時間が短く、噴射燃料を霧化させる時間を十分に稼ぐことができないため、噴射圧力を高圧にして噴射燃料を微粒化する必要がある。そのため、筒内噴射式エンジンでは、電動式の低圧ポンプで燃料タンクから汲み上げた燃料を、エンジンのカム軸で駆動される高圧ポンプに供給し、この高圧ポンプから吐出される高圧の燃料を燃料噴射弁へ圧送するようにしている。

一般に、筒内噴射式エンジンでは、高圧ポンプから燃料噴射弁に燃料を供給する高圧燃料系内の燃圧(燃料圧力)を検出する燃圧センサを設け、この燃圧センサで検出した高圧燃料系内の燃圧を目標燃圧に一致させるように高圧ポンプの吐出量をフィードバック制御するようにしているが、低圧ポンプは、一定条件(一定の駆動電圧)で駆動し、プレッシャレギュレータによって低圧ポンプの吐出圧力を所定圧力に調圧して、その圧力を越える余剰燃料を燃料タンク内に戻すようにしている。

しかし、低圧ポンプを一定条件で駆動する場合、エンジンの燃料消費量が少ない運転領域でも、燃料消費量が多い運転領域と同じ条件で低圧ポンプを駆動するため、燃料消費量が少ない運転領域では、低圧ポンプを必要以上の吐出量で駆動することになり、低圧ポンプによってバッテリ電力が無駄に消費されて燃費が悪化する。

このような理由から、近年、低圧ポンプの吐出量をできるだけ少なくして燃費を向上させることが要求されているが、低圧ポンプの吐出量を少なくすると、低圧ポンプから高圧ポンプに燃料を供給する低圧燃料系内の燃圧が低くなるため、高圧ポンプの燃料吸入時の圧力低下によって燃料が減圧沸騰して燃料中にベーパ(気泡)が発生する可能性があり、ベーパが発生すると、高圧ポンプの燃料吐出効率が低下して高圧燃料系内の燃圧を目標燃圧に制御できなくなったり、高圧ポンプが損傷したりする可能性がある。

ベーパの発生を防止する技術としては、特許文献1(特開2003−222060号公報)に記載されているように、予め記憶した温度圧力関係式に基づいて燃料温度から目標予圧(低圧燃料系内の目標燃圧)を求め、この目標予圧を実現するように低圧ポンプを制御するシステムにおいて、目標予圧を温度圧力関係式から求めたオリジナル予圧P0 から低下させて、実際に高圧ポンプ内でベーパ(キャビテーション)が発生する予圧P1 を求め、オリジナル予圧P0 とベーパが発生する予圧P1 との差に基づいて温度圧力関係式を適応化するようにしたものがある。

また、吸気ポート噴射式エンジンのように、燃料ポンプを1つのみを備えたシステム(高圧ポンプを備えていないシステム)においては、特許文献2(特許第3060266号公報)や特許文献3(特開2007−315378号公報)に記載されているように、燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を検出する燃圧センサを設け、この燃圧センサで検出した燃圧を目標燃圧に一致させるように燃料ポンプをフィードバック制御するようにしたものがある。

特開2003−222060号公報 特許第3060266号公報 特開2007−315378号公報

しかし、上記特許文献1の技術では、温度圧力関係式を適応化する際に、実際に高圧ポンプ内でベーパを発生させる必要があるため、ベーパの発生によって高圧ポンプが損傷する可能性があり、燃料供給システムの信頼性の低下が懸念される。

また、低圧ポンプと高圧ポンプを備えたシステムに、上記特許文献2,3の技術を適用して、低圧燃料系内の燃圧を検出する燃圧センサを設け、この燃圧センサで検出した低圧燃料系内の燃圧を目標燃圧(ベーパの防止に必要な燃圧)に一致させるように低圧ポンプをフィードバック制御することで、低圧燃料系内の燃圧を目標燃圧に精度良く制御して、ベーパの発生を防止することが考えられる。しかし、この場合、高圧燃料系内の燃圧を検出する燃圧センサに加えて、更に低圧燃料系内の燃圧を検出する燃圧センサを新たに設ける必要があり、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができないという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、低コスト化の要求を満たしながら、低圧燃料系内の燃圧を目標燃圧に精度良く制御してベーパの発生を防止できると共に、燃料供給システムの信頼性を向上させることができる筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置を提供することにある。

