JP2007327463A

JP2007327463A - 燃料噴射装置

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Publication number: JP2007327463A
Application number: JP2006160830A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Kimura; 隆彦木村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: JP4573218B2; DE102007000314A1; DE102007000314B4

Abstract

【課題】流量調整手段の異常を早期に発見し、内燃機関の作動不良を防止する燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ６０は、エンジンの運転状態が安定しているときに流量調整弁３０の異常検出を実施する。流量調整弁３０に異常が生じているとき、ＥＣＵ６０から流量調整弁３０へ制御信号が出力されても、流量調整弁３０の弁部材３４は速やかに制御信号に対応する位置へ移動しない。そのため、コモンレール１４の内部における燃料の圧力の変化には遅延が生じ、容易に収束しない。その結果、ＥＣＵ６０から制御信号が出力されても、この制御信号の出力に対する検出信号のフィードバック周期は増大する。ＥＣＵ６０は、このフィードバック周期と、予め設定されたフィードバック周期の上限値とを比較し、検出されたフィードバック周期が上限値よりも大きくなると、流量調整弁３０に異常が生じていると判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関する。

燃料タンクに蓄えられている燃料は、燃料ポンプを有する燃料供給手段によって圧送される。燃料供給手段から吐出された燃料は、例えば燃料レールやコモンレールなどの蓄圧手段に接続するインジェクタから内燃機関へ噴射される。燃料供給手段は、蓄圧手段に蓄えられる燃料の圧力を所定の圧力に維持するため、燃料タンク側に加圧される燃料の流量を調整する流量調整手段を備えている。流量調整手段は、例えば制御手段から出力される制御信号によって流量を調整する電磁弁を有している。制御手段は、流量調整手段へ制御信号を出力することにより蓄圧手段へ供給される燃料の流量を調整するとともに、蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力を検出することにより、流量調整手段をフィードバック制御している。このような流量調整手段は、制御手段から出力される制御信号と吐出される燃料の流量との間に個体差がある。そこで、制御手段は、あらかじめ流量調整手段の特性を記憶し、各流量調整手段に応じて制御を行う（特許文献１参照）。

しかしながら、流量調整手段は、長期間の使用によってその特性に変化を生じる。例えば、燃料に含まれる異物によって電磁弁の摺動部分に摩耗が生じたり、燃料に含まれる添加物などの化学変化にともなって電磁弁に異物が付着することがある。このような電磁弁の摩耗や異物の付着によって流量調整手段の特性には変化が生じる。その結果、燃料供給手段から蓄圧手段へ供給される燃料の流量の制御性が悪化し、内燃機関の作動不良あるいは始動不良を招くおそれがある。

特開２００１−８２２３０公報

そこで、本発明の目的は、流量調整手段の異常を早期に発見し、内燃機関の作動不良を防止する燃料噴射装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、流量調整手段の異常を早期に発見し、内燃機関の始動不良を防止する燃料噴射装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、制御手段は、流量調整手段をフィードバック制御している。そのため、制御手段からある燃料の流量に対する制御信号が出力されると、流量調整手段はその制御信号に応じて燃料の流量を調整する。その結果、蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力は、流量調整手段によって流量が調整され、燃料供給手段から供給された燃料の流量によって所定の目標圧力に達する。流量調整手段に異常が生じていないとき、制御手段から流量調整手段へ制御信号が出力されると、蓄圧手段の燃料の圧力は短期間で目標圧力に達する。一方、例えば摺動不良など流量調整手段に異常が生じているとき、制御信号が出力されてから目標圧力に達するまでの間に圧力検出手段から出力される検出信号の増減周期は延長する。すなわち、制御信号に対し検出信号の出力値が容易に収束しなくなる。そこで、異常検出手段は、制御手段から出力される制御信号に対する検出信号の出力値の増減周期が所定の上限値よりも大きくなると、流量調整手段に異常が生じていると判断する。したがって、流量調整手段の異常を早期に発見することができ、内燃機関の作動不良を防止することができる。

請求項２記載の発明では、制御手段は、流量調整手段をフィードバック制御している。そのため、制御手段からある燃料の流量に対する制御信号が出力されると、流量調整手段はその制御信号に応じて燃料の流量を調整する。その結果、蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力は、流量調整手段によって流量が調整され、燃料供給手段から供給された燃料の流量によって所定の目標圧力に達する。流量調整手段に異常が生じていないとき、制御手段から流量調整手段へ制御信号が出力されると、蓄圧手段の燃料の圧力は短期間で目標圧力に達する。一方、例えば摺動不良など流量調整手段に異常が生じているとき、制御信号が出力されてから目標圧力に達するまでの間に圧力検出手段から出力される検出信号の増減周期の変化が大きくなる。すなわち、制御信号が出力されてから所定期間経過後に、検出信号に大きな変化が生じる。そこで、異常検出手段は、制御手段から出力される制御信号に対する検出信号の出力値の増減周期の変化が所定の上限値よりも大きくなると、流量調整手段に異常が生じていると判断する。したがって、流量調整手段の異常を早期に発見することができ、内燃機関の作動不良を防止することができる。

請求項３記載の発明では、制御手段は、流量調整手段をフィードバック制御している。そのため、制御手段からある燃料の流量に対する制御信号が出力されると、流量調整手段はその制御信号に応じて燃料の流量を調整する。その結果、蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力は、流量調整手段によって流量が調整され、燃料供給手段から供給された燃料の流量によって所定の目標圧力に達する。流量調整手段に異常が生じていないとき、制御手段から流量調整手段へ制御信号が出力されると、蓄圧手段の燃料の圧力は短期間で目標圧力に達する。一方、例えば摺動不良など流量調整手段に異常が生じているとき、制御信号が出力されてから目標圧力に達するまでの間に圧力検出手段から出力される検出信号の出力値の増減が増大する。すなわち、制御信号に対し検出信号の出力値が容易に収束しなくなる。そこで、異常検出手段は、制御手段から出力される制御信号に対する検出信号の出力値の増減回数が所定の下限値よりも大きくなると、流量調整手段に異常が生じていると判断する。したがって、流量調整手段の異常を早期に発見することができ、内燃機関の作動不良を防止することができる。

