JP3508359B2 - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料供給ポンプか
ら圧送されてくる燃料を蓄圧室（コモンレール）内に一
旦高圧状態で蓄え、蓄圧室内の高圧燃料をディーゼル機
関に噴射供給するディーゼル機関の蓄圧式燃料噴射装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の蓄圧式燃料噴射装置で
は、ディーゼル機関の運転状態（回転数、負荷等）に基
づき、コモンレール内の燃料圧力（コモンレール圧）、
燃料噴射量、及び燃料噴射時期の目標値を算出し、コモ
ンレール圧がその算出した目標値となるように燃料供給
ポンプからの燃料吐出量をフィードバック制御するとと
もに、上記算出した燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じ
て、高圧燃料をディーゼル機関に噴射供給するインジェ
クタを開閉制御している。

【０００３】この種の装置によれば、コモンレール圧に
より燃料噴射圧を、またインジェクタの開弁時間及び開
弁時期により燃料噴射量及び燃料噴射時期を、夫々制御
できるため、燃料噴射ポンプとノズルからなる一般的な
燃料噴射装置に比べて、燃料噴射制御を緻密に行うこと
ができるのであるが、燃料供給ポンプからコモンレール
を通ってインジェクタに至る燃料供給系にて配管の割れ
等による燃料漏れや、インジェクタ不具合などによる気
筒内への噴放しが発生した場合、コモンレール圧が低下
するため上記フィードバック制御により燃料供給ポンプ
からの燃料の吐出量が増加し、これにより燃料漏れ、噴
放しが続いてしまうといった不具合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】こうした問題を解消す
るため、例えば特開平５−５２１４６号公報や特開平５
−２７２４５号公報に開示される装置では、燃料ポンプ
の目標制御量と基準値とを比較して異常な燃料洩れを検
知するようにしている。

【０００５】しかし、これら公報に開示された装置で
は、コモンレール圧力を目標値に合わせるための燃料供
給量が異常に多い時に漏れを判定するという手法をとっ
ているため漏れを直接検出するわけではなく、正確さに
欠ける。さらに、加速時や減速時などの過渡状態におい
ては目標制御量が大きく変化するため異常な燃料洩れの
検知ができず、過渡状態時におけるインジェクタの動作
不良等に基づく異常な燃料洩れを検知することができな
いという問題がある。

【０００６】そこで本発明は、燃料の漏れ量を直接算出
するとともに過渡状態においても燃料供給系での異常な
燃料漏れや気筒内への噴放しを検知できるようにするこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の蓄圧式燃料噴射
装置は、燃料噴射弁の機構的に、高圧部から低圧経路へ
とリークが予定されている燃料の量を算出する予定リー
ク量算出手段と、蓄圧室内の燃料圧力の変化分に相当す
る燃料の量を算出する圧力変化相当燃料量算出手段と、
予定リーク量算出手段及び圧力変化相当燃料量算出手段
及び目標燃料噴射量算出手段の算出した燃料の量の合計
と、目標吐出量算出手段の算出した目標吐出量とに基づ
いて、予定外の燃料リークが発生しているか否かを判定
する予定外リーク判定手段とを備えることを特徴とす
る。

【０００８】この蓄圧式燃料噴射装置によれば、過渡時
故に目標吐出量が増減するときも、圧力変化相当燃料量
がこれに伴って増減することから両者が相殺し合い、予
定外の燃料リークが発生しているか否かを判定すること
ができる。ここで、前記予定リーク量算出手段を、燃料
噴射弁の閉弁中に燃料噴射弁から定常的にリークする燃
料の量を算出する定常リーク量算出手段と、燃料噴射弁
を開弁することによって燃料噴射弁から低圧経路へリー
クする燃料の量を算出する開弁時リーク量算出手段とを
備える手段として構成するとよい。これは、燃料噴射弁
からは、閉弁時であっても高圧燃料が燃料噴射弁内部に
常時加わっているために内部の弁体の隙間などからわず
かずつリークが生じていることと、開弁時には弁体の動
作に伴って高圧燃料がリークする点に着目し、原因別に
燃料の予定リーク量を算出するためである。

【０００９】ここで、この蓄圧式燃料噴射装置におい
て、燃料の温度を検出する燃料温度検出手段を備え、前
記定常リーク量算出手段及び前記開弁時リーク量算出手
段は、前記リークする燃料の量を算出するに当り、前記
検出される燃料の温度を考慮するように構成しておくと
よい。燃料温度は燃料の粘度と関係があり、粘度が低く
なればリークし易くなるからである。この他のパラメー
タとしては、燃料圧力もリーク量に影響を与える。燃料
圧力が高いほど燃料の予定リーク量が大きくなる。

