JP2009293455A - 噴射異常検出方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新たな部品を追加すること無く、無噴射状態のみならず、噴射量が本来の量よりも低下又は増加した状態のいずれの噴射異常をも確実に検出する。
【解決手段】圧力制御弁１２が閉ループで制御されている状態にあって（Ｓ１００）、圧力制御弁１２の目標通電電流Ｉβと、圧力制御弁１２の実際の通電電流であるＰＣＶ指示電流Ｉαが、それぞれ所定の手順によって求められ（Ｓ４５０、Ｓ５００）、ＰＣＶ指示電流Ｉαにより圧力制御弁１２への通電が行われると共に、（Ｉβ−Ｉα）＞Ｃとなる場合には、無噴射か、又は、噴射量が本来の量よりも低下した異常噴射が生じているとされる（Ｓ５５０、Ｓ６００）一方、（Ｉβ−Ｉα）＜Ｄとなる場合には、噴射量が本来の量よりも増加した異常噴射が生じているとされるようになっている（Ｓ６５０、Ｓ７００）。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料噴射の異常を検出する方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置に係り、特に、燃料噴射制御の信頼性向上等を図ったものに関する。

ディーセルエンジンに代表される内燃機関への燃料供給を制御する装置としてはコモンレール式燃料噴射制御装置が広く採用されるに至っているが、近年、より高圧、高精度の燃料噴射制御の実現等の観点から、噴射制御弁としてピエゾ素子を用いたピエゾインジェクタなど種々の構成のものが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
ところで、かかる燃料噴射制御装置においては、燃料噴射弁から余剰燃料を燃料タンクへ戻すための戻り燃料通路が設けられるが、燃料噴射弁の噴射動作を阻害しないようにするため、戻り燃料通路には圧力保持弁が設けられて燃料噴射弁から見た戻り燃料通路側の圧力が所定圧以上に保持されるようになっている（例えば、特許文献２等参照）。

このような燃料噴射弁からの戻り燃料通路に圧力保持弁を設けるのは、先に述べたピエゾインジェクタを用いた装置にあっても同様である。特に、ピエゾインジェクタの場合、ピエゾアクチュエータのストロークを増幅するため油圧回路が用いられた構成を採るものが一般的であるが、その構造上、噴射の１ストローク毎に、この油圧回路から若干の燃料が上述の戻り燃料通路へ漏れるようになっているため、次回の噴射のための燃料の充填のためには、ピエゾインジェクタと戻り燃料通路を接続する圧力保持弁によって確実に圧力を保持する必要がある。

特表２００７−５１０８４９号公報（第３−５頁、図１） 特表２００６−５２３７９３号公報（第４−６頁、図１乃至図６）

しかしながら、上述の圧力保持弁は機械式のものが一般的であり、外部から何らの電気的な制御が加えられている訳ではないないため、故障が生じ所定圧を保持できなくなった場合に、次述するような噴射異常を招くことがあるが、その検出をすることができない。すなわち、例えば、レール圧が比較的低圧状態にあって、圧力保持弁が所定圧を保持できない故障状態となった場合にあっては、燃料噴射が全くできなくなるのではなく、本来の噴射量よりも低い噴射量ではあるが燃料噴射が行われる状態となる場合がある。この場合、噴射量の違いはあっても、燃料噴射は行われている状態であり、しかも、圧力保持弁自体の故障が検出される訳ではないので、従来、制御装置においては、このような状態を噴射状態が異常であると判定することができなかった。なお、燃料噴射弁として上述のピエゾインジェクタを用いた場合には、圧力保持弁の故障により、上述のように本来の噴射量より低下する場合のみならず、場合によっては、無噴射状態となる可能性もある。
一方、上述のように噴射量が本来の量よりも低下した状態で燃料噴射が行われる現象は、圧力保持弁の故障だけではなく、燃料噴射弁において構成部品の破損等を原因とする機械的な故障が生じた場合にも同様に起こり得ることであるが、燃料噴射弁の故障の場合、この他、無噴射状態や、噴射量が本来の量よりも増加した状態となることもあり、いずれにしても、それを確実に検出する術がないのが現状である。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、新たな部品を追加すること無く、燃料噴射が行われない場合のみならず、何らかの噴射異常が生じていると判断できる程度に噴射量が本来の量よりも低下した状態や、さらには、何らかの噴射異常が生じていると判断できる程度に噴射量が本来の量よりも増加した状態を、圧力保持弁が故障した場合のみならず、燃料噴射弁の故障に起因する場合にあってもその種類に関わらず、確実に検出することのできる噴射異常検出方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置を提供するものである。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る噴射異常検出方法は、
燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記高圧ポンプの下流側に圧力制御弁が設けられ、当該圧力制御弁の駆動制御によりレール圧制御可能としてなり、前記燃料噴射弁からの戻り燃料通路内に圧力保持弁が設けられてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における噴射異常検出方法であって、
前記圧力制御弁が、実レール圧と内燃機関の動作状態に基づいて定められる目標レール圧との差に応じて所定のレール圧・電流特性から求められる通電電流に対して、当該圧力制御弁の燃料通過量に応じた補正が施された電流値で、実レール圧と目標レール圧が一致するように閉ループ制御による通電駆動状態にある場合に、
前記電流補正における補正量の変化、又は、前記電流補正後の電流値の変化によって燃料噴射の異常を検出可能としてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置は、
燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなり、前記高圧ポンプの下流側に圧力制御弁が、前記燃料噴射弁からの戻り燃料通路内に圧力保持弁が、それぞれ設けられ、電子制御ユニットにより前記圧力制御弁が駆動制御されてレール圧制御を可能としてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記圧力制御弁が、実レール圧と内燃機関の動作状態に基づいて定められる目標レール圧との差に応じて所定のレール圧・電流特性から求められる通電電流に対して、当該圧力制御弁の燃料通過量に応じた補正が施された電流値で、実レール圧と目標レール圧が一致するように閉ループ制御による通電駆動状態にある場合に、
前記電流補正における補正量の変化、又は、前記電流補正後の電流値の変化によって燃料噴射の異常検出を可能に構成されてなるものである。

