JP2015169135A - 燃料性状検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを停止することなく燃料性状を検出でき、燃料性状検出のためにコモンレールシステムの構成を変更する必要のない、燃料性状検出装置を提供する。【解決手段】コモンレール１０、燃料ポンプ２０及び調量弁２６を備えたコモンレールシステムにおいて、燃料温度を検出する温度センサ２８と、飽和点検出手段、燃料密度算出手段及び出力手段としての機能を有するＥＣＵ４０とを設ける。飽和点検出手段は、アイドル運転時に調量弁２６を介して燃料ポンプ２０からの燃料吐出量を増加させ、コモンレール１０内の燃料圧力が上昇しなくなる飽和点を検出する。燃料密度算出手段は、飽和点が検出されたときの調量弁２６の開口面積、燃料流量及び燃料圧力に基づき燃料密度を算出し、出力手段は、燃料密度と燃料温度とを燃料性状の測定データとして出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射弁からエンジンに噴射させるための高圧燃料を蓄積するコモンレールを備えたコモンレールシステムにおいて、燃料性状を検出するのに好適な燃料性状検出装置に関する。

車両のエンジンに燃料を噴射するためのシステムとして、燃料ポンプからコモンレールに高圧の燃料を供給することで、コモンレール内に高圧の燃料を蓄積し、その蓄積した高圧の燃料をエンジン各気筒に設けられた燃料噴射弁に供給する、コモンレールシステムが知られている。

そして、この種のコモンレールシステムにおいては、エンジンの運転停止時にコモンレールに設けられた減圧弁を開いて、コモンレール内の燃料圧力を低下させ、そのときの燃料圧の低下速度から燃料の性状を検出することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、コモンレールシステムにおいて、燃料性状を検出する装置としては、燃料ポンプからコモンレールへ圧送された燃料の一部をフィードポンプの吸入部に戻すリターン経路を設けたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

つまり、特許文献２に記載の燃料性状検出装置は、リターン経路に、燃料の通過を制限する流量制限手段（絞り）を設け、燃料が流量制限手段を通過するときの差圧から、燃料の性状を検出するように構成されている。

特開２０１３−１６０１１０号公報 特開２０１０−２２３１３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものでは、コモンレール内の燃料圧力を減圧する減圧弁を開放することから、燃料性状を検出できるのは、エンジンの運転を停止したときだけであり、エンジンの運転中に燃料性状を検出することができない。このため、燃料性状の検出頻度が低下し、例えば、給油直後に燃料性状が変化したことを検知することができない。

一方、特許文献２に記載のものは、アイドル運転時等、燃料ポンプからの吐出量が安定している状態であれば、エンジンの運転中にでも、燃料性状を検出することができる。しかし、特許文献２に記載のものでは、燃料性状を検出するために、リターン通路や流量制限手段を別途設ける必要があることから、装置構成が複雑になり、これらを備えていない一般的なコモンレールシステムには適用できない。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、エンジンの運転を停止することなく燃料性状を検出でき、しかも、燃料性状検出のために燃料ポンプからコモンレールへの燃料供給系の構成を既存のものから変更する必要のない、燃料性状検出装置を提供することを目的とする。

本発明の燃料性状検出装置は、コモンレールと燃料ポンプと調量弁とを備えたコモンレールシステムにおいて、燃料ポンプからコモンレールに供給される燃料の性状を検出するためのものであり、燃料温度検出手段、飽和点検出手段、燃料密度算出手段、及び、出力手段を備える。

ここで、燃料温度検出手段は、燃料の温度を検出する。
また、飽和点検出手段は、エンジンが定速状態で運転されているときに、調量弁を介して燃料ポンプからコモンレールへの燃料吐出量を漸次増量させることにより、コモンレール内の燃料圧力を上昇させて、燃料圧力が上昇しなくなる飽和点を検出する。

そして、燃料密度算出手段は、飽和点検出手段にて飽和点が検出されたときの調量弁の開口面積、燃料流量及び燃料圧力を表すパラメータに基づき、燃料の密度を算出する。
つまり、調量弁を介して、燃料ポンプからコモンレールへの燃料吐出量を増加させてゆくと、実際の燃料吐出量が燃料ポンプ内のプランジャ容積で決まる最大吐出量で飽和する。そして、その飽和点から、燃料吐出量を更に増加するよう調量弁を駆動しても、燃料吐出量が増加しなくなる。

