JP4391344B2 - 内燃機関の燃料圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒内噴射式の内燃機関の燃料噴射弁に供給される燃料の燃料圧を制御する内燃機関の燃料圧制御装置に関する。

従来、筒内噴射式の内燃機関の燃料供給装置および燃料圧制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この燃料供給装置は、燃料タンクと、これに燃料配管を介して接続されたデリバリパイプと、これに設けられた４つの燃料噴射弁と、燃料配管にそれぞれ設けられた低圧ポンプおよび高圧ポンプと、燃料タンクとデリバリパイプの間に延びる始動時用燃料配管と、この始動時用燃料配管に燃料タンク側から順にそれぞれ設けられた蒸発燃料液化装置、逆止弁、可変容量装置および電磁弁などを有している。

この高圧ポンプは、内燃機関のクランクシャフトに連結されており、内燃機関の運転中、クランクシャフトにより駆動されるとともに、後述するＥＣＵにより、その吐出圧がフィードバック制御される。また、可変容量装置は、ダイヤフラムおよびコイルばねを備えており、ダイヤフラムにより容量可変の作動室が形成されている。燃料供給装置では、燃料タンク内で発生した蒸発燃料が、蒸発燃料液化装置により液化され、可変容量装置の作動室内で増圧された後、開弁状態の電磁弁および始動時用燃料配管を介して、デリバリパイプに供給され、蓄えられる。また、内燃機関の始動後、燃料は、低圧ポンプにより所定の低圧に増圧された後、さらに、高圧ポンプでより所定の高圧に増圧され、その状態でデリバリパイプに供給され、蓄えられる。そして、デリバリパイプ内に蓄えられた高圧の燃料は、燃料噴射弁の開弁に伴って気筒内に噴射される。

また、燃料圧制御装置は、ＥＣＵと、高圧ポンプの吐出圧すなわちデリバリパイプ内の燃料圧を検出する燃料圧センサなどを備えており、このＥＣＵには、可変容量装置のダイヤフラムを駆動するソレノイド、燃料圧センサ、イグニッション・スイッチ、電磁弁、高圧ポンプおよび低圧ポンプがそれぞれ電気的に接続されている。この燃料圧制御装置では、ＥＣＵにより、以下のように、デリバリパイプ内の燃料圧が制御される。

まず、イグニッション・スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき、内燃機関の始動時であるか否かが判別され、始動時には、目標燃料圧と、燃料圧センサにより検出された燃料圧とが比較される。そして、燃料圧が目標燃料圧よりも小さいときには、ソレノイドへの通電により、作動室の容積を拡大し、蒸発燃料液化装置により液化された燃料を、作動室内に吸い込んだ後、ソレノイドへの通電を停止する。それにより、作動室の容積が縮小し、作動室内の燃料が増圧される。この状態で、電磁弁を開放すると、作動室内の燃料は、逆止弁により蒸発燃料液化装置側に戻ることなく、デリバリパイプ内に流れ込む。その結果、デリバリパイプ内の燃料圧が上昇し、燃料噴射に必要な燃料圧が確保される。

この後、始動時から所定時間が経過した時点で、電磁弁が閉鎖されるとともに、燃料圧と目標燃料圧との比較結果に基づき、高圧ポンプがフィードバック制御される。そして、燃料圧が目標燃料圧に達したときには、電磁弁が開放され、デリバリパイプ内の燃料が作動室内に流入し、コイルばねの付勢力により、燃料圧の脈動が解消される。さらに、イグニッション・スイッチがオフされたときには、電磁弁を一旦、開放し、デリバリパイプ内の燃料を作動室内に流入させた後、電磁弁を閉鎖することにより、高圧の燃料が、次回の内燃機関の始動に用いるために作動室内に蓄えられる。

特開２００２−３１００３７号公報

ガソリンを燃料とする筒内噴射式の内燃機関（以下「ガソリンエンジン」という）では、以下の観点から、エンジン運転中、燃料噴射弁に供給する燃料圧を意図的に増減可能な燃料供給装置、およびそのように燃料圧を可変制御できる燃料圧制御装置が望まれている。例えば、高負荷時におけるスモークの発生を回避する観点から、燃料噴射弁の開弁時間を短縮することが望ましく、それを達成するには、かなり高い燃料圧を確保し、燃料噴射弁に供給する必要がある。また、高出力を確保すべく、例えば過給機を使用した場合にも、最大燃料噴射量を増大させるために、かなり高圧の燃料圧を確保する必要がある。一方、低負荷運転時などの燃料噴射弁により噴射すべき燃料量がかなり小さい場合、それを精度良く実行するには、燃料噴射弁の開弁時間の短縮には限界があることから、燃料圧を適切な値まで減圧することが望ましい。

これに対して、特許文献１の燃料供給装置では、可変容量装置と燃料タンクとの間に逆止弁が設けられているので、例えば、電磁弁の開放によりデリバリパイプ内を減圧しようとしても、作動室に流れ込む燃料の分しか減圧できず、その減圧度合いは極めて小さくなってしまう。また、燃料供給装置がそのように構成されているので、特許文献１の燃料圧制御装置では、電磁弁の開閉により燃料圧を制御しようとした場合、その制御幅が極めて小さくなってしまう。そのため、低負荷運転時などには、燃料圧を適切な値まで減少できないことにより、空燃比制御の制御精度が低下し、ガソリンエンジンの運転状態が不安定になるおそれがある。同じ理由により、燃料噴霧のペネトレーションが必要以上に大きくなることによって、気筒内壁に付着する燃料量が増大し、それにより、未燃ＨＣが増大し、排ガス特性が悪化してしまう。これに加えて、燃料噴霧のペネトレーションが必要以上に大きくなると、混合気の形成状態が不適切になってしまうことにより、燃焼効率が低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、燃料噴射弁に供給する燃料圧を制御する場合において、その制御精度を向上させることができる内燃機関の燃料圧制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、連通路１６を介して互いに連通する主燃料室１３ａおよび副燃料室１７ａと、主燃料室１３ａおよび副燃料室１７ａに供給すべき燃料を貯蔵する燃料貯蔵室（燃料タンク１１）とを有し、主燃料室１３ａに加圧状態で蓄えられた燃料が燃料噴射弁６を介して気筒３ａ内に噴射される筒内噴射式の内燃機関３において、主燃料室１３ａ内の燃料圧を制御する内燃機関３の燃料圧制御装置１であって、燃料貯蔵室内の燃料を増圧し、主燃料室１３ａに供給するための燃料ポンプ（高圧ポンプＰ２）と、連通路１６を開閉する制御弁（電磁制御弁１８）と、主燃料室１３ａ内の燃料圧である主燃料圧Ｐｍａｉｎを検出する主燃料圧検出手段（主燃料圧センサ３７）と、内燃機関３の運転状態に応じて、主燃料圧Ｐｍａｉｎの目標となる目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄを設定する目標主燃料圧設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２２，２３，２９〜３３）と、検出された主燃料圧Ｐｍａｉｎに応じて、制御弁（電磁制御弁１８）を制御するとともに、目標値フィルタ型の２自由度応答指定型制御アルゴリズム［式（１）〜（７）］を用いて、検出された主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄに追従するように、燃料ポンプ（高圧ポンプＰ２）を制御する制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２７，２８，３４，３５）と、を備え、制御手段は、主燃料圧Ｐｍａｉｎを減圧する減圧条件が成立しているか否かを判定する減圧条件判定手段（ＥＣＵ２、ステップ５３）と、減圧条件判定手段の判定結果に基づき、制御弁（電磁制御弁１８）を、減圧条件が成立しているとき（ステップ５３の判別結果がＹＥＳのとき）に開放し、成立していないとき（ステップ５３の判別結果がＮＯのとき）に閉鎖する弁制御手段（ＥＣＵ２、ステップ５１，５４）と、を有し、弁制御手段は、減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、主燃料圧Ｐｍａｉｎと目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄとの偏差（追従誤差ｅ）の絶対値が所定値ｅ＿ｆｕｐ未満のとき（ステップ５２の判別結果がＹＥＳのとき）には、制御弁を開放する（ステップ５１）ことを特徴とする。

この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、主燃料圧検出手段により、主燃料室内の燃料圧である主燃料圧が検出され、目標主燃料圧設定手段により、内燃機関の運転状態に応じて、主燃料圧の目標となる目標主燃料圧が設定され、制御手段により、目標値フィルタ型の２自由度応答指定型制御アルゴリズムを用いて、主燃料圧が目標主燃料圧に追従するように、燃料ポンプが制御される。一般に、燃料ポンプを用いて燃料圧制御を実行した場合、燃料ポンプの応答性が低いことに起因して、燃料圧が目標値に対してオーバーシュートを生じやすく、その結果、燃料ポンプの仕事が必要以上に増大してしまう。これに対して、この燃料圧制御装置では、目標値フィルタ型の２自由度応答指定型制御アルゴリズムを用いて、主燃料圧が目標燃料圧に追従するように、燃料ポンプが制御されるので、主燃料圧の目標主燃料圧に対するオーバーシュートなどを回避でき、主燃料圧の目標主燃料圧への追従性を高めることができる。これに加えて、燃料ポンプの運転中、制御弁が開放された場合、主燃料室に加えられる副燃料圧は、主燃料圧の制御における外乱として作用し、主燃料圧が振動状態になる可能があるものの、上記のように、目標値フィルタ型の２自由度応答指定型制御アルゴリズムを用いて、燃料ポンプを制御することによって、副燃料圧の外乱的な影響に起因して主燃料圧が振動状態になるのを回避しながら、主燃料圧を目標主燃料圧に追従させることができる。その結果、燃料圧制御の制御精度を向上させることができる。