本発明によれば、圧力制御弁の通電電流、又は、通電電流を得る過程において用いられる補正係数を、噴射異常検出に用いるよう構成したので、新たな部品を追加すること無く、燃料噴射が行われない無噴射状態の場合のみならず、何らかの噴射異常が生じていると判断できる程度に噴射量が本来の量よりも低下した状態、さらには、何らかの噴射異常が生じていると判断できる程度に噴射量が本来の量よりも増加した状態のいずれの噴射異常状態であっても、圧力保持弁の故障に起因する場合は勿論のこと、インジェクタの故障に起因する場合にあってもその種類に関わらず、確実に検出することができ、信頼性の向上に寄与することができるという効果を奏するものである。
また、従来と異なり、そのような噴射異常をドライバに警報、報知することができ、ドライバビリティの向上に寄与することができるという効果を奏するものである。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における噴射異常検出方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
この図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置Ｓは、燃料を貯蔵する燃料タンク１と、燃料タンク１の燃料を高圧ポンプ装置５０へ供給する低圧フィードポンプ２と、高圧燃料の圧送を行う高圧ポンプ装置５０と、この高圧ポンプ装置５０により圧送された高圧燃料を蓄えるコモンレール１０と、このコモンレール１０から供給された高圧燃料を図示されないディーゼルエンジンの気筒へ噴射供給する複数の燃料噴射弁１３と、燃料噴射制御処理や後述する噴射異常検出処理などが実行される電子制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）４０を主たる構成要素として構成されたものとなっている。

なお、上述のそれぞれの構成要素は、電子制御ユニット４０を除いて、燃料通路で接続されており、図１においては、高圧燃料通路３７を太線で、低圧燃料通路１８ａ〜１８ｃを細線で、燃料還流路３０ａ〜３０ｃを破線で、それぞれ表している。また、図１において、電気配線を一点鎖線で表している。

低圧フィードポンプ２は、燃料タンク１に貯蔵された燃料を、低圧燃料通路１８ａ〜１８ｃを介して高圧ポンプ５の加圧室５ａへ供給するようになっている。本発明の実施の形態における低圧フィードポンプ２は、電磁低圧ポンプが用いられており、電子制御ユニット４０による通電制御によって所定の流量の低圧燃料を圧送するよう構成されたものとなっている。

高圧ポンプ装置５０は、高圧ポンプ５と、流量制御弁８と、圧力調整弁１４などを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
高圧ポンプ５は、低圧フィードポンプ２によって圧送され、燃料吸入弁６を介して加圧室５ａに導入された低圧燃料を、プランジャ７によって加圧し、燃料吐出弁９及び高圧燃料通路３７を介してコモンレール１０に圧送するようになっているものである。
本発明の実施の形態における高圧ポンプ５は、燃料タンク１から低圧燃料通路１８ａ、１８ｂを介して高圧ポンプ５内へ送られる低圧燃料が、一旦、カム室１６内に流入せしめられ、そこからさらに低圧燃料通路１８ｃを介して加圧室５ａへ導入されるよう構成されたものとなっている。

また、カム室１６と加圧室５ａとを接続する低圧燃料通路１８ｃの途中には、電磁式の流量制御弁（低圧制御電磁弁）８が設けられており、要求されるレール圧及び要求噴射量に応じて電子制御ユニット４０の駆動制御を受けて低圧燃料の流量を調節し、加圧室５ａへ送出できるようになっている。

