JP2015166579A - コモンレールの圧力異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コモンレールにおける圧力異常の有無を高い精度で判定することが可能なコモンレールの圧力異常判定装置を提供する。【解決手段】燃料噴射システム２０は、コモンレール２１と、燃料噴射弁２２と、サプライポンプ２３と、制御弁２５と、圧力センサー３１と、を備える。ＥＣＵ３０は、圧力センサー３１の検出値が目標値となるように制御弁２５の開度を制御する。ＥＣＵ３０は、サプライポンプ２３の駆動量であるエンジン１０の回転数、制御弁２５の開度、サプライポンプ２３が圧送する燃料の温度、及び、燃料噴射弁２２による燃料噴射量を取得し、これらをパラメーターに含むモデルを用い、コモンレール２１内の燃料圧力の推定し、その推定値と目標値との乖離が許容範囲外であることを条件の１つとして、コモンレール２１における圧力異常の有無を判定する。【選択図】図１

Description

本開示の技術は、コモンレールにおける圧力異常の有無を判定するコモンレールの圧力異常判定装置に関する。

従来から、例えば特許文献１のように、ディーゼルエンジンに搭載される燃料噴射システムとして、コモンレールに蓄圧された燃料を燃料噴射弁から噴射するコモンレール式の燃料噴射システムが知られている。コモンレール式の燃料噴射システムは、燃料タンク内の燃料をコモンレールへ圧送するサプライポンプと、サプライポンプからコモンレールへの燃料の圧送量を制御する制御弁と、コモンレール内の燃料の圧力である燃料圧力を検出する圧力センサーと、を備えている。燃料噴射システムでは、圧力センサーの検出値が目標値になるように制御弁の開度がフィードバック制御される。そして、コモンレールに圧送された燃料の過剰分は、コモンレールに取り付けられた圧力逃がし弁を通じて燃料タンクへと還流される。

ところで、近年では、コモンレール内の圧力に応じて開閉する機械式の圧力逃がし弁が対応可能な圧力よりも高い圧力までコモンレールの高圧化が進んでいる。そのため、圧力逃がし弁には、圧力センサーの検出値に応じて開閉が制御される電子制御式の圧力逃がし弁が採用されている。

特開２０１３−２４１７４号公報

電子制御式の圧力逃がし弁は圧力センサーの検出値に応じて開閉が制御されるため、圧力センサーの検出値に異常が生じると、コモンレールの燃料圧力が目標値と大きく異なる圧力異常が生じる。そのため、圧力センサーの検出値に異常が生じたとしても、コモンレールにおける圧力異常の有無を高い精度で判定可能な技術が望まれている。なお、こうした要望は、コモンレールに機械式の圧力逃がし弁が取り付けられた場合も共通する。

本開示の技術は、コモンレールにおける圧力異常の有無を高い精度で判定することが可能なコモンレールの圧力異常判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するコモンレールの圧力異常判定装置は、燃料を圧送するサプライポンプと、前記サプライポンプの圧送量を制御する制御弁と、前記サプライポンプが圧送した燃料を蓄えるコモンレールと、前記コモンレール内の燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記コモンレールにおける燃料の圧力である燃料圧力を検出する圧力センサーと、を備えて前記圧力センサーの検出値が目標値となるように前記制御弁の開度をフィードバック制御する燃料噴射システムに適用され、前記コモンレールにおける圧力異常の有無を判定するコモンレールの圧力異常判定装置であって、前記サプライポンプの駆動量、前記制御弁の開度、前記サプライポンプが圧送する燃料の温度、及び、前記燃料噴射弁が噴射する燃料の目標噴射量をパラメーターとする多変量解析から構築された前記燃料圧力を表すモデルと、前記パラメーターの取得値とを用い、前記燃料圧力を推定する推定部と、前記推定部による推定値と前記目標値との乖離が許容範囲外であることを条件の１つとして前記コモンレールに対する異常判定を行う判定部と、を備える。

上記構成によれば、燃料の温度はサプライポンプが吐出する燃料の動粘度に関わる要素であることから、サプライポンプの駆動量、制御弁の開度、及び燃料の温度は、サプライポンプの吐出量、すなわちコモンレールにおける燃料の増加量に関わる要素である。一方、目標噴射量はコモンレールにおける燃料の減少量に関わる要素である。

そのため、サプライポンプの駆動量、燃料の温度、制御弁の開度、及び、目標噴射量をパラメーターとして含むモデルを用いて演算される燃料圧力の推定値は、圧力センサーの検出値に依存せず、また、実際の燃料圧力に対する精度が高い。こうした推定値と目標値との乖離に基づいてコモンレールにおける圧力異常の有無が判定されることで判定結果に対する精度が高まる。

