JP3818011B2 - 内燃機関の燃料圧力制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料圧力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃焼室に直接燃料を噴射供給するタイプの内燃機関においては、燃料配管内に向けて燃料を吐出する高圧燃料ポンプを備え、この高圧燃料ポンプの駆動タイミングを制御して同ポンプの燃料吐出量を調整することにより、燃料配管内の燃料圧力（燃料噴射弁に供給される燃料の圧力）を制御するようにしている。こうした燃料圧力の制御では、高圧燃料ポンプの燃料吐出量を多くすると燃料圧力が高くなり、逆に高圧燃料ポンプの燃料吐出量を少なくすると燃料圧力が低くなる。
【０００３】
高圧燃料ポンプの駆動タイミングを制御するのに用いられる制御量は、同ポンプの最大燃料吐出量をもたらす駆動タイミング”（最大吐出タイミング）をもとに、同ポンプに要求される燃料吐出量が得られるように算出される。即ち、制御量は、燃料噴射弁から噴射される燃料量に対応した値となるフィードフォワード項、上記燃料圧力とその目標値との偏差を「０」にすべく増減する比例項、及び同偏差に応じて増加側若しくは減少側に更新される積分項に基づき算出される。このように算出される制御量を用いて高圧燃料ポンプの駆動タイミングを制御することで、要求される燃料吐出量が得られるようになる。
【０００４】
この高圧燃料ポンプの燃料吐出量は、制御量が大きくなって同ポンプの駆動タイミングが早められるほど多くなり、逆に制御量が小さくなって同ポンプの駆動タイミングが遅らされるほど少なくなる。なお、こうした制御量の上限値は、同制御量が上記最大燃料吐出量をもたらす最大吐出タイミングをもとに算出されることから、上記最大燃料吐出量をもたらす最大吐出タイミングに対応した値となる。そして、制御量が上記最大燃料吐出量をもたらす最大吐出タイミングに対応する値となったとき、高圧燃料ポンプの燃料吐出量が最大値とされるようになる。
【０００５】
ところで、高圧燃料ポンプにおいては、その燃料吐出特性に個体差によるばらつきが生じるため、たとえ制御量が同じであっても燃料吐出量が個体毎に異なるものとなる。そこで、例えば特開平８−２３２７０３号公報に記載された燃料圧力制御装置のように、高圧燃料ポンプの燃料吐出量が上記ばらつきによって過度に適正値からずれた値にならないよう学習制御を行うことも考えられる。
【０００６】
こうした学習制御では、燃料吐出量の適正値に対するずれに対応した値となる学習値を用いて制御量が補正される。この学習値は、制御量の算出に用いられる上記積分項を所定範囲内に収束させるべく増減する値である。即ち、積分項は燃料吐出量の適正値に対するずれが過度に大きくならないよう更新されるが、積分項を所定範囲内に収束させるべく学習値を増減させることにより、同学習値が燃料吐出量の適正値に対するずれに対応した値として学習されるようになる。そして、この学習値で上記制御量を補正することにより、燃料吐出量が上記ばらつきに伴い適正値から過度にずれることは抑制される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように学習値によって制御量を補正することにより、高圧燃料ポンプの燃料吐出量が適正値から過度にずれるのを抑制することはできる。しかし、高圧燃料ポンプにおいては、その燃料吐出特性の個体毎のばらつきにより、最大燃料吐出量をもたらす最大吐出タイミングも個体毎にばらつくこととなる。最大燃料吐出量をもたらす最大吐出タイミングがばらついた状態にあっては、上記公報に記載された学習制御を行ったとしても、制御量を算出する際に用いられる上記最大燃料吐出量をもたらす駆動タイミングが変化することはない。そのため、制御量を上記最大燃料吐出量をもたらす駆動タイミングに対応した値（上限値）に設定しても最大燃料吐出量が得られず、機関始動時など制御量を上限値にして燃料圧力を目標値まで上昇させる際に余分に時間がかかることとなる。
【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、その目的は、燃料ポンプが本来もつ最大燃料吐出量を確実に得ることのできる内燃機関の燃料圧力制御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】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、燃料配管内に向けて燃料を吐出する燃料ポンプを備え、この燃料ポンプの駆動タイミングを制御して同ポンプの燃料吐出量を調整することにより、前記燃料配管内の燃料圧力を制御する内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記燃料ポンプの駆動タイミングを制御するのに用いられる制御量を前記燃料ポンプに要求される燃料吐出量が得られるように算出する算出手段と、前記最大燃料吐出量をもたらす駆動タイミングを前記最大吐出タイミングとして学習する学習手段とを備え、前記要求される燃料吐出量が最大であるときの制御量を用いて前記燃料ポンプの駆動タイミングを制御したときの同駆動タイミングが前記学習後の最大吐出タイミングとなるように設定されることを要旨とした。
