JP4327183B2 - 内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等に搭載される内燃機関（エンジン）の高圧燃料ポンプ制御装置に係り、特に、筒内噴射エンジンの燃料供給系に用いられる高圧燃料ポンプの制御装置に関する。

現在の自動車は、環境保全の観点から自動車の排出ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排出ガス物質の削減が求められている。これらの削減を目的とした車両用のエンジンとして、筒内噴射エンジンの開発が行われている。筒内噴射エンジンは、燃料噴射弁による燃料噴射を気筒の燃焼室内に直接行うものであり、燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくすることによって、燃焼室における噴射燃料の燃焼を促進し、排出ガス物質の削減及びエンジン出力の向上等を図っている。

燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくするためには、噴射燃料の高圧化を図る手段が必要になり、燃料噴射弁に高圧の燃料を圧送する高圧燃料ポンプや高圧燃料ポンプの制御技術が各種提案されている。

例えば、筒内噴射エンジンに用いられる高圧燃料ポンプとして、ポンプの吸入弁として設けられた電磁弁の閉弁タイミングを操作することにより、燃料噴射弁の燃料噴射量に応じて供給する高圧燃料の流量を制御する高圧燃料ポンプが知られている（例えば、特許文献１）。この高圧燃料ポンプに用いられる電磁弁としては、通電により閉弁するノーマルオープン型と、通電により開弁するノーマルクローズ型の２種類の電磁弁がある。

ポンプ吸入弁としてノーマルクローズ型の電磁弁を備えた高圧燃料ポンプは、ポンプ圧縮行程下で電磁弁に通電が行われていると電磁弁が開弁して燃料吐出を行わず、ポンプ圧縮行程下で電磁弁に通電が行われていないと電磁弁が閉弁して燃料吐出を行い、無通電による全吐出を実現する。

高圧燃料ポンプの制御装置としては、エンジンのクランク角センサの信号検出時期から、当該クランク角センサと高圧燃料ポンプの駆動カムの位置を検出するカム角センサとの位相が確定する時期までに、高圧燃料ポンプに少なくとも２回以上の駆動信号を出力することにより、エンジン始動時から燃圧の上昇の促進を行い、エンジン始動時間の短縮化、排気ガス物質の削減及びエンジン出力の向上等を図るものがある（例えば、特許文献２）。

特開２０００−８９９７号公報 特開２００５−２３９４２号公報

ノーマルクローズ型の電磁弁を備えた高圧燃料ポンプは、無通電による昇圧応答性のよい全吐出を実現するが、エンジンの運転モードによっては、長時間に亘って電磁弁に連続通電されることがある。例えば、エンジンブレーキ時のように、燃料が消費されない状態では、高圧燃料ポンプが継続的に燃料吐出を行わないよう、電磁弁は、ポンプ圧縮行程の全行程期間に亘って開弁状態を保持すべく、連続通電されることになる。その結果、電磁弁の過熱や、システム全体の消費エネルギの増加、駆動回路の負荷が大きくなるという問題が発生する。

また、電磁弁に対する通電制御において、適切な通電開始、終了を行わなければ、意図しない蓄圧室（以下、コモンレールと呼ぶ）内の昇圧・降圧が発生し、燃料噴射弁に供給する高圧燃料の圧力が、最適な燃焼を実現するために目標とする燃料圧力とならず、燃焼の安定性および排出ガス性能の悪化を招く。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ポンプ吸入弁としてノーマルクローズ型の電磁弁を備えた高圧燃料ポンプの最適制御を行うことにより、内燃機関の燃料システムの安定化、燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善に貢献する内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置は、内燃機関に設けられたポンプ駆動カムの回転によって往復動する加圧部材を有し、前記加圧部材の往復動により加圧室の容積が変化して吸入行程と吐出行程とを繰り返してポンプ作用を行い、前記加圧室に対する燃料吸入通路に吸入弁として、ポンプ吸入圧を開弁方向に及ぼされ、電気的駆動信号ＯＦＦ状態で閉弁し、電気的駆動信号ＯＮ状態で開弁する電磁弁を有し、当該電磁弁の開閉制御によりポンプ吐出容量を制御する可変容量式の高圧燃料ポンプの制御装置であって、前記高圧燃料ポンプの吸入行程の途中に前記電気的駆動信号のＯＮ状態出力を開始する。

また、前記目的を達成するために、本発明による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置は、内燃機関に設けられたポンプ駆動カムの回転によって往復動する加圧部材を有し、前記加圧部材の往復動により加圧室の容積が変化して吸入行程と吐出行程とを繰り返してポンプ作用を行い、前記加圧室に対する燃料吸入通路に吸入弁として、ポンプ吸入圧を開弁方向に及ぼされ、電気的駆動信号ＯＦＦ状態で閉弁し、電気的駆動信号ＯＮ状態で開弁する電磁弁を有し、当該電磁弁の開閉制御によりポンプ吐出容量を制御する可変容量式の高圧燃料ポンプの制御装置であって、前記電気的駆動信号のＯＮ状態出力の終了タイミングを前記高圧燃料ポンプの圧縮行程中の所定位相に制限する。

また、前記目的を達成するために、本発明による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置は、内燃機関に設けられたポンプ駆動カムの回転によって往復動する加圧部材を有し、前記加圧部材の往復動により加圧室の容積が変化して吸入行程と吐出行程とを繰り返してポンプ作用を行い、前記加圧室に対する燃料吸入通路に吸入弁として、ポンプ吸入圧を開弁方向に及ぼされ、電気的駆動信号ＯＦＦ状態で閉弁し、電気的駆動信号ＯＮ状態で開弁する電磁弁を有し、当該電磁弁の開閉制御によりポンプ吐出容量を制御する可変容量式の高圧燃料ポンプの制御装置であって、前記電気的駆動信号は、ＯＮ状態出力として、最初に所定時間連続した通電信号を出力し、その後にデューティ信号を出力する。

本発明に係る高圧燃料ポンプ制御装置は、高圧燃料ポンプに備えられたソレノイドの発熱量を低減し、かつ制御可能範囲が広い駆動信号を用いて燃圧応答性の高いタイミングでＯＮ・ＯＦＦタイミングすることを可能となるので、燃料システムの安定化、燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善に貢献することができる。

本発明による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置の一つの実施形態を、図を参照して説明する。

図１は、本発明による高圧燃料ポンプ制御装置が適用される筒内噴射エンジン５０７の全体構成を示している。

筒内噴射エンジン５０７は、多気筒エンジン、例えば、４気筒エンジンであり、ピストン５０７ａ、シリンダブロック５０７ｂ等によって気筒数の燃焼室５０７ｃを形成している。

各燃焼室５０７ｃには、空気が、エアクリーナ５０２の入口部より、空気流量計（エアフロセンサ）５０３、吸気流量を制御する電制スロットル弁５０５ａが収容されたスロットルボディ５０５、コレクタ５０６を通り、各燃焼室５０７ｃに接続されている吸気管５０１によって分配供給される。

エアフロセンサ５０３は吸気流量を表す信号をエンジン制御装置（コントロールユニット）５１５に出力する。

スロットルボディ５０５には電制スロットル弁５０５ａの開度を検出するスロットルセンサ５０４が取り付けられている。スロットルセンサ５０４はスロットル開度を表す信号をコントロールユニット５１５に出力する。

ガソリン等の燃料は、燃料タンク５０から供給されて電動式の燃料ポンプ（低圧燃料ポンプ）５１によって一次加圧され、燃圧レギュレータ５２により一定の圧力（例えば、３ｋｇ／ｃｍ^２ ）に調圧され、更に、高圧燃料ポンプ１によって高い圧力（例えば、５０ｋｇ／ｃｍ^２ ）に２次加圧される。高圧燃料ポンプ１は、カム駆動式のものであり、排気弁５２６のカム軸５２６ａに設けられたポンプ駆動カム１００により駆動される。

２次加圧された高圧燃料は、コモンレール５３に供給され、各燃焼室５０７ｃ毎に設けられている燃料噴射弁５４から燃焼室５０７ｃ内に直接噴射される。コモンレール５３は、所要の内容積を備えており、高圧燃料の蓄圧室をなす。

