JP5234431B2 - 筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、低圧ポンプにより燃料タンク内の燃料を高圧ポンプに供給し、この高圧ポンプから吐出される燃料を燃料噴射弁に供給する筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置に関する発明である。

気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンは、吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射式エンジンと比較して、噴射から燃焼までの時間が短く、噴射燃料を霧化させる時間を十分に稼ぐことができないため、噴射圧力を高圧にして噴射燃料を微粒化する必要がある。そのため、筒内噴射式エンジンでは、電動式の低圧ポンプで燃料タンクから汲み上げた燃料を、エンジンのカム軸で駆動される高圧ポンプに供給し、この高圧ポンプから吐出される高圧の燃料を燃料噴射弁へ圧送するようにしている。

一般に、筒内噴射式エンジンでは、高圧ポンプから燃料噴射弁に燃料を供給する高圧燃料系内の燃圧（燃料圧力）を検出する燃圧センサを設け、この燃圧センサで検出した高圧燃料系内の燃圧を目標燃圧に一致させるように高圧ポンプの吐出量をフィードバック制御するようにしているが、低圧ポンプは、一定条件（一定の駆動電圧）で駆動し、プレッシャレギュレータによって低圧ポンプの吐出圧力を所定圧力に調圧して、その圧力を越える余剰燃料を燃料タンク内に戻すようにしている。

しかし、低圧ポンプを一定条件で駆動する場合、エンジンの燃料消費量が少ない運転領域でも、燃料消費量が多い運転領域と同じ条件で低圧ポンプを駆動するため、燃料消費量が少ない運転領域では、低圧ポンプを必要以上の吐出量で駆動することになり、低圧ポンプによってバッテリ電力が無駄に消費されて燃費が悪化する。

このような理由から、近年、低圧ポンプの吐出量をできるだけ少なくして燃費を向上させることが要求されているが、低圧ポンプの吐出量を少なくすると、低圧ポンプから高圧ポンプに燃料を供給する低圧燃料系内の燃圧が低くなるため、高圧ポンプの燃料吸入時の圧力低下によって燃料が減圧沸騰して燃料中にベーパ（気泡）が発生する可能性があり、ベーパが発生すると、高圧ポンプの燃料吐出効率が低下して高圧燃料系内の燃圧を目標燃圧に制御できなくなったり、高圧ポンプが損傷したりする可能性がある。

ベーパの発生を防止する技術としては、特許文献１（特開２００３−２２２０６０号公報）に記載されているように、予め記憶した温度圧力関係式に基づいて燃料温度から目標予圧（低圧燃料系内の目標燃圧）を求め、この目標予圧を実現するように低圧ポンプを制御するシステムにおいて、目標予圧を温度圧力関係式から求めたオリジナル予圧Ｐ0 から低下させて、実際に高圧ポンプ内でベーパ（キャビテーション）が発生する予圧Ｐ1 を求め、オリジナル予圧Ｐ0 とベーパが発生する予圧Ｐ1 との差に基づいて温度圧力関係式を適応化するようにしたものがある。

また、吸気ポート噴射式エンジンのように、燃料ポンプを１つのみを備えたシステム（高圧ポンプを備えていないシステム）においては、特許文献２（特許第３０６０２６６号公報）や特許文献３（特開２００７−３１５３７８号公報）に記載されているように、燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を検出する燃圧センサを設け、この燃圧センサで検出した燃圧を目標燃圧に一致させるように燃料ポンプをフィードバック制御するようにしたものがある。

特開２００３−２２２０６０号公報 特許第３０６０２６６号公報 特開２００７−３１５３７８号公報

しかし、上記特許文献１の技術では、温度圧力関係式を適応化する際に、実際に高圧ポンプ内でベーパを発生させる必要があるため、ベーパの発生によって高圧ポンプが損傷する可能性があり、燃料供給システムの信頼性の低下が懸念される。

また、低圧ポンプと高圧ポンプを備えたシステムに、上記特許文献２，３の技術を適用して、低圧燃料系内の燃圧を検出する燃圧センサを設け、この燃圧センサで検出した低圧燃料系内の燃圧を目標燃圧（ベーパの防止に必要な燃圧）に一致させるように低圧ポンプをフィードバック制御することで、低圧燃料系内の燃圧を目標燃圧に精度良く制御して、ベーパの発生を防止することが考えられる。しかし、この場合、高圧燃料系内の燃圧を検出する燃圧センサに加えて、更に低圧燃料系内の燃圧を検出する燃圧センサを新たに設ける必要があり、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができないという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、低コスト化の要求を満たしながら、低圧燃料系内の燃圧を目標燃圧に精度良く制御してベーパの発生を防止できると共に、燃料供給システムの信頼性を向上させることができる筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置を提供することにある。

