JP5811022B2 - 燃料圧力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料圧力制御装置に関し、特に車両等に搭載される内燃機関の燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を制御する燃料圧力制御装置に関する。

従来、この種の燃料圧力制御装置として、燃料タンク内の燃料を吸入し、これをデリバリパイプに圧送するモータ一体型の電動ポンプを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電動ポンプは、デリバリパイプ内の燃料圧力（以下、単に燃圧という）が目標燃圧となるよう、印加される印加電圧が電子制御装置によって制御されるようになっている。また、この燃料圧力制御装置には、燃料中に含まれる比較的大きな異物を除去する吸入フィルタの機能と燃料中に含まれる比較的小さな異物やモータ異物を除去する高圧フィルタの機能とを兼ね備えた統合フィルタが設けられている。この統合フィルタは、電動ポンプの上流側に配置されている。これにより、電動ポンプ内に小さい異物が侵入することを防止している。

ところが、燃料中に含まれる異物の中には、統合フィルタを用いても除去できないような小さい異物がある。こうした異物が電動ポンプ内に進入すると、その異物が電動ポンプの摺動部分に噛み込み、これが原因で電動ポンプに負荷が生ずることがある。このような異物噛み込みによる負荷は、電動ポンプの本来の吐出性能を損なわせる要因となる。

このため、このような電動ポンプには、上述したような異物噛み込みが生じた場合でも本来の吐出性能が発揮できるよう、印加電圧を所定の下限電圧以上としなければならないという制約がある。したがって、この電動ポンプは、所定の下限電圧を下回る印加電圧で駆動されることがなく、多少の異物噛み込みがあっても本来の吐出性能を発揮することができる。

特開２００７−２７３３号公報

しかしながら、上述した従来の電動ポンプでは、駆動領域が所定の下限電圧以上の領域であるため、デリバリパイプ内に供給される燃料吐出量が所定の下限電圧に対応した最低の燃料吐出量以上に限定されてしまう。このため、このような電動ポンプでは、最低燃料吐出量を下回る燃料吐出量を実現することができない。したがって、このような電動ポンプを備えた燃料圧力制御装置では、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を下限電圧に対応した最低の燃料吐出量未満とすることができないという問題があった。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、電動式の燃料ポンプの印加電圧を下限電圧以上に維持しつつも、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を下限電圧に対応した最低の燃料吐出量未満とすることができる燃料圧力制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料圧力制御装置は、上記目的達成のため、（１）燃料タンクに貯留されている燃料を、供給通路を介して内燃機関の燃料噴射弁が接続されたデリバリパイプに圧送する電動式の燃料ポンプと、前記供給通路から分岐して前記供給通路内を流れる燃料の一部を前記燃料タンクに還流させる還流通路と、前記還流通路に設けられた電磁式の減量弁と、目標とする目標燃料噴射量分の燃料が前記燃料噴射弁から噴射されるように、前記燃料ポンプに印加する印加電圧を制御するとともに、前記減量弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記燃料ポンプの摺動部分に異物の噛み込みが生じても前記燃料ポンプの駆動を維持可能な駆動トルクを発生させる下限電圧以上で前記印加電圧を制御しつつ、前記下限電圧を前記印加電圧として前記燃料ポンプに印加した場合の前記燃料ポンプの燃料吐出量に対して前記目標燃料噴射量が小さいことを条件に、前記減量弁を開弁する構成を有する。

この構成により、本発明に係る燃料圧力制御装置は、制御手段により、燃料ポンプに印加する印加電圧が燃料ポンプの摺動部分に異物の噛み込みが生じても燃料ポンプの駆動を維持可能な駆動トルクを発生させる下限電圧以上に制御される。このため、電動式の燃料ポンプが上記のような異物噛み込みにより駆動停止することを防止することができる。

また、本発明に係る燃料圧力制御装置は、下限電圧を印加電圧として燃料ポンプに印加した場合における燃料ポンプの燃料吐出量に対して目標燃料噴射量が小さいことを条件に、電磁式の減量弁を開弁させる。これにより、燃料ポンプが下限電圧で駆動されている際の燃料ポンプの燃料吐出量と目標燃料噴射量との差分燃料が供給通路を介して燃料タンクに還流される。したがって、電動式の燃料ポンプの印加電圧を下限電圧以上に維持しつつも、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を下限電圧に対応した最低の燃料吐出量未満とすることができる。

