JP5970772B2 - Fuel supply device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料タンク内に貯留された燃料を調圧して燃料消費部に供給する燃料供給装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel supply device that regulates the fuel stored in a fuel tank and supplies the fuel to a fuel consumption unit.
従来、車両に搭載される内燃機関の燃料供給装置は、燃料タンク内に貯留された燃料を燃料ポンプによって燃料消費部に供給するときに、燃料消費部に対する燃料供給圧力を調整するための圧力制御装置を備えている。この圧力制御装置は、燃料タンク内の燃料を汲み上げる燃料ポンプから、燃料消費部を構成するインジェクタへの燃料供給圧力を調圧するようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel supply device for an internal combustion engine mounted on a vehicle has a pressure control for adjusting the fuel supply pressure to the fuel consumption unit when the fuel stored in the fuel tank is supplied to the fuel consumption unit by a fuel pump. Equipment. This pressure control device regulates the fuel supply pressure from the fuel pump that pumps up the fuel in the fuel tank to the injector that constitutes the fuel consumption unit.
このような圧力制御装置においては、一般に、ハウジング内を2室に区画し、中央部に調圧弁体を有するダイヤフラムを備えている。このダイヤフラムの一面側において、調圧室内の燃料圧に応じたダイヤフラム中央部の変位を利用して調圧弁体を開弁方向および閉弁方向に変位させる一方、ダイヤフラムの他面側に設置された圧縮コイルばねによりダイヤフラムの変位を抑制するようになっている。これにより、調圧室内の燃料圧が設定圧に達するよう調圧弁体の開弁状態を保持するようになっている。また、このような圧力制御装置は、燃料ポンプとともに燃料タンク内に配置されていることが多い。 In such a pressure control device, generally, a housing is divided into two chambers, and a diaphragm having a pressure regulating valve body at the center is provided. On one surface side of this diaphragm, the pressure regulating valve body is displaced in the valve opening direction and the valve closing direction by using the displacement of the diaphragm central portion in accordance with the fuel pressure in the pressure regulating chamber, while being installed on the other surface side of the diaphragm. The displacement of the diaphragm is suppressed by a compression coil spring. Thereby, the valve opening state of the pressure regulating valve body is maintained so that the fuel pressure in the pressure regulating chamber reaches the set pressure. Further, such a pressure control device is often arranged in a fuel tank together with a fuel pump.
このような圧力制御装置としては、ハウジング内部を区画するダイヤフラムと、このダイヤフラムの一面側に位置し、燃料ポンプから加圧燃料が導入される燃料導入口および余剰燃料が排出される排出口を有する調圧室と、ダイヤフラムの他面側に位置し、背圧流体が導入される背圧室と、ダイヤフラムと背圧室の間に大気に開放される開放室を形成するプランジャと、ダイヤフラムの変位に応じて排出口を開閉するようダイヤフラムに装着された弁部材と、ダイヤフラムとプランジャの間に介在されて弁部材を閉弁方向に付勢するスプリングと、プランジャの可動範囲を規定するストッパ手段と、によって構成される可変燃料圧調整弁を備えたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As such a pressure control device, there is a diaphragm partitioning the inside of the housing, a fuel introduction port for introducing pressurized fuel from a fuel pump, and a discharge port for discharging excess fuel, which are located on one surface side of the diaphragm. Displacement of the pressure adjusting chamber, a back pressure chamber that is located on the other side of the diaphragm, into which back pressure fluid is introduced, a plunger that forms an open chamber that is open to the atmosphere between the diaphragm and the back pressure chamber, and a displacement of the diaphragm A valve member mounted on the diaphragm so as to open and close the discharge port according to the pressure, a spring interposed between the diaphragm and the plunger to urge the valve member in the valve closing direction, and stopper means for defining a movable range of the plunger The thing provided with the variable fuel pressure regulating valve comprised by these is proposed (for example, refer patent document 1).
この特許文献1に記載の燃料供給装置は、このような圧力制御装置を構成する可変燃料圧調整弁を備えることにより、背圧流体の供給の有無によってスプリングの設定荷重を2段階に切替えることで、調圧する燃料圧の設定値を低圧と高圧とのいずれかに切替えることができる。
The fuel supply device described in
しかしながら、この特許文献1に記載の燃料供給装置は、1つの可変燃料圧調整弁により燃料圧を切替えることができるものの、可変燃料圧調整弁が3室により構成されているため、小型化が難しく、また、調圧室と背圧室に燃料を供給する配管は、互いに逆向きに接続されるため、可変燃料圧調整弁の配置に制約が生じるという問題があった。
However, although the fuel supply device described in
さらには、この特許文献1に記載の燃料供給装置は、燃料ポンプの劣化や吐出特性のばらつきに応じて燃料消費部に供給される燃料圧が変化するにもかかわらず、燃料ポンプの劣化や吐出特性のばらつきを考慮するようなものではなかった。そのため、実燃料圧が目標燃料圧から乖離し、気筒に対する燃料噴射量が適切なものとならず、結果として、空燃比が目標空燃比から乖離する可能性があるという問題があった。
Furthermore, the fuel supply device described in
また、特許文献1に記載の燃料供給装置とは異なり燃料圧を高圧と低圧とに切替える構成を有していないものの、燃料ポンプの吐出特性のばらつきや劣化に起因した燃料噴射量のずれを補正する燃料供給装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
Further, unlike the fuel supply device described in
この特許文献2に開示された燃料供給装置は、燃料噴射の停止中において、燃料ポンプに対する駆動制御量を強制的に増大させ、この駆動制御量の増大に応じて増大する燃料圧の上昇率と、標準的な燃料ポンプにおいて同様の制御を実行した際に得られる標準的な燃料圧の上昇率とを比較する。そして、この燃料圧の上昇率と標準的な燃料圧の上昇率との差に応じて、燃料ポンプに対する駆動制御量を補正するようになっている。 The fuel supply device disclosed in Patent Document 2 forcibly increases the drive control amount for the fuel pump while the fuel injection is stopped, and increases the fuel pressure as the drive control amount increases. The standard fuel pressure increase rate obtained when similar control is executed in a standard fuel pump is compared. The drive control amount for the fuel pump is corrected according to the difference between the fuel pressure increase rate and the standard fuel pressure increase rate.
このような構成を有することにより、特許文献2に記載の燃料供給装置は、燃料ポンプの吐出特性が特性の個体差に起因したばらつきや劣化に起因して標準的な燃料ポンプからずれる場合においても、燃料ポンプに対する駆動制御量を補正することにより、所望の燃料圧を得られるようになっていた。 By having such a configuration, the fuel supply device described in Patent Document 2 can be used even when the discharge characteristics of the fuel pump deviate from a standard fuel pump due to variations or deterioration due to individual differences in characteristics. The desired fuel pressure can be obtained by correcting the drive control amount for the fuel pump.
しかしながら、上述した特許文献2に記載の燃料供給装置は、燃料ポンプに対する駆動制御量を補正するようになっているものの、燃料圧を高圧と低圧とに設定可能な可変燃料圧調整弁を備えたものに適用することを考慮するようものではなかった。 However, although the fuel supply device described in Patent Document 2 described above is configured to correct the drive control amount for the fuel pump, the fuel supply device includes a variable fuel pressure adjusting valve capable of setting the fuel pressure to a high pressure and a low pressure. It was not something to consider applying to things.
そのため、可変燃料圧調整弁を備えたものにおいて、低圧および高圧のうち現在設定されているいずれか一方の燃料圧において駆動制御量を調整することにより、現在の燃料圧を推定することが可能であるとしても、設定燃料圧の切替後における他方の燃料圧を推定することができなかった。 For this reason, in the case where the variable fuel pressure adjustment valve is provided, the current fuel pressure can be estimated by adjusting the drive control amount at one of the currently set fuel pressures of the low pressure and the high pressure. Even if it exists, the other fuel pressure after switching of the set fuel pressure could not be estimated.
したがって、可変燃料圧調整弁を有する燃料供給装置においては、設定燃料圧を低圧と高圧とのうちいずれか一方から他方に切替えた後における燃料圧を推定することができなかった。このため、燃料圧が切替わった場合において実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離し、燃費向上を図ることができないという可能性があった。 Therefore, in the fuel supply device having the variable fuel pressure adjusting valve, the fuel pressure after the set fuel pressure is switched from one of the low pressure and the high pressure to the other cannot be estimated. For this reason, when the fuel pressure is switched, there is a possibility that the actual fuel injection amount deviates from the desired fuel injection amount, and the fuel efficiency cannot be improved.
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、可変燃料圧調整弁を有する燃料供給装置において、設定燃料圧の切替え後における燃料圧を推定し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができる燃料供給装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and in a fuel supply device having a variable fuel pressure adjusting valve, when the fuel pressure is estimated after the set fuel pressure is switched and the fuel pressure is switched. It is an object of the present invention to provide a fuel supply device capable of improving fuel consumption by suppressing the actual fuel injection amount from deviating from a desired fuel injection amount.
