WO2013153663A1 - 内燃機関の燃料噴射制御システム - Google Patents

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WO2013153663A1
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WO
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term
fuel
fuel pump
integral
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PCT/JP2012/060135
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小島　進
知士郎 杉本
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
    • F02D41/3854—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped with elements in the low pressure part, e.g. low pressure pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1409—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using at least a proportional, integral or derivative controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection control system for an internal combustion engine.
  • a low-pressure fuel pump that sucks up fuel from a fuel tank and a high-pressure fuel pump that boosts the fuel sucked up by the low-pressure fuel pump to a pressure at which the fuel can be injected into the cylinder It is known to comprise.
  • the pressure downstream of the low-pressure fuel pump (also referred to as feed pressure) can be reduced as much as possible in order to suppress the deterioration of fuel consumption associated with the operation of the low-pressure fuel pump. It is desired. However, when the feed pressure is lower than the saturated vapor pressure of fuel, vapor may be generated.
  • the fuel pressure is adjusted so that the difference between the actual fuel pressure downstream from the high-pressure fuel pump and the standard value is small, and when the control amount at this time becomes a predetermined value or more, It is described that the feed pressure is increased in order to suppress the generation of vapor.
  • Patent Document 2 describes that the amount of fuel leakage is obtained based on an integral term when the fuel injection pressure is feedback controlled.
  • An object of the present invention is to reduce the feed pressure as much as possible while suppressing the generation of vapor in an internal combustion engine fuel injection control system including a low pressure fuel pump and a high pressure fuel pump.
  • a fuel injection control system for an internal combustion engine comprises: In the fuel injection control system for an internal combustion engine, the fuel discharged from the low pressure fuel pump is boosted by the high pressure fuel pump and supplied to the fuel injection valve. A pressure sensor for detecting a fuel pressure between the high-pressure fuel pump and the fuel injection valve; A high-pressure fuel pump control unit that performs proportional-integral control of the high-pressure fuel pump so that a detection value of the pressure sensor approaches a target value; Based on the ratio of the integral term in the proportional integral control and the feedforward term, the proportional term, and the value including at least the feedforward term among the integral terms, the distance between the low pressure fuel pump and the high pressure fuel pump is determined. A low-pressure fuel pump controller that adjusts the feed pressure that is the pressure of the fuel; Is provided.
  • the high-pressure fuel pump control unit performs proportional-integral control so that the difference between the detected value (actual fuel pressure) of the pressure sensor and the target value becomes small, for example.
  • this proportional integral control for example, the discharge pressure or the discharge amount of the fuel from the high pressure fuel pump is changed by operating the power supplied to the high pressure fuel pump or the drive duty of the high pressure fuel pump. Thereby, the detection value of the pressure sensor changes.
  • this proportional-integral control is performed, if vapor occurs in the fuel path from the low-pressure fuel pump to the high-pressure fuel pump, the integral term of the proportional-integral control increases rapidly. In this case, the generation of vapor can be suppressed by increasing the feed pressure.
  • the integral term suddenly increases, vapor may already be generated and the actual fuel pressure may be reduced. Therefore, even if the feed pressure is increased after the integral term increases rapidly, the actual fuel pressure may fluctuate.
  • the integral term also changes depending on the operating state of the internal combustion engine. For example, as the load on the internal combustion engine increases and the required fuel injection amount increases, the integral term also increases.
  • the ratio of the integral term in proportional-integral control and the value that includes at least the feed-forward term among the feed-forward term, proportional term, and integral term the influence of the operating state of the internal combustion engine is eliminated. can do.
  • the feedforward term since the feedforward term is set according to the operating state of the internal combustion engine, it should be a ratio between the integral term and a value including at least the feedforward term among the feedforward term, the proportional term, and the integral term. For example, it becomes a dimensionless number and can be generalized. In this way, by adjusting the feed pressure using a dimensionless number, the feed pressure can be adjusted to an optimum value regardless of the operating state of the internal combustion engine. That is, the feed pressure can be made as low as possible while suppressing the generation of vapor.
  • the low-pressure fuel pump control unit is obtained by dividing the integral term in the proportional integral control by a value including at least the feedforward term among the feedforward term, the proportional term, and the integral term,
  • the feed pressure can be adjusted to approach a predetermined value.
  • the predetermined value may be a value with a certain margin so that vapor does not occur.
  • the low-pressure fuel pump control unit is obtained by dividing the integral term in the proportional integral control by a value including at least the feedforward term among the feedforward term, the proportional term, and the integral term, When it is larger than the predetermined value, the feed pressure can be increased, and when it is smaller than the predetermined value, the feed pressure can be decreased.
  • the value including at least the feedforward term in the feedforward term, the proportional term, and the integral term may be a feedforward term.
  • the value including at least the feedforward term in the feedforward term, the proportional term, and the integral term may be a value obtained by adding the proportional term to the feedforward term.
  • the value including at least the feedforward term in the feedforward term, the proportional term, and the integral term may be a value obtained by adding the integral term to the feedforward term.
  • the value including at least the feedforward term in the feedforward term, the proportional term, and the integral term may be a value obtained by adding the proportional term and the integral term to the feedforward term.
  • feedforward term “value obtained by adding proportional term to feedforward term”, “value obtained by adding integral term to feedforward term”
  • a value obtained by adding a proportional term and an integral term to the feedforward term” varies depending on the operating state of the internal combustion engine. For this reason, the influence of the operating state of the internal combustion engine can be reduced by using the ratio between the integral term and these values.
  • the feed pressure can be made as low as possible while suppressing the generation of vapor.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel injection control system for an internal combustion engine.
  • the fuel injection control system shown in FIG. 1 is a fuel injection control system applied to an in-line four-cylinder internal combustion engine, and includes a low-pressure fuel pump 1 and a high-pressure fuel pump 2.
  • the number of cylinders of the internal combustion engine is not limited to four, and may be five or more, or may be three or less.
  • the internal combustion engine may be a gasoline engine or a diesel engine.
  • the low-pressure fuel pump 1 is a pump for pumping up fuel stored in the fuel tank 3, and is a turbine pump (Wesco pump) driven by electric power.
  • the fuel discharged from the low pressure fuel pump 1 is guided to the suction port of the high pressure fuel pump 2 through the low pressure fuel passage 4.
  • the high-pressure fuel pump 2 is a pump for boosting the fuel discharged from the low-pressure fuel pump 1, and is a reciprocating pump (plunger pump) driven by the power of the internal combustion engine (for example, the rotational force of the camshaft). ).
  • a suction valve 2 a that opens and closes the suction port is provided at the suction port of the high-pressure fuel pump 2.