また、本発明に係る燃料圧力制御装置は、上記（１）に記載の燃料圧力制御装置において、（２）前記制御手段は、前記減量弁が閉弁状態にあるとき、前記デリバリパイプ内の燃料の圧力が予め定められた所定の上限閾値以上となったことを条件として前記減量弁を開弁する構成を有する。

この構成により、本発明に係る燃料圧力制御装置は、減量弁が閉弁状態にあるとき、デリバリパイプ内の燃料の圧力が予め定められた所定の上限閾値以上となったことを条件として減量弁を開弁する。このため、デリバリパイプ内の燃料の圧力が例えば目標燃料圧力に対して高過ぎるような場合には、減量弁を開弁することで余剰の燃料を燃料タンクに還流させることができ、デリバリパイプ内の燃料の圧力を低下させることができる。したがって、デリバリパイプ内の燃料の圧力を目標燃料圧力に近づけることができる。

また、本発明に係る燃料圧力制御装置は、上記（１）または（２）に記載の燃料圧力制御装置において、（３）前記制御手段は、前記減量弁が開弁状態にあるとき、前記デリバリパイプ内の燃料の圧力が予め定められた所定の下限閾値以下となったことを条件として前記減量弁を閉弁する構成を有する。

この構成により、本発明に係る燃料圧力制御装置は、減量弁が開弁状態にあるとき、デリバリパイプ内の燃料の圧力が予め定められた所定の下限閾値以下となったことを条件として減量弁を閉弁する。このため、デリバリパイプ内の燃料の圧力が例えば目標燃料圧力に対して低過ぎるような場合には、減量弁を閉弁することで燃料タンクに還流させていた燃料をデリバリパイプ内に供給することができる。これにより、デリバリパイプ内の燃料の圧力を上昇させることができる。したがって、デリバリパイプ内の燃料の圧力を目標燃料圧力に近づけることができる。

本発明によれば、電動式の燃料ポンプの印加電圧を下限電圧以上に維持しつつも、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を下限電圧に対応した最低の燃料吐出量未満とすることができる燃料圧力制御装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る燃料圧力制御装置が適用される車両の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る減量バルブの開閉制御を示すフローチャートである。 減量バルブが閉弁状態にあるときの燃圧維持制御を示すフローチャートである。 目標燃圧に対して実燃圧が上昇側に乖離したときの実燃圧と目標燃圧との差分と、減量バルブの開閉状態との関係を示すグラフである。 減量バルブが開弁状態にあるときの燃圧維持制御を示すフローチャートである。 目標燃圧に対して実燃圧が減少側に乖離したときの実燃圧と目標燃圧との差分と、減量バルブの開閉状態との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、車両１は、エンジン１０と、燃料供給機構２０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含んで構成されている。

エンジン１０は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されている。なお、エンジン１０に用いられる燃料は、エタノール等のアルコールとガソリンとを混合したアルコール燃料であってもよい。

本実施の形態では、エンジン１０は、＃１、＃２、＃３、＃４で示すように直列に４つの気筒１１を配置した、いわゆる直列４気筒のガソリンエンジンによって構成されている。なお、エンジン１０としては、直列４気筒エンジンに限らず、例えば直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジンまたは水平対向６気筒エンジン等の種々の型式のエンジンによって構成されていてもよい。

また、本実施の形態において、エンジン１０は、図示しないピストンが２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、４サイクルのガソリンエンジンによって構成されているものとして説明する。

さらに、エンジン１０における＃１、＃２、＃３、＃４で示す４つの各気筒１１には、それぞれ吸気ポート１２が設けられている。また、エンジン１０は、この吸気ポート１２内に燃料を噴射するためのポート噴射インジェクタ１３を備えている。

ポート噴射インジェクタ１３は、ＥＣＵ１００からの噴射指令信号Ｉｑによって制御されるソレノイドコイルと、ニードルバルブと、噴口部とを有している。ポート噴射インジェクタ１３には、所定の圧力で燃料が供給されている。ポート噴射インジェクタ１３は、ＥＣＵ１００によってソレノイドコイルが通電されると、ニードルバルブを開いて、吸気ポート１２内に燃料を噴射するようになっている。本実施の形態におけるポート噴射インジェクタ１３は、本発明に係る燃料噴射弁を構成する。

