JP2014043820A - 高圧燃料制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力開放弁（プレッシャリミッタ）が開弁状態にあるか否かを正しく判定する。
【解決手段】コモンレール２０には、コモンレール内の燃圧が所定の開弁圧に達すると開弁するプレッシャリミッタ３０が設けられている。プレッシャリミッタ３０は、開弁状態になった後に閉弁状態に戻るための閉弁圧が定められており、かつ開弁状態においてコモンレール内の燃圧を所定のレギュレート圧に基づき調整することが可能な圧力レギュレート機能を有する。ＥＣＵ５０は、レール圧センサ２１により検出された実燃圧が開弁圧まで上昇し、その後開弁圧よりも低下した場合に実燃圧を取得する。そして、その実燃圧が、閉弁圧よりも大きくかつレギュレート圧を含む範囲で定められた所定領域に入っている場合に、プレッシャリミッタ３０が開弁状態になっていると判定し、同実燃圧が所定領域に入っていない場合に、プレッシャリミッタ３０が閉弁状態になっていると判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムとして具体化される高圧燃料供給システムに適用される高圧燃料制御装置に関するものである。

ディーゼルエンジン等の高圧燃料供給システムとして、燃料を高圧化し吐出する燃料ポンプと、該燃料ポンプから吐出される高圧燃料を蓄えるコモンレール（蓄圧配管）とを備え、該コモンレール内に蓄圧した高圧燃料を燃料噴射弁を介してエンジンに噴射供給するコモンレール式燃料噴射システムが実用化されている。このコモンレール式燃料噴射システムでは、例えば燃料ポンプにて燃料の異常圧送が行われると、コモンレール内の燃圧が過剰に上昇し、コモンレールやその他の高圧配管部にて損傷が生じるおそれがある。燃料の異常圧送の原因としては、高圧燃料ポンプの調量弁（吸入調量弁）における弁体固着や回路断線・短絡等の故障が考えられる。そこで、コモンレールに、同コモンレール内の燃圧が所定の開弁圧に達すると開弁状態となるプレッシャリミッタ（圧力開放弁）を設けたシステムが提案されている（例えば特許文献１参照）。また、プレッシャリミッタが開弁すると、制御装置においてプレッシャリミッタが開弁状態になったことが判定され、その判定に基づいて、エンジン出力の制限やエンジンの運転停止といった所定のフェイルセーフ処理が実施される。

ここで、コモンレールに燃圧（燃料圧力）を検出する圧力センサを設け、その圧力センサの検出値に基づいてプレッシャリミッタの開弁判定を実施する技術が知られている。この場合、故障等が原因で燃圧が急上昇して所定のＰＬ開弁圧に達すると、プレッシャリミッタが開弁し、その開弁によって燃圧が急低下に転じる。そこで、制御装置では、プレッシャリミッタが開弁するＰＬ開弁圧を定めておき、圧力センサによる検出値がＰＬ開弁圧に達し、さらにその直後に急激に低下した場合に、プレッシャリミッタが開弁していると判定する。

特開２００３−１５５９４８号公報

しかしながら、上記のとおり圧力センサの検出値に基づいてプレッシャリミッタの開弁判定を実施する場合、仮に圧力センサにおいてノイズが生じると、それに起因してプレッシャリミッタの開弁が誤判定されることが考えられる。この場合、プレッシャリミッタの開弁が誤判定されると、フェイルセーフ処理が不要に実施されるといった不都合を招くおそれが生じる。

本発明は、圧力開放弁（プレッシャリミッタ）が開弁状態にあるか否かを正しく判定することができる高圧燃料制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

請求項１に記載の発明は、燃料を高圧化し吐出する燃料ポンプ（１１）と、該燃料ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧配管（２０）と、該蓄圧配管に設けられ蓄圧配管内の燃圧が所定の開弁圧に達すると開弁する圧力開放弁（３０）と、前記蓄圧配管内の燃圧を検出する圧力センサ（２１）とを備え、前記圧力開放弁は、開弁状態になった後に閉弁状態に戻るための閉弁圧が定められており、かつ前記開弁状態において前記蓄圧配管内の燃圧を所定のレギュレート圧に基づき調整することが可能な圧力レギュレート機能を有するものである高圧燃料供給システムに適用される。そして、前記圧力センサにより検出された実燃圧が前記開弁圧まで上昇し、その後、該開弁圧よりも低下した場合に、その圧力低下した状態での実燃圧を取得する圧力取得手段と、前記圧力取得手段により取得した実燃圧が、前記閉弁圧よりも大きくかつ前記レギュレート圧を含む範囲で定められた所定領域に入っている場合に、前記圧力開放弁が開弁状態になっていると判定し、同実燃圧が前記所定領域に入っていない場合に、前記圧力開放弁が閉弁状態になっていると判定する開弁判定手段と、を備えることを特徴とする。

