JP2011111905A - 圧力センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転中であっても部品の追加を伴わずにコモンレールに備えられた圧力センサの異常を確実に検知することができる圧力センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】コモンレール内の圧力を検出するための圧力センサの異常の有無を診断するための圧力センサの異常診断装置において、無噴射状態検出手段と、機関回転数検出手段と、無噴射状態にあるときに圧力センサのセンサ信号をもとに検出圧力を求める圧力検出手段と、無噴射状態にあるときに所定量の微小噴射を得るための噴射時間を検出圧力に基づいて求めて微小噴射を実行させる微小噴射実行制御手段と、微小噴射を実行したときの機関回転数の変化量とあらかじめ記憶された微小噴射によって生じる機関回転数の基準変化量との差が所定閾値以上のときに圧力センサに異常有りと判定する異常判定手段と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、蓄圧式燃料噴射装置のコモンレール内の圧力を検出するための圧力センサの異常の有無を診断するための圧力センサの異常診断装置及び圧力センサの異常診断を実行可能な蓄圧式燃料噴射装置に関する。

従来、ディーゼルエンジンをはじめとする内燃機関の気筒内に燃料を噴射する装置として、高圧ポンプによって供給される高圧状態の燃料を蓄積するためのコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置が用いられている。このコモンレールには複数のインジェクタが接続されている。このような蓄圧式燃料噴射装置では、高圧燃料が各インジェクタに供給された状態で各インジェクタの開弁時期及び開弁時間が制御されることで、内燃機関への様々な燃料噴射パターンを実現することが可能である。

蓄圧式燃料噴射装置では、コモンレール内の圧力（以下「レール圧」と称する。）が燃料噴射特性に大きく影響する。レール圧は、コモンレールに設けられた圧力制御弁によってコモンレールから燃料タンクへ戻される高圧燃料の流量を調節したり、高圧ポンプに設けられた流量制御弁によって高圧ポンプからコモンレールへ供給される燃料の流量を調節したり、さらには、これらの制御を併用したりすることによって制御が行われる。

蓄圧式燃料噴射装置のレール圧制御では、レール圧がそのときの内燃機関の運転状態に見合った値となるように、機関回転数等に応じてレール圧の目標値（以下「目標レール圧」と称する。）が決定される。そして、コモンレールに備えられた圧力センサによって検出される実際のレール圧（以下「実レール圧」と称する。）が目標レール圧となるように、圧力制御弁や流量制御弁のフィードバック制御が行われるようになっている。

このようなレール圧のフィードバック制御が行われる場合、圧力センサに異常が生じると実レール圧についての正確な情報を得ることができなくなる。その結果、レール圧のフィードバック制御を正確に行うことができなくなり、所望の燃料噴射特性が得られなくなって、内燃機関の出力が低下したり騒音が増加したりする等の問題が引き起こされる。そこで、レール圧を検出する圧力センサの異常の有無を診断するための装置が種々提案されている。

例えば、ディーゼル機関が完全に停止してから所定期間経過したときのレール圧に基づいて、圧力センサの異常の有無を判断する診断装置が提案されている。具体的には、ディーゼル機関が停止してから所定期間が経過したときにはレール圧が大気圧相当まで低下すると考えられるため、ディーゼル機関が停止してから所定期間後のレール圧が大気圧からずれているときに、圧力センサに異常が有ると判断する診断装置が開示されている（特許文献１や特許文献２参照）。

特開２００３−２２２０４５号公報（全文、全図） 特開２００８−２１５１３８号公報（全文、全図）

しかしながら、レール圧が大気圧相当まで低下した状態をねらって圧力センサの診断を実行しようとした場合には内燃機関が始動してから停止するまでの間は診断が実行されない。そのため、診断の実行の機会を増やすことができないとともに、内燃機関の運転中に圧力センサに異常を生じていたとしてもその異常に気付かずに運転が継続されるおそれがある。

また、コモンレールに複数の圧力センサを設けて互いのセンサ信号を比較しあうことにより圧力センサの異常判定を行うことも考えられるが、この方法では、複数の圧力センサの信頼性を監視する必要があるとともに、コストが嵩むという問題がある。

そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、検出圧力に基づいて求められる噴射時間で燃料噴射を実行したときの機関回転数の変化量を用いて圧力センサの異常の有無を判定することにより上述した問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、内燃機関の運転中であっても部品の追加を伴わずにコモンレールに備えられた圧力センサの異常を確実に検知することができる圧力センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、内燃機関の気筒内に燃料を噴射するための蓄圧式燃料噴射装置に備えられたコモンレール内の圧力を検出するための圧力センサの異常の有無を診断するための圧力センサの異常診断装置において、内燃機関の運転中における無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、内燃機関が無噴射状態にあるときに圧力センサのセンサ信号をもとに検出圧力を求める圧力検出手段と、内燃機関が無噴射状態にあるときに所定量の微小噴射を得るための噴射時間を検出圧力に基づいて求めて微小噴射を実行させる微小噴射実行制御手段と、微小噴射を実行したときの機関回転数の変化量とあらかじめ記憶された微小噴射によって生じる機関回転数の基準変化量との差が所定閾値以上のときに圧力センサに異常有りと判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする圧力センサの異常診断装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

また、本発明の圧力センサの異常診断装置を構成するにあたり、微小噴射実行制御手段は複数の気筒に対して微小噴射を実行させ、異常判定手段は、複数の気筒において求められる機関回転数の変化量の差が所定閾値以上のときに圧力センサに異常有りと判定することが好ましい。

また、本発明の圧力センサの異常診断装置を構成するにあたり、微小噴射実行制御手段は異なる噴射量で複数回の微小噴射を実行させ、異常判定手段は、それぞれの微小噴射を実行したときの機関回転数の変化量と、噴射量に応じてあらかじめ記憶された微小噴射によって生じる機関回転数の基準変化量との差がともに所定閾値以上のときに圧力センサに異常有りと判定することが好ましい。

また、本発明の圧力センサの異常診断装置を構成するにあたり、微小噴射実行制御手段は異常判定実行毎に微小噴射を実行する気筒を変えることが好ましい。

また、本発明の圧力センサの異常診断装置を構成するにあたり、異常判定手段は、機関回転数が所定閾値以上のときに異常判定を実行することが好ましい。

また、本発明の別の態様は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射するための蓄圧式燃料噴射装置において、内燃機関の運転中における無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、内燃機関が無噴射状態にあるときにコモンレールに備えられた圧力センサのセンサ信号をもとにコモンレール内の検出圧力を求める圧力検出手段と、内燃機関が無噴射状態にあるときに所定量の微小噴射を得るための噴射時間を検出圧力に基づいてマップ計算し微小噴射を実行させる微小噴射実行制御手段と、微小噴射を実行したときの機関回転数の変化量とあらかじめ記憶された微小噴射によって生じる機関回転数の基準変化量との差が所定閾値以上のときに圧力センサに異常有りと判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置である。

本発明の圧力センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置によれば、所定量の微小噴射を得るための噴射時間を圧力センサによって検出される検出圧力に基づいて求めるとともに、求められた噴射時間に従って微小噴射制御を実行したときの機関回転数の変化量と、あらかじめ記憶された微小噴射によって生じる機関回転数の基準変化量とを比較することによって圧力センサの異常の有無の判定が行われる。検出圧力が実レール圧と一致していない場合には、求められた噴射時間で噴射制御を実行しても所定量の微小噴射が行われないために、算出される機関回転数の変化量が基準変化量からずれることになって圧力センサの異常が確実に検知される。このように、本発明によれば、部品の追加を伴わずに圧力センサの異常を精度よく検出することができる。

また、この異常診断は内燃機関の無噴射状態において微小噴射を実施することで行われるために、ドライバビリティに大きな影響を与えることなく圧力センサの異常診断を実行することができる。また、内燃機関の無噴射状態が検出されたときに異常診断が実行されるため、異常診断の頻度が多くなり、圧力センサに生じた異常が早期に検出されるようになる。

