JP4806987B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒内に向けて高圧で燃料を噴射する燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）を備えた内燃機関またはこの燃料噴射手段に加えて吸気通路に向けて燃料を噴射する燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の制御装置に関し、特に、内燃機関の燃料系統を制御する技術に関する。

ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）と、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備え、エンジンの回転数や内燃機関の負荷に応じて、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料を噴き分けるエンジンが公知である。また、ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）のみを備える直墳エンジンも公知である。筒内噴射用インジェクタを含む高圧燃料系統においては、高圧燃料ポンプで燃圧が高められた燃料がデリバリーパイプを介して筒内噴射用インジェクタに供給され、筒内噴射用インジェクタは、内燃機関の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する。

また、コモンレール式燃料噴射系統を有するディーゼルエンジンも公知である。このコモンレール式燃料噴射系統においては、高圧燃料ポンプで燃圧が高められた燃料をコモンレールに蓄えておき、電磁弁の開閉によりコモンレールからディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する。

このような高圧燃料を発生させるために、内燃機関のクランクシャフトに連結されたドライブシャフトに設けられたカムによりシリンダを駆動する高圧燃料ポンプが用いられる。高圧燃料ポンプは、カムの回転によりシリンダ内で往復移動するポンププランジャーと、シリンダとポンププランジャーとにより構成される加圧室とを備えている。この加圧室には、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプと連通するポンプ供給パイプ、加圧室から燃料を流出させて燃料タンクに戻すリターンパイプおよび加圧室内の燃料を筒内噴射用インジェクタに向けて圧送する高圧デリバリパイプがそれぞれ接続されている。また、高圧燃料ポンプには、ポンプ供給パイプおよびリターンパイプと加圧室との間を開閉する電磁スピル弁が設けられている。

電磁スピル弁が開いた状態にあって、加圧室の容積が大きくなる方向にポンププランジャーが移動するとき、すなわち高圧燃料ポンプが吸入行程にあるとき、ポンプ供給パイプから加圧室内に燃料が吸入される。また、加圧室の容積が小さくなる方向にポンププランジャーが移動するとき、すなわち高圧燃料ポンプが圧送行程にあるときに電磁スピル弁を閉じると、ポンプ供給パイプおよびリターンパイプと加圧室との間が遮断され、加圧室内の燃料が高圧デリバリパイプを介して筒内噴射用インジェクタに圧送される。

このような高圧燃料ポンプにおいては、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間中のみ筒内噴射用インジェクタに向けて燃料が圧送されるため、電磁スピル弁の閉弁開始時期を制御することで（電磁スピル弁の閉弁期間を調整することで）燃料圧送量が調整されるようになる。すなわち、電磁スピル弁の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすることで燃料圧送量が多くなり、電磁スピル弁の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすることで燃料圧送量が少なくなる。

このように、フィードポンプから送り出された燃料を高圧燃料ポンプで加圧し、この加圧後の燃料を筒内噴射用インジェクタに向けて圧送することで、燃焼室に直接燃料を噴射供給する内燃機関にあっても、その燃料噴射を的確に行なうことができる。

この高圧燃料ポンプの圧送行程において、電磁スピル弁が閉じるときには、加圧室の容積が小さくなる過程にあるので、燃料が高圧デリバリパイプ側だけでなくリターンパイプ側にも流れようとする。この状態で、電磁スピル弁を閉じると、この閉弁動作に、上記のように流れようとする燃料による力が付勢され、電磁スピル弁が閉弁するときの衝撃力が大きくなる。そして、この衝撃の増大に伴い電磁スピル弁の作動音（閉弁の音）も大きくなり、こうした電磁スピル弁の作動音が電磁スピル弁の閉弁毎に連続的に発生するようになる。

特開２００１−４１０８８号公報（特許文献１）は、電磁スピル弁の閉弁毎に生じる連続的な作動音を低減することができる燃料ポンプの制御装置を開示する。この公報に開示された制御装置は、カムの回転によるシリンダとポンププランジャーとの相対移動に基づき加圧室の容積を変化させて加圧室に燃料を吸入するとともに同燃料を内燃機関の燃料噴射弁に向けて圧送する燃料ポンプと、加圧室から燃料を流出させるスピル通路と同加圧室との間を開閉するスピル弁とを備え、スピル弁を閉弁期間を制御することにより燃料ポンプから燃料噴射弁への燃料圧送量を調整する燃料ポンプの制御装置であって、内燃機関の運転状態に基づきスピル弁を制御することより、所定期間中における燃料ポンプの燃料圧送回数を調節して同燃料圧送一回当たりの燃料噴射弁の燃料噴射回数を変更するものであって、機関低負荷時には燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数を低減する制御手段を備える。

この燃料ポンプの制御装置によると、電磁スピル弁の連続的な作動音が相対的に大きくなる機関低負荷時に、燃料圧送一回当たりの燃料噴射回数を低減するので、一回の燃料圧送量が少なくてすむ。そのため、電磁スピル弁の閉弁開始時期を一層上死点寄りの時期とすることができる。上死点に向かうほど、ポンププランジャーとシリンダとの相対移動量を示すカム速度は小さくなる。これにより、電磁スピル弁の閉弁時におけるカム速度を小さくして電磁スピル弁の閉じる音を一層小さくすることができる。このように、電磁スピル弁の閉弁する音を小さくすることで、電磁スピル弁の閉弁毎に生じる連続的な作動音が低減できる。

