JP2021021387A - 燃料噴射システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動時において燃料ポンプの損傷の発生を好適に抑制する。【解決手段】燃料ポンプ１３は、エンジン２０の運転に伴い回転するカム軸と、カム軸のカムに接触した状態で設けられ当該カム軸の回転を直線運動に変換するタペットと、タペットの直線運動に応じて往復移動するプランジャとを有し、プランジャの往復移動に応じて燃料を吸入及び吐出する。ＥＣＵ５０は、エンジン始動時においてカム軸の回転開始からの回転角が、タペットにおける摺動部分の油膜形成に要する所定角度内であるか否かを判定する角度判定部と、カム軸の回転開始からの回転角が所定角度内であると判定された場合に、燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力の制限及びカム軸の回転制限の少なくともいずれかを実施し、その制限実施後において回転角が所定角度を超えたと判定された場合に、制限実施を解除する制御部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料噴射システムの制御装置に関するものである。

従来、燃料噴射システムとして、燃料ポンプから吐出される高圧燃料をコモンレールに蓄え、そのコモンレール内の高圧燃料を燃料噴射弁により内燃機関の燃焼室内に噴射するシステムが用いられている。また、こうした燃料噴射システムでは、燃料ポンプにおいてタペットの摺動部分に潤滑油による油膜が形成され、その油膜により焼き付き等の損傷が抑制されるようになっている。

例えば特許文献１の技術では、アイドリングストップ制御により内燃機関を自動停止させている状態から再始動させる場合において、レール圧検出部により検出したコモンレール内の圧力（レール圧）が所定の第１閾値以上となっていれば、内燃機関の再始動時に流量制御弁を閉じた状態とし、燃料噴射によりレール圧が第２閾値まで低下したことに基づいて流量制御弁を開くようにしている。これにより、燃料ポンプの摺動部分における油膜形成を待って燃料ポンプの駆動が開始されるため、燃料ポンプの耐久性低下を抑制するようにしている。

特許第５４６４６４９号公報

しかしながら、上記特許文献の技術では、内燃機関の再始動後において、レール圧検出部により検出したレール圧が第２閾値を下回るまでの期間で流量制御弁が閉じた状態で保持される。そのため、燃料ポンプの駆動開始が遅れることに起因して、内燃機関の始動性の低下や車両のドライバビリティ低下などの不都合が懸念される。例えば、内燃機関の再始動直後に車両の急加速要求が生じた場合において、燃料ポンプの駆動停止により所望のエンジントルクが得られなくなることが懸念される。

また近年では、内燃機関の始動装置として、内燃機関に付与する初期回転速度がスタータモータよりも大きい回転電機を用いる技術が実用化されている。かかる技術では、所定のクランキング回転速度で駆動されるスタータモータに比べて、内燃機関の始動時における初期回転速度が大きく、かつ回転速度上昇率も大きくなるため、仮にレール圧が高くなくても（例えば特許文献１の第１閾値以下であっても）、燃料ポンプの摺動部分で焼き付きが生じることが懸念される。以上のとおり、内燃機関の始動時において燃料ポンプの焼き付き等を抑制する損傷抑制技術には未だ改善の余地があると考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の始動時において燃料ポンプの損傷の発生を好適に抑制することができる燃料噴射システムの制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

手段１における燃料噴射システムの制御装置は、
内燃機関の運転に伴い回転するカム軸と、前記カム軸のカムに接触した状態で設けられ当該カム軸の回転を直線運動に変換するタペットと、前記タペットの直線運動に応じて往復移動するプランジャとを有し、前記プランジャの往復移動に応じて燃料を吸入及び吐出する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧容器と、
前記蓄圧容器内に蓄えられた高圧燃料を前記内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射弁と、を備える燃料噴射システムに適用され、
前記内燃機関の始動時において前記カム軸の回転開始からの回転角が、前記タペットにおける摺動部分の油膜形成に要する所定角度内であるか否かを判定する角度判定部と、
前記カム軸の回転開始からの回転角が前記所定角度内であると判定された場合に、前記燃料ポンプの燃料吐出圧力の制限及び前記カム軸の回転制限の少なくともいずれかを実施し、その制限実施後において前記回転角が前記所定角度を超えたと判定された場合に、制限実施を解除する制御部と、
を備える。

プランジャ駆動機構としてタペットを有する燃料ポンプでは、内燃機関の始動時においてタペットにおける摺動部分の油膜切れが解消された状態でいち早く燃料ポンプの駆動が開始されることが望ましい。これに関して、内燃機関の始動に伴うカム軸の回転開始後には、回転開始からのカム軸の回転角情報により、タペットにおける摺動部分の油膜形成の状態が把握できると考えられる。また、タペットの摺動部分で焼き付きが生じることの要因としては、燃料吐出時にプランジャを介してタペットに伝わる荷重とカム軸の回転速度の上昇率とが挙げられ、タペットへの荷重に相当する燃料吐出圧力（Ｐ）と、内燃機関の始動時におけるカム軸の回転速度の上昇率に相当するポンプ回転速度（Ｖ）との積、すなわちＰＶ値の大きさに依存して焼き付きの可能性が高まると考えられる。

これらを考慮し、上記構成の制御装置では、内燃機関の始動時においてカム軸の回転開始からの回転角が、タペットにおける摺動部分の油膜形成に要する所定角度内であるか否かを判定する。そして、カム軸の回転開始からの回転角が所定角度内であると判定された場合に、燃料ポンプの燃料吐出圧力の制限及びカム軸の回転制限の少なくともいずれかを実施し、その制限実施後において回転角が所定角度を超えたと判定された場合に、制限実施を解除するようにした。

この場合、内燃機関の始動時におけるカム軸の回転開始からの回転角をパラメータとして用いることで、タペットにおける摺動部分の油膜形成の状態を適正に把握できる。また、カム軸の回転開始からの回転角が所定角度内であることを条件に、燃料ポンプの燃料吐出圧力の制限及びカム軸の回転制限の少なくともいずれかを実施し、その制限実施後において回転角が所定角度を超えた場合に制限実施を解除するようにしたため、燃料ポンプにおいて燃料吐出圧力の制限やカム軸の回転制限を適正な期間で実施でき、燃料ポンプの駆動開始が遅れることに起因する不都合を抑制できるものとなっている。その結果、内燃機関の始動時において燃料ポンプの損傷の発生を好適に抑制することができる。

手段２では、手段１において、前記制御部は、前記燃料ポンプの燃料吐出圧力の制限として、前記燃料ポンプの燃料吐出を停止する処理、前記燃料ポンプの燃料吐出量を減量する処理、前記蓄圧容器内の燃料を放出して燃料圧力を減圧する処理のいずれかを実施し、前記カム軸の回転制限として、前記燃料噴射弁の燃料噴射を停止又は燃料噴射量を減量する処理、前記内燃機関の始動時に当該内燃機関の初期回転を付与する始動装置の回転を制限する処理のいずれかを実施する。

上記構成によれば、燃料ポンプの燃料吐出圧力の制限として、燃料ポンプの燃料吐出を停止する処理、燃料ポンプの燃料吐出量を減量する処理、蓄圧容器内の燃料を放出して燃料圧力を減圧する処理のいずれかを実施することで、内燃機関の始動時において、タペットへの荷重に相当する燃料吐出圧力（Ｐ）を適正に下げることができる。なお、燃料ポンプの燃料吐出量を減量する処理としては、蓄圧容器内の燃料圧力の制御目標値を下げる処理や、通常処理で算出された燃料吐出量を減量補正しその燃料吐出量で燃料吐出を行う処理が含まれる。

また、カム軸の回転制限として、燃料噴射弁の燃料噴射を停止又は燃料噴射量を減量する処理、始動装置の回転を制限する処理のいずれかを実施することで、内燃機関の始動時において、ポンプ回転速度（Ｖ）を適正に下げることができる。これらによりＰＶ値が小さくなり、燃料ポンプの損傷抑制の効果を適正に得られるものとなる。

近年では、始動装置として、スタータモータのクランキング回転速度（例えば２００ｒｐｍ）よりも高速回転が可能な回転電機を用い、その回転電機の駆動により内燃機関の始動が行われることもある。この場合、内燃機関に付与される初期回転が高速になるが、燃料ポンプの燃料吐出圧力を制限することにより、油膜切れが生じていない場合と同等の状態、すなわち回転制限のない状態としたままで、回転電機による内燃機関の始動を実施することができる。

手段３では、手段１において、前記内燃機関の始動開始後において、前記燃料噴射弁の燃料噴射に応じた燃焼ごとの回転速度ピーク値を算出する算出部を備え、前記制御部は、前記算出部により算出された回転速度ピーク値に基づいて、前記カム軸の回転制限を実施する。