本発明に係る燃料供給装置は、上記目的達成のため、(1)燃料ポンプから吐出した燃料を調圧して燃料消費部に供給する燃料供給装置であって、少なくとも前記燃料の燃料圧を高圧にする高圧供給状態と低圧にする低圧供給状態とのいずれかの状態を取り得る可変燃料圧調整弁と、排気成分に基づいて空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記可変燃料圧調整弁が前記低圧供給状態であることを条件に、前記燃料ポンプに印加される電圧と前記空燃比検出手段により検出された空燃比とに基づいて、前記低圧供給状態において前記可変燃料圧調整弁から排出される燃料の排出量を推定する低圧時排出量推定手段と、前記低圧時排出量推定手段により推定された燃料の排出量と、前記低圧供給状態において基準となる燃料の排出量との差に基づいて、前記高圧供給状態において前記可変燃料圧調整弁から排出される燃料の排出量を推定する高圧時排出量推定手段と、前記高圧時排出量推定手段により推定された燃料の排出量と、前記高圧供給状態において基準となる燃料の排出量との差に基づいて、前記高圧供給状態における燃料圧を推定する高圧時燃料圧推定手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fuel supply apparatus according to the present invention is (1) a fuel supply apparatus that regulates fuel discharged from a fuel pump and supplies the fuel to a fuel consuming unit, and at least increases the fuel pressure of the fuel. A variable fuel pressure adjustment valve capable of taking either a high pressure supply state to be reduced or a low pressure supply state to be low pressure, an air / fuel ratio detection means for detecting an air / fuel ratio based on an exhaust component, and the variable fuel pressure adjustment valve Based on the voltage applied to the fuel pump and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means, the variable fuel pressure regulating valve is discharged in the low-pressure supply state on the condition that the low-pressure supply state is established. Based on the difference between the low-pressure discharge estimation means for estimating the fuel discharge amount, the fuel discharge amount estimated by the low-pressure discharge estimation means, and the reference fuel discharge amount in the low-pressure supply state. And a high-pressure discharge amount estimating means for estimating a discharge amount of fuel discharged from the variable fuel pressure regulating valve in the high-pressure supply state, a fuel discharge amount estimated by the high-pressure discharge amount estimating means, And high pressure fuel pressure estimating means for estimating the fuel pressure in the high pressure supply state based on a difference from the reference fuel discharge amount in the high pressure supply state.
この構成により、燃料圧を検出するための高価な検出手段を備えることなく低圧供給状態における燃料圧を推定することが可能になるとともに、高圧供給状態における燃料圧も推定することが可能になる。したがって、可変燃料圧調整弁を有する燃料供給装置において、設定燃料圧の切替え後における燃料圧を推定し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができる。 With this configuration, it is possible to estimate the fuel pressure in the low pressure supply state without providing an expensive detection means for detecting the fuel pressure, and it is also possible to estimate the fuel pressure in the high pressure supply state. Therefore, in the fuel supply device having the variable fuel pressure adjusting valve, the fuel pressure after the set fuel pressure is switched is estimated, and the actual fuel injection amount deviates from the desired fuel injection amount even when the fuel pressure is switched. By suppressing this, fuel consumption can be improved.
また、上記(1)に記載の燃料供給装置において、(2)前記低圧時排出量推定手段は、前記燃料ポンプに印加する電圧を変化させ前記空燃比検出手段により検出される空燃比が最もリーンとなる最低電圧を求め、前記最低電圧と前記燃料ポンプの新品時に空燃比が最もリーンとなる初期電圧との差と、に基づいて前記排出される燃料量を推定することを特徴とする。 In the fuel supply apparatus described in (1) above, (2) the low-pressure emission estimation means changes the voltage applied to the fuel pump, and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means is the leanest. And the amount of discharged fuel is estimated based on a difference between the minimum voltage and an initial voltage at which the air-fuel ratio becomes the leanest when the fuel pump is new.
この構成により、燃料ポンプに印加される電圧の変化に応じて、可変燃料圧調整弁から排出される燃料量を推定することが可能となる。結果として、燃料ポンプの劣化度合いおよび吐出特性のばらつきを求めることができる。 With this configuration, it is possible to estimate the amount of fuel discharged from the variable fuel pressure adjustment valve in accordance with a change in the voltage applied to the fuel pump. As a result, the degree of deterioration of the fuel pump and the variation in the discharge characteristics can be obtained.
また、上記(2)に記載の燃料供給装置において、(3)前記初期電圧は、複数の前記燃料ポンプにおいて新品時に空燃比が最もリーンとなる電圧の略平均値であることを特徴とする。 Further, in the fuel supply device according to (2), (3) the initial voltage is a substantially average value of voltages at which the air-fuel ratio becomes the leanest when a plurality of the fuel pumps are new.
ここで、本発明における「略平均値」とは、燃料ポンプが大量に生産された場合に吐出特性が平均的な燃料ポンプによる値を意味し、中央値であってもよい。 Here, the “substantially average value” in the present invention means a value by the fuel pump having an average discharge characteristic when the fuel pump is produced in large quantities, and may be a median value.
この構成により、平均的な吐出特性を有する燃料ポンプの初期電圧が予め算出されていれば、すべての燃料ポンプに対し初期電圧を測定することなく、燃料ポンプの劣化特性や吐出特性のばらつきを算出することが可能になる。したがって、燃料供給装置の生産効率を低下することなく各燃料ポンプを最適な状態に維持することができる。 With this configuration, if the initial voltage of the fuel pump having an average discharge characteristic is calculated in advance, the deterioration characteristic and discharge characteristic variation of the fuel pump are calculated without measuring the initial voltage for all the fuel pumps. It becomes possible to do. Therefore, each fuel pump can be maintained in an optimum state without reducing the production efficiency of the fuel supply device.
また、上記(1)から(3)に記載の燃料供給装置において、(4)前記低圧時排出量推定手段は、前記燃料の温度に応じて前記低圧供給状態における排出量の推定値を補正することを特徴とする。 Further, in the fuel supply device according to any one of (1) to (3), (4) the low-pressure discharge amount estimation unit corrects an estimated value of the discharge amount in the low-pressure supply state according to the temperature of the fuel. It is characterized by that.
この構成により、燃料の温度に応じて可変燃料圧調整弁から排出される燃料量が変化する場合においても、排出量を精度よく推定することが可能となる。 With this configuration, even when the amount of fuel discharged from the variable fuel pressure regulating valve changes according to the temperature of the fuel, it is possible to accurately estimate the discharged amount.
また、上記(1)から(4)に記載の燃料供給装置において、(5)前記可変燃料圧調整弁は、前記燃料が導入される燃料導入口および該燃料が排出される燃料排出口を有するハウジングと、前記ハウジングとの間に前記燃料導入口に連通する調圧室を形成する隔壁部と前記調圧室内の燃料圧に応じて前記調圧室を前記燃料排出口に連通させる開弁方向に変位する可動弁体部とを有する調圧部材と、を備え、前記調圧室の内部に前記燃料排出口に連通するとともに前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化する排出穴を形成する第1弁座部と、前記調圧室の内部に前記可動弁体部の変位に応じて開度が変化するとともに操作圧を有する燃料が導入される操作圧燃料導入穴を形成する第2弁座部とが、それぞれ前記ハウジングに設けられ、前記調圧部材が前記開弁方向に燃料圧を受ける面積が、前記操作圧燃料導入穴内の操作圧に応じて変化することを特徴とする。 Further, in the fuel supply device described in (1) to (4) above, (5) the variable fuel pressure adjusting valve has a fuel introduction port through which the fuel is introduced and a fuel discharge port through which the fuel is discharged. A valve opening direction in which the pressure regulating chamber communicates with the fuel discharge port according to the fuel pressure in the pressure regulating chamber and a partition wall portion that forms a pressure regulating chamber communicating with the fuel introduction port between the housing and the housing A pressure adjusting member having a movable valve body portion that is displaced to the inside, and a discharge hole that communicates with the fuel discharge port inside the pressure regulating chamber and whose opening degree changes according to the displacement of the movable valve body portion A first valve seat portion that forms an operating pressure, and an operating pressure fuel introduction hole in which the opening degree changes according to the displacement of the movable valve body portion and fuel having an operating pressure is introduced inside the pressure regulating chamber. A second valve seat portion is provided in each housing, The area that member receives the fuel pressure in the opening direction, characterized in that changes in accordance with the operating pressure of the operating fuel introduction hole.
この構成により、調圧部材が燃料圧を受ける面積を可変とすることにより燃料圧が2段階に調圧される。したがって、可変燃料圧調整弁の内部を3室にしたり、可変燃料圧調整弁を2つ設けることなく燃料消費部に供給される燃料圧を2段階に制御することができる。このため、燃料供給装置を小型化することができる。 With this configuration, the fuel pressure is regulated in two stages by making the area where the pressure regulating member receives the fuel pressure variable. Therefore, the fuel pressure supplied to the fuel consumption unit can be controlled in two stages without providing the variable fuel pressure adjusting valve with three chambers or providing two variable fuel pressure adjusting valves. For this reason, a fuel supply apparatus can be reduced in size.
本発明によれば、設定燃料圧の切替え後における燃料圧を推定し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができる燃料供給装置を提供できる。 According to the present invention, the fuel pressure after the set fuel pressure is switched is estimated, and even when the fuel pressure is switched, the actual fuel injection amount is prevented from deviating from the desired fuel injection amount. A fuel supply device that can be improved can be provided.
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。なお、本実施の形態においては、本発明に係る燃料供給装置を4気筒のガソリンエンジンを搭載した車両に適用する場合について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the case where the fuel supply device according to the present invention is applied to a vehicle equipped with a four-cylinder gasoline engine will be described.
まず、構成について説明する。 First, the configuration will be described.