請求項４記載の発明では、制御手段は、流量調整手段をフィードバック制御している。そのため、制御手段からある燃料の流量に対する制御信号が出力されると、流量調整手段はその制御信号に応じて燃料の流量を調整する。その結果、蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力は、流量調整手段によって流量が調整され、燃料供給手段から供給された燃料の流量によって所定の目標圧力に達する。流量調整手段に異常が生じていないとき、制御手段から流量調整手段へ制御信号が出力されると、蓄圧手段の燃料の圧力は短期間で目標圧力に達する。一方、例えば摺動不良など流量調整手段に異常が生じているとき、制御信号が出力されてから目標圧力に達するまでの間に圧力検出手段から出力される検出信号の出力値の増減幅が拡大する。すなわち、制御信号に対し検出信号の出力値が不安定になるとともに容易に収束しなくなる。そこで、異常検出手段は、制御手段から出力される制御信号に対する検出信号の出力値の増減幅が所定の上限値よりも大きくなると、流量調整手段に異常が生じていると判断する。したがって、流量調整手段の異常を早期に発見することができ、内燃機関の作動不良を防止することができる。

請求項５記載の発明では、制御手段は、流量調整手段をフィードバック制御している。そのため、制御手段からある燃料の流量に対する制御信号が出力されると、流量調整手段はその制御信号に応じて燃料の流量を調整する。その結果、蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力は、流量調整手段によって流量が調整され、燃料供給手段から供給された燃料の流量によって所定の目標圧力に達する。流量調整手段に異常が生じていないとき、制御手段から流量調整手段へ制御信号が出力されると、蓄圧手段の燃料の圧力は短期間で目標圧力に達する。一方、例えば摺動不良など流量調整手段に異常が生じているとき、制御信号が出力されてから目標圧力に達するまでの間に圧力検出手段から出力される検出信号の出力値の増減幅の変化量が増大する。すなわち、制御信号に対し検出信号の出力値が容易に収束しなくなる。そこで、異常検出手段は、制御手段から出力される制御信号に対する検出信号の出力値の増減周期の変化量が所定の上限値よりも大きくなると、流量調整手段に異常が生じていると判断する。したがって、流量調整手段の異常を早期に発見することができ、内燃機関の作動不良を防止することができる。

請求項６記載の発明では、異常検出手段は蓄圧手段に蓄えられる燃料の目標圧力が概ね一定であり、内燃機関の運転状態が安定しているとき、流量調整手段の異常を検出する。例えば負荷の変化あるいは回転数の変化など内燃機関の運転状態が変化するとき、流量調整手段から蓄圧手段へ供給される燃料の流量、すなわち制御信号に対する圧力信号との増減周期や増減幅などは、刻々と変化する。一方、内燃機関の運転状態が安定しているとき、蓄圧手段へ供給される燃料の流量および圧力の変化は小さい。そこで、異常検出手段は、蓄圧手段に蓄えられる燃料の圧力の変化および内燃機関の運転状態の変化が少ないとき、流量調整手段の異常を検出する。したがって、流量調整手段の異常を精度よく検出することができる。
請求項７記載の発明では、異常検出手段が流量調整手段の異常を検出すると、警告手段が作動する。警告手段は、例えば警告音や音声を発生する聴覚的な警告手段、あるいはランプや警告を表示する視覚的な警告手段である。これにより、車両の搭乗者に流量調整手段の異常を知らせることができる。

請求項８記載の発明では、制御手段は、流量調整手段をフィードバック制御している。そのため、制御手段からある燃料の流量に対する制御信号が出力されると、流量調整手段はその制御信号に応じて燃料の流量を調整する。その結果、蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力は、流量調整手段によって流量が調整され、燃料供給手段から供給された燃料の流量によって所定の目標圧力に達する。流量調整手段に異常が生じていないとき、制御手段から流量調整手段へ個体差を考慮した供給開始値を基準に制御信号を増減させると、制御信号に応じて燃料の流量は増減し、蓄圧手段の燃料の圧力も増減する。一方、例えば摺動不良など流量調整手段に異常が生じているとき、学習した供給開始値を基準に制御信号を増減しても、圧力検出手段から出力される検出信号の出力値の増減は低減する。すなわち、供給開始値を基準に制御信号を増減しても、蓄圧手段の圧力の変化が小さく、検出信号の出力値の変化は小さくなる。そこで、異常検出手段は、制御手段から出力される供給開始値を基準に増減した制御信号に対する検出信号の変化量が所定の下限値よりも小さくなると、流量調整手段に異常が生じていると判断する。したがって、流量調整手段の異常を早期に発見することができ、内燃機関の作動不良を防止することができる。
請求項９記載の発明では、異常検出手段は内燃機関の始動時に流量調整手段の異常を検出する。内燃機関の始動時は、蓄圧手段へ供給される燃料の流量が小さく、わずかな流量の変化を検出しやすい。したがって、流量調整手段の異常の検出精度を高めることができる。

