JP2004360645A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料等の過熱を防止しつつ、機関燃焼に供される燃料の温度を効率的に制御することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供する。
【解決手段】エンジン１の燃料供給装置は、燃料噴射弁１０ひいては燃料通路２１内における燃料の滞留の度合いを直接反映する燃圧Ｐを検出し、その検出結果に基づいてヒータ３０への給電量を制御する。この結果、実質的には、燃料噴射弁１０や燃料噴射弁１０内の燃料等が過熱する条件が成立したことを事前に察知し、燃料等の温度上昇を抑制することになり、温度検出に基づくヒータ給電制御よりも高い精度で燃料等の過熱を防止（抑制）することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】エンジン１の燃料供給装置は、燃料噴射弁１０ひいては燃料通路２１内における燃料の滞留の度合いを直接反映する燃圧Ｐを検出し、その検出結果に基づいてヒータ３０への給電量を制御する。この結果、実質的には、燃料噴射弁１０や燃料噴射弁１０内の燃料等が過熱する条件が成立したことを事前に察知し、燃料等の温度上昇を抑制することになり、温度検出に基づくヒータ給電制御よりも高い精度で燃料等の過熱を防止（抑制）することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する機能とその燃料の温度を調整する機能とを有する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気ヒータ等の加熱機器を内蔵した燃料噴射弁を備え、内燃機関に燃料を供給するとともに、その燃料の温度を調整することのできる装置が知られている。
【０００３】
この種の装置を用いれば、例えば機関始動時に燃料噴射弁内の燃料を加熱することで、吸気系や燃焼室に供給される燃料の霧化を促進させることができる。その結果、始動時における機関の燃焼状態が良好になり、排気特性やドライバビリティが向上する。
【０００４】
ところで、燃料噴射弁、又は燃料噴射弁内の燃料の温度が過剰に上昇すると、燃料噴射弁内でベーパロックが生じること等により、燃料噴射弁が動作不良を起こす懸念がある。
【０００５】
このような問題に対し、例えば特許文献１に記載された装置は、燃料噴射弁の燃料の温度を燃料噴射弁の開弁に伴う音圧等に基づいて検出し、その温度が所定値を上回った場合には電気ヒータへの給電を止め、燃料噴射弁の過熱を防止する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１４７２９５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、燃料噴射弁内の燃料や、燃料噴射弁の過熱に伴って生じる不具合を防止するための手立てとして、燃料の温度に基づいて電気ヒータの給電を制御する装置によって十分な効果を得ることは難しい。電気ヒータから過熱部位へ熱が伝導するまでに所定の応答遅れ時間が存在するためである。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、燃料等の過熱を防止しつつ、機関燃焼に供される燃料の温度を効率的に制御することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、
（１）本発明は、燃料を加圧する加圧手段と、前記加圧された燃料を移送する燃料通路と、前記移送された燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射弁と、前記内燃機関に噴射供給される燃料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段と、を備える内燃機関の燃料供給装置であって、前記加熱量制御手段は、前記内燃機関に噴射供給される燃料の圧力が所定値を下回った場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることを要旨とする。
【００１０】
内燃機関に噴射供給される燃料を加熱すると、噴射供給された燃料の霧化又は気化が促進され、特に当該機関の温度が比較的低い条件下等においてその燃焼状態が改善する。しかし、内燃機関に噴射供給される燃料を圧送するための通路構造、弁体、加圧手段等に異常が生じて燃料が滞留している（又は流動が緩慢になっている）ときに燃料の加熱を継続すると、例えば燃料噴射弁の温度が過剰に上昇し、動作不良を起こしやすくなる。この動作不良には、燃料噴射弁の機械的な動作不良と、ベーパロックのように燃料の特性変化に起因する動作不良とが含まれる。なお、上記通路構造等の異常のように、燃料の圧力低下を伴う異常が発生していると、ベーパロックの発生も助長されることになる。
【００１１】
上記構成によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に上記通路構造等の異常等に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁等の動作不良を回避することができる。また、ベーパロックを回避・解消することもできる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
【００１２】
（２）また、他の発明は、燃料を加圧する加圧手段と、前記加圧された燃料を移送する燃料通路と、前記移送された燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射弁と、所定量の燃料が前記内燃機関に噴射供給されるように前記燃料噴射弁の開閉動作を制御する燃料噴射制御手段と、前記内燃機関に噴射供給される燃料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段と、を備える内燃機関の燃料供給装置であって、前記加熱量制御手段は、前記燃料噴射弁を通じて前記内燃機関に噴射供給される燃料の圧力の降下量であって、同弁の開閉動作に伴う降下量が所定値を下回った場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に燃料噴射弁の開閉異常に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁又は加熱手段等の耐久性を高めることができる。また、ベーパロックを回避・解消することもできる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
【００１４】
なお、上記（１）及び（２）の構成において、「加熱量を低下させる」といった概念は、「加熱量を「正の値」から「０」に変化させる（加熱を停止させる）」といった概念を含む。また、燃料を加熱する加熱手段は、燃料を直接加熱する機能を備えてもよいし、例えば燃料の通路等を加熱することにより、間接的に燃料を加熱する機能を備えてもよい。また、加熱手段としては、例えば電気ヒータを好適に適用することができるが、この他、加熱制御手段からの制御指令に対し、ある程度の応答性をもって燃料に加熱作用を及ぼすものことができるものであれば、他の機器等（例えば輻射熱を利用して被加熱対象を加熱するヒータ等）を適用することもできる。
【００１５】
また、本発明は、複数の気筒を備えた内燃機関に適用し、当該機関の各気筒に対応する燃料噴射弁を備えた装置構成とするのが好ましい。そしてさらに、特定の気筒に対応する燃料噴射弁内で燃料が滞留している場合、当該燃料噴射弁を通じて供給される燃料の加熱量を低下させるのがよい。このような装置構成と制御構造とを適用すれば、個々の燃料噴射弁について、その動作不良を的確に回避することができ、加熱手段の消費エネルギーをより効率的に削減できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
【００１７】
〔エンジンの基本構造及び機能〕
