JP7476665B2 - 燃料供給システムの制御装置 - Google Patents

Description

この発明は燃料供給システムの制御装置に関するものである。

特許文献１には、予め記憶したフィードポンプの駆動に関する特性、具体的にはフィードポンプにおける駆動電圧と吐出量と吐出圧との関係に基づいて、そのときの状況に応じて目標圧力を設定する燃料供給システムが開示されている。目標圧力は、フィードパイプ内の燃料の圧力であるフィード圧がベーパの発生を防止する上で必要な圧力よりも高い圧力になるように設定される。そして、この燃料供給システムの制御装置は、目標圧力を実現するように、上記の予め記憶したフィードポンプの駆動に関する特性に基づいてフィードポンプを制御するフィード圧制御を実行する。

特開２０１０－２５５５０１号公報

ところで、フューエルカット中には、燃料噴射を行わないため、フィードポンプの駆動は停止される。その結果、フィードポンプのインペラの単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数やフィードポンプにおける電流であるポンプ電流など、フィード圧を推定する上で必要な情報が得られなくなってしまう。

フューエルカット中のフィード圧の変化が確認できないと、フューエルカット終了後のフィード圧の推定値が実際のフィード圧から乖離してしまう。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための燃料供給システムの制御装置は、燃料タンクから燃料を汲み上げる電動のフィードポンプと、前記フィードポンプから吐出された燃料が流れるフィードパイプと、前記フィードパイプを通じて供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、前記高圧燃料ポンプによって加圧された燃料を蓄えるデリバリパイプと、前記デリバリパイプ内に蓄えられた燃料をエンジンの気筒内に噴射する筒内燃料噴射弁と、を備える燃料供給システムに適用される。この制御装置は、前記フィードポンプのインペラの単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数及び前記フィードポンプにおける電流値であるポンプ電流値を用いて前記フィードパイプ内の燃料の圧力であるフィード圧を推定するフィード圧推定処理と、推定したフィード圧と要求フィード圧との偏差を小さくするように前記フィードポンプへの供給電力を制御する圧力調整処理と、を実行する実行装置を備えている。この制御装置では、前記実行装置は、前記エンジンにおける燃料噴射及びフィードポンプの駆動を停止するフューエルカット中には、前記燃料タンク内の燃料の温度を含む複数箇所の温度を用いて、フィードパイプ内の燃料の温度変化の指標値を算出する指標値算出処理と、前記指標値算出処理を通じて算出された指標値に基づいて、フィードパイプ内の燃料の温度が上昇していると推定されるときほど大きな値をフィード圧の変化量である圧力変化量として出力する圧力変化量算出処理と、を実行し、前記圧力変化量算出処理を通じて算出した圧力変化量を加算してフィード圧を更新する。

フューエルカット中は、燃料噴射が行われず、フィードポンプの駆動も行われないため、フィードパイプ内の燃料の増減や移動はほとんど生じない。しかし、外気との熱交換や他の部分からの熱の伝達によってフィードパイプ内の燃料の温度は変化する。そして、温度が変化することによってフィード圧が変化する。

圧力変化量算出処理では、フューエルカットが行われるまでフィードパイプ内に供給されていた燃料の温度である燃料タンク内の燃料の温度を含む複数箇所の温度を用いてフィードパイプ内の燃料の温度変化の指標値を算出する。そして、その指標値に基づいてフィードパイプ内の燃料の温度が上昇していると推定されるときほど大きな値を圧力変化量として算出する。そのため、圧力変化量算出処理では、フューエルカット中のフィード圧の変化の要因になっている燃料温度の変化の情報に基づいてフィード圧の変化量を算出することができる。

上記構成では、こうした圧力変化量算出処理を通じて算出した圧力変化量を加算することによってフィード圧を更新している。そのため、フィードポンプのインペラの単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数やフィードポンプにおける電流であるポンプ電流などの情報が得られないフューエルカット中であっても、フィード圧の推移を把握することができる。したがって、フューエルカット終了後のフィード圧の推定値が実際のフィード圧から乖離してしまうことを抑制できる。

カム駆動式の高圧燃料ポンプはカムとの摺動部がオイルで潤滑されている。そのため、高圧燃料ポンプは高温のオイルから受熱してフィードパイプ内の燃料よりも温度が高くなりやすい。フィードパイプは高圧燃料ポンプに接続されている。そのため、フィードパイプ内の燃料の入れ替えが起こらないフューエルカット中には高圧燃料ポンプ側からの熱の伝達によってフィードパイプ内の燃料が温められやすい。

そこで、前記高圧燃料ポンプが前記エンジンの出力軸の回転に同期してプランジャが往復動するカム駆動式のポンプになっている燃料供給システムに適用される制御装置の一態様では、前記実行装置が、前記指標値算出処理において、前記指標値として、前記燃料タンク内の燃料温度の変化量と前記高圧燃料ポンプ内の燃料温度の変化量との加重平均値を算出する。

こうした構成によれば、高圧燃料ポンプ側からの伝熱の影響を反映させたかたちで指標値を算出し、フィード圧の変化量を算出することができる。したがって、高圧燃料ポンプ側からの伝熱の影響を反映させたかたちでフィード圧を推定することができる。

実施形態の制御装置と同制御装置の制御対象である燃料供給システムの構成を示す模式図。 同実施形態の制御装置が実行する圧力調整処理にかかる処理を示すブロック図。 燃料温度と要求フィード圧の関係を示すグラフ。 燃料温度Ｔｆを推定する温度推定処理にかかるルーチンの一連の処理の流れを示すフローチャート。 燃料温度Ｔｐを推定する温度推定処理にかかるルーチンの一連の処理の流れを示すフローチャート。 フューエルカット中のフィード圧推定処理にかかるルーチンの一連の処理の流れを示すフローチャート。 加重平均値ΔＴａｖｅと圧力変化量ΔＰｆの関係を示すグラフ。

以下、燃料供給システムの制御装置の一実施形態について、図１～図７を参照して説明する。
図１は、本実施形態の制御装置が適用される車載エンジンの燃料供給システムの構成を示している。すなわち、本実施形態の制御装置１００は、車載エンジンの燃料供給システムに適用される。

図１に示すように、この制御装置１００が適用される燃料供給システムには、燃料タンク５１内に設置されたフィードポンプ５２と、燃料タンク５１外に設置された高圧燃料ポンプ６０と、の２つの燃料ポンプが設けられている。フィードポンプ５２は、ブラシレスモータによってインペラを回転させる電動式のポンプである。また、この燃料供給システムには、筒内燃料噴射弁４４とポート燃料噴射弁３０とが設けられている。筒内燃料噴射弁４４は、エンジンの各気筒に設けられ、気筒内に直接燃料を噴射する。筒内燃料噴射弁４４は、燃料の蓄圧容器である高圧側デリバリパイプ７１に接続されている。また、ポート燃料噴射弁３０は、エンジンの各気筒に繋がる吸気ポート内に燃料を噴射する。ポート燃料噴射弁３０は燃料の蓄圧容器である低圧側デリバリパイプ３１に接続されている。なお、この燃料供給システムが搭載されたエンジンは直列４気筒のエンジンであり、高圧側デリバリパイプ７１には４つの筒内燃料噴射弁４４が接続されている。また、低圧側デリバリパイプ３１にも４つのポート燃料噴射弁３０が接続されている。

そして、この燃料供給システムには、フィードポンプ５２から高圧燃料ポンプ６０及び低圧側デリバリパイプ３１に燃料を送る燃料通路であるフィードパイプ５７と、高圧燃料ポンプ６０から高圧側デリバリパイプ７１に燃料を送る燃料通路である高圧燃料パイプ７２と、が設けられている。なお、フィードパイプ５７は、途中で分岐し、一方が高圧燃料ポンプ６０に接続されており、もう一方が低圧側デリバリパイプ３１に接続されている。

高圧側デリバリパイプ７１には、内部に蓄えられている燃料の圧力である高圧側燃料圧力を検出する燃料圧力センサ１３２が設置されている。燃料圧力センサ１３２は大気圧を基準としたゲージ圧で燃料圧力を示す。