さらに、減圧条件判定手段により、検出された主燃料圧に応じて、主燃料圧を減圧する減圧条件が成立しているか否かが判定されるとともに、弁制御手段により、減圧条件判定手段の判定結果に基づき、制御弁が、減圧条件が成立しているときに開放され、成立していないときに閉鎖される。すなわち、減圧条件が成立しているときには、制御弁が開放されることにより、連通路を介して主燃料室内の燃料が副燃料室内に流れ込み、主燃料室内が減圧される。一方、主燃料圧の減圧条件が成立していないときには、制御弁が閉鎖されることにより、燃料圧が主燃料室内にのみ蓄えられる。それにより、この燃料圧制御装置によれば、燃料圧を従来よりも低い値まで迅速に減圧制御することができ、主燃料圧を従来よりも広い制御幅で制御することができる。その結果、この燃料圧制御装置をガソリンエンジンに適用した場合、前述したように、低負荷運転時などには、燃料噴射弁に供給する燃料圧を適切な値まで迅速に減圧させることができることによって、空燃比制御における良好な制御精度を確保でき、安定した運転状態を確保できる。同じ理由により、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることによって、気筒内壁に付着する燃料量を減少させることができ、それにより、未燃ＨＣを減少させ、排ガス特性を向上させることができる。これに加えて、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることにより、混合気を適切な状態で形成でき、燃焼効率を向上させることができる。

また、減圧時以外のときには、燃料を蓄える室の容積が、減圧時と比べてより小さくなるように制御されるので、燃料の増圧に要する時間を短縮することができ、その分、燃料ポンプの仕事を低減できる。その結果、内燃機関の運転効率を向上させることができる。これに加えて、減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、主燃料圧と目標主燃料圧との偏差の絶対値が所定値未満のときには、制御弁が開放される。それにより、主燃料圧が目標主燃料圧に近い値まで十分に制御されているときに、主燃料室内の燃料が副燃料室側に充填されるので、主燃料圧の不足に起因する燃料噴射制御の制御精度の低下を回避しながら、高圧状態の燃料を副燃料室に充填し、副燃料圧を高めることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料圧制御装置１において、弁制御手段（ＥＣＵ２）は、内燃機関３の始動終了から所定時間（所定値Ｔｃａｔｌｍｔ）が経過するまでの間は、減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、制御弁（電磁制御弁１８）を閉鎖する（ステップ２８）ことを特徴とする。

この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、内燃機関の始動終了から所定時間が経過するまでの間、減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、制御弁が閉鎖されるので、燃料を蓄える室の容積がより小さな値に制御されることにより、内燃機関の始動終了後における燃料の増圧に要する時間を短縮できる。その結果、内燃機関の始動終了後、燃料噴射制御を精度良く実行することができ、燃焼の安定性を確保することができ、それにより、未燃ＨＣおよびスモーク（ＰＭ）の排出量を低減することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３の燃料圧制御装置１において、副燃料室１７ａ内の燃料圧である副燃料圧Ｐｓｕｂを検出する副燃料圧検出手段（副燃料圧センサ３８）をさらに備え、制御手段は、主燃料圧Ｐｍａｉｎを増圧する増圧条件が成立しているか否かを判定する増圧条件判定手段（ＥＣＵ２、ステップ５０）をさらに有し、弁制御手段は、増圧条件判定手段の判定結果に基づき、増圧条件が成立している場合において、主燃料圧Ｐｍａｉｎが副燃料圧Ｐｓｕｂよりも低いとき（ステップ５０の判別結果がＹＥＳのとき）には、制御弁を開放する（ステップ５１）ことを特徴とする。

この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、副燃料圧検出手段により、副燃料室内の燃料圧である副燃料圧が検出され、増圧条件判定手段により、主燃料圧を増圧する増圧条件が成立しているか否かが判定され、弁制御手段により、増圧条件判定手段の判定結果に基づき、増圧条件が成立している場合において、主燃料圧が副燃料圧よりも低いときには、制御弁が開放される。それにより、副燃料室内の燃料が主燃料室に流れ込み、主燃料圧が高められるので、燃料ポンプに加えて、副燃料圧を利用しながら、主燃料圧を高めることができ、主燃料圧の増圧制御における初期応答性を向上させることができる。その結果、燃料噴射制御をさらに精度良く実行することができ、より良好な燃焼の安定性を確保することができ、それにより、未燃ＨＣおよびスモーク（ＰＭ）の排出量をさらに低減することができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関３の燃料圧制御装置１において、制御手段は、目標値フィルタ型の２自由度応答指定型制御アルゴリズム［式（１）〜（７）］に含まれる目標値フィルタアルゴリズム［式（７）］を用いて、目標主燃料圧のフィルタ値Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆを算出するフィルタ値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ４０）をさらに有し、増圧条件判定手段は、フィルタ値算出手段によって今回の制御タイミングで算出された目標主燃料圧のフィルタ値と、前回の制御タイミングで算出された目標主燃料圧のフィルタ値との偏差［Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆ（ｋ）−Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆ（ｋ−１）］が値０より大きいときに、増圧条件が成立していると判定する（ステップ５０）ことを特徴とする。

この内燃機関の燃料圧制御装置によれば、フィルタ値算出手段により、目標値フィルタ型の２自由度応答指定型制御アルゴリズムに含まれる目標値フィルタアルゴリズムを用いて、目標主燃料圧のフィルタ値が算出され、増圧条件判定手段により、フィルタ値算出手段によって今回の制御タイミングで算出された目標主燃料圧のフィルタ値と、前回の制御タイミングで算出された目標主燃料圧のフィルタ値との偏差が値０より大きいときに、増圧条件が成立していると判定される。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃料供給装置および燃料圧制御装置について説明する。この燃料圧制御装置１は、図２に示すように、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関（以下「エンジン」という）３の運転状態に応じて、燃料圧制御などの各種の制御処理を実行する。

エンジン３は、図１に示すように、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）を有する直列４気筒ガソリンエンジンであり、図示しない車両に搭載されている。このエンジン３の吸気管４には、上流側から順に、エアフローセンサ３０およびスロットル弁機構５などが設けられている。このエアフローセンサ３０は、熱線式エアフローメータで構成されており、吸気管４内を流れる空気の流量（以下「空気流量」という）Ｇｔｈを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、スロットル弁機構５は、スロットル弁５ａおよびこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ５ｂなどを備えている。スロットル弁５ａは、吸気管４の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化により空気流量Ｇｔｈを変化させる。ＴＨアクチュエータ５ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御されることにより、スロットル弁５ａの開度を変化させる。

また、スロットル弁５ａには、これを開弁方向および閉弁方向にそれぞれ付勢する２つのばね（いずれも図示せず）が取り付けられており、これら２つのばねの付勢力により、スロットル弁５ａは、制御信号がＴＨアクチュエータ５ｂに入力されていないときには、所定の初期開度に保持される。この初期開度は、全閉状態に近くかつエンジン３の始動に必要な吸入空気量を確保できる値（例えば６゜）に設定されている。

さらに、吸気管４のスロットル弁５ａの近傍には、例えばポテンショメータなどで構成されたスロットル弁開度センサ３１が設けられている。このスロットル弁開度センサ３１は、スロットル弁５ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。

また、吸気管４のスロットル弁５ａよりも下流側の部分には、吸気管内絶対圧センサ３２および吸気温センサ３３が設けられている。この吸気管内絶対圧センサ３２は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気管４内の絶対圧（以下「吸気管内絶対圧」という）ＰＢＡを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、吸気温センサは、吸気管４内を流れる空気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、エンジン３には、クランク角センサ３４および水温センサ３５がそれぞれ設けられている。このクランク角センサ３４は、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに１パルスが出力される。

また、水温センサ３５は、エンジン３のシリンダブロックに取り付けられたサーミスタなどで構成されており、シリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、エンジン３のシリンダヘッドには、燃料噴射弁６および点火プラグ７が気筒３ａごとに設けられている。各燃料噴射弁６は、燃料を気筒３ａの燃焼室内に直接噴射するように、傾斜した状態でシリンダヘッドに取り付けられている。すなわち、エンジン３は筒内噴射式エンジンとして構成されている。また、燃料噴射弁６は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２により、後述する燃料噴射時間Ｔｃｙｌに応じた開弁時間および開弁タイミングで燃料を噴射するように、制御される。

また、各点火プラグ７も、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２により、後述する点火時期Ｉｇｌｏｇに応じたタイミングで燃料室内の混合気を燃焼させるように、放電状態が制御される。

一方、エンジン３の排気管８には、図示しない触媒装置よりも上流側にＬＡＦセンサ３６が設けられている。ＬＡＦセンサ３６は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気管８内を流れる排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ３６の検出信号の値に基づき、排気ガス中の空燃比を表す検出空燃比ＫＡＣＴを算出する。なお、この検出空燃比ＫＡＣＴは、具体的には当量比として算出される。

次に、本実施形態の燃料供給装置１０について説明する。この燃料供給装置１０は、燃料噴射弁６に高圧の燃料（ガソリン）を供給するものであり、図３に示すように、燃料タンク１１（燃料貯蔵室）と、これに燃料供給路１２を介して接続された主デリバリパイプ１３などを備えている。

この燃料供給路１２には、低圧ポンプＰ１および高圧ポンプＰ２が設けられている。低圧ポンプＰ１は、ＥＣＵ２により運転が制御される電動ポンプタイプのものであり、燃料タンク１１内に配置されている。低圧ポンプＰ１は、エンジン３の運転中、常に運転され、燃料タンク１１内の燃料を所定圧（例えば０．５ＭＰａ）まで増圧し、高圧ポンプＰ２側に吐出するとともに、余分な燃料をリターン路１２ａを介して、燃料タンク１１内に戻す。

