JP2006257883A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減圧弁を開弁させ燃料を逃すことで、実レール圧を減圧することができる燃料噴射装置において、減圧弁の閉弁動作に異常が発生しているかを判定できるようにする。
【解決手段】燃料噴射装置のマイコンを、最大逃し減圧量推定手段、および閉弁異常判定手段として機能させる。ここで、最大逃し減圧量推定手段では、減圧弁の開弁に起因する最大逃し減圧量を、逃し量が減圧弁の性能規格の上限にあると仮定することで推定し、閉弁異常判定手段では、実減圧量が、減圧弁の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量と最大逃し減圧量との和である判定減圧量以上になったときに、減圧弁に閉弁異常が発生していると判断する。減圧弁に閉弁異常が発生すると、減圧弁の性能規格の上限以上の逃し量で燃料が逃されるので、上記構成により高精度に閉弁異常の判定を行うことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕
従来から、エンジンの状態に応じた目標圧力で燃料が蓄圧されるように燃料の供給を受けるコモンレールを備え、このコモンレールを介してエンジンに燃料を噴射供給する蓄圧式の燃料噴射装置が知られている。

近年、噴射応答性の向上や噴霧微粒化の促進等を目的として、蓄圧式の燃料噴射装置では、装置内における燃料の高圧化が進んでいる。そして、高圧化に応じて、コモンレールに蓄圧された燃料の実圧力（実レール圧）を正確に減圧するための減圧制御に対する信頼性向上の要求が高まっている。

従来の燃料噴射装置は、実レール圧の減圧制御に関し、開弁してコモンレールから燃料を逃すことで、実レール圧を減圧する減圧弁と、所定の減圧特性を用いて減圧弁に与える指令値を算出し減圧弁に出力することで、減圧弁の動作を制御するレール圧制御手段とを備える。この減圧特性とは、例えば、単位時間当たりの減圧弁からの燃料の逃し量と実レール圧との相関を示すものである。そして、レール圧制御手段は、計測された実レール圧をこの減圧特性に当てはめることで逃し量等を推定し、この推定に基づいて指令値を算出する。

〔従来技術の不具合〕
ところで、減圧弁は、ソレノイドへの通電により発生する磁気吸引力を利用して、可動子を固定子の方に磁気吸引することで、コモンレールの内部を逃し流路に対して開放するノーマリクローズ型である。このため、開弁動作の異常判定は、従来から実施されていたが、閉弁動作の異常判定は、ほとんど検討されていない。また、閉弁動作に異常が発生しても、安全側に状態が移行する（つまり、コモンレールから過剰に燃料が逃され実レール圧（すなわち、噴射圧力）が低下することで、エンジンが停止する）ので、閉弁動作の異常判定に対する需要は小さいものであった。

しかし、コモンレールから過剰に燃料が逃され、実レール圧が目標圧力よりも過剰に低い状態で噴射が行われると、噴霧が充分に微粒化されずエミッション悪化の虞が高まる。そして、近年の高圧化に伴い、より高圧の目標圧力による噴霧微粒化を前提として噴射制御等が行われている状況では、実レール圧の過剰低下によるエミッション悪化の虞は、ますます高いものになっている。

さらに、近年の故障時退避走行に対する関心の高まりから、実レール圧が過剰に低下してエンジンが停止する前に、退避走行用に制御モードを切り替えるための判定方法等に関して需要が高まっている。そして、減圧弁の閉弁動作の異常判定は、退避走行へ切り替えるための判定方法の１つとして、利用することができる。

なお、減圧弁の性能向上を目的として、可動子を開弁方向に駆動するためのソレノイドと、閉弁方向に駆動するためのソレノイドとを備えた減圧弁が考えられている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この減圧弁の性能向上の目的は、制御可能な圧力領域を拡大することであり、上記のような閉弁動作の異常判定を実施することではない。
特開２００４−１１４４８号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、減圧弁を開弁させ燃料を逃すことで、実レール圧を減圧することができる燃料噴射装置において、減圧弁の閉弁動作に異常が発生しているか否かを判定できるようにすることにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射装置は、エンジンの状態に応じた目標圧力で燃料が蓄圧されるように燃料の供給を受けるコモンレールを備え、コモンレールを介してエンジンに燃料を噴射供給するものである。また、開弁してコモンレールから燃料を逃すことで、コモンレールに蓄圧された燃料の実圧力を減圧する減圧弁と、減圧弁に与える指令値を算出し減圧弁に出力することで、実圧力が目標圧力に略一致するように減圧弁の動作を制御するレール圧制御手段と、減圧弁の開弁に起因する実圧力の最大降下量を示す最大逃し減圧量を、減圧弁からの燃料の逃し量が減圧弁の性能規格の上限にあると仮定することにより推定する最大逃し減圧量推定手段と、レール圧制御手段の実行に伴う実圧力の降下量を示す実減圧量が、減圧弁の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量と最大逃し減圧量との和である判定減圧量以上になったときに、減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断する閉弁異常判定手段とを備える。

減圧弁の閉弁動作に異常が発生すると、減圧弁の性能規格の上限以上の逃し量で、減圧弁を通じて燃料が逃される。よって、上記のように、逃し量が減圧弁の性能規格の上限にあると仮定したときの最大逃し減圧量に、減圧弁の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量を加算した判定減圧量を閾値として用いれば、高精度に閉弁動作の異常判定を行うことができる。