一方、流量制御弁８の上流側には、圧力調整弁１４が低圧燃料流路１８ｃから分岐して接続されて、流量制御弁８と並列的に配設されており、圧力調整弁１４は、さらに、燃料タンク１に通じる燃料還流路３０ａに接続されたものとなっている。
かかる圧力調整弁１４は、その前後の差圧、すなわち、低圧燃料通路１８ａ〜１８ｃやカム室１６内の圧力と、圧力調整弁１４よりも燃料タンク１側の燃料還流路３０ａ内の圧力との差が、所定値を超えた際に開弁状態となるオーバーフローバルブを用いたものとなっている。
このため、低圧フィードポンプ２によって低圧燃料が圧送されている状態においては、低圧燃料流路１８ａ〜１８ｃ及びカム室１６内の圧力が、燃料還流路３０ａ内の圧力に対して所定の差圧分だけ大きく維持されることとなる。

一方、コモンレール１０には、高圧燃料通路３９を介して複数の燃料噴射弁１３が接続されており、高圧ポンプ５から圧送され蓄積された高圧燃料が各燃料噴射弁１３へ供給されるようになっている。
このコモンレール１０には、レール圧センサ２１及び圧力制御弁（高圧制御電磁弁）１２が取り付けられている。

圧力制御弁１２は、例えば、電磁式比例制御弁が用いられ、コモンレール１０に蓄積された高圧燃料の一部を、燃料還流路３０ｂに放出する量を調節できるようになっており、これによってコモンレール１０内の圧力を減圧できるようになっている。

レール圧センサ２１で検出された実レール圧の信号は、電子制御ユニット４０へ入力され、実レール圧が目標レール圧となるよう行われる流量制御弁８と圧力制御弁１２の駆動制御に供されるものとなっている。
燃料噴射弁１３は、公知の電磁制御式のものやピエゾ式のものが用いられており、電子制御ユニット４０によりその駆動制御が行われて、図示されない内燃機関の気筒内へ高圧燃料が噴射されるようになっている。なお、燃料噴射弁１３からの戻り燃料は、圧力保持弁１５と燃料還流路３０ｃ（戻り燃料通路）を介して燃料タンク１へ戻されるようになっている。

ここで、圧力保持弁１５は、いわゆる機械式のものであり、所定圧で開放状態となるように構成されてなるものである。
この圧力保持弁１５が故障した場合、燃料噴射弁１３にいわゆるピエゾインジェクタが用いられた構成にあっては、ピエゾインジェクタに必要な背圧が維持できなくなり、燃料噴射の異常、すなわち、具体的には、無噴射状態となる、或いは、噴射量が本来の量よりも低下することとなる。
一方、燃料噴射弁１３を構成する特に機械部品が故障したような機械的故障が発生した場合は、ピエゾインジェクタか、従来の電磁制御式か否かに関わらず、燃料噴射の異常として、無噴射状態、噴射量が本来の量よりも減少する、又は、噴射量が本来の量よりも増加するのいずれかが生ずる可能性がある。
本発明の実施の形態においては、後述するように電子制御ユニット４０において実行される噴射異常検出処理によって上述のようないずれの噴射異常も検出できるようになっている。

電子制御ユニット４０は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、燃料噴射弁１３を駆動するための駆動回路（図示せず）や、流量制御弁８や圧力制御弁１２への通電を行うための通電回路（図示せず）を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる電子制御ユニット４０には、先に述べたようにレール圧センサ２１の検出信号が入力される他、エンジン回転数やアクセル開度などの各種の検出信号が、図示されないエンジンの動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。

次に、かかる構成のコモンレール式燃料噴射制御装置において行われるレール圧制御について概括的に説明する。
本発明の実施の形態においては、流量制御弁８と圧力制御弁１２とによってレール圧の制御が行われるようになっている。
圧力制御弁１２によるレール圧制御は、コモンレール１０からの高圧燃料の放出量を調節し、レール圧を直接的に制御できる一方、流量制御弁８によるレール圧制御は、高圧ポンプ５の加圧室５ａへの低圧燃料の供給量を調節し、それによってコモンレール１０への高圧燃料の圧送量を調節し、レール圧を制御するものである。

本発明の実施の形態においては、電子制御ユニット４０により、このような流量制御弁８と圧力制御弁１２のそれぞれのレール圧制御の違いを生かして、次述するように第１乃至第３の制御モードが図示されないエンジンの運転状況に応じて適宜選択されて、レール圧制御が行われるようになっている。

最初に、第２の制御モードについて説明すれば、この制御モードにおいては、流量制御弁８が開ループで制御される一方、圧力制御弁１２が閉ループで制御されるものとなっている。
流量制御弁８によって調節され、加圧室５ａに供給される低圧燃料の流量は、高圧ポンプ５の回転数に応じて規定されているため、加圧室５ａ内で高圧化される高圧燃料は、高圧ポンプ５の回転数に応じて定量的にコモンレール１０に圧送されるものとなっている。

また、高圧ポンプ５の加圧室５ａへの低圧燃料の供給量は、コモンレール１０に圧送される高圧燃料の流量が目標レール圧を達成するために必要な流量以上となるように設定されている。
そして、圧力制御弁１２の開度が、レール圧センサ２１によって検出された実レール圧に基づいて電子制御ユニット４０によりフィードバック制御され、所定量の高圧燃料がコモンレール１０から放出されることによって、実レール圧が目標レール圧に調整されるようになっている。