  • the suction valve 2a is an electromagnetically driven valve mechanism, and changes the discharge amount (may be the discharge pressure) of the high-pressure fuel pump 2 by changing the opening / closing timing with respect to the position of the plunger.
  • One end of the high-pressure fuel passage 5 is connected to the discharge port of the high-pressure fuel pump 2.
  • the other end of the high pressure fuel passage 5 is connected to a delivery pipe 6.
  • Each fuel injection valve 7 is connected to the delivery pipe 6, and high-pressure fuel pumped from the high-pressure fuel pump 2 to the delivery pipe 6 is distributed to each fuel injection valve 7.
  • the fuel injection valve 7 directly injects fuel into the cylinder of the internal combustion engine.
  • a fuel injection valve for injecting fuel into an intake passage is attached to the internal combustion engine in addition to the fuel injection valve for in-cylinder injection
  • the fuel injection valve 7 May be configured such that the low-pressure fuel is supplied to the delivery pipe for port injection by branching from the middle of the low-pressure fuel passage 4.
  • a pulsation damper 11 is arranged in the middle of the low pressure fuel passage 4.
  • the pulsation damper 11 attenuates fuel pulsation caused by the operation (suction operation and discharge operation) of the high-pressure fuel pump 2.
  • One end of the branch passage 8 is connected to the middle of the low pressure fuel passage 4.
  • the other end of the branch passage 8 is connected to the fuel tank 3.
  • a pressure regulator 9 is provided in the middle of the branch passage 8. The pressure regulator 9 opens when the fuel pressure (feed pressure) in the low-pressure fuel passage 4 exceeds a predetermined value. Thereby, surplus fuel in the low pressure fuel passage 4 flows through the branch passage 8 and returns to the fuel tank 3.
  • a check valve 10 is arranged in the middle of the high-pressure fuel passage 5.
  • the check valve 10 allows fuel to flow from the discharge port of the high-pressure fuel pump 2 toward the delivery pipe 6, but blocks the flow of fuel from the delivery pipe 6 to the discharge port of the high-pressure fuel pump 2.
  • the delivery pipe 6 is connected to a return passage 12 for returning surplus fuel in the delivery pipe 6 to the fuel tank 3.
  • a relief valve 13 is disposed in the middle of the return passage 12.
  • the relief valve 13 is an electric or electromagnetically driven valve mechanism that opens when the fuel pressure in the delivery pipe 6 exceeds a target value to allow the fuel to flow, and the fuel pressure in the delivery pipe 6 is the target. When the value is below the value, the valve is closed to shut off the fuel flow.
  • the communication path 14 is a passage for guiding surplus fuel discharged from the high-pressure fuel pump 2 to the return passage 12.
  • the fuel supply system in the present embodiment includes an ECU 15 for electrically controlling the above-described devices.
  • the ECU 15 is an electronic control device that includes a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and the like.
  • the ECU 15 is electrically connected to various sensors such as a pressure sensor 16, an intake air temperature sensor 17, an accelerator position sensor 18, a crank position sensor 19, and a coolant temperature sensor 20.
  • the pressure sensor 16 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the fuel pressure in the delivery pipe 6 (discharge pressure of the high-pressure fuel pump). According to the pressure sensor 16, it is possible to detect the pressure of fuel between the high-pressure fuel pump 2 and the fuel injection valve 7 (hereinafter referred to as high-pressure fuel pressure).
  • the intake air temperature sensor 17 outputs an electrical signal correlated with the temperature of air taken into the internal combustion engine.
  • the intake air temperature sensor 17 can detect the intake air temperature of the internal combustion engine.
  • the accelerator position sensor 18 outputs an electrical signal correlated with the operation amount (accelerator opening) of the accelerator pedal. The load of the internal combustion engine is detected from the output signal of the accelerator position sensor 18.
  • the crank position sensor 19 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the rotational position of the output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine.
  • the rotational speed of the internal combustion engine is detected from the output signal of the crank position sensor 19.
  • the coolant temperature sensor 20 outputs an electrical signal correlated with the coolant temperature of the internal combustion engine.
  • the coolant temperature sensor 20 can detect the coolant temperature of the internal combustion engine or the temperature of the internal combustion engine.
  • the ECU 15 controls the low-pressure fuel pump 1 and the intake valve 2a based on the output signals of the various sensors described above. For example, the ECU 15 adjusts the opening / closing timing of the intake valve 2a so that the detection value (actual fuel pressure) of the pressure sensor 16 converges to the target value. At this time, the ECU 15 performs proportional integral control (PI control) based on the difference between the target value and the actual fuel pressure by changing the drive duty (ratio between the pulse width and the pulse period) of the intake valve 2a. This proportional integral control is also referred to as proportional integral control of the high-pressure fuel pump 2 hereinafter.
  • the drive duty of the intake valve 2 a is also referred to as the drive duty of the high-pressure fuel pump 2.
  • the initial value of the drive duty of the high-pressure fuel pump 2, that is, the drive duty before proportional integral control is performed is a feedforward term and is set according to the operating state of the internal combustion engine or the target fuel injection amount.
  • the target value is a value determined according to the target fuel injection amount of the fuel injection valve 7.
  • the actual fuel pressure is brought close to the target value by adjusting the opening / closing timing of the intake valve 2a.
  • the discharge amount from the high-pressure fuel pump 2 can be adjusted by adjusting the power supplied to the high-pressure fuel pump 2.
  • the actual fuel pressure may be brought close to the target value by adjusting the power supplied to the high-pressure fuel pump 2. That is, the supplied power may be changed by proportional integral control.
  • the fuel discharge amount may be detected, and the proportional integral control of the high-pressure fuel pump 2 may be performed so that the fuel discharge amount approaches the target value.
  • the ECU 15 has a feed-forward term determined according to the target fuel injection amount, a proportional term determined according to the magnitude of the difference between the actual fuel pressure and the target value (hereinafter also referred to as “fuel pressure difference”), the actual fuel pressure,
  • the drive duty of the high-pressure fuel pump 2 is calculated by adding an integral term obtained by integrating a part of the difference from the target value.
  • the driving duty of the high-pressure fuel pump 2 is a value obtained by adding a feedforward term, a proportional term, and an integral term.
  • the ECU 15 that calculates the drive duty of the high-pressure fuel pump 2 corresponds to the high-pressure fuel pump control unit according to the present invention.
  • the target fuel injection amount is a required fuel injection amount and is set according to the operating state of the internal combustion engine. It should be noted that the relationship between the target fuel injection amount and the feed forward term and the relationship between the fuel pressure difference and the proportional term are determined in advance by an adaptation operation using experiments or the like. In addition, the ratio of the amount added to the integral term in the fuel pressure difference described above is also determined in advance by an adaptation operation using an experiment or the like.
