KR100372472B1 - 연료 펌프 제어 장치 - Google Patents

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야마자키다이치
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

아이들 운전시에는 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송 1회당 연료 분사 회수(回數)가 저감 혹은 증가된다. 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 저감한 경우에는 1회의 연료 압송량이 적어지기 때문에 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 지연시킬 수 있다. 이로 인해, 폐쇄시의 캠(22a)을 1°회전시켰을 때 플런저(48b)의 리프트량(캠 속도)이 작아지고, 연료에 의해 동일 개방 밸브 방향에 작용하는 가압력이 작아지게 된다. 또한, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 증가시킨 경우에는 1회의 연료 압송량을 많게 하기 위해서 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 빠르게 하는 것에 기인하여 밸브 폐쇄시의 음이 크게는 되지만, 소정 기간 중에서의 밸브 폐쇄 동작의 회수 자체가 적어지게 되어 폐쇄 음의 발생 회수가 적어진다.

Description

연료 펌프 제어 장치{Fuel pump control apparatus}
본 발명은 내연 기관의 연료 분사 밸브를 향해 연료를 압송하는 연료 펌프의 제어 장치에 관한 것이다.
최근, 자동차용 엔진 등의 내연 기관에 있어서는 연료 소비율의 향상 등을 의도하여 연소실내에 직접 연료를 분사 공급하는 형태의 것이 실용화되어 있다. 이러한 내연 기관에서는 고압이 되는 연소실내의 압력에 저항하여 연료 분사 밸브로부터 연료 분사를 행하기 때문에, 동연료 분사 밸브에 공급되는 연료를 고압으로 할 필요가 있다. 그러므로, 공급 펌프에 의해 연료 탱크로부터 송출된 연료를 고압 연료 펌프에 의해 가압하고, 가압 후의 연료를 연료 분사 밸브로 압송하도록 하고 있다. 상기와 같은 고압 연료 펌프로서는 예를 들면 특개평10-176618호 공보나 특개평10-176619호 공보에 기재된 것이 공지되어 있다. 여기서, 이들의 공보에 기재된 고압 연료 펌프의 구조를 도 10에 도시한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 이들의 공보에 기재된 고압 연료 펌프(101)는 캠(100)의 회전에 의해 실린더(102)내에서 왕복 이동하는 플런저(103)와, 실린더(102)와 플런저(103)에 의해 구획되는 가압실(104)을 구비하고 있다. 이 가압실(104)에는 연료 탱크(105)로부터 연료를 송출하는 공급 펌프(106)와 연결하는 흡입 통로(107), 가압실(104)로부터 연료를 유출시켜 연료 탱크(105)에 되돌리는 스필 통로(108) 및, 가압실(104)내의 연료를 연료 분사 밸브(109)를 향해 압송하는 압송 통로(110)가 각각 접속되어 있다. 또한, 고압 연료 펌프(101)에는 상기 흡입 통로(107) 및 스필 통로(108)와 가압실(104)과의 사이를 개폐하는 스필 밸브(111)가 설치되어 있다.
그리고, 스필 밸브(111)가 개방된 상태에 있고, 가압실(104)의 용적이 커지는 방향(도면 중 아래 쪽)으로 플런저(103)가 이동했을 때, 즉 고압 연료 펌프(101)가 흡입 행정에 있을 때, 흡입 통로(107)로부터 가압실(104)내에 연료가 흡입된다. 또한, 가압실(104)의 용적이 작아지는 방향(도면 중 상방)으로 플런저(103)가 이동했을 때, 즉 고압 연료 펌프(101)가 압송 행정에 있을 때에 스필 밸브(111)를 폐쇄하면, 흡입 통로(107) 및 스필 통로(108)와 가압실(104)과의 사이가 차단되고, 가압실(104)내의 연료가 압송 통로(110)를 통해 연료 분사 밸브(109)를 향해 압송된다.
이러한 고압 연료 펌프(101)에 있어서는 압송 행정 중에 있어서의 스필 밸브(111)의 기간 동안만 연료 분사 밸브(109)를 향해 연료가 압송되기 때문에, 동 스필 밸브(111)의 개시 시기를 제어하여 스필 밸브(111)의 폐쇄 기간을 조정함으로써 연료 압송량이 조정되어지게 된다. 즉, 스필 밸브(111)의 폐쇄 개시 시기를 빠르게 하여 밸브 폐쇄 기간을 길게 함으로써 연료 압송량이 많아지고, 스필 밸브(111)의 폐쇄 개시 시기를 지연시켜 밸브 폐쇄 기간을 짧게 함으로써 연료 압송량이 적어진다.
상기와 같이 공급 펌프(106)로부터 송출된 연료를 고압 연료 펌프(101)에서 가압하고, 가압 후의 연료를 연료 분사 밸브(109)를 향해 압송함으로써, 연소실에 직접 연료를 분사 공급하는 내연 기관에 있어서도, 연료 분사를 적확하게 행할 수 있게 된다.
그런데, 고압 연료 펌프의 압송 행정에 있어서, 스필 밸브(111)가 폐쇄되었을 때에는 가압실(104)의 용적이 작아지는 과정에 있어 연료가 압송 통로(110)측에서 뿐만 아니라 스필 통로(108)측으로도 흐르려고 한다. 이러한 상태에서, 스필 밸브(111)를 폐쇄하면, 밸브의 폐쇄 동작이 상기한 바와 같이 흐르려고 하는 연료에 의해 가압되고, 스필 밸브(111)가 폐쇄했을 때의 충격력이 커지게 된다. 그리고, 이 충격의 증대에 수반하여 스필 밸브(111)의 작동 음(폐쇄음)도 커지게 되고, 이러한 스필 밸브(111)의 작동 음이 동 스필 밸브(111)의 폐쇄때마다 연속적으로 발생하게 된다.
통상적으로, 내연 기관의 운전시에는 혼합기의 연소 음 등의 기관 작동음이크기 때문에, 상기 스필 밸브(111)의 폐쇄때마다 연속적인 작동 음이 불쾌감을 느낄 정도로 큰 것이어서는 안된다. 그러나, 내연 기관의 아이들 운전시 등 기관 작동 음 자체가 작아지게 되었을 때에는 상기 스필 밸브(111)의 연속적인 작동 음이 상대적으로 커지게 되고, 이러한 작동 음에 의한 불쾌감도 무시할 수 없게 된다.
본 발명의 목적은 스필 밸브의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음을 저감할 수 있는 연료 펌프의 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태는 캠의 회전에 의한 실린더와 플런저의 상대 이동에 기초하여 가압실의 용적을 변화시켜 상기 가압실에 연료를 흡입함과 동시에 동연료를 내연 기관의 연료 분사 밸브를 향해 압송하는 연료 펌프와, 상기 가압실로부터연료를 유출시키는 스필 통로와 동 가압실과의 사이를 개폐하는 스필 밸브를 구비하고, 상기 스필 밸브를 폐쇄 기간을 제어함으로써 상기 연료 펌프로부터 상기 연료 분사 밸브에의 연료 압송량을 조정하는 연료 펌프의 제어 장치로서, 상기 내연 기관의 부하에 근거한 상기 스필 밸브를 제어함으로써, 소정 기간 중에서의 상기 연료 펌프의 연료 압송 회수를 조절하고, 동 연료 압송 1회당 상기 연료 분사 밸브의 연료 분사 회수를 변경하는 제어 수단(controller)을 구비한다.
압송 행정 중의 연료 펌프에 있어서는 소정 각도분의 캠 회전에 대한 플런저와 실린더의 상대 이동량(이하, 캠 속도라 한다)이 커질수록, 폐쇄하는 스필 밸브에 대한 연료에 의한 가압력이 커지기 때문에, 동 스필 밸브가 폐쇄했을 때의 음이 커지게 된다. 또한, 캠이 하사점으로부터 상사점을 향하는 과정에 있어서 동 상사점 부근에 있을 때에는 동 캠이 상사점을 향할수록 상기 캠 속도는 작은 것이 된다. 그리고, 기관 저부하시 등 연료 분사량이 적어지는 기관 운전 상태일 때에는 스필 밸브의 폐쇄 개시 시기가 상사점 부근 시기(캠 속도가 작아지는 시기)가 됨으로써 스필 밸브의 폐쇄 기간이 짧게 된다. 이때에는 스필 밸브의 폐쇄하는 음 자체는 기관 고부하시 등에 비교하여 작게 되지만, 연소 음 등 내연 기관 자체의 작동 음이 한층더 작은 것으로 되기 때문에, 스필 밸브의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음(폐쇄시의 음)이 상대적으로 커지게 된다. 그러나, 동 구성에 의하면, 상기 연속적인 작동 음이 상대적으로 커지는 기관 저부하시에, 고압 연료 펌프로부터 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 저감 혹은 증가된다. 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 저감한 경우에는 1회의 연료 압송량이 적어지기 때문에 전자 스필 밸브의 폐쇄 개시 시기를 지연시킬 수 있다. 이로 인해, 폐쇄시의 캠을 1°회전시켰을 때의 플런저의 리프트량(캠 속도)이 작아지게 되고, 연료에 의해 동일 개방 밸브 방향에 작용하는 가압력이 작아지게 된다. 또한, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 증가시킨 경우에는 1회의 연료 압송량을 많게 하기 때문에 전자 스필 밸브의 폐쇄 개시 시기를 빠르게 하는 것에 기인하여 밸브 폐쇄시의 음이 크게는 되지만, 소정 기간 중에서의 폐쇄 동작의 회수 자체가 적어지게 되어 폐쇄 음의 발생 회수가 적어진다.