内燃機関の始動開始後において、燃料噴射弁の燃料噴射に応じて燃焼が生じると、その燃焼ごとに、回転速度（瞬時回転送度）が上昇及び降下を繰り返しつつ変化する。この場合、燃焼回数が増えるに連れて回転速度ピーク値が上昇し、その回転速度ピーク値の上昇に伴い、タペットにおける焼き付きによる損傷リスクが高まる。この点、上記構成では、燃焼ごとの回転速度ピーク値を算出し、その回転速度ピーク値に基づいて、カム軸の回転制限を実施するようにした。これにより、内燃機関の始動時において、タペットにおける摺動部分の油膜形成前に、損傷リスクの高いレベルまでカム軸の回転が過剰に上昇してしまうといった不都合を抑制できる。

手段４では、手段１において、前記内燃機関の始動開始後において、前記燃料ポンプの燃料吐出ごとの前記蓄圧容器の燃料圧力を取得する圧力取得部を備え、前記制御部は、前記圧力取得部により取得された燃料圧力に基づいて、前記カム軸の回転制限を実施する。

内燃機関の始動開始後において、内燃機関の運転に応じて燃料ポンプの燃料吐出が行われると、蓄圧容器の燃料圧力が徐々に上昇し、その燃料圧力の上昇に伴い、タペットにおける焼き付きによる損傷リスクが高まる。この点、上記構成では、燃料ポンプの燃料吐出ごとの蓄圧容器の燃料圧力を取得し、その燃料圧力に基づいて、カム軸の回転制限を実施するようにした。これにより、内燃機関の始動時において、タペットにおける摺動部分の油膜形成前に、損傷リスクの高いレベルまでカム軸の回転が過剰に上昇してしまうといった不都合を抑制できる。

手段５では、手段１〜４のいずれかにおいて、前記カムは、ｎ個（ｎは１以上の整数）のカム山を有し、前記タペットは、前記カムのカム面に当接するローラと、前記ローラを収容する凹部を有し該凹部内で前記ローラを回転可能な状態で支持するシューとを備えており、前記角度判定部は、前記カム軸の回転開始からの回転角が、「０．５×３６０度／ｎ」から「２×３６０度／ｎ」の範囲内で定められた前記所定角度内であるか否かを判定する。

タペットとして、カムのカム面に当接するローラと、ローラを収容する凹部を有するシューとを有し、シューの凹部内をローラが摺動する構成では、内燃機関の始動当初、すなわちカム軸の回転開始当初において、カムがトップ回転位置からボトム回転位置を経由して次にトップ回転位置に到達するまでの期間で、シューとローラとの間に油膜が形成される。つまり、シューとローラとの間で油膜切れが生じている状態であっても、カムがボトム回転位置を通過する際に、絞り膜効果（スクイズ効果とも言う）によりシューとローラとの間に油膜が形成される。

この場合、カムが「トップ回転位置→ボトム回転位置→トップ回転位置」で回転する期間は、カム山の数をｎとする場合に、カム軸が「３６０度／ｎ」の角度を回転する期間である。また、内燃機関（燃料ポンプ）の停止状態では、カムの停止位置にばらつきがあり、例えばカムの停止位置がトップ回転位置を僅かに越えた位置であることもあり得る。そのため、カム停止位置のばらつきを考慮すると、シューとローラとの間の油膜形成に要するカム軸の回転角度は、最大でほぼ「２×３６０度／ｎ」となることが考えられる。

また、カムがボトム回転位置を通過する際に絞り膜効果により油膜形成が行われることを考慮すると、カムのボトム回転位置を基準にその前後を含む所定角度として、油膜形成に要する回転角度が定められていればよく、その期間は、カムが「トップ／ボトム間の中間位置→ボトム回転位置→トップ／ボトム間の中間位置」で回転する期間である。つまり、その期間は、カム山の数をｎとする場合において、少なくともカム軸が「０．５×３６０度／ｎ」の角度を回転する期間であるとよい。

この点、上記構成では、カム軸の回転開始からの回転角が、「０．５×３６０度／ｎ」から「２×３６０度／ｎ」の範囲内で定められた所定角度内であるか否かを判定することとし、これにより、タペットにおける摺動部分の油膜形成に要する角度分のカム軸の回転が行われたかどうかを判定するようにした。これにより、シュー及びローラを有するタペット構造での油膜形成メカニズムを考慮しつつ、内燃機関の始動時に適正な制御を実施することができる。

なお、タペットにおける摺動部分の油膜形成に要するカム軸の回転角度は、「０．５×３６０度／ｎ」から「２×３６０度／ｎ」の範囲内におけるいずれかの角度で定められていればよい。同回転角度は、例えば、
・「０．５×３６０度／ｎ」から「１．５×３６０度／ｎ」の範囲内の角度、
・「０．５×３６０度／ｎ」から「３６０度／ｎ」の範囲内の角度、
のいずれかで定められていてもよい。

手段６では、手段１〜４のいずれかにおいて、前記カムは、ｎ個（ｎは１以上の整数）のカム山を有し、前記タペットは、前記カムのカム面に当接するローラと、前記ローラを収容する凹部を有し該凹部内で前記ローラを回転可能な状態で支持するシューとを備えており、前記角度判定部は、前記カム軸の回転開始からの回転角が、「１．５×３６０度／ｎ」として定められた前記所定角度内であるか否かを判定する。

内燃機関（燃料ポンプ）の停止状態では、カムがボトム回転位置又はその付近で停止していることが考えられる。これを考慮すると、シューとローラとの間の油膜形成に要するカム軸の回転角度は「１．５×３６０度／ｎ」となることが考えられる。この点、上記構成では、カム軸の回転開始からの回転角が、「１．５×３６０度／ｎ」として定められた所定角度内であるか否かを判定することとし、これにより、タペットにおける摺動部分の油膜形成に要する角度分のカム軸の回転が行われたかどうかを判定するようにした。これにより、シュー及びローラを有するタペット構造での油膜形成メカニズムを考慮しつつ、内燃機関の始動時に適正な制御を実施することができる。

手段７では、手段１〜６のいずれかにおいて、前記内燃機関の始動装置として、第１モータと、当該第１モータよりも初期回転速度の大きい第２モータとを有する車両に適用され、前記内燃機関の始動時に、前記第１モータによる始動が行われるか前記第２モータによる始動が行われるかを判定する始動判定部と、前記第１モータによる始動時であれば、前記制御部による制限実施を許可せず、前記第２モータによる始動時であれば、前記制御部による制限実施を許可する第２制御部と、を備える。

例えばアイドリングストップ機能を有する車両では、内燃機関の初回始動に用いる始動装置としての第１モータ（例えばスタータモータ）と、内燃機関の自動停止後の再始動に用いる始動装置としての第２モータ（例えばＩＳＧ等の回転電機）とを具備しており、第２モータが、第１モータよりも初期回転速度の大きいモータとなっている。この場合、第１モータによる始動時には、タペットへの荷重に相当する燃料吐出圧力とポンプ回転速度との積であるＰＶ値が比較的小さくなるのに対して、第２モータによる始動時には、ＰＶ値が比較的大きくなることが考えられる。

この点、上記構成では、第１モータによる始動時であれば、燃料ポンプの燃料吐出圧力の制限及びカム軸の回転制限をいずれも実施せず、第２モータによる始動時であれば、燃料ポンプの燃料吐出圧力の制限及びカム軸の回転制限の少なくともいずれかを実施する。この場合、燃料ポンプの燃料吐出やカム軸の回転について過剰に制限を実施することを抑制できる。

燃料噴射システムの全体を示す概略構成図。 燃料ポンプの構成を示す断面図。 タペットにおける摺動部分の油膜形成メカニズムを説明するための図。 エンジン始動時のレール圧とポンプ回転速度の上昇率とについてＰＶ限界値との関係を示す図。 エンジン始動時制御の処理手順を示すフローチャート。 エンジン始動時制御を示すタイムチャート。 エンジン始動時制御を示すタイムチャート。 エンジン始動時制御を示すタイムチャート。 第２実施形態においてエンジン始動時制御を示すタイムチャート。 第２実施形態においてエンジン始動時制御の処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態においてエンジン始動時制御を示すタイムチャート。 第３実施形態においてエンジン始動時制御を示すタイムチャート。 第３実施形態においてエンジン始動時制御の処理手順を示すフローチャート。 第３実施形態においてエンジン始動時制御を示すタイムチャート。 第４実施形態においてエンジン始動時制御の処理手順を示すフローチャート。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、蓄圧容器であるコモンレールに蓄えられた高圧燃料を、内燃機関としての車載エンジンに対して噴射供給する高圧燃料噴射システムを構築している。本システムは、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として各種制御を実施する。燃料噴射システムの概略構成を図１に示す。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
図１の燃料噴射システム１０において、燃料タンク１１は、低圧燃料配管１２を介して燃料ポンプ１３に接続されている。燃料ポンプ１３は、エンジン２０の回転に伴い燃料の吸入及び吐出を行う機械式の高圧ポンプであり、エンジン２０のクランク軸２１の回転に伴い低圧燃料を吸入するとともに、その低圧燃料を加圧して高圧化した燃料（高圧燃料）を吐出する。なお本実施形態では、燃料ポンプ１３に、低圧燃料配管１２を通じて燃料タンク１１から燃料を汲み上げる低圧ポンプを一体に設けているが、その低圧ポンプを別体で設けることも可能である。