なお、最大逃し減圧量、実減圧量、他減圧量や判定減圧量のように減圧量と称する物理量は、圧力の次元を有する物理量として算出できるが、燃料の弾性率や粘性の次元を有する物理量として算出することもできる。そして、後記する最大リーク減圧量および推定減圧量も同様である。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の燃料噴射装置は、コモンレールと連通し、コモンレールに蓄圧された燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタを備える。また、実圧力は、インジェクタから燃料がリークすることでも減圧され、閉弁異常判定手段は、インジェクタからの燃料のリークに起因する実圧力の最大降下量を示す最大リーク減圧量を、インジェクタからの燃料のリーク量がインジェクタの性能規格の上限にあると仮定することにより推定し、他減圧量とする。

インジェクタはコモンレールと連通しているため、インジェクタからの燃料のリーク量は、実減圧量に大きな影響を及ぼす。そこで、他減圧量として、インジェクタからの燃料のリーク量がインジェクタの性能規格の上限にあると仮定したときの最大リーク減圧量を用いれば、さらに高精度に閉弁動作の異常判定を行うことができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の燃料噴射装置における閉弁異常判定手段は、エンジンが停止する時に実行される。
エンジンが停止する時（いわゆる、イグニッションオフ時）は、確実に、無噴射かつ減圧実行状態であり、減圧弁の開弁以外の減圧要因（例えば、インジェクタからの燃料のリーク）による他減圧量は、極めて予測しやすい。よって、イグニッションオフ時に、閉弁異常判定手段を実行すれば、さらに高精度に閉弁動作の異常判定を行うことができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の燃料噴射装置における最大リーク減圧量は、インジェクタの内部の摺動部を通して燃料がリークする静的リークに起因する実圧力の最大降下量を示す。
イグニッションオフ時には、静的リークにより、インジェクタから燃料がリークすると考えられ、背圧制御における燃料の給排のように、意図的なリークである動的リークは、リーク要因として考慮する必要性が低いと考えられる。よって、イグニッションオフ時に閉弁動作の異常判定を行う場合には、リーク要因として静的リークを取り上げることで、判定精度を向上できるとともに、動的リークのような他のリーク要因を考慮しないことで、マイコン等の演算負荷を低減することができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の燃料噴射装置におけるレール圧制御手段は、逃し量と実圧力との相関を示す減圧特性に基づき、指令値を算出する。
これにより、減圧弁は実レール圧に応じて動作を変えることができる。

〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の燃料噴射装置は、実減圧量と、減圧特性により推定した推定減圧量との差に応じて、減圧特性を修正する減圧特性修正手段を備え、閉弁異常判定手段は、減圧特性修正手段の実行により減圧特性が修正された後に実行される。
減圧特性修正手段により、減圧特性は、個々の減圧弁の製品における逃し量の偏り方に応じて、製品ごとに修正され、個々の製品の制御に適したものに変化していく。この結果、減圧弁の性能規格の上限にある逃し量も、製品ごとに修正できるので、個々の製品に適した最大逃し減圧量を算出できるようになる。
以上により、閉弁動作の異常判定を行う際、減圧弁の製品ごとに、個々の製品に適した閾値（判定減圧量）を設定できる。

〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の燃料噴射装置における指令値は、減圧弁が開弁している期間を示す開指令期間であり、閉弁異常判定手段は、実減圧量が判定減圧量以上であるときに、減圧特性に基づき算出された開指令期間よりも短い仮開指令期間を減圧弁に与えることで生じる実減圧量に応じて、減圧弁の閉弁動作に異常が発生しているか否かを判断する。
これにより、閉弁動作の異常判定の確認を行うことができる。すなわち、仮開指令期間に基づく減圧弁の動作により生じる実減圧量が、予想される減圧量よりも大きい場合は、確実に閉弁動作に異常が発生していると判断することができる。なお、予想される減圧量とは、例えば、仮開指令期間を減圧弁に与えたときの実減圧量を、閉弁異常が発生していないと仮定して予想した減圧量である。

〔請求項８の手段〕
請求項８に記載の燃料噴射装置は、コモンレールに燃料を加圧して供給する燃料供給ポンプを備え、閉弁異常判定手段は、燃料供給ポンプによる燃料の供給量が、減圧弁の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定できるときに、減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断する。
燃料供給ポンプによる燃料の供給量が、減圧弁の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加しているにもかかわらず、実減圧量が大きいという状態は、減圧弁に閉弁動作の異常が発生している可能性が極めて高い。そこで、「燃料供給ポンプによる燃料の供給量が、減圧弁の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定できる」という条件を判定条件に加えることで、さらに閉弁動作の異常について判定精度を向上することができる。

最良の形態１の燃料噴射装置は、エンジンの状態に応じた目標圧力で燃料が蓄圧されるように燃料の供給を受けるコモンレールを備え、コモンレールを介してエンジンに燃料を噴射供給するものである。
そして、燃料噴射装置は、開弁してコモンレールから燃料を逃すことで、コモンレールに蓄圧された燃料の実圧力を減圧する減圧弁と、減圧弁に与える指令値を算出し減圧弁に出力することで、実圧力が目標圧力に略一致するように減圧弁の動作を制御するレール圧制御手段と、減圧弁の開弁に起因する実圧力の最大降下量を示す最大逃し減圧量を、減圧弁からの燃料の逃し量が減圧弁の性能規格の上限にあると仮定することにより推定する最大逃し減圧量推定手段と、レール圧制御手段の実行に伴う実圧力の降下量を示す実減圧量が、減圧弁の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量と最大逃し減圧量との和である判定減圧量以上になったときに、減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断する閉弁異常判定手段とを備える。