請求項1にかかる発明は、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧になるように低圧ポンプを制御する低圧側燃圧制御を行う低圧側燃圧制御手段と、低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧以上になったときに開弁動作して低圧燃料系内の燃料を燃料タンク内に戻すプレッシャレギュレータと、このプレッシャレギュレータの開弁動作を検出する開弁検出手段と、所定の学習実行条件が成立したときに低圧側目標燃圧を所定燃圧に設定して低圧側燃圧制御を実行し、該低圧側燃圧制御の実行中に低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧よりも低い値から上昇するように低圧側燃圧制御の制御量を徐々に補正して、開弁検出手段によりプレッシャレギュレータの開弁動作が検出されたときの補正量に基づいて低圧側燃圧制御の制御誤差を学習する学習手段と、この学習手段により学習した制御誤差に基づいて低圧側燃圧制御の制御量を補正する補正手段とを備え、前記低圧側燃圧制御手段は、前記低圧側目標燃圧を前記所定燃圧より低い燃圧範囲内で運転状態に応じて変化させることを特徴とするものである。

発明では、低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧以上になったときにプレッシャレギュレータが開弁動作することに着目して、所定の学習実行条件が成立したときに、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧(=所定燃圧)になるように低圧ポンプを制御する低圧側燃圧制御を実行し、この低圧側燃圧制御の実行中に低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧よりも低い値から上昇するように低圧側燃圧制御の制御量を徐々に補正して、プレッシャレギュレータの開弁動作が検出されたときに、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧(=所定燃圧)まで上昇したと判断して、このときの補正量に基づいて制御誤差を学習する。低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧(=所定燃圧)に一致させる補正量は、低圧側燃圧制御の制御量の誤差(ずれ)に相当するため、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧(=所定燃圧)まで上昇したときの補正量を用いることで、低圧側燃圧制御の制御誤差(制御量の誤差)を精度良く学習することができる。このようにして学習した低圧側燃圧制御の制御誤差に基づいて低圧側燃圧制御の制御量(例えば低圧ポンプの駆動電圧)を補正することで、低圧ポンプや低圧ポンプ駆動回路等の個体差(製造ばらつき)や経時変化等によって低圧側燃圧制御に制御誤差が生じても、その影響を受けずに低圧側燃圧制御によって低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧(ベーパの防止に必要な燃圧)に精度良く制御することが可能となり、ベーパの発生を防止することができる。しかも、前述した従来技術のように実際に高圧ポンプ内でベーパを発生させる必要がないため、ベーパの発生による高圧ポンプの損傷を防止して、燃料供給システムの信頼性を向上させることができる。

この場合、請求項のように、プレッシャレギュレータの燃料戻し側流路を閉塞する弁体が弁座から離間したことを検出する(例えば、弁体と弁座との電気的導通が遮断されたことを検出する)ことでプレッシャレギュレータの開弁動作を検出するようにすると良い。このようにすれば、プレッシャレギュレータの開弁動作を精度良く検出することができる。

或は、請求項のように、プレッシャレギュレータの燃料戻し側流路に燃料が流れていることを検出することでプレッシャレギュレータの開弁動作を検出するようにしても良い。このようにしても、プレッシャレギュレータの開弁動作を精度良く検出することができる。

図1は本発明の実施例1における燃料供給システム全体の概略構成図である。 図2は高圧ポンプの概略構成図である。 図3は低圧側燃圧制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図4は実施例1の制御誤差学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図5はベース駆動電圧Vbaseマップの一例を概念的に示す図である。 図6は実施例2の制御誤差学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例1を図1乃至図5に基づいて説明する。
まず、図1及び図2に基づいて筒内噴射式のエンジン(内燃機関)の燃料供給システム全体の概略構成を説明する。

燃料を貯溜する燃料タンク11内には、該燃料タンク11内の燃料残量が少ないときに、後述するジェットポンプ21により燃料を集中的に溜めるサブタンク12が配置され、燃料タンク11内の燃料レベルがサブタンク12の上部開口よりも高いときには、燃料タンク11内の燃料がサブタンク12の上部開口から該サブタンク12内に流入して該サブタンク12内が燃料で満たされる。

サブタンク12内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ13が設置され、この低圧ポンプ13の吸入口には、サクションフィルタ14が装着されている。低圧ポンプ13は、バッテリ(図示せず)を電源とする電動モータ(図示せず)によって駆動され、この低圧ポンプ13から吐出される燃料は、低圧燃料配管15を通して高圧ポンプ16に供給されると共に、固定リターン配管17を通してジェットポンプ21に供給される。