燃料ポンプ１３には、高圧燃料配管１４を介して、コモンレール１５が接続されている。コモンレール１５には、燃料ポンプ１３から吐出される高圧燃料が逐次供給され、燃料が高圧状態で保持される。コモンレール１５には、圧力検出手段としてレール圧センサ１６が設けられており、レール圧センサ１６によってコモンレール１５内の燃料圧力（レール圧）が検出される。また、コモンレール１５には、コモンレール１５内の燃料を放出して燃料圧力の減圧させる減圧弁１７が設けられている。

エンジン２０は、多気筒のディーゼルエンジンである。エンジン２０には、気筒ごとに燃料噴射弁としてのインジェクタ２２が設けられている。各インジェクタ２２に対しては、高圧燃料パイプ１８を通じてコモンレール１５内の高圧燃料が供給される。インジェクタ２２の駆動により、高圧燃料が各気筒の燃焼室内に直接噴射される。コモンレール１５の減圧弁１７、燃料ポンプ１３及びインジェクタ２２にはリターン配管１９が接続されており、コモンレール１５、燃料ポンプ１３及びインジェクタ２２で余剰になった燃料はリターン配管１９を経由して燃料タンク１１に戻される。

燃料ポンプ１３の構成を、図２を用いて以下に説明する。なお、本実施形態の燃料ポンプ１３は、カム軸３１の軸方向に並ぶ２つの燃料圧送部を有しており、図２には１つの燃料圧送部について断面構成を示している。

燃料ポンプ１３は、エンジン２０のクランク軸２１の回転に伴い回転駆動されるカム軸３１を有しており、そのカム軸３１にはカム３２が一体に設けられている。カム軸３１及びカム３２は、ポンプハウジング３３に形成されたカム室３４内に収容されている。カム３２は、カム軸３１の回転方向に１又は複数（図２では３つ）のカム山３２ａを有している。カム３２は、燃料圧送部ごとにカム山３２ａの位相を互いにずらした状態で各々設けられている。

また、ポンプハウジング３３にはシリンダ３５が固定されており、そのシリンダ３５内に、往復移動方向に摺動可能にプランジャ３６が収容されている。カム軸３１の回転に伴うプランジャ３６の往復移動により加圧室３７の容積が可変とされる。

燃料ポンプ１３は、プランジャ駆動機構として、カム３２のカムプロフィールに従ってプランジャ３６を往復移動させるタペット４１を有している。タペット４１は、カム３２とプランジャ３６との間において、ポンプハウジング３３の収容孔３８内に収容された状態で設けられている。収容孔３８内にはスプリング３９が収容されており、このスプリング３９の付勢力により、プランジャ３６がタペット４１に押し当てられるとともに、タペット４１がカム３２に押し当てられるようになっている。タペット４１により、カム軸３１及びカム３２の回転が直線的な往復動に変換され、そのタペット４１と共にプランジャ３６が往復移動する。

タペット４１は、円筒状のタペットボディ４２と、タペットボディ４２の径方向内側に圧入等により固定されたシュー４３と、そのシュー４３に支持された状態で設けられた円柱状のローラ４５とを有している。シュー４３は、カム３２側となる下面に半円状の凹部４４を有しており、その凹部４４の内側には断面円弧状の内周面４４ａが形成されている。ローラ４５は、凹部４４内の内周面４４ａに当接し、かつ凹部４４から一部が突出した状態で設けられている。また、ローラ４５は、カム３２の外周面（カム面）に当接しており、その当接状態のまま、タペット４１がカム３２のカムプロフィールに従い往復移動方向に変位する。

カム３２の回転時において、ローラ４５は、カム３２の外周面とシュー４３側の内周面４４ａとにそれぞれ当接した状態で、それらに対する相対的な転がりを伴いつつシュー４３と共に往復移動方向に変位する。カム室３４には、潤滑油が充填されており、ローラ４５は、カム３２の外周面との間、シュー４３側の内周面４４ａとの間に潤滑油による油膜を形成した状態で、転がりを伴いつつ摺動可能となっている。なお、ローラ４５は、カム３２やシュー４３との間に油膜を介在させる状態にもなるが、その状態を含めて当接状態としている。

その他、燃料ポンプ１３は電磁駆動式の吐出調量弁４７を備えており、吐出調量弁４７の通電制御により吐出開始タイミングが調整されることにより、燃料ポンプ１３からの燃料吐出量（ポンプ吐出量）が調整される。なお、燃料調量弁としては、吐出調量弁４７に代えて、燃料ポンプ１３の燃料吸入部に配置される吸入調量弁を用いてもよい。また、吐出ポート４８には逆止弁からなる吐出弁４９が設けられている。

燃料ポンプ１３の燃料吐出時には、加圧室３７内に吸入された燃料がプランジャ３６により加圧される。そして、加圧室３７での加圧圧力がコモンレール１５側の燃料圧力と吐出弁４９の開弁圧との和よりも大きくなることで、高圧化された燃料が吐出弁４９を介してコモンレール１５側に吐出される。

本システムは、燃料噴射が行われるごとに燃料ポンプ１３による燃料の圧送が行われる１噴射１圧送の燃料供給システムとなっている。本実施形態では、燃料ポンプ１３に２つの燃料圧送部が設けられており、それら各燃料圧送部で交互に燃料圧送が行われる。なお、燃料ポンプ１３に１つの燃料圧送部又は３つ以上の燃料圧送部が設けられる構成であってもよい。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御装置である。ＥＣＵ５０には、上記したレール圧センサ１６の検出信号の他に、エンジン２０の回転速度を検出するクランク角センサ５１、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ５２等の各種センサから検出信号が逐次入力される。クランク角センサ５１は、クランク軸２１の回転時に所定の回転角度（例えば３０°ＣＡ）ごとにパルス信号を出力する構成を有しており、パルス信号のエッジ情報である立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジによりクランク軸２１の回転角（クランク位置）やエンジン回転速度の算出が可能となっている。より具体的には、各パルスエッジの検出によりクランク軸２１の回転角の算出が可能であることに加え、パルスエッジ間の時間間隔に基づいてエンジン回転速度の算出が可能となっている。

ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度やアクセル操作量等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料噴射量及び噴射時期を決定し、決定した燃料噴射量及び噴射時期に応じた噴射制御信号をインジェクタ２２に出力する。これにより、エンジン２０の各気筒において、インジェクタ２２による燃料噴射制御が実施される。また、ＥＣＵ５０は、都度のエンジン回転速度や燃料噴射量に基づいて、レール圧の目標値である目標レール圧を設定するとともに、レール圧センサ１６により検出された実レール圧が目標レール圧となるようにポンプ吐出量をフィードバック制御する。レール圧の制御により、インジェクタ２２から噴射される燃料の噴射圧が制御される。

また、ＥＣＵ５０は、エンジン２０を自動停止及び再始動させるアイドリングストップ機能を有しており、所定の自動停止条件が成立することに基づいてエンジン２０を自動停止させるとともに、自動停止後において、所定の再始動条件が成立することに基づいてエンジン２０を再始動させる。本実施形態では、エンジン始動に関する構成として、ピニオンギアをリングギアに噛み合わせた状態でクランク軸２１を始動回転させるスタータモータ６１と、ベルト等の連結部材によりクランク軸２１に連結された状態でクランク軸２１を始動回転させる回転電機６２とを有しており、これらスタータモータ６１及び回転電機６２のいずれかを用いてエンジン始動が行われる。ドライバの始動操作に伴うエンジン始動時（初回始動時）には、スタータモータ６１を用いてエンジン２０が始動され、アイドリングストップ制御でのエンジン再始動時には、回転電機６２を用いてエンジン２０が始動される。なお、回転電機６２としては、例えばモータ機能付き発電機であるＩＳＧ（Integrated Starter Generator）が用いられるとよい。

スタータモータ６１によれば、所定のクランキング回転速度（例えば２００ｒｐｍ）でエンジン２０に初期回転が付与され、その初期回転中での燃焼開始に伴いエンジン２０が始動される。また、回転電機６２によれば、スタータモータ６１のクランキング回転速度を上回る回転速度での回転駆動によりエンジン始動が可能になっていることに加え、走行用トルクを生じさせることによる車両走行（車両走行時のトルクアシスト）が可能となっている。