また、高圧ポンプＰ２（燃料ポンプ）は、低圧ポンプＰ１からの燃料をさらに増圧し、主デリバリパイプ１３側に吐出するものであり、図示しない電磁クラッチを内蔵しているとともに、この電磁クラッチを介してクランクシャフト３ｃに連結されている。この電磁クラッチは、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２からの制御信号により締結・遮断されるとともに、その締結力が制御される。それにより、後述するように、高圧ポンプＰ２の運転が制御され、高圧ポンプＰ２による燃料の増圧状態が制御される。

一方、主デリバリパイプ１３は、その内部空間が高圧ポンプＰ２からの燃料を高圧状態で蓄える主燃料室１３ａ（燃料室）になっている。この主デリバリパイプ１３には、前述した４つの燃料噴射弁６および主燃料圧センサ３７が取り付けられており、これらの燃料噴射弁６の開弁により、主燃料室１３ａ内の燃料が、燃焼室内に噴射される。

また、主燃料圧センサ３７は、ＥＣＵ２に接続されており、主燃料室１３ａ内の燃料圧である主燃料圧Ｐｍａｉｎを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。本実施形態では、主燃料圧センサ３７が主燃料圧検出手段および燃料圧検出手段に相当する。

さらに、主デリバリパイプ１３は、燃料戻し路１４を介して燃料タンク１１に接続されており、この燃料戻し路１４には、高圧リリーフ弁１５が設けられている。この高圧リリーフ弁１５は、機械式のものであり、高圧ポンプＰ２の運転により主燃料圧Ｐｍａｉｎが所定の設定圧Ｐｍａｉｎ＿ｍａｘ（例えば５０ＭＰａ）を超えたときに、開弁する。これにより、主燃料室１３ａ内の燃料が燃料タンク１１内に戻され、主燃料圧Ｐｍａｉｎが所定の設定圧Ｐｍａｉｎ＿ｍａｘまで低減される。

また、主デリバリパイプ１３は、連通路１６を介して副デリバリパイプ１７に接続されており、この副デリバリパイプ１７の内部空間は、主デリバリパイプ１３からの燃料を蓄える副燃料室１７ａになっている。

この連通路１６（燃料戻し路）には、電磁制御弁１８が設けられている。この電磁制御弁１８（制御弁）は、ＥＣＵ２に接続されており、後述するように、ＥＣＵ２により、その開度が制御される。この電磁制御弁１８の開弁により、主燃料室１３ａ内の燃料が副燃料室１７ａ内に流れ込み、蓄えられる。

また、副デリバリパイプ１７（燃料戻し路）には、副燃料圧センサ３８が取り付けられている。この副燃料圧センサ３８（副燃料圧検出手段）は、ＥＣＵ２に接続されており、副燃料室１７ａ内の燃料圧である副燃料圧Ｐｓｕｂを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、副デリバリパイプ１７は、燃料戻し路１９を介して燃料タンク１１に接続されており、この燃料戻し路１９には、低圧リリーフ弁２０が設けられている。この低圧リリーフ弁２０（リリーフ弁）は、機械式のものであり、電磁制御弁１８の開弁などにより、副燃料圧Ｐｓｕｂが所定の設定圧Ｐｓｕｂ＿ｍａｘ（例えば２０ＭＰａ）を超えたときに、開弁する。これにより、副燃料室１７ａ内の燃料が燃料タンク１１内に戻され、副燃料圧Ｐｓｕｂが所定の設定圧Ｐｓｕｂ＿ｍａｘまで低減される。

以上の構成により、この燃料供給装置１０では、高圧ポンプＰ２の運転状態、電磁制御弁１８の開閉状態、および燃料噴射弁６の開閉状態により、主燃料圧Ｐｍａｉｎが所定の設定値Ｐｍａｉｎ＿ｍａｘを上限とする範囲内で変更される。また、副燃料圧Ｐｓｕｂは、電磁制御弁１８の開弁により、所定の設定値Ｐｓｕｂ＿ｍａｘを上限として高められる。また、ＥＣＵ２により、後述するように、主燃料圧Ｐｍａｉｎおよび副燃料圧Ｐｓｕｂが制御される。

一方、図２に示すように、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ３９、バッテリ電圧センサ４０およびイグニッション・スイッチ（以下「ＩＧ・ＳＷ」という）４１が接続されている。このアクセル開度センサ３９は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、バッテリ電圧センサ４０は、図示しないバッテリの電圧（以下「バッテリ電圧」という）ＶＢを表す検出信号をＥＣＵ２に出力し、ＩＧ・ＳＷ４１は、イグニッションキー（図示せず）操作によりＯＮ／ＯＦＦされるとともに、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ３０〜４０の検出信号およびＩＧ・ＳＷ４１のＯＮ／ＯＦＦ信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、各種の制御を実行する。具体的には、高圧ポンプＰ２および電磁制御弁１８を介して、主燃料圧Ｐｍａｉｎおよび副燃料圧Ｐｓｕｂを制御する。さらに、スロットル弁機構５を介して、吸入空気量を制御するとともに、燃料噴射弁６および点火プラグ７を介して、燃料噴射制御および点火時期制御をそれぞれ実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、減圧条件判定手段、弁制御手段、増圧条件判定手段、目標主燃料圧設定手段、制御手段、フィルタ値算出手段および目標燃料圧設定手段に相当する。

以下、ＥＣＵ２により実行される各種の制御処理について説明する。図４は、プログラムタイマの設定により、所定周期ΔＴｋ（例えば５ｍｓｅｃ）で割込み実行される制御処理を示している。この処理では、同図に示すように、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、後述するように、吸入空気量制御を実行し、次いで、ステップ２で、後述するように、燃料圧制御を実行した後、本処理を終了する。

次に、図５を参照しながら、上述した吸入空気量制御処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、スロットル弁開度ＴＨを制御することにより、吸入空気量を制御するものである。この処理では、まず、ステップ１０で、スロットル弁故障フラグＦ＿ＴＨＮＧが「１」であるか否かを判別する。このスロットル弁故障フラグＦ＿ＴＨＮＧは、図示しない故障判定処理において、スロットル弁機構５が故障していると判定されたときには「１」に、正常であると判定されたときには「０」にそれぞれ設定される。

ステップ１０の判別結果がＮＯで、スロットル弁機構５が正常であるときには、ステップ１１に進み、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。

このエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴは、図示しない判定処理において、エンジン回転数ＮＥおよびＩＧ・ＳＷ４１の出力信号に応じて、エンジン始動制御中すなわちクランキング中であるか否かを判定することにより設定されるものであり、具体的には、エンジン始動制御中であるときには「１」に、それ以外のときには「０」にそれぞれ設定される。

ステップ１１の判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ１２に進み、目標開度ＴＨ＿ｃｍｄを、エンジン水温ＴＷに基づいて図６に示すテーブルを検索することにより、算出する。このテーブルでは、目標開度ＴＨ＿ｃｍｄは、エンジン水温ＴＷが所定値ＴＷＲＥＦ１より高い範囲では、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きい値に設定されているとともに、ＴＷ≦ＴＷＲＥＦ１の範囲では、所定値ＴＨｒｅｆに設定されている。これは、低水温時、エンジン３のフリクションが増大するので、それに対応するためである。

次いで、ステップ１３に進み、スロットル弁開度ＴＨのフィードバック制御処理を実行する。具体的には、スロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨ＿ｃｍｄに追従するように、所定のフィードバック制御アルゴリズム（例えば、後述する目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズム）により、スロットル弁機構５への制御信号の値を算出する。これにより、スロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨ＿ｃｍｄに追従するように、フィードバック制御される。この後、本処理を終了する。

一方、ステップ１１の判別結果がＮＯで、エンジン始動制御中でないときには、ステップ１４に進み、アクセル開度ＡＰが所定値ＡＰＲＥＦより小さいか否かを判別する。この所定値ＡＰＲＥＦは、アクセルペダルが踏まれていないことを判別するためのものであり、アクセルペダルが踏まれていないことを判別可能な値（例えば１゜）に設定されている。

ステップ１４の判別結果がＹＥＳで、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ１５に進み、触媒暖機制御の実行時間Ｔｃａｔ（エンジン３の始動終了直後からの経過時間の計時値）が所定値Ｔｃａｔｌｍｔ（所定時間；例えば３０ｓｅｃ）より小さいか否かを判別する。この触媒暖機制御は、排気管８に設けられた触媒装置内の触媒をエンジン始動後に急速に活性化させるためのものである。

ステップ１５の判別結果がＹＥＳのときには、触媒暖機制御を実行すべきであるとして、ステップ１６に進み、目標開度ＴＨ＿ｃｍｄを、触媒暖機制御の実行時間Ｔｃａｔおよびエンジン水温ＴＷに応じて、図７に示すマップを検索することにより、算出する。同図において、ＴＷ１〜ＴＷ３は、ＴＷ１＜ＴＷ２＜ＴＷ３の関係が成立するエンジン水温ＴＷの所定値を示している。

このマップでは、目標開度ＴＨ＿ｃｍｄは、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低いほど、触媒の活性化に要する時間が長くなるので、排気ガスボリュームを大きくすることで、触媒の活性化に要する時間を短縮するためである。これに加えて、このマップでは、目標開度ＴＨ＿ｃｍｄは、触媒暖機制御の実行時間Ｔｃａｔが短い間は、実行時間Ｔｃａｔが長いほど、より大きな値に設定され、実行時間Ｔｃａｔがある程度経過した後は、実行時間Ｔｃａｔが長いほど、より小さな値に設定されている。これは、実行時間Ｔｃａｔの経過に伴い、エンジン３の暖機が進むことで、フリクションが低下した場合において、吸入空気量を低減しないと、エンジン回転数ＮＥを目標値に維持するために点火時期が過剰にリタード制御された状態となり、燃焼状態が不安定になってしまうので、それを回避するためである。