図１に示すように、エンジン１は、吸入行程、圧縮行程、爆発行程（膨張行程）及び排気行程の４サイクルを繰り返して出力を得る内燃機関である。エンジン１は、その内部に燃焼室（シリンダ）２を形成する。燃焼室２で発生する燃料の爆発力は、ピストン３及びコンロッド４を介してクランクシャフト（図示略）の回転力に変換される。また、燃焼室２には、吸気通路５の最下流部をなす吸気ポート５Ａと、排気通路６の最上流部をなす排気ポート６Ａとが設けられている。吸気ポート５Ａと燃焼室２との境界は吸気弁５Ｂによって開閉される。また、排気ポート６Ａと燃焼室２との境界は排気弁６Ｂによって開閉される。
【００１８】
エンジン１は、燃料噴射弁１０を備える。燃料噴射弁１０は、燃料タンク２０から燃料通路２１を通じて供給される燃料を、燃焼室２に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。燃料噴射弁１０には、給電によって発熱するヒータ３０が内蔵されている。ヒータ３０は、燃料噴射弁１０の内部通路１０ａを加熱し、もって内部通路１０ａを通過する燃料を加熱する機能を有する。燃料通路２１の途中には、燃料タンク２０から燃料を汲み上げ、高圧にして燃料噴射弁１０に供給する高圧ポンプ２２が設けられている。また、燃料通路２１の高圧ポンプ２２下流には、燃圧センサ２３が設けられている。燃圧センサ２３は、燃料通路２１の高圧ポンプ２２下流（燃料噴射弁１０内部）の燃料の圧力（燃圧）Ｐに応じた信号を出力する。
【００１９】
なお、好ましくは、燃料通路２１の燃料噴射弁１０及び高圧ポンプ２２の間には、同通路２１内の圧力が所定の基準値（基準燃圧）ＰＳＴＤを上回ると開弁し同通路２１内の燃料が基準燃圧ＰＳＴＤを上回らないように機能するリリーフ弁２４、リリーフ弁２４が開弁することよって燃料通路２１から放出される燃料を燃料タンク２０に戻すリターン通路２５、高圧ポンプ２２によって圧送される燃料を高圧の状態で保持し適宜燃料噴射弁１０に送り出す蓄圧室（図示略）等が設けられる。
【００２０】
エンジン１は、運転者によるアクセルペダル（図示略）の踏込量ＡＣＣに応じた信号を出力するアクセルポジションセンサ（図示略）、クランクシャフト（図示略）の回転速度（エンジン回転数）ＮＥを出力する回転速度センサ、及びエンジン１内を循環する冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷに応じた信号を出力する温度センサ、吸気通路５を通じて燃焼室２に導入される空気の流量（吸入空気量）ＧＡに応じた信号を出力するエアフロメータ等の各種センサを備える。各種センサの信号は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）４０に入力される。
【００２１】
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる論理演算回路を備え、燃圧センサ２３等、各種センサの信号に基づいてエンジン１の各種構成要素を統括制御する。例えば、ＥＣＵ４０は、エンジン１の運転状態に基づく燃料噴射弁１０の操作（燃料噴射制御）を行い、適宜の量の燃料を適宜のタイミングで燃焼室２に供給する。また、ＥＣＵ４０は、ヒータ３０への給電量を制御し、燃料噴射弁１０内の燃料の温度を調整する。なお、ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁１０、燃料通路２１、高圧ポンプ２２、ヒータ３０等と併せて、本実施の形態におけるエンジン１の燃料供給装置を構成する。
【００２２】
〔ヒータ給電制御〕
以下、ヒータ３０への給電量の制御（ヒータ給電制御）について、詳しく説明する。
【００２３】
エンジン１においては、ＥＣＵ４０の指令信号に従って燃料噴射弁１０が所定時間開弁すると、高圧ポンプ２２によって圧送される燃料が燃焼室２に噴射供給され、霧化し、さらに気化しつつ燃え拡がり、爆発的に燃焼する。この燃料の爆発力が、ピストン３及びコンロッド４を介してエンジン出力に変換される。
【００２４】
ところが冷間始動時のように、エンジン１の温度、燃焼室２内の温度が低い条件下では、燃料噴射弁１０を通じて燃焼室２内に噴射される燃料が霧化し難くなり、燃焼室２内における燃料の燃焼状態が悪化する傾向がある。
【００２５】
このため、エンジン１は、ヒータ３０によって燃料噴射弁１０の内部通路１０ａを加熱し、燃焼室２内に噴射される燃料の霧化を促進することにより、燃焼室２内における燃料の燃焼状態を良好な状態に保持する。
【００２６】
また、ＥＣＵ４０は、燃料通路２１の高圧ポンプ２２下流における燃圧Ｐに応じ、ヒータ３０への給電量（電圧を一定とした条件下での電流値）Ｑを変更する（ヒータ給電制御を行う）。
【００２７】
図２は、燃圧ＰとＥＣＵ４０の指令信号に対応するヒータ３０への給電量Ｑとの関係であって、特に本実施の形態にかかるヒータ給電制御の実行中に保持される両パラメータＰ，Ｑの関係を示す図である。エンジン１の運転中、燃料噴射弁１０、高圧ポンプ２２、リリーフ弁２４、燃料通路２１及びリリーフ通路２５等、エンジン１の構成要素の全てが正常に機能していれば、燃圧Ｐは基準燃圧ＰＳＴＤ近傍の値を保持する。同図２に示すように、燃圧Ｐが基準燃圧ＰＳＴＤを保持している場合に採用される給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤとすれば、燃圧Ｐが基準燃圧ＰＳＴＤから、予め設定される上限値ＰＭＡＸまでの範囲にある場合、ＥＣＵ４０は給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤに保持する。
【００２８】
また、燃圧Ｐが上限値ＰＭＡＸを上回った場合、給電量Ｑを「０」に設定する（ヒータ３０への給電を中断する）。また、燃圧Ｐが予め設定される下限値ＰＭＩＮを下回った場合にも、給電量Ｑを「０」に設定する。また、燃圧Ｐが下限値ＰＭＩＮから基準燃圧ＰＳＴＤまでの範囲にある場合、燃圧Ｐが高くなるほど給電量は増大する。なお、ＥＣＵ４０は、点Ａ〜点Ｂ間の燃圧Ｐのデータとこれら燃圧Ｐに対応する給電量Ｑのデータとを所定のマップＭＰ１上に保管する。
【００２９】
図３は、ヒータ給電制御の具体的な手順（ルーチン）を示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン１の始動後、ＥＣＵ４０を通じて所定時間毎に繰り返し実行される。
【００３０】
本ルーチンにおいて、ＥＣＵ４０は先ずステップＳ１０１で燃圧Ｐを検出する。
【００３１】
そして、燃圧Ｐが基準燃圧ＰＳＴＤ以上上限値ＰＭＡＸ未満の範囲にある場合、ステップＳ１０２の判断を経てステップＳ１０３に進み、給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤに設定する。そして、ステップＳ１０４において給電を開始する（既にヒータ３０への給電が行われている場合には給電を継続する）。また、燃圧Ｐが下限値ＰＭＩＮ以上基準値ＰＭＩＮ未満の範囲にある場合、ステップＳ１０２及びステップＳ１０５の判断を経てステップＳ１０６に進み、所定のマップＭＰ１を参照して給電量Ｑを決定する。そして、ステップＳ１０４において給電を開始する（又は給電を継続する）。また、燃圧Ｐが下限値ＰＭＩＮ未満、又は上限値ＰＭＡＸ以上である場合、ステップＳ１０２及びステップＳ１０５の判断を経てステップＳ１０７に進み、ヒータ３０への給電を停止する。
【００３２】
なお、ステップＳ１０４又はステップＳ１０７の何れかを経た後、ＥＣＵ４０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００３３】
ＥＣＵ４０は、上記手順に従ってヒータ３０への給電量Ｑを制御することにより、燃料噴射弁１０を通じて燃焼室２内に供給される燃料の温度や、その燃料の通路を形成する部材（例えば燃料噴射弁１０自体）の温度を調整する。
【００３４】
ここで、ヒータ等の加熱手段を備えた従来の燃料供給装置では、例えば燃料の温度を検出し、この検出された温度が所定値を上回った場合にヒータへの給電を中止するといった制御構造が採用されていた。しかし、ヒータから過熱部位へ熱が伝導するまでには所定の応答遅れ時間が存在する。このため、過剰な温度上昇が検出されてからヒータへの給電を中止したのでは、その後僅かな時間ながら、燃料等の過熱状態が継続する。すなわち、温度検出に基づいてヒータの給電量を制御し燃料等の過熱を抑制する制御構造では、燃料等の過熱に起因する不具合を回避する上で十分な信頼性を確保することが困難であった。
【００３５】