【００１０】なお、定常リーク量算出手段では１ストロ
ーク当りのリーク量として算出を行う様に、さらに、デ
ィーゼル機関の回転速度もパラメータとするとよい。ま
た、開弁時リーク量算出手段は、燃料噴射弁が２方制御
弁の場合には、さらに、燃料噴射期間を考慮することが
必要である。２方制御弁においては開弁中は高圧部と低
圧経路とが連通状態となるからである。なお、燃料噴射
期間は目標燃料噴射量に対応することから、目標燃料噴
射量でこのパラメータを代用することができる。

【００１１】本発明の蓄圧式燃料噴射装置における課題
解決手段を機能に着目して説明すると上述の様になる
が、算出に必要なパラメータに着目して把握すると、燃
料の温度を検出する燃料温度検出手段と、蓄圧室内の燃
料圧力の変化分に相当する燃料の量を算出する圧力変化
相当燃料量算出手段と、圧力変化分に相当する燃料の
量、燃料の温度、蓄圧室内の燃料圧力、回転速度、目標
燃料噴射量及び目標吐出量に基づいて、予定外の燃料リ
ークが発生しているか否かを判定する予定外リーク判定
手段とを備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置と
いうこともできる。圧力変化分に相当する燃料の量など
のパラメータを用いれば、特に現象別に分類しなくても
予定外の燃料リークが発生しているか否かを判定するこ
とができるからである。そして、予定外の燃料リークの
有無を、過渡運転状態においても正しく判定できる点
で、本発明の目的を十分に達成するからである。

【００１２】これらの蓄圧式燃料噴射装置において、前
記予定外リーク判定手段の判定結果に基づいて、予定外
の燃料リークに対する特定の制御を行う予定外リーク時
制御手段を備える様にするとよい。この場合、前記予定
外リーク判定手段は、予定外のリーク燃料量を算出し、
このリーク燃料量に基づいて予定外の燃料リークが発生
しているか否かを判定する手段として構成され、前記予
定外リーク時制御手段は、該算出される予定外のリーク
燃料量に応じて、警告、目標吐出量の上限ガード又は車
両停止の措置をとる様に構成されているとよい。予定外
の燃料リーク量がごくわずかである場合には警告のみを
行い早めの修理を運転者に促せば十分であり、一方、あ
る程度大きなリークが生じている場合にはリークの増大
を防止するために蓄圧室圧力をある範囲内に抑える様に
しつつ修理工場等への走行を可能にするのが望ましく、
さらに大きなリークに対してはこれ異常の燃料洩れをし
ないように車両を停止させてしまうのが措置として適切
だからである。なお、上限ガードや車両停止を行う場合
にも警告をするようにしておくとよい。また、上限ガー
ドの値をリーク量に応じて変更するようにしてもよい
し、固定値としておいてもよい。リーク量に応じてガー
ド値を変更する場合には、車両停止まで行わない構成と
してもよい。また、リーク量に拘らず警告を行うのみを
行う様にしておいても構わないし、上限ガードのみを行
う様にしておいてもよい。

【００１３】本発明の蓄圧式燃料噴射装置によれば、過
渡状態時にも異常な燃料洩れの有無を判定できるという
効果に加えて、燃料温度センサ以外には新たにセンサを
追加する必要がない点も有利となっている。この燃料温
度センサにしても、本発明の実施のため以外に、より緻
密な燃料噴射制御を行うためにも利用できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、いくつかの実施例を説明する。まず図１は実施例と
しての蓄圧式燃料噴射装置全体の構成を表す概略構成図
である。

【００１５】図に示す如く本実施例の蓄圧式燃料噴射装
置１は、６気筒のディーゼルエンジン２と、ディーゼル
エンジン２の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁
（インジェクタ）３と、このインジェクタ３に供給する
高圧燃料を蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と、コモ
ンレール４に高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプ５と、
これらを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）６とを備え
る。

【００１６】ＥＣＵ６は、回転速度センサ７及びアクセ
ルセンサ８にて検出されるエンジン回転速度ＮＥやエン
ジン負荷を表すアクセル開度ＡCCを取り込み、ディーゼ
ルエンジン２の燃焼状態がこの検出された運転状態に応
じて最適となるような燃料噴射圧を実現するための目標
燃料圧力（後述の最終目標コモンレール圧ＰＦ）を算出
し、コモンレール４に設けたコモンレール圧センサ９に
て検出された実燃料圧力（実コモンレール圧ＰＡ）が目
標燃料圧力と一致するように燃料供給ポンプ５を駆動制
御する、コモンレール圧のフィードバック制御を行う。

