JP2001263144A - 内燃機関の燃料圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料ポンプの燃料吐出量が最大値近傍の値であ
るとき、積分項が誤って過度に大きくなることに伴っ
て、実際の燃料圧力が目標値を越えて過度に上昇するの
を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。 【解決手段】積分項ＤＴi 等から算出されるデューティ
比ＤＴに基づき高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を制御
することで、デリバリパイプ５３内の燃料圧力（燃圧）
が制御される。積分項ＤＴi は、実際の燃圧Ｐと目標燃
圧Ｐ0 との差に基づき更新される。例えば実際の燃圧Ｐ
が目標燃圧Ｐ0 まで上昇するのに時間がかかる状況では
積分項ＤＴi が高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を多く
する側（増大側）に向けて徐々に更新される。しかし、
高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が最大値近傍の値とな
るときには、上記積分項ＤＴi の更新が禁止されて同積
分項ＤＴi が過度に増大側の値になることは回避され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【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】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関の
始動時など、要求される燃料噴射量が多いにも係わらず
燃料圧力が低い状態のときには、高圧燃料ポンプの燃料
吐出量を最大値近傍の値にして燃料圧力を速やかに目標
値まで上昇させることとなる。このときには、燃料圧力
を上昇させるべく積分項を大きくしても、燃料吐出量が
増加しないことから燃料圧力が速やかに上昇せず、積分
項が誤って過度に大きい値にされてしまう。

【０００７】この積分項は実際の燃料圧力が目標値を越
えて上昇した後に低下し始めるが、こうした積分項の低
下はゆっくりとしかものでしかない。そのため、積分項
が誤って過度に大きくなることにより、実際の燃料圧力
が目標値に達した後において、高圧燃料ポンプの燃料吐
出量を制御するための制御量は、要求される値に対して
燃料吐出量を多くする側にずれることとなる。その結
果、実際の燃料圧力が目標値を越えて過度に上昇する、
いわゆるオーバーシュートが発生し、これにより内燃機
関の燃焼状態が悪化するなどの不具合が生じることとな
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、燃料ポンプの燃料吐出量が
最大値近傍の値であるとき、積分項が誤って過度に大き
くなることに伴って、実際の燃料圧力が目標値を越えて
過度に上昇するのを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。

【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、前記燃
料配管内に供給される実際の燃料圧力が目標値に近づく
よう、同実際の燃料圧力とその目標値とに基づき前記燃
料ポンプの燃料吐出量をフィードバック制御する内燃機
関の燃料圧力制御装置において、前記実際の燃料圧力と
その目標値との偏差に応じて更新される積分項に基づ
き、前記燃料ポンプの燃料吐出量のフィードバック制御
に用いられる制御量を算出する算出手段と、前記燃料ポ
ンプの燃料吐出量が最大値近傍の値であるときに、同燃
料吐出量を多くする側への前記積分項の更新を禁止する
禁止手段とを備えた。

【００１０】機関始動時等に燃料ポンプの燃料吐出量が
最大値近傍の値であるときには、燃料圧力を目標値まで
上昇させるべく積分項を更新しても同燃料圧力が急には
上昇しないことから、積分項が誤って過度に上記燃料吐
出量を多くする側に変化してしまうおそれがある。しか
し、上記の構成によれば、燃料ポンプの燃料吐出量が最
大値近傍の値であるときには、燃料吐出量を多くする側
への積分項の更新が禁止されるため、積分項が誤って過
度に上記燃料吐出量を多くする側に変化することは回避
される。従って、燃料ポンプの燃料吐出量が最大値近傍
の値であるとき、積分項が過度に上記燃料吐出量を多く
する側に変化することに伴い、実際の燃料圧力が目標値
を越えて大きく上昇する、いわゆるオーバーシュートが
発生するのを抑制することができる。

【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、前記禁止手段は、少なくとも前記実際の
燃料圧力が目標値に向けて上昇する途中で前記燃料ポン
プの燃料吐出量が最大値近傍の値となったとき、同燃料
吐出量を多くする側への前記積分項の更新を禁止するも
のとした。

【００１２】前記燃料噴射弁に供給される実際の燃料圧
力が目標値に向けて上昇する途中においては、積分項が
燃料ポンプの燃料吐出量を多くする側に向けて徐々に更
新される過程にあることとなる。上記の構成によれば、
こうした状態にあって燃料ポンプの燃料吐出量が最大値
近傍の値になったとき、同燃料吐出量を多くする側への
前記積分項の更新が禁止されるため、積分項が過度に上
記燃料吐出量を多くする側に変化するのを的確に回避す
ることができる。

【００１３】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、前記禁止手段による積分項の更新
禁止が行われるとき、前記燃料ポンプの燃料吐出量が少
なくなる側に前記積分項を更新するリセット手段を更に
備えた。

