JPH08177590A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料圧力を運転状態に応じて調整すること
で、ふきぬけやベーパ発生を防止する。 【構成】 始動中で高温状態の場合、又は始動後所定時
間内で高温状態の場合には、燃料の温度状態に応じて目
標燃圧Ｐo を設定する（ステップ２０４）。一方、始動
後所定時間を経過している場合、又は所定時間を経過し
ていても高温状態でない場合には、パージ中か否かを判
定する（ステップ２０５）。ここで、パージとは、キャ
ニスタ装置に吸着されている燃料蒸発ガスが吸気管に放
出されることを言う。パージ中の場合には、運転領域が
低負荷領域であるか否かを判定する（ステップ２０
６）。パージ中で且つ低負荷領域の場合には、パージ状
況に応じて目標燃圧Ｐo を演算し（ステップ２０８）、
パージ中でない場合、又は低負荷領域でない場合には、
Ｐo を基準目標燃圧とする（ステップ２０７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料ポンプからインジ
ェクタに圧送する燃料の圧力を調整する機構を改善した
内燃機関の燃料供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１５に示すように、燃料タ
ンク１内の燃料を燃料ポンプ２によりインジェクタ３に
圧送し、このインジェクタ３からエンジン４に燃料を噴
射する燃料噴射システムにおいては、燃料ポンプ２から
インジェクタ３に圧送する燃料の圧力を、プレッシャレ
ギュレータ５により吸気管圧力に対して一定の圧力差と
なるように調整すると共に、余剰燃料をリターン配管６
により燃料タンク１に戻すようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
燃料圧力はプレッシャレギュレータ５により吸気管圧力
に対して一定の圧力差となるように調圧されるため、エ
ンジン４に噴射する燃料量は、図６に示すように、イン
ジェクタ３に印加するパルス（噴射パルス）の長さに比
例する。従って、噴射燃料が多くなるエンジン高負荷時
は、図７に示すように、噴射パルスの長さが長くなる。
また、インジェクタ４の噴射タイミングは１サイクルに
１回又は２回というようにエンジン回転数に同期してい
るため、エンジン回転数が高くなれば、噴射間隔が短く
なる。このため、高回転高負荷時は噴射が休止している
期間が短くなる。

【０００４】一般に、吸気行程中に燃料を噴射すると、
吸気弁と排気弁が両方開いているオーバーラップ時に噴
射した燃料がそのまま排気管側に漏れ出してしまういわ
ゆる「ふきぬけ」が発生する。従って、吸気行程前に噴
射を終了することが望ましいが、前述したように、高回
転高負荷時には噴射が休止している期間が短いためにど
うしても吸気行程に噴射がかかってしまい（図７参
照）、ふきぬけにより排気管側に流れた未燃焼ガスによ
りエミッションが悪化していた。これを改善するため
に、高負荷時に噴射パルスが短くなるように、インジェ
クタ３のサイズを大きくすると、低負荷時に噴射パルス
が短くなり過ぎて、低負荷時の噴射量制御性が悪くな
る。つまり、インジェクタ３に印加する噴射パルスの長
さは図６に示すリニアリティ限界より小さくなると、噴
射量を保証できなくなる。

【０００５】また、高温時に高負荷走行し、駐車放置後
に再始動を行う高温再始動モードでは、燃料に発生した
ベーパにより、始動性が悪化することが知られている。
このため、ベーパ発生防止のためにプレッシャレギュレ
ータ５への吸気管圧力の導入を停止し、吸気管７との圧
力差を大きくして燃料圧力を高める方法が知られている
（特開平５−１２５９８４号公報参照）。しかしなが
ら、プレッシャレギュレータ５への吸気管圧力の供給を
停止するだけでは、設定できる燃料圧力に限界があり、
必ずしもベーパ発生を防止できない。しかも、この燃料
供給系では、余剰燃料を燃料タンク１に戻すリターン配
管６やプレッシャレギュレータ５が必要となり、配管構
成が複雑化するという欠点もある。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、リターン配管やプレ
ッシャレギュレータを廃止して配管構成を簡単化しなが
ら、燃料圧力を内燃機関の運転状態に応じて自動調整で
きて、ふきぬけやベーパ発生を防止できると共に、噴射
パルス長さのリニアリティ限界に対して余裕のある噴射
制御を実現することができる内燃機関の燃料供給装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の燃料供給装置は、燃
料タンク内の燃料を燃料ポンプによりインジェクタに圧
送し、このインジェクタから内燃機関に燃料を噴射する
ものにおいて、前記燃料ポンプは可変速駆動手段を駆動
源として吐出圧力を可変制御できるように構成され、前
記内燃機関の運転状態に応じて前記インジェクタに圧送
する燃料の目標圧力（以下「目標燃圧」という）を求め
る目標燃圧設定手段と、前記インジェクタに圧送する燃
料の圧力が前記目標燃圧となるように前記燃料ポンプの
可変速駆動手段を制御する燃圧制御手段とを備えた構成
としたものである。

【０００８】この構成において、請求項２のように、燃
料噴射終了時期が前記内燃機関の吸気弁の開弁時期より
早いか否かを判断する燃料噴射時期判断手段を備え、前
記目標燃圧設定手段は、燃料噴射終了時期が前記吸気弁
の開弁時期より遅くなると判断されたときに燃料噴射終
了時期が前記吸気弁の開弁時期より早くなるように目標
燃圧を設定する手段を含む構成としても良い。