図1に示すように、本実施の形態に係る燃料供給装置8は、エンジン1で消費される燃料を貯留する燃料タンク2と、燃料タンク2の内部に貯留された燃料をエンジン1の複数のインジェクタ3に圧送する燃料圧送機構10と、燃料圧送機構10からインジェクタ3に供給される燃料を導入して予め設定された燃料圧に調圧するプレッシャレギュレータ20と、プレッシャレギュレータ20により調圧される燃料圧を高圧側の設定圧と低圧側の設定圧との間で切替えるようプレッシャレギュレータ20を制御する切替弁60と、を備えている。ここで、プレッシャレギュレータ20は、本発明に係る可変燃料圧調整弁を構成する。
As shown in FIG. 1, the
エンジン1は、車両に搭載される多気筒の内燃機関により構成されている。本実施の形態においては、4つの気筒5を備える4サイクルガソリンエンジンにより内燃機関が構成されている。ここで、インジェクタ3および各気筒5は、本発明に係る燃料消費部を構成する。インジェクタ3は、エンジン1の各気筒5にそれぞれ設置されており、噴孔を形成する端部3aが吸気ポート7内に露出している。
The
また、燃料圧送機構10とインジェクタ3はデリバリーパイプ4を介して接続されており、燃料圧送機構10からの燃料は、デリバリーパイプ4を介して各インジェクタ3に分配されるようになっている。
The
燃料圧送機構10は、燃料タンク2内の燃料を吸入口から汲み上げ、加圧して吐出口から吐出する燃料ポンプユニット11と、燃料ポンプユニット11の吸入口側に設置され燃料ポンプユニット11内への異物の吸入を阻止するサクションフィルタ12と、燃料ポンプユニット11の吐出口側に設置され燃料ポンプユニット11から吐出された燃料に含まれる異物を除去する燃料フィルタ13と、燃料フィルタ13の上流側または下流側に設置されるチェック弁14と、を有している。
The
燃料ポンプユニット11は、ポンプ作動用の羽根車を有する燃料ポンプ11pと、燃料ポンプ11pを回転駆動する内蔵直流モータであるポンプ駆動モータ11mへの通電を後述するECU(Electronic Control Unit)51により制御させることで駆動および停止されるようになっている。
The fuel pump unit 11 is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 51, which will be described later, to energize a fuel pump 11p having an impeller for operating the pump and a
また、ECU51は、燃料ポンプユニット11のポンプ駆動モータ11mに印加される電圧を制御することによって、ポンプ駆動モータ11mの回転速度を変化させ、燃料ポンプユニット11による単位時間当たりの吐出量Dを変化させることができるようになっている。なお、以下では説明を簡単にするために、燃料ポンプユニット11に電圧が印加されるものとして説明する。また、本実施の形態に係る燃料ポンプユニット11は、本発明に係る燃料ポンプを意味する。
Further, the
チェック弁14は、燃料ポンプユニット11からインジェクタ3側への燃料供給方向に開弁する一方、インジェクタ3側から燃料ポンプユニット11側への燃料の逆流方向には閉弁し、加圧された供給燃料の逆流を阻止するようになっている。
The
燃料タンク2の上部には、燃料ポンプユニット11の動作を制御する燃料ポンプコントローラ(以下、FPCという)17が設けられており、このFPC17には、ポンプ駆動モータ11mの端子電圧を検出する電圧検出部や、ポンプ駆動モータ11mに流れる電流を検出する電流検出部が装着されている。
A fuel pump controller (hereinafter referred to as FPC) 17 for controlling the operation of the fuel pump unit 11 is provided at the upper part of the fuel tank 2, and this
FPC17は、ECU51からのポンプ制御信号と、ポンプ駆動モータ11mの端子電圧を検出する電圧検出部の検出信号との偏差に応じて、燃料ポンプユニット11に印加する電圧を制御したり、燃料圧送機構10の異常診断のためのポンプ駆動モータ11mの作動状態に応じた診断用信号をECU51に供給したりするようになっている。つまり、本実施の形態において、ECU51は、FPC17を介して燃料ポンプユニット11に印加される電圧を制御するようになっている。
The
図1および図3に示すように、プレッシャレギュレータ20は、燃料が導入される流体導入口21aおよびその燃料が排出される流体排出口21bを有するハウジング21を備えている。ハウジング21は、一対の凹状のハウジング部材18、19をそれらの外周部でかしめ結合して形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
ハウジング21の内部には、ハウジング21の内部を2室に区画する隔壁状の調圧部材22が設けられている。この調圧部材22は、ハウジング21との間に流体導入口21aに連通する調圧室23を形成する隔壁部24と、調圧室23内の燃料圧に応じた開度で調圧室23を流体排出口21bに連通させる開弁方向に変位する可動弁体部25とを一体化したものである。隔壁部24は、その一面側で調圧室23内の燃料圧を常時受圧するようになっている。
Inside the
また、隔壁部24は、その他面側でハウジング21との間に調圧室23側に背圧を付与する背圧室26を形成しており、背圧室26内には、調圧部材22の可動弁体部25を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね27が設けられている。また、調圧部材22と共に背圧室26を形成する他方のハウジング部材19には、少なくとも1つの大気圧導入穴19aが形成されている。
Further, the
さらに、ハウジング21の内側には、互いに径が異なる外側筒状部材29および内側筒状部材30が設置されている。内側筒状部材30および外側筒状部材29の可動弁体部25側の端部には、それぞれ第1弁座部31および第2弁座部32が形成されている。また、外側筒状部材29と内側筒状部材30とによって、操作圧燃料導入穴32hが形成されている。操作圧燃料導入穴32hは、操作圧流出口21cを介して切替弁60の内部に連通している。
Further, an outer
図2に示すように、切替弁60は、プレッシャレギュレータ20の操作圧燃料導入穴32h内の燃料圧を切替えるためのもので、電磁コイル61と、圧縮コイルばね62と、合成樹脂製のボビン63と、バルブ67と、電磁コイル61の外周を覆うシールド65と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the switching
ボビン63は、ボビン部73と、シリンダ部74と、燃料管部75と、を備えている。ボビン部73の外周には、電磁コイル61が巻きつけられている。一方、ボビン部73の内側には圧縮コイルばね62が収容されている。
The
ボビン部73とシリンダ部74とは、内周面が同一面となるよう形成されており、バルブ67は、シリンダ部74の内部に往復動可能に収容されている。
The
燃料管部75は、シリンダ部74の端部に形成されており、プレッシャレギュレータ20の操作圧流出口21cを介して燃料が流入される燃料流入管77と、燃料を燃料タンク2内にリターンするための燃料流出管78と、シリンダ部74の内側に向けた開口を形成する開口端部70と、を備えている。
The
バルブ67は、略円柱形状の磁性体からなり、アーマチャ部71と、一方の端面に設けられたシール部64とを有している。バルブ67がシリンダ部74で移動してシール部64が開口端部70に押圧されることにより、燃料流入管77内の流路と燃料流出管78内の流路との連通が阻止されるようになっている。
The
圧縮コイルばね62は、バルブ67が燃料流入管77内の流路と燃料流出管78内の流路との連通を阻止する方向に付勢している。
The
このように構成される切替弁60において、電磁コイル61に通電されているON状態のときは、図3に示すように、バルブ67は、電磁コイル61により圧縮コイルばね62の付勢力に抗して吸引され、燃料流入管77内の流路と燃料流出管78内の流路とが連通される。したがって、燃料流入管77に流入された燃料は、シリンダ部74を経て燃料流出管78から排出される。
When the switching
一方、電磁コイル61に通電されていないOFF状態のときは、図4に示すように、バルブ67は、圧縮コイルばね62の付勢により燃料流入管77内の流路と燃料流出管78内の流路との連通を阻止する。したがって、燃料流入管77に流入された燃料は、バルブ67により燃料タンク2への流出を阻止される。
On the other hand, when the
次に、燃料圧を高圧にする高圧供給状態におけるプレッシャレギュレータ20の作用について説明する。
Next, the operation of the
燃料ポンプユニット11(図1参照)の運転中において、ECU51により燃料圧が高圧に設定されると、図3に示すように、切替弁60がECU51によりON状態に制御される。
When the fuel pressure is set to a high pressure by the
このとき、バルブ67のシール部64が開口端部70から離隔し、燃料流入管77内の流路と燃料流出管78内の流路とが連通する。そのため、操作圧燃料導入穴32hは、燃料タンク2内と連通し、排出穴31hおよび操作圧燃料導入穴32hのいずれもが大気圧となる。したがって、調圧室23の内部の燃料のみが調圧部材22を開弁方向に付勢する。つまり、調圧部材22の有効受圧面積が、隔壁部24の環状受圧面24aのみとなる。これにより、可動弁体部25の閉弁方向の推力が増加し、可動弁体部25を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね27の撓み量が減少することで、可動弁体部25が第1弁座部31および第2弁座部32に対して閉弁方向に変位する。
At this time, the
この可動弁体部25の閉弁方向への変位により、燃料通路15から分岐通路15aを介して調圧室23に供給される燃料量が減少し、結果として燃料通路15内を流通する燃料が高圧に調圧される。
Due to the displacement of the
一方、燃料圧を低圧にする低圧供給状態におけるプレッシャレギュレータ20の作用について説明する。燃料ポンプユニット11の運転中において、ECU51により燃料圧が低圧に設定されると、図4に示すように、切替弁60がECU51によりOFF状態に制御される。
On the other hand, the operation of the