また、特開２００５−１１３７０４号公報（特許文献２）は、レール圧の過渡時制御を、フィードバック制御によりエンストを生じさせることなく安定に行なえるようにするコモンレール式燃料噴射装置を開示する。このコモンレール式燃料噴射装置は、コモンレールのレール圧を所要の目標レール圧に制御するため、コモンレール内の実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたフィードバック制御によりコモンレール内に高圧燃料を供給する高圧ポンプの吐出量の制御を行なうようにした内燃機関用のコモンレール式燃料噴射装置であって、内燃機関のアイドル運転時の高圧ポンプの吐出量に応じた所定の制御パラメータの値を学習して学習値を得る手段と、偏差が所定値になったときにフィードバック制御において用いられている制御パラメータの値を学習値に置き換える手段とを備える。

このコモンレール式燃料噴射装置によると、コモンレール内の燃料圧がこの目標レール圧となるようにフィードバック制御が行なわれる時において、偏差の値が所定値になったとき（具体的には偏差の値が所定値よりも小さくなったとき）、制御パラメータの値の１つである制御積分項をアイドル運転時に学習した値（制御積分値）に変更する。このようにすると、ΔＰ（目標レール圧に対する実レール圧の偏差）の値がさらに小さくなった場合でもＰＩＤフィードバック制御で用いられる制御積分値はその学習値のままである。したがって、アクセルペダルを急激に解放するなどして車両が急減速状態に入り、目標レール圧が急激に小さくなった場合、これに追従するように実レール圧が低下してΔＰの値が小さくなり所定値になったときに、制御積分項の値が学習値に固定される。その結果、このような過渡制御時に生じやすい実レール圧のアンダーシュート現象の発生が有効に抑えられ、エンスト等の不具合が生じるのを防止することができる。
特開２００１−４１０８８号公報 特開２００５−１１３７０４号公報

上述した特許文献１においては、電磁スピル弁（の閉弁タイミング）をデューティ比で制御している。制御ユニットは、電磁スピル弁の閉弁開始時期を制御するためのデューティ比ＤＴを算出する。このデューティ比ＤＴは、カムにおける一定のカム角度、たとえば高圧燃料ポンプの圧送行程に相当するカム角度θ（０）の間で、電磁スピル弁が閉弁しているカム角度θの割合（θ／θ（０））を示すものである。このデューティ比を用いて、制御ユニットが電磁スピル弁を閉弁する制御を実行する。

上述した特許文献２においても、ＰＩＤフィードバック制御においては、演算結果に従って電磁弁の開度を制御するのに必要な駆動制御信号のデューティ比を示すデューティ比データがＰＩＤ制御演算部から電磁弁駆動回路に入力される。電磁弁駆動回路からはデューティ比データにより示されるデューティ比の駆動制御信号が電磁弁に出力され、吐出量制御のための電磁弁が駆動制御信号によってオン、オフ駆動され、コモンレール内の実レール圧を目標レール圧に整定するためのフィードバック制御が実行される。

しかしながら、特許文献１および特許文献２のいずれにおいても、このような比率を用いて制御していたので、燃料の圧力やエンジン回転数の変化に、十分に対応することができず、良好な制御特性を発現し得なかった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の高圧燃料ポンプにおいて、良好な制御特性を実現できる、内燃機関の制御装置を提供することである。特に、内燃機関が特定の運転状態になったときに、良好な制御特性を実現できる、内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、燃料タンクから燃料噴射手段に高圧燃料を供給する機関駆動式の高圧燃料ポンプを含む内燃機関を制御する。高圧燃料ポンプは内燃機関のカムにより駆動され、カムを駆動するシャフトの角度に基づく所望のタイミングで高圧燃料ポンプの入口側の開閉弁を閉じることにより所望の吐出量の高圧燃料が吐出される。この制御装置は、内燃機関の回転数を検知するための手段と、高圧燃料の圧力を検知するための手段と、検知された高圧燃料の圧力が目標圧力になるように、高圧燃料ポンプをフィードバック制御するための制御手段とを含む。この制御手段は、検知された高圧燃料の圧力と目標圧力との偏差を算出するための手段と、偏差に基づいてフィードバック操作量を算出するための手段と、フィードバック操作量に基づいて、高圧燃料ポンプの要求吐出量を算出するための算出手段と、内燃機関の回転数と検知された高圧燃料の圧力とを考慮して、要求吐出量を満足するシャフトの角度を算出するための手段と、算出されたシャフトの角度に到達したときに開閉弁を閉じるように制御するための手段とを含む。制御装置は、内燃機関の運転状態を判定するための判定手段と、運転状態に対応させてフィードバック制御のパラメータを記憶するための記憶手段と、特定の運転状態に移行したと判定されると、フィードバック制御におけるパラメータを、記憶されたパラメータに変更するための手段とをさらに含む。

