JP7004159B2 - 燃料供給システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料供給システムに関する。

特許文献１に記載の燃料供給システムは、燃料タンクに貯留された燃料を燃料噴射弁に供給するための燃料ポンプを有している。燃料ポンプにおける単位時間当たりの吐出量は、該燃料ポンプに印加される電圧に応じて変化する。燃料供給システムは、燃料ポンプを駆動するための制御装置として、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とＦＰＣ（Fuel Pump Controller）とを有している。ＥＣＵは、燃料ポンプの駆動を制御するための制御信号をＦＰＣに送信する。ＦＰＣは、受信した制御信号に基づいて、燃料ポンプに印加する電圧を制御する。すなわちＦＰＣは、ＥＣＵからの制御信号に基づいて燃料ポンプの駆動を制御しており、燃料ポンプのドライバとして機能する。ＦＰＣには、燃料ポンプに印加されている電圧を検出する電圧検出部や、燃料ポンプに流れている電流を検出する電流検出部が設けられている。ＦＰＣは、これら電圧検出部及び電流検出部によって検出した情報に基づいて燃料ポンプの作動状態に応じた診断用信号を生成し、この診断用信号をＥＣＵに送信する。ＥＣＵでは、ＦＰＣから送信された診断用信号に基づいて燃料ポンプの異常を診断する。

特開２０１３‐９２０６０号公報

特許文献１に記載の燃料供給システムでは、燃料ポンプの状態を判定するための信号をＦＰＣからＥＣＵに送信する。また、燃料ポンプを制御するための信号をＥＣＵからＦＰＣに送信する。そのため、特許文献１に記載の燃料供給システムでは、ＥＣＵとＦＰＣとの間で双方向に通信可能な通信システムが必要となり、それだけ費用が増大するおそれがある。

上記課題を解決するための燃料供給システムは、モータと該モータによって回転駆動される回転体とを有し、前記回転体が回転することによって燃料タンクに貯留された燃料を吸引し、該吸引した燃料を内燃機関の燃料噴射弁が接続されている燃料供給配管に吐出する電動の燃料ポンプと、前記燃料ポンプに電力を供給するバッテリと、前記燃料ポンプの駆動を制御するための駆動信号を算出する制御装置と、前記制御装置から送信された前記駆動信号に基づいて前記バッテリから前記燃料ポンプに供給される電力を調節することで該燃料ポンプの駆動を制御するドライバとを有する燃料供給システムであって、前記制御装置には、前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な情報が前記ドライバを介さずに入力され、前記制御装置は、前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な前記情報に基づいて前記燃料ポンプの劣化状態を判定する。

上記構成では、燃料ポンプの駆動信号を算出する制御装置に燃料ポンプの劣化状態を判定するために必要な情報をドライバを介さずに集約する。そのため、燃料ポンプの劣化状態を判定するために必要な情報をドライバから制御装置に送る必要がなく、制御装置からドライバへの一方向の通信を行う通信システムを採用する構成であっても燃料ポンプの劣化状態を判断することが可能になる。したがって、上記構成によれば、制御装置とドライバとで双方向に通信を行う通信システムを採用する場合に比して、費用の抑制が可能になる。

また、上記燃料供給システムでは、前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な前記情報は、前記燃料ポンプに印加される電圧であるポンプ電圧に関する情報、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量である吐出流量に関する情報、及び前記燃料ポンプから吐出される燃料の吐出圧に関する情報であることが望ましい。

発明者は、燃料ポンプの劣化状態の判定には、ポンプ電圧、吐出流量、及び吐出圧の各々に関する情報が必要であることを見出した。
上記構成では、これらの情報に基づいて燃料ポンプの劣化状態を判定することで、燃料ポンプの状態を適切に把握することが可能になる。

また、上記燃料供給システムでは、前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な前記情報は、前記燃料ポンプを流れる電流であるポンプ電流に関する情報、及び前記燃料ポンプから吐出される燃料の吐出圧に関する情報であることが望ましい。

発明者は、燃料ポンプの劣化状態の判定には、ポンプ電流、及び吐出圧の各々に関する情報が必要であることを見出した。
上記構成では、これらの情報に基づいて燃料ポンプの劣化状態を判定することで、燃料ポンプの状態を適切に把握することが可能になる。

また、上記燃料供給システムでは、前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な前記情報は、前記燃料ポンプに印加される電圧であるポンプ電圧に関する情報、前記燃料ポンプにおける前記回転体の単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数に関する情報、及び前記燃料ポンプから吐出される燃料の吐出圧に関する情報であることが望ましい。

発明者は、燃料ポンプの劣化状態の判定には、ポンプ電圧、ポンプ回転数、及び吐出圧の各々に関する情報が必要であることを見出した。
上記構成では、これらの情報に基づいて燃料ポンプの劣化状態を判定することで、燃料ポンプの状態を適切に把握することが可能になる。

また、上記燃料供給システムでは、前記制御装置は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量の目標値である目標燃料噴射量に関する情報と、前記燃料噴射弁から燃料を噴射する際の前記燃料供給配管の燃圧の目標値である目標燃圧に関する情報と、前記燃料ポンプに電力を供給するバッテリの電圧であるバッテリ電圧に関する情報とに基づいて、前記駆動信号としてデューティ比を算出し、前記ドライバは、前記制御装置によって算出された前記デューティ比で前記バッテリから前記燃料ポンプに印加される電圧であるポンプ電圧をデューティ制御することが望ましい。

上記構成では、制御装置は駆動信号としてデューティ比を算出する。そして、ドライバでは、このデューティ比に基づいてバッテリから燃料ポンプに印加される電圧をデューティ制御する。そのため、制御装置からドライバへはデューティ比に相当する簡単な情報を送信すれば足り、制御装置からドライバへの通信を行う通信システムとして、ＰＷＭ通信等を行う安価な通信システムの採用が可能になる。

また、上記燃料供給システムでは、前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な前記情報のうち、前記燃料ポンプから吐出される燃料の吐出圧を除く他の情報が各々一定となっている判定状態における前記燃料供給配管の燃料圧力を前記吐出圧として算出し、前記制御装置は、前記判定状態において前記ドライバが前記デューティ制御を実行しているときの前記吐出圧と前記目標燃圧とに基づいて、前記デューティ比に関するフィードバック補正量を算出することが望ましい。

判定状態においてドライバがデューティ制御を実行したときの吐出圧と目標燃圧との差には、燃料ポンプの劣化度合いが反映されているということができる。上記構成では、上記吐出圧と目標燃圧とに基づいてデューティ比に関するフィードバック補正量を算出していることから、制御装置において、燃料ポンプの劣化度合いの影響を反映したデューティ比を算出することが可能になる。

また、上記燃料供給システムでは、前記制御装置は、前記フィードバック補正量の積算値が前記燃料ポンプの劣化を判定するための閾値以上であることに基づいて前記燃料ポンプが劣化していると判定し、前記閾値は、前記燃料ポンプが異常であるときの前記積算値よりも小さいことが望ましい。

上記構成によれば、制御装置は、フィードバック補正量の積算値が閾値以上であることに基づいて燃料ポンプが劣化していると判定する。この閾値は、燃料ポンプが異常であるときの積算値よりも小さい値であることから、制御装置では、燃料ポンプの動作異常が発生する前の段階でその予兆を検知することができる。

燃料供給システムの第１実施形態の概略構成を示す模式図。 ＥＣＵ及びＦＰＣの機能ブロック図。 目標燃料噴射量及び目標燃圧と、目標印加電圧との関係を示すマップ。 ＥＣＵが実行する劣化判定制御に係る一連の処理の流れについて説明するフローチャート。 フィードバック制御の前後における目標燃料噴射量及び目標燃圧と、目標印加電圧との関係を示すマップ。 燃料供給システムの第２実施形態の概略構成を示す模式図。 ＥＣＵの一部の機能ブロック図。 ＥＣＵが実行する劣化判定制御に係る一連の処理の流れについて説明するフローチャート。 燃料供給システムの第３実施形態の概略構成を示す模式図。 ＥＣＵの一部の機能ブロック図。 ＥＣＵが実行する劣化判定制御に係る一連の処理の流れについて説明するフローチャート。