請求項１０記載の発明では、制御手段は、流量調整手段をフィードバック制御している。そのため、制御手段からある燃料の流量に対する制御信号が出力されると、流量調整手段はその制御信号に応じて燃料の流量を調整する。その結果、蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力は、流量調整手段によって流量が調整され、燃料供給手段から供給された燃料の流量によって所定の目標圧力に達する。流量調整手段に異常が生じていないとき、制御手段から流量調整手段へ個体差を考慮した均衡制御値を基準に制御信号を増減させると、制御信号に応じて燃料の流量は増減し、蓄圧手段の燃料の圧力も増減する。一方、例えば摺動不良など流量調整手段に異常が生じているとき、学習した均衡制御値を基準に制御信号を増減しても、圧力検出手段から出力される検出信号の出力値の増減は低減する。すなわち、均衡制御値を基準に制御信号を増減しても、蓄圧手段の圧力の変化が小さく、検出信号の出力値の変化は小さくなる。そこで、異常検出手段は、制御手段から出力される均衡制御値を基準に増減した制御信号に対する検出信号の変化量が所定の下限値よりも小さくなると、流量調整手段に異常が生じていると判断する。したがって、流量調整手段の異常を早期に発見することができ、内燃機関の作動不良を防止することができる。

請求項１１記載の発明では、異常検出手段は内燃機関の運転が安定しているとき、すなわち燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量と蓄圧室へ供給される燃料の流量とが均衡している安定運転時に流量調整手段の異常を検出する。内燃機関の安定運転時は、蓄圧手段へ供給される燃料の流量変化が小さく、わずかな流量の変化を検出しやすい。したがって、流量調整手段の異常の検出精度を高めることができる。

請求項１２記載の発明では、異常検出手段が流量調整手段の異常を検出すると、警告手段が作動する。警告手段は、例えば警告音や音声を発生する聴覚的な警告手段、あるいはランプや警告を表示する視覚的な警告手段である。これにより、車両の搭乗者に流量調整手段の異常を知らせることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の一実施形態である燃料噴射装置を適用したコモンレール式の燃料噴射システムを図１に示す。本実施形態の場合、コモンレール式の燃料噴射システム１０は、ディーゼルエンジンに適用される。燃料噴射システム１０は、燃料タンク１１、フィードポンプ１２、流量調整手段としての流量調整弁３０、高圧サプライポンプ１３および蓄圧手段としてのコモンレール１４を備えている。図１の破線により囲まれたフィードポンプ１２、流量調整弁３０および高圧サプライポンプ１３は、燃料供給手段として一体のポンプユニット１５を構成している。

燃料タンク１１は、常圧の燃料を蓄えている。燃料タンク１１の内部の燃料は、フィードポンプ１２により燃料流路１６を経由して流量調整弁３０へ供給される。フィードポンプ１２の下流側には逆止弁１７が設置されている。これにより、フィードポンプ１２により供給される燃料の圧力が所定の圧力よりも大きくなると、燃料は燃料タンク１１側へ還流される。

高圧サプライポンプ１３は、プランジャ２１が往復移動することにより、加圧室２２の内部の燃料を加圧する。高圧サプライポンプ１３では、加圧室２２へ流入する燃料の流量に応じて吐出される燃料の流量が変化する。プランジャ２１は、図示しないエンジンのクランクシャフト２３に設置されているカム２４によりクランクシャフト２３の回転にしたがって図１の上下方向へ往復駆動される。高圧サプライポンプ１３には、逆止弁２５および逆止弁２６が設置されている。これにより、プランジャ２１がクランクシャフト２３側へ下降すると、流量調整弁３０および燃料供給路１８を経由して加圧室２２に燃料が吸入される。一方、プランジャ２１が加圧室２２側へ上昇すると、加圧室２２の燃料は加圧されコモンレール１４へ吐出される。高圧サプライポンプ１３の吐出側には燃料配管１９が接続している。燃料配管１９は、高圧サプライポンプ１３と反対側の端部がコモンレール１４に接続している。

コモンレール１４は、燃料配管１９と接続している。コモンレール１４は、燃料配管１９を経由して高圧サプライポンプ１３で加圧された燃料が供給される。コモンレール１４は、供給された燃料の圧力を保持した状態すなわち蓄圧状態で燃料を蓄える。コモンレール１４には、エンジンの各気筒の内部へ燃料を噴射する燃料噴射弁としてのインジェクタ２７が気筒数に応じて接続している。コモンレール１４に蓄圧状態で蓄えられた燃料は、インジェクタ２７から噴射される。コモンレール１４には、還流配管２８が接続している。還流配管２８は、コモンレール１４とは反対側の端部が燃料タンク１１に接続している。これにより、コモンレール１４で余剰となった燃料は還流配管２８を経由して燃料タンク１１へ還流される。

流量調整弁３０は、電磁駆動部３１および弁部３２を有している。流量調整弁３０は、電磁駆動部３１によって弁部３２を駆動することにより、高圧サプライポンプ１３の加圧室２２へ吸入される燃料の流量を調整する。流量調整弁３０の弁部３２は、弁ボディ３３および弁部材３４を有している。弁部材３４は、弁ボディ３３の内周側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。弁ボディ３３は、周方向の複数の位置に開口部３５を有している。開口部３５は、高圧サプライポンプ１３の加圧室２２に連通する燃料供給路１８に接続している。弁ボディ３３のフィードポンプ１２側には、ブッシュ３６が設置されている。ブッシュ３６は筒状であり、弁ボディ３３の内周側は燃料流路１６に接続している。

弁部材３４は、略円筒状に形成されている。弁部材３４の内部には燃料通路３７が形成され、この燃料通路３７には複数のポート３８が接続している。弁部材３４が軸方向へ移動することにより、弁部材３４のポート３８と弁ボディ３３の開口部３５とが重なり合う面積が変化する。その結果、フィードポンプ１２から高圧サプライポンプ１３へ供給される燃料の流量が調整される。弁部材３４のブッシュ３６側の端部には、スプリング３９が設置されている。スプリング３９は、一端が弁部材３４に接し、他端がブッシュ３６に接している。スプリング３９は軸方向へ伸びる力を有しているため、弁部材３４は電磁駆動部３１側へ押し付けられている。