燃料ポンプにおける燃料の過剰吐出等により蓄圧配管内の燃圧が過剰に上昇し圧力開放弁の開弁圧まで達する場合、圧力開放弁が開弁されることに伴い燃圧が開弁圧よりも低下する。また、ノイズの発生により圧力センサの検出値が一時的に変化する場合には、圧力センサにより検出される実燃圧（検出圧力）が圧力開放弁の開弁圧まで達し、その後、実燃圧（検出圧力）が開弁圧よりも低下することが考えられる。この場合、ノイズ発生時において、圧力開放弁が開弁状態になっていると誤判定されるおそれがある。

この点、上記構成によれば、圧力センサにより検出された実燃圧が圧力開放弁の開弁圧まで上昇し、その後、該開弁圧よりも低下した場合に、その圧力低下した状態での実燃圧が取得される。そして、その実燃圧が、閉弁圧よりも大きくかつレギュレート圧を含む範囲で定められた所定領域（例えば図５の第２圧力領域Ｘ２）に入っているか否かに応じて、圧力開放弁が開弁及び閉弁のいずれの状態になっているかが判定される。ここで、燃圧上昇により実際に圧力開放弁が開弁状態になっていれば、圧力低下後の実燃圧（圧力取得手段により取得された実燃圧）は圧力レギュレート機能により調整された圧力になると考えられ、その圧力低下後の実燃圧の値を用いることにより圧力開放弁が実際に開弁しているか否かの判定が可能となる。

要するに、実燃圧（検出圧力）が一時的に上昇及び低下する場合において、その圧力変化だけでなく、その後の実燃圧の値を加味して開弁判定が実施されるため、仮にノイズ発生による圧力変化が生じても、そのノイズ発生による圧力変化と実際の圧力開放弁の開閉に伴う圧力変化とを区別することが可能となる。したがって、圧力開放弁（プレッシャリミッタ）が開弁状態にあるか否かを正しく判定することができる。

発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射システムの概要を示す構成図。 プレッシャリミッタの構造を示す断面図。 プレッシャリミッタの動作特性を示す図。 ＰＬ閉弁状態とＰＬ開弁状態とを模式的に示す図。 各圧力領域Ｘ１〜Ｘ３の区分けを示す図。 プレッシャリミッタの作動に伴うレール圧の変化を示すタイムチャート。 プレッシャリミッタ開弁判定処理の手順を示すフローチャート。 保留判定が行われた場合の処理を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両用ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムとして本発明を具体化しており、その詳細な構成を以下に説明する。

図１は、コモンレール式燃料噴射システムの概要を示す構成図である。図１において、燃料タンク１０と燃料ポンプ１１とは燃料配管１２を通じて接続されており、燃料ポンプ１１は、エンジン（図示略）の回転に伴い駆動されて燃料の吸入及び吐出を繰り返し実行する機械式ポンプである。図中の符号１３は燃料フィルタである。燃料ポンプ１１の燃料吸入部には電磁駆動式の吸入調量弁（ＳＣＶ）１４が設けられており、燃料タンク１０から汲み上げられた低圧燃料は吸入調量弁１４を介して当該ポンプ１１の燃料加圧室に吸入される。そして、燃料ポンプ１１では、エンジン回転に同期してプランジャが往復動することにより燃料加圧室内の燃料が高圧化され、その高圧燃料が吐出される。

吸入調量弁１４は、電磁ソレノイドの非通電時に開放状態（全開状態）で保持される常開弁として構成されており、電磁ソレノイドへの指示電流値を増加させることにより燃料吸入通路の開口面積が減少する。これにより、燃料ポンプ１１の燃料吸入量が減り、結果として燃料ポンプ１１による燃料吐出量が減少するようになっている。なお、吸入調量弁１４として、常閉弁の電磁弁を用いることも可能である。

燃料ポンプ１１には、燃料吐出配管１８を介してコモンレール２０が接続されている。燃料ポンプ１１から吐出される高圧燃料は燃料吐出配管１８を通じてコモンレール２０に逐次給送され、それによりコモンレール２０内の燃料が高圧状態に保持されるようになっている。コモンレール２０にはレール圧センサ２１が設けられており、このレール圧センサ２１によりコモンレール２０内の燃圧（以下、これを実レール圧とも言う）が検出される。

また、エンジン（図示略）には気筒ごとに電磁駆動式のインジェクタ２３が設けられており、該インジェクタ２３には高圧燃料配管２４を通じてコモンレール２０から高圧燃料が供給される。インジェクタ２３の駆動によりエンジンの各気筒に燃料が噴射供給される。ただし、インジェクタ２３に供給される高圧燃料の一部はリターン配管２５を通じて燃料タンク１０に戻されるようになっている。燃料噴射弁として、電磁駆動式インジェクタに代えてピエゾ駆動式インジェクタを用いることも可能である。