（第１実施形態）
燃料供給システムの第１実施形態について、図１～図５を参照して説明する。
図１に示すように、燃料供給システム１００は、燃料が貯留されている燃料タンク１０を有している。燃料タンク１０の内部には、燃料ポンプ２０が配置されている。燃料ポンプ２０は、燃料の中に沈んだ状態で配置されている。燃料ポンプ２０は、燃料タンク１０の底壁に載置されているストレーナ２１と、該ストレーナ２１に一端が連結されている導入管２２とを有している。導入管２２の他端は、ハウジング２３に連結されている。ハウジング２３は、その外径が円筒状に形成されている。ハウジング２３の内部には、モータ２４と、回転体としてのインペラ２５とが収容されている。インペラ２５は、モータ２４の駆動軸に連結されていて、モータ２４によって回転駆動される。インペラ２５は円板状に形成されていて、円形の一対の端面２５Ａと、一対の端面２５Ａの周縁を繋ぐ周側面２５Ｂとを有している。インペラ２５の一対の端面２５Ａの各々には、図示しない突条が放射状に複数設けられている。インペラ２５の外周面とハウジング２３の内周面との間にはクリアランスが形成されており、該クリアランスには燃料が満たされている。ハウジング２３には燃料供給配管３０が連結されている。燃料供給配管３０は、ハウジング２３に一端が連結されている導出管３１と、該導出管３１の他端が連結されている高圧配管３２とからなる。モータ２４に電力が供給されてインペラ２５が回転すると、該インペラ２５の突条が燃料を回転方向へと押す。この作用によって、燃料タンク１０内の燃料がストレーナ２１及び導入管２２を順に通過してハウジング２３内に吸引されるとともに、ハウジング２３内に吸引された燃料が導出管３１に吐出される。

導出管３１は、燃料タンク１０の内部から外部へ延びている。導出管３１の途中には燃料フィルタ３５が設けられている。燃料フィルタ３５は、燃料に含まれる異物を除去する。導出管３１に吐出された燃料は、燃料フィルタ３５を通過して高圧配管３２に導出される。高圧配管３２には、内燃機関２００の燃料噴射弁１１０が複数並んで接続されている。燃料噴射弁１１０は、各々の先端部が内燃機関２００の機関本体１２０に形成されている吸気ポート１２０Ａにそれぞれ配置されている。高圧配管３２に導出された燃料は、各燃料噴射弁１１０から吸気ポート１２０Ａに噴射される。吸気ポート１２０Ａに噴射された燃料は、吸気ポート１２０Ａを流れる空気と混合気を構成し、機関本体１２０の図示しない燃焼室に供給されて燃焼する。

このように、燃料ポンプ２０は、モータ２４によりインペラ２５を回転駆動することによって、燃料タンク１０に貯留された燃料を吸引し、該吸引した燃料を燃料供給配管３０に吐出する電動の燃料ポンプである。

燃料供給配管３０の高圧配管３２には、圧力センサ９０が設けられている。圧力センサ９０は、燃料供給配管３０内の燃圧を検出する。燃料供給配管３０内の燃圧と燃料ポンプ２０の吐出圧とは略等しい。

燃料供給システム１００は、燃料ポンプ２０の制御装置としてのＥＣＵ４０、及び燃料ポンプ２０の駆動を制御するドライバとしてのＦＰＣ８０を有している。ＥＣＵ４０及びＦＰＣ８０は、ＥＣＵ４０からＦＰＣ８０へのＰＷＭ通信が可能なように構成されている。また、燃料供給システム１００は、電源としてのバッテリ８５も有している。ＥＣＵ４０及びＦＰＣ８０は、バッテリ８５と電気的に接続されており、これらＥＣＵ４０及びＦＰＣ８０にはバッテリ８５から電力が供給されている。バッテリ８５の電力は、ＦＰＣ８０を介して燃料ポンプ２０にも供給される。燃料供給システム１００には、燃料ポンプ２０に印加される電圧であるポンプ電圧Ｖｐを検出する電圧計９１が設けられている。また、燃料供給システム１００は、報知ランプ８６も有している。

ＥＣＵ４０には、圧力センサ９０や電圧計９１からの出力信号が入力される。また、ＥＣＵ４０には、内燃機関２００のクランクシャフトの回転速度である機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ９２、及びアクセル操作量Ａｃｃを検出するアクセル操作量センサ９３の出力信号も入力される。また、ＥＣＵ４０には、クランクシャフトの回転角度であるクランク角ＣＡを検出するクランク角センサ９４、及び内燃機関２００の燃焼室に供給された混合気の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ９５の出力信号も入力される。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ４０Ａ、ＲＯＭ４０Ｂ、及びＲＡＭ４０Ｃを備えている。ＲＯＭ４０Ｂに記憶されたプログラムをＣＰＵ４０Ａが実行することにより燃料ポンプ２０の駆動量や、燃料噴射弁１１０から噴射される燃料量を制御する。

図２に示すように、ＥＣＵ４０は、機能部として、燃料噴射量制御部５０、ポンプ駆動量算出部６０、及び劣化状態判定部７０を有している。燃料噴射量制御部５０は、目標噴射量算出部５１、目標燃圧算出部５２、噴射時間算出部５３、開始タイミング算出部５４、及び噴射弁駆動部５５を有している。

目標噴射量算出部５１は、各燃料噴射弁１１０から噴射される燃料量の各々の目標値である目標燃料噴射量Ｑｔを算出する。目標噴射量算出部５１は、回転速度センサ９２によって検出された機関回転速度ＮＥと、アクセル操作量センサ９３によって検出されたアクセル操作量Ａｃｃとに基づいて目標燃料噴射量Ｑｔを算出する。目標噴射量算出部５１には、機関回転速度ＮＥ、アクセル操作量Ａｃｃ、及び目標燃料噴射量Ｑｔの関係が実験やシミュレーションによって求められて記憶されている。目標燃料噴射量Ｑｔは、機関回転速度ＮＥが高いときには低いときに比して多くなるように算出される。また、目標燃料噴射量Ｑｔは、アクセル操作量Ａｃｃが多いときには小さいときに比して多くなるように算出される。

目標燃圧算出部５２は、燃料噴射弁１１０から燃料を噴射する際の燃料供給配管３０の燃圧の目標値である目標燃圧Ｐｔを算出する。目標燃圧算出部５２は、回転速度センサ９２によって検出された機関回転速度ＮＥと、アクセル操作量センサ９３によって検出されたアクセル操作量Ａｃｃとに基づいて目標燃圧Ｐｔを算出する。目標燃圧算出部５２には、機関回転速度ＮＥ、アクセル操作量Ａｃｃ、及び目標燃圧Ｐｔの関係が実験やシミュレーションによって求められて記憶されている。目標燃圧Ｐｔは、機関回転速度ＮＥが高いときには低いときに比して高くなるように算出される。また、目標燃圧Ｐｔは、アクセル操作量Ａｃｃが多いときには小さいときに比して高くなるように算出される。

噴射時間算出部５３は、目標噴射量算出部５１によって算出された目標燃料噴射量Ｑｔと、目標燃圧算出部５２によって算出された目標燃圧Ｐｔとに基づいて、各燃料噴射弁１１０における燃料噴射の実行時間である噴射時間Ｆｉを算出する。噴射時間算出部５３には、目標燃料噴射量Ｑｔ、目標燃圧Ｐｔ、及び噴射時間Ｆｉの関係が実験やシミュレーションによって求められて記憶されている。噴射時間Ｆｉは、目標燃料噴射量Ｑｔが多いときには少ないときに比して長くなるように算出される。また、噴射時間Ｆｉは、目標燃圧Ｐｔが高いときには低いときに比して短くなるように算出される。

開始タイミング算出部５４は、目標噴射量算出部５１によって算出された目標燃料噴射量Ｑｔと、噴射時間算出部５３によって算出された噴射時間Ｆｉと、回転速度センサ９２によって検出された機関回転速度ＮＥとに基づいて各燃料噴射弁１１０から燃料噴射を開始するタイミングである噴射開始タイミングＦｓを算出する。燃料噴射弁１１０における各々の噴射開始タイミングＦｓは、内燃機関２００の点火タイミングまでに目標燃料噴射量Ｑｔ分の燃料噴射が完了するように算出される。

噴射弁駆動部５５は、クランク角センサ９４によって検出されたクランク角ＣＡに基づき各燃料噴射弁１１０を駆動する。噴射弁駆動部５５は、開始タイミング算出部５４によって算出された各々の燃料噴射弁１１０の噴射開始タイミングＦｓにおいて、該燃料噴射弁１１０からの燃料噴射が開始されるように燃料噴射弁１１０の駆動を制御する。噴射弁駆動部５５は、燃料噴射を開始してから、噴射時間算出部５３によって算出された噴射時間Ｆｉの間において燃料噴射を継続すると、燃料噴射弁１１０からの燃料噴射を終了する。これにより、燃料噴射弁１１０から噴射される燃料量である吐出流量Ｑｒが、目標燃料噴射量Ｑｔと等しい量になるよう制御される。

また、ＥＣＵ４０のポンプ駆動量算出部６０は、バッテリ電圧算出部６１、デューティ比算出部６２、フィードバック処理部６３、及び駆動信号送信部６４を有している。
バッテリ電圧算出部６１は、バッテリ８５の電圧であるバッテリ電圧Ｖｂを算出する。バッテリ電圧Ｖｂは、バッテリ８５の充放電状況に基づいて算出することができる。