상기 제 1 양태에 있어서, 상기 제어 수단은 기관 저부하시에는 상기 연료 압송 1회당 상기 연료 분사 회수를 저감하도록 할 수 있다.
동 구성에 의하면, 상기 연속적인 작동 음이 상대적으로 커지게 되는 기관저부하시에, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 저감하기 때문에, 1회의 연료 압송량이 적어지게 된다. 그러므로, 스필 밸브의 폐쇄 개시 시기를 한층더 상사점 부근의 시기로 할 수 있고, 스필 밸브의 폐쇄시에 있어서의 캠 속도를 작게 하여 스필 밸브의 폐쇄하는 음을 한층더 작게 할 수 있다. 이와 같이 스필 밸브의 개방하는 음을 작게 함으로써, 스필 밸브의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음이 저감되어지게 된다.
상기의 양태에 있어서, 상기 제어 수단은 적어도 내연 기관이 아이들 운전 상태에 있을 때, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 저감하도록 할 수 있다.
동 구성에 의하면, 연소 음 등의 내연 기관의 작동 음이 특히 작아지는 아이들 운전 중에, 스필 밸브의 폐쇄할때 마다 생기는 연속적인 작동 음을 저감하고, 동 작동 음이 상대적으로 커지는 것을 적확하게 억제할 수 있다.
상기 제 1 양태에 있어서, 상기 제어 수단은 기관 저부하시에는 상기 연료 압송 1회당 상기 연료 분사 회수를 1회로 하도록 할 수 있다.
동 구성에 의하면, 상기 연속적인 작동 음이 상대적으로 커지게 되는 기관 저부하시에, 연료 펌프로부터 연료 압송 1회당 연료 분사 밸브의 연료 분사 회수를 1회로 하기 때문에, 1회의 연료 압송량이 적어지게 된다. 그러므로, 스필 밸브의 폐쇄 개시 시기를 한층더 상사점 부근의 시기로 할 수 있고, 스필 밸브의 폐쇄시 에 있어서의 캠 속도를 작게 하여 스필 밸브의 폐쇄하는 음을 한층더 작게 할 수 있다. 이와같이 스필 밸브의 개방하는 음을 작게함으로써, 스필 밸브의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음이 저감되어지게 된다.
상기의 양태에 있어서, 상기 제어 수단은 적어도 내연 기관이 아이들 운전 상태에 있을 때, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 1회로 하도록 할 수 있다.
동 구성에 의하면, 연소 음 등의 내연 기관의 작동 음이 특히 작아지는 아이들 운전 중에, 스필 밸브의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음을 저감하고, 동작동 음이 상대적으로 커지는 것을 적확하게 억제할 수 있다.
상기 제 1 양태에 있어서, 상기 제어 수단은 기관 저부하시에는 상기 연료 압송 1회당 상기 연료 분사 회수를 증가하도록 할 수 있다.
동 구성에 의하면, 상기 연속적인 작동 음이 상대적으로 커지는 기관 저부하시에, 연료 펌프로부터 연료 압송 1회당 연료 분사 밸브의 연료 분사 회수를 증가하기 때문에, 소정 기간 중 연료 압송 회수를 저감하여 스필 밸브가 폐쇄하는 음의 발생 회수를 적게 할 수 있다. 따라서, 1회의 연료 압송량은 많게 되어 스필 밸브의 폐쇄 개시 시기가 빨라지기 때문에, 스필 밸브의 폐쇄시에 있어서의 캠 속도가 커지게 되어 동 스필 밸브가 폐쇄되는 음이 커지게는 되지만, 이 음의 소정 기간 중에 있어서의 발생 회수가 적어지기 때문에, 스필 밸브의 개방때 마다 생기는 연속적인 작동 음은 저감되어지게 된다.
상기의 양태에 있어서, 상기 제어 수단은 적어도 내연 기관이 아이들 운전 상태에 있을 때, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 증가하는 것으로 하였다.
동 구성에 의하면, 연소 음 등의 내연 기관의 작동 음이 특히 작아지게 되는 아이들 운전 중에, 스필 밸브의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음을 저감하고, 동 작동 음이 상대적으로 커지는 것을 적확하게 억제할 수 있다.
도 1은 제 1 실시예의 고압 연료 펌프의 제어 장치가 적용된 엔진을 도시한 단면도.
도 2는 동 엔진의 연료 공급 장치를 도시한 개략도.
도 3은 상기 고압 연료 펌프를 구동하는 캠의 위상 변화에 대한 리프트량 및 캠 속도의 추이를 도시한 그래프.
도 4는 상기 제어 장치의 전기적 구성을 도시한 블록도.
도 5는 연료 압송량(최종 연료 분사량(Qfin)) 및 엔진 회전수(NE)와 전자 스필 밸브의 폐쇄 개시 시기와의 관계를 도시한 그래프.
도 6은 제 1 실시예에서 고압 펌프로부터 연료 압송 및 연료 분사 밸브에 의한 연료 분사가 행해질때의 송출관내의 연료 압력(P)의 추이를 도시한 타임챠트.
도 7은 제 1 실시예에서의 피드포워드 항목의 산출 순서를 도시한 플로우챠트.
도 8은 제 2 실시예에서의 피드포워드 항목의 산출 순서를 도시한 플로우챠트.
도 9는 제 2 실시예에 있어서, 고압 펌프로부터 연료 압송 및 연료 분사 밸브에 의한 연료 분사가 행해질때의 송출관내의 연료 압력(P)의 추이를 도시한 타임챠트.
도 10은 종래의 고압 연료 펌프를 도시한 개략도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 엔진 12 피스톤
13 커넥팅 로드 14 크랭크 샤프트
15 실린더 헤드 16 연소실
19 흡기 밸브 20 배기 밸브
32 흡기 통로 33 배기 통로
이하, 본 발명을 직렬 4 기통의 자동차용 직접 분사 가솔린 엔진에 적용한 제 1 실시예를 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(11)은 그 실린더 블록(11a) 내에 왕복 이동 가능하게 설치된 합계 4개의 피스톤(12)(도 1에는 1개만 도시)을 각 기통마다 구비하고 있다. 이들 피스톤(12)은 커넥팅 로드(13)를 통해 출력축인 크랭크축(14)에 연결되어 있다. 그리고, 피스톤(12)의 왕복 이동은 상기 커넥팅 로드(13)에 의해 크랭크축(14)의 회전으로 변환되도록 되어 있다.
크랭크축(14)에는 시그널 로터(14a)가 장착되어 있다. 이 시그널 로터(14a)의 외측 주변부에는 복수의 돌기(14b)가 크랭크축(14)의 축선을 중심으로 하는 등각도마다 설치되어 있다. 또한, 시그널 로터(14a)의 측방향에는 크랭크 포지션 센서(14c)가 설치되어 있다. 그리고, 크랭크축(14)이 회전하여, 시그널 로터(14a)의 각 돌기(14b)가 순차 크랭크 포지션 센서(14c)의 측방향을 통과함으로써, 동 센서(14c)에서는 그들 각 돌기(14b)의 통과에 대응한 펄스형상의 검출 신호가 출력되어지게 된다.
또한, 실린더 블록(11a)의 상단에는 실린더 헤드(15)가 설치되고, 실린더 헤드(15)와 피스톤(12)과의 사이에는 연소실(16)이 설치되어 있다. 이 연소실(16)에는 흡기 통로(32) 및 배기 통로(33)가 접속되어 있다. 그리고, 연소실(16)과 흡기통로(32)는 흡기 밸브(19)의 개폐 동작에 의해 연결 및 차단되고, 연소실(16)과 배기 통로(33)는 배기 밸브(20)의 개폐 동작에 의해 연결 및 차단된다.
한편, 실린더 헤드(15)에는 상기 흡기 밸브(19) 및 배기 밸브(20)를 개폐 구동하기 위한 흡기 캠축(21) 및 배기 캠축(22)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 이들 흡기 및 배기 캠축(21, 22)은 타이밍 벨트 및 기어(모두 도시하지 않음) 등을 통해 크랭크축(14)에 연결되고, 동 벨트 및 기어 등에 의해 크랭크축(14)의 회전이 전달되어지게 된다. 그리고, 흡기 캠축(21)이 회전하면 흡기 밸브(19)가 개폐 동작하고, 배기 캠축(22)이 회전하면 배기 밸브(20)가 개폐 동작한다.
실린더 헤드(15)에 있어서, 흡기 캠축(21)의 측방향에는 동 캠축(21)의 외측 주위면에 설치된 돌기(21a)를 검출하여 검출 신호를 출력하는 캠 포지션 센서(21b)가 설치되어 있다. 그리고, 흡기 캠축(21)이 회전하면, 동 캠축(21)의 돌기(21a)가 캠 포지션 센서(21b)의 측방향을 통과한다. 이 상태에 있어서는 캠 포지션 센서(21b)에서 상기 돌기(21a)의 통과에 대응하여 소정 간격마다 검출 신호가 출력되어지게 된다.