コモンレール２０には圧力開放弁として常閉式のプレッシャリミッタ３０が設けられている。プレッシャリミッタ３０は、基本的には機械式のチェック弁（逆止弁）構造を有しており、コモンレール内の燃料圧力であるレール圧が過剰に上昇しプレッシャリミッタ３０の開弁圧を上回ると開弁する。プレッシャリミッタ３０が開弁することで、リターン配管２５を通じて高圧燃料が燃料タンク１０に戻され、レール圧が減圧される。これにより、高圧配管やコモンレールなど高圧部品の破損が抑制される。

プレッシャリミッタ３０の構造例を図２を用いて説明する。図２に示すように、プレッシャリミッタ３０は、コモンレール２０及びリターン配管２５にそれぞれ液密的に取り付けられるハウジング３１、このハウジング３１の入口側（コモンレール２０側）に固定されたバルブボディ（弁本体）３２、このバルブボディ３２に形成された弁開口３３を開閉するボール弁３４、バルブボディ３２内に一部（後述するニードル部４１）が挿入配置されたピストン３５、このピストン３５を閉弁側（ボール弁３４が弁座に着座する側）に向けて所定の付勢力で付勢するスプリング３６等から構成されている。なお、図示は省略するが、ハウジング３１においてバルブボディ３２とは逆側の端部には、リターン配管２５に対する接続部となるホロースクリューが設けられており、このホロースクリューの内部通路を介して、プレッシャリミッタ３０からリターン配管２５に対して燃料が排出されるようになっている。

ハウジング３１の内部にはスプリング室３７が形成されており、このスプリング室３７がハウジング内燃料通路となっている。ピストン３５においてニードル部４１よりも図示右側にはフランジ部４２が形成されており、スプリング室３７においてフランジ部４２の後端面にスプリング３６が配設されている。

バルブボディ３２において弁開口３３よりも下流側には、ピストン３５のニードル部４１を摺動自在に支持する摺動孔３８が形成されている。また、ニードル部４１の外周面には、ニードル部４１においてボール弁３４側の先端部から中間位置まで延びる切欠部４１ａが形成されている。この切欠部４１ａは、ボール弁３４と共にニードル部４１がリフトしてニードル部４１のリフト量が所定値に達した際にスプリング室３７と連通するものであり、その連通により、弁開口３３から流入した燃料がスプリング室３７に導かれるようになっている。

プレッシャリミッタ３０には開弁圧Ｐ１と閉弁圧Ｐ２とが設定されており、その作動特性を図３に示す。図３によれば、プレッシャリミッタ３０が閉弁状態にある場合において、レール圧が所定の開弁圧Ｐ１（異常高圧レベル）を超えるとプレッシャリミッタ３０が開弁し、プレッシャリミッタ３０の開弁後に、開弁圧Ｐ１よりも低い圧力の閉弁圧Ｐ２までレール圧が低下するとプレッシャリミッタ３０が閉弁状態に復帰する。

開弁圧Ｐ１は、プレッシャリミッタ３０が閉弁した状態での受圧面積とスプリング３６のセット荷重（圧縮荷重）とにより設定されるようになっている。図４（ａ）に示すように、ＰＬ閉弁状態での受圧面積はボール弁３４のシート径に依存し、図のＡ１となっている。また、閉弁圧Ｐ２は、プレッシャリミッタ３０が開弁した状態での受圧面積とスプリング３６のセット荷重（圧縮荷重）とにより設定されるようになっている。図４（ｂ）に示すように、ＰＬ開弁状態での受圧面積はニードル部４１の断面積（受圧方向断面積）に依存し、図のＡ２となっている。より具体的に言えば、開弁圧Ｐ１は、コモンレール２０の限界設定圧力（本実施形態では２００ＭＰａ）に基づいて定められており、例えばＰ１＝１８０ＭＰａ程度である。また、閉弁圧Ｐ２は４０ＭＰａ程度である。なお、プレッシャリミッタ閉弁時の特性は、図３のように圧力低下に伴い徐々に閉弁するもの以外に、閉弁圧Ｐ２で一気に閉弁するものであってもよい。

また、プレッシャリミッタ３０は圧力レギュレート機能を有している。この圧力レギュレート機能は、プレッシャリミッタ３０の開弁後（ボール弁３４が離座した後）において車両の退避走行を目的として車両を継続走行させるべくその継続走行に必要な圧力（レギュレート圧Ｐ３付近）でレール圧を調整するものであり、基本的にレギュレート圧Ｐ３はプレッシャリミッタ３０の閉弁圧（図３のＰ２）よりも高圧側に設定されている。レギュレート圧Ｐ３は、燃料ポンプ１１の吐出能力と、プレッシャリミッタ３０が開弁している状態（ボール弁３４が離座した状態）でのＰＬ作動特性によって決定され、エンジン回転が高回転となりポンプ吐出能力が高くなるほど（ポンプ吐出量が多くなるほど）、レギュレート圧Ｐ３が高圧力側に移行するようになっている。例えば、レギュレート圧Ｐ３は最大値を５０ＭＰａとして設定される。

