JP6784251B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
特許文献１には、内燃機関の燃料噴射制御装置の一例が記載されている。この装置は、燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプから吐出された燃料が流動する低圧燃料通路と、低圧燃料通路から供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプによって加圧された燃料が流動する高圧燃料通路と、高圧燃料通路の燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えている。
また、当該装置は、低圧燃料通路に接続されているレギュレータを備えている。このレギュレータは、低圧燃料通路の燃料圧力が規定圧以上となったときに、低圧燃料通路から燃料タンク内に燃料を戻し、さらなる燃料圧力の増大を抑制するように作動する。すなわち、レギュレータによって、低圧燃料通路の燃料圧力が調整される。
特開２０１６−２１７３２４号公報
燃料噴射制御装置として、消費エネルギの低減及び内燃機関の燃費向上を目的とし、低圧燃料ポンプの駆動量を制御することで低圧燃料通路の燃料圧力を調整する装置の開発が進められている。こうした装置の場合、低圧燃料ポンプの駆動量は、例えば、燃料噴射弁に対する要求噴射量が多いほど大きくなるように算出されるフィードフォワード補正量と、低圧燃料通路の燃料圧力とその目標値との偏差に応じたフィードバック補正量との和に基づいて算出される。そして、このように算出した駆動量で低圧燃料ポンプを制御することにより、低圧燃料通路の燃料圧力を調整することができる。
ところで、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとの双方を備える装置では、内燃機関の運転状態などによって、高圧燃料通路の燃料圧力の目標値である高圧側目標値が変更されることがある。例えば、高圧側目標値が増大されると、高圧燃料ポンプの駆動によって高圧燃料通路の燃料圧力が高圧側目標値まで増大される。この場合、高圧側目標値の増大量に応じた分の燃料が、高圧燃料ポンプの駆動によって低圧燃料通路から高圧燃料通路に供給される。そのため、上記のように算出したフィードフォワード補正量とフィードバック補正量との和に基づいた駆動量で低圧燃料ポンプを制御していたのでは、低圧燃料通路の燃料圧力とその目標値との偏差の絶対値が大きくなるまでフィードバック補正量が大きくならず、すなわち低圧燃料ポンプの燃料の吐出量が多くならず、低圧燃料通路の燃料圧力の減少が避けられない。
また、近年では高圧燃料通路の大容量化が進んでいる。そして、高圧燃料通路の容量が大きいほど、高圧燃料通路の燃料圧力を増大させるために低圧燃料通路から高圧燃料通路に供給される燃料の量が多くなる。すなわち、高圧燃料通路の容量が大きいほど、高圧側目標値の増大に起因する低圧燃料通路の燃料圧力の減少量が大きくなる。そして、低圧燃料通路の燃料圧力が大幅に減少すると、低圧燃料通路でベーパが発生するおそれがある。
したがって、低圧燃料ポンプの駆動によって低圧燃料通路の燃料圧力を調整する装置にあっては、高圧側目標値が増大される場合における低圧燃料通路の燃料圧力の減少を抑制するという点で改善の余地がある。
上記課題を解決するための内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプから吐出された燃料が流動する低圧燃料通路と、低圧燃料通路から供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプによって加圧された燃料が流動する高圧燃料通路と、高圧燃料通路の燃料を噴射する燃料噴射弁と、高圧燃料通路の燃料圧力を当該燃料圧力の目標値である高圧側目標値に近づけるように高圧燃料ポンプの駆動を制御する高圧側制御部と、低圧燃料ポンプの駆動を制御する低圧側制御部と、を備えている。低圧側制御部は、高圧側目標値が増大する場合、燃料噴射弁に対する要求噴射量が多いほど大きくなるとともに、高圧側目標値の増大速度が高いほど大きくなるようにフィードフォワード補正量を算出し、且つ、低圧燃料通路の燃料圧力の目標値である低圧側目標値から低圧燃料通路の燃料圧力を減じた差である低圧側圧力偏差を基にフィードバック補正量を算出し、当該フィードフォワード補正量と当該フィードバック補正量との和を基に低圧燃料ポンプの駆動を制御する。
上記構成によれば、高圧側目標値が増大するときには、燃料噴射弁に対する要求噴射量だけではなく、高圧側目標値の増大速度をも加味してフィードフォワード補正量が算出される。その結果、高圧側目標値が増大するときには、高圧側目標値の増大速度を加味しない場合よりもフィードフォワード補正量が大きくなる分、低圧側圧力偏差が大きくなる前から、すなわちフィードバック補正量が大きくなる前から、低圧燃料ポンプによって低圧燃料通路に供給される燃料の量を増大させることができる。したがって、高圧側目標値が増大する場合における低圧燃料通路の燃料圧力の減少を抑制することができるようになる。