電磁駆動部３１は、ヨーク４１、コイル４２、ステータ４３、ステータ４４、ガイド４５、ステータカバー４６、シャフト５１およびアーマチャ５２を有している。ヨーク４１は磁性材料により円筒状形成され、内周側にコイル４２を収容している。コイル４２は、コネクタ４７のターミナル４８と電気的に接続している。ステータ４３およびステータ４４は、いずれも磁性材料から形成されており、非磁性材料から形成されているガイド４５と一体に接続されている。ガイド４５は、ステータ４３とステータ４４との間の磁気的な短絡を防止している。ステータ４４の内周側には、弁ボディ３３が挿入されている。ステータ４４の端部を例えばかしめなどにより変形させることにより、ステータ４４と弁ボディ３３とは固定されている。

シャフト５１は、アーマチャ５２の内周側に圧入されている。一体のシャフト５１およびアーマチャ５２は、ステータ４３、ガイド４５およびステータ４４の内部を軸方向へ往復移動可能である。シャフト５１の軸方向の両端部は、軸受部材５３および軸受部材５４によって支持されている。アーマチャ５２の弁部３２とは反対側の端部にはワッシャ５５が設置されている。ワッシャ５５は、非磁性材料により形成され、ステータ４３とアーマチャ５２との磁気的な短絡を防止している。アーマチャ５２は磁性材料により形成されている。これにより、コイル４２に通電すると、コイル４２に発生した磁界によってステータ４３、アーマチャ５２、ステータ４４およびヨーク４１の間に磁気回路が形成され磁束が流れる。そのため、アーマチャ５２とステータ４４との間には磁気吸引力が発生し、一体のシャフト５１およびアーマチャ５２はステータ４４側へ移動する。アーマチャ５２の弁部３２側の端部は、テーパ状に形成されている。そのため、アーマチャ５２とステータ４４との間に作用する磁力の強度に応じてアーマチャ５２とステータ４４との隙間の大きさが変化する。その結果、コイル４２に印加される電流値に応じて、シャフト５１およびアーマチャ５２の移動距離は変化する。

シャフト５１の弁部３２側の端部は弁部材３４に接している。これにより、アーマチャ５２とともにシャフト５１が移動すると、弁部材３４はスプリング３９の押し付け力に抗してブッシュ３６側へ移動する。そのため、コイル４２へ供給する電流値を変化させることにより、弁部材３４の移動距離は変化する。その結果、コイル４２へ供給する電流値を変化させることによって、弁部材３４のポート３８と弁ボディ３３の開口部３５とが重なり合う面積は変化し、図２に示すように流量調整弁３０から吐出される燃料の流量は変化する。

本実施形態の場合、図１に示すようにコイル４２への通電を停止しているとき、弁部材３４はスプリング３９の押し付け力によって電磁駆動部３１側へ移動している。このとき、弁部材３４のポート３８は弁ボディ３３の開口部３５と重なっている。これにより、コイル４２への通電を停止しているとき、流量調整弁３０を経由して高圧サプライポンプ１３へ供給される燃料の流量は最大となる。一方、コイル４２へ供給する電流値を増大するにしたがって、弁部材３４のポート３８と弁ボディ３３の開口部３５とが重なり合う面積は低減する。これにより、コイル４２へ供給する電流値を大きくすることによって、流量調整弁３０から高圧サプライポンプ１３へ供給される燃料の流量は低減する。すなわち、本実施形態の流量調整弁３０は、いわゆるノーマリーオープンタイプの流量調整弁である。

燃料噴射システム１０は、ＥＣＵ６０を備えている。ＥＣＵ６０は、燃料噴射システム１０、図示しないエンジンおよびエンジンが搭載された車両の全体を制御する。ＥＣＵ６０には、圧力センサ６１、回転数センサ６２およびアクセルセンサ６３などが接続している。圧力センサ６１は、コモンレール１４に設置され、コモンレール１４に蓄えられている燃料の圧力を検出する。圧力センサ６１は、検出した圧力に基づく電気信号を検出信号としてＥＣＵ６０へ出力する。回転数センサ６２は、図示しないエンジンに設置され、エンジンの回転数を検出する。アクセルセンサ６３は、図示しないアクセルペダルに設置され、アクセルペダルの開度を検出する。ＥＣＵ６０は、流量調整弁３０のターミナル４８と電気的に接続し、流量調整弁３０のコイル４２に供給する電流値を制御する。

ＥＣＵ６０は、入力されたコモンレール１４の内部の燃料圧力、エンジン回転数およびアクセル開度などに基づいて、流量調整弁３０に供給する電流値を制御する。これにより、流量調整弁３０から高圧サプライポンプ１３へ供給される燃料の流量が調整される。高圧サプライポンプ１３へ供給する燃料の流量を調整することにより、高圧サプライポンプ１３からコモンレール１４へ吐出される燃料の流量、およびコモンレール１４に蓄えられる燃料の圧力が制御される。ＥＣＵ６０は、コモンレール１４の目標圧力に対応して流量調整弁３０に供給する電流の値に対し、圧力センサ６１が検出したコモンレール１４の内部における燃料の圧力をフィードバックしながら流量調整弁３０を制御する。

ＥＣＵ６０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを有するマイクロコンピュータによって構成されている。ＥＣＵ６０は、ＲＯＭに記録されているコンピュータプログラムにしたがって作動する。ＥＣＵ６０は、車両を制御する他、特許請求の範囲の制御手段および異常検出手段として機能する。
ＥＣＵ６０には、警告手段としての警告部６４が接続している。警告部６４は、ＥＣＵ６０からの指示により車両の搭乗者へ警告を発する。警告部６４としては、例えばブザーや音声による搭乗者への聴覚的な警告、あるいはダッシュボードへのランプの点灯や警告の表示による搭乗者への視覚的な警告などを用いることができる。