【００１０】
上記の構成によれば、要求される燃料吐出量が最大であるときの制御量を用いて燃料ポンプの駆動タイミングを制御したとき、同燃料ポンプの本来もつ最大燃料吐出量を得ることができるようになる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記学習手段は、前記要求される燃料吐出量の異なる複数の機関運転状態下での前記制御量のそれぞれの値に基づき前記最大吐出タイミングの学習を行うものとした。
【００１２】
上記の構成によれば、要求される燃料吐出量が異なる複数の機関運転状態下での制御量のそれぞれの値から、燃料ポンプにおける実際の燃料吐出特性が推定される。そして、この推定される実際の燃料吐出特性から最大吐出タイミングを的確に学習することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記算出手段は、前記燃料配管内の燃料圧力とその目標値との偏差に基づき、前記要求される燃料吐出量が得られるように前記制御量を算出するものとした。
【００１４】
上記の構成によれば、要求される燃料吐出量が得られる制御量を的確に算出することができるため、要求される燃料吐出量が異なる複数の機関運転状態下での制御量のそれぞれの値も的確なものとなる。従って、これら制御量のそれぞれの値から、燃料ポンプにおける実際の燃料吐出特性を的確に推定することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明では、請求項２又は３記載の発明において、前記学習手段は、同一機関回転数のもとで前記要求される燃料吐出量の異なる複数の機関運転状態下での前記制御量のそれぞれの値に基づき前記最大吐出タイミングの学習を行うものとした。
【００１６】
燃料ポンプにおける実際の燃料吐出特性は機関回転数によって変化する。上記の構成によれば、同一機関回転数のもとで要求される燃料吐出量が異なる複数の機関運転状態下での制御量のそれぞれの値から、燃料ポンプにおける実際の燃料吐出特性が的確に推定される。そして、この推定される実際の燃料吐出特性から最大吐出タイミングを学習することで、同学習を一層的確に行うことができるようになる。
【００１７】
請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記学習手段は、機関回転数に応じて区画される複数の学習領域毎に前記最大吐出タイミングの学習を行うものとした。
【００１８】
機関回転数の変化に伴い燃料吐出特性が変化すると、最大燃料吐出量をもたらす駆動タイミングも変化するようになる。しかし、上記の構成によれば、最大吐出タイミングが機関回転数に応じて区画される複数の学習領域毎に学習されるため、機関回転数に対応する学習領域の最大吐出タイミングをもとに制御量を算出することで、機関回転数に係わらず的確に燃料ポンプの本来もつ最大燃料吐出量を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車用エンジンに適用した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
【００２０】
図２に示すように、エンジン１１においては、そのピストン１２がコネクティングロッド１３を介してクランクシャフト１４に連結され、同ピストン１２の往復移動がコネクティングロッド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換される。クランクシャフト１４には複数の突起１４ｂを備えたシグナルロータ１４ａが取り付けられている。そして、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクシャフト１４が回転する際に上記各突起１４ｂに対応してパルス状の信号を出力するクランクポジションセンサ１４ｃが設けられている。
【００２１】
エンジン１１の燃焼室１６には、吸気通路３２及び排気通路３３が接続されている。吸気通路３２と燃焼室１６との間、及び排気通路３３と燃焼室１６との間は、吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の開閉駆動によって連通・遮断される。これら吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の開閉駆動は、クランクシャフト１４の回転が伝達される吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２の回転によって行われる。吸気カムシャフト２１の側方にはカムポジションセンサ２１ｂが設けられている。そして、吸気カムシャフト２１の回転に伴い同シャフト２１に形成された突起２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を通過する毎に、同カムポジションセンサ２１ｂからは検出信号が出力される。