【００１７】燃料供給ポンプ５は、このＥＣＵ６からの
制御指令に従って、燃料タンク１０に蓄えられた燃料を
低圧ポンプ１１を経て吸入し、自身の内部にて高圧に加
圧し、この加圧された高圧燃料を供給配管１２を介して
コモンレール４に圧送する。各インジェクタ３は、配管
１３によって、高圧燃料を蓄圧したコモンレール４と連
結されている。そして、各インジェクタ３に配設された
コントロール弁１４を開閉動作することで、このコモン
レール４にて蓄圧されて目標燃料圧力となった高圧燃料
が、ディーゼルエンジン２の各気筒の燃焼室へ噴射され
る。このインジェクタ３のコントロール弁１４の開閉動
作は、ＥＣＵ６からのインジェクタ制御指令に基づいて
実行される。このインジェクタ制御指令は燃料噴射量や
燃料噴射時期を調節するためのものであって、回転速度
センサ７やアクセルセンサ８等からの検出信号に基づい
て算出され、回転速度センサ７や後述の気筒判別センサ
３８等の検出値に基づいて、所定のタイミングでＥＣＵ
６から出力される。なお、燃料供給ポンプ５に対する制
御指令も回転速度センサ７や気筒判別センサ３８等から
の検出値に基づいた所定のタイミングで出力される。

【００１８】また、本実施例の装置においては、燃料温
度を検出するための燃料温度センサ１５も備えられてい
る。この燃料温度センサ１５の検出値ＴＨＦもまたＥＣ
Ｕ６に入力されている。次に、燃料供給ポンプ５の構成
を図２及び図３に基づき説明する。

【００１９】燃料供給ポンプ５は、ハウジング２０と、
その下端部に配設されたカム室３０と、ハウジング２０
内に配設されたポンプシリンダ２１と、ポンプシリンダ
２１に連通し、前記低圧ポンプ１１から低圧燃料の供給
を受ける導入管２２と、ポンプシリンダ２１の上端部に
螺着された燃料吐出制御弁としての電磁弁６０とを備え
る。

【００２０】ポンプシリンダ２１の内部にはプランジャ
２３が液密を保って摺動自在に嵌挿されている。プラン
ジャ２３は円柱形状をなし、その上端面はポンプシリン
ダ２１の内周面とによりポンプ室２４を形成する。ポン
プシリンダ２１には、コモンレール４への供給配管１２
が連結される吐出孔４１が穿設されている。

【００２１】また、ポンプシリンダ２１とハウジング２
０との間には燃料溜２６が形成され、導入管２２からハ
ウジング２０内へ導入された低圧燃料はここへ溜るよう
になっている。なお、燃料溜２６は、ポンプ室２４から
溢流する燃料の逃がしとしても作用する。

【００２２】吐出孔４１は、逆止弁４２を介して吐出口
４５に連通している。ポンプ室２４で加圧された燃料
は、この逆止弁４２の弁体４３を、リターンスプリング
４４の付勢力やコモンレール圧に抗して押し開くこと
で、吐出口４５から供給配管１２を通り、コモンレール
４に圧送されるのである。

【００２３】プランジャ２３の下端部は弁座３５に連結
され、弁座３５はプランジャスプリング２７によりカム
ローラ３３を備えたタペット３４に押圧されている。カ
ム室３０内には、ディーゼルエンジン２の回転速度の１
／２で回転するカム軸３１が挿通され、カム軸３１には
カムローラ３３と接触するカム３２が固定されている。
そして、カム軸３１の回転によりプランジャ２３は、カ
ムローラ３３，タペット３４を介してカム３２のカムプ
ロフィルに沿って上下に往復動する。

【００２４】カム３２は、カムプロフィルのプランジャ
２３の下死点をカム角度０度とすると、カム角度０度か
ら約３０度程度までの間をカム３２の外側に中心を有す
る曲率Ｒ1 の円弧状の凹曲面３２ｃと、カム３２の内側
に曲率の中心を有する曲面３２ｄとからなり、カム角度
９０度でプランジャ２３が上死点に至る様なカムプロフ
ィルを有するほぼ楕円形状のものである。

【００２５】ポンプシリンダ２１の上端に螺着された電
磁弁６０は、ポンプ室２４に開口する低圧通路６１を開
閉する弁体６２を備えている。弁体６２は、いわゆる外
開弁である。従って、弁体６２は、通常はスプリング６
５によりポンプ室２４内へ開いた状態となって低圧通路
６１を開口する状態にあり、通電されるとスプリング６
５の付勢力に抗して移動し、低圧通路６１とポンプ室２
４とを遮断する状態になる。また、弁体６２は、ポンプ
室２４の内部の燃料圧力を閉弁方向の圧力として受ける
ことになるので、燃料圧力が高くなるほど閉弁時のシー
ル性が良くなる。

【００２６】この弁体６２によって開閉される低圧通路
６１は、ギャラリー６３及び通路６４を介して燃料溜２
６に連通している。一方、プランジャ２３は、カム軸３
１の回転に伴ってポンプシリンダ２１内を上下動する。
なお、プランジャ２３の下降は、プランジャスプリング
２７の復帰力によってなされる。