【００１４】上記の構成によれば、燃料ポンプの燃料吐
出量が最大値近傍の値になったときに同燃料吐出量を多
くする側への積分項の更新が禁止されるだけでなく、こ
の積分項が燃料吐出量を少なくする側に更新される。従
って、積分項が過度に上記燃料吐出量を多くする側に変
化するのを一層的確に回避することができる。

【００１５】

【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６に従って説明する。

【００１６】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１
４ａが取り付けられている。そして、シグナルロータ１
４ａ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。

【００１７】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。

【００１８】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の開度はスロットルモー２４によって自動車の室内
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。

【００１９】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１
６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。

【００２０】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１
１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。

【００２１】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。

【００２２】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５４
ａへの印加電圧を制御することにより開閉動作する。

【００２３】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。

【００２４】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５
２及びデリバリパイプ５３内に吐出されるようになる。

【００２５】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。

【００２６】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、ＣＰＵ９
４、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。

【００２７】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Ｒ
ＯＭ９３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ＣＰＵ
９４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ＲＡＭ９
６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、ＲＯＭ９
３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９
６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。

【００２８】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。

【００２９】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Ｐ
Ｍ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。

【００３０】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 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４
７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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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、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
るためのものである。比例項ＤＴp はステップＳ１０２
の処理で算出され、積分項ＤＴi はステップＳ１０３の
処理で算出される。

【００３５】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。

【００３６】デューティ比算出ルーチンにおいて、ＥＣ
Ｕ９２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。

【００３７】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。

【００３８】 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Ｐ
0 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４
７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ＤＴ
p 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。

【００３９】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。

【００４０】 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Ｐ
0 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。

【００４１】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、ステッ
プＳ１０５の処理で同デューティ比ＤＴが０％未満にな
ったり１００％よりも大きくなったりしないようにガー
ド処理を実行する。その後、ＥＣＵ９２は、デューティ
比算出ルーチンを一旦終了する。

【００４２】ところで、機関始動時など要求される燃料
噴射量が多いにも係わらず燃圧Ｐが低い状態のときに
は、図５（ａ）に実線で示す燃圧Ｐが一点鎖線で示され
る目標燃圧Ｐ0 を大きく下回ることとなる。こうした状
態にあっては、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を最大
値近傍の値にして燃圧Ｐを速やかに目標燃圧Ｐ0 まで上
昇させる必要があることから、図５（ｂ）に実線で示す
ようデューティ比ＤＴが１００％側へと大きくされる。
これは、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るとともに、同じく差（「Ｐ0 −
Ｐ」）に基づき算出される積分項ＤＴi が図５（ｃ）に
実線で示すようにデューティ比ＤＴを１００％側へと大
きくする側（増加側）に更新されるためである。

【００４３】しかし、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 を大きく下
回る機関始動時には、デューティ比ＤＴが１００％まで
上昇しても、しばらくの間は燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 より
も小さい状態が続く。この間には、比例項ＤＴp がデュ
ーティ比ＤＴを増加させる値になる。また、積分項ＤＴ
i も、デューティ比ＤＴを増加させるべく目標燃圧Ｐ0
と燃圧Ｐとの差（「Ｐ0 −Ｐ」）に対応した分だけ徐々
に大きい値へと更新されるため、図５（ｃ）に破線で示
すように徐々に増加側へ変化するようになる。なお、こ
の状態におけるデューティ比ＤＴは、１００％よりも大
きくならないようにガードされるため、この１００％と
いう値に維持されることとなる。

【００４４】このようにデューティ比ＤＴが１００％に
達してもしばらくの間は、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達し
ないため、積分項ＤＴi が増加側に更新され続けて過度
に大きい値になってしまう。そして、積分項ＤＴi が誤
って過度に大きい値になった状態で、燃圧Ｐが目標燃圧
Ｐ0 を越えて大きくなると、比例項ＤＴp は速やかにデ
ューティ比ＤＴを０％側に変化させる値へと変化する。
これに対し、積分項ＤＴi については、デューティ比Ｄ
Ｔを０％側へと小さくする側（減少側）への変化が図５
（ｃ）に破線で示すようにゆっくりとしたものにしかな
らない。

【００４５】その結果、過度に大きい状態から緩やかに
しか減少しない積分項ＤＴi により、燃圧Ｐが目標燃圧
Ｐ0 に達した後のデューティ比ＤＴの０％側への変化
も、図５（ｂ）に破線で示すようにゆっくりとしたもの
になる。このときのデューティ比ＤＴは、要求される値
に対して高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を多くする側
（１００％側）にずれた値となる。このようにデューテ
ィ比ＤＴが要求される値よりも１００％側にずれること
で、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達した後における高圧燃料
ポンプ４７の燃料吐出量の低下もゆっくりとしたものに
なる。このため、図５（ａ）に破線で示すように、燃圧
Ｐが目標燃圧Ｐ0 を越えて過度に大きくなるいわゆるオ
ーバーシュートが生じ、これによりエンジン１１の燃焼
状態が悪化するなどの不具合が生じることとなる。