図１の説明に戻り、ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御装置であり、ＥＣＵ５０には、上記したレール圧センサ２１の検出信号の他に、エンジンの回転速度を検出するための回転速度センサ５１、ドライバによるアクセル操作量を検出するためのアクセルセンサ５２、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ５３などの各種センサから検出信号が逐次入力される。そして、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度やアクセル操作量等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料噴射量及び噴射時期を決定し、それに応じた噴射制御信号をインジェクタ２３に出力する。これにより、各気筒においてインジェクタ２３から燃焼室への燃料噴射が制御される。

また、ＥＣＵ５０は、その時々のエンジン回転速度や燃料噴射量に基づいて、コモンレール圧（噴射圧）の目標値である指令圧を設定するとともに、レール圧センサ２１により検出された実レール圧Ｐｃが指令圧となるように燃料ポンプ１１の燃料吐出量をフィードバック制御する。実際には、実レール圧Ｐｃと指令圧との偏差に基づいて燃料ポンプ１１の燃料吐出量を決定し、その燃料吐出量に応じて吸入調量弁１４の開度を制御する。このとき、吸入調量弁１４の電磁ソレノイドに対する指示電流値（駆動電流）が制御されることにより吸入調量弁１４の開度が増減され、それに伴い燃料ポンプ１１から吐出される燃料量が適宜調整される。フィードバック制御の演算手法について補足すると、本実施形態では、レール圧偏差に基づいて比例項や積分項、微分項を算出し、それら各項を用いてＰＩＤ制御又はＰＩ制御を実施する。

ところで、上記のようなコモンレールシステムにおいて、例えば吸入調量弁１４では、長期の使用に伴うデポジットの堆積や異物の噛み込み、摺動部の焼き付き等に起因して弁体が摺動不可となる（ＳＣＶ固着が生じる）ことが考えられる。また、ＳＣＶ駆動回路における断線やＧＮＤショートにより吸入調量弁１４の開故障（開きっ放しとなる故障）が生じることが考えられる。そして、摺動不可となる故障や開故障が生じて、弁体が全開位置又はその付近で不動になると、燃料ポンプ１１からコモンレール２０に対して燃料が過剰圧送され、レール圧（コモンレール２０内の燃圧）が過剰に上昇する。かかる場合、レール圧がプレッシャリミッタ３０の開弁圧Ｐ１に達することでプレッシャリミッタ３０が開弁され、その開弁によりレール圧低減が行われて高圧部品の保護が図られる。また、プレッシャリミッタ３０の開弁時には、レール圧変化等に基づいてＰＬ開弁状態であることが検出され、その検出結果に基づいて所定のフェイルセーフ処理等が実行される。

なお、フェイルセーフ処理としては、例えば燃料噴射量の制限やアイドルアップ（アイドル性能の確保）といった退避走行制御が行われる。その他、プレッシャリミッタ３０の開弁時において、故障警告灯（ＭＩＬ）の点灯や故障診断データ（ダイアグデータ）のバックアップメモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）への記憶等が行われる。

ここで、プレッシャリミッタ３０が開弁した場合、ＥＣＵ５０では、レール圧センサ２１により検出された実レール圧Ｐｃに基づいてプレッシャリミッタ３０が開弁状態にあることを判定する。具体的には、実レール圧Ｐｃが開弁圧Ｐ１に達し、さらにその直後に急激に低下した場合に、プレッシャリミッタ３０が開弁状態になったと判定する。ただし、レール圧センサ２１の検出信号にノイズが混在する場合には、プレッシャリミッタ３０が閉弁状態のままなのに実レール圧Ｐｃ（センサ検出値）の上昇及び低下が生じ、その実レール圧Ｐｃの変化に起因してプレッシャリミッタ３０が開弁していると誤判定されることが懸念される。

そこで本実施形態では、実レール圧Ｐｃ（センサ検出値）が開弁圧Ｐ１に達し、さらにその直後に急激に低下した場合に、プレッシャリミッタ３０が開弁状態になったと仮判定するとともに、その仮判定の実施後において、圧力低下後に取得した実レール圧Ｐｃに基づいて、プレッシャリミッタ３０が開弁状態にあるか否かの本判定を実施することとしている。この本判定では、プレッシャリミッタ３０の閉弁圧Ｐ２とレギュレート圧Ｐ３とに基づいて３つの圧力領域Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を定めておき、実レール圧Ｐｃが圧力領域Ｘ１〜Ｘ３のいずれにあるかに応じて、「ＰＬ開弁」、「ＰＬ閉弁」、「保留」のいずれかを本判定の結果とするようにしている。

