(57)【要約】【課題】高圧燃料ポンプの最大燃料吐出量を低減して高圧燃料ポンプの耐久性を改善した多気筒内燃機関の燃圧制御装置を得る。【解決手段】Ｍ（≧３）気筒ごとに配設された燃料噴射弁５１〜５４、各気筒の燃料噴射量演算手段７０、燃料噴射弁５１〜５４ごとの噴射パルス幅および駆動タイミングをセットする燃料噴射弁制御手段７１、高圧燃料を蓄える燃料レール、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に燃料レールにＮ（≧２）回の燃料吐出行程を行う高圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプの燃料吐出量を調整する吐出量制御弁、燃料噴射量に基づく燃料吐出量のＦＦ量演算手段７２、ＦＦ量に基づき燃料吐出量を決定し且つ吐出量制御弁の駆動タイミングをセットする燃料吐出量制御手段７４を備え、ＦＦ量演算手段７２は、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に燃料噴射量をＭ／Ｎ倍した量をＮ回だけ燃料吐出量におけるＦＦ量として起用する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ個（Ｍは、３以上の自然数）の気筒を有する内燃機関に対して燃料を噴射するための燃圧制御装置であって、
前記気筒ごとに配設された燃料噴射弁と、
前記各気筒に噴射すべき１気筒当たりの燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、
前記燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射弁ごとの噴射パルス幅を決定するとともに前記燃料噴射弁ごとの駆動タイミングをセットする燃料噴射弁制御手段と、
前記各燃料噴射弁に対して共通に接続されて高圧の燃料を蓄える燃料レールと、
前記各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、前記燃料レールに対してＮ回（Ｎは、Ｎ＜Ｍとなる２以上の自然数、且つＭ／Ｎの値が自然数とならない数）の燃料吐出行程を有する高圧燃料ポンプと、
前記高圧燃料ポンプからの燃料吐出量を調整する吐出量制御弁と、
前記燃料噴射量に基づいて前記高圧燃料ポンプの燃料吐出量におけるフィードフォワード量をＦＦ量として演算するＦＦ量演算手段と、
前記ＦＦ量に基づいて前記高圧燃料ポンプの燃料吐出量を決定するとともに前記吐出量制御弁の駆動タイミングをセットする燃料吐出量制御手段と
を備えた多気筒内燃機関の燃圧制御装置において、
前記ＦＦ量演算手段は、前記各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、前記燃料噴射量をＭ／Ｎ倍した量をＮ回だけ、前記高圧燃料ポンプの燃料吐出量におけるＦＦ量として起用することを特徴とする多気筒内燃機関の燃圧制御装置。
【請求項２】
前記燃料吐出量制御手段は、前記高圧燃料ポンプの１回の燃料吐出行程で吐出可能な最大燃料吐出量を、１気筒当たりの最大燃料噴射量のＭ／Ｎ倍以上且つ２倍未満の範囲内に設定したことを特徴とする請求項１に記載の多気筒内燃機関の燃圧制御装置。
【請求項３】
前記燃料レール内の燃圧を検出する燃圧センサと、
前記内燃機関の運転状態に応じて目標燃圧を設定するとともに、前記燃圧と前記目標燃圧との圧力偏差に基づいて前記高圧燃料ポンプの燃料吐出量におけるフィードバック量をＦＢ量として演算するＦＢ量演算手段と
をさらに備え、
前記燃料吐出量制御手段は、前記ＦＦ量と前記ＦＢ量とを加算して前記高圧燃料ポンプの燃料吐出量を決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多気筒内燃機関の燃圧制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関のクランク軸の回転位相を検出するクランク角度センサと、
前記内燃機関のカム軸の回転位相を検出するカム角度センサと、
前記クランク軸の回転位相に対する前記カム軸の回転位相を調整する回転位相調整手段と、
前記クランク軸の回転位相に同期した第１の角度位置において、少なくとも前記燃料噴射量演算手段を実行するための第１の演算タイミングを生成する第１の演算タイミング発生手段と、
前記カム軸の回転位相に同期した第２の角度位置において、少なくとも前記ＦＦ量演算手段を実行するための第２の演算タイミングを生成する第２の演算タイミング発生手段と
をさらに備え、
前記第１および第２の演算タイミングの発生順序の位置関係は、
前記回転位相調整手段によって前記クランク軸の回転位相に対する前記カム軸の回転位相が最遅角側または最進角側に調整されているときに、前記第１の演算タイミングの直後に前記第２の演算タイミングが生成されるように、あらかじめ設定されたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の多気筒内燃機関の燃圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多気筒内燃機関において、燃料レール内の燃圧を高圧に制御しつつ各気筒へ燃料を噴射する多気筒内燃機関の燃圧制御装置に関し、特に、Ｍ個の気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、燃料レールに対してＮ回（Ｎ＜Ｍ）の燃料吐出行程を有する高圧燃料ポンプを備えた多気筒内燃機関の燃圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料レール内の燃圧を高圧の所望目標値に制御し、微粒化された燃料を噴射する内燃機関が実用化されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。
以下、この種の４気筒内燃機関における燃料系システムの構成例について説明する。
燃料を高圧に加圧するための高圧燃料ポンプは、加圧室のシリンダ内で往復動するプランジャを備えており、プランジャの下端は、内燃機関のカム軸に設けられたカムに圧接されている。これにより、カム軸に連動してカムが回転すると、プランジャがシリンダ内を往復動して、加圧室内の容積が変化するようになっている。
【０００３】
なお、プランジャは、カム軸が１回転する間にシリンダ内を３回往復動し、４気筒内燃機関の場合には、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間（すなわち、内燃機関が２回転する間）に３回往復動する。
また、加圧室の上流側の流入通路は、逆止弁、低圧ポンプおよび低圧プレッシャレギュレータを介して燃料タンクに接続されており、低圧ポンプから吐出された燃料は、低圧プレッシャレギュレータによって所定の低圧値に調整された後、プランジャがシリンダ内で下動する際に、逆止弁を通して加圧室内に導入される。
【０００４】
一方、加圧室の下流側の供給通路は、逆止弁を介して燃料レールに接続されており、燃料レールは、加圧室から吐出された高圧の燃料を保持して燃料噴射弁に分配する。
なお、供給通路の逆止弁は、燃料レールから加圧室への燃料の逆流を規制している。
また、４気筒内燃機関においては、気筒ごとに１本ずつ（合計４本）の４本の燃料噴射弁を備えている。
【０００５】
また、燃料レールには、所定の開弁圧以上で開弁する常閉弁のリリーフ弁が接続されており、リリーフ弁は、燃料レール内の燃圧がリリーフ弁の開弁圧設定値以上に上昇しようとしたときに開弁し、燃料レール内の燃料を、リリーフ通路を通して燃料タンクに戻すことにより、燃圧の過大化を防止している。
【０００６】
供給通路とスピル通路との間には、たとえば常開式の電磁弁からなる吐出量制御弁が設けられており、高圧燃料ポンプのプランジャがシリンダ内で上動する際、吐出量制御弁が開弁制御されている間は、加圧室から供給通路に吐出された燃料がスピル通路から流入通路に戻されて、燃料レールには高圧の燃料が供給されない。
そして、プランジャがシリンダ内で上動中の所定タイミングで吐出量制御弁を閉弁した後は、加圧室から供給通路に吐出された加圧燃料が、逆止弁を通して燃料レールに供給される。
【０００７】
制御手段となるＥＣＵ（電子式制御ユニット）は、内燃機関の運転状態に基づいて目標燃圧を決定し、燃料レール内の燃圧が目標燃圧と一致するように吐出量制御弁の駆動タイミングを制御する。
また、ＥＣＵは、クランク軸の回転位相とカム軸の回転位相とに基づいて内燃機関の回転角度位置を特定し、アクセルペダルの踏込量に基づいて各気筒に噴射すべき１気筒当たりの燃料噴射量を演算して燃料噴射弁を駆動制御する。
【０００８】
次に、燃料吐出量の制御動作について説明する。
高圧燃料ポンプのプランジャが上端から下端まで下動する燃料吸入行程においては、吸入通路から逆止弁を通して加圧室内へと低圧の燃料が吸入される。