第１の発明によると、従来のようにデューティ比を介して間接的に開閉弁（電磁スピル弁）を閉じるタイミングを制御するのではなく、高圧燃料ポンプの要求吐出量に基づいて要求吐出量を満足するクランクシャフトやカムシャフト(以下、シャフトはクランクシャフトに代表させて記載する。)の角度を算出して、直接的にクランクシャフトの角度に到達したときに開閉弁を閉じるように制御される。高圧燃料ポンプの要求吐出量に基づいて要求吐出量を満足するクランクシャフトの角度を算出するときには、内燃機関の回転数と高圧燃料の圧力とが考慮される。これにより、内燃機関の回転数や高圧燃料の圧力が変動した場合であっても、従来のようにデューティ比のみでフィードバック制御されずに、要求吐出量で制御されるので、制御特性が向上する。その結果、良好な制御特性を実現できる高圧燃料ポンプを備えた内燃機関を提供することができる。さらに、判定手段により特定の運転状態であることが判定されると、その運転状態に対応させたフィードバック制御のパラメータ（たとえば積分項）に変更する。このため、たとえば通常の制御状態（たとえば過渡応答中）からアイドル状態に変更されたときには、アイドル状態において適した積分項に変更することができるので、過度の行き過ぎ量（アンダーシュートやオーバシュート）の発生を回避することができる。その結果、内燃機関が特定の運転状態になったときに良好な制御特性を実現できる高圧燃料ポンプを備えた内燃機関を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、特定の運転状態は、内燃機関の始動時の状態である。

第２の発明によると、たとえば、内燃機関の始動時におけるフィードバック制御の積分項は前回トリップ時の積分項とすると、過度の行き過ぎ量（アンダーシュートやオーバシュート）が発生する可能性がある。このため、内燃機関の始動時に適した積分項に変更することにより、このような行き過ぎ量の発生を回避することができる。

第３の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、判定手段は、内燃機関における、吸入空気量、回転数、高圧燃料の圧力および温度の少なくとも１つに基づいて、内燃機関の運転状態を判定するための手段を含む。

第３の発明によると、内燃機関における吸入空気量、回転数、高圧燃料の圧力および温度単独または組合わせて、内燃機関の運転状態を判定して、その判定された運転状態に適したフィードバック制御のパラメータ（たとえば積分項）に変更することができる。その結果、内燃機関が特定の運転状態になったときに良好な制御特性を実現できる高圧燃料ポンプを備えた内燃機関を提供することができる。

第４の発明に係る制御装置においては、第３の発明の構成に加えて、特定の運転状態は、アイドル状態である。

第４の発明によると、通常の制御状態（たとえば過渡応答中）からアイドル状態に変更されたときには、アイドル状態において適した積分項に変更することができるので、過度の行き過ぎ量（アンダーシュートやオーバシュート）の発生を回避することができる。その結果、内燃機関が特定の運転状態になったときに良好な制御特性を実現できる高圧燃料ポンプを備えた内燃機関を提供することができる。

第５の発明に係る制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、パラメータは、フィードバック制御の積分項である。

第５の発明によると、偏差の大きさに応じた値が積算される積分項を、内燃機関の運転状態に応じた値とすることができるので、過度の行き過ぎ量（アンダーシュートやオーバシュート）の発生を回避することができる。

第６の発明に係る制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、検知された高圧燃料の圧力と目標圧力との偏差を算出するための手段と、偏差に基づいてフィードバック操作量を算出するための算出手段と、フィードバック操作量と要求噴射量とに基づいて、高圧燃料ポンプの要求吐出量を算出するための手段と、内燃機関の回転数と検知された高圧燃料の圧力とを考慮して、要求吐出量を満足するシャフトの角度を算出するための手段と、算出されたシャフトの角度に到達したときに開閉弁を閉じるように制御するための手段とを含む。

第６の発明によると、運転者によりアクセルが操作されたときや一定速で走行中（クルーズコントロール）に登坂路を走行し始めたとき等のように、内燃機関の出力を上昇させる場合には、要求噴射量とともにフィードバック操作量を用いて要求吐出量が算出される。このため、出力変化時の過渡特性も良好な制御特性を実現できる。

第７の発明に係る制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、算出手段は、内燃機関の回転数と検知された高圧燃料の圧力とをパラメータとして作成されたマップを用いて、高圧燃料ポンプの要求吐出量を算出するための手段を含む。

第７の発明によると、高圧燃料ポンプの要求吐出量に基づいて要求吐出量を満足するクランクシャフトの角度を算出するときには、内燃機関の回転数と検知された高圧燃料の圧力とをパラメータとして作成されたマップを用いて算出されるので、内燃機関の回転数と高圧燃料の圧力とが考慮される。これにより、内燃機関の回転数や高圧燃料の圧力が変動した場合であっても、従来のようにデューティ比を介して間接的に開閉弁（電磁スピル弁）を閉じるタイミングを制御するのではなく、高圧燃料ポンプの要求吐出量に基づいて要求吐出量を満足するクランクシャフトの角度を算出して、直接的にクランクシャフトの角度に到達したときに開閉弁を閉じるように制御されるので、制御特性が向上する。

第８の発明に係る制御装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、開閉弁は、電磁スピル弁である。

第８の発明によると、電磁スピル弁を閉じるタイミングが、デューティ比によるものではなく、要求吐出量に基づいて求められた電磁スピル弁の閉弁タイミングが制御されるので、制御特性が向上する。

第９の発明に係る制御装置においては、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、燃料噴射手段は、筒内に高圧燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段であって、内燃機関は、フィードポンプと、吸気通路内にフィード圧の燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とをさらに含む。