デューティ比算出部６２は、燃料ポンプ２０の駆動信号としてデューティ比Ｄｕｔｙを算出する。デューティ比算出部６２は、目標噴射量算出部５１によって算出された目標燃料噴射量Ｑｔと、目標燃圧算出部５２によって算出された目標燃圧Ｐｔと、バッテリ電圧算出部６１によって算出されたバッテリ電圧Ｖｂとに基づいてデューティ比Ｄｕｔｙを算出する。デューティ比算出部６２には、目標燃料噴射量Ｑｔ、目標燃圧Ｐｔ、バッテリ電圧Ｖｂ、及びデューティ比Ｄｕｔｙの関係を示すマップが記憶されている。このマップは、例えば実験やシミュレーションを行うことによって求められている。本実施形態では、次のようにしてデューティ比Ｄｕｔｙを算出する。

すなわち、図３に示すように、デューティ比算出部６２には、目標燃料噴射量Ｑｔ及び目標燃圧Ｐｔと、目標印加電圧Ｖｔとの関係を示すマップが記憶されている。目標印加電圧Ｖｔは、燃料ポンプ２０に印加される電圧の目標値である。目標印加電圧Ｖｔは、目標燃料噴射量Ｑｔが多いときには少ないときに比して高くなるように算出される。また、目標印加電圧Ｖｔは、目標燃圧Ｐｔが高いときには低いときに比して高くなるように算出される。例えば、目標燃料噴射量Ｑｔが第１噴射量Ｑ１であり、目標燃圧Ｐｔが第１燃圧Ｐ１であるときには、図３に示すマップから目標印加電圧Ｖｔとして第２目標電圧Ｖ２が算出される。

こうして第２目標電圧Ｖ２が算出されると、デューティ比算出部６２は、第２目標電圧Ｖ２とバッテリ電圧Ｖｂとに基づいて、デューティ比Ｄｕｔｙを算出する。この処理では、デューティ比算出部６２は第２目標電圧Ｖ２をバッテリ電圧Ｖｂで除算した値に１００を乗算してデューティ比Ｄｕｔｙを算出する（Ｄｕｔｙ＝Ｖ２／Ｖｂ×１００）。そのため、デューティ比Ｄｕｔｙは、目標印加電圧Ｖｔが高いときほど大きくなり、バッテリ電圧Ｖｂが低いときほど大きくなる。

フィードバック処理部６３は、後述する燃圧偏差算出部７４によって算出された燃圧の偏差ΔＰに基づき、デューティ比算出部６２において算出される目標印加電圧Ｖｔをフィードバック制御する。偏差ΔＰは、圧力センサ９０によって検出された燃料供給配管３０内の燃圧Ｐｒを目標燃圧Ｐｔから減算した差である（ΔＰ＝Ｐｔ－Ｐｒ）。フィードバック処理部６３は、目標印加電圧Ｖｔのフィードバック制御をＰＩＤ制御で行う。フィードバック処理部６３は、フィードバック制御に用いられるフィードバック補正量Ｋを、上記偏差ΔＰを入力とする比例要素、積分要素、および微分要素の各出力値の和として算出する。フィードバック処理部６３は、フィードバック補正量Ｋを算出すると、デューティ比算出部６２に記憶されている図３に示すマップにフィードバック補正量Ｋを反映させることで該マップを更新する。

図２に示すように、駆動信号送信部６４は、デューティ比算出部６２が算出したデューティ比Ｄｕｔｙに応じた信号をＰＷＭ通信によってＦＰＣ８０に送信する。
ＦＰＣ８０は、機能部として、駆動信号受信部８１、及びポンプ駆動部８２を有している。

駆動信号受信部８１は、ＥＣＵ４０の駆動信号送信部６４とＰＷＭ通信可能に構成されており、該駆動信号送信部６４から送信されたデューティ比Ｄｕｔｙに応じた信号を受信する。

ポンプ駆動部８２は、駆動信号受信部８１が受信したデューティ比Ｄｕｔｙに基づいてバッテリ８５から燃料ポンプ２０に印加される電圧であるポンプ電圧Ｖｐをデューティ制御する。ポンプ駆動部８２は、スイッチング素子を有する電気回路から構成されている。ポンプ駆動部８２は、スイッチング素子がＯＮ状態となる時間、すなわちバッテリ８５と燃料ポンプ２０とが通電状態となる時間をデューティ制御することで、ポンプ電圧Ｖｐを目標印加電圧Ｖｔに制御する。ポンプ駆動部８２では、デューティ比Ｄｕｔｙが０％に設定されているときには、スイッチング素子をＯＦＦ状態に保持し、バッテリ８５と燃料ポンプ２０との間で通電を行わない。そのため、燃料ポンプ２０に印加されるポンプ電圧Ｖｐは０になり、燃料ポンプ２０は駆動されずに停止状態となる。また、ポンプ駆動部８２は、デューティ比Ｄｕｔｙが１００％に設定されているときには、スイッチング素子をＯＮ状態に保持し、バッテリ８５と燃料ポンプ２０との間における通電を継続する。そのため、燃料ポンプ２０に印加されるポンプ電圧Ｖｐはバッテリ電圧Ｖｂと等しくなる。ポンプ駆動部８２は、デューティ比Ｄｕｔｙが５０％に設定されているときには、単位周期において通電状態と非通電状態とが同じ時間継続するようにスイッチング素子のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返し、バッテリ８５と燃料ポンプ２０との間で通電と通電の停止とを繰り返す。デューティ比Ｄｕｔｙが５０％に設定されているときには、燃料ポンプ２０に印加されるポンプ電圧Ｖｐが、バッテリ電圧Ｖｂの半分の電圧と等しくなる。このように、ＥＣＵ４０は、燃料ポンプ２０への供給電力の制御信号としてデューティ比Ｄｕｔｙを出力し、ＦＰＣ８０は、ＥＣＵ４０から出力された制御信号に基づいて、ＥＣＵ４０によって指示された供給電力となるように燃料ポンプ２０を駆動する。

図２に示すように、ＥＣＵ４０の劣化状態判定部７０は、実行条件判定部７１、吐出流量制御部７２、ポンプ電圧制御部７３、燃圧偏差算出部７４、補正量積算部７５、判定実行部７６、及び報知部７７を有している。

実行条件判定部７１は、ＥＣＵ４０が燃料ポンプ２０の劣化を判定するための劣化判定制御を実行するための実行条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態では、実行条件判定部７１は、内燃機関２００の運転状態がアイドル運転状態であるときに実行条件が成立していると判定する。内燃機関２００がアイドル運転状態であるか否かは、回転速度センサ９２によって検出された機関回転速度ＮＥ、及びアクセル操作量センサ９３によって検出されたアクセル操作量Ａｃｃ等に基づいて判断できる。

吐出流量制御部７２は、実行条件判定部７１によって劣化判定制御の実行条件が成立していると判定されているときに、燃料噴射弁１１０から噴射される燃料量である吐出流量Ｑｒを劣化判定制御の実行中において規定燃料量Ｑｋで一定となるように制御する。規定燃料量Ｑｋは、実験やシミュレーションによって求められている燃料噴射量であって、内燃機関２００がアイドル運転状態を継続するために必要な燃料噴射量として設定されている。吐出流量制御部７２では、まず目標噴射量算出部５１において算出される目標燃料噴射量Ｑｔを規定燃料量Ｑｋと等しい量に設定する。これにより、噴射時間算出部５３では、吐出流量制御部７２によって設定された目標燃料噴射量Ｑｔ（＝規定燃料量Ｑｋ）と、目標燃圧算出部５２によって算出された目標燃圧Ｐｔとに基づいて、各燃料噴射弁１１０における燃料噴射の実行時間である噴射時間Ｆｉが算出される。また、開始タイミング算出部５４では、吐出流量制御部７２によって設定された目標燃料噴射量Ｑｔ（＝規定燃料量Ｑｋ）と、噴射時間算出部５３によって算出された噴射時間Ｆｉと、回転速度センサ９２によって検出された機関回転速度ＮＥとに基づいて各燃料噴射弁１１０から燃料噴射を開始するタイミングである噴射開始タイミングＦｓを算出する。その後、噴射弁駆動部５５が、開始タイミング算出部５４によって算出された各々の燃料噴射弁１１０の噴射開始タイミングＦｓにおいて、該燃料噴射弁１１０からの燃料噴射が開始されるように燃料噴射弁１１０の駆動を制御する。噴射弁駆動部５５は、燃料噴射を開始してから、噴射時間算出部５３によって算出された噴射時間Ｆｉの間において燃料噴射を継続すると、燃料噴射弁１１０からの燃料噴射を終了する。これにより、燃料噴射弁１１０から噴射される燃料量である吐出流量Ｑｒが規定燃料量Ｑｋと等しい量に制御される。なお、吐出流量制御部７２は、こうして吐出流量Ｑｒを制御しているときに、Ａ／Ｆセンサ９５が検出した空燃比Ａ／Ｆに基づいて目標燃料噴射量Ｑｔをフィードバック制御することで、吐出流量Ｑｒを規定燃料量Ｑｋに一致させる。