低圧燃料配管15には、低圧ポンプ13から吐出された燃料を濾過する燃料フィルタ18が設けられている。更に、低圧燃料配管15には、プレッシャレギュレータ19が接続され、このプレッシャレギュレータ19は、低圧燃料配管15等の低圧燃料系内の燃圧(低圧ポンプ13から吐出される燃料の圧力)が所定燃圧(例えば650kPa)以上になったときに開弁動作して低圧燃料系内の燃料を燃料タンク11側に戻すことで、低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧を越えないように調節する。プレッシャレギュレータ19には、所定燃圧を越える余剰燃料を燃料タンク11内に戻すためのリターン配管20が接続されている。

また、サブタンク12の下部には、燃料タンク11内の燃料をサブタンク12内に供給するジェットポンプ21が取り付けられ、このジェットポンプ21の導入ポートには、低圧ポンプ13の固定リターン配管17が接続されている。固定リターン配管17の途中には、ジェットポンプ21に供給する燃料の流量を決定するオリフィス22が設けられている。固定リターン配管17から供給される燃料がジェットポンプ21の導入ポートに噴き出されることで、ジェットポンプ21内に負圧(ポンプ作用)が発生して、この負圧により燃料タンク11内の燃料をジェットポンプ21内に吸い込んでサブタンク12内に流入させる。尚、リターン配管20を固定リターン配管17やジェットポンプ21に接続するようにしても良い。

図2に示すように、高圧ポンプ16は、円筒状のポンプ室23内でピストン24を往復運動させて燃料を吸入/吐出するピストンポンプであり、ピストン24は、エンジンのカム軸25に嵌着されたカム26の回転運動によって駆動される。この高圧ポンプ16の吸入口27側には、燃圧制御弁28が設けられている。この燃圧制御弁28は、常開型の電磁弁であり、吸入口27を開閉する弁体29と、弁体29を開弁方向に付勢するスプリング30と、弁体29を閉弁方向に電磁駆動するソレノイド31とから構成されている。

高圧ポンプ16の吸入行程(ピストン24の下降時)においては、燃圧制御弁28が開弁されてポンプ室23内に燃料が吸入され、高圧ポンプ16の吐出行程(ピストン24の上昇時)においては、燃圧制御弁28の閉弁期間(閉弁開始時期からピストン24の上死点までの閉弁状態のクランク角区間)を制御することで、高圧ポンプ16の吐出量を制御して燃圧(吐出圧力)を制御する。

つまり、燃圧を上昇させるときには、燃圧制御弁28の閉弁開始時期(通電時期)を進角させることで、燃圧制御弁28の閉弁期間を長くして高圧ポンプ16の吐出量を増加させ、逆に、燃圧を低下させるときには、燃圧制御弁28の閉弁開始時期(通電時期)を遅角させることで、燃圧制御弁28の閉弁期間を短くして高圧ポンプ16の吐出量を減少させる。

この高圧ポンプ16の吐出口32側には、吐出した燃料の逆流を防止する逆止弁33が設けられている。図1に示すように、高圧ポンプ16から吐出された燃料は、デリバリパイプ34に送られ、このデリバリパイプ34からエンジンの各気筒の上部に取り付けられた燃料噴射弁35に高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ34には、デリバリパイプ34等の高圧燃料系内の燃圧(高圧ポンプ16から吐出される燃料の圧力)を検出する高圧側燃圧センサ36が設けられている。

また、エンジンには、吸入空気量を検出するエアフローメータ37や、クランク軸(図示せず)の回転に同期して所定クランク角毎にパルス信号を出力するクランク角センサ38が設けられている。このクランク角センサ38の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)39に入力される。このECU39は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁35の燃料噴射量や点火プラグ(図示せず)の点火時期を制御する。その際、ECU39は、高圧側燃圧センサ36で検出した高圧燃料系内の燃圧を高圧側目標燃圧に一致させるように高圧ポンプ16の吐出量(燃圧制御弁28の通電時期)をフィードバック制御する。

また、ECU39は、低圧ポンプ13を駆動する低圧ポンプ駆動回路40に制御信号を出力して低圧ポンプ13を制御する。その際、ECU39は、後述する図3の低圧側燃圧制御ルーチンを実行することで、予め記憶した低圧ポンプ13の作動特性(例えば低圧ポンプ13の駆動電圧と吐出量と吐出圧との関係)に基づいて、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧(ベーパの防止に必要な燃圧)になるように低圧ポンプ13の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を行う。この際、低圧ポンプ13や低圧ポンプ駆動回路40等の個体差(製造ばらつき)や経時変化等によって、低圧側燃圧制御に制御誤差が生じると、低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧に精度良く制御できなくなる。