ところで、燃料噴射弁１０や燃料噴射弁１０内の燃料等の過熱は、例えば高圧ポンプ２２の作動不良等の原因で燃料の流動性が低下し、燃料等がヒータ３０から受けた熱を過剰に蓄えてしまうことに起因する場合が多い。また、高圧ポンプ２２の作動不良や燃料通路２１の詰まり等によって燃料の流動性が低下すると、燃圧Ｐが過剰に低くなるか、又は過剰に高くなる。
【００３６】
本実施の形態の燃料供給装置は、燃料噴射弁１０ひいては燃料通路２１内における燃料の滞留の度合いを直接反映する燃圧Ｐを検出し、その検出結果に基づいてヒータ３０への給電量を制御する。つまり、実質的に、燃料噴射弁１０や燃料噴射弁１０内の燃料等が過熱する条件が成立したことを事前に察知し、燃料等の温度上昇を抑制する。これにより、従来の装置よりも高い精度で燃料等の過熱を防止（抑制）することができる。
【００３７】
また、燃料の温度が上昇すると、燃料中に気泡が発生して燃料の流動性が極度に低下する現象（ベーパロック）が起き易くなる。ここで、燃料の温度が一定でも、燃圧Ｐが低くなるほどベーパロックは起きやすく、燃圧Ｐが高くなるほどベーパロックは起きにくい。また、燃圧Ｐが一定でも、燃料の温度が高くなるほどベーパロックは起きやすく、燃料の温度が低くなるほどベーパロックは起きにくい。つまり、燃圧Ｐに応じてヒータ３０への給電量Ｑを制御する本実施の形態の燃料供給装置によれば、燃圧Ｐの低下と燃料の温度上昇との双方に起因して発生し易くなるベーパロックの発生を、高い精度で防止することができる。さらに、燃圧Ｐの低下と燃料の温度上昇とに伴ってベーパロックが発生した場合、ヒータ３０への給電を停止することで燃料中に発生した気泡の蒸気圧を下げ、ベーパロックを解消することもできる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施の形態について、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００３９】
なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態にかかるエンジン１のハードウエア構成に、第１の実施の形態とは異なる制御構造を適用したものである。このため、エンジン１のハードウエア構成に関する説明は省略する。
【００４０】
本実施の形態において、ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁１０の開閉動作不良に起因し、燃料噴射弁１０内に燃料の滞留が生じた場合、ヒータ３０への給電量Ｑを低下させる制御（ヒータ給電制御）を行う。
【００４１】
燃料噴射弁１０を通じて燃料噴射が行われる毎に、燃圧Ｐの降下量（以下、燃圧降下量という）ΔＰを演算し、更新する。ここで、燃料噴射弁１０が正常に機能し、ＥＣＵ４０の指令信号に従う正確な開閉動作を行っている場合、燃料噴射弁１０を通じて燃料噴射が行われる毎に、燃圧Ｐが一時的に降下し、その後速やかに元に戻る。ところが、燃料噴射弁１０の開閉動作に不良が発生した場合、燃料噴射に伴う燃圧Ｐの降下量（燃圧降下量）ΔＰが小さくなる。このような条件下においては、燃料噴射弁１０内における燃料の流動性が低下することにより、燃料が滞留し、燃料噴射弁１０内の燃料、通路部材、ヒータ３０等が過熱し易くなる。
【００４２】
本実施の形態の燃料供給装置は、燃料降下量ΔＰに応じてヒータ３０への給電量Ｑを制御する。つまり、実質的に、燃料噴射弁１０や燃料噴射弁１０内の燃料等が過熱する条件のうち、特に燃料噴射弁１０の開閉動作の不良に起因するものが成立したことを事前に察知し、燃料等の温度上昇を抑制する。
【００４３】
このような制御を行う結果、燃料噴射弁１０の開閉動作の不良に起因する燃料等の過熱及びベーパロックの発生を、高い精度で防止することができる。
【００４４】
図４は、燃圧降下量ΔＰとＥＣＵ４０の指令信号に対応するヒータ３０への給電量Ｑとの関係であって、特に本実施の形態にかかるヒータ給電制御の実行中に保持される両パラメータΔＰ，Ｑの関係を示す図である。
【００４５】
エンジン１の運転中、燃料噴射弁１０、高圧ポンプ２２、リリーフ弁２４、燃料通路２１及びリリーフ通路２５等、エンジン１の構成要素の全てが正常に機能していれば、燃圧降下量ΔＰは所定の基準値（以下、基準降下量という）ΔＰＳＴＤ以上の値を示す。そこで、同図４に示すように、燃圧降下量ΔＰが基準降下量ΔＰＳＴＤを保持している場合に採用される給電量を基準値ＱＳＴＤとして、燃圧降下量ΔＰが基準降下量ΔＰＳＴＤ以上である場合、ＥＣＵ４０は給電量を基準値ＱＳＴＤに保持する。また、燃圧降下量ΔＰが予め設定される下限値ΔＰＭＩＮを下回った場合には、給電量を「０」に設定する。また、燃圧降下量ΔＰが下限値ΔＰＭＩＮから基準降下量ΔＰＳＴＤまでの範囲にある場合、燃圧降下量ΔＰが高くなるほど給電量を増大する。なお、ＥＣＵ４０は、点Ｃ〜点Ｄ間の燃圧降下量ΔＰのデータとこれら燃圧降下量ΔＰに対応する給電量Ｑのデータとを所定のマップＭＰ２上に保管する。
【００４６】
図５は、ヒータ給電制御の具体的な手順（ルーチン）を示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン１の始動後、ＥＣＵ４０を通じて所定時間毎に繰り返し実行される。
【００４７】
本ルーチンにおいて、ＥＣＵ４０は先ずステップＳ２０１で燃料噴射に伴う燃圧降下量ΔＰの最新値を取得する。なお、燃圧降下量ΔＰは、燃料噴射弁１０を通じて燃料噴射が行われる毎に別途のルーチンに従って算出され、更新される。燃圧降下量ΔＰが基準降下量ΔＰＳＴＤ以上である場合、ステップＳ２０２の判断を経てステップＳ２０３に進み、給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤに設定する。そして、ステップＳ２０４において給電を開始する（既にヒータ３０への給電が行われている場合には給電を継続する）。また、燃圧降下量Ｐが下限値ΔＰＭＩＮ以上基準値ΔＰＭＩＮ未満の範囲にある場合、ステップＳ２０２及びステップＳ２０５の判断を経てステップＳ２０６に進み、所定のマップＭＰ２を参照して給電量Ｑを決定する。そして、ステップＳ２０４において給電を開始する（又は給電を継続する）。また、燃圧降下量ΔＰが下限値ΔＰＭＩＮ未満である場合、ステップＳ２０２及びステップＳ２０５の判断を経てステップＳ２０７に進み、ヒータ３０への給電を停止する。
【００４８】
なお、ステップＳ２０４又はステップＳ２０７の何れかを経た後、ＥＣＵ４０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００４９】
ＥＣＵ４０は、上記手順に従ってヒータ３０への給電量Ｑを制御することにより、燃料噴射弁１０を通じて燃焼室２内に供給される燃料の温度や、その燃料の通路を形成する部材（例えば燃料噴射弁１０自体）の温度を調整する。そして、燃料タンク２０から燃料噴射弁１０に亘って燃料の通路構造を形成する各種部材の不具合のうち、特に、燃料噴射弁１０の開閉動作の不良に起因するものを選択的に検出し、その検出結果に基づいてヒータ３０への給電量を制御する。
【００５０】
この結果、燃料噴射弁１０の開閉動作の不良に起因する燃料等の過熱及びベーパロックの発生を効果的に防止することができる。
【００５１】
なお、第２の実施の形態にかかる制御構造は、複数の気筒と、各気筒に対応する燃料噴射弁と、各燃料噴射弁に対応するヒータとを備えた内燃機関に適用することで、より好ましい効果を得ることができる。各燃料噴射弁について、開閉動作にばらつきが生じ、過熱し易さが異なるようになった場合であれ、個々の燃料噴射弁に対し各ヒータを通じて適切な熱供給を行えるからである。例えば、何れかの燃料噴射弁の開閉動作に不良が生じた場合、動作不良の生じた燃料噴射弁に対応するヒータへの給電のみを停止する制御を行うことができる。
【００５２】
なお、上記第１の実施の形態では、燃圧Ｐが所定の範囲「ＰＭＩＮ〜ＰＳＴＤ」にある場合、マップＭＰ１を参照し、燃圧Ｐの変化に応じて給電量を段階的に（又は無段階に）変化させるようにした。これに対し、例えば燃圧Ｐが所定の範囲「ＰＭＩＮ〜ＰＭＡＸ」にある場合には給電量Ｑを基準燃圧ＱＳＴＤとし、所定の範囲「ＰＭＩＮ〜ＰＭＡＸ」から外れれば給電を停止するといった制御（二値制御）を行っても、上記第１の実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