燃焼室５０７ｃに噴射された燃料は、吸入空気とで混合気を形成し、点火コイル５２２で高電圧化された点火信号により点火プラグ５０８によって着火される。

エンジン５０７のクランク軸５０７ｄにはクランク角センサ(以下、ポジションセンサと呼ぶ)５１６が取り付けられている。ポジションセンサ５１６は、クランク軸５０７ｄの回転位置を表す信号（クランク角センサ信号ＣＲＡＮＫ＝ポジションセンサ信号）をコントロールユニット５１５に出力する。コントロールユニット５１５はポジションセンサ５１６の出力信号により、エンジン回転数を算出する。

排気弁５２６のカム軸５２６ａにはカム角センサ(以下、フェーズセンサと呼ぶ）５１１が取り付けられてる。フェーズセンサ５１１は、カム軸５２６ａの回転位置を表す角度信号（カム角センサ信号ＣＡＭ＝フェーズセンサ信号）をコントロールユニット５１５に出力する。

排気弁５２６のカム軸５２６ａには高圧燃料ポンプ１のポンプ駆動カム１００が設けられているから、フェーズセンサ５１１が出力するカム軸５２６ａの回転位置を表す角度信号は、高圧燃料ポンプ１のポンプ駆動カム１００の回転位置を表す角度信号としても取り扱われる。

シリンダブロック５０７ｂには水温センサ５１７が取り付けられている。水温センサ５１７は、エンジン５０７の冷却水温度を表す水温信号をコントロールユニット５１５に出力する。

高圧燃料ポンプ１を備えたエンジン燃料系の全体構成と、高圧燃料ポンプ１の詳細を、図２、図３を参照して説明する。

高圧燃料ポンプ１は、低圧燃料ポンプ５１によって一次加圧された燃料を更に加圧して高圧燃料をコモンレール５３に圧送するものである。高圧燃料ポンプ１は、燃料吸入通路１０、燃料吐出通路１１、加圧室１２、プランジャ２を有する。加圧室１２は、加圧部材であるプランジャ２の往復動により容積を変化する。燃料吐出通路１１には下流側の高圧燃料を加圧室１２に逆流させないために逆止弁構造の吐出弁６が設けられている。燃料吸入通路１０には、燃料の吸入を制御するポンプ吸入弁として、電磁弁８が設けられている。

電磁弁８は、弁体５と、弁体５を閉弁方向に付勢する閉弁ばね９２と、ソレノイド２００と、アンカ９１を構成部品として有し、ソレノイド２００に電流が流れると、電磁力によりアンカ９１を図中右側に引き寄せ、アンカ９１と一体に形成された弁体５を閉弁ばね９２のばね力に抗して図中右側に移動させて開弁させる。ソレノイド２００に電流が流れないと、弁体５が閉弁ばね９２のばね力によって図中左側に移動し、閉弁する。このように、電磁弁８は、ソレノイド２００に駆動電流を流さない状態で閉弁する構造の弁であるため、ノーマルクローズ型の電磁弁と称する。

弁体５は、ポンプ吸入圧を開弁方向に及ぼされ、ポンプ吸入行程時には、ソレノイド２００に対する通電の有無に拘らず、閉弁ばね９２のばね力に抗して開弁する。

プランジャ２は、エンジン５０７の排気弁５２６のカム軸５２６ａの回転に伴って回転するポンプ駆動カム１００に圧接されたリフタ３によって往復駆動され、加圧室１２の容積を変化させている。プランジャ２が下降して加圧室１２の容積が拡大し、電磁弁８が開弁すると、燃料吸入通路１０から加圧室１２に燃料が流入する。プランジャ２が下降する行程を吸入行程と云う。プランジャ２が上昇し、電磁弁８が閉弁すると、加圧室１２内の燃料は、昇圧され、吐出弁６を通過してコモンレール５３へ圧送される。プランジャ２が上昇する行程を圧縮行程と云う。

コモンレール５３には、エンジン５０７の気筒数にあわせた個数の燃料噴射弁（以下、インジェクタと呼ぶ）５４と、圧力調整弁（以下リリーフ弁と呼ぶ）５５と、燃圧センサ（圧力検出手段）５６が取り付けられている。リリーフ弁５５は、コモンレール５３内の燃料の圧力が所定値を超えた場合に開弁し、燃料を低圧側に戻すことにより圧力を調整する圧力調整弁であり、配管系破損を防止する。インジェクタ５４は、エンジン５０７の気筒数にあわせて装着されており、コントロールユニット５１５から与えられる駆動電流に応じて燃料を噴射する。燃圧センサ５６は、コモンレール５３内の燃料圧力を計測し、取得した圧力データをコントロールユニット５１５に出力する。

コントロールユニット５１５は、図４に示されているように、ＭＰＵ６０３、ＥＰ−ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０４及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ６０１等で構成されたマイクロコンピュータ式のものであり、ソフトウェア処理により、高圧燃料ポンプ制御装置を具現化する。

コントロールユニット５１５は、エアフロセンサ５０３、スロットルセンサ５０４、ポジションセンサ５１６、フェーズセンサ５１１、水温センサ５１７、燃圧センサ５６、アクセルペダル９９の踏み込み量を検出するアクセルセンサ５２０、イグニションスイッチ５１９等の各種のセンサ、スイッチ類からの信号を入力として取り込み、これら各種センサ、スイッチ類から得られるエンジン状態量（例えば、クランク回転角、スロットル開度、エンジン回転数、燃料圧力等）に基づいて所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を、高圧燃料ポンプ１のソレノイド２００、燃料噴射弁５４、点火コイル５２２に出力し、高圧燃料ポンプ１の燃料吐出量制御、燃料噴射弁５４の燃料噴射量制御及び点火時期制御を実行する。

つぎに、高圧燃料ポンプ１の動作を、図５に示されている動作タイミングチャートを参照して説明する。なお、ポンプ駆動カム１００で駆動するプランジャ２の実際のストローク（実位置）は、図６に示すような曲線になるが、上死点と下死点の位置を分かり易くするために、以下、プランジャ２のストロークを直線的に表すこととする。

圧縮行程中に、高圧燃料ポンプ１の電磁弁８が閉じれば（区間Ａ）、吸入行程中に加圧室１２に吸入された燃料は加圧され、コモンレール５３側へ吐出される。これに対し、圧縮行程中に電磁弁８が開弁していれば（区間Ｂ）、その間、燃料は燃料吸入通路１０側へ押し戻され、加圧室１２内の燃料はコモンレール５３側へは吐出されない。このように、高圧燃料ポンプ１の燃料吐出は電磁弁８の開閉によって操作される。電磁弁８の開閉はコントロールユニット５１５によって制御される。

吸入行程中は、加圧室１２の圧力が吸入通路１０の圧力よりも低くなり、その圧力差によって弁体５が開弁し、燃料が加圧室１２に吸入される。このとき、閉弁ばね９２は弁体５を閉弁方向に付勢するが、圧力差による開弁力の方が大きくなるように設定されているため、弁体５は開弁する。ここで、ソレノイド２００に駆動電流が流れていれば、磁気吸引力が開弁方向へ作用し、弁体５は更に開弁しやすくなる。

一方、圧縮行程中は、加圧室１２の圧力のほうが燃料吸入通路１０の圧力よりも高くなるため、弁体５を開弁させる差圧は発生しない。この状態下で、ソレノイド２００に駆動電流が流れていなければ、弁体５は、閉弁ばね９２のばね力などにより、弁体５は閉弁する。これに対し、ソレノイド２００に駆動電流が流れ、十分な磁気吸引力が発生していれば、磁気吸引力により弁体５は開弁方向に付勢される。

よって、吸入行程中の時点Ｔ１にて電磁弁８のソレノイド２００に駆動電流を与え始め、圧縮行程中も与え続けると、弁体５は開弁保持される。その間、加圧室１２内の燃料は燃料吸入通路１０に逆流するため、燃料はコモンレール５３へ圧送されない。そして、圧縮行程中のあるタイミング、例えば、時点Ｔ２にてソレノイド２００に駆動電流を与えるのを止めると、これにより閉弁応答時間Ｔｄが経過した時点Ｔ３にて弁体５が閉弁し、これに以降の圧縮行程中、加圧室１２内の燃料が加圧され、加圧された燃料が燃料吐出通路１１側へ吐出される。