一方、プランジャが下端から上端まで上動する燃料吐出行程中において、吐出量制御弁内のソレノイドを通電しなかった場合には、吐出量制御弁が開弁して、高圧燃料ポンプから供給通路に吐出された燃料は、スピル通路を通って流入通路に戻され、燃料レールに燃料が供給されなくなる。
【０００９】
また、燃料吐出行程中において、吐出量制御弁内のソレノイドを常時通電した場合には、吐出量制御弁が閉弁して、高圧燃料ポンプから供給通路に吐出された最大燃料吐出量に相当する燃料が逆止弁を通って燃料レールに供給される。
また、燃料吐出行程の途中からソレノイドを通電した場合には、吐出量制御弁がソレノイド通電時刻の以降で閉弁するので、プランジャが上動する間に高圧燃料ポンプから供給通路に吐出された燃料のみが逆止弁を通って燃料レールに供給される。
【００１０】
以上のように、燃料吐出行程中の所定のタイミングでソレノイドを通電することで、燃料吐出量は、０から最大燃料吐出量までの範囲内で所望量に調整される。
なお、ソレノイドの通電開始時期と燃料吐出量との間の相関特性をＥＣＵに記憶させておくことにより、ソレノイドの通電開始時期は、燃料吐出量から一義的に決定される。
また、燃料レール内の燃圧を現在値に維持するためには、燃料噴射弁の燃料噴射流量（燃料レールからの流出燃料）と、高圧燃料ポンプの燃料吐出流量（燃料レールへの流入燃料）とが等しくなるように制御すればよい。
【００１１】
そこで、上記特許文献１または特許文献２では、燃料噴射弁から噴射される１気筒当たりの燃料噴射量（フィードフォワード量：ＦＦ量）と、内燃機関の運転状態に応じて設定される目標燃圧と燃圧センサによって検出される燃圧との圧力偏差に基づいて求められる燃料吐出量（フィードバック量：ＦＢ量）とを加算した量を、燃料吐出量として決定している。
【００１２】
ここで、燃料噴射量は、燃料レールから流出する既知の量としてＥＣＵ自身が把握できる量であることから、流出燃料分を補うためのＦＦ量として設定される。
また、ＦＢ量は、燃料供給系部品の精度ばらつきや劣化に起因して、燃料レールにＦＦ量を供給しているにもかかわらず圧力偏差が発生したときに、比例積分制御などにより演算されるフィードバック補正量である。
【００１３】
ところで、高圧燃料ポンプの１回の吐出行程における最大燃料吐出量は、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間、すなわち、内燃機関が２回転する間（＝７２０ｄｅｇＣＡの間）に、燃料レールに対して何回の燃料吐出動作が可能かによって異なる。
すなわち、４気筒内燃機関における燃料噴射量の演算タイミングと、実際に燃料噴射弁が駆動される時期と、燃料噴射量演算手段および燃料噴射弁制御設定手段を実行するための第１の演算タイミングと、ＦＦ量演算手段およびＦＢ量演算手段および燃料吐出量制御手段を実行するための第２の演算タイミングと、実際に燃料が吐出される燃料吐出行程と燃料吐出量との関係は、以下のようになる。
【００１４】
たとえば、高圧燃料ポンプのカム山の数が「２」の場合、第１の演算タイミングに関しては、各気筒への燃料噴射行程が一巡する７２０ｄｅｇＣＡの間に、１８０ｄｅｇＣＡの間隔で４つの第１の演算タイミングが設けられ、各気筒に噴射すべき燃料噴射量がそれぞれ演算されて、所定の噴射タイミングと所定の燃料噴射パルス幅がセットされる。
【００１５】
一方、第２の演算タイミングに関しては、各気筒への燃料噴射行程が一巡する７２０ｄｅｇＣＡの間に、３６０ｄｅｇＣＡの間隔で２つの第２の演算タイミングが設けられ、１つの第２の演算タイミングでは、２気筒分の燃料噴射量の合計がＦＦ量として演算され、吐出行程において吐出される。
また、他の第２の演算タイミングでは、残りの２気筒分の燃料噴射量の合計がＦＦ量として演算され、もう１つの吐出行程において吐出される。
この結果、燃料レールの燃料収支はプラスマイナスゼロとなって燃圧が維持される。
【００１６】
このように、カム山＝２の場合には、燃料の吐出サイクルが機関回転数と同じ周期（４気筒内燃機関の２回転当たり２回吐出）であることから、吐出サイクルが比較的低速で済み、高圧燃料ポンプのプランジャとシリンダとの間の摺動面やプランジャとカムとの間の接触面での耐磨耗性の点で最も有利である。
しかしながら、少なくとも最大燃料噴射量のほぼ２倍の最大燃料吐出量が必要となることから、加圧室の容積の大型化を招くことや、実質的な最大燃料吐出量の多さのために、プランジャとカムとの間の接触面の応力が増大して耐久性が悪化するという課題があった。
【００１７】
次に、カム山＝３の場合について説明すると、第１の演算タイミングに関しては、４つの第１の演算タイミングで、各気筒に噴射すべき燃料噴射量がそれぞれ演算され、所定の噴射タイミングと所定の燃料噴射パルス幅がセットされることは、カム山＝２の場合と同じである。
【００１８】
一方、第２の演算タイミングに関しては、各気筒への燃料噴射行程が一巡する７２０ｄｅｇＣＡの間に、２４０ｄｅｇＣＡの間隔で、３つの第２の演算タイミングが設けられる。
これらのうち、１つ目の第２の演算タイミングでは、２気筒分の燃料噴射量の合計がＦＦ量として演算され、吐出行程において吐出される。
また、２つ目の第２の演算タイミングでは、残り２気筒のうち１気筒分の燃料噴射量がＦＦ量として演算され、吐出行程において燃料噴射量と同量のＦＦ量が吐出される。
また、３つ目の第２の演算タイミングでも、残り１気筒分の燃料噴射量がＦＦ量として演算され、吐出行程において燃料噴射量と同量のＦＦ量が吐出される。
この結果、燃料レールの燃料収支はプラスマイナスゼロとなって燃圧が維持される。
【００１９】
以上のように、カム山＝３の場合には、燃料の吐出サイクルが機関回転数の１．５倍の周期（４気筒内燃機関の２回転当たり３回吐出）であることから、カム山＝２のときよりも吐出周期が高速となり、プランジャとシリンダとの間の摺動面やプランジャとカムとの間の接触面での耐磨耗性の点で、カム山＝２のときに比べて不利となる。
そのうえ、カム山＝２の場合と同様に、最大燃料噴射量の２倍に相当する最大燃料吐出量が必要となることから、加圧室の容積の大型化を招くうえ、プランジャとカムとの間の接触面の応力が増大して耐久性が悪化するという課題も解消されない。
【００２０】
次に、カム山＝４の場合について説明すると、第１の演算タイミングに関しては、前述のカム山＝２およびカム山＝３の場合と同じである。
一方、第２の演算タイミングに関しては、各気筒への燃料噴射行程が一巡する７２０ｄｅｇＣＡの間に１８０ｄｅｇＣＡの間隔で、４つの第２の演算タイミングが設けられ、各演算タイミングで、それぞれ１気筒分の燃料噴射量がＦＦ量として演算され、各吐出行程において、それぞれ燃料噴射量と同量のＦＦ量が吐出される。
この結果、燃料レールの燃料収支はプラスマイナスゼロとなって燃圧が維持される。
【００２１】
以上のように、カム山＝４の場合には、最大燃料噴射量と同量の最大燃料吐出量で済むことから、加圧室の容積を最も小型化することができ、実質的な最大燃料吐出量も少なくて済むので、プランジャとカムとの間の接触面の応力が低減され、耐久性の点で最も有利となる。
しかしながら、燃料の吐出サイクルが機関回転数の２倍の周期（４気筒内燃機関の２回転当たり４回吐出）であることから、吐出サイクルが最も高速となり、プランジャとシリンダとの間の摺動面やプランジャとカムとの間の接触面での耐磨耗性が悪化するという課題があった。
【００２２】
このように、高圧燃料ポンプの信頼性を向上させるためには、燃料吐出周期の低速化と最大燃料吐出量の低減とが望まれるが、高出力型の内燃機関へ適用しようとした場合、高圧燃料ポンプの耐久性と磨耗性の両立が困難となって、信頼性が確保できなくなるという問題があった。
【００２３】
すなわち、高圧燃料ポンプのカム山の数に対する特性を比較すると、高圧燃料ポンプの吐出サイクルと最大燃料吐出量との関係においては、吐出サイクルを可能な限り低速に設定し且つ最大燃料吐出量を可能な限り少なく設定することが望まれる。
しかし、大幅なコストアップ無しで現状以上に信頼性を改善することは困難である。特に、最大燃料噴射量がさらに多い高出力の４気筒内燃機関に対しては、耐久性と磨耗性とを両立させることができなくなるという課題があった。
【００２４】
なお、たとえば、カム山＝２の高圧燃料ポンプを２台設置して並列駆動することにより、吐出周期を低速としつつ加圧室の容積を小型化して、耐久性と磨耗性とを両立させる案も考えられるが、大幅なコストアップを招くうえ、搭載面から見ても、現実的な解決方法とは到底言えない。
【００２５】
【特許文献１】特許第２８９０８９８号公報
【特許文献２】特開平１１−３２４７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
従来の多気筒内燃機関の燃圧制御装置では、高圧燃料ポンプのカム山＝２の場合には、最大燃料噴射量の２倍に相当する最大燃料吐出量が必要となることから、加圧室の容積の大型化を招くことや、実質的な最大燃料吐出量の多さのために、プランジャとカムとの間の接触面の応力が増大して耐久性が悪化するという課題があった。