また、本発明の圧力センサの異常診断装置において、異常判定手段が、複数の気筒において微小噴射制御を実行したときの機関回転数の変化量と基準変化量との差が所定閾値以上であるときに圧力センサに異常有りと判定することにより、圧力センサの異常とは無関係な外乱の影響によって誤診断されるおそれを低減することができる。

また、本発明の圧力センサの異常診断装置において、異常判定手段が、異なる噴射量で複数回の微小噴射制御を実行したときの機関回転数の変化量と基準変化量との差がそれぞれ所定閾値以上であるときに圧力センサに異常有りと判定することにより、圧力センサの異常とは無関係な外乱の影響によって誤診断されるおそれを低減することができる。

また、本発明の圧力センサの異常診断装置において、微小噴射実行制御手段が、異常判定を実行する毎に、異なる気筒に対して微小噴射を行うことにより、気筒やインジェクタの特性のバラツキによって機関回転数にばらつきが生じる場合に、圧力センサの異常とは無関係に誤診断されるおそれを低減することができる。

また、本発明の圧力センサの異常診断装置において、機関回転数が所定閾値未満のときには異常診断を行わないようにすれば、微小噴射による振動や騒音が運転者により伝わらないように異常診断を実行することができる。

本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の構成例を示す全体図である。 圧力センサの異常診断装置の構成例を説明するためのブロック図である。 第１の実施の形態にかかる圧力センサの異常診断方法の一例を示す制御フローである。 第２の実施の形態にかかる圧力センサの異常診断方法の一例を示す制御フローである。

以下、図面を参照して、本発明にかかる圧力センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。

［第１の実施の形態］
１．蓄圧式燃料噴射装置
図１は、蓄圧式燃料噴射装置５０の構成例を示している。この蓄圧式燃料噴射装置５０は、車両の内燃機関４０の気筒４１内に燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置であって、燃料タンク１と、低圧ポンプ２と、高圧ポンプ５と、コモンレール１０と、インジェクタ１３と、制御装置６０等を主たる要素として備えている。

本実施形態において、内燃機関４０は四つの気筒４１を有しているが、気筒４１の数は特に制限されるものではない。また、内燃機関４０には、機関回転数Neを検出するための機関回転数センサ４４が備えられている。

低圧ポンプ２は、燃料タンク１内の燃料を吸い上げて高圧ポンプ５に対して圧送する。高圧ポンプ５は、低圧ポンプ２によって圧送される燃料を加圧してコモンレール１０に圧送する。高圧ポンプ５の加圧室５ａの上流側には流量制御弁８が備えられ、加圧室５ａに流入する燃料の流量がコモンレール１０の圧力（以下「レール圧」と称する。）の目標値（レール圧の目標値を以下「目標レール圧」と称する。）や目標噴射量等に応じて調節可能になっている。また、流量制御弁８よりも上流側にはオーバーフローバルブ１４が備えられており、低圧ポンプ２によって圧送される燃料の圧力が所定の圧力に調節される。

コモンレール１０は、高圧ポンプ５から圧送される高圧の燃料を蓄積し、接続されている複数のインジェクタ１３に対して高圧の燃料を供給する。コモンレール１０にはレール圧を検出するための圧力センサ２１や圧力制御弁１２が備えられている。圧力センサ２１は、圧電素子センサや半導体センサなど公知の圧力センサが用いられる。圧力制御弁１２は安全弁であってもよい。

インジェクタ１３は、噴射孔が設けられたノズルボディと噴射孔を閉塞するノズルニードルとノズルニードルの進退移動を制御する背圧制御弁とを備え、ノズルニードルの後端側に作用する背圧を制御することによって噴射孔が開閉され、コモンレール１０から供給される燃料が内燃機関４０の各気筒内に噴射される。インジェクタ１３は、例えば、背圧制御弁として電磁ソレノイドを利用した電磁制御型のインジェクタや、背圧制御弁としてピエゾアクチュエータを利用した電歪型のインジェクタが用いられる。

制御装置６０には、コモンレール１０に備えられた圧力センサ２１によって生成されるレール圧信号Spが入力されるほか、機関回転数センサ４４によって生成される機関回転数信号Sneやアクセルセンサによって生成されるアクセル操作量信号Sacが入力される。