このとき、バルブ67のシール部64が開口端部70に当接し、燃料流入管77内の流路と燃料流出管78内の流路との連通が阻止される。そのため、燃料流入管77と、プレッシャレギュレータ20の操作圧燃料導入穴32hは、燃料下流側における端部が閉塞されるため、操作圧燃料導入穴32h内の燃料圧は、調圧室23内の燃料圧と等しくなる。つまり、排出穴31hのみが大気圧となり、調圧室23の内部の燃料および操作圧燃料導入穴32hの燃料が調圧部材22を開弁方向に付勢する。したがって、調圧部材22の有効受圧面積が拡大し、隔壁部24の環状受圧面24aおよび操作圧燃料導入穴32hに対向する略円形の受圧面を含むものとなる。したがって、可動弁体部25の開弁方向の推力が増加し、可動弁体部25を開弁方向に付勢する圧縮コイルばね27の撓み量が増加することで、可動弁体部25が第1弁座部31および第2弁座部32に対して開弁方向に変位する。
At this time, the
そして、その可動弁体部25の開弁方向への変位により燃料通路15から分岐通路15aを介して調圧室23に供給される燃料が増加し、結果として燃料通路15内を流通する燃料が低圧に調圧される。
Due to the displacement of the
図5に示すように、本実施の形態に係るエンジン1を搭載した車両は、エンジン回転数センサ41、エアフロメータ42、吸気温センサ43、スロットル開度センサ44、冷却水温センサ45、アクセル開度センサ46、車輪速センサ47および空燃比センサ48を備えている。これらのセンサは、検出結果を表す信号をECU51にそれぞれ出力するようになっている。
As shown in FIG. 5, a vehicle equipped with the
エンジン回転数センサ41は、エンジン1のクランクシャフトの回転数を検出し、エンジン回転数NeとしてECU51に出力する。エアフロメータ42は、図示しないスロットルバルブより吸気上流側に配置され、吸入空気量に応じた検出信号をECU51に出力する。吸気温センサ43は、図示しない吸気マニホールドに配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号をECU51に出力する。スロットル開度センサ44は、スロットルバルブの開度に応じた検出信号をECU51に出力する。
The engine
冷却水温センサ45は、エンジン1のシリンダブロックに形成されたウォータージャケットに配置されており、エンジン1の冷却水温Twに応じた検出信号をECU51に出力する。アクセル開度センサ46は、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号をECU51に出力する。
The cooling
車輪速センサ47は、車両の図示しない車輪の回転速度に応じた検出信号をECU51に出力する。空燃比センサ48は、検出対象となる排気中の酸素濃度及び燃料の未燃成分の濃度に基づいて、空燃比に応じた電圧VafをECU51に出力する。したがって、空燃比センサ48は、本発明に係る空燃比検出手段の一部を構成する。
The
燃料供給装置8の一部を構成するECU51は、図5に示すように、CPU(Central Processing Unit)52、RAM(Random Access Memory)53、ROM(Read Only Memory)54およびバックアップメモリ55などを備えている。なお、本実施の形態に係るECU51は、本発明に係る空燃比検出手段、低圧時排出量推定手段、高圧時排出量推定手段を構成する。
As shown in FIG. 5, the
ROM54は、燃料圧切替制御および気筒5における燃料噴射制御を実行するための制御プログラムを含む各種制御プログラムや、これらの各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。CPU52は、ROM54に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行するようになっている。また、RAM53は、CPU52による演算結果や、上述した各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するようになっている。バックアップメモリ55は、不揮発性のメモリにより構成されており、例えばエンジン1の停止時に保存すべきデータ等を記憶するようになっている。
The
CPU52、RAM53、ROM54およびバックアップメモリ55は、バス58を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース56および出力インターフェース57と接続されている。
The
入力インターフェース56には、エンジン回転数センサ41、エアフロメータ42、吸気温センサ43、スロットル開度センサ44、冷却水温センサ45、アクセル開度センサ46、車輪速センサ47および空燃比センサ48が接続されている。さらに、入力インターフェース56には、オルタネータ35が接続されている。なお、車両がECU51以外の他のECUを搭載し、これらのセンサのうち少なくとも一部から出力された信号が、当該他のECUを介してECU51に入力されるようにしてもよい。
Connected to the
出力インターフェース57は、インジェクタ3、点火プラグ6、切替弁60や図示しないスロットルバルブなどに接続されている。さらに、出力インターフェース57は、FPC17(図1参照)を介して燃料ポンプユニット11に接続されている。そして、ECU51は、上記した各種センサの出力に基づいて、燃料圧切替制御および燃料噴射制御などを含む各種制御および後述するリターン流量推定制御やオーバーシュート算出制御を実行する。
The
本実施の形態において、ECU51は、オルタネータ35の起電力を検出するようになっている。図6は、本実施の形態における電力供給ユニット34周辺の回路図である。
In the present embodiment, the
電力供給ユニット34は、エンジン1に機械的に接続されるオルタネータ35と、オルタネータ35に電気的に接続されるバッテリ37とを有している。オルタネータ35は、エンジン1にベルト36で接続され、ベルト36を介してエンジン1から駆動力が入力されるようになっている。
The
オルタネータ35は、図示しない固定子のステータコイル、回転子のロータコイル、整流器およびレギュレータから構成されている。ロータコイルは、レギュレータを介してイグニッションスイッチ38の一端子に接続されている。イグニッションスイッチ38の他端子はバッテリ37に接続されており、イグニッションスイッチ38がON状態に移行すると、バッテリ37からレギュレータを介してロータコイルに通電され、ロータコイルが磁化される。エンジン1により生成された駆動力は、ロータコイルに入力されるようになっており、エンジン1の回転に連動してロータコイルが回転すると、ステータコイルに交流電圧が発生する。発生した交流電圧は整流器で直流電圧に変換され、この直流電圧がオルタネータ35の起電圧としてバッテリ37に印加される。
The
オルタネータ35の起電力は、エンジン回転数Neに応じて変化する。エンジン回転数Neが高回転数である場合には、オルタネータ35の起電力は、例えば14[V]の近傍になる。一方、エンジン回転数Neが低回転数である場合には、オルタネータ35の起電力は例えば8[V]の近傍になる。
The electromotive force of the
また、オルタネータ35はECU51に接続されており、オルタネータ35の起電力がECU51に入力されるようになっている。また、切替弁60の電磁コイル61は、ECU51に接続されており、オルタネータ35の起電力に応じた電圧が電磁コイル61に印加されるようになっている。つまり、切替弁60の電磁コイル61に印加される電圧は、オルタネータ35の起電力を検出することにより求められる。
The
また、ECU51は、CPU52(図5参照)により制御されるトランジスタ69を有している。トランジスタ69は、オルタネータ35の起電力を切替弁60の電磁コイル61に印加するON状態と、オルタネータ35の起電力が切替弁60の電磁コイル61に印加されないOFF状態とのいずれかの状態をとるようになっている。
Further, the
図7は、以上のように構成された燃料供給装置8の動作を示すタイミングチャートである。最初に、図7において、燃料圧が低圧から高圧に切替えられる箇所について説明する。また、オルタネータ35の起電力Ebが12[V]である場合を例に説明する。
FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the
まず、ECU51は、車両の走行状態に基づいて、時刻T0より前に燃料圧を低圧から高圧に切替える燃料圧切替要求が発生したと判断している。そして、ECU51は、オルタネータ35の起電力Ebを検出すると、後述するように設定される時刻T0、すなわち切替タイミングにおいて、オルタネータ35の起電力が切替弁60の電磁コイル61に印加されるよう、トランジスタ69をON状態にする(実線81参照)。
First, the
トランジスタ69がON状態になると、電磁コイル61に印加される電圧が0[V]から12[V]になる(実線82参照)。このとき、切替弁60の電磁コイル61に電圧Ebが印加されると、切替弁60の電磁コイル61に供給される電流Iは、以下の式(1)で表される。
When the
I(t)=Eb/R(1−exp(−t/τ)) (1)
ここで、Ebは、オルタネータ35の起電力であり、τは、L/Rにより表される時定数である。また、Rは、電磁コイル61の電気抵抗、Lは、電磁コイル61のインダクタンスを表している。
I (t) = Eb / R (1-exp (−t / τ)) (1)
Here, Eb is an electromotive force of the
このため、電磁コイル61に供給される電流Iは、式(1)に表される応答特性にしたがって上昇する(実線83参照)。このような電流Iが電磁コイル61に供給されると、切替弁60のバルブ67に加わる吸引力Fは、以下の式(2)により表される。
For this reason, the current I supplied to the
F = Φ2/(2・μ・S) (2)
式(2)において、μは透磁率であり、真空の透磁率と比透磁率の積により求められる。また、Sは磁気通路の断面積を表している。また、Φは、磁気ギャップ中の磁束であり、以下の式(3)により表される。
F = Φ 2 / (2 · μ · S) (2)
In the formula (2), μ is a magnetic permeability and is obtained by a product of a vacuum magnetic permeability and a relative magnetic permeability. S represents the cross-sectional area of the magnetic path. Moreover, (PHI) is the magnetic flux in a magnetic gap, and is represented by the following formula | equation (3).