燃料供給機構２０は、燃料タンク３０から燃料を加圧して汲み上げる燃料ポンプ２１と、燃料ポンプ２１によって汲み上げられた燃料を燃料配管２２を通して導入するデリバリパイプ２３とを備えている。燃料配管２２には、燃料を燃料ポンプ２１からデリバリパイプ２３に供給するための供給通路が形成されている。

この構成により、燃料供給機構２０は、エンジン１０の吸気通路１５のうち複数の気筒１１に対応する複数の吸気ポート１２の内部にそれぞれ燃料を噴射する複数のポート噴射インジェクタ１３に燃料を供給するようになっている。

燃料ポンプ２１は、ＥＣＵ１００によって出力される制御信号に応じて駆動される電動式の燃料ポンプであり、燃料タンク３０に貯留されている燃料を汲み上げ、これを燃料配管２２内の供給通路を介してポート噴射インジェクタ１３が接続されたデリバリパイプ２３に圧送するようになっている。

具体的には、燃料ポンプ２１は、ＥＣＵ１００によって出力される制御信号に応じた印加電圧によって回転速度が変化するモータと、このモータの回転力によって回転するインペラとを有している。燃料ポンプ２１は、インペラを回転させることにより、燃料タンク３０から燃料を加圧して汲み上げるようになっている。したがって、燃料ポンプ２１は、モータに印加される印加電圧の大きさに応じてモータの回転力が調整され、吐出する燃料の燃料吐出量が可変とされる。

また、燃料ポンプ２１は、燃料中に含まれる比較的大きな異物を除去するサクションフィルタの機能と燃料中に含まれる比較的小さな異物やモータ異物を除去するフューエルフィルタの機能とを兼ね備えた統合フィルタを備えている。

デリバリパイプ２３は、複数の気筒１１の直列配置方向の一端側で燃料配管２２に接続され、複数のポート噴射インジェクタ１３に独立して燃料を供給するように形成されている。また、デリバリパイプ２３には、デリバリパイプ２３内の燃料の圧力（以下、燃圧という）を検出する燃料圧力センサ２５が設けられている。

さらに、燃料供給機構２０は、燃料配管２２から分岐して同燃料配管２２内を流れる燃料の一部を燃料タンク３０に還流させる還流通路が内部に形成された第１のリターン用配管２６および第２のリターン用配管２７を備えている。

第１のリターン用配管２６には、燃料配管２２の燃圧が予め設定された所定の燃圧（例えば、数百ｋＰａなど）を超えたときに燃料配管２２から燃料タンク３０に燃料を戻すリリーフバルブ２８が設けられている。このリリーフバルブ２８は、燃料配管２２の燃圧の異常上昇を防止するために設けられたものである。

第２のリターン用配管２７には、電磁式の減量バルブ２９が設けられている。減量バルブ２９は、ＥＣＵ１００からの指令信号に応じて開弁状態および閉弁状態をとり得る。減量バルブ２９が開弁状態とされると、燃料配管２２内を流れる燃料の一部、例えば後述するように余剰分の燃料が第２のリターン用配管２７を介して燃料タンク３０に戻される。本実施の形態における減量バルブ２９は、本発明に係る減量弁を構成する。

ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。

また、ＥＣＵ１００には、前述した燃料圧力センサ２５、回転速度センサ１０１、吸気量センサ１０２およびアクセル開度センサ１０３等の各種センサ類や、ポート噴射インジェクタ１３、燃料ポンプ２１および減量バルブ２９が接続されている。

燃料圧力センサ２５は、デリバリパイプ２３内の燃圧を検出する。回転速度センサ１０１は、エンジン１０のエンジン回転速度Ｎｅを検出する。吸気量センサ１０２は、吸入空気量ＧＡを検出する。アクセル開度センサ１０３は、アクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル操作量ＡＣＣを検出する。これら各センサは、検出結果に応じた信号をＥＣＵ１００に送信するようになっている。