また、燃料ポンプからの燃料吐出量を増加させれば、コモンレール内の燃料圧力も上昇するが、燃料ポンプからの燃料吐出量が最大吐出量で飽和すれば、その飽和点にて、コモンレール内の燃料圧力の上昇も停止する。

そこで、本発明では、燃料ポンプが定速駆動され、しかも、燃料噴射弁を介してコモンレールからエンジンに噴射供給される燃料量が略一定となるエンジンの定速運転時に、調量弁を介して、燃料ポンプからの燃料吐出量を漸次増量させ、コモンレール内の燃料圧力の上昇が停止した点を、飽和点として検出するのである。

そして、この飽和点では、調量弁を流れる燃料の流量Ｑを、調量弁の開口面積Ａだけでなく、プランジャ容積に基づき算出できる。
すなわち、図６に示すように、調量弁をオリフィスとして、燃料ポンプをモデル化すると、燃料流量Ｑは、調量弁に燃料を供給するフィードポンプからの燃料圧力Ｐ１と、オリフィス通過後の燃料圧力Ｐ２と、オリフィスの開口面積Ａと、燃料密度ρと、流量係数αとに基づき、次式（１）のように記述できる。

そして、上記（１）式において、流量係数αは、固定値であり、実験的に求めしておくことができ、燃料圧力Ｐ２は、燃料が調量弁を介してプランジャ側に流れ込むときのプランジャ側の圧力であるため、略一定の大気圧となる。

また、調量弁の開口面積Ａは、上記飽和点での調量弁への通電電流から求めることができ、燃料圧力Ｐ１は、フィードポンプを駆動するエンジンの回転速度から求めることができる。

また、燃料流量Ｑは、プランジャの移動によってコモンレールに圧送される燃料量であることから、プランジャの移動によって生じる全容積とプランジャによる燃料の圧送期間を特定するパラメータ（エンジンの回転速度等）とから求めることができる。

そこで、本発明では、上記（１）式に基づき燃料密度ρを求めるための演算式若しくは演算データ（マップ等）を予め設定しておき、上記飽和点での調量弁の開口面積Ａ、燃料流量Ｑ及び燃料圧力Ｐ１を表すパラメータ（具体的には、調量弁の通電電流やエンジンの回転速度等）を用いて、燃料密度ρを算出するのである。

そして、燃料密度算出手段にて燃料密度が算出されると、出力手段が、その算出された燃料密度と、燃料温度検出手段による燃料温度の検出結果とを、燃料性状を表す検出データとして出力する。

従って、本発明の燃料性状検出装置によれば、エンジンの運転を停止することなく、しかも、燃料ポンプからコモンレールへの燃料供給系に燃料性状検出用の構造物を別途設けることなく、燃料性状を検出することができるようになる。

また、本発明の燃料性状検出装置によれば、エンジンの運転中に、燃料の温度毎に燃料密度を測定できるので、その測定データから燃料性状を正確に求めることができ、燃料性状の検出精度を向上することができる。

実施形態のコモンレールシステム全体の構成を表す概略構成図である。 調量弁であるＳＣＶのＩ−Ｑ特性と減圧弁であるＰＲＶの通電時間ＴＱとの関係を表す説明図である。 ＥＣＵにて実行される燃料性状測定処理を表すフローチャートである。 調量弁としてＰＣＶを用いた場合の燃料ポンプの燃料圧送部の構成を表す説明図である。 調量弁であるＰＣＶのＴＦＦ−Ｑ特性と減圧弁であるＰＲＶの通電時間ＴＱとの関係を表す説明図である。 燃料密度を算出するために燃料ポンプをモデル化した計算用モデルを表す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
なお、本発明は、下記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、下記の実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。また、下記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、これは本発明の理解を容易にする目的で使用しており、本発明の技術的範囲を限定する意図ではない。

図１に示すように、本実施形態のコモンレールシステム２は、例えば、自動車用の４気筒のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）４に燃料を供給するためのものであり、高圧燃料を蓄えるコモンレール１０を備える。