請求項１にかかる発明は、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧になるように低圧ポンプを制御する低圧側燃圧制御を行う低圧側燃圧制御手段と、低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧以上になったときに開弁動作して低圧燃料系内の燃料を燃料タンク内に戻すプレッシャレギュレータと、このプレッシャレギュレータの開弁動作を検出する開弁検出手段と、所定の学習実行条件が成立したときに低圧側目標燃圧を所定燃圧に設定して低圧側燃圧制御を実行し、該低圧側燃圧制御の実行中に低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧よりも低い値から上昇するように低圧側燃圧制御の制御量を徐々に補正して、開弁検出手段によりプレッシャレギュレータの開弁動作が検出されたときの補正量に基づいて低圧側燃圧制御の制御誤差を学習する学習手段と、この学習手段により学習した制御誤差に基づいて低圧側燃圧制御の制御量を補正する補正手段とを備え、前記低圧側燃圧制御手段は、前記低圧側目標燃圧を前記所定燃圧より低い燃圧範囲内で運転状態に応じて変化させることを特徴とするものである。

本発明では、低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧以上になったときにプレッシャレギュレータが開弁動作することに着目して、所定の学習実行条件が成立したときに、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧（＝所定燃圧）になるように低圧ポンプを制御する低圧側燃圧制御を実行し、この低圧側燃圧制御の実行中に低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧よりも低い値から上昇するように低圧側燃圧制御の制御量を徐々に補正して、プレッシャレギュレータの開弁動作が検出されたときに、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧（＝所定燃圧）まで上昇したと判断して、このときの補正量に基づいて制御誤差を学習する。低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧（＝所定燃圧）に一致させる補正量は、低圧側燃圧制御の制御量の誤差（ずれ）に相当するため、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧（＝所定燃圧）まで上昇したときの補正量を用いることで、低圧側燃圧制御の制御誤差（制御量の誤差）を精度良く学習することができる。このようにして学習した低圧側燃圧制御の制御誤差に基づいて低圧側燃圧制御の制御量（例えば低圧ポンプの駆動電圧）を補正することで、低圧ポンプや低圧ポンプ駆動回路等の個体差（製造ばらつき）や経時変化等によって低圧側燃圧制御に制御誤差が生じても、その影響を受けずに低圧側燃圧制御によって低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧（ベーパの防止に必要な燃圧）に精度良く制御することが可能となり、ベーパの発生を防止することができる。しかも、前述した従来技術のように実際に高圧ポンプ内でベーパを発生させる必要がないため、ベーパの発生による高圧ポンプの損傷を防止して、燃料供給システムの信頼性を向上させることができる。

この場合、請求項２のように、プレッシャレギュレータの燃料戻し側流路を閉塞する弁体が弁座から離間したことを検出する（例えば、弁体と弁座との電気的導通が遮断されたことを検出する）ことでプレッシャレギュレータの開弁動作を検出するようにすると良い。このようにすれば、プレッシャレギュレータの開弁動作を精度良く検出することができる。

或は、請求項３のように、プレッシャレギュレータの燃料戻し側流路に燃料が流れていることを検出することでプレッシャレギュレータの開弁動作を検出するようにしても良い。このようにしても、プレッシャレギュレータの開弁動作を精度良く検出することができる。

図１は本発明の実施例１における燃料供給システム全体の概略構成図である。 図２は高圧ポンプの概略構成図である。 図３は低圧側燃圧制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図４は実施例１の制御誤差学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図５はベース駆動電圧Ｖbaseマップの一例を概念的に示す図である。 図６は実施例２の制御誤差学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１及び図２に基づいて筒内噴射式のエンジン（内燃機関）の燃料供給システム全体の概略構成を説明する。

燃料を貯溜する燃料タンク１１内には、該燃料タンク１１内の燃料残量が少ないときに、後述するジェットポンプ２１により燃料を集中的に溜めるサブタンク１２が配置され、燃料タンク１１内の燃料レベルがサブタンク１２の上部開口よりも高いときには、燃料タンク１１内の燃料がサブタンク１２の上部開口から該サブタンク１２内に流入して該サブタンク１２内が燃料で満たされる。

サブタンク１２内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ１３が設置され、この低圧ポンプ１３の吸入口には、サクションフィルタ１４が装着されている。低圧ポンプ１３は、バッテリ（図示せず）を電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動され、この低圧ポンプ１３から吐出される燃料は、低圧燃料配管１５を通して高圧ポンプ１６に供給されると共に、固定リターン配管１７を通してジェットポンプ２１に供給される。