上記コモンレールの圧力異常判定装置において、前記判定部は、前記乖離が前記許容範囲外である状態が所定時間継続していることを前記条件に含むことが好ましい。
上記構成のように、乖離が許容範囲外である状態が所定時間継続していることをさらなる条件とすることで、上記乖離に基づく異常判定に対する信頼度が高まる。

上記コモンレールの圧力異常判定装置において、前記判定部は、前記フィードバック制御において算出される積分項の値が許容範囲外であることを前記条件に含むとよい。
積分項は、燃料圧力の目標値と検出値との偏差の積算値に対して積分ゲインを乗算した値である。上記構成によれば、積分項の値が許容範囲外にある場合は、圧力センサーの検出値に異常が生じ、目標値に対して検出値が大きい状態あるいは小さい状態が継続していると考えられる。そのため、推定値と目標値との乖離だけでなく、積分項の値を加味したうえで圧力異常の有無が判定されることにより、異常判定に対する信頼度がより高まる。

上記コモンレールの圧力異常判定装置において、前記判定部は、前記積分項の値が前記許容範囲外である状態が所定時間継続していることを前記条件に含むことが好ましい。
上記構成によれば、積分項の値が所定時間内に改善されない場合に異常判定がなされる。その結果、積分項の値に基づく異常判定に対する信頼度がさらに高まる。

上記コモンレールの圧力異常判定装置において、前記判定部は、バッテリーの出力電圧、エンジン回転数、及び、エンジンを冷却する冷却水温度の少なくとも１つに基づいて、前記燃料圧力が安定しているか否かを判定し、前記燃料圧力が安定していることを前記条件に含むことが好ましい。

上記構成によれば、コモンレール内の燃料圧力が安定しているときにコモンレールにおける圧力異常の有無が判定される。その結果、コモンレールの異常判定に対する信頼度がより一層高まる。

本開示の技術におけるコモンレールの圧力異常判定装置を具体化した一実施形態を搭載した燃料噴射システムの概略構成を示す概略構成図である。 第１判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 第２判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 第３判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 異常判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１〜図５を参照して、本開示におけるコモンレールの圧力異常判定装置の一実施形態についてその判定方法とともに説明する。
図１に示されるように、コモンレール式の燃料噴射システム２０は、ディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という。）の各気筒１１に対し、コモンレール２１内の燃料を噴射する燃料噴射弁２２を有する。コモンレール２１には、サプライポンプ２３から燃料が圧送される。

サプライポンプ２３は、エンジン１０の駆動力が伝達される駆動軸を有する機械式のポンプである。サプライポンプ２３は、燃料タンク２４内の燃料を加圧し、その加圧した燃料をコモンレール２１に圧送する。サプライポンプ２３は、サプライポンプ２３の吸入量、あるいは、サプライポンプ２３からの吐出量を制限することでサプライポンプ２３からコモンレール２１への燃料の圧送量を制御する制御弁２５を備える。

コモンレール２１には、減圧弁２６が取り付けられている。減圧弁２６は、開状態にあるときにコモンレール２１内の燃料の一部を燃料タンク２４へと還流することでコモンレール２１内を減圧する。燃料噴射弁２２の開閉、サプライポンプ２３の制御弁２５の開度、減圧弁２６の開閉、これらはＥＣＵ３０によって制御される。

ＥＣＵ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、不揮発性メモリー（ＲＯＭ）、及び揮発性メモリー（ＲＡＭ）を有するマイクロコンピューターを中心に構成されている。
ＥＣＵ３０は、各種センサーから入力される検出信号に基づいて各種情報を所定の制御周期で取得する。ＥＣＵ３０は、圧力センサー３１からの検出信号によりコモンレール２１内の燃料の圧力である燃料圧力の検出値である圧力検出値Ｐｆを取得する。ＥＣＵ３０は、燃料温度センサー３２からの検出信号により燃料タンク２４からサプライポンプ２３へ流れる燃料の温度である燃料温度Ｔｆを取得する。ＥＣＵ３０は、開度センサー３３からの検出信号により制御弁２５の開度Ａを取得する。ＥＣＵ３０は、回転数センサー３４からの検出信号によりエンジン回転数Ｎｅを取得する。ＥＣＵ３０は、冷却水センサー３５からの検出信号によりエンジン１０を冷却する冷却水の温度である冷却水温度Ｔｗを取得する。ＥＣＵ３０は、アクセルセンサー３６からの検出信号によりアクセル開度ＡＣＣを取得する。ＥＣＵ３０は、電圧センサー３７からの検出信号によりバッテリーの出力電圧Ｅを取得する。

