JP2018115582A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の低温駆動時にフィードバック制御をする場合であっても、蓄圧室内の圧力が過度に高くなることを抑制できるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ８２は、高圧デリバリパイプ７０内の圧力を検出する燃圧センサ９２による検出値に基づくフィルタ処理値を目標値にフィードバック制御するために高圧燃料ポンプ５０の吐出調量弁５８を操作する。ＣＰＵ８２は、フィルタ処理値の前回値と比較して最新の検出値の方が低いことを条件に、高い場合よりも、フィルタ処理値への最新の検出値の寄与率を低減する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁に供給する燃料を蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室に燃料を圧送する高圧燃料ポンプとを備える内燃機関を制御対象とする内燃機関の制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、デリバリパイプ（蓄圧室）内の圧力を検出する圧力センサの検出値を目標値にフィードバック制御すべく高圧燃料ポンプを操作する制御装置が記載されている（「００３５」）。

特開２００１−２９５７２５号公報

ところで、高圧燃料ポンプから蓄圧室に圧送される燃料の体積弾性率は温度が低いほど高くなるため、高圧燃料ポンプの操作量が同一であっても、温度が高い場合と比較して低い場合には、蓄圧室内の圧力が上昇しやすい。このため、内燃機関の低温駆動時においては、上記フィードバック制御によって高圧燃料ポンプを操作すると、蓄圧室内の圧力が過度に高くなるおそれがある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の低温駆動時にフィードバック制御をする場合であっても、蓄圧室内の圧力が過度に高くなることを抑制できるようにすることである。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．内燃機関の制御装置は、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁に供給する燃料を蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室に燃料を圧送する高圧燃料ポンプと、を備える内燃機関を制御対象とし、前記蓄圧室内の圧力の検出値であって時系列的に前後する複数の検出値を入力とし、前記検出値のフィルタ処理値を算出するフィルタ処理と、前記フィルタ処理値を前記蓄圧室内の圧力の目標値にフィードバック制御するために前記高圧燃料ポンプを操作する操作処理と、を実行し、前記フィルタ処理は、当該フィルタ処理への最新の入力となる前記検出値が当該検出値の当該フィルタ処理への入力前の前記フィルタ処理値よりも低いことを条件に、前記最新の入力となる前記検出値に基づき更新される前記フィルタ処理値への当該検出値の寄与率を低減する低減処理を含む。

上記構成では、フィルタ処理値を目標値にフィードバック制御し、しかも、フィルタ処理への最新の入力となる検出値がフィルタ処理値よりも低いことを条件に、最新の入力となる検出値がこの検出値に基づき更新されるフィルタ処理値に寄与する度合い（寄与率）を低減する。このため、低減しない場合と比較してフィルタ処理値の落ち込みが抑制される。したがって、目標値に対してフィルタ処理値が過度に低い値となることを抑制できることから、フィードバック制御による高圧燃料ポンプの吐出量が過度に多くなることを抑制できる。このため、内燃機関の低温駆動時にフィードバック制御をする場合であっても、蓄圧室内の圧力が過度に高くなることを抑制できる。

２．上記１記載の内燃機関の制御装置において、前記フィルタ処理は、前記フィルタ処理値に第１係数を乗算したものと前記最新の前記検出値に第２係数を乗算したものとの和によって前記フィルタ処理値を更新するものであり、前記第１係数と前記第２係数との和は、「１」であり、前記低減処理は、前記フィルタ処理値よりも前記検出値の方が低いことを条件に、前記第２係数の大きさを低減する処理である。

上記構成では、第１係数および第２係数の操作によって、簡易に低減処理を実現できる。
３．上記１または２記載の内燃機関の制御装置において、前記低減処理は、前記内燃機関の温度が高い場合と比較して低い場合に前記寄与率を低減する。

内燃機関の温度が低い場合には燃料の温度も低い傾向がある。そして燃料の温度が低い場合には高い場合と比較して燃料の体積弾性率が高くなることから、フィードバック制御のゲインが同一であるなら、フィードバック制御による蓄圧室内の圧力の上昇がより大きくなるおそれがある。これに対し、上記構成では、燃料の温度が低い場合に高い場合よりも検出値の寄与率を低減することによって、低減しない場合と比較してフィルタ処理値の落ち込みが抑制される。したがって、目標値に対してフィルタ処理値が過度に低い値となることを抑制できる。

４．上記１または２記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の始動時において前記内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、前記蓄圧室内の圧力の目標値を時間に応じて漸増させる漸増処理と、前記漸増処理における前記目標値の初期値を、前記内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも小さい値に設定する初期値設定処理と、を実行する。

内燃機関の始動時においては、蓄圧室内の圧力が低く、これを上昇させていくにはある程度時間がかかる。このため、始動直後から蓄圧室内の圧力の目標値を大きい値とする場合には、蓄圧室内の圧力が目標値よりも過度に低くなり、フィードバック制御による高圧燃料ポンプからの燃料の圧送量が過度に多くなるおそれがある。これに対し、上記構成では、漸増処理を実行することにより、蓄圧室内の圧力と目標値との乖離を抑制することができる。

特に、上記構成では、目標値の初期値を、内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも小さい値とすることにより、体積弾性率が高くなることにより蓄圧室内の圧力が過度に上昇しやすい低温時ほど、フィルタ処理値に対して目標値が過度に高くなることを抑制することができる。

５．上記４記載の内燃機関の制御装置において、前記漸増処理は、前記内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも前記目標値の漸増速度を小さくする。
内燃機関の温度が低い場合には高い場合よりも燃料の体積弾性率が高いために、フィードバック制御のゲインが同一であってフィルタ処理値と目標値との差が同一であるなら、温度が低い場合には高い場合よりも、蓄圧室内の圧力が上昇しやすい。そこで上記構成では、内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも目標値の漸増速度を小さくすることにより、実際の圧力が目標値よりも過度に低くなることを抑制でき、ひいてはフィルタ処理値と目標値との差が過度に大きくなることを抑制できる。