次いで、前述したようにステップ１３を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１４またはステップ１５の判別結果がＮＯのとき、すなわちエンジン始動制御中でない場合において、アクセルペダルが踏まれているとき、またはＴｃａｔ≧Ｔｃａｔｌｍｔであるときには、ステップ１７に進み、目標開度ＴＨ＿ｃｍｄを、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図８に示すマップを検索することにより算出する。同図において、ＡＰ１〜ＡＰ３は、ＡＰ１＜ＡＰ２＜ＡＰ３の関係が成立するアクセル開度ＡＰの所定値を示しており、この点は以下の説明においても同様である。

このマップでは、目標開度ＴＨ＿ｃｍｄは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、エンジン３に対する要求出力が大きいことで、より大きな吸入空気量が要求されることによる。

次いで、前述したようにステップ１３を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１０の判別結果がＹＥＳで、スロットル弁機構５が故障しているときには、ステップ１８に進み、スロットル弁開度ＴＨのフィードバック制御を停止する。すなわち、スロットル弁機構５のＴＨアクチュエータ５ｂへの制御信号の出力を停止する。これにより、スロットル弁開度ＴＨは、前述した所定の初期開度に保持される。この後、本処理を終了する。

次に、図９を参照しながら、前述した燃料圧制御処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、高圧ポンプＰ２および電磁制御弁１８を制御することにより、主燃料圧Ｐｍａｉｎおよび副燃料圧Ｐｓｕｂを制御するものである。この処理では、まず、ステップ２０，２１で、ＲＡＭに記憶されている主燃料圧Ｐｍａｉｎおよび副燃料圧Ｐｓｕｂの値をそれぞれ読み込む。すなわち、Ｐｍａｉｎ，Ｐｓｕｂの値をサンプリングする。これらの主燃料圧Ｐｍａｉｎおよび副燃料圧Ｐｓｕｂの値は、後述するように、燃料噴射制御処理において算出される。

次いで、ステップ２２に進み、前述したエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ２３に進み、目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄを所定の始動時用値Ｐｍａｉｎ＿ｓｔに設定する。この所定の始動時用値Ｐｍａｉｎ＿ｓｔは、エンジン始動時間の短縮化と、エンジン始動に適した燃料噴霧とをバランス良く確保できる値（例えば２ＭＰａ）に設定されている。

次に、ステップ２４に進み、主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、燃料噴射を適切に実行可能な主燃料圧Ｐｍａｉｎが確保されていることを表すために、ステップ２５で、主燃料圧確保フラグＦ＿Ｐｍａｉｎ＿ＯＫを「１」に設定する。

一方、ステップ２４の判別結果がＮＯのときには、燃料噴射を適切に実行可能な主燃料圧Ｐｍａｉｎが確保されていないことを表すために、ステップ２６で、主燃料圧確保フラグＦ＿Ｐｍａｉｎ＿ＯＫを「０」に設定する。

ステップ２５または２６に続くステップ２７では、ポンプ制御入力Ｕｐｕｍｐを算出する。このポンプ制御入力Ｕｐｕｍｐは、高圧ポンプＰ２を制御するためのものであり、このポンプ制御入力Ｕｐｕｍｐの値に応じた制御信号が高圧ポンプＰ２に入力されることにより、高圧ポンプＰ２の運転が制御される。このポンプ制御入力Ｕｐｕｍｐは、具体的には、図１０に示すように算出される。

同図に示すように、まず、ステップ４０において、制御入力Ｕｓｌを下式（１）〜（７）に示す目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、算出する。また、下式（１）〜（７）における記号（ｋ）付きの各離散データは、前述した所定周期ΔＴｋに同期してサンプリング（または算出）されたデータであることを示しており、記号ｋは各離散データのサンプリングサイクルの順番を表している。例えば、記号ｋは今回の制御タイミングでサンプリングされた値であることを、記号ｋ−１は前回の制御タイミングでサンプリングされた値であることをそれぞれ示している。この点は、以下の離散データにおいても同様である。また、以下の説明では、各離散データにおける記号（ｋ）などを適宜、省略する。

上記式（１）において、Ｕｅｑは、等価制御入力であり、式（２）により算出される。同式（２）において、Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆは、目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄのフィルタ値であり、式（７）に示す１次遅れフィルタアルゴリズムにより算出される。同式（７）において、ＰＯＬＥ＿ｆは、−１＜ＰＯＬＥ＿ｆ＜０の関係が成立するように設定される目標値フィルタ設定パラメータである。また、式（２）において、ａ１，ａ２，ｂ１は後述する式（８）に示すモデルのモデルパラメータであり、ＰＯＬＥは、−１＜ＰＯＬＥ＜０の関係が成立するように設定される応答指定パラメータである。

また、式（１）において、Ｕｒｃｈは、到達則入力であり、式（３）により算出される。同式（３）において、Ｋｒｃｈは、所定の到達則ゲインであり、σは、式（５）により算出される切換関数である。同式（５）において、ｅは式（６）のように定義される追従誤差（偏差）である。さらに、式（１）において、Ｕａｄｐは、適応則入力であり、式（４）により算出される。同式（４）において、Ｋａｄｐは、所定の適応則ゲインである。以上の式（１）〜（７）により、制御入力Ｕｓｌは、−１≦Ｕｓｌ≦１の範囲内の値として算出される。

なお、以上の式（１）〜（７）は、主燃料圧Ｐｍａｉｎおよび制御入力Ｕｓｌの動特性の関係を表すモデルを、下式（８）のように定義し、このモデルに基づき、エンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＥ＿ｃｍｄに収束するように、目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御則を適用することにより、導出される。
Ｐｍａｉｎ（ｋ＋１）＝ａ１・Ｐｍａｉｎ（ｋ）＋ａ２・Ｐｍａｉｎ（ｋ−１）
＋ｂ１・Ｕｓｌ（ｋ） ……（８）

ステップ４０で以上のように制御入力Ｕｓｌを算出した後、ステップ４１に進み、ステップ４０で算出した制御入力Ｕｓｌが値０より大きいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、高圧ポンプＰ２を運転すべき状態すなわち増圧制御を実行すべき状態にあるとして、ステップ４２に進み、ポンプ制御入力Ｕｐｕｍｐを制御入力Ｕｓｌに設定した後、本処理を終了する。これにより、主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄに追従するように、高圧ポンプＰ２の運転がフィードバック制御される。

この場合、Ｕｓｌ＞０が成立するのは、σ（ｋ）＝ｅ（ｋ）＋ＰＯＬＥ・ｅ（ｋ）＜０が成立するときであり、例えば目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄが主燃料圧Ｐｍａｉｎよりも高い値に設定される増圧制御の場合には、Ｐｍａｉｎ＜Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆが成立しているときである。また、Ｕｓｌ＝１のとき、すなわちＵｐｕｍｐ＝１のときには、高圧ポンプＰ２の仕事が最大となるように構成されている。

一方、ステップ４１の判別結果がＮＯのときには、高圧ポンプＰ２を停止すべき状態にあるとして、ステップ４３に進み、ポンプ制御入力Ｕｐｕｍｐを値０に設定した後、本処理を終了する。これにより、高圧ポンプＰ２が停止される。

図９に戻り、ステップ２７で以上のようにポンプ制御入力Ｕｐｕｍｐを算出した後、ステップ２８に進み、バルブ制御入力Ｕｓｏｌを値０に設定する。このバルブ制御入力Ｕｓｏｌは、電磁制御弁１８を制御するためのものであり、このバルブ制御入力Ｕｓｏｌの値に応じた制御信号が電磁制御弁１８に入力されることにより、電磁制御弁１８の開度が制御される。具体的には、Ｕｓｏｌ＝０の場合、電磁制御弁１８が全閉状態に制御され、連通路１６が閉鎖される。このようにステップ２８を実行した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ２２の判別結果がＮＯで、エンジン始動制御中でないときには、ステップ２９に進み、アクセル開度ＡＰが前述した所定値ＡＰＲＥＦより小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ３０に進み、触媒暖機制御の実行時間Ｔｃａｔが前述した所定値Ｔｃａｔｌｍｔより小さいか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳのときには、触媒暖機制御を実行すべきであるとして、ステップ３１に進み、目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄを所定の触媒暖機制御用値Ｐｍａｉｎ＿ａｓｔに設定する。この所定の触媒暖機制御用値Ｐｍａｉｎ＿ａｓｔは、触媒暖機制御において点火時期リタード制御の実行中、安定した燃焼状態を確保できるような主燃料圧Ｐｍａｉｎの値（例えば２０ＭＰａ）に設定されている。

次いで、前述したように、ステップ２７，２８を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２９またはステップ３０の判別結果がＮＯのとき、すなわちエンジン始動制御中でない場合において、アクセルペダルが踏まれているとき、またはＴｃａｔ≧Ｔｃａｔｌｍｔであるときには、ステップ３２に進み、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図１１に示すマップを検索することにより、通常運転用値Ｐｍａｉｎ＿ｍａｐを算出する。

このマップでは、通常運転用値Ｐｍａｉｎ＿ｍａｐは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、エンジン３に対する要求出力が大きいことで、より高い主燃料圧Ｐｍａｉｎが要求されることによる。