흡기 통로(32)의 상류 부분에는 엔진(11)의 흡입 공기량을 조정하기 위한 스로틀 밸브(23)가 설치되어 있다. 이 스로틀 밸브(23)의 개도는 액셀레이터 포지션 센서(26)에 의해 검출되는 액셀 페달(25)의 밟는 량(액셀레이터 밟는 량)에 기초하여 스로틀용 모터(24)를 구동 제어함으로써 조절된다. 이러한 스로틀 밸브(23)의 개도 조절에 의해, 엔진(11)의 흡입 공기량이 조정된다. 또한, 흡기 통로(32)에 있어서 스로틀 밸브(23)의 하류측에 위치하는 부분에는 동 통로(32)내의 압력을 검출하는 진공 센서(36)가 설치되어 있다. 그리고, 진공 센서(36)는 검출한 흡기 통로(32)내의 압력에 대응한 검출 신호를 출력한다.
또한, 실린더 헤드(15)에는 연소실(16)내에 연료를 분사 공급하는 연료 분사 밸브(40)와, 연소실(16)내에 충전되는 연료와 공기로 이루어지는 혼합기에 대하여 점화을 행하는 점화 플러그(41)가 설치되어 있다. 그리고, 연료 분사 밸브(40)로부터 연소실(16)내로 연료가 분사되면, 동 연료가 흡기 통로(32)를 통해 연소실(16)에 흡입된 공기와 혼합되고, 연소실(16)내에서 공기와 연료로 이루어지는 혼합기가 형성된다. 또한, 연소실(16)내의 혼합기는 점화 플러그(41)에 의해 점화가 이루어져 연소하고, 연소 후의 혼합기는 배기로서 배기 통로(33)에 송출된다.
이 엔진(11)에 있어서는 기관 운전 상태에 따라서 연소 방식이「성층 연소」와 「균질 연소」와의 사이에서 바뀌어진다. 즉, 엔진(11)의 운전 상태가 고출력이 요구되는 고회전 부하 영역에 있을 때에는 흡기 행정 중에 연소실(16)에 연료를 분사 공급하여 공기에 대하여 연료가 균등하게 혼합된 균질 혼합기를 형성하고, 이 혼합기를 연소시킴으로써 고출력을 얻는 것이 가능한 「균질 연소」가 실행된다. 또한, 엔진(11)의 운전 상태가 그다지 고출력이 요구되지 않는 저회전 저부하 영역에 있을 때에는 압축 행정 중에 연소실(16)에 연료를 분사 공급하여 점화 플러그(41) 주위에 연료 농도가 높은 혼합기를 존재시키고, 혼합기 전체의 평균 공연비를 논리 공연비보다도 대폭 린측의 값으로서도 양호한 착화를 얻는 것이 가능한 「성층 연소」를 실행한다.
상기 「성층 연소」에서는 혼합기의 공연비를 논리 공연비보다도 린측의 값으로 하기 위해, 「균질연소」를 실행하는 경우에 비교하여 스로틀 밸브(23)의 개도가 개방측의 값이 되기 때문에, 엔진(11)의 펌핑 로스(LA)가 저감하여 연료 소비율이 향상하게 된다. 이와 같이 기관 운전 상태에 따라서 연소 방식을 바꾸는 것으로, 필요한 기관 출력을 얻는 것과 연료 소비율의 향상의 양립을 도모할 수 있다.
그런데, 상기와 같은 직접 분사형 엔진(11)에 있어서는 연소실(16)내의 높은 압력에 저항하여 연료를 분사 공급하기 때문에, 연료 분사 밸브(40)에 공급되는 연료의 압력을 통상보다도 고압으로 하도록 하고 있다. 여기서, 연료 분사 밸브(40)에 고압 연료를 공급하기 위한 엔진(11)의 연료 공급 장치의 상세한 구조에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(11)의 연료 공급 장치는 연료 탱크(45)내에서 연료를 송출하는 공급 펌프(46)와, 그 공급 펌프(46)에 의해 송출된 연료를 가압하여 연료 분사 밸브(40)를 향해 압송하는 고압 연료 펌프(47)를 구비하고 있다. 상기 공급 펌프(46)에 의한 연료의 공급 압력은 본 실시예에서는 예를 들면 0.3 MPa로 되어 있다.
고압 연료 펌프(47)는 배기 캠축(22)에 장착된 캠(22a)의 회전에 기초하여 실린더(48a)내에서 왕복 이동하는 플런저(48b)를 구비하고 있다. 상기 캠(22a)은 배기 캠축(22)의 축선을 중심으로 하는 등각도마다 4개의 캠산(22b)을 갖고 있다. 그리고, 배기 캠축(22)이 회전하면, 그들 캠산(22b)에 따라서 플런저(48b)가 실린더(48a) 내에서 왕복 이동하게 된다.
상기 배기 캠축(22)은 크랭크축(14)이 2회전(720°회전)하는 동안에 1 회전(360°회전)하고, 상기 플런저(48b)는 배기 캠축(22)이 1회전하는 동안에 4회 왕복 이동한다. 또한, 크랭크축이 720°회전하는 동안에는 엔진(11)에 있어서 연료 분사 밸브(40)로부터 연소실(16)내에의 4회의 연료 분사가 행하여진다. 따라서, 상기 엔진(11)에 있어서는 고압 연료 펌프(47)에 있어서의 플런저(48b)의 1회 왕복 이동에 대하여, 1회의 연료 분사를 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 고압 연료 펌프(47)는 실린더(48a)와 플런저(48b)에 의해 구획되어 플런저(48b)의 왕복 이동에 기초하여 용적이 변화하는 가압실(49)을 구비하고 있다. 이 가압실(49)은 저압 연료 통로(50)를 통해 상기 공급 펌프(46)에 접속되어 있고, 저압 연료 통로(50)의 도중에는 동 통로(50)내의 압력을 일정(0.3 MPa)하게 하기 위한 압력 조절기(51)가 설치되어 있다. 또한, 상기 가압실(49)은 고압 연료 통로(52) 및 체크 밸브(52a)를 통해 송출관(53)에 연결되어 있고, 송출관(53)에는 엔진(11)의 각 기통에 대응한 연료 분사 밸브(40)가 각각 접속되어 있다.
상기 송출관(53)에는 동 송출관(53)내의 연료 압력(연료 압력)을 검출하기 위한 연료 압력 센서(55)가 설치되어 있다. 또한, 상기 송출관(53)는 체크 밸브(50a)를 통해 저압 연료 통로(50)와 연결되어 있다. 그리고, 연료 압력 센서(55)에 의해 검출되는 연료 압력이 과도하게 높게 되면, 체크 밸브(50a)가 개방되어 동 송출관(53)내의 연료가 저압 연료 통로(50)로 유출한다. 이렇게 해서 송출관(53)으로부터 연료가 유입되는 저압 연료 통로(50)는 상기 압력 조절기(51)에 의해 일정(0.3 MPa) 압력으로 유지된다. 따라서, 상기 체크 밸브(50a) 및 압력 조절기(51)에 의해, 송출관(53)내가 과도하게 고압이 되는 것은 억제된다.
또한, 고압 연료 펌프(47)에는 상기 저압 연료 통로(50)와 상기 가압실(49)과의 사이를 연결·차단하는 전자 스필 밸브(54)가 설치되어 있다. 이 전자 스필 밸브(54)는 전자 솔레노이드(54a)를 구비하고, 동 솔레노이드(54a)에의 인가전압을 제어함으로써 개폐 동작한다. 즉, 전자 솔레노이드(54a)에 대한 통전이 정지된 상태에 있어서는 코일 스프링(54b)의 가압력에 저항하여 전자 스필 밸브(54)가 개방되어 저압 연료 통로(50)와 상기 가압실(49)이 연결된 상태가 된다.
이 상태에 있고, 가압실(49)의 용적이 커지는 방향으로 플런저(48b)가 이동하면, 즉 고압 연료 펌프(47)의 흡입 행정이 행하여지면, 공급 펌프(46)로부터 송출된 연료가 저압 연료 통로(50)를 통해 가압실(49)내에 흡입된다. 그리고, 가압실(49)의 용적이 수축하는 방향으로 플런저(48b)가 이동했을 때, 즉 고압 연료 펌프(47)의 압송 행정 중에, 전자 솔레노이드(54a)에 대한 통전에 의해 전자 스필 밸브(54)가 코일 스프링(54b)의 가압력에 저항하여 폐쇄하고, 저압 연료 통로(50)와 상기 가압실(49)과의 사이가 차단되면, 가압실(49)내의 연료가 연료 분사 밸브(40)를 향해 압송된다.
이렇게 해서 고압 연료 펌프(47)에 의해, 공급 펌프(46)로부터 송출된 연료가 예를 들면 12MPa까지 가압된다. 그리고, 가압된 연료가 고압 연료 통로(52) 및 송출관(53)을 통해 연료 분사 밸브(40)로 압송되기 때문에, 고압이 되는 연소실(16)내의 압력에 저항하여 동 연소실(16)내에 직접 연료를 분사 공급할 수 있게 된다.
고압 연료 펌프(47)의 연료 압송 1회당 연료 분사 밸브(40)의 연료 분사 회수, 및 플런저(48b)가 1회 왕복 이동할 때에 있어서의 고압 연료 펌프(47)의 연료 압송량은 전자 스필 밸브(54)를 제어함으로써 조정된다.
즉, 고압 연료 펌프(47)로부터 연료의 압송은 동 펌프(47)의 압송 행정 중에 전자 스필 밸브(54)를 폐쇄시키지 않고 개방 상태로 유지함으로써 정지할 수 있다. 크랭크축(14)이 720°회전하는 동안에는 연료 분사 밸브(40)로부터 연료 분사가 4회 행하여짐과 동시에, 플런저(48b)의 왕복 이동도 4회 행하여진다. 상기 4회인 플런저(48b)의 왕복 이동 중, 몇회인가의 압송 행정에서 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄를 행하지 않도록 함으로써, 고압 연료 펌프(47)의 연료 압송 1회당 연료 분사 밸브(40)의 연료 분사 회수를 조정할 수 있다.