また、燃料噴射装置は、コモンレールと連通し、コモンレールに蓄圧された燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタを備える。また、実圧力は、インジェクタから燃料がリークすることでも減圧され、閉弁異常判定手段は、インジェクタからの燃料のリークに起因する実圧力の最大降下量を示す最大リーク減圧量を、インジェクタからの燃料のリーク量がインジェクタの性能規格の上限にあると仮定することにより推定し、他減圧量とする。

また、閉弁異常判定手段は、エンジンが停止する時に実行される。そして、最大リーク減圧量は、インジェクタの内部の摺動部を通して燃料がリークする静的リークに起因する実圧力の最大降下量を示すものである。

また、レール圧制御手段は、逃し量と実圧力との相関を示す減圧特性に基づき、指令値を算出する。そして、燃料噴射装置は、実減圧量と、減圧特性により推定した推定減圧量との差に応じて、減圧特性を修正する減圧特性修正手段を備え、閉弁異常判定手段は、減圧特性修正手段の実行により減圧特性が修正された後に実行される。

また、指令値は、減圧弁が開弁している期間を示す開指令期間であり、閉弁異常判定手段は、実減圧量が判定減圧量以上であるときに、減圧特性に基づき算出された開指令期間よりも短い仮開指令期間を減圧弁に与えることで生じる実減圧量に応じて、減圧弁の閉弁動作に異常が発生しているか否かを判断する。

また、燃料噴射装置は、コモンレールに燃料を加圧して供給する燃料供給ポンプを備え、閉弁異常判定手段は、燃料供給ポンプによる燃料の供給量が、減圧弁の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定できるときに、減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断する。

〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料噴射装置１の構成を、図１ないし図５を用いて説明する。
燃料噴射装置１は、図１に示すように、エンジン（図示せず）の状態に応じた目標圧力で燃料が蓄圧されるように燃料の供給を受けるコモンレール３を備え、コモンレール３を介してエンジンに燃料を噴射供給するものである。

この燃料噴射装置１は、コモンレール３のほかに、燃料タンク４から燃料を汲み上げ加圧してコモンレール３に供給する燃料供給ポンプ５、エンジンに搭載され、コモンレール３に蓄圧された燃料を気筒内に噴射するインジェクタ６、コモンレール３に蓄圧された燃料の実圧力（実レール圧）を減圧する減圧弁７、各種センサから入力される検出値に基づいて、燃料供給ポンプ５に与えるポンプ指令値、インジェクタ６に与えるインジェクタ指令値、減圧弁７に与える減圧弁指令値等を算出し、指令信号として出力するマイコン８、マイコン８から出力される指令信号に応じて駆動電流や印加電圧を燃料供給ポンプ５、インジェクタ６、減圧弁７等に与える各種の駆動回路等により構成されている。

ここで、各種の駆動回路とは、減圧弁７に駆動電流を与える減圧弁駆動回路１２、インジェクタ６に駆動電流や印加電圧を与えるインジェクタ駆動回路１３、燃料供給ポンプ５に駆動電流を与えるポンプ駆動回路１４等である。

コモンレール３は、燃料供給ポンプ５の吐出口と高圧配管１５を介して接続され、高圧の燃料の供給を受けて燃料を高圧状態で蓄圧するとともに、各インジェクタ６のインレットと高圧配管１６を介して接続され、実レール圧の燃料を各インジェクタ６に供給する。すなわち、コモンレール３は、高圧の燃料を蓄圧する蓄圧容器として機能するとともに、高圧の燃料を各インジェクタ６に分配する分配容器として機能する。また、実レール圧は、コモンレール３の一端に装着されたレール圧センサ１７により検出され、その検出値は、レール圧検出信号としてマイコン８に出力される。

燃料供給ポンプ５は、燃料タンク４から汲み上げた燃料をコモンレール３の目標圧力（目標レール圧）に応じて調量する吸入調量弁１９、吸入調量弁１９で調量された燃料を加圧して高圧配管１５に吐出する高圧ポンプ（図示せず）を有する。すなわち、吸入調量弁１９には、マイコン８からポンプ駆動回路１４を介して、ポンプ指令値としてのポンプ駆動電流が与えられる。ポンプ指令値は、実レール圧が目標レール圧に略一致するように算出される。そして、ポンプ指令値に基づく大きさの電流が吸入調量弁１９のソレノイド（図示せず）に通電されることで、吸入調量弁１９の弁開度が調節され、目標レール圧に応じた調量が行われる。

インジェクタ６は、高圧配管１６が接続されてコモンレール３と連通するとともに、気筒内に燃料を噴射する噴射ノズル２１、噴射ノズル２１を作動させる電磁弁２２等により構成されている。なお、インジェクタ６は、気筒数と同数だけ備えられている（図１には１つだけ図示する）。

噴射ノズル２１は、図２に示すように、噴孔２４を開閉するニードル状の弁体２５（以下、噴射弁体２５と呼ぶ）を有する。噴射弁体２５は、高圧配管１６およびボディ２６に設けられた高圧流路２７を介してコモンレール３から溜まり部２８に供給された燃料の圧力により、噴孔２４を開く方向（開孔側）に付勢されるとともに、噴射弁体２５の反噴孔側に配設されるスプリング２９、およびコマンドピストン３０から伝達される背圧により噴孔２４を閉じる方向（閉孔側）に付勢される。