フィードポンプ５２は、給電に応じて燃料タンク５１内の燃料を、上流側フィルタ５３を介して吸引してフィードパイプ５７に送出する。フィードパイプ５７における燃料タンク５１の内部に位置する部分には、フィードポンプ５２によりフィードパイプ５７に送出された燃料の圧力、すなわちフィードパイプ５７内の燃料の圧力であるフィード圧Ｐｆが既定の開弁圧力を超えたときに開弁してフィードパイプ５７から燃料タンク５１に燃料をリリーフするリリーフ弁５６が設けられている。

また、フィードパイプ５７におけるリリーフ弁５６が設けられている部分よりも上流側の部分には、フィードポンプ側を下方にして配設され、弁体が下方に位置する弁座に自重で着座しており、フィードポンプ５２から吐出される燃料の流れによって開弁するチェック弁５９が設けられている。チェック弁５９は、フィードポンプ５２が停止して燃料の供給が停止すると閉弁する。

そして、フィードパイプ５７は、フィードパイプ５７を流れる燃料中の不純物を濾過する下流側フィルタ５８とフィードパイプ５７内の燃料圧力の脈動を低減するためのパルセーションダンパ６１とを介して高圧燃料ポンプ６０に接続されている。

高圧燃料ポンプ６０は、プランジャ６２、燃料室６３、電磁スピル弁６４、チェック弁６５及びリリーフ弁６６を備えている。プランジャ６２は、エンジンのカムシャフト４２に設けられたポンプカム６７により往復駆動され、その往復駆動に応じて燃料室６３の容積を変化させる。燃料室６３は、電磁スピル弁６４を介してフィードパイプ５７に接続されている。なお、ポンプカム６７の摺動部には、オイルジェットからエンジンの各部を潤滑するオイルが吹き掛けられている。これにより、高圧燃料ポンプ６０とポンプカム６７との摺動部はオイルによって潤滑されている。

電磁スピル弁６４は、通電に応じて閉弁して、燃料室６３とフィードパイプ５７との間の燃料の流通を遮断するとともに、通電の停止に応じて開弁して、燃料室６３とフィードパイプ５７との間の燃料の流通を許容する。チェック弁６５は、燃料室６３から高圧側デリバリパイプ７１への燃料の吐出を許容する一方、高圧側デリバリパイプ７１から燃料室６３への燃料の逆流を禁止する。リリーフ弁６６は、チェック弁６５を迂回する通路に設けられており、高圧側デリバリパイプ７１側の圧力が過剰に高くなったときに開弁して燃料室６３側への燃料の逆流を許容する。

以上のように構成された高圧燃料ポンプ６０の燃料の加圧動作について説明する。高圧燃料ポンプ６０では、プランジャ６２の往復動に応じて燃料室６３の容積が変化する。以下の説明では、燃料室６３の容積が拡大する方向へのプランジャ６２の動作をプランジャ６２の下降と記載し、これとは逆に燃料室６３の容積が縮小する方向へのプランジャ６２の動作をプランジャ６２の上昇と記載する。

高圧燃料ポンプ６０において、電磁スピル弁６４が開弁した状態でプランジャ６２が下降を開始すると、燃料室６３の容積の拡大に伴って、フィードパイプ５７から燃料室６３に燃料が流入する。プランジャ６２が下降から上昇に転じた後も電磁スピル弁６４が開弁した状態を維持すると、プランジャ６２の下降中に燃料室６３に流入した燃料がフィードパイプ５７に押し戻される。プランジャ６２の上昇中に電磁スピル弁６４を閉弁し、その後にプランジャ６２が上昇から下降に転じるまで、電磁スピル弁６４の閉弁を維持すると、プランジャ６２の上昇に伴う燃料室６３の容積の縮小により、燃料室６３内の燃料が加圧される。そして、燃料室６３内の燃料圧力が高圧燃料パイプ７２内の燃料圧力を上回ると、チェック弁６５が開弁して、燃料室６３内の加圧された燃料が高圧燃料パイプ７２に送出される。こうして高圧燃料ポンプ６０は、プランジャ６２の往復動毎に、フィードパイプ５７内の燃料を加圧して高圧燃料パイプ７２に送出する。なお、プランジャ６２の上昇中における電磁スピル弁６４の閉弁時期を変えることで、高圧燃料ポンプ６０が加圧動作毎に高圧燃料パイプ７２に送出する燃料の量が増減される。

こうした燃料供給システムを備えるエンジンは、制御装置１００により制御される。制御装置１００は、エンジンの制御装置であり、エンジンの燃料供給システムの制御も司る。すなわち、制御装置１００は燃料供給システムの制御装置でもある。

制御装置１００は、各種演算処理を実行する実行装置１０１と、制御用のプログラムやデータが記憶された記憶装置１０２と、ソークタイマ１０３と、を備えている。そして、制御装置１００は、実行装置１０１が記憶装置１０２に記憶されたプログラムを読み込んで実行することで、燃料供給システムの制御を含んだエンジンの制御を行っている。

なお、制御装置１００には、エンジンの運転状態を検出するための各種センサの検出信号が入力されている。図１に示すように、制御装置１００には、アクセルポジションセンサ１４２によって運転者のアクセルの操作量の検出信号が入力され、車速センサ１４１によって車両の走行速度である車速の検出信号が入力されている。

さらに、制御装置１００には、他にも各種のセンサの検出信号が入力されている。例えば、図１に示すように、制御装置１００には、高圧側デリバリパイプ７１内の燃料圧力を検出する燃料圧力センサ１３２の他に、エアフロメータ１３３、クランクポジションセンサ１３４、カムポジションセンサ１３５、冷却水温センサ１３６、油温センサ１４０が接続されている。また、制御装置１００には、車両のメインスイッチ１４３も接続されている。

エアフロメータ１３３は、エンジンの吸気通路を通じて気筒内に吸入される空気の温度と、吸入される空気の質量である吸入空気量を検出する。クランクポジションセンサ１３４は、エンジンの出力軸であるクランクシャフトの回転位相の変化に応じたクランク角信号を出力する。制御装置１００は、クランクポジションセンサ１３４から入力されるクランク角信号に基づいて単位時間あたりのクランクシャフトの回転数である機関回転数ＮＥを算出する。

カムポジションセンサ１３５は、カムシャフト４２の回転位相の変化に応じたカム角信号を出力する。冷却水温センサ１３６は、エンジンの冷却水の温度である機関冷却水温ＴＨＷを検出する。油温センサ１４０は、エンジンの各部を潤滑するオイルの温度である油温ＴＨＯを検出する。

また、制御装置１００には、燃料タンク５１内の燃料の液面の高さの水準を検知して燃料の残量を示す検出信号を出力する燃料レベルセンサ１３８と、外気温ＴＨＡを検出する外気温センサ１３９も接続されている。

また、制御装置１００には、フィードポンプ５２のインペラの単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数Ｎｐを制御するフィードポンプ制御装置２００が接続されている。フィードポンプ制御装置２００は、制御装置１００からの指令に基づき、フィードポンプ５２への供給電力をパルス幅変調により調整することで、ポンプ回転数Ｎｐを増減している。なお、フィードポンプ制御装置２００は、フィードポンプ５２に供給されている電流であるポンプ電流Ｉｐ、及びポンプ回転数Ｎｐの情報を制御装置１００に送信している。

制御装置１００は、エンジン制御の一環として、燃料噴射量制御、燃料圧力可変制御、及びフィード圧制御を実行している。
燃料噴射量制御に際して制御装置１００はまず、機関回転数ＮＥやエンジンの負荷率などのエンジン運転状態に応じて筒内燃料噴射弁４４、ポート燃料噴射弁３０の燃料噴射量の要求値である要求噴射量をそれぞれ演算する。続いて制御装置１００は、要求噴射量分の燃料噴射に要する筒内燃料噴射弁４４、ポート燃料噴射弁３０の開弁時間をそれぞれ演算する。そして、制御装置１００は、演算した開弁時間に相当する期間の間、燃料を噴射すべく各気筒の筒内燃料噴射弁４４、ポート燃料噴射弁３０を操作する。また、制御装置１００は、燃料噴射制御の一環として、アクセルの操作量が「０」になっている減速中などに、燃料の噴射を停止してエンジンの燃焼室への燃料の供給を停止し、燃料消費率の低減を図るフューエルカットも行う。