  • the ECU 15 executes feed pressure control for reducing the discharge pressure (feed pressure) of the low pressure fuel pump 1 to a necessary minimum value in order to reduce the power consumption of the low pressure fuel pump 1.
  • the ECU 15 has a value obtained by dividing an integral term used for proportional integral control of the high-pressure fuel pump 2 by a feedforward term (integral term / feedforward term, hereinafter referred to as a comparison value) less than a predetermined value.
  • a feedforward term integrated term / feedforward term, hereinafter referred to as a comparison value
  • the feed pressure is decreased, and if it is greater than the predetermined value, the feed pressure is increased.
  • the amount of change in the feed pressure when the feed pressure is decreased or increased may be an amount corresponding to the difference between the comparison value and the predetermined value, or may be a predetermined amount.
  • the amount corresponding to the difference between the comparison value and the predetermined value can be an amount obtained by multiplying the difference between the comparison value and the predetermined value by a predetermined coefficient.
  • the feed pressure is changed by changing the power supplied to the low-pressure fuel pump 1 or changing the drive duty. For example, when increasing the feed pressure, the power supplied to the low-pressure fuel pump 1 is increased or the drive duty is increased. On the other hand, when reducing the feed pressure, the power supplied to the low-pressure fuel pump 1 is reduced or the drive duty is reduced.
  • FIG. 2 is a time chart showing the transition of the integral term and the high-pressure fuel pressure when the feed pressure is continuously reduced.
  • the solid line indicates the feed pressure
  • the one-dot chain line indicates the high-pressure fuel pressure
  • the two-dot chain line indicates the integral term in the proportional-integral control of the high-pressure fuel pump 2. Since the integral term changes depending on the load of the internal combustion engine, a plurality of cases where the load is different are shown.
  • the integral term is rapidly increased. For this reason, it is also conceivable to control the feed pressure based on the integral term. That is, if the feed pressure is increased when the integral term increases rapidly, a decrease in the high-pressure fuel pressure can be suppressed. In this way, the feed pressure can be adjusted to a pressure just before the suction failure or discharge failure of the high-pressure fuel pump 2 occurs.
  • the feed pressure is fed until the suction failure or the discharge failure of the high-pressure fuel pump 2 actually occurs.
  • the pressure must be reduced.
  • the high pressure fuel pressure will fluctuate.
  • vapor remains in the high-pressure fuel pump 2 it may be difficult to discharge the fuel. Therefore, the fuel supply may become unstable.
  • the feed pressure is adjusted so that a value (comparison value) obtained by dividing the integral term in the proportional integral control of the high-pressure fuel pump 2 by the feedforward term becomes a predetermined value.
  • the integral term is used to correct a shift in the high-pressure fuel pressure that cannot be corrected by the proportional term. It can be said that this integral term represents the state of the high-pressure fuel pump 2 at that time.
  • the feedforward term is determined by the required fuel injection amount, it is determined regardless of the state of the high-pressure fuel pump 2.
  • the required fuel injection amount is determined based on the engine load, for example.
  • the proportional term is calculated by multiplying the difference between the target value and the actual fuel pressure by a coefficient. This coefficient is mapped according to the operating state of the internal combustion engine. For this reason, unless the coefficient is corrected or learned, the coefficient always has the same value. That is, the proportional term does not reflect individual variations of the high-pressure fuel pump 2, changes over time, and changes in fuel properties. For this reason, the high-pressure fuel pressure may not match the target value only with the feedforward term and the proportional term.
  • the integral term changes in accordance with the state of the high-pressure fuel pump 2 so as to adjust the portion of the high-pressure fuel pump 2 that cannot be corrected by the proportional term. That is, the integral term is considered to be a value representing the discharge capacity of the high-pressure fuel pump 2 at that time.
  • the integral term changes depending on the load of the internal combustion engine. For this reason, even if only the value of the integral term is seen, it cannot be distinguished whether it changes according to the load of the internal combustion engine or changes according to the state of the high-pressure fuel pump 2.
  • the integral term can be generalized by dividing by the feedforward term. That is, since both the integral term and the feedforward term are affected by the load of the internal combustion engine, the influence of the load of the internal combustion engine can be canceled by dividing the integral term by the feedforward term.
  • FIG. 3 is a time chart showing the transition of the comparison value and the high-pressure fuel pressure when the feed pressure is continuously reduced.
  • the solid line indicates the feed pressure
  • the alternate long and short dash line indicates the high pressure fuel pressure
  • the alternate long and two short dashes line indicates the comparison value.
  • vapor may be generated when the fuel temperature rises or the feed pressure falls. Even if the amount of fuel discharged decreases due to the generation of this vapor, if the amount of decrease is small, the integral term increases and the amount of discharge of the high-pressure fuel pump 2 increases. That is, the increase in the integral term compensates for the decrease in the fuel discharge amount, so that fluctuations in the high-pressure fuel pressure are suppressed. At this time, there is no fluctuation of the high pressure fuel pressure.
  • the suction failure or the discharge amount of the high-pressure fuel pump 2 occurs, the increase rate of the integral term increases, so the comparison value also increases and the high-pressure fuel pressure decreases (T1 in FIG. 3). Even if the feed pressure is increased after this time T1, the high pressure fuel pressure fluctuates because the high pressure fuel pressure has decreased.
  • the feed pressure can be increased before the high-pressure fuel pressure is reduced by adjusting the feed pressure so that the comparison value becomes the predetermined value shown in FIG.
  • the time when the comparison value becomes a predetermined value is indicated by T0. If the feed pressure is increased when the comparison value exceeds a predetermined value, the feed pressure can be increased before the high-pressure fuel pressure is decreased. That is, ejection failure due to vapor can be suppressed. Further, when the comparison value becomes smaller than a predetermined value, the fuel consumption can be improved by lowering the feed pressure.
  • an optimum value is obtained by experiment or the like and stored in the ECU 15.
  • the engine speed, engine load, and cooling water temperature are mapped as parameters.
  • the integral value / feedforward term is used as the comparison value, but the comparison value may be set as follows. For example, a value obtained by dividing the integral term by the value obtained by adding the proportional term to the feedforward term (integral term / (feedforward term + proportional term)) is used as a comparison value, and the feed is performed so that the comparison value becomes a predetermined value. The pressure may be adjusted. Also, a value obtained by dividing the integral term by the value obtained by adding the integral term to the feedforward term (integral term / (feedforward term + integral term)) is used as a comparison value, and the feed is performed so that the comparison value becomes a predetermined value. The pressure may be adjusted.
  • a value obtained by dividing the integral term by the value obtained by adding the proportional term and integral term to the feedforward term is used as a comparison value, and the comparison value is predetermined. You may adjust feed pressure so that it may become a value.