【００２７】プランジャ２３が下降する際に、通常開弁
状態にある電磁弁６０を介して、低圧燃料が燃料溜２６
からポンプ室２４へと吸入される。ポンプ室２４へ吸入
された燃料はプランジャ２３の上昇に伴って加圧傾向に
なるが、電磁弁６０が通電されていない場合は、低圧通
路６１，ギャラリー６３及び通路６４を通って燃料溜２
６に溢流し、ポンプ室２４内の燃料の実質的な加圧は行
われない。

【００２８】これに対し、プランジャ２３の上昇中に電
磁弁６０に通電がなされると、弁体６２が低圧通路６１
を遮断するため、ポンプ室２４内の燃料は溢流すること
ができなくなり、加圧され始める。そして、ポンプ室２
４内の燃料圧力が上昇して、逆止弁４２のリターンスプ
リング４４の付勢力及び弁体４３に加わっているコモン
レール４の圧力に打ち勝つと、逆止弁４２が押し開か
れ、高圧燃料が吐出孔４１，吐出口４５及び供給配管１
２を通ってコモンレール４へ圧送される。

【００２９】カム軸３１には、図３に示す様に、一つの
タイミングギヤ３６と、ディーゼルエンジン２の気筒数
の１／２の個数の燃料供給ポンプ５（本実施例において
は３個）とが配設される。なお、図では便宜的に、燃料
供給ポンプの一つは省略し、２個の燃料供給ポンプ５
ａ，５ｂだけを示している。また、図２に示したものと
同じ構成には、それぞれ添字ａ，ｂを付してあるので、
それら添字ａ，ｂの付された構成の詳細な構造等は図２
を参照されたい。

【００３０】タイミングギヤ３６には、合計６個の突起
３７が配設されている。また、タイミングギヤ３６と近
接対向して、電磁ピックアップからなる気筒判別センサ
３８が設けられている。タイミングギヤ３６に設けられ
た突起３７は、カム軸３１が１回転する間の各カム３２
ａ，３２ｂ、…の作用によって、各高圧ポンプ５ａ，５
ｂ，…で実行されるプランジャ２３ａ，２３ｂ，…の上
昇行程の開始タイミング（即ち、下死点到達時期）を気
筒判別センサ３８にて検出するためのものである。この
気筒判別センサ３８で検出されたタイミング信号は、Ｅ
ＣＵ６に入力される。

【００３１】ＥＣＵ６は、この気筒判別センサ３８によ
るタイミング信号に基づいて電磁弁６０ａ，６０ｂ，…
へ駆動パルスを出力する。この駆動パルスは、図４に示
す様に、プランジャ２３の下死点位置で検出されるタイ
ミング信号を基準パルスとして、所定期間（後述の通電
開始時期）ＴＦだけ遅れて出力される。この駆動パルス
によって、電磁弁６０への通電が開始され、電流の立上
がりの関係で期間ＴＣだけ遅れて弁体６２の閉弁が実行
される。その後は、プランジャ２３の上昇に伴うポンプ
室２４の圧力上昇によって弁体６２の閉弁状態が維持さ
れるから、駆動パルスは短い期間ＴＯＮが経過するとオ
フにされ、消費電力の節約がなされている。外開弁故の
利点である。

【００３２】こうして弁体６２が閉弁した後、プランジ
ャ２３が上死点に至るまでの期間がポンプ室２４内の燃
料加圧期間となり、図示ハッチングの部分の面積に比例
する量の燃料がコモンレール４へと圧送されることにな
る。従って、この図において、ハッチング面積が大きく
なるように、駆動パルスの出力時期を早くすればより多
くの燃料がコモンレール４へ圧送され、逆に出力時期を
遅くすればコモンレール４への燃料圧送量が減少する。
つまり、コモンレール４の圧力は、駆動パルスの出力時
期（通電開始時期ＴＦ）によって調節することができる
のである。

【００３３】この実施例では、インジェクタ３として、
図５に示す様な３方制御弁を用いている。この３方制御
弁の下部のケーシング部材７１はボディロア７２と連結
部７３とノズルボディ７４からなり、リテーリングナッ
ト７５により各部材７２，７３，７４が一体化されてい
る。そのノズルボディ７４内には弁体摺動孔７６およひ
燃料溜り室７７が形成され、先端にはその燃料溜り室７
７に連通するノズル孔７８が形成されている。上記弁体
摺動孔７６にはノズルニードル７９の大径部８０が摺動
自在に嵌合されている。このノズルニードル７９の大径
部８０には連結部８１が形成されるとともに、下方先端
部には小径部８２および弁体部８３が一体形成されてい
る。そして、この弁体部８３によりシート部Ｘが開閉さ
れノズル孔７８からの噴射がオンオフされる。