（異常検出の第１実施形態）
上記の構成による燃料噴射システム１０における流量調整弁３０の異常検出について説明する。
流量調整弁３０は、ＥＣＵ６０から入力される電流値に応じて弁部材３４の移動距離が変化する。これにより、ＥＣＵ６０から流量調整弁３０へ供給される電流が変化すると、流量調整弁３０から高圧サプライポンプ１３へ供給される燃料の流量、およびコモンレール１４に蓄えられた燃料の圧力が変化する。そのため、流量調整弁３０に異常が生じていないとき、ＥＣＵ６０から流量調整弁３０へコモンレール１４の内部の圧力を目標圧力とするために予め設定されている電流値を制御信号として供給すると、わずかな時間が経過した後、コモンレール１４の内部の圧力は目標圧力となる。その結果、圧力センサ６１からＥＣＵ６０へ出力される圧力センサ６１の出力値は検出信号としてフィードバックされる。すなわち、図２に示すように、ＥＣＵ６０から流量Ｑに対応する制御信号が出力されたとき、この制御信号の出力からコモンレール１４の圧力の変化すなわち検出信号のフィードバックまでの期間は短い。したがって、制御信号に対する検出信号の増減周期すなわちフィードバック周期は小さい。なお、図２では、説明の簡単のため、制御信号の出力に対する検出信号のフィードバック周期を可視的に拡大して示している。しかし、実際の制御では、制御信号の出力に対する検出信号のフィードバック周期は図示できない程度に極めて小さい。

ところで、上記の構成の燃料噴射システム１０における流量調整弁３０は、弁ボディ３３と弁部材３４との間、およびアーマチャ５２とステータ４３との間のように、互いに摺動する部位がある。そのため、流量調整弁３０が長期間作動すると、例えば摺動する部位の摩耗、あるいは不純物の付着などにより、流量調整弁３０の作動に異常が生じるおそれがある。流量調整弁３０の例えば摺動部分における摺動不良などにより、流量調整弁３０の作動に異常が生じると、ＥＣＵ６０からの制御信号に対する圧力センサ６１からの検出信号のフィードバックに変化が生じる。

流量調整弁３０の作動に異常が生じているとき、ＥＣＵ６０から流量調整弁３０へ制御信号が出力されても、流量調整弁３０の弁部材３４は速やかに所定の流量に対応する位置へ移動しない。そのため、流量調整弁３０による燃料の流量の制御、およびコモンレール１４の内部における燃料の圧力の変化に遅延が生じる。その結果、コモンレール１４の内部における燃料の圧力は、容易に収束しない。したがって、図３および図４に示すように、ＥＣＵ６０から流量Ｑに対応する制御信号が出力されても、この制御信号の出力に対する検出信号のフィードバック周期は増大する。

そこで、ＥＣＵ６０は、制御信号の出力に対する検出信号のフィードバック周期と、予め設定されたＲＯＭに記録されているフィードバック周期の上限値とを比較する。そして、検出されたフィードバック周期がＲＯＭに記録されているフィードバック周期の上限値よりも大きくなると、ＥＣＵ６０は流量調整弁３０に異常が生じていると判断する。

ＥＣＵ６０は、上記の流量調整弁３０の異常検出をエンジンの運転状態が安定しているときに実施する。エンジンの運転状態が安定しているときとは、例えばアイドル時などのようにエンジンの負荷および回転数などが安定している状態である。このようにエンジンの運転状態が安定しているとき、コモンレール１４からインジェクタ２７を経由してエンジンの各気筒への燃料の噴射量も安定している。そのため、コモンレール１４における目標圧力は概ね一定となる。一方、目標圧力およびエンジンの運転状態が変化するとき、流量調整弁３０に出力される制御信号は、要求される燃料の流量に応じて刻々と変化する。その結果、フィードバック周期の変化が流量調整弁３０の異常によるものなのか、それともエンジンの運転状態の変化によるものなのか判断は困難である。そこで、ＥＣＵ６０は、流量調整弁３０の異常検出に先立ってエンジンの運転状態が安定しており、コモンレール１４に要求される目標圧力が概ね一定であることを検出する。

ＥＣＵ６０は、流量調整弁３０に異常が生じていると判断すると、警告部６４へ警告信号を出力する。これにより、警告部６４は、車両の搭乗者へ警告を発する。その結果、車両の搭乗者は、警告部６４からの警告によって流量調整弁３０の異常を認識することができる。したがって、流量調整弁３０の異常を早期に発見することができ、エンジンの作動不良を防止することができる。また、車両の搭乗者は、車両の運転を中止したり、エンジンの始動を中止することにより、車両の安全を確保することができる。

（異常検出の第２、第３、第４実施形態）
本発明の第２、第３、第４実施形態による流量調整弁３０の異常検出について説明する。なお、燃料噴射システム１０の構成は第１実施形態と実質的に同一であるので、同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、第２、第３、第４実施形態による流量調整弁３０の異常検出は、ＥＣＵ６０による流量調整弁３０の異常の判断基準のみが異なる。そこで、以下の説明では、第１実施形態による異常検出と相違する点のみを説明する。

第２実施形態では、ＥＣＵ６０は、制御信号の出力に対する検出信号のフィードバック周期の変化を検出する。そして、ＥＣＵ６０は、制御信号の出力に対する検出信号のフィードバック周期の変化がＲＯＭに予め記録されている上限値よりも大きくなると、流量調整弁３０に異常が生じていると判断する。
流量調整弁３０の作動に異常が生じているとき、ＥＣＵ６０からの制御信号の出力に対し、流量調整弁３０による流量の調整すなわちコモンレール１４における圧力の変化までに遅れが生じる。そして、制御信号の出力に対し所定期間経過後にコモンレール１４の圧力が大きく変化し、検出信号の出力値が大きく変化する。そこで、第２実施形態では、フィードバック周期の変化が予め記録されている上限値よりも大きくなると、ＥＣＵ６０は流量調整弁３０に異常が生じていると判断する。

