JP4707795B2 - 内燃機関の燃料圧力制御装置 - Google Patents
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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、燃料噴射弁に供給される燃料を高圧燃料ポンプで加圧することにより、同燃料の圧力を燃焼室内の圧力に抗して燃料噴射を行うことが可能な値（目標値）まで上昇させるようにしている。こうした燃料圧力の制御は、燃料配管内の実際の燃料圧力と目標値とから算出される制御量に基づき高圧燃料ポンプを駆動制御し、同ポンプの燃料吐出量を上記実際の燃料圧力が目標値に近づくようフィードバック制御することによって行われる。
【０００３】
高圧燃料ポンプの駆動制御に用いられる上記制御量は、実際の燃料圧力と目標値との偏差に応じて更新される積分項、及び実際の燃料圧力と目標値との偏差を「０」にすべく増減する比例項等から算出される。この制御量が大きくなると高圧燃料ポンプの燃料吐出量が増加して燃料圧力が高くなり、逆に制御量が小さくなると高圧燃料ポンプの燃料吐出量が低下して燃料圧力が低くなる。
【０００４】
ところで、実際の燃料圧力が目標値よりも過度に高くなると、上記積分項及び比例項が共に小さくなって実際の燃料圧力を目標値まで低下させようとする。しかし、燃料圧力を低下させることは時間がかかるため、実際の燃料圧力を目標値まで低下させる間に上記積分項が過度に小さくなってしまう。このように積分項が小さくなり過ぎると、実際の燃料圧力が目標値に達した後に同燃料圧力を目標値に維持することができず、燃料圧力が更に低下していわゆるアンダーシュートが生じる。
【０００５】
そこで、例えば特開平６−１３７１９９号公報に記載された燃料圧力制御装置にように、実際の燃料圧力が目標値よりも過度に高くなるときには積分項の更新を禁止することが提案されている。この場合、実際の燃料圧力を目標値まで低下させる際に積分項が過度に小さくなることが回避されるため、上記のようなアンダーシュートが生じるのを防止することができる。
【０００６】
一方、内燃機関の始動時においては、実際の燃料圧力が目標値よりも過度に低い状態にあるため、実際の燃料圧力を目標値へと上昇させるまでの間に積分項が過度に大きくなる。また、機関始動時には始動性を高めるために燃料噴射弁からの燃料噴射量が多くされることから、高圧燃料ポンプの燃料吐出量も多くする必要が生じる。このように機関始動時には、高圧燃料ポンプの燃料吐出量が多い状態で積分項が大きくなるため、実際の燃料圧力が目標値に達した後に同燃料圧力を目標値に維持することができず、燃料圧力が目標値を越えて更に上昇するいわゆるオーバーシュートが大きく生じることとなる。
【０００７】
こうした大きなオーバーシュートを抑制すべく、例えばトヨタ技術公開集（発行番号８６４６）に示されるように、機関始動時に積分項の更新を禁止することも提案されている。この場合、実際の燃料圧力が目標値へと上昇するまでの間に、過度に積分項が大きい値へと変化することはないため、上記のような大きなオーバーシュートを抑制することができる。そして、こうしたオーバーシュートに伴う燃焼状態の悪化といった不具合を回避することができるようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように機関始動時に積分項の更新を禁止することで、上記のような大きなオーバーシュートを抑制することができるようにはなる。しかし、制御量の変化に伴う燃料吐出量の変化には応答遅れがあるため、燃料圧力が目標値に達したときに燃料吐出量を減少させるべく制御量を小さくしても、上記応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料により、小さいながらオーバーシュートが生じることとなる。
【０００９】
このように小さいオーバシュートが生じる場合には、燃焼状態の悪化といった大きな不具合が生じることはないが、燃料圧力を目標値に収束させるのに時間がかかり、燃料圧力制御の制御性が低下するという問題がある。このように燃料圧力が目標値に収束するのに時間がかかるのは、燃料圧力は、上記オーバーシュートの後に目標値に対して増大側と減少側との間で増減を繰り返し、この増減が収まった後に目標値と一致するようになるためである。
【００１０】
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、機関始動時に実際の燃料圧力が目標値を越えて上昇するのを的確に抑制す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。
【００１１】
【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。
（１）請求項１に記載の発明は、燃料噴射弁が取り付けられてこれに燃料を供給する燃料配管と、この燃料配管内に向けて燃料を吐出する燃料ポンプを備え、前記燃料配管内の燃料圧力を目標値に近づけるように制御すべく前記燃料ポンプの燃料吐出量を調整する内燃機関の燃料圧力制御装置において、内燃機関の始動時に前記燃料圧力を目標値に近づけるように制御すべく調整された前記燃料ポンプの燃料吐出量を燃料ポンプの最大吐出量よりも小さな所定値以下に制限する制限手段を備えることを要旨としている。
【００１２】
機関始動時に実際の燃料圧力が目標値まで上昇すると、燃料圧力を目標値に維持すべく燃料ポンプの燃料吐出量を減少するよう指示がなされる。上記の構成によれば、こうした指示に対する燃料吐出量の減少に応答遅れが生じても、同指示がなされたときの燃料吐出量を所定値以下に制限することで、上記応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料が少なくなる。従って、こうした応答遅れに伴い燃料圧力が目標値を越えて大きくなる、いわゆるオーバーシュートが生じるのを的確に抑制することができる。
【００１３】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記燃料吐出量を調整すべく前記燃料ポンプを駆動制御する際に用いられる制御量を算出する算出手段を備え、前記制限手段は、前記燃料吐出量を所定値以下に制限すべく、前記制御量を同燃料吐出量を多くする側について所定のガード値でガードすることを要旨としている。
燃料ポンプを駆動制御する際に用いられる制御量をガード値でガードすることにより燃料吐出量を制限する上記の構成によれば、燃料ポンプの燃料吐出量を的確に所定値以下に制限することができる。
【００１４】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、前記制御量に対するガード値として前記所定のガード値とは別に、前記燃料吐出量を多くする側についてのガードの度合が前記所定のガード値よりも小さい基本のガード値をさらに有するとともに、前記所定のガード値及び前記基本のガード値の一方を選択してこれにより前記制御量のガードを行うことを要旨としている。
（４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、内燃機関の始動開始から前記燃料配管内の燃料圧力がその目標値に達するまでは前記所定のガード値により前記制御量のガードを行うことを要旨としている。
（５）請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、内燃機関の始動開始後において前記燃料配管内の燃料圧力がその目標値に達したことに基づいて、前記制御量に対するガード値を前記所定のガード値から前記基本のガード値に切り替えることを要旨としている。
【００１５】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、内燃機関が冷えた状態からの始動がなされたか否かに基づいて、前記所定のガード値及び前記基本のガード値の一方の選択を行うことを要旨としている。
（７）請求項７に記載の発明は、請求項３〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記基本のガード値は、前記燃料ポンプの燃料吐出量が最大となる前記制御量に対応するものであることを要旨としている。
【００１６】
（８）請求項８に記載の発明は、請求項２〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、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応じて更新される積分項に基づいて前記制御量を算出するものであり、前記制限手段は、内燃機関の始動時に前記積分項の更新を禁止するものであることを要旨としている。
上記の構成によれば、機関始動時に過度に積分項が燃料吐出量を多くする側に変化することは回避され、実際の燃料圧力が目標値まで上昇したときに積分項が過度に大きいことに伴いオーバーシュートが大きくなるのを回避することができる。
【００１７】
（９）請求項９に記載の発明は、請求項２〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、内燃機関の始動開始から前記燃料配管内の燃料圧力がその目標値に収束するまでに必要となる時間が前記燃料ポンプの燃料吐出量を制限しないときに比べて短くなる値を前記ガード値として設定することを要旨としている。
上記の構成によれば、燃料圧力を速やかに目標値に収束させ、燃料圧力制御の制御性を向上させることができる。
【００１８】
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、内燃機関が冷えた状態から始動されることに基づいて前記燃料吐出量の制限を行うことを要旨としている。
内燃機関が冷えた状態から始動されるときには燃料ポンプから吐出される燃料の粘度が高くなり、燃料ポンプの駆動制御に対する実際の燃料圧力の変化に応答遅れが生じ易くなる。そして、こうした応答遅れにより、実際の燃料圧力が目標値に達した後のオーバーシュートも大きくなり易くなる。しかし、上記の構成によれば、内燃機関の冷えた状態から始動においても、実際の燃料圧力が目標値に達した後に生じるオーバーシュートを的確に抑制することができる。
【００１９】