コモンレール１０には、燃料タンク１２から汲み上げられた燃料が燃料ポンプ２０を介して高圧状態で供給され、コモンレール１０に蓄積された高圧燃料は、エンジン４の各気筒に設けられた燃料噴射弁３０を介して、各気筒の燃焼室内に噴射供給される。

燃料ポンプ２０は、燃料タンク１２から燃料を汲み上げるフィードポンプ２２と、フィードポンプ２２にて汲み上げられた燃料を高圧にしてコモンレール１０に吐出する燃料圧送部２４とを備える。

そして、フィードポンプ２２から燃料圧送部２４に至る燃料通路には、燃料圧送部２４に吸入される燃料吸入量（換言すれば燃料圧送部２４からの燃料吐出量）を調整する吸入調整弁（以下、ＳＣＶ（Suction Control Valve）という。）２６が設けられている。

なお、燃料圧送部２４は、エンジン４により回転駆動されるカムシャフトのカムの回転に伴いプランジャが往復移動することにより、ＳＣＶ２６を介して吸入した燃料を加圧し、デリバリバルブ（図示せず）を介してコモンレール１０に向けて吐出するものである。

また、燃料ポンプ２０には、燃料の温度を検出する温度センサ２８が設けられている。
また、コモンレール１０には、内部の燃料圧力（以下、コモンレール圧ともいう）を検出する圧力センサ１４、及び、内部の燃料を燃料タンク１２側へ溢流させることで内部の燃料圧力を減圧する減圧弁（以下、ＰＲＶ（Pressure Reducing Valve）という。）１６が設けられている。

また、エンジン４には、回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ３２、運転者によるアクセル操作量（アクセル開度ＡＣＣ）を検出するアクセルセンサ３４、冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ３６、吸入空気の温度（吸気温ＴＡ）を検出する吸気温センサ３８、等が設けられている。

そして、これら各センサからの検出信号は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を中心とするマイクロコンピュータにて構成された電子制御装置（以下、ＥＣＵという。）４０に入力される。

ＥＣＵ４０は、コモンレール１０に設けられた圧力センサ１４や、エンジン４に設けられた各種センサ３２，３４，３６，３８…から検出信号を取り込み、コモンレール圧や燃料噴射弁３０からの燃料噴射を制御する、制御処理を実行する。

なお、コモンレール圧制御処理は、エンジン４の運転状態に基づきコモンレール１０の目標圧力を算出し、圧力センサ１４にて検出されたコモンレール圧が目標圧力となるようＳＣＶ２６及びＰＲＶ１６を駆動制御するための処理である。

また、燃料噴射制御処理は、エンジン４の運転状態に基づき燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出し、その算出結果に応じて各気筒の燃料噴射弁３０に所定タイミングで所定の通電期間だけ通電することで、燃料噴射弁３０を通電期間に対応した所定期間開弁させて、各気筒に燃料を噴射供給させるための処理である。

また、ＥＣＵ４０は、こうした燃料噴射制御のための制御処理とは別に、エンジン４の定速運転時（具体的にはアイドル運転時）には、燃料性状を測定する燃料性状測定処理を実行する。つまり、ＥＣＵ４０は、燃料性状測定処理を実行することにより、本発明の燃料性状検出装置としても機能する。

この燃料性状測定処理では、図２に示すように、エンジン４のアイドル運転時に、ＳＣＶ２６への通電電流Ｉを変化させることで、ＳＣＶ２６を通過する燃料流量Ｑを徐々に増加させ、その増加に伴い上昇するコモンレール圧を、ＰＲＶ１６を介して減圧することで、コモンレール圧をアイドル運転時の目標圧力に保持させる。

そして、そのときのＰＲＶ１６の制御量である通電時間（開弁によりコモンレール１０内の燃料を溢流させる時間）ＴＱを検出することで、ＳＣＶ２６の通電電流の変化に伴う燃料吐出量の増加分と、ＰＲＶ１６の通電によりコモンレール１０から排出される燃料の減少分とが釣り合うときのＴＱ値を求め、最終的に、ＳＣＶ２６の通電電流Ｉを変化させてもＴＱ値が変化しなくなる飽和点を探索する。