ステップ３２に続くステップ３３では、目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄを上記通常運転用値Ｐｍａｉｎ＿ｍａｐに設定する。次いで、ステップ３４に進み、前述したステップ２７と同様に、図１０に示す算出処理により、ポンプ制御入力Ｕｐｕｍｐを算出する。

次に、ステップ３５に進み、バルブ制御入力Ｕｓｏｌを算出する。このバルブ制御入力Ｕｓｏｌの算出は、具体的には、図１２に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ５０において、ＤＰｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆ＞０およびＰｍａｉｎ＜Ｐｓｕｂがいずれも成立しているか否かを判別する。これらの条件は、副燃料圧Ｐｓｕｂを主燃料室１３ａ内に導入することで主燃料圧Ｐｍａｉｎを高めるアシストモードの実行条件を表している。このＤＰｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆは、目標主燃料圧のフィルタ値の今回値と前回値との偏差［Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆ（ｋ）−Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆ（ｋ−１）］として算出される。すなわち、目標主燃料圧のフィルタ値Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆが増大方向にあり、主燃料圧Ｐｍａｉｎの増圧制御が実行される場合において、副燃料圧Ｐｓｕｂが主燃料圧Ｐｍａｉｎよりも高いときには、アシストモードの実行条件が成立していると判別される。

ステップ５０の判別結果がＹＥＳで、アシストモードの実行条件が成立しているときには、ステップ５１に進み、バルブ制御入力Ｕｓｏｌを値１に設定した後、本処理を終了する。なお、このようにＵｓｏｌが値１に設定されたときには、電磁制御弁１８が全開状態に制御される。

一方、ステップ５０の判別結果がＮＯで、アシストモードの実行条件が成立していないときには、ステップ５２に進み、｜ｅ｜＜ｅ＿ｆｕｐ、Ｐｓｕｂ＜Ｐｓｕｂ＿ｃｍｄおよびＰｍａｉｎ＞Ｐｍａｉｎ＿ｍｓｅｔがいずれも成立しているか否かを判別する。これらの条件は、主燃料圧Ｐｍａｉｎを副燃料室１７ａ内に導入することにより副燃料圧Ｐｓｕｂを高める充填モードの実行条件を表している。

具体的には、ｅ＿ｆｕｐは、所定のしきい値であり、追従誤差の絶対値｜ｅ｜がかなり小さい値になっているか否か、すなわち主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄにかなり近づいているか否かを判別できる値（例えば１ＭＰａ）に設定されている。また、Ｐｍａｉｎ＿ｍｓｅｔは、充填モードを実行可能な主燃料圧Ｐｍａｉｎの所定値（例えば２０Ｍｐａ）であり、Ｐｓｕｂ＿ｃｍｄは、副燃料圧Ｐｓｕｂの所定の目標値（例えば１６ＭＰａ）である。

ステップ５２の判別結果がＹＥＳで、充填モードの実行条件が成立しているときには、前述したように、ステップ５１を実行した後、本処理を終了する。これにより、電磁制御弁１８が全開状態に制御され、主燃料圧Ｐｍａｉｎが副燃料室１７ａ内に導入されることにより、副燃料圧Ｐｓｕｂが高められる。

一方、ステップ５２の判別結果がＮＯで、充填モードの実行条件が成立していないときには、ステップ５３に進み、Ｕｓｌ＜Ｕｓｌ＿ｄｅｃおよびＰｍａｉｎ＞Ｐｍａｉｎ＿ｍｓｅｔがいずれも成立しているか否かを判別する。これらの条件は、主燃料圧Ｐｍａｉｎを副燃料室１７ａ内に導入することにより主燃料圧Ｐｍａｉｎを低減する減圧モードの実行条件を表している。

具体的には、Ｕｓｌ＿ｄｅｃは、所定のしきい値であり、切換関数σの値が値０よりもかなり大きいか否かを判別できる値（例えば値−０．３）に設定されている。すなわち、Ｕｓｌ＜Ｕｓｌ＿ｄｅｃが成立するのは、σ≫０が成立しているときであり、例えば、目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄが主燃料圧Ｐｍａｉｎよりも低い値に設定された場合において、両者の乖離度合いが大きいときである。

ステップ５３の判別結果がＹＥＳで、減圧モードの実行条件が成立しているときには、前述したように、ステップ５１を実行した後、本処理を終了する。これにより、電磁制御弁１８が全開状態に制御されることによって、主燃料圧Ｐｍａｉｎが、連通路１６を介して副燃料室１７ａ内に導入され、低減される。

一方、ステップ５３の判別結果がＮＯのとき、すなわち、アシストモード、充填モードおよび減圧モードの実行条件がいずれも成立していないときには、ステップ５４に進み、バルブ制御入力Ｕｓｏｌを値０に設定した後、本処理を終了する。これにより、電磁制御弁１８が全閉状態に制御される。

図９に戻り、ステップ３５において、以上のようにバルブ制御入力Ｕｓｏｌを算出した後、本処理を終了する。

次に、図１３を参照しながら、ＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ６０で、前述した主燃料圧確保フラグＦ＿Ｐｍａｉｎ＿ＯＫが「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、燃料噴射を適切に実行可能な主燃料圧Ｐｍａｉｎが確保されているときには、ステップ６１に進み、後述するように、燃料噴射制御処理を実行する。次いで、ステップ６２に進み、後述するように、点火時期制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ６０の判別結果がＮＯで、燃料噴射を適切に実行可能な主燃料圧Ｐｍａｉｎが確保されていないときには、ステップ６３に進み、燃料噴射制御処理および点火時期制御処理を停止した後、本処理を終了する。これにより、燃料噴射弁６による燃料噴射および点火プラグ７による点火が停止される。

次に、図１４を参照しながら、上記燃料噴射制御処理について説明する。この処理では、以下に述べるように、燃料噴射時間Ｔｃｙｌが気筒３ａごとすなわち燃料噴射弁６ごとに算出される。

まず、ステップ７０で、主燃料圧Ｐｍａｉｎを下式（９）により算出する。
Pmain＝[Pmain'(m)＋Pmain'(m-1)＋……＋Pmain'(m-w+1)］／w ……（９）
ここで、Ｐｍａｉｎ’は、主燃料圧センサ３７の検出信号に基づき、ＣＲＫ信号の発生タイミングに同期してサンプリングされた主燃料圧のサンプリング値を示しており、ｗは、正の所定値（例えば値６）である。また、記号（ｍ）は、各離散データのサンプリングの順番を表している。

上記式（９）に示すように、主燃料圧Ｐｍａｉｎは、サンプリング値Ｐｍａｉｎ’の移動平均値として算出される。これは、高圧ポンプＰ２の吐出圧の変動に起因して主燃料圧Ｐｍａｉｎが変動した場合でも、その影響を回避しながら、主燃料圧Ｐｍａｉｎを適切に算出するためである。なお、このように算出された主燃料圧Ｐｍａｉｎは、ＲＡＭ内に記憶されるとともに、前述したように、燃料圧制御処理の際に読み出される。

ステップ７０に続くステップ７１では、副燃料圧Ｐｓｕｂを下式（１０）により算出する。
Psub＝[Psub'(m)＋Psub'(m-1)＋……＋Psub'(m-w+1)］／w ……（１０）
ここで、Ｐｓｕｂ’は、副燃料圧センサ３８の検出信号に基づき、ＣＲＫ信号の発生に同期してサンプリングされた副燃料圧のサンプリング値を示している。

上記式（１０）に示すように、副燃料圧Ｐｓｕｂは、サンプリング値Ｐｓｕｂ’の移動平均値として算出される。これは、高圧ポンプＰ２の吐出圧の変動や電磁制御弁１８の開弁に起因して副燃料圧Ｐｓｕｂが変動した場合でも、その影響を回避しながら、副燃料圧Ｐｓｕｂを適切に算出するためである。なお、このように算出された副燃料圧Ｐｓｕｂは、ＲＡＭ内に記憶されるとともに、前述したように、燃料圧制御処理の際に読み出される。

ステップ７１に続くステップ７２では、空気流量Ｇｔｈを下式（１１）により算出する。
Gth＝[Gth'(m)＋Gth'(m-1)＋……＋Gth'(m-w+1)］／w ……（１１）
ここで、Ｇｔｈ’は、スロットル弁開度センサ３１の検出信号に基づき、ＣＲＫ信号の発生に同期してサンプリングされた空気流量のサンプリング値を示している。

上記式（１１）に示すように、空気流量Ｇｔｈは、サンプリング値Ｇｔｈ’の移動平均値として算出される。これは、吸気脈動に起因して空気流量が変動した場合でも、その影響を回避しながら、空気流量Ｇｔｈを適切に算出するためである。

次いで、ステップ７３で、下式（１２）により、吸入空気量Ｇｃｙｌを気筒３ａごとに算出する。

この式（１２）において、Ｖｂは吸気管内体積を、Ｒは所定の気体定数をそれぞれ表している。また、式（１２）における記号（ｎ）付きの吸気管内絶対圧ＰＢＡの離散データは、ＴＤＣ信号の発生タイミングに同期してサンプリングされたデータであることを示しており、記号ｎは離散データのサンプリングサイクルの順番を表している。例えば、ＰＢＡ（ｎ）は、今回の制御タイミングでサンプリングされた吸気管内絶対圧の今回値を、ＰＢＡ（ｎ−１）は、前回の制御タイミングでサンプリングされた値であることをそれぞれ示している。なお、以下の説明では、各離散データにおける記号（ｎ）などを適宜、省略する。