【００５３】
同じく、上記第２の実施の形態では、燃圧降下量ΔＰが所定の範囲「ΔＰＭＩＮ〜ΔＰＳＴＤ」にある場合、マップＭＰ２を参照し、燃圧Ｐの変化に応じて給電量Ｑを段階的に（又は無段階に）変化させるようにした。これに対し、例えば燃圧Ｐが下限値ΔＰＭＩＮ以上である場合には給電量Ｑを基準燃圧ＱＳＴＤとし、下限値ΔＰＭＩＮ未満である場合には給電を停止するといった制御（二値制御）を行っても、上記第２の実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
【００５４】
また、上記第１の実施の形態では、燃圧Ｐが特定の範囲「ＰＳＴＤ〜ＰＭＡＸ」にある場合、ヒータ３０に対する給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤに保持することとした。これに対し、燃圧Ｐがこの範囲「ＰＳＴＤ〜ＰＭＡＸ」にある場合にも、例えば燃圧Ｐに応じてヒータ３０に対する給電量Ｑを段階的に（又は無段階に）変更するようにしてもよい。
【００５５】
同じく、上記第２の実施の形態では、燃圧降下量ΔＰが基準降下量ΔＰＳＴＤ以上である場合、給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤに保持することとした。これに対し、燃圧が基準降下量ΔＰＳＴＤ以上である場合にも、例えば燃圧降下量ΔＰに応じてヒータ３０に対する給電量Ｑを段階的に（又は無段階に）変更するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記各実施の形態において、燃圧センサ２３の設置部位は、燃料通路２１に限らず、例えば燃料噴射弁１０の内部通路１０ａ等であってもよい。
【００５７】
また、ヒータ３０の設置部位は、燃料噴射弁１０内に限らず、例えばエンジン１のシリンダヘッド内における燃料噴射弁１０近傍であってもよい。
【００５８】
また、上記各実施の形態から把握される請求項以外の技術思想について、その効果とともに付記しておく。
【００５９】
（Ａ）燃料を加圧する加圧手段と、前記加圧された燃料を移送する燃料通路と、前記移送された燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射弁と、前記内燃機関に噴射供給される燃料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段と、を備えた内燃機関の燃料供給装置であって、前記燃料通路内における燃料の滞留異常を、前記内燃機関に噴射供給される燃料の圧力に基づいて検出する滞留異常検出手段を備えて、且つ、前記加熱量制御手段は、前記滞留異常が検出された場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【００６０】
上記構成によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に上記通路構造等の異常等に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁等の動作不良を回避することができる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
【００６１】
（Ｂ）燃料を加圧する加圧手段と、前記加圧された燃料を移送する燃料通路と、前記移送された燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射弁と、所定量の燃料が前記内燃機関に噴射供給されるように前記燃料噴射弁の開閉動作を制御する燃料噴射制御手段と、前記内燃機関に噴射供給される燃料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段と、を備える内燃機関の燃料供給装置であって、前記燃料噴射弁の動作異常を、前記燃料噴射弁を通じて前記内燃機関に噴射供給される燃料の圧力の降下量に基づいて検出する動作異常検出手段を備えて、且つ、前記加熱量制御手段は、前記燃料噴射弁の動作異常が検出された場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【００６２】
上記構成によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に燃料噴射弁の開閉異常に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁又は加熱手段等の耐久性低下や、ベーパロックの発生等を回避することができる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に上記通路構造等の異常等に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁等の動作不良を回避することができる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
また、他の発明によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に燃料噴射弁の開閉異常に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁又は加熱手段等の耐久性を高めることができる。また、ベーパロックを回避・解消することができる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるエンジンを示す概略構成図。
【図２】同実施の形態において、燃料通路内の燃圧とヒータに対する給電量との関係を示すグラフ。
【図３】同実施の形態にかかるヒータ給電制御の具体的な手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態において、燃料噴射に伴う燃圧の降下量とヒータに対する給電量との関係を示すグラフ。
【図５】同実施の形態にかかるヒータ給電制御の具体的な手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 燃焼室
３ ピストン
５ 吸気通路
５Ａ 吸気ポート
５Ｂ 吸気弁
６ 排気通路
６Ａ 排気ポート
６Ｂ 排気弁
１０ａ 内部通路
１０ 燃料噴射弁
２０ 燃料タンク
２１ 燃料通路
２２ 高圧ポンプ
２３ 燃圧センサ
２４ リリーフ弁
２５ リターン通路
３０ ヒータ
４０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する機能とその燃料の温度を調整する機能とを有する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気ヒータ等の加熱機器を内蔵した燃料噴射弁を備え、内燃機関に燃料を供給するとともに、その燃料の温度を調整することのできる装置が知られている。
【０００３】
この種の装置を用いれば、例えば機関始動時に燃料噴射弁内の燃料を加熱することで、吸気系や燃焼室に供給される燃料の霧化を促進させることができる。その結果、始動時における機関の燃焼状態が良好になり、排気特性やドライバビリティが向上する。
【０００４】
ところで、燃料噴射弁、又は燃料噴射弁内の燃料の温度が過剰に上昇すると、燃料噴射弁内でベーパロックが生じること等により、燃料噴射弁が動作不良を起こす懸念がある。
【０００５】
このような問題に対し、例えば特許文献１に記載された装置は、燃料噴射弁の燃料の温度を燃料噴射弁の開弁に伴う音圧等に基づいて検出し、その温度が所定値を上回った場合には電気ヒータへの給電を止め、燃料噴射弁の過熱を防止する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１４７２９５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、燃料噴射弁内の燃料や、燃料噴射弁の過熱に伴って生じる不具合を防止するための手立てとして、燃料の温度に基づいて電気ヒータの給電を制御する装置によって十分な効果を得ることは難しい。電気ヒータから過熱部位へ熱が伝導するまでに所定の応答遅れ時間が存在するためである。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、燃料等の過熱を防止しつつ、機関燃焼に供される燃料の温度を効率的に制御することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、