Φ = n・(I/R) (3)
式(3)において、nは電磁コイル61のターン数、Iは上記式(1)により求められる電流、Rは磁気抵抗をそれぞれ表している。
Φ = n · (I / R) (3)
In the formula (3), n represents the number of turns of the
したがって、電磁コイル61に供給される電流Iが上記式(1)にしたがって増加すると、電磁コイル61のバルブ67に対する吸引力は、式(2)にしたがって増加する。
Therefore, when the current I supplied to the
そして、時刻T1において、バルブ67に対する電磁コイル61の吸引力が、圧縮コイルばね62のバルブ67に対する付勢力より大きくなると、バルブ67のシール部64が開口端部70に当接する下死点から離隔する上死点の方向に移動を開始する(実線84参照)。その結果、プレッシャレギュレータ20の操作圧燃料導入穴32h内の燃料圧、すなわちパイロット圧が300[kPa]から大気圧に低下する(実線85参照)。
At time T1, when the attractive force of the
これにより、プレッシャレギュレータ20の可動弁体部25は、オーバーシュートを経て閉弁方向に変位し(実線86参照)、これに伴い、燃料通路15内を流通する燃料も、時刻T2において一旦高圧となった後、オーバーシュートを経て時刻T3において高圧の定常状態となる(実線87参照)。
As a result, the
ところで、この可動弁体部25のオーバーシュート量および変位の脈動の収束の特性は、プレッシャレギュレータ20の構造に依存するため、予め実験的な測定により求めることができる。これに対し、切替弁60のバルブ67が下死点から上死点に移動を開始する時刻T1は、上記式(1)に示すように、電磁コイル61に印加される電圧Ebに応じて電磁コイル61に供給される電流Iが変わるため、毎回異なる値となる。つまり、オルタネータ35の起電力Ebによって時刻T0からT2までの時間t1が変動する。
By the way, the characteristics of the overshoot amount of the
したがって、本実施の形態に係るECU51は、燃料圧を低圧から高圧に切替える際に、オルタネータ35の起電力Ebを検出することにより、切替り遅れ時間t1を算出し、この算出した切替り遅れ時間t1および予め求められた脈動時間t2に基づいて燃料圧の切替タイミングT0を制御するようになっている。
Therefore, the
次に、図7において、燃料圧が高圧から低圧に切替えられる箇所について説明する。ECU51は、車両の暖機時や燃料の高温時などに燃料圧を高圧に設定した状態で、車両の暖機が終了したり燃料温度が低下した場合に、燃料圧を高圧から低圧に低下する燃料圧切替制御を実行するようになっている。
Next, referring to FIG. 7, a description will be given of the location where the fuel pressure is switched from high pressure to low pressure. The
ECU51は、車両の暖機時や燃料の高温時などに燃料圧を高圧に設定した状態で、車両の暖機が終了したり燃料温度が低下した場合には、燃料圧を高圧から低圧に切替える燃料圧切替要求が発生したと判断する。
The
そして、ECU51は、切替弁60の電磁コイル61に印加されているオルタネータ35の起電力が遮断されるよう、後述するように設定される時刻T0'、すなわち切替タイミングにおいて、トランジスタ69をON状態からOFF状態に移行する(実線81参照)。
Then, the
トランジスタ69がOFF状態になると、電磁コイル61に印加される電圧が12[V]から0[V]になる(実線82参照)。このとき、切替弁60の電磁コイル61に印加されていた電圧がEbから0になり、切替弁60の電磁コイル61に供給される電流I(t)は、以下の式(4)で表される。
When the
I(t)=Eb/R・exp(−t/τ) (4)
そのため、電磁コイル61に供給される電流Iは、式(4)に表される応答特性にしたがって減少する(実線83参照)。
I (t) = Eb / R · exp (−t / τ) (4)
Therefore, the current I supplied to the
また、切替弁60のバルブ67に加わる吸引力Fは、上述した式(2)および式(3)により表される。したがって、電磁コイル61に供給される電流Iが上記式(4)にしたがって減少すると、電磁コイル61のバルブ67に対する吸引力は、式(2)にしたがって減少する。
Further, the suction force F applied to the
そして、時刻T1'において、電磁コイル61のバルブ67に対する吸引力が、圧縮コイルばね62のバルブ67に対する付勢力より小さくなると、バルブ67のシール部64が開口端部70から離隔した上死点から下死点の方向に移動を開始する(実線84参照)。
At
そして、時刻T2'において、バルブ67のシール部64が開口端部70に当接すると(実線84参照)、プレッシャレギュレータ20の操作圧燃料導入穴32h内の燃料圧、すなわちパイロット圧が大気圧から300[kPa]に上昇する(実線85参照)。
At time T2 ′, when the
これにより、燃料通路15内を流通する燃料の燃料圧は、プレッシャレギュレータ20の可動弁体部25の開弁方向への変位に応じて、時刻T3'において一旦目標となる低圧に達すると、オーバーシュートを経て(実線87参照)、時刻T4'において低圧となる(実線87参照)。
As a result, the fuel pressure of the fuel flowing in the
燃料圧を低圧から高圧に切替える場合と同様、可動弁体部25のオーバーシュート量および変位の脈動の収束は、予め実験的な測定により求めることができる。また、切替弁60のバルブ67が上死点から下死点に到達するまでにかかる時間(時刻T1'〜T2')も、予め実験的な測定により求めることができる。これに対し、バルブ67が上死点から下死点に向けて移動を開始する時刻T1'は、上記式(4)に示すように、切替え開始時に電磁コイル61に印加されている電圧Ebに応じて電磁コイル61に供給される電流Iが変わるため変動する。つまり、オルタネータ35の起電力によって切替り遅れ時間t1が変動する。
Similar to the case where the fuel pressure is switched from the low pressure to the high pressure, the convergence of the overshoot amount and displacement pulsation of the
したがって、本実施の形態に係るECU51は、燃料圧を高圧から低圧に切替える際に、オルタネータ35の起電力Ebを検出することにより、切替り遅れ時間t1を予測し、この予測した切替り遅れ時間t1に基づいて燃料圧の切替タイミングT0'を制御するようになっている。
Therefore, the
オルタネータ35の起電力Ebと切替り遅れ時間t1とは、切替り遅れ時間マップとして予め対応付けられている。ECU51は、高圧への切替時および低圧への切替時に使用する切替り遅れ時間マップをそれぞれROM54に予め記憶しており、ECU51は、オルタネータ35の起電力Ebを表す信号を取得すると、切替り遅れ時間マップを参照して切替り遅れ時間t1を算出するようになっている。
The electromotive force Eb of the
燃料圧が低圧から高圧に切替わる場合には、オルタネータ35の起電力Ebが小さいほど、トランジスタ69をON状態にしてからバルブ67が移動を開始するまでの時間が長くなる。したがって、ECU51は、オルタネータ35の起電力Ebが小さいほど、トランジスタ69をOFF状態にするタイミングを前倒しすることになる。一方、燃料圧が高圧から低圧に切替わる場合には、オルタネータ35の起電力Ebが大きいほど、トランジスタ69をOFF状態にしてからバルブ67が移動を開始するまでの時間が長くなる。したがって、ECU51は、オルタネータ35の起電力Ebが大きいほど、トランジスタ69をOFF状態にするタイミングを前倒しすることになる。
When the fuel pressure is switched from low pressure to high pressure, the smaller the electromotive force Eb of the
また、燃料温度が低下すると、燃料の粘性が高まるため、プレッシャレギュレータ20の可動弁体部25の変位に時間がかかる。したがって、ECU51は、予め実験的な測定により求められている脈動時間t2を燃料温度により補正するようにしてもよい。
Further, when the fuel temperature decreases, the viscosity of the fuel increases, so that it takes time to displace the
以上のように構成された燃料供給装置8において、プレッシャレギュレータ20は、燃料圧を高圧と低圧との間で切替えるよう動作するために、少なくとも調圧室23内を常に燃料で満たす必要がある。そのため、ECU51は、プレッシャレギュレータ20の動作に必要となる燃料量より多い燃料を流体導入口21aから導入し、流体排出口21bから余分な燃料が排出されるよう燃料ポンプユニット11を制御するようになっている。
In the
ここで、プレッシャレギュレータ20が燃料圧を低圧に設定する場合、プレッシャレギュレータ20により調圧される燃料圧(制御圧)Pと、流体排出口21bから排出される燃料量(以下、リターン流量Qという)とは、図8に示す対応関係を有している。
Here, when the
一般に、燃料ポンプユニット11による吐出量Dの低下に応じてリターン流量Qが低下すると、制御圧Pも低下する。しかしながら、リターン流量Qがある所定値まで低下すると、操作圧燃料導入穴32hにおける燃料圧が上昇せず、結果として、可動弁体部25における受圧面積が低下した状態となる。そのため、リターン流量Qが所定値より低い場合には、プレッシャレギュレータ20はリターン流量Qが低いほど高圧供給状態に近づき、制御圧Pが上昇するようになっている。換言すれば、本実施の形態に係るプレッシャレギュレータ20のように、燃料圧を高圧および低圧に調圧可能であるプレッシャレギュレータは、リターン流量Qに対し制御圧Pが最小となる曲げ点を上記所定値として有している。
In general, when the return flow rate Q decreases according to the decrease in the discharge amount D by the fuel pump unit 11, the control pressure P also decreases. However, when the return flow rate Q decreases to a predetermined value, the fuel pressure in the operation pressure
そこで、ECU51は、プレッシャレギュレータ20が燃料圧を高圧と低圧との2段に切替える機能を維持し、かつ、燃料ポンプユニット11に過剰な電圧が印加されないよう、曲げ点におけるリターン流量、すなわち上記所定値をリターン流量Qの最低必要量とし、リターン流量Qが最低必要量以上を維持するよう燃料ポンプユニット11に印加する電圧を制御するようになっている。
Therefore, the
また、インジェクタ3から噴射される単位時間当たりの燃料量は、燃料圧の平方根に比例する。したがって、インジェクタ3による燃料噴射時間を一定とした場合、各気筒5の燃焼室内に供給される燃料量は、制御圧Pが高いほど増加する。つまり、制御圧Pが高いほど空燃比が低く、すなわちリッチとなり、空燃比センサ48は、上述した排気ガス成分に基づいて、各気筒5の燃焼室内において燃焼した混合気がリッチであったことを表す信号をECU51に送信することになる。
The amount of fuel injected from the
ところで、燃料ポンプユニット11は、製造時の特性ばらつきや経年劣化に起因して、同じ電圧が印加されたとしても吐出量Dに個体差が生じる。図9は、特性ばらつきおよび劣化に応じた燃料ポンプユニット11による吐出量Dの変化を示すグラフである。横軸は、走行距離に応じた経年劣化を示しており、縦軸は、燃料ポンプユニット11による燃料の吐出量Dを示している。また、燃料ポンプユニット11から吐出される燃料のうち、エンジン1の燃焼室において消費される燃料量をエンジン消費量Aとする。したがって、燃料ポンプユニット11から吐出される燃料量Dは、エンジン消費量Aと、プレッシャレギュレータ20からのリターン流量Qとを合計した値となる。
By the way, the fuel pump unit 11 has individual differences in the discharge amount D even if the same voltage is applied due to variations in characteristics at the time of manufacture and deterioration over time. FIG. 9 is a graph showing a change in the discharge amount D by the fuel pump unit 11 according to the characteristic variation and deterioration. The horizontal axis indicates the aging deterioration according to the travel distance, and the vertical axis indicates the fuel discharge amount D by the fuel pump unit 11. Further, the amount of fuel consumed in the combustion chamber of the
車両の走行距離が0である場合、燃料ポンプユニット11の吐出量Dは、特性ばらつきにより、点aと点bとの間に分布する。以下、走行距離が0の新品時において吐出量Dが点aとなる燃料ポンプユニット11を上限品、吐出量Dが点bとなる燃料ポンプユニット11を下限品という。 When the travel distance of the vehicle is 0, the discharge amount D of the fuel pump unit 11 is distributed between the points a and b due to characteristic variations. Hereinafter, when the travel distance is 0, the fuel pump unit 11 at which the discharge amount D is a point a is referred to as an upper limit product, and the fuel pump unit 11 at which the discharge amount D is a point b is referred to as a lower limit product.
燃料ポンプユニット11の吐出量Dは、車両の走行距離が増加するにつれて劣化カーブに沿って減少し、例えば20万kmに達すると、走行距離が0である場合と等しい電圧が印加されたとしても上限品で点a'、下限品で点b'まで低下する。 The discharge amount D of the fuel pump unit 11 decreases along the deterioration curve as the travel distance of the vehicle increases. For example, when reaching 200,000 km, even if a voltage equal to that when the travel distance is 0 is applied. The upper limit product drops to point a ′, and the lower limit product drops to point b ′.
このとき、下限品のリターン流量Qが最低必要量Qminを下回ると、図8に示したように、低圧側の燃料圧が上昇し、燃費が悪化する可能性が生じる。 At this time, if the return flow rate Q of the lower limit product is lower than the minimum required amount Qmin, the fuel pressure on the low pressure side increases as shown in FIG.