ところで、エンジン２０が停止された状態から始動される場合において、その始動開始当初にシュー４３とローラ４５との接触部分で油膜切れが生じていると、それに起因して焼き付きが生じることが懸念される。例えば、車両停止に伴いエンジン２０が停止された場合には、その停止中にシュー４３とローラ４５との間の油膜切れが生じることがある。この場合、エンジン始動に伴うカム３２の回転開始後、再びシュー４３とローラ４５との間に油膜が形成されるまでの期間において、ローラ４５が高摩擦状態で変位することで焼き付きによる破損が生じることが懸念される。

カム３２の回転開始直後における油膜形成のメカニズムを以下に説明する。図３は、カム３２の回転開始当初における油膜形成の推移を示す説明図であり、（ａ）〜（ｅ）にはカム３２の回転に伴い生じる各状態を時系列で示している。図３において、シュー４３の凹部４４は、ローラ４５の外形寸法よりも大きい内径寸法を有している。なお、図３では、説明の便宜上、カム３２を２山カムとしている。

また、図３では、カム３２とローラ４５との接触点をＰ１、シュー４３とローラ４５との接触点をＰ２とし、カム３２のボトム回転位置において接触点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線（プランジャ往復移動方向に平行な直線）を基準として、カム３２の回転開始後の接触点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線のなす角を圧力角ψとしている。圧力角ψは、凹部４４内におけるシュー４３とローラ４５との接触位置の振れを示す角度である。ここでは、図の反時計回り方向の角度を正の圧力角ψ、図の時計回り方向の角度を負の圧力角ψとしている。

図３（ａ）に示す回転開始時点の状態では、カム３２がボトム回転位置にあり、カム３２のボトム点でローラ４５がカム３２に当接するとともに、シュー４３の凹部４４内において凹部４４の頂部となる位置でローラ４５が当接している。この状態で、シュー４３とローラ４５との接触部分で油膜切れが生じている。そして、この状態から反時計周り方向にカム３２が回転し始めて、図３（ｂ）の状態に移行する。

図３（ｂ）の状態では、シュー４３とローラ４５との間に油膜が形成されていないことから、カム／ローラ間の摩擦係数μｃとシュー／ローラ間の摩擦係数μｓとを比べると、μｃ＜μｓとなっている。この場合、シュー４３とローラ４５との間で滑りが生じないため,カム３２とローラ４５との間で転がりではなく滑りが生じる状態となっている。そのため、カム外周面から受ける応力に応じて凹部４４内でローラ４５が変位し、圧力角ψが正となる。

その後、カム３２がトップ回転位置を越えてさらに回転すると、図３（ｃ）に示すように、カム外周面から受ける応力の向きが変わることにより、凹部４４内においてローラ４５が図３（ｂ）とは逆側に変位し、圧力角ψが負となる。つまり、図３（ｂ）、（ｃ）を比べると、カム３２が回転してトップ回転位置を越えることに伴い、圧力角ψが正から負に変わることが分かる。

その後、図３（ｄ）の状態では、カム３２がボトム回転位置を通過する。このとき、絞り膜効果（スクイズ効果とも言う）により、シュー４３とローラ４５との間に油膜が形成される。つまり、カム３２がボトム回転位置を通過する際には、ローラ４５の中心点が図示のごとく移動することに伴い、圧力角ψの方向が変化する。そして、シュー４３及びローラ４５の接触点Ｐ２が凹部４４の頂点位置を挟んで一方側から他方側に移動する際に、絞り膜効果により油膜が形成される。この油膜形成に伴い、シュー／ローラ間の摩擦係数μｓが低下し、カム／ローラ間の摩擦係数μｃよりも小さくなる（μｓ＜μｃ）。

シュー４３とローラ４５との間の油膜形成後には、図３（ｅ）に示すように、シュー４３とローラ４５との間で滑りが生じ、ローラ４５は転がり状態に変化する。なお、図３（ｅ）の状態では、くさび膜効果により油膜形成が強化される。

上記のとおり、エンジン２０の回転開始に伴いカム軸３１が回転を開始する際には、カム３２がトップ回転位置からボトム回転位置を経由して次にトップ回転位置に到達するまでの期間で、シュー４３とローラ４５との間に油膜が形成される。２山カムの場合には、トップ→ボトム→トップの回転に要する角度は１８０度であり、カム３２が１８０度回転する期間で、シュー４３とローラ４５との間に油膜が形成される。また、エンジン２０の停止状態（燃料ポンプ１３の停止状態）では、カム３２がボトム回転位置又はその付近で停止していることが考えられるため、これを考慮すると、ボトム→トップ→ボトム→トップの回転角度である２７０度で、シュー４３とローラ４５との間に油膜が形成されるとするのが望ましい。

なお、３山カムの場合には、トップ→ボトム→トップの回転に要する角度は１２０度であり、カム３２が１２０度回転する期間で、シュー４３とローラ４５との間に油膜が形成される。また、エンジン２０の停止状態（燃料ポンプ１３の停止状態）で、カム３２がボトム回転位置又はその付近で停止していることを考慮すると、ボトム→トップ→ボトム→トップの回転角度である１８０度で、シュー４３とローラ４５との間に油膜が形成されるとするのが望ましい。

一般化すれば、カム３２においてカム山３２ａの数をｎとすると、トップ→ボトム→トップの回転に要する角度は「３６０度／ｎ」であり、シュー４３とローラ４５との間に油膜が形成されるのに要する回転角度は、カム３２の停止位置のばらつきを考慮して、最大で「１．５×３６０度／ｎ」とすることが望ましい。

燃料ポンプ１３のタペット４１における摺動部分（シュー４３及びローラ４５の接触部分）で焼き付きが生じることの要因としては、燃料吐出時にプランジャ３６を介してタペット４１に伝わる荷重とカム軸３１の回転速度の上昇率とが挙げられる。また、タペット４１への荷重に相当する燃料吐出圧力（Ｐ）と、エンジン始動時におけるカム軸３１の回転速度に相当するポンプ回転速度の上昇率（Ｖ）との積、すなわちＰＶ値の大きさに依存して焼き付きの可能性が高まると考えられる。燃料吐出圧力は燃料吐出時の加圧室３７内の加圧圧力であり、その加圧圧力はレール圧に依存するものとなっている。

図４は、圧力パラメータ（Ｐ）としてのエンジン始動時のレール圧〔ＭＰａ〕と、回転パラメータ（Ｖ）としてのポンプ回転速度の上昇率〔ｒｐｍ／ｓ〕とについてＰＶ限界値との関係を示す図である。図中にはＰＶ限界線が示されており、そのＰＶ限界線を上回る領域は、燃料ポンプ１３での損傷（焼き付き）の可能性が高い領域である。

図４において、例えば始動時レール圧がＰ１である場合には、ポンプ回転速度の上昇率をＶ１よりも小さくすることで、燃料ポンプ１３の損傷が抑制される。また、逆を言えば、ポンプ回転速度の上昇率がＶ１である場合には、エンジン始動時のレール圧をＰ１よりも小さくすることで、燃料ポンプ１３の損傷が抑制される。

エンジン２０の再始動時に、高トルクモータである回転電機６２によりエンジン再始動が行われることを想定すると、その状態は、言わば高Ｖとなる状態であり、その状態下で始動時レール圧が高くなっていると、ＰＶ値が上限値を超え、燃料ポンプ１３の破損リスクが高くなることが懸念される。そこで、燃料ポンプ１３での損傷を抑制するには、エンジン再始動時に回転電機６２によるエンジン再始動が行われる場合に、ＰＶ値を制限すべく、燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力の制限（Ｐ抑制処理）が実施される。

一方で、例えば、燃料ポンプ１３でのリーク量が制限されている場合や、エンジン停止中に燃圧保持制御が実施される場合には、エンジン始動時のレール圧が高圧状態になっており、その状態は、言わば高Ｐとなる状態である。この状態下では、ポンプ回転速度の上昇率が大きいと、やはりＰＶ値が上限値を超え、燃料ポンプ１３の破損リスクが高まることが懸念される。かかる場合には、エンジン始動時において、ＰＶ値を制限すべく、ポンプ回転速度の制限（Ｖ抑制処理）が実施される。

図５は、エンジン始動時制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＩＧスイッチのオン状態下においてＥＣＵ５０により所定周期で繰り返し実施される。本処理は、アイドリングストップ制御によりエンジン２０が再始動される場合においてＰＶ値を制限する処理を実施するものとしている。