ＥＣＵ３０の噴射制御部４０は、各燃料噴射弁２２の駆動を制御する。噴射制御部４０は、例えばエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＣＣに基づいて目標噴射量Ｑｆを演算する。そして、噴射制御部４０は、エンジン回転数Ｎｅに基づいて選択される燃料噴射弁２２から目標噴射量Ｑｆだけの燃料が噴射されるように圧力検出値Ｐｆに基づき燃料噴射弁２２を駆動する。

ＥＣＵ３０の開度制御部４１は、圧力検出値Ｐｆに基づくフィードバック制御により制御弁２５の開度Ａを制御することで、コモンレール２１内の燃料の圧力を予め定めた一定値である目標値ｔＰｆに制御する。開度制御部４１は、目標値ｔＰｆと圧力検出値Ｐｆとの偏差に基づく目標開度ｔＡへと制御弁２５の開度Ａを制御する。

ＥＣＵ３０の減圧弁制御部４２は、減圧弁２６の開閉を制御し、圧力検出値Ｐｆが最大許容値Ｐｆｍａｘよりも高いときに減圧弁２６を開状態に制御する。
ＥＣＵ３０の推定部４３は、燃料圧力の推定値である圧力推定値Ｐｅｓを演算する。推定部４３は、サプライポンプ２３が機械式のポンプであることから、エンジン回転数Ｎｅをサプライポンプ２３の駆動量として扱う。推定部４３は、エンジン回転数Ｎｅ、燃料温度Ｔｆ、目標噴射量Ｑｆ、制御弁２５の開度Ａ、これらをパラメーターとするモデルに各値を代入することにより、圧力推定値Ｐｅｓを演算する。モデルは、エンジン１０に対して行った各種実験の結果から得られた燃料圧力と各種パラメーターとに基づいて多変量解析を行い、その解析結果から構築されたモデルである。

エンジン回転数Ｎｅ及び制御弁２５の開度Ａは、サプライポンプ２３からコモンレール２１への燃料の圧送量に関するパラメーターである。燃料温度Ｔｆは、サプライポンプ２３に流入する燃料の動粘度に関わる要素であり、これもまたコモンレール２１に対する燃料の圧送量に関するパラメーターである。目標噴射量Ｑｆは、コモンレール２１における燃料の減少量に関するパラメーターである。すなわち、上記の各種パラメーターは、コモンレール２１における燃料の増減量に関わる要素である。

ＥＣＵ３０の第１判定部４４は、圧力推定値Ｐｅｓと目標値ｔＰｆとの乖離に基づいてコモンレール２１における圧力異常の有無を判定し、その判定結果を示す値を第１フラグＦ１に設定する第１判定処理を実行する。

第１判定部４４は、目標値ｔＰｆが予め定めた一定値であることから、圧力推定値Ｐｅｓと目標値ｔＰｆとの乖離を示す第１判定値として圧力推定値Ｐｅｓをそのまま用いる。第１判定部４４は、圧力推定値Ｐｅｓが下限許容値ＰｅｓＬよりも大きく且つ上限許容値ＰｅｓＨよりも小さい許容範囲内であるか否かを判断する。下限許容値ＰｅｓＬ及び上限許容値ＰｅｓＨは、エンジン１０に対して予め行った各種実験の結果に基づいて設定される値であり、第１判定値に基づきコモンレール２１における圧力異常の有無を判定するための値である。

圧力推定値Ｐｅｓが許容範囲内である場合、第１判定部４４は、コモンレール２１に圧力異常が生じていないものとして、第１計時部である第１カウンター４５のカウント値Ｃ１をリセットするとともに第１フラグＦ１の値を「０」に設定する。圧力推定値Ｐｅｓが許容範囲外である場合、第１判定部４４は、第１カウンター４５のカウント値Ｃ１をインクリメントする。第１判定部４４は、以後の制御周期において得られる圧力推定値Ｐｅｓが許容範囲外であるうちはカウント値Ｃ１をインクリメントし続ける。第１判定部４４は、カウント値Ｃ１が上限値Ｃ１ｍａｘを超えると、コモンレール２１に圧力異常が生じていると判定して、第１フラグＦ１の値を「１」に設定する。なお、第１計時部は、圧力推定値Ｐｅｓが許容範囲外である状態を計時できればよく、カウンターに限られない。

ＥＣＵ３０の第２判定部４６は、開度制御部４１にて演算される積分項の値を第２判定値Ｉとして取得する。そして、第２判定部４６は、第２判定値Ｉに基づいてコモンレール２１における圧力異常の有無を判定し、その判定結果を示す値を第２フラグＦ２に設定する第２判定処理を実行する。

第２判定部４６は、第２判定値Ｉが下限許容値ＩＬよりも大きく且つ上限許容値ＩＨよりも小さい許容範囲内であるか否かを判断する。下限許容値ＩＬ及び上限許容値ＩＨは、エンジン１０に対して予め行った各種実験の結果に基づいて設定される値であり、第２判定値Ｉに基づきコモンレール２１における圧力異常の有無を判定するための値である。