６．上記１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記操作処理は、前記内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも前記フィードバック制御のゲインを小さくする。

内燃機関の温度が低い場合には高い場合よりも燃料の体積弾性率が高いために、フィードバック制御のゲインが同一であってフィルタ処理値と目標値との差が同一であるなら、温度が低い場合には高い場合よりも、蓄圧室内の圧力が上昇しやすい。そこで上記構成では、温度が低い場合に高い場合よりもフィードバック制御のゲインを小さくすることにより、蓄圧室内の圧力が過度に上昇することを抑制する。

７．上記１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、複数の気筒を有し、前記高圧燃料ポンプによる前記蓄圧室への燃料の圧送と、前記複数の気筒のそれぞれにおける燃料噴射とが１対１に対応付けられており、前記操作処理に利用される前記フィルタ処理値は、前記高圧燃料ポンプの圧送期間における値であり、前記操作処理は、前記燃料噴射弁から噴射される噴射量に応じた開ループ操作量と、前記フィードバック制御のための操作量であるフィードバック操作量との双方に基づき前記高圧燃料ポンプを操作する。

上記構成では、燃料噴射によって蓄圧室から流出する量の燃料が開ループ制御によって高圧燃料ポンプから供給される。このため、フィードバック操作量は、開ループ制御の制御誤差を補償する値となる。ただし、上記構成において、フィードバック制御量となるフィルタ処理値は、圧送期間における値であり、開ループ制御によって供給される燃料量が完全には蓄圧室に供給されきっていないときの圧力の検出値に基づく値となりやすい。このため、検出値の寄与率が高い場合には、低い場合と比較してフィルタ処理値が過度に低い値となり、ひいては目標値を過度に下回るおそれがある。このため、低減処理の利用価値が特に大きい。

一実施形態にかかる制御装置および内燃機関を示す図。 同実施形態にかかる高圧燃料ポンプの操作信号を生成する処理を示すブロック図。 同実施形態にかかる目標燃圧の設定処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる高圧燃料ポンプの動作を示すタイムチャート。

以下、内燃機関の制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１２に吸入された空気は、吸気バルブ１４の開動作に伴ってシリンダ１６およびピストン１８によって区画された燃焼室２０に吸入される。燃焼室２０には、燃料噴射弁２２および点火装置２４が突出している。そして、燃焼室２０内において、吸気通路１２から流入した空気と燃料噴射弁２２から噴射された燃料との混合気は、点火装置２４によって着火されることにより燃焼に供される。燃焼室２０内における混合気の燃焼エネルギは、ピストン１８を介してクランク軸２６の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ２８の開動作に伴って、排気として排気通路３０に排出される。なお、クランク軸２６には、初期回転を付与する電動機（スタータ２７）が取付けられている。

燃料噴射弁２２から噴射される燃料は、燃料タンク４０内に貯蔵されている。燃料タンク４０内の燃料は、フィードポンプ４２によって汲み上げられ、高圧燃料ポンプ５０に供給される。

高圧燃料ポンプ５０は、フィードポンプ４２から送られた燃料を更に加圧して、燃料噴射弁２２に燃料を供給する高圧デリバリパイプ７０に吐出する。高圧燃料ポンプ５０は、プランジャ５４を備えており、プランジャ５４が、ポンプ駆動用のカム５６により往復動することにより、加圧室５２内の容積が膨張および縮小を繰り返す。カム５６は、内燃機関１０のカム軸３２に連結されており、カム軸３２には、タイミングチェーン３４および可変バルブタイミング装置３６を介してクランク軸２６の回転動力が伝達される。

フィードポンプ４２から吐出された燃料は、電子制御式の吐出調量弁５８が開弁しているときに、加圧室５２に吸入される。そして、加圧室５２内に吸入された燃料は、加圧室５２内の容積が縮小する期間において吐出調量弁５８が閉弁することによって加圧される。加圧室５２内で加圧された燃料は、逆止弁６０を介して、高圧デリバリパイプ７０に圧送される。逆止弁６０は、加圧室５２内が高圧デリバリパイプ７０内よりも高圧となった場合、開弁して加圧室５２から高圧デリバリパイプ７０への燃料吐出を許容するとともに、高圧デリバリパイプ７０内が加圧室５２内よりも高圧となった場合、閉弁して高圧デリバリパイプ７０から加圧室５２への燃料の逆流を規制する。

なお、本実施形態では、内燃機関１０として４気筒のものを想定している。また、カム５６として、１燃焼サイクルに４度、燃料を吐出するようにプランジャ５４を駆動するものを例示している。すなわち、本実施形態では、高圧燃料ポンプ５０による高圧デリバリパイプ７０への燃料の圧送と、複数の気筒のそれぞれにおける燃料噴射とが１対１に対応付けられている。ちなみに、高圧デリバリパイプ７０には、その内部の圧力が過上昇したときに開弁して、その内部の燃料を、燃料タンク４０内にリリーフする機械式のリリーフ弁７２が取り付けられている。

電子制御装置（ＥＣＵ８０）は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量（トルク、排気成分）を制御するために、燃料噴射弁２２、点火装置２４、可変バルブタイミング装置３６、および吐出調量弁５８等の各種アクチュエータを操作する。ＥＣＵ８０は、この際、吸入空気量Ｇａを検出するエアフローメータ９０、高圧デリバリパイプ７０内の圧力を検出する燃圧センサ９２、クランク軸２６の回転角度を検出するクランク角センサ９４、および内燃機関１０の冷却水の温度（水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ９６の出力信号を参照する。なお、以下では、燃圧センサ９２によって検出される圧力を、検出値ＰＦと表記する。

ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ８２や、ＲＯＭ８４、ＲＡＭ８６を備えており、ＲＯＭ８４に記憶されたプログラムをＣＰＵ８２が実行することにより、上記制御量の制御を実行する。
図２に、ＲＯＭ８４に記憶されたプログラムをＣＰＵ８２が実行することにより実現される処理の一部を示す。図２に示す処理は、特に、内燃機関１０の始動時に実行される処理の一部を示している。

ベース噴射量設定処理部Ｍ１０は、クランク角センサ９４の出力信号（クランク信号Ｓｃｒ）に基づき算出される回転速度ＮＥと、吸入空気量Ｇａとに基づき、燃料噴射弁２２に対する噴射量指令値のベース値（ベース噴射量Ｑｂ）を算出する。ここで、ベース噴射量Ｑｂは、燃焼室２０内に充填される空気量に基づき、燃焼室２０内の空燃比を目標空燃比に開ループ制御するための操作量（開ループ操作量）である。なお、目標空燃比は、たとえば理論空燃比とすればよい。

低温増量処理部Ｍ１２は、水温ＴＨＷに基づき内燃機関１０の温度が低い場合に、空燃比を目標空燃比とするうえで必要な噴射量に対して実際の噴射量を増量するための補正係数である増量係数ＫＢを算出して出力する。乗算処理部Ｍ１４は、ベース噴射量Ｑｂに増量係数ＫＢを乗算することによって、噴射量指令値Ｑ＊を算出する。増量係数ＫＢは、時間に応じて「１」に向けて漸減するものであり、その漸減速度は水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも小さくなっている。なお、増量係数ＫＢの初期値は、次のような大きな補正量となっている。すなわち、水温ＴＨＷが氷点下の所定温度Ｔｔｈ（たとえば「−１０°Ｃ」）以下である場合に、噴射量指令値Ｑ＊を、内燃機関１０の暖機後においてとりうる最大値よりも大きい値とする補正量となっている。噴射弁操作処理部Ｍ１６は、噴射量指令値Ｑ＊の燃料を燃料噴射弁２２から噴射するための燃料噴射弁２２の操作信号ＭＳｄを算出して出力する。

目標値設定処理部Ｍ２０は、後に詳述する処理により高圧デリバリパイプ７０内の圧力の目標値ＰＦ＊を設定する。偏差算出処理部Ｍ２２は、時系列的に前後する複数の検出値ＰＦに基づき算出されるフィルタ処理値ＰＦｃから目標値ＰＦ＊を減算した値を算出し、出力する。乗算処理部Ｍ２４は、偏差算出処理部Ｍ２２の出力値に、比例ゲインＫｐを乗算する。

開ループ操作量算出処理部Ｍ２６は、噴射量指令値Ｑ＊の量の燃料が高圧デリバリパイプ７０の中から外に流出する場合に、これを補うように高圧燃料ポンプ５０から高圧デリバリパイプ７０に燃料を圧送するための吐出調量弁５８の開ループ制御のための操作量である開ループ操作量Ｔｂを算出して出力する。

加算処理部Ｍ２８は、乗算処理部Ｍ２４の出力値である比例要素の出力値に、開ループ操作量Ｔｂを加算して出力する。ポンプ操作処理部Ｍ３０は、加算処理部Ｍ２８の出力値に基づき、吐出調量弁５８を操作する操作信号ＭＳｓを算出して出力することにより、高圧燃料ポンプ５０から高圧デリバリパイプ７０に圧送する燃料量を操作する。

次に、内燃機関１０の低温始動時において、高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に高くなることを抑制する処理について説明する。
加算処理部Ｍ２８には、内燃機関１０の始動から所定期間が経過することを条件に、偏差算出処理部Ｍ２２の出力値に基づく積分要素Ｍ３２の出力値が加算される。図２は、主に始動時の処理を示すことから、積分要素Ｍ３２から加算処理部Ｍ２８へと進む破線の矢印を記載し、これによって、始動時には、積分要素Ｍ３２の出力値がポンプ操作処理部Ｍ３０が操作信号ＭＳｓを生成する際に利用されないことを示した。

比例ゲイン設定処理部Ｍ３６は、噴射量指令値Ｑ＊に応じて比例ゲインＫｐを可変設定する。詳しくは、比例ゲイン設定処理部Ｍ３６は、比例ゲインＫｐを２段階で設定し、噴射量指令値Ｑ＊が内燃機関１０の暖機後においてとりうる最大値よりも大きい規定値以上である場合に、規定値に満たない場合よりも小さい値に設定する。これは、上記増量係数ＫＢによって噴射量指令値Ｑ＊が大きい値とされている領域を、高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に高くなる領域とみなして、比例ゲインＫｐを小さい値とする設定である。

図３に、目標値設定処理部Ｍ２０の処理を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ８４に記憶されたプログラムをＣＰＵ８２が所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によってステップ番号を表現する。

図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ８２は、まずフラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ１０）。フラグＦは、「１」である場合に、始動に伴って高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に高くなることを抑制するための目標値ＰＦ＊の設定処理である漸増処理をしていることを示し、「０」である場合に漸増処理をしていないことを示す。ＣＰＵ８２は、フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ１０：ＮＯ）、スタータ２７がオフ状態からオン状態に切り替わったか否かを判定する（Ｓ１２）。そして、ＣＰＵ８２は、切り替わったと判定する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、フラグＦを「１」とする（Ｓ１４）。そしてＣＰＵ８２は、スタータがオン状態に切り替わってからの経過時間を計時するカウンタＣの計時動作を開始する（Ｓ１６）。そしてＣＰＵ８２は、目標値ＰＦ＊の上限ガード値Ｐｔｈを、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも小さい値に設定する（Ｓ１８）。詳しくは、ＣＰＵ８２は、水温ＴＨＷが上記所定温度Ｔｔｈ以下である場合に、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも上限ガード値Ｐｔｈを小さい値に設定し、所定温度Ｔｔｈよりも高い場合には、上限ガード値Ｐｔｈを通常時の固定値ＰｔｈＤに設定する。