【００２２】
上記吸気通路３２において、その上流部分にはエンジン１１の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２３設けられている。このスロットルバルブ２３の開度は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル２５の踏込操作に応じて調整される。なお、上記アクセルペダル２５の踏み込み量（アクセル踏込量）はアクセルポジションセンサ２６によって検出される。また、吸気通路３２においてスロットルバルブ２３の下流側には吸気通路３２内の圧力（吸気圧）を検出するためのバキュームセンサ３６が設けられている。
【００２３】
エンジン１１には、燃焼室１６内に直接燃料を噴射供給して燃料と空気とからなる混合気を形成する燃料噴射弁４０が設けられている。そして、燃焼室１６内の混合気を燃焼させると、ピストン１２が往復移動してクランクシャフト１４が回転し、エンジン１１が駆動されるようになる。
【００２４】
次に、燃料噴射弁４０に高圧燃料を供給するためのエンジン１１の燃料供給装置の構造について図１を参照して説明する。
図１に示すように、エンジン１１の燃料供給装置は、燃料タンク４５内から燃料を送り出すフィードポンプ４６と、そのフィードポンプ４６によって送り出された燃料を加圧して燃料噴射弁４０に向けて吐出する高圧燃料ポンプ４７とを備えている。
【００２５】
上記高圧燃料ポンプ４７は、排気カムシャフト２２に取り付けられたカム２２ａの回転に基づきシリンダ４８ａ内で往復移動するプランジャ４８ｂと、シリンダ４８ａ及びプランジャ４８ｂによって区画される加圧室４９とを備えている。この加圧室４９は、低圧燃料通路５０を介して上記フィードポンプ４６に接続されるとともに、高圧燃料通路５２を介してデリバリパイプ５３に接続されている。このデリバリパイプ５３には、燃料噴射弁４０が接続されるとともに、同パイプ５３内の燃料圧力（燃料噴射弁４０に供給される燃料の圧力）を検出するための燃圧センサ５５が設けられている。
【００２６】
また、高圧燃料ポンプ４７には、上記低圧燃料通路５０と上記加圧室４９との間を連通・遮断する電磁スピル弁５４が設けられている。この電磁スピル弁５４は電磁ソレノイド５４ａを備え、同ソレノイド５４ａへの印加電圧を制御することにより開閉動作する。
【００２７】
電磁ソレノイド５４ａに対する通電が停止された状態にあっては、電磁スピル弁５４がコイルスプリング５４ｂの付勢力によって開き、低圧燃料通路５０と上記加圧室４９とが連通した状態になる。この状態にあって、加圧室４９の容積が大きくなる方向にプランジャ４８ｂが移動するとき（吸入行程中）には、フィードポンプ４６から送り出された燃料が低圧燃料通路５０を介して加圧室４９内に吸入される。
【００２８】
また、加圧室４９の容積が収縮する方向にプランジャ４８ｂが移動するとき（圧送行程中）には、電磁ソレノイド５４ａに対する通電により電磁スピル弁５４がコイルスプリング５４ｂの付勢力に抗して閉弁される。これにより低圧燃料通路５０と上記加圧室４９との間が遮断され、加圧室４９内の燃料が高圧燃料通路５２及びデリバリパイプ５３内に向けて吐出されるようになる。
【００２９】
高圧燃料ポンプ４７における燃料吐出量の調整は、電磁スピル弁５４の閉弁開始時期を制御し、圧送行程中における同スピル弁５４の閉弁期間を調整することによって行われる。即ち、電磁スピル弁５４の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすると燃料吐出量が増加し、電磁スピル弁５４の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすると燃料吐出量が減少するようになる。そして、上記のように高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を調整することにより、デリバリパイプ５３内の燃料圧力が制御される。
【００３０】
次に、本実施形態における燃料圧力制御装置の電気的構成を図３に基づいて説明する。
この燃料圧力制御装置は、エンジン１１の運転状態を制御するための電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣＵ９２は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６等を備える算術論理演算回路として構成されている。
【００３１】
ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９６はエンジン１１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９６は、バス９７を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路９８及び外部出力回路９９と接続されている。
【００３２】