예를 들면, 4회의 플런저(48b)의 왕복 이동 중, 모든 압송 행정에서 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄를 행하면, 상기 연료 압송 1회당 상기 연료 분사가 1회 행하여지게 된다. 또한, 4회의 플런저(48b)의 왕복 이동 중, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄를 1회인 압송 행정 걸러서 행하면, 상기 연료 압송 1회당 2회의 연료 분사가 행하여지게 된다. 이 경우, 1회의 연료 압송에서 연료 분사 2회분의 연료를 송출관(53)으로 송출하지 않으면 안되기 때문에, 연료 압송 1회에 대하여 1회의 연료 분사가 행하여지는 경우에 비교하여 1회의 연료 압송량을 두배로 하는 것이 필요하게 된다.
한편, 플런저(48b)가 1회 왕복 이동할 때의 연료 압송량의 조정은 전자 스필밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 제어하고, 고압 연료 펌프(47)의 압송 행정 중에 있어서의 동 스필 밸브(54)의 폐쇄 기간을 조정함으로써 행하여진다. 즉, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 빠르게 하여 밸브 폐쇄 기간을 길게 하면 연료 압송량이 증가하고, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 지연시켜 밸브 폐쇄 기간을 짧게 하면 연료 압송량이 감소하게 된다.
그리고, 상기한 바와 같이 고압 연료 펌프(47)의 연료 압송 1회당 연료 분사 밸브(40)의 연료 분사 회수, 및 플런저(48b)가 1회 왕복 이동할 때에 있어서의 고압 연료 펌프(47)의 연료 압송량을 조정함으로써, 송출관(53)내의 연료 압력이 기관 운전 상태에 따라서 결정되는 목표 연료 압력으로 제어된다.
여기서, 상기 캠산(22b)의 형상에 대해서 도 3a, 도 3b를 참조하여 설명한다. 또, 도 3a는 캠(22a)의 위상 변화에 대한 플런저(48b)의 리프트량 변화를 도시한 그래프이고, 도 3b는 캠(22a)의 위상 변화에 대한 캠 속도의 변화, 즉 캠(22a)이 1°회전하였을 때의 플런저(48b)의 리프트량 변화를 도시한 그래프이다.
캠(22a)의 캠산(22b)은 캠(22a)의 위상 변화에 대한 플런저(48b)의 리프트량이 도 3a에 도시된 바와 같이 추이하도록 형성되어 있다. 이러한 캠(22a)에서는 캠(22a)이 하사점(100, 140)(BDC)으로부터 상사점(130)(TDC)으로 변화하는 과정(압송 행정 θ)에 있어서는 선(160)으로 나타낸 바와 같이, 플런저(48b)의 리프트량이 서서히 커지고, 동 캠(22a)이 상사점(130)으로부터 하사점(100, 140)으로 변화하는 과정(흡입 행정)에 있어서는 선(160)으로 나타낸 바와 같이, 플런저(48b)의 리프트량이 서서히 작아지게 된다.
또한, 캠 속도는 도 3b에 선(150)으로 나타낸 바와 같이, 압송 행정에 있어서 전반에는 플러스 방향에 대해서 서서히 커짐과 동시에 후반에는 플러스 방향에 대해서 서서히 작아지게 되고, 선(150)으로 나타낸 바와 같이, 흡입 행정에 있어서 전반에는 마이너스 방향에 대해서 서서히 커짐과 동시에 후반에는 마이너스 방향에 대해서 서서히 작아지게 된다. 따라서, 압송 행정에 있고 캠(22a)이 상사점(130)부근에 위치했을 때에는 동 캠(22a)이 상사점(130)을 향할 수록 캠 속도가 플러스 방향에 대해서 작아지게 된다.
상기 고압 연료 펌프(47)로부터 연료를 압송하는 때는 압송 행정 중의 선(120)의 시기에 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄되고, 동 압송 행정이 종료하여 캠(22a)이 상사점(130)에 위치하였을 때 전자 스필 밸브(54)가 개방된다. 이러한 전자 스필 밸브(54)의 개폐 동작에 의해 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 분사 밸브(40)를 향한 연료의 압송이 행하여진다. 그리고, 고압 연료 펌프(47)에 있어서의 연료 압송량의 조정은 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄시기(120)를 변화시켜 밸브 폐쇄 기간(θ)을 조절함으로써 행하여진다.
고압 연료 펌프(47)의 연료 압송량은 도 3b에 사선으로 도시한 부분(110)의 면적에 대응한 것으로 되지만, 이 사선부분(110)의 면적은 전자 스필 밸브(54)의 밸브 폐쇄 기간(θ)에 따라서 변화한다. 즉, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기(120)가 빠르게 되어 밸브 폐쇄 기간(θ)이 길게되면, 상기 사선부분(110)의 면적이 커져 고압 연료 펌프(47)의 연료 압송량이 증가한다. 또한, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 지연되어 밸브 폐쇄 기간이 짧게 되면, 상기 사선부분(110)의 면적이 작게 되어 고압 연료 펌프(47)의 연료 압송량이 감소한다.
따라서, 연료 분사량이 적어지는 아이들 운전시 등의 기관 저부하시에는 압송 행정 중에 있어서의 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기(120)가 상사점(130) 부근의 시기가 되고, 동 상사점(130) 부근의 소정 기간내에서 제어되어지게 된다. 이 소정 기간내에 있어서는 캠(22a)이 상사점(130)을 향할 수록 캠 속도(150)가 작아지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기(120)를 지연시킬 수록 동폐쇄시의 캠 속도(150)가 작아지게 된다.
다음에, 상기 고압 연료 펌프(47)의 제어 장치의 전기적 구성을 도 4를 참조하여 설명한다.
상기 제어 장치는 연료 분사 제어 및 연료 압력 제어 등, 엔진(11)의 운전 상태를 제어하기 위한 전자 제어 유닛(이하「ECU」라고 한다)(92)을 구비하고 있다. 이 ECU(92)는 ROM(93), CPU(94), RAM(95) 및 백업 RAM(96) 등을 구비하는 산술 논리 연산 회로로서 구성되어 있다.
여기서, ROM(93)은 각종 제어 프로그램이나, 그들 각종 제어 프로그램을 실행할 때에 참조되는 맵 등이 기억된 메모리이고, CPU(94)는 ROM(93)에 기억된 각종 제어 프로그램이나 맵에 기초하여 처리를 실행한다. 또한, RAM(95)은 CPU(94)에서연산 결과나 각 센서로부터 입력된 데이터 등을 일시적으로 기억하는 메모리이고, 백업 RAM(96)은 엔진(11)의 정지시에 그 보존해야 할 데이터 등을 기억하는 불휘발성 메모리이다. 그리고, ROM(93), CPU(94), RAM(95) 및 백업 RAM(96)은 버스(97)를 통해 서로 접속됨과 동시에, 외부 입력 회로(98) 및 외부 출력 회로(99)와 접속되어 있다.
외부 입력 회로(98)에는 크랭크 포지션 센서(14c), 캠 포지션 센서(21b), 액셀레이터 포지션 센서(26), 진공 센서(36), 및 연료 압력 센서(55) 등이 접속되어 있다. 한편, 외부 출력 회로(99)에는 스로틀용 모터(24), 연료 분사 밸브(40) 및 전자 스필 밸브(54) 등이 접속되어 있다.
이와 같이 구성된 ECU(92)는 크랭크 포지션 센서(14c)로부터 검출 신호에 기초하여 엔진 회전수(NE)를 구한다. 또한, 액셀레이터 포지션 센서(26)로부터 검출 신호에 기초하여 액셀레이터 밟는 량(ACCP)을 구함과 동시에, 진공 센서(86)로부터 검출 신호에 기초하여 흡기압(PM)을 구한다. 그리고, 성층 연소 운전시에는 액셀레이터 밟는 량(ACCP)과 엔진 회전수(NE)에 기초하여 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출하고, 균질 연소 운전시에는 흡기압(PM)과 엔진 회전수(NE)에 기초하여 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출한다.
성층 연소 운전시에 있어서는 ECU(92)는 연료 분사 밸브(40)를 구동 제어하고, 상기 기본 연료 분사량(Qbse)으로부터 구해지는 최종 연료 분사량(Qfin)에 대응한 량의 연료를 엔진(11)의 압축 행정에서 분사시킨다. 또한, 균질 연소 운전시에 있어서는 ECU(92)는 연료 분사 밸브(40)를 구동 제어하고, 상기 기본 연료 분사량(Qbse)으로부터 구해지는 최종 연료 분사량(Qfin)에 대응한 량의 연료를 엔진(11)의 흡기 행정에서 분사시킨다.
연료 분사 밸브(40)로부터 분사되는 연료량은 송출관(53)내의 연료 압력(P)과 연료 분사 시간에 의해 결정되기 때문에, 연료 압력 센서(55)로부터 검출 신호에 기초하여 구해지는 상기 연료 압력(P)을, 기관 운전 상태에 따라서 결정되는 목표 연료 압력(P0)으로 유지하는 것이 바람직하다. 그러나, 송출관(53)내의 연료 압력(P)은 연료 분사가 행해질때마다 저하하기 때문에, 소정의 크랭크 각도마다(캠(22a)의 소정 캠 각도마다) 고압 연료 펌프(47)로부터 송출관(53)에의 연료의 압송을 행할 필요가 있다.