また、カム山＝３、またはカム山＝４の場合には、吐出周期が高速となり、プランジャとシリンダとの間の摺動面やプランジャとカムとの間の接触面での耐磨耗性の点で不利となるうえ、カム山＝２の場合と同様に、加圧室の容積の大型化を招くうえ、プランジャとカムとの間の接触面の応力が増大して耐久性が悪化するという課題があった。
【００２７】
この発明は、カム山＝４の場合よりも吐出サイクルが低速であるカム山＝３の高圧燃料ポンプを採用しつつ、大幅なコストアップ無しに最大燃料吐出量を低減することにより、高圧燃料ポンプの信頼性を向上させた多気筒内燃機関の燃圧制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この発明による多気筒内燃機関の燃圧制御装置は、Ｍ個（Ｍは、３以上の自然数）の気筒を有する内燃機関に対して燃料を噴射するための燃圧制御装置であって、気筒ごとに配設された燃料噴射弁と、各気筒に噴射すべき１気筒当たりの燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁ごとの噴射パルス幅を決定するとともに燃料噴射弁ごとの駆動タイミングをセットする燃料噴射弁制御手段と、各燃料噴射弁に対して共通に接続されて高圧の燃料を蓄える燃料レールと、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、燃料レールに対してＮ回（Ｎは、Ｎ＜Ｍとなる２以上の自然数、且つＭ／Ｎの値が自然数とならない数）の燃料吐出行程を有する高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプからの燃料吐出量を調整する吐出量制御弁と、燃料噴射量に基づいて高圧燃料ポンプの燃料吐出量におけるフィードフォワード量をＦＦ量として演算するＦＦ量演算手段と、ＦＦ量に基づいて高圧燃料ポンプの燃料吐出量を決定するとともに吐出量制御弁の駆動タイミングをセットする燃料吐出量制御手段とを備えた多気筒内燃機関の燃圧制御装置において、ＦＦ量演算手段は、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、燃料噴射量をＭ／Ｎ倍した量をＮ回だけ、高圧燃料ポンプの燃料吐出量におけるＦＦ量として起用するものである。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、たとえば、４（Ｍ＝４）気筒の内燃機関に対してカム山＝３（Ｎ＝３）の高圧燃料ポンプを採用して、最大燃料吐出量を従来装置のたとえば２／３程度まで低減することができるので、最大燃料噴射量のときのプランジャとカムとの間の接触面の応力が低減されて、耐久性を向上させることができるうえ、高圧燃料ポンプを小型化することができる。
また、最大燃料吐出量を低減させずに従来同様の量に設定した場合には、耐久性を悪化させることなく、特に最大燃料噴射量の多い高出力型の内燃機関への適用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１に係る多気筒内燃機関の燃圧制御装置について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る多気筒内燃機関の燃圧制御装置を示すブロック構成図である。
【００３１】
なお、ここでは、気筒数Ｍ（Ｍ≧３の自然数）として、「Ｍ＝４」個の内燃機関を例にとり、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、ＦＦ量として「Ｎ＝３」回（Ｎは、２以上の自然数で、Ｎ＜Ｍ、且つ、Ｍ／Ｎの値が自然数とならない数）回の燃料吐出行程を有する高圧燃料ポンプを用いた場合における多気筒内燃機関の燃圧制御装置について説明する。
図１において、燃料を高圧に加圧するための高圧燃料ポンプ２０は、シリンダ２１と、シリンダ２１内で往復動するプランジャ２２と、シリンダ２１の内周壁面およびプランジャ２２の上端面により区画形成された加圧室２３とを備えている。
【００３２】
プランジャ２２の下端は、内燃機関４０のカム軸２４に設けられたカム２５に圧接され、カム軸２４の回転に連動してカム２５が回転することにより、プランジャ２２がシリンダ２１内を往復動して、加圧室２３内の容積が変化するようになっている。
なお、図１において、カム２５には、３つの突起部があり、カム軸２４が１回転する間に、プランジャ２２がシリンダ２１内を３回往復動する。
したがって、４気筒内燃機関の場合では、内燃機関４０の各気筒への燃料噴射行程が一巡する間、すなわち、内燃機関４０が２回転する間に３回往復動することになる。
【００３３】
また、加圧室２３の上流に接続された流入通路３０は、低圧ポンプ３１を介して、燃料タンク３２に接続されている。
低圧ポンプ３１は、燃料タンク３２内の燃料を吸入して吐出する。
低圧ポンプ３１から吐出された燃料（破線矢印参照）は、低圧プレッシャレギュレータ３３によって所定の低圧値に調整された後、逆止弁３４を通して、プランジャ２２がシリンダ２１内で下動する際に加圧室２３内に導入される。
【００３４】
一方、加圧室２３の下流に接続された供給通路３５は、逆止弁３６を介して燃料レール５０に接続されている。逆止弁３６は、燃料レール５０から加圧室２３への燃料の逆流を規制している。
燃料レール５０は、加圧室２３から吐出された高圧の燃料を蓄積保持するとともに、各燃料噴射弁５１〜５４に対して共通に接続され、高圧の燃料を燃料噴射弁５１〜５４に分配する。ここでは、４気筒内燃機関の気筒ごとに１本ずつ、合計４本の燃料噴射弁５１〜５４を備えている。
【００３５】
また、燃料レール５０に接続されたリリーフ弁３７は、所定の開弁圧以上で開弁する常閉弁からなり、燃料レール５０内の燃圧ＰＦがリリーフ弁３７の開弁圧設定値以上に上昇しようとしたときに開弁する。
これにより、開弁圧設定値以上に上昇しようとした燃料レール５０内の燃料は、リリーフ通路３８を通して燃料タンク３２に戻され、燃料レール５０内の燃圧ＰＦが過大になることはない。
【００３６】
吐出量制御弁１０は、たとえば常開式の電磁弁からなり、供給通路３５とスピル通路３９との間に設けられており、ＥＣＵ６０の制御下で開閉駆動されて、高圧燃料ポンプ２０から燃料レール５０への燃料吐出量ＱＰを調整する。
高圧燃料ポンプ２０において、プランジャ２２がシリンダ２１内で上動する際に、吐出量制御弁１０が開弁制御されている間は、加圧室２３から供給通路３５に吐出された燃料は、スピル通路３９を通して流入通路３０に戻される（破線矢印参照）。
【００３７】
したがって、吐出量制御弁１０の開弁制御中においては、燃料レール５０に高圧の燃料が供給されることはない。
一方、プランジャ２２がシリンダ２１内で上動中の所定タイミングにおいて、吐出量制御弁１０が閉弁制御された後は、加圧室２３から供給通路３５に吐出された加圧燃料は、逆止弁３６を通して燃料レール５０に供給される。
【００３８】
ＥＣＵ６０には、燃圧センサ６１から検出される燃圧ＰＦに加えて、クランク角度センサ６２、アクセルポジションセンサ６４、カム角度センサ６５などの各種センサからの運転状態情報が入力されている。
燃圧センサ６１は、燃料レール５０内の燃圧ＰＦを検出し、クランク角度センサ６２は、内燃機関４０のクランク軸の回転速度（機関回転数ＮＥ）および回転位相を検出し、アクセルポジションセンサ６４は、アクセルペダル６３の踏込量ＡＰを検出し、カム角度センサ６５は、内燃機関４０のカム軸２４の回転位相を検出する。
【００３９】
ＥＣＵ６０は、各種センサからの検出情報に基づいて、目標燃圧ＰＯを決定するとともに、燃料レール５０内の燃圧ＰＦが目標燃圧ＰＯと一致するように吐出量制御弁１０の駆動タイミングを制御する。
また、ＥＣＵ６０は、クランク角度センサ６２により検出されるクランク軸の回転位相と、カム角度センサ６５により検出されるカム軸２４の回転位相とに基づいて、内燃機関４０の回転角度位置を特定するとともに、アクセルポジションセンサ６４により検出されるアクセルペダル６３の踏込量ＡＰに基づいて、各気筒に噴射すべき１気筒当たりの燃料噴射量を演算して燃料噴射弁５１〜５４を駆動制御する。
【００４０】
次に、図２の側断面図を参照しながら、図１内の吐出量制御弁１０の具体的な内部構成について説明する。
図２において、（ａ）はソレノイド１４の非通電時の状態を示し、（ｂ）はソレノイド１４の通電（励磁駆動）時の状態を示している。
【００４１】
吐出量制御弁１０は、スピル弁プランジャ１１と、スピル弁プランジャ１１と連動するスピルバルブ１２と、スピル弁プランジャ１１を開放方向に付勢する圧縮スプリング１３と、スピル弁プランジャ１１を閉成方向に駆動するソレノイド１４とを備えている。
スピル弁プランジャ１１の一端にはスピルバルブ１２が接続され、スピル弁プランジャ１１の他端には圧縮スプリング１３が接続されている。
これにより、スピル弁プランジャ１１は、ソレノイド１４の非通電状態／通電状態に応じて、供給通路３５とスピル通路３９との間を開閉する。
【００４２】