各圧力領域Ｘ１〜Ｘ３は図５に示すとおりに定められており、閉弁圧Ｐ２以下の領域が第１圧力領域Ｘ１、閉弁圧Ｐ２よりも大きくかつレギュレート圧Ｐ３以下の領域が第２圧力領域Ｘ２、レギュレート圧Ｐ３よりも大きい領域が第３圧力領域Ｘ３となっている。レギュレート圧Ｐ３は、燃料ポンプ１１でＳＣＶ固着等が生じている状態下（吐出量一定になっている状態下）においてエンジン回転速度ＮＥに応じて変化し、高回転になるほど高圧側に移行する。そのため、第２圧力領域Ｘ２は、Ｎ１以上でのみ存在し、高回転側ほど拡張されるようになっている。第２圧力領域Ｘ２は、閉弁圧Ｐ２よりも大きくかつレギュレート圧Ｐ３を含む範囲で定められており、これが「所定領域」に相当する。

そして、ＰＬ開弁と仮判定された後には、実レール圧Ｐｃがどの圧力領域Ｘ１〜Ｘ３に入っているのかに応じて、プレッシャリミッタ３０が開弁状態にあるか否かの本判定を実施する。また、ＰＬ開弁と仮判定された後における指令圧と実レール圧Ｐｃとの関係によっても、プレッシャリミッタ３０が開弁状態にあるか否かの判定が可能であり、都度の指令圧も加味して、上記の本判定を実施するようにしている。以下、仮判定後における本判定の内容を、実レール圧Ｐｃが第１圧力領域Ｘ１に入っている場合、第２圧力領域Ｘ２に入っている場合、第３圧力領域Ｘ３に入っている場合に分けてそれぞれ説明する。

（１）実レール圧Ｐｃが第１圧力領域Ｘ１に入っている場合、すなわち閉弁圧Ｐ２以下に低下している場合には、プレッシャリミッタ３０が一旦開弁したとしても、その後閉弁状態に戻っている筈である。この場合、指令圧が圧力領域Ｘ１〜Ｘ３のいずれであるにしても、プレッシャリミッタ３０は閉弁状態になっている。したがって、実レール圧Ｐｃが第１圧力領域Ｘ１に入っている場合には、「ＰＬ閉弁」であるとの本判定が実施される。

（２）実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２に入っている場合、すなわち閉弁圧Ｐ２よりも大きくかつレギュレート圧Ｐ３以下になっている場合には、実レール圧Ｐｃと指令圧との関係に応じてＰＬ開弁の状態かどうかが判定される。具体的には、指令圧が第１圧力領域Ｘ１内で設定されているか、又は第３圧力領域Ｘ３内で設定されているにもかかわらず、実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２に入っているのであれば、実レール圧Ｐｃはプレッシャリミッタ３０の圧力レギュレータ機能により調整されていると考えられ、ゆえにプレッシャリミッタ３０が開弁状態にある（ボール弁３４が離座した状態にある）と判定できる。

これに対し、指令圧が第２圧力領域Ｘ２内で設定されており、かつ実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２に入っている場合には、実レール圧Ｐｃがプレッシャリミッタ３０の圧力レギュレータ機能により調整されているのか、又はプレッシャリミッタ３０が閉弁したまま実レール圧Ｐｃが燃圧フィードバックされているのかが特定できない。そのため、本判定を保留する。

要するに、実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２に入っている場合に、指令圧が圧力領域Ｘ１又はＸ３内であれば（Ｐ２以下であるか又はＰ３よりも大きければ）、「ＰＬ開弁」であるとの本判定が実施される。また、指令圧が第２圧力領域Ｘ２内であれば（Ｐ２より大きくかつＰ３以下であれば）、「保留」と判定される。保留判定がなされる場合には、その後に、実レール圧Ｐｃが圧力領域Ｘ１，Ｘ３のいずれかに変化するか、又は指令圧が圧力領域Ｘ１，Ｘ３のいずれかに変化するのを待って、本判定が実施される。

（３）実レール圧Ｐｃが第３圧力領域Ｘ３に入っている場合、すなわちレギュレート圧Ｐ３よりも大きい場合には、指令圧が圧力領域Ｘ１〜Ｘ３のいずれであるにしても、「ＰＬ閉弁」であるとの本判定が実施される。つまり、プレッシャリミッタ３０においてボール弁３４が離座して開弁状態になった後は、実レール圧Ｐｃがレギュレート圧Ｐ３以下まで一気に低下すると考えられ、その状態にならず、実レール圧Ｐｃがレギュレート圧Ｐ３よりも大きくなっていれば、そもそもプレッシャリミッタ３０が開弁状態に移行していないと考えられる。したがって、実レール圧Ｐｃが第３圧力領域Ｘ３に入っている場合には、「ＰＬ閉弁」であるとの本判定が実施される。レール圧センサ２１の検出信号にノイズが混在したことが原因で、プレッシャリミッタ３０が開弁状態であると誤って仮判定された場合には、上記のとおり仮判定後に実レール圧Ｐｃが第３圧力領域Ｘ３内の圧力になると考えられる。