次に、ステップ７４に進み、下式（１３）により、燃料量Ｍｉｎｊを燃料噴射弁６ごとに算出する。
Ｍｉｎｊ＝Ｋｇｔ・ＫＣＭＤ・ＫＡＦ・Ｇｃｙｌ ……（１３）

上記式（１３）において、Ｋｇｔは、燃料噴射弁６ごとに予め設定される換算係数である。ＫＣＭＤは、目標空燃比（当量比換算値）であり、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップ検索により算出される。また、ＫＡＦは、空燃比補正係数であり、空燃比フィードバック制御の実行中は、フィードバック補正係数ＫＳＴＲを目標空燃比ＫＣＭＤで除算した値に設定され、空燃比フィードバック制御の停止中は、値１に設定される。このフィードバック補正係数ＫＳＴＲは、前述した式（１）〜（７）と同様の、図示しない目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、検出空燃比ＫＡＣＴが目標空燃比ＫＣＭＤに追従するように算出される。

ステップ７４に続くステップ７５では、燃料圧補正係数Ｋｄｐを、主燃料圧Ｐｍａｉｎと吸気管内絶対圧ＰＢＡとの偏差ＤＰｍ（＝Ｐｍａｉｎ−ＰＢＡ）に応じて、図１５に示すテーブルを検索することにより、算出する。このテーブルでは、燃料圧補正係数Ｋｄｐは、偏差ＤＰｍが所定値ＤＰｍ１のとき（例えばＰｍａｉｎ＝１０ＭＰａで、ＰＢＡが大気圧のときの値）に、Ｋｄｐ＝１となるように正規化されているとともに、偏差ＤＰｍが大きいほど、より小さい値になるように設定されている。

次に、ステップ７６に進み、基本燃料噴射時間Ｔｃｙｌ＿ｂａｓｅを、燃料量Ｍｉｎｊに応じて図１６に示すテーブルを検索することにより、算出する。このテーブルでは、基本燃料噴射時間Ｔｃｙｌ＿ｂａｓｅは、燃料量Ｍｉｎｊが大きいほど、より大きい値に設定されている。また、Ｍｉｎｊ＝０付近の領域では、燃料噴射弁６の開弁時の応答遅れを補償するために、それ以外の領域よりも、燃料量Ｍｉｎｊの増大に対する増大度合いがより大きくなるように設定されている。

次いで、ステップ７７に進み、無効補正値ＴｉＶＢを、バッテリ電圧ＶＢに応じて図１７に示すテーブルを検索することにより、算出する。同図に示すように、この無効補正値ＴｉＶＢは、バッテリ電圧ＶＢが低いほど、より大きい値に設定されている。これは、バッテリ電圧ＶＢが低いほど、燃料噴射時において燃料噴射弁６が実際に開くまでの遅れがより大きくなるので、それを補償するためである。

次に、ステップ７８に進み、下式（１４）により、燃料噴射時間Ｔｃｙｌを算出した後、本処理を終了する。
Ｔｃｙｌ＝Ｋｄｐ・Ｔｃｙｌ＿ｂａｓｅ＋ＴｉＶＢ ……（１４）

これにより、以上のように算出された燃料噴射時間Ｔｃｙｌに応じて、燃料噴射弁６の開弁時間およびその開弁タイミングが制御される。なお、以上のように算出された燃料噴射時間Ｔｃｙｌに、所定の付着補正処理を施すことにより、最終的な燃料噴射時間を算出するように構成してもよい。

次に、図１８を参照しながら、前述した点火時期制御処理について説明する。この処理では、以下に述べるように、点火時期Ｉｇｌｏｇが気筒３ａごとすなわち点火プラグ７ごとに算出される。まず、ステップ９０で、前述したスロットル弁故障フラグＦ＿ＴＨＮＧが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、スロットル弁機構５が正常であるときには、ステップ９１に進み、前述したエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。

このステップ９１の判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ９２に進み、点火時期Ｉｇｌｏｇを、所定の始動時用値Ｉｇ＿ｃｒｋ（例えばＢＴＤＣ１０゜）に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ９１の判別結果がＮＯで、エンジン始動制御中でないときには、ステップ９３に進み、アクセル開度ＡＰが前述した所定値ＡＰＲＥＦより小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ９４に進み、触媒暖機制御の実行時間Ｔｃａｔが前述した所定値Ｔｃａｔｌｍｔより小さいか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、Ｔｃａｔ＜Ｔｃａｔｌｍｔのときには、触媒暖機制御を実行すべきであるとして、ステップ９５に進み、触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔを算出する。この触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔは、具体的には、下式（１５）〜（１７）の応答指定型制御アルゴリズム（スライディングモード制御アルゴリズムまたはバックステッピング制御アルゴリズム）により、算出される。

上記式（１５）において、Ｉｇ＿ａｓｔ＿ｂａｓｅは、所定の触媒暖機用の基準点火時期（例えばＢＴＤＣ５゜）を表し、Ｋｒｃｈ＿ｉｇ，Ｋａｄｐ＿ｉｇは、所定のフィードバックゲインを表している。また、σ＿ｉｇは、式（１６）のように定義される切換関数である。同式（１６）において、ｐｏｌｅ＿ｉｇは、−１＜ｐｏｌｅ＿ｉｇ＜０の関係が成立するように設定される応答指定パラメータであり、Ｅｎａｓｔは、式（１７）により算出される追従誤差である。式（１７）において、ＮＥ＿ａｓｔは、所定の触媒暖機用の目標回転数（例えば１８００ｒｐｍ）である。以上の制御アルゴリズムにより、触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔは、エンジン回転数ＮＥを上記触媒暖機用の目標回転数ＮＥ＿ａｓｔに収束させる値として、算出される。

次いで、ステップ９６に進み、点火時期Ｉｇｌｏｇを上記触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔに設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ９３または９４の判別結果がＮＯのとき、すなわちアクセルペダルが踏まれているとき、またはＴｃａｔ≧Ｔｃａｔｌｍｔであるときには、ステップ９７に進み、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、図１９に示すマップを検索することにより、通常運転用値Ｉｇ＿ｍａｐを算出する。

同図において、ＰＢＡ１〜ＰＢＡ３は、ＰＢＡ１＜ＰＢＡ２＜ＰＢＡ３の関係が成立する吸気管内絶対圧ＰＢＡの所定値である。同図に示すように、このマップでは、通常運転用値Ｉｇ＿ｍａｐは、吸気管内絶対圧ＰＢＡおよびエンジン回転数ＮＥが高い領域では、より遅角側の値に設定されている。これは、高負荷域でのノッキングの発生を回避するためである。

次いで、ステップ９８に進み、点火時期Ｉｇｌｏｇを上記通常運転用値Ｉｇ＿ｍａｐに設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ９０の判別結果がＹＥＳで、スロットル弁機構５が故障しているときには、ステップ９９に進み、故障時用値Ｉｇ＿ｆｓを算出する。この故障時用値Ｉｇ＿ｆｓは、具体的には、下式（１８）〜（２０）の応答指定型制御アルゴリズム（スライディングモード制御アルゴリズムまたはバックステッピング制御アルゴリズム）により、算出される。

上記式（１８）において、Ｉｇ＿ｆｓ＿ｂａｓｅは、所定の故障時用の基準点火時期（例えばＴＤＣ±０゜）を表し、Ｋｒｃｈ＿ｉｇ^#，Ｋａｄｐ＿ｉｇ^#は、所定のフィードバックゲインを表している。また、σ＿ｉｇ^#は、式（１９）のように定義される切換関数である。同式（１９）において、ｐｏｌｅ＿ｉｇ^#は、−１＜ｐｏｌｅ＿ｉｇ^#＜０の関係が成立するように設定される応答指定パラメータであり、Ｅｎｆｓは、式（２０）により算出される追従誤差である。式（２０）において、ＮＥ＿ｆｓは、所定の故障時目標回転数（例えば２０００ｒｐｍ）である。以上の制御アルゴリズムにより、故障時用値Ｉｇ＿ｆｓは、エンジン回転数ＮＥを上記故障時目標回転数ＮＥ＿ｆｓに収束させる値として、算出される。

次いで、ステップ１００に進み、点火時期Ｉｇｌｏｇを上記故障時用値Ｉｇ＿ｆｓに設定した後、本処理を終了する。

次に、以上のように構成された本実施形態の燃料圧制御装置１による主燃料圧Ｐｍａｉｎおよび副燃料圧Ｐｓｕｂの制御結果について説明する。図２０は、本実施形態の燃料圧制御装置１による制御結果例を示しており、図２１は、比較のために、電磁制御弁１８を常に全閉状態に保持し、主燃料圧Ｐｍａｉｎのみを制御した場合の制御結果例を示している。なお、両図中のＭｐｕｍｐは、高圧ポンプＰ２の燃料の吐出量を表している。

両図を参照すると、目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄがより低い値に設定され、減圧制御が開始された場合（時刻ｔ１およびｔ１１）、それ以降における主燃料圧Ｐｍａｉｎの低下度合いは、本実施形態の制御結果の方が、比較例よりも大きくなっていることが判る。また、本実施形態の制御結果では、時刻ｔｘにおいて、主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄまで低減され、減圧制御が終了しているのに対して、比較例の制御結果では、増圧制御が開始された時点（時刻ｔ１２）においても、主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄまで低減されていないことが判る。このように、本実施形態の燃料圧制御装置１によれば、電磁制御弁１８を開放し、主燃料室１３ａ内の燃料を連通路１６を介して副デリバリパイプ１７側に流入させることにより、主燃料圧Ｐｍａｉｎをより迅速かつ効果的に減圧制御できることが判る。