つまり、ＳＣＶ１６の通電電流Ｉを変化させる（図２に示すＳＣＶ１６のＩ−Ｑ特性では、通電電流Ｉを減少させる）ことで、燃料圧送部２４からコモンレール１０に吐出される燃料吐出量を増加させてゆくと、その燃料吐出量が燃料圧送部２４のプランジャ容積で決まる最大吐出量で飽和することから、本実施形態では、その飽和点を、ＰＲＶ１６の通電時間ＴＱを用いて探索するのである。

また、探索した飽和点では、図５に示した燃料密度計算モデルが成り立ち、ＳＣＶ２６の開口面積Ａ、燃料流量Ｑ、及び、燃料圧力Ｐ１、若しくは、これら各値を表すパラメータが判れば、上記（１）式に基づき設定した演算式若しくはマップを用いて、燃料密度ρを算出することができる。

このため、燃料性状測定処理では、上記のように探索した飽和点でのＳＣＶ２６の開口面積Ａ、燃料流量Ｑ、及び、燃料圧力Ｐ１を、ＳＣＶ２６の通電電流Ｉやエンジン４の回転速度ＮＥ等を用いて算出し、その算出した各パラメータを用いて、燃料密度ρを算出する。

そして、そのように燃料密度ρが算出されると、温度センサ２８を介して燃料温度を検出し、その検出した燃料温度と燃料密度ρとを、燃料性状を表す検出データとして内蔵メモリ（不揮発性メモリ）に書き込む。

以下、このようにＥＣＵ４０にて実行される燃料性状測定処理について、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
図３に示すように、燃料性状測定処理では、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）にて、前回燃料密度を計測してから、燃料タンク１２への燃料の給油が実施されたか否かを判断し、給油が実施されていなければ、Ｓ１３０に移行する。

Ｓ１３０では、前回燃料密度を計測してから、燃料温度等が変化することが考えられる時間として予め設定された所定時間が経過したか否かを判断する。なお、Ｓ１３０の処理は、エンジン４を搭載した車両が所定距離以上走行されたか否かを判断するようにしてもよい。

そして、Ｓ１３０にて、前回燃料密度を計測した後、所定時間が経過していないと判断された場合には、当該燃料性状測定処理を一旦終了し、所定の待機時間経過後に、燃料性状測定処理を再開する。

一方、Ｓ１３０にて、前回燃料密度を計測した後、所定時間が経過したと判断されるか、或いは、Ｓ１１０にて、給油が実施されたと判断された場合には、Ｓ１２０に移行して、エンジン４がアイドル運転状態であり、その状態がエンジン４の回転速度ＮＥが安定するのに要する所定時間以上経過したか否かを判断する。

Ｓ１２０の処理は、エンジン４がアイドル運転状態になって、その状態が所定時間以上経過するまでの間、繰り返し実行される。
そして、Ｓ１２０にて、エンジン４のアイドル運転状態が所定時間以上経過したと判断されると、Ｓ１４０に移行して、ＥＣＵ４０の動作モードを、上述したコモンレール圧制御処理及び燃料噴射制御処理を実行する通常制御モードから、燃料密度計測モードに変更し、Ｓ１５０以降の燃料密度の計測動作を実施する。

すなわち、まずＳ１５０では、燃料密度計測カウンタ及びＰＲＶ１６の通電時間ＴＱの記録値（以下、ＴＱ記録値という。）に、それぞれ、初期値「０」を設定する。
そして、続くＳ１６０では、ＳＣＶ２６への通電電流量の指示値（以下、ＳＣＶ指示値という。）に、所定の更新値β（本実施形態では負の値）を加えることで、ＳＣＶ２６を所定量だけ開き、燃料ポンプ２０からコモンレール１０に吐出される燃料量（燃料吐出量）を増加させる。

次に、Ｓ１７０では、Ｓ１６０にてＳＣＶ指示値を更新すると、燃料ポンプ２０からの燃料吐出量が増加して、コモンレール圧が上昇するので、コモンレール圧を目標圧力に保持するようにＰＲＶ１６を制御する、コモンレール圧制御処理を開始する。

そして、Ｓ１８０では、Ｓ１７０で開始したコモンレール圧制御処理によって、コモンレール圧を目標圧力に保持できているか否かを判断し、コモンレール圧を目標圧力に保持できていなければ、Ｓ１９０に移行して、燃料密度計測カウンタが初期値「０」であるか否かを判断する。