第２判定値Ｉが許容範囲内である場合、第２判定部４６は、コモンレール２１に圧力異常が生じていないものとして、第２計時部である第２カウンター４７のカウント値Ｃ２をリセットするとともに第２フラグＦ２の値を「０」に設定する。第２判定値Ｉが許容範囲外である場合、第２判定部４６は、第２カウンター４７のカウント値Ｃ２をインクリメントする。第２判定部４６は、以後の制御周期において得られる第２判定値Ｉが許容範囲外であるうちはカウント値Ｃ２をインクリメントし続ける。そして、第２判定部４６は、カウント値Ｃ２が上限値Ｃ２ｍａｘを超えると、コモンレール２１に圧力異常が生じていると判定して、第２フラグＦ２の値を「１」に設定する。なお、第２計時部は、第２判定値Ｉが許容範囲外である状態を計時できればよく、カウンターに限られない。

ＥＣＵ３０の第３判定部４８は、コモンレール２１における圧力異常の有無を判定するうえで、ＥＣＵ３０の動作及びコモンレール２１内の燃料圧力が安定しているか否か判定し、その判定結果を示す値を第３フラグＦ３に設定する第３判定処理を実行する。第３判定部４８は、バッテリーの出力電圧Ｅ、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗに基づいて第３判定処理を実行する。

第３判定部４８は、出力電圧Ｅが所定の必要電圧Ｅｎよりも高いか否かを判断する。出力電圧Ｅが必要電圧Ｅｎよりも低い場合は、例えば、ＥＣＵ３０の対する電力供給が不十分であり、ＥＣＵ３０の動作が不安定であることが想定される。また例えば、運転者がキーオン操作をしているにも関わらずエンジン１０が始動しないことでサプライポンプ２３の吐出量が不安定であり、これにともないコモンレール２１内の燃料圧力、すなわち燃料噴射量が不安定であることが想定される。出力電圧Ｅは、ＥＣＵ３０の動作が安定しているか否か、及び、エンジン１０の状態に基づいてコモンレール２１内の燃料圧力が安定しているか否かを判断するための値である。

第３判定部４８は、エンジン回転数Ｎｅが所定の必要回転数Ｎｅｎよりも大きいか否かを判断する。サプライポンプ２３の吐出量が安定するうえでは、サプライポンプ２３がある程度の駆動量で駆動されることが必要である。エンジン回転数Ｎｅは、コモンレール２１内の燃料圧力が安定しているか否かをサプライポンプ２３の駆動量に基づいて判断するための値である。

第３判定部４８は、冷却水温度Ｔｗが下限温度ＴｗＬよりも高いか否かを判断する。冷却水温度Ｔｗが下限温度ＴｗＬよりも低い場合、エンジン１０は冷間始動直後にある。このとき、エンジン１０は、エンジンオイルの粘度に起因する抵抗が高い状態で駆動されている。こうした状況においては、エンジン回転数Ｎｅが不安定であるため、サプライポンプ２３の吐出量も不安定になりやすい。すなわち、冷却水温度Ｔｗは、サプライポンプ２３の駆動環境に基づいてコモンレール２１内の燃料圧力が安定しているか否かを判断するための値である。

第３判定部４８は、上述した出力電圧Ｅ、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗ、これらに関する要件のいずれか１つでも満たされないとき、ＥＣＵ３０の動作あるいはコモンレール２１内の燃料圧力が不安定であるものとして第３フラグＦ３の値に「０」を設定する。第３判定部４８は、上述した出力電圧Ｅ、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗ、これらに関する要件の全てが満たされるとき、ＥＣＵ３０の動作及びコモンレール２１内の圧力が安定しているものとして第３フラグＦ３の値に「１」を設定する。

ＥＣＵ３０の異常判定部４９は、第１〜第３フラグＦ１〜Ｆ３の値に基づいてコモンレール２１における圧力異常の有無を判定する異常判定処理を行う。異常判定部４９は、第１〜第３フラグＦ１〜Ｆ３の値の少なくとも１つが「０」である場合、コモンレール２１内の燃料圧力が正常であるという正常判定を行う。異常判定部４９は、第１〜第３フラグＦ１〜Ｆ３の値の全てが「１」である場合、コモンレール２１内の燃料圧力が異常であるという異常判定を行う。

ＥＣＵ３０のランプ駆動部５０は、異常判定処理において異常判定がなされると、例えば警報ランプ５１を点灯させることなどにより、コモンレール２１の圧力異常を運転者に通知する。なお、警報ランプ５１の点灯は、圧力異常にともなうメンテナンスを行った作業者によって解除される。