低圧燃料配管１５には、低圧ポンプ１３から吐出された燃料を濾過する燃料フィルタ１８が設けられている。更に、低圧燃料配管１５には、プレッシャレギュレータ１９が接続され、このプレッシャレギュレータ１９は、低圧燃料配管１５等の低圧燃料系内の燃圧（低圧ポンプ１３から吐出される燃料の圧力）が所定燃圧（例えば６５０ｋＰａ）以上になったときに開弁動作して低圧燃料系内の燃料を燃料タンク１１側に戻すことで、低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧を越えないように調節する。プレッシャレギュレータ１９には、所定燃圧を越える余剰燃料を燃料タンク１１内に戻すためのリターン配管２０が接続されている。

また、サブタンク１２の下部には、燃料タンク１１内の燃料をサブタンク１２内に供給するジェットポンプ２１が取り付けられ、このジェットポンプ２１の導入ポートには、低圧ポンプ１３の固定リターン配管１７が接続されている。固定リターン配管１７の途中には、ジェットポンプ２１に供給する燃料の流量を決定するオリフィス２２が設けられている。固定リターン配管１７から供給される燃料がジェットポンプ２１の導入ポートに噴き出されることで、ジェットポンプ２１内に負圧（ポンプ作用）が発生して、この負圧により燃料タンク１１内の燃料をジェットポンプ２１内に吸い込んでサブタンク１２内に流入させる。尚、リターン配管２０を固定リターン配管１７やジェットポンプ２１に接続するようにしても良い。

図２に示すように、高圧ポンプ１６は、円筒状のポンプ室２３内でピストン２４を往復運動させて燃料を吸入／吐出するピストンポンプであり、ピストン２４は、エンジンのカム軸２５に嵌着されたカム２６の回転運動によって駆動される。この高圧ポンプ１６の吸入口２７側には、燃圧制御弁２８が設けられている。この燃圧制御弁２８は、常開型の電磁弁であり、吸入口２７を開閉する弁体２９と、弁体２９を開弁方向に付勢するスプリング３０と、弁体２９を閉弁方向に電磁駆動するソレノイド３１とから構成されている。

高圧ポンプ１６の吸入行程（ピストン２４の下降時）においては、燃圧制御弁２８が開弁されてポンプ室２３内に燃料が吸入され、高圧ポンプ１６の吐出行程（ピストン２４の上昇時）においては、燃圧制御弁２８の閉弁期間（閉弁開始時期からピストン２４の上死点までの閉弁状態のクランク角区間）を制御することで、高圧ポンプ１６の吐出量を制御して燃圧（吐出圧力）を制御する。

つまり、燃圧を上昇させるときには、燃圧制御弁２８の閉弁開始時期（通電時期）を進角させることで、燃圧制御弁２８の閉弁期間を長くして高圧ポンプ１６の吐出量を増加させ、逆に、燃圧を低下させるときには、燃圧制御弁２８の閉弁開始時期（通電時期）を遅角させることで、燃圧制御弁２８の閉弁期間を短くして高圧ポンプ１６の吐出量を減少させる。

この高圧ポンプ１６の吐出口３２側には、吐出した燃料の逆流を防止する逆止弁３３が設けられている。図１に示すように、高圧ポンプ１６から吐出された燃料は、デリバリパイプ３４に送られ、このデリバリパイプ３４からエンジンの各気筒の上部に取り付けられた燃料噴射弁３５に高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ３４には、デリバリパイプ３４等の高圧燃料系内の燃圧（高圧ポンプ１６から吐出される燃料の圧力）を検出する高圧側燃圧センサ３６が設けられている。

また、エンジンには、吸入空気量を検出するエアフローメータ３７や、クランク軸（図示せず）の回転に同期して所定クランク角毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３８が設けられている。このクランク角センサ３８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３９に入力される。このＥＣＵ３９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁３５の燃料噴射量や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御する。その際、ＥＣＵ３９は、高圧側燃圧センサ３６で検出した高圧燃料系内の燃圧を高圧側目標燃圧に一致させるように高圧ポンプ１６の吐出量（燃圧制御弁２８の通電時期）をフィードバック制御する。

また、ＥＣＵ３９は、低圧ポンプ１３を駆動する低圧ポンプ駆動回路４０に制御信号を出力して低圧ポンプ１３を制御する。その際、ＥＣＵ３９は、後述する図３の低圧側燃圧制御ルーチンを実行することで、予め記憶した低圧ポンプ１３の作動特性（例えば低圧ポンプ１３の駆動電圧と吐出量と吐出圧との関係）に基づいて、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧（ベーパの防止に必要な燃圧）になるように低圧ポンプ１３の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を行う。この際、低圧ポンプ１３や低圧ポンプ駆動回路４０等の個体差（製造ばらつき）や経時変化等によって、低圧側燃圧制御に制御誤差が生じると、低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧に精度良く制御できなくなる。