ＥＣＵ１００は、これら各種センサから入力される信号に基づき各種演算を実行し、その演算結果に基づき各種制御を実行するようになっている。

例えば、ＥＣＵ１００は、吸入空気量ＧＡやエンジン回転速度Ｎｅ、アクセル操作量ＡＣＣ等に基づいて、目標燃料噴射量Ｑを算出する。ＥＣＵ１００は、算出した目標燃料噴射量Ｑを実現することができるように燃圧ＰＦに基づき、ポート噴射インジェクタ１３の開弁期間、つまり噴射期間を設定する。ＥＣＵ１００は、設定した噴射期間に応じて各ポート噴射インジェクタ１３に個別に開弁指令を出力する。これにより、エンジン１０の運転状態に見合う量の燃料が各ポート噴射インジェクタ１３から噴射されるようになる。このとき、ＥＣＵ１００は、目標燃料噴射量Ｑ分の燃料がポート噴射インジェクタ１３から噴射されるように、燃料ポンプ２１の燃料吐出量を調整すべく燃料ポンプ２１に印加する印加電圧を制御するようになっている。本実施の形態におけるＥＣＵ１００は、本発明に係る制御手段を構成する。

また、ＥＣＵ１００は、目標とする燃圧（以下、目標燃圧ＰＦｔという）を確保するために必要な最低限の吐出能力が得られるように、目標燃圧ＰＦｔの大きさに応じて燃料ポンプ２１に印加する印加電圧を制御する。ここで、目標燃圧ＰＦｔは、例えばエンジン１０の運転状態や燃料噴射量に応じた最適な燃圧である。

より詳細には、ＥＣＵ１００は、所定の下限電圧Ｖｍｉｎ以上で上記印加電圧を制御する。所定の下限電圧Ｖｍｉｎは、燃料ポンプ２１の摺動部分、例えばインペラとポンプカバーとの間の隙間部分に異物の噛み込みが生じても燃料ポンプ２１の駆動を維持可能な駆動トルクを発生させることができる電圧とされる。したがって、燃料ポンプ２１が上記のような異物の噛み込みにより駆動停止することを防止することができる。

ここで、燃料ポンプ２１は、上述の下限電圧Ｖｍｉｎによって制限されているため、下限電圧Ｖｍｉｎ未満の印加電圧で駆動させることができない。この場合、燃料ポンプ２１の燃料吐出量の最低量は、下限電圧Ｖｍｉｎに応じた燃料吐出量となる。したがって、燃料ポンプ２１は、下限電圧Ｖｍｉｎに応じた最低の燃料吐出量未満の燃料吐出量で燃料を吐出することができない。このため、例えばアイドル運転時等のように要求される燃料噴射量が小さい場合には、目標燃料噴射量Ｑに対して上述の最低の燃料吐出量が大きくなってしまい、所望の燃料噴射量を得ることができないという問題がある。また、これに伴い、デリバリパイプ２３内の実際の燃圧（以下、実燃圧ＰＦｒという）も目標燃圧ＰＦｔを超えて上昇してしまい、実燃圧ＰＦｒを目標燃圧ＰＦｔに維持できない。

そこで、本実施の形態では、このような問題を解決するために、燃料供給機構２０に上述した減量バルブ２９を設けた。

次に、図２を参照して、減量バルブ２９の開閉制御について説明する。

この減量バルブ２９の開閉制御は、所定の時間間隔でＥＣＵ１００により実行される。

図２に示すように、ＥＣＵ１００は、まず吸入空気量ＧＡやエンジン回転速度Ｎｅ、アクセル操作量ＡＣＣ等に基づいて目標燃料噴射量Ｑを算出する（ステップＳ１）。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１で算出した目標燃料噴射量Ｑを得るために必要とされる燃料ポンプ２１の燃料吐出量に対応した、燃料ポンプ２１に対する要求電圧Ｖｒを算出する（ステップＳ２）。要求電圧Ｖｒは、例えば燃料ポンプ２１の燃料吐出量と要求電圧Ｖｒとの関係を予め実験的に求めて記憶されているマップ等を参照することにより算出することができる。