第９の発明によると、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段のみを有する内燃機関のみならず、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を有する内燃機関に適用が好適な、良好な制御特性を有する高圧燃料ポンプを備えた、内燃機関の制御装置を提供することができる。

第１０の発明に係る制御装置においては、第９の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである。

第１０の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関に適用が好適な、良好な制御特性を有する高圧燃料ポンプを備えた内燃機関を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのような形式のエンジンに限定されるものではなく、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒、直列６気筒などの形式であってもよく、少なくとも、各気筒毎に筒内噴射用インジェクタを有するエンジンであれば、本発明は適用できる。なお、以下の説明では、各気筒毎に筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタを有する場合について説明する。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁を介して、機関駆動式の高圧燃料圧送装置１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。

図１に示すように、高圧燃料圧送装置１５０の吐出側は電磁スピル弁を介して燃料分配管１３０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁の開度が小さいときほど、高圧燃料圧送装置１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁が全開にされると、高圧燃料圧送装置１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。この詳細については後述する。

一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料圧送装置１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料圧送装置１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。さらに、スロットルバルブ７０の開度を検知するセンサが設けられている。

燃料分配管１３０には、燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ（燃圧センサ）４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

図２を参照して、上述したエンジン１０の燃料供給機構について説明する。図２に示すように、この燃料供給機構は、燃料タンク２００に設けられ、低圧（プレッシャーレギュレータ圧力である０．３ＭＰａ程度）の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ１１００と（図１の低圧燃料ポンプ１８０と同じ）、カム１２１０により駆動される高圧燃料圧送装置１５０（高圧燃料ポンプ１２００）と、筒内噴射用インジェクタ１１０に高圧燃料を供給するために設けられた高圧デリバリパイプ１１１０（図１の燃料分配管１３０と同じ）と、高圧デリバリパイプ１１１０に設けられた各気筒１個ずつの筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に燃料を供給するために設けられた低圧デリバリパイプ１１２０と、低圧デリバリパイプ１１２０に設けられた各気筒のインテークマニホールドに１個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを含む。

燃料タンク２００のフィードポンプ１１００の吐出口は、低圧供給パイプ１４００に接続され、低圧供給パイプ１４００は、低圧デリバリ連通パイプ１４１０とポンプ供給パイプ１４２０とに分岐する。低圧デリバリ連通パイプ１４１０は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０が設けられた低圧デリバリパイプ１１２０に接続されている。

ポンプ供給パイプ１４２０は、高圧燃料ポンプ１２００の入り口に接続される。高圧燃料ポンプ１２００の入り口の手前には、パルセーションダンパー１２２０が設けられ、燃料脈動の低減を図っている。

高圧燃料ポンプ１２００の吐出口は、高圧デリバリ連通パイプ１５００に接続され、高圧デリバリ連通パイプ１５００は、高圧デリバリパイプ１１１０に接続される。高圧デリバリパイプ１１１０に設けられたリリーフバルブ１１４０は、高圧デリバリリターンパイプ１６１０を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００に接続される。高圧燃料ポンプ１２００のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ１６００は、リターンパイプ１６３０に接続され、燃料タンク２００に接続される。

図３に、図２の高圧燃料圧送装置１５０付近の拡大図を示す。高圧燃料圧送装置１５０は、高圧燃料ポンプ１２００と、カム１２１０で駆動され上下に摺動するポンププランジャー１２０６と、電磁スピル弁１２０２とリーク機能付きチェックバルブ１２０４とを主な構成部品としている。

カム１２１０によりポンププランジャー１２０６が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁１２０２が開いているときに燃料が導入され（吸い込まれ）、カム１２１０によりポンププランジャー１２０６が上方向に移動しているときに電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ１２００から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー１２０６が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁１２０２を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。

この高圧燃料ポンプ１２００の特性を図４を用いて説明する。図４（Ａ）は、燃圧が４ＭＰａの場合における電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）と吐出量Ｑとの関係を、エンジン１０の回転数ＮＥをパラメータとした、ポンプ特性曲線である。図４（Ｂ）は、燃圧が１３ＭＰａの場合における電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）と吐出量Ｑとの関係を、エンジン１０の回転数ＮＥをパラメータとした、ポンプ特性曲線である。なお、燃圧Ｐは、この４ＭＰａおよび１３ＭＰａ以外にも、これらの４ＭＰａ〜１３ＭＰａの間で適宜な間隔を開けて燃圧Ｐをパラメータとして特性曲線が解析されている。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、いずれの場合にも、高圧燃料ポンプ１２００の吐出量Ｑは、燃圧Ｐとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとしている。このため、必要な吐出量（目標吐出量）が決定されると、図４（Ａ）や図４（Ｂ）に矢印で示すように、電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）を算出することができる。

たとえば、要求吐出量がＱ（１）の場合であって、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（３）であっても、燃圧Ｐが異なれば電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡは異なる。具体的には、この場合、燃圧Ｐが４ＭＰａのときには電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡはＣＡ（１）となり、燃圧Ｐが１３ＭＰａのときには電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡはＣＡ（２）となる。

さらに、要求吐出量がＱ（１）の場合であって、燃圧Ｐが４ＭＰａであっても、エンジン回転数ＮＥが異なれば電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡは異なる。具体的には、この場合、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（３）のときには電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡはＣＡ（１）となり、エンジン回転数ＮＥがＮＥ（１）のときには電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角ＣＡはＣＡ（３）となる。