図５において、ステップＳ１１では、今現在、エンジン２０の再始動が行われる再始動期間であるか否かを判定する。エンジン２０の再始動期間は、例えばエンジン２０の自動停止後において再始動条件の成立時から所定時間が経過するまでの期間である。ステップＳ１１がＮＯであればステップＳ１２に進み、ステップＳ１１がＹＥＳであればステップＳ１４に進む。

ステップＳ１２では、今現在、エンジン２０の自動停止中であるか否かを判定する。そして、自動停止中であれば、ステップＳ１３に進み、エンジン停止状態でのクランク位置情報を取得する。このとき、例えばエンジン停止直前に算出されたクランク位置番号を取得する。

また、ステップＳ１４では、クランク角センサ５１から出力されるパルス信号に基づいて、今現在のクランク位置を算出する。続くステップＳ１５では、エンジン停止状態でのクランク位置情報と今現在のクランク位置とに基づいて、エンジン再始動に伴う回転開始からのカム軸３１の回転角ＲＡを算出する。このとき、エンジン停止状態でのクランク位置と今現在のクランク位置との差に基づいて、エンジン再始動に伴い生じたクランク軸２１の回転角を算出するとともに、クランク軸２１とカム軸３１との回転比に基づく換算により、カム軸３１の回転角ＲＡを算出する。

その後、ステップＳ１６では、カム軸３１の回転角ＲＡが所定値Ｔｈ未満であるか否かを判定する。所定値Ｔｈは、カム軸３１の回転開始後においてシュー４３とローラ４５との間の油膜形成に要する回転角度を判定するための閾値であり、燃料ポンプ１３のカム３２が２山カムであればＴｈ＝２７０度であり、燃料ポンプ１３のカム３２が３山カムであればＴｈ＝１８０度である。そして、回転角ＲＡが所定値Ｔｈ未満であればステップＳ１７に進み、回転角ＲＡが所定値Ｔｈ以上であればステップＳ１８に進む。

ステップＳ１７では、圧力パラメータ（Ｐ）との回転速度パラメータ（Ｖ）との積であるＰＶ値を制限する処理として、燃料ポンプ１３の燃料吐出を停止状態とする。具体的には、吐出調量弁４７を開放状態のまま保持することで、燃料ポンプ１３での燃料吐出が行われない状態とする。この場合、加圧室３７での燃料加圧が行われないことで、タペット４１への荷重が低減されている。

また、ステップＳ１８では、ＰＶ値の制限を解除する。これにより、それ以降の燃料ポンプ１３による燃料吐出が許可される。

図６は、エンジン始動時制御をより具体的に示すタイムチャートである。図６では、タイミングｔ１以前においてエンジン２０が自動停止されており、タイミングｔ１でエンジン２０の再始動が行われる。

図６において、タイミングｔ１以前は、エンジン自動停止に伴い燃料ポンプ１３が停止しており、燃料ポンプ１３での内部リーク等によりレール圧が徐々に低下する。このとき、目標レール圧に対して実レール圧が徐々に低下する。

そして、タイミングｔ１において、エンジン再始動条件が成立すると、始動フラグがオンになり、回転電機６２の駆動によるエンジン２０の再始動が行われる。回転電機６２の駆動に伴い、エンジン２０のクランク軸２１の回転が開始されるとともに、そのクランク軸２１の回転に応じて燃料ポンプ１３のカム軸３１の回転が開始される。タイミングｔ２以降、クランク角センサ５１のパルス信号が取得され、そのパルス信号に基づき算出されるエンジン回転速度が徐々に上昇する。

エンジン２０のクランク軸２１の回転開始後には燃料ポンプ１３のカム軸３１も回転状態となるが、吐出調量弁４７が開放状態のまま保持されることで、燃料吐出が行われないままとされる。

その後、タイミングｔ３では、クランク角センサ５１のパルス信号に基づき算出されたカム軸３１の回転角ＲＡが所定値Ｔｈに到達することで、燃料ポンプ１３の燃料吐出が許可される。要するに、回転開始からのカム軸３１の回転角ＲＡが所定値Ｔｈに到達するまでの期間（ｔ１〜ｔ３の期間）は、燃料ポンプ１３においてシュー４３及びローラ４５の間の油膜が形成されていない可能性の高い期間であり、この期間では、ＰＶ値を下げるべく、燃料ポンプ１３での燃料圧送が停止されている。

タイミングｔ３以降、燃料ポンプ１３においてシュー４３及びローラ４５の間の油膜形成が完了したとして、燃料ポンプ１３での燃料圧送が行われる。

比較例としての従来技術においては、ポンプ吐出圧として破線で示すように、タイミングｔ２以降、燃料ポンプ１３の燃料吐出が開始される。そのため、カム軸３１の回転開始当初において、燃料ポンプ１３の加圧室３７での加圧圧力がプランジャ３６を介してタペット４１に作用し、それに起因する焼き付きが懸念される。これに対して、本実施形態の構成では、カム軸３１の回転開始当初において、燃料ポンプ１３の燃料吐出が停止されているため、加圧室３７での加圧圧力がタペット４１に作用することはなく、焼き付きの懸念が解消されている。なお、タイミングｔａは、エンジン２０のクランク軸２１の回転開始に伴い角度同期制御が開始されるタイミングであり、タイミングｔａ以降、目標レール圧に対するレール圧のフィードバック制御が開始される。

上述した構成では、図５のステップＳ１７において、ＰＶ値を制限する処理として、燃料ポンプ１３の燃料吐出を停止する処理を実施したが、この処理を以下のように変更してもよい。なお、以下の各処理を説明するためのタイムチャートは、図６と同様に、エンジン２０が自動停止された状態からのエンジン再始動時の作用を示している。

（ＰＶ制限処理１）
ＥＣＵ５０は、図５のステップＳ１７において、燃料ポンプ１３の燃料吐出量を減量する処理を実施する。具体的には、目標レール圧を通常時よりも下げる処理、又は通常処理で算出された燃料吐出量を減量補正しその燃料吐出量に基づいて燃料吐出を行う処理を実施する。この場合、燃料吐出量を減量する度合（吐出制限の度合）は、エンジン始動時におけるポンプ回転速度やポンプ回転速度の上昇率（すなわちＶ値）に基づいて可変に設定されるものであってもよい。エンジン始動時におけるポンプ回転速度、又はポンプ回転速度の上昇率が大きいほど、燃料吐出量の制限度合を大きくするとよい。

本例におけるタイムチャートを図７に示す。図７において、タイミングｔ１１以前は、エンジン自動停止に伴い燃料ポンプ１３が停止しており、燃料ポンプ１３での内部リーク等によりレール圧が徐々に低下する。そして、タイミングｔ１１において、エンジン再始動条件が成立すると、回転電機６２の駆動によるエンジン２０の再始動が行われる。

その後、タイミングｔ１２では、燃料ポンプ１３の燃料吐出が開始される。このとき、燃料ポンプ１３では、燃料吐出量を減量した状態で燃料吐出が行われる。これにより、レール圧が制限される。

その後、タイミングｔ１３では、クランク角センサ５１のパルス信号に基づき算出されたカム軸３１の回転角ＲＡが所定値Ｔｈに到達し、それに伴い、燃料ポンプ１３の燃料吐出量の制限が解除される。そして、タイミングｔ１３以降、燃料ポンプ１３において通常制御が実施される。

（ＰＶ制限処理２）
ＥＣＵ５０は、図５のステップＳ１７において、エンジン始動当初のポンプ回転速度を制限すべく、ポンプ回転速度の制限処理（すなわちカム軸３１の回転制限処理）を実施する。具体的には、回転電機６２の始動回転速度を通常時よりも低減する処理を実施する。この場合、回転電機６２の始動回転速度を制限する度合は、エンジン始動時のレール圧（すなわちＰ値）に基づいて可変に設定されるものであってもよい。エンジン始動時のレール圧が大きいほど、回転電機６２の始動回転速度の制限度合を大きくするとよい。

本例におけるタイムチャートを図８に示す。図８において、タイミングｔ２１以前は、エンジン自動停止に伴い燃料ポンプ１３が停止しており、燃料ポンプ１３での内部リーク等によりレール圧が徐々に低下する。そして、タイミングｔ２１において、エンジン再始動条件が成立すると、回転電機６２の駆動によるエンジン２０の再始動が行われる。この場合、回転電機６２の始動回転速度が通常時よりも低減されることで、エンジン始動当初のポンプ回転速度が制限される。

その後、タイミングｔ２２では、燃料ポンプ１３の燃料吐出が開始される。本例では、燃料ポンプ１３について通常どおりの制御が実施される。つまり、角度同期前の始動制御と、角度同期後の通常フィードバック制御とが実施される。

その後、タイミングｔ２３では、クランク角センサ５１のパルス信号に基づき算出されたカム軸３１の回転角ＲＡが所定値Ｔｈに到達し、それに伴い、回転電機６２の始動回転速度の制限（ポンプ回転速度の制限）が解除される。これにより、タイミングｔ２３以降、エンジン回転速度の上昇率が増加する。