低圧燃料ポンプの駆動量の増大が要求されてから実際に低圧燃料ポンプによって低圧燃料通路に供給される燃料の量が増大されるまでには、低圧燃料ポンプの応答遅れに起因するタイムラグが生じる。そのため、高圧側目標値の増大量を加味したフィードフォワード補正量と、フィードバック補正量との和に基づいて低圧燃料ポンプを制御する場合であっても、高圧側目標値の増大に起因して低圧燃料通路の燃料圧力が一時的に減少する。
ここで、高圧側目標値の増大に起因して低圧燃料通路の燃料圧力が減少した場合、低圧側圧力偏差が大きくなる分、低圧側制御部によって算出されるフィードバック補正量が大きくなる。
すなわち、高圧側目標値の増大に起因して低圧側圧力偏差が大きくなると、フィードバック補正量が大きくなる分、フィードフォワード補正量とフィードバック補正量との和に基づいて制御される低圧燃料ポンプの駆動量が過大となるおそれがある。この場合、低圧燃料ポンプによって燃料タンクから低圧燃料通路に供給される燃料の量が過剰となり、低圧燃料通路の燃料圧力が低圧側目標値を上回りやすくなる。
そこで、低圧側制御部は、高圧側目標値が増大される場合、燃料噴射弁に対する要求噴射量が多いほど大きくなるとともに、高圧側目標値の増大速度が高いほど大きくなり、さらに、低圧側圧力偏差が大きいほど小さくなるようにフィードフォワード補正量を算出することが好ましい。
上記構成によれば、高圧側目標値の増大に起因して低圧側圧力偏差が大きくなり、フィードバック補正量が大きくなったときには、当該低圧側圧力偏差が大きいほどフィードフォワード補正量が小さくなるように、フィードフォワード補正量が算出される。すなわち、このようにフィードバック補正量が大きくなり始めると、フィードフォワード補正量が小さくなる。その結果、低圧燃料ポンプによって燃料タンクから低圧燃料通路に供給される燃料の量が過剰となることを抑制できる。したがって、低圧燃料通路の燃料圧力が低圧側目標値を上回りにくくなる。
なお、高圧燃料ポンプが、内燃機関のカム軸の回転を動力として駆動するものであることがある。この場合、カム軸は機関出力軸と同期して回転するものであるため、カム軸の回転速度は機関回転速度が高いほど高くなる。すなわち、高圧燃料ポンプにおける燃料の吐出量は、機関回転速度が高いほど多くなりやすい。そして、高圧燃料ポンプにおける燃料の吐出量が多くなる場合、低圧燃料通路の燃料圧力が減少しやすい。
そこで、上記内燃機関の燃料噴射制御装置は、高圧側目標値を増大させる場合、機関回転速度が高いときには機関回転速度が低いときよりも高圧側目標値の増大速度が小さくなるように、同高圧側目標値を算出する高圧側目標値算出部を備えることが好ましい。この構成によれば、機関回転速度が高いときには機関回転速度が低いときよりも高圧側目標値を緩やかに増大させることができるため、高圧側目標値の増大に起因する低圧燃料通路の燃料圧力の減少が生じにくくなる。したがって、高圧側目標値が増大されるときに、低圧燃料通路の燃料圧力が減少されにくくなる。
ちなみに、上記燃料噴射弁を高圧側燃料噴射弁とした場合、内燃機関の燃料噴射制御装置として、低圧燃料通路の燃料を噴射する低圧側燃料噴射弁を備える装置もある。このような燃料噴射制御装置において、低圧側制御部は、フィードフォワード補正量を算出するときには、高圧側燃料噴射弁に対する要求噴射量と低圧側燃料噴射弁に対する要求噴射量との和が多いほど大きくなるようにフィードフォワード補正量を算出することが好ましい。
内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態を示す構成図。 同燃料噴射制御装置における制御装置の機能構成を示すブロック図。 高圧側目標値を算出する際に実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。 機関回転速度と増加量との関係を示すマップ。 フィードフォワード補正量を算出する際に実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。 高圧側目標値が増大される場合のタイミングチャート。
以下、内燃機関の燃料噴射制御装置（以下、「燃料噴射制御装置」という。）の一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の燃料噴射制御装置１０は、機関運転用の燃料が貯留される燃料タンク１１と、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する複数の直噴用燃料噴射弁３１と、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する複数のポート用燃料噴射弁２１とを備えている。また、燃料噴射制御装置１０には、燃料タンク１１内の燃料を汲み上げる電動の低圧燃料ポンプ１２と、低圧燃料ポンプ１２から供給された燃料が流通する低圧燃料通路１３とが設けられている。この低圧燃料通路１３は、下流側で２つの通路に分岐している。これら２つの通路のうち、一方の通路を第１の分岐通路１３１とし、他方の通路を第２の分岐通路１３２とした場合、第２の分岐通路１３２にはポート用デリバリパイプ２０が設けられている。本実施形態では、ポート用デリバリパイプ２０も、低圧燃料通路１３の構成要素の一つである。そして、ポート用デリバリパイプ２０内の燃料が、各ポート用燃料噴射弁２１から噴射される。すなわち、本実施形態では、各ポート用燃料噴射弁２１が、「低圧側燃料噴射弁」に相当する。