したがって、駆動電流を与えるのを止めるタイミングが早いと、加圧される燃料の容量が大きく、駆動電流を与えるのを止めるタイミングが遅いと、加圧される燃料の容量が小さくなる。よって、コントロールユニット５１５は、駆動電流制御によって弁体５が閉じるタイミング（通電ＯＦＦタイミング）を制御することにより、高圧燃料ポンプ１の吐出流量を制御することができる。

さらに、燃圧センサ５６の信号に基づき、コントロールユニット５１５によって適切な通電ＯＦＦタイミングを演算し、ソレノイド２００をコントロールすることにより、コモンレール５３の圧力を目標値にフィードバック補償制御させることができる。

なお、ここでは、コントロールユニット５１５がソレノイド制御信号としてソレノイド２００に対して出力する電気的信号のうち、ソレノイド２００に駆動電流が流れる信号が電気的駆動信号ＯＮであり、ソレノイド２００に駆動電流が流れない信号が電気的駆動信号ＯＦＦである。

図７は、本発明による高圧燃料ポンプ制御装置を含むコントロールユニット５１５のＭＰＵ６０３が実施する高圧燃料ポンプ１の制御ブロックの一つの実施形態を示している。

本実施形態の高圧燃料ポンプ制御装置は、燃圧センサ５６からの信号をフィルタ処理して実燃圧を出力する燃圧入力処理手段７０１と、エンジン回転数とエンジン負荷からその動作点に最適な目標燃圧を算出する目標燃圧算出手段７０２と、高圧燃料ポンプ１の吐出流量を制御するための位相パラメータ（通電開始角度ＳＴＡＮＧ、通電終了角度ＯＦＦＡＮＧ）を演算するポンプ制御角度算出手段７０３と、ポンプ駆動信号（電磁弁駆動信号＝ソレノイド制御信号）のパラメータ（初期通電時間、Ｄｕｔｙ比）を演算するポンプ制御ＤＵＴＹ算出手段７０４と、筒内噴射エンジン５０７の状態を判定してポンプ制御モードを遷移させるポンプ状態遷移判定手段７０５と、上述の各算出手段７０３、７０４、判定手段７０５より入力するパラメータ等から生成される電流をソレノイド２００に与えるソレノイド駆動手段７０６から構成される。

ポンプ制御角度算出手段７０３は、図８に示されているように、通電開始角度ＳＴＡＮＧを算出する通電開始角度算出手段８０１と、通電終了角度ＯＦＦＡＮＧを算出する通電終了角度算出手段８０２を有する。高圧燃料ポンプ１は、通電終了角度ＯＦＦＡＮＧを変化させることにより吐出量を制御される。

通電開始角度算出手段８０１は、図９に示されているように、エンジン回転数と電磁弁８の電源であるバッテリ５５０のバッテリ電圧（電源電圧）を入力としたマップ９０１から基本通電開始角度ＳＴＡＮＧＭＡＰを演算し、ポンプ駆動カム軸（排気弁５２６のカム軸５２６ａ）の可変バルブタイミング機構による位相差ＥＸＣＡＭＡＤＶ分を補正することにより通電開始角度ＳＴＡＮＧを演算する。

可変バルブタイミング機構による位相差の補正は、動作角０位置に対して進角側に動作する場合は、減算をし、遅角側に動作する可変バルブタイミング機構であれば、加算する。本実施形態では、遅角側に動作する可変バルブタイミング機構を前提とする。以下、ポンプ制御位相パラメータにおいて、可変バルブタイミング機構による位相差補正が必要な部分は同様の考え方である。

通電開始角度算出手段８０１による基本通電開始角度ＳＴＡＮＧＭＡＰの設定について、図１０に示されているタイムチャートを参照して説明する。基本通電開始角度ＳＴＡＮＧＭＡＰは、可変バルブタイミング機構による位相差が０のときには、通電開始角度ＳＴＡＮＧと等しい。高圧燃料ポンプ１の電磁弁８はノーマルクローズ式であるため、ポンププランジャ（プランジャ２）下死点までに電磁弁８を開弁することが可能となる力が働いていなければ、電磁弁８は閉弁し、高圧燃料ポンプ１は全吐出となる。

このため、通電開始角度ＳＴＡＮＧを正確に制御しなければ、意図しない昇圧状態が発生する。また、画一的にポンププランジャ（プランジャ２）上死点からソレノイド２００に対して通電を開始した場合には、必要以上の電磁吸引力発生時間を与える可能性があり、ソレノイド２００の消費電力増大、発熱量増加に繋がる。

電磁弁８が開弁することが可能となる力は、エンジン回転数に比例して大きくなり、閉弁方向に働くポンプ内流体力に打ち勝つ力である。ソレノイド２００に発生する力は電流に比例するので、電磁弁８が開弁するためには、ポンププランジャ下死点までにソレノイド２００に一定値以上の電流が流れている必要がある。ソレノイド２００の電流が一定値（電磁弁開弁可能力発生電流値）まで到達する時間は、ソレノイド２００の電源であるバッテリ５５０のバッテリ電圧（電源電圧）に依存し、前記一定値（電磁弁開弁可能力発生電流値）はエンジン回転数に依存するので、エンジン回転数とバッテリ電圧を入力としたマップ９０１から過不足のない基本通電開始角度ＳＴＡＮＧＭＡＰを演算する。

加えて、ポンプ駆動カム１００には組付け時の位相ばらつきがある。このため、高圧燃料ポンプ１が最進角側のばらつきを持つ場合でも、ポンププランジャ下死点（次期吐出行程開始）までにソレノイド２００に一定値以上の電流が流れるように設定することにより、カム組付けがばらつきを持つ場合でも、意図しない昇圧状態を回避する。ばらつきを考慮する設定方法としては、基本通電開始角度ＳＴＡＮＧＭＡＰにばらつき分込みで設定する方法と、基本通電開始角度ＳＴＡＮＧＭＡＰを中央値に設定し、別に演算したカムばらつき補正値を基本通電開始角度ＳＴＡＮＧＭＡＰの演算値に対して加減算する方法がある。

このように、エンジン回転数、バッテリ電圧、ポンプ駆動カム軸の可変バルブタイミング機構による位相差、ポンプ駆動カム１００の組付ばらつきを考慮して通電開始角度ＳＴＡＮＧが最適設定されることにより、ポンププランジャ（プランジャ２）上死点からソレノイド２００に対して通電を画一的に開始するのでなくて、高圧燃料ポンプ１の吸入行程の途中、つまり、ポンププランジャ上死点後、次期吐出行程開始前に、ソレノイド２００に通電が行われて電磁弁８が開弁状態を維持するから、ソレノイド２００の消費電力、発熱量を最小限に抑えて、意図しない昇圧状態が発生することが回避される。

なお、通電開始角度ＳＴＡＮＧは、電磁弁８、バッテリ５５０の仕様等によるが、ポンプカム上死点後から次期下死点前４０ｄｅｇ（エンジンクランク軸角換算）の間の角度に設定されることが好ましい。

通電終了角度算出手段８０２は、図１１に示されているように、基本角度マップ１１０１と、燃圧Ｆ／Ｂ（フィードバック）制御演算部１１０２と、閉弁遅れマップ１１０３と、強制ＯＦＦタイミングマップ１１０４と、出力終了角度算出部１０５を有する。

通電終了角度算出手段８０２は、インジェクタ５４による噴射量（要求燃料噴射量）とエンジン回転数を入力とした基本角度マップ１１０１より通電終了の基本角度ＢＡＳＡＮＧを演算する。基本角度ＢＡＳＡＮＧは、定常運転状態における要求吐出量を吐出に対応する閉弁角度を設定する。