ポンプ電圧制御部７３は、実行条件判定部７１によって劣化判定制御の実行条件が成立していると判定されているときに、劣化判定制御の実行中におけるポンプ電圧Ｖｐを規定電圧Ｖｋで一定となるように制御する。規定電圧Ｖｋは、実験やシミュレーションによって求められているポンプ電圧であり、内燃機関２００がアイドル運転状態を継続するために必要な燃料が燃料ポンプ２０から燃料供給配管３０に供給されるように設定されている。ポンプ電圧制御部７３では、まず目標印加電圧Ｖｔを規定電圧Ｖｋと等しい値に設定する。そして、この規定電圧Ｖｋとバッテリ電圧Ｖｂとに基づいて駆動信号としてのデューティ比Ｄｕｔｙを算出する。そして、算出したデューティ比Ｄｕｔｙを駆動信号送信部６４を通じてＦＰＣ８０に送信する。ポンプ電圧制御部７３が算出したデューティ比Ｄｕｔｙを受信すると、ＦＰＣ８０は、デューティ比算出部６２によって算出されたデューティ比Ｄｕｔｙではなく、ポンプ電圧制御部７３が算出したデューティ比Ｄｕｔｙに基づいて、バッテリ８５から燃料ポンプ２０に印加される電圧を制御する。ポンプ電圧制御部７３は、こうして燃料ポンプ２０に印加される電圧を制御しているときに、電圧計９１が検出したポンプ電圧Ｖｐに基づいて目標印加電圧Ｖｔをフィードバック制御することで、ポンプ電圧Ｖｐを規定電圧Ｖｋに一致させる。

なお、吐出流量制御部７２によって吐出流量Ｑｒが規定燃料量Ｑｋに設定され、ポンプ電圧制御部７３によってポンプ電圧Ｖｐが規定電圧Ｖｋに設定されている状態を判定状態という。

燃圧偏差算出部７４は、実行条件判定部７１によって劣化判定制御の実行条件が成立していると判定されて上記判定状態となっているときに、偏差ΔＰを算出する。判定状態のときには、吐出流量Ｑｒが規定燃料量Ｑｋとなり、ポンプ電圧Ｖｐが規定電圧Ｖｋとなっており、燃料ポンプ２０の劣化状態の判定に必要な上記情報のうち、燃料の吐出圧Ｐを除く他の情報である目標燃料噴射量Ｑｔ及びポンプ電圧Ｖｐは各々一定である。

補正量積算部７５は、判定状態であるときに燃圧偏差算出部７４によって算出された偏差ΔＰに基づいてフィードバック処理部６３が算出したフィードバック補正量Ｋを積算して積算値ΣＫを算出し、この算出した積算値ΣＫを記憶する。

判定実行部７６は、補正量積算部７５に記憶されている積算値ΣＫが燃料ポンプ２０の劣化を判定するための閾値Ｔ以上であることに基づいて燃料ポンプ２０が劣化しているか否かを判定する。なお、閾値Ｔは、燃料ポンプ２０が異常であるときの積算値ΣＫｔよりも小さい値である。例えば、燃料ポンプ２０が異常となり、燃料ポンプ２０からの吐出量が過度に小さくなると、燃圧偏差算出部７４によって算出される偏差ΔＰの値が大きくなる。そのため、フィードバック処理部６３が算出するフィードバック補正量Ｋも大きくなり、結果として積算値ΣＫが大きい値になる。燃料ポンプ２０に異常が生じているときの積算値ΣＫである積算値ΣＫｔは、実験やシミュレーションによって求められてＥＣＵ４０に記憶されている。閾値Ｔは、積算値ΣＫｔに０．８を乗算した値と同じ値として判定実行部７６に記憶されている。

報知部７７は、判定実行部７６によって、燃料ポンプ２０が劣化していると判定されたときに、報知ランプ８６を点灯させて燃料ポンプ２０の劣化を報知する。
ここで、発明者は、下記式（１）に基づいて式（２）を導き出した。

Ｅ＝Ｒ×（Ｔ_Ｍ＋ｋ×Ｐ）／Ｋ_Ｔ＋Ｋｅ×Ｑ／η…式（１）
Ｔ_Ｍ＝Ｋ_Ｔ×（Ｅ－Ｋｅ×Ｑ／η）／Ｒ－ｋ×Ｐ…式（２）
上記各式において、Ｅはポンプ電圧Ｖｐ（Ｖ）、Ｒは燃料ポンプ２０の電気抵抗（Ω）、Ｔ_Ｍは燃料ポンプ２０の機械損失（Ｎ）、ｋは所定の係数、及びＰは燃料ポンプ２０の燃料の吐出圧、すなわち燃料供給配管３０内の燃圧Ｐｒ（ｋＰａ）を示している。また、Ｋ_Ｔはトルク定数（Ｎ×ｍ／Ａ）、Ｋｅは誘起電圧定数（Ｖ×ｓ／ｒａｄ）、Ｑは燃料ポンプ２０の燃料吐出量、すなわち上記吐出流量Ｑｒ（Ｌ／ｈ）、及びηはポンプ効率（％）を示している。発明者は、式（２）において、トルク定数Ｋ_Ｔ、誘起電圧定数Ｋｅ、ポンプ効率η、及び電気抵抗Ｒは、燃料ポンプ２０の劣化における影響が他のパラメータに比して相応に小さいことを見出した。ｋは一定の係数である。また、燃料ポンプ２０の機械損失Ｔ_Ｍは燃料ポンプ２０が劣化するほど大きくなる。こうしたことから、発明者は、式（２）に基づいて、燃料ポンプ２０の劣化状態の判定には、燃料ポンプ２０に印加される電圧であるポンプ電圧Ｖｐに関する情報、燃料噴射弁１１０から噴射される燃料量である吐出流量Ｑｒに関する情報、及び燃料ポンプ２０から吐出される燃料の吐出圧Ｐに関する情報が必要であることを見出した。本実施形態では、この知見に基づき、ＥＣＵ４０ではこれらポンプ電圧Ｖｐ、吐出流量Ｑｒ、及び吐出圧Ｐ（＝Ｐｒ）に基づいて燃料ポンプ２０の劣化状態を判定する。

次に、図４のフローチャートを参照して、ＥＣＵ４０が実行する劣化判定制御に係る一連の処理の流れについて説明する。この一連の処理は、所定の周期毎に実行される。
図４に示すように、ＥＣＵ４０がこの一連の処理を開始すると、まず実行条件判定部７１は、劣化判定制御を実行するための実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ４００）。内燃機関２００の運転状態がアイドル運転状態であり、実行条件が成立していると判定されると（ステップＳ４００：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０はステップＳ４０１の処理に移行して劣化判定制御を開始する。ステップＳ４０１の処理では、吐出流量制御部７２は、燃料噴射弁１１０から噴射される燃料量である吐出流量Ｑｒを規定燃料量Ｑｋで一定となるように制御する。また、ポンプ電圧制御部７３は、燃料ポンプ２０に印加される電圧であるポンプ電圧Ｖｐを規定電圧Ｖｋで一定となるように制御する。

こうしてポンプ電圧Ｖｐ（＝Ｅ）及び吐出流量Ｑｒ（＝Ｑ）が一定に制御されている状態では、上記式（２）に示すように、燃料ポンプ２０の機械損失Ｔ_Ｍと、燃料ポンプ２０から吐出される燃料の吐出圧Ｐ（＝Ｐｒ）とが互いに負の相関関係を有することとなる。すなわち、ポンプ電圧Ｖｐ及び吐出流量Ｑｒが一定に制御されている状態では、吐出圧Ｐ（＝Ｐｒ）が高いときほど機械損失Ｔ_Ｍの値が小さくなり燃料ポンプ２０の劣化は少ないと判断できる。一方で、ポンプ電圧Ｖｐ及び吐出流量Ｑｒが一定に制御されている状態では、吐出圧Ｐ（＝Ｐｒ）が低いときほど機械損失Ｔ_Ｍの値が大きくなり燃料ポンプ２０の劣化が進んでいると判断できる。

ステップＳ４０２の処理では、燃圧偏差算出部７４が、圧力センサ９０によって検出された燃料供給配管３０内の燃圧Ｐｒを目標燃圧Ｐｔから減算した差である偏差ΔＰを算出する。すなわち、ステップＳ４０２の処理において算出される偏差ΔＰは、ポンプ電圧Ｖｐ及び吐出流量Ｑｒが各々一定であるときの偏差ΔＰである。こうして燃圧偏差算出部７４によって偏差ΔＰが算出されると、フィードバック処理部６３は、この偏差ΔＰに基づいてフィードバック補正量Ｋを算出する（ステップＳ４０３）。