【００３４】上記ノズルニードル７９の連結部８１の先
端には、フランジ８４、ピストンピン８５およびピスト
ン８６が一体的に連結されている。また、ノズルニード
ル７９は、バネ８７により閉方向に付勢されている。前
記ピストン８６はボディロア７２に形成されたシリンダ
８８内に摺動自在に嵌合され、また、シリンダ８８内に
は前ピストン８６の端部を臨ませる圧力制御室８９が形
成されている。圧力制御室８９上部にはオリフィスを有
するプレート弁９０が設けられるとともに、そのプレー
ト弁９０を押圧するバネ９１が配設されている。

【００３５】前記ボディロア７２上には三方制御弁９２
（電磁弁）を有する上部のケーシング部材９３が密着接
続されている。すなわち、円筒形状のボディアッパ９４
をボディロア７２に螺着し、そのボディアッパ９４の内
部孔に三方弁ボディ２５を配置し、リテーリングナット
９６がボディアッパ９４の内部孔内に螺入されている。

【００３６】前記三方弁ボディ９５内にアウタバルブ９
７が摺動自在に嵌合され、そのアウタバルブ９７の内部
孔にはインナバルブ９８が配設されている。そして、コ
イル９９が消磁されているときにはアウタバルブ９７は
バネ１００の力により下方位置にあり、高圧側通路１０
１と圧力制御室８９とが油通路１０２を介して連通され
る。また、コイル９９が励磁されているときにはアウタ
バルブ９７は上動し、圧力制御室８９とドレイン通路
（低圧側通路）１０３とが油通路１０２を介して連通さ
れる。

【００３７】前記下部のケーシング部材７１には燃料供
給通路１０４が形成され、その一端がケーシング部材
（ボディロア７２）７１の表面に露出され、他端が前記
燃料溜り室７７に連通されるとともに、上部のケーシン
グ部材９３の高圧側通路１０１に連通されている。さら
に、その下部のケーシング部材（ボディロア７２）７１
の表面部においてインレット１０５が螺入され、燃料供
給通路１０４と連通している。

【００３８】そして、後記コモンレール１０８の高圧燃
料は前記インレット１０５、燃料供給通路１０４を介し
て燃料溜り室７７に供給されるとともに、三方制御弁９
２に供給される。また、前記ドレイン通路１０３の燃料
はドレインタンクに抜くことができるようになってい
る。したがって、圧力制御室８９に対して高圧の燃料が
供給されているときにはこの圧力を受けてピストン８６
からノズルニードル７９に加わる閉弁方向の力が燃料溜
り室７７の圧力によって開弁方向に加わる力を上回つて
ノズルニードル７９はノズル孔７８を閉じている。この
状態から三方制御弁９２が制御され圧力制御室８９が低
圧側のドレイン通路１０３と連通して、圧力制御室８９
の燃料が低圧側に流出することによりノズルニードル７
９が開弁方向に移動して燃料が噴射されることとなる。
このとき、液圧はプレート弁９０のオリフィスの作用に
よりゆっくり降下する。

【００３９】このような各気筒毎に設けられるインジェ
クタ３は、図１に示すように、配管１３を介してコモン
レール４に接続している。次に、コモンレール圧、燃料
噴射量及び燃料噴射時期を制御するためにＥＣＵ６にて
実行される制御量算出処理及びコモンレール圧制御処理
について図６及び図７に示すフローチャートに沿って説
明する。

【００４０】制御量算出処理は、ＥＣＵ６にて繰り返し
実行されるメインルーチンであり、図６に示すように、
まずステップ１１０にて回転速度センサ７からの検出信
号に基づきエンジン回転速度ＮＥを算出し、続くステッ
プ１２０にてアクセルセンサ８からの検出信号をＡ／Ｄ
変換してアクセル開度ＡCCを算出する。

【００４１】次にステップ１３０では、上記算出したエ
ンジン回転速度ＮＥとアクセル開度ＡCCとに基づき、図
８に示す如き目標燃料噴射量算出マップを用いて目標燃
料噴射量ＱＦを算出する。また続くステップ１４０で
は、この算出された目標燃料噴射量ＱＦとエンジン回転
速度ＮＥとに基づいて、図９に示す如き目標コモンレー
ル圧算出マップを用いてコモンレール４内の目標燃料圧
力，即ち目標コモンレール圧（図には目標圧力と記載）
ＰＳを算出する。

【００４２】次にステップ１５０では、後述のコモンレ
ール圧制御処理にて燃料洩れを判定したときにセットさ
れる燃料洩れ判定フラグＫがセットされているか否かを
判断する。そしてこの燃料洩れ判定フラグＫがリセット
状態であれば、ステップ１６０に移行して、上記ステッ
プ１４０にて求めた目標コモンレール圧ＰＳを、制御に
実際に用いる最終目標コモンレール圧（図には最終目標
圧力と記載）ＰＦとして設定する。