燃料圧力可変制御に際して制御装置１００は、エンジンの負荷率などに基づき、高圧側燃料圧力の目標値を算出する。高圧側燃料圧力の目標値は基本的には、エンジンの負荷率が低いときには低い圧力に、エンジンの負荷率が高いときには高い圧力に設定される。そして、制御装置１００は、燃料圧力センサ１３２による高圧側燃料圧力の検出値と高圧側燃料圧力の目標値との偏差を縮小すべく、高圧燃料ポンプ６０の燃料送出量を調整する。具体的には、高圧側燃料圧力の検出値が目標値よりも低い場合には、プランジャ６２の上昇期間における電磁スピル弁６４の閉弁時期を早くして、高圧燃料ポンプ６０の燃料送出量を増加させる。また、高圧側燃料圧力の検出値が目標値よりも高いときには、プランジャ６２の上昇期間における電磁スピル弁６４の閉弁時期を遅くして、高圧燃料ポンプ６０の燃料送出量を減少させる。

続いて、フィード圧制御の一環として実行する圧力調整処理の詳細を説明する。圧力調整処理は、次の目的で行われる。フィードポンプ５２から送出されてフィードパイプ５７を流れる燃料がエンジンの熱を受けて高温となると、フィードパイプ５７内にベーパが発生して、高圧側デリバリパイプ７１、低圧側デリバリパイプ３１への燃料の供給が滞ることがある。燃料の圧力が高いほど、燃料の気化温度は高くなるため、フィードパイプ５７でのベーパの発生を防止するには、フィードパイプ５７へのフィードポンプ５２の燃料送出量を多くしてフィード圧Ｐｆを高くすればよい。しかしながら、燃料送出量を増加させれば、その分、フィードポンプ５２の電力消費量が増えてしまう。そこで、圧力調整処理では、ベーパの発生を防止可能な限りにおいてフィード圧Ｐｆを低い圧力に維持すべく、フィードポンプ５２の燃料吐出量を調整することで、電力消費を抑えつつ、ベーパの発生を防止している。

図２に、制御装置１００の実行装置１０１が実行する圧力調整処理に係る処理の流れを示す。図２に示すように圧力調整処理は、要求圧力設定処理Ｍ２００、要求ポンプ回転数算出処理Ｍ２１０、フィード圧推定処理Ｍ２２０、及びフィード圧フィードバック処理Ｍ２３０の各処理を通じて行われる。

要求圧力設定処理Ｍ２００では、実行装置１０１は、温度推定処理Ｍ１１０を通じて推定した燃料温度Ｔｆに基づいてフィード圧Ｐｆの目標値である要求フィード圧Ｐｆ＊を算出する。なお、温度推定処理Ｍ１１０は、制御装置１００の実行装置１０１が実行する処理である。温度推定処理Ｍ１１０についての詳細は後述する。

図３に二点鎖線で示すように、この制御装置１００では、燃料温度Ｔｆに応じて３段階に要求フィード圧Ｐｆ＊を切り替える。図３には、二点鎖線で示した要求フィード圧Ｐｆ＊の他に、燃料の飽和蒸気圧と燃料温度Ｔｆとの関係を、実線と一点鎖線と破線とで示している。なお、実線はガソリンの飽和蒸気圧と燃料温度Ｔｆとの関係を示しており、一点鎖線はガソリンとエタノールとの混合燃料のうち、エタノールを容積比で２０％含むＥ２０燃料の飽和蒸気圧と燃料温度Ｔｆとの関係を示している。また、破線はガソリンとメタノールとの混合燃料のうち、メタノールを容積比で１５％含むＭ１５燃料の飽和蒸気圧と燃料温度Ｔｆとの関係を示している。

制御装置１００では、使用が想定される燃料のうち、最も飽和蒸気圧が高くなる燃料を使用した場合であっても要求フィード圧Ｐｆ＊が、飽和蒸気圧を下回ることがないように、燃料温度Ｔｆが高いときほど、要求フィード圧Ｐｆ＊を高くする。具体的には、実行装置１０１は、要求圧力設定処理Ｍ２００において、図３に示すように、燃料温度Ｔｆが「Ｔ１」未満のときには、要求フィード圧Ｐｆ＊として「Ｐ１」を算出する。そして、実行装置１０１は、燃料温度Ｔｆが「Ｔ１」以上であり、且つ「Ｔ１」よりも高い「Ｔ２」未満のときには、要求フィード圧Ｐｆ＊として「Ｐ１」よりも高い「Ｐ２」を算出する。また、実行装置１０１は、燃料温度Ｔｆが「Ｔ２」以上のときには、要求フィード圧Ｐｆ＊として「Ｐ２」よりも高く且つリリーフ弁５６の開弁圧力Ｐｘよりも僅かに低い「Ｐ３」を算出する。

要求ポンプ回転数算出処理Ｍ２１０では、実行装置１０１は、燃料噴射量Ｑｆと、要求圧力設定処理Ｍ２００を通じて算出した要求フィード圧Ｐｆ＊とに基づいて、ポンプ回転数Ｎｐの目標値である要求ポンプ回転数Ｎｐ＊を算出する。なお、燃料噴射量Ｑｆは、燃料噴射量制御の一環として実行する要求噴射量算出処理Ｍ１００を通じて算出された要求噴射量、すなわち筒内燃料噴射弁４４に対する要求燃料噴射量とポート燃料噴射弁３０に対する要求燃料噴射量との和に基づいて把握できる。

制御装置１００では、要求ポンプ回転数算出処理Ｍ２１０において、実行装置１０１が、燃料噴射制御の実行による燃料の消費量を考慮した上で要求フィード圧Ｐｆ＊を実現するために必要なポンプ回転数Ｎｐを、要求ポンプ回転数Ｎｐ＊として算出する。

具体的には、実行装置１０１は、記憶装置１０２に記憶されている回転数算出用写像データを用いて要求ポンプ回転数Ｎｐ＊を算出する。回転数算出用写像データは、図２に示すように、要求フィード圧Ｐｆ＊と燃料噴射量Ｑｆとを入力として要求ポンプ回転数Ｎｐ＊を出力する演算マップである。この演算マップは、例えば、ガソリンを燃料として使用した実験の結果に基づいて要求ポンプ回転数Ｎｐ＊を算出できるように作成されている。図２には、要求ポンプ回転数Ｎｐ＊の等高線を図示している。この演算マップでは、要求フィード圧Ｐｆ＊が高く、燃料噴射量Ｑｆが多いときほど、出力される要求ポンプ回転数Ｎｐ＊が大きくなる。

フィード圧推定処理Ｍ２２０では、実行装置１０１は、フィードポンプ制御装置２００から受信したポンプ回転数Ｎｐ及びポンプ電流Ｉｐと、燃料温度Ｔｆとに基づいてフィード圧Ｐｆの推定値を算出する。

具体的には、実行装置１０１は、記憶装置１０２に記憶されている推定用写像データを用いてフィード圧Ｐｆの推定値を算出する。推定用写像データは、図２に示すようにポンプ回転数Ｎｐとポンプ電流Ｉｐとを入力としてフィード圧Ｐｆを出力する演算マップである。記憶装置１０２には、推定用写像データとして、対応する燃料温度Ｔｆの水準が異なる３つの演算マップが記憶されている。３つの演算マップは、例えば、「－３０℃」に対応する演算マップと、「７０℃」に対応する演算マップと、「２５℃」に対応する演算マップであり、それぞれ、車両の使用環境下で想定される燃料温度の下限、上限、中央付近に対応する演算マップである。

これら演算マップは、例えば、対応する燃料温度Ｔｆのガソリンを燃料として使用した実験の結果に基づいてフィード圧Ｐｆを算出できるようにそれぞれ作成されている。図２には、フィード圧Ｐｆの等高線を図示している。この演算マップでは、ポンプ回転数が高く、ポンプ電流が大きいときほど、出力されるフィード圧Ｐｆが高くなる。

フィード圧推定処理Ｍ２２０では、まず、実行装置１０１は、記憶装置１０２に記憶されている演算マップのうち、２つの演算マップを用いて現在の燃料温度Ｔｆに対応した写像を導出する。