통상적으로는 2회 연료 분사가 행하여지는 캠(22a)의 반회전(180°회전)마다 1회의 연료 압송이 행하여지도록, 크랭크 포지션 센서(14c) 및 캠 포지션 센서(21b)로부터 검출 신호에 기초하여, 고압 연료 펌프(47)의 전자 스필 밸브(54)가 제어된다. 이 경우, 캠(22a)의 캠산(22b) 1개마다 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 동작이 행하여져 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송이 행하여지는 것이 아니고, 1개 걸러 캠산(22b)마다 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 동작이 행하여져 연료 압송이 행하여지게 된다. 여기서, 이 경우에 있어서의 송출관(53)내의 연료 압력(P)의 추이에 대해서 도 6a를 참조하여 설명한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄 개시되면, 고압 연료 펌프(47)로부터 연료가 압송되어 연료 압력(P)이 목표 연료 압력(PO)에 대하여 낮은 값으로부터 높은 값으로 변화하고, 그 후에 전자 스필 밸브(54)가 개방되면 연료 압력(P)의 상승이 정지한다. 이 상승이 정지하여 일정하게 된 연료 압력(P)은 연료 분사가 행해질때마다 단계적으로 저하하고, 2회 연료 분사가 행해진 후에는 상기 연료 압송이 행해지기 전의 값 부근까지 저하한다.
이 경우, 상기 2회의 연료 분사에 의해 연료 압력(P)이 과도하게 저하하지않도록, 1회의 연료 압송으로 2회의 연료 분사에 필요한 량의 연료를 송출하여 연료 압력(P)을 충분히 높여 놓을 필요가 있다. 그리고, 이와같이 연료 압력(P)을 충분히 높이기 위해, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기(밸브 폐쇄 기간)가 조정된다.
또한, 상기한 바와 같이 1회의 연료 압송에 대하여 2회의 연료 분사를 행하는 경우, 소정 기간 중에 있어서의 연료의 압송 회수가 적어지기 때문에, 소정 기간 중에 있어서의 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 동작의 회수를 적게 할 수 있다. 엔진(11)의 고회전시 등, 소정 기간 중에 있어서의 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 동작의 회수가 과도하게 많아지면, 동 개폐 동작 회수의 증가에 추종하여 코일 스프링(54b)을 신축시키는 것이 곤란하게 된다. 이러한 기관 운전 상태일 때라도, 상기한 바와 같이 연료 압송 회수를 저감함으로써 코일 스프링(54b)의 양호한 신축을 유지하고, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 동작을 적확하게 행하게 할 수 있게 된다.
그런데, 고압 연료 펌프(47)의 압송 행정에 있어서, 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄되었을 때에는 가압실(49)내의 연료가 고압 연료 통로(52) 뿐만 아니라 저압 연료 통로(50)에도 흐르려고 한다. 이 상태에서, 전자 스필 밸브(54)를 폐쇄하면, 이 폐쇄 동작이 저압 연료 통로(50)에 흐르려고 하는 연료에 의해 가압되고, 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄했을 때의 충격력이 커지게 된다. 그리고, 이 충격력의 증대에 따라 전자 스필 밸브(54)의 작동 음(폐쇄 음)도 커지고, 이러한 전자 스필 밸브(54)의 작동 음이 폐쇄때마다 연속적으로 발생하게 된다.
엔진(11)이 예를 들면 고회전 고부하 상태에 있을 때에는 연소실(16)내에서의 혼합기의 연소 음 등 엔진(11) 자체의 작동 음이 크기 때문에, 상기 전자 스필 밸브(54)의 연속적인 작동 음이 불쾌감을 느낄 수 있을 정도로 커서는 안된다. 그러나, 엔진(11)의 아이들 운전시 등의 기관 저부하시에는 엔진(11) 자체의 작동 음이 작아지기 때문에, 상기 전자 스필 밸브(54)의 연속적인 작동 음이 상대적으로 커지게 되며, 이러한 작동 음에 의한 불쾌감도 무시할 수 없게 된다.
그래서 본 실시예에서는 엔진(11)의 아이들 운전시 등의 기관 저부하시에는 캠(22a) 1회전당 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송 회수를 조정하고, 동연료 압송 1회당에 있어서의 연료 분사 밸브(40)로부터 연료 분사 회수를 저감한다. 예를 들면, 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송 1회에 대하여, 연료 분사 밸브(40)로부터 연료 분사를 1회 행하도록 한다. 여기서, 이 경우에 있어서의 송출관(53)내의 연료 압력(P)의 추이에 대해서 도 6b를 참조하여 설명한다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄 개시되면, 고압 연료 펌프(47)로부터 연료가 압송되어 연료 압력(P)이 목표 연료 압력(PO)에 대하여 낮은 값으로부터 높은 값으로 변화하고, 그 후에 전자 스필 밸브(54)가 개방되면 연료 압력(P)의 상승이 정지한다. 이 상승이 정지하여 일정하게 된 연료 압력(P)은 1회의 연료 분사가 행하여진 후에는 상기 연료 압송이 행하여지기 전의 값 부근까지 저하하고, 그 후에 상기 연료 압송에 의해 다시 목표 연료 압력(PO)보다도 높은 값이 된다.
이 경우, 1회의 연료 압송으로 1회의 연료 분사에 필요한 량의 연료를 송출하는 것 만으로 가능하기 때문에, 상기한 바와 같이 1회의 연료 압송에 대하여 2회의 연료 분사를 행하는 경우만큼 연료 압력(P)을 상승시킬 필요는 없어진다. 그러므로, 상기 연료 압력(P)을 상승시키기 위해 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄되었을 때, 동폐쇄 개시 시기가 상기의 경우에 비교하여 지연됨과 동시에 밸브 폐쇄 기간이 짧아지게 된다.
상기한 바와 같이 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 지연시킴으로써, 동폐쇄 개시시에 있어서의 캠 속도가 작아지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 동작에 대한 연료의 가압력이 작아지게 된다. 따라서, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음(폐쇄 음)이 저감되고, 엔진(11)의 작동 음 자체가 작아지게 되는 기관 저부하시에 있어서, 상기 전자 스필 밸브(54)의 연속적인 작동 음이 불쾌감을 가져오는 것은 억제되어지게 된다.
다음에, 전자 스필 밸브(54)의 제어 순서에 대해서 설명한다.
ECU(92)는 상기 연료 압력(P), 목표 연료 압력(PO), 최종 연료 분사량(Qfin) 및 엔진 회전수(NE) 등으로부터, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 제어하기 위한 듀티비(DT)를 산출한다. 이 듀티비(DT)는 캠(22a)에 있어서의 일정한 캠 각도, 예를 들면 고압 연료 펌프(47)의 압송 행정에 상당하는 캠 각도(θO) 사이에서, 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄되어 있는 캠 각도(θ)의 비율, (θ/θO)을 나타내는 것이다. 이들 캠 각도(θ, θO)의 관계를 도 3a에 도시한다.
동 도면으로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 종료 시기는 캠(22a)이 상사점(130)에 위치했을 때이기 때문에, 듀티비(DT)가 커질 수록, 파선(120)으로 나타낸 바와 같이, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 빠르게 되고, 고압 연료 펌프(47)로부터 송출관(53)에 대한 연료 압송량(도 3b 중에 사선으로 도시한 부분(110)의 면적)이 많아진다.
상기 듀티비(DT)는 하기의 식(1)에 의해 산출된다.
DT = DTp + DTi + FF …(1)
DTp: 비례항
DTi: 적분항
FF : 피드포워드 항목
식(1)에 있어서, 비례항(DTp)은 연료 압력(P)을 목표 연료 압력(P0)에 가까이 하기 위한 것으로서, 적분항(DTi)은 연료 누설 등에 기인하는 듀티비(DT)의 격차를 억제하기 위한 것이다. 이들 비례항(DTp) 및 적분항(DTi)은 각각 하기의 식(2), 식(3)에 의해 산출된다.
DTp = K1·(PO-P) …(2)
DTi = DTi + K2·(PO-P) …(3)
K1, K2: 계수
또한, 식(1)에 있어서, 피드포워드 항목(FF)은 소정 크랭크 각도 분에 있어서 필요하게 되는 연료를 미리 송출관(53)에 공급하고, 기관 과도시 등에 있어서도 빠르게 연료 압력(P)을 목표 연료 압력(PO)에 근접하게 하기 위한 것이다. 이 피드포워드 항목(FF)은 최종 연료 분사량(Qfin)과 엔진 회전수(NE)에 기초하여 맵을 참조하여 산출된다. 이렇게 해서 산출되는 피드포워드 항목(FF)은 최종 연료 분사량(Qfin)이 커질수록 큰 값이 됨과 동시에, 엔진 회전수(NE)가 높게 될 수록 큰 값이 된다.
ECU(92)는 상기 식(1)으로부터 산출되는 듀티비(DT) 등에 기초하여, 전자 솔레노이드(54a)에 대한 통전 개시 시기, 즉 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 제어한다. 여기서, 최종 연료 분사량(Qfin) 및 엔진 회전수(NE)에 대한 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기의 관계를 도 5에 도시한다.
도 5에 있어서의 실선(L1)은 엔진 회전수(NE)를 일정으로 한 조건하에서, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 변경하였을 때의 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송량(1회 압송 행정에서 연료 압송량)의 추이를 도시한 것이다. 또한, 도 5에 있어서의 일점쇄선(L2)은 최종 연료 분사량(Qfin)에 대응하는 양의 연료를 연료 분사 밸브(40)로부터 분사하는 데 필요하게 되는 1회의 연료 압송량을 도시한 것이다.