そこで、本実施例１では、高圧ポンプ１６の燃圧制御弁２８を開弁状態（通電オフ状態）に維持して高圧ポンプ１６の燃料吐出動作を停止させると、燃料噴射弁３５の燃料噴射に伴って高圧燃料系内の燃料が消費されて高圧燃料系内の燃圧が低下して、高圧燃料系内の燃圧が低圧燃料系内の燃圧と等しくなり、高圧側燃圧センサ３６で低圧燃料系内の燃圧を検出できることに着目して、後述する図４の制御誤差学習ルーチンを実行することで、所定の学習実行条件が成立したときに、高圧ポンプ１６の燃料吐出動作を停止させて高圧燃料系内の燃圧を低圧燃料系内の燃圧と等しくした状態で、低圧ポンプ１３の作動特性に基づいて低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧になるように低圧ポンプ１３の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を実行し、この低圧側燃圧制御の実行中に高圧側燃圧センサ３６で検出した高圧側検出燃圧（＝低圧燃料系内の燃圧）と低圧側目標燃圧との偏差に基づいて低圧側燃圧制御の制御誤差を学習する。

高圧側検出燃圧（＝低圧燃料系内の燃圧）と低圧側目標燃圧との偏差は、低圧側燃圧制御の制御誤差によって生じるものであり、低圧側燃圧制御の制御誤差が大きくなるほど高圧側検出燃圧と低圧側目標燃圧との偏差が大きくなるため、高圧側検出燃圧と低圧側目標燃圧との偏差は、低圧側燃圧制御の制御誤差を精度良く反映したパラメータとなる。従って、高圧側検出燃圧と低圧側目標燃圧との偏差に基づいて低圧側燃圧制御の制御誤差を学習することで、低圧側燃圧制御の制御誤差を精度良く学習することができる。

具体的には、低圧側燃圧制御の実行中に高圧側検出燃圧（＝低圧燃料系内の燃圧）と低圧側目標燃圧との偏差が小さくなるように低圧ポンプ１３の駆動電圧を徐々に補正して、偏差が所定値以下（ほぼ０）になったときの補正量を低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）として学習する。高圧側検出燃圧と低圧側目標燃圧との偏差を所定値以下にする補正量は、低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差（ずれ）に相当するため、高圧側検出燃圧と低圧側目標燃圧との偏差が所定値以下になったときの補正量を学習することで、低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）を精度良く学習することができる。

このようにして学習した補正量（低圧側燃圧制御の制御誤差）に基づいて低圧ポンプ１３の駆動電圧を補正することで、低圧ポンプ１３や低圧ポンプ駆動回路４０等の個体差（製造ばらつき）や経時変化等によって低圧側燃圧制御に制御誤差が生じても、その影響を受けずに低圧側燃圧制御によって低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧（ベーパの防止に必要な燃圧）に精度良く制御することができる。

以下、ＥＣＵ３９が実行する図３の低圧側燃圧制御ルーチン及び図４の制御誤差学習ルーチンの処理内容を説明する。

［低圧側燃圧制御ルーチン］
図３に示す低圧側燃圧制御ルーチンは、ＥＣＵ３９の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう低圧側燃圧制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン回転速度Ｎe と燃料温度Ｔf とに応じた低圧側目標燃圧Ｐftg をマップ又は数式等により算出する。ここで、低圧側目標燃圧Ｐftg は、ベーパの防止に必要な燃圧（高圧ポンプ１６の燃料吸入時の圧力低下による燃料の減圧沸騰を防止できる最低燃圧又はそれよりも少し高い燃圧）である。低圧側目標燃圧Ｐftg のマップは、エンジン回転速度Ｎe に応じて高圧ポンプ１６の回転速度が変化して燃料吸入時の圧力低下量が変化し、燃料温度Ｔf に応じて燃料が減圧沸騰する燃圧が変化することを考慮して、低圧側目標燃圧Ｐftg がベーパの防止に必要な燃圧になるように設定されている。尚、燃料温度Ｔf は、温度センサで検出するようにしても良いし、或は、エンジンの冷却水温、油温等のうちの少なくとも１つに基づいて推定するようにしても良い。

この後、ステップ１０２に進み、インジェクタ噴射量（各気筒の燃料噴射弁３５の燃料噴射量）にエンジン回転速度Ｎe を乗算してエンジン要求燃料噴射量Ｑeng を算出した後、ステップ１０３に進み、低圧側目標燃圧Ｐftg に応じた固定リターン流量Ｑrt（固定リターン配管１７に流す燃料の流量）をマップ又は数式等により算出する。

この後、ステップ１０４に進み、エンジン要求燃料噴射量Ｑeng に、固定リターン流量Ｑrtを加算して低圧ポンプ１３の要求吐出量Ｑfpを求める。
Ｑfp＝Ｑeng ＋Ｑrt