外部入力回路９８には、クランクポジションセンサ１４ｃ、カムポジションセンサ２１ｂ、アクセルポジションセンサ２６、バキュームセンサ３６、及び燃圧センサ５５等が接続されている。一方、外部出力回路９９には、燃料噴射弁４０、及び電磁スピル弁５４等が接続されている。
【００３３】
このように構成されたＥＣＵ９２は、エンジン回転数ＮＥ及び負荷率ＫＬ等に基づき、燃料噴射弁４０から噴射される燃料の量を制御するのに用いられる最終燃料噴射量Ｑfin を算出する。ここで、エンジン回転数ＮＥは、クランクポジションセンサ１４ｃからの検出信号に基づき求められる。また、負荷率ＫＬは、エンジン１１の最大機関負荷に対する現在の負荷割合を示す値であって、エンジン１１の吸入空気量に対応するパラメータとエンジン回転数ＮＥとから算出される。なお、吸入空気量に対応するパラメータとしては、バキュームセンサ３６からの検出信号に基づき求められる吸気圧ＰＭや、アクセルポジションセンサ２６からの検出信号に基づき求められるアクセル踏込量ＡＣＣＰ等があげられる。
【００３４】
ＥＣＵ９２は、上記のように算出される最終燃料噴射量Ｑfin に基づき燃料噴射弁４０を駆動制御し、燃料噴射弁４０から噴射される燃料の量を制御する。こうした燃料噴射弁４０から噴射される燃料の量（燃料噴射量）は、デリバリパイプ５３内の燃料圧力（燃圧）と燃料噴射時間によって定まるため、燃料噴射量を適正にするためには上記燃圧を適正な値に維持する必要がある。従って、ＥＣＵ９２は、燃圧センサ５５からの検出信号に基づき求められる燃圧Ｐが機関運転状態に応じて設定される目標燃圧Ｐ0 となるよう、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を調整して上記燃圧Ｐを適正値に維持する。なお、高圧燃料ポンプ４７における燃料吐出量の調整は、後述するデューティ比ＤＴに基づき電磁スピル弁５４の閉弁開始時期を制御することによって行われる。
【００３５】
ここで、高圧燃料ポンプ４７における電磁スピル弁５４の閉弁開始時期（閉弁期間）を制御するのに用いられる上記デューティ比ＤＴについて説明する。
このデューティ比ＤＴは、０〜１００％という値の間で変化する値であって、電磁スピル弁５４の閉弁期間に対応するカム２２ａのカム角度に関係した値である。即ち、このカム角度に関して、電磁スピル弁５４の最大閉弁期間に対応したカム角度（最大カム角度）を「θ0 」とし、同閉弁期間の目標値に対応するカム角度（目標カム角度）を「θ」とすると、上記デューティ比ＤＴは、最大カム角度θ0 に対する目標カム角度θの割合を示すものということになる。従って、デューティ比ＤＴは、目標とする電磁スピル弁５４の閉弁期間が最大閉弁期間に近づくほど１００％に近い値とされ、上記目標とする閉弁期間が「０」に近づくほど０％に近い値とされるようになる。
【００３６】
そして、上記デューティ比ＤＴが１００％に近づくほど、デューティ比ＤＴに基づき制御される電磁スピル弁５４の閉弁開始時期は早められ、同電磁スピル弁５４の閉弁期間は長くなる。その結果、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が増加して燃圧Ｐが上昇するようになる。また、デューティ比ＤＴが０％に近づくほど、デューティ比ＤＴに基づき調整される電磁スピル弁５４の閉弁開始時期は遅らされ、同電磁スピル弁５４の閉弁期間は短くなる。その結果、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が減少して燃圧Ｐが低下するようになる。
【００３７】
次に、上記デューティ比ＤＴの算出手順についてデューティ比算出ルーチンを示す図４のフローチャートを参照して説明する。このデューティ比算出ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００３８】
デューティ比算出ルーチンにおいて、デューティ比ＤＴは、ステップＳ１０４の処理により、フィードフォワード項ＦＦ、比例項ＤＴp 、及び積分項ＤＴi を用いて下記の式（１）に基づき算出される。
【００３９】
ＤＴ＝ＦＦ＋ＤＴp ＋ＤＴi …（１）
ＦＦ ：フィードフォワード項
ＤＴp ：比例項
ＤＴi ：積分項
式（１）において、フィードフォワード項ＦＦは、高圧燃料ポンプ４７に要求される燃料吐出量に対応した値であって、燃料噴射弁４０からの燃料噴射量に見合った量の燃料を予めデリバリパイプ５３に供給し、機関過渡時等においても速やかに燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 へと近づけるためのものである。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０１の処理で、最終燃料噴射量Ｑfin 及びエンジン回転数ＮＥ等の機関運転状態に基づきフィードフォワード項ＦＦを算出する。このフィードフォワード項ＦＦは、要求される燃料吐出量（燃料噴射弁４０からの燃料噴射量）が多くなるほど大きい値になり、デューティ比ＤＴを１００％側、即ち電磁スピル弁５４の閉弁開始時期を早める側へと変化させる。
【００４０】