次に、ＣＰＵ８２は、目標値ＰＦ＊を始動時目標値ＰＦ０＊に設定する（Ｓ２０）。始動時目標値ＰＦ０＊は、始動後に可変設定される目標値ＰＦ＊の取りうる最大値に設定される。これは、始動時において燃料噴射弁２２から噴射される燃料の霧化を促進するための設定である。なお、この最大値は、上記固定値ＰｔｈＤよりも小さい値とされる。

一方、ＣＰＵ８２は、フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）やＳ２０の処理が完了する場合には、カウンタＣが、上昇開始値Ｃｓ以上であるか否かを判定する（Ｓ２２）。この処理は、上限ガード値Ｐｔｈを上昇させる処理を開始するか否かを判定するためのものである。ここで、上昇開始値Ｃｓは、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも大きい値に設定される。

ＣＰＵ８２は、上昇開始値Ｃｓに達していないと判定する場合（Ｓ２２：ＮＯ）、Ｓ１８の処理に移行する。一方、ＣＰＵ８２は、上昇開始値Ｃｓ以上であると判定する場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、カウンタＣが上昇終了値Ｃｅ以上であることと、目標値ＰＦ＊が上限ガード値Ｐｔｈ未満であることとの論理和が真であるか否かを判定する（Ｓ２４）。この処理は、目標値ＰＦ＊の上昇処理を終了するか否かを判定するためのものである。上昇終了値Ｃｅは、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも大きい値に設定される。

ＣＰＵ８２は、論理和が偽であると判定する場合（Ｓ２４：ＮＯ）、上限ガード値Ｐｔｈを、上昇量ΔＰｔｈだけ増加補正する（Ｓ２６）。ここで、上昇量ΔＰｔｈは、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも小さい値とされる。ちなみに、Ｓ２４の処理において、上昇終了値Ｃｅが水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも大きい値に設定されるのは、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも上昇量ΔＰｔｈが小さい値とされることから、上限ガード値Ｐｔｈの値が大きくなるのにより長い時間を要することに鑑みたものである。

次に、ＣＰＵ８２は、上限ガード値Ｐｔｈが固定値ＰｔｈＤよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２８）。そしてＣＰＵ８２は、固定値ＰｔｈＤよりも大きいと判定する場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、上限ガード値Ｐｔｈに固定値ＰｔｈＤを代入する（Ｓ３０）。ＣＰＵ８２は、Ｓ３０の処理が完了する場合や、Ｓ２８において否定判定する場合には、目標値ＰＦ＊が上限ガード値Ｐｔｈよりも大きいか否かを判定する（Ｓ３２）。そしてＣＰＵ８２は、上限ガード値Ｐｔｈよりも大きいと判定する場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、目標値ＰＦ＊に上限ガード値Ｐｔｈを代入する（Ｓ３４）。

一方、ＣＰＵ８２は、論理和が真であると判定する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、フラグＦを「０」とする（Ｓ３６）。そしてＣＰＵ８２は、Ｓ３６の処理が完了する場合や、Ｓ１２の処理において否定判定する場合には、上限ガード値Ｐｔｈに固定値ＰｔｈＤを代入する（Ｓ３８）。そしてＣＰＵ８２は、目標値ＰＦ＊を、回転速度ＮＥおよび吸入空気量Ｇａに応じて可変設定する（Ｓ４０）。ここでＣＰＵ８２は、燃焼室２０内の充填空気量が多いほど目標値ＰＦ＊を高い値に設定する。そしてＣＰＵ８２は、Ｓ４０の処理が完了する場合、Ｓ３２の処理に移行する。

なお、ＣＰＵ８２は、Ｓ３４の処理が完了する場合や、Ｓ３２の処理において否定判定する場合には、図３に示す一連の処理を一旦終了する。なお、Ｓ３４の処理によって定まる目標値ＰＦ＊またはＳ３２において否定判定された目標値ＰＦ＊が目標値設定処理部Ｍ２０によって設定される目標値ＰＦ＊である。

図２に戻り、偏差算出処理部Ｍ４０は、検出値ＰＦからフィルタ処理値ＰＦｃを減算した値である偏差Δを算出する。なまし回数算出処理部Ｍ４２は、噴射量指令値Ｑ＊と、偏差Δとに基づき、なまし回数ｍを算出する。すなわち、噴射量指令値Ｑ＊が、内燃機関１０の暖機後においてとりうる最大値よりも大きい上記規定値以上である場合、偏差Δが負の閾値Δｔｈよりも小さいときには、なまし回数ｍを第１なまし値ｍ１とし、閾値Δｔｈ以上である場合には、第２なまし値ｍ２とする。ここで、閾値Δｔｈは、負の値であり、第１なまし値ｍ１は第２なまし値ｍ２よりも大きい値である。ちなみに、本実施形態では、第２なまし値ｍ２をたとえば「１」とし、第１なまし値ｍ１を「１」よりも大きい整数とする。また、噴射量指令値Ｑ＊が上記規定値未満である場合、偏差Δの値にかかわらず、なまし回数ｍを第２なまし値ｍ２とする。