基本角度ＢＡＳＡＮＧの設定について、図１２に示されているグラフを参照して説明する。図１２は、電磁弁８の閉弁タイミングに対する高圧燃料ポンプ１の吐出量を表したグラフである。

高圧燃料ポンプ１は、電磁弁８の閉弁タイミングがポンププランジャ上死点に近づくほど吐出量を減少する。高圧燃料ポンプ１の吐出量は、エンジン回転数に応じて吐出効率が異なるため、エンジン回転数によって変化する。よって、基本角度ＢＡＳＡＮＧはエンジン回転数により変化する。

このことに対して、インジェクタ５４による噴射量とエンジン回転数を入力とした基本角度マップ１１０１より基本角度ＢＡＳＡＮＧを求めることにより、制御応答性を高めることが可能となる。インジェクタ５４による噴射量は、吸入空気量と目標空燃比から求めることにより、アクセル開度から求めるよりも、精度よく求めることが可能である。

燃圧Ｆ／Ｂ制御演算部１１０２は、目標燃圧と燃圧センサ５６により計測された実燃圧との偏差より演算されたＰＩ制御によるＦ／Ｂ分（ＦＢＧＡＩＮ）を基本角度ＢＡＳＡＮＧに加算し、基準角度ＲＥＦＡＮＧを演算する。基準角度ＲＥＦＡＮＧは、可変バルブタイミング動作がないと仮定した場合のカム基準角度（基準ＲＥＦ）からの電磁弁８を閉弁したい角度を示している。

出力終了角度算出部１０５は、基準角度ＲＥＦＡＮＧに、基準角度ＲＥＦＡＮＧとエンジン回転数を入力とした閉弁遅れマップ１１０３より演算した閉弁遅れＰＵＭＤＬＹと、可変バルブタイミング動作角を加減算することにより、通電終了角度ＯＦＦＡＮＧを算出する。ここで、閉弁遅れＰＵＭＤＬＹの設定に、基準角度ＲＥＦＡＮＧとエンジン回転数を用いるのは、閉弁タイミングと回転数によって高圧燃料ポンプ１内に発生する流体力が異なるためである。

出力終了角度算出部１０５により算出される通電終了角度ＯＦＦＡＮＧは、出力強制終了角度ＣＰＯＦＦＡＮＧを上限値に持つ。出力強制終了角度ＣＰＯＦＦＡＮＧは、電気的駆動信号のＯＮ状態出力の終了タイミングを高圧燃料ポンプ１の圧縮行程中の所定位相に制限するものであり、エンジン回転数とバッテリ電圧を入力とした強制ＯＦＦタイミングマップ１１０４より求めた値に、可変バルブタイミング動作角を加算した値に設定される。

出力強制終了角度ＣＰＯＦＦＡＮＧの設定について、図１３に示されているタイムチャートを参照して説明する。出力強制終了角度ＣＰＯＦＦＡＮＧの目的は、通電を止めた場合においても無吐出になる角度領域は通電を止め、消費電力の低減・ソレノイド２００の発熱防止を図る目的である。

図１３に示されているように、ポンププランジャ上死点以前に駆動信号を停止（ＯＦＦ）しても、閉弁遅れがあるため、ポンププランジャ上死点付近まで開弁し続け、高圧燃料ポンプ１は無吐出運転となる。出力強制終了角度ＣＰＯＦＦＡＮＧは、ポンプ無吐出運転を要求される燃料カット時にも使用され、この角度でソレノイド２００への通電を終了する。このことにより、燃料カット時に、ソレノイド２００へポンプ圧縮行程の全行程期間に亘って全通電制御することよって無吐出運転状態を作ることよりも、消費電力が低減し、ソレノイド２００の発熱防止も図られる。

なお、通電終了角度ＯＦＦＡＮＧは、電磁弁８、バッテリ５５０の仕様等によるが、ポンプカム下死点後５０ｄｅｇ（エンジンクランク軸角換算）から次期上死点前の間の角度に設定されることが好ましい。

つぎに、ポンプ状態遷移判定手段７０５の一実施形態を、図１４に示されている状態遷移図を参照して説明する。本実施形態では、制御ブロックは、Ａ制御ブロック１４０２、Ｂ制御ブロック１４０３、フィードバック制御（以下Ｆ／Ｂ制御と記す）ブロック１４０４、燃料カット中制御（以下Ｆ／Ｃ中制御と記す）ブロック１４０５、全吐出制御ブロック１４０６から構成される。

Ａ制御ブロック１４０２によるＡ制御は、デフォルト制御であり、もし始動時においてエンジンが回転中である場合、高圧燃料ポンプ１は無通電制御による全吐出を実施する。

Ｂ制御ブロック１４０３によるＢ制御は、コモンレール ５３内の燃圧が高い場合において基準ＲＥＦの認識前の過剰昇圧防止を目的として、等間隔通電制御により、吐出阻止する。

Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４によるＦ／Ｂ制御は、コモンレール５３内の燃圧が目標燃圧となるようにフィードバック補償制御することを目的としている。

Ｆ／Ｃ中ブロック１４０５によるＦ／Ｃ中制御は、燃料カット時におけるコモンレール５３内の燃圧の昇圧防止を目的として、圧送を停止する。

全吐出制御ブロック１４０６による全吐出制御は、Ｆ／Ｂ制御中に全吐出要求が発生した場合、即通電を停止し、無通電による全吐出状態とし、昇圧応答性向上・ソレノイド２００による消費電力の低減を目的としている。

つぎに、本実施形態におけるポンプ状態遷移について説明する。まず、イグニッションスイッチ５１９がＯＦＦからＯＮになり、コントロールユニット５１５のＭＰＵ６０３がリセット状態になると、デフォルト設定で、Ａ制御ブロック１４０２により無通電制御状態になり、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤ＝０とし、ソレノイド２００に対する通電は行われない。

次に、イグニッションスイッチ５１９によってスタータ（図示省略）がＯＮになり、エンジン５０７がクランキング状態となってクランク角信号ＣＲＡＮＫを検出し、コモンレール５３内の燃圧が高い場合には、条件１（各条件内容詳細は後述）が成立してＢ制御ブロック１４０３による等間隔通電制御（五月雨制御）状態に遷移し、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤ＝１とする。

ここで、Ｂ制御ブロック１４０３は、クランク角センサ信号ＣＲＡＮＫのパルスは検出しているものの、基準ＲＥＦであるプランジャ２のストロークの認識は行われておらず、未だクランク角センサ信号ＣＲＡＮＫとカム角センサ信号ＣＡＭとのプランジャ位相が確定されていない状態である。すなわち、高圧燃料ポンプ１のプランジャ２が下死点位置に来るタイミングを認識できない状態である。

そして、クランキング状態が初期から中期に入り、クランク角センサ信号ＣＲＡＮＫとカム角センサ信号ＣＡＭとのプランジャ位相が確定し、位相制御の基準点となる信号（以下、基準ＲＥＦと呼ぶ）を生成可能な運転状態になると、条件３が成立してＦ／Ｂ制御ブロック１４０４に遷移する。

Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４では、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤ＝２とすると共に、燃圧入力処理手段７０１で算出された実燃圧が、目標燃圧算出手段７０２で算出された目標燃圧となるように、フィードバック補償によるソレノイド制御信号を出力する。

図１５に基準ＲＥＦの生成方法の一例を示す。クランク角センサ信号ＣＲＡＮＫには歯欠け部分が存在する。エンジン始動時から初回歯欠け認識時のクランク角センサ信号ＣＲＡＮＫを基準ＲＥＦとし、以後、一定角度毎にクランク角センサ値から基準ＲＥＦを生成する。歯欠け認識はクランク角センサ信号の入力間隔より判定する。

なお、プランジャ位相が確定せず、基準ＲＥＦを生成できない場合等には、条件２が成立し、Ａ制御ブロック１４０２によるＡ制御に遷移する。また、スタータスイッチ５２０がＯＮになり、エンジン５０７がクランキング状態となって、コモンレール５３内の燃圧が低い場合には、クランク角センサ信号ＣＲＡＮＫとカム角センサ信号ＣＡＭとのプランジャ位相が確定し、基準ＲＥＦが生成できるまでＡ制御を実施することにより、コモンレール５３内の燃圧の昇圧を促進し、条件４が成立後、Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４によるＦ／Ｂ制御に遷移する。