推定部４３，第１判定部４４、第２判定部４６、第３判定部４８、異常判定部４９、及びランプ駆動部５０は、コモンレールの圧力異常判定装置を構成する。
ＥＣＵ３０は、異常判定処理において異常判定がなされると保護動作を行う。保護動作は、エンジン１０やコモンレール２１を保護する動作である。保護動作においてＥＣＵ３０は、開度制御部４１を通じて制御弁２５の開度を制御することにより、サプライポンプ２３からコモンレール２１への燃料の圧送量を制限する。これにより、コモンレール２１内が減圧されるため、コモンレール２１に対する機械的な負荷が軽減されるとともにエンジン１０の出力が制限される。

図２を参照して、第１判定部４４が実行する第１判定処理の処理手順について説明する。第１判定処理は、エンジン１０が始動すると所定の制御周期毎に繰り返し行われる。エンジン１０の始動時、第１カウンター４５のカウント値Ｃ１の値はリセットされ、第１フラグＦ１の値は「０」に設定される。

図２に示されるように、ＥＣＵ３０は、最初のステップＳ１１において、エンジン回転数Ｎｅ、燃料温度Ｔｆ、目標噴射量Ｑｆ、制御弁２５の開度Ａ、及び圧力検出値Ｐｆを含む各種情報を取得する。次のステップＳ１２においてＥＣＵ３０は、ステップＳ１１にて取得した各値をモデルに代入することにより圧力推定値Ｐｅｓを演算する。

次に、ＥＣＵ３０は、圧力推定値Ｐｅｓが許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。圧力推定値Ｐｅｓが許容範囲内である場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、カウント値Ｃ１をリセットしたのち（ステップＳ１４）、第１フラグＦ１の値に「０」に設定し（ステップＳ１５）、一連の処理を一旦終了する。

一方、圧力推定値Ｐｅｓが許容範囲外である場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、ＥＣＵ３０は、カウント値Ｃ１をインクリメントしたのち（ステップＳ１６）、カウント値Ｃ１が上限値Ｃ１ｍａｘよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１７）。

カウント値Ｃ１が上限値Ｃ１ｍａｘ以下である場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１５の処理に移行する。カウント値Ｃ１が上限値Ｃ１ｍａｘよりも大きい場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、第１フラグＦ１の値を「１」に設定し（ステップＳ１８）、一連の処理を一旦終了する。

図３を参照して、第２判定部４６が実行する第２判定処理について説明する。第２判定処理は、エンジン１０が始動すると所定の制御周期毎に繰り返し行われる。エンジン１０の始動時、第２カウンター４７はカウント値Ｃ２の値がリセットされ、第２フラグＦ２の値は「０」に設定される。

図３に示されるように、ＥＣＵ３０は、最初のステップＳ２１において、開度制御部４１にて演算される積分項の値を第２判定値Ｉとして取得する。次のステップＳ２２においてＥＣＵ３０は、第２判定値Ｉが許容範囲に含まれているか否かを判断する。

第２判定値Ｉが許容範囲内である場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、第２カウンター４７のカウント値Ｃ２をリセットしたのち（ステップＳ２３）、第２フラグＦ２の値を「０」に設定し（ステップＳ２４）、一連の処理を一旦終了する。

一方、第２判定値Ｉが許容範囲外である場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、ＥＣＵ３０は、第２カウンター４７のカウント値Ｃ２をインクリメントし（ステップＳ２５）、カウント値Ｃ２が上限値Ｃ２ｍａｘよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２６）。

カウント値Ｃ２が上限値Ｃ２ｍａｘ以下である場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２４の処理に移行する。カウント値Ｃ２が上限値Ｃ２ｍａｘよりも大きい場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、第２フラグＦ２の値を「１」に設定し（ステップＳ２７）、一連の処理を一旦終了する。

図４を参照して、第３判定部４８が実行する第３判定処理について説明する。第３判定処理は、エンジン１０が始動すると所定の制御周期毎に繰り返し行われる。エンジン１０の始動時、第３フラグＦ３の値は「０」に設定される。

図４に示されるように、ＥＣＵ３０は、最初のステップＳ３１において、バッテリーの出力電圧Ｅ、エンジン回転数Ｎｅ、及び冷却水温度Ｔｗを含む各種情報を取得する。次のステップＳ３２においてＥＣＵ３０は、ステップＳ３１にて取得した各値に基づいて、ＥＣＵ３０の動作及びコモンレール２１内の燃料圧力が安定しているか否かを判定する。