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記燃料ポンプは、低圧側燃料配管から供給される燃料を貯留する加圧室と、この加圧室内の燃料を加圧して前記燃料配管である高圧側燃料配管に吐出する可動体と、前記低圧側燃料配管と前記加圧室との間を連通及び遮断する制御弁とを備えるものであって、この制御弁による前記低圧側燃料配管と前記加圧室との間の遮断期間を操作して前記加圧室から前記高圧側燃料配管への燃料吐出量を調整するものであり、前記制限手段は、前記遮断期間を増大する側において前記制御弁の制御量をガードするガード値の設定により、前記燃料ポンプの燃料吐出量を前記所定値以下に制限するものであることを要旨としている。
【００２０】
【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８に従って説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
上記吸気通路３２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が設けられている。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。吸気通路３２において、スロットルバルブ２３よりも上流側には吸気通路３２を通過する空気の温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ３７が設けられ、スロットルバルブ２３よりも下流側には吸気通路３２内の圧力（吸気圧）検出するためのバキュームセンサ３６が設けられている。
【００２４】
また、エンジン１１においては、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と、エンジン１１の冷却水温を検出する水温センサ１１ｂとが設けられている。そして、燃料噴射弁４０からの燃料噴射に基づき燃焼室１６内に形成される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。
【００２５】
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。
【００２６】
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内の燃料圧力を検出するための燃圧センサ５５が設けられている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
外部入力回路９８には、水温センサ１１ｂ、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、吸気温センサ３７、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）と燃料噴射時間と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 に近づくよう、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量をフィードバック制御して上記燃圧Ｐを適正値に維持する。なお、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量は、後述するデューティ比ＤＴに基づき電磁スピル弁５４の閉弁期間（閉弁開始時期）を調整することによってフィードバック制御される。
【００３６】
ここで、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量（電磁スピル弁５４の閉弁開始時期）を制御するための制御量であ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（閉弁開始時期）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。
【００３７】
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に基づき調整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。
【００３８】
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例えば時間割り込みにて実行される。
【００３９】
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の処理により下記の式（１）に基づき算出される。
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、要求される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。このフィードフォワード項ＦＦはステップＳ１０１の処理で算出される。また、式（１）において、比例項ＤＴp は、燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 に近づけるためのものであって、ステップＳ１０２の処理で算出される。更に、式（１）において、積分項ＤＴi は、燃料漏れや高圧燃料ポンプ４７の個体差等に起因するデューティ比ＤＴのばらつきを抑制するためのものであって、ステップＳ１０３の処理で算出される。
【００４０】
ＥＣＵ９２は、式（１）を用いて算出されるデューティ比ＤＴ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。
【００４１】
デューティ比算出ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０１の処理として、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、即ち高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を多くする側へと変化させる。
【００４２】
続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０２の処理として、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。
【００４３】
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、即ち高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を多くす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、即ち高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を少なくする側へと変化させる。
【００４４】
続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理として、積分項ＤＴi の算出を行う。こうした積分項ＤＴi は、例えば下記の式（３）を用いて、前回の積分項ＤＴi 、実際の燃圧Ｐ、及び目標燃圧Ｐ0 に基づき算出される。
【００４５】
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」）に対応した値が所定周期毎に積分項ＤＴi に加算される。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（高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を多くする側）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」）に対応した値が所定周期毎に積分項ＤＴi から減算される。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（高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を少なくする側）へと変化させる。
【００４６】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０４の処理で上記（１）を用いてデューティ比ＤＴを算出し、続くステップＳ１０５の処理で同デューティ比ＤＴのガードを行った後、このデューティ比算出ルーチンを一旦終了する。
【００４７】
次に、積分項ＤＴi を算出する手順の詳細について、積分項算出ルーチンを示す図６のフローチャートを参照して説明する。この積分項算出ルーチンは、デューティ比算出ルーチン（図４）におけるステップＳ１０３に進む毎にＥＣＵ９２を通じて実行される。
【００４８】
積分項算出ルーチンにおいて、積分項ＤＴi は、ステップＳ２０６の処理により上記の式（３）に基づき算出（更新）される。また、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３，Ｓ２０５の処理では、式（３）に基づく積分項ＤＴi の更新を行うべき状況か否かが判断される。これらの処理のうち、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理では、エンジン１１が冷えた状態での機関始動時であるか否かを判断する。
【００４９】
積分項算出ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理として、エンジン１１が始動開始してからｔ秒が経過したか否かを判断する。続いて、ステップＳ２０２の処理では、水温センサ１１ｂからの検出信号に基づき求められる冷却水温ＴＨＷが所定値ａ以上か否かを判断する。更に、ステップＳ２０３の処理では、吸気温センサ３７からの検出信号に基づき求められる吸気温ＴＨＡが所定値ｂ以上か否かを判断する。これらステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理で全て肯定判定がなされると、エンジン１１が冷えた状態からの始動時ではない旨判断され、ステップＳ２０４に進む。
【００５０】
一方、上記ステップＳ２０１の処理において、エンジン１１の始動開始からｔ秒が経過していない旨判断されると、ステップＳ２０７の処理として積分項ＤＴi が初期値である「０」に設定される。その後、ＥＣＵ９２は、当該積分項算出ルーチンを一旦終了し、処理をデューティ比算出ルーチン（図４）に戻す。このようにエンジン１１の始動開始後ｔ秒が経過するまでの間は、ステップＳ２０６の処理による積分項ＤＴi の更新が禁止されるとともに、ステップＳ２０７の処理により積分項ＤＴi が「０」に設定される。