例えば、現在の燃料温度Ｔｆが３０℃である場合、３０℃よりも低い２５℃に対応する推定用写像データと、３０℃よりも高い７０℃に対応する推定用写像データとから３０℃に対応する写像を導出する。ここでは、線形補間によって３０℃に対応する写像を導出する。

フィード圧推定処理Ｍ２２０では、実行装置１０１は、こうして補間により導出した写像に、現在のポンプ回転数Ｎｐ及びポンプ電流Ｉｐを入力することにより、現在のフィード圧Ｐｆの推定値を算出する。

フィード圧フィードバック処理Ｍ２３０では、実行装置１０１は、要求圧力設定処理Ｍ２００を通じて算出された要求フィード圧Ｐｆ＊と、フィード圧推定処理Ｍ２２０を通じて算出されたフィード圧Ｐｆの推定値とに基づいて要求ポンプ回転数Ｎｐ＊の補正量ΔＮを算出する。具体的には、フィード圧フィードバック処理Ｍ２３０では、実行装置１０１は、フィード圧Ｐｆの推定値が要求フィード圧Ｐｆ＊よりも小さいときには、補正量ΔＮを所定量大きくする。一方で、実行装置１０１は、フィード圧Ｐｆの推定値が要求フィード圧Ｐｆ＊よりも大きいときには、補正量ΔＮを所定量小さくする。そして、実行装置１０１は、算出した補正量ΔＮを、要求ポンプ回転数算出処理Ｍ２１０を通じて算出された要求ポンプ回転数Ｎｐ＊に加算して要求ポンプ回転数Ｎｐ＊を補正する。これにより、フィードポンプ制御装置２００には、フィード圧フィードバック処理Ｍ２３０を通じて算出された補正量ΔＮによって補正された後の要求ポンプ回転数Ｎｐ＊が入力される。そして、フィードポンプ制御装置２００は、入力された要求ポンプ回転数Ｎｐ＊を実現するようにフィードポンプ５２への供給電力を制御する。

要求ポンプ回転数Ｎｐ＊を大きくすると、単位時間当たりにフィードポンプ５２から吐出される燃料の量が増えるため、フィード圧Ｐｆが高くなる。一方で、要求ポンプ回転数Ｎｐ＊を小さくすると、単位時間当たりにフィードポンプ５２から吐出される燃料の量が減るため、フィード圧Ｐｆが低くなる。すなわち、フィード圧フィードバック処理Ｍ２３０は、推定値と要求フィード圧Ｐｆ＊との偏差を小さくするように要求ポンプ回転数Ｎｐ＊を補正する処理である。

このようにこの実施形態の燃料供給システムでは、フィード圧Ｐｆを検出するセンサを設けずに、燃料温度Ｔｆとポンプ回転数Ｎｐとポンプ電流Ｉｐとに基づいてフィード圧Ｐｆの推定値を算出し、算出した推定値を用いてフィード圧Ｐｆをフィードバック制御している。実行装置１０１は、こうした圧力調整処理を通じて要求フィード圧Ｐｆ＊を実現するように写像データを用いてフィードポンプ５２への供給電力を制御する。

また、この実施形態の燃料供給システムでは、フィード圧Ｐｆだけでなく、燃料温度Ｔｆについても、燃料温度Ｔｆを検出するセンサを設けずに、推定している。
次に燃料温度Ｔｆ推定する温度推定処理Ｍ１１０について、図４を参照して説明する。図４は、温度推定処理Ｍ１１０にかかるルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。このルーチンは、制御装置１００に電力が供給されており、制御装置１００が稼働しているときに実行装置１０１によって所定の周期で繰り返し実行される。なお、この制御装置１００では、燃料温度Ｔｆとして燃料タンク５１内の燃料の温度を推定している。

実行装置１０１は、このルーチンを開始すると、まずステップＳ１００の処理において、燃料への入熱量Ｑｉｎを算出する。この制御装置１００では、このステップＳ１００の処理において、温度を推定する対象である燃料タンク５１内の燃料への入熱量Ｑｉｎを算出する。

具体的には、エンジンが運転されているときには、エンジンの負荷率及び機関回転数ＮＥに基づいて入熱量Ｑｉｎを算出する。負荷率が高いほど、また機関回転数ＮＥが高いほど、エンジンで発生する熱が多くなるため、燃料タンク５１内の燃料に対する入熱量Ｑｉｎも多くなる。そこで、このステップＳ１００の処理では、エンジンが運転されているときには、実行装置１０１は、負荷率が高いほど、また機関回転数ＮＥが高いほど、入熱量Ｑｉｎが大きくなるように、負荷率及び機関回転数ＮＥに基づいて入熱量Ｑｉｎを算出する。

また、エンジンの運転が停止しているときには、燃焼による熱は発生しないものの、エンジン側からの伝熱により燃料タンク５１内の燃料の温度が上昇する。そこで、このステップＳ１００の処理では、エンジンの運転が停止しているときには、実行装置１０１は、エンジンが停止する前の入熱量Ｑｉｎとエンジン停止からの経過時間とに基づいて入熱量Ｑｉｎを算出する。例えば、実行装置１０１は、エンジンが停止する前の入熱量Ｑｉｎが多いときほど入熱量Ｑｉｎが大きくなるように、また、エンジン停止からの経過時間が長くなるほど入熱量Ｑｉｎが小さくなるように、入熱量Ｑｉｎを算出する。なお、フューエルカット中にも、燃焼による熱は発生しないためエンジンの運転が停止しているときと同様に入熱量Ｑｉｎを算出する。

次に、実行装置１０１は、処理をステップＳ１１０へと進める。そして、実行装置１０１は、ステップＳ１１０の処理において、放熱量Ｑｏｕｔを算出する。この制御装置１００では、このステップＳ１１０の処理において、温度を推定する対象である燃料タンク５１内の燃料からの放熱量Ｑｏｕｔを算出する。

具体的には、実行装置１０１は、燃料温度Ｔｆの推定値と、外気温センサ１３９によって検出されている外気温ＴＨＡと、車速とに基づいて放熱量Ｑｏｕｔを算出する。燃料温度Ｔｆから外気温ＴＨＡを引いた差が大きいほど、すなわち外気温ＴＨＡが燃料温度Ｔｆより低いほど放熱量Ｑｏｕｔは多くなる。また、車速が高いほど、外気との熱交換が促進されるため、放熱量Ｑｏｕｔは多くなる。そこで、ステップＳ１１０の処理では、実行装置１０１は、燃料温度Ｔｆから外気温ＴＨＡを引いた差が大きいほど、また車速が高いほど、放熱量Ｑｏｕｔが大きくなるように、放熱量Ｑｏｕｔを算出する。

次に、実行装置１０１は、処理をステップＳ１２０へと進める。そして、実行装置１０１は、ステップＳ１２０の処理において、補正係数Ｋｆを算出する。この補正係数Ｋｆは、燃料タンク５１内の燃料の残量が多いほど、熱容量が大きくなり、入熱量Ｑｉｎ及び放熱量Ｑｏｕｔに応じた燃料の温度変化が小さくなることを、温度変化量ΔＴｆの算出に反映させるための係数である。そのため、このステップＳ１２０の処理では、実行装置１０１は、燃料の残量が多いほど小さくなるように、補正係数Ｋｆを算出する。

次に、実行装置１０１は、処理をステップＳ１３０へと進める。そして、ステップＳ１００～Ｓ１２０の処理を通じて算出した入熱量Ｑｉｎと放熱量Ｑｏｕｔと補正係数Ｋｆとを用いて温度変化量ΔＴｆを算出する。

具体的には、実行装置１０１は、入熱量Ｑｉｎから放熱量Ｑｏｕｔを引いた差を入放熱量Ｑとして算出する。そして、この入放熱量Ｑに補正係数Ｋｆを乗じる。こうして算出した積が温度変化量ΔＴｆである。