（１）本発明は、燃料を加圧する加圧手段と、前記加圧された燃料を移送する燃料通路と、前記移送された燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射弁と、前記内燃機関に噴射供給される燃料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段と、を備える内燃機関の燃料供給装置であって、前記加熱量制御手段は、前記内燃機関に噴射供給される燃料の圧力が所定値を下回った場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることを要旨とする。
【００１０】
内燃機関に噴射供給される燃料を加熱すると、噴射供給された燃料の霧化又は気化が促進され、特に当該機関の温度が比較的低い条件下等においてその燃焼状態が改善する。しかし、内燃機関に噴射供給される燃料を圧送するための通路構造、弁体、加圧手段等に異常が生じて燃料が滞留している（又は流動が緩慢になっている）ときに燃料の加熱を継続すると、例えば燃料噴射弁の温度が過剰に上昇し、動作不良を起こしやすくなる。この動作不良には、燃料噴射弁の機械的な動作不良と、ベーパロックのように燃料の特性変化に起因する動作不良とが含まれる。なお、上記通路構造等の異常のように、燃料の圧力低下を伴う異常が発生していると、ベーパロックの発生も助長されることになる。
【００１１】
上記構成によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に上記通路構造等の異常等に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁等の動作不良を回避することができる。また、ベーパロックを回避・解消することもできる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
【００１２】
（２）また、他の発明は、燃料を加圧する加圧手段と、前記加圧された燃料を移送する燃料通路と、前記移送された燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射弁と、所定量の燃料が前記内燃機関に噴射供給されるように前記燃料噴射弁の開閉動作を制御する燃料噴射制御手段と、前記内燃機関に噴射供給される燃料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段と、を備える内燃機関の燃料供給装置であって、前記加熱量制御手段は、前記燃料噴射弁を通じて前記内燃機関に噴射供給される燃料の圧力の降下量であって、同弁の開閉動作に伴う降下量が所定値を下回った場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に燃料噴射弁の開閉異常に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁又は加熱手段等の耐久性を高めることができる。また、ベーパロックを回避・解消することもできる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
【００１４】
なお、上記（１）及び（２）の構成において、「加熱量を低下させる」といった概念は、「加熱量を「正の値」から「０」に変化させる（加熱を停止させる）」といった概念を含む。また、燃料を加熱する加熱手段は、燃料を直接加熱する機能を備えてもよいし、例えば燃料の通路等を加熱することにより、間接的に燃料を加熱する機能を備えてもよい。また、加熱手段としては、例えば電気ヒータを好適に適用することができるが、この他、加熱制御手段からの制御指令に対し、ある程度の応答性をもって燃料に加熱作用を及ぼすものことができるものであれば、他の機器等（例えば輻射熱を利用して被加熱対象を加熱するヒータ等）を適用することもできる。
【００１５】
また、本発明は、複数の気筒を備えた内燃機関に適用し、当該機関の各気筒に対応する燃料噴射弁を備えた装置構成とするのが好ましい。そしてさらに、特定の気筒に対応する燃料噴射弁内で燃料が滞留している場合、当該燃料噴射弁を通じて供給される燃料の加熱量を低下させるのがよい。このような装置構成と制御構造とを適用すれば、個々の燃料噴射弁について、その動作不良を的確に回避することができ、加熱手段の消費エネルギーをより効率的に削減できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
【００１７】
〔エンジンの基本構造及び機能〕
図１に示すように、エンジン１は、吸入行程、圧縮行程、爆発行程（膨張行程）及び排気行程の４サイクルを繰り返して出力を得る内燃機関である。エンジン１は、その内部に燃焼室（シリンダ）２を形成する。燃焼室２で発生する燃料の爆発力は、ピストン３及びコンロッド４を介してクランクシャフト（図示略）の回転力に変換される。また、燃焼室２には、吸気通路５の最下流部をなす吸気ポート５Ａと、排気通路６の最上流部をなす排気ポート６Ａとが設けられている。吸気ポート５Ａと燃焼室２との境界は吸気弁５Ｂによって開閉される。また、排気ポート６Ａと燃焼室２との境界は排気弁６Ｂによって開閉される。
【００１８】
エンジン１は、燃料噴射弁１０を備える。燃料噴射弁１０は、燃料タンク２０から燃料通路２１を通じて供給される燃料を、燃焼室２に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。燃料噴射弁１０には、給電によって発熱するヒータ３０が内蔵されている。ヒータ３０は、燃料噴射弁１０の内部通路１０ａを加熱し、もって内部通路１０ａを通過する燃料を加熱する機能を有する。燃料通路２１の途中には、燃料タンク２０から燃料を汲み上げ、高圧にして燃料噴射弁１０に供給する高圧ポンプ２２が設けられている。また、燃料通路２１の高圧ポンプ２２下流には、燃圧センサ２３が設けられている。燃圧センサ２３は、燃料通路２１の高圧ポンプ２２下流（燃料噴射弁１０内部）の燃料の圧力（燃圧）Ｐに応じた信号を出力する。
【００１９】
なお、好ましくは、燃料通路２１の燃料噴射弁１０及び高圧ポンプ２２の間には、同通路２１内の圧力が所定の基準値（基準燃圧）ＰＳＴＤを上回ると開弁し同通路２１内の燃料が基準燃圧ＰＳＴＤを上回らないように機能するリリーフ弁２４、リリーフ弁２４が開弁することよって燃料通路２１から放出される燃料を燃料タンク２０に戻すリターン通路２５、高圧ポンプ２２によって圧送される燃料を高圧の状態で保持し適宜燃料噴射弁１０に送り出す蓄圧室（図示略）等が設けられる。
【００２０】
エンジン１は、運転者によるアクセルペダル（図示略）の踏込量ＡＣＣに応じた信号を出力するアクセルポジションセンサ（図示略）、クランクシャフト（図示略）の回転速度（エンジン回転数）ＮＥを出力する回転速度センサ、及びエンジン１内を循環する冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷに応じた信号を出力する温度センサ、吸気通路５を通じて燃焼室２に導入される空気の流量（吸入空気量）ＧＡに応じた信号を出力するエアフロメータ等の各種センサを備える。各種センサの信号は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）４０に入力される。
【００２１】
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる論理演算回路を備え、燃圧センサ２３等、各種センサの信号に基づいてエンジン１の各種構成要素を統括制御する。例えば、ＥＣＵ４０は、エンジン１の運転状態に基づく燃料噴射弁１０の操作（燃料噴射制御）を行い、適宜の量の燃料を適宜のタイミングで燃焼室２に供給する。また、ＥＣＵ４０は、ヒータ３０への給電量を制御し、燃料噴射弁１０内の燃料の温度を調整する。なお、ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁１０、燃料通路２１、高圧ポンプ２２、ヒータ３０等と併せて、本実施の形態におけるエンジン１の燃料供給装置を構成する。