ＥＣＵ３０の動作及びコモンレール２１内の燃料圧力の双方が安定している場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、第３フラグＦ３の値を「１」に設定して（ステップＳ３３）一連の処理を一旦終了する。ＥＣＵ３０の動作及びサプライポンプ２３の吐出量の少なくとも一方が不安定である場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、ＥＣＵ３０は、第３フラグＦ３の値を「０」に設定して（ステップＳ３４）一連の処理を一旦終了する。

図５を参照して、異常判定部４９が実行する異常判定処理について説明する。異常判定処理は、エンジン１０の始動で開始され、コモンレール２１の異常判定で終了する。
図５に示されるように、ＥＣＵ３０は、最初のステップＳ４１において、第１フラグＦ１の値が「１」であるか否かを判断する。第１フラグＦ１の値が「１」であった場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、次のステップＳ４２において第２フラグＦ２の値が「１」であるか否かを判断する。第２フラグＦ２の値が「１」であった場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、次のステップＳ４３において第３フラグＦ３の値が「１」であるか否かを判断する。そして、第３フラグＦ３の値が「１」であった場合（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、コモンレール２１に対して異常判定を行い（ステップＳ４４）異常検出処理を終了する。ＥＣＵ３０は、コモンレール２１に対して異常判定がなされると、警報ランプ５１を点灯させるとともに保護動作を行う。

一方、第１フラグＦ１の値が「０」であった場合（ステップＳ４１：ＮＯ）、第２フラグＦ２の値が「０」であった場合（ステップＳ４２：ＮＯ）、第３フラグＦ３の値が「０」であった場合（ステップＳ４３：ＮＯ）、ＥＣＵ３０は、コモンレール２１に対して正常判定を行い（ステップＳ４５）、再びステップＳ４１の処理に移行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、コモンレール２１における圧力異常の有無を常時監視する。

次に、上述したコモンレールの圧力異常判定装置の作用について説明する。
上述した圧力異常判定装置においては、各種実験の結果に基づく多変量解析の解析結果から構築されたモデルに各種パラメーターが代入されることで圧力推定値Ｐｅｓが演算される。そして、圧力推定値Ｐｅｓに基づく第１判定値、本実施の形態では圧力推定値Ｐｅｓそのものに基づいて、コモンレール２１における圧力異常の有無が判定される。

上記各種パラメーターは、コモンレール２１に対する燃料の圧送量に関わるパラメーター、あるいは、コモンレール２１における燃料の減少量に関わるパラメーターである。このようにモデルには、コモンレール２１における燃料の増減量に関わる要素がパラメーターに設定されている。そのため圧力推定値Ｐｅｓは、圧力検出値Ｐｆに依存せず、また、実際の燃料圧力に対する精度が高い。こうした圧力推定値Ｐｅｓに基づいてコモンレール２１における圧力異常の有無が判定されることで判定結果に対する精度が高まる。

そのうえ、圧力推定値Ｐｅｓに基づいて異常判定がなされる条件には、圧力推定値Ｐｅｓが許容範囲外である状態が所定時間継続することが含まれる。すなわち、上記所定時間のうちに圧力推定値Ｐｅｓが改善されない場合に圧力推定値Ｐｅｓに基づく異常判定がなされる。これにより、圧力推定値Ｐｅｓに基づく異常判定に対する信頼度が高まる。

圧力異常判定装置は、第２判定値Ｉ、すなわち制御弁２５のフィードバック制御の演算過程で得られる積分項の値に基づいて、コモンレール２１における圧力異常の有無を判定する。積分項は、目標値ｔＰｆと圧力検出値Ｐｆとの偏差の積算値に対して積分ゲインを乗算したものである。そのため、圧力センサー３１に異常が生じると、目標値ｔＰｆと圧力検出値Ｐｆとの間にはマイナスあるいはプラスの偏差が生じ続け、その偏差が時間の経過にともなって蓄積されることで積分項の絶対値は大きくなる。こうした特性を有する積分項の値である第２判定値Ｉに基づいてコモンレール２１における圧力異常の有無が判定されることにより、コモンレール２１の異常判定に対する信頼度が高まる。

そのうえ、第２判定値Ｉに基づいて異常判定がなされる条件には、第２判定値Ｉが許容範囲外である状態が所定時間継続することが含まれる。すなわち、上記所定時間のうちに第２判定値Ｉの値が改善されない場合に第２判定値Ｉに基づく異常判定がなされる。これにより、第２判定値Ｉに基づく異常判定に対する信頼度が高まる。

圧力異常判定装置は、第３判定処理において、ＥＣＵ３０の動作、サプライポンプ２３の吐出量、これらが安定しているか否かを判断している。そして圧力異常判定装置は、第１判定処理及び第２判定処理において異常判定がなされ、且つ、ＥＣＵ３０の動作及びサプライポンプ２３の吐出量が安定していると判定された場合に、コモンレール２１に対する異常判定を確定する。すなわち、ＥＣＵ３０の動作が安定しており各種演算結果に対する信頼度が高いこと、また、サプライポンプ２３の吐出量が安定しておりコモンレール２１内の燃料圧力が安定していること、これらの条件が満たされているときにコモンレール２１に対する異常判定を確定する。その結果、圧力推定値Ｐｅｓの精度が高まることから、コモンレール２１の異常判定に対する信頼度がより一層高まる。