【００５１】
また、上記ステップＳ２０２とステップＳ２０３とのいずれかの処理で否定判定がなされたときにも、ＥＣＵ９２は、この積分項算出ルーチンを一旦終了して処理をデューティ比算出ルーチン（図４）に戻す。このようにエンジン１１の始動開始からｔ秒が経過しても、冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡが低くエンジン１１が冷えた状態にあるときには、ステップＳ２０６による積分項ＤＴi の更新が禁止されることとなる。
【００５２】
従って、エンジン１１が冷えた状態からの始動時には積分項ＤＴi の更新が禁止され、同積分項ＤＴi が初期値である「０」に設定されることとなる。一方、エンジン１１が冷えた状態からの始動時以外のときには、上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理で全て肯定判定がなされ、ステップＳ２０４に進む。例えば機関再始動時といった冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡが高い状態にあって、エンジン１１の始動開始からｔ秒が経過したとき等には、ステップＳ２０４に進むこととなる。
【００５３】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０４の処理で、エンジン１１が冷えた状態からの始動時であるか否かを判断するためのフラグＦとして、「１」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。このフラグＦは、エンジン１１が停止したときに「０」にリセットされる。従って、フラグＦは、エンジン１１が冷えた状態からの始動時には「０」となり、これ以外の状態のときには「１」となる。
【００５４】
続いて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０５の処理として、エンジン１１の始動開始後一度でも燃圧Ｐが高い値（例えば４ＭＰａ）となったか否かを判断する。このステップＳ２０５の処理で、肯定判定がなされたときにはステップＳ２０６の処理で積分項ＤＴi を更新した後に当該積分項算出ルーチンを一旦終了し、否定判定がなされたときには同積分項ＤＴi の更新を行うことなく当該積分項算出ルーチンを一旦終了する。
【００５５】
ここで、機関始動時における燃圧Ｐの推移について図５のタイムチャートを参照して説明する。
エンジン１１の始動開始直後には、図５に実線で示すように、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 を大きく下回った状態にある。こうした状態にあっては、目標燃圧Ｐ0 と燃圧Ｐとの差（「Ｐ0 −Ｐ」）に基づき算出される比例項ＤＴp がデューティ比ＤＴを大きくする側の値になり、これにより燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に向けて上昇するようになる。また、エンジン１１の始動開始からｔ秒が経過し、且つ冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡがそれぞれ所定値ａ，ｂに達するまでは、積分項ＤＴi が初期値である「０」に維持される。即ち、エンジン１１の冷えた状態からの始動時には、積分項ＤＴi の更新が禁止されるとともに、同積分項ＤＴi が「０」に維持されることとなる。
【００５６】
仮に、エンジン１１の冷えた状態での始動開始直後から積分項ＤＴi の更新を行ったとすると、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 へと上昇するまでの間に積分項ＤＴi が誤って過度に大きい値となる。これは、機関始動時には、
・燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 を大きく下回る
・要求される燃料噴射量が多い
・エンジン１１が冷えた状態にあって燃料の温度が低いときには、同燃料の粘度が高くなって燃圧Ｐが上昇しにくくなる
等の理由により、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 まで上昇するのに時間がかかり、その間に積分項ＤＴi が増加側に更新され続けるためである。
【００５７】
こうして積分項ＤＴi が過度に大きい値になると、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達したとき、積分項ＤＴi の減少が上記差（「Ｐ0 −Ｐ」）に対応する分づつ徐々にしか行われないことから燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 に維持することができず、同燃圧Ｐが図５に破線で示すように目標燃圧Ｐ0 を越えて更に大きく上昇する、いわゆるオーバーシュートが大きく生じることとなる。
【００５８】
しかし、上記のようにエンジン１１の冷えた状態からの始動時に積分項ＤＴi の更新を禁止することで、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 へと上昇するまでの間に積分項ＤＴi が誤って過度に大きくなるのを回避することができる。その結果、目標燃圧Ｐ0 に達した後の燃圧Ｐは、図５に実線で示すように推移するようになり、上記のような大きなオーバーシュートの発生が抑制される。
【００５９】
このように大きなオーバーシュートの発生を抑制することはできても、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 を越えて上昇したときにデューティ比ＤＴを小さくする際、これに伴う燃料吐出量の減少に応答遅れが生じるため、同応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料により小さいながらオーバーシュートが生じる。こうした小さいオーバーシュートが発生する場合には大きな不具合はないが、燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 に収束させるのに時間がかかり、燃料圧力制御の制御性が低下するという問題がある。このように燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に収束するのに時間がかかるのは、燃圧Ｐは、オーバーシュートした後に目標燃圧Ｐ0 に対して増大側と減少側との間で増減を繰り返し、この増減が収まった後に目標燃圧Ｐ0 と一致するようになるためである。
【００６０】
こうした実情を考慮して、本実施形態では、エンジン１１の冷えた状態からの始動時には、デューティ比ＤＴを１００％よりも小さい値であるガード値Ａで上限ガードし、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を最大値よりも小さい所定値以下に制限する。この場合、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 まで上昇した後にデューティ比ＤＴが小さくされる際、これに伴う燃料吐出量の減少に応答遅れが生じても、デューティ比ＤＴが小さくされたときの燃料吐出量を所定値以下に制限することで、上記応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料が少なくなる。従って、こうした応答遅れに伴う上記オーバーシュートを的確に抑制することができる。
【００６１】
次に、燃料吐出量を最大値よりも小さい所定値以下に制限するためのデューティ比ＤＴのガード処理について、ガード処理ルーチンを示す図７のフローチャートを参照して説明する。このガード処理ルーチンは、デューティ比算出ルーチン（図４）におけるステップＳ１０５の処理に進む毎にＥＣＵ９２を通じて実行される。
【００６２】
ガード処理ルーチンにおいて、ステップＳ３０３，Ｓ３０４の処理はデューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードするためのものであり、ステップＳ３０５，Ｓ３０６の処理はデューティ比ＤＴをガード値Ａで上限ガードするためのものである。また、ステップＳ３０１，Ｓ３０２の処理は、デューティ比ＤＴの上限ガード値を１００％とする状況か、或いはＡ％にする状況かを判断するためのものである。
【００６３】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０１の処理で、フラグＦとして「１」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否か、即ちエンジン１１の冷えた状態からの始動時以外の状況であるか否かを判断する。また、ステップＳ３０２の処理では、エンジン１１の始動開始後に一度でも燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達したか否かを判断する。そして、ステップＳ３０１，Ｓ３０２の処理で共に肯定判定がなされると、ステップＳ３０３に進む。
【００６４】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０３の処理として、デューティ比ＤＴが１００％よりも大きいか否かを判断し、「ＤＴ＞１００％」でなければ当該ガード処理ルーチンを一旦終了して処理をデューティ比算出ルーチン（図４）に戻す。一方、「ＤＴ＞１００％」であればステップＳ３０４の処理としてデューティ比ＤＴを１００％にした後、このガード処理ルーチンを一旦終了する。なお、デューティ比ＤＴが１００％であるときには高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が最大となるよう設定されており、デューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードしても、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が制限されることはない。
【００６５】