この第２の制御モードは、圧力制御弁１２によりレール圧が直接的に制御されるため、レール圧制御の応答性に優れている。また、比較的大量の高圧燃料がコモンレールに定量的に圧送されるため燃料温度を上昇させ易いという長所もある。但し、大量の高圧燃料をコモンレール１０に供給した上で、圧力制御弁１２から高圧燃料の一部を放出する制御であるため、燃費が非効率的になり易く、そのため、この第２の制御モードは、図示されないエンジンの始動時や燃料温度が低下している状態等において行われるようになっている。

次に、第３の制御モードについて説明すれば、この制御モードは、流量制御弁８が閉ループで制御される一方、圧力制御弁１２が開ループで制御されるものとなっている。
かかる第３の制御モードにおいて、圧力制御弁１２は全閉状態とされ、コモンレール１０からの圧力制御弁１２を介しての高圧燃料の放出は行われないため、この圧力制御弁１２によるレール圧制御は実質的に行われない。

一方、流量制御弁８は、その弁開度が、実レール圧を基にしてフィードバック制御され、コモンレール１０へ圧送される高圧燃料の流量が調節されることによって、実レール圧が目標レール圧となるように制御されるものとなっている。
この第３の制御モードでは、加圧室５ａに供給される低圧燃料の流量を制御することにより、コモンレール１０に圧送される高圧燃料の流量が調節されるため、必要なときに必要な量の高圧燃料がコモンレール１０へ圧送できるので、駆動トルクを必要以上に増大させることなく、燃費の効率化が図られるものとなっている。
かかる第３の制御モードは、流量制御弁８の弁開度を変えてからレール圧が変動するまでに時間差が生ずるため、レール圧を急速に減圧した場合等におけるレール圧制御の応答性は、先の第２の制御モードよりも低いものとなっている。

このような第２及び第３の制御モードのそれぞれの特徴を生かし、双方の短所を補う制御モードとして、第１の制御モードがある。
すなわち、第１の制御モードにおいては、流量制御弁８及び圧力制御弁１２が共に閉ループで制御され、コモンレール１０に圧送される高圧燃料の流量とコモンレール１０からの高圧燃料の放出量がバランスよく調節されて、レール圧制御の負担が分散できるものとなっている。

本発明の実施の形態における噴射異常検出方法は、何らかの原因により燃料噴射が行われなくなった場合や、燃料噴射は行われるが、その噴射量が、明らかに燃料噴射の異常が生じていると判断できる程度に本来の噴射量よりも低下、又は、増加している場合などの噴射異常の検出を可能としたものである。
本発明の実施の形態における噴射異常検出方法は、特に、レール圧制御が先に説明した第２の制御モードにある場合に行うに適したものであり、図２には、第２の制御モードと、本発明の実施の形態において実行される噴射異常検出処理との概略の関係を機能的に表した機能ブロック図が示されており、以下、同図を参照しつつ、その内容について説明する。

まず、第２の制御モードは、流量制御弁８が開ループで制御される一方、圧力制御弁１２が閉ループで制御される制御モードであり、圧力制御弁１２によりレール圧が直接的に制御されるものである。
かかる圧力制御弁１２の通電電流は、目標レールと実レール圧との差に基づいてＰＩ制御（比例・積分制御）が行われるようになっており、その制御結果として得られたレール圧（以下「ＰＣＶ指示圧力」と称する）に対応する圧力制御弁１２の通電電流が、予め電子制御ユニット４０に記憶されている圧力制御弁１２の圧力・電流特性に基づいて定められるようになっている（図２参照）。

ここで、目標レール圧は、図示されないエンジン動作制御処理において、内燃機関としてのエンジンの動作状態に基づいて所定の演算処理によって演算算出されるものであり、実レール圧は、レール圧センサ２１によって検出された実際のレール圧である。
また、圧力制御弁１２の圧力・電流特性は、その通過流量によって異なるものであるが、圧力制御弁１２の通電電流の決定に用いられる圧力・電流特性は、予め定められた代表流量に対する圧力・電流特性である。
ここで、圧力制御弁１２の代表流量は、任意に選定され得るものである。このように任意に選定できるのは、次述するように実際とのずれが補正されるようになっているからである。

上述のように代表流量に対して定められた圧力制御弁１２の通電電流は、実際のレール圧に応じた通電電流とするために、次述するように補正が行われるようになっている。
すなわち、まず、エンジン回転数Ｎｅと指示噴射量Ｑとから所定の演算式により圧力制御弁１２の燃料通過流量Ｂが算出されるようになっている（図２参照）。この圧力制御弁１２の通過流量Ｂは、レール圧制御が第２の制御モードでなされている場合にあっては、流量制御弁８が全開とされ高圧ポンプ５は全圧送状態であるため、Ｂ＝（高圧ポンプ５の吐出量−燃料噴射弁１３の噴射量−リターン流量）として演算算出されるものである。