次に、実行装置１０１は、処理をステップＳ１４０へと進める。そして、ステップＳ１４０の処理において、燃料温度Ｔｆを更新する。
具体的には、前回の制御周期における温度推定処理Ｍ１１０を通じて推定した燃料温度Ｔｆに、温度変化量ΔＴｆを加算した和を新たな燃料温度Ｔｆにする。こうして燃料温度Ｔｆを更新すると、実行装置１０１は、このルーチンを一旦終了させる。

このように制御装置１００では、このルーチンを実行することにより、燃料タンク５１内の燃料に対する入放熱量Ｑと燃料の残量とに基づいて温度変化量ΔＴｆを算出し、燃料温度Ｔｆを更新する。つまり、この制御装置１００では、このルーチンを繰り返し実行することにより、温度変化量ΔＴｆを積算することによって燃料温度Ｔｆを推定する温度推定処理Ｍ１１０を実現している。

ところで、フューエルカット中には、燃料噴射を行わないため、フィードポンプ５２の駆動は停止される。その結果、ポンプ回転数Ｎｐやポンプ電流Ｉｐなど、フィード圧Ｐｆを推定する上で必要な情報が得られなくなってしまう。

そこで、この制御装置１００では、フューエルカット中には、燃料タンク５１内の燃料の温度である燃料温度Ｔｆと、高圧燃料ポンプ６０内の燃料の温度である燃料温度Ｔｐを用いて、フィードパイプ５７内の燃料の温度変化の指標値を算出する指標値算出処理を実行する。そして、この制御装置１００では、フューエルカット中には、指標値算出処理を通じて算出された指標値に基づいてフィード圧Ｐｆの変化量である圧力変化量ΔＰｆを算出する圧力変化量算出処理を実行し、圧力変化量算出処理を通じて算出した圧力変化量ΔＰｆを加算してフィード圧Ｐｆを算出するようにしている。

以下、図５～図７を参照して、フューエルカット中のフィード圧Ｐｆの算出について説明する。
まずは、図５を参照してフューエルカット中にフィード圧Ｐｆを算出するために必要な高圧燃料ポンプ６０内の燃料温度Ｔｐの算出処理について説明する。このルーチンは、制御装置１００に電力が供給されており、制御装置１００が稼働しているときに実行装置１０１によって所定の周期で繰り返し実行される。すなわち、このルーチンは、温度推定処理Ｍ１１０と並行して実行装置１０１によって繰り返し実行される。

実行装置１０１は、このルーチンを開始すると、まずステップＳ２００の処理において、冷却水温センサ１３６が検出した機関冷却水温ＴＨＷを取得する。次に、実行装置１０１はステップＳ２１０の処理において、油温センサ１４０が検出した油温ＴＨＯを取得する。次に、実行装置１０１は、ステップＳ２２０の処理において外気温ＴＨＡを取得する。次に、実行装置１０１は、ステップＳ２３０の処理において機関回転数ＮＥを取得し、ステップＳ２４０の処理において単位時間当たりに高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の流量Ｆｈｐを取得する。なお、高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の流量は、筒内燃料噴射弁４４からの単位時間当たりの燃料噴射量とほぼ等しい。そのため、この制御装置１００では、ステップＳ２４０の処理において、筒内燃料噴射弁４４に対する要求燃料噴射量を高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の流量Ｆｈｐとして取得する。

こうして、ステップＳ２００～Ｓ２４０の処理を通じて、機関冷却水温ＴＨＷ、油温ＴＨＯ、外気温ＴＨＡ、機関回転数ＮＥ及び流量Ｆｈｐを取得すると、実行装置１０１は処理をステップＳ２５０へと進める。そして、ステップＳ２５０の処理において、機関冷却水温ＴＨＷ、油温ＴＨＯ、外気温ＴＨＡ、機関回転数ＮＥ及び流量Ｆｈｐを用いて高圧燃料ポンプ６０内の燃料温度Ｔｐを算出する。

具体的には、実行装置１０１は、下記の式（１）に示す関係を用いて燃料温度Ｔｐを算出する。

なお、Ｔｐｏｌｄ［Ｋ］は前回のステップＳ２５０の処理において算出した燃料温度Ｔｐ［Ｋ］であり、ＮＥＭＡＸ［ｒｐｍ］はエンジンの許容最高回転数であり、ＱｈｐＭＡＸ［Ｊ／ｓ］は許容最高回転数ＮＥＭＡＸにおいて高圧燃料ポンプ６０で発生する単位時間当たりの最大発熱量である。

また、Ｋａｈｐ、Ｋｆｈｐ、Ｋｏｈｐ、Ｋｈｐ、Ｋｐｆｈｐ及びＫｎは適合値である。
ここで、上記の式（１）の導出過程を説明することにより、式（１）を用いることによって燃料温度Ｔｐを算出する根拠について説明する。

高圧燃料ポンプ６０とポンプカム６７の摺動部には、オイルが供給されているため、高圧燃料ポンプ６０にはオイルからの受熱による熱伝達が起きて高圧燃料ポンプ６０の温度は上昇する。このオイルからの受熱による熱伝達量を熱伝達量Ｑｏ［Ｊ／ｓ］とする。

また、高圧燃料ポンプ６０から周囲の空気には放熱による熱伝達が起きて高圧燃料ポンプ６０の温度が低下する。この放熱による熱伝達量を熱伝達量［Ｊ／ｓ］Ｑａとする。
また、高圧燃料ポンプ６０に流入した燃料によって高圧燃料ポンプ６０は冷却されるため、高圧燃料ポンプ６０の温度が低下する。こうした高圧燃料ポンプ６０内に流入する燃料の熱量と高圧燃料ポンプ６０内から流出した燃料の熱量との差を熱量差ΔＱ［Ｊ／ｓ］とする。

また、高圧燃料ポンプ６０からは熱が発生するため、このときの単位時間当たりの発熱量を発熱量Ｑｈｐ［Ｊ／ｓ］とする。
そして、高圧燃料ポンプ６０内の燃料温度Ｔｐは高圧燃料ポンプ６０の温度とほぼ等しくなることから、高圧燃料ポンプ６０での熱授受は、上記の各熱伝達量、熱量差、発熱量、及び燃料温度Ｔｐ等を使った下記の式（２）に示すモデル式で表すことができる。

なお、Ｍｈｐ［ｇ］は高圧ポンプの質量である。Ｃｈｐ［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］は高圧燃料ポンプ６０の比熱である。Ｔｐ［Ｋ］は現在の高圧燃料ポンプ６０内の燃料温度であり、Ｔｐｏｌｄ［Ｋ］は前回算出した高圧燃料ポンプ６０内の燃料温度である。

オイルから高圧燃料ポンプ６０に伝わる熱伝達量Ｑｏは、下記の式（３）で表すことができる。なお、式（３）から分かるように、オイルの温度である油温ＴＨＯ［Ｋ］が燃料温度Ｔｐよりも高いときには、熱伝達量Ｑｏは正の値になる。

なお、Ｋｏｉｌ［Ｊ／（ｍ^２・Ｋ・ｓ）］はオイルと高圧燃料ポンプ６０との間の熱伝達係数である。Ｓｐ１［ｍ^２］はオイルと高圧燃料ポンプとが接触する部分の表面積である。

高圧燃料ポンプ６０から周囲の空気に伝わる熱伝達量Ｑａは、次式（４）で表すことができる。

なお、Ｋａｉｒ［Ｊ／（ｍ^２・Ｋ・ｓ）］は高圧燃料ポンプ６０と周囲の空気との間の熱伝達係数である。Ｓｐ２［ｍ^２］は高圧燃料ポンプ６０と周囲の空気とが接触する部分の表面積である。Ｔａｈｐ［Ｋ］は高圧燃料ポンプ６０の周囲の空気の温度、いわゆる雰囲気温度である。

上記の式（４）から分かるように、燃料温度Ｔｐが雰囲気温度Ｔａｈｐよりも高いときには、熱伝達量Ｑａは負の値になる。また、エンジンが搭載された車両が走行しているときには、高圧燃料ポンプ６０の周囲に存在する空気の流速が車速に変化に合わせて変化する。そのため、高圧燃料ポンプ６０と周囲の空気との間の熱伝達係数Ｋａｉｒは、車速に応じて変化する。