【００４６】そこで本実施形態では、実際の燃圧Ｐが目
標燃圧Ｐ0 まで上昇していない状態にあって、デューテ
ィ比ＤＴが１００％に達しているとき、即ち高圧燃料ポ
ンプ４７の燃料吐出量が最大値近傍の値になっていると
きには、同燃料吐出量を多くする側（デューティ比ＤＴ
を大きくする側）への積分項ＤＴi の変化（更新）を禁
止する。この場合、図５（ｂ）に実線で示すようにデュ
ーティ比ＤＴが１００％に達すると、図５（ｃ）に破線
で示すような積分項ＤＴi の増加側への更新が禁止さ
れ、同積分項ＤＴi が実線で示すように一定値に維持さ
れる。

【００４７】こうして積分項ＤＴi の過度な増加が抑制
されるため、実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に到達した後
において、デューティ比ＤＴを図５（ｂ）に実線で示す
ように０％側に速やかに低下させることができる。その
ため、このときのデューティ比ＤＴが要求される値に対
して高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を多くする側（１
００％側）にずれることは抑制される。従って、燃圧Ｐ
が目標燃圧Ｐ0 に達した後において、高圧燃料ポンプ４
７の燃料吐出量を速やかに低下させ、上記のようなオー
バーシュートが発生するのを抑制することができる。こ
うしてオーバーシュートを抑制することにより、目標燃
圧Ｐ0 に達した後の燃圧Ｐは、図５（ａ）に実線で示す
ように推移することとなる。

【００４８】次に、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量を
多くする側についての積分項ＤＴiの更新を禁止する手
順について図６を参照して説明する。図６は、積分項算
出ルーチンを示すフローチャートであり、デューティ比
算出ルーチン（図４）におけるステップＳ１０３の処理
を詳しく示すものである。この積分項算出ルーチンは、
デューティ比算出ルーチンのステップＳ１０３に進む毎
にＥＣＵ９２を通じて実行される。

【００４９】積分項算出ルーチンにおいて、積分項ＤＴ
i 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〜
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Ｓ２０４，Ｓ２０５の処理では、実際の
燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達していない状態で、デューテ
ィ比ＤＴが１００％に達しているか否か、即ち高圧燃料
ポンプ４７の燃料吐出量が最大値近傍の値に達している
か否かを判断する。

【００５０】積分項算出ルーチンにおいて、ＥＣＵ９２
は、ステップＳ２０１の処理で目標燃圧Ｐ0 と実際の燃
圧Ｐとの差「Ｐ0 −Ｐ 」が所定値ａ（例えば−２ＭＰ
ａ）以下か否かを判断し、ステップＳ２０２の処理でフ
ューエルカット実行中であるか否かを判断する。また、
続くステップＳ２０３の処理では、機関始動後一度でも
燃圧Ｐが高い値（例えば４ＭＰａ）となったか否かを判
断する。

【００５１】これらステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理
のうち、いずれか一つでも否定判定がなされると、ＥＣ
Ｕ９２は、積分項ＤＴi の更新を行うべき状況でない旨
判断し、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。この場合、
ステップＳ２０６の処理で式（３）に基づく積分項ＤＴ
i の更新が行われることはない。なお、この場合におけ
るデューティ比算出ルーチンのステップＳ１０３（図
４）の処理では、デューティ比ＤＴの算出に前回の積分
項ＤＴi が用いられることとなる。

【００５２】一方、上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の
処理において、全て肯定判定がなされると、ステップＳ
２０４に進む。ステップＳ２０４以降の処理において、
ステップＳ２０４の処理は実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0
よりも大きいか否かを判断するためのものであり、ステ
ップＳ２０５の処理はデューティ比ＤＴが１００％に達
しているか否かを判断するためのものである。

【００５３】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０４の処理と
して、上記差「Ｐ0 −Ｐ」が「０」以下であって実際の
燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 よりも大きい旨判断すると、ステ
ップＳ２０６に進んで上記式（３）に基づき積分項ＤＴ
i を更新する。この場合、積分項ＤＴi は減少側に更新
されることとなる。その後、ＥＣＵ９２は、当該積分項
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。また、ステップＳ２０４の処理
において、差「Ｐ0 −Ｐ」が「０」よりも大きく、実際
の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 よりも小さい値である旨判断さ
れると、ステップＳ２０５に進む。従って、例えば実際
の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に向かって上昇する途中では、
ステップＳ２０５に進むようになる。