したがって、従来は、車両に燃料ポンプユニット11が設置されると、当該燃料ポンプユニット11が仮に下限品であったとしても、走行距離が20万kmに達した時点でリターン流量Qが最低必要量Qminを下回らないよう、新品時の時点から高めの電圧をかけ、この電圧を維持するようになっていた。 Therefore, conventionally, when the fuel pump unit 11 is installed in a vehicle, even if the fuel pump unit 11 is a lower limit product, the return flow rate Q is the minimum required amount when the travel distance reaches 200,000 km. In order not to fall below Qmin, a higher voltage was applied from the time of the new article, and this voltage was maintained.
ところが、このように燃料ポンプユニット11に印加される電圧が設定されると、ECU51は、リターン流量Qを検出するための高価なセンサを備えることなく、吐出性能や走行距離にかかわらずリターン流量Qを最低必要量Qmin以上に維持することが可能になるものの、下限品で走行距離が20万[km]に達したもの以外の燃料ポンプユニット11においては、最低必要量Qmin以上の燃料がプレッシャレギュレータ20から排出され続けることになる。つまり、従来のECU51は、燃料ポンプユニット11に必要以上の電圧を印加し続けており、燃費の低下や燃料ポンプユニット11の劣化を早める原因となっていた。
However, when the voltage applied to the fuel pump unit 11 is set in this way, the
そこで、本実施の形態に係るECU51は、リターン流量Qを検出するセンサを備えていない車両において、リターン流量Qを推定し、この推定したリターン流量Qに基づいて燃料ポンプユニット11に印加される電圧を最適化するとともに、燃料ポンプユニット11の吐出性能のばらつきおよび経年劣化を求めるようになっている。
Therefore, the
ECU51は、リターン流量Qを算出するために、リターン流量推定制御を実行するようになっている。図10は、本実施の形態に係るリターン流量推定制御を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、ECU51を構成するCPU52によって所定のタイミングで実行されるとともに、CPU52によって処理可能なプログラムを実現する。
The
ECU51は、まず燃料の低圧供給状態であるか否かを判断する(ステップS11)。具体的には、ECU51は、冷却水温センサ45から入力される信号に基づいて、燃料が高圧供給状態となる車両の暖機時や高燃料温度時に該当していないか否かを判断する。ECU51は、燃料の低圧供給状態であると判断すると(ステップS11でYES)、ステップS12に移行する。一方、ECU51は、燃料の高圧供給状態であると判断すると(ステップS11でNO)、ENDに移行する。
The
次に、ECU51は、燃料噴射量が一定であるか否かを判断する(ステップS12)。具体的には、ECU51は、エンジン回転数センサ41、スロットル開度センサ44およびアクセル開度センサ46から入力される信号に基づいて、エンジン回転数、スロットル開度およびアクセル開度を所定時間検出する。そして、ECU51は、これらの値が所定の幅にある場合には、燃料噴射量が一定であると判断する。
Next, the
ECU51は、燃料噴射量が一定であると判断した場合には(ステップS12でYES)、ステップS13に移行する。一方、ECU51は、燃料噴射量が一定でないと判断した場合には(ステップS12でNO)、ENDに移行する。
When the
次に、ECU51は、冷却水温センサ45など公知のセンサから入力される信号に基づいて、燃料温度が推定できるか否かを判断する(ステップS13)。具体的には、ECU51は、冷却水温センサ45などのセンサから燃料温度が推定できる車両の走行状態であるか否かを判断する。この走行状態を表す諸条件は、使用するセンサと燃料温度との相関関係に応じて予め実験的に定められている。
Next, the
ECU51は、燃料温度を推定可能であると判断した場合には(ステップS13でYES)、ステップS14に移行する。一方、ECU51は、燃料温度を推定可能でないと判断した場合には(ステップS13でNO)、ENDに移行する。なお、車両が燃料温度を検出するための燃料温度センサを備えている場合には、この燃料温度センサから入力される信号に基づいて、燃料温度を表す情報を直接取得してもよい。
If the
次に、ECU51は、燃料ポンプユニット11に印加される電圧を所定値分減少させる(ステップS14)。本実施の形態においては、ECU51は、所定値として0.5[V]低下させる。そして、ECU51は、現在燃料ポンプユニット11に印加されている電圧をRAM53に記憶する(ステップS15)。
Next, the
次に、ECU51は、空燃比センサ48から入力される信号に基づいて、空燃比がリーンの方向に振れたか否かを判断する(ステップS16)。
Next, the
ECU51は、燃料ポンプユニット11に印加される電圧を低下させたことにより空燃比がリーンの方向に振れたと判断した場合には(ステップS16でYES)、ステップS14に戻り、燃料ポンプユニット11に印加される電圧をさらに0.5[V]低下させる。一例として、燃料ポンプユニット11におけるリターン流量Qと制御圧Pとの関係が、図8に示す点2から点5にある場合には、電圧を0.5[V]低下させたことにより空燃比がリーンの方向に振れるため、ECU51は、ステップS16において電圧を再び0.5[V]低下させることになる。
When the
一方、ECU51は、空燃比がリーンの方向に振れていない、すなわちリッチの方向に振れたと判断すると(ステップS16でNO)、RAM53に記憶されている電圧を取得する(ステップS17)。一例として、燃料ポンプユニット11におけるリターン流量Qと制御圧Pとの関係が、図8に示す点6にある場合には、電圧を0.5[V]低下させたことにより空燃比がリッチの方向に振れるため、ECU51は、ステップS17において、点6の状態における電圧をRAM53から取得することになる。
On the other hand, when the
そして、ECU51は、RAM53から取得した電圧の値より0.5[V]高い電圧が燃料ポンプユニット11に印加された際に空燃比が最もリーンに振れているので、この電圧を最リーン電圧Vafと定義し、バックアップメモリ55に記憶する。一例として、ECU51は、RAM53から取得した電圧に0.5[V]を加えたV7(図8参照)を最リーン電圧Vafと定義する。なお、ECU51は、このリターン流量推定制御を常時実行してもよく、あるいは、所定の走行距離、あるいは走行時間ごとに実行するようにしてもよい。ここで、本実施の形態に係る最リーン電圧Vafは、本発明に係る最低電圧を意味する。
Since the air-fuel ratio fluctuates most leanly when the voltage higher by 0.5 [V] than the voltage value acquired from the
また、ECU51は、最リーン電圧Vafに基づいて、以下に説明するようにリターン流量Qを算出する(ステップS18)。
Further, the
リターン流量Qは、同一の電圧が燃料ポンプユニット11に印加されたとしても、燃料ポンプユニット11の劣化度合いおよび吐出特性の個体差により変化する。そこで、ECU51は、最リーン電圧Vafを算出すると、平均的な吐出特性を有する燃料ポンプユニット11の新品時における最リーン電圧Vaf(以下、初期電圧Viniという)と、リターン流量の推定を行う燃料ポンプユニット11の最リーン電圧Vafとの差に基づいて、燃料ポンプユニット11の個体差に応じた吐出特性を算出するようになっている。
Even if the same voltage is applied to the fuel pump unit 11, the return flow rate Q varies depending on the degree of deterioration of the fuel pump unit 11 and individual differences in discharge characteristics. Therefore, when the
初期電圧Viniと最リーン電圧Vafとの差と、燃料ポンプユニット11による吐出量Dの変化量、すなわちリターン流量Qの変化量は、個体差によらず一様に表される。そこで、ECU51は、燃料ポンプユニット11に印加される初期電圧Viniと最リーン電圧Vafとの差と、当該電圧差に応じた吐出量Dの変化量と、を対応付けた吐出量算出マップを予めROM54に記憶している。吐出量算出マップは、図11に示すように、傾きαが一定となるグラフにより表されるものであり、ECU51は、上記リターン流量推定制御において求めた最リーン電圧Vafと初期電圧Viniとの電圧差を算出し、吐出量算出マップを参照することにより、リターン流量Qのずれを算出する。なお、この傾きαは、ポンプ駆動モータ11mにおける公知の電圧方程式により算出できる。また、傾きαは、実験的な測定により予め求められてもよい。
The difference between the initial voltage Vini and the most lean voltage Vaf and the amount of change in the discharge amount D by the fuel pump unit 11, that is, the amount of change in the return flow rate Q, are expressed uniformly regardless of individual differences. Therefore, the
本実施の形態における一例として、リターン流量推定制御において求めた最リーン電圧Vafと初期電圧Viniとの電圧差が0.6[V]、傾きα=30であるとする。また、新品時に8[V]の電圧が印加された場合、平均的な吐出特性(図9における点c)を有する燃料ポンプユニット11の吐出量Dが80[L/h]になる場合を考える。また、この平均的な吐出特性を有する燃料ポンプユニット11の新品時におけるVafを7[V]とする。 As an example in the present embodiment, it is assumed that the voltage difference between the most lean voltage Vaf and the initial voltage Vini obtained in the return flow rate estimation control is 0.6 [V] and the slope α = 30. Also, consider a case where the discharge amount D of the fuel pump unit 11 having an average discharge characteristic (point c in FIG. 9) is 80 [L / h] when a voltage of 8 [V] is applied when new. . Further, Vaf when the fuel pump unit 11 having the average discharge characteristic is new is set to 7 [V].