第３実施形態では、ＥＣＵ６０は、制御信号の出力に対する検出信号の増減回数を検出する。そして、ＥＣＵ６０は、制御信号の出力に対する検出信号の増減回数がＲＯＭに予め記録されている下限値よりも大きくなると、流量調整弁３０に異常が生じていると判断する。
流量調整弁３０の作動に異常が生じているとき、ＥＣＵ６０からの制御信号の出力に対し、流量調整弁３０による流量の変化の回数すなわちコモンレール１４における圧力の変化の回数が増大する。すなわち、制御信号に対しコモンレール１４における圧力が容易に収束せず、検出信号の出力値の増減回数が増大する。そこで、第３実施形態では、制御信号に対する検出信号の増減回数が予め記録されている下限値よりも大きくなると、ＥＣＵ６０は流量調整弁３０に異常が生じていると判断する。

第４実施形態では、ＥＣＵ６０は、制御信号の出力に対する検出信号の出力値の増減幅を検出する。そして、ＥＣＵ６０は、制御信号の出力に対する検出信号の出力値の増減幅が所定の上限値よりも大きくなると、流量調整弁３０に異常が生じていると判断する。
流量調整弁３０の作動に異常が生じているとき、例えば図３、図４に示すように、ＥＣＵ６０から流量Ｑに対応する制御信号を出力したとき、この制御信号に対し、流量調整弁３０による流量の変化量すなわちコモンレール１４における圧力の変化の幅が増大する。すなわち、制御信号に対しコモンレール１４における圧力が不安定になるとともに、コモンレール１４における圧力が容易に収束しない。そこで、第４実施形態では、制御信号に対する検出信号の出力値の増減幅が予め記録されている上限値よりも大きくなると、ＥＣＵ６０は流量調整弁３０に異常が生じていると判断する。

第５実施形態では、ＥＣＵ６０は、制御信号の出力に対する検出信号の出力値の増減幅の変化量を検出する。そして、ＥＣＵ６０は、制御信号の出力に対する検出信号の出力値の増減幅の変化量が所定の上限値よりも大きくなると、流量調整弁３０に異常が生じていると判断する。
流量調整弁３０の作動に異常が生じているとき、ＥＣＵ６０からの制御信号の出力に対し、コモンレール１４が目標圧力に達するまでの間に、圧力センサ６１から出力される検出信号の出力値の増減幅の変化量は増大する。すなわち、制御信号に対し検出信号の出力値が所定期間経過後に急激に変化し、検出信号の増減幅つまり圧力の増減幅も拡大する。そこで、第５実施形態では、制御信号に対する検出信号の出力値の増減幅の変化量が所定の上限値よりも大きくなると、ＥＣＵ６０は流量調整弁３０に異常が生じていると判断する。

（異常検出の第６実施形態）
本発明の第６実施形態による燃料噴射システム１０の異常検出について説明する。燃料噴射システム１０の構成は第１実施形態と同一であるので、実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第６実施形態では、ＥＣＵ６０は、特許請求の範囲における制御手段および異常検出手段に加え、供給開始値取得手段としても機能する。第６実施形態では、ＥＣＵ６０は、流量調整弁３０からコモンレール１４へ燃料の供給が開始されるとき、ＥＣＵ６０から流量調整弁３０へ出力する供給開始値を取得する。ＥＣＵ６０が取得する供給開始値は、例えばエンジンの始動時のように流量調整弁３０からコモンレール１４へ燃料の供給が開始されるときに、ＥＣＵ６０から流量調整弁３０へ出力される制御信号の出力値である。この供給開始値は、流量調整弁３０の個体ごとに固有の値である。ＥＣＵ６０は、例えば前回のエンジンの運転開始時に取得した供給開始値をＲＡＭに保管することにより、供給開始値を取得する。

ＥＣＵ６０は、エンジンが始動されると、供給開始値を基準に制御信号を制御し、流量調整弁から高圧サプライポンプ１３へ供給される燃料の流量を増減する。流量調整弁３０に異常が生じていないとき、図５に示すように供給開始値を基準に制御信号を制御すると、制御信号に応じて流量調整弁３０から吐出される燃料の流量は変化する。そのため、コモンレール１４へ供給される燃料の流量も変化し、コモンレール１４の内部における燃料の圧力も制御信号による燃料の流量変化に応じて変化する。その結果、圧力センサ６１からＥＣＵ６０には、供給開始値を基準とした制御信号の変化に応じて変化する検出信号が入力される。したがって、ＥＣＵ６０は、制御信号の変化に応じて検出信号が変化すると、流量調整弁３０は正常であると判断する。

一方、流量調整弁３０に異常が生じているとき、図６に示すように供給開始値を基準に制御信号を制御しても、流量調整弁３０から吐出される燃料の流量の変化は小さくなる。すなわち、流量調整弁３０に異常が生じているとき、供給開始値によって流量調整弁３０の個体差を補正しても、制御信号に応じて弁部材３４が移動しない。そのため、制御信号が変化しても、流量調整弁３０から吐出される燃料の流量の変化は小さくなる。そのため、コモンレール１４へ供給される燃料の流量の変化も小さくなる。その結果、圧力センサ６１からＥＣＵ６０に入力される検出信号は、制御信号が変化してもほとんど変化しない。したがって、ＥＣＵ６０は、制御信号の変化に応じて検出信号が変化しないと、流量調整弁３０には異常が生じていると判断する。

第６実施形態では、エンジンの始動時にＥＣＵ６０から流量調整弁３０へ出力する制御信号をわずかな流量変化に対応する範囲で制御している。この制御信号の制御に対しコモンレール１４における燃料の圧力の変化を検出することにより、流量調整弁３０の異常を検出している。したがって、流量調整弁３０の異常を早期に検出することができる。