図５に示すように、フィードバック補正量Ｋは、目標燃料噴射量Ｑｔ及び目標燃圧Ｐｔと、目標印加電圧Ｖｔとの関係を示すマップの全体に反映される。図５に示す例では、フィードバック補正量Ｋを反映させることによって、図５に実線で示す補正前の状態から、図５に一点鎖線で示すように補正後の状態となるように目標燃料噴射量Ｑｔ及び目標燃圧Ｐｔと、目標印加電圧Ｖｔとの関係が変化する。例えば、目標燃料噴射量Ｑｔが第１噴射量Ｑ１であり、目標燃圧Ｐｔが第１燃圧Ｐ１である場合では、補正前の図３のマップでは目標印加電圧Ｖｔとして第２目標電圧Ｖ２が算出されたが、補正後の図５のマップでは目標印加電圧Ｖｔとして第２目標電圧Ｖ２よりも高い目標電圧Ｖ２’が算出される（Ｖ２＜Ｖ２’）。これにより、燃料ポンプ２０の劣化が徐々に進行し、同一のポンプ電圧Ｖｐを印加したときの吐出圧Ｐが劣化前の状態に比して低下しているときであっても、燃料ポンプ２０の劣化度合いの影響を反映させた目標印加電圧Ｖｔが算出されるため、燃料供給配管３０内の燃圧Ｐｒを目標燃圧Ｐｔに制御する上で適切なデューティ比Ｄｕｔｙが算出される。

また、図４に示すように、劣化判定制御では、ステップＳ４０３の処理においてフィードバック補正量Ｋが算出されると、次に補正量積算部７５がフィードバック補正量Ｋを積算して積算値ΣＫを算出する（ステップＳ４０４）。補正量積算部７５は、算出した積算値ΣＫを記憶する。補正量積算部７５に記憶されている積算値ΣＫが０であるときには、フィードバック処理部６３によって算出されたフィードバック補正量Ｋと同じ値を積算値ΣＫとして記憶する。その後は、ステップＳ４０３の処理においてフィードバック処理部６３がフィードバック補正量Ｋを算出する度に、記憶されている積算値ΣＫにフィードバック補正量Ｋを加算して新たな積算値ΣＫを算出して記憶する。

その後、ステップＳ４０５の処理では、判定実行部７６は燃料ポンプ２０が劣化しているか否かを判定する。燃料ポンプ２０が劣化しているか否かの判定は、補正量積算部７５に記憶されている積算値ΣＫが燃料ポンプ２０の劣化を判定するための閾値Ｔ以上であるか否かに基づいて行われる。積算値ΣＫが閾値Ｔ以上であり、判定実行部７６によって燃料ポンプ２０が劣化していると判定された場合（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）、すなわち、燃料ポンプ２０に異常が生じるおそれがあるほどその劣化が相応に進行していると判断できる場合、次にステップＳ４０６の処理に移行する。ステップＳ４０６の処理では、報知部７７が報知ランプ８６を点灯させて燃料ポンプ２０の劣化を報知する。その後、ＥＣＵ４０は、劣化判定制御に係る一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ４０５の処理において、積算値ΣＫが閾値Ｔ未満であり、判定実行部７６によって燃料ポンプ２０が劣化していると判定されない場合（ステップＳ４０５：ＮＯ）、報知部７７による報知ランプ８６の点灯は行わない。その後、ＥＣＵ４０は、この一連の処理を終了する。

また、ステップＳ４００において、内燃機関２００の運転状態がアイドル運転状態ではなく、実行条件判定部７１が実行条件は成立していないと判定した場合（ステップＳ４００：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４０１～ステップＳ４０６までの処理、すなわち劣化判定制御を実行せずに、この一連の処理を終了する。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）本実施形態では、ＥＣＵ４０は、ポンプ電圧Ｖｐ、吐出流量Ｑｒ、及び吐出圧Ｐを用いて燃料ポンプ２０の劣化を判断している。ポンプ電圧Ｖｐに関する情報は電圧計９１からＦＰＣ８０を介さずにＥＣＵ４０に入力される。吐出流量Ｑｒは、ＥＣＵ４０の吐出流量制御部７２によって算出される。また、吐出圧Ｐに関する情報は、圧力センサ９０からＦＰＣ８０を介さずにＥＣＵ４０に入力される。このように、燃料ポンプ２０の劣化状態の判定に必要な情報は、ＦＰＣ８０を介さずにＥＣＵ４０に集約されている。そのため、燃料ポンプ２０の劣化状態を判定するために必要な情報をＦＰＣ８０からＥＣＵ４０に送る必要がなく、本実施形態のようにＥＣＵ４０からＦＰＣ８０への一方向の通信を行う通信システムを採用する構成であっても燃料ポンプ２０の劣化状態を判断することが可能になる。したがって、ＥＣＵ４０とＦＰＣ８０とで双方向に通信を行う通信システムを採用する場合に比して、燃料供給システム１００の構成部品に係る費用の抑制が可能になる。

（２）ＥＣＵ４０は、目標燃料噴射量Ｑｔ、目標燃圧Ｐｔ、及びバッテリ電圧Ｖｂに基づいてデューティ比Ｄｕｔｙを算出する。そして、ＦＰＣ８０は、ＥＣＵ４０によって算出されたデューティ比Ｄｕｔｙに基づいてポンプ電圧Ｖｐをデューティ制御する。そのため、ＥＣＵ４０からＦＰＣ８０へはデューティ比Ｄｕｔｙに相当する簡単な情報を送信すれば足り、ＥＣＵ４０からＦＰＣ８０への通信を行う通信システムとしてＰＷＭ通信等を行う安価な通信システムの採用が可能になる。

（３）本実施形態では、劣化判定制御において、ポンプ電圧Ｖｐ及び吐出流量Ｑｒが各々一定となっている判定状態であるときに、燃料供給配管３０の燃圧Ｐｒを吐出圧Ｐとして算出し、この吐出圧Ｐ（＝Ｐｒ）と目標燃圧Ｐｔとに基づいてフィードバック補正量Ｋを算出している。判定状態においてＦＰＣ８０がデューティ制御を実行したときの吐出圧Ｐと目標燃圧Ｐｔとの差には、燃料ポンプ２０の劣化度合いが反映されているということができる。本実施形態では、フィードバック補正量Ｋを算出し、これを用いて目標燃料噴射量Ｑｔ及び目標燃圧Ｐｔと、目標印加電圧Ｖｔとの関係をフィードバック制御している。デューティ比Ｄｕｔｙは、目標印加電圧Ｖｔに基づいて算出されることから、フィードバック補正量Ｋはデューティ比Ｄｕｔｙに関するフィードバック補正量といえる。このように、燃料ポンプ２０の劣化度合いの影響を反映させて目標印加電圧Ｖｔを算出することで、燃料ポンプ２０の劣化度合いの影響を反映したデューティ比Ｄｕｔｙの算出が可能になる。

（４）ＥＣＵ４０は、フィードバック補正量Ｋの積算値ΣＫが閾値Ｔ以上であることに基づいて燃料ポンプ２０が劣化していると判定する。この閾値Ｔは、燃料ポンプ２０が異常であるときの積算値ΣＫｔよりも小さい値であることから、ＥＣＵ４０では、燃料ポンプ２０の動作異常が発生する前の段階でその予兆を検知することができる。そのため、燃料ポンプ２０の劣化予兆を検知可能な燃料供給システムを実現できる。

（第２の実施形態）
燃料供給システムの第２実施形態について、図６～図８を参照して説明する。本実施形態では、燃料ポンプ２０の劣化を判定するために用いられるパラメータが第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して説明を省略する。

発明者は、上記式（１）、並びに下記式（３）及び式（４）に基づいて式（５）を導き出した。
Ｅ＝Ｒ×Ｉ＋Ｋｅ×Ｎ…式（３）
Ｅ＝Ｒ×（Ｔ_Ｍ＋Ｔ_Ｌ）／Ｋ_Ｔ＋Ｋｅ×Ｎ…式（４）
Ｔ_Ｍ＝Ｋ_Ｔ×Ｉ－ｋ×Ｐ…式（５）
上記各式において、Ｉは燃料ポンプ２０を流れる電流であるポンプ電流（Ａ）、Ｎは燃料ポンプ２０におけるインペラ２５の単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数（ｒｐｍ）、Ｔ_Ｌは燃料ポンプ２０の出力（Ｎ）を示している。発明者は、トルク定数Ｋ_Ｔは燃料ポンプ２０の劣化における影響が他のパラメータに比して相応に小さいため、式（５）に基づいて、燃料ポンプ２０の劣化状態の判定には、燃料ポンプ２０を流れる電流であるポンプ電流Ｉに関する情報、及び燃料ポンプ２０から吐出される燃料の吐出圧Ｐに関する情報が必要であることを見出した。本実施形態では、この知見に基づき、ＥＣＵ１３５ではこれらポンプ電流Ｉ及び吐出圧Ｐ（＝Ｐｒ）に基づいて燃料ポンプ２０の劣化状態を判定する。