上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）コモンレール２１の燃料の増減量に関わる要素をパラメーターに含むモデルを構築し、このモデルに基づいて圧力推定値Ｐｅｓが演算される。その結果、圧力推定値Ｐｅｓに基づく判定結果に対する精度が高まる。

（２）異常判定の条件には、圧力推定値Ｐｅｓが許容範囲外である状態が継続することが含まれる。その結果、圧力推定値Ｐｅｓに基づく異常判定に対する信頼度が高まる。
（３）異常判定の条件には、目標値ｔＰｆと圧力検出値Ｐｆとの偏差に基づく積分項の値である第２判定値Ｉが許容範囲外であることが含まれる。その結果、コモンレール２１の異常判定に対する信頼度がさらに高まる。

（４）異常判定の条件には、第２判定値Ｉが許容範囲外である状態が継続することが含まれる。その結果、第２判定値Ｉに基づく異常判定に対する信頼度が高まる。
（５）異常判定の条件には、ＥＣＵ３０の動作及びサプライポンプ２３の吐出量の安定が含まれる。その結果、コモンレール２１の異常判定に対する信頼度が高まる。

（６）第１判定値と第２判定値Ｉとによって圧力検出値Ｐｆが常時監視される。そのため、圧力センサー３１の圧力検出値Ｐｆが徐々にずれた場合であっても、第１判定値と第２判定値Ｉとに基づいて圧力センサー３１の異常を検出することが可能である。

（７）コモンレール２１における圧力異常の有無を判定する他の方法としては、電源系統や圧力の検出が完全に独立した複数の圧力センサーをコモンレール２１に取り付ける。そして、これら複数の圧力センサーの検出値に基づいて検出値の確からしさを確認したうえで圧力センサーの検出値に基づいて圧力異常の有無を判定する方法がある。しかしながら、こうした方法を具体化すると、例えば配線やソフトウェアの構成等に起因してシステム全体の構成が複雑になってしまう。この点、上記圧力異常判定装置は、圧力センサー３１とは別の圧力センサーをコモンレール２１に設ける必要がないばかりか、判定に必要とされるパラメーターも例えば燃料噴射といった他の制御に用いられるパラメーターであるため、装置全体の構成が簡素化される。

（８）上記構成によれば、コモンレール２１に対して異常判定がなされると、コモンレール２１に対する燃料の圧送量を制限する保護動作が行われる。これにより、電子制御式及び機械式を含めた圧力逃がし弁によらずに燃料圧力の過度な上昇が抑えられる。

（９）また、機械式の圧力逃がし弁が不要となることで圧力逃がし弁に接続される配管等も必要なくなるため、燃料噴射システムの簡素化及びコストの低減が図られる。
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・第３判定部４８は、バッテリーの出力電圧Ｅ、エンジン回転数Ｎｅ、及び冷却水温度Ｔｗの少なくとも１つに基づいて、第３フラグＦ３の値を設定してもよい。

・第３判定部４８は、コモンレール２１内の燃料圧力に関わる要素に基づいて第３フラグＦ３の値を設定すればよい。そのため、第３判定部４８は、バッテリーの出力電圧Ｅ、エンジン回転数Ｎｅ、及び冷却水温度Ｔｗ以外の情報に基づいて第３フラグＦ３を設定してもよい。この情報としては、例えば、サプライポンプ２３が複数の制御モードを有するときにはその制御モード、減圧弁２６の開閉状態、その他エンジン１０の運転状態に関わる各種検出値、これらが挙げられる。

・第３判定部４８が割愛されてもよい。こうした構成においては、第１判定処理及び第２判定処理の双方において異常判定がなされた場合に、コモンレール２１に対する異常判定が確定する。

・第２判定部４６は、第２判定値Ｉが許容範囲外であることを以て第２フラグＦ２の値を「１」に設定してもよい。
・第２判定部４６が割愛されてもよい。こうした構成においては、第１判定処理及び第３判定処理の判定結果に基づいて、コモンレール２１に対する異常判定が確定する。

・第２判定部４６及び第３判定部４８が割愛されてもよい。こうした構成においては、第１判定処理の判定結果に基づいてコモンレール２１に対する異常判定が確定する。
・第１判定部４４は、圧力推定値Ｐｅｓが許容範囲外であることを以て第１フラグＦ１の値を「１」に設定してもよい。