ＥＣＵ６０は、流量調整弁３０に異常が生じていると判断すると、警告部６４へ警告信号を出力する。これにより、警告部６４は、車両の搭乗者へ警告を発する。その結果、車両の搭乗者は、警告部６４からの警告によって流量調整弁３０の異常を認識することができる。したがって、流量調整弁３０の異常を早期に発見することができ、エンジンの始動不良を防止することができる。また、車両の搭乗者は、エンジンの始動を中止することができる。

（異常検出の第７実施形態）
本発明の第７実施形態による燃料噴射システム１０の異常検出について説明する。燃料噴射システム１０の構成は第１実施形態と同一であるので、実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第７実施形態では、ＥＣＵ６０は、特許請求の範囲における制御手段および異常検出手段に加え、均衡時制御値取得手段としても機能する。第７実施形態では、ＥＣＵ６０は、エンジンが所定の負荷よりも小さな負荷で運転され、インジェクタ２７から噴射される燃料の噴射量とコモンレール１４へ供給される燃料の流量とがほぼ均衡するとき、均衡時制御値を取得する。ＥＣＵ６０が取得する均衡時制御値は、エンジンが所定の低負荷で運転され、インジェクタ２７による燃料噴射量と高圧サプライポンプ１３によるコモンレール１４への燃料供給量とがほぼ均衡するときに、ＥＣＵ６０から流量調整弁３０へ出力される制御信号の出力値である。この均衡時制御値は、流量調整弁３０の個体ごとに固有の値である。ＥＣＵ６０は、エンジンが所定の低負荷であり、燃料噴射量と燃料供給量とがほぼ均衡するときに均衡時制御値を取得し、ＲＡＭに保管する。

ＥＣＵ６０は、例えばアイドル時のように、エンジンが所定の負荷よりも小さな低負荷状態で運転され、燃料噴射量と燃料供給量とが均衡しているとき、均衡時制御値を基準に制御信号を制御し、流量調整弁３０から高圧サプライポンプ１３へ供給される燃料の流量を増減する。流量調整弁３０に異常が生じていないとき、第６実施形態と同様に均衡時制御値を基準に制御信号を制御すると、制御信号に応じて流量調整弁３０から吐出される燃料の流量は変化する。そのため、コモンレール１４へ供給される燃料の流量も変化し、コモンレール１４の内部における燃料の圧力も制御信号による燃料の流量変化に応じて変化する。その結果、圧力センサ６１からＥＣＵ６０には、均衡時制御値を基準とした制御信号の変化に応じて変化する検出信号が入力される。したがって、ＥＣＵ６０は、制御信号の変化に応じて検出信号が変化すると、流量調整弁３０は正常であると判断する。

一方、流量調整弁３０に異常が生じているとき、図６に示す第６実施形態と同様に均衡時制御値を基準に制御信号を制御しても、流量調整弁３０から吐出される燃料の流量の変化は小さくなる。すなわち、流量調整弁３０に異常が生じているとき、均衡時制御値によって流量調整弁３０の個体差を補正しても、制御信号に応じて弁部材３４が移動しない。そのため、制御信号が変化しても、流量調整弁３０から吐出される燃料の流量の変化は小さくなる。そのため、コモンレール１４へ供給される燃料の流量の変化も小さくなる。その結果、圧力センサ６１からＥＣＵ６０に入力される検出信号は、制御信号が変化してもほとんど変化しない。したがって、ＥＣＵ６０は、制御信号の変化に応じて検出信号が変化しないと、流量調整弁３０には異常が生じていると判断する。

第７実施形態では、エンジンの運転状態が安定し、燃料の噴射量と供給量とが均衡しているときに、ＥＣＵ６０から流量調整弁３０へ出力する制御信号をわずかな流量変化に対応する範囲で制御している。この制御信号の制御に対しコモンレール１４における燃料の圧力の変化を検出することにより、流量調整弁３０の異常を検出している。したがって、流量調整弁３０の異常を早期に検出することができる。

以上説明した複数の実施形態では、本発明の燃料噴射システムをディーゼルエンジンに適用する例について説明した。しかし、ディーゼルエンジンに限らずインジェクタを備えるガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の一実施形態による燃料噴射装置を適用した燃料噴射システムを示す概略図。本発明の一実施形態による燃料噴射システムにおける異常検出の第１実施形態において、流量調整弁が正常なときの電流と吐出流量との関係を示す模式図。本発明の一実施形態による燃料噴射システムにおける異常検出の第１実施形態において、流量調整弁の異常が初期段階の電流と吐出流量との関係を示す模式図。本発明の一実施形態による燃料噴射システムにおける異常検出の第１実施形態において、流量調整弁の異常が末期段階の電流と吐出流量との関係を示す模式図。本発明の一実施形態による燃料噴射システムにおける異常検出の第６実施形態において、流量調整弁が正常なときの電流と吐出流量との関係を示す模式図。本発明の一実施形態による燃料噴射システムにおける異常検出の第１実施形態において、流量調整弁が異常なときの電流と吐出流量との関係を示す模式図。

符号の説明

１０：燃料噴射システム（燃料噴射装置）、１２：フィードポンプ（燃料供給手段）、１３：高圧サプライポンプ（燃料供給手段）、１４：コモンレール（蓄圧手段）、１５：ポンプユニット（燃料供給手段）、２７：インジェクタ（燃料噴射弁）、３０：流量調整弁（流量調整手段）、６０：ＥＣＵ（制御手段、異常検出手段、供給開始値取得手段、均衡時制御値取得手段）、６１：圧力センサ（圧力検出手段）、６４：警告部（警告手段）