図２の（ａ）に示すように、ソレノイド１４が非通電の場合、スピルバルブ１２は、圧縮スプリング１３の付勢力によって下方に押し下げられ、供給通路３５とスピル通路３９とが連通する。このとき、吐出量制御弁１０は開弁状態となり、供給通路３５に吐出された燃料は、スピル通路３９に向けて流れる（破線矢印参照）。
【００４３】
一方、図２の（ｂ）に示すように、ＥＣＵ６０によってソレノイド１４が通電されると、ソレノイド１４の発生する電磁力が圧縮スプリング１３の付勢力に打ち勝って、スピルプランジャ１１を上方に吸引する。
この結果、スピルバルブ１２も上方に引き上げられ、供給通路３５とスピル通路３９との間が遮断される。このとき、吐出量制御弁１０は閉弁状態となる。
【００４４】
次に、この発明の実施の形態１が適用されなかった場合を例にとり、図１〜図５を参照しながら、多気筒内燃機関の燃圧制御装置の一般的な構成および制御動作について説明する。
まず、図２とともに図３のタイミングチャートを参照しながら、図１に示した燃圧制御装置による燃料吐出量ＱＰの制御動作について説明する。
図３においては、上から順に、カム２５の回転に連動して上下動を繰り返すプランジャ２２のリフト位置（上端〜下端）と、吐出量制御弁１０のソレノイド１４の通電状態（通電時／非通電時）と、スピルバルブ１２の開閉状態と、燃料レール５０に供給される燃料吐出量ＱＰが示されている。
【００４５】
図３において、時刻Ｔ１〜Ｔ２の間、時刻Ｔ３〜Ｔ４の間、時刻Ｔ５〜Ｔ６の間は、それぞれ、プランジャ２２が上端から下端まで下動する燃料吸入行程１、２、３を示している。
燃料吸入行程１、２、３においては、吸入通路３０から逆止弁３４を通して、高圧燃料ポンプ２０の加圧室２３内へと、低圧の燃料が吸入される。
【００４６】
時刻Ｔ２〜Ｔ３の間、Ｔ４〜Ｔ５の間、Ｔ６〜Ｔ７の間は、それぞれ、プランジャ２２が下端から上端まで上動する燃料吐出行程１、２、３を示している。
燃料吐出行程１、２、３において、燃料吐出行程１（時刻Ｔ２〜Ｔ３の間）のように、ソレノイド１４を通電しなかった場合には、図２（ａ）のように、吐出量制御弁１０は開弁する。
このとき、高圧燃料ポンプ２０から供給通路３５に吐出された燃料は、スピル通路３９を通って流入通路３０に戻され、燃料レール５０に対して燃料が供給されなくなり、燃料吐出量ＱＰ＝０となる。
【００４７】
一方、燃料吐出行程２（時刻Ｔ４〜Ｔ５の間）のように、ソレノイド１４を常時通電した場合には、図２（ｂ）のように、吐出量制御弁１０は閉弁する。
このとき、高圧燃料ポンプ２０から供給通路３５に吐出された燃料は、逆止弁３６を通って燃料レール５０に供給される。また、このときの燃料吐出量ＱＰは、最大燃料吐出量ＱＰｍａｘに相当し、ＱＰ＝ＱＰｍａｘとなる。
【００４８】
また、燃料吐出行程３（時刻Ｔ６〜Ｔ７の間）のように、行程途中の時刻ｔ（Ｔ６＜ｔ＜Ｔ７）からソレノイド１４を通電した場合には、吐出量制御弁１０が時刻ｔ以降で閉弁する。
したがって、時刻ｔ〜Ｔ７の間でプランジャ２２が上動する間に、高圧燃料ポンプ２０から供給通路３５に吐出された燃料のみが、逆止弁３６を通って燃料レール５０に供給される。このときの燃料吐出量ＱＰは、最大燃料吐出量ＱＰｍａｘ未満の範囲、すなわち、０＜ＱＰ＜ＱＰｍａｘとなる。
【００４９】
以上の説明から明らかなように、燃料吐出行程中の所定タイミングでソレノイド１４を通電することにより、燃料吐出量ＱＰは、０≦ＱＰ≦ＱＰｍａｘの間で、所望の量に調整することができる。
なお、ソレノイド１４の通電開始時期と燃料吐出量ＱＰとの間には、図４の特性図で示すような関係があり、ソレノイド１４の通電開始時期が遅くなるほど燃料吐出量ＱＰは減少する。
したがって、図４の特性をあらかじめＥＣＵ６０に記憶させておくことにより、燃料吐出量ＱＰ（縦軸）からソレノイド１４の通電開始時期（横軸）を決定することができる。
【００５０】
また、燃料レール５０内の燃圧ＰＦを現在圧力に維持するためには、燃料噴射弁５１〜５４の燃料噴射流量（＝燃料レール５０から流出する燃料流量）と、高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出流量（＝燃料レール５０に流入する燃料流量）とが等しくなるように制御すればよい。
そこで、燃料噴射弁５１〜５４から噴射される１気筒当たりの燃料噴射量（＝ＦＦ量）と、高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量（＝ＦＢ量）とを加算した量を、燃料レール５０への燃料吐出量ＱＰとして決定することが考えられる。このとき、燃料吐出量（＝ＦＢ量）は、内燃機関４０の運転状態に応じて設定される目標燃圧ＰＯと、燃圧センサ６１によって検出される燃圧ＰＦとの圧力偏差に基づいて求められる。
【００５１】
燃料噴射量は、燃料レール５０から流出する既知の量として、ＥＣＵ６０自身が把握できる量であることから、流出燃料分を補うためのＦＦ量として設定される。
また、高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量（＝ＦＢ量）は、燃料供給系部品の精度ばらつきや劣化などに起因して、燃料レール５０に対してＦＦ量を供給しているにもかかわらず圧力偏差が発生したときに、比例積分制御などによって演算されるフィードバック補正量である。
【００５２】
ところで、前述のように、高圧燃料ポンプ２０の１回の吐出行程における最大燃料吐出量ＱＰｍａｘは、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間、すなわち、内燃機関が２回転する間（＝７２０ｄｅｇＣＡ間）に、燃料レール５０に対して何回の燃料吐出動作が可能かによって異なる。
たとえば、図５は内燃機関４０が２回転する間（＝７２０ｄｅｇＣＡ間）での一般的な基本制御動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００５３】
図５においては、カム山の数が「３」の場合の４気筒内燃機関における燃料噴射量Ｑｉの演算タイミングＴｉと、実際に燃料噴射弁５１〜５４が駆動される時期と、燃料噴射量演算手段および燃料噴射弁制御設定手段を実行するための第１の演算タイミングＴｉと、ＦＦ量演算手段およびＦＢ量演算手段および燃料吐出量制御手段を実行するための第２の演算タイミングＴｐと、実際に燃料が吐出される燃料吐出行程および燃料吐出量ＱＰ１〜ＱＰ３との関係を示している。
【００５４】
図５において、まず、４つの燃料噴射制御タイミング（第１の演算タイミング）Ｔｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３、Ｔｉ４が設定され、それぞれの第１の演算タイミングＴｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３、Ｔｉ４で、各気筒に噴射すべき燃料噴射量Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４がそれぞれ演算される。
また、前述と同様に、所定の噴射タイミングおよび燃料噴射パルス幅がセットされる。
【００５５】
一方、各気筒への燃料噴射行程が一巡する７２０ｄｅｇＣＡ間に、２４０ｄｅｇＣＡ間隔で、３つの燃圧制御タイミング（第２の演算タイミング）Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３が設定される。
このうち、最初の第２の演算タイミングＴｐ１では、２気筒分（＃４、＃１気筒）の燃料噴射量Ｑｉ４、Ｑｉ１の合計量（Ｑｉ４＋Ｑｉ１）がＦＦ量として演算され、吐出行程１において、ＦＦ量ＱＰ１（＝Ｑｉ４＋Ｑｉ１：燃料噴射量の２倍）として吐出される。
【００５６】
また、次の第２の演算タイミングＴｐ２では、残りの２気筒のうちの１気筒分（＃２気筒）の燃料噴射量Ｑｉ２がＦＦ量として演算され、吐出行程２において、ＦＦ量ＱＰ２（＝Ｑｉ２：燃料噴射量と同量）として吐出される。
同様に、最後の第２の演算タイミングＴｐ３では、残りの１気筒分（＃３気筒）の燃料噴射量Ｑｉ３がＦＦ量として演算され、吐出行程３において、ＦＦ量ＱＰ３（＝Ｑｉ３：燃料噴射量と同量）として吐出される。
この結果、燃料レール５０の燃料収支は、プラスマイナスゼロとなって、現在の燃圧ＰＦが維持される。
【００５７】
ただし、カム山＝３の場合、このままでは、前述のように、燃料の吐出サイクルが機関回転数の１．５倍の周期（機関２回転当たり３回吐出）であることから、カム山＝２の場合と比べて吐出周期が高速となり、プランジャ２２とシリンダ２１との間の摺動面や、プランジャ２２とカム２５との間の接触面での耐磨耗性の点で不利となる。
また、最大燃料噴射量Ｑｉｍａｘの２倍の最大燃料吐出量ＱＰｍａｘを必要とすることから、加圧室２３が大型化するうえ、プランジャ２２とカム２５との間の接触面の応力増大により耐久性も悪化する。
【００５８】