Ｓ１９０にて、燃料密度計測カウンタは初期値「０」ではないと判断された場合には、Ｓ２００で、燃料密度計測カウンタ及びＴＱ記録値をクリアすることで、初期値「０」に設定し、Ｓ２１０に移行する。また、Ｓ１９０にて、燃料密度計測カウンタは初期値「０」であると判断された場合には、そのままＳ２１０に移行する。

Ｓ２１０では、コモンレール圧の目標圧力を、現在設定されている目標圧力（つまり前回値）に所定値γ（正の値）を加えることで、目標圧力が前回値よりも大きい値となるよう更新する。

そして、続くＳ２２０では、目標圧力の更新により、圧力センサ１４にて検出されるコモンレール圧（換言すればコモンレール１０内の実圧力）が、目標圧力に対応した所定値よりも小さくなったか否かを判断する。

Ｓ２２０にて、実圧力が所定値以上であると判断された場合には、ＰＲＶ１６を介してコモンレール１０内の燃料を排出できておらず、ＰＲＶ１６が正常動作していないと判断して、Ｓ２３０に移行する。

そして、Ｓ２３０では、ＰＲＶ１６が故障していることを内蔵メモリ（不揮発性メモリ）に書き込み、当該燃料性状測定処理を終了する。
また、Ｓ２２０にて、実圧力が所定値よりも小さいと判断された場合には、Ｓ１５０に移行して、Ｓ１５０以降の処理を再度実行する。

次に、Ｓ１８０にて、コモンレール圧を目標圧力に保持できていると判断されると、Ｓ２４０に移行して、コモンレール圧を目標圧力に保持可能な現在のＴＱ値を、ＴＱ記録値として内蔵メモリ（不揮発性メモリ）に書き込む。

そして、続くＳ２５０では、燃料密度計測カウンタをインクリメント（＋１）することにより、燃料密度計測カウンタのカウント値を更新する。また、続くＳ２６０では、Ｓ２４０にて今回記憶したＴＱ値と前回値との差が、コモンレール圧の飽和判定用の所定値を越えているか否かを判断する。

そして、ＴＱ値と前回値との差が、飽和判定用の所定値を越えている場合には、Ｓ１６０でのＳＣＶ指示値の更新に伴いコモンレール圧が上昇していると判断して、再度Ｓ１６０に移行し、逆に、ＴＱ値と前回値との差が所定値以下である場合には、Ｓ２７０に移行する。

Ｓ２７０では、現在、燃料ポンプ２０からの燃料吐出量が増加するようにＳＣＶ２６への通電電流Ｉを変化させても、燃料吐出量が増加しない飽和領域（図２に示すＩ−Ｑ特性の飽和点よりも左側の領域）にあるので、飽和点を見つけるために、ＳＣＶ指示値を、Ｓ１６０とは逆方向に更新する。

つまり、Ｓ２７０では、Ｓ１６０での更新値βよりも小さく、しかも、符号が異なる更新値δ（本実施形態では正の値）を、ＳＣＶ指示値に加えることで、ＳＣＶ指示値を更新する。

このようにＳＣＶ指示値を更新すると、ＳＣＶ２６が閉方向に駆動されて、燃料ポンプ２０からの燃料吐出量が減少するので、Ｓ２８０に移行して、Ｓ１７０で開始したコモンレール圧制御処理によってコモンレール圧を目標圧力に保持するのに必要なＰＲＶ１６のＴＱ値を読み込み、ＴＱ記録値として内蔵メモリ（不揮発性メモリ）に書き込む。

また、続くＳ２９０では、Ｓ２８０にて今回記憶したＴＱ値と前回値との差の絶対値が、コモンレール圧の飽和判定用の所定値を越えたか否かを判断することで、現在のＳＣＶ２６の通電電流Ｉは、図２に示す飽和点を通って、燃料流量Ｑを変化させることのできる調整可能領域に移動したか否かを判断する。

そして、Ｓ２９０にて、ＴＱ値と前回値との差の絶対値が所定値を越えていないと判断されると、再度Ｓ２７０に移行し、ＴＱ値と前回値との差の絶対値が所定値を越えたと判断されると、現在のＳＣＶ２６の通電電流Ｉは、図２に示す飽和点を通って、燃料流量Ｑを変化させることのできる調整可能領域に移動したものと判断して、Ｓ３００に移行する。