ここで、雰囲気温度Ｔａｈｐは、下記の式（５）に基づき、外気温ＴＨＡ及び機関冷却水温ＴＨＷを利用して推定可能であるため、上記の式（４）に下記の式（５）を代入すると、上記の式（４）は下記の式（６）になる。なお、式（５）の重み付け係数Ｋｈｐの値については、雰囲気温度Ｔａｈｐが実際の温度に近づくように適合試験等を行い、その結果から得られた適合値が設定されている。

なお、Ｋｈｐは重み付け係数である。ＴＨＡ［Ｋ］は外気温センサ１３９によって検出される外気温である。ＴＨＷ［Ｋ］は冷却水温センサ１３６によって検出される機関冷却水温である。

熱量差ΔＱは、高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の温度Ｔｐｉｎと前回算出した燃料温度Ｔｐｏｌｄとの差、及び高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の流量Ｆｈｐに相関するため、下記の式（７）で表すことができる。

なお、Ｃｆｕ［Ｊ／（ｇ・Ｋ）］は燃料の定圧比熱である。Ｔｐｉｎ［Ｋ］は高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の温度である。Ｆｈｐ［ｇ／ｓ］は単位時間当たりに高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の流量である。上述したように、この制御装置１００では、筒内燃料噴射弁４４からの単位時間当たりの燃料噴射量［ｇ／ｓ］を、流量Ｆｈｐとして代用している。

なお、通常は、前回算出した高圧燃料ポンプ６０内の燃料の温度である燃料温度Ｔｐｏｌｄ、つまり高圧燃料ポンプ６０から流出した燃料の温度よりも、高圧燃料ポンプ６０に新たに流入してくる燃料の温度Ｔｐｉｎの方が低い。そのため、上記の式（７）から分かるように、熱量差ΔＱは基本的に負の値になる。

高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の温度Ｔｐｉｎは、フィードパイプ５７における燃料の熱授受をモデル化した式を構築し、その構築した式を使って推定することができる。また、高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の温度Ｔｐｉｎは、温度センサを使って実際に検出することも可能である。なお、高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の温度Ｔｐｉｎは外気温ＴＨＡと相関を有している。そこで、ここでは、高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の温度Ｔｐｉｎとして、簡易的に外気温ＴＨＡを代用するようにしており、上記の式（７）の「Ｔｐｉｎ」を「ＴＨＡ」に置き換えると、式（７）は下記の式（８）になる。

高圧燃料ポンプ６０での発熱量Ｑｈｐは、次のようにして求めることができる。

プランジャ６２が往復動するときには、プランジャ６２が摺動することによって摩擦熱が発生する。また、プランジャ６２の往復動の速度は機関回転数ＮＥに依存し、機関回転数ＮＥが高くなるほど摩擦熱の発生量は多くなる。そのため、この摩擦熱による単位時間当たりの発熱量を発熱量Ｑｈｐ［Ｊ／ｓ］とすると、発熱量Ｑｈｐは、下記の式（９）で表すことができる。

なお、Ｋｈは適合係数であり、ＮＥ［ｒｐｍ］は１分間当たりのクランクシャフトの回転数、すなわち機関回転数である。Ｋｎは適合係数である。

ここで、上記の式（９）に示されるように、発熱量Ｑｈｐは機関回転数ＮＥに相関する関数になっている。そこで、機関回転数ＮＥをエンジンにおける許容最高回転数ＮＥＭＡＸにまで上昇させた状態での高圧燃料ポンプ６０での単位時間当たりの発熱量を予めの実験等を通じて計測しておき、その計測値を、高圧燃料ポンプ６０で発生する単位時間当たりの最大発熱量ＱｈｐＭＡＸとして設定する。そして、許容最高回転数ＮＥＭＡＸに対する現状の機関回転数ＮＥの比率（ＮＥ／ＮＥＭＡＸ）を算出し、その算出された比率を上記最大発熱量ＱｈｐＭＡＸに乗算する。

こうした演算を行うことにより、現状の機関回転数ＮＥにおける発熱量Ｑｈｐを簡易的に求めることができる。なお、こうし演算を行う際には、その演算に用いる式に予め設定された適合係数を組み込むことにより、発熱量Ｑｈｐの算出値を実際の発熱量により一層近づけることができる。そこで、制御装置１００では、上記の式（９）を使った高圧燃料ポンプ６０での発熱量Ｑｈｐの算出に代えて、下記の式（１０）に基づいて発熱量Ｑｈｐを求めている。

なお、Ｋｐｆｈｐ１は適合係数である。また、ここでは適合係数Ｋｎを「１」に設定して適合係数Ｋｐｆｈｐ１を設定している。

そして、上記の式（２）に上記の式（３）、上記の式（６）、上記の式（８）、上記の式（１０）を代入する。また、適合係数Ｋｏｈｐ、Ｋａｈｐ、Ｋｆｈｐ、Ｋｐｆｈｐを、「Ｋｏｈｐ＝（Ｋｏｉｌ・Ｓｐ１）／（Ｍｈｐ・Ｃｈｐ）」、「Ｋａｈｐ＝（Ｋａｉｒ・Ｓｐ２）／（Ｍｈｐ・Ｃｈｐ）」、「Ｋｆｈｐ＝Ｃｆｕ／（Ｍｈｐ・Ｃｈｐ）」、「Ｋｐｆｈｐ＝Ｋｐｆｈｐ１／（Ｍｈｐ・Ｃｈｐ）」と定義する。そうすることで、式（２）は上記の式（１）に変形することができる。

そのため、制御装置１００では、ステップＳ２５０の処理において、実行装置１０１が、上記の式（１）を用いて燃料温度Ｔｐを算出する。
すなわち、前回の周期で算出した燃料温度Ｔｐｏｌｄと、今回の周期において取得した値であって燃料温度Ｔｐに相関して種々変化する各種パラメータ、すなわち機関冷却水温ＴＨＷ、油温ＴＨＯ、外気温ＴＨＡ、機関回転数ＮＥ、及び高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の流量Ｆｈｐを用いて燃料温度Ｔｐを算出する。

なお、上記実行装置１０１は、機関始動時には、そのときに取得した機関冷却水温ＴＨＷ及び油温ＴＨＯ及び外気温ＴＨＡのうちでもっと高い温度を、機関始動時における燃料温度Ｔｐの初期値として用いる。

次に、実行装置１０１が、図２を参照して説明したフィード圧推定処理Ｍ２２０に替えて、フューエルカット中に実行する燃料温度Ｔｆと燃料温度Ｔｐを用いたフィード圧推定処理にかかるルーチンについて図６を参照して説明する。なお、図６に示すルーチンは、実行装置１０１によってフューエルカット中に所定の制御周期で繰り返し実行される。

図６に示すように、実行装置１０１は、このルーチンを開始すると、まずステップＳ３００の処理において、燃料タンク５１内の燃料の温度である燃料温度Ｔｆを推定する。なお、この燃料温度Ｔｆの推定処理は、図４を参照して説明したルーチンによる処理、すなわち温度推定処理Ｍ１１０と同じ処理である。

こうしてステップＳ３００の処理を通じて燃料温度Ｔｆを算出すると、処理をステップＳ３１０へと進める。そして、ステップＳ３１０の処理において、燃料温度Ｔｆに基づいて燃料タンク５１内の燃料の温度の変化量として変化量ΔＴｔを算出する。具体的には、実行装置１０１は、ステップＳ３００の処理を通じて算出した燃料温度Ｔｆから前回算出した燃料温度Ｔｆを減算した差を、変化量ΔＴｔとする。

次に、実行装置１０１は、ステップＳ３２０の処理において、高圧燃料ポンプ６０内の燃料の温度である燃料温度Ｔｐを推定する。この燃料温度Ｔｐの推定処理は、図５を参照して説明したルーチンによる処理である。

こうしてステップＳ３２０の処理を通じて燃料温度Ｔｐを算出すると、処理をステップＳ３２０へと進める。そして、ステップＳ３３０の処理において、燃料温度Ｔｐの変化量ΔＴｐを算出する。具体的には、実行装置１０１は、ステップＳ３２０の処理を通じて算出した燃料温度Ｔｐから前回算出した燃料温度Ｔｐを減算した差を、変化量ΔＴｐとする。