さらに、目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄがより高い値に設定され、増圧制御が開始された場合、増圧制御中（時刻ｔ２〜ｔ３およびｔ１２〜ｔ１３）における主燃料圧Ｐｍａｉｎの上昇度合いも、本実施形態の制御結果の方が、比較例よりも大きくなっており、言い換えれば、本実施形態の制御結果の方が、比較例よりも増圧に要する時間が短くなっていることが判る。これは、アシストモードの実行条件が成立し、電磁制御弁１８が開弁されることにより、高圧ポンプＰ２に加えて、副燃料圧Ｐｓｕｂを利用しながら、主燃料圧Ｐｍａｉｎが高められているためである。このように、本実施形態の燃料圧制御装置１によれば、主燃料圧Ｐｍａｉｎの増圧制御における初期応答性を向上させることができ、主燃料圧Ｐｍａｉｎをより迅速かつ効果的に増圧できることが判る。

以上のように、本実施形態の燃料供給装置１０によれば、電磁制御弁１８により連通路１６が閉鎖されている場合、高圧ポンプＰ２が運転されることにより主燃料室１３ａ内の燃料が増圧される。一方、電磁制御弁１８により連通路１６が開放されると、主燃料室１３ａ内の燃料が副燃料室１７ａ内に流れ込むことで、主燃料室１３ａ内が減圧されるとともに、副燃料圧Ｐｓｕｂが、低圧リリーフ弁２０により設定圧Ｐｓｕｂ＿ｍａｘに保持される。それにより、主燃料圧Ｐｍａｉｎを設定圧Ｐｓｕｂ＿ｍａｘまで減圧することができるので、この設定圧Ｐｓｕｂ＿ｍａｘを適切に設定することにより、従来よりも低い値まで減圧することが可能になり、従来よりも広い増減幅で変更することが可能になる。

また、燃料圧制御装置１によれば、上記のような燃料供給装置１０において、高圧ポンプＰ２および電磁制御弁１８を介して、主燃料圧Ｐｍａｉｎが制御されるので、主燃料圧Ｐｍａｉｎを従来よりも低い値まで迅速に減圧制御することができ、それにより、主燃料圧Ｐｍａｉｎを従来よりも広い制御幅で制御することができる。その結果、この燃料圧制御装置１によりガソリンエンジン３を制御することによって、低負荷運転時などには、燃料噴射弁６に供給する主燃料圧Ｐｍａｉｎを適切な値まで迅速に減圧させることができ、それにより、空燃比制御における良好な制御精度を確保でき、安定した運転状態を確保できる。同じ理由により、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることによって、気筒内壁に付着する燃料量を減少させることができ、それにより、未燃ＨＣを減少させ、排ガス特性を向上させることができる。これに加えて、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることにより、混合気を適切な状態で形成でき、燃焼効率を向上させることができる。

また、減圧モード、アシストモードおよび充填モード以外のとき（ステップ５３の判別結果がＮＯのとき）には、電磁制御弁１８が閉弁され、燃料を蓄える室の容積がより小さくなるように制御されるので、燃料の増圧に要する時間を短縮することができ、その分、高圧ポンプＰ２の仕事を低減できる。その結果、エンジン３の運転効率を向上させることができる。

また、触媒暖機制御が終了するまでの間（Ｔｃａｔ＜Ｔｃａｔｌｍｔが成立している間）は、電磁制御弁１８が閉鎖され、燃料を蓄える室の容積がより小さな値に制御されることにより、触媒暖機制御中における燃料の増圧に要する時間を短縮できる。その結果、触媒暖機制御中、燃料噴射制御を精度良く実行することができ、燃焼の安定性を確保することができ、それにより、未燃ＨＣおよびスモーク（ＰＭ）の排出量を低減することができる。

さらに、アシストモードの実行条件が成立しているとき（ステップ５０の判別結果がＹＥＳのとき）には、電磁制御弁１８が開放されることにより、副燃料室１７ａ内の燃料が主燃料室１３ａに流れ込み、主燃料圧Ｐｍａｉｎが高められる。すなわち、高圧ポンプＰ２に加えて、副燃料圧Ｐｓｕｂを利用しながら、主燃料圧Ｐｍａｉｎを高めることができるので、主燃料圧Ｐｍａｉｎの増圧制御における初期応答性を向上させることができる。その結果、燃料噴射制御をさらに精度良く実行することができ、より良好な燃焼の安定性を確保することができ、それにより、未燃ＨＣおよびスモーク（ＰＭ）の排出量をさらに低減することができる。

また、充填モードのとき（ステップ５２の判別結果がＹＥＳのとき）、すなわち、追従誤差の絶対値｜ｅ｜が所定値ｅ＿ｆｕｐ未満で、主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄに近い値まで十分に制御されているときには、電磁制御弁１８が開放され、主燃料室１３ａ内の燃料が副燃料室１７ａ側に充填されるので、主燃料圧Ｐｍａｉｎの不足に起因する燃料噴射制御の制御精度の低下を回避しながら、高圧状態の燃料を副燃料室１７ａに充填し、副燃料圧Ｐｓｕｂを高めることができる。それにより、上述したアシストモードでの増圧制御を実行することができる。

また、一般に、高圧ポンプＰ２などの燃料ポンプおよび電磁制御弁１８を用いて燃料圧制御を実行した場合、これらの応答性が低いことに起因して、燃料圧がその目標値に対してオーバーシュートを生じやすく、その結果、燃料ポンプの仕事が必要以上に増大してしまう。これに対して、本実施形態の燃料圧制御装置１では、目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄに追従するように、高圧ポンプＰ２および電磁制御弁１８が制御されるので、主燃料圧Ｐｍａｉｎの目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄに対するオーバーシュートなどを回避でき、主燃料圧Ｐｍａｉｎの目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄへの追従性を高めることができる。その結果、高圧ポンプＰ２の仕事を低減することができ、エンジン３の燃費を向上させることができる。

また、本実施形態のような燃料圧制御装置１では、高圧ポンプＰ２の運転中、電磁制御弁１８が開放されると、主燃料室１３ａに加えられる副燃料圧Ｐｓｕｂは、主燃料圧Ｐｍａｉｎの制御における外乱として作用し、主燃料圧Ｐｍａｉｎが振動状態になる可能があるものの、上記のように、目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、主燃料圧Ｐｍａｉｎを制御することによって、副燃料圧Ｐｓｕｂの外乱的な影響に起因して主燃料圧Ｐｍａｉｎが振動状態になるのを回避しながら、主燃料圧Ｐｍａｉｎを目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄに追従させることができる。その結果、燃料噴射制御の制御精度を向上させることができる。

なお、第１実施形態は、アシストモード、充填モードおよび減圧モードのときには、Ｕｓｏｌ＝１とし、電磁制御弁１８を全開状態に制御するように構成した例であるが、これらのモードにおいて、電磁制御弁１８を全閉状態と全開状態の中間の開度に制御するように構成してもよい。

次に、第２実施形態に係る燃料供給装置１０Ａおよび燃料圧制御装置１Ａについて説明する。図２２に示すように、この燃料供給装置１０Ａは、第１実施形態の燃料供給装置１０（図３参照）と一部を除いて同様に構成されているので、以下、第１実施形態の燃料供給装置１０と同じ構成については、同じ符号を付し、その説明は省略するとともに、異なる点についてのみ説明する。

図２２および図３を比較すると明らかなように、この燃料供給装置１０Ａは、第１実施形態の燃料供給装置１０において、副デリバリパイプ１７および低圧リリーフ弁２０を省略した構成を備えている。そのため、第２実施形態の燃料圧制御装置１Ａでは、第１実施形態の燃料圧制御装置１における、副デリバリパイプ１７内の副燃料圧Ｐｓｕｂを検出する副燃料圧センサ３８が省略されている。

また、燃料圧制御装置１Ａによる燃料圧制御処理は、第１実施形態の燃料圧制御装置１による図９の燃料圧制御処理において、ステップ３５のバルブ制御入力Ｕｓｏｌの算出処理の内容のみが異なっており、それ以外は同様に構成されている。この燃料圧制御装置１Ａでは、バルブ制御入力Ｕｓｏｌの算出処理は、図２３に示すように実行される。

まず、ステップ１１０で、制御入力Ｕｓｌが値０より小さいか否かを判別する。この条件は、主燃料圧Ｐｍａｉｎを燃料タンク１１側に逃がすことにより主燃料圧Ｐｍａｉｎを低減する減圧モードの実行条件を表しており、この場合、Ｕｓｌ＜０が成立するのは、σ＞０が成立しているときであり、例えば、目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄが主燃料圧Ｐｍａｉｎよりも低い値に設定される減圧制御の場合には、Ｐｍａｉｎ＞Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆが成立しているときである。

ステップ１１０の判別結果がＹＥＳで、減圧モードの実行条件が成立しているときには、ステップ１１１に進み、バルブ制御入力Ｕｓｏｌを−Ｕｓｌに設定した後、本処理を終了する。これにより、電磁制御弁１８の開度が値−Ｕｓｌに応じた値に制御され、主燃料圧Ｐｍａｉｎの減圧制御が実行される。

一方、ステップ１１０の判別結果がＮＯで、減圧モードの実行条件が成立していないときには、ステップ１１２に進み、バルブ制御入力Ｕｓｏｌを値０に設定した後、本処理を終了する。これにより、電磁制御弁１８が閉弁状態に保持される。

次に、以上のように構成された第２実施形態の燃料圧制御装置１Ａによる主燃料圧Ｐｍａｉｎの制御結果について説明する。図２４は、第２実施形態の燃料圧制御装置１Ａによる制御結果例を示している。同図および前述した図２１を参照しながら、すると、目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄがより低い値に設定され、減圧制御が開始された場合（時刻ｔ２１およびｔ１１）、それ以降における主燃料圧Ｐｍａｉｎの低下度合いは、第２実施形態の制御結果の方が、比較例よりも大きくなっていることが判る。