  • the integral term may be divided by a value including at least the feedforward term among the feedforward term, the proportional term, and the integral term. That is, a ratio between the integral term and a value including at least the feedforward term among the feedforward term, the proportional term, and the integral term may be used as the comparison value.
  • a value obtained by dividing a value including at least the feedforward term among the feedforward term, the proportional term, and the integral term by the integral term may be used as the comparison value.
  • the comparison value when the comparison value is larger than the predetermined value, the feed pressure is decreased, and when the comparison value is smaller than the predetermined value, the feed pressure is increased.
  • “1- (integral term / feedforward term)” or “1- (integral term / (feedforward term + proportional term))”, “1- (integral term / (feedforward term + integral term)) ) ”,“ 1 ⁇ (integral term / (feed forward term + proportional term + integral term)) ” may be used as the comparison value.
  • the comparison value at this time can be considered as a value representing the efficiency of the high-pressure fuel pump 2. That is, it can be considered that the closer the comparison value is to 1, the higher the efficiency is, and the smaller the comparison value is, the lower the efficiency is.
  • the feed pressure is adjusted so that the comparison value becomes a predetermined value, if the comparison value is larger than the predetermined value, the feed pressure is decreased.
  • the comparison value corresponds to the “ratio between the integral term in proportional integral control and the value including at least the feedforward term in the feedforward term, proportional term, and integral term” in the present invention. To do.
  • the integral term / feedforward term can be used as the comparison value, or the comparison value can be set as described above. Further, the feed pressure may be adjusted using another physical quantity having a correlation with the fuel pressure.
  • the predetermined value varies depending on how the comparison value is set, the predetermined value is set according to the comparison value. This predetermined value is obtained by experiments or the like.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control flow of the feed pressure of the low-pressure fuel pump. This routine is executed by the ECU 15 every predetermined time.
  • the ECU 15 that processes the routine shown in FIG. 4 corresponds to the low-pressure fuel pump controller in the present invention.
  • step S101 the ECU 15 reads the values of the integral term and the feedforward term used for calculating the drive duty of the high-pressure fuel pump 2. Proportional integral control of the high-pressure fuel pump 2 is separately executed by the ECU 15. When the process of step S101 ends, the process proceeds to step S102.
  • step S102 the ECU 15 calculates a comparison value by dividing the integral term by the feedforward term.
  • step S103 the process proceeds to step S103.
  • step S103 the ECU 15 reads the operating state of the internal combustion engine.
  • the operating state of the internal combustion engine is read in order to obtain a predetermined value to be compared with the comparison value.
  • the operating state of the internal combustion engine is, for example, engine speed, engine load, cooling water temperature, and intake air temperature.
  • step S104 the ECU 15 calculates a predetermined value using the operating state and map of the internal combustion engine read in step S103.
  • This map shows the relationship between the operating state of the internal combustion engine and a predetermined value, and is obtained in advance by experiments or the like and stored in the ECU 15.
  • step S105 the ECU 15 determines whether or not the comparison value is larger than a predetermined value. In this step, it is determined whether or not vapor is likely to be generated. If an affirmative determination is made in step S105, the process proceeds to step S106, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S107.