また、第１の分岐通路１３１には、第１の分岐通路１３１から供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプ４０が接続されている。そして、高圧燃料ポンプ４０によって加圧された高圧の燃料が直噴用デリバリパイプ３０に供給される。本実施形態では、直噴用デリバリパイプ３０が、高圧燃料ポンプ４０によって加圧された燃料が流動する「高圧燃料通路」の一例に相当する。直噴用デリバリパイプ３０内の燃料が、各直噴用燃料噴射弁３１から噴射される。すなわち、本実施形態では、各直噴用燃料噴射弁３１が、「高圧側燃料噴射弁」に相当する。
図１に示すように、高圧燃料ポンプ４０は、低圧燃料通路１３に接続されている吸入通路４１と、直噴用デリバリパイプ３０に接続されている吐出通路４２と、加圧部４３とを備えている。加圧部４３は、吸入通路４１及び吐出通路４２と連通する加圧室５３を有している。吐出通路４２には、加圧室５３側から直噴用デリバリパイプ３０側への燃料の流通は許容する一方で、直噴用デリバリパイプ３０側から加圧室５３側への燃料の流通は規制する吐出逆止弁４４が設けられている。また、高圧燃料ポンプ４０には、開弁しているときには吸入通路４１を通じた低圧燃料通路１３と加圧室５３との間での燃料の流通を許容する一方、閉弁しているときには吸入通路４１を通じた低圧燃料通路１３と加圧室５３との間での燃料の流通を規制する電動の吸入弁４５が設けられている。吸入弁４５の開閉動作は、制御装置１００によって制御されるようになっている。
加圧部４３は、加圧室５３に流入した燃料を加圧して吐出通路４２に吐出するものである。具体的には、加圧部４３は、シリンダ５１と、シリンダ５１内で図中上下方向に往復運動するプランジャ５２とを有している。そして、シリンダ５１とプランジャ５２とによって、加圧室５３が区画形成されている。プランジャ５２は、内燃機関のカム軸８０と一体回転するカムピース８１の回転に連動して往復運動するようになっている。このようにプランジャ５２が往復運動することで、加圧室５３の容積が変わる。すなわち、高圧燃料ポンプ４０は、カム軸８０の回転を動力として駆動するポンプである。
そして、吸入弁４５が閉弁している状態でプランジャ５２が図中上方に移動すると、加圧室５３の容積が減少し、加圧室５３の燃料圧力が増大する。そして、このような加圧室５３の燃料圧力の増大によって吐出逆止弁４４が開弁すると、加圧室５３の燃料が、吐出通路４２を介して直噴用デリバリパイプ３０に供給される。一方、吸入弁４５が開弁している状態でプランジャ５２が図中下方に移動すると、加圧室５３の容積が増大し、吸入通路４１を介して燃料が加圧室５３に供給される。すなわち、プランジャ５２の往復運動と吸入弁４５の開閉動作とを連動させることにより、低圧燃料通路１３側から加圧室５３に燃料を吸入させ、当該燃料を加圧して直噴用デリバリパイプ３０に供給することができる。
また、燃料噴射制御装置１０には、吐出通路４２に対して吐出逆止弁４４をバイパスするように接続されているリリーフ通路６１が設けられている。このリリーフ通路６１には、直噴用デリバリパイプ３０内の燃料圧力が過剰に高くなることを抑制するためのリリーフ弁６２が設けられている。このリリーフ弁６２は、直噴用デリバリパイプ３０から加圧室５３側への燃料の流通を許容する一方で、加圧室５３側から直噴用デリバリパイプ３０側への燃料の流通を規制する。
次に、図１及び図２を参照し、制御装置１００について説明する。
図１に示すように、制御装置１００には、ポート用燃圧センサ１１１、直噴用燃圧センサ１１２及び機関回転速度センサ１１３などの各種センサから検出信号が入力される。ポート用燃圧センサ１１１は、ポート用デリバリパイプ２０内の燃料圧力である低圧側燃料圧力ＰＬに応じた信号を出力する。直噴用燃圧センサ１１２は、直噴用デリバリパイプ３０内の燃料圧力である高圧側燃料圧力ＰＨに応じた信号を出力する。機関回転速度センサ１１３は、機関出力軸の回転速度である機関回転速度ＮＥに応じた信号を出力する。
図２に示すように、制御装置１００は、低圧側燃料圧力ＰＬ及び高圧側燃料圧力ＰＨを制御するための機能部として、高圧側目標値算出部１０１、高圧側制御部１０２及び低圧側制御部１０３を有している。