また、式（１）において、比例項ＤＴp は燃圧Ｐと目標燃圧Ｐ0 との偏差を「０」とすべく増減する値である。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０２の処理で、実際の燃圧Ｐ及び予め設定される目標燃圧Ｐ0 等に基づき下記の式（２）を用いて比例項ＤＴp を算出する。
【００４１】
ＤＴp ＝Ｋ1 ・（Ｐ0 −Ｐ） …（２）
Ｋ1 ：係数
Ｐ ：実際の燃圧
Ｐ0 ：目標燃圧
式（２）から分かるように、実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 よりも小さい値であって両者の差（「Ｐ0 −Ｐ」）が大きい値になるほど、比例項ＤＴp は大きい値になり、デューティ比ＤＴを１００％側、即ち電磁スピル弁５４の閉弁開始時期を早める側へと変化させる。逆に、実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 よりも大きい値になり両者の差（「Ｐ0 −Ｐ」）が小さい値になるほど、比例項ＤＴp は小さい値になり、デューティ比ＤＴを０％側、即ち電磁スピル弁５４の閉弁開始時期を遅らせる側へと変化させる。
【００４２】
更に、式（１）において、積分項ＤＴi は燃圧Ｐと目標燃圧Ｐ0 との偏差に応じて増加側若しくは減少側に更新される値であって、燃料漏れや高圧燃料ポンプ４７の個体差等に起因する燃料吐出量のばらつきを抑制するためのものである。ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理で、以前の積分項ＤＴi 、実際の燃圧Ｐ、及び目標燃圧Ｐ0 等に基づき下記の式（３）を用いて最新の積分項ＤＴi を算出する。
【００４３】
ＤＴi ＝ＤＴi ＋Ｋ2 ・（Ｐ0 −Ｐ） …（３）
Ｋ2 ：係数
Ｐ ：実際の燃圧
Ｐ0 ：目標燃圧
式（３）から分かるように、実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 よりも小さい値である間は、両者の差（「Ｐ0 −Ｐ」）に対応した値が積分項ＤＴi に加算されてゆく。その結果、積分項ＤＴi は、徐々に大きい値へと更新され、デューティ比ＤＴを徐々に１００％側へと変化させる。逆に、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 よりも大きい値である間は両者の差（「Ｐ0 −Ｐ」）に対応した値が積分項ＤＴi から減算されてゆく。その結果、積分項ＤＴi は、徐々に小さい値に更新され、デューティ比ＤＴを徐々に０％側へと変化させる。
【００４４】
ＥＣＵ９２は、上記式（１）を用いて算出されるデューティ比ＤＴと、クランクポジションセンサ１４ｃ及びカムポジションセンサ２１ｂからの検出信号とに基づき、電磁スピル弁５４における電磁ソレノイド５４ａに対する通電開始時期、即ち電磁スピル弁５４の閉弁開始時期を制御する。こうして電磁スピル弁５４の閉弁開始時期が制御されることにより、同電磁スピル弁５４の閉弁期間が変化して高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が調整され、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に向けて変化するようになる。
【００４５】
ここで、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出特性について説明する。図５は、エンジン回転数ＮＥを一定とした条件のもとで、電磁スピル弁５４の閉弁開始時期（デューティ比ＤＴ）を変化させた場合における高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量の推移傾向を示すものである。
【００４６】
図５に実線Ｌ１で示すように、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量は電磁スピル弁５４の閉弁開始時期が早められるほど多くなり、燃料吐出量が最大となるのは電磁スピル弁５４の閉弁開始時期がタイミングＴ１になるときである。従って、デューティ比ＤＴが１００％にされたときの電磁スピル弁５４の閉弁開始時期は、このタイミングＴ１となるように設定される。そして、高圧燃料ポンプ４７に要求される燃料吐出量が最大であるとき、デューティ比ＤＴは１００％となるように算出される。また、要求される燃料吐出量が最大値よりも小さいときには、その要求される燃料吐出量に応じてデューティ比ＤＴが１００％よりも小さい所定の値となるように算出される。このようにデューティ比ＤＴは、最大燃料吐出量をもたらす閉弁開始時期（タイミングＴ１）をもとに、要求される燃料吐出量が得られるように算出されることとなる。
【００４７】