ここで、背圧とは、背圧室３１に供給された燃料の圧力であり、背圧室３１は、噴射弁体２５の反噴孔側で、コマンドピストン３０により下方を閉鎖されて形成されている。背圧室３１は、高圧配管１６およびオリフィス３２を介してコモンレール３と連通しており、コモンレール３から燃料の供給を受けることで背圧が上昇する。なお、コモンレール３からの燃料供給はオリフィス３２により制限を受ける。また、背圧室３１は、電磁弁２２の弁体３６により開放されることで、オリフィス３７を介して燃料が排出され背圧が低下する。なお、オリフィス３２、３７は、オリフィス３７からの排出量がオリフィス３２からの供給量よりも大きくなるように設けられている。

電磁弁２２は、磁気吸引力を受けて背圧室３１を開放する方向（開室側）に変位する弁体３６、高電圧の印加および定電流の通電を受け、弁体３６を開室側に変位させるとともに開室側で保持する磁気吸引力を発生するソレノイド３８、背圧室３１を閉鎖する方向（閉室側）に、弁体３６を付勢するスプリング３９等により構成されている。

電磁弁２２には、マイコン８からインジェクタ駆動回路１３を介して、インジェクタ指令値としての噴射開始時期および噴射期間が与えられる。これらのインジェクタ指令値は、エンジンの状態に応じた時期に、エンジンの状態に応じた量の燃料が噴射されるように算出される。そして、噴射開始時期および噴射期間に基づいて、マイコン８からインジェクタ駆動回路１３に指令信号が出力され、この指令信号に応じてインジェクタ駆動回路１３は、高電圧をソレノイド３８に印加するとともに所定の定電流をソレノイド３８に通電させる。これにより、エンジンの状態に応じた時期に、エンジンの状態に応じた量の燃料が噴射される。

すなわち、ソレノイド３８に高電圧が印加され、引き続き定電流の通電が行われると、弁体３６が開室側に変位して背圧室３１が開放され、この開放状態が続くので、背圧室３１からの排出量が背圧室３１への供給量よりも大きくなり背圧が低下する。これにより、噴射弁体２５に対し開孔側に作用する付勢力（溜まり部２８の燃料圧力による付勢力）の方が、閉孔側に作用する付勢力（背圧による付勢力およびスプリング２９による付勢力）よりも強くなる。この結果、噴射弁体２５が開孔側に変位して噴孔２４が開放され噴射が行われる。

やがて、ソレノイド３８への通電が停止すると、弁体３６が閉室側に変位して背圧室３１が閉鎖され、背圧室３１からの排出が停止するので、オリフィス３２からの燃料の供給により背圧が上昇する。これにより、噴射弁体２５に対し閉孔側に作用する付勢力の方が、開孔側に作用する付勢力よりも強くなる。この結果、噴射弁体２５が閉孔側に変位して噴孔２４が閉鎖され噴射が停止される。

また、電磁弁２２には、噴射に用いられなかったインジェクタ６内の余剰燃料を低圧配管４１にリークするためのリークポート４２が設けられている。ここで、リークする燃料には、静的リークに起因する燃料と動的リークに起因する燃料とがある。

静的リークとは、インジェクタ６の内部の摺動部を通して燃料がリークすることであり、例えば、溜まり部２８の燃料が、ボディ２６と噴射弁体２５との摺動部からリークしたり、背圧室３１の燃料が、ボディ２６とコマンドピストン３０との摺動部からリークしたりすることである。そして、溜まり部２８および背圧室３１からリークした燃料は、噴射弁体２５とコマンドピストン３０との間に形成されスプリング２９を収容するスプリング室４３に流入し、ボディ２６に設けられる低圧流路４４、電磁弁２２に設けられる低圧流路４５を経てリークポート４２から低圧配管４１にリークする。

動的リークとは、背圧を低下させるために背圧室３１から燃料を排出するときのように、インジェクタ指令値を電磁弁２２に与えるなどの意図的な操作により、燃料がリークすることである。そして、背圧室３１からオリフィス３７を介して排出された燃料は、低圧流路４５で静的リークによる燃料と合流しリークポート４２から低圧配管４１にリークする。

減圧弁７は、コモンレール３の他端に装着され、開弁してコモンレール３から低圧配管４８に燃料を逃すことで実レール圧を減圧するものである。この減圧弁７は、図３に示すように、コモンレール３と低圧配管４８との間を連通または遮断することで開弁動作または閉弁動作をするボール状の弁体４９、弁体４９に当接するとともに磁気吸引力を受けて開弁側に変位する可動子５０、駆動電流の通電を受け、可動子５０を開弁側に変位させる磁気吸引力を発生するソレノイド５１、ソレノイド５１への通電により励磁され可動子５０を磁気吸引する固定子５２、可動子５０と固定子５２との間に配設され、可動子５０を閉弁側に付勢するスプリング５３等により構成されている。

減圧弁７には、マイコン８から減圧弁駆動回路１２を介して、減圧弁指令値が与えられる。この減圧弁指令値は、減圧弁７が開弁している期間を示す開指令期間であり、ソレノイド５１に通電が行われる期間を示すものである。この減圧弁指令値（開指令期間）は、実レール圧と目標レール圧との差に応じて算出される。そして、開指令期間に基づいて、マイコン８から減圧弁駆動回路１２に指令信号が出力され、この指令信号に応じて減圧弁駆動回路１２は、ソレノイド５１に駆動電流を通電させる。これにより、減圧弁７が開弁してコモンレール３から低圧配管４８に燃料が逃され、実レール圧が低下する。