上記ステップＳ３０１，Ｓ３０２のいずれかの処理で否定判定がなされると、ステップＳ３０５に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０５の処理として、デューティ比ＤＴがガード値Ａよりも大きいか否かを判断し、「ＤＴ＞Ａ％」でなければ当該ガード処理ルーチンを一旦終了して処理をデューティ比算出ルーチン（図４）に戻す。一方、「ＤＴ＞Ａ％」であればステップＳ３０６の処理としてデューティ比ＤＴをＡ％にした後、このガード処理ルーチンを一旦終了する。
【００６６】
ここで、上記のようにデューティ比ＤＴのガード処理を行った場合の燃圧Ｐの推移について、図８のタイムチャートを参照して説明する。なお、図８において、破線はデューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードした場合の燃圧Ｐの推移を示すものであり、実線はデューティ比ＤＴをガード値Ａで上限ガードした場合の燃圧Ｐの推移を示すものである。
【００６７】
エンジン１１の冷えた状態からの始動時にデューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードする場合、燃圧Ｐは、エンジン１１の始動開始後に破線で示すように目標燃圧Ｐ0 に向けて上昇し、目標燃圧Ｐ0 に達した後にはオーバーシュートする。そして、燃圧Ｐは、目標燃圧Ｐ0 の増大側と減少側との間で増減を繰り返した後、同目標燃圧Ｐ0 に収束して最終的には一致することとなる。この場合、エンジン１１の始動開始から燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に収束するまでに時間Ｔ１を要する。
【００６８】
一方、デューティ比ＤＴをガード値Ａで上限ガードした場合、この上限ガードを１００％という値で行った場合に比べ、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が少ない値に制限される。そのため、燃圧Ｐは、エンジン１１の始動開始後に実線で示すように、デューティ比ＤＴを１００％で上限ガードした場合（破線）に比べ、緩やかに目標燃圧Ｐ0 に向けて上昇する。燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達したときには、燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 に維持すべくデューティ比ＤＴが小さくされる。
【００６９】
上記のようにデューティ比ＤＴを小さくすることに伴う燃料吐出量の減少には応答遅れが生じるが、このときにはデューティ比ＤＴをガード値Ａで上限ガードして燃料吐出量を所定値以下に制限しているため、上記応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料が少なくなる。その結果、上記応答遅れに伴い発生する燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達した後のオーバーシュートは、実線で示すように的確に抑制され、デューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードした場合（破線）に比べて更に小さく抑えられる。
【００７０】
オーバーシュートが発生した後の燃圧Ｐは、目標燃圧Ｐ0 対して増大側と減少側との間で増減を繰り返し、最終的にはデューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードした場合と同じく目標燃圧Ｐ0 に向けて収束する。この場合におけるエンジン１１の始動開始から燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に収束するまでの時間Ｔ２は、ガード値Ａの値を変更することにより変化することとなる。本実施形態のガード値Ａは、時間Ｔ２が上記時間Ｔ１よりも短くなる値に設定される。
【００７１】
以上詳述した処理が行われる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）エンジン１１が冷えた状態から始動されるときには、高圧燃料ポンプ４７から吐出される燃料の粘度が高くなり、デューティ比ＤＴの変化に対する燃料吐出量の変化の応答遅れが生じ易くなる。そして、この応答遅れにより、エンジン１１の始動開始後に燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達した後のオーバーシュートも大きくなり易くなる。しかし、このときにはデューティ比ＤＴがガード値Ａで上限ガードされることにより、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が的確に最大値よりも小さい所定値以下に制限されているため、上記応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料を少なくしてオーバーシュートを的確に抑制することができる。
【００７２】
（２）デューティ比ＤＴのガード値Ａは、エンジン１１が冷えた状態での始動開始から燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に収束するまでの時間が、デューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードしているとき、即ち燃料吐出量を制限していないときに比べて短くなる値に設定される。従って、エンジン１１の冷えた状態からの始動開始後に、燃圧Ｐを速やかに目標燃圧Ｐ0 に収束させ、燃料圧力制御の制御性を向上させることができる。
【００７３】
（３）エンジン１１の冷えた状態からの始動時には、積分項ＤＴi の更新が禁止されるとともに同積分項ＤＴi が「０」に維持されるため、始動開始後に始めて燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達するまでの間に積分項ＤＴi が誤って過度に大きくなるのを回避することができる。従って、始動開始後に始めて燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達したとき、積分項ＤＴi が過度に大きいことに伴い大きなオーバーシュートが生じるのを抑制することができる。
【００７４】
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、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を所定値以下に制限する条件として、冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡがそれぞれ所定値ａ，ｂ未満であること、即ちエンジン１１が冷えた状態であることという条件を採用したが、この条件を必ずしも採用する必要はない。
【００７５】
・本実施形態では、ガード値Ａを図８に示す時間Ｔ２が時間Ｔ１よりも短くなる値に設定したが、必ずしもこのように設定する必要はない。仮に、時間Ｔ２が時間Ｔ１よりも長くなるようにガード値Ａを設定したとしても、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達した後のオーバーシュートを抑制することはできる。
【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】機関始動時における燃圧Ｐの推移を示すタイムチャート。
【図６】積分項ＤＴi の算出手順を示すフローチャート。
【図７】デューティ比ＤＴのガード処理の手順を示すフローチャート。
【図８】機関始動時における燃圧Ｐの推移を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１１…エンジン、２２…排気カムシャフト、２２ａ…カム、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）。
【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、燃料噴射弁に供給される燃料を高圧燃料ポンプで加圧することにより、同燃料の圧力を燃焼室内の圧力に抗して燃料噴射を行うことが可能な値（目標値）まで上昇させるようにしている。こうした燃料圧力の制御は、燃料配管内の実際の燃料圧力と目標値とから算出される制御量に基づき高圧燃料ポンプを駆動制御し、同ポンプの燃料吐出量を上記実際の燃料圧力が目標値に近づくようフィードバック制御することによって行われる。
【０００３】
高圧燃料ポンプの駆動制御に用いられる上記制御量は、実際の燃料圧力と目標値との偏差に応じて更新される積分項、及び実際の燃料圧力と目標値との偏差を「０」にすべく増減する比例項等から算出される。この制御量が大きくなると高圧燃料ポンプの燃料吐出量が増加して燃料圧力が高くなり、逆に制御量が小さくなると高圧燃料ポンプの燃料吐出量が低下して燃料圧力が低くなる。
【０００４】
ところで、実際の燃料圧力が目標値よりも過度に高くなると、上記積分項及び比例項が共に小さくなって実際の燃料圧力を目標値まで低下させようとする。しかし、燃料圧力を低下させることは時間がかかるため、実際の燃料圧力を目標値まで低下させる間に上記積分項が過度に小さくなってしまう。このように積分項が小さくなり過ぎると、実際の燃料圧力が目標値に達した後に同燃料圧力を目標値に維持することができず、燃料圧力が更に低下していわゆるアンダーシュートが生じる。
【０００５】
そこで、例えば特開平６−１３７１９９号公報に記載された燃料圧力制御装置にように、実際の燃料圧力が目標値よりも過度に高くなるときには積分項の更新を禁止することが提案されている。この場合、実際の燃料圧力を目標値まで低下させる際に積分項が過度に小さくなることが回避されるため、上記のようなアンダーシュートが生じるのを防止することができる。
【０００６】
一方、内燃機関の始動時においては、実際の燃料圧力が目標値よりも過度に低い状態にあるため、実際の燃料圧力を目標値へと上昇させるまでの間に積分項が過度に大きくなる。また、機関始動時には始動性を高めるために燃料噴射弁からの燃料噴射量が多くされることから、高圧燃料ポンプの燃料吐出量も多くする必要が生じる。このように機関始動時には、高圧燃料ポンプの燃料吐出量が多い状態で積分項が大きくなるため、実際の燃料圧力が目標値に達した後に同燃料圧力を目標値に維持することができず、燃料圧力が目標値を越えて更に上昇するいわゆるオーバーシュートが大きく生じることとなる。
【０００７】