【０００９】また、請求項３のように、燃料温度に関す
る情報を検出する温度情報検出手段を備え、前記目標燃
圧設定手段は、燃料温度に応じて目標燃圧を設定する手
段を含む構成としても良い。

【００１０】更に、請求項４のように、前記目標燃圧設
定手段は、燃料温度が所定温度以上のときに燃料温度が
高いほど目標燃圧を高く設定する手段を含む構成として
も良い。

【００１１】また、請求項５のように、前記燃料タンク
から発生する燃料蒸発ガスを吸着するキャニスタ装置
と、このキャニスタ装置から燃料蒸発ガスを前記内燃機
関の吸気管に放出する燃料蒸発ガス放出手段とを備え、
前記目標燃圧設定手段は、前記燃料蒸発ガス放出手段に
よる燃料蒸発ガスの放出流量に応じて目標燃圧を下げる
手段を含む構成としても良い。

【００１２】また、請求項６のように、前記内燃機関の
運転領域が低負荷領域であるか否かを判断する運転領域
判断手段を備え、前記目標燃圧設定手段は、前記内燃機
関の運転領域が低負荷領域であるときに目標燃圧を下げ
る手段を含む構成としても良い。

【００１３】また、請求項７のように、前記内燃機関の
回転数を検出する機関回転数検出手段と、前記内燃機関
の負荷を検出する負荷検出手段とを備え、前記目標燃圧
設定手段は、前記内燃機関の回転数と負荷とに基づいて
目標燃圧を設定する手段を含む構成としても良い。

【００１４】この構成において、請求項８のように、前
記目標燃圧設定手段は、前記内燃機関の負荷が高いほど
目標燃圧が高くなるように設定する手段を含む構成とし
ても良い。

【００１５】

【作用】本発明の請求項１の構成によれば、内燃機関
（以下「エンジン」という）の運転状態に応じてインジ
ェクタに圧送する燃料の目標燃圧を目標燃圧設定手段に
より求める。この目標燃圧に応じて燃料ポンプの可変速
駆動手段を燃圧制御手段により制御して燃料ポンプの吐
出圧力を調整し、インジェクタに圧送する燃料の圧力を
目標燃圧に合わせる。この場合、燃料ポンプの吐出圧力
を可変制御することで、燃料圧力を目標燃圧に合わせる
ことができるので、従来のリターン配管やプレッシャレ
ギュレータを廃止して配管構成を簡素化できると共に、
エンジンの運転状態に応じて燃料圧力を可変制御するこ
とができ、制御の幅を広げることができる。

【００１６】更に、請求項２では、燃料噴射終了時期が
エンジンの吸気弁の開弁時期（吸気行程）より早いか否
かを燃料噴射時期判断手段により判断し、燃料噴射終了
時期が吸気弁の開弁時期より遅くなると判断されたとき
には、目標燃圧設定手段により燃料噴射終了時期が吸気
弁の開弁時期より早くなるように目標燃圧を設定する。
これにより、高回転高負荷時でも吸気行程前に噴射が終
了して、ふきぬけが確実に防止され、未燃焼ガスによる
エミッション悪化が防止される。

【００１７】また、請求項３では、燃料温度に関する情
報を温度情報検出手段により検出し、燃料温度に応じて
目標燃圧を設定する。これにより、燃料圧力が燃料温度
に応じて自動調整される。

【００１８】この場合、ベーパは、燃料温度が高いほ
ど、また、燃料圧力が低いほど、発生しやすい。そこ
で、請求項４では、燃料温度が所定温度以上のときに燃
料温度が高いほど目標燃圧を高く設定する。これによ
り、ベーパ発生が効果的に抑えられる。

【００１９】また、請求項５では、燃料タンクから発生
する燃料蒸発ガスをキャニスタ装置で吸着し、このキャ
ニスタ装置から燃料蒸発ガスを燃料蒸発ガス放出手段に
より吸気管に放出する。従来は、燃料蒸発ガスの放出量
（パージ量）が多いと、空燃比フィードバックにより、
噴射パルス長さが短くなり、図６に示すリニアリティ限
界への余裕がなくなって、正確な噴射量制御が困難とな
る。

【００２０】そこで、請求項５では、燃料蒸発ガス放出
手段による燃料蒸発ガスの放出流量に応じて目標燃圧を
下げる。これにより、燃料蒸発ガスの放出流量に応じて
噴射パルス長さを長くすることができ、リニアリティ限
界に対して余裕のある噴射制御を行うことができる。

【００２１】また、請求項６では、エンジンの運転領域
が低負荷領域であるか否かを運転領域判断手段により判
断し、低負荷領域のときに目標燃圧を下げる。低負荷領
域のときには、燃料噴射量が少なく、噴射パルス長さも
短くなるため、低負荷領域のときに目標燃圧を下げるこ
とで、噴射パルス長さを長くすることができ、リニアリ
ティ限界に対して余裕のある噴射制御を行うことができ
る。

【００２２】また、請求項７では、エンジンの回転数を
機関回転数検出手段により検出すると共に、エンジンの
負荷を負荷検出手段により検出し、エンジンの回転数と
負荷とに基づいて目標燃圧設定手段により目標燃圧を設
定する。これにより、エンジンの回転数と負荷とに応じ
た最適な目標燃圧を設定することができる。