以降、エンジンストールが発生しない限り、Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４によるＦ／Ｂ制御が継続する。しかし、Ｆ／Ｂ制御中において、車両の減速等による燃料カットが生ずる場合には、インジェクタ５４による燃料噴射は行われず、コモンレール５３からの燃料量の減少がないので、条件５が成立してＦ／Ｃ中制御ブロック１４０５によるＦ／Ｃ中制御に遷移し、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤ＝３とし、高圧燃料ポンプ１からコモンレール５３への燃料圧送が止まる。なお、Ｆ／Ｃ中制御下で、燃料カットの終了により条件６が成立すると、Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４によるＦ／Ｂ制御に遷移し、Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４による通常のフィードバック制御に戻る。

Ｆ／Ｂ制御中に昇圧を必要とし全吐出要求が発生した場合には、条件８が成立して全吐出制御ブロック１４０６による全吐出制御に遷移し、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤ＝４とし、ソレノイド２００への通電を実施しない。全吐出制御下で、全吐出要求の終了により条件９が成立すると、Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４によるＦ／Ｂ制御に遷移し、Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４による通常のフィードバック制御に戻る。

なお、Ｆ／Ｂ制御、またはＦ／Ｃ中制御中に、エンスト（エンジンストール）が生じると、条件７が成立し、Ａ制御ブロック１４０２によるＡ制御に遷移する。

高圧ポンプ電源（リレー）をＯＦＦにする際の制御フローを、図１６を参照して説明する。高圧ポンプ電源がＯＦＦの場合、コントロールユニット５１５からポンプ駆動信号を出力しても、ソレノイド２００には電流が流れない。

ノーマルクローズ式ポンプ（高圧燃料ポンプ１）の電源をイグニションスイッチ５１９と連動させた場合、エンジン回転中にイグニションスイッチ５１９がＯＦＦされると、エンジン回転が停止するまで全吐出をし、意図しない昇圧が発生する。このことを回避するため、高圧燃料ポンプ１の電源をイグニションスイッチ５１９とは別系統とし、エンジン停止認識後（ステップ３２０２）に、高圧燃料ポンプ１の電源をＯＦＦする（ステップ３２０３）。

Ｆ／Ｂ制御中におけるソレノイド２００への通電制御について、図１７に示されているタイムチャートを参照して説明する。

通電開始角度ＳＴＡＮＧから通電終了角度ＯＦＦＡＮＧまでオープン電流制御デューティを出力する。オープン電流制御デューティは、初期通電時間ＴＰＵＭＯＮと初期通電後のデューティ比ＰＵＭＤＴＹにより構成される。つまり、最初に初期通電時間ＴＰＵＭＯＮに亘って連続した通電信号（ＯＮ信号）を出力し、その後にデューティ信号を出力する。初期通電時間ＴＰＵＭＯＮおよび初期通電後のデューティ比ＰＵＭＤＴＹは、ポンプ制御ＤＵＴＹ算出手段７０４（図７参照）によって演算する。

ポンプ制御ＤＵＴＹ算出手段７０４の詳細を、図１８を参照して説明する。
ポンプ制御ＤＵＴＹ算出手段７０４は、初期通電時間ＴＰＵＭＯＮを、エンジン回転数とバッテリ電圧を入力とする初期通電時間マップ３００１を用いて設定する。初期通電時間ＴＰＵＭＯＮは、電磁弁開弁可能電流値に到達させる目的があり、エンジン回転数に応じて高圧燃料ポンプ１内に発生する流体力が異なることから、エンジン回転数とバッテリ電圧による初期通電時間マップ３００１から演算する。

バッテリ電圧一定時におけるエンジン回転数に対する初期通電時間ＴＰＵＭＯＮは、図１９に示されているように、高回転時ほど、ポンプ圧縮行程時の閉弁方向の流体力が大きく、これに応じて電磁弁開弁可能電流値が大きいことに対応して、高回転時ほど初期通電時間ＴＰＵＭＯＮが長く設定される。

なお、初期通電時間ＴＰＵＭＯＮを別設定可能とし、ポンプ駆動カム１００の組付ばらつき等を考慮することによって、後半のデューティ制御ＯＮ時間と比較してＯＮ時間を長時間とすることにより、ポンプ圧縮行程時における確実な開弁を実現することができる。また、エンジン回転数またはバッテリ電圧の最悪条件を考慮することにより、初期通電時間ＴＰＵＭＯＮを設定するマップを、エンジン回転数またはバッテリ電圧を入力とするテーブルにすることも可能である。

ポンプ制御ＤＵＴＹ算出手段７０４は、デューティ比ＰＵＭＤＴＹを、エンジン回転数とバッテリ電圧をＤｕｔｙ比マップ３００２を用いて設定する。電磁弁駆動信号の後半部分をデューティ比ＰＵＭＤＴＹによるデューティ比信号にする目的は、ソレノイド２００の発熱量を低減することに加えて、ソレノイド２００に流れる電流値の上限値を抑えることにより、通電ＯＦＦ時の電流減衰を早める目的がある。電流減衰を早めることにより、閉弁応答時間を短縮することが可能となり、吐出精度を高めると共に、高回転までの運転が可能となる。

デューティ比ＰＵＭＤＴＹは、エンジン回転数に応じて高圧燃料ポンプ１内に発生する流体力が異なることから、バッテリ電圧とエンジン回転数によるＤｕｔｙ比マップ３００２から演算する。高回転時の方が、ポンプ圧縮行程時の閉弁方向の流体力が大きいことから、デューティ比信号のＯＮ時間割合を大きくし、電流値を高く保つことにより、意図しない閉弁を防止する。

コントロールユニット５１５による燃圧制御に対するソレノイド制御信号の通電開始角度ＳＴＡＮＧ及び通電終了角度ＯＦＦＡＮＧの演算およびその演算に用いられる各パラメータについて、図２０を参照して説明する。

ＣＲＡＮＫ信号とＣＡＭ信号に基づいて生成される基準ＲＥＦと、プランジャ２のストロークからソレノイド制御信号の通電開始角度ＳＴＡＮＧ及び通電終了角度ＯＦＦＡＮＧが設定される。

通電開始角度ＳＴＡＮＧは、図９を用いて説明したように、エンジン回転数とバッテリ電圧を入力としたマップ値にポンプ駆動カム軸の可変バルブタイミング機構による位相差を補正することにより演算する。

通電終了角度ＯＦＦＡＮＧは、式（１）により求めることができる。
ＯＦＦＡＮＧ ＝ ＲＥＦＡＮＧ＋ＥＸＣＡＭＡＤＶ−ＰＵＭＤＬＹ …（１）
但し、ＲＥＦＡＮＧ：基準角度、ＥＸＣＡＭＡＤＶ：カム作動角、ＰＵＭＤＬＹ:ポンプ遅れ角度である。カム作動角ＥＸＣＡＭＡＤＶは可変バルブタイミングの動作角に相当する。

基準角度ＲＥＦＡＮＧは、式（２）より求めることができる。
ＲＥＦＡＮＧ ＝ ＢＡＳＡＮＧ＋ＦＢＧＡＩＮ …（２）
但し、ＢＡＳＡＮＧ：基本角度、ＦＢＧＡＩＮ：フィードバック分である。

基本角度ＢＡＳＡＮＧは、エンジン５０７の運転状態に基づいて基本角度マップ１１０１（図１１参照）によって演算される。

つぎに、状態遷移判定手段７０５におけるエンジン５０７の状態遷移判定（図１４における条件１〜９）処理について、図２１〜図２９のフローチャートを参照して説明する。なお、各状態遷移判定処理は、割込みルーチンとして、所定時間毎、例えば１０ｍｓ周期で実行される。

（Ａ制御→Ｂ制御）
図２１は、図１４における条件１によるＡ制御からＢ制御への遷移判定処理のフローチャートである。まず、ステップ１７０２では、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤを読み込む、Ａ制御中であるか否かを判定する。Ａ制御中である場合にはステップ１７０３に進み、Ｂ制御許可条件の成立有無を判定する。