・モデルにおいて、サプライポンプ２３の駆動量を示すパラメーターは、エンジン回転数Ｎｅに代えて、例えば、サプライポンプ２３の駆動軸の回転数そのものであってもよいし、サプライポンプ２３が電動式である場合には消費電力であってもよい。

・モデルにおいて、上述したパラメーター以外のパラメーターとしては、例えば、減圧弁２６の開閉状態を示す値、エンジンオイルの温度、コモンレール２１における燃料の温度等が挙げられる。減圧弁２６の開閉状態を示す値については、減圧弁２６が開閉式の弁である場合には開状態であるか否かに基づく値、減圧弁２６が開度調整可能な弁である場合には開度に基づく値、これらがパラメーターとして設定される。コモンレール２１における燃料の温度がパラメーターとして設定される場合には、コモンレール２１における燃料について動粘度などの情報が得られることで圧力推定値Ｐｅｓの精度も高まる。

・ＥＣＵ３０は、圧力推定値Ｐｅｓをコモンレール２１に対する異常判定のみならず他の用途に用いてもよい。例えば、ＥＣＵ３０は、保護動作において、コモンレール２１内の圧力を圧力推定値Ｐｅｓとして燃料噴射弁２２を駆動してもよい。また例えば、ＥＣＵ３０は、保護動作において、圧力推定値Ｐｅｓに基づいて減圧弁２６の開閉を行ってもよいし、圧力推定値Ｐｅｓに基づいて制御弁２５のフィードバック制御を行ってもよい。

・目標値ｔＰｆは、一定の値に限らず、例えばエンジン回転数Ｎｅ及び目標噴射量Ｑｆに基づいて演算される値であってもよい。この場合、第１判定部４４は、圧力推定値Ｐｅｓと目標値ｔＰｆとの乖離を演算し、その演算した乖離と当該乖離について設定される許容範囲とに基づいて判定する。

Ｆ１…第１フラグ、Ｆ２…第２フラグ、Ｆ３…第３フラグ、１０…ディーゼルエンジン、１１…気筒、２０…燃料噴射システム、２１…コモンレール、２２…燃料噴射弁、２３…サプライポンプ、２４…燃料タンク、２５…制御弁、２６…減圧弁、３０…ＥＣＵ、３１…圧力センサー、３２…燃料温度センサー、３３…開度センサー、３４…回転数センサー、３５…冷却水温度センサー、３６…アクセルセンサー、３７…電圧センサー、４０…噴射制御部、４１…開度制御部、４２…減圧弁制御部、４３…推定部、４４…第１判定部、４５…第１カウンター、４６…第２判定部、４７…第２カウンター、４８…第３判定部、４９…異常判定部、５０…ランプ駆動部、５１…警報ランプ。

Claims (5)

1. 燃料を圧送するサプライポンプと、
   前記サプライポンプの圧送量を制御する制御弁と、
   前記サプライポンプが圧送した燃料を蓄えるコモンレールと、
   前記コモンレール内の燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記コモンレールにおける燃料の圧力である燃料圧力を検出する圧力センサーと、
   を備えて前記圧力センサーの検出値が目標値となるように前記制御弁の開度をフィードバック制御する燃料噴射システムに適用され、前記コモンレールにおける圧力異常の有無を判定するコモンレールの圧力異常判定装置であって、
   前記サプライポンプの駆動量、前記制御弁の開度、前記サプライポンプが圧送する燃料の温度、及び、前記燃料噴射弁が噴射する燃料の目標噴射量をパラメーターとする多変量解析から構築された前記燃料圧力を表すモデルと、前記パラメーターの取得値とを用い、前記燃料圧力を推定する推定部と、
   前記推定部による推定値と前記目標値との乖離が許容範囲外であることを条件の１つとして前記コモンレールに対する異常判定を行う判定部と、を備える
   コモンレールの圧力異常判定装置。
2. 前記判定部は、
   前記乖離が前記許容範囲外である状態が所定時間継続していることを前記条件に含む
   請求項１に記載のコモンレールの圧力異常判定装置。
3. 前記判定部は、
   前記フィードバック制御において算出される積分項の値が許容範囲外であることを前記条件に含む
   請求項１または２に記載のコモンレールの圧力異常判定装置。
4. 前記判定部は、
   前記積分項の値が前記許容範囲外である状態が所定時間継続していることを前記条件に含む
   請求項３に記載のコモンレールの圧力異常判定装置。
5. 前記判定部は、
   バッテリーの出力電圧、エンジン回転数、及び、エンジンを冷却する冷却水温度の少なくとも１つに基づいて、前記燃料圧力が安定しているか否かを判定し、前記燃料圧力が安定していることを前記条件に含む
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のコモンレールの圧力異常判定装置。

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