高圧側目標値算出部１０１は、高圧側燃料圧力の要求値ＰＨＲが変更されたときに、高圧側燃料圧力ＰＨの目標値である高圧側目標値ＰＨＴを当該要求値ＰＨＲに徐々に近づけるように高圧側目標値ＰＨＴを算出する。このとき、高圧側目標値算出部１０１は、機関回転速度ＮＥを基に高圧側目標値ＰＨＴを算出する。なお、高圧側目標値ＰＨＴを増大させる際の算出方法については、図３及び図４を用いて後述する。また、高圧側燃料圧力の要求値ＰＨＲは、内燃機関の運転状態が変わった場合などに変更されることがある。
高圧側制御部１０２は、高圧側目標値算出部１０１によって算出された高圧側目標値ＰＨＴに高圧側燃料圧力ＰＨを近づけるように、吸入弁４５の駆動、すなわち高圧燃料ポンプ４０による直噴用デリバリパイプ３０内への燃料供給量を制御する。具体的には、高圧側制御部１０２は、各直噴用燃料噴射弁３１に対する要求噴射量が多いほどフィードフォワード補正量ＶＨＦＦが大きくなるようにフィードフォワード補正量ＶＨＦＦを算出する。高圧側制御部１０２は、高圧側目標値ＰＨＴから高圧側燃料圧力ＰＨを減じた差である高圧側圧力偏差ＤＰＨを用いた公知のフィードバック制御によりフィードバック補正量ＶＨＦＢを算出する。高圧側制御部１０２によって算出されるフィードフォワード補正量ＶＨＦＦのことを「高圧側ＦＦ量ＶＨＦＦ」といい、高圧側制御部１０２によって算出されるフィードバック補正量ＶＨＦＢのことを「高圧側ＦＢ量ＶＨＦＢ」ということもある。
高圧側制御部１０２は、算出した高圧側ＦＦ量ＶＨＦＦと高圧側ＦＢ量ＶＨＦＢとの和を、高圧燃料ポンプ４０による直噴用デリバリパイプ３０内への燃料供給量として算出する。そして、高圧側制御部１０２は、算出した燃料供給量と機関回転速度ＮＥとを基に、吸入弁４５の駆動を制御する。すなわち、高圧側制御部１０２は、算出した燃料供給量が多いほど、吸入弁４５の開弁期間を調整し、吸入弁４５を介した加圧室５３への燃料の導入量が多くなるように、吸入弁４５の駆動を制御する。また、高圧側制御部１０２は、機関回転速度ＮＥが高いほど、吸入弁４５の開弁期間を調整し、吸入弁４５を介した加圧室５３への燃料の導入量が少なくなるように、吸入弁４５の駆動を制御する。
低圧側制御部１０３は、低圧燃料ポンプ１２の駆動を制御することにより、低圧側燃料圧力ＰＬを制御する。すなわち、低圧側制御部１０３は、各ポート用燃料噴射弁２１に対する要求噴射量、各直噴用燃料噴射弁３１に対する要求噴射量、及び、高圧側目標値ＰＨＴの増大速度に相当する高圧側目標値ＰＨＴの増大量を基にフィードフォワード補正量ＶＬＦＦを算出する。低圧側制御部１０３によるフィードフォワード補正量ＶＬＦＦの算出方法については、図５を用いて後述する。低圧側制御部１０３は、低圧側燃料圧力ＰＬの目標値である低圧側目標値ＰＬＴから低圧側燃料圧力ＰＬを減じた差である低圧側圧力偏差ＤＰＬを用いた公知のフィードバック制御によりフィードバック補正量ＶＬＦＢを算出する。低圧側制御部１０３によって算出されるフィードフォワード補正量ＶＬＦＦのことを「低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦ」といい、低圧側制御部１０３によって算出されるフィードバック補正量ＶＬＦＢのことを「低圧側ＦＢ量ＶＬＦＢ」ということもある。
低圧側制御部１０３は、算出した低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦと低圧側ＦＢ量ＶＬＦＢとの和を、低圧燃料ポンプ１２による低圧燃料通路１３への燃料供給量として算出する。そして、低圧側制御部１０３は、算出した燃料供給量を基に低圧燃料ポンプ１２の駆動を制御する。
次に、図３及び図４を参照し、高圧側目標値ＰＨＴを増大させる際に高圧側目標値算出部１０１が実行する処理ルーチンについて説明する。図３に示す処理ルーチンは、高圧側目標値ＰＨＴが高圧側燃料圧力の要求値ＰＨＲに達するまでの間、所定の演算サイクル毎に実行される。
図３に示すように、本処理ルーチンにおいて、高圧側目標値算出部１０１は、図４に示すマップを参照し、単位演算サイクルあたりの増加量である増加量ΔＰＨを導出する（Ｓ１１）。
ここで、図４に示すマップについて説明する。このマップは、機関回転速度ＮＥを基に増加量ΔＰＨを導出するためのマップである。図４に示すように、機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥ１未満である場合、増加量ΔＰＨは、所定の増加量上限値ΔＰＨＬｍと等しい。一方、機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥ１以上である場合、増加量ΔＰＨは、機関回転速度ＮＥが高いほど小さくなる。
したがって、図３に戻り、ステップＳ１１では、高圧側目標値算出部１０１は、機関回転速度ＮＥが高いときには機関回転速度ＮＥが低いときよりも増加量ΔＰＨを小さくする。続いて、本処理ルーチンの前回の実行時に算出した高圧側目標候補値ＰＨＴａを高圧側目標候補値の前回値ＰＨＴａ（Ｎ−１）とした場合、高圧側目標値算出部１０１は、高圧側目標候補値の前回値ＰＨＴａ（Ｎ−１）と増加量ΔＰＨとの和を高圧側目標候補値ＰＨＴａ（Ｎ）として算出する（Ｓ１２）。そして、高圧側目標値算出部１０１は、高圧側燃料圧力の要求値ＰＨＲと、算出した高圧側目標候補値ＰＨＴａ（Ｎ）とのうちの小さい方の値を高圧側目標値ＰＨＴとする（Ｓ１３）。そのため、高圧側目標値算出部１０１は、機関回転速度ＮＥが高いときには機関回転速度ＮＥが低いときよりも高圧側目標値ＰＨＴの増大速度を低くすることができる。続いて、高圧側目標値算出部１０１は、演算係数Ｎを「１」だけインクリメントし（Ｓ１４）、その後、本処理ルーチンを一旦終了する。