この後、ステップ１０５に進み、図５のベース駆動電圧Ｖbaseのマップを参照して、低圧側目標燃圧Ｐftg （低圧ポンプ１３の目標吐出圧）と要求吐出量Ｑfpとに応じたベース駆動電圧Ｖbaseを算出する。図５のベース駆動電圧Ｖbaseのマップは、予め標準的な低圧ポンプ１３の作動特性（低圧ポンプ１３の駆動電圧と吐出量と吐出圧との関係）に基づいて作成され、ＥＣＵ３９のＲＯＭに記憶されている。

この後、ステップ１０６に進み、ベース駆動電圧Ｖbaseに後述する学習補正量Ｖlrn を加算して最終的な駆動電圧Ｖfpを求める。
Ｖfp＝Ｖbase＋Ｖlrn

この後、ステップ１０７に進み、低圧ポンプ１３に駆動電圧Ｖfpを印加するように低圧ポンプ駆動回路４０に指令する（制御信号を出力する）。これにより、予め記憶した低圧ポンプ１３の作動特性（図５のマップ）に基づいて低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧Ｐftg になるように低圧ポンプ１３の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を行う。

尚、エンジン高温再始動時等で高圧ポンプ１６内に滞留している燃料の温度が極めて高い場合には、低圧ポンプ１３の駆動電圧を最大値（例えばバッテリ電圧）まで上昇させて低圧ポンプ１３の吐出量を最大吐出量にして、プレッシャレギュレータ１９により低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧を越えないように調節する。

［制御誤差学習ルーチン］
図４に示す制御誤差学習ルーチンは、ＥＣＵ３９の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう学習手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、所定の学習実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、学習実行条件は、例えば、次の(1) 〜(3) のいずれかに該当することである。
(1) エンジンのアイドル運転中であること
(2) エンジンの定常運転中であること
(3) エンジン停止中であること

これの(1) 〜(3) の運転状態（エンジンのアイドル運転中や定常運転中や停止中）は、高圧ポンプ１６の燃料吐出動作を停止させて高圧燃料系内の燃圧を低下させても、その影響を比較的受け難い運転状態であると共に、エンジン要求燃料噴射量がほぼ一定（又は０）になって低圧燃料系内の燃圧が比較的安定し易い運転状態である。

上記(1) 〜(3) のいずれかに該当すれば、学習実行条件が成立するが、上記(1) 〜(3) のいずれにも該当しなければ、学習実行条件が不成立となる。
尚、上記条件(1) 〜(3) の他に、例えば、自己診断機能により高圧側燃圧センサ３６、低圧ポンプ１３等の異常が検出されていないこと、燃料温度が所定温度範囲内であること等を学習実行条件に追加しても良い。

このステップ２０１で、学習実行条件が不成立と判定された場合には、ステップ２０２以降の制御誤差学習に関する処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０１で、学習実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ２０２以降の制御誤差学習に関する処理をつぎのようにして実行する。まず、ステップ２０２で、高圧ポンプ１６の燃圧制御弁２８を開弁状態（通電オフ状態）に維持して高圧ポンプ１６の燃料吐出動作を停止させる。これにより、燃料噴射弁３５の燃料噴射に伴って高圧燃料系内の燃料が消費されて高圧燃料系内の燃圧が低下して、高圧燃料系内の燃圧が低圧燃料系内の燃圧と等しくなる。

尚、エンジンの停止中に低圧側燃圧制御の制御誤差を学習する場合には、エンジンの燃料噴射停止前に高圧ポンプ１６の燃料吐出動作を停止させて高圧燃料系内の燃圧を低下させるようにすると良い。このようにすれば、エンジン停止中に低圧側燃圧制御の制御誤差を学習する場合でも、確実に高圧燃料系内の燃圧を低圧燃料系内と等しい燃圧まで低下させることが可能となり、高圧側燃圧センサ３６で低圧燃料系内の燃圧を検出することができる。

この後、ステップ２０３に進み、低圧側目標燃圧Ｐftg をプレッシャレギュレータ１９が開弁動作する所定燃圧よりも低い圧力（例えば６００ｋＰａ）に設定した後、ステップ２０４に進み、低圧ポンプ１３の駆動電圧補正量Ｖcal を初期値に設定する。ここで、駆動電圧補正量Ｖcal の初期値は、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧Ｐftg よりも確実に低くなるような値（例えば−１．０Ｖ）に設定されている。

この後、ステップ２０５に進み、エンジン要求燃料噴射量Ｑeng に、固定リターン流量Ｑrtを加算して低圧ポンプ１３の要求吐出量Ｑfpを求めた後、ステップ２０６に進み、図５のベース駆動電圧Ｖbaseのマップを参照して、低圧側目標燃圧Ｐftg と要求吐出量Ｑfpとに応じたベース駆動電圧Ｖbaseを算出する。