電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）が早いと高圧燃料ポンプ１２００から多くの燃料が吐出され、電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）が遅いと高圧燃料ポンプ１２００から少ない燃料が吐出される。電磁スピル弁１２０２を閉じないと開いたままの状態になり、カム１２１０が回転している限り（エンジン１０が回転している限り）ポンププランジャー１２０６は上下方向に摺動するが、電磁スピル弁１２０２が閉じないので、燃料は加圧されないので、吐出量Ｑは０になる。

加圧された燃料は、リーク機能付きチェックバルブ１２０４（設定圧６０ｋＰａ程度）を押し開けて高圧デリバリ連通パイプ１５００を介して高圧デリバリパイプ１１１０へ圧送される。このとき、高圧デリバリパイプ１１１０に設けられた燃料圧センサ４００により燃圧を用いてフィードバック制御される。

電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）が早いと（電磁スピル弁１２０２が閉じている時間が長く）、高圧燃料ポンプ１２００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、電磁スピル弁１２０２を閉じるクランク角（ＣＡ）が遅いと（電磁スピル弁１２０２が閉じている時間が短く）、高圧燃料ポンプ１２００の燃料吐出量が減少して燃圧Ｐが低下するようになる。

以下、図５に示すフローチャートを参照して、エンジンＥＣＵ３００で実行される高圧燃料ポンプ１２００のフィードバック制御プログラムについて説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する。）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン回転数ＮＥを検知する。このとき、エンジンＥＣＵ３００は、回転数センサ４６０から入力された信号に基づいてエンジン回転数ＮＥを検知する。Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、高圧燃料の圧力（燃圧）Ｐを検知する。このとき、エンジンＥＣＵ３００は、燃料分配管１３０に設けられた燃料圧センサ４００から入力された信号に基づいて燃圧Ｐを検知する。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、高圧燃料ポンプ１２００からの燃料の吐出量である要求吐出量Ｑを算出する。以下、この算出手順について説明する。高圧燃料ポンプ１２００は、燃圧Ｐが燃圧目標値Ｐ（０）になるようにＰ動作とＩ動作とでフィードバック制御される。

要求吐出量Ｑは、
Ｑ＝Ｑｐ＋Ｑｉ＋Ｆ … （１）
ここで、Ｑｐ項はＰＩフィードバック制御における比例項であって、Ｑｉ項はＰＩフィードバック制御における積分項であって、Ｆ項は要求噴射量を表わす。

要求噴射量Ｆは、ｆを関数として、
Ｆ＝ｆ（負荷、増量、ＤＩ比率ｒ） … （２）
により算出される。

また、実際の燃圧Ｐおよび予め設定される目標燃圧Ｐ（０）等に基づき下記の式（３）を用いて比例項Ｑpが算出される。

Ｑｐ＝Ｋ（１）・（Ｐ（０）−Ｐ） … （３）
ここで、Ｋ（1）は係数、Ｐは検知された実際の燃圧、Ｐ（０）は目標燃圧である。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って両者の差（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＞０である）が大きい値になるほど、比例項Ｑp（＞０）は大きい値になり、高圧燃料ポンプ１２００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Ｐ（０）よりも大きい値になり両者の差（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＜０である）が小さい値になるほど、比例項Ｑp（＜０）は小さい値になり、高圧燃料ポンプ１２００の燃料吐出量を少なくする側へと変化させる。

さらに、前回の積分項Ｑｉ、実際の燃圧Ｐおよび予め設定される目標燃圧Ｐ（０）等に基づき下記の式（４）を用いて積分項Ｑｉが算出される。

Ｑｉ＝Ｑｉ＋Ｋ（２）・（Ｐ（０）−Ｐ） … （４）
ここで、Ｋ（２）は係数、Ｐは実際の燃圧、Ｐ（０）は目標燃圧である。式（４）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（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＞０である）に対応した値が所定周期毎に積分項Ｑｉに加算される。その結果、積分項Ｑｉは、徐々に大きい値へと更新され、高圧燃料ポンプ１２００の要求吐出量Ｑを多くする側へ変化させる。逆に燃圧Ｐが目標燃圧Ｐ（０）よりも大きい値である間は、両者の差（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＜０である）に対応した値が所定周期毎に積分項Ｑｉから減算される。その結果、積分項Ｑｉは、徐々に小さい値に更新され、高圧燃料ポンプの要求吐出量Ｑを少なくする側へ変化させる。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、算出された要求吐出量を満足するような電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを表わすクランク角（ＣＡ）を算出する。このとき、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン回転数ＮＥと燃圧Ｐとをパラメータとした、図４に示すマップを用いて、高圧燃料ポンプ１２００からの燃料の吐出量が要求吐出量になるような、電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを表わすクランク角（ＣＡ）を算出する。

Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、現在のクランク角が算出されたクランク角に到達したか否かを判断する。なお、現在のクランク角は、図示しないクランク角センサにより検知される。現在のクランク角が算出されたクランク角に到達すると（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１４０にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ戻される。

Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ３００は、電磁スピル弁１２０２を閉じるように、電磁スピル弁１２０２へ制御信号を出力する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００を搭載した車両の動作（特に、エンジン１０の高圧燃料ポンプ１２００におけるＰＩフィードバック制御の動作）について説明する。