また、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出特性（実線Ｌ１）は、エンジン回転数ＮＥに応じて変化するようになる。即ち、エンジン回転数ＮＥが変化すると、電磁スピル弁５４の閉弁開始時期の変化に対する燃料吐出量の推移を示す実線Ｌ１の傾き、即ち同傾きを表す実線Ｌ２の傾斜角度が変化する。更に、エンジン回転数ＮＥが変化すると、高圧燃料ポンプ４７の最大燃料吐出量を示す一点鎖線Ｌ３が図中上下方向に変化するとともに、この最大燃料吐出量が得られる電磁スピル弁５４の閉弁開始時期を示すタイミングＴ１の位置も図中左右方向に変化する。
【００４８】
ところで、高圧燃料ポンプ４７においては、その燃料吐出特性が本来は例えば実線Ｌ１で示すようになるのに対し、個体差に伴うばらつきにより実際には例えば破線Ｌ４で示すようになることがある。この場合、デューティ比ＤＴを１００％（上限値）にして電磁スピル弁５４の閉弁開始時期をタイミングＴ１としても、一点鎖線Ｌ３で示す最大燃料吐出量を得ることができない。そのため、機関始動時など実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 よりも極めて小さい状態にあって、デューティ比ＤＴを１００％にして同燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 まで上昇させる際には、最大燃料吐出量が得られないことから余分に時間がかかることとなる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、図４に示すデューティ比算出ルーチンのステップＳ１０５の処理を通じて、実際の最大燃料吐出量をもたらすタイミングＴ４を最大吐出タイミングとして学習する。そして、デューティ比ＤＴが１００％になったときの電磁スピル弁５４の閉弁開始時期を、上記タイミングＴ１に代えてタイミングＴ４（最大吐出タイミング）に設定し直す。その結果、デューティ比ＤＴは、学習された最大吐出タイミング（タイミングＴ４）をもとに、要求される燃料吐出量が得られるように算出されることとなる。この場合、機関始動時などにデューティ比ＤＴが１００％（上限値）とされたとき、電磁スピル弁５４の閉弁開始時期がタイミングＴ４となり、一点鎖線Ｌ３で示す最大燃料吐出量が得られるようになる。
【００５０】
このように、学習された最大吐出タイミング（タイミングＴ４）をもとにデューティ比ＤＴの算出を行うことで、最大燃料吐出量が得られるようにデューティ比ＤＴを算出することが可能になる。従って、機関始動時などにはデューティ比ＤＴを１００％とすることにより、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を最大とし、実際の燃圧Ｐを速やかに目標燃圧Ｐ0 に近づけることができるようになる。なお、上記のような最大吐出タイミングの学習は、例えばエンジン回転数ＮＥに応じて区画される複数の学習領域毎に行われる。こうして学習された各学習領域毎の最大吐出タイミングは、バックアップＲＡＭ９６の所定領域に記憶される。そして、デューティ比ＤＴの算出は、実際のエンジン回転数ＮＥに対応する学習領域の最大吐出タイミングをもとに行われる。
【００５１】
次に、上記ステップＳ１０５の処理で行われる最大吐出タイミングの学習手順について詳しく説明する。
図５に示すように、高圧燃料ポンプ４７の本来の燃料吐出特性は、エンジン回転数ＮＥが所定の値である条件のもとで例えば実線Ｌ１で示す状態となる。この状態にあって、高圧燃料ポンプ４７に要求される燃料吐出量が例えば所定値Ｑ１であれば、デューティ比ＤＴは電磁スピル弁５４の閉弁開始時期がタイミングＴ５とされる値になる。しかし、高圧燃料ポンプ４７の個体差等によって実際の燃料吐出特性が例えば破線Ｌ４で示す状態になっている場合、タイミングＴ５で電磁スピル弁５４の閉弁を開始しても、燃料吐出量が要求される値（所定値Ｑ１）よりも少なくなる。
【００５２】
この場合、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 よりも低くなって比例項ＤＴp 及び積分項ＤＴi が増加し、それらによって算出されるデューティ比ＤＴが１００％側へと変化する。その結果、電磁スピル弁５４の閉弁開始時期がタイミングＴ５からタイミングＴ６へと変化し、これにより燃料吐出量が所定値Ｑ１に達するようになる。ＥＣＵ９２は、この状態における高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量（所定値Ｑ１）をＲＡＭ９５に記憶するとともに、電磁スピル弁５４の閉弁開始時期がタイミングＴ６となるときのデューティ比ＤＴをＲＡＭ９５に記憶する。なお、上記所定値Ｑ１は、要求される燃料吐出量が燃料噴射弁４０からの燃料噴射量に応じて変化することから、そのときの最終燃料噴射量Ｑfin に基づき算出される。即ち、高圧燃料ポンプ４７の一回の燃料吐出につき例えば二回の燃料噴射が行われるとすると、最終燃料噴射量Ｑfin を二倍して得られる値が上記所定値Ｑ１として算出されることとなる。
【００５３】