こうした大きなオーバーシュートを抑制すべく、例えばトヨタ技術公開集（発行番号８６４６）に示されるように、機関始動時に積分項の更新を禁止することも提案されている。この場合、実際の燃料圧力が目標値へと上昇するまでの間に、過度に積分項が大きい値へと変化することはないため、上記のような大きなオーバーシュートを抑制することができる。そして、こうしたオーバーシュートに伴う燃焼状態の悪化といった不具合を回避することができるようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように機関始動時に積分項の更新を禁止することで、上記のような大きなオーバーシュートを抑制することができるようにはなる。しかし、制御量の変化に伴う燃料吐出量の変化には応答遅れがあるため、燃料圧力が目標値に達したときに燃料吐出量を減少させるべく制御量を小さくしても、上記応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料により、小さいながらオーバーシュートが生じることとなる。
【０００９】
このように小さいオーバシュートが生じる場合には、燃焼状態の悪化といった大きな不具合が生じることはないが、燃料圧力を目標値に収束させるのに時間がかかり、燃料圧力制御の制御性が低下するという問題がある。このように燃料圧力が目標値に収束するのに時間がかかるのは、燃料圧力は、上記オーバーシュートの後に目標値に対して増大側と減少側との間で増減を繰り返し、この増減が収まった後に目標値と一致するようになるためである。
【００１０】
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、機関始動時に実際の燃料圧力が目標値を越えて上昇するのを的確に抑制す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。
【００１１】
【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。
（１）請求項１に記載の発明は、燃料噴射弁が取り付けられてこれに燃料を供給する燃料配管と、この燃料配管内に向けて燃料を吐出する燃料ポンプを備え、前記燃料配管内の燃料圧力を目標値に近づけるように制御すべく前記燃料ポンプの燃料吐出量を調整する内燃機関の燃料圧力制御装置において、内燃機関の始動時に前記燃料圧力を目標値に近づけるように制御すべく調整された前記燃料ポンプの燃料吐出量を燃料ポンプの最大吐出量よりも小さな所定値以下に制限する制限手段を備えることを要旨としている。
【００１２】
機関始動時に実際の燃料圧力が目標値まで上昇すると、燃料圧力を目標値に維持すべく燃料ポンプの燃料吐出量を減少するよう指示がなされる。上記の構成によれば、こうした指示に対する燃料吐出量の減少に応答遅れが生じても、同指示がなされたときの燃料吐出量を所定値以下に制限することで、上記応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料が少なくなる。従って、こうした応答遅れに伴い燃料圧力が目標値を越えて大きくなる、いわゆるオーバーシュートが生じるのを的確に抑制することができる。
【００１３】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記燃料吐出量を調整すべく前記燃料ポンプを駆動制御する際に用いられる制御量を算出する算出手段を備え、前記制限手段は、前記燃料吐出量を所定値以下に制限すべく、前記制御量を同燃料吐出量を多くする側について所定のガード値でガードすることを要旨としている。
燃料ポンプを駆動制御する際に用いられる制御量をガード値でガードすることにより燃料吐出量を制限する上記の構成によれば、燃料ポンプの燃料吐出量を的確に所定値以下に制限することができる。
【００１４】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、前記制御量に対するガード値として前記所定のガード値とは別に、前記燃料吐出量を多くする側についてのガードの度合が前記所定のガード値よりも小さい基本のガード値をさらに有するとともに、前記所定のガード値及び前記基本のガード値の一方を選択してこれにより前記制御量のガードを行うことを要旨としている。
（４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、内燃機関の始動開始から前記燃料配管内の燃料圧力がその目標値に達するまでは前記所定のガード値により前記制御量のガードを行うことを要旨としている。
（５）請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、内燃機関の始動開始後において前記燃料配管内の燃料圧力がその目標値に達したことに基づいて、前記制御量に対するガード値を前記所定のガード値から前記基本のガード値に切り替えることを要旨としている。
【００１５】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、内燃機関が冷えた状態からの始動がなされたか否かに基づいて、前記所定のガード値及び前記基本のガード値の一方の選択を行うことを要旨としている。
（７）請求項７に記載の発明は、請求項３〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記基本のガード値は、前記燃料ポンプの燃料吐出量が最大となる前記制御量に対応するものであることを要旨としている。
【００１６】
（８）請求項８に記載の発明は、請求項２〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、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応じて更新される積分項に基づいて前記制御量を算出するものであり、前記制限手段は、内燃機関の始動時に前記積分項の更新を禁止するものであることを要旨としている。
上記の構成によれば、機関始動時に過度に積分項が燃料吐出量を多くする側に変化することは回避され、実際の燃料圧力が目標値まで上昇したときに積分項が過度に大きいことに伴いオーバーシュートが大きくなるのを回避することができる。
【００１７】
（９）請求項９に記載の発明は、請求項２〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、内燃機関の始動開始から前記燃料配管内の燃料圧力がその目標値に収束するまでに必要となる時間が前記燃料ポンプの燃料吐出量を制限しないときに比べて短くなる値を前記ガード値として設定することを要旨としている。
上記の構成によれば、燃料圧力を速やかに目標値に収束させ、燃料圧力制御の制御性を向上させることができる。
【００１８】
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記制限手段は、内燃機関が冷えた状態から始動されることに基づいて前記燃料吐出量の制限を行うことを要旨としている。
内燃機関が冷えた状態から始動されるときには燃料ポンプから吐出される燃料の粘度が高くなり、燃料ポンプの駆動制御に対する実際の燃料圧力の変化に応答遅れが生じ易くなる。そして、こうした応答遅れにより、実際の燃料圧力が目標値に達した後のオーバーシュートも大きくなり易くなる。しかし、上記の構成によれば、内燃機関の冷えた状態から始動においても、実際の燃料圧力が目標値に達した後に生じるオーバーシュートを的確に抑制することができる。
【００１９】
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、前記燃料ポンプは、低圧側燃料配管から供給される燃料を貯留する加圧室と、この加圧室内の燃料を加圧して前記燃料配管である高圧側燃料配管に吐出する可動体と、前記低圧側燃料配管と前記加圧室との間を連通及び遮断する制御弁とを備えるものであって、この制御弁による前記低圧側燃料配管と前記加圧室との間の遮断期間を操作して前記加圧室から前記高圧側燃料配管への燃料吐出量を調整するものであり、前記制限手段は、前記遮断期間を増大する側において前記制御弁の制御量をガードするガード値の設定により、前記燃料ポンプの燃料吐出量を前記所定値以下に制限するものであることを要旨としている。
【００２０】
【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８に従って説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
上記吸気通路３２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が設けられている。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。吸気通路３２において、スロットルバルブ２３よりも上流側には吸気通路３２を通過する空気の温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ３７が設けられ、スロットルバルブ２３よりも下流側には吸気通路３２内の圧力（吸気圧）検出するためのバキュームセンサ３６が設けられている。
【００２４】
また、エンジン１１においては、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と、エンジン１１の冷却水温を検出する水温センサ１１ｂとが設けられている。そして、燃料噴射弁４０からの燃料噴射に基づき燃焼室１６内に形成される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。
【００２５】
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。
【００２６】
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内の燃料圧力を検出するための燃圧センサ５５が設けられている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