そこで、本実施例1では、高圧ポンプ16の燃圧制御弁28を開弁状態(通電オフ状態)に維持して高圧ポンプ16の燃料吐出動作を停止させると、燃料噴射弁35の燃料噴射に伴って高圧燃料系内の燃料が消費されて高圧燃料系内の燃圧が低下して、高圧燃料系内の燃圧が低圧燃料系内の燃圧と等しくなり、高圧側燃圧センサ36で低圧燃料系内の燃圧を検出できることに着目して、後述する図4の制御誤差学習ルーチンを実行することで、所定の学習実行条件が成立したときに、高圧ポンプ16の燃料吐出動作を停止させて高圧燃料系内の燃圧を低圧燃料系内の燃圧と等しくした状態で、低圧ポンプ13の作動特性に基づいて低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧になるように低圧ポンプ13の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を実行し、この低圧側燃圧制御の実行中に高圧側燃圧センサ36で検出した高圧側検出燃圧(=低圧燃料系内の燃圧)と低圧側目標燃圧との偏差に基づいて低圧側燃圧制御の制御誤差を学習する。

高圧側検出燃圧(=低圧燃料系内の燃圧)と低圧側目標燃圧との偏差は、低圧側燃圧制御の制御誤差によって生じるものであり、低圧側燃圧制御の制御誤差が大きくなるほど高圧側検出燃圧と低圧側目標燃圧との偏差が大きくなるため、高圧側検出燃圧と低圧側目標燃圧との偏差は、低圧側燃圧制御の制御誤差を精度良く反映したパラメータとなる。従って、高圧側検出燃圧と低圧側目標燃圧との偏差に基づいて低圧側燃圧制御の制御誤差を学習することで、低圧側燃圧制御の制御誤差を精度良く学習することができる。

具体的には、低圧側燃圧制御の実行中に高圧側検出燃圧(=低圧燃料系内の燃圧)と低圧側目標燃圧との偏差が小さくなるように低圧ポンプ13の駆動電圧を徐々に補正して、偏差が所定値以下(ほぼ0)になったときの補正量を低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)として学習する。高圧側検出燃圧と低圧側目標燃圧との偏差を所定値以下にする補正量は、低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差(ずれ)に相当するため、高圧側検出燃圧と低圧側目標燃圧との偏差が所定値以下になったときの補正量を学習することで、低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)を精度良く学習することができる。

このようにして学習した補正量(低圧側燃圧制御の制御誤差)に基づいて低圧ポンプ13の駆動電圧を補正することで、低圧ポンプ13や低圧ポンプ駆動回路40等の個体差(製造ばらつき)や経時変化等によって低圧側燃圧制御に制御誤差が生じても、その影響を受けずに低圧側燃圧制御によって低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧(ベーパの防止に必要な燃圧)に精度良く制御することができる。

以下、ECU39が実行する図3の低圧側燃圧制御ルーチン及び図4の制御誤差学習ルーチンの処理内容を説明する。

[低圧側燃圧制御ルーチン]
図3に示す低圧側燃圧制御ルーチンは、ECU39の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう低圧側燃圧制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、エンジン回転速度Ne と燃料温度Tf とに応じた低圧側目標燃圧Pftg をマップ又は数式等により算出する。ここで、低圧側目標燃圧Pftg は、ベーパの防止に必要な燃圧(高圧ポンプ16の燃料吸入時の圧力低下による燃料の減圧沸騰を防止できる最低燃圧又はそれよりも少し高い燃圧)である。低圧側目標燃圧Pftg のマップは、エンジン回転速度Ne に応じて高圧ポンプ16の回転速度が変化して燃料吸入時の圧力低下量が変化し、燃料温度Tf に応じて燃料が減圧沸騰する燃圧が変化することを考慮して、低圧側目標燃圧Pftg がベーパの防止に必要な燃圧になるように設定されている。尚、燃料温度Tf は、温度センサで検出するようにしても良いし、或は、エンジンの冷却水温、油温等のうちの少なくとも1つに基づいて推定するようにしても良い。

この後、ステップ102に進み、インジェクタ噴射量(各気筒の燃料噴射弁35の燃料噴射量)にエンジン回転速度Ne を乗算してエンジン要求燃料噴射量Qeng を算出した後、ステップ103に進み、低圧側目標燃圧Pftg に応じた固定リターン流量Qrt(固定リターン配管17に流す燃料の流量)をマップ又は数式等により算出する。

この後、ステップ104に進み、エンジン要求燃料噴射量Qeng に、固定リターン流量Qrtを加算して低圧ポンプ13の要求吐出量Qfpを求める。
Qfp=Qeng +Qrt