図１に示す蓄圧式燃料噴射装置５０は従来公知の蓄圧式燃料噴射装置の一構成例にすぎず、蓄圧式燃料噴射装置はこれ以外の構成となっていても構わない。

２．制御装置（圧力センサの異常診断装置）
図２は、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０を制御するための制御装置６０のうち、圧力センサの異常診断に関連する部分を機能的なブロックで表した構成例を示している。
制御装置６０は、機関回転数検出手段６１と、圧力検出手段６３と、目標噴射量演算手段６５と、無噴射状態検出手段６７と、インジェクタ制御手段６９と、異常判定手段７１等を主たる要素として備えている。この制御装置６０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、各手段はマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。

また、制御装置６０には、図示しない記憶手段（ＲＡＭ：Random Access Memory）が備えられている。この記憶手段には、各手段で算出ないし検出された情報や、蓄圧式燃料噴射装置５０や内燃機関４０に備えられたセンサの情報が記憶され、記憶された情報は各手段によって必要に応じて読込まれる。

このうち、機関回転数検出手段６１は、回転数センサ４４の機関回転数信号Sneを単位時間ごとに継続的に読込み機関回転数Neを検出する。また、圧力検出手段６３は、コモンレール１０に備えられた圧力センサ２１のレール圧信号Spを継続的に読み込み、検出圧力Psensorを求める。

目標噴射量演算手段６５は、アクセルセンサのアクセル操作量信号Sacを継続的に読込みアクセル操作量Accを算出するとともに、機関回転数検出手段６１で検出される機関回転数Neとアクセル操作量Accとに基づいて、内燃機関４０の各気筒内に噴射する燃料の目標燃料噴射量Qtgtを算出する。

無噴射状態検出手段６７は、目標噴射量演算手段６５で算出された目標燃料噴射量Qtgtを読込み、内燃機関４０の無噴射状態を検出する。具体的に、本実施形態の制御装置６０は、機関回転数Ne及び目標燃料噴射量Qtgtに基づいて、高速あるいは中速での車両走行状態から運転者がアクセルを離すことで燃料が無噴射状態となるオーバーラン状態を検出する。オーバーラン状態以外にも内燃機関４０の無噴射状態が存在するのであれば、その状態が検出されるように構成されていてもよい。無噴射状態が検出されると、無噴射状態検出手段６７は異常判定手段７１及びインジェクタ制御手段６９に対して診断実行信号Sdet_startを送信する。

特に、本実施形態の制御装置６０において、無噴射状態検出手段６７は、目標燃料噴射量Qtgtがゼロとなっている場合であっても、機関回転数Neがアイドル回転数よりも大きい診断可能閾値Ne0未満である場合には診断実行信号Sdet_startを送信しないように設定されている。このように設定されていることにより、機関回転数Neが比較的小さく車両の走行音や振動が抑えられているような状況で微小噴射が実行され、運転者に振動や騒音が伝達されるおそれが軽減される。

インジェクタ制御手段６９は、インジェクタ１３に対して制御信号を出力する。内燃機関４０の通常運転状態においては、インジェクタ制御手段６９は、目標噴射量演算手段６５で算出される目標燃料噴射量Qtgtと圧力検出手段６３で検出される検出圧力Psensorとに基づいてインジェクタ１３の噴射時間ET(P)をマップ計算し、インジェクタ１３への通電制御を行う。

また、本実施形態において、所定量Q1の微小噴射を得るための噴射時間ET(P)とレール圧との関係を示すマップがあらかじめ実験等によって作成され、制御装置６０に格納されている。インジェクタ制御手段６９は微小噴射実行制御手段としての機能を有しており、無噴射状態検出手段６７から診断実行信号Sdet_startが送信されてくると、そのときの検出圧力Psensorを読込み、所定量Q1の微小噴射を得るための噴射時間ET(P)をマップから求め、インジェクタ１３への通電制御を行う。微小噴射時に噴射する所定量Q1は、内燃機関４０の出力に大きく影響しないような量であり、例えば１mm³に設定される。