外部入力回路９８には、水温センサ１１ｂ、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、吸気温センサ３７、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）と燃料噴射時間と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 に近づくよう、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量をフィードバック制御して上記燃圧Ｐを適正値に維持する。なお、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量は、後述するデューティ比ＤＴに基づき電磁スピル弁５４の閉弁期間（閉弁開始時期）を調整することによってフィードバック制御される。
【００３６】
ここで、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量（電磁スピル弁５４の閉弁開始時期）を制御するための制御量であ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（閉弁開始時期）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。
【００３７】
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に基づき調整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。
【００３８】
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例えば時間割り込みにて実行される。
【００３９】
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の処理により下記の式（１）に基づき算出される。
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、要求される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。このフィードフォワード項ＦＦはステップＳ１０１の処理で算出される。また、式（１）において、比例項ＤＴp は、燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 に近づけるためのものであって、ステップＳ１０２の処理で算出される。更に、式（１）において、積分項ＤＴi は、燃料漏れや高圧燃料ポンプ４７の個体差等に起因するデューティ比ＤＴのばらつきを抑制するためのものであって、ステップＳ１０３の処理で算出される。
【００４０】
ＥＣＵ９２は、式（１）を用いて算出されるデューティ比ＤＴ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。
【００４１】
デューティ比算出ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０１の処理として、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、即ち高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を多くする側へと変化させる。
【００４２】
続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０２の処理として、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。
【００４３】
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、即ち高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を多くす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、即ち高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を少なくする側へと変化させる。
【００４４】
続いてＥＣＵ９２は、ステップＳ１０３の処理として、積分項ＤＴi の算出を行う。こうした積分項ＤＴi は、例えば下記の式（３）を用いて、前回の積分項ＤＴi 、実際の燃圧Ｐ、及び目標燃圧Ｐ0 に基づき算出される。
【００４５】
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」）に対応した値が所定周期毎に積分項ＤＴi に加算される。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（高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を多くする側）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」）に対応した値が所定周期毎に積分項ＤＴi から減算される。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（高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を少なくする側）へと変化させる。
【００４６】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０４の処理で上記（１）を用いてデューティ比ＤＴを算出し、続くステップＳ１０５の処理で同デューティ比ＤＴのガードを行った後、このデューティ比算出ルーチンを一旦終了する。
【００４７】
次に、積分項ＤＴi を算出する手順の詳細について、積分項算出ルーチンを示す図６のフローチャートを参照して説明する。この積分項算出ルーチンは、デューティ比算出ルーチン（図４）におけるステップＳ１０３に進む毎にＥＣＵ９２を通じて実行される。
【００４８】
積分項算出ルーチンにおいて、積分項ＤＴi は、ステップＳ２０６の処理により上記の式（３）に基づき算出（更新）される。また、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３，Ｓ２０５の処理では、式（３）に基づく積分項ＤＴi の更新を行うべき状況か否かが判断される。これらの処理のうち、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理では、エンジン１１が冷えた状態での機関始動時であるか否かを判断する。
【００４９】
積分項算出ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理として、エンジン１１が始動開始してからｔ秒が経過したか否かを判断する。続いて、ステップＳ２０２の処理では、水温センサ１１ｂからの検出信号に基づき求められる冷却水温ＴＨＷが所定値ａ以上か否かを判断する。更に、ステップＳ２０３の処理では、吸気温センサ３７からの検出信号に基づき求められる吸気温ＴＨＡが所定値ｂ以上か否かを判断する。これらステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理で全て肯定判定がなされると、エンジン１１が冷えた状態からの始動時ではない旨判断され、ステップＳ２０４に進む。
【００５０】
一方、上記ステップＳ２０１の処理において、エンジン１１の始動開始からｔ秒が経過していない旨判断されると、ステップＳ２０７の処理として積分項ＤＴi が初期値である「０」に設定される。その後、ＥＣＵ９２は、当該積分項算出ルーチンを一旦終了し、処理をデューティ比算出ルーチン（図４）に戻す。このようにエンジン１１の始動開始後ｔ秒が経過するまでの間は、ステップＳ２０６の処理による積分項ＤＴi の更新が禁止されるとともに、ステップＳ２０７の処理により積分項ＤＴi が「０」に設定される。
【００５１】
また、上記ステップＳ２０２とステップＳ２０３とのいずれかの処理で否定判定がなされたときにも、ＥＣＵ９２は、この積分項算出ルーチンを一旦終了して処理をデューティ比算出ルーチン（図４）に戻す。このようにエンジン１１の始動開始からｔ秒が経過しても、冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡが低くエンジン１１が冷えた状態にあるときには、ステップＳ２０６による積分項ＤＴi の更新が禁止されることとなる。
【００５２】
従って、エンジン１１が冷えた状態からの始動時には積分項ＤＴi の更新が禁止され、同積分項ＤＴi が初期値である「０」に設定されることとなる。一方、エンジン１１が冷えた状態からの始動時以外のときには、上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理で全て肯定判定がなされ、ステップＳ２０４に進む。例えば機関再始動時といった冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡが高い状態にあって、エンジン１１の始動開始からｔ秒が経過したとき等には、ステップＳ２０４に進むこととなる。
【００５３】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０４の処理で、エンジン１１が冷えた状態からの始動時であるか否かを判断するためのフラグＦとして、「１」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。このフラグＦは、エンジン１１が停止したときに「０」にリセットされる。従って、フラグＦは、エンジン１１が冷えた状態からの始動時には「０」となり、これ以外の状態のときには「１」となる。
【００５４】
続いて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０５の処理として、エンジン１１の始動開始後一度でも燃圧Ｐが高い値（例えば４ＭＰａ）となったか否かを判断する。このステップＳ２０５の処理で、肯定判定がなされたときにはステップＳ２０６の処理で積分項ＤＴi を更新した後に当該積分項算出ルーチンを一旦終了し、否定判定がなされたときには同積分項ＤＴi の更新を行うことなく当該積分項算出ルーチンを一旦終了する。
【００５５】
ここで、機関始動時における燃圧Ｐの推移について図５のタイムチャートを参照して説明する。