この後、ステップ105に進み、図5のベース駆動電圧Vbaseのマップを参照して、低圧側目標燃圧Pftg (低圧ポンプ13の目標吐出圧)と要求吐出量Qfpとに応じたベース駆動電圧Vbaseを算出する。図5のベース駆動電圧Vbaseのマップは、予め標準的な低圧ポンプ13の作動特性(低圧ポンプ13の駆動電圧と吐出量と吐出圧との関係)に基づいて作成され、ECU39のROMに記憶されている。

この後、ステップ106に進み、ベース駆動電圧Vbaseに後述する学習補正量Vlrn を加算して最終的な駆動電圧Vfpを求める。
Vfp=Vbase+Vlrn

この後、ステップ107に進み、低圧ポンプ13に駆動電圧Vfpを印加するように低圧ポンプ駆動回路40に指令する(制御信号を出力する)。これにより、予め記憶した低圧ポンプ13の作動特性(図5のマップ)に基づいて低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧Pftg になるように低圧ポンプ13の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を行う。

尚、エンジン高温再始動時等で高圧ポンプ16内に滞留している燃料の温度が極めて高い場合には、低圧ポンプ13の駆動電圧を最大値(例えばバッテリ電圧)まで上昇させて低圧ポンプ13の吐出量を最大吐出量にして、プレッシャレギュレータ19により低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧を越えないように調節する。

[制御誤差学習ルーチン]
図4に示す制御誤差学習ルーチンは、ECU39の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう学習手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ201で、所定の学習実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、学習実行条件は、例えば、次の(1) 〜(3) のいずれかに該当することである。
(1) エンジンのアイドル運転中であること
(2) エンジンの定常運転中であること
(3) エンジン停止中であること

これの(1) 〜(3) の運転状態(エンジンのアイドル運転中や定常運転中や停止中)は、高圧ポンプ16の燃料吐出動作を停止させて高圧燃料系内の燃圧を低下させても、その影響を比較的受け難い運転状態であると共に、エンジン要求燃料噴射量がほぼ一定(又は0)になって低圧燃料系内の燃圧が比較的安定し易い運転状態である。

上記(1) 〜(3) のいずれかに該当すれば、学習実行条件が成立するが、上記(1) 〜(3) のいずれにも該当しなければ、学習実行条件が不成立となる。
尚、上記条件(1) 〜(3) の他に、例えば、自己診断機能により高圧側燃圧センサ36、低圧ポンプ13等の異常が検出されていないこと、燃料温度が所定温度範囲内であること等を学習実行条件に追加しても良い。

このステップ201で、学習実行条件が不成立と判定された場合には、ステップ202以降の制御誤差学習に関する処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ201で、学習実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ202以降の制御誤差学習に関する処理をつぎのようにして実行する。まず、ステップ202で、高圧ポンプ16の燃圧制御弁28を開弁状態(通電オフ状態)に維持して高圧ポンプ16の燃料吐出動作を停止させる。これにより、燃料噴射弁35の燃料噴射に伴って高圧燃料系内の燃料が消費されて高圧燃料系内の燃圧が低下して、高圧燃料系内の燃圧が低圧燃料系内の燃圧と等しくなる。

尚、エンジンの停止中に低圧側燃圧制御の制御誤差を学習する場合には、エンジンの燃料噴射停止前に高圧ポンプ16の燃料吐出動作を停止させて高圧燃料系内の燃圧を低下させるようにすると良い。このようにすれば、エンジン停止中に低圧側燃圧制御の制御誤差を学習する場合でも、確実に高圧燃料系内の燃圧を低圧燃料系内と等しい燃圧まで低下させることが可能となり、高圧側燃圧センサ36で低圧燃料系内の燃圧を検出することができる。

この後、ステップ203に進み、低圧側目標燃圧Pftg をプレッシャレギュレータ19が開弁動作する所定燃圧よりも低い圧力(例えば600kPa)に設定した後、ステップ204に進み、低圧ポンプ13の駆動電圧補正量Vcal を初期値に設定する。ここで、駆動電圧補正量Vcal の初期値は、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧Pftg よりも確実に低くなるような値(例えば−1.0V)に設定されている。

この後、ステップ205に進み、エンジン要求燃料噴射量Qeng に、固定リターン流量Qrtを加算して低圧ポンプ13の要求吐出量Qfpを求めた後、ステップ206に進み、図5のベース駆動電圧Vbaseのマップを参照して、低圧側目標燃圧Pftg と要求吐出量Qfpとに応じたベース駆動電圧Vbaseを算出する。