또, 상기 실선(L1)은 엔진 회전수(NE)가 높게 될 수록 2점 쇄선(L4, L5)으로 나타낸 바와 같이 도면 중 왼쪽으로 이행하게 되고, 상기 일점 쇄선(L2)은 최종 연료 분사량(Qfin)이 커질 수록 도면 중 상방으로 이행하게 된다. 그리고, 상기 듀티비(DT)에 기초하여 제어되는 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기는 실선(L1)과 일점 쇄선(L2)이 교차하는 시기(도면 중의 p점)가 된다. 따라서, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기는 최종 연료 분사량(Qfin)이 커짐과 동시에 엔진 회전수(NE)가 높게 될 수록 빠르게 된다.
그런데, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기는 고압 연료 펌프(47)로부터연료 압송 1회당에 있어서의 연료 분사 밸브(40)의 연료 분사 회수에 따라서 변경할 필요가 있다. 이것은 연료 압송 1회당 연료 분사 회수에 따라서, 필요하게 되는 1회의 연료 압송량이 변화하기 때문이다. 그리고, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 상술한 바와 같이 2회에서 1회로 변경되는 경우, 필요하게 되는 1회의 연료 압송량이 절반이 된다. 그러므로, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 1회인 경우는 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 2회인 경우에 비교하여, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 지연되어 밸브 폐쇄 기간이 대략 절반으로 된다.
지금, 도 5에 있어서, 엔진 회전수(NE) 및 최종 연료 분사량(Qfin)이 각각 실선(L1) 및 일점쇄선(L2)에 대응하는 값으로 유지되고, 연료 압송 1회당 2회 연료 분사가 행하여지는 조건 하에서는 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 p점으로 나타낸 시기가 된다. 이 상태에 있고, 엔진(11)이 저부하 운전(본 실시예에서는 아이들 운전)으로 이행하면, ECU(92)는 전자 스필 밸브(54)를 제어하여 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 2회에서 1회로 변경한다.
이렇게 해서 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 1회가 되면, 도 5에 일점쇄선(L3)으로 나타낸 바와 같이, 필요하게 되는 1회의 연료 압송량이 적어진다. ECU(92)는 이러한 연료 압송량 1회당 연료 분사 회수의 변경에 따라서, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 p점으로 나타낸 시기로부터 p′점으로 나타낸 지각측의 시기로 변경한다. 이 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기의 변경 후에는 동밸브(54)의 폐쇄시의 캠 속도가 작아지게 된다. 그 결과, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 동작에 대한 연료의 가압력이 작아지게 되어 동 폐쇄시의 충격력이 작아지기때문에, 전자 스필 밸브(54)의 작동 음(폐쇄 음)이 저감된다.
상기와 같은 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기의 변경은 듀티비(DT)의 산출에 사용되는 피드포워드 항목(FF)을, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수에 따라서 변경함으로써 행하여진다. 즉, 피드포워드 항목(FF)을 산출하기 위한 맵으로서는 연료 압송 1회당 연료 분사를 2회 행하는 경우와 1회 행하는 경우에 따른 2종류의 맵이 준비된다. 그리고, ECU(92)는 엔진(11)이 아이들 운전 상태인지의 여부에 기초하여, 상기 2종류 맵 중 하나를 피드포워드 항목(FF)의 산출에 사용하는 맵으로서 선택한다.
ECU(92)는 이렇게 해서 선택된 맵을 참조하여 피드포워드 항목(FF)을 산출한다. 연료 압송 1회당 1회의 연료 분사가 행하여지는 경우의 맵으로부터 구해지는 피드포워드 항목(FF)은 연료 압송 1회당 2회의 연료 분사가 행하여지는 경우의 맵으로부터 구해지는 피드포워드 항목(FF)보다도 작아지게 된다. 그러므로, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 1회인 때의 듀티비(DT)는 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 2회인 때의 듀티비(DT)보다도 작아지게 된다.
이렇게 해서 산출되는 듀티비(DT)에 기초하여, ECU(92)는 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 제어한다. 연료 압송 1회당 연료 분사가 1회 행하게 되는 아이들 운전시에는 연료 압송 1회당 연료 분사가 2회 행하여지는 경우보다도 듀티비(DT)가 작아지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 지각측(상사점(130) 부근)의 시기가 된다. 이와 같이, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 지연시킴으로써, 밸브 폐쇄시의 캠 속도가 작게 되어 전자 스필 밸브(54)의작동 음(폐쇄 음)이 저감된다.
다음에, 상기 피드포워드 항목(FF)의 산출 순서에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 피드포워드 항목(FF)을 산출하기 위한 피드포워드 항목 산출 루틴을 도시한 플로우챠트이다. 이 피드포워드 항목 산출 루틴은 ECU(92)를 통하여 예를 들면 소정 시간마다 개입 중단으로 실행된다.
피드포워드 항목 산출 루틴에 있어서, ECU(92)는 단계(S101)의 처리로서, 기본 연료 분사량(Qbse) 및 엔진 회전수(NE)가 아이들 운전에 상당하는 영역(저회전 저부하 영역)에 있는지의 여부에 기초하여, 엔진(11)이 아이들 운전 상태에 있는지의 여부를 판단한다. 엔진(11)의 아이들 운전시에는 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송 1회에 대하여 1회의 연료 분사가 행하여지고, 아이들 운전시가 아닐 때에는 상기 연료 압송 1회에 대하여 2회의 연료 분사가 행하여진다.
상기 단계(S101)의 처리에 있어서, 엔진(11)이 아이들 운전 상태인 것이 판단된 경우에는 단계(S102)의 처리에서 피드포워드 항목(FF)을 산출하기 위한 맵으로서, 연료 압송 1회당 연료 분사를 1회 행하는 경우에 대응한 맵을 선택한다. 또한, 상기 단계(S101)의 처리에 있어서, 엔진(11)이 아이들 운전 상태가 아닌 것이 판단된 경우에는 단계(S103)의 처리로서, 피드포워드 항목(FF)을 산출하기 위한 맵으로서, 연료 압송 1회당 연료 분사를 2회 행하는 경우에 대응한 맵을 선택한다.
상기 단계(S102)와 단계(S103) 중 어느 하나의 처리를 거쳐 단계(S104)로 진행하면, ECU(92)는 상기 선택한 맵을 참조하여 최종 연료 분사량(Qrin) 및 엔진 회전수(NE)에 기초하여 피드포워드 항목(FF)을 산출한다. 이렇게 해서 산출되는 피드포워드 항목(FF)은 최종 연료 분사량(Qfin)이 커지게 됨과 동시에 엔진 회전수(NE)가 높게 될 수록 큰 값이 된다. 또한, 최종 연료 분사량(Qfin) 및 엔진 회전수(NE)가 일정한 조건하에서는 연료 압송 1회당 연료 분사를 1회 행하는 경우에 대응한 맵으로부터 구해지는 피드포워드 항목(FF)이, 연료 압송 1회당 연료 분사를 2회 행하는 경우에 대응한 맵으로부터 구해지는 피드포워드 항목(FF)보다도 작아지게 된다.
이와 같이 피드포워드 항목(FF)이 산출되면, ECU(92)는 이 피드포워드 항목 산출 루틴을 일단 종료한다. 그리고, ECU(92)는 산출된 피드포워드 항목(FF) 등에 기초하여 듀티비(DT)를 구한다. 아이들 운전시에는 피드포워드 항목(FF)이 작게 되어 듀티비(DT)도 작아지고, 동 듀티비(DT)에 기초하여 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 제어된다. 그러므로, 아이들 운전시에는 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 지각되어, 캠(22a)의 캠 속도가 작아지는 상사점(130) 부근의 시기가 되기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 작동 음(폐쇄 음)이 저감된다.
이상 상술한 처리가 행하여지는 본 실시예에 의하면, 이하에 나타낸 효과가 얻어지게 된다.
기관 저부하시(본 실시예에서는 아이들 운전시)에는 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송 1회당에 있어서의 연료 분사 밸브(40)로부터 연료 분사의 회수가 저감되고, 연료 압송 1회에 대하여 1회의 연료 분사가 행하여진다. 이와 같이 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 조정함으로써, 필요한 연료 분사량을 얻기 위한 1회의 연료 압송량을 적게 할 수 있게 된다. 그리고, 1회의 연료 압송량을 적게 하기위해서 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기는 압송 행정 중에 있어서 캠(22a)이 상사점 부근에 있을 때의 소정 기간내, 즉 캠 속도가 비교적 작은 소정 기간내에서 지각측(상사점 부근)으로 변경되고, 전자 스필 밸브(54)의 밸브 폐쇄 기간이 짧게 된다. 이와 같이 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 지각측으로 조정됨으로써, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄시에 있어서 캠 속도가 작게 되어 동 스필 밸브(54)의 폐쇄 동작에 대한 연료에 의한 가압력이 작아지게 된다. 그러므로, 엔진(11) 자체의 작동 음이 작아지는 아이들 운전시에 있어서, 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄했을 때의 음을 저감하여, 동전자 스필 밸브(54)의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음을 저감할 수 있다.