【００２２】
〔ヒータ給電制御〕
以下、ヒータ３０への給電量の制御（ヒータ給電制御）について、詳しく説明する。
【００２３】
エンジン１においては、ＥＣＵ４０の指令信号に従って燃料噴射弁１０が所定時間開弁すると、高圧ポンプ２２によって圧送される燃料が燃焼室２に噴射供給され、霧化し、さらに気化しつつ燃え拡がり、爆発的に燃焼する。この燃料の爆発力が、ピストン３及びコンロッド４を介してエンジン出力に変換される。
【００２４】
ところが冷間始動時のように、エンジン１の温度、燃焼室２内の温度が低い条件下では、燃料噴射弁１０を通じて燃焼室２内に噴射される燃料が霧化し難くなり、燃焼室２内における燃料の燃焼状態が悪化する傾向がある。
【００２５】
このため、エンジン１は、ヒータ３０によって燃料噴射弁１０の内部通路１０ａを加熱し、燃焼室２内に噴射される燃料の霧化を促進することにより、燃焼室２内における燃料の燃焼状態を良好な状態に保持する。
【００２６】
また、ＥＣＵ４０は、燃料通路２１の高圧ポンプ２２下流における燃圧Ｐに応じ、ヒータ３０への給電量（電圧を一定とした条件下での電流値）Ｑを変更する（ヒータ給電制御を行う）。
【００２７】
図２は、燃圧ＰとＥＣＵ４０の指令信号に対応するヒータ３０への給電量Ｑとの関係であって、特に本実施の形態にかかるヒータ給電制御の実行中に保持される両パラメータＰ，Ｑの関係を示す図である。エンジン１の運転中、燃料噴射弁１０、高圧ポンプ２２、リリーフ弁２４、燃料通路２１及びリリーフ通路２５等、エンジン１の構成要素の全てが正常に機能していれば、燃圧Ｐは基準燃圧ＰＳＴＤ近傍の値を保持する。同図２に示すように、燃圧Ｐが基準燃圧ＰＳＴＤを保持している場合に採用される給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤとすれば、燃圧Ｐが基準燃圧ＰＳＴＤから、予め設定される上限値ＰＭＡＸまでの範囲にある場合、ＥＣＵ４０は給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤに保持する。
【００２８】
また、燃圧Ｐが上限値ＰＭＡＸを上回った場合、給電量Ｑを「０」に設定する（ヒータ３０への給電を中断する）。また、燃圧Ｐが予め設定される下限値ＰＭＩＮを下回った場合にも、給電量Ｑを「０」に設定する。また、燃圧Ｐが下限値ＰＭＩＮから基準燃圧ＰＳＴＤまでの範囲にある場合、燃圧Ｐが高くなるほど給電量は増大する。なお、ＥＣＵ４０は、点Ａ〜点Ｂ間の燃圧Ｐのデータとこれら燃圧Ｐに対応する給電量Ｑのデータとを所定のマップＭＰ１上に保管する。
【００２９】
図３は、ヒータ給電制御の具体的な手順（ルーチン）を示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン１の始動後、ＥＣＵ４０を通じて所定時間毎に繰り返し実行される。
【００３０】
本ルーチンにおいて、ＥＣＵ４０は先ずステップＳ１０１で燃圧Ｐを検出する。
【００３１】
そして、燃圧Ｐが基準燃圧ＰＳＴＤ以上上限値ＰＭＡＸ未満の範囲にある場合、ステップＳ１０２の判断を経てステップＳ１０３に進み、給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤに設定する。そして、ステップＳ１０４において給電を開始する（既にヒータ３０への給電が行われている場合には給電を継続する）。また、燃圧Ｐが下限値ＰＭＩＮ以上基準値ＰＭＩＮ未満の範囲にある場合、ステップＳ１０２及びステップＳ１０５の判断を経てステップＳ１０６に進み、所定のマップＭＰ１を参照して給電量Ｑを決定する。そして、ステップＳ１０４において給電を開始する（又は給電を継続する）。また、燃圧Ｐが下限値ＰＭＩＮ未満、又は上限値ＰＭＡＸ以上である場合、ステップＳ１０２及びステップＳ１０５の判断を経てステップＳ１０７に進み、ヒータ３０への給電を停止する。
【００３２】
なお、ステップＳ１０４又はステップＳ１０７の何れかを経た後、ＥＣＵ４０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００３３】
ＥＣＵ４０は、上記手順に従ってヒータ３０への給電量Ｑを制御することにより、燃料噴射弁１０を通じて燃焼室２内に供給される燃料の温度や、その燃料の通路を形成する部材（例えば燃料噴射弁１０自体）の温度を調整する。
【００３４】
ここで、ヒータ等の加熱手段を備えた従来の燃料供給装置では、例えば燃料の温度を検出し、この検出された温度が所定値を上回った場合にヒータへの給電を中止するといった制御構造が採用されていた。しかし、ヒータから過熱部位へ熱が伝導するまでには所定の応答遅れ時間が存在する。このため、過剰な温度上昇が検出されてからヒータへの給電を中止したのでは、その後僅かな時間ながら、燃料等の過熱状態が継続する。すなわち、温度検出に基づいてヒータの給電量を制御し燃料等の過熱を抑制する制御構造では、燃料等の過熱に起因する不具合を回避する上で十分な信頼性を確保することが困難であった。
【００３５】
ところで、燃料噴射弁１０や燃料噴射弁１０内の燃料等の過熱は、例えば高圧ポンプ２２の作動不良等の原因で燃料の流動性が低下し、燃料等がヒータ３０から受けた熱を過剰に蓄えてしまうことに起因する場合が多い。また、高圧ポンプ２２の作動不良や燃料通路２１の詰まり等によって燃料の流動性が低下すると、燃圧Ｐが過剰に低くなるか、又は過剰に高くなる。
【００３６】
本実施の形態の燃料供給装置は、燃料噴射弁１０ひいては燃料通路２１内における燃料の滞留の度合いを直接反映する燃圧Ｐを検出し、その検出結果に基づいてヒータ３０への給電量を制御する。つまり、実質的に、燃料噴射弁１０や燃料噴射弁１０内の燃料等が過熱する条件が成立したことを事前に察知し、燃料等の温度上昇を抑制する。これにより、従来の装置よりも高い精度で燃料等の過熱を防止（抑制）することができる。
【００３７】
また、燃料の温度が上昇すると、燃料中に気泡が発生して燃料の流動性が極度に低下する現象（ベーパロック）が起き易くなる。ここで、燃料の温度が一定でも、燃圧Ｐが低くなるほどベーパロックは起きやすく、燃圧Ｐが高くなるほどベーパロックは起きにくい。また、燃圧Ｐが一定でも、燃料の温度が高くなるほどベーパロックは起きやすく、燃料の温度が低くなるほどベーパロックは起きにくい。つまり、燃圧Ｐに応じてヒータ３０への給電量Ｑを制御する本実施の形態の燃料供給装置によれば、燃圧Ｐの低下と燃料の温度上昇との双方に起因して発生し易くなるベーパロックの発生を、高い精度で防止することができる。さらに、燃圧Ｐの低下と燃料の温度上昇とに伴ってベーパロックが発生した場合、ヒータ３０への給電を停止することで燃料中に発生した気泡の蒸気圧を下げ、ベーパロックを解消することもできる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施の形態について、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００３９】
なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態にかかるエンジン１のハードウエア構成に、第１の実施の形態とは異なる制御構造を適用したものである。このため、エンジン１のハードウエア構成に関する説明は省略する。
【００４０】
本実施の形態において、ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁１０の開閉動作不良に起因し、燃料噴射弁１０内に燃料の滞留が生じた場合、ヒータ３０への給電量Ｑを低下させる制御（ヒータ給電制御）を行う。
【００４１】
燃料噴射弁１０を通じて燃料噴射が行われる毎に、燃圧Ｐの降下量（以下、燃圧降下量という）ΔＰを演算し、更新する。ここで、燃料噴射弁１０が正常に機能し、ＥＣＵ４０の指令信号に従う正確な開閉動作を行っている場合、燃料噴射弁１０を通じて燃料噴射が行われる毎に、燃圧Ｐが一時的に降下し、その後速やかに元に戻る。ところが、燃料噴射弁１０の開閉動作に不良が発生した場合、燃料噴射に伴う燃圧Ｐの降下量（燃圧降下量）ΔＰが小さくなる。このような条件下においては、燃料噴射弁１０内における燃料の流動性が低下することにより、燃料が滞留し、燃料噴射弁１０内の燃料、通路部材、ヒータ３０等が過熱し易くなる。