なお、低圧配管４８は、インジェクタ６からリークした燃料が流入する低圧配管４１に接続され、コモンレール３から逃された燃料は、インジェクタ６からリークした燃料とともに、燃料タンク４に戻る。

マイコン８は、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭおよびバックアップＲＡＭ等の記憶手段、入力回路、出力回路等により構成される周知構造のコンピュータである。そして、レール圧センサ１７等の各種センサから入力される検出値に基づいて、ポンプ指令値、インジェクタ指令値、減圧弁指令値等を算出し、指令信号として各駆動回路に出力する。

以上の構成により、燃料噴射装置１では、実レール圧がエンジンの状態に応じた目標レール圧に略一致するように、燃料供給ポンプ５からの燃料の供給量、および減圧弁７からの燃料の逃し量が制御される。また、燃料噴射装置１では、エンジンの状態に応じた時期に、エンジンの状態に応じた量の燃料が噴射されるように、インジェクタ６による噴射開始時期および噴射期間が制御される。この結果、実レール圧が目標レール圧に略一致するとともに、実レール圧に相当する噴射圧力で各気筒内に燃料が噴射され、エンジンの状態に応じた運転が行われる。

続いて、マイコン８および減圧弁駆動回路１２による実レール圧の減圧制御、および減圧弁７の閉弁動作の異常判定について説明する。
マイコン８および減圧弁駆動回路１２は、実レールが目標レール圧に略一致するように減圧弁７の動作を制御するレール圧制御手段として機能する。この制御は、減圧弁７からの燃料の逃し量（以下、逃し量と呼ぶ）と実レール圧との相関を示す減圧特性に基づき、減圧弁指令値としての開指令期間を算出し減圧弁７に出力することで実行される。

すなわち、マイコン８は、逃し量と実レール圧との相関を示す減圧特性を記憶するとともに、この減圧特性に基づき開指令期間を算出する。つまり、減圧特性は、図４に示すように、開指令期間と実レール圧との相関であり、さらに、開指令期間とは、例えば、実レール圧が単位圧力だけ減圧するのに必要な減圧弁７の開弁時間に相当するものであり、単位時間当たりの逃し量に相当するものである。そして、マイコン８は、算出された開指令期間に基づいて指令信号を合成し減圧弁駆動回路１２に出力し、減圧弁駆動回路１２は、この指令信号に応じて駆動電流をソレノイド５１に通電させ減圧弁７を開弁させる。

また、マイコン８は、減圧弁７の開弁に起因する実レール圧の最大降下量を示す最大逃し減圧量を推定する最大逃し減圧量推定手段として機能する。最大逃し減圧量推定手段は、減圧弁７からの逃し量が減圧弁７の性能規格の上限にあると仮定して、最大逃し減圧量を推定する。すなわち、最大逃し減圧量推定手段は、性能規格上限の逃し量で減圧弁７から燃料が逃された場合に、減圧弁７の開弁に起因する実レール圧の降下量に相当する物理量を、最大逃し減圧量として算出するものである。ここで、逃し量の性能規格上限は、実レール圧に応じて変化するので、レール圧センサ１７からの検出値に基づいて算出される。

なお、最大逃し減圧量等の減圧量と称する物理量は、圧力の次元を有する物理量として算出できるが、燃料の弾性率や粘性の次元を有する物理量として算出することもできる。そして、後記する実減圧量、他減圧量、判定減圧量、最大リーク減圧量および推定減圧量も同様である。

また、マイコン８は、減圧弁７の閉弁動作に異常が発生しているか否かを判定する閉弁異常判定手段として機能する（以下、「閉弁動作の異常」を「閉弁異常」と呼ぶ）。この閉弁異常判定手段は、レール圧制御手段の実行に伴う実レール圧の降下量を示す実減圧量が判定減圧量以上になったときに、減圧弁７に閉弁異常が発生していると判断する。ここで、判定減圧量とは、最大逃し減圧量と他減圧量との和であり、閉弁異常判定の閾値となるものである。また、他減圧量とは、減圧弁７の開弁以外の減圧要因から推定される減圧量である。

また、マイコン８は、実減圧量と、減圧特性により推定した推定減圧量との差に応じて、減圧特性を修正する減圧特性修正手段としても機能している。そして、閉弁異常判定手段は、減圧特性修正手段の実行により減圧特性が修正された後に、実行される。すなわち、閉弁異常判定手段は、減圧特性が修正されたことを確認した後に、閉弁異常の発生の有無を判断する。

また、マイコン８は、他減圧量として、インジェクタ６の燃料リークに起因する実レール圧の最大降下量を示す最大リーク減圧量を推定する。最大リーク減圧量は、インジェクタ６からの燃料のリーク量がインジェクタ６の性能規格の上限にあると仮定することにより推定される。また、最大リーク減圧量の推定は、燃料噴射装置１における燃料収支に基づき、実レール圧やエンジン回転数等を変動因子として行われる。

なお、本実施例の閉弁異常判定手段は、エンジンが停止する時（イグニッションオフ時）に実行されるので、最大リーク減圧量は、静的リークに起因する実レール圧の降下量に相当する減圧量として算出される。

また、閉弁異常判定手段は、減圧弁７に閉弁異常が発生していると判断するための追加条件として、さらに、燃料供給ポンプ５による燃料の供給量が、減圧弁７の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加しているか否かを判定する。そして、この追加条件が満たされるときに、減圧弁７に閉弁異常が発生していると判断する。