  • step S106 the ECU 15 increases the feed pressure.
  • the ECU 15 increases the electric power supplied to the low-pressure fuel pump 1 or increases the drive duty.
  • the increase amount at this time may be a predetermined amount stored in the ECU 15 or may be an amount corresponding to a difference between the comparison value and the predetermined value.
  • step S107 the ECU 15 decreases the feed pressure.
  • the ECU 15 reduces the electric power supplied to the low-pressure fuel pump 1 or reduces the driving duty.
  • the reduction amount at this time may be a predetermined amount stored in the ECU 15 or may be an amount corresponding to a difference between the comparison value and the predetermined value.
  • the feed pressure when the ECU 15 executes the feed pressure control shown in FIG. 4, when the comparison value is smaller than the predetermined value, the feed pressure is lowered. Thereby, fuel consumption can be improved. On the other hand, when the comparison value is larger than the predetermined value, the feed pressure is increased. Thereby, generation
  • the feed pressure control shown in FIG. 4 includes a sensor for detecting the fuel pressure in the low-pressure fuel passage 4, a sensor for detecting the saturated vapor pressure of the fuel, a sensor for detecting the fuel property, a sensor for detecting the temperature of the fuel, etc. Therefore, the in-vehicle property of the fuel injection control system is not lowered and the manufacturing cost is not increased.
  • the feed pressure can be made as low as possible while suppressing the generation of vapor.

Abstract

　低圧燃料ポンプ及び高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くする。このため、低圧燃料ポンプから吐出される燃料を高圧燃料ポンプにより昇圧して燃料噴射弁へ供給する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、高圧燃料ポンプから燃料噴射弁までの間で燃料の圧力を検出する圧力センサと、圧力センサの検出値が目標値に近づくように、高圧燃料ポンプの比例積分制御を行う高圧燃料ポンプ制御部と、比例積分制御における積分項と、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値と、の比に基づいて、フィード圧を調整する低圧燃料ポンプ制御部と、を備える。

Description

内燃機関の燃料噴射制御システム
　本発明は、内燃機関の燃料噴射制御システムに関する。
　燃料を気筒内へ直接噴射する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、燃料タンクから燃料を吸い上げる低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプにより吸い上げられた燃料を気筒内へ噴射可能な圧力まで昇圧させる高圧燃料ポンプと、を備えることが知られている。
　上記したような燃料噴射制御システムにおいては、低圧燃料ポンプの作動に伴う燃費の悪化を抑えるために、低圧燃料ポンプよりも下流の圧力（フィード圧ともいう。）を可及的に低下させることが望まれている。ただし、フィード圧が燃料の飽和蒸気圧よりも低くなると、ベーパが発生する虞がある。
　そして、特許文献１には、高圧燃料ポンプよりも下流の実際の燃圧と標準値との差が小さくなるように燃圧を調整し、このときの制御量が所定値以上になった場合には、ベーパの発生を抑制するためにフィード圧を増加することが記載されている。
　また、特許文献２には、燃料噴射圧力をフィードバック制御するときの積分項に基づいて、燃料の漏れ量を求めることが記載されている。
　ところで、高圧燃料ポンプの制御量が所定値以上となった場合には、ベーパの発生量が既に多くなっている可能性がある。ベーパの発生量が多くなると、高圧燃料ポンプから吐出される燃料の圧力が急激に低下する。したがって、フィード圧を上昇させたとしても、燃圧が一旦低下する虞がある。その結果、失火や空燃比の乱れを防ぐことができない虞がある。
特開２０１０－０７１２２４号公報 特開２００８－２１５２０１号公報
　本発明の目的は、低圧燃料ポンプ及び高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることにある。
　上記課題を達成するために本発明による内燃機関の燃料噴射制御システムは、
　低圧燃料ポンプから吐出される燃料を高圧燃料ポンプにより昇圧して燃料噴射弁へ供給する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
　前記高圧燃料ポンプから前記燃料噴射弁までの間で燃料の圧力を検出する圧力センサと、
　前記圧力センサの検出値が目標値に近づくように、前記高圧燃料ポンプの比例積分制御を行う高圧燃料ポンプ制御部と、
　前記比例積分制御における積分項と、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値と、の比に基づいて、前記低圧燃料ポンプから前記高圧燃料ポンプまでの間の燃料の圧力であるフィード圧を調整する低圧燃料ポンプ制御部と、
　を備える。
　高圧燃料ポンプ制御部は、例えば圧力センサの検出値（実燃圧）と、目標値と、の差が小さくなるように比例積分制御を実施する。この比例積分制御では、例えば、高圧燃料ポンプに供給する電力、または、高圧燃料ポンプの駆動デューティを操作することで、高圧燃料ポンプからの燃料の吐出圧力または吐出量を変化させる。これにより、圧力センサの検出値が変化する。この比例積分制御を実施している場合に、低圧燃料ポンプから高圧燃料ポンプへ至る燃料経路でベーパが発生すると、比例積分制御の積分項が急激に増加する。この場合、フィード圧を高くすることによりベーパの発生を抑制できる。
　しかし、積分項が急激に増加した後では、既にベーパが発生して実燃圧が低下している場合がある。したがって、積分項が急激に増加した後にフィード圧を高くしても、実燃圧が変動する虞がある。また、積分項は、内燃機関の運転状態によっても変化する。例えば、内燃機関の負荷が高くなり、要求される燃料噴射量が増加すると、積分項も大きくなる。
　これに対して、比例積分制御における積分項と、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値と、の比であれば、内燃機関の運転状態の影響を除去することができる。すなわち、フィードフォワード項は、内燃機関の運転状態に応じて設定されるので、積分項と、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値と、の比であれば、無次元数となり、一般化することができる。このように、無次元数を用いてフィード圧を調整することにより、内燃機関の運転状態によらず、フィード圧を最適な値に調整することができる。すなわち、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることができる。