この後、ステップ２０７に進み、ベース駆動電圧Ｖbaseに駆動電圧補正量Ｖcal を加算して最終的な駆動電圧Ｖfpを求めた後、ステップ２０８に進み、低圧ポンプ１３に駆動電圧Ｖfpを印加するように低圧ポンプ駆動回路４０に指令して低圧側燃圧制御を行う。

この後、ステップ２０９に進み、高圧側燃圧センサ３６の出力が安定するまで待機した後、ステップ２１０に進み、高圧側燃圧センサ３６で検出した高圧側検出燃圧Ｐf （＝低圧燃料系内の燃圧）と低圧側目標燃圧Ｐftg との偏差の絶対値が所定値以下（ほぼ０）であるか否かを判定する。

このステップ２１０で、高圧側検出燃圧Ｐf と低圧側目標燃圧Ｐftg との偏差の絶対値が所定値より大きいと判定された場合は、ステップ２１１に進み、駆動電圧補正量Ｖcal を所定ステップ量（例えば０．１Ｖ）だけ増加させた後に、ステップ２０７に戻り、ステップ２０７〜２１０の処理を実行する。これにより、高圧側検出燃圧Ｐf と低圧側目標燃圧Ｐftg との偏差の絶対値が所定値以下になるまで、高圧側検出燃圧Ｐf と低圧側目標燃圧Ｐftg との偏差の絶対値が小さくなるように低圧ポンプ１３の駆動電圧Ｖfpを徐々に補正する。

その後、上記ステップ２１０で、高圧側検出燃圧Ｐf と低圧側目標燃圧Ｐftg との偏差の絶対値が所定値以下であると判定されたときに、ステップ２１２に進み、偏差が所定値以下になったときの駆動電圧補正量Ｖcal を低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）として学習し、その駆動電圧補正量Ｖcal を学習補正量Ｖlrn としてＥＣＵ３９のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ３９の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶する。

前記図３の低圧側燃圧制御ルーチンのステップ１０６で、この学習補正量Ｖlrn をベース駆動電圧Ｖbaseに加算して最終的な駆動電圧Ｖfpを求めることで、学習補正量Ｖlrn を用いて低圧ポンプ１３の駆動電圧を補正する。この処理が特許請求の範囲でいう補正手段としての役割を果たす。

以上説明した本実施例１では、所定の学習実行条件が成立したときに、高圧ポンプ１６の燃料吐出動作を停止させて高圧燃料系内の燃圧を低圧燃料系内の燃圧と等しくした状態で、低圧ポンプ１３の作動特性に基づいて低圧ポンプ１３の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を実行し、この低圧側燃圧制御の実行中に高圧側燃圧センサ３６で検出した高圧側検出燃圧（＝低圧燃料系内の燃圧）と低圧側目標燃圧との偏差が小さくなるように低圧ポンプ１３の駆動電圧を徐々に補正して、偏差が所定値以下になったときの駆動電圧補正量Ｖcal を低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）として学習するようにしたので、低圧側燃圧制御の制御誤差を精度良く学習することができる。

そして、学習した駆動電圧補正量Ｖcal （低圧側燃圧制御の制御誤差）を学習補正量Ｖlrn として記憶し、この学習補正量Ｖlrn を用いて低圧ポンプ１３の駆動電圧を補正するようにしたので、低圧ポンプ１３や低圧ポンプ駆動回路４０等の個体差（製造ばらつき）や経時変化等によって低圧側燃圧制御に制御誤差が生じても、その影響を受けずに低圧側燃圧制御によって低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧（ベーパの防止に必要な燃圧）に精度良く制御することが可能となり、ベーパの発生を防止することができる。

しかも、筒内噴射式エンジンの燃料供給システムに搭載される高圧側燃圧センサ３６を利用して、低圧燃料系内の燃圧を検出することができるため、低圧燃料系内の燃圧を検出する低圧側燃圧センサを新たに設ける必要がなく、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。また、前述した従来技術のように実際に高圧ポンプ内でベーパを発生させる必要がないため、ベーパの発生による高圧ポンプの損傷を防止して、燃料供給システムの信頼性を向上させることができる。

また、本実施例１では、エンジンのアイドル運転中と定常運転中と停止中のいずれかに該当するときに学習実行条件成立するようにしたので、高圧ポンプ１６の燃料吐出動作を停止させて高圧燃料系内の燃圧を低下させても、その影響を比較的受け難い運転状態であるアイドル運転中や定常運転中や停止中に、高圧ポンプ１６の燃料吐出動作を停止させて低圧側燃圧制御の制御誤差を学習することができる。また、エンジンのアイドル運転中や定常運転中や停止中は、要求燃料噴射量がほぼ一定（又は０）になって低圧燃料系内の燃圧が比較的安定し易い運転状態であるため、高圧側検出燃圧（＝低圧燃料系内の燃圧）を用いた制御誤差の学習精度を向上させることができる。