Ｂ制御許可の考え方は、基準ＲＥＦが認識されてなく位相制御ができない運転状態で、かつ目標燃圧よりもコモンレール５３内の圧力が高いので昇圧したくない場面である。クランク角条件は、始動時のクランキング状態になったことを判定するための条件である。

Ａ制御中でない場合、あるいはＢ制御許可条件が成立していない場合には、直ちに本ルーチンを終了する。これに対し、Ｂ制御許可条件が成立している場合には、ステップ１７０４に進み、Ｂ制御を許可して本ルーチンを終了する。

（Ｂ制御→Ａ制御）
図２２は、図１４における条件２によるＢ制御からＡ制御への遷移判定処理のフローチャートである。まず、ステップ１８０２では、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤを読み込むことによりＢ制御中であるか否かを判定する。Ｂ制御中である場合には、ステップ１８０３に進み、Ａ制御許可条件の成立有無を判定する。

Ｂ制御中におけるＡ制御許可の考え方は、Ｂ制御実施中であるが、基準ＲＥＦを一定時間経過しても生成できないので中止する、または昇圧要求が発生したので終了する場面である。

Ｂ制御中でない場合、あるいはＡ制御許可条件が成立していない場合には、直ちに本ルーチンを終了する。これに対し、Ａ制御許可条件が成立している場合には、ステップ１８０４に進み、Ａ制御を許可して本ルーチンを終了する。

（Ｂ制御→Ｆ／Ｂ制御）
図２３は、図１４における条件３によるＢ制御からＦ／Ｂ制御への遷移判定処理のフローチャートである。まず、ステップ１９０２では、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤを読み込むことによりＢ制御中であるか否かを判定する。Ｂ制御中である場合には、ステップ１９０３に進み、基準ＲＥＦの生成の有無を判定する。

基準ＲＥＦが生成している場合、Ｆ／Ｂ制御が可能となることから、ステップ１９０４に進み、Ｆ／Ｂ制御を許可して本ルーチンを終了する。なお、Ｂ制御中でない場合、あるいは基準ＲＥＦが生成されていない場合には、直ちに本ルーチンを終了する。

（Ａ制御→Ｆ／Ｂ制御）
図２４は、図１４における条件４によるＡ制御からＦ／Ｂ制御への遷移判定処理のフローチャートである。まず、ステップ２００２では、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤを読み込むことによりＡ制御中であるか否かを判定する。Ａ制御中である場合には、ステップ２００３に進み、Ｆ／Ｂ制御許可条件の成立有無を判定する。

Ａ制御中におけるＦ／Ｂ制御許可の考え方は、基準ＲＥＦが生成されており、かつ目標燃圧とコモンレール５３内の燃圧が収束しつつある場面である。基準ＲＥＦが生成されている場合においても、目標燃圧と比較してコモンレール５３内の燃圧が大幅に低い場合にはＡ制御を継続した方が昇圧を促進することが可能となるため、Ｆ／Ｂ制御を許可しない。

Ａ制御中でない場合、あるいはＦ／Ｂ制御許可条件が成立していない場合には、直ちに本ルーチンを終了する。これに対し、Ｆ／Ｂ制御許可条件が成立している場合には、ステップ２００４に進み、Ｆ／Ｂ制御を許可して本ルーチンを終了する。

図３０は、Ａ制御→Ｂ制御→Ｆ／Ｂ制御へ遷移する際のタイムチャートであり、図３１は、Ａ制御からＦ／Ｂ制御へ遷移する際のタイムチャートである。図３０のタイムチャートと図３１のタイムチャートは、コモンレール５３内の燃圧が目標燃圧以上の場合は、クランキング直後から通電を開始し、コモンレール５３内の燃圧が目標燃圧より低い場合は、目標燃圧に近づいてから通電を開始することを示している。このことにより、始動時において最適な燃圧挙動を実現することが可能となり、始動時排出ガス性能が向上する。

（Ｆ／Ｂ制御→Ｆ／Ｃ中制御）
図２５は、図１４における条件５によるＦ／Ｂ制御からＦ／Ｃ中制御への遷移判定処理のフローチャートである。まず、ステップ２１０２では、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤを読み込むことにより、Ｆ／Ｂ制御中であるか否かを判定する。Ｆ／Ｂ制御中である場合には、ステップ２１０３に進み、Ｆ／Ｃ中制御許可条件の成立有無を判定する。

Ｆ／Ｃ中制御許可条件は全気筒Ｆ／Ｃ中であることであり、Ｆ／Ｃ中制御許可条件の成立している場合には、ステップ２１０４に進み、Ｆ／Ｃ中制御を許可して本ルーチンを終了する。なお、Ｆ／Ｂ制御中ない場合、あるいはＦ／Ｃ中制御許可条件が成立していない場合には、直ちに本ルーチンを終了する。

（Ｆ／Ｃ中制御→Ｆ／Ｂ制御）
図２６は、図１４における条件６によるＦ／Ｃ中制御からＦ／Ｂ制御への遷移判定処理のフローチャートである。まず、ステップ２２０２では、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤを読み込むことにより、Ｆ／Ｃ中制御中であるか否かを判定する。Ｆ／Ｃ中制御中である場合には、ステップ２２０３に進み、Ｆ／Ｂ制御許可条件の成立有無を判定する。

ここでのＦ／Ｂ制御許可条件は全気筒が燃料カット中でないことであり、全気筒燃料カットが終了していてＦ／Ｂ制御許可条件成立している場合には、ステップ２２０４に進み、Ｆ／Ｂ制御を許可して本ルーチンを終了する。なお、Ｆ／Ｃ中制御中でない場合、あるいはＦ／Ｂ制御許可条件が成立していない場合には、直ちに本ルーチンを終了する。

（Ｆ／Ｃ中制御、Ｆ／Ｂ制御→Ａ制御）
図２７は、図１４における条件７によるＦ／Ｃ中制御またはＦ／Ｂ制御からＡ制御への遷移判定処理のフローチャートである。まず、ステップ２３０２では、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤを読み込むことにより、Ｆ／Ｂ制御中であるか否かを判定、あるいはＦ／Ｃ中制御中であるか否かを判定する。Ｆ／Ｂ制御中あるいはＦ／Ｃ中制御中である場合には、ステップ２３０３に進み、Ａ制御許可条件の成立有無を判定する。

ここでのＡ制御許可条件は、エンスト状態であるかであり、Ａ制御許可条件の成立している場合には、ポンプ制御を終了するため、ステップ２３０４に進み、Ａ制御を許可して本ルーチンを終了する。なお、Ｆ／Ｂ制御中、Ｆ／Ｃ中制御中のいずれでもない場合、あるいはＡ制御許可条件の成立していない場合には、直ちに本ルーチンを終了する。

（Ｆ／Ｂ制御→全吐出制御）
図２８は、図１４における条件８によるＦ／Ｂ制御から全吐出制御への遷移判定処理のフローチャートである。まず、ステップ２４０２では、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤを読み込むことにより、Ｆ／Ｂ制御中であるか否かを判定する。Ｆ／Ｂ制御中である場合には、ステップ２４０３に進み、全吐出要求中であるかを全吐出要求フラグ＃ＦＰＵＭＡＬＬを読み込むことにより判定する。

全吐出要求中である場合には、ステップ２４０４に進み、全吐出制御を許可して本ルーチンを終了する。なお、Ｆ／Ｂ制御中でない場合、あるいは全吐出要求中でない場合には、直ちに本ルーチンを終了する。

つぎに、全吐出要求フラグ＃ＦＰＵＭＡＬＬの設定について、図３２に示されているフローチャートを用いて説明する。全吐出要求フラグ＃ＦＰＵＭＡＬＬの考え方は、高圧燃料ポンプ１の全吐出に近い吐出量がコントロールユニット５１５から要求された場合、フラグを立てることである。