ここで、高圧ポンプ５の吐出量は、全圧送状態における吐出量であり、高圧ポンプ５の容量によって一義的に定まるものであるので、予め定数として電子制御ユニット４０に記憶され得るものである。
また、燃料噴射弁１３の噴射量は、複数設けられた燃料噴射弁１３の合計の噴射量であり、これは指示噴射量Ｑである。ここで、指示噴射量Ｑは、図示されないエンジンの動作状態に基づいて電子制御ユニット４０において実行される所定の演算処理によって演算算出される燃料噴射弁１３から噴射されるべき燃料の合計量である。

さらに、リターン流量は、燃料噴射弁１３から噴射されずに燃料還流路３０ｃを介して燃料タンク１へ戻される燃料の量であり、全ての燃料噴射弁１３からのリターン流量の合計量である。通常、このリターン流量は、指示噴射量Ｑが定まると所定の演算式により算出可能となっており、その演算算出値が用いられるものとなっている。
なお、エンジン回転数Ｎｅは、電子制御ユニット４０において実行される図示されないエンジン制御において、回転センサ（図示せず）により検出されたエンジン回転に対応した信号に基づいて演算算出されるものである。

次いで、上述のようにして求められた圧力制御弁１２の通過流量Ｂと実レール圧とから所定のマップ、すなわち、ＰＣＶ通過流量補正マップを用いたマップ検索により、その通過流量Ｂと実レール圧における補正係数Ｋαが求められるものとなっている。
ここで、ＰＣＶ通過流量補正マップは、シミュレーションや実験等の結果にもとづいて設定するのが好適である。なお、「ＰＣＶ 」は、圧力制御弁１２の意味である。

しかして、先に圧力制御弁１２の圧力・電流特性に基づいて求められた通電電流値に、上述のようにして求められた補正係数Ｋαが乗ぜられ、その乗算結果である電流値（以下「ＰＣＶ指示電流値」と称する）Ｉαが、圧力制御弁１２に実際に通電されるべき電流値とされる。すなわち、この電流値で図示されない駆動回路を介して圧力制御弁１２への通電が行われることとなる。

一方、後述する噴射異常検出処理のために、まず、目標レール圧を基に、先の圧力制御弁１２の圧力・電流特性を用いて、この目標レール圧に対する通電電流が求められる。ここで、圧力・電流特性は、先にＰＩ制御により得られたレール圧を入力として、圧力制御弁１２の通電電流を求めるのに用いられた圧力・電流特性と同一のものである。図２においては、説明の便宜上、同一の圧力・電流特性を２つ示してあるが、実際の制御においては、一つの圧力・電流特性を電子制御ユニット４０内に記憶、保持し、それをタイムシェアリング的に用いるようにするのが好適である。なお、制御処理の迅速性を確保する等の観点から、同一の圧力・電流特性を２つ別々に、電子制御ユニット４０内に記憶、保持して、上述のそれぞれの処理に別個に供するようにしても勿論良いものである。

また、目標レール圧と先のＰＣＶ通過流量Ｂとから、ＰＣＶ通過流量補正マップにより、その目標レール圧と通過流量Ｂにおける補正係数（以下「基準補正係数」と称する）Ｋβが求められ、上述の圧力・電流特性から求められた目標レール圧に対する通電電流に乗算されて、補正電流Ｉβが算出される（図２参照）。この補正電流Ｉβは、上述のように目標レール圧に対する圧力制御弁１２の通電電流に、圧力制御弁１２における通過流量Ｂを加味したものであるので、いわば目標通電電流と言うべきものであり、以下、電流Ｉβを圧力制御弁１２の目標通電電流と称することとする。
そして、本発明の実施の形態においては、先のＰＣＶ指示電流値Ｉαと上述の目標通電電流Ｉβを用いて次述する噴射異常検出処理が実行され、噴射異常が検出されるようになっている。

図３には、電子制御ユニット４０において実行される噴射異常検出処理の手順を示すサブルーチンフローチャートが示されており、以下、同図を参照しつつ、その内容について説明する。
処理が開始されると、最初に、レール圧制御が噴射異常検出を行うに適した所定の制御モードにあるか否かが判定される（図３のステップＳ１００参照）。ここで、所定の制御モードは、具体的には、先に説明した第２の制御モードである。

レール圧制御が第２の制御モードにあるか否かの判定は、フラグによる判定が好適である。
すなわち、図示されないメインルーチンにおいては、レール圧制御として先に述べた３つの制御モードが選択的に実行されるようになっているが、通常、いずれの制御モードが実行されているかを明らかにするため制御モードに応じてフラグ設定が行われるので、そのフラグを流用し第２の制御モードであるか否かを判定するようにすると好適である。