インジェクタ制御手段６９は、微小噴射を実行すると異常判定手段７１に対して噴射完了信号Sinjを送信する。本実施形態において、インジェクタ制御手段６９は、診断実行信号Sdet_startを受信した後、四つすべての気筒において順次ピストンの上死点付近で微小噴射を実行する。

異常判定手段７１は、無噴射状態検出手段６７から診断実行信号Sdet_startを受け取った後であって、インジェクタ制御手段６９から噴射完了信号Sinjを受け取ったときに、機関回転数検出手段６１によって検出される機関回転数Neを読込み、微小噴射の前後における機関回転数の変化量ΔNeを算出する。そして、異常判定手段７１は、算出された機関回転数の変化量ΔNeを機関回転数の基準変化量ΔNe0と比較することによって圧力センサ２１の異常の有無を判定する。

基準変化量ΔNe0は微小噴射の噴射量Q1に応じて発生する機関回転数の増加量の想定値としてあらかじめ実験等によって求められて記憶された値であり、異常判定手段７１は算出された機関回転数の変化量ΔNeと基準変化量ΔNe0との差があらかじめ設定された所定閾値A以上のときに圧力センサ２１に異常有りと判定する。閾値Aの値は許容される検出圧力の誤差の範囲に応じて適宜設定される。

本実施形態において、所定量Q1の微小噴射は四つすべての気筒に対して実行されるため、異常判定手段７１は、それぞれの気筒で微小噴射が実行されるごとに機関回転数の変化量ΔNe1〜ΔNe4を算出し、基準変化量ΔNe0との比較がそれぞれ行われる。四つの気筒での微小噴射による機関回転数の変化量ΔNe1〜ΔNe4と基準変化量ΔNe0との差が閾値A以上であったときには、圧力センサ２１に異常有りと判定される。

ただし、圧力センサ２１に異常有りと判定するための基準を、四つの気筒のうちの例えば二つ以上の気筒での微小噴射による機関回転数の変化量ΔNeと基準変化量ΔNe0との差が閾値A以上であったときのように設定してもよい。すべての気筒のうちのいくつの気筒において機関回転数の変化量ΔNeと基準変化量ΔNe0との差が閾値A以上となったときに圧力センサ２１に異常有りと判定するかは圧力センサ２１の信頼性の許容範囲によって適宜決めることができる。

また、内燃機関４０での燃焼特性は内燃機関４０の温度によって異なってくる場合があるため、基準変化量ΔNe0を内燃機関４０の温度や外気温度等に応じて変動する可変値としてもよい。

３．圧力センサの異常診断方法
次に、上述した制御装置６０によって実行される圧力センサの異常診断方法の一例について、図３の制御フローに基づいて具体的に説明する。なお、以下の制御フローは、四気筒ディーゼルエンジン用の蓄圧式燃料噴射装置に備えられたコモンレール１０のレール圧を検出する圧力センサ２１の異常診断方法の例を示している。

図３のフローにおいて、スタート後のステップＳ１１において内燃機関４０が無噴射状態にあるか否かが判別される。具体的には、機関回転数Neが診断可能閾値Ne0以上、アクセル操作量Accがゼロ、かつ、目標燃料噴射量Qtgtがゼロの三つの条件を満たしているか否かによって、内燃機関４０が無噴射状態にあるか否かが判別される。内燃機関４０の無噴射状態が検出されるまではこのステップＳ１１が繰り返され、無噴射状態が検出されたときにステップＳ１２に進む。

次いで、ステップＳ１２において圧力センサ２１によって検出される検出圧力Psensorを読み込んだ後、ステップＳ１３においてあらかじめ決められた所定量Q1の微小噴射を得るための噴射時間ET(P)を、検出圧力Psensorに応じてマップから求める。次いで、ステップＳ１４において、ステップＳ１３で求められた噴射時間ET(P)の燃料噴射が実現されるように、第１の気筒の第１のインジェクタ１３ａに対して通電制御を行う。