その後、ＥＣＵ１００は、要求電圧Ｖｒが下限電圧Ｖｍｉｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、要求電圧Ｖｒと目標燃料噴射量Ｑとは、上述した通り相関がある。したがって、要求電圧Ｖｒが下限電圧Ｖｍｉｎ未満であるか否かを判定することは、下限電圧Ｖｍｉｎに応じた最低の燃料吐出量に対して目標燃料噴射量Ｑが小さいか否かを判定することと同じである。

ＥＣＵ１００は、要求電圧Ｖｒが下限電圧Ｖｍｉｎ未満であると判定した場合には、燃料ポンプ２１の印加電圧が下限電圧Ｖｍｉｎで制限されているため、要求電圧Ｖｒではなく、下限電圧Ｖｍｉｎで燃料ポンプ２１を駆動する（ステップＳ４）。そして、ＥＣＵ１００は、減量バルブ２９を開弁状態として（ステップＳ５）、本処理を終了する。

このように、本実施の形態では、減量バルブ２９は、下限電圧Ｖｍｉｎを印加電圧として燃料ポンプ２１に印加した場合の燃料ポンプ２１の最低の燃料吐出量に対して目標燃料噴射量Ｑが小さいことを条件に開弁する。これにより、このときの最低の燃料吐出量と目標燃料噴射量Ｑとの差分燃料（余剰分の燃料）が燃料配管２２から第２のリターン用配管２７を通じて燃料タンク３０に戻されることとなる。この結果、下限電圧Ｖｍｉｎに対応した最低の燃料吐出量未満の目標燃料噴射量Ｑに応じた所望の燃料噴射量が得られる。

一方、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３で要求電圧Ｖｒが下限電圧Ｖｍｉｎ未満でないと判定した場合には、燃料ポンプ２１を要求電圧Ｖｒで駆動する（ステップＳ６）。そして、ＥＣＵ１００は、減量バルブ２９を閉弁状態として（ステップＳ７）、本処理を終了する。

次に、図３〜図６を参照して、燃圧維持制御について説明する。

デリバリパイプ２３内の実燃圧ＰＦｒは、燃費や排気エミッションの改善、ベーパ発生抑制等の観点から目標燃圧ＰＦｔに維持されるのが好ましい。ところが、燃料ポンプの吐出量変化等、種々の要因により、実燃圧ＰＦｒが目標燃圧ＰＦｔからずれることがある。本実施の形態では、こうした燃圧のずれを抑制するために減量バルブ２９を用いた燃圧維持制御を実行することとした。

この燃圧維持制御は、所定の時間間隔でＥＣＵ１００により実行される。燃圧維持制御は、減量バルブ２９の開閉状態に応じてそれぞれ異なる処理であるため、以下では減量バルブ２９が閉弁状態にあるときと、開弁状態にあるときとで場合分けして説明する。

まず、図３を参照して、減量バルブ２９が閉弁状態にあるときの燃圧維持制御について説明する。なお、この燃圧維持制御は、例えば図２に示す開閉制御で実行された減量バルブ２９の閉弁状態時（図２のステップＳ７参照）に実行される。

図３に示すように、ＥＣＵ１００は、燃料圧力センサ２５からの入力信号に基づき、デリバリパイプ２３内の実燃圧ＰＦｒを検出する（ステップＳ１１）。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１で検出した実燃圧ＰＦｒと目標燃圧ＰＦｔとの差分ΔＰＦ（＝ＰＦｒ−ＰＦｔ）が閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、差分ΔＰＦは、絶対値ではなく正負の符号を含んだ値とした。閾値Ａは、正の値であって、燃費や排気エミッション等を考慮して予め実験的に求めて記憶されている。本実施の形態における閾値Ａは、本発明における上限閾値に相当する。

ＥＣＵ１００は、差分ΔＰＦが閾値Ａ以上でない、すなわち差分ΔＰＦが閾値Ａ未満であると判定した場合には、目標燃圧ＰＦｔに対して実燃圧ＰＦｒが一致しているか、あるいは一致しなくとも差分ΔＰＦが許容される範囲内にあるものと判断して、減量バルブ２９の閉弁状態として（ステップＳ１４）、本処理を終了する。具体的には、ＥＣＵ１００は、後述するステップＳ１３で減量バルブ２９が開弁状態とされた後に再度本処理が行われた際に、減量バルブ２９を閉弁状態とする。また、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１４移行時に既に減量バルブ２９が閉弁状態であるときには、これを維持する。