除算処理部Ｍ３８は、偏差Δをなまし回数ｍで除算した値を出力する。加算処理部Ｍ４４は、除算処理部Ｍ３８の出力値にフィルタ処理値ＰＦｃを加算することによって、フィルタ処理値ＰＦｃを更新する。

すなわち、最新の検出値ＰＦ（ｎ）、最新のフィルタ処理値ＰＦｃ（ｎ）、前回のフィルタ処理値ＰＦｃ（ｎ−１）を用いると、最新のフィルタ処理値ＰＦｃ（ｎ）は、以下の式にて表現される。

ＰＦｃ（ｎ）＝｛（ｍ−１）／ｍ｝・ＰＦｃ（ｎ−１）＋（１／ｍ）・ＰＦ（ｎ）
ここで、なまし回数ｍは、「ＰＦ（ｎ）−ＰＦｃ（ｎ−１）」に基づき算出された値である。上述したように、本実施形態では、「ＰＦ（ｎ）−ＰＦｃ（ｎ−１）」が閾値Δｔｈ以上である場合、なまし回数ｍが「１」とされるため、フィルタ処理値ＰＦｃ（ｎ）は、検出値ＰＦ（ｎ）となる。

なお、本実施形態において、ポンプ操作処理部Ｍ３０に入力される加算処理部Ｍ２８の出力値の更新周期は、１８０°ＣＡであり、ポンプ操作処理部Ｍ３０に入力される上記出力値の入力タイミング（更新タイミングＴｉｍ）は、図４に示すように、高圧燃料ポンプ５０から高圧デリバリパイプ７０への燃料の圧送期間となっている。図４において、「ＴＯＰ」は、加圧室５２の容積が最小となる位置にプランジャ５４が位置することを示し、「ＢＴＭ」は、加圧室５２の容積が最大となる位置にプランジャ５４が位置することを示す。すなわち、プランジャ５４が「ＢＴＭ」から「ＴＯＰ」に変位する期間が、高圧燃料ポンプ５０からの燃料の圧送行程となりうる期間である。

図４に示すように、本実施形態では、更新タイミングＴｉｍは、燃料噴射期間ＴＱの後に設定されている。なお、始動時には、可変バルブタイミング装置３６による吸気バルブ１４の開弁タイミングは固定されているため、プランジャ５４が「ＢＴＭ」から「ＴＯＰ」に変位する期間と各気筒の圧縮上死点との間のクランク角度間隔も固定されている。ちなみに、フィードバック制御量となるフィルタ処理値ＰＦｃは、更新タイミングＴｉｍにおける検出値ＰＦを用いて算出された値と見なせるものとされる。これは、たとえば、内燃機関１０の回転速度ＮＥとして取りうる最大値においても、１８０°ＣＡの回転に要する時間と比較して短い時間周期で検出値ＰＦおよびフィルタ処理値ＰＦｃを更新することで実現できる。

ここで、本実施形態の作用を説明する。
内燃機関１０の低温始動時には、燃料の温度が低いことから燃料の体積弾性率が大きい。このため、高圧燃料ポンプ５０から高圧デリバリパイプ７０への燃料の圧送によって、高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に上昇しやすい。高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に上昇する場合、リリーフ弁７２が開弁し、高圧デリバリパイプ７０内の燃料が燃料タンク４０に戻されることによって燃料噴射弁２２に供給される燃料の圧力を制御できなくなり、ひいては空燃比制御の制御性が低下するおそれがある。

一方、燃料噴射弁２２から噴射される燃料の圧力が高い場合には低い場合よりも燃料の霧化が促進される。このため、高圧デリバリパイプ７０内の圧力の過度の上昇を抑制する上で、目標値ＰＦ＊を低く抑えることは、燃料噴射弁２２から噴射される燃料が微粒化されにくくなり、ひいては空燃比制御の制御性の低下を招くおそれがある。

ここで、本実施形態では、燃料の温度を検出する手段を備えておらず、燃料の温度に応じて比例ゲインＫｐを変更するなどして吐出調量弁５８の操作を変更する処理を設けていない。これは、燃料の温度に応じて制御を変更することは、制御系を複雑化することを理由の１つとする。

そこで本実施形態では、目標値ＰＦ＊を徐々に上昇させることによって、最初から始動時目標値ＰＦ０＊とする場合と比較して、検出値ＰＦが目標値ＰＦ＊を大きく下回る事態が生じることを抑制する。これにより、比例要素の出力値が高圧燃料ポンプ５０の吐出量を過度に大きくする値となり、ひいては高圧燃料ポンプ５０から燃料が高圧デリバリパイプ７０に圧送されることによって、高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に高くなることを抑制する。

また本実施形態では、検出値ＰＦがフィルタ処理値ＰＦｃを下回る量が閾値Δｔｈよりも大きくなる場合、フィルタ処理値ＰＦｃを検出値ＰＦとする代わりに、なまし回数ｍを第１なまし値ｍ１とするなまし値とした。すなわち、フィルタ処理値ＰＦｃへの最新の検出値ＰＦ（ｎ）の寄与率を低減した。これにより、フィルタ処理値ＰＦｃが目標値ＰＦ＊を大きく下回る事態が生じることを抑制できる。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）噴射量指令値Ｑ＊が内燃機関１０の暖機後においてとりうる最大値よりも大きい上記規定値以上である場合であっても、偏差Δが閾値Δｔｈ以上である場合には、フィルタ処理値ＰＦｃを、検出値ＰＦとした。これにより、高圧デリバリパイプ７０内の圧力が上昇した場合に、フィルタ処理値ＰＦｃが目標値ＰＦ＊を迅速に上回るようにすることができることから、比例要素の出力値に基づく高圧燃料ポンプ５０から高圧デリバリパイプ７０への燃料の圧送量を迅速に減少させることができる。