尚、上記実施例１では、低圧側燃圧制御の実行中に高圧側検出燃圧（＝低圧燃料系内の燃圧）と低圧側目標燃圧との偏差が小さくなるように低圧ポンプ１３の駆動電圧を徐々に補正して、偏差が所定値以下になったときの駆動電圧補正量Ｖcal を低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）として学習するようにしたが、低圧側燃圧制御の実行中に高圧側検出燃圧（＝低圧燃料系内の燃圧）を低圧側目標燃圧に一致させるように低圧ポンプ１３の駆動電圧をフィードバック制御して、該フィードバック制御による補正量を低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）として学習するようにしても良い。高圧側検出燃圧を低圧側目標燃圧に一致させるフィードバック補正量（フィードバック制御による補正量）は、低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差（ずれ）に相当するため、フィードバック補正量を学習することで、低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）を精度良く学習することができる。

次に、図６を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、図１に破線で示すように、プレッシャレギュレータ１９の開弁動作を検出する開弁検出センサ４１（開弁検出手段）が設けられている。この開弁検出センサ４１は、例えば、プレッシャレギュレータ１９の燃料戻し側流路（図示せず）を閉塞する弁体が弁座（いずれも図示せず）から離間したことを検出する（例えば、弁体と弁座との電気的導通が遮断されたことを検出する）ことでプレッシャレギュレータ１９の開弁動作を検出するようにしている。或は、プレッシャレギュレータ１９の燃料戻し側流路に燃料が流れていることを検出することでプレッシャレギュレータ１９の開弁動作を検出するようにしても良い。

本実施例２では、低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧（例えば６５０ｋＰａ）以上になったときにプレッシャレギュレータ１９が開弁動作することに着目して、後述する図６の制御誤差学習ルーチンを実行することで、所定の学習実行条件が成立したときに、低圧側目標燃圧をプレッシャレギュレータ１９が開弁動作する所定燃圧に設定して、低圧ポンプ１３の作動特性に基づいて低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧（＝所定燃圧）になるように低圧ポンプ１３の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を実行し、この低圧側燃圧制御の実行中に低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧よりも低い値から上昇するように低圧ポンプ１３の駆動電圧を徐々に補正して、プレッシャレギュレータの開弁動作が検出されたときに、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧（＝所定燃圧）まで上昇したと判断して、このときの補正量に基づいて低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）を学習する。低圧燃料系内の燃圧を低圧側目標燃圧（＝所定燃圧）に一致させる補正量は、低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差（ずれ）に相当するため、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧（＝所定燃圧）まで上昇したときの補正量を用いることで、低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）を精度良く学習することができる。

図６に示す制御誤差学習ルーチンでは、ステップ３０１で、前記図４のステップ２０１と同様の学習実行条件が成立しているか否かを判定し、学習実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ３０２に進み、低圧側目標燃圧Ｐftg をプレッシャレギュレータ１９が開弁動作する所定燃圧（例えば６５０ｋＰａ）に設定した後、ステップ３０３に進み、低圧ポンプ１３の駆動電圧補正量Ｖcal を初期値に設定する。ここで、駆動電圧補正量Ｖcal の初期値は、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧Ｐftg （＝所定燃圧）よりも確実に低くなるような値（例えば−１．０Ｖ）に設定されている。

この後、ステップ３０４に進み、エンジン要求燃料噴射量Ｑeng に、固定リターン流量Ｑrtを加算して低圧ポンプ１３の要求吐出量Ｑfpを求めた後、ステップ３０５に進み、図５のベース駆動電圧Ｖbaseのマップを参照して、低圧側目標燃圧Ｐftg と要求吐出量Ｑfpとに応じたベース駆動電圧Ｖbaseを算出する。

この後、ステップ３０６に進み、ベース駆動電圧Ｖbaseに駆動電圧補正量Ｖcal を加算して最終的な駆動電圧Ｖfpを求めた後、ステップ３０７に進み、低圧ポンプ１３に駆動電圧Ｖfpを印加するように低圧ポンプ駆動回路４０に指令して低圧側燃圧制御を行う。

この後、ステップ３０８に進み、低圧ポンプ１３の吐出圧力が安定すると推定されるまで待機した後（例えば、低圧ポンプ１３の吐出圧力が安定するのに必要な所定期間が経過した後）、ステップ３０９に進み、開弁検出センサ４１によりプレッシャレギュレータ１９の開弁動作が検出されたか否かを判定する。

このステップ３０９で、プレッシャレギュレータ１９の開弁動作が検出されていないと判定された場合には、ステップ３１０に進み、駆動電圧補正量Ｖcal を所定ステップ量（例えば０．１Ｖ）だけ増加させた後に、ステップ３０６に戻り、ステップ３０６〜３０９の処理を実行する。これにより、プレッシャレギュレータ１９の開弁動作が検出されるまで、低圧燃料系内の燃圧が上昇するように低圧ポンプ１３の駆動電圧Ｖfpを徐々に補正する。