また、エンジン回転数ＮＥが上記所定の値である条件下で、高圧燃料ポンプ４７に要求される燃料吐出量が所定値Ｑ１とは異なる所定値Ｑ２となる場合については、デューティ比ＤＴが本来は電磁スピル弁５４の閉弁開始時期をタイミングＴ７とする値になる。しかし、高圧燃料ポンプ４７における実際の燃料吐出特性が同ポンプ４７の個体差等によって破線Ｌ４で示す状態になるため、実際のデューティ比ＤＴは要求される燃料吐出量（所定値Ｑ２）を得るべく１００％側寄りに変化する。その結果、電磁スピル弁５４の閉弁開始時期がタイミングＴ７からタイミングＴ８へと変化する。ＥＣＵ９２は、この状態における高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量（所定値Ｑ２）をＲＡＭ９５に記憶するとともに、電磁スピル弁５４の閉弁開始時期がタイミングＴ８となるときのデューティ比ＤＴをＲＡＭ９５に記憶する。
【００５４】
ＥＣＵ９２は、所定値Ｑ１を得るためのデューティ比としてＲＡＭ９５に記憶したデューティ比ＤＴと、所定値Ｑ２を得るためのデューティ比としてＲＡＭ９５に記憶したデューティ比ＤＴとに基づき、高圧燃料ポンプ４７における実際の燃料吐出特性（破線Ｌ４）を推定する。同燃料吐出特性の推定に用いられるデューティ比ＤＴは、要求される燃料吐出量が互いに異なる値である所定値Ｑ１，Ｑ２となる機関運転状態のときに記憶されたものである。
【００５５】
実際の燃料吐出特性を推定するにあたり、ＥＣＵ９２は、まず上記所定値Ｑ１及び同所定値Ｑ１を得るためのデューティ比ＤＴに対応するタイミングＴ６に基づき、図５における点Ｐ２を求める。この点Ｐ２は、図５において、上記所定値Ｑ１を示す一点鎖線Ｌ７とタイミングＴ６を示す一点鎖線Ｌ８との交点である。続いてＥＣＵ９２は、上記所定値Ｑ２及び同所定値Ｑ２を得るためのデューティ比ＤＴに対応するタイミングＴ８に基づき、図５における点Ｐ３を求める。この点Ｐ３は、図５において、上記所定値Ｑ２を示す一点鎖線Ｌ９とタイミングＴ８を示す一点鎖線Ｌ１０との交点である。ＥＣＵ９２は、上記のように求められる点Ｐ２及び点Ｐ３に基づき、これら点Ｐ２，Ｐ３をつなぐ直線である破線Ｌ１１を求め、同破線Ｌ１１から高圧燃料ポンプ４７における実際の燃料吐出特性（破線Ｌ４）を推定する。
【００５６】
その後、ＥＣＵ９２は、上記推定される実際の燃料吐出特性に基づき、最大燃料吐出量をもたらす電磁スピル弁５４の閉弁開始時期（タイミングＴ４）を求める。即ち、ＥＣＵ９２は、まず上記所定の値となるエンジン回転数ＮＥに基づき、図５に一点鎖線Ｌ５で示す仮想最大吐出量を求める。この仮想最大吐出量は、図５における実線Ｌ１の傾きを表す実線Ｌ２と、タイミングＴ１を示す一点鎖線Ｌ６との交点Ｐ１に対応する燃料吐出量である。上述したように実線Ｌ２の傾斜角度やタイミングＴ１（一点鎖線Ｌ６）の図中左右方向の位置はエンジン回転数ＮＥに応じて変化することから、仮想最大吐出量を示す一点鎖線Ｌ５の図中上下方向の位置はエンジン回転数ＮＥに応じて決まる。従って、エンジン回転数ＮＥに基づき、予め設定されたマップ等を参照して上記仮想最大吐出量を求めることが可能になる。
【００５７】
続いて、ＥＣＵ９２は、仮想最大吐出量を表す一点鎖線Ｌ５と、実際の燃料吐出特性（破線Ｌ４）の傾きを表す上記破線Ｌ１１との交点である点Ｐ４を求める。この点Ｐ４に対応したタイミングＴ４は、実際の燃料吐出特性にあって最大燃料出量をもたらす電磁スピル弁５４の閉弁開始時期となる。こうして上記推定される実際の燃料吐出特性（破線Ｌ４）に基づき、最大燃料吐出量をもたらす電磁スピル弁５４の閉弁開始時期（タイミングＴ４）が求められる。そして、ＥＣＵ９２は、上記タイミングＴ４を現在のエンジン回転数ＮＥに対応する学習領域の最大吐出タイミングカム角度θ0 として学習する。そして、以後エンジン回転数ＮＥが当該学習領域内に位置する状態では、デューティ比ＤＴが１００％になったときの電磁スピル弁５４の閉弁開始時期をタイミングＴ４（最大吐出タイミング）に設定する。
【００５８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出特性が個体差等により本来の状態（実線Ｌ１）からずれたとしても、実際の燃料吐出特性（破線Ｌ４）において最大燃料吐出量をもたらす電磁スピル弁５４の閉弁開始時期（タイミングＴ４）が最大吐出タイミングとして学習される。そして、デューティ比ＤＴを１００％としたときの電磁スピル弁５４の閉弁開始時期が、上記学習された最大吐出タイミング（タイミングＴ４）となるように設定される。これにより、デューティ比ＤＴが最大吐出タイミングをもとに算出され、デューティ比ＤＴを１００％としたときに最大燃料吐出量が得られるようになる。こうして最大燃料吐出量が得られるようにデューティ比ＤＴを算出することが可能になるため、機関始動時など実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 よりも過度に小さい状態にあっても、デューティ比ＤＴを１００％として燃料吐出量を最大とし、実際の燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 まで速やかに上昇させることができる。
【００５９】