Ｓ３００では、ＳＣＶ指示値の前回値を、図２に示す飽和点を表す最終値（つまり飽和点でのＳＣＶ２６の通電電流Ｉ）として、内蔵メモリ（不揮発性メモリ）に記憶する。
そして、Ｓ３１０では、Ｓ３００にて記憶したＳＣＶ指示値の最終値と、ＳＣＶ２６のバルブ特性とに基づき、ＳＣＶ２６の開口面積Ａを算出する。

また、続くＳ３２０では、その算出した開口面積Ａと、エンジン４の回転速度ＮＥ及び燃料圧送部２４の特性から得られる燃料流量Ｑと、エンジン４の回転速度ＮＥ及びフィードポンプ２２の特性から得られる燃料圧力Ｐ１とを用いて、前述の（１）式から得られる演算式に基づき、燃料密度ρを算出する。

なお、燃料密度ρの計算は、上記のように開口面積Ａ、燃料流量Ｑ、燃料圧力Ｐ１を求めて、算出するようにしてもよく、これら各値に対応したパラメータ（ＳＣＶ２６の通電電流Ｉやエンジン４の回転速度ＮＥ等）を用いて、算出するようにしてもよい。

次に、Ｓ３３０では、温度センサ２８を介して燃料温度を検出し、その検出した燃料温度と燃料密度ρとを、燃料性状の測定値として、内蔵メモリ（不揮発性メモリ）に書き込み、Ｓ３４０に移行する。

そして、Ｓ３４０では、ＥＣＵ４０の動作モードを、燃料密度計測モードから、コモンレール圧制御処理及び燃料噴射制御処理を実行する通常制御モードに変更し、当該燃料性状測定処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のコモンレールシステムにおいては、燃料噴射制御用のＥＣＵ４０が、本発明の燃料性状検出装置として機能し、エンジン４が無負荷状態で定速運転されるアイドル運転時に、燃料性状測定処理を実行する。

この燃料性状測定処理では、燃料ポンプ２０内の調量弁であるＳＣＶ２６を介して、燃料ポンプ２０からコモンレール１０への燃料吐出量を段階的に増加させ、減圧弁であるＰＲＶ１６を介してコモンレール圧を目標圧力に制御する。

そして、燃料ポンプ２０からの燃料吐出量の増加に伴うコモンレール１０の圧力上昇を、ＰＲＶ１６の通電時間ＴＱにて監視し、コモンレール１０の圧力上昇が停止すると、燃料ポンプ２０からの燃料吐出量をより少ない変化量にて減少させることで、ＳＣＶ２６への通電電流により燃料吐出量を調整できなくなる飽和点を検出する。

また、この飽和点では、ＳＣＶ２６を通過する燃料流量Ｑを、ＳＣＶ２６の開口面積に基づき上記（１）式を用いて算出できるだけでなく、燃料圧送部２４を構成するプランジャにより圧送可能な燃料量（プランジャ容積）からも求めることができる。

そこで、燃料性状測定処理では、上記（１）式に基づき、燃料密度ρ算出用の計算式若しくはマップを予め設定しておき、ＳＣＶ２６の通電電流やエンジン４の回転速度等から、その演算式若しくはマップにおける変数である開口面積Ａ、燃料流量Ｑ、燃料圧力Ｐ１を特定して、燃料密度ρを算出する。

このため、本実施形態によれば、燃料密度ρと燃料温度とで特定される燃料性状を、エンジン４の運転を停止することなく測定することができる。また、燃料性状の検出のために、専用の燃料通路を設ける必要がないので、燃料性状検出用の燃料通路のないコモンレールシステムであっても、燃料性状を検出することができる。

また、燃料温度と燃料密度とを燃料性状の測定結果として記憶するため、燃料温度によって燃料密度が変化しても、燃料性状を正確に検出することができるようになり、燃料性状の検出精度を確保することができる。

また更に、本実施形態では、ＳＣＶ２６を介して燃料ポンプ２０からコモンレール１０への燃料吐出量を増加させた際に、ＰＲＶ１６を介してコモンレール圧を目標圧力に制御できないときには、ＰＲＶ１６の故障判定を行う。