また、第２実施形態の制御結果では、時刻ｔｙにおいて、主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄまで低減され、減圧制御が終了しているのに対して、比較例の制御結果では、増圧制御が開始された時点（時刻ｔ１２）においても、主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄまで低減されていないことが判る。以上のように、第２実施形態の燃料圧制御装置１Ａによれば、第１実施形態の燃料圧制御装１と同様に、電磁制御弁１８を開放し、主燃料室１３ａ内の燃料を燃料戻し路１９を介して燃料タンク１１側に戻すことにより、主燃料圧Ｐｍａｉｎをより迅速かつ効果的に減圧制御できることが判る。

さらに、目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄがより高い値に設定され、増圧制御が開始された場合、増圧制御中（時刻ｔ２２〜ｔ２３およびｔ１２〜ｔ１３）における主燃料圧Ｐｍａｉｎの上昇度合いは、第２実施形態および比較例の両者とも同じ程度になっていることが判る。

また、図２５は、第２実施形態の燃料圧制御装置１Ａによる燃料圧制御の制御結果と、第１実施形態の燃料圧制御装置１による燃料圧制御の制御結果とを同一タイミングで比較したものである。同図に示すように、増圧制御が開始された場合（時刻ｔ３１）、それ以降における主燃料圧Ｐｍａｉｎの上昇度合いは、第１実施形態の方が、副燃料圧Ｐｓｕｂを用いた分、第２実施形態の方よりも大きくなっている。すなわち、第１実施形態のように、副燃料圧Ｐｓｕｂを利用することにより、主燃料圧Ｐｍａｉｎの増圧制御における初期応答性を高めることができ、その分、主燃料圧Ｐｍａｉｎの増圧に要する時間を短縮できることが判る。

一方、減圧制御が開始された場合（時刻ｔ３２）、それ以降における主燃料圧Ｐｍａｉｎの低下度合いは、初期の段階では、両者はほとんど同じ変わらないとともに、第２実施形態の方が、燃料戻し路１９が開放状態にあることにより、より低い値まで減圧可能であることが判る。

以上のように、第２実施形態の燃料圧制御装置１Ａによれば、第１実施形態の燃料圧制御装置１と同様に、主燃料圧Ｐｍａｉｎをより迅速かつ効果的に減圧制御でき、それにより、燃料圧を従来よりも広い制御幅で制御することができる。その結果、第１実施形態の燃料圧制御装置１と同様に、低負荷運転時などには、空燃比制御における良好な制御精度を確保でき、安定した運転状態を確保できる。同じ理由により、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることによって、気筒内壁に付着する燃料量を減少させることができ、それにより、未燃ＨＣを減少させ、排ガス特性を向上させることができる。これに加えて、燃料噴霧における適切なペネトレーションを確保できることにより、混合気を適切な状態で形成でき、燃焼効率を向上させることができる。

これに加えて、第１実施形態の燃料圧制御装置１と同様に、目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、主燃料圧Ｐｍａｉｎが目標主燃料圧Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄに追従するように、高圧ポンプＰ２および電磁制御弁１８が制御されるので、前述した作用効果を得ることができる。

なお、各実施形態は、本発明の燃料供給装置および燃料圧制御装置をガソリンを燃料とする内燃機関に適用した例であるが、本発明の燃料供給装置および燃料圧制御装置はこれに限らず、ディーゼルエンジンなどの、燃料が燃料噴射弁により気筒内に直接噴射される内燃機関に適用可能である。

また、各実施形態は、制御弁として電磁制御弁１８を用いた例であるが、制御弁はこれに限らず、開閉を電気的に制御可能なものであればよい。例えば、電気モータ式の電動弁を用いてもよい。

本発明の第１実施形態に係る燃料供給装置および燃料圧制御装置が適用された内燃機関の概略構成を模式的に示す図である。 燃料圧制御装置の概略構成を示すブロック図である。 燃料供給装置の概略構成を模式的に示す図である。 所定周期ΔＴｋで実行される制御処理を示すフローチャートである。 吸入空気量制御処理を示すフローチャートである。 エンジン始動制御中、目標開度ＴＨ＿ｃｍｄの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 触媒暖機制御中、目標開度ＴＨ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例を示す図である。 通常運転中、目標開度ＴＨ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例を示す図である。 燃料圧制御処理を示すフローチャートである。 ポンプ制御入力Ｕｐｕｍｐの算出処理を示すフローチャートである。 通常運転用値Ｐｍａｉｎ＿ｍａｐの算出に用いるマップの一例を示す図である。 バルブ制御入力Ｕｓｏｌの算出処理を示すフローチャートである。 ＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される制御処理を示すフローチャートである。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 燃料圧補正係数Ｋｄｐの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 基本燃料噴射時間Ｔｃｙｌ＿ｂａｓｅの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 無効補正値ＴｉＶＢの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。 点火時期制御処理を示すフローチャートである。 通常運転用値Ｉｇ＿ｍａｐの算出に用いるマップの一例を示す図である。 第１実施形態の燃料圧制御装置による燃料圧の制御結果例を示すタイミングチャートである。 比較例の燃料圧の制御結果を示すタイミングチャートである。 第２実施形態に係る燃料供給装置の概略構成を模式的に示す図である。 第２実施形態の燃料圧制御処理におけるバルブ制御入力Ｕｓｏｌの算出処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の燃料圧制御装置による燃料圧の制御結果例を示すタイミングチャートである。 第１および第２実施形態の燃料圧制御装置による燃料圧の制御結果を比較するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１，１Ａ 燃料圧制御装置
２ ＥＣＵ（減圧条件判定手段、弁制御手段、増圧条件判定手段、目標主燃料圧設 定手段、制御手段、フィルタ値算出手段、目標燃料圧設定手段）
３ 内燃機関
３ａ 気筒
６ 燃料噴射弁
１１ 燃料タンク（燃料貯蔵室）
１３ａ 主燃料室（燃料室）
１６ 連通路（燃料戻し路）
１７ａ 副燃料室（燃料戻し路）
１８ 電磁制御弁（制御弁）
１９ 燃料戻し路
Ｐ２ 高圧ポンプ（燃料ポンプ）
３７ 主燃料圧センサ（主燃料圧検出手段、燃料圧検出手段）
３８ 副燃料圧センサ（副燃料圧検出手段）
Ｐｍａｉｎ 主燃料圧（燃料圧）
Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ 目標主燃料圧（目標燃料圧）
Ｐｍａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆ 目標主燃料圧のフィルタ値
Ｐｓｕｂ 副燃料圧
Ｐｓｕｂ＿ｍａｘ 所定の設定圧
Ｔｃａｔｌｍｔ 所定値（所定時間）
ｅ 追従誤差（偏差）
ｅ＿ｆｕｐ 所定値

Claims (4)

1. 連通路を介して互いに連通する主燃料室および副燃料室と、当該主燃料室および当該副燃料室に供給すべき燃料を貯蔵する燃料貯蔵室とを有し、当該主燃料室に加圧状態で蓄えられた燃料が燃料噴射弁を介して気筒内に噴射される筒内噴射式の内燃機関において、前記主燃料室内の燃料圧を制御する内燃機関の燃料圧制御装置であって、
   前記燃料貯蔵室内の燃料を増圧し、前記主燃料室に供給するための燃料ポンプと、
   前記連通路を開閉する制御弁と、
   前記主燃料室内の前記燃料圧である主燃料圧を検出する主燃料圧検出手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて、前記主燃料圧の目標となる目標主燃料圧を設定する目標主燃料圧設定手段と、
   前記検出された主燃料圧に応じて、前記制御弁を制御するとともに、目標値フィルタ型の２自由度応答指定型制御アルゴリズムを用いて、前記検出された主燃料圧が前記目標主燃料圧に追従するように、前記燃料ポンプを制御する制御手段と、
   を備え、
   当該制御手段は、
   前記主燃料圧を減圧する減圧条件が成立しているか否かを判定する減圧条件判定手段と、
   当該減圧条件判定手段の判定結果に基づき、前記制御弁を、前記減圧条件が成立しているときに開放し、成立していないときに閉鎖する弁制御手段と、
   を有し、
   当該弁制御手段は、前記減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、前記主燃料圧と前記目標主燃料圧との偏差の絶対値が所定値未満のときには、前記制御弁を開放することを特徴とする内燃機関の燃料圧制御装置。
2. 前記弁制御手段は、前記内燃機関の始動終了から所定時間が経過するまでの間は、前記減圧条件判定手段の判定結果にかかわらず、前記制御弁を閉鎖することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料圧制御装置。
3. 前記副燃料室内の燃料圧である副燃料圧を検出する副燃料圧検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記主燃料圧を増圧する増圧条件が成立しているか否かを判定する増圧条件判定手段をさらに有し、
   前記弁制御手段は、前記増圧条件判定手段の判定結果に基づき、前記増圧条件が成立している場合において、前記主燃料圧が前記副燃料圧よりも低いときには、前記制御弁を開放することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料圧制御装置。
4. 前記制御手段は、前記目標値フィルタ型の２自由度応答指定型制御アルゴリズムに含まれる目標値フィルタアルゴリズムを用いて、前記目標主燃料圧のフィルタ値を算出するフィルタ値算出手段をさらに有し、
   前記増圧条件判定手段は、当該フィルタ値算出手段によって今回の制御タイミングで算出された前記目標主燃料圧のフィルタ値と、前回の制御タイミングで算出された前記目標主燃料圧のフィルタ値との偏差が値０より大きいときに、前記増圧条件が成立していると判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料圧制御装置。

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