　また、本発明においては、前記低圧燃料ポンプ制御部は、前記比例積分制御における積分項を、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値で除算した値が、所定値に近付くように、前記フィード圧を調整することができる。
　すなわち、所定値を、ベーパが発生しない範囲でフィード圧が最も低くなるときの値とすることで、ベーパの発生を回避しつつフィード圧を必要最低限に抑えることができる。これにより、ベーパの発生を抑制しつつ、燃費を向上させることができる。なお、所定値は、ベーパが発生しないように、ある程度の余裕を持たせた値としてもよい。
　また、本発明においては、前記低圧燃料ポンプ制御部は、前記比例積分制御における積分項を、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値で除算した値が、所定値よりも大きな場合にはフィード圧を増加し、所定値よりも小さな場合にはフィード圧を減少することができる。
　これにより、積分項を、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値で除算した値が、所定値に近づく。ここで、フィード圧を低下させることで、燃費を向上させることができる。一方、フィード圧を上昇させることにより、ベーパの発生を抑制できる。そして、所定値を、ベーパが発生しない範囲でフィード圧が最も低くなるときの値とすることで、ベーパの発生を回避しつつフィード圧を必要最低限に抑えることができる。
　なお、本発明においては、前記フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値とは、フィードフォワード項であってもよい。
　また、本発明においては、前記フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値とは、フィードフォワード項に比例項を加算した値であってもよい。
　また、本発明においては、前記フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値とは、フィードフォワード項に積分項を加算した値であってもよい。
　また、本発明においては、前記フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値とは、フィードフォワード項に比例項及び積分項を加算した値であってもよい。
　すなわち、フィードフォワード項は、内燃機関の運転状態に応じて変化するため、「フィードフォワード項」、「フィードフォワード項に比例項を加算した値」、「フィードフォワード項に積分項を加算した値」、「フィードフォワード項に比例項及び積分項を加算した値」の何れも、内燃機関の運転状態に応じて変化する。このため、積分項と、これらの値と、の比を用いることにより、内燃機関の運転状態の影響を小さくすることができる。
　本発明によれば、低圧燃料ポンプ及び高圧燃料ポンプを備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることができる。
内燃機関の燃料噴射制御システムの概略構成を示す図である。 フィード圧を連続的に低下させた場合における積分項及び高圧燃圧の推移を示すタイムチャートである。 フィード圧を連続的に低下させた場合における、比較値及び高圧燃圧の推移を示すタイムチャートである。 低圧燃料ポンプのフィード圧の制御フローを示したフローチャートである。
　以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　＜実施例１＞
　図１は、内燃機関の燃料噴射制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す燃料噴射制御システムは、直列４気筒の内燃機関に適用される燃料噴射制御システムであり、低圧燃料ポンプ１と、高圧燃料ポンプ２とを備えている。なお、内燃機関の気筒数は、４つに限られず、５つ以上であってもよく、或いは３つ以下であってもよい。また、内燃機関は、ガソリン機関であってもよく、ディーゼル機関であってもよい。
　低圧燃料ポンプ１は、燃料タンク３に貯留されている燃料を汲み上げるためのポンプであり、電力により駆動されるタービン式ポンプ（ウェスコ式ポンプ）である。低圧燃料ポンプ１から吐出された燃料は、低圧燃料通路４によって高圧燃料ポンプ２の吸入口へ導かれる。
　高圧燃料ポンプ２は、低圧燃料ポンプ１から吐出された燃料を昇圧するためのポンプであり、内燃機関の動力（たとえば、カムシャフトの回転力）により駆動される往復式のポンプ（プランジャー式ポンプ）である。高圧燃料ポンプ２の吸入口には、該吸入口を開閉する吸入弁２ａが設けられている。吸入弁２ａは、電磁駆動式の弁機構であり、プランジャの位置に対する開閉タイミングを変更することによって高圧燃料ポンプ２の吐出量（吐出圧力としてもよい）を変更する。また、高圧燃料ポンプ２の吐出口には、高圧燃料通路５の一端が接続されている。高圧燃料通路５の他端は、デリバリパイプ６に接続されている。
　デリバリパイプ６には、４つの燃料噴射弁７が接続されており、高圧燃料ポンプ２からデリバリパイプ６へ圧送された高圧の燃料が各燃料噴射弁７へ分配される。燃料噴射弁７は、内燃機関の気筒内へ直接燃料を噴射する。
　なお、燃料噴射弁７のような筒内噴射用の燃料噴射弁に加え、吸気通路（吸気ポート）内へ燃料を噴射するためのポート噴射用の燃料噴射弁が内燃機関に取り付けられている場合は、低圧燃料通路４の途中から分岐してポート噴射用のデリバリパイプへ低圧の燃料が供給されるように構成されてもよい。
　低圧燃料通路４の途中には、パルセーションダンパ１１が配置されている。パルセーションダンパ１１は、高圧燃料ポンプ２の動作（吸引動作と吐出動作）に起因する燃料の脈動を減衰するものである。また、低圧燃料通路４の途中には、分岐通路８の一端が接続されている。分岐通路８の他端は、燃料タンク３に接続されている。分岐通路８の途中には、プレッシャーレギュレータ９が設けられている。プレッシャーレギュレータ９は、低圧燃料通路４内の燃料の圧力（フィード圧）が所定値を超えたときに開く。これにより、低圧燃料通路４内の余剰の燃料が分岐通路８を流通して燃料タンク３へ戻る。
　また、高圧燃料通路５の途中には、チェック弁１０が配置されている。チェック弁１０は、高圧燃料ポンプ２の吐出口からデリバリパイプ６へ向かって燃料を流すが、デリバリパイプ６から高圧燃料ポンプ２の吐出口へ向かう燃料の流れは遮断する。
　デリバリパイプ６には、該デリバリパイプ６内の余剰の燃料を燃料タンク３へ戻すためのリターン通路１２が接続されている。リターン通路１２の途中には、リリーフ弁１３弁が配置されている。リリーフ弁１３は、電動式または電磁駆動式の弁機構であり、デリバリパイプ６内の燃料圧力が目標値を超えたときに開弁して燃料を流通させ、デリバリパイプ６内の燃料圧力が目標値以下のときは閉弁して燃料の流通を遮断する。
　リターン通路１２の途中には、連通路１４の一端が接続されている。連通路１４の他端は、高圧燃料ポンプ２に接続されている。この連通路１４は、高圧燃料ポンプ２から排出される余剰燃料をリターン通路１２へ導くための通路である。
　ここで、本実施例における燃料供給システムは、上記した各機器を電気的に制御するためのＥＣＵ１５を備えている。ＥＣＵ１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどを備えた電子制御装置である。ＥＣＵ１５は、圧力センサ１６、吸気温度センサ１７、アクセルポジションセンサ１８、クランクポジションセンサ１９、冷却水温度センサ２０などの各種センサと電気的に接続されている。
　圧力センサ１６は、デリバリパイプ６内の燃料圧力（高圧燃料ポンプの吐出圧力）に相関した電気信号を出力するセンサである。圧力センサ１６によれば、高圧燃料ポンプ２と燃料噴射弁７との間の燃料の圧力（以下、高圧燃圧という。）を検出できる。吸気温度センサ１７は、内燃機関に吸入される空気の温度に相関した電気信号を出力する。吸気温度センサ１７によれば、内燃機関の吸気温度を検出することができる。アクセルポジションセンサ１８は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ１８の出力信号により、内燃機関の負荷が検出される。クランクポジションセンサ１９は、内燃機関の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ１９の出力信号により、内燃機関の回転数が検出される。冷却水温度センサ２０は、内燃機関の冷却水の温度に相関した電気信号を出力する。冷却水温度センサ２０によれば、内燃機関の冷却水温度、または、内燃機関の温度を検出することができる。