この故障判定は、コモンレール１０の目標圧力を変化させることにより行い、目標圧力を変化させても、ＰＲＶ１６にてコモンレール圧を変化させることができない場合に、ＰＲＶ１６が故障したことを判定する。

従って、本実施形態のコモンレールシステムによれば、燃料性状を測定することができるだけでなく、燃料性状の測定時にＰＲＶ１６の故障判定も実施できるので、コモンレールシステムの信頼性を高めることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、燃料ポンプ２０内に、燃料吸入弁であるＳＣＶ２６が設けられていて、ＳＣＶ２６への通電電流を制御することで、燃料ポンプからコモンレールへの燃料吐出量を増加させて、燃料密度ρを算出するものとして説明した。

しかし、コモンレール１０に高圧燃料を供給する燃料ポンプ２０には、ＳＣＶ２６に代えて、図４に示すように、燃料圧送部２４からの燃料の圧送開始タイミングを調整することで、燃料吐出量を調整する吐出量制御弁（以下、ＰＣＶ（Pump Control Valve））６０を備えたものも知られている。

そして、本発明は、燃料ポンプ２０内にＰＣＶ６０が設けられたコモンレールシステムであっても、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。
つまり、ＰＣＶ６０は、図４（ａ）に示すように、エンジン４の回転により加圧室５２内を往復動するプランジャ５０が、燃料の吸入方向に移動しているときに、弁体６２が開弁位置に制御されることにより、フィードポンプ２２より供給される燃料を加圧室内に流入させる。

また、ＰＣＶ６０は、図４（ｂ）に示すように、プランジャ５０が燃料を加圧する方向に移動しているときに、所定タイミングで弁体６２が燃料の吸入通路を閉じることで、プランジャ５０による燃料の加圧を開始させ、これにより加圧室５２内に発生した高圧燃料を、デリバリバルブ５６を介してコモンレール１０へ送出させる。

従って、エンジン４のアイドル運転時に、図５に示すように、ＰＣＶ６０の閉弁タイミングＴＦＥを徐々に早めて行けば、上記実施形態と同様、燃料ポンプ２０からの燃料吐出量を段階的に増加させて、コモンレール圧が上昇しなくなる飽和点を検出することができる。

そして、この場合、飽和点での燃料流量Ｑを特定するためのプランジャ容積は、加圧室５２内でプランジャが燃料を加圧する期間に応じて変化することから、その加圧期間とエンジン４の回転速度とから、燃料流量Ｑを求めるようにすれば、上記実施形態と同様に、上記（１）式に基づき燃料密度ρを求めることができる。

次に、上記実施形態では、エンジン４のアイドル運転時に燃料密度ρを測定するために、燃料ポンプ２０からの燃料吐出量を増加させた際には、ＰＲＶ１６を介して、コモンレール１０から燃料を排出させることで、コモンレール圧を目標圧に保持するものとして説明した。

しかし、コモンレールシステムには、コモンレール１０にＰＲＶ１６が設けられておらず、コモンレール圧の制御は燃料ポンプ２０からの燃料吐出量だけで調整するように構成されたものも知られている。

このようなコモンレールシステムにおいては、燃料ポンプ２０からの燃料吐出量を増加させた際には、コモンレール圧が上昇するが、その上昇したコモンレール圧を検出して、コモンレール圧が上昇しなくなった点を飽和点として検出するようにすればよい。

つまり、コモンレール１０にＰＲＶ１６が設けられていないコモンレールシステムであっても、上述した飽和点は検出可能であるため、上記実施形態と同様に、本発明を適用して、燃料密度ρ（延いては燃料性状）を測定することができる。

また、上記実施形態では、燃料密度の測定は、エンジン４のアイドル運転時に行うものとして説明したが、エンジン４が定速運転していれば、飽和点を検出して、燃料密度ρを求めることができるので、燃料密度の測定は、必ずしもアイドル運転時に行う必要はなく、より広範囲に実施することもできる。