また、閉弁異常判定手段は、減圧弁７に閉弁異常が発生していると判断するための確認処理として、仮開指令期間を減圧弁７に与えることで生じる実減圧量に応じて、減圧弁７に閉弁異常が発生しているか否かを判定する。仮開指令期間は、減圧特性に基づき算出された正規の開指令期間よりも短い開指令期間である。なお、この処理は、閉弁異常が生じていることの確認であるため、実減圧量が判定減圧量以上であるときに実行される。

〔実施例１の制御方法〕
実施例１の制御方法を、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１で、減圧弁７の閉弁異常を判定することが可能な条件（判定条件）が成立したか否かを判定する。この判定条件とは、エンジンの状態がイグニッションオフ時のように確実に無噴射かつ減圧実行状態にあること、および減圧特性修正手段の実行により減圧特性が修正されたことをマイコン８が確認していることなどである。そして、判定条件が成立したら（ＹＥＳ）、ステップＳ２に進み、判定条件が成立しなかったら（ＮＯ）、処理を終了する。

次に、ステップＳ２で、実レール圧の初期値を計測する。この計測は、レール圧センサ１７からマイコン８に入力されるレール圧検出信号を用いて、マイコン８により行われる。そして、ステップＳ３で、所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過したら（ＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、実レール圧の最終値を初期値と同様にして計測する。ステップＳ３で、所定時間が経過しない間（ＮＯ）、処理は進まない。なお、この所定時間は、少なくとも、レール圧制御手段による処理が実行されて新たな開指令期間が算出されるとともに、新たな開指令期間に基づく開弁が実行されるまでに要する時間よりも長く設定されている。

次に、ステップＳ５で、実レール圧の初期値と実レール圧の最終値との差、すなわち、レール圧制御手段の実行に伴う実レール圧の降下量を求め、この降下量に基づき実減圧量を算出する。そして、ステップＳ６で、最大逃し減圧量を推定する。この推定は、減圧弁７からの逃し量が減圧弁７の性能規格の上限にあると仮定して行われる。ここで、逃し量の性能規格上限は、減圧特性と同様の傾向を示しながら実レール圧に応じて変化するので、実レール圧の初期値および減圧特性を用いて算出することができる。

さらに、ステップＳ７で、最大リーク減圧量を推定する。この推定は、インジェクタ６からの燃料のリーク量がインジェクタ６の性能規格の上限にあると仮定して行われる。ここで、リーク量の性能規格上限は、燃料噴射装置１における燃料収支に基づき、実レール圧やエンジン回転数等を変動因子として算出することができる。つまり、実レール圧の初期値等を、燃料収支から定められる各種相関式等に当てはめることで、リーク量の性能規格上限を算出することができる。そして、ステップＳ８で、最大逃し減圧量と最大リーク減圧量との和を算出し、その和を判定減圧量とする。

次に、ステップＳ９で、実減圧量が判定減圧量以上であるか否かを判定する。そして、実減圧量が判定減圧量以上であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０に進み、実減圧量が判定減圧量未満であれば（ＮＯ）、処理を終了する。

次に、ステップＳ１０で、燃料供給ポンプ５による燃料の供給量が、減圧弁７の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加しているか否かを判定する。この条件は、減圧弁７に閉弁異常が発生していると判断するための追加条件である。

この追加条件を満たすか否かの判定は、ポンプ指令値に対して閾値を設定し、ポンプ指令値と閾値とを比較することで行うことができる。例えば、吸入調量弁１９が、ソレノイドへの通電が行われていないときに全閉となるノーマリクローズ型である場合、ポンプ指令値が閾値以上であれば、追加条件が満たされていると判定できる。また、吸入調量弁１９が、ソレノイドへの通電が行われていないときに全開となるノーマリオープン型である場合、ポンプ指令値が閾値以下であれば、追加条件が満たされていると判定できる。

さらに、追加条件を満たすか否かの判定は、例えば、ポンプ指令値が限界値に固定されているか否か、または限界値近傍で推移しているか否かを判断することで行うことができる。例えば、吸入調量弁１９がノーマリクローズ型である場合、ポンプ指令値が、吸入調量弁１９の弁開度が上限になるような値（指令上限値）に固定されている、または指令上限値近傍で推移しているときには、追加条件が満たされていると判定できる。また、吸入調量弁１９がノーマリオープン型である場合、ポンプ指令値が、吸入調量弁１９の弁開度が下限になるような値（指令下限値）に固定されている、または指令下限値近傍で推移しているときには、追加条件が満たされていると判定できる。

そして、燃料供給ポンプ５による燃料の供給量が、減圧弁７の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定されたら（ＹＥＳ）、ステップＳ１１に進み、減圧弁７の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していないと判定されたら（ＮＯ）、処理を終了する。

次に、ステップＳ１１で、仮開指令期間を減圧弁７に与えることで生じる実減圧量に応じて、減圧弁７に閉弁異常が発生しているか否かを判断する。この処理は、減圧弁７に閉弁異常が発生していると判断するための確認処理である。この確認処理は、例えば、仮開指令期間をゼロとして減圧弁７に与えることで実行できる。すなわち、仮開指令期間をゼロとして減圧弁７に与えることで、開弁すべき指令が実質的に与えられていないにもかかわらず、実減圧量の発生が確認されれば、閉弁異常が生じていることが確認できる。そして、閉弁異常の発生を確認できたら（ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進み、閉弁異常の発生が確定する。また、閉弁異常の発生を確認できなかったら（ＮＯ）、処理を終了する。