（２）水温ＴＨＷが所定温度Ｔｔｈ以下であることを条件に、上限ガード値Ｐｔｈの初期値を、水温ＴＨＷが低いほど小さい値に設定した。これにより、体積弾性率が高くなることにより高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に上昇しやすくなる低温時ほど、目標値ＰＦ＊に対して検出値ＰＦやフィルタ処理値ＰＦｃが低くなって比例要素の出力値が高圧燃料ポンプ５０の吐出量を大きくする値となることを抑制することができる。

（３）水温ＴＨＷが所定温度Ｔｔｈ以下である場合、内燃機関１０の温度が低いほど目標値ＰＦ＊の漸増速度を小さくした。これにより、体積弾性率が高くなることにより高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に上昇しやすくなる低温時ほど、目標値ＰＦ＊に対して検出値ＰＦやフィルタ処理値ＰＦｃが低くなって比例要素の出力値が高圧燃料ポンプ５０の吐出量を大きくする値となることを抑制することができる。

（４）噴射量指令値Ｑ＊が内燃機関１０の暖機後においてとりうる最大値よりも大きい上記規定値以上である場合、規定値未満である場合と比較して、比例ゲインＫｐを小さい値に設定した。これにより、体積弾性率が高いために高圧デリバリパイプ７０内の圧力が大きく上昇しやすいときに、比例要素の出力値を制限することができる。これにより、比例ゲインＫｐを小さくしない場合と比較して、高圧燃料ポンプ５０から吐出される燃料量を制限することができ、ひいては、高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に上昇することを抑制できる。

（５）高圧燃料ポンプ５０の圧送期間におけるフィルタ処理値ＰＦｃを目標値ＰＦ＊にフィードバック制御した。これにより、フィルタ処理値ＰＦｃは、開ループ操作量Ｔｂによって供給されるべき燃料量が完全には高圧デリバリパイプ７０に供給されきっていないときの検出値ＰＦに基づく値となりやすい。このため、フィルタ処理値ＰＦｃへの検出値ＰＦの寄与率が高い場合には、低い場合と比較してフィルタ処理値ＰＦｃが過度に低い値となり、ひいては目標値ＰＦ＊を過度に下回るおそれがある。このため、なまし回数ｍの可変設定処理の利用価値が特に大きい。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。

［１］フィルタ処理は、偏差算出処理部Ｍ４０、除算処理部Ｍ３８、なまし回数算出処理部Ｍ４２の処理および加算処理部Ｍ４４の処理に対応する。ちなみに、偏差Δが定常的に閾値Δｔｈ以上である場合、ｍ２＝１であればフィルタ処理値ＰＦｃは、検出値ＰＦ自体となるものの、今回のフィルタ処理値ＰＦｃ（ｎ）を今回の検出値ＰＦ（ｎ）とするうえで、今回の検出値ＰＦ（ｎ）と前回のフィルタ処理値ＰＦｃ（ｎ−１）である前回の検出値ＰＦ（ｎ−１）との偏差Δに基づく処理を行っている。このため、この場合であっても、フィルタ処理値ＰＦｃは、時系列的に前後する複数の検出値を入力として算出された値である。操作処理は、偏差算出処理部Ｍ２２、乗算処理部Ｍ２４およびポンプ操作処理部Ｍ３０の処理に対応する。低減処理は、なまし回数算出処理部Ｍ４２の処理に対応する。蓄圧室は、高圧デリバリパイプ７０に対応する。［２］第１係数は、「ｍ−１／ｍ」に対応し、第２係数は、「１／ｍ」に対応する。［４］漸増処理は、Ｓ２６の処理に対応し、初期値設定処理は、Ｓ１８の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも１つを、以下のように変更してもよい。
「操作処理について」
上記実施形態では、噴射量指令値Ｑ＊が上記規定値以上である場合、高圧燃料ポンプ５０の吐出量を制限するために、規定値未満である場合と比較して、比例ゲインＫｐを小さい固定値に設定したが、これに限らない。たとえば、規定値以上である領域において、噴射量指令値Ｑ＊が大きいほど、高圧燃料ポンプ５０の吐出量をより制限するために、比例ゲインＫｐを小さい値に可変設定してもよい。また、比例ゲインＫｐを可変設定するための入力パラメータが噴射量指令値Ｑ＊であることは必須ではない。たとえば、水温ＴＨＷが所定温度Ｔｔｈ以下である場合、所定温度Ｔｔｈよりも高い場合と比較して、比例ゲインＫｐを小さい固定値に設定してもよい。またたとえば、水温ＴＨＷが所定温度Ｔｔｈ以下である領域において、比例ゲインＫｐを固定値とする代わりに、水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも比例ゲインＫｐを小さい値に可変設定してもよい。

上記実施形態では、低温始動時には、比例要素のみを用いてフィードバック制御器を構築したが、これに限らない。たとえば微分要素を含めてもよい。また、たとえば積分要素を含めてもよい。ただし積分要素を含める場合、始動完了前には始動完了後と比較して積分ゲインＫｉを小さい値とすることが望ましい。さらに、始動完了前において水温ＴＨＷが所定温度Ｔｔｈ以下である場合に所定温度Ｔｔｈよりも高い場合と比較して、積分ゲインＫｉを小さい値とすることがより望ましい。

「フィルタ処理について」
上記実施形態では、フィルタ処理値ＰＦｃの更新周期をフィードバック制御量の更新周期（加算処理部Ｍ２８の出力値のポンプ操作処理部Ｍ３０への入力周期）よりも短い時間周期としたが、これに限らない。たとえば、フィードバック制御量の更新周期よりも短い回転角度間隔の周期であってもよい。