（その他のＰＶ制限処理）
燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力の制限として、コモンレール１５内の燃料を放出して燃料圧力（レール圧）を減圧する処理を実施してもよい。具体的には、ＥＣＵ５０は、図５のステップＳ１７において、減圧弁１７の開放によりコモンレール１５から高圧燃料を放出させ、それによりレール圧を減圧する。この場合、エンジン２０の始動開始当初において、レール圧の減圧により燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力を制限することが可能となっている。

また、カム軸３１の回転制限として、インジェクタ２２の燃料噴射を停止又は燃料噴射量を減量する処理を実施してもよい。具体的には、ＥＣＵ５０は、図５のステップＳ１７において、インジェクタ２２の燃料噴射を停止又は燃料噴射量を減量し、それによりカム軸３１の回転上昇を制限する。この場合、エンジン２０の始動開始当初において、燃料噴射の停止又は燃料噴射量の減量によりエンジン回転速度の上昇が抑制され、それに伴いカム軸３１の回転を制限することが可能となっている。

なお、エンジン２０の始動開始当初において、燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力の制限を行う処理と、カム軸３１の回転制限を行う処理との両方を実施することも可能である。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

エンジン始動時においてカム軸３１の回転開始からの回転角ＲＡが、タペット４１における摺動部分の油膜形成に要する所定角度（所定値Ｔｈ）内であるか否かを判定し、その回転角ＲＡが所定角度内であると判定されたことを条件に、燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力の制限及びカム軸３１の回転制限の少なくともいずれかを実施する構成とした。この場合、エンジン始動時におけるカム軸３１の回転開始からの回転角ＲＡをパラメータとして用いることで、タペット４１における摺動部分の油膜形成の状態を適正に把握できる。また、回転角ＲＡが所定角度内であることを条件に、燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力の制限やカム軸３１の回転制限を実施するようにしたため、それらの制限を適正な期間で実施でき、燃料ポンプ１３の駆動開始が遅れることに起因する不都合を抑制できるものとなっている。その結果、エンジン始動時において燃料ポンプ１３の損傷の発生を好適に抑制することができる。

燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力の制限として、燃料ポンプ１３の燃料吐出を停止する処理、燃料ポンプ１３の燃料吐出量を減量する処理、コモンレール１５内の燃料を放出して燃料圧力を減圧する処理のいずれかを実施するようにした。これにより、エンジン始動時において、タペット４１への荷重に相当する燃料吐出圧力（Ｐ）を適正に下げることができる。

また、カム軸３１の回転制限として、インジェクタ２２の燃料噴射を停止又は燃料噴射量を減量する処理、始動装置の回転を制限する処理のいずれかを実施するようにした。これにより、エンジン始動時において、ポンプ回転速度（Ｖ）を適正に下げることができる。これらによりＰＶ値が小さくなり、燃料ポンプ１３の損傷抑制の効果を適正に得られるものとなる。

エンジン始動時において、カム軸３１の回転開始からの回転角ＲＡが、「１．５×３６０度／ｎ」として定められた所定角度内であるか否かを判定することとし、これにより、タペット４１における摺動部分の油膜形成に要する角度分のカム軸３１の回転が行われたかどうかを判定するようにした。これにより、シュー４３及びローラ４５を有するタペット構造での油膜形成メカニズムを考慮しつつ、エンジン始動時に適正な制御を実施することができる。

以下、第１実施形態以外の実施形態を、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

（第２実施形態）
本実施形態では、エンジン２０の始動開始後において、インジェクタ２２の燃料噴射に応じた燃焼ごとの回転速度ピーク値を算出し、その回転速度ピーク値に基づいて、カム軸３１の回転制限を実施することとしている。

本実施形態の始動時制御の概要を図９のタイムチャートに基づいて説明する。図９には、エンジン始動当初におけるエンジン瞬時回転速度の変化と燃料噴射量の推移とが示されている。エンジン瞬時回転速度は、クランク軸２１の所定回転角度（３０°ＣＡ）ごと回転速度であり、例えばクランク角センサ５１から出力されるパルス信号の時間間隔（エッジ間隔）に基づき算出される。

図９において、エンジン２０の始動開始後には、インジェクタ２２の燃料噴射が行われる都度、エンジン瞬時回転速度が徐々に上昇する。詳しくは、燃料噴射ごとに各気筒で燃焼が生じると、その燃焼ごとに、エンジン瞬時回転速度が上昇と下降とを繰り返しつつ変化する。エンジン瞬時回転速度は、エンジン２０における各気筒のＴＤＣ付近でボトム値となり、ＢＤＣ付近でピーク値となるように変化する。なお、エンジン瞬時回転速度の平均値である平均回転速度は次第に上昇する。

この場合、燃焼回数が増えるに連れてエンジン瞬時回転速度のピーク値が上昇し、そのピーク値の上昇に伴い、タペット４１における焼き付きによる損傷リスクが生じることが懸念される。図９では、燃料噴射量をＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４として所定間隔で燃料噴射が行われ、そのうち、破線で示すＱ４の燃料噴射に伴う燃焼により、エンジン瞬時回転速度がＰＶ限界値を越えてしまうことが考えられる（タイミングｔ３１）。

そこで本実施形態では、燃焼ごとのエンジン瞬時回転速度のピーク値を算出し、そのピーク値に基づいて、カム軸３１の回転制限を実施する。具体的には、エンジン瞬時回転速度の閾値として、ＰＶ限界値に相当する回転速度よりも低速度側にガード閾値Ｇ１を定めておき、エンジン瞬時回転速度のピーク値がガード閾値Ｇ１を上回っていれば、次回の燃料噴射量をガード噴射量Ｑｇで制限する（タイミングｔ３０）。こうした燃料噴射量の制限により、カム軸３１の回転制限（ポンプ回転速度の制限）が実施される。

図１０は、エンジン始動時制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＩＧスイッチのオン状態下においてＥＣＵ５０により所定周期で繰り返し実施される。なお、図１０では、カム軸３１の回転角ＲＡ（すなわち、エンジン再始動に伴う回転開始からのカム回転角）の算出処理を簡略して示すが、上述した図５と同じ処理が実施されるものであってもよい。

図１０において、ステップＳ２１では、エンジン始動時であるか否かを判定し、ＹＥＳであればステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、今現在のクランク位置に基づいて、エンジン再始動に伴う回転開始からのカム軸３１の回転角ＲＡを算出する。また、ステップＳ２３では、エンジン瞬時回転速度のピーク値を算出する。

その後、ステップＳ２４では、カム軸３１の回転角ＲＡが所定値Ｔｈ未満であるか否かを判定する。所定値Ｔｈは、上記のとおりカム軸３１の回転開始後においてシュー４３とローラ４５との間の油膜形成に要する回転角度を判定するための閾値である。そして、回転角ＲＡが所定値Ｔｈ未満であればステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、エンジン瞬時回転速度のピーク値がガード閾値Ｇ１以上であるか否かを判定する。このステップＳ２５では、次回の燃料噴射に伴う燃焼が行われる場合に、エンジン瞬時回転速度が破損リスクの高い領域に突入する可能性があるか否かが判定される。

そして、エンジン瞬時回転速度のピーク値がガード閾値Ｇ１未満であれば、ステップＳ２６に進み、通常噴射量での燃料噴射を実施する。通常噴射量は、図９に示す燃料噴射量Ｑ１〜Ｑ４である。なお、燃料噴射量Ｑ１〜Ｑ４は徐々に増量されるものであってもよいし、全て同量であってもよい。また、エンジン瞬時回転速度のピーク値がガード閾値Ｇ１以上であれば、ステップＳ２７に進み、燃料噴射量をガード噴射量Ｑｇで制限し、そのガード噴射量Ｑｇでの燃料噴射を実施する。

ステップＳ２４において回転角ＲＡが所定値Ｔｈ未満であれば、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、燃料噴射量がガード噴射量Ｑｇで制限されている場合に、その制限を解除する。

なお、図９に示すように、ＰＶ限界値に相当する回転速度とガード閾値Ｇ１との間に、別の閾値Ｇ２を定めておき、エンジン瞬時回転速度のピーク値が閾値Ｇ２を上回っていれば、次回の燃料噴射を停止する（すなわち燃料カットを実施する）ようにしてもよい。

本実施形態によれば、エンジン始動時において、タペット４１における摺動部分の油膜形成前に、損傷リスクの高いレベルまでカム軸３１の回転が過剰に上昇してしまうといった不都合を抑制できる。