エンジン１１の始動開始直後には、図５に実線で示すように、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 を大きく下回った状態にある。こうした状態にあっては、目標燃圧Ｐ0 と燃圧Ｐとの差（「Ｐ0 −Ｐ」）に基づき算出される比例項ＤＴp がデューティ比ＤＴを大きくする側の値になり、これにより燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に向けて上昇するようになる。また、エンジン１１の始動開始からｔ秒が経過し、且つ冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡがそれぞれ所定値ａ，ｂに達するまでは、積分項ＤＴi が初期値である「０」に維持される。即ち、エンジン１１の冷えた状態からの始動時には、積分項ＤＴi の更新が禁止されるとともに、同積分項ＤＴi が「０」に維持されることとなる。
【００５６】
仮に、エンジン１１の冷えた状態での始動開始直後から積分項ＤＴi の更新を行ったとすると、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 へと上昇するまでの間に積分項ＤＴi が誤って過度に大きい値となる。これは、機関始動時には、
・燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 を大きく下回る
・要求される燃料噴射量が多い
・エンジン１１が冷えた状態にあって燃料の温度が低いときには、同燃料の粘度が高くなって燃圧Ｐが上昇しにくくなる
等の理由により、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 まで上昇するのに時間がかかり、その間に積分項ＤＴi が増加側に更新され続けるためである。
【００５７】
こうして積分項ＤＴi が過度に大きい値になると、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達したとき、積分項ＤＴi の減少が上記差（「Ｐ0 −Ｐ」）に対応する分づつ徐々にしか行われないことから燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 に維持することができず、同燃圧Ｐが図５に破線で示すように目標燃圧Ｐ0 を越えて更に大きく上昇する、いわゆるオーバーシュートが大きく生じることとなる。
【００５８】
しかし、上記のようにエンジン１１の冷えた状態からの始動時に積分項ＤＴi の更新を禁止することで、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 へと上昇するまでの間に積分項ＤＴi が誤って過度に大きくなるのを回避することができる。その結果、目標燃圧Ｐ0 に達した後の燃圧Ｐは、図５に実線で示すように推移するようになり、上記のような大きなオーバーシュートの発生が抑制される。
【００５９】
このように大きなオーバーシュートの発生を抑制することはできても、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 を越えて上昇したときにデューティ比ＤＴを小さくする際、これに伴う燃料吐出量の減少に応答遅れが生じるため、同応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料により小さいながらオーバーシュートが生じる。こうした小さいオーバーシュートが発生する場合には大きな不具合はないが、燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 に収束させるのに時間がかかり、燃料圧力制御の制御性が低下するという問題がある。このように燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に収束するのに時間がかかるのは、燃圧Ｐは、オーバーシュートした後に目標燃圧Ｐ0 に対して増大側と減少側との間で増減を繰り返し、この増減が収まった後に目標燃圧Ｐ0 と一致するようになるためである。
【００６０】
こうした実情を考慮して、本実施形態では、エンジン１１の冷えた状態からの始動時には、デューティ比ＤＴを１００％よりも小さい値であるガード値Ａで上限ガードし、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を最大値よりも小さい所定値以下に制限する。この場合、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 まで上昇した後にデューティ比ＤＴが小さくされる際、これに伴う燃料吐出量の減少に応答遅れが生じても、デューティ比ＤＴが小さくされたときの燃料吐出量を所定値以下に制限することで、上記応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料が少なくなる。従って、こうした応答遅れに伴う上記オーバーシュートを的確に抑制することができる。
【００６１】
次に、燃料吐出量を最大値よりも小さい所定値以下に制限するためのデューティ比ＤＴのガード処理について、ガード処理ルーチンを示す図７のフローチャートを参照して説明する。このガード処理ルーチンは、デューティ比算出ルーチン（図４）におけるステップＳ１０５の処理に進む毎にＥＣＵ９２を通じて実行される。
【００６２】
ガード処理ルーチンにおいて、ステップＳ３０３，Ｓ３０４の処理はデューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードするためのものであり、ステップＳ３０５，Ｓ３０６の処理はデューティ比ＤＴをガード値Ａで上限ガードするためのものである。また、ステップＳ３０１，Ｓ３０２の処理は、デューティ比ＤＴの上限ガード値を１００％とする状況か、或いはＡ％にする状況かを判断するためのものである。
【００６３】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０１の処理で、フラグＦとして「１」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されているか否か、即ちエンジン１１の冷えた状態からの始動時以外の状況であるか否かを判断する。また、ステップＳ３０２の処理では、エンジン１１の始動開始後に一度でも燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達したか否かを判断する。そして、ステップＳ３０１，Ｓ３０２の処理で共に肯定判定がなされると、ステップＳ３０３に進む。
【００６４】
ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０３の処理として、デューティ比ＤＴが１００％よりも大きいか否かを判断し、「ＤＴ＞１００％」でなければ当該ガード処理ルーチンを一旦終了して処理をデューティ比算出ルーチン（図４）に戻す。一方、「ＤＴ＞１００％」であればステップＳ３０４の処理としてデューティ比ＤＴを１００％にした後、このガード処理ルーチンを一旦終了する。なお、デューティ比ＤＴが１００％であるときには高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が最大となるよう設定されており、デューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードしても、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が制限されることはない。
【００６５】
上記ステップＳ３０１，Ｓ３０２のいずれかの処理で否定判定がなされると、ステップＳ３０５に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０５の処理として、デューティ比ＤＴがガード値Ａよりも大きいか否かを判断し、「ＤＴ＞Ａ％」でなければ当該ガード処理ルーチンを一旦終了して処理をデューティ比算出ルーチン（図４）に戻す。一方、「ＤＴ＞Ａ％」であればステップＳ３０６の処理としてデューティ比ＤＴをＡ％にした後、このガード処理ルーチンを一旦終了する。
【００６６】
ここで、上記のようにデューティ比ＤＴのガード処理を行った場合の燃圧Ｐの推移について、図８のタイムチャートを参照して説明する。なお、図８において、破線はデューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードした場合の燃圧Ｐの推移を示すものであり、実線はデューティ比ＤＴをガード値Ａで上限ガードした場合の燃圧Ｐの推移を示すものである。
【００６７】
エンジン１１の冷えた状態からの始動時にデューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードする場合、燃圧Ｐは、エンジン１１の始動開始後に破線で示すように目標燃圧Ｐ0 に向けて上昇し、目標燃圧Ｐ0 に達した後にはオーバーシュートする。そして、燃圧Ｐは、目標燃圧Ｐ0 の増大側と減少側との間で増減を繰り返した後、同目標燃圧Ｐ0 に収束して最終的には一致することとなる。この場合、エンジン１１の始動開始から燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に収束するまでに時間Ｔ１を要する。
【００６８】
一方、デューティ比ＤＴをガード値Ａで上限ガードした場合、この上限ガードを１００％という値で行った場合に比べ、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が少ない値に制限される。そのため、燃圧Ｐは、エンジン１１の始動開始後に実線で示すように、デューティ比ＤＴを１００％で上限ガードした場合（破線）に比べ、緩やかに目標燃圧Ｐ0 に向けて上昇する。燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達したときには、燃圧Ｐを目標燃圧Ｐ0 に維持すべくデューティ比ＤＴが小さくされる。
【００６９】
上記のようにデューティ比ＤＴを小さくすることに伴う燃料吐出量の減少には応答遅れが生じるが、このときにはデューティ比ＤＴをガード値Ａで上限ガードして燃料吐出量を所定値以下に制限しているため、上記応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料が少なくなる。その結果、上記応答遅れに伴い発生する燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達した後のオーバーシュートは、実線で示すように的確に抑制され、デューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードした場合（破線）に比べて更に小さく抑えられる。