Claims

燃料を加圧して供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段で加圧された燃料を蓄える蓄圧手段と、
前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を調整する流量調整手段と、
前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄えられた燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、
前記蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力を検出し、燃料の圧力に対応する検出信号を出力する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した前記蓄圧手段の燃料の圧力に基づいて、前記流量調整手段に前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を制御する制御信号を出力し、前記蓄圧手段の燃料の圧力を目標圧力に調整する制御手段と、
前記制御手段から出力される前記制御信号に対する前記検出信号の出力値の増減周期が所定の上限値よりも大きくなると、前記流量調整手段の異常と判断する異常検出手段と、
を備える燃料噴射装置。
燃料を加圧して供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段で加圧された燃料を蓄える蓄圧手段と、
前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を調整する流量調整手段と、
前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄えられた燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、
前記蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力を検出し、燃料の圧力に対応する検出信号を出力する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した前記蓄圧手段の燃料の圧力に基づいて、前記流量調整手段に前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を制御する制御信号を出力し、前記蓄圧手段の燃料の圧力を目標圧力に調整する制御手段と、
前記制御手段から出力される前記制御信号に対する前記検出信号の出力値の増減周期の変化が所定の上限値よりも大きくなると、前記流量調整手段の異常と判断する異常検出手段と、
を備える燃料噴射装置。
燃料を加圧して供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段で加圧された燃料を蓄える蓄圧手段と、
前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を調整する流量調整手段と、
前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄えられた燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、
前記蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力を検出し、燃料の圧力に対応する検出信号を出力する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した前記蓄圧手段の燃料の圧力に基づいて、前記流量調整手段に前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を制御する制御信号を出力し、前記蓄圧手段の燃料の圧力を目標圧力に調整する制御手段と、
前記制御手段から出力される前記制御信号に対する前記検出信号の出力値の増減回数が所定の下限値よりも大きくなると、前記流量調整手段の異常と判断する異常検出手段と、
を備える燃料噴射装置。
燃料を加圧して供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段で加圧された燃料を蓄える蓄圧手段と、
前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を調整する流量調整手段と、
前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄えられた燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、
前記蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力を検出し、燃料の圧力に対応する検出信号を出力する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した前記蓄圧手段の燃料の圧力に基づいて、前記流量調整手段に前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を制御する制御信号を出力し、前記蓄圧手段の燃料の圧力を目標圧力に調整する制御手段と、
前記制御手段から出力される前記制御信号に対する前記検出信号の出力値の増減幅が所定の上限値よりも大きくなると、前記流量調整手段の異常と判断する異常検出手段と、
を備える燃料噴射装置。
燃料を加圧して供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段で加圧された燃料を蓄える蓄圧手段と、
前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を調整する流量調整手段と、
前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄えられた燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、
前記蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力を検出し、燃料の圧力に対応する検出信号を出力する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した前記蓄圧手段の燃料の圧力に基づいて、前記流量調整手段に前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を制御する制御信号を出力し、前記蓄圧手段の燃料の圧力を目標圧力に調整する制御手段と、
前記制御手段から出力される前記制御信号に対する前記検出信号の出力値の増減幅の変化量が所定の上限値よりも大きくなると、前記流量調整手段の異常と判断する異常検出手段と、
を備える燃料噴射装置。
前記異常検出手段は、前記目標圧力が概ね一定であり、かつ前記内燃機関の運転状態が安定しているとき、前記流量調整手段の異常を検出する請求項１から５のいずれか一項記載の燃料噴射装置。
前記異常検出手段が前記流量調整手段の異常を検出すると作動する警告手段をさらに備える請求項１から６のいずれか一項記載の燃料噴射装置。
燃料を加圧して供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段で加圧された燃料を蓄える蓄圧手段と、
前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を調整する流量調整手段と、
前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄えられた燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、
前記蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力を検出し、燃料の圧力に対応する検出信号を出力する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した前記蓄圧手段の燃料の圧力に基づいて、前記流量調整手段に前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を制御する制御信号を出力し、前記蓄圧手段の燃料の圧力を調整する制御手段と、
前記流量調整手段から前記蓄圧手段へ燃料の供給が開始されるときに前記制御手段が前記流量調整手段へ出力する供給開始値を取得する供給開始値取得手段と、
前記供給開始取得手段で取得した前記供給開始値を基準に前記制御信号を増減したとき、前記検出信号の変化量が所定の下限値より小さくなると、前記流量調整手段の異常と判断する異常検出手段と、
を備える燃料噴射装置。
前記異常検出手段は、前記内燃機関の始動時に前記流量調整手段の異常を検出する請求項８記載の燃料噴射装置。
燃料を加圧して供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段で加圧された燃料を蓄える蓄圧手段と、
前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を調整する流量調整手段と、
前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄えられた燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、
前記蓄圧手段に蓄えられている燃料の圧力を検出し、燃料の圧力に対応する検出信号を出力する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した前記蓄圧手段の燃料の圧力に基づいて、前記流量調整手段に前記燃料供給手段から前記蓄圧手段へ供給される燃料の流量を制御する制御信号を出力し、前記蓄圧手段の燃料の圧力を調整する制御手段と、
前記内燃機関が所定の負荷より小さな負荷で運転され、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量と前記蓄圧室へ供給される燃料の流量とがほぼ均衡するとき、前記制御手段から前記流量調整手段へ出力される均衡時制御値を取得する均衡時制御値取得手段と、
前記均衡時制御値取得手段で取得した前記均衡時制御値を基準に前記制御信号を増減したとき、前記検出信号の変化量が所定の下限値より小さくなると、前記流量調整手段の異常と判断する異常検出手段と、
を備える燃料噴射装置。
前記異常検出手段は、前記内燃機関が所定の負荷より小さな負荷で運転され、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量と前記蓄圧室へ供給される燃料の流量とがほぼ均衡するとき、前記流量調整手段の異常を検出する請求項１０記載の燃料噴射装置。
前記異常検出手段が前記流量調整手段の異常を検出すると作動する警告手段をさらに備える請求項８から１１のいずれか一項記載の燃料噴射装置。