図６に示すように、燃料供給システム３００は、燃料ポンプ２０を流れる電流であるポンプ電流Ｉを検出する電流計１２５を有している。ＥＣＵ１３５には、電流計１２５からの出力信号が入力される。

図７に示すように、ＥＣＵ１３５の劣化状態判定部１３０は、実行条件判定部７１、ポンプ電流制御部１３１、燃圧偏差算出部１３２、補正量積算部７５、判定実行部７６、及び報知部７７を有している。実行条件判定部７１、補正量積算部７５、判定実行部７６、及び報知部７７の機能は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

ポンプ電流制御部１３１は、実行条件判定部７１によって劣化判定制御の実行条件が成立していると判定されているときに、劣化判定制御の実行中におけるポンプ電流Ｉを規定電流Ｉｋで一定となるように制御する。規定電流Ｉｋは、実験やシミュレーションによって求められている電流であり、内燃機関２００がアイドル運転状態を継続するために必要な燃料が燃料ポンプ２０から燃料供給配管３０に供給されるように設定されている。ポンプ電流制御部１３１では、まず目標電流Ｉｔを規定電流Ｉｋと等しい値に設定する。そして、この目標電流Ｉｔとバッテリ電圧Ｖｂとに基づいて駆動信号としてのデューティ比Ｄｕｔｙを算出する。ポンプ電流制御部１３１には、目標電流Ｉｔ、バッテリ電圧Ｖｂ、及びデューティ比Ｄｕｔｙの関係を示すマップが記憶されている。このマップは、例えば実験やシミュレーションを行うことによって求められている。そして、算出したデューティ比Ｄｕｔｙを駆動信号送信部６４を通じてＦＰＣ８０に送信する。ポンプ電流制御部１３１が算出したデューティ比Ｄｕｔｙを受信すると、ＦＰＣ８０は、デューティ比算出部６２によって算出されたデューティ比Ｄｕｔｙではなく、ポンプ電流制御部１３１が算出したデューティ比Ｄｕｔｙに基づいて、バッテリ８５から燃料ポンプ２０に印加されるポンプ電圧Ｖｐを制御する。ポンプ電流制御部１３１は、こうして燃料ポンプ２０に印加されるポンプ電圧Ｖｐを制御しているときに、電流計１２５が検出したポンプ電流Ｉｒに基づいてデューティ比Ｄｕｔｙをフィードバック制御することで、ポンプ電圧Ｖｐを調節してポンプ電流Ｉｒを規定電流Ｉｋに一致させる。なお、ポンプ電流制御部１３１によってポンプ電流Ｉｒが規定電流Ｉｋに設定されている状態を判定状態という。

燃圧偏差算出部１３２は、実行条件判定部７１によって劣化判定制御の実行条件が成立していると判定されて上記判定状態となっているときに、偏差ΔＰを算出する。判定状態のときには、ポンプ電流Ｉｒが規定電流Ｉｋとなり、燃料ポンプ２０の劣化状態の判定に必要な上記情報のうち、燃料の吐出圧Ｐを除く他の情報であるポンプ電流Ｉｒが一定である。

次に、図８のフローチャートを参照して、ＥＣＵ１３５が実行する劣化判定制御に係る一連の処理の流れについて説明する。この一連の処理は、所定の周期毎に実行される。
図８に示すように、ＥＣＵ１３５がこの一連の処理を開始すると、まず実行条件判定部７１は、劣化判定制御を実行するための実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ４００）。内燃機関２００の運転状態がアイドル運転状態であり、実行条件が成立していると判定されると（ステップＳ４００：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１３５はステップＳ８０１の処理に移行して劣化判定制御を開始する。ステップＳ８０１の処理では、ポンプ電流制御部１３１は、燃料ポンプ２０に流れる電流であるポンプ電流Ｉｒを規定電流Ｉｋで一定となるように制御する。

こうしてポンプ電流Ｉｒ（＝Ｉ）が一定に制御されている状態では、上記式（５）に示すように、燃料ポンプ２０の機械損失Ｔ_Ｍと、燃料ポンプ２０から吐出される燃料の吐出圧Ｐ（＝Ｐｒ）とが互いに負の相関関係を有することとなる。

その後、ステップＳ４０２～ステップＳ４０６までの処理を実行する。これらの処理は、第１実施形態のステップＳ４０２～ステップＳ４０６の処理と同じである。すなわち、劣化判定制御では、判定状態において算出された偏差ΔＰに基づいてフィードバック補正量Ｋが算出され、フィードバック補正量Ｋの積算値ΣＫに基づいて燃料ポンプ２０の劣化状態が判定される。

こうした第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
（第３の実施形態）
燃料供給システムの第３実施形態について、図９～図１１を参照して説明する。本実施形態では、燃料ポンプ２０の劣化を判定するために用いられるパラメータが上記各実施形態と異なっている。第１実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して説明を省略する。

発明者は、上記式（１）、式（３）及び式（４）に基づいて下記式（６）を導き出した。
Ｔ_Ｍ＝Ｋ_Ｔ×（Ｅ－Ｋｅ×Ｎ）／Ｒ－ｋ×Ｐ…式（６）
発明者は、トルク定数Ｋ_Ｔ、誘起電圧定数Ｋｅ、及び電気抵抗Ｒは、燃料ポンプ２０の劣化における影響が他のパラメータに比して相応に小さいことを見出した。そして、式（６）に基づいて、燃料ポンプ２０の劣化状態の判定には、燃料ポンプ２０に印加される電圧であるポンプ電圧Ｖｐに関する情報、燃料ポンプ２０におけるインペラ２５の単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数Ｎに関する情報、及び燃料ポンプ２０から吐出される燃料の吐出圧Ｐに関する情報が必要であることを見出した。本実施形態では、この知見に基づき、ＥＣＵ１５５ではこれらポンプ電圧Ｖｐ、ポンプ回転数Ｎ、及び吐出圧Ｐ（＝Ｐｒ）に基づいて燃料ポンプ２０の劣化状態を判定する。

図９に示すように、燃料供給システム４００は、燃料ポンプ２０のポンプ回転数Ｎを検出する回転数センサ１４０を有している。ＥＣＵ１５５には、回転数センサ１４０からの出力信号が入力される。また、燃料供給システム４００には、燃料ポンプ２０のポンプ電圧Ｖｐ、すなわちモータ２４の回転数に対する燃料ポンプ２０のポンプ回転数Ｎを変化させるための回転数調節機構１５０が設けられている。回転数調節機構１５０は、例えば複数のギアを噛合させたギア機構であって、モータ２４の回転数を減速または増速してインペラ２５に伝達することで、一定のポンプ電圧Ｖｐが燃料ポンプ２０に印加されている場合においてポンプ回転数Ｎを変化させる。なお、回転数調節機構１５０は、劣化判定制御が実行されていないときには、ポンプ電圧Ｖｐとポンプ回転数Ｎとの関係が比例関係となるように制御される。そのため、本実施形態では、第１実施形態と同様に、ＥＣＵ１５５及びＦＰＣ８０によってポンプ電圧Ｖｐを制御することによって燃料ポンプ２０の駆動量を制御する。

図１０に示すように、ＥＣＵ１５５の劣化状態判定部１６０は、実行条件判定部７１、ポンプ電圧制御部７３、ポンプ回転数制御部１６１、燃圧偏差算出部１６２、補正量積算部７５、判定実行部７６、及び報知部７７を有している。実行条件判定部７１、ポンプ電圧制御部７３、補正量積算部７５、判定実行部７６、及び報知部７７の機能は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

ポンプ回転数制御部１６１は、実行条件判定部７１によって劣化判定制御の実行条件が成立していると判定されているときに、劣化判定制御の実行中におけるポンプ回転数Ｎが規定回転数Ｎｋで一定となるように制御する。規定回転数Ｎｋは、実験やシミュレーションによって求められているポンプ回転数であり、内燃機関２００がアイドル運転状態を継続するために必要な燃料が燃料ポンプ２０から燃料供給配管３０に供給されるように設定されている。ポンプ回転数制御部１６１では、まず目標ポンプ回転数Ｎｔを規定回転数Ｎｋと等しい値に設定する。そして、回転数センサ１４０が検出したポンプ回転数Ｎｒに基づいて回転数調節機構１５０を制御することで、ポンプ回転数Ｎｒを規定回転数Ｎｋに一致させる。なお、ポンプ電圧制御部７３によって目標印加電圧Ｖｔが規定電圧Ｖｋに設定され、ポンプ回転数制御部１６１によってポンプ回転数Ｎｒが規定回転数Ｎｋに設定されている状態を判定状態という。