【００４２】
本実施の形態の燃料供給装置は、燃料降下量ΔＰに応じてヒータ３０への給電量Ｑを制御する。つまり、実質的に、燃料噴射弁１０や燃料噴射弁１０内の燃料等が過熱する条件のうち、特に燃料噴射弁１０の開閉動作の不良に起因するものが成立したことを事前に察知し、燃料等の温度上昇を抑制する。
【００４３】
このような制御を行う結果、燃料噴射弁１０の開閉動作の不良に起因する燃料等の過熱及びベーパロックの発生を、高い精度で防止することができる。
【００４４】
図４は、燃圧降下量ΔＰとＥＣＵ４０の指令信号に対応するヒータ３０への給電量Ｑとの関係であって、特に本実施の形態にかかるヒータ給電制御の実行中に保持される両パラメータΔＰ，Ｑの関係を示す図である。
【００４５】
エンジン１の運転中、燃料噴射弁１０、高圧ポンプ２２、リリーフ弁２４、燃料通路２１及びリリーフ通路２５等、エンジン１の構成要素の全てが正常に機能していれば、燃圧降下量ΔＰは所定の基準値（以下、基準降下量という）ΔＰＳＴＤ以上の値を示す。そこで、同図４に示すように、燃圧降下量ΔＰが基準降下量ΔＰＳＴＤを保持している場合に採用される給電量を基準値ＱＳＴＤとして、燃圧降下量ΔＰが基準降下量ΔＰＳＴＤ以上である場合、ＥＣＵ４０は給電量を基準値ＱＳＴＤに保持する。また、燃圧降下量ΔＰが予め設定される下限値ΔＰＭＩＮを下回った場合には、給電量を「０」に設定する。また、燃圧降下量ΔＰが下限値ΔＰＭＩＮから基準降下量ΔＰＳＴＤまでの範囲にある場合、燃圧降下量ΔＰが高くなるほど給電量を増大する。なお、ＥＣＵ４０は、点Ｃ〜点Ｄ間の燃圧降下量ΔＰのデータとこれら燃圧降下量ΔＰに対応する給電量Ｑのデータとを所定のマップＭＰ２上に保管する。
【００４６】
図５は、ヒータ給電制御の具体的な手順（ルーチン）を示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン１の始動後、ＥＣＵ４０を通じて所定時間毎に繰り返し実行される。
【００４７】
本ルーチンにおいて、ＥＣＵ４０は先ずステップＳ２０１で燃料噴射に伴う燃圧降下量ΔＰの最新値を取得する。なお、燃圧降下量ΔＰは、燃料噴射弁１０を通じて燃料噴射が行われる毎に別途のルーチンに従って算出され、更新される。燃圧降下量ΔＰが基準降下量ΔＰＳＴＤ以上である場合、ステップＳ２０２の判断を経てステップＳ２０３に進み、給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤに設定する。そして、ステップＳ２０４において給電を開始する（既にヒータ３０への給電が行われている場合には給電を継続する）。また、燃圧降下量Ｐが下限値ΔＰＭＩＮ以上基準値ΔＰＭＩＮ未満の範囲にある場合、ステップＳ２０２及びステップＳ２０５の判断を経てステップＳ２０６に進み、所定のマップＭＰ２を参照して給電量Ｑを決定する。そして、ステップＳ２０４において給電を開始する（又は給電を継続する）。また、燃圧降下量ΔＰが下限値ΔＰＭＩＮ未満である場合、ステップＳ２０２及びステップＳ２０５の判断を経てステップＳ２０７に進み、ヒータ３０への給電を停止する。
【００４８】
なお、ステップＳ２０４又はステップＳ２０７の何れかを経た後、ＥＣＵ４０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００４９】
ＥＣＵ４０は、上記手順に従ってヒータ３０への給電量Ｑを制御することにより、燃料噴射弁１０を通じて燃焼室２内に供給される燃料の温度や、その燃料の通路を形成する部材（例えば燃料噴射弁１０自体）の温度を調整する。そして、燃料タンク２０から燃料噴射弁１０に亘って燃料の通路構造を形成する各種部材の不具合のうち、特に、燃料噴射弁１０の開閉動作の不良に起因するものを選択的に検出し、その検出結果に基づいてヒータ３０への給電量を制御する。
【００５０】
この結果、燃料噴射弁１０の開閉動作の不良に起因する燃料等の過熱及びベーパロックの発生を効果的に防止することができる。
【００５１】
なお、第２の実施の形態にかかる制御構造は、複数の気筒と、各気筒に対応する燃料噴射弁と、各燃料噴射弁に対応するヒータとを備えた内燃機関に適用することで、より好ましい効果を得ることができる。各燃料噴射弁について、開閉動作にばらつきが生じ、過熱し易さが異なるようになった場合であれ、個々の燃料噴射弁に対し各ヒータを通じて適切な熱供給を行えるからである。例えば、何れかの燃料噴射弁の開閉動作に不良が生じた場合、動作不良の生じた燃料噴射弁に対応するヒータへの給電のみを停止する制御を行うことができる。
【００５２】
なお、上記第１の実施の形態では、燃圧Ｐが所定の範囲「ＰＭＩＮ〜ＰＳＴＤ」にある場合、マップＭＰ１を参照し、燃圧Ｐの変化に応じて給電量を段階的に（又は無段階に）変化させるようにした。これに対し、例えば燃圧Ｐが所定の範囲「ＰＭＩＮ〜ＰＭＡＸ」にある場合には給電量Ｑを基準燃圧ＱＳＴＤとし、所定の範囲「ＰＭＩＮ〜ＰＭＡＸ」から外れれば給電を停止するといった制御（二値制御）を行っても、上記第１の実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
【００５３】
同じく、上記第２の実施の形態では、燃圧降下量ΔＰが所定の範囲「ΔＰＭＩＮ〜ΔＰＳＴＤ」にある場合、マップＭＰ２を参照し、燃圧Ｐの変化に応じて給電量Ｑを段階的に（又は無段階に）変化させるようにした。これに対し、例えば燃圧Ｐが下限値ΔＰＭＩＮ以上である場合には給電量Ｑを基準燃圧ＱＳＴＤとし、下限値ΔＰＭＩＮ未満である場合には給電を停止するといった制御（二値制御）を行っても、上記第２の実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
【００５４】
また、上記第１の実施の形態では、燃圧Ｐが特定の範囲「ＰＳＴＤ〜ＰＭＡＸ」にある場合、ヒータ３０に対する給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤに保持することとした。これに対し、燃圧Ｐがこの範囲「ＰＳＴＤ〜ＰＭＡＸ」にある場合にも、例えば燃圧Ｐに応じてヒータ３０に対する給電量Ｑを段階的に（又は無段階に）変更するようにしてもよい。
【００５５】
同じく、上記第２の実施の形態では、燃圧降下量ΔＰが基準降下量ΔＰＳＴＤ以上である場合、給電量Ｑを基準値ＱＳＴＤに保持することとした。これに対し、燃圧が基準降下量ΔＰＳＴＤ以上である場合にも、例えば燃圧降下量ΔＰに応じてヒータ３０に対する給電量Ｑを段階的に（又は無段階に）変更するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記各実施の形態において、燃圧センサ２３の設置部位は、燃料通路２１に限らず、例えば燃料噴射弁１０の内部通路１０ａ等であってもよい。
【００５７】
また、ヒータ３０の設置部位は、燃料噴射弁１０内に限らず、例えばエンジン１のシリンダヘッド内における燃料噴射弁１０近傍であってもよい。
【００５８】
また、上記各実施の形態から把握される請求項以外の技術思想について、その効果とともに付記しておく。
【００５９】
（Ａ）燃料を加圧する加圧手段と、前記加圧された燃料を移送する燃料通路と、前記移送された燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射弁と、前記内燃機関に噴射供給される燃料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段と、を備えた内燃機関の燃料供給装置であって、前記燃料通路内における燃料の滞留異常を、前記内燃機関に噴射供給される燃料の圧力に基づいて検出する滞留異常検出手段を備えて、且つ、前記加熱量制御手段は、前記滞留異常が検出された場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【００６０】
上記構成によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に上記通路構造等の異常等に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁等の動作不良を回避することができる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