この後、ステップ207に進み、ベース駆動電圧Vbaseに駆動電圧補正量Vcal を加算して最終的な駆動電圧Vfpを求めた後、ステップ208に進み、低圧ポンプ13に駆動電圧Vfpを印加するように低圧ポンプ駆動回路40に指令して低圧側燃圧制御を行う。

この後、ステップ209に進み、高圧側燃圧センサ36の出力が安定するまで待機した後、ステップ210に進み、高圧側燃圧センサ36で検出した高圧側検出燃圧Pf (=低圧燃料系内の燃圧)と低圧側目標燃圧Pftg との偏差の絶対値が所定値以下(ほぼ0)であるか否かを判定する。

このステップ210で、高圧側検出燃圧Pf と低圧側目標燃圧Pftg との偏差の絶対値が所定値より大きいと判定された場合は、ステップ211に進み、駆動電圧補正量Vcal を所定ステップ量(例えば0.1V)だけ増加させた後に、ステップ207に戻り、ステップ207〜210の処理を実行する。これにより、高圧側検出燃圧Pf と低圧側目標燃圧Pftg との偏差の絶対値が所定値以下になるまで、高圧側検出燃圧Pf と低圧側目標燃圧Pftg との偏差の絶対値が小さくなるように低圧ポンプ13の駆動電圧Vfpを徐々に補正する。

その後、上記ステップ210で、高圧側検出燃圧Pf と低圧側目標燃圧Pftg との偏差の絶対値が所定値以下であると判定されたときに、ステップ212に進み、偏差が所定値以下になったときの駆動電圧補正量Vcal を低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)として学習し、その駆動電圧補正量Vcal を学習補正量Vlrn としてECU39のバックアップRAM(図示せず)等の書き換え可能な不揮発性メモリ(ECU39の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ)に記憶する。

前記図3の低圧側燃圧制御ルーチンのステップ106で、この学習補正量Vlrn をベース駆動電圧Vbaseに加算して最終的な駆動電圧Vfpを求めることで、学習補正量Vlrn を用いて低圧ポンプ13の駆動電圧を補正する。この処理が特許請求の範囲でいう補正手段としての役割を果たす。

以上説明した本実施例1では、所定の学習実行条件が成立したときに、高圧ポンプ16の燃料吐出動作を停止させて高圧燃料系内の燃圧を低圧燃料系内の燃圧と等しくした状態で、低圧ポンプ13の作動特性に基づいて低圧ポンプ13の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を実行し、この低圧側燃圧制御の実行中に高圧側燃圧センサ36で検出した高圧側検出燃圧(=低圧燃料系内の燃圧)と低圧側目標燃圧との偏差が小さくなるように低圧ポンプ13の駆動電圧を徐々に補正して、偏差が所定値以下になったときの駆動電圧補正量Vcal を低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)として学習するようにしたので、低圧側燃圧制御の制御誤差を精度良く学習することができる。

そして、学習した駆動電圧補正量Vcal (低圧側燃圧制御の制御誤差)を学習補正量Vlrn として記憶し、この学習補正量Vlrn を用いて低圧ポンプ13の駆動電圧を補正するようにしたので、低圧ポンプ13や低圧ポンプ駆動回路40等の個体差(製造ばらつき)や経時変化等によって低圧側燃圧制御に制御誤差が生じても、その影響を受けずに低圧側燃圧制御によって低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧(ベーパの防止に必要な燃圧)に精度良く制御することが可能となり、ベーパの発生を防止することができる。

しかも、筒内噴射式エンジンの燃料供給システムに搭載される高圧側燃圧センサ36を利用して、低圧燃料系内の燃圧を検出することができるため、低圧燃料系内の燃圧を検出する低圧側燃圧センサを新たに設ける必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。また、前述した従来技術のように実際に高圧ポンプ内でベーパを発生させる必要がないため、ベーパの発生による高圧ポンプの損傷を防止して、燃料供給システムの信頼性を向上させることができる。

また、本実施例1では、エンジンのアイドル運転中と定常運転中と停止中のいずれかに該当するときに学習実行条件成立するようにしたので、高圧ポンプ16の燃料吐出動作を停止させて高圧燃料系内の燃圧を低下させても、その影響を比較的受け難い運転状態であるアイドル運転中や定常運転中や停止中に、高圧ポンプ16の燃料吐出動作を停止させて低圧側燃圧制御の制御誤差を学習することができる。また、エンジンのアイドル運転中や定常運転中や停止中は、要求燃料噴射量がほぼ一定(又は0)になって低圧燃料系内の燃圧が比較的安定し易い運転状態であるため、高圧側検出燃圧(=低圧燃料系内の燃圧)を用いた制御誤差の学習精度を向上させることができる。