高圧燃料ポンプ１２００を作動させる場合においては、エンジン回転数ＮＥが検知され（Ｓ１００）、高圧燃料系の燃圧Ｐが検知され（Ｓ１１０）、検知された燃圧Ｐと目標燃圧Ｐ（０）との偏差をなくするようにＰＩフィードバック制御が行なわれる。このＰＩフィードバック制御において、上記した式（１）〜（４）を用いて要求吐出量Ｑが算出される（Ｓ１２０）。

要求吐出量Ｑを満足するような電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを表わすクランク角ＣＡが図４に示すマップを用いて（エンジン回転数ＮＥおよび燃圧Ｐをパラメータとして）算出される。

実際の燃圧（制御値）が目標燃圧（目標値）になるように（偏差がなくなるように）、フィードバック制御する点では従来の方法と同じである。従来の方法においては、フィードバック制御において操作量である、高圧燃料ポンプの圧送行程に相当するカム角度θ（０）に対する電磁スピル弁１２０２が閉弁しているカム角度θの割合（θ／θ（０））を制御値であるデューティ比として算出して、このデューティ比を用いて電磁スピル弁１２０２が制御された。本実施の形態に於いては、偏差等を用いて算出された要求吐出量Ｑから操作量として、電磁スピル弁１２０２の閉弁タイミングをデューティ比で算出するのではなく、要求吐出量Ｑを、Ｆ項といわれる要求噴射量に偏差に対する比例項と積分項とが加算して算出し、この要求吐出量Ｑから、高圧燃料ポンプ１２００からの燃料の吐出量が要求吐出量Ｑになるような、電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを表わすクランク角（ＣＡ）を算出するようにした。この電磁スピル弁１２０２を閉じるタイミングを表わすクランク角（ＣＡ）を算出するときには、図４に示すように、エンジン回転数ＮＥと燃圧Ｐとをパラメータとしたので、それらの影響を受けても十分に良好な制御特性を得られることになる。

以下、図６に示すフローチャートを参照して、エンジンＥＣＵ３００で実行される高圧燃料ポンプ１２００のフィードバック制御における積分項更新プログラムについて説明する。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の始動を検知したか否かを判断する。イグニッションスイッチがエンジンスタート位置まで回されたことを検知するとエンジン１０の始動を検知したと判断されて（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２１０にてＮＯ）、エンジン１０が既に始動していると判断されて、処理はＳ２２０へ移される。

Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、予めＲＯＭ３２０または／およびＲＡＭ３３０に記憶されている値を用いて積分項Ｑｉおよび学習積分項Ｑｉ（０）を初期化する。この初期化されるときに用いられる値は、たとえば、大きな偏差（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＜０である）に対応した負の小さな値（負の値であってその絶対値が大きい値）ではなく、小さい偏差（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＞０である））に対応した正の小さな値（正の値であってその絶対値が小さい値）である。この初期化される積分項を負の小さな値にしないことにより、大きくアンダーシュートすることを回避できる。

Ｓ２２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、スロットル開度、エンジン回転数ＮＥ、目標燃圧、エンジン冷却水温を検知する。

Ｓ２３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の運転状態がアイドル状態であるか否かを判断する。たとえば、スロットル開度が予め定められた開度よりも小さく、エンジン回転数ＮＥが予め定められた回転数よりも小さく、目標燃圧がたとえば４ＭＰａ程度で、エンジン冷却水温が十分に暖気された状態の温度よりも高いと、アイドル状態であると判断されて（Ｓ２３０にてＹＥＳ）、処理はＳ２４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２３０にてＮＯ）、処理はＳ２７０へ移される。

Ｓ２４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、積分項Ｑｉを学習する。具体的には、式（４）で所定周期毎に更新される積分項Ｑｉを逐次記憶する。なお、このとき、前回の積分項Ｑｉと大きく乖離した場合には、アイドル状態であるのでこのように大きく乖離することは基本的に発生しないので、更新された積分項Ｑｉを記憶しないようにしてもよい。

Ｓ２５０にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃圧が目標燃圧に収束したか否かを判断する。検知された燃圧と目標燃圧との差が予め定められた値よりも小さくなった場合、検知された燃圧と目標燃圧との差が予め定められた値よりも小さくなっている時間が予め定められた時間を経過した場合等に、燃圧が目標燃圧に収束したと判断される。燃圧が目標燃圧に収束すると（Ｓ２５０にてＹＥＳ）、処理はＳ２６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２５０にてＮＯ）、処理はＳ２２０へ移され、アイドル状態である限り積分項Ｑｉが学習される。

Ｓ２６０にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃圧収束時の積分項Ｑｉを学習積分項Ｑｉ（０）としてＲＯＭ３２０または／およびＲＡＭ３３０に記憶する。

Ｓ２７０にて、エンジンＥＣＵ３００は、アイドル状態以外の通常状態におけるＰＩフィードバック制御を実行する。

Ｓ２８０にて、エンジンＥＣＵ３００は、スロットル開度、エンジン回転数ＮＥ、目標燃圧、エンジン冷却水温を検知する。

Ｓ２９０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の運転状態がアイドル状態であるか否かを判断する。このＳ２９０における処理は、基本的にＳ２３０における処理と同じである。アイドル状態であると判断されると（Ｓ２９０にてＹＥＳ）、処理はＳ３１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２９０にてＮＯ）、処理はＳ２７０へ移される。