次に、図５を参照し、低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦを算出する際に低圧側制御部１０３が実行する処理ルーチンについて説明する。本処理ルーチンは、所定の演算サイクル毎に実行される。
図５に示すように、本処理ルーチンにおいて、低圧側制御部１０３は、高圧側目標値算出部１０１によって算出される高圧側目標値ＰＨＴが増大中であるか否かを判定する（Ｓ２１）。高圧側目標値ＰＨＴが増大中である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、低圧側制御部１０３は、高圧側目標値の増大量ΔＰＨＴを算出する（Ｓ２２）。すなわち、本処理ルーチンの前回の実行時における高圧側目標値ＰＨＴを高圧側目標値ＰＨＴの前回値とし、現時点の高圧側目標値ＰＨＴを高圧側目標値ＰＨＴの最新値とした場合、低圧側制御部１０３は、高圧側目標値ＰＨＴの最新値から高圧側目標値ＰＨＴの前回値を減じた差を高圧側目標値の増大量ΔＰＨＴとして算出することができる。
続いて、低圧側制御部１０３は、高圧側燃料圧力ＰＨを上記増大量ΔＰＨＴだけ増大させるのに必要な燃料の量である必要燃料増大量ΔＶＨを算出する（Ｓ２３）。例えば、低圧側制御部１０３は、以下に示す関係式（式１）を用いることにより、必要燃料増大量ΔＶＨを算出することができる。関係式（式１）において、「ＶＨ」は直噴用デリバリパイプ３０内の容積であり、「ＫＨ」は直噴用デリバリパイプ３０内の体積弾性係数である。すなわち、低圧側制御部１０３は、高圧側目標値の増大量ΔＰＨＴが大きいほど必要燃料増大量ΔＶＨが多くなるように、必要燃料増大量ΔＶＨを算出することができる。また、高圧側目標値の増大量ΔＰＨＴは高圧側目標値ＰＨＴの増大速度に応じた値であるため、必要燃料増大量ΔＶＨは、高圧側目標値ＰＨＴの増大速度が高いほど多くなるということもできる。
そして、低圧側制御部１０３は、低圧側目標値ＰＬＴから低圧側燃料圧力ＰＬを減じた差を低圧側圧力偏差ＤＰＬ（Ｍ）として算出する（Ｓ２４）。続いて、本処理ルーチンの前回の実行時における低圧側圧力偏差ＤＰＬを低圧側圧力偏差の前回値ＤＰＬ（Ｍ−１）とした場合、低圧側制御部１０３は、低圧側圧力偏差ＤＰＬ（Ｍ）と低圧側圧力偏差の前回値ＤＰＬ（Ｍ−１）とのうちの大きい方の値を低圧側圧力偏差補正値ＤＰＬＡとする（Ｓ２５）。そして、低圧側制御部１０３は、以下に示す関係式（式２）を用いることにより、補正用燃料量ΔＶＬを算出する（Ｓ２６）。この補正用燃料量ΔＶＬは、低圧燃料ポンプ１２の応答遅れに起因した低圧燃料通路１３の燃料貯留量の減少量に相当する値である。関係式（式２）において、「ＶＬ」は低圧燃料通路１３の容積であり、「ＫＬ」は低圧燃料通路１３の体積弾性係数である。すなわち、低圧側制御部１０３は、低圧側圧力偏差補正値ＤＰＬＡが大きいほど補正用燃料量ΔＶＬが多くなるように、補正用燃料量ΔＶＬを算出することができる。
続いて、低圧側制御部１０３は、必要燃料増大量ΔＶＨから補正用燃料量ΔＶＬを減じた差を供給燃料補正量ΔＶＦＦＡｄｄとして算出する（Ｓ２７）。そして、低圧側制御部１０３は、各ポート用燃料噴射弁２１に対する要求噴射量と、各直噴用燃料噴射弁３１に対する要求噴射量と、供給燃料補正量ΔＶＦＦＡｄｄとの和を低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦとして算出する（Ｓ２８）。すなわち、低圧側制御部１０３は、各ポート用燃料噴射弁２１に対する要求噴射量が多いほど低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦが大きくなるように低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦを算出する。また、低圧側制御部１０３は、各直噴用燃料噴射弁３１に対する要求噴射量が多いほど低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦが大きくなるように低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦを算出する。また、低圧側制御部１０３は、供給燃料補正量ΔＶＦＦＡｄｄが大きいほど低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦが大きくなるように低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦを算出する。その後、低圧側制御部１０３は、演算係数Ｍを「１」だけインクリメントし（Ｓ２９）、本処理ルーチンを一旦終了する。