図３２に示されている全吐出要求フラグ設定ルーチンも、割込み処理であり、例えば、１０ｍｓ周期で呼び出される。まず、ステップ３４０２では、ＲＥＦＡＮＧ＝ＭＮＲＥＦ＃となるか判定する。ここで、ＲＥＦＡＮＧは、可変バルブタイミング動作がないと仮定した場合の、基準ＲＥＦからの電磁弁８を閉弁したい角度を示しており、ＭＮＲＥＦ＃は可変バルブタイミング動作がない場合の基準ＲＥＦからプランジャ下死点までの角度を示している（図２０参照）。

よって、ＲＥＦＡＮＧとＭＮＲＥＦ＃が等しい場合は、プランジャ下死点で電磁弁８を閉弁要求していることになるので、全吐出要求を示している。

ＲＥＦＡＮＧ＝ＭＮＲＥＦ＃となる場合には、ステップ３４０３に進み、全吐出要求フラグ＃ＦＰＵＭＡＬＬ＝１とし、本ルーチンを終了する。これに対し、ＲＥＦＡＮＧ＝ＭＮＲＥＦ＃でない場合には、ステップ３４０４に進み、全吐出要求フラグ＃ＦＰＵＭＡＬＬ＝０として本ルーチンを終了する。

図３３は、Ｆ／Ｂ制御から全吐出制御に遷移した場合のタイムチャートである。基準ＲＥＦから通電開始角度ＳＴＡＮＧ後に通電を開始している場合、全吐出要求フラグ＃ＦＰＵＭＡＬＬ＝１となった時点で、通電を強制的に終了する。通電を強制的に終了することにより、高圧燃料ポンプ１は吐出を開始し、エンジンコントロールユニット５１５の吐出増量要求を即座に実行するので、昇圧応答性が向上する。

また、基準ＲＥＦから通電開始角度ＳＴＡＮＧ以前に全吐出要求フラグ＃ＦＰＵＭＡＬＬ＝１となっている場合には、通電を開始しない。このことにより、確実な全吐出を可能とすると共に、ソレノイド２００における消費電力・発熱量を低減することができる。

（全吐出制御→Ｆ／Ｂ制御）
図２９は、図１４における条件９による全吐出制御からＦ／Ｂ制御への遷移判定処理のフローチャートである。まず、ステップ２５０２では、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤを読み込むことにより、全吐出制御中であるか否かを判定する。全吐出制御中である場合には、ステップ２５０３に進み、全吐出要求有無を判定する。

全吐出要求がなく、全吐出要求が終了している場合には、ステップ２５０４に進み、Ｆ／Ｂ制御を許可して本ルーチンを終了する。なお、全吐出制御中でない場合、あるいは全吐出要求が終了していない場合には、直ちに本ルーチンを終了する。

上述した各制御状態におけるソレノイド２００に対する通電信号の例を、図３４に示す。
（１）Ａ制御または全吐出制御中は、ソレノイド２００に通電を実施しない。
（２）Ｂ制御中は、Ｂ制御許可時から初回基準ＲＥＦまでオープン電流制御デューティを出力する。
（３）Ｆ／Ｂ制御中は、通電開始角度ＳＴＡＮＧから通電終了角度ＯＦＦＡＮＧまでオープン電流制御デューティを出力する。
（４）Ｆ／Ｃ中制御中は、通電開始角度ＳＴＡＮＧから強制通電終了角度ＣＰＯＦＦＡＮＧまでオープン電流制御デューティを出力する。
以上のように、本実施形態は、上記の構成によって次の機能を奏するものである。

シリンダ５０７ｂに備えられたインジェクタ５４と、インジェクタ５４に燃料を圧送するノーマルクローズ式吸入弁を備えた高圧燃料ポンプ１と、コモンレール５３と、燃圧センサ５６とを有する筒内噴射エンジン５０７の高圧燃料ポンプ制御装置において、高圧燃料ポンプ１に備えられたソレノイド２００の発熱量を低減し、かつ制御可能範囲が広い駆動信号を提供している。

加えて、ソレノイド２００の発熱量を低減し、かつ制御応答性の高いタイミングでＯＮ・ＯＦＦタイミングすることを可能とすることにより、燃料システムの安定化、燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善を図ることができる。

本実施形態の効果の一例を、図３５を参照して述べる。図３５は本実施形態の場合と従来技術においてポンプ吐出量を０にした場合のタイムチャートである。

従来技術では、ポンプ吐出量を０にする場合には、ポンプ電磁弁に全通電を実施する。これに対し、本実施形態では、オープン電流制御を適切なタイミングのみ実施しているので、ポンプ吐出量０を実現しながら、電流消費量を低減し、ソレノイド２００の発熱を抑制している。

また、開弁可能力発生電流値の近傍で電流値を制御しているので、通電ＯＦＦ時の閉弁遅れ時間を短縮することが可能となり、高回転時まで安定して吐出量を制御することが出来る。前記より燃料システムを安定化し、燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善を図ることができる。

本実施形態による高圧燃料ポンプ制御装置の効果は、以下のように要約できる。
（１）エンジン回転数、バッテリ電圧、ポンプ駆動カム１００の組付ばらつき、可変バルブタイミング動作角等を考慮して通電開始角度ＳＴＡＮＧが最適設定されることにより、ポンププランジャ上死点からソレノイド２００に対して通電を画一的に開始するのでなくて、高圧燃料ポンプ１の吸入行程の途中、つまり、ポンププランジャ上死点後、次期吐出行程開始前に、電気的駆動信号のＯＮ状態出力が開始され、ソレノイド２００に通電が行われて電磁弁８が開弁状態を維持するから、ソレノイド２００の消費電力、発熱量を最小限に抑えて、意図しない昇圧状態が発生することが回避される。

（２）インジェクタ５４による噴射量とエンジン回転数に応じて通電終了角度ＯＦＦＡＮＧ、つまり、電気的駆動信号のＯＮ状態出力の終了位相が最適設定されることにより、制御応答性を高めることが可能となる。

（３）ポンプ無吐出運転を要求される燃料カット時には、エンジン回転数、バッテリ電圧、可変バルブタイミング動作角等に応じて設定された出力強制終了角度ＣＰＯＦＦＡＮＧでソレノイド２００への通電を終了することにより、電気的駆動信号のＯＮ状態出力の終了タイミングがポンプの圧縮行程中の所定位相（制限位相）に設定され、燃料カット時に、ソレノイド２００へポンプ圧縮行程の全行程期間に亘って全通電制御することよって無吐出運転状態を作ることよりも、消費電力が低減し、ソレノイド２００の発熱防止も図られる。

（４）フィードバック補償制御時には、電気的駆動信号のＯＮ状態出力として、最初に電源電圧、エンジン回転数等に応じて所定時間（初期通電時間ＴＰＵＭＯＮ）連続した通電信号を出力することにより、ソレノイド電流値を早期に確実に電磁弁開弁可能電流値に到達させることができ、その後にデューティ比ＰＵＭＤＴＹによるデューティ信号を出力することにより、ソレノイド２００の発熱量を低減することに加えて、ソレノイド２００に流れる電流値の上限値を抑えることによって通電ＯＦＦ時の電流減衰を早めることができ、閉弁応答時間を短縮することが可能となる。これにより、吐出精度を高めると共に、高回転までの運転が可能となる。

（５）クランク角度とポンプ駆動カム角度との位相が確定するまでは、無通電制御による全吐出制御を行うことにより、エンジン始動後にコモンレール５３内の燃圧の昇圧が促進される。そして、コモンレール５３内の燃圧が所定値より高い場合には、無通電制御による全吐出制御を停止することにより、基準ＲＥＦの認識前のコモンレール５３内の燃圧の過剰昇圧を防止できる。

（６）高圧燃料ポンプ１の電源をイグニションスイッチ５１９とは別系統とし、エンジン停止認識後に、高圧燃料ポンプ１の電源をＯＦＦするから、エンジン回転中にイグニションスイッチ５１９がＯＦＦされてエンジン回転が停止するまで全吐出が行われることにより意図しない昇圧を回避できる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく設計において種々の変更ができるものである。