【００２３】更に、請求項８では、目標燃圧設定手段
は、エンジンの負荷が高いほど目標燃圧が高くなるよう
に設定する。これにより、高負荷時（燃料噴射時間が長
くなり、しかも１行程にかかる時間が短くなるとき）
に、１行程内に燃料噴射が終わらない現象が発生するこ
とを抑制することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図１０
に基づいて説明する。まず、図１に基づいてシステム全
体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１
には吸気弁１２，排気弁１３，点火プラグ１４が設けら
れ、吸気管１５と排気管１６が接続されている。吸気管
１５の上流側にはエアクリーナ１７が設けられ、このエ
アクリーナ１７を通過した空気の流量がエアフロメータ
１８によって検出される。また、吸気管１５におけるエ
アフロメータ１８の下流側にはスロットルバルブ１９と
インジェクタ２０が設けられている。

【００２５】一方、燃料を貯留する燃料タンク２１の底
部には、燃料をインジェクタ２０に供給するための燃料
供給管２２が接続され、この燃料供給管２２の途中に燃
料ポンプ２３が設けられ、この燃料ポンプ２３の前後に
フィルタ２４，２５が設けられている。燃料供給管２２
の下流側には、燃料圧力と吸気管圧力との差圧を検出す
る差圧センサ２８が設けられている。この燃料供給系
は、燃料タンク２１に始まり、インジェクタ２０で終わ
るリターンレス構成であり、従来のプレッシャレギュレ
ータが廃止されている。また、燃料ポンプ２３は、可変
速駆動手段である直流モータ２６により駆動され、この
モータ２６への印加電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２７に
より可変することで、燃料ポンプ２３の回転数を制御し
て吐出圧力を制御できるようになっている。

【００２６】また、燃料タンク２１から発生する燃料蒸
発ガスを通路３０を通してチャーコール式のキャニスタ
装置３１に導入して吸着し、このキャニスタ装置３１の
排出側通路３２に設けた燃料蒸発ガス放出バルブ３３
（燃料蒸発ガス放出手段）をエンジン１１の運転状態に
応じて制御することで、キャニスタ装置３１から燃料蒸
発ガスを吸気管１５に放出（パージ）するようになって
いる。

【００２７】このパージは、所定のパージ実行条件が成
立したときに実行される。ここで、パージ実行条件とし
ては、例えば、始動後所定時間経過していること、アイ
ドルスイッチ（図示せず）がオンして所定時間経過して
いること、車速が所定速度以上であること、吸気温が所
定温度以上であること等である。また、燃料蒸発ガスの
放出量（パージ量）の制御は、空燃比フィードバック補
正係数ＦＡＦが１．０以上でリーン側にずれているとき
にはパージ量をできるだけ増加させるように燃料蒸発ガ
ス放出バルブ３３をデューティ比制御し、空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦが１．０未満でリッチ側にずれ
ているときにはパージ量を減少させるように燃料蒸発ガ
ス放出バルブ３３をデューティ比制御する。

【００２８】一方、制御回路３４は、マイクロコンピュ
ータを主体として構成され、ＣＰＵ３５，ＲＯＭ３６，
ＲＡＭ３７，入出力インターフェース３８，３９を備
え、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ４０，
エンジン１１の各気筒のクランク角を検出する回転セン
サ４１，吸気温を検出する吸気温センサ４２，エアフロ
メータ１８，差圧センサ２８等の各種センサから出力さ
れる情報を読み込み、インジェクタ２０，燃料ポンプ２
３のモータ２６，燃料蒸発ガス放出バルブ３３を制御す
る。

【００２９】例えば、差圧センサ２８で検出された燃料
圧力が後述する目標燃圧以下になると、制御回路３４
は、燃料ポンプ２３の吐出流量を増大させるように、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ２７を出力電圧（モータ２６への印
加電圧）を高くする方向に制御する。逆に、差圧センサ
２８で検出された燃料圧力が目標燃圧以上になると、制
御回路３４は、燃料ポンプ２３の吐出流量を減少させる
ように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２７を出力電圧を下げる
方向に制御する。

【００３０】以下、制御回路３４による制御の流れを図
２に示すフローチャートに従って説明する。図２のプロ
グラムは、回転センサ４１の出力する１８０度クランク
角信号に同期して、繰り返し実行される。処理が開始さ
れると、まず、ステップ１０１で、図３のサブルーチン
により目標燃圧Ｐo を演算する。このサブルーチンの処
理内容は後で詳細に説明する。尚、このサブルーチンは
本プログラムと独立させて、一定時間ごとに繰り返し実
行するようにしても良い。

【００３１】続くステップ１０２では、エアフロメータ
１８で求めた吸入空気量と回転センサ４１で求めた回転
速度とに基づいて基本噴射パルスｔp （基本噴射時間）
を演算する。尚、基本噴射パルスｔp は吸気管圧力と回
転速度又はスロットル開度と回転速度で求めても良い。
この後、ステップ１０３で、基本噴射パルスｔp を補正
する各種補正値を演算する。これらの補正値は、例えば
水温センサ４０の出力に応じた暖機補正値、加減速運転
時の補正値、理論空燃比へのフィードバック補正値等で
あり、続くステップ１０４で、上記各種補正値の合計ｆ
total を演算する。