その一方で、ステップＳ２１において高圧側目標値ＰＨＴが増大中ではない場合（ＮＯ）、低圧側制御部１０３は、供給燃料補正量ΔＶＦＦＡｄｄを「０」と等しくする（Ｓ３０）。続いて、低圧側制御部１０３は、低圧側圧力偏差ＤＰＬ（Ｍ）を「０」と等しくし（Ｓ３１）、その後、その処理を前述したステップＳ２８に移行する。
次に、図６を参照し、高圧側目標値ＰＨＴが増大された際における作用を効果とともに説明する。
図６に示すように、タイミングｔ１１以前では、高圧側目標値ＰＨＴが一定値で保持されている。この場合、低圧側圧力偏差ＤＰＬが小さいため、低圧側ＦＢ量ＶＬＦＢは「０」に近い。低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦは、各ポート用燃料噴射弁２１に対する要求噴射量と、各直噴用燃料噴射弁３１に対する要求噴射量との和と等しい。
タイミングｔ１１で高圧側燃料圧力の要求値ＰＨＲが大きくなる。そのため、タイミングｔ１１からタイミングｔ１３までの期間では、機関回転速度ＮＥに応じた速度で高圧側目標値ＰＨＴが増大される。図６に示す例では、説明の便宜上、高圧側目標値ＰＨＴが要求値ＰＨＲに達するまでは、機関回転速度ＮＥが一定であるものとしている。
このように高圧側目標値ＰＨＴが増大している場合、高圧側目標値ＰＨＴと同期して高圧側燃料圧力ＰＨを増大させるために高圧燃料ポンプ４０が駆動することによって、低圧燃料通路１３の燃料が直噴用デリバリパイプ３０内に供給される。そのため、高圧側目標値ＰＨＴが増大している場合、高圧側目標値の増大量ΔＰＨＴが多いほど、すなわち高圧側目標値ＰＨＴの増大速度が高いほど必要燃料増大量ΔＶＨが大きくなるように、必要燃料増大量ΔＶＨが算出される。
この必要燃料増大量ΔＶＨは、高圧側目標値ＰＨＴの増大に伴って低圧燃料通路１３から直噴用デリバリパイプ３０内に供給される燃料の量に相当する。必要燃料増大量ΔＶＨに基づいた供給燃料補正量ΔＶＦＦＡｄｄを用い、低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦは算出される。そのため、高圧側目標値ＰＨＴの増大に従って低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦが大きくなる。そして、このように算出した低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦと低圧側ＦＢ量ＶＬＦＢとの和を基に低圧燃料ポンプ１２の駆動が制御される。そのため、高圧側目標値ＰＨＴが増大するときには、低圧側圧力偏差ＤＰＬが大きくなる前から、すなわち低圧側ＦＢ量ＶＬＦＢが大きくなる前から、低圧燃料ポンプ１２によって低圧燃料通路１３に供給される燃料の量を増大させることができる。したがって、高圧側目標値ＰＨＴが増大する場合における低圧側燃料圧力ＰＬの減少を抑制することができる。また、このように低圧側燃料圧力ＰＬの減少を抑制することにより、各ポート用燃料噴射弁２１の燃料噴射量の精度低下を抑制したり、低圧燃料通路１３でのベーパの発生を抑制したりすることができる。
このように低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦが増大されたために低圧燃料ポンプ１２の燃料供給量の増大が要求されてから低圧燃料ポンプ１２の燃料供給量が実際に増大されるまでには、低圧燃料ポンプ１２の応答遅れに起因するタイムラグが生じる。そのため、タイミングｔ１１からタイミングｔ１２までの期間のように、高圧側目標値の増大量ΔＰＨＴを加味した低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦを基に低圧燃料ポンプ１２を制御する場合であっても、高圧側目標値ＰＨＴの増大に起因して低圧側燃料圧力ＰＬが減少する。
このように低圧側燃料圧力ＰＬが減少すると、低圧側圧力偏差ＤＰＬが大きくなるため、低圧側ＦＢ量ＶＬＦＢが大きくなる。すると、低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦと低圧側ＦＢ量ＶＬＦＢとの和に基づいて低圧燃料ポンプ１２を制御した場合、低圧燃料ポンプ１２によって低圧燃料通路１３に供給される燃料の量が過剰になるおそれがある。