　ＥＣＵ１５は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、低圧燃料ポンプ１や吸入弁２ａを制御する。たとえば、ＥＣＵ１５は、圧力センサ１６の検出値（実燃圧）が目標値に収束するように、吸入弁２ａの開閉タイミングを調整する。その際、ＥＣＵ１５は、吸入弁２ａの駆動デューティ（パルス幅と、パルス周期との比）を変化させることで、目標値と実燃圧との差に基づく比例積分制御（ＰＩ制御）を行う。なお、この比例積分制御は、以下、高圧燃料ポンプ２の比例積分制御ともいう。また、吸入弁２ａの駆動デューティは、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティともいう。また、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティの初期値、すなわち、比例積分制御を行う前の駆動デューティは、フィードフォワード項であり、内燃機関の運転状態または目標燃料噴射量に応じて設定される。なお、前記目標値は、燃料噴射弁７の目標燃料噴射量に応じて定められる値である。
　このように、本実施例では、吸入弁２ａの開閉タイミングを調整することで、実燃圧を目標値に近付けている。一方、高圧燃料ポンプ２への供給電力を調整することで該高圧燃料ポンプ２からの吐出量を調整可能な場合もある。この場合には、高圧燃料ポンプ２への供給電力を調整することで実燃圧を目標値に近付けてもよい。つまり、比例積分制御により供給電力を変化させてもよい。また、燃料の圧力に代えて、燃料の吐出量を検出し、該燃料の吐出量が目標値に近付くように、高圧燃料ポンプ２の比例積分制御を行ってもよい。
　そして、ＥＣＵ１５は、目標燃料噴射量に応じて定まるフィードフォワード項に、実燃圧と目標値との差（以下、「燃圧差」ともいう）の大きさに応じて定める比例項と、実燃圧と目標値との差の一部を積算した積分項と、を加算することにより、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティを算出する。高圧燃料ポンプ２の駆動デューティは、フィードフォワード項と、比例項と、積分項と、を加算した値となる。なお、本実施例においては、このように高圧燃料ポンプ２の駆動デューティを算出するＥＣＵ１５が、本発明に係る高圧燃料ポンプ制御部に相当する。
　目標燃料噴射量は、要求される燃料噴射量であり、内燃機関の運転状態に応じて設定される。なお、目標燃料噴射量とフィードフォワード項との関係、および、上記した燃圧差と比例項との関係は、予め実験などを利用した適合作業によって定められるものとする。また、上記した燃圧差のうち、積分項に加算される量の割合についても、予め実験などを利用した適合作業によって定められるものとする。
　また、ＥＣＵ１５は、低圧燃料ポンプ１の消費電力を低減するために、低圧燃料ポンプ１の吐出圧力（フィード圧）を必要最低限の値まで低下させるフィード圧制御を実行する。
　具体的には、ＥＣＵ１５は、高圧燃料ポンプ２の比例積分制御に用いられる積分項を、フィードフォワード項で除算した値（積分項／フィードフォワード項。以下、比較値という。）が所定値未満の場合には、フィード圧を減少させ、所定値よりも大きな場合には、フィード圧を増加させる。なお、フィード圧を減少または増加させるときのフィード圧の変化量は、比較値と所定値との差に応じた量としてもよく、所定量としてもよい。比較値と所定値との差に応じた量とは、比較値と所定値との差に所定の係数を乗算した量とすることができる。また、所定量は、例えば予め実験等により最適値を求めてＥＣＵ１５に記憶させておく。フィード圧の変更は、低圧燃料ポンプ１へ供給する電力を変更するか、または、駆動デューティを変更することにより行われる。例えば、フィード圧を増加させるときには、低圧燃料ポンプ１へ供給する電力を増加するか、または、駆動デューティを大きく。一方、フィード圧を減少させるときには、低圧燃料ポンプ１へ供給する電力を減少するか、または、駆動デューティを小さくする。
　ところで、積分項は、低圧燃料通路４にベーパが発生したとき、言い換えると、フィード圧が燃料の飽和蒸気圧を下回ったときに、急激に増加する。ここで、図２は、フィード圧を連続的に低下させた場合における積分項及び高圧燃圧の推移を示すタイムチャートである。実線はフィード圧、一点鎖線は高圧燃圧、二点鎖線は高圧燃料ポンプ２の比例積分制御における積分項を示している。なお、積分項は、内燃機関の負荷に応じて変わるため、負荷が異なる複数の場合について示している。
　図２において、フィード圧を低下させると、積分項が緩やかに増加する。その後、フィード圧がさらに低下されると、高圧燃料ポンプ２の吸引不良または吐出不良が発生する（図２中のＴ１）。高圧燃料ポンプ２の吸引不良または吐出量が発生すると、積分項の増加速度が大きくなるとともに、高圧燃圧が低下する。
　このように、高圧燃圧が低下するときには、積分項の急激な増加を伴う。このため、積分項に基づいて、フィード圧を制御することも考えられる。すなわち、積分項が急激に増加したときに、フィード圧を増加させれば、高圧燃圧の低下を抑制できる。このようにして、フィード圧を、高圧燃料ポンプ２の吸引不良や吐出不良が発生する寸前の圧力となるように調整することができる。
　しかし、フィード圧を、高圧燃料ポンプ２の吸引不良や吐出不良が発生する寸前の圧力となるように調整するためには、実際に高圧燃料ポンプ２の吸引不良や吐出不良が発生するまで、フィード圧を低下させなくてはならない。そうすると、高圧燃圧が変動することになる。また、高圧燃料ポンプ２内にベーパが残留すると、燃料を吐出することが困難となる虞もある。したがって、燃料の供給が不安定になる虞がある。
　これに対して本実施例では、高圧燃料ポンプ２の比例積分制御における積分項をフィードフォワード項で除算した値（比較値）が所定値となるように、フィード圧を調整する。ここで、積分項は、比例項では補正し切れない高圧燃圧のずれを補正するために用いられる。この積分項は、そのときの高圧燃料ポンプ２の状態を表しているといえる。
　すなわち、フィードフォワード項は、要求される燃料噴射量によって決定されるので、高圧燃料ポンプ２の状態とは関係なく決定される。なお、要求される燃料噴射量は、例えば、機関負荷に基づいて決定される。また、比例項は、目標値と実燃圧との差に係数を乗算して算出される。この係数は、内燃機関の運転状態に応じてマップ化されている。このため、係数を補正又は学習しなければ、該係数はいつも同じ値になる。すなわち、比例項は、高圧燃料ポンプ２の個々のばらつきや、経年変化、さらには、燃料性状の変化を反映していない。このため、フィードフォワード項及び比例項だけでは、高圧燃圧が目標値に一致しないことがある。これに対して、積分項は、高圧燃料ポンプ２において、比例項では補正し切れない部分を調整するように、該高圧燃料ポンプ２の状態に応じて変化する。つまり、積分項は、そのときの高圧燃料ポンプ２の吐出能力を表す値と考えられる。
　ただし、図２に示すように、積分項は、内燃機関の負荷に応じて変化する。このため、積分項の値だけを見ても、内燃機関の負荷に応じて変化しているのか、または、高圧燃料ポンプ２の状態に応じて変化しているのか、区別できない。これに対して、積分項を、フィードフォワード項で除算することで、一般化することができる。すなわち、積分項及びフィードフォワード項は、共に内燃機関の負荷の影響を受けるため、積分項をフィードフォワード項で除算すれば、内燃機関の負荷の影響を打ち消すことができる。
　ここで、図３は、フィード圧を連続的に低下させた場合における、比較値及び高圧燃圧の推移を示すタイムチャートである。実線はフィード圧、一点鎖線は高圧燃圧、二点鎖線は比較値を示している。
　高圧燃料ポンプ２では、燃料温度が上昇したり、フィード圧が低下したりすることにより、ベーパが発生することがある。このベーパの発生により、燃料の吐出量が低下しても、低下量が小さければ、積分項が増加することにより高圧燃料ポンプ２の吐出量が増加される。すなわち、積分項の増加により、燃料吐出量の減少分を補うので、高圧燃圧の変動が抑制される。このときには、高圧燃圧の変動はない。そして、高圧燃料ポンプ２の吸引不良または吐出量が発生すると、積分項の増加速度が大きくなるために比較値も大きくなり、高圧燃圧が低下する（図３中のＴ１）。この時点Ｔ１よりも後にフィード圧を上昇させても、高圧燃圧は低下した後なので、該高圧燃圧が変動する。
　一方、比較値が図３に示した所定値となるようにフィード圧を調整することで、高圧燃圧が低下する前に、フィード圧を上昇させることができる。なお、図３では、比較値が所定値となる時点をＴ０で示している。そして、比較値が所定値を超えたときにフィード圧を上昇させれば、高圧燃圧が低下する前にフィード圧を上昇させることができる。すなわち、ベーパによる吐出不良を抑制できる。また、比較値が所定値よりも小さくなったときには、フィード圧を下降させることにより、燃費を向上させることができる。
　なお、比較値と比較する所定値は、実験等により最適値を求めてＥＣＵ１５に記憶させておく。例えば、機関回転数、機関負荷、冷却水温度をパラメータとしてマップ化しておく。