〔実施例１の効果〕
実施例１の燃料噴射装置１では、マイコン８が、減圧弁７の開弁に起因する実レール圧の最大降下量を示す最大逃し減圧量を、逃し量が減圧弁７の性能規格の上限にあると仮定することにより推定する最大逃し減圧量推定手段、およびレール圧制御手段の実行に伴う実レール圧の降下量を示す実減圧量が、減圧弁７の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量と最大逃し減圧量との和である判定減圧量以上になったときに、減圧弁７に閉弁異常が発生していると判断する閉弁異常判定手段として機能する。

減圧弁７に閉弁異常が発生すると、減圧弁７の性能規格の上限以上の逃し量で、減圧弁７を通じて燃料が逃される。よって、上記のように、逃し量が減圧弁７の性能規格の上限にあると仮定したときの最大逃し減圧量に、減圧弁７の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量を加算した判定減圧量を閾値として用いれば、高精度に閉弁異常の判定を行うことができる。

また、閉弁異常判定手段は、インジェクタ６の燃料リークによる実レール圧の最大降下量を示す最大リーク減圧量を、リーク量がインジェクタ６の性能規格の上限にあると仮定することにより推定し、他減圧量とする。
インジェクタ６はコモンレール３に連通しているため、インジェクタ６からの燃料のリーク量は、実減圧量に大きな影響を及ぼす。そこで、他減圧量として、インジェクタ６からの燃料のリーク量がインジェクタ６の性能規格の上限にあると仮定したときの最大リーク減圧量を用いれば、さらに高精度に閉弁異常の判定を行うことができる。

また、閉弁異常判定手段は、イグニッションオフ時に実行される。
イグニッションオフ時は、確実に、無噴射かつ減圧実行状態であり、減圧弁７の開弁以外の減圧要因（例えば、インジェクタ６からの燃料のリーク）による他減圧量は、極めて予測しやすい。よって、イグニッションオフ時に、閉弁異常判定手段を実行すれば、さらに高精度に閉弁異常の判定を行うことができる。

また、最大リーク減圧量は、インジェクタ６の内部の摺動部を通して燃料がリークする静的リークに起因する実レール圧の最大降下量を示す。
イグニッションオフ時には、静的リークにより、インジェクタ６から燃料がリークすると考えられ、動的リークは、リーク要因として考慮する必要性が低いと考えられる。よって、イグニッションオフ時に閉弁異常の判定を行う場合には、リーク要因として静的リークを取り上げることで、判定精度を向上できるとともに、動的リークのような他のリーク要因を考慮しないことで、マイコン８の演算負荷を低減することができる。

また、レール圧制御手段は、逃し量と実レール圧との相関を示す減圧特性に基づき、減圧弁７に与える減圧弁指令値を算出する。
これにより、減圧弁７は実レール圧に応じて動作を変えることができる。

また、閉弁異常判定手段は、減圧特性修正手段の実行により減圧特性が修正された後に、実行される。
減圧特性修正手段により、減圧特性は、減圧弁７の製品個々の逃し量の偏り方に応じて、製品ごとに修正され、個々の製品の制御に適したものに変化していく。この結果、減圧弁７の性能規格の上限の逃し量も、製品ごとに修正できるので、個々の製品に適した最大逃し減圧量を算出できるようになる。
以上により、減圧弁７の閉弁異常の判定を行う際に、個々の製品に適した逃し量の性能規格上限を設定できる。

また、閉弁異常判定手段は、実減圧量が判定減圧量以上であるときに、減圧特性に基づき算出された開指令期間よりも短い仮開指令期間を減圧弁７に与えることで生じる実減圧量に応じて、減圧弁７の閉弁動作に異常が発生しているか否かを判断する。
これにより、閉弁異常の発生の確認を行うことができる。すなわち、仮開指令期間に基づく減圧弁７の動作により生じる実減圧量が、予想される減圧量よりも大きい場合は、確実に閉弁異常が発生していると判断することができる。

また、閉弁異常判定手段は、燃料供給ポンプ５による燃料の供給量が、減圧弁７の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定できるときに、減圧弁７に閉弁異常が発生していると判断する。
燃料供給ポンプ５による燃料の供給量が、減圧弁７の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加しているにもかかわらず実減圧量が大きいという状態は、減圧弁７に閉弁異常が発生している可能性が極めて高い。そこで、「燃料供給ポンプ５による燃料の供給量が、減圧弁７の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定できる」という条件を判定条件に加えることで、さらに閉弁異常の判定について精度を向上することができる。

〔変形例〕
本実施例では最大リーク減圧量を推定する際に静的リークのみを考慮したが、インジェクタ６に、いわゆる「空打ち駆動」を行わせることで実レール圧を減圧する場合等には、動的リークを考慮してもよい。なお、空打ち駆動とは、電磁弁２２による背圧室３１の開放から噴射弁体２５による噴孔２４の開放に至るまでの時間（噴射遅延時間）よりも短い噴射期間をインジェクタ６に与えることで、実質的に噴射を行わせず背圧の給排のみを行わせて実レール圧を低下させることである。