この点、本実施形態では、低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦを算出する場合、低圧側圧力偏差ＤＰＬを加味して低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦが算出される。すなわち、低圧側圧力偏差ＤＰＬが大きいほど、上記補正用燃料量ΔＶＬが大きくなる（図５におけるＳ２６）。この補正用燃料量ΔＶＬは、低圧側ＦＢ量ＶＬＦＢに応じた値である。そして、補正用燃料量ΔＶＬが多いほど、低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦが少なくなる。図６における低圧側ＦＦ量の推移を示すタイミングチャートにおける破線は、低圧側圧力偏差ＤＰＬを加味することなく算出する低圧側ＦＦ量である比較例の低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦｂの推移を表している。すなわち、比較例の低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦｂは、供給燃料補正量ΔＶＦＦＡｄｄを低圧側圧力偏差補正値ＤＰＬＡと等しいと見なして算出した低圧側ＦＦ量のことである。
図６に示す例では、タイミングｔ１２から低圧側圧力偏差ＤＰＬを加味して低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦが算出されるようになる。このように算出される低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦは、比較例の低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦｂよりも小さい。つまり、本実施形態では、低圧側圧力偏差ＤＰＬが大きくなると、低圧側ＦＢ量ＶＬＦＢが大きくなるのに連動するように低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦが減少される。その結果、低圧燃料ポンプ１２によって低圧燃料通路１３に供給される燃料の量が過剰となることを抑制できる。したがって、低圧側燃料圧力ＰＬが低圧側目標値ＰＬＴを上回りにくくなる。すなわち、低圧側燃料圧力ＰＬのオーバーシュートの発生を抑制することができる。
図６に示す例では、タイミングｔ１３で高圧側目標値ＰＨＴが高圧側燃料圧力の要求値ＰＨＲと等しくなるため、タイミングｔ１３以降では高圧側目標値ＰＨＴが保持される。すると、タイミングｔ１３以降では、タイミングｔ１１以前と同様に、低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦは、各ポート用燃料噴射弁２１に対する要求噴射量と、各直噴用燃料噴射弁３１に対する要求噴射量との和と等しくなる。その結果、低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦは、タイミングｔ１３以前よりも小さくなる。その後、タイミングｔ１４で低圧側圧力偏差ＤＰＬがほぼ「０」となる。
なお、高圧燃料ポンプ４０はカム軸８０の回転を動力として駆動するものであるため、高圧燃料ポンプ４０における燃料の吐出量は、機関回転速度ＮＥが高いほど多くなりやすい。そのため、高圧燃料ポンプ４０における燃料の吐出量が多くなる場合、低圧側燃料圧力ＰＬが減少しやすい。この点、本実施形態では、高圧側目標値ＰＨＴを増大させる場合、機関回転速度ＮＥが高いときには機関回転速度ＮＥが低いときよりも高圧側目標値ＰＨＴが緩やかに増大するようにしている。そのため、機関回転速度ＮＥが高い場合であっても、高圧側目標値ＰＨＴの増大に起因する低圧側燃料圧力ＰＬの減少が生じにくくなる。したがって、高圧側目標値ＰＨＴの増大初期において、低圧側圧力偏差ＤＰＬが大きくなることを抑制できる。
上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・燃料噴射制御装置１０は、低圧燃料通路１３の燃料を噴射する低圧側燃料噴射弁、すなわち上記実施形態におけるポート用燃料噴射弁２１を備えない構成であってもよい。この場合、高圧側目標値ＰＨＴが増大されない場合、低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦは、各直噴用燃料噴射弁３１に対する要求噴射量と等しくなる。また、高圧側目標値ＰＨＴが増大される場合、低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦは、各直噴用燃料噴射弁３１に対する要求噴射量と、高圧側目標値の増大量ΔＰＨＴとを加味した値として算出されることとなる。
・上記実施形態では、高圧側目標値ＰＨＴを増大させる際の高圧側目標値ＰＨＴの増大速度を、機関回転速度ＮＥに応じて適宜可変させるようにしている。しかし、これに限らず、高圧側目標値ＰＨＴの増大開始時点における機関回転速度ＮＥを基に、高圧側目標値ＰＨＴの増大速度、すなわち増加量ΔＰＨを決定するようにしてもよい。
・燃料噴射制御装置１０は、電動式の高圧燃料ポンプを備えた構成であってもよい。この場合、高圧燃料ポンプの燃料の吐出量は、機関回転速度ＮＥとは無関係に制御することができる。そのため、電動式の高圧燃料ポンプを備える構成の場合には、高圧側目標値ＰＨＴの増大速度、すなわち増加量ΔＰＨを、機関回転速度ＮＥに応じて可変させなくてもよい。