燃圧偏差算出部１６２は、実行条件判定部７１によって劣化判定制御の実行条件が成立していると判定されて上記判定状態となっているときに、偏差ΔＰを算出する。判定状態のときには、ポンプ電圧Ｖｐが規定電圧Ｖｋとなり、ポンプ回転数Ｎｒが規定回転数Ｎｋとなっており、燃料ポンプ２０の劣化状態の判定に必要な上記情報のうち、燃料の吐出圧Ｐを除く他の情報であるポンプ電圧Ｖｐ及びポンプ回転数Ｎｒは各々一定である。

次に、図１１のフローチャートを参照して、ＥＣＵ１５５が実行する劣化判定制御に係る一連の処理の流れについて説明する。この一連の処理は、所定の周期毎に実行される。
図１１に示すように、ＥＣＵ１５５がこの一連の処理を開始すると、まず実行条件判定部７１は、劣化判定制御を実行するための実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ４００）。内燃機関２００の運転状態がアイドル運転状態であり、実行条件が成立していると判定されると（ステップＳ４００：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１５５はステップＳ１１０１の処理に移行して劣化判定制御を開始する。ステップＳ１１０１の処理では、ポンプ電圧制御部７３は、燃料ポンプ２０に印加される電圧であるポンプ電圧Ｖｐを規定電圧Ｖｋで一定となるように制御する。また、ポンプ回転数制御部１６１は、燃料ポンプ２０におけるインペラ２５の単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数Ｎｒを規定回転数Ｎｋで一定となるように制御する。

こうしてポンプ電圧Ｖｐ（＝Ｅ）及びポンプ回転数Ｎｒ（＝Ｎ）が一定に制御されている状態では、上記式（６）に示すように、燃料ポンプ２０の機械損失Ｔ_Ｍと、燃料ポンプ２０から吐出される燃料の吐出圧Ｐ（＝Ｐｒ）とが互いに負の相関関係を有することとなる。

その後、ステップＳ４０２～ステップＳ４０６までの処理を実行する。これらの処理は、第１実施形態のステップＳ４０２～ステップＳ４０６の処理と同じである。すなわち、劣化判定制御では、判定状態において算出された偏差ΔＰに基づいてフィードバック補正量Ｋが算出され、フィードバック補正量Ｋの積算値ΣＫに基づいて燃料ポンプ２０の劣化状態が判定される。

こうした第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・第３実施形態では、燃料ポンプ２０のポンプ電圧Ｖｐに対する燃料ポンプ２０のポンプ回転数Ｎを変化させるための回転数調節機構１５０を設け、ポンプ電圧Ｖｐとポンプ回転数Ｎとを独立して制御可能に構成した。燃料ポンプ２０において、ポンプ電圧Ｖｐとポンプ回転数Ｎとを独立して制御することができるのであれば、回転数調節機構１５０を省略してもよい。また、ポンプ電圧Ｖｐとポンプ回転数Ｎとを独立して制御するために回転数調節機構１５０とは異なる他の構成を採用することも可能である。

・上記各実施形態では、閾値Ｔを、積算値ΣＫｔに０．８を乗算した値と同じ値に設定した。閾値Ｔの設定態様はこれに限らない。例えば、閾値Ｔを積算値ΣＫｔと同じ値に設定することも可能である。この場合は、燃料ポンプ２０に異常が生じる可能性が上記各実施形態よりも高い状態となったときに劣化判定制御において燃料ポンプ２０が劣化していると判定される。なお、閾値Ｔの値を小さくするほど、燃料ポンプ２０の劣化予兆を早期に検知することが可能になり、燃料ポンプ２０の劣化判定タイミングを早めることが可能になる。

・劣化判定制御では、フィードバック補正量Ｋの積算値ΣＫに基づいて燃料ポンプ２０の劣化判定を行ったが、この構成は変更が可能である。例えば、燃料ポンプ２０の劣化の進行度合いが徐々に大きくなる場合には、フィードバック補正量Ｋの変化量が判定値以上となったことに基づいて燃料ポンプ２０の劣化判定を行うことも可能である。

・上記各実施形態では、図５に示すように、フィードバック補正量Ｋを目標燃料噴射量Ｑｔ及び目標燃圧Ｐｔと、目標印加電圧Ｖｔとの関係を示すマップの全体に反映したが、フィードバック補正量Ｋの反映態様はこれに限らない。例えば、こうした構成に代えて、図５に示すマップを、目標燃料噴射量Ｑｔ及び目標燃圧Ｐｔに基づいた複数の領域に区画し、複数の領域のうちフィードバック補正量Ｋを算出したときの目標燃料噴射量Ｑｔ及び目標燃圧Ｐｔが含まれる領域の目標印加電圧Ｖｔのみに、該フィードバック補正量Ｋを反映させるようにしてもよい。この場合には、各領域毎に積算値ΣＫを算出して記憶し、最も大きいΣＫｔが閾値Ｔ以上となったときに燃料ポンプ２０が劣化していると判定することが望ましい。

・上記各実施形態では、判定状態における燃料供給配管３０の燃圧Ｐｒを吐出圧Ｐとして算出し、この吐出圧Ｐと目標燃圧Ｐｔとに基づいて算出したフィードバック補正量Ｋの積算値ΣＫに基づき燃料ポンプ２０の劣化判定を行った。燃料ポンプ２０の劣化判定手段はこれに限らない。例えば、ＥＣＵ４０にポンプ電圧Ｖｐ、吐出流量Ｑｒ、及び吐出圧Ｐの各々に関する情報が集約されている第１実施形態の場合、ＥＣＵ４０において上記式（２）に基づき燃料ポンプ２０の機械損失Ｔ_Ｍに相関する演算値を算出し、該演算値が閾値以上であることに基づいて燃料ポンプ２０の劣化状態を判定することも可能である。また、ＥＣＵ１３５にポンプ電流Ｉ及び吐出圧Ｐに関する情報が集約されている第２実施形態の場合、上記式（５）に基づき燃料ポンプ２０の機械損失Ｔ_Ｍに相関する演算値を算出し、該演算値が閾値以上であることに基づいて燃料ポンプ２０の劣化状態を判定することも可能である。また、ＥＣＵ１５５にポンプ電圧Ｖｐ、ポンプ回転数Ｎ、及び吐出圧Ｐの各々に関する情報が集約されている第２実施形態の場合、上記式（６）に基づき燃料ポンプ２０の機械損失Ｔ_Ｍに相関する演算値を算出し、該演算値が閾値以上であることに基づいて燃料ポンプ２０の劣化状態を判定することも可能である。

・上記各実施形態では、圧力センサ９０、電圧計９１、電流計１２５、及び回転数センサ１４０等からの出力信号がＥＣＵ４０，１３５，１５５に直接入力される構成を例示した。こうした構成に代えて、例えば、圧力センサ９０、電圧計９１、電流計１２５、及び回転数センサ１４０等からの出力信号が車載通信システムを通じて、該車載通信システムに接続されたＥＣＵ４０，１３５，１５５に送信される構成を採用することも可能である。こうした構成であっても、燃料ポンプ２０の劣化状態の判定に必要な情報をＦＰＣ８０を介さずにＥＣＵ４０，１３５，１５５に入力することは可能である。

・燃料ポンプ２０は回転体としてインペラ２５を備えるものを例示したが、燃料ポンプ２０の構成はこれに限らない。例えば、回転体としての歯車を有する内接歯車式の燃料ポンプを採用することも可能である。

・ＥＣＵ４０からＦＰＣ８０へ通信する方法はＰＷＭ通信に限らず、他のパルス通信を採用してもよい。また、パルス通信に限らず、アナログ通信など他の通信方法を採用することも可能である。

・劣化判定制御では、吐出流量Ｑｒを目標燃料噴射量Ｑｔと等しい量として用いたが、燃料ポンプ２０からの吐出流量Ｑｒを検出する流量センサを新たに設けて、該流量センサからの出力信号に基づいて吐出流量Ｑｒを算出するようにしてもよい。この構成では、例えば、燃料供給配管３０内の燃料を燃料タンク１０へ戻すリリーフ通路を備えている燃料供給システムにおいて、吐出流量Ｑｒを算出することが可能になる。そのため、この構成では、リリーフ通路を備えている燃料供給システムに上記各実施形態と同様の構成を適用することができる。また、リリーフ通路を通じて燃料供給配管３０から燃料タンク１０に戻される燃料量と、燃料噴射弁１１０から噴射された燃料量とに基づいて燃料ポンプ２０からの吐出流量Ｑｒを算出してもよい。