次いで、ステップＳ１５において微小噴射を実行する前後の機関回転数Neを読み込んだ後、ステップＳ１６において機関回転数の変化量ΔNe1を求める。次いで、ステップＳ１７において、ステップＳ１６で求められた機関回転数の変化量ΔNe1と基準変化量ΔNe0との差が閾値A以上であるか否かが判別される。機関回転数の変化量の差が閾値A未満である場合には、微小噴射によって所定量Q1の燃料が噴射されており圧力センサ２１による検出圧力Psensorは正常値を示していると考えられるために本ルーチンを終了する。

一方、機関回転数の変化量の差が閾値A以上である場合には、第１の気筒に対する微小噴射による診断結果としては圧力センサ２１の異常が生じているおそれがあると考えられるために、次の気筒に対する微小噴射を実行するためにステップＳ１８に進む。ステップＳ１８以降は、ステップＳ１４〜ステップＳ１７と同様の手順に従い、第３の気筒、第４の気筒、第２の気筒それぞれに対して所定量Q1の微小噴射を順次実行するとともに機関回転数の変化量の差と閾値Aとの比較を行うことによって圧力センサ２１に基づく検出圧力Psensorの検証を行う。微小噴射を実行する気筒の順序は特に制限されるものではない。

その結果、四つすべての気筒での微小噴射によって得られる機関回転数の変化量の差が閾値A以上となっている場合（ステップＳ１７、ステップＳ２１、ステップＳ２５、ステップＳ２９がすべてYesの場合）には、ステップＳ３０において圧力センサ２１に異常有りと判定し、ステップＳ３１において警告ランプを点灯させたり、内燃機関４０の出力に制限をかけたりして本ルーチンを終了する。一方、本実施形態の制御の例では、四つの気筒のうちのいずれかの気筒での微小噴射によって得られる機関回転数の変化量の差が閾値A未満となっている場合（ステップＳ１７、ステップＳ２１、ステップＳ２５、ステップＳ２９のいずれかがNoの場合）には圧力センサ２１に異常有りとは判定せずにそのまま本ルーチンを終了してスタートに戻る。

以上説明した本実施形態の異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置であれば、圧力センサ２１による検出圧力Psensorに応じて求められる所定量Q1を噴射するための噴射時間ET(P)で微小噴射を実行したときの機関回転数の変化量ΔNeを基準変化量ΔNe0と比較することで圧力センサ２１の異常の有無が判定されるので、部品の追加を伴わずに圧力センサ２１の異常を精度よく検出することができる。

また、この異常診断は内燃機関４０の無噴射状態において微小噴射を実施することで行われるために、ドライバビリティに大きな影響を与えることなく圧力センサ２１の異常を検出することができる。
さらに、この異常診断は、内燃機関４０のオーバーラン時に実行されるので異常診断の頻度が多くなり、圧力センサ２１に生じた異常が早期に検出されるようになる。

なお、本実施形態の例では、一回のオーバーラン中に全気筒に対して微小噴射を実行し、機関回転数の変化量ΔNeと基準変化量ΔNe0とを比較しているが、複数回のオーバーランに渡って、全気筒に対して微小噴射を実行して機関回転数の変化量ΔNeと基準変化量ΔNe0とを比較するようにしてもよい。

さらに、異常判定の条件を一度でも満足したときに圧力センサ２１に異常有りと判定するのではなく、異常判定の条件を満足するごとにエラーカウンタを進め、カウンタ値が所定値に到達したときに圧力センサ２１に異常有りと判定するようにしてもよい。このカウンタの所定値についても、圧力センサ２１の信頼性の許容範囲によって適宜決められる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、複数回の微小噴射を実行して機関回転数の変化量ΔNeを基準変化量ΔNe0と比較する場合において、微小噴射による噴射量を異ならせて圧力センサ２１の異常診断を実行するように構成された圧力センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置である。

本実施形態の圧力センサの異常診断装置（制御装置）において、インジェクタ制御手段は、微小噴射の実行時ごとに噴射量を変更するように構成されている。いずれの噴射量も内燃機関４０の出力に大きく影響しないような量であり、例えば１mm³〜２mm³の間で設定される。