【００３２】この後、ステップ１０５で、基本噴射パル
スｔp と各種補正値の合計ｆtotalとから要求噴射パル
スｔe を次式により演算する。 ｔe ＝ｔp ×ｆtotal 次に、ステップ１０６で要求噴射角度Ｃte（℃Ａ）を次
式により演算する。 Ｃte＝｛ｔe (ms)×回転速度(rpm) ×３６０｝／（６０
×１０００） ここで、要求噴射角度Ｃteを算出する理由は、ステップ
１０５で求めた要求噴射パルスｔe は時間で表される
が、エンジン１１の回転速度が変化すると、同じ時間で
も要求角度が変わるからである。

【００３３】次に、ステップ１０７で、噴射開始タイミ
ングＣopを演算する。この噴射開始タイミングＣopの演
算は、エンジン１１の負荷（ｔp 等）とエンジン回転速
度より２次元マップで求める方法や、一定値としておく
方法等がある。ここで、Ｃopはクランク角タイミングで
表される。続くステップ１０８で、ふきぬけを防止する
ための噴射可能角度Ｃocを、噴射開始タイミングＣopと
吸気弁１２の開弁時期から求める。

【００３４】この場合、噴射開始タイミングＣopは上記
ステップ１０７で求められており、噴射終了タイミング
は、ふきぬけを防止するために、吸気弁１２の開弁時期
とする必要がある。また、吸気弁１２の開弁時期はエン
ジン１１によって決まっており、これをＣcr（クランク
角タイミングで表わす）とすると、噴射可能角度Ｃocは
噴射開始タイミングＣopと吸気弁開弁時期Ｃcrとの差で
表すことができる。つまり、この期間内で噴射が終了す
れば、噴射が吸気行程にかからず、ふきぬけは発生しな
い。また、噴射開始タイミングＣopや吸気弁開弁時期Ｃ
crの算出は同時に噴射する全ての気筒が対象となる。従
って、噴射方式が独立噴射方式の場合、各気筒毎に噴射
可能角度Ｃocを求める必要がある。また、グループ噴射
や同時噴射の場合は同時に噴射する全ての気筒について
同一の噴射可能角度Ｃocを求めれば良い。

【００３５】続くステップ１０９では、要求噴射角度Ｃ
teと噴射可能角度Ｃocとを比較し、燃料噴射終了時期が
吸気弁１２の開弁時期（吸気行程）より早いか否かを判
断する。この処理が特許請求の範囲でいう燃料噴射時期
判断手段に相当する。このステップ１０９で、Ｃte＞Ｃ
oc、つまり、要求噴射角度Ｃteが噴射可能角度Ｃocより
も大きい場合には、噴射が吸気行程にかかってしまい、
このままではふきぬけが発生するため、ステップ１１０
に進み、目標燃圧Ｐo を修正した修正燃圧Ｐpを求め
る。これは、燃料圧力が上昇すると、同一の噴射パルス
で実際に噴射する燃料が増加するので、噴射が吸気弁１
２の開弁前に終了するように目標燃圧を上昇させること
で、実際の噴射パルスを短くして、ふきぬけを防止する
ものである。続くステップ１１１で、修正燃圧Ｐp を新
たな目標燃圧Ｐo とする。

【００３６】上述した修正燃圧Ｐp の設定は、ふきぬけ
を防止すれば、条件を満足するので幾つかあり、例えば
以下のような方法がある。第１の方法は、最も噴射可能
角度Ｃocが短くなる最悪条件でも、高燃圧化による修正
を加えた要求噴射角度Ｃteが噴射可能角度Ｃocよりも大
きくなるような燃料圧力を予め求めておき、これを修正
燃圧Ｐp とする方法である。この方法は、制御が簡単に
なる利点がある。

【００３７】第２の方法は、目標燃圧Ｐo を連続的に可
変してふきぬけを防止する範囲内で必要以上に燃料圧力
を上昇させない方法である。この方法は、燃料圧力がｘ
倍になると噴射量がｘ^1/2 倍になることを利用し、修正
燃圧Ｐp を次式により算出する。 Ｐp ＝（Ｃte² ／Ｃoc² ）×基準目標燃圧 この場合、Ｃte＞Ｃocであるから修正燃圧Ｐｐは基準目
標燃圧より高くなる。以上のようにして求めた修正燃圧
Ｐp を新たな目標燃圧Ｐo に設定し直した後（ステップ
１１１）、ステップ１１２に進んで、後述する燃圧フィ
ードバックルーチン（図４参照）を実行する。尚、この
サブルーチンは本プログラムと独立させて、一定時間ご
とに繰り返し実行するようにしても良い。

【００３８】また、前述したステップ１０９で、Ｃte≦
Ｃocの場合、つまり、要求噴射角度Ｃteが噴射可能角度
Ｃoc以下の場合には、ステップ１０１で求めた目標燃圧
Ｐoをそのまま使用しても、噴射が吸気行程にかから
ず、ふきぬけが発生しないので、目標燃圧Ｐo を修正す
ること無く、ステップ１１２に進み、後述する燃圧フィ
ードバックのサブルーチン（図４参照）を実行する。

【００３９】次に、ステップ１１３で、その時点での実
際の燃料圧力（実燃圧）Ｐf を差圧センサ２８で測定し
た後、ステップ１１４で、上記実燃圧Ｐf に応じて要求
噴射パルスｔe を補正する。これは、前述したように要
求噴射パルスｔe は、基準目標燃圧を基に求めた値であ
り、実燃圧Ｐf に応じて修正する必要があるからであ
る。修正噴射パルスｔpfは以下の式で求められる。