尚、上記実施例1では、低圧側燃圧制御の実行中に高圧側検出燃圧(=低圧燃料系内の燃圧)と低圧側目標燃圧との偏差が小さくなるように低圧ポンプ13の駆動電圧を徐々に補正して、偏差が所定値以下になったときの駆動電圧補正量Vcal を低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)として学習するようにしたが、低圧側燃圧制御の実行中に高圧側検出燃圧(=低圧燃料系内の燃圧)を低圧側目標燃圧に一致させるように低圧ポンプ13の駆動電圧をフィードバック制御して、該フィードバック制御による補正量を低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)として学習するようにしても良い。高圧側検出燃圧を低圧側目標燃圧に一致させるフィードバック補正量(フィードバック制御による補正量)は、低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差(ずれ)に相当するため、フィードバック補正量を学習することで、低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)を精度良く学習することができる。

次に、図6を用いて本発明の実施例2を説明する。但し、前記実施例1と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例1と異なる部分について説明する。

本実施例2では、図1に破線で示すように、プレッシャレギュレータ19の開弁動作を検出する開弁検出センサ41(開弁検出手段)が設けられている。この開弁検出センサ41は、例えば、プレッシャレギュレータ19の燃料戻し側流路(図示せず)を閉塞する弁体が弁座(いずれも図示せず)から離間したことを検出する(例えば、弁体と弁座との電気的導通が遮断されたことを検出する)ことでプレッシャレギュレータ19の開弁動作を検出するようにしている。或は、プレッシャレギュレータ19の燃料戻し側流路に燃料が流れていることを検出することでプレッシャレギュレータ19の開弁動作を検出するようにしても良い。

本実施例2では、低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧(例えば650kPa)以上になったときにプレッシャレギュレータ19が開弁動作することに着目して、後述する図6の制御誤差学習ルーチンを実行することで、所定の学習実行条件が成立したときに、低圧側目標燃圧をプレッシャレギュレータ19が開弁動作する所定燃圧に設定して、低圧ポンプ13の作動特性に基づいて低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧(=所定燃圧)になるように低圧ポンプ13の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を実行し、この低圧側燃圧制御の実行中に低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧よりも低い値から上昇するように低圧ポンプ13の駆動電圧を徐々に補正して、プレッシャレギュレータの開弁動作が検出されたときに、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧(=所定燃圧)まで上昇したと判断して、このときの補正量に基づいて低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)を学習する。低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧(=所定燃圧)に一致させる補正量は、低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差(ずれ)に相当するため、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧(=所定燃圧)まで上昇したときの補正量を用いることで、低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)を精度良く学習することができる。

図6に示す制御誤差学習ルーチンでは、ステップ301で、前記図4のステップ201と同様の学習実行条件が成立しているか否かを判定し、学習実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ302に進み、低圧側目標燃圧Pftg をプレッシャレギュレータ19が開弁動作する所定燃圧(例えば650kPa)に設定した後、ステップ303に進み、低圧ポンプ13の駆動電圧補正量Vcal を初期値に設定する。ここで、駆動電圧補正量Vcal の初期値は、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧Pftg (=所定燃圧)よりも確実に低くなるような値(例えば−1.0V)に設定されている。

この後、ステップ304に進み、エンジン要求燃料噴射量Qeng に、固定リターン流量Qrtを加算して低圧ポンプ13の要求吐出量Qfpを求めた後、ステップ305に進み、図5のベース駆動電圧Vbaseのマップを参照して、低圧側目標燃圧Pftg と要求吐出量Qfpとに応じたベース駆動電圧Vbaseを算出する。

この後、ステップ306に進み、ベース駆動電圧Vbaseに駆動電圧補正量Vcal を加算して最終的な駆動電圧Vfpを求めた後、ステップ307に進み、低圧ポンプ13に駆動電圧Vfpを印加するように低圧ポンプ駆動回路40に指令して低圧側燃圧制御を行う。

この後、ステップ308に進み、低圧ポンプ13の吐出圧力が安定すると推定されるまで待機した後(例えば、低圧ポンプ13の吐出圧力が安定するのに必要な所定期間が経過した後)、ステップ309に進み、開弁検出センサ41によりプレッシャレギュレータ19の開弁動作が検出されたか否かを判定する。