【００４３】一方燃料洩れ判定フラグＫがセットされて
おり、現在燃料供給系にて燃料洩れが発生している場合
には、ステップ１７０に移行する。そしてステップ１７
０では、上記ステップ１４０にて求めた目標コモンレー
ル圧ＰＳと、後述のコモンレール圧制御処理にて設定さ
れたコモンレール圧の上限値ＰＬとを比較し、その小さ
い方を制御に用いる最終目標コモンレール圧ＰＦとして
設定する。

【００４４】また次に続くステップ１８０では、上記算
出したエンジン回転速度ＮＥとアクセル開度ＡCCとに基
づき、燃料噴射時期を算出する周知の燃料噴射時期算出
処理を実行し、再度ステップ１１０に移行する。このよ
うに制御量算出処理では、ディーゼルエンジン２の運転
状態、即ちエンジン回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡCC
に基づき、燃料噴射制御のための目標燃料噴射量ＱＦ、
最終目標コモンレール圧ＰＦ及び燃料噴射時期を算出す
る。

【００４５】次にコモンレール圧制御処理は、ディーゼ
ルエンジン２の回転に同期して実行される割り込みルー
チンであり、図７に示す如く処理が開始されると、まず
ステップ２１０を実行し、最終目標コモンレール圧ＰＦ
と目標燃料噴射量ＱＦとに基づき、図１０に示す如き基
本通電開始時期算出マップを用いて、電磁弁６０の基本
通電開始時期ＴＳを算出する。

【００４６】また続くステップ２２０では、コモンレー
ル圧センサ９からの検出信号に基づき実コモンレール圧
ＰＡを検出し、この値ＰＡと最終目標コモンレール圧Ｐ
Ｆとの偏差（ＰＡ−ＰＦ）に基づき、予め設定された演
算式｛ＴＢ＝ｆ（ＰＡ−ＰＦ）｝を用いて上記基本通電
開始時期ＴＳに対するフィードバック補正量ＴＢを算出
する。

【００４７】そしてステップ２３０では、この算出され
たフィードバック補正量ＴＢとステップ２１０にて算出
された基本通電開始時期ＴＳとを加算することにより、
電磁弁６０を実際に駆動するのに使用する目標通電開始
時期ＴＦを算出する。算出された上記目標通電開始時期
ＴＦに基づき、ステップ２４０にて、燃料供給ポンプ５
からの燃料吐出量ＱＴを、予め設定された演算式｛ＱＴ
＝ｆ（ＴＦ）｝を用いて算出する。燃料吐出量はＱＴ
は、目標通電開始時期ＴＦが早いタイミングとなるほど
大きな値となる。

【００４８】次にステップ２５０にて、インジェクタの
内部リーク量ＱＩを、燃料温度センサ１５より検出され
た燃料温度ＴＨＦとコモンレール圧センサ９より検出さ
れたコモンレール圧ＰＡと回転速度センサ７より検出さ
れた回転速度ＮＥの関数として予め設定された演算式
｛ＱＩ＝ｆ（ＴＨＦ，ＰＡ，ＮＥ）｝を用いて算出す
る。内部リークは、インジェクタ閉弁中において、部品
の隙間から燃料がリークすることにより生じる燃料洩れ
である。そして、その量ＱＩは、燃料温度ＴＨＦが高い
ほど多くなり、コモンレール圧ＰＡが高いほど多くな
る。回転速度ＮＥは、１ストローク当りの内部リーク量
を求めるためにパラメータとして用いられている。

【００４９】そして、ステップ２６０にて、インジェク
タのスイッチングリーク量ＱＳを、燃料温度センサ１５
より検出された燃料温度ＴＨＦとコモンレール圧センサ
９より検出されたコモンレール圧ＰＡの関数として予め
設定された演算式｛ＱＩ＝ｆ（ＴＨＦ，ＰＡ）｝を用い
て算出する。インジェクタスイッチングリーク量は、ノ
ズルを開弁する際に、圧力制御室８９からドレイン通路
１０３へと抜ける燃料量に相当する。その量ＱＳは、燃
料温度ＴＨＦが高いほど多くなり、コモンレール圧ＰＡ
が高いほど多くなる。

【００５０】続いてステップ２７０にて、コモンレール
圧の変化分に相当する燃料量ＱＰを、演算式｛ＱＰ＝Ｖ
・（ＰＡ_i −ＰＡ_i-1 ）／Ｅ｝（Ｖ：高圧径路容積，
Ｅ：燃料弾性係数，ＰＡ_i-1 ：前回の噴射後圧力，ＰＡ
_i ：今回の噴射後圧力）を用いて算出する。

【００５１】そしてステップ２８０にて、燃料洩れ量Ｑ
Ｌを演算式｛ＱＬ＝ＱＴ−（ＱＩ＋ＱＳ＋ＱＰ＋Ｑ
Ｆ）｝にて算出する。ここで、ＱＦは今回の燃料噴射量
である。この燃料洩れ量ＱＬの演算式にコモンレール圧
の変化分に相当する燃料量ＱＰを入れることにより、す
べての運転状態（過渡運転）において演算式は成り立つ
ので、ほぼすべての運転条件において燃料洩れの判定が
可能ということになる。