【００４０】ｔpf＝（Ｐf ／基準目標燃圧）^1/2 ×ｔe 続くステップ１１５で無効噴射パルスｔv を求める。こ
の無効噴射パルスｔvはバッテリ電圧と実燃圧Ｐf に応
じて２次元マップより求められる。次いで、ステップ１
１６で最終噴射パルスｔi を次式により算出する。 ｔi ＝ｔpf＋ｔv （ｔpf：修正噴射パルス，ｔv ：無効噴射パルス） 続くステップ１１７で、最終噴射パルスｔi に応じて制
御回路３４からインジェクタ２０にパルスを出力して、
本プログラムを終了する。

【００４１】次に、前記ステップ１０１で実行される図
３に示す目標燃圧演算ルーチンの処理内容を説明する。
この目標燃圧演算ルーチンは、特許請求の範囲でいう目
標燃圧設定手段として機能し、まず、始動中か否か（ス
テップ２０１）、始動後所定時間内か否か（ステップ２
０２）、燃料温度が高温状態か否か（ステップ２０３）
を判定する。この判定は、燃料蒸発ガスの発生を防止す
るために、高燃圧化しなければならない状態を検出する
ために行う。ここで、ステップ２０１の始動の判定は、
スタータがＯＮで且つエンジン回転速度が所定値以下の
場合に始動中と判定する。また、ステップ２０２の所定
時間は例えば１〜１０分程度の値である。ステップ２０
３の高温状態は、水温センサ４０と吸気温センサ４２の
値から燃料温度を推定して総合的に判断する。従って、
この実施例では、水温センサ４０と吸気温センサ４２と
が燃料温度に関する情報を検出する温度情報検出手段と
して機能するが、燃料温度を直接測定するセンサを設け
るようにしても良い。

【００４２】上述したステップ２０１〜２０３により、
始動中で高温状態と判定された場合、又は、始動後所定
時間内で高温状態と判定された場合には、ステップ２０
４に進み、これ以外の場合にはステップ２０５に進む。

【００４３】上述したように、始動中で高温状態の場
合、又は、始動後所定時間内で高温状態の場合には、ス
テップ２０４に進んで、燃料の温度状態に応じて目標燃
圧Ｐoを設定する。本実施例では、図５に示すように、
目標燃圧Ｐo を水温と吸気温の２次元マップにより求め
る。或は、燃料温度から１次元マップで求めるようにし
ても良い。ここで設定する目標燃圧Ｐo は一般に２５０
〜５００ＫＰａの間の値で、後述する基準目標燃圧と同
等以上の値となる。

【００４４】一方、始動後所定時間を経過している場
合、又は所定時間を経過していても燃料温度が高温状態
でない場合には、ステップ２０５に進んで、パージ中か
否かを判定する。ここで、パージとは、キャニスタ装置
３１の燃料蒸発ガス放出バルブ３３が開放されて、キャ
ニスタ装置３１に吸着されている燃料蒸発ガスが吸気管
１５に放出されることを言い、このパージ中は、キャニ
スタ装置３１から吸気管１５に流入する燃料蒸発ガスに
より、空燃比フィードバック制御が補正されて最終噴射
パルスｔi が小さくなるため、図６に示すインジェクタ
リニアリティ限界以下になる可能性がある。従って、パ
ージ中か否かを判定することで、最終噴射パルスｔi が
インジェクタリニアリティ限界より小さくなる可能性の
ある領域を検出していることになる。

【００４５】このステップ２０５で、パージ中と判定さ
れれば、ステップ２０６に進んで、運転領域が低負荷領
域であるか否かを判定する（この処理が特許請求の範囲
でいう運転領域判断手段として機能する）。このステッ
プ２０５で低負荷領域であるか否かを判定する理由は、
高負荷領域では、最終噴射パルスｔi も大きくなるた
め、空燃比フィードバック補正後の噴射パルスもインジ
ェクタリニアリティ限界より十分余裕を持って大きい
が、低負荷領域ではこの余裕が無いためである。ここ
で、低負荷領域とは、アイドリング状態及びその近傍
（基本噴射パルスｔp が所定値以下で且つエンジン回転
速度が所定値以下の領域）である。

【００４６】一方、パージ中でない場合、又は、低負荷
領域でない場合には、ステップ２０７に進んで、Ｐo を
基準目標燃圧とする。これは、高温再始動等で燃料圧力
を修正する必要があるとき以下の標準的な燃料圧力で、
前述したように要求噴射パルスｔe 等はこの基準目標燃
圧を基準にして求める。ここで、基準目標燃圧は一般に
２００〜３５０ＫＰａの間の値となる。

【００４７】一方、パージ中で且つ低負荷領域の場合に
は、ステップ２０８に進んで、パージ状況に応じて目標
燃圧Ｐo を演算する。ここで、目標燃圧Ｐo は、パージ
流量が最大になったときの空燃比フィードバック補正後
の最小パルスがインジェクタリニアリティ限界より大き
くなるように設定される。例えば、アイドル時の有効パ
ルスが１．２ｍｓで、且つインジェクタリニアリティ限
界が有効パルスベースで１．０ｍｓの場合、パージによ
る空燃比フィードバック補正が−４０％となると、実際
のアイドルパルスは０．７２ｍｓ［＝１．２×（１００
−４０）／１００］となってしまい、リニアリティ限界
を下回ってしまう。