Ｓ３１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、通常運転状態に対応して実行された通常制御後にアイドル状態になった場合であると判断して、通常制御において更新されてきた積分項Ｑｉ（式（４）による更新）を、ＲＯＭ３２０または／およびＲＡＭ３３０に記憶されれた学習積分項Ｑｉ（０）に変更する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００を搭載した車両の動作（特に、エンジン１０の高圧燃料ポンプ１２００におけるＰＩフィードバック制御の積分項の更新動作）について説明する。

（Ａ）エンジン始動時
エンジン１０が始動されたことを検知すると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、積分項Ｑｉおよび学習積分項Ｑ（ｉ）が初期化される（Ｓ２１０）。

燃料の状態（温度や圧力）により、検知された燃圧が目標燃圧に収束する場合の積分項の値が異なるので、前回運転終了時の積分項を使用しないで、予め記憶された（一義的に定められた）初期値に変更する。このとき、この初期値を、小さい偏差（「Ｐ（０）−Ｐ」）（＞０である））に対応した正の小さな値（正の値であってその絶対値が小さい値）にすることにより、大きくアンダーシュートすることを回避できる。

（Ｂ）アイドル状態時
エンジン１０が始動され（Ｓ２００にてＹＥＳ）、アイドル状態であると（Ｓ２３０にてＹＥＳ）、積分項Ｑｉが学習される（Ｓ２４０）。検知された燃圧が目標燃圧に収束すると（Ｓ２５０にてＹＥＳ）、この燃圧収束時の積分項Ｑｉが学習積分項Ｑｉ（０）として記憶される（Ｓ２６０）。

特定の運転状態（ここでは暖気後のアイドル状態）において収束した、積分項を記憶しておいて、そのエンジン１０の運転状態がその特定状態になると、その記憶された積分項を用いることができる。

（Ｃ）アイドル学習完了後に、通常制御されて、その後にアイドル状態に入った時
上記（Ｂ）のようにアイドル状態において、燃圧収束時の積分項Ｑｉが学習積分項Ｑｉ（０）として記憶される（Ｓ２６０）。

この後、通常制御が実行され（Ｓ２７０）、積分項Ｑｉが式（４）に基づいて更新され続ける。その後、アイドル状態に入ると（Ｓ２９０にてＹＥＳ）、積分項Ｑｉが学習積分項Ｑｉ（０）に変更される（Ｓ３１０）。

特定の運転状態（ここでは暖気後のアイドル状態）において収束した、積分項を記憶した後において、通常制御状態において積分項Ｑｉが更新される。このとき、偏差が大きいとその絶対値が大きな積分項Ｑｉとして算出される（式（４）参照）。このような状態でアイドル状態に入ってこのままの積分項を用いると大きなアンダーシュートやオーバシュートに陥りやすい。このため、一旦アイドル状態において、検知された燃圧が目標燃圧に収束した時に記憶された学習積分項Ｑｉ（０）に置き換える。このようにすると、アンダーシュートやオーバシュートを回避することができる。

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵによると、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担するエンジンにおいて、運転状態に対応させて制御することにより、高圧燃料ポンプのフィードバック制御の制御特性を格段に向上させることができる。

なお、上述した実施の形態においては、フィードバック制御がＰ動作とＩ動作とを有す
るものとして説明したが本発明はこれに限定されない。フィードバックは、Ｐ動作およびＩ動作に加えてＤ動作を有するフィードバック制御であってもよい。

さらに、運転状態とはアイドル状態のみを意味するのではなく、他の特定の運転状態であってもよい。この場合、上述した学習積分項Ｑｉ（０）もアイドル状態において学習した積分項ではなく、その特定の運転状態において学習した積分項となる。

＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）について説明する。

図７および図８を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（ＤＩ比率rとも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図７は、エンジン１０の温間用マップであって、図８は、エンジン１０の冷間用マップである。

図７および図８に示すように、これらのマップは、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。

図７および図８に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。

さらに、これらの図７および図８に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図７の温間時のマップを選択して、そうではないと図８に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。

図７および図８に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図７のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図８のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図７のＮＥ（２）や、図８のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。

図７および図８を比較すると、図７に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図８に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。

図７および図８を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

図７に示す温間用マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。

図７および図８を比較すると、図８の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。

また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。

＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）について説明する。なお、以下のエンジン（その２）の説明において、エンジン（その１）と同じ説明については、ここでは繰り返さない。

図９および図１０を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図９は、エンジン１０の温間用マップであって、図１０は、エンジン１０の冷間用マップである。

図９および図１０を比較すると、以下の点で図７および図８と異なる。エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図９および図１０に十字の矢印で示す。このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図９および図１０で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

なお、図７〜図１０を用いて説明したこのエンジン１０においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。

また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。

また、図７〜図１０を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン１０は、基本的な大部分の領域には（触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という）、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。

筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。

さらに、エンジン１０の温度によらず（すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても）、オフアイドル時（アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合）には、図７または図９に示す温間用マップを用いるようにしてもよい（冷間温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ１１０を用いる）。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 図１のエンジンシステムにおける燃料供給機構の全体概要図である。 図２の部分拡大図である。 高圧燃料ポンプの特性曲線を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。