・圧力センサ９０が設けられる位置は、適宜変更が可能である。例えば、圧力センサ９０を燃料供給配管３０の導出管３１に設けてもよいし、燃料ポンプ２０に設けてもよい。
・燃料ポンプ２０の劣化状態の判定に必要な情報は、ポンプ電圧Ｖｐ、吐出流量Ｑｒ、ポンプ電流Ｉ、ポンプ回転数Ｎ、及び吐出圧Ｐ等に限らない。燃料ポンプ２０の劣化状態の判定に必要な情報として、例えば、これらのパラメータに相関する他のパラメータを採用することも可能である。また、燃料ポンプ２０の劣化状態の判定に必要な情報であれば、ポンプ電圧Ｖｐ、吐出流量Ｑｒ、ポンプ電流Ｉ、ポンプ回転数Ｎ、及び吐出圧Ｐとは相関を有しない他のパラメータを採用することも可能である。

・上記各実施形態では、ＥＣＵ４０，１３５，１５５は、内燃機関２００がアイドル運転状態となっているときに、実行条件が成立しているとして劣化判定制御を開始した。こうした構成に代えて、ＥＣＵ４０，１３５，１５５は、内燃機関２００の運転状態に基づいた実行条件の成立判断を行わない構成としてもよい。この構成では、内燃機関２００の運転状態に関係なく、劣化判定制御に係る一連の処理の実行周期で、劣化判定制御が繰り返し実行されることとなる。

・上記各実施形態では、ＥＣＵ４０は、燃料ポンプ２０への供給電力の制御信号としてデューティ比Ｄｕｔｙを出力し、ＦＰＣ８０は、ＥＣＵ４０から出力されたデューティ比Ｄｕｔｙで燃料ポンプ２０に印加されるポンプ電圧をデューティ制御した。ＦＰＣ８０におけるポンプ電圧の制御態様はこれに限らない。例えば、ＦＰＣ８０は、ＥＣＵ４０から出力されたデューティ比Ｄｕｔｙに固定値（例えば０．８等）を乗算した値を駆動デューティ比として算出し、該駆動デューティ比でポンプ電圧をデューティ制御してもよい。この場合であっても、ＥＣＵ４０に上記固定値の情報を予め記憶することで、ＥＣＵ４０は、ＦＰＣ８０からの信号を受けることなく上記駆動デューティ比を算出することができ、該駆動デューティ比に基づいてポンプ電圧を求めることはできる。

・上記各実施形態では、ＥＣＵ４０，１３５，１５５は、ＲＯＭ４０Ｂに記憶されたプログラムをＣＰＵ４０Ａが実行することにより、燃料ポンプ２０の駆動量や燃料噴射弁１１０から噴射される燃料量を制御した。また、ＥＣＵ４０，１３５，１５５は、ＲＯＭ４０Ｂに記憶されたプログラムをＣＰＵ４０Ａが実行することにより、劣化判定制御を実行した。すなわち、ＥＣＵ４０，１３５，１５５は、燃料ポンプ２０の駆動量及び燃料噴射弁１１０から燃料噴射量の制御や、劣化判定制御を実行するための全てのプログラムを記憶するＲＯＭ４０Ｂ等のプログラム格納装置と、該プログラムに従って処理を実行するＣＰＵ４０Ａ等の処理装置とを備える。そして、ＥＣＵ４０，１３５，１５５が、ソフトウェア処理を実行することにより、これらの制御を実行するようにした。ＥＣＵ４０，１３５，１５５は、このようにソフトウェア処理のみによって上記各種制御を行うものに限らない。例えば、上記各実施形態において実行されるソフトウェア処理の少なくとも一部を実行する専用のハードウェア回路を備えるようにしてもよい。この構成は、例えば、上記各実施形態において実行される処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置及びプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備えることで実現できる。また、例えば、上記各実施形態において実行される処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備えることによっても実現することは可能である。このように、１または複数のソフトウェア処理回路、及び１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって上記各種制御に必要な処理を実行すればよい。

１０…燃料タンク、２０…燃料ポンプ、２１…ストレーナ、２２…導入管、２３…ハウジング、２４…モータ、２５…インペラ、２５Ａ…端面、２５Ｂ…周側面、３０…燃料供給配管、３１…導出管、３２…高圧配管、３５…燃料フィルタ、４０…ＥＣＵ、４０Ａ…ＣＰＵ、４０Ｂ…ＲＯＭ、４０Ｃ…ＲＡＭ、５０…燃料噴射量制御部、５１…目標噴射量算出部、５２…目標燃圧算出部、５３…噴射時間算出部、５４…開始タイミング算出部、５５…噴射弁駆動部、６０…ポンプ駆動量算出部、６１…バッテリ電圧算出部、６２…デューティ比算出部、６３…フィードバック処理部、６４…駆動信号送信部、７０…劣化状態判定部、７１…実行条件判定部、７２…吐出流量制御部、７３…ポンプ電圧制御部、７４…燃圧偏差算出部、７５…補正量積算部、７６…判定実行部、７７…報知部、８０…ＦＰＣ、８１…駆動信号受信部、８２…ポンプ駆動部、８５…バッテリ、８６…報知ランプ、９０…圧力センサ、９１…電圧計、９２…回転速度センサ、９３…アクセル操作量センサ、９４…クランク角センサ、１００…燃料供給システム、１１０…燃料噴射弁、１２０…機関本体、１２０Ａ…吸気ポート、１２５…電流計、１３０…劣化状態判定部、１３１…ポンプ電流制御部、１３２…燃圧偏差算出部、１３５…ＥＣＵ、１４０…回転数センサ、１５０…回転数調節機構、１５５…ＥＣＵ、１６０…劣化状態判定部、１６１…ポンプ回転数制御部、１６２…燃圧偏差算出部、２００…内燃機関、３００，４００…燃料供給システム。

Claims (7)

1. モータと該モータによって回転駆動される回転体とを有し、前記回転体が回転することによって燃料タンクに貯留された燃料を吸引し、該吸引した燃料を内燃機関の燃料噴射弁が接続されている燃料供給配管に吐出する電動の燃料ポンプと、
   前記燃料ポンプに電力を供給するバッテリと、
   前記燃料ポンプの駆動を制御するための駆動信号を算出する制御装置と、
   前記バッテリから前記燃料ポンプへの電力の供給経路上に設けられ、前記制御装置から送信された前記駆動信号に基づいて前記バッテリから前記燃料ポンプに印加される電圧を制御することで該燃料ポンプの駆動を制御するドライバとを有する燃料供給システムであって、
   前記制御装置には、前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な情報が前記ドライバを介さずに入力され、前記制御装置は、前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な前記情報に基づいて前記燃料ポンプの劣化状態を判定する燃料供給システム。
2. 前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な前記情報は、前記燃料ポンプに印加される電圧であるポンプ電圧に関する情報、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量である吐出流量に関する情報、及び前記燃料ポンプから吐出される燃料の吐出圧に関する情報である
   請求項１に記載の燃料供給システム。
3. 前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な前記情報は、前記燃料ポンプを流れる電流であるポンプ電流に関する情報、及び前記燃料ポンプから吐出される燃料の吐出圧に関する情報である
   請求項１に記載の燃料供給システム。
4. 前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な前記情報は、前記燃料ポンプに印加される電圧であるポンプ電圧に関する情報、前記燃料ポンプにおける前記回転体の単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数に関する情報、及び前記燃料ポンプから吐出される燃料の吐出圧に関する情報である
   請求項１に記載の燃料供給システム。
5. 前記制御装置は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量の目標値である目標燃料噴射量に関する情報と、前記燃料噴射弁から燃料を噴射する際の前記燃料供給配管の燃圧の目標値である目標燃圧に関する情報と、前記燃料ポンプに電力を供給するバッテリの電圧であるバッテリ電圧に関する情報とに基づいて、前記駆動信号としてデューティ比を算出し、
   前記ドライバは、前記制御装置によって算出された前記デューティ比で前記バッテリから前記燃料ポンプに印加される電圧であるポンプ電圧をデューティ制御する
   請求項１～４のいずれか一項に記載の燃料供給システム。
6. 前記燃料ポンプの劣化状態の判定に必要な前記情報のうち、前記燃料ポンプから吐出される燃料の吐出圧を除く他の情報が各々一定となっている判定状態における前記燃料供給配管の燃料圧力を前記吐出圧として算出し、
   前記制御装置は、前記判定状態において前記ドライバが前記デューティ制御を実行しているときの前記吐出圧と前記目標燃圧とに基づいて、前記デューティ比に関するフィードバック補正量を算出する
   請求項５に記載の燃料供給システム。
7. 前記制御装置は、前記フィードバック補正量の積算値が前記燃料ポンプの劣化を判定するための閾値以上であることに基づいて前記燃料ポンプが劣化していると判定し、
   前記閾値は、前記燃料ポンプが異常であるときの前記積算値よりも小さい
   請求項６に記載の燃料供給システム。

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