【００４８】そこで、目標燃圧ＰO を基準目標燃圧の１
／２にすると、実際のアイドルパルスは１．０２ｍｓ
［＝０．７２×１／（１／２）^1/2 ］になるため、イン
ジェクタリニアリティ限界を維持できる。従って、パー
ジ状況に応じて目標燃圧Ｐo を基準目標燃圧よりも低く
設定すすることで、インジェクタリニアリティ限界以上
の噴射パルス長さを確保するものである。

【００４９】次に、図４のフローチャートで燃圧フィー
ドバックの処理を説明する。この処理は、図２のステッ
プ１１２のサブルーチンに相当し、特許請求の範囲でい
う燃圧制御手段として機能する。このルーチンでは、ま
ず、ステップ３０１で、差圧センサ１２により、現在の
実燃圧Ｐf を測定する。次いで、ステップ３０２で、実
燃圧Ｐf と現在の目標燃圧Ｐo とを比較する。この目標
燃圧ＰO は、図３の目標燃圧演算ルーチンで求めた値に
必要に応じて図２のステップ１１０，１１１で修正した
値である。

【００５０】実燃圧Ｐf ＝目標燃圧Ｐo の場合には、ス
テップ３０５に進んで、現在の燃料ポンプ印加電圧（燃
料ポンプ２３のモータ２６に印加する電圧）を維持して
本ルーチンを終了する。また、実燃圧Ｐf ＜目標燃圧Ｐ
o の場合には、ステップ３０３に進んで、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ２７の出力電圧を上昇させて燃料ポンプ印加電
圧を上昇させ、燃料ポンプ２３の吐出圧力を上昇させる
ことで、Ｐf ＝Ｐo となるように制御し、本ルーチンを
終了する。

【００５１】一方、実燃圧Ｐf ＞目標燃圧Ｐo の場合に
は、ステップ３０４に進んで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２
１の出力電圧を低下させて燃料ポンプ印加電圧を下げ、
燃料ポンプ２３の吐出圧力を低下させることで、Ｐf ＝
Ｐo となるよう制御して本ルーチンを終了する。

【００５２】次に、図２の制御プログラムを実行した場
合の一例を図８のタイムチャートに従って説明する。こ
のタイムチャートは、エンジン回転速度が一定で、噴射
量が増加していく場合の例を示す。図８のＡ点にて、次
回の要求噴射パルスが吸気行程にかかることが予め計算
により判明すると、目標燃圧を上昇させる。これに伴っ
て、図４の燃圧フィードバックルーチンにより、実燃圧
も上昇する。このため、目標燃圧に応じて噴射パルスが
短く補正され、噴射終了時期が図８に点線で示す位置か
ら太線で示す位置へ補正され、吸気行程前に噴射を終了
することができるようになる。反対に、要求噴射量が減
少していくような場合には、噴射パルスが吸気行程前に
終了するような範囲で、要求噴射量減少に応じて目標燃
圧を低下させる。

【００５３】一方、高温再始動時には、図９に示すよう
に、燃料温度が所定温度以上のときに、燃料温度が高い
ほど、目標燃圧（＝実燃圧）を高く設定し、ベーパ発生
を抑える。燃料温度が所定温度以下になると、目標燃圧
（＝実燃圧）は基準目標燃圧で一定になる（但し、図８
及び図１０に示すような場合は除く）。

【００５４】次に、ベーパ中の制御状態の一例を図１０
のタイムチャートに従って説明する。パージ中は、パー
ジによるリッチのため、空燃比フィードバック補正値が
リーン側に変化して、噴射パルス幅が短くなるため、基
準目標燃圧のままでは噴射パルス幅がインジェクタリニ
アリティ限界以下になってしまう。

【００５５】そこで、目標燃圧を低下させることで、実
噴射パルス幅を拡大する。この後、空燃比フィードバッ
ク補正により実噴射パルス幅も短くなるが、インジェク
タリニアリティ限界以下になることはない。この場合、
目標燃圧は、インジェクタリニアリティ限界を下回らな
い範囲で、空燃比フィードバック補正値や基準目標燃圧
での要求噴射パルス幅に応じて連続して設定しても良
い。

【００５６】以上説明した第１実施例では、運転状態に
応じて目標燃圧を設定し、この目標燃圧に応じて燃料ポ
ンプ２３のモータ２６への印加電圧を制御して燃料ポン
プ２３の吐出圧力を調整し、燃料圧力を目標燃圧に合わ
せるようにしたので、従来のリターン配管やプレッシャ
レギュレータを廃止して配管構成を簡素化できると共
に、運転状態に応じて燃料圧力を可変制御することがで
き、制御の幅を広げることができる。

【００５７】しかも、燃料噴射終了時期が吸気弁１２の
閉弁時期（吸気行程）より遅くなると判断されたときに
は、燃料噴射時期が吸気弁の閉弁時期より早くなるよう
に目標燃圧を設定するので、図７に示すように、高回転
高負荷時でも吸気行程前に噴射を終了することができ
て、ふきぬけを確実に防止でき、未燃焼ガスによるエミ
ッション悪化を防止できる。