本実施形態の別例として、図１１に示す態様での実施も可能である。図１１では、図９と同様に、エンジン２０の始動開始後において、所定間隔でインジェクタ２２の燃料噴射が行われ、それに伴う燃焼によりエンジン瞬時回転速度が上昇と下降とを繰り返しつつ変化する。また、図１１では、エンジン始動時に、回転電機６２を所定のトルク指令値で駆動させるようにしている。

この場合、平均回転速度が次第に上昇することに伴い、例えばタイミングｔ４１で、エンジン瞬時回転速度がＰＶ限界値を越えてしまうことが考えられる。そこで、ＥＣＵ５０は、エンジン瞬時回転速度のピーク値がガード閾値Ｇ１以上になると判定される場合に、トルク指令値としてガード指令値ＴＧを設定し、そのガード指令値ＴＧに基づいて回転電機６２を駆動させる（タイミングｔ４０）。

回転電機６２が、減速機を備える構成を有するものであってもよい。この場合、ＥＣＵ５０は、変速制御として、トルク指令値の変更に基づいて変速機の変速比（例えばギア比）を変更するとよい。

なお、図１１に示すように、ＰＶ限界値に相当する回転速度とガード閾値Ｇ１との間に、別の閾値Ｇ２を定めておき、エンジン瞬時回転速度のピーク値が閾値Ｇ２を上回っていれば、回転電機６２の駆動を停止させるようにしてもよい。

（第３実施形態）
本実施形態では、エンジン２０の始動開始後において、燃料ポンプ１３の燃料吐出ごとのレール圧を取得し、そのレール圧に基づいて、カム軸３１の回転制限を実施することとしている。

本実施形態の始動時制御の概要を図１２のタイムチャートに基づいて説明する。図１２には、エンジン始動当初におけるエンジン瞬時回転速度の変化と、レール圧の変化と、燃料噴射量の推移とが示されている。なお、図１２には、レール圧としてエンジン２０のＴＤＣ位置で取得された圧力が示されている。

図１２において、エンジン２０の始動開始後には、インジェクタ２２の燃料噴射に応じた燃焼ごとに、エンジン瞬時回転速度が上昇と下降とを繰り返しつつ変化する。また、燃料ポンプ１３による燃料吐出が行われることで、レール圧が徐々に上昇する。この場合、レール圧が上昇することに伴いＰＶ値が限界値に近づくことになる。そこで本実施形態では、燃料ポンプ１３の燃料吐出ごとのレール圧に応じて、Ｖ制限値（回転速度制限値）として噴射量ガード値を設定し、その噴射量ガード値に基づいて、燃料噴射量を上限ガードすることとしている。燃料噴射量の上限ガードにより、カム軸３１の回転制限（ポンプ回転速度の制限）が実施される。

図１３は、エンジン始動時制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＩＧスイッチのオン状態下においてＥＣＵ５０により所定周期で繰り返し実施される。なお、図１３では、カム軸３１の回転角ＲＡ（すなわち、エンジン再始動に伴う回転開始からのカム回転角）の算出処理を簡略して示すが、上述した図５と同じ処理が実施されるものであってもよい。

図１３において、ステップＳ３１では、エンジン始動時であるか否かを判定し、ＹＥＳであればステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、今現在のクランク位置に基づいて、エンジン再始動に伴う回転開始からのカム軸３１の回転角ＲＡを算出する。また、ステップＳ３３では、燃料ポンプ１３の燃料吐出ごとのレール圧を取得し、続くステップＳ３４では、レール圧に基づいて、噴射量ガード値を設定する。このとき、レール圧が大きいほど、噴射量ガード値として小さい値が設定される。

その後、ステップＳ３５では、カム軸３１の回転角ＲＡが所定値Ｔｈ未満であるか否かを判定する。所定値Ｔｈは、上記のとおりカム軸３１の回転開始後においてシュー４３とローラ４５との間の油膜形成に要する回転角度を判定するための閾値である。そして、回転角ＲＡが所定値Ｔｈ未満であればステップＳ３６に進む。ステップＳ３６では、次回の燃料噴射での燃料噴射量が噴射量ガード値以上であるか否かを判定する。

そして、燃料噴射量が噴射量ガード値未満であれば、ステップＳ３７に進み、通常噴射量での燃料噴射を実施する。また、燃料噴射量が噴射量ガード値以上であれば、ステップＳ３８に進み、燃料噴射量を噴射量ガード値で制限し、その噴射量ガード値での燃料噴射を実施する。

ステップＳ３５において回転角ＲＡが所定値Ｔｈ未満であれば、ステップＳ３９に進む。ステップＳ３９では、燃料噴射量が噴射量ガード値で制限されている場合に、その制限を解除する。

本実施形態によれば、エンジン始動時において、タペット４１における摺動部分の油膜形成前に、損傷リスクの高いレベルまでカム軸３１の回転が過剰に上昇してしまうといった不都合を抑制できる。

本実施形態の別例として、図１４に示す態様での実施も可能である。図１４では、図１２と同様に、エンジン２０の始動開始後において、所定間隔でインジェクタ２２の燃料噴射が行われ、それに伴う燃焼によりエンジン瞬時回転速度が上昇と下降とを繰り返しつつ変化する。また、図１４では、エンジン始動時に、回転電機６２を所定のトルク指令値で駆動させるようにしている。

この場合、図１２の場合と同様に、レール圧が上昇することに伴いＰＶ値が限界値に近づくことになる。そこで、ＥＣＵ５０は、燃料ポンプ１３の燃料吐出ごとのレール圧に応じて、Ｖ制限値（回転速度制限値）としてトルクガード値を設定し、そのトルクガード値に基づいて、回転電機６２のトルク指令値を上限ガードする。

回転電機６２が、減速機を備える構成を有するものであってもよい。この場合、ＥＣＵ５０は、変速制御として、トルク指令値の変更に基づいて変速機の変速比（例えばギア比）を変更するとよい。

（第４実施形態）
本実施形態では、エンジン始動時において、スタータモータ６１による始動が行われるか回転電機６２による始動が行われるかを判定し、いずれでエンジン始動が行われるかに応じて、ＰＶ制限の実施態様を変更するようにしている。なお、スタータモータ６１が「第１モータ」に相当し、回転電機６２が「第１モータよりも初期回転速度の大きい第２モータ」に相当する。

図１５は、本実施形態におけるエンジン始動時制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＩＧスイッチのオン状態下においてＥＣＵ５０により所定周期で繰り返し実施される。なお、図１５では、カム軸３１の回転角ＲＡ（すなわち、エンジン再始動に伴う回転開始からのカム回転角）の算出処理を簡略して示すが、上述した図５と同じ処理が実施されるものであってもよい。

図１５において、ステップＳ４１では、エンジン始動時であるか否かを判定し、ＹＥＳであればステップＳ４２に進む。ステップＳ４２では、今回のエンジン始動が、スタータモータ６１による始動であるか否かを判定する。そして、スタータモータ６１によるエンジン始動時であればステップＳ４３に進み、回転電機６２によるエンジン始動時であればステップＳ４４に進む。本実施形態では、エンジン２０の初回始動時にはスタータモータ６１を用い、アイドリングストップ制御でのエンジン２０の再始動時には回転電機６２を用いることとしており、初回始動時であればステップＳ４２が肯定され、再始動時であればステップＳ４２が否定される。

ステップＳ４３では、燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力の制限、及びカム軸３１の回転制限の少なくともいずれかの処理であるＰＶ制限処理を実施せずに、エンジン始動時の制御を実施する。これに対して、ステップＳ４４では、燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力の制限、及びカム軸３１の回転制限の少なくともいずれかの処理であるＰＶ制限処理を実施する。なお、ＰＶ制限の処理については既に説明済みであるため、ここでは説明を割愛する。

ここで、スタータモータ６１と回転電機６２とは初期回転速度が相違しており、スタータモータ６１による始動時には、タペット４１への荷重に相当する燃料吐出圧力とポンプ回転速度との積であるＰＶ値が比較的小さくなるのに対して、回転電機６２による始動時には、ＰＶ値が比較的大きくなることが考えられる。本実施形態によれば、スタータモータ６１によるエンジン始動時か、回転電機６２によるエンジン始動時かを考慮することで、燃料ポンプ１３の燃料吐出やカム軸３１の回転について過剰に制限を実施することを抑制できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・エンジン始動時においてタペット４１における摺動部分の油膜形成に要する回転角度の判定に際し、その判定に用いる所定値Ｔｈは、「０．５×３６０度／ｎ」から「２×３６０度／ｎ」の範囲内で定められた角度であればよく、上述した「１．５×３６０度／ｎ」以外としてもよい。なお、ｎはカム山３２ａの数である。例えば２山カムの場合、所定値Ｔｈは、９０〜３６０度の範囲内のいずれかの角度であればよい。また、３山カムの場合、所定値Ｔｈは、６０〜２４０度の範囲内のいずれかの角度であればよい。