次に、実行装置１０１は、ステップＳ３４０の処理において、加重平均値ΔＴａｖｅを算出する。加重平均値ΔＴａｖｅは、ステップＳ３１０の処理を通じて算出した変化量ΔＴｔと、ステップＳ３３０の処理を通じて算出した変化量ΔＴｐとの加重平均値である。この加重平均値ΔＴａｖｅの算出における変化量ΔＴｔと変化量ΔＴｐとのそれぞれに対する重みの大きさはあらかじめ行う実験の結果に基づいて設定する適合値である。

加重平均値ΔＴａｖｅを算出すると、実行装置１０１は、処理をステップＳ３５０へと進める。そして、実行装置１０１は、ステップＳ３５０の処理において、加重平均値ΔＴａｖｅに基づいて圧力変化量ΔＰｆを算出する。具体的には、実行装置１０１は、記憶装置１０２に記憶されている演算マップを参照して前回の周期から今回このルーチンを実行するまでのフィード圧Ｐｆの変化量である圧力変化量ΔＰｆを算出する。

図７に示すように、この演算マップは、入力された加重平均値ΔＴａｖｅの値に対応する圧力変化量ΔＰｆの値を出力するものである。この演算マップは、あらかじめ行う実験などの結果に基づいて作成されており、この制御装置１００では、図７に示すように、加重平均値ΔＴａｖｅが「０」であるときには、圧力変化量ΔＰｆが「０」になっている。そして、この演算マップでは、加重平均値ΔＴａｖｅの値が大きな値であるほど、出力される圧力変化量ΔＰｆの値も大きくなる。そのため、このステップＳ３５０の処理では、前回の周期から今回このルーチンを実行するまでの間において燃料温度Ｔｆや燃料温度Ｔｐが変化していて加重平均値ΔＴａｖｅが「０」よりも大きくなっているほど、圧力変化量ΔＰｆがより大きな正の値になる。

なお、高圧燃料ポンプ６０はフューエルカット中にも稼働しており、摩擦熱による発熱やオイルからの受熱が生じ続ける。一方で、燃料噴射は停止しているため、高圧燃料ポンプ６０内の燃料の入れ替えは生じない。そのため、フューエルカット中には高圧燃料ポンプ６０内の燃料の温度である燃料温度Ｔｐは上昇しやすく、加重平均値ΔＴａｖｅも増大しやすい。

こうして圧力変化量ΔＰｆを算出すると、実行装置１０１は、処理をステップＳ３６０へと処理を進める。そして、ステップＳ３６０の処理において、実行装置１０１はフィード圧Ｐｆを更新する。具体的には、実行装置１０１は、前回算出したフィード圧ＰｆにステップＳ３５０を通じて算出した圧力変化量ΔＰｆを加算して、その和をフィード圧Ｐｆとして算出する。こうしてステップＳ３６０の処理を通じてフィード圧Ｐｆを更新すると、実行装置１０１は、このルーチンを終了させる。

本実施形態の作用について説明する。
この制御装置１００では、フューエルカット中には、図６を参照して説明したルーチンを実行して、燃料タンク５１内の燃料の温度である燃料温度Ｔｆと、高圧燃料ポンプ６０内の燃料の温度である燃料温度Ｔｐを用いてフィードパイプ５７内の燃料の温度変化の指標値として加重平均値ΔＴａｖｅを算出する（ステップＳ３００～Ｓ３４０）。すなわち、制御装置１００では、ステップＳ３００～Ｓ３４０の処理が指標値算出処理になっている。

そして、制御装置１００は、加重平均値ΔＴａｖｅに基づいてフィード圧Ｐｆの変化量である圧力変化量ΔＰｆを出力する（ステップＳ３５０）。図７を参照して説明したように、ステップＳ３５０の処理では、圧力変化量ΔＰｆは、加重平均値ΔＴａｖｅが「０」よりも大きくなっており、フィードパイプ５７内の燃料の温度が上昇していると推定されるときほど大きな値として算出される。すなわち、この制御装置１００では、ステップＳ３５０の処理が圧力変化算出処理になっている。

また、制御装置１００は、算出した圧力変化量ΔＰｆを、前回算出したフィード圧Ｐｆに加算することによって、フィード圧Ｐｆを更新する（ステップＳ３６０）。
フューエルカット中は、燃料噴射が行われず、フィードポンプ５２の駆動も行われないため、フィードパイプ５７内の燃料の増減や移動はほとんど生じない。しかし、外気との熱交換や他の部分からの熱の伝達によってフィードパイプ５７内の燃料の温度は変化する。そして、温度が変化することによってフィード圧Ｐｆが変化する。

圧力変化量算出処理では、フューエルカットが行われるまでフィードパイプ５７内に供給されていた燃料の温度である燃料タンク５１内の燃料の温度、すなわち燃料温度Ｔｆに加え、燃料温度Ｔｐを用いてフィードパイプ５７内の燃料の温度変化の指標値である加重平均値ΔＴａｖｅを算出する。そして、加重平均値ΔＴａｖｅに基づいてフィードパイプ５７内の燃料の温度が上昇していると推定されるときほど大きな値を圧力変化量ΔＰｆとして算出する。そのため、圧力変化量算出処理では、フューエルカット中のフィード圧Ｐｆの変化の要因になっている燃料温度の変化の情報に基づいてフィード圧Ｐｆの変化量である圧力変化量ΔＰｆを算出することができる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）制御装置１００では、上記のような圧力変化量算出処理を通じて算出した圧力変化量ΔＰｆを加算することによってフィード圧Ｐｆを更新している。そのため、フィードポンプのインペラの単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数Ｎｐやフィードポンプ５２における電流であるポンプ電流Ｉｐなどの情報が得られないフューエルカット中であっても、フィード圧Ｐｆの推移を把握することができる。したがって、フューエルカット終了後のフィード圧Ｐｆの推定値が実際のフィード圧Ｐｆから乖離してしまうことを抑制できる。

（２）クランクシャフトと連動するポンプカム６７によって駆動されるカム駆動式の高圧燃料ポンプ６０はポンプカム６７との摺動部がオイルで潤滑されている。そのため、高圧燃料ポンプ６０は高温のオイルから受熱してフィードパイプ５７内の燃料よりも温度が高くなりやすい。フィードパイプ５７は高圧燃料ポンプ６０に接続されている。そのため、フィードパイプ５７内の燃料の入れ替えが起こらないフューエルカット中には高圧燃料ポンプ６０側からの熱の伝達によってフィードパイプ５７内の燃料が温められやすい。

そこで、制御装置１００では、実行装置１０１が、指標値算出処理において、指標値として、燃料タンク５１内の燃料の温度の変化量ΔＴｔと高圧燃料ポンプ６０内の燃料温度Ｔｐの変化量ΔＴｐとの加重平均値ΔＴａｖｅを算出する。

こうした構成によれば、高圧燃料ポンプ６０側からの伝熱の影響を反映させたかたちで指標値を算出し、フィード圧Ｐｆの変化量である圧力変化量ΔＰｆを算出することができる。したがって、高圧燃料ポンプ６０側からの伝熱の影響を反映させたかたちでフィード圧Ｐｆを推定することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本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。
・高圧燃料ポンプ６０での発熱量Ｑｈｐを式（１０）から求めるようにした。この他、式（１０）に代えて、式（９）を使って発熱量Ｑｈｐを求めるようにしてもよい。

・高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の温度Ｔｐｉｎを外気温ＴＨＡで代用した。この他、デリバリパイプ７１での燃料の熱授受をモデル化した式を構築し、その構築した式を使って高圧燃料ポンプ６０に流入する燃料の温度Ｔｐｉｎを推定することにより、温度Ｔｐｉｎの精度を高めるようにしてもよい。この場合には、熱量差ΔＱの算出式が式（８）ではなく、式（７）になる。そのため、上記式（１）に示した「Ｋｆｈｐ×Ｆｈｐ×ＴＨＰ」の項は、「Ｋｆｈｐ×Ｆｈｐ×Ｔｐｉｎ」に変わることになる。

・高圧燃料ポンプ６０内の燃料温度Ｔｐを上記の実施形態の態様とは異なる態様で推定してもよい。
・燃料タンク５１内の燃料の温度を上記の実施形態の態様とは異なる態様で推定してもよい。