プレッシャリミッタ３０の作動に伴う実レール圧Ｐｃの変化を図６のタイムチャートを用いて説明する。

図６において、ｔ１以前は実レール圧Ｐｃが指令圧に一致するように制御されており、ｔ１になると、意図せず実レール圧Ｐｃが急上昇して開弁圧Ｐ１を上回る。そして、プレッシャリミッタ３０が開弁することで、実レール圧Ｐｃが急激に低下する。このとき、実レール圧Ｐｃが開弁圧Ｐ１に達し、さらにその直後に急激に低下したことをＥＣＵ５０が把握することで、プレッシャリミッタ３０が開弁状態になったと仮判定される。

その後、実レール圧Ｐｃは、プレッシャリミッタ３０の圧力レギュレート機能によりレギュレート圧Ｐ３に応じて調整される。そして、圧力が安定したｔ２では、実レール圧Ｐｃに基づいて、プレッシャリミッタ３０が開弁状態にあるか否かの本判定が実施される。このとき、図示の事例では、実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２（Ｐ２〜Ｐ３の間）にあり、指令圧が第３圧力領域Ｘ３にある。そのため、ＰＬ開弁の状態であるとの本判定が実施される。

図７は、プレッシャリミッタ開弁判定処理の手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＥＣＵ５０により例えば所定の時間周期で繰り返し実施される。

図７において、まずステップＳ１１では、レール圧センサ２１により検出された実レール圧Ｐｃを取得し、続くステップＳ１２では実レール圧Ｐｃが開弁圧Ｐ１以上になっているか否かを判定する。そして、Ｐｃ≧Ｐ１の場合（Ｓ１２がＹＥＳの場合）、ステップＳ１３に進み、プレッシャリミッタ３０が開弁状態になったと仮判定し、仮判定フラグに１をセットする。そしてその後、本処理を一旦終了する。

また、Ｐｃ＜Ｐ１の場合（Ｓ１２がＮＯの場合）、ステップＳ１４に進み、仮判定フラグ＝１であるか否かを判定する。そして、仮判定フラグ＝０であれば、ステップＳ１５に進み、仮判定フラグ＝１であれば、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１５では、プレッシャリミッタ３０が閉弁状態になっていると判定し、その後本処理を終了する。

ステップＳ１６では、今現在、本判定の実施条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、仮判定から所定時間が経過したタイミングであるか否かを判定する。所定時間は、プレッシャリミッタ３０が開弁した場合に、実レール圧Ｐｃが低下して安定するまでの待ち時間である。この構成に代えて、実レール圧Ｐｃの変化を監視し、単位時間当たりの実レール圧Ｐｃの変化量が所定以下になった時に、本判定の実施条件が成立したと判定する構成であってもよい。ステップＳ１６がＮＯであればそのまま本処理を終了し、ステップＳ１６がＹＥＳであれば後続のステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、今現在のエンジン回転速度ＮＥに基づいてレギュレート圧Ｐ３を算出するとともに、そのレギュレート圧Ｐ３と所定の閉弁圧Ｐ２とから第２圧力領域Ｘ２を設定する。その後、ステップＳ１８では、実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２内に入っているか否かを判定する。そして、実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２内に入っていなければ、ステップＳ１５に進み、プレッシャリミッタ３０が閉弁状態になっていると判定する（本判定＝ＰＬ閉弁）。なお、本判定の実施後には仮判定フラグを０にリセットする。

また、実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２内に入っていれば、ステップＳ１９に進み、今現在の指令圧（目標燃圧）が第２圧力領域Ｘ２内に入っているか否かを判定する。そして、指令圧が第２圧力領域Ｘ２内に入っていなければ、ステップＳ２０に進み、プレッシャリミッタ３０が開弁状態になっていると判定する（本判定＝ＰＬ開弁）。なお、本判定の実施後には仮判定フラグを０にリセットする。

また、指令圧が第２圧力領域Ｘ２内に入っていれば、本判定を保留し（ステップＳ２１）、ステップＳ１８に戻る。なお、本判定を保留する場合には、保留フラグをセットし、その保留フラグがセットされていることを条件に、ステップＳ１８，Ｓ１９の判定を実施する構成であってもよい。

本判定が保留されている場合、ステップＳ１８，Ｓ１９の判定を繰り返し実施する。そして、ステップＳ１８で実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２外になったと判定されれば、ステップＳ１５に進んで、プレッシャリミッタ３０が閉弁状態になっていると判定する（本判定＝ＰＬ閉弁）。又は、ステップＳ１９で指令圧が第２圧力領域Ｘ２外になったと判定されれば、ステップＳ２０に進んで、プレッシャリミッタ３０が開弁状態になっていると判定する（本判定＝ＰＬ開弁）。

本判定が保留される場合において、指令圧を強制的に第２圧力領域Ｘ２外に変更し、その変更後における実レール圧Ｐｃに基づいてプレッシャリミッタ３０の閉弁判定を再び実施する構成としてもよい。具体的には、ＥＣＵ５０が図８に示す処理を実施するとよい。