ECU51は、初期電圧Viniと最リーン電圧Vafとの差0.6[V]と、傾きα=30との積から、吐出量Dの変化量を18[L/h]と算出する。したがって、ECU51が燃料ポンプユニット11に8[V]の電圧を印加している場合、現在のリターン流量Qは、吐出量80[L/h]から、エンジン消費量16[L/h]と吐出量Dの変化量18[L/h]を引いた46[L/h]であると推定するようになっている。
The
また、ECU51は、算出したリターン流量Qを、燃料温度Tに応じて補正してもよい。リターン流量Qに対する補正量は、燃料温度Tに対応付けられた補正量マップとして予めROM54に記憶されている。この補正量マップにおける補正量は、リターン流量Qが燃料温度Tの減少に伴い減少するように定義されており、予め実験的な測定により求められている。なお、ECU51は、補正量マップの代わりに、燃料温度Tに応じて補正量を算出する式をROM54に記憶していてもよい。
Further, the
また、ECU51は、燃料ポンプユニット11に印加する電圧を算出した最リーン電圧Vafに基づいて調節するようになっている。この場合、ECU51は、最リーン電圧Vafより若干高い電圧を燃料ポンプユニット11に印加することにより、不要に高い電圧を印加することを抑圧するとともに、次回リターン流量推定制御を実行するまでにリターン流量Qが変動したとしても、リターン流量Qが最低必要量Qminを下回ることを抑制することが可能となる。
Further, the
ここで、上述したように、燃料圧が低圧に設定されている際における燃料ポンプユニット11の低圧設定時におけるリターン流量Qは、吐出特性のばらつきおよび経年劣化により低下するが、燃料圧が高圧に設定されている場合においても、この吐出特性のばらつきや経年劣化に伴って、高圧設定時の基準となるリターン流量Qinihよりも低下する。 Here, as described above, when the fuel pressure is set to a low pressure, the return flow rate Q when the fuel pump unit 11 is set to a low pressure decreases due to variations in discharge characteristics and aging deterioration, but the fuel pressure becomes a high pressure. Even in the case where it is set, the return flow rate Qinih, which is a reference when setting the high pressure, is lower than the discharge characteristic variation and aging deterioration.
図12は、燃料ポンプユニット11に印加される電圧と吐出量との関係を、燃料圧の高圧時および低圧時のそれぞれについて示したグラフである。燃料ポンプユニット11に対する印加電圧と、吐出量Dとの関係は、ポンプ駆動モータ11mに対する公知の電圧方程式(5)により求めることができる。
N(∝D)=1/Ke・E−R・負荷/(Kt・Ke) (5)
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the fuel pump unit 11 and the discharge amount when the fuel pressure is high and when the fuel pressure is low. The relationship between the voltage applied to the fuel pump unit 11 and the discharge amount D can be obtained by a known voltage equation (5) for the
N (∝D) = 1 / Ke · E−R · Load / (Kt · Ke) (5)
ここで、Nはポンプ駆動モータ11mの回転数、Eは印加電圧、Keは誘導電圧定数、Ktはポンプ駆動モータ11mのトルク定数、Rはポンプ駆動モータ11mの電気抵抗、負荷はポンプ駆動モータ11mの回転に対する負荷をそれぞれ表している。
Here, N is the rotational speed of the
ECU51は、燃料ポンプユニット11に対する印加電圧を設定するようになっているが、例えば、燃料ポンプユニット11の経年劣化が進行すると、内部の部品が摩耗するとともに、燃料ポンプユニット11の作動に使用される実効印加電圧が低下する。
The
図12に示すように、印加電圧に対する吐出量Dの変化量は、燃料圧の高圧設定時および低圧設定時のいずれの場合も同じであり、傾き1/Keとして表される。
As shown in FIG. 12, the amount of change in the discharge amount D with respect to the applied voltage is the same in both cases when the fuel pressure is set to a high pressure and when the fuel pressure is set, and is expressed as a
また、図13の一点鎖線91に示すように、低圧設定時において、リターン流量Qは、曲げ点より多い範囲において制御圧Pと比例する。また、破線92に示すように、このリターン流量Qの範囲では、高圧設定時においても、リターン流量Qと制御圧Pとが比例の関係を有している。
Further, as indicated by a one-
そして、吐出特性のばらつきおよび経年劣化の度合いは、低圧設定時および高圧設定時とで対応している。結果として、高圧設定時におけるリターン流量Qの変化量も、低圧設定時におけるリターン流量Qの変化量と対応する。また、高圧設定時において、リターン流量Qの変化量が求まれば、図13に示すように、制御圧Pを算出することが可能となる。 And the dispersion | variation in discharge characteristics and the degree of aged deterioration respond | correspond at the time of low pressure setting and the time of high pressure setting. As a result, the change amount of the return flow rate Q when the high pressure is set also corresponds to the change amount of the return flow rate Q when the low pressure is set. Further, when the amount of change in the return flow rate Q is obtained at the time of setting the high pressure, the control pressure P can be calculated as shown in FIG.
そこで、ECU51は、上記のように、低圧設定時においてリターン流量Qを算出すると、このリターン流量Qと低圧設定時において基準となるリターン流量Qinilとの差から、高圧設定時のリターン流量Qinihに対するリターン流量Qの変化量を算出し、この変化量から高圧設定時リターン流量Qを推定するようになっている。そして、ECU51は、推定されたリターン流量Qから、高圧設定時における制御圧Pを推定するようになっている。
Therefore, when the
次に、本実施の形態に係る高圧側燃料圧推定制御処理について図14を参照して説明する。なお、以下の処理は、ECU51を構成するCPU52によって所定のタイミングで実行されるとともに、CPU52によって処理可能なプログラムを実現する。
Next, the high-pressure side fuel pressure estimation control process according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The following processing is executed at a predetermined timing by the
まず、ECU51は、低圧設定時のリターン流量Qを推定する(ステップS21)。低圧設定時のリターン流量Qの推定は、上記のように、算出した最リーン電圧Vafおよび初期電圧Viniなどに基づいてリターン流量推定制御を実行することにより推定する。
First, the
次に、ECU51は、燃料ポンプユニット11の吐出特性ばらつきおよび劣化度合いを算出する(ステップS22)。具体的には、ECU51は、ステップS21で算出したリターン流量Qと、基準となる低圧時のリターン流量Qinilとの差から、燃料ポンプユニット11の特性ばらつきおよび劣化度合いを算出する。なお、ECU51は、走行距離に関する信号を入力することにより、燃料ポンプユニット11の劣化度合いを推定し、さらに、当該走行距離における燃料ポンプユニット11の上限品および下限品のリターン流量と、ステップS21で算出したリターン流量Qとを比較することにより、測定対象となっている燃料ポンプユニット11の吐出特性ばらつきを推定することができる。
Next, the
次に、ECU51は、高圧設定時のリターン流量Qを推定する(ステップS23)。具体的には、上述したように、低圧設定時のリターン流量Qの変化量と、高圧設定時のリターン流量Qの変化量は対応しているため、ECU51は、低圧設定時のリターン流量Qの変化量を推定すると、この推定した値に基づいて、高圧設定時のリターン流量Qの変化量を算出する。この高圧設定時と低圧設定時におけるリターン流量の変化量の対応は、予めリターン流量対応マップとしてROM54に記憶されている。なお、これらのリターン流量の変化量がほぼ等しい場合には、低圧設定時におけるリターン流量の変化量をそのまま高圧設定時におけるリターン流量の変化量として用いてもよい。
Next, the
そして、ECU51は、高圧設定時の基準となるリターン流量Qinihと、算出した高圧設定時のリターン流量の変化量から、高圧設定時のリターン流量Qを算出する。
Then, the
次に、ECU51は、高圧設定時の燃料圧、すなわち高圧設定時の制御圧を推定する(ステップS24)。具体的には、ECU51は、高圧設定時のリターン流量Qおよび高圧側燃料圧推定マップに基づいて、高圧設定時の燃料圧を推定する。
Next, the
このように、ECU51は、燃料圧が低圧側に設定されている状態で、燃料圧を高圧側に切替えた後の制御圧を推定できるので、燃料圧の切替直後から精度よく燃料圧を推定できる。したがって、ECU51は、推定した燃料圧に応じて燃料噴射時間を補正することにより、実空燃比を理論空燃比などの目標空燃比に近づけることが可能となり、結果として、燃費を向上することが可能となる。
In this way, the
なお、以上の説明においては、ECU51は、所定の時間間隔で上記高圧側燃料圧推定制御処理を実行する場合について説明したが、これに限定されず、ECU51は、燃料圧切替要求が発生したことを条件に上記高圧側燃料圧推定制御処理を実行するようにしてもよい。
In the above description, the
以上のように、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置8は、燃料圧を検出するための高価な検出手段を備えることなく低圧供給状態における燃料圧を推定することが可能になるとともに、高圧供給状態における燃料圧も推定することが可能になる。したがって、プレッシャレギュレータ20を有する燃料供給装置8において、設定燃料圧の切替え後における燃料圧を推定し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができる。
As described above, the
また、燃料ポンプユニット11に印加される電圧の変化に応じて、プレッシャレギュレータ20からのリターン流量Qを推定することが可能となる。結果として、燃料ポンプユニット11の劣化度合いおよび吐出特性のばらつきを求めることができる。
Further, the return flow rate Q from the
また、平均的な吐出特性を有する燃料ポンプユニット11の初期電圧Viniが予め算出されていれば、すべての燃料ポンプユニット11に対し初期電圧Viniを測定することなく、燃料ポンプユニット11の劣化特性や吐出特性のばらつきを算出することが可能になる。したがって、燃料供給装置8の生産効率を低下することなく各燃料ポンプユニット11を最適な状態に維持することができる。
Further, if the initial voltage Vini of the fuel pump unit 11 having an average discharge characteristic is calculated in advance, the deterioration characteristics of the fuel pump unit 11 can be measured without measuring the initial voltage Vini for all the fuel pump units 11. It is possible to calculate the variation in the ejection characteristics. Therefore, each fuel pump unit 11 can be maintained in an optimum state without reducing the production efficiency of the
また、燃料の温度に応じてプレッシャレギュレータ20から排出される燃料量が変化する場合においても、燃料の温度に応じてリターン流量Qの推定値を補正するので、リターン流量Qを精度よく推定することが可能となる。
Further, even when the amount of fuel discharged from the
なお、以上の説明において、プレッシャレギュレータ20および切替弁60の構成は一例である。したがって、小型化、低コスト化あるいは燃料圧の切替え応答性などの点で本実施の形態に係る燃料供給装置8より低下する可能性が高いものの、例えば、プレッシャレギュレータ20を公知のものと置き換えてもよい。
In the above description, the configurations of the
また、以上の説明においては、ECU51がリターン流量Qを推定する際に、空燃比がリッチの方向に振れるまで電圧を0.5Vずつ下げていく場合について説明したが、これに限定されず、ECU51は、空燃比がリッチの方向に振れるまで0.5Vずつ下げていき、空燃比がリッチの方向に振れたならば、電圧を再び0.5Vずつ上げていくようにしてもよい。この場合、電圧を上げることにより空燃比が再びリッチの方向に振れる直前の電圧が最リーン電圧Vafとなる。また、ECU51は、最リーン電圧Vafを求めるために電圧を低下させる場合には0.5Vずつ下げていき、空燃比がリッチの方向に振れたことにより電圧を再び上昇させる場合には、電圧を0.1Vずつ上げていくようにしてもよい。この場合、最リーン電圧Vafをより正確に求めることが可能となる。
In the above description, when the
以上のように、本発明に係る燃料供給装置は、設定燃料圧の切替え後における燃料圧を推定し、燃料圧が切替わった場合においても実際の燃料噴射量が所望の燃料噴射量から乖離することを抑制することにより、燃費向上を図ることができるという効果を奏するものであり、燃料タンク内に貯留された燃料を調圧して燃料消費部に供給する燃料供給装置に有用である。 As described above, the fuel supply apparatus according to the present invention estimates the fuel pressure after the set fuel pressure is switched, and the actual fuel injection amount deviates from the desired fuel injection amount even when the fuel pressure is switched. By suppressing this, there is an effect that fuel efficiency can be improved, and it is useful for a fuel supply device that regulates the fuel stored in the fuel tank and supplies the fuel to the fuel consumption unit.