上記実施形態では、噴射量指令値Ｑ＊が上記規定値未満である場合、偏差Δにかかわらずなまし回数ｍを「１」としたがこれに限らない。たとえば、偏差Δが閾値Δｔｈよりも小さい場合に閾値Δｔｈ以上である場合よりも大きい値としてもよい。

上記実施形態では、噴射量指令値Ｑ＊が上記規定値以上である場合、偏差Δが閾値Δｔｈ以上であるなら、なまし回数ｍを「１」としたが、これに限らず、「２」以上であって閾値Δｔｈ未満のときよりも小さい値としてもよい。

なまし回数ｍを、噴射量指令値Ｑ＊に応じて可変設定する代わりに、たとえば水温ＴＨＷが所定温度Ｔｔｈ以下であるか否かに応じて可変設定するなど、水温ＴＨＷに応じて可変設定してもよい。

上記実施形態では、指数移動平均処理のうち、特にフィルタ処理値ＰＦｃに乗算される係数が整数「ｍ」を用いて「ｍ−１／ｍ」と表記できるものを用いたが、これに限らない。

フィルタ処理としては、指数移動平均処理に限らない。たとえば、時系列的に隣り合うＮ１個の検出値ＰＦの単純移動平均処理値Ｐ１の前回値を今回の検出値ＰＦ（ｎ）が下回る量が閾値Δｔｈよりも大きい場合に、今回の単純移動平均処理値Ｐ１をフィルタ処理値とし、そうでない場合に、時系列的に隣り合うＮ２（＜Ｎ１）個の検出値の今回の単純移動平均処理値Ｐ２をフィルタ処理値としてもよい。なお、ここで、単純移動平均処理値Ｐ１をフィルタ処理値とする処理は、低減処理ともなっている。

「漸増処理について」
上記実施形態では、所定時間の周期で上限ガード値を段階的に上昇させたが、これに限らず、たとえば所定の回転角度周期で上限ガード値を段階的に上昇させてもよい。上記実施形態では、上限ガード値を段階的に上昇させるときの１回の上昇量ΔＰｔｈを水温ＴＨＷに応じて可変設定したが、上昇量ΔＰｔｈを固定とする代わりに、水温ＴＨＷに応じて段階的に上昇させるための上記所定時間を水温ＴＨＷが低い場合に高い場合よりも長くしてもよい。上記実施形態では、上限ガード値を段階的に上昇させるときの上昇速度を水温ＴＨＷに応じて可変設定したが、これに限らず、固定値としてもよい。

漸増処理としては、上限ガード値Ｐｔｈを漸増させる処理に限らず、たとえば、上限ガード値Ｐｔｈを固定値ＰｔｈＤとし、始動時目標値ＰＦ０＊を漸増させる処理であってもよい。

「オーバーシュート対策の開始条件について」
上記実施形態では、なまし回数ｍを変更する温度領域と、比例ゲインＫｐを小さくする温度領域と、上限ガード値Ｐｔｈの初期値を小さくする温度領域とを同一としたが、これに限らない。たとえば、なまし回数ｍを第１なまし値ｍ１としているときであっても比例ゲインＫｐが通常時と同じ値である領域を有して且つそれよりも温度が低くなることによって比例ゲインＫｐを小さい値に設定することとしてもよい。

「高圧燃料ポンプの操作量の更新タイミングについて」
上記実施形態では、噴射量指令値Ｑ＊の燃料噴射の完了後に更新タイミングＴｉｍを設定したが、これに限らない。たとえば、燃料噴射弁２２のノズルニードルのリフト量が最大となるフルリフト噴射の後にリフト量が最大に達しないパーシャルリフト噴射を実行することとし、フルリフト噴射の完了後であって、パーシャルリフト噴射の開始前に更新タイミングＴｉｍを設定してもよい。なお、この場合、フルリフト噴射の噴射量とパーシャルリフト噴射の噴射量との合計が上述の噴射量指令値Ｑ＊となるようにする。

高圧燃料ポンプの操作量の更新タイミングとしては、図４に示した更新タイミングＴｉｍに限らない。たとえば、圧送期間の終了後であってもよい。この場合であっても、たとえば燃料噴射に起因した圧力脈動の影響が顕著となりうるのであれば、検出値ＰＦを直接、フィルタ処理値とする場合には、フィルタ処理値が目標値ＰＦ＊を過度に下回り、高圧燃料ポンプ５０から高圧デリバリパイプ７０への圧送量が過度に多くなるおそれがあるため、フィルタ処理値を用いることが有効である。

「圧送および噴射の設定について」
上記実施形態では、１回の燃料噴射に対して１回の圧送行程を割り振ったがこれに限らず、たとえば、２回の燃料噴射に１回の圧送行程を割り振ってもよい。

「内燃機関について」
内燃機関１０としては、燃焼室２０に燃料を噴射する筒内噴射弁のみを備えるものに限らず、たとえば、吸気通路１２に燃料を噴射するポート噴射弁を更に備えるものであってもよい。この場合であっても、内燃機関１０の温度が所定温度Ｔｔｈ以下である場合に、筒内噴射弁を用いて内燃機関を始動させる場合には、燃料の体積弾性率が高いことに起因して高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に高くなるおそれがある。このため、フィルタ処理値ＰＦｃをフィードバック制御量としたり、目標値ＰＦ＊を漸増させたり、比例ゲインＫｐを小さくしたりすることは有効である。なお、ポート噴射弁を備える場合には、内燃機関の始動時であって特に水温ＴＨＷが低い場合には、ポート噴射弁と筒内噴射弁との双方から燃料を噴射させてもよい。これにより、低温増量が過度に大きくなることに起因して高圧燃料ポンプ５０からの燃料の流出量が過度に多くなり高圧デリバリパイプ７０内の圧力を上昇させる妨げとなることを抑制できる。