【００７０】
オーバーシュートが発生した後の燃圧Ｐは、目標燃圧Ｐ0 対して増大側と減少側との間で増減を繰り返し、最終的にはデューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードした場合と同じく目標燃圧Ｐ0 に向けて収束する。この場合におけるエンジン１１の始動開始から燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に収束するまでの時間Ｔ２は、ガード値Ａの値を変更することにより変化することとなる。本実施形態のガード値Ａは、時間Ｔ２が上記時間Ｔ１よりも短くなる値に設定される。
【００７１】
以上詳述した処理が行われる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）エンジン１１が冷えた状態から始動されるときには、高圧燃料ポンプ４７から吐出される燃料の粘度が高くなり、デューティ比ＤＴの変化に対する燃料吐出量の変化の応答遅れが生じ易くなる。そして、この応答遅れにより、エンジン１１の始動開始後に燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達した後のオーバーシュートも大きくなり易くなる。しかし、このときにはデューティ比ＤＴがガード値Ａで上限ガードされることにより、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が的確に最大値よりも小さい所定値以下に制限されているため、上記応答遅れに対応した分の余剰の吐出燃料を少なくしてオーバーシュートを的確に抑制することができる。
【００７２】
（２）デューティ比ＤＴのガード値Ａは、エンジン１１が冷えた状態での始動開始から燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に収束するまでの時間が、デューティ比ＤＴを１００％という値で上限ガードしているとき、即ち燃料吐出量を制限していないときに比べて短くなる値に設定される。従って、エンジン１１の冷えた状態からの始動開始後に、燃圧Ｐを速やかに目標燃圧Ｐ0 に収束させ、燃料圧力制御の制御性を向上させることができる。
【００７３】
（３）エンジン１１の冷えた状態からの始動時には、積分項ＤＴi の更新が禁止されるとともに同積分項ＤＴi が「０」に維持されるため、始動開始後に始めて燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達するまでの間に積分項ＤＴi が誤って過度に大きくなるのを回避することができる。従って、始動開始後に始めて燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達したとき、積分項ＤＴi が過度に大きいことに伴い大きなオーバーシュートが生じるのを抑制することができる。
【００７４】
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、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を所定値以下に制限する条件として、冷却水温ＴＨＷ及び吸気温ＴＨＡがそれぞれ所定値ａ，ｂ未満であること、即ちエンジン１１が冷えた状態であることという条件を採用したが、この条件を必ずしも採用する必要はない。
【００７５】
・本実施形態では、ガード値Ａを図８に示す時間Ｔ２が時間Ｔ１よりも短くなる値に設定したが、必ずしもこのように設定する必要はない。仮に、時間Ｔ２が時間Ｔ１よりも長くなるようにガード値Ａを設定したとしても、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達した後のオーバーシュートを抑制することはできる。
【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】機関始動時における燃圧Ｐの推移を示すタイムチャート。
【図６】積分項ＤＴi の算出手順を示すフローチャート。
【図７】デューティ比ＤＴのガード処理の手順を示すフローチャート。
【図８】機関始動時における燃圧Ｐの推移を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１１…エンジン、２２…排気カムシャフト、２２ａ…カム、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 (11)
- 燃料噴射弁が取り付けられてこれに燃料を供給する燃料配管と、この燃料配管内に向けて燃料を吐出する燃料ポンプを備え、前記燃料配管内の燃料圧力を目標値に近づけるように制御すべく前記燃料ポンプの燃料吐出量を調整する内燃機関の燃料圧力制御装置において、
内燃機関の始動時に前記燃料圧力を目標値に近づけるように制御すべく調整された前記燃料ポンプの燃料吐出量を燃料ポンプの最大吐出量よりも小さな所定値以下に制限する制限手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。 - 請求項１に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、
前記燃料吐出量を調整すべく前記燃料ポンプを駆動制御する際に用いられる制御量を算出する算出手段を備え、 前記制限手段は、前記燃料吐出量を所定値以下に制限すべく、前記制御量を同燃料吐出量を多くする側について所定のガード値でガードする
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。 - 請求項２に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、
前記制限手段は、前記制御量に対するガード値として前記所定のガード値とは別に、前記燃料吐出量を多くする側についてのガードの度合が前記所定のガード値よりも小さい基本のガード値をさらに有するとともに、前記所定のガード値及び前記基本のガード値の一方を選択してこれにより前記制御量のガードを行う
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。 - 請求項３に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、
前記制限手段は、内燃機関の始動開始から前記燃料配管内の燃料圧力がその目標値に達するまでは前記所定のガード値により前記制御量のガードを行う
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。 - 請求項４に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、
前記制限手段は、内燃機関の始動開始後において前記燃料配管内の燃料圧力がその目標値に達したことに基づいて、前記制御量に対するガード値を前記所定のガード値から前記基本のガード値に切り替える
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。 - 請求項３〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、
前記制限手段は、内燃機関が冷えた状態からの始動がなされたか否かに基づいて、前記所定のガード値及び前記基本のガード値の一方の選択を行う
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。 - 請求項３〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、
前記基本のガード値は、前記燃料ポンプの燃料吐出量が最大となる前記制御量に対応するものである
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。 - 請求項２〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、
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応じて更新される積分項に基づいて前記制御量を算出するものであり、
前記制限手段は、内燃機関の始動時に前記積分項の更新を禁止するものである
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。 - 請求項２〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、
前記制限手段は、内燃機関の始動開始から前記燃料配管内の燃料圧力がその目標値に収束するまでに必要となる時間が前記燃料ポンプの燃料吐出量を制限しないときに比べて短くなる値を前記ガード値として設定する
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。 - 請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、
前記制限手段は、内燃機関が冷えた状態から始動されることに基づいて前記燃料吐出量の制限を行う
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。 - 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料圧力制御装置において、
前記燃料ポンプは、低圧側燃料配管から供給される燃料を貯留する加圧室と、この加圧室内の燃料を加圧して前記燃料配管である高圧側燃料配管に吐出する可動体と、前記低圧側燃料配管と前記加圧室との間を連通及び遮断する制御弁とを備えるものであって、この制御弁による前記低圧側燃料配管と前記加圧室との間の遮断期間を操作して前記加圧室から前記高圧側燃料配管への燃料吐出量を調整するものであり、
前記制限手段は、前記遮断期間を増大する側において前記制御弁の制御量をガードするガード値の設定により、前記燃料ポンプの燃料吐出量を前記所定値以下に制限するものである
ことを特徴とする内燃機関の燃料圧力制御装置。
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