また、本実施例のフローチャートでは、燃料供給ポンプ５による燃料の供給量が、減圧弁７の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加しているか否かの判定（以下、燃料供給ポンプ５からの供給量の確認と呼ぶ）、および仮開指令期間による確認を、実減圧量と判定減圧量との大小判定後に行ったが、これらをステップＳ１の判定条件に加え、最初に行うようにしてもよい。すなわち、燃料供給ポンプ５からの供給量の確認、仮開指令期間による確認、および実減圧量と判定減圧量との大小判定を行う順序は、必要に応じて、随時、変更できる。また、燃料供給ポンプ５からの供給量の確認、および仮開指令期間による確認は必要に応じて省略してもよい。

本実施例の減圧弁７は、ソレノイド５１への通電、非通電に応じたオンオフ方式で開弁または閉弁するものであったが、このような形態に限定されない。例えば、減圧弁７を、デューティ制御により弁開度を調節できる可変開度方式とし、この可変開度方式の減圧弁に本発明を適用することもできる。この場合、減圧特性には、弁開度を変動因子として加えることができる。

また、本実施例の減圧弁７は、マイコン８から出力される指令信号に応じて、減圧弁駆動回路１２が駆動電流をソレノイド５１に通電させることで、開弁するものであったが、このような形態に限定されない。例えば、減圧弁駆動回路１２を設けずに、所定の電源からソレノイド５１に、直接、駆動電流を通電させるようにしてもよい。

また、本実施例のフローチャートでは、所定時間の経過前後で実レール圧を計測し、それらの差（降下量）に基づいて実減圧量を算出したが、実レール圧を所定量だけ低減するのに要する時間を計測し、この時間計測値を用いて実減圧量を算出してもよい。

燃料噴射装置の全体構成図である。 インジェクタの構成図である。 減圧制御を説明する説明図である。 減圧特性を示す特性図である。 閉弁異常判定手段、最大逃し減圧量推定手段および最大リーク減圧量推定手段による処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 燃料噴射装置
３ コモンレール
５ 燃料供給ポンプ
６ インジェクタ
７ 減圧弁
８ マイコン（レール圧制御手段、最大逃し減圧量推定手段、閉弁異常判定手段、減圧特性修正手段）
１２ 減圧弁駆動回路（レール圧制御手段）

Claims (8)

1. エンジンの状態に応じた目標圧力で燃料が蓄圧されるように燃料の供給を受けるコモンレールを備え、このコモンレールを介して前記エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置において、
   開弁して前記コモンレールから燃料を逃すことで、前記コモンレールに蓄圧された燃料の実圧力を減圧する減圧弁と、
   前記減圧弁に与える指令値を算出し前記減圧弁に出力することで、前記実圧力が前記目標圧力に略一致するように前記減圧弁の動作を制御するレール圧制御手段と、
   前記減圧弁の開弁に起因する前記実圧力の最大降下量を示す最大逃し減圧量を、前記減圧弁からの燃料の逃し量が前記減圧弁の性能規格の上限にあると仮定することにより推定する最大逃し減圧量推定手段と、
   前記レール圧制御手段の実行に伴う前記実圧力の降下量を示す実減圧量が、前記減圧弁の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量と前記最大逃し減圧量との和である判定減圧量以上になったときに、前記減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断する閉弁異常判定手段とを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   前記コモンレールと連通し、前記コモンレールに蓄圧された燃料を前記エンジンの気筒内に噴射するインジェクタを備え、
   前記実圧力は、前記インジェクタから燃料がリークすることでも減圧され、
   前記閉弁異常判定手段は、前記インジェクタからの燃料のリークに起因する前記実圧力の最大降下量を示す最大リーク減圧量を、前記インジェクタからの燃料のリーク量が前記インジェクタの性能規格の上限にあると仮定することにより推定し、前記他減圧量とすることを特徴とする燃料噴射装置。
3. 請求項２に記載の燃料噴射装置において、
   前記閉弁異常判定手段は、前記エンジンが停止する時に実行されることを特徴とする燃料噴射装置。
4. 請求項３に記載の燃料噴射装置において、
   前記最大リーク減圧量は、前記インジェクタの内部の摺動部を通して燃料がリークする静的リークに起因する前記実圧力の最大降下量を示すことを特徴とする燃料噴射装置。
5. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   前記レール圧制御手段は、前記逃し量と前記実圧力との相関を示す減圧特性に基づき、前記指令値を算出することを特徴とする燃料噴射装置。
6. 請求項５に記載の燃料噴射装置において、
   前記実減圧量と、前記減圧特性により推定した推定減圧量との差に応じて、前記減圧特性を修正する減圧特性修正手段を備え、
   前記閉弁異常判定手段は、前記減圧特性修正手段の実行により前記減圧特性が修正された後に実行されることを特徴とする燃料噴射装置。
7. 請求項５に記載の燃料噴射装置において、
   前記指令値は、前記減圧弁が開弁している期間を示す開指令期間であり、
   前記閉弁異常判定手段は、前記実減圧量が前記判定減圧量以上であるときに、前記減圧特性に基づき算出された開指令期間よりも短い仮開指令期間を前記減圧弁に与えることで生じる前記実減圧量に応じて、前記減圧弁の閉弁動作に異常が発生しているか否かを判断することを特徴とする燃料噴射装置。
8. 請求項１ないし請求項７に記載の燃料噴射装置において、
   前記コモンレールに燃料を加圧して供給する燃料供給ポンプを備え、
   前記閉弁異常判定手段は、前記燃料供給ポンプによる燃料の供給量が、前記減圧弁の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定できるときに、前記減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断することを特徴とする燃料噴射装置。

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