・燃料タンク５１内の燃料の温度をそのまま燃料温度Ｔｆとして算出し、要求圧力設定処理やフィード圧制御などに使用する例を示した。これに対して、要求圧力設定処理やフィード圧制御などに使用する燃料温度Ｔｆは燃料タンク５１内の燃料の温度そのものでなくてもよい。例えば、フィードパイプ５７内の燃料の温度を燃料温度Ｔｆとして算出する場合には、燃料タンク５１内の燃料の温度に加えて、高圧燃料ポンプ６０内の燃料の温度を用いることが考えられる。すなわちフィードパイプ５７には燃料タンク５１内の燃料が供給されるため、フィードパイプ５７内の燃料の温度は燃料タンク５１内の燃料の温度に基づいて決まるが、フィードパイプ５７は高圧燃料ポンプ６０に接続されている。高圧燃料ポンプ６０はポンプカム６７が高温のオイルによって潤滑されているため、高圧燃料ポンプ６０内の燃料は燃料タンク５１内の燃料の温度よりも高くなりやすい。そのため、フィードパイプ５７内の燃料は、高圧燃料ポンプ６０側からの熱の伝達により燃料タンク５１内の燃料よりも温度が高くなる。そこで、こうした高圧燃料ポンプ６０側からの伝熱の影響を考慮するため、燃料タンク５１内の燃料の温度に加えて、高圧燃料ポンプ６０内の燃料の温度を用いて燃料温度Ｔｆとしてフィードパイプ５７内の温度を推定する温度推定処理Ｍ１１０を実行する。

・また、入熱量Ｑｉｎと放熱量Ｑｏｕｔをいずれも正の値で表現した例を示したが、入熱量Ｑｉｎ及び放熱量Ｑｏｕｔの正負はこうした組み合わせに限らない。例えば、燃料における熱の増減の方向にあわせて入熱量Ｑｉｎを正の値で表現する一方で、放熱量Ｑｏｕｔを負の値で表現するようにしてもよい。この場合には、入放熱量Ｑは、入熱量Ｑｉｎと放熱量Ｑｏｕｔを加算した和になる。

・上記実施形態では、フィード圧制御では、フィード圧を３段階に変更するようにしたが、２段階に変更したり、４段階以上に変更したりしてもよい。また、要求圧力設定処理を通じて要求フィード圧Ｐｆ＊を可変設定することなく、要求フィード圧Ｐｆ＊を固定してフィード圧制御を行うようにしてもよい。

・現在の燃料温度Ｔｆに対応した写像を、複数の推定用写像データからの補間によって導出する例を示したが、こうした態様でなくてもよい。例えば、燃料噴射量Ｑｆと要求フィード圧Ｐｆ＊とに加えて、燃料温度Ｔｆを入力とした１つの推定用写像データを使って要求ポンプ回転数Ｎｐ＊を算出するようにしてもよい。

・上記実施形態では、推定用写像データの例として、演算マップを例示したが、写像データは、演算マップに限らない。例えば、数式で表現される演算モデルであってもよい。すなわち、係数を実験の結果に基づいて適合した適合済み演算モデルや、機械学習を用いて作成した機械学習済みモデルであってもよい。

エンジンが筒内燃料噴射弁４４や高圧側デリバリパイプ７１、高圧燃料ポンプ６０などを含む高圧燃料供給系とポート燃料噴射弁３０や低圧側デリバリパイプ３１などからなる低圧燃料供給系とを備えている例を示した。しかし、この制御装置１００が適用されるエンジンは必ずしも燃料供給系を２つ備えていなくてもよい。例えば、制御装置１００を適用するエンジンは、低圧側デリバリパイプ３１やポート燃料噴射弁３０を備えておらず、高圧燃料供給系に相当する燃料供給系のみを備えていてもよい。この場合でも高圧燃料ポンプ６０よりも上流側のフィードパイプ５７内の燃料圧力であるフィード圧Ｐｆを的確に制御するために、上記の実施形態の構成を採用することが有用である。もちろん、低圧燃料供給系のみを備えているエンジンにこの制御装置１００を適用することもできる。

・燃料温度Ｔｆを推定する例を示したが、図１に破線で示すように、燃料温度Ｔｆを検出する燃料温度センサ１３７を備えた燃料供給システムに制御装置１００と同様の構成を適用することもできる。その場合には、温度推定処理Ｍ１１０を実行する必要がなくなる。また、燃料温度センサ１３７によって検出した燃料温度Ｔｆを用いて変化量ΔＴｔ及び加重平均値ΔＴａｖｅを算出するようにすればよい。なお、高圧燃料ポンプ６０内の燃料温度Ｔｐを検出する燃料温度センサ１３７を設け、燃料温度センサ１３７によって燃料温度Ｔｐを検出するようにしてもよい。

・また、デリバリパイプ３１内の燃料の温度を検出する燃料温度センサ１３７を設け、燃料タンク５１内の燃料の温度の変化量ΔＴｔと、高圧燃料ポンプ６０内の燃料温度Ｔｐの変化量ΔＴｐと、燃料温度センサ１３７によって検出したデリバリパイプ３１内の燃料温度の変化量との加重平均値を算出して指標値にしてもよい。

・指標値は、各部の温度の変化量の加重平均値に限らない。指標値はフィードパイプ５７内の燃料の温度の変化を表すものであればよい。物理モデル式を作成して、その物理モデル式を利用して算出したり、機械学習済みの演算モデルを用いて算出したりしてもよい。

・制御装置１００が、フィードポンプ制御装置２００を通じてフィードポンプ５２を制御する例を示したが、制御装置１００とフィードポンプ制御装置２００の機能を兼ね備えた１つの制御装置になっている構成を採用してもよい。また、３つ以上のユニットによって制御装置が構成されていてもよい。

・実行装置１０１は、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、実行装置１０１は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およ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。（ｃ）上記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。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。

４４…筒内燃料噴射弁
５１…燃料タンク
５２…フィードポンプ
５７…フィードパイプ
６０…高圧燃料ポンプ
６２…プランジャ
６７…ポンプカム
１００…制御装置
１０１…実行装置
１０２…記憶装置
１０３…ソークタイマ
１３６…冷却水温センサ
１３９…外気温センサ
１４０…油温センサ
１４１…車速センサ
２００…フィードポンプ制御装置

Claims (1)

1. 燃料タンクから燃料を汲み上げる電動のフィードポンプと、
   前記フィードポンプから吐出された燃料が流れるフィードパイプと、
   エンジンの出力軸の回転に同期してプランジャが往復動するカム駆動式のポンプであって前記フィードパイプを通じて供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、
   前記高圧燃料ポンプによって加圧された燃料を蓄えるデリバリパイプと、
   前記デリバリパイプ内に蓄えられた燃料を前記エンジンの気筒内に噴射する筒内燃料噴射弁と、を備える燃料供給システムに適用され、
   前記フィードポンプのインペラの単位時間当たりの回転数であるポンプ回転数及び前記フィードポンプにおける電流値であるポンプ電流値を用いて前記フィードパイプ内の燃料の圧力であるフィード圧を推定するフィード圧推定処理と、
   推定したフィード圧と要求フィード圧との偏差を小さくするように前記フィードポンプへの供給電力を制御する圧力調整処理と、を実行する実行装置を備えた前記燃料供給システムの制御装置であり、
   前記実行装置は、前記エンジンにおける燃料噴射及びフィードポンプの駆動を停止するフューエルカット中には、前記燃料タンク内の燃料の温度を含む複数箇所の温度を用いて、フィードパイプ内の燃料の温度変化の指標値として前記燃料タンク内の燃料温度の変化量と前記高圧燃料ポンプ内の燃料温度の変化量との加重平均値を算出する指標値算出処理と、前記指標値算出処理を通じて算出された指標値に基づいて、フィードパイプ内の燃料の温度が上昇していると推定されるときほど大きな値をフィード圧の変化量である圧力変化量として出力する圧力変化量算出処理と、を実行し、前記圧力変化量算出処理を通じて算出した圧力変化量を加算してフィード圧を更新する
   燃料供給システムの制御装置。