そして、ステップＳ１００において、第２の制御モードではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、以下の処理を行うに適していないので、一連の処理が終了されて、図示されないメインルーチンへ一旦戻り、他の処理がなされた後に、所定のタイミングでこの図３に示された処理が再度実行されることとなる。
一方、ステップＳ１００において、レール圧制御が第２の制御モードにあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、指示噴射量Ｑが読み込まれることとなる（図３のステップＳ１５０参照）。

ここで、指示噴射量Ｑは、図示されないエンジンの動作状態に基づいて所定の演算処理によって演算算出される燃料噴射弁１３から噴射されるべき燃料の量であり、この演算処理は、図示されないメインルーチンにおいて実行されるもので、ここでは、その演算結果が読み込まれて流用されるものとなっている。
次いで、指示噴射量Ｑが零を上回っているか否かが判定され（図３のステップ２００参照）、零を上回っていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、以下の処理を実行するに適した状態ではないとして一連の処理が一旦終了されることとなる。

一方、ステップＳ２００において、指示噴射量Ｑが零を上回っていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、この時点の目標レール圧Ｐs1が読み込まれることとなる（図３のステップＳ２５０参照）。ここで、目標レール圧Ｐs1は、図示されないエンジン動作制御処理において、エンジンの動作状態に基づいて所定の演算処理によって演算算出されるものである。
次いで、目標レール圧Ｐs1に対する圧力制御弁１２の通電電流が、圧力制御弁１２の圧力・電流特性に基づいて求められる。すなわち、電子制御ユニット４０には、圧力制御弁１２を通過する燃料の代表流量における圧力・電流特性が、入力された目標レール圧に対する圧力制御弁１２の通電電流がマップ検索できるようにマップ化されて予め記憶されている。ステップＳ３００においては、この圧力・電流特性のマップ検索により目標レール圧Ｐs1に対する通電電流値Ｉs1が決定されるようになっている。

次いで、基準補正係数Ｋβが所定の手順（詳細は後述）によって決定され（図３のステップＳ３５０参照）、目標通電電流値Ｉβが、Ｉβ＝Ｉs1×Ｋβとして算出されることとなる（図３のステップＳ４５０参照）。
次に、ＰＣＶ指示電流値Ｉαが読み込まれる（図３のステップＳ５００参照）。ここで、ＰＣＶ指示電流値Ｉαは、図２の機能ブロック図で説明したように、圧力制御弁１２の実際の動作状態を考慮して定められた圧力制御弁１２の実際の通電電流値である。なお、ＰＣＶ指示電流値Ｉαの算出過程は、図２において説明したので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。

そして、目標通電電流値ＩβとＰＣＶ指示電流値Ｉαの差（Ｉβ−Ｉα）が、第１の所定閾値Ｃを超えているか否かが判定されることとなる（図３のステップＳ５５０参照）。
ステップＳ５５０において、（Ｉβ−Ｉα）＞Ｃではないと判定された場合（ＮＯの場合）は、後述するステップＳ６５０の処理へ進むこととなる。
一方、ステップＳ５５０において、（Ｉβ−Ｉα）＞Ｃであると判定された場合（ＹＥＳの場合）は、エラー確定、すなわち、噴射異常が発生している状態であるとされ、例えば、警報の発生や異常表示を適宜行い、一連の処理が終了されることとなる（図３のステップＳ６００参照）。
ここで、本発明の実施の形態における”噴射異常”とは、何らかの原因、例えば、圧力保持弁１５の故障等により、燃料噴射が行われない状態（無噴射状態）、燃料噴射は行われるが、噴射量が、明らかに燃料噴射の異常が生じていると判断できる程度に本来の量よりも低下する状態、又は、明らかに燃料噴射の異常が生じていると判断できる程度に噴射量が本来の量よりも増加する状態、の３つの状態を含む概念であるが、（Ｉβ−Ｉα）＞Ｃの成立によって判定できる噴射異常は、無噴射状態にある場合、又は、噴射量が、明らかに燃料噴射の異常が生じていると判断できる程度に本来の量よりも減少（低下）している場合のいずれかである。
なお、所定閾値Ｃは、コモンレール式燃料噴射制御装置の具体的な規模等に応じて好適な値が、実験やシミュレーション等に基づいて定められるのが好適である。

このように（Ｉβ−Ｉα）＞Ｃが成立する場合にエラー確定とするのは、次述するような理由によるものである。
まず、何らかの原因により、燃料噴射弁１３から燃料噴射が行われない状態、又は、燃料噴射は行われるが、燃料噴射量が、明らかに燃料噴射の異常が生じていると判断できる程度に本来の量よりも低下した状態、すなわち、噴射異常が生じた場合、燃料噴射弁１３から本来噴射されるべき燃料が圧力制御弁１２へ流入してくるため、圧力制御弁１２の通過流量が噴射異常の無い本来の状態における通過流量、すなわち、図２において説明したようにＰＣＶ通過流量算出処理により演算算出された通過流量よりも増加し、また、同時に実レール圧が上昇する。