1 エンジン
2 燃料タンク
3 インジェクタ(燃料消費部)
5 気筒(燃料消費部)
7 吸気ポート
8 燃料供給装置
10 燃料圧送機構
11 燃料ポンプユニット
15 燃料通路
15a 分岐通路
19a 大気圧導入穴
20 プレッシャレギュレータ(可変燃料圧調整弁)
21 ハウジング
21a 流体導入口
21b 流体排出口
21c 操作圧流出口
22 調圧部材
23 調圧室
24 隔壁部
24a 環状受圧面
25 可動弁体部
26 背圧室
31 第1弁座部
31h 排出穴
32 第2弁座部
32h 操作圧燃料導入穴
35 オルタネータ
41 エンジン回転数センサ
42 エアフロメータ
44 スロットル開度センサ
45 冷却水温センサ
47 車輪速センサ
48 空燃比センサ(空燃比検出手段)
51 ECU(空燃比検出手段、低圧時排出量推定手段、高圧時排出量推定手段)
60 切替弁
61 電磁コイル
67 バルブ
69 トランジスタ
70 開口端部
75 燃料管部
77 燃料流入管
78 燃料流出管
1 Engine 2
5 cylinders (fuel consumption part)
7
21
51 ECU (air-fuel ratio detection means, low-pressure emission estimation means, high-pressure emission estimation means)
60 switching
Claims (4)
前記燃料が導入される燃料導入口および前記燃料が排出される燃料排出口を有するハウジング内に、前記燃料の圧力を受圧する調圧部材および該調圧部材を閉弁方向に付勢する弁体付勢部材を収納し、前記燃料ポンプから吐出される燃料のうち余剰の燃料を前記ハウジング外に排出するよう前記調圧部材を開弁させつつ前記燃料を予め設定された制御圧に調圧する可変燃料圧調整弁と、を備え、
前記可変燃料圧調整弁が、前記調圧部材を開弁方向に付勢する前記燃料の圧力の受圧面積の変化により、前記制御圧を低圧側制御圧にする低圧の調圧特性と前記制御圧を高圧側制御圧にする高圧の調圧特性とに切替え可能である燃料供給装置であって、
前記内燃機関の排気成分に基づいて空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記燃料ポンプに印加される電圧から求めた前記燃料ポンプからの前記吐出量を前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて補正し、該補正後の吐出量と前記燃料噴射部での燃料消費量とに基づいて、前記低圧の調圧特性下で前記可変燃料圧調整弁から排出される前記燃料の排出量を推定する低圧時排出量推定手段と、
前記可変燃料圧調整弁の前記低圧の調圧特性において前記燃料の排出量の基準となる低圧側の基準排出量(Qinil)と前記可変燃料圧調整弁の前記高圧の調圧特性において前記燃料の排出量の基準となる高圧側の基準排出量(Qinih)とをそれぞれ設定する基準排出量設定手段と、
前記低圧時排出量推定手段により推定される前記燃料の排出量と前記低圧側の基準排出量との差を算出し、該差に基づいて前記高圧側の基準排出量(Qinih)に対する前記可変燃料圧調整弁の前記高圧の調圧特性における前記燃料の排出量の変化量を算出する高圧時排出量算出手段と、
前記高圧側の基準排出量(Qinih)および前記高圧時排出量算出手段により算出された前記高圧側の基準排出量(Qinih)に対する前記燃料の排出量の変化量に基づいて前記高圧の調圧特性における前記燃料の排出量を推定し、該高圧の調圧特性における前記燃料の排出量に基づいて前記高圧の調圧特性における前記制御圧を推定する高圧時燃料圧推定手段と、を備えることを特徴とする燃料供給装置。 A fuel pump that discharges fuel to be supplied to a fuel injection portion of an internal combustion engine and changes the amount of fuel discharged in accordance with an applied voltage;
A pressure regulating member for receiving the pressure of the fuel in a housing having a fuel introduction port for introducing the fuel and a fuel discharge port for discharging the fuel, and a valve body for urging the pressure regulating member in the valve closing direction A variable for accommodating the urging member and regulating the fuel to a preset control pressure while opening the pressure regulating member to discharge excess fuel out of the housing from the fuel discharged from the fuel pump. A fuel pressure regulating valve,
The variable fuel pressure adjusting valve is configured to adjust the control pressure to a low-pressure side control pressure by changing a pressure receiving area of the pressure of the fuel that urges the pressure adjusting member in a valve opening direction, and the control pressure. Is a fuel supply device that can be switched to a high-pressure regulating characteristic that makes a high-pressure side control pressure,
Air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio based on the exhaust component of the internal combustion engine;
The discharge amount from the fuel pump obtained from the voltage applied to the fuel pump is corrected based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means, and the corrected discharge amount and the fuel injection unit A low-pressure emission estimation means for estimating a discharge amount of the fuel discharged from the variable fuel pressure regulating valve under the low-pressure regulation characteristic based on a fuel consumption amount;
The reference discharge amount (Qinil) on the low pressure side, which serves as a reference for the discharge amount of the fuel in the low pressure adjustment characteristic of the variable fuel pressure adjustment valve, and the high pressure adjustment characteristic of the variable fuel pressure adjustment valve, A reference discharge amount setting means for setting a reference discharge amount (Qinih) on the high pressure side, which is a reference for the discharge amount;
Calculating a difference between the reference emission emissions and the low pressure side of the fuel estimated by the low pressure at the discharge amount estimating means, said variable fuel with respect to the reference emission amount of the high pressure side on the basis of the difference (Qinih) A high-pressure discharge amount calculating means for calculating a change amount of the fuel discharge amount in the high-pressure regulating characteristic of the pressure regulating valve;
Pressure regulation characteristics of the high pressure based on the reference discharge amount (Qinih) on the high pressure side and the amount of change in the fuel discharge amount with respect to the reference discharge amount (Qinih) on the high pressure side calculated by the high pressure discharge amount calculation means And a high-pressure fuel pressure estimating means for estimating the control pressure in the high-pressure regulation characteristic based on the fuel emission quantity in the high-pressure regulation characteristic. A fuel supply device.
前記調圧室内には、
前記調圧部材の開弁方向への変位に応じて前記調圧室を前記燃料排出口に連通させる第1環状弁座と、
前記調圧室内の前記燃料による前記調圧部材の受圧領域を前記燃料導入口側と前記操作圧導入穴側とに区画する第2環状弁座と、が設けられ、
前記操作圧導入穴からの前記燃料の排出制御により前記操作圧導入穴側の前記調圧室内の前記燃料の圧力が操作されることで、前記燃料導入口側における前記調圧室内の前記燃料の調圧特性が前記低圧の調圧特性と前記高圧の調圧特性とに切り替えられ、
前記低圧時排出量推定手段は、前記燃料ポンプに印加する前記印加電圧を変化させるとき前記空燃比検出手段により検出される空燃比の変化に基づいて、前記可変燃圧調整弁の調圧に必要な必要最低流量に対応する最低電圧を検出し、該検出した最低電圧と前記燃料ポンプの前記必要最低流量に対応する最低電圧として予め設定された初期電圧とに基づいて、前記補正後の吐出量を算出することを特徴とする請求項1に記載の燃料供給装置。 A pressure regulating chamber communicating with the fuel inlet is formed between the housing and the pressure regulating member, and an operating pressure introducing hole communicating with the pressure regulating chamber is formed in the housing.
In the pressure regulating chamber,
A first annular valve seat for communicating the pressure regulating chamber with the fuel discharge port in accordance with a displacement of the pressure regulating member in the valve opening direction;
A second annular valve seat that divides a pressure receiving region of the pressure regulating member by the fuel in the pressure regulating chamber into the fuel introduction port side and the operation pressure introduction hole side;
The pressure of the fuel in the pressure adjustment chamber on the operation pressure introduction hole side is operated by the discharge control of the fuel from the operation pressure introduction hole, so that the fuel in the pressure adjustment chamber on the fuel introduction port side is controlled. The pressure regulation characteristic is switched between the low pressure regulation characteristic and the high pressure regulation characteristic,
The low-pressure emission estimation means is necessary for adjusting the variable fuel pressure adjustment valve based on a change in the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means when changing the applied voltage applied to the fuel pump. A minimum voltage corresponding to the necessary minimum flow rate is detected, and the corrected discharge amount is determined based on the detected minimum voltage and an initial voltage preset as a minimum voltage corresponding to the necessary minimum flow rate of the fuel pump. The fuel supply device according to claim 1, wherein the fuel supply device is calculated.
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