（２）同一のエンジン回転数ＮＥのもとで要求される燃料吐出量（燃料噴射弁４０からの燃料噴射量）の異なる複数の機関運転状態下でのデューティ比ＤＴのそれぞれの値、及び上記要求される燃料吐出量の各々の値（所定値Ｑ１，Ｑ２）に基づき図５に示す破線Ｌ１１が求められる。この破線Ｌ１１は実際の燃料吐出特性（破線Ｌ４）の傾きを表すものであり、上記のように破線Ｌ１１を求めることによって実際の燃料吐出特性を的確に推定することができる。こうして推定される実際の燃料吐出特性（破線Ｌ４）に対応した破線Ｌ１１を用いて最大吐出タイミングを学習することで、同学習を的確に行うことができるようになる。
【００６０】
（３）上記デューティ比ＤＴは、実際の燃圧Ｐと目標燃圧Ｐ0 との偏差に基づき、要求される燃料吐出量が得られるように的確に算出される。そのため、上述した複数の機関運転状態下でのデューティ比ＤＴのそれぞれの値を算出する際に同算出を的確に行い、これら算出されるデューティ比ＤＴに基づき上記破線Ｌ４を的確なものとして求めることができる。従って、破線Ｌ４を求めることによって推定される実際の燃料吐出特性（破線Ｌ４）を的確なものとすることができる。
【００６１】
（４）最大吐出タイミングの学習がエンジン回転数ＮＥに応じて区画される複数の学習領域毎に行われるため、エンジン回転数ＮＥに対応する学習領域の最大吐出タイミングをもとにデューティ比ＤＴを算出することで、エンジン回転数ＮＥに係わらず最大燃料吐出量を得ることができるようになる。
【００６２】
なお、本実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・本実施形態では、エンジン回転数ＮＥに応じて区画された学習領域毎に最大吐出タイミングの学習を行ったが、こうした学習を必ずしも学習領域すべてについて行う必要はない。例えば、低回転領域のみ最大吐出タイミングの学習を行い、高回転領域では同学習を行わないようにしてもよい。この場合においても、機関始動時などエンジン回転数ＮＥが低回転領域にあるときには、上記学習が行われることから的確に最大燃料吐出量を得ることができ、燃圧Ｐを速やかに目標燃圧Ｐ0 まで上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の燃料圧力制御装置が適用されるエンジンの燃料供給装置を示す略図。
【図２】上記エンジンを示す略図。
【図３】上記燃料圧力制御装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】デューティ比ＤＴの算出手順を示すフローチャート。
【図５】最大吐出タイミングの学習手順を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、２１ｂ…カムポジションセンサ、２２…排気カムシャフト、２２ａ…カム、２６…アクセルポジションセンサ、３６…バキュームセンサ、４０…燃料噴射弁、４７…高圧燃料ポンプ、４８ａ…シリンダ、４８ｂ…プランジャ、４９…加圧室、５２…高圧燃料通路、５３…デリバリパイプ、５４…電磁スピル弁、５４ａ…電磁ソレノイド、５４ｂ…コイルスプリング、５５…燃圧センサ、９２…電子制御ユニット（ＥＣＵ）。

Claims (5)

1. 燃料配管内に向けて燃料を吐出する燃料ポンプを備え、この燃料ポンプの駆動タイミングを制御して同ポンプの燃料吐出量を調整することにより、前記燃料配管内の燃料圧力を制御する内燃機関の燃料圧力制御装置において、
   前記燃料ポンプの駆動タイミングを制御するのに用いられる制御量を前記燃料ポンプに要求される燃料吐出量が得られるように算出する算出手段と、
   前記燃料ポンプの最大燃料吐出量をもたらす駆動タイミングを最大吐出タイミングとして学習する学習手段と、
   を備え、
   前記要求される燃料吐出量が最大であるときの制御量を用いて前記燃料ポンプの駆動タイミングを制御したときの同駆動タイミングが前記学習後の最大吐出タイミングとなるように設定される
   ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。
2. 前記学習手段は、前記要求される燃料吐出量の異なる複数の機関運転状態下での前記制御量のそれぞれの値に基づき前記最大吐出タイミングの学習を行う
   請求項１記載の内燃機関の燃料圧力制御装置。
3. 前記算出手段は、前記燃料配管内の燃料圧力とその目標値との偏差に基づき、前記要求される燃料吐出量が得られるように前記制御量を算出するものである
   請求項２記載の内燃機関の燃料圧力制御装置。
4. 前記学習手段は、同一機関回転数のもとで前記要求される燃料吐出量の異なる複数の機関運転状態下での前記制御量のそれぞれの値に基づき前記最大吐出タイミングの学習を行う
   請求項２又は３記載の内燃機関の燃料圧力制御装置。
5. 前記学習手段は、機関回転数に応じて区画される複数の学習領域毎に前記最大吐出タイミングの学習を行う
   請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料圧力制御装置。

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