(제 2 실시예)
다음에, 본 발명의 제 2 실시예를 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서는 기관 저부하시(아이들 운전시)에는 연료 압송 1회당에 있어서의 연료 분사 회수가 증가되고, 연료 압송 1회에 대하여 4회의 연료 분사가 행하여지게 된다. 이 경우, 1회의 연료 압송량을 많게 할 필요가 있기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 캠 속도가 빠르게 되는 진각측(상사점(130)으로 멀어지는 측)으로 제어되고, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄했을 때의 음이 크게는 된다. 그러나, 소정 기간 중 연료 압송 회수, 즉 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 회수가 적어지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음으로서는 저감되어지게 된다. 이와 같이 본 실시예에 있어서는 연료 압송 1회당 연료 분사 회수의 변경 방법이 제 1 실시예와 다르다. 따라서, 본 실시예에서는 제 1 실시예와 다른 부분에 대해서만 설명하고, 제 1 실시예와 동일 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
본 실시예에 있어서도, ECU(92)는 액셀레이터 밟는 량(ACCP) 혹은 흡기압(PM)과 엔진 회전수(NE)에 기초하여 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출하고, 이 기본 연료 분사량(Qbse)으로부터 구해지는 최종 연료 분사량(Qfin)에 대응한 량의 연료를 연료 분사 밸브(40)로부터 연소실(16)내에 분사시킨다. 그리고, 적정한 연료 분사를 행하기 때문에서는 송출관(53)내의 연료 압력(P)을 목표 연료 압력(PO)으로 유지하는 것이 바람직하지만, 동 연료 압력(P)은 연료 분사가 행해질때마다 저하하기 때문에, 소정의 크랭크 각도마다(캠(22a)의 소정 캠 각도마다)에 고압 연료 펌프(47)로부터 송출관(53)으로 연료가 압송된다.
통상은 2회의 연료 분사가 행하여지는 캠(22a)의 반회전(180°회전)마다 1회의 연료 압송이 행하여지도록, 고압 연료 펌프(47)의 전자 스필 밸브(54)가 제어된다. 여기서, 이 경우에 있어서의 송출관(53)내의 연료 압력(P)의 추이에 대해서 도 9a를 참조하여 설명한다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄 개시되면, 고압 연료 펌프(47)로부터 연료가 압송되어 연료 압력(P)이 목표 연료 압력(PO)에 대하여 낮은 값으로부터 높은 값으로 변화하고, 그 후에 전자 스필 밸브(54)가 개방되면 연료 압력(P)의 상승이 정지한다. 이 상승이 정지하여 일정하게 된 연료 압력(P)은 연료 분사가 행해질때마다 단계적으로 저하하고, 2회의 연료 분사가 행하여진 후에는 상기 연료 압송이 행하여지기 전의 값 부근까지 저하한다.
이 경우, 상기 2회의 연료 분사에 의해 연료 압력(P)이 과도하게 저하하지 않도록, 1회의 연료 압송으로 2회의 연료 분사에 필요한 량의 연료를 송출하여 연료 압력(P)을 충분히 높여 놓을 필요가 있다. 그리고, 이와같이 연료 압력(P)을 충분히 높이기 위해, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기(밸브 폐쇄 기간)가 조정된다.
또한, 상기한 바와 같이 1회의 연료 압송에 대하여 2회의 연료 분사를 행하는 경우, 엔진(11)의 고부하시 등 대량의 연료 분사를 필요한 량으로 했을 때에, 동연료 분사에 필요하게 되는 1회의 연료 압송량이 과도하게 많아지지는 않는다. 그러므로, 상기 요구되는 연료 압송량이 실제로 압송 가능한 연료량을 초과하지 않는, 필요한 연료 압송량을 얻을 수 없게 되는 것을 억제할 수 있게 된다.
그런데, 엔진(11)의 아이들 운전시 등의 기관 저부하시에는 엔진(11) 자체의 작동 음이 작아지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄때마다 발생하는 연속적인 작동 음이 상대적으로 커지게 되고, 이러한 작동 음에 의한 불쾌감도 무시할 수 없게 된다.
그래서 본 실시예에서는 엔진(11)의 아이들 운전시 등의 기관 저부하시에는 캠(22a) 1회전당 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송 회수를 조정하고, 동연료 압송 1회당에 있어서의 연료 분사 밸브(40)로부터 연료 분사 회수를 증가시킨다. 예를 들면, 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송 1회에 대하여, 연료 분사 밸브(40)로부터 연료 분사를 4회 행하도록 한다. 여기서, 이 경우에 있어서의 송출관(53)내의 연료 압력(P)의 추이에 대해서 도 9b를 참조하여 설명한다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄 개시되면, 고압 연료 펌프(47)로부터 연료가 압송되어 연료 압력(P)이 목표 연료 압력(PO)에 대하여 낮은 값으로부터 높은 값으로 변화하고, 그 후에 전자 스필 밸브(54)가 개방되면 연료 압력(P)의 상승이 정지한다.
상승이 정지하여 일정하게 된 연료 압력(P)은 연료 분사가 행해질때마다 단계적으로 저하하고, 4회의 연료 분사가 행하여진 후에는 상기 연료 압송이 행하여지기 전의 값 부근까지 저하한다.
이 경우, 상기 4회의 연료 분사에 의해 연료 압력(P)이 과도하게 저하하지 않도록, 1회의 연료 압송으로 4회의 연료 분사에 필요한 량의 연료를 송출하여 연료 압력(P)을 충분히 높여 놓을 필요가 있다. 그리고, 이와같이 연료 압력(P)을 충분히 높이기위해, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 진행되어짐과 동시에 밸브 폐쇄 기간이 길게된다.
상기한 바와 같이 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 빠르게 되면, 동폐쇄시에 있어서의 캠 속도가 커지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 동작에 대한 연료의 가압력이 커지게 되고, 전자 스필 밸브(54)의 밸브 폐쇄시의 음이 크게는 된다. 그러나, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 4회로 되고, 소정 기간 중에 있어서의 연료 압송 회수, 즉 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 음의 발생 회수 자체가 적어지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음(폐쇄 음)로서는 저감된다. 따라서, 엔진(11)의 작동 음 자체가 작아지는 기관 저부하시에 있어서, 상기 전자 스필 밸브(54)의 연속적인 작동 음이 불쾌감을 가져오는 것은 억제되어지게 된다.
다음에, 전자 스필 밸브(54)의 제어 순서에 대해서 설명한다.
ECU(92)는 연료 압력(P), 목표 연료 압력(P0), 최종 연료 분사량(Qfin), 및 엔진 회전수(NE) 등으로부터, 상기 식(1) 내지 (3)을 사용하여 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 제어하기 위한 듀티비(DT)를 산출한다.
식(1)에 있어서, 피드포워드 항목(FF)은 최종 연료 분사량(Qfin)과 엔진 회전수(NE)에 기초하여 맵을 참조하여 산출된다. 이 피드포워드 항목(FF)을 산출하기 위한 맵으로서는 연료 압송 1회에 대하여 2회의 연료 분사를 행하는 경우와, 연료 압송 1회에 대하여 4회의 연료 분사를 행하는 경우에 따른 2종류의 맵이 준비된다. 그리고, ECU(92)는 엔진(11)이 아이들 운전 상태인지의 여부에 기초하여, 상기 2종류의 맵 중 하나를 피드포워드 항목(FF)의 산출에 사용하는 맵으로서 선택한다.
즉, 아이들 운전 상태이면 연료 압송 1회에 대하여 4회의 연료 분사를 행하는 경우에 대응한 맵을 선택하고, 아이들 상태가 아니면 연료 압송 1회에 대하여 2회의 연료 분사를 행하는 경우에 대응한 맵을 선택한다. ECU(92)는 이렇게 해서 선택된 맵을 참조하여 피드포워드 항목(FF)을 산출한다.
연료 압송 1회당 4회의 연료 분사가 행하여지는 경우의 맵으로부터 구해지는 피드포워드 항목(FF)은 연료 압송 1회당 2회의 연료 분사가 행하여지는 경우의 맵으로부터 구해지는 피드포워드 항목(FF)보다도 커지게 된다. 그러므로, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 4회인 때의 듀티비(DT)는 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 2회인 때의 듀티비(DT)보다도 커지게 된다.
이렇게 해서 산출되는 듀티비(DT)에 기초하여, ECU(92)는 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 제어한다. 또, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 4회인 때에 듀티비(DT)를 크게 하는 것은 1회의 연료 압송으로 4회의 연료 분사에 필요한 량의 연료를 송출관(53)에 송출하기 위해, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 빠르게 하여 밸브 폐쇄 기간을 길게 잡기 위해서이다.
연료 압송 1회당 연료 분사가 4회 행하여지는 아이들 운전시에는 연료 압송 1회당 연료 분사가 2회 행하여지는 경우보다도 듀티비(DT)가 커지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 진각측(상사점(130)으로부터 떨어진 측)의 시기가 된다. 이와 같이, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기를 진행시킴으로써, 폐쇄시의 캠 속도가 커지게 되고, 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄했을 때의 음이 크게는 된다. 그러나, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 4회로 되고, 소정 기간 중에 있어서의 연료 압송 회수, 즉 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 음의 발생 회수 자체가 적어지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음(폐쇄 음)으로서는 저감된다.
다음에, 상기 피드포워드 항목(FF)의 산출 순서에 대해서 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 피드포워드 항목(FF)을 산출하기 위한 피드포워드 항목 산출 루틴을 도시한 플로우챠트이다. 이 피드포워드 항목 산출 루틴은 ECU(92)를 통하여 예를 들면 소정 시간마다 개입 중단으로 실행된다. 또, 이 피드포워드 항목 산출 루틴은 제 1 실시예에 있어서의 피드포워드 항목 산출 루틴(도 7)의 단계(S102)에상당하는 처리(단계 S 202)만이 제 1 실시예와 다르다.