一方、ＥＣＵ１００は、差分ΔＰＦが閾値Ａ以上であると判定した場合には、減量バルブ２９を開弁状態として（ステップＳ１３）、本処理を終了する。したがって、減量バルブ２９は、差分ΔＰＦが閾値Ａ以上となったことを条件として開弁する。これにより、それまで目標燃圧ＰＦｔに対して上昇し過ぎていた実燃圧ＰＦｒを低下させることができる。

次に、図４を参照して、上述の燃料維持制御実行時の作用について説明する。

図４に示すように、まず、減量バルブ２９は、閉弁状態に維持されている。その後、時間の経過とともに差分ΔＰＦ（図４中、太実線で示す）が正側に大きくなり始める。そして、差分ΔＰＦが閾値Ａ以上となると、減量バルブ２９が開弁状態とされる（図３のステップＳ１３）。

本実施の形態では、燃料ポンプ２１の印加電圧の調整に加えて減量バルブ２９の開弁により燃圧を低下させるので、従来と比較して差分ΔＰＦを早期に小さくする、つまり上昇し過ぎた実燃圧ＰＦｒを早期に目標燃圧ＰＦｔに近づけることができる。図４中、太破線で示す差分ΔＰＦは、燃料ポンプの印加電圧のみで燃圧制御を行う従来の実燃圧と目標燃圧との差分である。

その後、差分ΔＰＦが閾値Ａ未満となると、減量バルブ２９が閉弁状態とされる（図３のステップＳ１４）。その後は、燃料ポンプ２１の印加電圧の調整により差分ΔＰＦが小さくなり、実燃圧ＰＦｒが目標燃圧ＰＦｔに近づくこととなる。

次に、図５を参照して、減量バルブ２９が開弁状態にあるときの燃圧維持制御について説明する。なお、この燃圧維持制御は、例えば図２に示す開閉制御で実行された減量バルブ２９の開弁状態時（図２のステップＳ５参照）に実行される。

図５に示すように、ＥＣＵ１００は、燃料圧力センサ２５からの入力信号に基づき、デリバリパイプ２３内の実燃圧ＰＦｒを検出する（ステップＳ２１）。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２１で検出した実燃圧ＰＦｒと目標燃圧ＰＦｔとの差分ΔＰＦ（＝ＰＦｒ−ＰＦｔ）が閾値Ｂ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。ここで、差分ΔＰＦは、絶対値ではなく正負の符号を含んだ値とした。閾値Ｂは、負の値であって、燃費や排気エミッションおよびベーパ発生等を考慮して予め実験的に求めて記憶されている。本実施の形態における閾値Ｂは、本発明における下限閾値に相当する。

ＥＣＵ１００は、差分ΔＰＦが閾値Ｂ以下でない、すなわち差分ΔＰＦが閾値Ｂより大きいと判定した場合には、目標燃圧ＰＦｔに対して実燃圧ＰＦｒが一致しているか、あるいは一致しなくとも差分ΔＰＦが許容される範囲内にあるものと判断して、減量バルブ２９の開弁状態を維持して（ステップＳ２７）、本処理を終了する。具体的には、ＥＣＵ１００は、後述するステップＳ２３で減量バルブ２９が閉弁状態とされた後に再度本処理が行われた際に、減量バルブ２９を開弁状態とする。また、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２４移行時に既に減量バルブ２９が開弁状態であるときには、これを維持する。

一方、ＥＣＵ１００は、差分ΔＰＦが閾値Ｂ以下であると判定した場合には、減量バルブ２９を閉弁状態として（ステップＳ２３）、本処理を終了する。したがって、減量バルブ２９は、差分ΔＰＦが閾値Ｂ以下となったことを条件として閉弁する。これにより、それまで目標燃圧ＰＦｔに対して低下し過ぎていた実燃圧ＰＦｒを上昇させることができる。

次に、図６を参照して、上述の燃料維持制御実行時の作用について説明する。

図６に示すように、まず、減量バルブ２９は、開弁状態に維持されている。その後、時間の経過とともに差分ΔＰＦ（図６中、太実線で示す）が負側に大きくなり始める。そして、差分ΔＰＦが閾値Ｂ以下となると、減量バルブ２９が閉弁状態とされる（図５のステップＳ２３）。