【００５２】このように、燃料洩れ量ＱＬが算出される
と、ステップ２９０に移行し、燃料洩れ量ＱＬが予め設
定された所定値Ｑ１以上か否かによって燃料洩れの発生
を判定する。このステップ２９０にて燃料洩れがないと
判定されると、ステップ３３０，ステップ３４０にて、
燃料洩れの判定に使用する燃料洩れ判定カウンタＮ、燃
料洩れ判定フラグＫをリセットした後、当該コモンレー
ル圧制御処理を一旦終了する。一方、燃料洩れがあると
判定されるとステップ３００に移行する。

【００５３】ステップ３００では、燃料洩れ判定カウン
タＮが所定値１０であるか否かを判断し、燃料洩れ判定
カウンタＮが１０でなければ、ステップ３５０にて燃料
洩れ判定カウンタＮをインクリメントした後、当該コモ
ンレール圧制御処理を一旦終了し、燃料洩れ判定力ウン
タＮが所定値１０であれば、ステップ３１０にて燃料洩
れ判定フラグＫをセットする。

【００５４】こうしてステップ３１０にて燃料洩れ判定
フラグＫがセットされると、ステップ３２０に移行し、
ステップ２８０にて算出された燃料洩れ量ＱＬに基づ
き、予め設定された演算式｛ＰＬ＝Ｆ（ＱＬ）｝を用い
て燃料洩れ量が大きくなるほど小さな値となるようコモ
ンレール圧の上限値ＰＬを算出し、当該コモンレール圧
制御処理を終了する。

【００５５】ここで、コモンレール圧の変化分に相当す
る燃料量を計算し組み入れているが、急激な圧力変化を
生ずる条件（極端な加速，減速）では、漏れを検出する
必要がない場合もあるため、必ずしも、この項を必要と
しなくてもよい。なお、ＱＴ，ＱＩ，ＱＳを算出するた
めの各演算式の関数ｆは、実験データ等に基づいて近似
式を求めておいたり、あるいはマップ化しておく。

【００５６】以上説明したように本実施例の蓄圧式燃料
噴射装置１においては、算出された燃料洩れ量ＱＬが予
め設定された所定値Ｑ１以上になったか否かによって燃
料洩れの判定を行い、燃料洩れが発生している場合に
は、燃料洩れ量ＱＬに基づき、燃料洩れ量ＱＬが大きい
ほど小さくなるようコモンレール圧上限値ＰＬを決定し
て、最終目標コモンレール圧ＰＦの上限を制限するよう
にされている。

【００５７】このため、本実施例の蓄圧式燃料噴射装置
１によれば、燃料洩れ発生時には、コモンレール圧ＰＡ
の上昇を抑制し、延いては燃料供給ポンプ５からの燃料
吐出量を抑制して、燃料洩れ量を減少させることができ
る。次に、第２実施例について説明する。この実施例の
基本的な構成は上述の実施例（以下、第１実施例とよ
ぶ）とほぼ同様であるが、インジェクタとして図１１，
図１２に示す様な２方制御弁を用いた点で相違してい
る。そこで、相違点についてのみ説明することとする。

【００５８】まず、２方制御弁を用いたインジェクタ１
１０について説明する。図１２において、インジェクタ
１１０のケーシング部材１１１は、ボディロア１１１ａ
とディスタンスピース１１１ｂとバルブケーシング１１
１ｃとからなり、リテーリングリング１１２によりボデ
ィロア１１１ａとディスタンスピース１１１ｂとバルブ
ケーシング１１１ｃとが一体に結合されている。バルブ
ケーシング１１１ｃには燃料溜まり１１３と噴孔１１６
とが弁体摺動孔１１４を介し連通するように形成され、
弁体摺動孔１１４を形成するバルブケーシング１１１ｃ
の内壁にノズルニードル１２１が摺動自在に嵌合されて
いる。このノズルニードル１２１の先端には弁体部１２
２が一体形成され、弁体部１２２が弁座１１５と離間ま
たは着座することにより噴孔１１６からの噴射がオンオ
フされる。

【００５９】ピストン１２３は、連結部１２４と大径ピ
ストン１２５と小径ピストン１２６とがこの順番で軸方
向に形成され、ボディロア１１１ａの内壁に軸方向に摺
動可能に支持されている。連結部１２４はノズルニード
ル１２１と連結し、圧縮コイルスプリング１２７により
ノズルニードル１２１の閉弁方向に付勢されている。大
径ピストン１２５と小径ピストン１２６との境界部には
環状の端面１２５ａが形成されている。