内燃機関の気筒数としては、４気筒に限らず、たとえば６気筒等、５気筒以上の内燃機関であってもよく、またたとえば３気筒以下の内燃機関であってもよい。
内燃機関としては、火花点火式の内燃機関に限らず、たとえば圧縮着火式の内燃機関であってもよい。この場合であっても、筒内噴射弁に燃料を供給する蓄圧室内の圧力が過度に上昇することを抑制する上では、上記実施形態やその変形例の適用が有効である。

「制御装置について」
ＣＰＵ８２とＲＯＭ８４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

「そのほか」
上記実施形態では、燃料の温度に応じて制御パラメータを変更する処理を実行しなかったが、これに限らない。たとえば、燃料の温度の推定値に基づき比例ゲインＫｐを可変設定してもよい。この場合であっても、推定値の誤差によって体積弾性率の値を正確に把握できない場合には、比例要素の出力値が高圧燃料ポンプ５０の吐出量を過度に大きくする値となり高圧デリバリパイプ７０内の圧力が過度に高くなるおそれがある。そのため、フィルタ処理値ＰＦｃをフィードバック制御量とすることが有効である。さらに、燃料の温度を検出する温度センサを備え、これによって検出される温度に基づき比例ゲインＫｐを可変設定してもよい。この場合であっても、たとえば吐出調量弁５８の閉弁タイミングが同一であっても吐出量が回転速度ＮＥに応じて変動することや、高圧燃料ポンプ５０の公差や経年変化等によって、比例ゲインＫｐが必ずしも適切な値とならないことなどが懸念されうるのであれば、フィルタ処理値ＰＦｃをフィードバック制御量とすることが有効である。

高圧燃料ポンプとしては、吐出調量弁５８を備えることは必須ではなく、たとえば吸入調量弁を備えてもよい。もっとも、機関駆動式であることも必須ではなく、電動式のポンプであってもよい。

リリーフ弁７２を備えることは必須ではない。リリーフ弁７２を備えない場合であっても、高圧デリバリパイプ７０内の圧力が高い場合には、燃料噴射弁２２を開弁させるうえで必要な力が大きくなることから、燃料噴射弁２２を適切に開弁できなくなることが懸念されるため、上記フィルタ処理値ＰＦｃ等をフィードバック制御量とすることは有効である。

なお、フィルタ処理値ＰＦｃをフィードバック制御量とするうえで、目標値ＰＦ＊を漸増させる漸増処理や、比例ゲインＫｐを可変設定する処理をさらに加えることは必須ではない。

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…吸気バルブ、１６…シリンダ、１８…ピストン、２０…燃焼室、２２…燃料噴射弁、２４…点火装置、２６…クランク軸、２７…スタータ、２８…排気バルブ、３０…排気通路、３２…カム軸、３４…タイミングチェーン、３６…可変バルブタイミング装置、４０…燃料タンク、４２…フィードポンプ、５０…高圧燃料ポンプ、５２…加圧室、５４…プランジャ、５６…カム、５８…吐出調量弁、６０…逆止弁、７０…高圧デリバリパイプ、７２…リリーフ弁、８０…ＥＣＵ、８２…ＣＰＵ、８４…ＲＯＭ、８６…ＲＡＭ、９０…エアフローメータ、９２…燃圧センサ、９４…クランク角センサ、９６…水温センサ。

Claims (7)

1. 燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁に供給する燃料を蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室に燃料を圧送する高圧燃料ポンプと、を備える内燃機関を制御対象とし、
   前記蓄圧室内の圧力の検出値であって時系列的に前後する複数の検出値を入力とし、前記検出値のフィルタ処理値を算出するフィルタ処理と、
   前記フィルタ処理値を前記蓄圧室内の圧力の目標値にフィードバック制御するために前記高圧燃料ポンプを操作する操作処理と、を実行し、
   前記フィルタ処理は、当該フィルタ処理への最新の入力となる前記検出値が当該検出値の当該フィルタ処理への入力前の前記フィルタ処理値よりも低いことを条件に、前記最新の入力となる前記検出値に基づき更新される前記フィルタ処理値への当該検出値の寄与率を低減する低減処理を含む内燃機関の制御装置。
2. 前記フィルタ処理は、前記フィルタ処理値に第１係数を乗算したものと前記最新の前記検出値に第２係数を乗算したものとの和によって前記フィルタ処理値を更新するものであり、
   前記第１係数と前記第２係数との和は、「１」であり、
   前記低減処理は、前記フィルタ処理値よりも前記検出値の方が低いことを条件に、前記第２係数の大きさを低減する処理である請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記低減処理は、前記内燃機関の温度が高い場合と比較して低い場合に前記寄与率を低減する請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関の始動時において前記内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、前記蓄圧室内の圧力の目標値を時間に応じて漸増させる漸増処理と、
   前記漸増処理における前記目標値の初期値を、前記内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも小さい値に設定する初期値設定処理と、を実行する請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記漸増処理は、前記内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも前記目標値の漸増速度を小さくする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記操作処理は、前記内燃機関の温度が低い場合に高い場合よりも前記フィードバック制御のゲインを小さくする請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記内燃機関は、複数の気筒を有し、
   前記高圧燃料ポンプによる前記蓄圧室への燃料の圧送と、前記複数の気筒のそれぞれにおける燃料噴射とが１対１に対応付けられており、
   前記操作処理に利用される前記フィルタ処理値は、前記高圧燃料ポンプの圧送期間における値であり、
   前記操作処理は、前記燃料噴射弁から噴射される噴射量に応じた開ループ操作量と、前記フィードバック制御のための操作量であるフィードバック操作量との双方に基づき前記高圧燃料ポンプを操作する請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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