その後、上記ステップ３０９で、プレッシャレギュレータ１９の開弁動作が検出されたと判定されたときに、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧Ｐftg （＝所定燃圧）まで上昇したと判断して、ステップ３１１に進み、プレッシャレギュレータ１９の開弁動作が検出された時の駆動電圧補正量Ｖcal から所定値ＫＰＲＳＷ（開弁検出センサ４１の検出誤差、及び、プレッシャレギュレータ１９の設定圧に対するダイナミックヒス分などを考慮した値）を差し引いた値（Ｖcal −ＫＰＲＳＷ）を低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）として学習し、その値（Ｖcal −ＫＰＲＳＷ）を学習補正量Ｖlrn としてＥＣＵ３９のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。

前記図３の低圧側燃圧制御ルーチンのステップ１０６で、この学習補正量Ｖlrn をベース駆動電圧Ｖbaseに加算して最終的な駆動電圧Ｖfpを求めることで、学習補正量Ｖlrn を用いて低圧ポンプ１３の駆動電圧を補正する。

以上説明した本実施例２では、所定の学習実行条件が成立したときに、低圧側目標燃圧をプレッシャレギュレータが開弁動作する所定燃圧に設定して、低圧ポンプ１３の作動特性に基づいて低圧ポンプ１３の駆動電圧を制御する低圧側燃圧制御を実行し、この低圧側燃圧制御の実行中に低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧よりも低い値から上昇するように低圧ポンプ１３の駆動電圧を徐々に補正して、プレッシャレギュレータの開弁動作が検出されたときに、低圧燃料系内の燃圧が低圧側目標燃圧（＝所定燃圧）まで上昇したと判断して、このときの駆動電圧補正量Ｖcal に基づいて低圧側燃圧制御の制御誤差（低圧ポンプ１３の駆動電圧の誤差）を学習するようにしたので、低圧側燃圧制御の制御誤差を精度良く学習することができ、上記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。

尚、本発明は、燃料供給システムの構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…燃料タンク、１３…低圧ポンプ、１５…低圧燃料配管、１６…高圧ポンプ、１９…プレッシャレギュレータ、２０…リターン配管、２７…吸入口、２８…燃圧制御弁、３２…吐出口、３３…逆止弁、３４…デリバリパイプ、３５…燃料噴射弁、３６…高圧側燃圧センサ、３９…ＥＣＵ（低圧側燃圧制御手段，学習手段，補正手段）、４０…低圧ポンプ駆動回路、４１…開弁検出センサ（開弁検出手段）

Claims (3)

1. 低圧ポンプにより燃料タンク内の燃料を高圧ポンプに供給し、この高圧ポンプから吐出される燃料を燃料噴射弁に供給する筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置において、
   前記低圧ポンプから前記高圧ポンプに燃料を供給する低圧燃料系内の燃料の圧力（以下「燃圧」という）が低圧側目標燃圧になるように前記低圧ポンプを制御する低圧側燃圧制御を行う低圧側燃圧制御手段と、
   前記低圧燃料系内の燃圧が所定燃圧以上になったときに開弁動作して前記低圧燃料系内の燃料を前記燃料タンク内に戻すプレッシャレギュレータと、
   前記プレッシャレギュレータの開弁動作を検出する開弁検出手段と、
   所定の学習実行条件が成立したときに前記低圧側目標燃圧を前記所定燃圧に設定して前記低圧側燃圧制御を実行し、該低圧側燃圧制御の実行中に前記低圧燃料系内の燃圧が前記所定燃圧よりも低い値から上昇するように前記低圧側燃圧制御の制御量を徐々に補正して、前記開弁検出手段により前記プレッシャレギュレータの開弁動作が検出されたときの補正量に基づいて前記低圧側燃圧制御の制御誤差を学習する学習手段と、
   前記学習手段により学習した制御誤差に基づいて前記低圧側燃圧制御の制御量を補正する補正手段と
   を備え、
   前記低圧側燃圧制御手段は、前記低圧側目標燃圧を前記所定燃圧より低い燃圧範囲内で運転状態に応じて変化させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置。
2. 前記開弁検出手段は、前記プレッシャレギュレータの燃料戻し側流路を閉塞する弁体が弁座から離間したことを検出することで前記プレッシャレギュレータの開弁動作を検出することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置。
3. 前記開弁検出手段は、前記プレッシャレギュレータの燃料戻し側流路に燃料が流れていることを検出することで前記プレッシャレギュレータの開弁動作を検出することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関の燃圧制御装置。

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