　また、上記説明では、積分項／フィードフォワード項を比較値としているが、以下のように比較値を設定してもよい。例えば、積分項を、フィードフォワード項に比例項を加算した値で除算した値（積分項／（フィードフォワード項＋比例項））を比較値とし、該比較値が所定値となるように、フィード圧を調整してもよい。また、積分項を、フィードフォワード項に積分項を加算した値で除算した値（積分項／（フィードフォワード項＋積分項））を比較値とし、該比較値が所定値となるように、フィード圧を調整してもよい。さらに、積分項を、フィードフォワード項に比例項と積分項とを加算した値で除算した値（積分項／（フィードフォワード項＋比例項＋積分項））を比較値とし、該比較値が所定値となるように、フィード圧を調整してもよい。このように、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で、少なくともフィードフォワード項を含んだ値で、積分項を割ってもよい。すなわち、積分項と、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値と、の比を比較値とすればよい。また、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値を、積分項で除算した値を比較値としてもよい。この場合には、比較値が所定値よりも大きな場合には、フィード圧を減少させ、比較値が所定値よりも小さな場合には、フィード圧を増加させる。
　また、「１－（積分項／フィードフォワード項）」、または、「１－（積分項／（フィードフォワード項＋比例項））」、「１－（積分項／（フィードフォワード項＋積分項））」、「１－（積分項／（フィードフォワード項＋比例項＋積分項））」を、比較値としてもよい。このときの比較値は、高圧燃料ポンプ２の効率を表す値と考えることができる。すなわち、比較値が１に近づくほど、効率が高く、１より小さくなるほど、効率が低いと考えることができる。そして、比較値が所定値となるようにフィード圧を調整するときに、比較値が所定値よりも大きな場合には、フィード圧を減少させ、比較値が所定値よりも小さな場合には、フィード圧を増加させる。なお、本実施例においては比較値が、本発明における「比例積分制御における積分項と、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値と、の比」に相当する。
　また、燃料の圧力に代えて、高圧燃料ポンプ２からの燃料の吐出量を検出し、該燃料の吐出量が目標値に近付くように、高圧燃料ポンプ２の比例積分制御を行うことも考えられる。この場合にも、積分項／フィードフォワード項を比較値として用いることもできるし、上記のように比較値を設定することもできる。また、燃料の圧力と相関関係にある他の物理量を用いてフィード圧を調整してもよい。また、比較値をどのように設定するのかによって所定値も変わるため、比較値に合わせて所定値を設定する。この所定値は、実験等により求めておく。
　次に、図４は、低圧燃料ポンプのフィード圧の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１５により、所定の時間毎に実行される。なお、本実施例においては図４に示したルーチンを処理するＥＣＵ１５が、本発明における低圧燃料ポンプ制御部に相当する。
　ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１５は、高圧燃料ポンプ２の駆動デューティの演算に用いられる積分項及びフィードフォワード項の値を読み込む。高圧燃料ポンプ２の比例積分制御は、ＥＣＵ１５により別途実行される。ステップＳ１０１の処理が終わると、ステップＳ１０２へ進む。
　ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１５は、積分項をフィードフォワード項で除算することで、比較値を算出する。ステップＳ１０２の処理が終わると、ステップＳ１０３へ進む。
　ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１５は、内燃機関の運転状態を読み込む。この内燃機関の運転状態は、比較値と比較する所定値を求めるために読み込まれる。内燃機関の運転状態は、例えば、機関回転数、機関負荷、冷却水温度、吸気温度である。ステップＳ１０３の処理が終わると、ステップＳ１０４へ進む。
　ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１５は、ステップＳ１０３で読み込んだ内燃機関の運転状態とマップとを用いて、所定値を算出する。このマップは、内燃機関の運転状態と所定値との関係を示すものであり、予め実験等により求めてＥＣＵ１５に記憶させておく。ステップＳ１０４の処理が終わると、ステップＳ１０５へ進む。
　ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１５は、比較値が所定値よりも大きいか否か判定する。本ステップでは、ベーパが発生する虞があるか否か判定している。ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
　ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１５は、フィード圧を増加させる。ＥＣＵ１５は、低圧燃料ポンプ１に供給する電力を増加させるか、または、駆動デューティを増加させる。このときの増加量は、ＥＣＵ１５に記憶されている所定量としてもよく、比較値と所定値との差に応じた量としてもよい。ステップＳ１０６の処理が終わると、本ルーチンを終了させる。
　一方、ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１５は、フィード圧を減少させる。ＥＣＵ１５は、低圧燃料ポンプ１に供給する電力を減少させるか、または、駆動デューティを減少させる。このときの減少量は、ＥＣＵ１５に記憶されている所定量としてもよく、比較値と所定値との差に応じた量としてもよい。ステップＳ１０７の処理が終わると、本ルーチンを終了させる。
　このように、ＥＣＵ１５が図４に示したフィード圧制御を実行すると、比較値が、所定値よりも小さなときには、フィード圧が低下される。これにより、燃費を向上させることができる。一方、比較値が所定値よりも大きなときには、フィード圧が上昇される。これにより、ベーパが発生することを抑制できる。すなわち、高圧燃圧の大幅な低下や空燃比の乱れを招くことなく、フィード圧を低下させることが可能になる。また、高圧燃料ポンプ２の吐出能力が高すぎることにより、高圧燃圧が目標値を超えるオーバーシュートを抑制することもできる。また、比較値からは、内燃機関の運転状態の影響が排除されているので、フィード圧をより適切に設定することができる。
　また、図４に示したフィード圧制御は、低圧燃料通路４内の燃料圧力を検出するセンサや燃料の飽和蒸気圧を検出するセンサ、燃料性状を検出するセンサ、燃料の温度を検出するセンサ等を必要としないため、燃料噴射制御システムの車載性の低下や製造コストの増加を招くこともない。
　以上説明したように、本実施例によれば、ベーパの発生を抑制しつつ、フィード圧を可及的に低くすることができる。
１     低圧燃料ポンプ
２     高圧燃料ポンプ
２ａ   吸入弁
３     燃料タンク
４     低圧燃料通路
５     高圧燃料通路
６     デリバリパイプ
７     燃料噴射弁
８     分岐通路
９     プレッシャーレギュレータ
１０   チェック弁
１１   パルセーションダンパ
１２   リターン通路
１３   リリーフ弁
１４   連通路
１５   ＥＣＵ
１６   圧力センサ
１７   吸気温度センサ
１８   アクセルポジションセンサ
１９   クランクポジションセンサ
２０   冷却水温度センサ

Claims (3)

  1. 　低圧燃料ポンプから吐出される燃料を高圧燃料ポンプにより昇圧して燃料噴射弁へ供給する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
    　前記高圧燃料ポンプから前記燃料噴射弁までの間で燃料の圧力を検出する圧力センサと、
    　前記圧力センサの検出値が目標値に近づくように、前記高圧燃料ポンプの比例積分制御を行う高圧燃料ポンプ制御部と、
    　前記比例積分制御における積分項と、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値と、の比に基づいて、前記低圧燃料ポンプから前記高圧燃料ポンプまでの間の燃料の圧力であるフィード圧を調整する低圧燃料ポンプ制御部と、
    　を備える内燃機関の燃料噴射制御システム。
  2. 　前記低圧燃料ポンプ制御部は、前記比例積分制御における積分項を、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値で除算した値が、所定値に近付くように、前記フィード圧を調整する請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
  3. 　前記低圧燃料ポンプ制御部は、前記比例積分制御における積分項を、フィードフォワード項、比例項、積分項の中で少なくともフィードフォワード項を含んだ値で除算した値が、所定値よりも大きな場合にはフィード圧を増加し、所定値よりも小さな場合にはフィード圧を減少する請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
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