上記以外に、所定値Ｔｈを、「０．５×３６０度／ｎ」から「１．５×３６０度／ｎ」の範囲内で定められた角度としてもよい。この場合、２山カムでは、所定値Ｔｈが９０〜２７０度の範囲内の角度、３山カムでは、所定値Ｔｈが６０〜１８０度の範囲内の角度であればよい。又は、所定値Ｔｈを、「０．５×３６０度／ｎ」から「３６０度／ｎ」の範囲内で定められた角度としてもよい。この場合、２山カムでは、所定値Ｔｈが９０〜１８０度の範囲内の角度、３山カムでは、所定値Ｔｈが６０〜１２０度の範囲内の角度であればよい。

・ハイブリッド車両への適用も可能である。ハイブリッド車両は、車両の走行動力源としてエンジンと回転電機とを有しており、エンジン動力による車両走行（エンジン走行）と、回転電機動力による車両走行（ＥＶ走行）と、エンジン動力及び回転電機動力による車両走行（ＨＶ走行）とが可能となっている。また、回転電機によるエンジン始動が可能となっている。本車両では、ＥＶ走行時において、次回のエンジン走行又はＨＶ走行に備えてレール圧を高圧状態で保持する残圧保持制御が実施され、エンジン走行又はＨＶ走行への移行時には、レール圧が所定レベルで残圧保持された状態でエンジン始動が行われる。この場合、ＥＶ走行からエンジン走行又はＨＶ走行への移行に伴うエンジン始動時に、上記のようなＰＶ制限の処理が行われるとよい。

・エンジン始動装置としてスタータモータ６１のみを有する車両への適用も可能である。この場合、アイドリングストップ制御でのエンジン再始動時には、スタータモータ６１によりエンジン２０が再始動される。本構成においても、エンジン始動時に、上記のようなＰＶ制限の処理が行われるとよい。

・燃料ポンプ１３において、タペット４１として、シュー４３及びローラ４５を用いた構成以外のものを用いてもよい。例えば、カム３２との接触部にローラ４５を有していない構成であってもよい。本構成であっても、エンジン始動時においてカム軸３１の回転開始からの回転角ＲＡが、タペット４１における摺動部分の油膜形成に要する所定角度内であることを条件に、燃料ポンプ１３の燃料吐出圧力の制限やカム軸３１の回転制限を実施することで、所望とする効果が得られるものとなっている。なお、タペット４１での油膜形成に要する期間の判定に用いる所定値Ｔｈは、上記と同様に、「０．５×３６０度／ｎ」から「２×３６０度／ｎ」の範囲内で定められた所定角度、又は「１．５×３６０度／ｎ」として定められた所定角度であるとよい。

・上記実施形態では、クランク角センサ５１の検出情報に基づいて、エンジン始動に伴う回転開始からのカム軸３１の回転角ＲＡを算出したが、これを変更してもよい。コモンレール１５では、燃料ポンプ１３の燃料吐出の都度、又はインジェクタ２２の燃料噴射の都度、燃料圧力の変動が生じる。そこで、その圧力変動の情報に基づいて、回転開始からのカム軸３１の回転角ＲＡを推定するようにしてもよい。

また、エンジン２０において吸気弁又は排気弁を開閉するエンジンカム軸に設けられたカム角センサの検出信号に基づいて、カム軸３１の回転角ＲＡを算出してもよい。さらに、燃料ポンプ１３のカム軸３１に回転センサを設け、その回転センサの検出信号に基づいて、カム軸３１の回転角ＲＡを算出してもよい。

なお、圧力変動の情報に基づいてカム軸３１の回転角ＲＡを推定する場合には、コモンレール１５内の圧力変動に限らず、インジェクタ２２における燃料通路内での圧力変動や、燃料ポンプ１３における燃料通路内での圧力変動を用いて、カム軸３１の回転角ＲＡを推定することも可能である。要するに、燃料ポンプ１３の回転に相関する情報であれば、任意に用いることが可能である。

・コモンレール１５の燃料圧力を減圧する手段として、コモンレール１５に設けた減圧弁１７以外を用いることも可能である。例えば、インジェクタ２２の燃料噴射によりコモンレール１５内の高圧燃料を放出させたり、燃料ポンプ１３に設けた燃料排出弁を用いてコモンレール１５内の高圧燃料を放出させたりすることも可能である。

・コモンレール式のディーゼルエンジン以外に、直噴式ガソリンエンジンへの適用も可能である。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１３…燃料ポンプ、１５…コモンレール（蓄圧容器）、２０…エンジン（内燃機関）、２２…インジェクタ（燃料噴射弁）、３１…カム軸、３２…カム、３６…プランジャ、４１…タペット、５０…ＥＣＵ（制御装置）。

Claims (7)

1. 内燃機関（２０）の運転に伴い回転するカム軸（３１）と、前記カム軸のカム（３２）に接触した状態で設けられ当該カム軸の回転を直線運動に変換するタペット（４１）と、前記タペットの直線運動に応じて往復移動するプランジャ（３６）とを有し、前記プランジャの往復移動に応じて燃料を吸入及び吐出する燃料ポンプ（１３）と、
   前記燃料ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧容器（１５）と、
   前記蓄圧容器内に蓄えられた高圧燃料を前記内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射弁（２２）と、を備える燃料噴射システムに適用され、
   前記内燃機関の始動時において前記カム軸の回転開始からの回転角が、前記タペットにおける摺動部分の油膜形成に要する所定角度内であるか否かを判定する角度判定部と、
   前記カム軸の回転開始からの回転角が前記所定角度内であると判定された場合に、前記燃料ポンプの燃料吐出圧力の制限及び前記カム軸の回転制限の少なくともいずれかを実施し、その制限実施後において前記回転角が前記所定角度を超えたと判定された場合に、制限実施を解除する制御部と、
   を備える燃料噴射システムの制御装置（５０）。
2. 前記制御部は、
   前記燃料ポンプの燃料吐出圧力の制限として、前記燃料ポンプの燃料吐出を停止する処理、前記燃料ポンプの燃料吐出量を減量する処理、前記蓄圧容器内の燃料を放出して燃料圧力を減圧する処理のいずれかを実施し、
   前記カム軸の回転制限として、前記燃料噴射弁の燃料噴射を停止又は燃料噴射量を減量する処理、前記内燃機関の始動時に当該内燃機関の初期回転を付与する始動装置（６１，６２）の回転を制限する処理のいずれかを実施する請求項１に記載の燃料噴射システムの制御装置。
3. 前記内燃機関の始動開始後において、前記燃料噴射弁の燃料噴射に応じた燃焼ごとの回転速度ピーク値を算出する算出部を備え、
   前記制御部は、前記算出部により算出された回転速度ピーク値に基づいて、前記カム軸の回転制限を実施する請求項１に記載の燃料噴射システムの制御装置。
4. 前記内燃機関の始動開始後において、前記燃料ポンプの燃料吐出ごとの前記蓄圧容器の燃料圧力を取得する圧力取得部を備え、
   前記制御部は、前記圧力取得部により取得された燃料圧力に基づいて、前記カム軸の回転制限を実施する請求項１に記載の燃料噴射システムの制御装置。
5. 前記カムは、ｎ個（ｎは１以上の整数）のカム山（３２ａ）を有し、
   前記タペットは、前記カムのカム面に当接するローラ（４５）と、前記ローラを収容する凹部（４４）を有し該凹部内で前記ローラを回転可能な状態で支持するシュー（４３）とを備えており、
   前記角度判定部は、前記カム軸の回転開始からの回転角が、「０．５×３６０度／ｎ」から「２×３６０度／ｎ」の範囲内で定められた前記所定角度内であるか否かを判定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射システムの制御装置。
6. 前記カムは、ｎ個（ｎは１以上の整数）のカム山（３２ａ）を有し、
   前記タペットは、前記カムのカム面に当接するローラ（４５）と、前記ローラを収容する凹部（４４）を有し該凹部内で前記ローラを回転可能な状態で支持するシュー（４３）とを備えており、
   前記角度判定部は、前記カム軸の回転開始からの回転角が、「１．５×３６０度／ｎ」として定められた前記所定角度内であるか否かを判定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射システムの制御装置。
7. 前記内燃機関の始動装置として、第１モータ（６１）と、当該第１モータよりも初期回転速度の大きい第２モータ（６２）とを有する車両に適用され、
   前記内燃機関の始動時に、前記第１モータによる始動が行われるか前記第２モータによる始動が行われるかを判定する始動判定部と、
   前記第１モータによる始動時であれば、前記制御部による制限実施を許可せず、前記第２モータによる始動時であれば、前記制御部による制限実施を許可する第２制御部と、を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射システムの制御装置。

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