２…コモンレールシステム、４…エンジン、１０…コモンレール、１２…燃料タンク、１４…圧力センサ、１６…ＰＲＶ（減圧弁）、２０…燃料ポンプ、２２…フィードポンプ、２４…燃料圧送部、２６…ＳＣＶ（吸入調整弁）、２８…温度センサ、３０…燃料噴射弁、３２…回転速度センサ、３４…アクセルセンサ、３６…水温センサ、３８…吸気温センサ、４０…ＥＣＵ（電子制御装置）、５０…プランジャ、５２…加圧室、５６…デリバリバルブ、６０…ＰＣＶ（吐出量制御弁）、６２…弁体。

Claims (7)

1. エンジン（４）の燃料噴射弁（３０）に供給する高圧燃料を蓄積するコモンレール（１０）と、
   前記エンジンにより駆動されて、前記コモンレールに高圧燃料を供給する燃料ポンプ（２０）と、
   前記燃料ポンプに設けられて、前記燃料ポンプから前記コモンレールへの燃料吐出量を調整する調量弁（２６，６０）と、
   を備えたコモンレールシステムにおいて、前記燃料ポンプから前記コモンレールに供給される前記燃料の性状を検出する燃料性状検出装置であって、
   前記燃料の温度を検出する燃料温度検出手段（２８）と、
   前記エンジンが定速状態で運転されているとき、前記調量弁を介して、前記燃料ポンプから前記コモンレールへの燃料吐出量を漸次増量させることにより、前記コモンレール内の燃料圧力を上昇させて、該燃料圧力が上昇しなくなる飽和点を検出する飽和点検出手段（４０、Ｓ１５０〜Ｓ３００）と、
   前記飽和点検出手段にて前記飽和点が検出されたときの前記調量弁の開口面積、燃料流量及び燃料圧力を表すパラメータに基づき、前記燃料の密度を算出する燃料密度算出手段（４０、Ｓ３１０、Ｓ３２０）と、
   前記燃料密度算出手段にて算出された燃料密度と、前記燃料温度検出手段による前記燃料温度の検出結果とを、前記燃料性状を表す検出データとして出力する出力手段（４０、Ｓ３３０）と、
   を備えたことを特徴とする燃料性状検出装置。
2. 前記コモンレールには、前記コモンレールから前記燃料を排出させることで、前記コモンレール内の燃料圧力を低下させる減圧弁（１６）が設けられており、
   前記飽和点検出手段は、前記エンジンが定速状態で運転されているとき、前記調量弁を介して、前記燃料ポンプから前記コモンレールへの燃料吐出量を漸次増量させつつ、前記コモンレール内の燃料圧力が所定の目標圧力になるよう前記減圧弁を制御し、前記減圧弁の制御量が変化しなくなる点を前記飽和点として検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料性状検出装置。
3. 前記飽和点検出手段が、前記調量弁を介して前記燃料ポンプから前記コモンレールへの燃料吐出量を漸次増量させつつ、前記減圧弁を制御した際、前記コモンレール内の燃料圧力が前記目標圧力に制御されないときに、前記減圧弁の故障判定を行う故障判定手段（４０、Ｓ１８０〜Ｓ２３０）を備えたことを特徴とする請求項２に記載の燃料性状検出装置。
4. 前記故障判定手段は、前記コモンレール内の燃料圧力が前記目標圧力に制御されないときに、前記目標圧力を変化させ、該目標圧力を変化させても、前記コモンレール内の圧力が変化しないときに、前記減圧弁が故障したと判定することを特徴とする請求項３に記載の燃料性状検出装置。
5. 前記調量弁は、通電電流に応じて前記燃料ポンプ内の燃料圧送部（２４）へ吸入される燃料吸入量を制御する吸入調整弁（２６）であり、
   前記飽和点検出手段は、前記吸入調整弁への通電電流を変化させることで、前記燃料ポンプから前記コモンレールへの燃料吐出量を漸次増量させることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の燃料性状検出装置。
6. 前記調量弁は、前記燃料ポンプ内の燃料圧送部（２４）から前記コモンレールへの燃料吐出タイミングを調整することで燃料吐出量を調整する吐出量制御弁（６０）であり、
   前記飽和点検出手段は、前記吐出量制御弁の駆動タイミングを変化させることで、前記燃料ポンプから前記コモンレールへの燃料吐出量を漸次増量させることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の燃料性状検出装置。
7. 前記飽和点検出手段は、前記エンジンがアイドル運転状態であるときに、前記飽和点を検出することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の燃料性状検出装置。

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