そこで、上記課題を回避するために、ＥＣＵ６０内のＦＦ量演算手段（後述する）は、各気筒（気筒数Ｍ）への燃料噴射行程が一巡する間に、燃料噴射量をＭ／Ｎ倍した量をＮ回（Ｎ＜Ｍ）だけ、高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量におけるＦＦ量として起用する。
これにより、大幅なコストアップ無しで、高圧燃料ポンプ２０の吐出サイクルと最大燃料吐出量ＱＰｍａｘとの関係において、吐出サイクルをより低速にし、且つ最大燃料吐出量ＱＰｍａｘをより少なく設定して、信頼性を改善することを可能にする。
【００５９】
ここで、高圧燃料ポンプ２０のカム山の数に対する特性を比較した結果を整理すると、図６のようになる。
図６において、破線円は従来装置による特性を示し、実線円はこの発明の実施の形態１による特性を示す。
【００６０】
また、図６において、カム山数が増大して燃料吐出サイクル（Ｈｚ）が上昇すると、摺動面や接触面の摩耗性が悪化し、最大燃料吐出量ＱＰｍａｘが増大すると、加圧室２３の大型化を招くうえ、応力増大により耐久性が悪化する。つまり、いずれの場合も、燃圧制御の信頼性が低下することが分かる。
さらに、前述のように、カム山＝２で２台を並列駆動した場合には、信頼性が向上するものの、大きなコストアップを招くことになる。
【００６１】
次に、図７を参照しながら、図１内のＥＣＵ６０の具体的な構成について説明する。
図７はこの発明の実施の形態１に係るＥＣＵ６０の具体的構成を示す機能ブロック図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図７において、ＥＣＵ６０は、燃料噴射量演算手段７０と、燃料噴射弁制御手段７１と、ＦＦ量演算手段７２と、ＦＢ量演算手段７３と、燃料吐出量制御手段７４とを備えている。
【００６２】
燃料噴射量演算手段７０は、カム角度センサ６５の出力信号（パルス信号）から得られるカム軸２４の回転位相と、クランク角度センサ６２の出力信号（パルス信号）から得られるクランク軸の回転位相との関係に基づいて、内燃機関４０の回転角度位置を特定する。
また、燃料噴射量演算手段７０は、クランク角度センサ６２の出力信号から求められる機関回転数ＮＥと、アクセルポジションセンサ６４により検出されるアクセルペダル６３の踏込量ＡＰとに加えて、図示しない各種センサからの運転状態情報に基づいて、制御対象となる各気筒の燃料噴射弁５１〜５４から噴射すべき燃料噴射量Ｑｉを演算する。
【００６３】
燃料噴射弁制御手段７１は、燃料噴射量演算手段７０によって演算された１気筒当たりの燃料噴射量Ｑｉに基づいて、各燃料噴射弁５１〜５４を駆動する噴射パルス幅を決定するとともに、燃料噴射弁５１〜５４ごとの駆動タイミングをセットする。
これにより、燃料噴射弁５１〜５４は、燃料噴射弁制御手段７１によってセットされた駆動タイミングによって駆動される。
【００６４】
ＦＦ量演算手段７２は、燃料噴射量演算手段７０により演算された燃料噴射量Ｑｉに基づいて、燃料噴射量ＱｉをＭ／Ｎ倍（＝４／３倍）するとともに、４／３倍した燃料噴射量４Ｑｉ／３を、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、Ｎ回（＝３回）だけ高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量におけるＦＦ量（フィードフォワード量）として演算する。
具体的には、ＦＦ量は、後述するように、第２の演算タイミングごとに燃料噴射量の平均値に基づいて演算される。
【００６５】
ＦＢ量演算手段７３は、クランク角度センサ６２の出力信号から得られる機関回転数ＮＥと、アクセルポジションセンサ６４から得られるアクセルペダル６３の踏込量ＡＰとに加えて、各種センサからの運転状態情報に基づいて、燃料レール５０内の目標燃圧ＰＯを演算する。
また、ＦＢ量演算手段７３は、演算設定された目標燃圧ＰＯと、燃圧センサ６１によって検出される実際の燃圧ＰＦとの圧力偏差に基づいて、高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量におけるＦＢ量を演算する。
【００６６】
燃料吐出量制御手段７４は、ＦＦ量演算手段７２により演算されたＦＦ量と、ＦＢ量演算手段７３により演算されたＦＢ量とを加算して、高圧燃料ポンプ２０から燃料レール５０への燃料吐出量ＱＰを決定するとともに、吐出量制御弁１０の駆動タイミングをセットする。
これにより、吐出量制御弁１０は、燃料吐出量制御手段７４によりセットされた駆動タイミングで駆動される。
【００６７】
また、高圧燃料ポンプ２０は、上述したように、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、燃料レール５０に対してＮ回の燃料吐出行程を有する。ただし、Ｎは、気筒数Ｍ（＞３）に対して、Ｎ＜Ｍとなる２以上の自然数、且つＭ／Ｎの値が自然数とならない数であり、ここでは、気筒数Ｍ＝４に対して、Ｎ＝３である。
【００６８】
次に、図８のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１による制御動作について説明する。
なお、図８の制御ルーチンは、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、所定の３箇所で生成される第２の実行タイミング、すなわち、図５内の第２の演算タイミングＴｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３の発生時に実行される。
【００６９】
図８において、まず、今回の実行タイミングを識別するための識別番号ＴＰを読み込む（ステップＳ１０１）。なお、識別番号ＴＰは、第２の演算タイミングＴｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３（図５参照）のいずれかに対応している。
続いて、読み込んだ識別番号ＴＰから、今回の実行タイミングが第２の演算タイミングＴｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３のうちのいずれであるかを判定し（ステップＳ１０２）、判定結果に応じてそれぞれの処理を行う。
【００７０】
すなわち、ステップＳ１０２において、識別番号ＴＰ＝Ｔｐ１と判定されれば、前回の実行タイミングＴｐ３から今回の実行タイミングＴｐ１までの間に演算された燃料噴射量Ｑｉ４、Ｑｉ１（図５参照）の平均値を４／３倍し、平均値を４／３倍した量をＦＦ量として演算し（ステップＳ１０３）、後述のステップＳ１０６に進む。
このときのＦＦ量は、以下の式（１）のように表される。
【００７１】
ＦＦ＝（Ｑｉ４＋Ｑｉ１）／２×（４／３）・・・（１）
【００７２】
また、ステップＳ１０２において、識別番号ＴＰ＝Ｔｐ２と判定されれば、前回の実行タイミングＴｐ１から今回の実行タイミングＴｐ２までの間に演算された燃料噴射量Ｑｉ２（図５参照）を４／３倍し、燃料噴射量Ｑｉ２を４／３倍した量をＦＦ量として演算し（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０６に進む。
このときのＦＦ量は、以下の式（２）のように表される。
【００７３】
ＦＦ＝Ｑｉ２×（４／３）                ・・・（２）
【００７４】
また、ステップＳ１０２において、識別番号ＴＰ＝Ｔｐ３と判定されれば、前回の実行タイミングＴｐ２から今回の実行タイミングＴｐ３までの間に演算された燃料噴射量Ｑｉ３（図５参照）を４／３倍し、燃料噴射量Ｑｉ３を４／３倍した量をＦＦ量として演算し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０６に進む。
このときのＦＦ量は、以下の式（２）のように表される。
【００７５】
ＦＦ＝Ｑｉ３×（４／３）                ・・・（３）
【００７６】
上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理は、ＥＣＵ６０内のＦＦ量演算手段７２（図７参照）の動作に相当する。
次に、燃圧センサ６１により検出された燃圧ＰＦを読み込み（ステップＳ１０６）、クランク角度センサ６２の出力信号から求められる機関回転数ＮＥを読み込み（ステップＳ１０７）、アクセルポジションセンサ６４により検出されるアクセルペダル６３の踏込量ＡＰを読み込む（ステップＳ１０８）。
【００７７】
続いて、ステップＳ１０７で読み込んだ機関回転数ＮＥと、ステップＳ１０８で読み込んだアクセルペダル６３の踏込量ＡＰとから、一次関数マップデータにより目標燃圧ＰＯを設定する（ステップＳ１０９）。
また、ステップＳ１０９で設定した目標燃圧ＰＯと、ステップＳ１０６で読み込んだ燃圧ＰＦとの圧力偏差△ＰＦを、以下の式（４）のように演算する（ステップＳ１１０）。
【００７８】
△ＰＦ＝ＰＯ−ＰＦ                      ・・・（４）
【００７９】
続いて、ステップＳ１１０で演算した圧力偏差△ＰＦに基づく比例積分演算によって、ＦＢ量を以下の式（５）のように演算する。
【００８０】