本実施の形態では、燃料ポンプ２１の印加電圧の調整に加えて減量バルブ２９の閉弁により燃圧を上昇させるので、従来と比較して差分ΔＰＦを早期に小さくする、つまり低下し過ぎた実燃圧ＰＦｒを早期に目標燃圧ＰＦｔに近づけることができる。図６中、太破線で示す差分ΔＰＦは、燃料ポンプの印加電圧のみで燃圧制御を行う従来の実燃圧と目標燃圧との差分である。

その後、差分ΔＰＦが閾値Ｂより大きくなると、減量バルブ２９が開弁状態とされる（図５のステップＳ２４）。その後は、燃料ポンプ２１の印加電圧の調整により差分ΔＰＦが小さくなり、実燃圧ＰＦｒが目標燃圧ＰＦｔに近づくこととなる。

以上のように、本実施の形態に係る燃料圧力制御装置は、ＥＣＵ１００により、燃料ポンプ２１に印加する印加電圧が燃料ポンプ２１の摺動部分への異物噛み込みが生じても燃料ポンプ２１の駆動を維持可能な駆動トルクを発生させる下限電圧Ｖｍｉｎ以上に制御される。このため、電動式の燃料ポンプ２１が上記のような異物噛み込みにより駆動停止することを防止することができる。

また、本実施の形態に係る燃料圧力制御装置は、下限電圧Ｖｍｉｎを印加電圧として燃料ポンプ２１に印加した場合における燃料ポンプ２１の最低の燃料吐出量に対して目標燃料噴射量Ｑが小さいことを条件に、電磁式の減量バルブ２９を開弁させる。これにより、燃料ポンプ２１が下限電圧Ｖｍｉｎで駆動されている際の燃料ポンプ２１の最低の燃料吐出量と目標燃料噴射量Ｑとの差分燃料が第２のリターン用配管２７を介して燃料タンク３０に還流される。したがって、電動式の燃料ポンプ２１の印加電圧を下限電圧Ｖｍｉｎ以上に維持しつつも、ポート噴射インジェクタ１３から噴射される燃料噴射量を下限電圧Ｖｍｉｎに対応した最低の燃料吐出量未満とすることができる。

また、本実施の形態に係る燃料圧力制御装置は、減量バルブ２９が閉弁状態にあるとき、デリバリパイプ２３内の実燃圧ＰＦｒと目標燃圧ＰＦｔとの差分ΔＰＦが予め定められた所定の閾値Ａ以上となったことを条件として減量バルブ２９を開弁する。このため、実燃圧ＰＦｒが目標燃圧ＰＦｔに対して高過ぎるような場合には、減量バルブ２９を開弁することで余剰の燃料を燃料タンク３０に還流させることができ、実燃圧ＰＦｒを低下させることができる。したがって、実燃圧ＰＦｒを目標燃圧ＰＦｔに近づけることができる。

また、本実施の形態に係る燃料圧力制御装置は、減量バルブ２９が開弁状態にあるとき、デリバリパイプ２３内の実燃圧ＰＦｒと目標燃圧ＰＦｔとの差分ΔＰＦが予め定められた所定の閾値Ｂ以下となったことを条件として減量バルブ２９を閉弁する。このため、実燃圧ＰＦｒが目標燃圧ＰＦｔに対して低過ぎるような場合には、減量バルブ２９を閉弁することで燃料タンク３０に還流させていた燃料をデリバリパイプ２３内に供給することができる。これにより、実燃圧ＰＦｒを上昇させることができる。したがって、実燃圧ＰＦｒを目標燃圧ＰＦｔに近づけることができる。

ここで、一般に燃料配管２２やデリバリパイプ２３内の燃料は、受熱している。このため、燃圧を所定圧以上としなければ、ベーパが発生し、燃料ポンプ２１の吐出能力が低下したり、ポート噴射インジェクタ１３から噴射できない等の燃料吐出不良が生ずるおそれがある。このような燃料吐出不良は、エンジンストールや触媒溶損の要因となり得る。しかしながら、本実施の形態では、上述の通り、実燃圧ＰＦｒが低下し過ぎた場合には、減量バルブ２９を閉弁することで実燃圧ＰＦｒを上昇させることができるので、燃料吐出不良の要因となり得るベーパの発生を抑制することができる。