【００６１】
（Ｂ）燃料を加圧する加圧手段と、前記加圧された燃料を移送する燃料通路と、前記移送された燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射弁と、所定量の燃料が前記内燃機関に噴射供給されるように前記燃料噴射弁の開閉動作を制御する燃料噴射制御手段と、前記内燃機関に噴射供給される燃料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段と、を備える内燃機関の燃料供給装置であって、前記燃料噴射弁の動作異常を、前記燃料噴射弁を通じて前記内燃機関に噴射供給される燃料の圧力の降下量に基づいて検出する動作異常検出手段を備えて、且つ、前記加熱量制御手段は、前記燃料噴射弁の動作異常が検出された場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【００６２】
上記構成によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に燃料噴射弁の開閉異常に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁又は加熱手段等の耐久性低下や、ベーパロックの発生等を回避することができる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に上記通路構造等の異常等に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁等の動作不良を回避することができる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
また、他の発明によれば、燃料噴射弁等の過熱を引き起こす燃料の滞留、特に燃料噴射弁の開閉異常に起因する燃料の滞留が生じた場合、前記加熱手段による加熱量を低下させることにより、燃料噴射弁又は加熱手段等の耐久性を高めることができる。また、ベーパロックを回避・解消することができる。また、加熱手段の消費エネルギーを効率的に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるエンジンを示す概略構成図。
【図２】同実施の形態において、燃料通路内の燃圧とヒータに対する給電量との関係を示すグラフ。
【図３】同実施の形態にかかるヒータ給電制御の具体的な手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態において、燃料噴射に伴う燃圧の降下量とヒータに対する給電量との関係を示すグラフ。
【図５】同実施の形態にかかるヒータ給電制御の具体的な手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 燃焼室
３ ピストン
５ 吸気通路
５Ａ 吸気ポート
５Ｂ 吸気弁
６ 排気通路
６Ａ 排気ポート
６Ｂ 排気弁
１０ａ 内部通路
１０ 燃料噴射弁
２０ 燃料タンク
２１ 燃料通路
２２ 高圧ポンプ
２３ 燃圧センサ
２４ リリーフ弁
２５ リターン通路
３０ ヒータ
４０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Claims (2)
- 燃料を加圧する加圧手段と、
前記加圧された燃料を移送する燃料通路と、
前記移送された燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射弁と、
前記内燃機関に噴射供給される燃料を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段と、
を備える内燃機関の燃料供給装置であって、
前記加熱量制御手段は、前記内燃機関に噴射供給される燃料の圧力が所定値を下回った場合、前記加熱手段による加熱量を低下させる
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 - 燃料を加圧する加圧手段と、
前記加圧された燃料を移送する燃料通路と、
前記移送された燃料を内燃機関に噴射供給する燃料噴射弁と、
所定量の燃料が前記内燃機関に噴射供給されるように前記燃料噴射弁の開閉動作を制御する燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関に噴射供給される燃料を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段による加熱量を制御する加熱量制御手段と、
を備える内燃機関の燃料供給装置であって、
前記加熱量制御手段は、前記燃料噴射弁を通じて前記内燃機関に噴射供給される燃料の圧力の降下量であって、同弁の開閉動作に伴う降下量が所定値を下回った場合、前記加熱手段による加熱量を低下させる
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003162590A JP2004360645A (ja) | 2003-06-06 | 2003-06-06 | 内燃機関の燃料供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003162590A JP2004360645A (ja) | 2003-06-06 | 2003-06-06 | 内燃機関の燃料供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004360645A true JP2004360645A (ja) | 2004-12-24 |
Family
ID=34054699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003162590A Pending JP2004360645A (ja) | 2003-06-06 | 2003-06-06 | 内燃機関の燃料供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004360645A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009016885A1 (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | 燃料噴射装置 |
| JP2011064091A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Honda Motor Co Ltd | 燃料加熱装置 |
| CN105971770A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-09-28 | 四川森洁燃气设备有限公司 | 一种提高喷轨安全性能的方法 |
| CN106089456A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-09 | 四川森洁燃气设备有限公司 | 一种调控喷轨内部气压的方法 |
-
2003
- 2003-06-06 JP JP2003162590A patent/JP2004360645A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009016885A1 (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | 燃料噴射装置 |
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| CN105971770A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-09-28 | 四川森洁燃气设备有限公司 | 一种提高喷轨安全性能的方法 |
| CN106089456A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-09 | 四川森洁燃气设备有限公司 | 一种调控喷轨内部气压的方法 |
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