図８では、ステップＳ３１で、プレッシャリミッタ３０の開弁判定が保留されているか否かを判定し、保留されている場合にステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、指令圧を第２圧力領域Ｘ２から第１圧力領域Ｘ１に変更する。なお、ステップＳ３２では、指令圧を第３圧力領域Ｘ３に変更してもよい。その後、ステップＳ３３では、指令圧の変更後における実レール圧Ｐｃを取得し、続くステップＳ３４では、その実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２内のままであるか否かを判定する。

そして、実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２内のままであれば、プレッシャリミッタ３０が開弁状態になっていると判定し（ステップＳ３５）、実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２外になっていれば、プレッシャリミッタ３０が閉弁状態になっていると判定する（ステップＳ３６）。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

実レール圧Ｐｃ（センサ検出値）が一時的に上昇及び低下する場合において、その圧力変化を監視するだけでなく、圧力低下後の実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２（閉弁圧Ｐ２よりも大きくかつレギュレート圧Ｐ３を含む範囲）に入っているか否かに応じてプレッシャリミッタ３０が開弁状態にあるか否かを判定するようにした。これにより、仮にノイズ発生による圧力変化が生じても、そのノイズ発生による圧力変化と実際のプレッシャリミッタ３０の開閉に伴う圧力変化とを区別することが可能となる。したがって、プレッシャリミッタ３０が開弁状態にあるか否かを正しく判定することができる。

こうしてプレッシャリミッタ３０の開弁判定を正しく実施することにより、ひいてはフェイルセーフ処理を適正に実施することが可能となる。

圧力変化後（仮判定後）の実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２に入っている場合において、実レール圧Ｐｃと指令圧（目標燃圧）との関係に基づいてＰＬ開弁判定を実施する構成とした。つまり、実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２に入っており、さらに指令圧も同様に第２圧力領域Ｘ２内に入っている場合には、燃圧の制御によって実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２内に入っていることも想定される。この点、実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２に入っており、かつ指令圧が第２圧力領域Ｘ２外で設定されていれば、プレッシャリミッタ３０が開弁状態になっていると判定する構成としたため、プレッシャリミッタ３０の開弁状態を正しく判定できる。また、実レール圧Ｐｃと指令圧とが共に第２圧力領域Ｘ２内に入っていれば、プレッシャリミッタ３０の閉弁判定を保留する構成としたため、プレッシャリミッタ３０の開弁判定について誤判定を防止できる。

プレッシャリミッタ３０の閉弁判定が保留されている場合に、指令圧を第２圧力領域Ｘ２外に変更し、その変更後における実レール圧Ｐｃに基づいてプレッシャリミッタ３０の閉弁判定を再び実施する構成とした。この場合、指令圧を積極的に変更することで、実レール圧Ｐｃ及び指令圧のいずれかが成り行きで変化するのを待たなくても、開弁判定を実施できる。したがって、プレッシャリミッタ３０が開弁状態になっているか否かをいち早く判定することができる。

第２圧力領域Ｘ２を、エンジン回転速度ＮＥが高いほどレギュレート圧Ｐ３が高圧側に移行することを加味して可変に設定する構成とした。これにより、エンジン運転状態に応じて変わりうる実際のレギュレート圧Ｐ３に対応させつつ、プレッシャリミッタ３０の開弁状態を高精度に判定することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・上記実施形態では、閉弁圧Ｐ２よりも大きくかつレギュレート圧Ｐ３以下の領域を第２圧力領域Ｘ２（所定領域）としたが、これを変更してもよい。例えば、第２圧力領域Ｘ２の上限を、レギュレート圧Ｐ３でなく、レギュレート圧Ｐ３＋αに変更してもよい。αは数ＭＰａ（例えば３ＭＰａ程度）である。また、第２圧力領域Ｘ２を、レギュレート圧Ｐ３を中心にしてその高圧側及び低圧側に所定範囲を持たせたものであってもよい。この場合、第２圧力領域Ｘ２は、（Ｐ３−β１）〜（Ｐ３＋β３）の範囲で定められる。なお、β１，β２は同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。いずれにしろ、閉弁圧Ｐ２よりも大きくかつレギュレート圧Ｐ３を含む範囲で第２圧力領域Ｘ２（所定領域）が定められているとよい。

・上記実施形態では、圧力変化後（仮判定後）の実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２に入っている場合に、実レール圧Ｐｃと指令圧との関係に基づいてＰＬ開弁判定を実施することとし、指令圧が第２圧力領域Ｘ２内にあれば本判定を保留する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、圧力変化後（仮判定後）の実レール圧Ｐｃが第２圧力領域Ｘ２に入っている場合には、指令圧がいずれの圧力領域に入っているのかにかかわらず、プレッシャリミッタ３０が開弁状態にあるとの判定を実施する構成であってもよい。