そして、実レール圧が上昇する結果、実レール圧は目標レール圧を超えるため、ＰＩ制御により、実レール圧が目標レール圧となるようにＰＣＶ指示圧力が下げられ、その結果、ＰＣＶ指示電流値Ｉαも本来の値よりもさらに低下せしめられることとなる。
本発明の実施の形態においては、このように噴射異常の際に、ＰＣＶ指示電流値Ｉαが目標通電電流値Ｉβをある程度下回ることに着目し、（Ｉβ−Ｉα）＞Ｃが成立する場合には、噴射異常が生じているとしたものである。

一方、ステップＳ６５０においては、目標通電電流値ＩβとＰＣＶ指示電流値Ｉαの差（Ｉβ−Ｉα）が、第２の所定閾値Ｄを下回っているか否かが判定される。なお、ここで、第２の所定閾値Ｄは、負の値である。この所定閾値Ｄは、コモンレール式燃料噴射制御装置の具体的な規模等に応じて好適な値が、実験やシミュレーション等に基づいて定められるのが好適である。
そして、（Ｉβ−Ｉα）＜Ｄではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、燃料噴射の異常は生じていないとして、一連の処理が終了され、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
一方、ステップＳ６５０において、（Ｉβ−Ｉα）＜Ｄであると判定された場合（ＹＥＳの場合）は、噴射量が、明らかに燃料噴射の異常が生じていると判断できる程度に増加している状態を意味することから、エラー確定として、例えば、警報の発生や異常表示を適宜行い、一連の処理が終了されることとなる（図３のステップＳ７００参照）。すなわち、（Ｉβ−Ｉα）＜Ｄの成立によって判定できる噴射異常は、噴射量が、明らかに燃料噴射の異常が生じていると判断できる程度に本来の量より増加している状態である。
このように、（Ｉβ−Ｉα）＜Ｄによって噴射異常を判定することとしたのは、何らかの原因により噴射量が本来の量よりも増加すると、実レール圧が低下するため、レール圧を上げようとフィードバック制御が作用してＰＣＶ指示電流値Ｉαが増加することに着目したものである。

上述したように、本発明の実施の形態においては、燃料噴射量が、明らかに燃料噴射の異常が生じていると判断できる程度に本来の量よりも低下した状態と、明らかに燃料噴射の異常が生じていると判断できる程度に本来の量よりも増加した状態とを区別して判定するようにしたので（図３のステップＳ５５０、Ｓ６５０参照）、従来と異なり、それぞれの噴射異常の形態に応じた適切な対応を講ずることが可能となっている。

次に、図４には、基準補正係数Ｋβの決定処理（図３のステップＳ３５０参照）の具体的な処理手順がザブルーチンフローチャートに示されており、以下、同図を参照しつつ、その処理手順について説明する。
処理が開始されると、指示噴射量Ｑが読み込まれる（図４のステップＳ３５２参照）。この指示噴射量Ｑの読み込みは、図３のステップＳ１５０の処理内容と基本的に同一のものである。

次いで、エンジン回転数Ｎｅが読み込まれることとなる（図４のステップＳ３５４参照）。なお、エンジン回転数Ｎｅは、図２の機能ブロックの説明において言及したものであるので、ここでの再度の詳細な説明は省略する。
次いで、ＰＣＶ通過流量Ｂの算出が行われる（図４のステップＳ３５６参照）。かかるＰＣＶ通過流量Ｂは、先に図２で説明したように、Ｂ＝（高圧ポンプ５の吐出量−燃料噴射弁１３の噴射量−リターン流量）として演算算出されるものである。なお、詳細については、既に、図２で説明した通りであるので、ここでの再度の説明は省略することとする。

次いで、目標レール圧Ｐs1が読み込まれることとなる（図４のステップＳ３５８参照）。ここで、目標レール圧Ｐs1の読み込みは、先に説明した図３のステップＳ２５０の処理内容と同一であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
最後に、上述のように読み込まれた目標レール圧Ｐs1と演算算出されたＰＣＶ通過流量Ｂにおける基準補正係数ＫβがＰＣＶ通過量補正マップを用いたマップ検索により決定されることとなる（図４のステップＳ３６０参照）。このＰＣＶ通過量補正マップを用いたマップ検索による基準補正係数Ｋβの決定については、図２において既に説明した通りであるので、ここでの再度の詳細な説明は省略する。

なお、本発明の実施の形態においては、上述したようにＰＣＶ指示電流Ｉαの目標通電電流Ｉβからずれを検出することによって、噴射異常の検出を可能としたが、噴射異常の際にＰＣＶ指示電流Ｉαのずれを生じせしめる補正係数Ｋのずれを検出することでも、同様に噴射異常の検出が可能である。

本発明の実施の形態における噴射異常検出方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例を示す構成図である。 図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置において実行されるレール圧制御における第２の制御モードと噴射異常検出処理との概略の関係を機能的に表した機能ブロック図である。 図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置を構成する電子制御ユニットにより実行される噴射異常検出処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 図３に示された基準補正係数Ｋβの決定処理の具体的手順を示すサブルーチンフローチャートである。