また、制御装置には、インジェクタ制御手段で実行されるように設定されている微小噴射の噴射量ごとに、レール圧と噴射時間との関係を示すマップが格納されている。さらに、制御装置の異常判定手段には、微小噴射の噴射量に応じて想定される機関回転数の基準変化量ΔNeがあらかじめ実験等によって求められ記憶されている。基準変化量ΔNe0は、内燃機関４０の温度や外気温度等に応じて変動する可変値であってもよい。

図４は、本実施形態の圧力センサの異常診断方法の制御フローを示している。
このフローにおいて、スタート後のステップＳ４１において、第１の実施の形態の制御フローのステップＳ１１と同様に、内燃機関４０が無噴射状態にあるか否かが判別される。無噴射状態が検出されると、ステップＳ４２に進み、圧力センサ２１によって検出される検出圧力Psensorを読み込み、ステップＳ４３においてあらかじめ設定されている第１〜第ｎの噴射量Q1、Q2…Qnの微小噴射を得るための噴射時間ET(P)1、ET(P)2…ET(P)nをマップから求める。

次いで、ステップＳ４４において、ステップＳ４３で求められた第１の噴射量Q1の微小噴射を実行させるための噴射時間ET(P)1となるように、第１の気筒のインジェクタ１３ａに対して通電制御を行う。その後、ステップＳ４５において微小噴射を実行する前後の機関回転数Neを読み込んだ後、ステップＳ４６において機関回転数の変化量ΔNe1を求める。

次いで、ステップＳ４７では、今度はステップＳ４３で求められた第２の噴射量Q2の微小噴射を実行させるための噴射時間ET(P)2となるように、第２の気筒の第２のインジェクタ１３ｂに対して通電制御を行う。その後、ステップＳ４８において微小噴射を実行する前後の機関回転数Neを読み込んだ後、ステップＳ４９において機関回転数の変化量ΔNe2を求める。

その後も噴射量の異なるｎ回の微小噴射を実行し、それぞれ生じた機関回転数の変化量ΔNe1、ΔNe2…ΔNenが求められると、ステップＳ５０において、ステップＳ４６やステップＳ４９等で求められた機関回転数の変化量ΔNe1、ΔNe2…ΔNenと、各噴射量Q1、Q2…Qnに応じた機関回転数の基準変化量ΔNe0-1、ΔNe0-2…ΔNe0-nとの差が所定閾値A以上であるか否かが判別される。閾値Aは噴射量にかかわらずすべて同じ値であってもよいし、噴射量ごとに異なる値であってもよい。

いずれかの条件を満たしていない場合には微小噴射によって所定量の噴射量の燃料が正常に噴射されており圧力センサ２１による検出圧力Psensorは正常値を示していると考えられるために本ルーチンを終了してスタートに戻る。

一方、すべての条件を満たしている場合には圧力センサ２１に異常有りと考えられるために、ステップＳ５１において圧力センサ２１に異常有りと判定し、ステップＳ５２において警告ランプを点灯させたり、内燃機関４０の出力に制限をかけたりして本ルーチンを終了する。

本実施形態において、異なる噴射量の微小噴射を実行する気筒は異なる気筒であってもよいし、同じ気筒であってもよい。また、それぞれの噴射量での微小噴射を実行したときの機関回転数の変化量をすべて求めたあとで、すべての条件を満たしているか否かを判別する方法でなくても、機関回転数の変化量を求めるごとに基準変化量と比較して、最終的にすべての条件を満たしている場合に圧力センサ２１に異常有りと判定するようにしてもよい。

以上説明した本実施形態の圧力センサの異常検出装置及び蓄圧式燃料噴射装置によれば、圧力センサ２１による検出圧力Psensorに応じて求められる所定量Q1、Q2…Qnを噴射するための噴射時間ET(P)1、ET(P)2…ET(P)nで微小噴射を実行したときの機関回転数の変化量ΔNe1、ΔNe2…ΔNenを基準変化量ΔNe0-1、ΔNe0-2…ΔNe0-nと比較することで圧力センサ２１の異常の有無が判定されるので、部品の追加を伴わずに圧力センサ２１の異常を精度よく検出することができる。