【００５４】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０５の処理に
おいて、デューティ比ＤＴが１００％未満であるか否か
を判断する。そして、デューティ比ＤＴが１００％未満
であり、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が最大値近傍
の値でない旨判断されると、ステップＳ２０６進んで上
記式（３）に基づき積分項ＤＴi を更新する。その後、
ＥＣＵ９２は、当該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。ま
た、ステップＳ２０５の処理において、デューティ比Ｄ
Ｔが１００％に達しており、高圧燃料ポンプ４７の燃料
吐出量が最大値近傍の値である旨判断されると、ＥＣＵ
９２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。この場合、
ステップＳ２０６の処理で式（３）に基づく積分項ＤＴ
i の更新が行われることはなくなる。

【００５５】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）例えば機関始動時などには、実際の燃圧Ｐが目標
燃圧Ｐ0 まで上昇するのに時間がかかるようになる。ま
た、燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 まで上昇する途中において
は、積分項ＤＴi が増加側に向けて徐々に更新される過
程にあることととなる。こうした状況にあっても、実際
の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 よりも小さい状態（「（Ｐ0 −
Ｐ）＞０」）で、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が最
大値近傍の値となるとき（「ＤＴ＝１００％」）には、
積分項ＤＴi の更新が禁止されることとなる。これによ
りデューティ比ＤＴが１００％に達した状態で積分項Ｄ
Ｔiを増加側に更新し続け、同積分項ＤＴi が誤って過
度に増大側の値となってしまうのを回避することができ
る。そして、実際の燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 に達した後
に、積分項ＤＴi が過度に大きいことに伴いオーバーシ
ュートが生じるのを抑制し、同オーバーシュートに伴い
燃焼状態が悪化するといった不具合も回避することがで
きる。

【００５６】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。 ・本実施形態においては、積分項算出ルーチン（図６）
におけるステップＳ２０５の処理で否定判定がなされ、
積分項ＤＴi の更新が禁止されるとき、この積分項ＤＴ
i を強制的に減少側の値に更新（例えば「０」にリセッ
ト）し、積分項ＤＴi の更新禁止を増加側についてのみ
行うようにしてもよい。この場合、図５（ａ）に実線で
示されるように燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ0 まで上昇していな
い状態で、図５（ｂ）に実線で示されるようにデューテ
ィ比ＤＴが１００％に達したとき、積分項ＤＴi は図５
（ｃ）に二点鎖線で示されるように「０」とされるよう
になる。そのため、積分項ＤＴi が過度に増加側の値に
なるのを一層的確に回避することができる。

【００５７】・上記ステップＳ２０５（図６）の処理で
は、デューティ比ＤＴが１００％未満であるか否かに基
づき、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が最大値近傍の
値であるか否かを判断したが、本発明はこれに限定され
ない。例えば、この判断に用いる対象としてデューティ
比ＤＴの代わりに、フィードフォワード項ＦＦと比例項
ＤＴp との加算値「ＦＦ＋ＤＴp 」を採用してもよい。
この場合、加算値「ＦＦ＋ＤＴp 」が１００％未満であ
るか否かに基づき、高圧燃料ポンプ４７の燃料吐出量が
最大値近傍の値であるか否かが判断される。

【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】機関始動後における燃圧Ｐ、デューティ比Ｄ
Ｔ、及び積分項ＤＴi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。

【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）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米澤 幸一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G066 AB02 AC09 AD02 BA12 CA01S CA08 CA09 CA39U CC01 CD02 CE02 CE22 DA01 DB01 DC04 DC05 DC09 DC18 DC19 3G301 JA07 LB06 ND01 ND05 ND15 PA07Z PB08A PB08Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、前記燃料配管内の実際の燃料圧力が目標値
   に近づくよう、同実際の燃料圧力とその目標値とに基づ
   き前記燃料ポンプの燃料吐出量をフィードバック制御す
   る内燃機関の燃料圧力制御装置において、 前記実際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き、前記燃料ポンプの燃料吐出量の
   フィードバック制御に用いられる制御量を算出する算出
   手段と、 前記燃料ポンプの燃料吐出量が最大値近傍の値であると
   きに、同燃料吐出量を多くする側への前記積分項の更新
   を禁止する禁止手段と、 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。
2. 【請求項２】前記禁止手段は、少なくとも前記実際の燃
   料圧力が目標値に向けて上昇する途中で前記燃料ポンプ
   の燃料吐出量が最大値近傍の値となったとき、同燃料吐
   出量を多くする側への前記積分項の更新を禁止する請求
   項１記載の内燃機関の燃料圧力制御装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の内燃機関の燃料圧力
   制御装置において、 前記禁止手段による積分項の更新禁止が行われるとき、
   前記燃料ポンプの燃料吐出量が少なくなる側に前記積分
   項を更新するリセット手段を更に備えることを特徴とす
   る内燃機関の燃料圧力制御装置。