符号の説明

５…高圧ポンプ
８…流量制御弁
１０…コモンレール
１２…圧力制御弁
１３…燃料噴射弁
１５…圧力保持弁
４０…電子制御ユニット

Claims (6)

1. 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記高圧ポンプの下流側に圧力制御弁が設けられ、当該圧力制御弁の駆動制御によりレール圧制御可能としてなり、前記燃料噴射弁からの戻り燃料通路内に圧力保持弁が設けられてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における噴射異常検出方法であって、
   前記圧力制御弁が、実レール圧と内燃機関の動作状態に基づいて定められる目標レール圧との差に応じて所定のレール圧・電流特性から求められる通電電流に対して、当該圧力制御弁の燃料通過量に応じた補正が施された電流値で、実レール圧と目標レール圧が一致するように閉ループ制御による通電駆動状態にある場合に、
   前記電流補正における補正量の変化、又は、前記電流補正後の電流値の変化によって燃料噴射の異常を検出可能としてなることを特徴とする噴射異常検出方法。
2. 圧力制御弁の燃料通過量に応じた補正は、実レール圧と、所定の演算により算出された前記圧力制御弁の燃料通過流量とから、所定の通過流量補正マップを用いたマップ検索により補正係数を求め、当該補正係数を、実レール圧と目標レール圧との差に応じて所定のレール圧・電流特性から求められた通電電流に乗じて行われ、
   電流補正における補正量の変化による噴射異常の検出は、前記補正係数と基準補正係数との大小比較により行われ、
   前記基準補正係数は、目標レール圧と、前記所定の演算により算出された前記圧力制御弁の燃料通過流量とから、前記所定の通過流量補正マップを用いたマップ検索により求められた補正係数であることを特徴とする請求項１記載の噴射異常検出方法。
3. 補正後の電流値の変化による燃料噴射の異常検出は、前記補正後の電流値と目標通電電流との大小比較により行われ、
   前記目標通電電流は、目標レール圧に対する圧力制御弁の通電電流を、当該圧力制御弁の所定のレール圧・電流特性に基づいて定め、次いで、当該通電電流に対して所定の補正を施して得られるものであり、
   前記所定の補正は、
   前記所定の演算式によって算出される前記圧力制御弁の燃料通過流量と、前記目標レール圧とから、所定の通過流量補正マップを用いたマップ検索により求められる補正係数を、前記圧力制御弁の所定のレール圧・電流特性に基づいて定められた通電電流に乗ずることを特徴とする請求項２記載の噴射異常検出方法。
4. 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなり、前記高圧ポンプの下流側に圧力制御弁が、前記燃料噴射弁からの戻り燃料通路内に圧力保持弁が、それぞれ設けられ、電子制御ユニットにより前記圧力制御弁が駆動制御されてレール圧制御を可能としてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
   前記電子制御ユニットは、
   前記圧力制御弁が、実レール圧と内燃機関の動作状態に基づいて定められる目標レール圧との差に応じて所定のレール圧・電流特性から求められる通電電流に対して、当該圧力制御弁の燃料通過量に応じた補正が施された電流値で、実レール圧と目標レール圧が一致するように閉ループ制御による通電駆動状態にある場合に、
   前記電流補正における補正量の変化、又は、前記電流補正後の電流値の変化によって燃料噴射の異常検出を可能に構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。
5. 電子制御ユニットは、
   圧力制御弁の燃料通過量に応じた補正を、実レール圧と、所定の演算により算出された前記圧力制御弁の燃料通過流量とから、所定の通過流量補正マップを用いたマップ検索により補正係数を求め、当該補正係数を、実レール圧と目標レール圧との差に応じて所定のレール圧・電流特性から求められた通電電流に乗じて行い、
   電流補正における補正量の変化による噴射異常の検出を、前記補正係数と基準補正係数との大小比較により行い、
   目標レール圧と、前記所定の演算により算出された前記圧力制御弁の燃料通過流量とから、前記所定の通過流量補正マップを用いたマップ検索により求められた補正係数を前記基準補正係数とするよう構成されてなることを特徴とする請求項４記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
6. 電子制御ユニットは、
   補正後の電流値の変化による燃料噴射の異常検出を、前記補正後の電流値と目標通電電流との大小比較により行い、
   圧力制御弁の所定のレール圧・電流特性に基づいて、目標レール圧に対する圧力制御弁の通電電流を求め、当該通電電流に対して所定の補正を施して前記目標通電電流を求め、
   前記所定の補正を、
   所定の演算式によって算出される前記圧力制御弁の燃料通過流量と、前記目標レール圧とから、所定の通過流量補正マップを用いたマップ検索により求められる補正係数を、前記圧力制御弁の所定のレール圧・電流特性に基づいて定められた通電電流に乗じて行うよう構成されてなることを特徴とする請求項５記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。

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