符号の説明

１０ エンジン、２０ インテークマニホールド、３０ サージタンク、４０ 吸気ダクト、４２ エアフローメータ、５０ エアクリーナ、６０ 電動モータ、７０ スロットルバルブ、８０ エキゾーストマニホールド、９０ 三元触媒コンバータ、１００ アクセルペダル、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 気筒、１１９ 点火プラグ、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１２１ 排気バルブ、１２２ 吸気バルブ、１２３ ピストン、１３０ 燃料分配管、１５０ 高圧燃料圧送装置、１６０ 燃料分配管（低圧側）、１７０ 燃料圧レギュレータ、１８０ 低圧燃料ポンプ、１９０ 燃料フィルタ、２００ 燃料タンク、３００ エンジンＥＣＵ、３１０ 双方向性バス、３２０ ＲＯＭ、３３０ ＲＡＭ、３４０ ＣＰＵ、３５０ 入力ポート、３６０ 出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０ Ａ／Ｄ変換器、３８０ 水温センサ、４００ 燃料圧センサ、４２０ 空燃比センサ、４４０ アクセル開度センサ、４６０ 回転数センサ、１１００ フィードポンプ、１１１０ 高圧デリバリパイプ、１１２０ 低圧デリバリパイプ、１１４０ リリーフバルブ、１２００ 高圧燃料ポンプ、１２０２ 電磁スピル弁、１２０４ リーク機能付きチェックバルブ、１２０６ ポンププランジャー、１２１０ カム、１２２０ パルセーションダンパー、１４００ 低圧供給パイプ、１４１０ 低圧デリバリ連通パイプ、１４２０ ポンプ供給パイプ、１５００ 高圧デリバリ連通パイプ、１６００ 高圧燃料ポンプリターンパイプ、１６１０ 高圧デリバリリターンパイプ、１６３０ リターンパイプ。

Claims (10)

1. 燃料タンクから燃料噴射手段に燃料を供給する機関駆動式の燃料ポンプを含む内燃機関の制御装置であって、前記燃料ポンプは内燃機関のカムにより駆動され、前記カムを駆動するシャフトの角度に基づく所望のタイミングで前記燃料ポンプの入口側の開閉弁を閉じることにより所望の吐出量の燃料が吐出され、前記制御装置は、
   前記内燃機関の回転数を検知するための手段と、
   燃料の圧力を検知するための手段と、
   前記検知された燃料の圧力が目標圧力になるように、前記燃料ポンプをフィードバック制御するための制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記検知された燃料の圧力と目標圧力との偏差を算出するための手段と、
   前記偏差に基づいてフィードバック操作量を算出するための手段と、
   前記フィードバック操作量に基づいて、前記燃料ポンプの要求吐出量を算出するための算出手段と、
   前記内燃機関の回転数と前記検知された燃料の圧力とを考慮して、前記要求吐出量を満足する前記シャフトの角度を算出するための手段と、
   前記算出されたシャフトの角度に到達したときに前記開閉弁を閉じるように制御するための手段とを含み、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関の運転状態を判定するための判定手段と、
   前記運転状態がアイドル状態に移行したと判定された後であって、かつ前記検知された燃料の圧力が目標圧力に収束したときに、フィードバック制御のパラメータを記憶するための記憶手段と、
   前記記憶手段においてパラメータが記憶された後において、さらに前記アイドル状態に移行したと判定されたときに、フィードバック制御におけるパラメータを前記記憶手段によって記憶されたパラメータに変更するための手段とをさらに含み、
   フィードバック制御のパラメータは、前記要求吐出量の算出における積分項である、内燃機関の制御装置。
2. 前記制御装置は、前記偏差が予め定められたしきい値よりも小さくなった場合に、前記検知された燃料の圧力が目標圧力に収束したと判定する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御装置は、前記偏差が前記しきい値よりも小さくなった状態が予め定められた時間より長く継続された場合に、前記検知された燃料の圧力が目標圧力に収束したと判定する、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記判定手段は、前記内燃機関における、吸入空気量、回転数、燃料の圧力および温度の少なくとも１つに基づいて、前記内燃機関の運転状態を判定するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記記憶されたパラメータに変更するための手段は、前記運転状態が前記内燃機関の始動時の状態に移行したと判定されると、フィードバック制御におけるパラメータを、前記内燃機関の前回の運転終了時に記憶されたパラメータに代えて、予め一義的に定められたパラメータに変更する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記制御手段は、
   前記検知された燃料の圧力と目標圧力との偏差を算出するための手段と、
   前記偏差に基づいてフィードバック操作量を算出するための手段と、
   前記フィードバック操作量と要求噴射量とに基づいて、前記燃料ポンプの要求吐出量を算出するための算出手段と、
   前記内燃機関の回転数と前記検知された燃料の圧力とを考慮して、前記要求吐出量を満足する前記シャフトの角度を算出するための手段と、
   前記算出されたシャフトの角度に到達したときに前記開閉弁を閉じるように制御するための手段とを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記算出手段は、前記内燃機関の回転数と前記検知された燃料の圧力とをパラメータとして作成されたマップを用いて、前記燃料ポンプの要求吐出量を算出するための手段を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記開閉弁は、電磁スピル弁である、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記燃料噴射手段は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段であって、
   前記内燃機関は、フィードポンプと、吸気通路内にフィード圧の燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とをさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
    前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである、請求項９に記載の内燃機関の制御装置。

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