また、本実施の形態では、目標燃圧ＰＦｔに対して実燃圧ＰＦｒが高過ぎる場合や低過ぎる場合には、燃圧維持制御を実行して実燃圧ＰＦｒを目標燃圧ＰＦｔに近づけることができるので、目標とする空燃比に対して実際の空燃比が過剰にリッチあるいはリーン側に変位することを防止することができる。この結果、燃費や排気エミッションおよびドライバビリティの悪化を防止することができる。

なお、本実施の形態では、エンジン１０は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射のみを行う内燃機関で構成したが、これに限らず、気筒内の燃焼室に直接に燃料を噴射する筒内噴射と、気筒に対応する吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射とを併用するデュアル噴射方式の内燃機関で構成してもよい。

また、本実施の形態では、燃圧維持制御において実燃圧ＰＦｒと目標燃圧ＰＦｔの差分ΔＰＦと、閾値Ａあるいは閾値Ｂとの比較に基づき減量バルブ２９の開閉状態を制御するようにしたが、これに限らず、実燃圧ＰＦｒと予め定められた所定の閾値Ｃあるいは所定の閾値Ｄとの比較に基づき減量バルブ２９の開閉状態を制御するようにしてもよい。具体的には、実燃圧ＰＦｒが、目標燃圧ＰＦｔよりも高く設定された所定の閾値Ｃ以上となったことを条件に減量バルブ２９を開弁状態とする。一方、実燃圧ＰＦｒが、目標燃圧ＰＦｔよりも低く設定された所定の閾値Ｄ以下となったことを条件に減量バルブ２９を閉弁状態とする。なお、所定の閾値Ｃ、Ｄは、それぞれ目標燃圧ＰＦｔに対して所定量だけ高い、もしくは低い値に設定されるのが好ましい。

以上説明したように、本発明に係る燃料圧力制御装置は、電動式の燃料ポンプの印加電圧を下限電圧以上に維持しつつも、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を下限電圧に対応した最低の燃料吐出量未満とすることができ、車両等に搭載される内燃機関の燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を制御する燃料圧力制御装置に有用である。

１ 車両
１０ エンジン（内燃機関）
１３ ポート噴射インジェクタ（燃料噴射弁）
２０ 燃料供給機構
２１ 燃料ポンプ
２２ 燃料配管（供給通路）
２３ デリバリパイプ
２５ 燃料圧力センサ
２６ 第１のリターン用配管
２７ 第２のリターン用配管（還流通路）
２８ リリーフバルブ
２９ 減量バルブ（減量弁）
３０ 燃料タンク
１００ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (1)

1. 燃料タンクに貯留されている燃料を、供給通路を介して内燃機関の燃料噴射弁が接続されたデリバリパイプに圧送する電動式の燃料ポンプと、
   前記供給通路から分岐して前記供給通路内を流れる燃料の一部を前記燃料タンクに還流させる還流通路と、
   前記還流通路に設けられた電磁式の減量弁と、
   目標とする目標燃料噴射量分の燃料が前記燃料噴射弁から噴射されるように、前記燃料ポンプに印加する印加電圧を制御するとともに、前記減量弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記燃料ポンプの摺動部分に異物の噛み込みが生じても前記燃料ポンプの駆動を維持可能な駆動トルクを発生させる下限電圧以上で前記印加電圧を制御しつつ、前記下限電圧を前記印加電圧として前記燃料ポンプに印加した場合の前記燃料ポンプの燃料吐出量に対して前記目標燃料噴射量が小さいことを条件に、前記減量弁を開弁し、
   前記制御手段は、前記減量弁が閉弁状態にあるとき、前記デリバリパイプ内の燃料の圧力が予め定められた所定の上限閾値以上となったことを条件として前記減量弁を開弁し、
   前記制御手段は、前記減量弁が開弁状態にあるとき、前記デリバリパイプ内の燃料の圧力が予め定められた所定の下限閾値以下となったことを条件として前記減量弁を閉弁することを特徴とする燃料圧力制御装置。

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