ＦＢ＝Ｋｐ×△ＰＦ＋Σ（Ｋｉ×△ＰＦ）  ・・・（５）
【００８１】
ただし、式（５）において、Ｋｐは比例積分演算における比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインである。
上記ステップＳ１０６〜Ｓ１１１の処理は、ＥＣＵ６０内のＦＢ量演算手段７３（図７参照）の動作に相当する。
【００８２】
次に、今回の実行タイミング（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５のうちのいずれか）で演算されたＦＦ量と、ステップＳ１１１で演算されたＦＢ量とを加算して、以下の式（６）のように高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量ＱＰを決定する（ステップＳ１１２）。
【００８３】
ＱＰ＝ＦＦ＋ＦＢ                        ・・・（６）
【００８４】
続いて、ＥＣＵ６０内にあらかじめ記憶されている通電開始時期ＳＴと燃料吐出量ＱＰとの特性データ（図４参照）を用いて、ステップＳ１１２で決定された燃料吐出量ＱＰに応じて、吐出量制御弁１０内のソレノイド１４の通電開始時期ＳＴを決定する（ステップＳ１１３）。
最後に、ステップＳ１１３で決定されたソレノイド１４の通電開始時期ＳＴをセットして（ステップＳ１１４）、図８の処理ルーチンを抜け出る。
上記ステップＳ１１３およびＳ１１４の処理は、ＥＣＵ６０内の燃料吐出量制御手段７４（図７参照）の動作に相当する。
【００８５】
以下、燃料吐出行程の所定通電開始タイミングＳＴ（ステップＳ１１３で設定される）でソレノイド１４が通電されることにより、高圧燃料ポンプ２０から燃料吐出されて燃料レール５０に供給される。
ここで、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間における合計の燃料噴射量をＱｉｓｕｍとすると、合計燃料噴射量Ｑｉｓｕｍは、以下の式（７）のように表される。
【００８６】
Ｑｉｓｕｍ＝Ｑｉ１＋Ｑｉ２＋Ｑｉ３＋Ｑｉ４・・・（７）
【００８７】
したがって、４気筒の内燃機関４０が定常運転していて、各気筒がほぼ等しい燃料噴射量Ｑｉを噴射していると仮定すれば、式（７）は、以下の式（８）のように表すことができる。
【００８８】
Ｑｉｓｕｍ＝４Ｑｉ                        ・・・（８）
【００８９】
一方、燃料噴射行程が一巡する間での合計のＦＦ量をＦＦｓｕｍとすると、３箇所の実行タイミング（第２の演算タイミング）Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３で演算されたＦＦ量の合計値ＦＦｓｕｍは、以下の式（９）のように表される。
【００９０】
ＦＦｓｕｍ＝（Ｑｉ１＋Ｑｉ４）／２×（４／３）＋Ｑｉ２×（４／３）＋Ｑｉ３×（４／３）                                    ・・・（９）
【００９１】
したがって、４気筒の内燃機関４０が定常運転していて、各気筒がほぼ等しい燃料噴射量Ｑｉを噴射していると仮定すれば、式（９）は、以下の式（１０）のように表すことができる。
【００９２】
ＦＦｓｕｍ＝（Ｑｉ＋Ｑｉ）／２×（４／３）＋Ｑｉ×（４／３）＋Ｑｉ×（４／３）
＝４Ｑｉ                        ・・・（１０）
【００９３】
この結果、式（８）、式（１０）から明らかなように、燃料レール５０の燃料収支はプラスマイナスゼロとなって、燃料レール５０内の燃圧ＰＦは現在値に維持されることになる。
【００９４】
言い換えれば、一般的なカム山＝３の高圧燃料ポンプ２０を採用しているにも関わらず、１回の吐出行程に必要な最大燃料吐出量ＱＰｍａｘは、１気筒当たりの最大燃料噴射量Ｑｉｍａｘの４／３倍の量で済ませることができる。
つまり、従来の一般的制御（図５参照）で必要とした最大燃料噴射量Ｑｉｍａｘの２倍の量は必要としないことになる。
【００９５】
なお、図８内のステップＳ１０３では、識別番号ＴＰ＝Ｔｐ１のときのＦＦ量を上記式（１）により演算したが、ソフトウェア処理を簡略するために、Ｑｉ４＝Ｑｉ１と見なして、以下の式（１１）のように演算してもよい。
【００９６】
ＦＦ＝Ｑｉ１×（４／３）                ・・・（１１）
【００９７】
式（１１）のように、簡易的に、＃４気筒への燃料噴射量Ｑｉ４を間引きした演算方法を採用しても、ほぼ前述と同様の燃料収支を得ることができる。
【００９８】
以上のように、この発明の実施の形態１に係る多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置（図１、図７参照）は、Ｍ（≧３）気筒の内燃機関４０に燃料を噴射すべく気筒ごとに配設された燃料噴射弁５１〜５４と、各気筒に噴射すべき１気筒当たりの燃料噴射量Ｑｉを演算する燃料噴射量演算手段７０と、燃料噴射量Ｑｉに基づいて燃料噴射弁５１〜５４の噴射パルス幅を決定するとともに燃料噴射弁５１〜５４の駆動タイミングをセットする燃料噴射弁制御手段７１と、燃料噴射弁５１〜５４と共通に接続されて高圧の燃料を蓄える燃料レール５０と、燃料レール５０内の燃圧ＰＦを検出する燃圧センサ６１と、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に燃料レール５０に対して３回の燃料吐出行程を有する高圧燃料ポンプ２０と、高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量ＱＰを調整する吐出量制御弁１０と、燃料噴射量Ｑｉに基づいて高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量ＱＰにおけるフィードフォワード（ＦＦ）量を演算するＦＦ量演算手段７２と、内燃機関４０の運転状態に応じて設定される目標燃圧ＰＯと燃圧センサ６１によって検出される燃圧ＰＦとの圧力偏差に基づいて高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量におけるフィードバック（ＦＢ）量を演算するＦＢ量演算手段７３と、ＦＦ量とＦＢ量とを加算して高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量ＱＰを決定するとともに吐出量制御弁１０の駆動タイミングをセットする燃料吐出量制御手段７４とを備えている。
【００９９】
燃料噴射量演算手段７０、燃料噴射弁制御手段７１、ＦＦ量演算手段７２、ＦＢ量演算手段７３および燃料吐出量制御手段７４は、マイクロコンピュータを含むＥＣＵ６０により構成されている。
また、ＦＦ量演算手段７２は、４気筒内燃機関４０の各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、燃料噴射量Ｑｉを４／３倍した量を３回だけ、高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量ＱＰにおけるＦＦ量として起用するようになっている。
【０１００】
これにより、たとえば４気筒の内燃機関４０に対して、カム山＝３の高圧燃料ポンプ２０を採用しつつ、最大燃料吐出量ＱＰｍａｘを、（４／３）／２倍（＝２／３倍）程度まで少なくすることができる。
したがって、最大燃料噴射量Ｑｉｍａｘのときのプランジャ２２とカム２５との間の接触面の応力が低減されて、耐久性を向上させることができるうえ、高圧燃料ポンプ２０の加圧室２３の容積を、従来よりも、たとえば２／３倍程度まで小型化することができる。
また、たとえばカム山＝３の高圧燃料ポンプ２０を採用しつつ、最大燃料吐出量ＱＰｍａｘを従来と同等の量に設定すれば、特に最大燃料噴射量Ｑｉｍａｘの多い高出力型の内燃機関に対しても、耐久性を悪化させることなく適用することができる。
【０１０１】
なお、ここでは、４気筒（気筒数Ｍ＝４）の内燃機関４０に対して、３回（カム山数Ｎ＝３）の燃料吐出行程を有する高圧燃料ポンプ２０を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、Ｍ、Ｎが「Ｍ≧３、Ｎ≧２、Ｍ＞Ｎであって、且つ、Ｍ／Ｎの値が自然数とならない数」の関係を満たしていれば、気筒数Ｍおよびカム山数Ｎの組み合わせは任意に適用することができる。
たとえば、３気筒（気筒数Ｍ＝３）の内燃機関に対して２回（カム山数Ｎ＝２）の燃料吐出行程を有する高圧燃料ポンプを用いてもよく、５気筒（Ｍ＝５）の内燃機関に対して３回または４回（Ｎ＝３または４）の燃料吐出行程を有する高圧燃料ポンプを用いてもよく、６気筒（Ｍ＝６）の内燃機関に対して４回または５回（Ｎ＝４または５）の燃料吐出行程を有する高圧燃料ポンプを用いてもよく、いずれもの場合も、前述と同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
【０１０２】