本発明による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置が適用される筒内噴射エンジンの一つの実施形態を示す全体構成図。 本発明による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置が適用される筒内噴射エンジンの燃料系の一つの実施形態を示す構成図。 本発明による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置が適用される高圧燃料ポンプの一つの実施形態を示す構成図。 本実施形態の筒内噴射エンジンのコントロールユニットの一つの実施形態を示すブロック図。 本実施形態の高圧燃料ポンプの動作タイミングチャート。 図５の動作タイミングチャートの補足説明図。 本発明による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置の一つの実施形態を示すブロック図。 本実施形態による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置のポンプ制御角度算出手段の詳細を示すブロック図。 本実施形態による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置の通電開始角度算出手段の詳細を示すブロック図。 本実施形態による基本通電開始角度の設定に関するタイムチャート。 本実施形態による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置の通電終了角度算出手段の詳細を示すブロック図。 本実施形態の高圧燃料ポンプの吐出量特性を示すグラフ。 本実施形態による通電終了角度算出手段による出力強制角度の設定に関するタイムチャート。 本実施形態による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置のポンプ状態遷移の一つの実施形態を示す状態遷移図。 本実施形態による基準ＲＥＦの生成方法の一例を示すタイムチャート。 本実施形態による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置による高圧ポンプ電源ＯＦＦ処理のフローチャート。 実施形態による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置によるフィードバック制御中のソレノイド通電制御の一例を示すタイムチャート。 本実施形態による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置のポンプ制御ＤＵＴＹ算出手段の詳細を示すブロック図。 バッテリ電圧一定時におけるエンジン回転数に対する初期通電時間の設定に関するタイムチャート。 本実施形態による内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置による燃圧制御を示すタイムチャート。 本実施形態における条件１によるＡ制御からＢ制御への遷移判定処理のフローチャート。 本実施形態における条件２によるＢ制御からＡ制御への遷移判定処理のフローチャート。 本実施形態における条件３によるＢ制御からＦ／Ｂ制御への遷移判定処理のフローチャート。 本実施形態における条件４によるＡ制御からＦ／Ｂ制御への遷移判定処理のフローチャート。 本実施形態における条件５によるＦ／Ｂ制御からＦ／Ｃ中制御への遷移判定処理のフローチャート。 本実施形態における条件６によるＦ／Ｃ中制御からＦ／Ｂ制御への遷移判定処理のフローチャート。 本実施形態における条件７によるＦ／Ｃ中制御またはＦ／Ｂ制御からＡ制御への遷移判定処理のフローチャート。 本実施形態における条件８によるＦ／Ｂ制御から全吐出制御への遷移判定処理のフローチャート。 本実施形態における条件９による全吐出制御からＦ／Ｂ制御への遷移判定処理のフローチャート。 本実施形態においてＡ制御→Ｂ制御→Ｆ／Ｂ制御へ遷移する際のタイムチャート。 本実施形態においてＡ制御からＦ／Ｂ制御へ遷移する際のタイムチャート。 本実施形態における全吐出要求フラグ設定処理のフローチャート。 本実施形態においてＦ／Ｂ制御から全吐出制御に遷移した場合のタイムチャート。 本実施形態の各制御状態におけるソレノイドに対する通電信号の一例を示すタイムチャート。 本実施形態による高圧燃料ポンプ制御装置の効果を説明する図。

符号の説明

１ 高圧燃料ポンプ
３ リフタ
４ 下降ばね
８ 電磁弁
５１ 低圧燃料ポンプ
５３ コモンレール
５４ 燃料噴射弁（インジェクタ）
５６ 燃圧センサ
５０７ 筒内噴射エンジン
５１５ コントロールユニット
７０１ 燃圧入力処理手段
７０２ 目標燃圧算出手段
７０３ ポンプ制御角度算出手段
７０４ ポンプ制御ＤＵＴＹ算出手段
７０５ ポンプ状態遷移判定手段
７０６ ソレノイド駆動手段
８０１ 通電開始角度算出手段
８０２ 通電終了角度算出手段

Claims (14)

1. 内燃機関に設けられたポンプ駆動カムの回転によって往復動する加圧部材を有し、前記加圧部材の往復動により加圧室の容積が変化して吸入行程と吐出行程とを繰り返してポンプ作用を行い、前記加圧室に対する燃料吸入通路に吸入弁として、電気的駆動信号ＯＦＦ状態で閉弁方向に作用し、電気的駆動信号ＯＮ状態で開弁方向に作用する電磁弁を有し、当該電磁弁の開閉制御によりポンプ吐出容量を制御する可変容量式の高圧燃料ポンプの制御装置であって、
   前記高圧燃料ポンプの吸入行程の途中に前記電気的駆動信号のＯＮ状態出力を開始し、前記電気的駆動信号のＯＮ状態出力の開始位相を、前記電磁弁の電源電圧、エンジン回転数、前記ポンプ駆動カムの組付ばらつきの少なくとも一つを用いて設定することを特徴とする内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
2. 前記電気的駆動信号のＯＮ状態出力の終了位相を前記燃料噴射弁からの噴射量を用いて変化させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
3. 前記電気的駆動信号のＯＮ状態出力の終了タイミングを前記高圧燃料ポンプの圧縮行程中の所定位相に制限することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
4. 内燃機関に設けられたポンプ駆動カムの回転によって往復動する加圧部材を有し、前記加圧部材の往復動により加圧室の容積が変化して吸入行程と吐出行程とを繰り返してポンプ作用を行い、前記加圧室に対する燃料吸入通路に吸入弁として、電気的駆動信号ＯＦＦ状態で閉弁方向に作用し、電気的駆動信号ＯＮ状態で開弁方向に作用する電磁弁を有し、当該電磁弁の開閉制御によりポンプ吐出容量を制御する可変容量式の高圧燃料ポンプの制御装置であって、
   前記電気的駆動信号のＯＮ状態出力の終了タイミングを前記高圧燃料ポンプの圧縮行程中の所定位相に制限し、前記終了タイミングの制限位相を、前記電磁弁の電源電圧、エンジン回転数の少なくとも一つを用いて設定することを特徴とする内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
5. 内燃機関の燃料カット時には、前記電気的駆動信号のＯＮ状態出力の終了タイミングを前記制限位相に設定する請求項３または４に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
6. 前記電気的駆動信号は、ＯＮ状態出力として、最初に所定時間連続した通電信号を出力し、その後にデューティ信号を出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
7. 内燃機関に設けられたポンプ駆動カムの回転によって往復動する加圧部材を有し、前記加圧部材の往復動により加圧室の容積が変化して吸入行程と吐出行程とを繰り返してポンプ作用を行い、前記加圧室に対する燃料吸入通路に吸入弁として、電気的駆動信号ＯＦＦ状態で閉弁閉弁方向に作用し、電気的駆動信号ＯＮ状態で開弁方向に作用する電磁弁を有し、当該電磁弁の開閉制御によりポンプ吐出容量を制御する可変容量式の高圧燃料ポンプの制御装置であって、
   前記電気的駆動信号は、ＯＮ状態出力として、最初に所定時間連続した通電信号を出力し、その後にデューティ信号を出力し、最初に所定時間連続した前記通電信号の連続通電時間を、前記電磁弁の電源電圧、エンジン回転数の少なくとも一つを用いて設定することを特徴とする内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
8. 前記デューティ信号のデューティ比を、前記電磁弁の電源電圧、エンジン回転数の少なくとも一つを用いて変化させることを特徴とする請求項６または７に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
9. 最初の所定時間連続した前記通電信号の連続通電時間は、前記デューティ信号の一周期におけるＯＮ時間より長いことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
10. 内燃機関のクランク角度と前記ポンプ駆動カム角度との位相が確定する時期までに、前記電気的駆動信号のＯＮ状態出力を開始することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
11. 前記電気的駆動信号の出力許可を前記蓄圧室内の圧力により判定することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
12. ポンプ要求吐出量がしきい値を超えた場合は、駆動信号出力を中止することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
13. 前記ポンプ要求吐出量しきい値は、スロットル開度、目標空燃比、エンジン回転数の少なくとも一つを用いて演算することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。
14. 内燃機関の停止認識後に前記高圧燃料ポンプの電源を遮断することを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置。

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