また、この異常診断は内燃機関４０の無噴射状態において微小噴射を実施することで行われるために、ドライバビリティに大きな影響を与えることなく圧力センサ２１の異常を検出することができる。
さらに、この異常診断は、内燃機関４０のオーバーラン時に実行されるので異常診断の頻度が多くなり、圧力センサ２１に生じた異常が早期に検出されるようになる。

なお、本実施形態の異常診断方法においても、異常判定の条件を一度でも満足したときに圧力センサ２１に異常有りと判定するのではなく、異常判定の条件を満足するごとにエラーカウンタを進め、カウンタ値が所定値に到達したときに圧力センサ２１に異常有りと判定するようにしてもよい。このカウンタの所定値についても、圧力センサ２１の信頼性の許容範囲によって適宜決められる。

１：燃料タンク、２：低圧ポンプ、５：高圧ポンプ、５ａ：加圧室、８：流量制御弁、１０：コモンレール、１２：圧力制御弁、１３：インジェクタ、１４：オーバーフローバルブ、２１：圧力センサ、４０：内燃機関、４１：気筒、４４：機関回転数センサ、５０：蓄圧式燃料噴射装置、６０：制御装置（圧力センサの異常診断装置）、６１：機関回転数検出手段、６３：圧力検出手段、６５：目標噴射量演算手段、６７：無噴射状態検出手段、６９：インジェクタ制御手段、７１：異常判定手段

Claims (6)

1. 内燃機関の気筒内に燃料を噴射するための蓄圧式燃料噴射装置に備えられたコモンレール内の圧力を検出するための圧力センサの異常の有無を診断するための圧力センサの異常診断装置において、
   前記内燃機関の運転中における無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、
   前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
   前記内燃機関が無噴射状態にあるときに前記圧力センサのセンサ信号をもとに検出圧力を求める圧力検出手段と、
   前記内燃機関が無噴射状態にあるときに所定量の微小噴射を得るための噴射時間を前記検出圧力に基づいて求めて前記微小噴射を実行させる微小噴射実行制御手段と、
   前記微小噴射を実行したときの前記機関回転数の変化量とあらかじめ記憶された前記微小噴射によって生じる前記機関回転数の基準変化量との差が所定閾値以上のときに前記圧力センサに異常有りと判定する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする圧力センサの異常診断装置。
2. 前記微小噴射実行制御手段は複数の前記気筒に対して前記微小噴射を実行させ、
   前記異常判定手段は、複数の前記気筒において求められる前記機関回転数の変化量の差が前記所定閾値以上のときに前記圧力センサに異常有りと判定することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサの異常診断装置。
3. 前記微小噴射実行制御手段は異なる噴射量で複数回の微小噴射を実行させ、
   前記異常判定手段は、それぞれの微小噴射を実行したときの前記機関回転数の変化量と、前記噴射量に応じてあらかじめ記憶された前記微小噴射によって生じる前記機関回転数の基準変化量との差がともに所定閾値以上のときに前記圧力センサに異常有りと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサの異常診断装置。
4. 前記微小噴射実行制御手段は異常判定実行毎に前記微小噴射を実行する気筒を変えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧力センサの異常診断装置。
5. 前記異常判定手段は、前記機関回転数が所定閾値以上のときに前記異常判定を実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力センサの異常診断装置。
6. 内燃機関の気筒内に燃料を噴射するための蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記内燃機関の運転中における無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、
   前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
   前記内燃機関が無噴射状態にあるときにコモンレールに備えられた圧力センサのセンサ信号をもとに前記コモンレール内の検出圧力を求める圧力検出手段と、
   前記内燃機関が無噴射状態にあるときに所定量の微小噴射を得るための噴射時間を前記検出圧力に基づいてマップ計算し前記微小噴射を実行させる微小噴射実行制御手段と、
   前記微小噴射を実行したときの前記機関回転数の変化量とあらかじめ記憶された前記微小噴射によって生じる前記機関回転数の基準変化量との差が所定閾値以上のときに前記圧力センサに異常有りと判定する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。

Images