본 실시예의 피드포워드 항목 산출 루틴에 있어서, ECU(92)는 단계(S201)의 처리로서, 엔진(11)이 아이들 운전 상태에 있는지의 여부를 판단한다. 엔진(11)의 아이들 운전시에는 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송 1회에 대하여 4회의 연료 분사가 행하여지고, 아이들 운전시가 아닐 때에는 상기 연료 압송 1회에 대하여 2회의 연료 분사가 행하여진다.
상기 단계(S201)의 처리에 있어서, 엔진(11)이 아이들 운전 상태인 것이 판단된 경우에는 단계(S202)의 처리에서 피드포워드 항목(FF)을 산출하기 위한 맵으로서, 연료 압송 1회당 연료 분사를 4회 행하는 경우에 대응한 맵을 선택한다. 또한, 상기 단계(S201)의 처리에 있어서, 엔진(11)이 아이들 운전 상태가 아닌 것이 판단된 경우에는 단계(S203)의 처리에서 피드포워드 항목(FF)을 산출하기 위한 맵으로서, 연료 압송 1회당 연료 분사를 2회 행하는 경우에 대응한 맵을 선택한다.
상기 단계(S202)와 단계(S203) 중 어느 하나의 처리를 거쳐 단계(S204)로 진행하면, ECU(92)는 상기 선택한 맵을 참조하여 피드포워드 항목(FF)을 산출한다. 최종 연료 분사량(Qfin) 및 엔진 회전수(NE)가 일정한 조건하에서는 연료 압송 1회당 연료 분사를 4회 행하는 경우에 대응한 맵으로부터 구해지는 피드포워드 항목(FF)이, 연료 압송 1회당 연료 분사를 2회 행하는 경우에 대응한 맵으로부터 구해지는 피드포워드 항목(FF)보다도 커지게 된다.
이와 같이 피드포워드 항목(FF)이 산출되면, ECU(92)는 이 피드포워드 항목 산출 루틴을 일단 종료한다. 그리고, ECU(92)는 산출된 피드포워드 항목(FF) 등에기초하여 듀티비(DT)를 구한다. 아이들 운전시에는 피드포워드 항목(FF)이 커지게 되어 듀티비(DT)도 커지게 되고, 동 듀티비(DT)에 기초하여 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 제어된다.
그러므로, 아이들 운전시에는 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가, 캠(22a)의 캠 속도가 커지게 되는 상사점으로부터 떨어진 측의 시기가 되기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 작동 음(폐쇄 음)이 크게는 된다. 그러나, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 4회로 되고, 소정 기간 중에 있어서의 연료 압송 회수, 즉 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 음의 발생 회수 자체가 적어지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음(폐쇄 음)으로서는 저감된다.
이상 상술한 처리가 행하여지는 본 실시예에 의하면, 이하에 나타낸 효과를 얻게 된다.
기관 저부하시(본 실시예에서는 아이들 운전시)에는 고압 연료 펌프(47)로부터 연료 압송 1회당에 있어서의 연료 분사 밸브(40)로부터 연료 분사의 회수가 증가되고, 연료 압송 1회에 대하여 4회의 연료 분사가 행하여진다. 이와 같이 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 조정함으로써, 필요한 연료 분사량을 얻기 위한 1회의 연료 압송량이 많아진다. 그리고, 1회의 연료 분사량을 많게 하기 위해서 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기는 압송 행정 중에 있어서 캠(22a)이 상사점 부근에 있을 때의 소정 기간내, 즉 캠 속도가 비교적 작은 소정 기간내에서 진각측(상사점으로부터 떨어진 측)으로 변경된다. 이와 같이 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 개시 시기가 진각측으로 조정됨으로써, 전자 스필 밸브(54)가 폐쇄했을 때의 음이 크게는 된다. 그러나, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수가 4회로 되고, 소정 기간 중에 있어서의 연료 압송 회수, 즉 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄 음의 발생 회수 자체가 적어지기 때문에, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음(폐쇄 음)으로서는 저감되어지게 된다.
또, 본 실시예는 예를 들면 아래와 같이 변경할 수 있다.
상기 각 실시예에서는 연료 압송 1회당 연료 분사 회수의 변경을 아이들 운전시인지의 여부에 따라 행하였지만, 이 변경을 행하는 기준을 아이들 운전시인지의 여부에 한정할 필요는 없고, 예를 들면 아이들 운전시를 포함한 소정 기관 저부하시인지의 여부에 기초하여 동변경을 행하여도 된다.
상기 각 실시예에서는 4개의 캠산(22b)이 형성된 캠(22a)을 사용하여 고압 연료 펌프(47)를 구동하는 경우에 대해서 설명하였지만, 상기 캠산(22b)의 수는 4개로 한정하지 않고 적절히 변경하여도 된다. 예를 들면 캠산(22b)을 4개 이상으로 하면, 소정 기간 중에 있어서의 연료 압송 회수를 더욱 미세하게 조정할 수 있고, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수의 변경 범위를 넓게 잡을 수 있게 된다.
제 2 실시예에 있어서, 아이들 운전시에 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 증가시킬 시에, 반드시 동연료 분사 회수를 4회로 할 필요는 없으며 예를 들면 3회로 하여도 된다. 또한, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 5회 이상으로 하여도 된다.
제 1 실시예에 있어서, 아이들 운전시에 연료 압송 회수 1회당 연료 분사 회수를 저감하여 1회로 하였지만, 예를 들면 캠산(22b)을 4개 이상으로 하여 통상적인 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 2회보다도 큰 값으로 한 경우, 연료 압송 회수 1회당 연료 분사 회수의 저감으로서 상기 「1 회」 이외의 값(예를 들면 「2 회」)을 채용하여도 된다. 이 경우에 있어서도, 전자 스필 밸브(54)의 폐쇄때마다 생기는 연속적인 작동 음을 저감할 수 있다.
본 실시예에서는 연소실(16)에 직접 연료를 분사 공급하는 직접 분사 가솔린 엔진에 사용되는 고압 연료 펌프(47)에 본 발명을 적용하였지만, 이것을 대신하여 예를 들면 직접 분사식 디젤 엔진에 사용되는 연료 펌프에 본 발명을 적용하여도 된다.

Claims (10)

  1. 캠(22a)의 회전에 의한 실린더(48a)와 플런저(48b)의 상대 이동에 기초하여 가압실(49)의 용적을 변화시켜 상기 가압실(49)에 연료를 흡입함과 동시에 동 연료를 내연 기관의 연료 분사 밸브(40)를 향해 압송하는 연료 펌프(47)와, 상기 가압실(49)로부터 연료를 유출시키는 스필 통로(50)와 동 가압실(49)과의 사이를 개폐하는 스필 밸브(54)를 구비하며, 상기 스필 밸브(54)의 밸브 폐쇄 기간을 제어함으로써 상기 연료 펌프(47)로부터 상기 연료 분사 밸브(40)로의 연료 압송량을 조정하는 연료 펌프의 제어 장치에 있어서,
    상기 내연 기관의 부하에 기초하여 상기 스필 밸브(54)를 제어함으로써, 소정 기간 중에서의 상기 연료 펌프(47)의 연료 압송 회수를 조절하고, 연료 압송 1회당 상기 연료 분사 밸브(40)의 연료 분사 회수를 변경하는 제어 수단(92)을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 수단(92)은 기관 저부하시에는 상기 연료 압송 1회당 상기 연료 분사 회수를 저감하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 수단(92)은 기관 저부하시에는 상기 연료 압송 1회당 상기 연료 분사 회수를 1회로 하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어 수단(92)은 내연 기관이 아이들 운전 상태에 있을 때, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 1회로 하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 수단(92)은 기관 저부하시에는 상기 연료 압송 1회당 상기 연료 분사 회수를 증가하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어 수단(92)은 내연 기관이 아이들 운전 상태에 있을 때, 연료 압송 1회당 연료 분사 회수를 증가하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프 제어 장치.
  7. 내연 기관의 연료 분사 밸브(40)에 연료를 공급하는 방법으로서, 캠(22a)의 회전에 의한 실린더(48a)와 플런저(48b)의 상대 이동에 기초하여 가압실(49)의 용적을 변화시켜 상기 가압실(49)에 연료를 흡입함과 동시에 동 연료를 내연 기관의 연료 분사 밸브(40)를 향해 압송하는 연료 펌프(47)와, 상기 가압실(49)로부터 연료를 유출시키는 스필 통로(50)와 동 가압실(49)의 사이를 개폐하는 스필 밸브(54)를 사용하여, 상기 스필 밸브(54)를 밸브 폐쇄 기간을 제어함으로써 상기 연료 펌프(47)로부터 상기 연료 분사 밸브(40)로의 연료 압송량을 조정하여 연료를 공급하는 방법에 있어서,
    상기 내연 기관의 부하에 기초하여, 연료 압송 회수를 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어 단계는 상기 내연 기관의 부하에 기초하여, 상기 연료 압송 회수를 증감하여, 상기 연료 압송 회수를 제어하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제어 단계는 내연 기관이 아이들 운전 상태에 있을 때, 연료 분사 회수를 1회로 하는 것을 특징으로 하는 연료 공급 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 제어 단계는 기관 저부하시에는 상기 연료 분사 회수를 증가하는 것을 특징으로 하는 방법.
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