・図５に示すように、レギュレート圧Ｐ３はエンジン回転速度ＮＥに応じて変化し、Ｎ１以上でのみＰ３＞Ｐ２となるため、第２圧力領域Ｘ２はＮ１以上でのみ存在する。つまり、Ｎ１以上の回転領域（第１回転領域）ではレギュレート圧Ｐ３が閉弁圧Ｐ２よりも高く、第２圧力領域Ｘ２が存在するのに対し、Ｎ１未満の回転領域（第２回転領域）ではレギュレート圧Ｐ３が閉弁圧Ｐ２よりも低く、第２圧力領域Ｘ２が存在しない。これを鑑みて、エンジン回転速度ＮＥが第１回転領域に入っていること（Ｎ１以上であること）を条件に、プレッシャリミッタ３０の開弁判定（本判定）を実施するようにしてもよい。具体的には、図７のステップＳ１６において、エンジン回転速度ＮＥが第１回転領域に入っているか否かを判定し、これが肯定される場合に本判定の実施条件が成立したと判定するとよい。

なお、Ｎ１は、燃料ポンプ自体の吐出能力や、ＳＣＶ固着が生じている状態でのＳＣＶ開度（燃料吐出量）に応じて変わり、燃料ポンプからコモンレールに供給される燃料供給量が比較的少ない場合には、第１回転領域が高回転側にシフトすると考えられる。

・本発明は、車両用ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システム以外にも適用できる。例えば、直噴式ガソリンエンジンの蓄圧式燃料噴射システムにも適用できる。また、車両用以外のエンジンにも適用できる。

１１…燃料ポンプ、２０…コモンレール（蓄圧配管）、２１…レール圧センサ（圧力センサ）、３０…プレッシャリミッタ（圧力開放弁）、５０…ＥＣＵ（圧力取得手段、開弁判定手段）。

Claims (5)

1. 燃料を高圧化し吐出する燃料ポンプ（１１）と、該燃料ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧配管（２０）と、該蓄圧配管に設けられ蓄圧配管内の燃圧が所定の開弁圧に達すると開弁する圧力開放弁（３０）と、前記蓄圧配管内の燃圧を検出する圧力センサ（２１）とを備え、
   前記圧力開放弁は、開弁状態になった後に閉弁状態に戻るための閉弁圧が定められており、かつ前記開弁状態において前記蓄圧配管内の燃圧を所定のレギュレート圧に基づき調整することが可能な圧力レギュレート機能を有するものである高圧燃料供給システムに適用され、
   前記圧力センサにより検出された実燃圧が前記開弁圧まで上昇し、その後、該開弁圧よりも低下した場合に、その圧力低下した状態での実燃圧を取得する圧力取得手段と、
   前記圧力取得手段により取得した実燃圧が、前記閉弁圧よりも大きくかつ前記レギュレート圧を含む範囲で定められた所定領域に入っている場合に、前記圧力開放弁が開弁状態になっていると判定し、同実燃圧が前記所定領域に入っていない場合に、前記圧力開放弁が閉弁状態になっていると判定する開弁判定手段と、
   を備えることを特徴とする高圧燃料制御装置。
2. 前記蓄圧配管内における目標燃圧を設定し、前記実燃圧が、前記設定した目標燃圧に一致するように前記燃料ポンプによる燃料吐出量を制御する燃圧制御手段を備え、
   前記開弁判定手段は、前記圧力取得手段により取得した実燃圧が前記所定領域に入っている場合において、前記目標燃圧が前記所定領域外で設定されていれば、前記圧力開放弁が開弁状態になっていると判定し、同目標燃圧が前記所定領域内で設定されていれば、前記圧力開放弁の閉弁判定を保留する請求項１に記載の高圧燃料制御装置。
3. 前記開弁判定手段は、前記圧力取得手段により取得した実燃圧が前記所定領域に入っておりかつ前記目標燃圧が前記所定領域内で設定されていることにより前記圧力開放弁の閉弁判定が保留された場合に、前記目標燃圧を前記所定領域外に変更し、その変更後における前記実燃圧に基づいて前記圧力開放弁の閉弁判定を再び実施する請求項２に記載の高圧燃料制御装置。
4. 前記燃料ポンプは、エンジンの回転により駆動される機械式ポンプであり、
   前記レギュレート圧は、前記エンジンの回転速度が高いほど高圧側に移行するものであり、
   前記開弁判定手段は、前記エンジンの回転速度が高いほど前記レギュレート圧が高圧側に移行することを加味して、前記所定領域を可変に設定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の高圧燃料制御装置。
5. 前記エンジンの第１回転領域では前記レギュレート圧が前記閉弁圧よりも高く、前記第１回転領域よりも低回転側の第２回転領域では前記レギュレート圧が前記閉弁圧よりも低くなる高圧燃料供給システムに適用され、
   前記開弁判定手段は、エンジン回転速度が前記第１回転領域に入っていることを条件に、前記圧力開放弁の開弁判定を実施する請求項４に記載の高圧燃料制御装置。

Images