・低圧側燃料圧力ＰＬが低圧側目標値ＰＬＴよりも高くなっても、ポート用燃料噴射弁２１が燃料を噴射しているときには、ポート用燃料噴射弁２１が燃料を噴射していないときと比較し、低圧側燃料圧力ＰＬを低圧側目標値ＰＬＴまで減少させやすい。そこで、ポート用燃料噴射弁２１が燃料を噴射していない状況下で高圧側目標値ＰＨＴを増大させる場合には、低圧側圧力偏差ＤＰＬを加味して低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦを算出し、ポート用燃料噴射弁２１が燃料を噴射している状況下で高圧側目標値ＰＨＴを増大させる場合には、低圧側圧力偏差ＤＰＬを加味しないで低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦを算出するようにしてもよい。
・高圧側目標値ＰＨＴを増大させる場合には、高圧側目標値ＰＨＴの増大に先立って、高圧側目標値ＰＨＴの増大に起因する低圧側燃料圧力ＰＬの減少量を加味して低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦを算出するようにしてもよい。この場合、高圧側目標値ＰＨＴの増大が要求されたときには、高圧側目標値ＰＨＴの増大に起因する低圧側燃料圧力ＰＬの減少量を加味した低圧側ＦＦ量ＶＬＦＦを基に低圧燃料ポンプ１２の駆動が制御されるようになってから、高圧側目標値ＰＨＴの増大を開始させる。このような制御構成を採用した場合、高圧側目標値ＰＨＴの増大に先立って低圧側燃料圧力ＰＬを増大させることができる分、高圧側目標値ＰＨＴの増大開始時に低圧側燃料圧力ＰＬが低圧側目標値ＰＬＴよりも低くなりにくい。そのため、高圧側目標値ＰＨＴを高圧側燃料圧力の要求値ＰＨＲまで一気に増大させるようにしてもよい。
１０…内燃機関の燃料噴射制御装置、１１…燃料タンク、１２…低圧燃料ポンプ、１３…低圧燃料通路、２１…ポート用燃料噴射弁、４０…高圧燃料ポンプ、３０…直噴用デリバリパイプ、３１…直噴用燃料噴射弁、８０…内燃機関のカム軸、１０１…高圧側目標値算出部、１０２…高圧側制御部、１０３…低圧側制御部。

Claims (4)

  1. 燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、
    前記低圧燃料ポンプから吐出された燃料が流動する低圧燃料通路と、
    前記低圧燃料通路から供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、
    前記高圧燃料ポンプによって加圧された燃料が流動する高圧燃料通路と、
    前記高圧燃料通路の燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    前記高圧燃料通路の燃料圧力を当該燃料圧力の目標値である高圧側目標値に近づけるように前記高圧燃料ポンプの駆動を制御する高圧側制御部と、
    前記低圧燃料ポンプの駆動を制御する低圧側制御部と、を備え、
    前記低圧側制御部は、前記高圧側目標値が増大する場合、前記燃料噴射弁に対する要求噴射量が多いほど大きくなるとともに、前記高圧側目標値の増大速度が高いほど大きくなるようにフィードフォワード補正量を算出し、且つ、前記低圧燃料通路の燃料圧力の目標値である低圧側目標値から前記低圧燃料通路の燃料圧力を減じた差である低圧側圧力偏差を基にフィードバック補正量を算出し、当該フィードフォワード補正量と当該フィードバック補正量との和を基に前記低圧燃料ポンプの駆動を制御する
    内燃機関の燃料噴射制御装置。
  2. 前記低圧側制御部は、前記高圧側目標値が増大する場合、前記燃料噴射弁に対する要求噴射量が多いほど大きくなるとともに、前記高圧側目標値の増大速度が高いほど大きくなり、さらに、前記低圧側圧力偏差が大きいほど小さくなるようにフィードフォワード補正量を算出する
    請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  3. 前記高圧燃料ポンプは、内燃機関のカム軸の回転を動力として駆動するものであり、
    前記高圧側目標値を増大させる場合、機関回転速度が高いときには機関回転速度が低いときよりも前記高圧側目標値の増大速度が小さくなるように、同高圧側目標値を算出する高圧側目標値算出部を備える
    請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  4. 前記燃料噴射弁を高圧側燃料噴射弁とした場合、
    前記低圧燃料通路の燃料を噴射する低圧側燃料噴射弁を備え、
    前記低圧側制御部は、フィードフォワード補正量を算出するときには、前記高圧側燃料噴射弁に対する要求噴射量と前記低圧側燃料噴射弁に対する要求噴射量との和が多いほど大きくなるようにフィードフォワード補正量を算出する
    請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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