【００５８】更に、ベーパは、燃料温度が高いほど、ま
た、燃料圧力が低いほど、発生しやすいという事情を考
慮して、燃料温度に応じて目標燃圧を設定するようにし
たので、ベーパ発生を効果的に抑えることができて、高
温再始動モードでの始動性を向上することができる。

【００５９】また、キャニスタ装置３１から吸気管１５
への燃料蒸発ガスの流入量（パージ量）が多くなるに従
って、空燃比フィードバックにより噴射パルス長さが短
くなり、図６に示すリニアリティ限界への余裕がなくな
ることを考慮し、パージ量に応じて目標燃圧を下げるよ
うにしたので、パージ量に応じて噴射パルス長さを長く
することができ、リニアリティ限界に対して余裕のある
噴射制御を行うことができる。

【００６０】また、運転領域が低負荷領域のときには、
燃料噴射量が少なく、噴射パルス長さも短くなることを
考慮し、低負荷領域のときに目標燃圧を下げるようにし
たので、低負荷領域のときには、燃料噴射量が少なく、
噴射パルス長さも短くなるため、低負荷領域のときに目
標燃圧を下げることで、噴射パルス長さを長くすること
ができ、リニアリティ限界に対して余裕のある噴射制御
を行うことができる。

【００６１】尚、上記第１実施例では、燃料温度が高温
状態のときに、その温度状態に応じて目標燃圧を変更す
る時期を始動中及び始動後所定時間以内に限定している
が、この制限をはずして、常時、温度状態に応じて目標
燃圧を演算するようにしても良い。

【００６２】また、第１実施例では、燃料圧力を測定す
る手段として差圧センサ２８を使用しているが、図１１
に示す本発明の第２実施例のように、燃料圧力の絶対圧
を測定する燃圧センサ５０と、吸気管圧力を測定する吸
気管圧力センサ５１を設けて、それらの圧力から差圧を
求めるようにしても良い。

【００６３】また、図１２に示す本発明の第３実施例の
ように、燃料圧力の絶対圧を測定する燃圧センサ５０の
みを設け（つまり吸気管圧力センサ５１を省略し）、吸
気管圧力を他の情報から推定してその圧力差から差圧を
求めるようにしても良い。この場合、吸気管圧力の推定
は、例えば図１３に示すようにエアフロメータ１８で求
めた吸入空気量と回転センサ４１により求めたエンジン
回転速度とから２次元マップを使用して算出する。或
は、吸入空気量の代わりに、基本噴射パルスｔpやスロ
ットル開度を使用しても良い。

【００６４】また、上記各実施例では、燃料ポンプ２３
のモータ２６への印加電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２７
により調整して燃料圧力を制御するようにしたが、モー
タ２６に通電するデューティ比（通電率）を制御して平
均電圧を変化させるＰＷＭ制御方式により燃料ポンプ２
３の吐出圧力（燃料圧力）を制御するようにしても良
い。

【００６５】また、他にも第４実施例として、第１実施
例の図３のステップ２０７にて設定する燃料圧力をエン
ジン回転数とエンジン負荷（本実施例では吸入空気量）
とから図１４に示すマップを用いて設定するようにして
も良い。本実施例において図１４のマップは高負荷であ
るほど燃圧が高く設定されるように作成されている。
尚、吸入空気量の他にもエンジン負荷として、スロット
ル開度、吸気管内圧力等を用いても良い。以上の処理を
実行することによりエンジン回転数とエンジン負荷とに
応じた最適な基準目標燃圧を決定することができる。ま
た、高負荷ほど目標燃圧が高くなるようにしているの
で、高負荷時（燃料噴射時間が長くなり、しかも１行程
にかかる時間が短くなるとき）に、１行程内に燃料噴射
が終わらない現象が発生することを抑制することができ
る。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項１の構成によれば、運転状態に応じて目標燃圧
を設定し、この目標燃圧に応じて燃料ポンプの吐出圧力
を調整して、燃料圧力を目標燃圧に合わせるようにした
ので、従来のリターン配管やプレッシャレギュレータを
廃止して配管構成を簡素化できると共に、運転状態に応
じて燃料圧力を可変制御することができ、制御の幅を広
げることができる。

【００６７】更に、請求項２では、燃料噴射終了時期が
吸気弁の開弁時期より遅くなると判断されたときには、
燃料噴射終了時期が吸気弁の開弁時期より早くなるよう
に目標燃圧を設定するので、高回転高負荷時でも吸気行
程前に噴射を終了させることができて、ふきぬけを確実
に防止でき、未燃焼ガスによるエミッション悪化を防止
できる。

【００６８】また、請求項３では、燃料温度に応じて目
標燃圧を設定するので、燃料圧力を燃料温度に応じた値
に自動調整することができる。

【００６９】更に、請求項４では、燃料温度が所定温度
以上のときに燃料温度が高いほど目標燃圧を高く設定す
るので、ベーパ発生を効果的に抑えることができて、高
温再始動モードでの始動性を向上することができる。

【００７０】また、請求項５では、燃料蒸発ガス放出手
段による燃料蒸発ガスの放出流量に応じて目標燃圧を下
げるので、燃料蒸発ガスの放出流量に応じて噴射パルス
長さを長くすることができ、リニアリティ限界に対して
余裕のある噴射制御を行うことができる。

【００７１】また、請求項６では、エンジンの運転領域
が低負荷領域のときに目標燃圧を下げるので、低負荷領
域のときに噴射パルス長さを長くすることができ、リニ
アリティ限界に対して余裕のある噴射制御を行うことが
できる。