また、燃料吐出量ＱＰの具体的な制御範囲について言及しなかったが、燃料吐出量制御手段７４は、高圧燃料ポンプ２０における１回の燃料吐出行程で吐出可能な最大燃料吐出量ＱＰｍａｘを、１気筒当たりの最大燃料噴射量Ｑｉｍａｘの４／３倍以上且つ２倍未満の範囲内に設定してもよい。
これにより、内燃機関４０の周辺環境などの種々の条件を考慮しても、上述の作用効果を確実に実現することができる。
【０１０３】
さらに、燃料レール５０内の実際の燃圧ＰＦを検出する燃圧センサ６１と、高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量におけるフィードバック量をＦＢ量として演算するＦＢ量演算手段７３とを備え、ＦＢ量演算手段７３は、内燃機関４０の運転状態に応じて目標燃圧ＰＯを設定するとともに、燃圧ＰＦと目標燃圧ＰＯとの圧力偏差に基づいてＦＢ量を演算し、燃料吐出量制御手段７４は、ＦＦ量とＦＢ量とを加算して高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量を決定することにより、燃料供給系部品の精度ばらつきや劣化などに起因した燃圧制御誤差を補償することができる。
すなわち、燃料レール５０にＦＦ量を供給しているにもかかわらず、検出された燃圧ＰＦと目標燃圧ＰＯとの間に圧力偏差が発生したときには、比例積分制御などにより演算されるＦＦ量により燃圧補正することができる。
【０１０４】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、特に言及しなかったが、クランク軸に対するカム軸２４の回転位相調整手段を有する内燃機関においては、クランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相が最遅角側または最進角側に調整されているときに、第１および第２の演算タイミングの発生順序が入れ替わらないように、第１および第２の演算タイミングの位置関係をあらかじめ設定することが望ましい。
【０１０５】
以下、回転位相調整手段を有する内燃機関に適用したこの発明の実施の形態２について説明する。
この発明の実施の形態２に係る多気筒内燃機関の燃圧制御装置の全体構成は、図１に示した通りであり、ＥＣＵ６０（図１、図７参照）の機能構成が一部異なるのみである。
この場合、ＥＣＵ６０は、回転位相調整手段（図示せず）を備え、クランク角度センサ６２によって検出されるクランク軸の回転位相と、カム角度センサ６５によって検出されるカム軸２４の回転位相とに基づき、クランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相を調整するようになっている。
【０１０６】
また、ＥＣＵ６０は、第１および第２の演算タイミング発生手段をさらに備えており、第１の演算タイミング発生手段は、クランク軸の回転位相に同期した第１の角度位置において、少なくとも燃料噴射量演算手段を実行するための第１の演算タイミングを生成し、第２の演算タイミング発生手段は、カム軸２４の回転位相に同期した第２の角度位置において、少なくともＦＦ量演算手段を実行するための第２の演算タイミングを生成する。
さらに、第１および第２の演算タイミングの発生順序の位置関係は、回転位相調整手段によってクランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相が最遅角側または最進角側に調整されているときに、第１の演算タイミングの直後に第２の演算タイミングが生成されるように、あらかじめ設定されている。
【０１０７】
まず、図９のタイミングチャートを参照しながら、この発明の実施の形態２が適用されなかった場合を例にとって、クランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相調整手段を有する内燃機関４０における基本的な制御動作について説明する。
図９（ａ）は、クランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相が「最遅角側」にあるときの第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐの位置関係を示している。
図９（ｂ）は、クランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相が「最進角側」にあるときの第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐの位置関係を示している。
【０１０８】
図９においては、（ａ）最遅角時と（ｂ）最進角時とを比較し、回転位相調整手段を有する位相調整可能な内燃機関４０に対して、高圧燃料ポンプ２０のカム山＝３としたときの、第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐの位置関係と、実際に演算されるＦＦ量との関係が、図式的に示されている。
【０１０９】
また、第１の演算タイミングＴｉと第２の演算タイミングＴｐとの角度間隔ＴＤが、タイミングごとの角度間隔ＴＤ１、ＴＤ２、ＴＤ３、ＴＤ４として示されている。
さらに、第２の演算タイミングＴｐに関して、最遅角時（図９（ａ））と最進角時（図９（ｂ））との差をとり、回転位相調整手段により調整可能な最大角度幅ＤＶが示されている。
【０１１０】
図９において、前述と同様に、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、４箇所の第１の演算タイミングＴｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３、Ｔｉ４が設けられており、各タイミングで、それぞれ燃料噴射量Ｑｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４が演算され、それぞれ所定のタイミングで各燃料噴射弁５１〜５４の駆動タイミングがセットされる。
【０１１１】
また、各気筒への燃料噴射行程が一巡する間に、３箇所の第２の演算タイミングＴｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３が設けられており、各タイミングで、それぞれ燃料吐出量のＦＦ量ＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３が演算され、それぞれ所定のタイミングで吐出量制御弁１０の駆動タイミングがセットされる。
【０１１２】
最遅角時（図９（ａ））において、それぞれの第１の演算タイミングＴｉと、その直後の遅角側で生成される第２の演算タイミングＴｐとの位置関係に着目すると、最初の第１の演算タイミングＴｉ１とその直後に生成される第２の演算タイミングＴｐ１との角度間隔ＴＤ１が最も狭い位置関係にあり、その後（Ｔｉ２とＴｐ２との角度間隔ＴＤ２、Ｔｉ３とＴｐ３との角度間隔ＴＤ３、Ｔｉ４とＴｐ１との角度間隔ＴＤ４）は、角度間隔ＴＤ１よりも広い位置関係となっていることが分かる。
【０１１３】
なお、図９（ａ）の位置関係の場合、それぞれの第２の演算タイミングＴｐで演算される燃料吐出量のＦＦ量は、次のようになる。
すなわち、最初の第２の演算タイミングＴｐ１で演算されるＦＦ量ＱＰ１は、以下の式（１２）のように表される。
【０１１４】
ＱＰ１＝Ｑｉ４＋Ｑｉ１            ・・・（１２）
【０１１５】
また、続いて第２、第３の演算タイミングＴｐ２、Ｔｐ２で演算されるＦＦ量ＱＰ２、ＱＰ３は、それぞれ以下の式（１３）、式（１４）のように表される。
【０１１６】
ＱＰ２＝Ｑｉ２                    ・・・（１３）
ＱＰ３＝Ｑｉ３                    ・・・（１４）
【０１１７】
一方、最進角側（図９（ｂ））での第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐの位置関係は、回転位相調整手段が作動してクランク軸の回転位相に対して調整可能な最大角度幅ＤＶ（ただし、ＴＤ１＜ＤＶ）だけカム軸２４の回転位相が進角側に移動している。
ここで、最遅角側（図９（ａ））のときに最も狭い位置関係（角度間隔ＴＤ１が最小）にあった最初の第１および第２の演算タイミングＴｉ１、Ｔｐ１の位置関係に注目すると、第１の演算タイミングＴｉ１と第２の演算タイミングＴｐ１との発生順序が入れ替わっていることが分かる。
【０１１８】
この結果、最進角側（図９（ｂ））の位置関係の場合には、それぞれの第２の演算タイミングＴｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３で演算される燃料吐出量のＦＦ量ＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３は、それぞれ以下の式（１５）、式（１６）、式（１７）のように表される。
【０１１９】
ＱＰ１＝Ｑｉ４                    ・・・（１５）
ＱＰ２＝Ｑｉ１＋Ｑｉ２            ・・・（１６）
ＱＰ３＝Ｑｉ３                    ・・・（１７）