このステップ309で、プレッシャレギュレータ19の開弁動作が検出されていないと判定された場合には、ステップ310に進み、駆動電圧補正量Vcal を所定ステップ量(例えば0.1V)だけ増加させた後に、ステップ306に戻り、ステップ306〜309の処理を実行する。これにより、プレッシャレギュレータ19の開弁動作が検出されるまで、低圧燃料系内の燃圧が上昇するように低圧ポンプ13の駆動電圧Vfpを徐々に補正する。

その後、上記ステップ309で、プレッシャレギュレータ19の開弁動作が検出されたと判定されたときに、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧Pftg (=所定燃圧)まで上昇したと判断して、ステップ311に進み、プレッシャレギュレータ19の開弁動作が検出された時の駆動電圧補正量Vcal から所定値KPRSW(開弁検出センサ41の検出誤差、及び、プレッシャレギュレータ19の設定圧に対するダイナミックヒス分などを考慮した値)を差し引いた値(Vcal −KPRSW)を低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)として学習し、その値(Vcal −KPRSW)を学習補正量Vlrn としてECU39のバックアップRAM等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。

前記図3の低圧側燃圧制御ルーチンのステップ106で、この学習補正量Vlrn をベース駆動電圧Vbaseに加算して最終的な駆動電圧Vfpを求めることで、学習補正量Vlrn を用いて低圧ポンプ13の駆動電圧を補正する。

以上説明した本実施例2では、所定の学習実行条件が成立したときに、低圧側目標燃圧をプレッシャレギュレータが開弁動作する所定燃圧に設定して、低圧ポンプ13の作動特性に基づいて低圧ポンプ13の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を実行し、この低圧側燃圧制御の実行中に低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧よりも低い値から上昇するように低圧ポンプ13の駆動電圧を徐々に補正して、プレッシャレギュレータの開弁動作が検出されたときに、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧(=所定燃圧)まで上昇したと判断して、このときの駆動電圧補正量Vcal に基づいて低圧側燃圧制御の制御誤差(低圧ポンプ13の駆動電圧の誤差)を学習するようにしたので、低圧側燃圧制御の制御誤差を精度良く学習することができ、上記実施例1とほぼ同じ効果を得ることができる。

尚、本発明は、燃料供給システムの構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

11…燃料タンク、13…低圧ポンプ、15…低圧燃料配管、16…高圧ポンプ、19…プレッシャレギュレータ、20…リターン配管、27…吸入口、28…燃圧制御弁、32…吐出口、33…逆止弁、34…デリバリパイプ、35…燃料噴射弁、36…高圧側燃圧センサ、39…ECU(低圧側燃圧制御手段,学習手段,補正手段)、40…低圧ポンプ駆動回路、41…開弁検出センサ(開弁検出手段)

Claims (3)

  1. 低圧ポンプにより燃料タンク内の燃料を高圧ポンプに供給し、この高圧ポンプから吐出される燃料を燃料噴射弁に供給する筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置において、
    前記低圧ポンプから前記高圧ポンプに燃料を供給する低圧燃料系内の燃料の圧力(以下「燃圧」という)が低圧側目標燃圧になるように前記低圧ポンプを制御する低圧側燃圧制御を行う低圧側燃圧制御手段と、
    前記低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧以上になったときに開弁動作して前記低圧燃料系内の燃料を前記燃料タンク内に戻すプレッシャレギュレータと、
    前記プレッシャレギュレータの開弁動作を検出する開弁検出手段と、
    所定の学習実行条件が成立したときに前記低圧側目標燃圧を前記所定燃圧に設定して前記低圧側燃圧制御を実行し、該低圧側燃圧制御の実行中に前記低圧燃料系内の燃圧が前記所定燃圧よりも低い値から上昇するように前記低圧側燃圧制御の制御量を徐々に補正して、前記開弁検出手段により前記プレッシャレギュレータの開弁動作が検出されたときの補正量に基づいて前記低圧側燃圧制御の制御誤差を学習する学習手段と、
    前記学習手段により学習した制御誤差に基づいて前記低圧側燃圧制御の制御量を補正する補正手段と
    を備え
    前記低圧側燃圧制御手段は、前記低圧側目標燃圧を前記所定燃圧より低い燃圧範囲内で運転状態に応じて変化させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置。
  2. 前記開弁検出手段は、前記プレッシャレギュレータの燃料戻し側流路を閉塞する弁体が弁座から離間したことを検出することで前記プレッシャレギュレータの開弁動作を検出することを特徴とする請求項に記載の筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置。
  3. 前記開弁検出手段は、前記プレッシャレギュレータの燃料戻し側流路に燃料が流れていることを検出することで前記プレッシャレギュレータの開弁動作を検出することを特徴とする請求項に記載の筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置。
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