【００７２】また、請求項７では、目標燃圧をエンジン
の回転数とエンジン負荷とから求めるため、運転状態に
合った最適な目標燃圧を設定することができる。更に、
請求項８では、エンジンの負荷が高いほど目標燃圧が高
くなるように設定しているため、短期間でも多量の燃料
を噴射することができ、１行程内に燃料噴射が終わらな
い現象が発生することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるシステム全体の概
略構成を示すブロック図

【図２】噴射制御プログラムの処理の流れを示すフロー
チャート

【図３】目標燃圧演算ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図４】燃圧フィードバックルーチンの処理の流れを示
すフローチャート

【図５】水温と吸気温から目標燃圧を求める二次元マッ
プを示す図

【図６】噴射パルス長さと噴射量との関係を示す図

【図７】噴射パルスとエンジン作動行程との対応関係を
示すタイムチャート

【図８】エンジン回転速度一定で噴射量が増加していく
場合の制御例を示すタイムチャート

【図９】高温再始動時の制御例を示す図

【図１０】パージ中の制御状態を示すタイムチャート

【図１１】本発明の第２実施例におけるシステム全体の
概略構成を示すブロック図

【図１２】本発明の第３実施例におけるシステム全体の
概略構成を示すブロック図

【図１３】吸入空気量とエンジン回転速度から吸気管圧
力を求める二次元マップを示す図

【図１４】本発明の第４実施例に用いるエンジン回転数
と負荷とから燃圧を求める二次元マップを示す図

【図１５】従来構成を示すブロック図

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気弁、１５…吸
気管、１８…エアフロメータ、１９…スロットルバル
ブ、２０…インジェクタ、２１…燃料タンク、２２…燃
料供給通路、２３…燃料ポンプ、２６…モータ（可変速
駆動手段）、２７…ＤＣ−ＤＣコンバータ、２８…差圧
センサ、３１…キャニスタ装置、３３…燃料蒸発ガス放
出バルブ（燃料蒸発ガス放出手段）、３４…制御回路
（目標燃圧設定手段，燃圧制御手段，燃料噴射時期判断
手段，運転領域判断手段）、４０…水温センサ、４１…
回転センサ、４２…吸気温センサ、５０…燃圧センサ、
５１…吸気管圧力センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三輪 真 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 摩島 嘉裕 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンク内の燃料を燃料ポンプにより
   インジェクタに圧送し、このインジェクタから内燃機関
   に燃料を噴射する内燃機関の燃料供給装置において、 前記燃料ポンプの吐出圧力を可変制御する可変速駆動手
   段と、 前記内燃機関の運転状態に応じて前記インジェクタに圧
   送する燃料の目標圧力（以下「目標燃圧」という）を求
   める目標燃圧設定手段と、 前記インジェクタに圧送する燃料の圧力が前記目標燃圧
   となるように前記燃料ポンプの可変速駆動手段を制御す
   る燃圧制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の
   燃料供給装置。
2. 【請求項２】 燃料噴射終了時期が前記内燃機関の吸気
   弁の開弁時期より早いか否かを判断する燃料噴射時期判
   断手段を備え、 前記目標燃圧設定手段は、燃料噴射終了時期が前記吸気
   弁の開弁時期より遅くなると判断されたときに燃料噴射
   終了時期が前記吸気弁の開弁時期より早くなるように目
   標燃圧を設定する手段を含むことを特徴とする請求項１
   に記載の内燃機関の燃料供給装置。
3. 【請求項３】 燃料温度に関する情報を検出する温度情
   報検出手段を備え、 前記目標燃圧設定手段は、燃料温度に応じて目標燃圧を
   設定する手段を含むことを特徴とする請求項１又は２に
   記載の内燃機関の燃料供給装置。
4. 【請求項４】 前記目標燃圧設定手段は、燃料温度が所
   定温度以上のときに燃料温度が高いほど目標燃圧を高く
   設定する手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の
   内燃機関の燃料供給装置。
5. 【請求項５】 前記燃料タンクから発生する燃料蒸発ガ
   スを吸着するキャニスタ装置と、このキャニスタ装置か
   ら燃料蒸発ガスを前記内燃機関の吸気管に放出する燃料
   蒸発ガス放出手段とを備え、 前記目標燃圧設定手段は、前記燃料蒸発ガス放出手段に
   よる燃料蒸発ガスの放出流量に応じて目標燃圧を下げる
   手段を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載の内燃機関の燃料供給装置。
6. 【請求項６】 前記内燃機関の運転領域が低負荷領域で
   あるか否かを判断する運転領域判断手段を備え、 前記目標燃圧設定手段は、前記内燃機関の運転領域が低
   負荷領域であるときに目標燃圧を下げる手段を含むこと
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機
   関の燃料供給装置。
7. 【請求項７】 前記内燃機関の回転数を検出する機関回
   転数検出手段と、 前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段とを備え、 前記目標燃圧設定手段は、前記内燃機関の回転数と負荷
   とに基づいて目標燃圧を設定する手段を含むことを特徴
   とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の燃
   料供給装置。
8. 【請求項８】 前記目標燃圧設定手段は、前記内燃機関
   の負荷が高いほど目標燃圧が高くなるように設定する手
   段を含むことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の
   燃料供給装置。