【０１２０】
このように、回転位相調整手段によりクランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相が「最遅角側」に調整されているときに、第１の演算タイミングＴｉと第２の演算タイミングＴｐとの角度間隔ＴＤが、回転位相調整手段による調整可能な最大角度幅ＤＶよりも狭い角度間隔ＴＤ１に設定されてしまうと、ＦＦ量ＱＰ１に起用される燃料噴射量Ｑｉ１を最初の第２の演算タイミングＴｐ１で演算する場合と、続く第２の演算タイミングＴｐ２で演算してしまう場合とが存在してしまい、安定したＦＦ量ＱＰを演算することができなくなる可能性がある。
【０１２１】
そこで、上記課題を解決するために、この発明の実施の形態２に係るＥＣＵ６０は、第１および第２の演算タイミング発生手段を備えており、最遅角時と最進角時とにおいて、第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐの発生順序が入れ替わらないように、第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐの位置関係をあらかじめ設定する。
【０１２２】
以下、図１０を参照しながら、この発明の実施の形態２による燃圧制御動作について説明する。
図１０は第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐの位置関係と実際に演算されるＦＦ量ＱＰとの関係を示すタイミングチャートであり、回転位相調整手段によってクランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相が調整可能な内燃機関４０に対し、高圧燃料ポンプ２０のカム山＝３としたときに好適な制御動作を示している。
【０１２３】
図１０（ａ）は、クランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相が「最遅角側」にあるときの第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐが好適な位置関係に設定された場合を示している。
図１０（ａ）において、第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐの位置関係は、第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐの角度間隔ＴＤが最小となる（最も狭い位置関係にある）最初の第１および第２の演算タイミングＴｉ１、Ｔｐ１の角度間隔ＴＤ１に注目し、回転位相調整手段の調整可能な最大角度幅ＤＶとの関係が「ＴＤ１＞ＤＶ」となるように設定されている。
【０１２４】
この結果、図１０（ａ）のように、クランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相が「最遅角側」にあるときでも、また、図１０（ｂ）のように、クランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相が「最進角側」にあるときでも、それぞれの第２の演算タイミングＴｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３で演算される燃料吐出量のＦＦ量ＱＰ１、ＱＰ２、ＱＰ３は、常に、前述の式（１２）、式（１３）、式（１４）のようになる。
すなわち、回転位相調整手段の作動状態に関わらず、第１の演算タイミングＴｉと第２の演算タイミングＴｐとの発生順序が入れ替わらないような位置関係にあらかじめ設定されるので、常に安定したＦＦ量ＱＰの演算が可能となる。
【０１２５】
以上のように、この発明の実施の形態２に係る多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関４０のクランク軸の回転位相を検出するクランク角度センサ６２と、内燃機関４０のカム軸２４の回転位相を検出するカム角度センサ６５と、クランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相を調整する回転位相調整手段と、クランク軸の回転位相に同期した第１の角度位置において、少なくとも燃料噴射量演算手段を実行するための第１の演算タイミングＴｉを生成する第１の演算タイミング発生手段と、カム軸２４の回転位相に同期した第２の角度位置において、少なくともＦＦ量演算手段を実行するための第２の演算タイミングＴｐを生成する第２の演算タイミング発生手段とを備えている。
【０１２６】
回転位相調整手段、第１および第２の演算タイミング発生手段は、ＥＣＵ６０により構成されている。
第１の演算タイミングＴｉは、燃料噴射量演算手段７０および燃料噴射弁制御設定手段７１を実行するためのタイミングとして演算設定される。
また、の第２の演算タイミングＴｐは、ＦＦ量演算手段７２、ＦＢ量演算手段７３および燃料吐出量制御手段７４を実行するためのタイミングとして演算設定される。
さらに、上述したように、第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐの発生順序の位置関係は、回転位相調整手段によってクランク軸の回転位相に対するカム軸２４の回転位相が最遅角側または最進角側に調整されているときに、第１の演算タイミングの直後に第２の演算タイミングが生成されるように、あらかじめ設定されている。
【０１２７】
このように、回転位相調整手段を有する内燃機関４０において、カム山＝Ｎ（たとえば、Ｎ＝３）の高圧燃料ポンプ２０を採用したときに、回転位相調整手段の作動状態（最遅角時または最進角時）にかかわらず、第１の演算タイミングＴｉと第２の演算タイミングＴｐとの発生順序が入れ替わらない位置関係となるように、第１および第２の演算タイミングＴｉ、Ｔｐが設定されているので、回転位相調整手段の作動状態にかかわらず、所定の第２の演算タイミングＴｐにおいて、常に所定の燃料噴射量ＱｉがＦＦ量ＱＰとして起用されるようになる。
この結果、同一の燃料噴射量Ｑｉが重複して起用されたり、或る燃料噴射量Ｑｉの起用が欠落したりすることが無くなるので、ＦＦ量ＱＰの演算ばらつきを抑制することができ、燃圧制御の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る多気筒内燃機関の燃圧制御装置を示すブロック構成図である。
【図２】図１内の吐出量制御弁の内部構成を示す側断面図である。
【図３】図１に示した装置による一般的な燃料吐出量の制御方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図２に示した吐出量制御弁のソレノイド通電開始時期と図１内の高圧燃料ポンプの燃料吐出量との関係を示す特性図である。
【図５】図１に示した３個のカム山を有する高圧燃料ポンプの一般的な燃料吐出行程と燃料吐出量との関係を示すタイミングチャートである。
【図６】図１内の高圧燃料ポンプの場合と図１とは異なるカム山数の場合との各特性を比較するための説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る多気筒内燃機関の燃圧制御装置のＥＣＵ構成を示す機能ブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る多気筒内燃機関の燃圧制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態２に関連した制御動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る多気筒内燃機関の燃圧制御装置の制御動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１２９】
１０  吐出量制御弁、１１  スピル弁プランジャ、１２  スピルバルブ、１３  スプリング、１４  ソレノイド、２０  高圧燃料ポンプ、２４  カム軸、２５  カム、４０  内燃機関、５０  燃料レール、５１〜５４  燃料噴射弁、６０  ＥＣＵ、６１  燃圧センサ、６２  クランク角度センサ、６５  カム角度センサ、７０  燃料噴射量演算手段、７１  燃料噴射弁制御手段、７２  ＦＦ量演算手段、７３  ＦＢ量演算手段、７４  燃料吐出量制御手段、ＰＦ  燃圧、ＰＯ  目標燃圧、Ｑｉ、Ｑｉ１〜Ｑｉ４  燃料噴射量、ＱＰ、ＱＰ１〜ＱＰ３  燃料吐出量、ＱＰｍａｘ  最大燃料吐出量、Ｔｉ１〜Ｔｉ４  第１の演算タイミング、Ｔｐ１〜Ｔｐ３  第２の演算タイミング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006242028.tif 000009
【図８】
2006242028.tif 000010
【図９】
2006242028.tif 000011
【図１０】
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