【００６０】図１１に示すように、ケーシング部材１１
１の上方には電磁弁１３０が設けられている。圧力制御
弁１３２は、円筒状に形成されバルブボディ１３１に摺
動可能に案内されている。軸方向に圧力制御弁１３２を
貫通する摺動孔１４０が小径内壁１４０ａおよび大径内
壁１４０ｂにより形成されている。小径内壁１４０ａ、
大径内壁１４０ｂはピストン１２３側からこの順番で設
けられ、小径内壁１４０ａに小径ピストン１２６が摺動
可能に案内されている。小径内壁１４０ａと大径内壁１
４０ｂとの境界部に環状の段差部１３２ａが形成されて
いる。また圧力制御弁１３２の側壁にこの側壁を径方向
に貫通する燃料通孔１３２ｂが形成されている。圧力制
御弁１３２は、圧縮コイルスプリング１３８によりバル
ブボディ１３１に形成された弁座１３１ａに向けて付勢
されている。圧力制御弁１３２は、圧力室１４１内の燃
料圧力により常に弁座１３１ａに向けて付勢されている
ので、圧縮コイルスプリング１３８の付勢力は小さくて
よい。フリーピストン１３３は、圧力制御弁１３２の大
径内壁１４０ｂに摺動可能に案内されている。

【００６１】図１２に示すように、ソレノイドケーシン
グ１３４に固定される固定子１３５にコイル１３６が取
付けられている。可動鉄心１３７は、圧力制御弁１３２
に固定されコイル１３６への通電ＯＮ時発生する磁力に
より固定子１３５に吸引されるので、可動鉄心１３７と
ともに圧力制御弁１３２も図１２の上方に吸引される。
圧力制御弁１３２が図１１の下方に受ける力は、圧力室
１４１内の燃料圧力と圧縮コイルスプリング１３８の付
勢力とであり、圧力制御弁１３２が弁座１３１ａから離
間する方向に受ける力は、圧力制御室１４２内の燃料圧
力だけである。しかし、圧力室１４１内の燃料圧力を受
ける面積と圧力制御室１４２内の燃料圧力を受ける面積
はそれぞれ小さく、圧縮コイルスプリング１３８の付勢
力も前述したように小さいので、小さい吸引力で圧力制
御弁１３２を吸引可能である。ストッパ１３９は固定子
１３５に固定されており、圧力制御弁１３２およびフリ
ーピストン１３３が図１１の上方向へ動くことを規制す
る。

【００６２】図１１に示すように、フリーピストン１３
３の下端面と小径ピストン１２６の上端面と圧力制御弁
１３２の内周壁とにより圧力室１４１が区画形成されて
いる。フリーピストン１３３はこの圧力室１４１内の燃
料圧力により、通常ストッパ１３９に押圧されている。
圧力制御室１４２は、ケーシング部材１１１の内壁、大
径ピストン１２５の端面１２５ａ、小径ピストン１２６
の外壁、弁座１３１ａからケーシング部材１１１との境
界部までのバルブボディ１３１の内壁、圧力制御弁１３
２の外壁、により区画形成され、圧力制御弁１３２が弁
座１３１ａから離間し開弁するとドレイン通路１６０と
連通する。

【００６３】図１２に示すように、ボディロア１１１ａ
にはインレット１５０がねじ固定され、このインレット
１５０から燃料通路１５１を介して燃料溜まり１１３に
高圧燃料が供給される。またインレット１５０から、図
１１に示す燃料通路１５２、燃料通孔１３２ｂを介し圧
力室１４１に高圧燃料が供給され、燃料通路１５２から
オリフィス１５３を介し圧力制御室１４２に高圧燃料が
供給される。この第２実施例におけるコモンレール圧制
御処理ルーチンは、図１３に示す様に構成されている。
ステップ４１０〜４５０及びステップ４７０〜５５０
は、第１実施例のステップ２１０〜２５０及びステップ
２７０〜３５０と同じ内容の処理を実行する。第１実施
例と相違するのは、ステップ４６０であり、インジェク
タスイッチングリーク量の演算式が｛ＱＳ＝ｆ（ＴＨ
Ｗ，ＰＡ，ＱＦ）｝となり、パラメータが一つ増えてい
る。これは、２方制御弁の場合、インジェクタ開弁中は
高圧配管系とドレイン配管系とが連通状態となるため、
燃料が洩れ続けるからである。燃料噴射量ＱＦは、開弁
時間と比例することから、ＱＳを算出するパラメータと
しているのである。なお、ＱＳは、ＱＦが大きくなるほ
ど大きくなる。

【００６４】なお、この実施例においても、ＱＴ，Ｑ
Ｉ，ＱＳを算出するための各演算式の関数ｆは、実験デ
ータ等に基づいて近似式を求めておいたり、あるいはマ
ップ化しておく。そして、この第２実施例においても、
第１実施例と同様に、こうして算出された燃料洩れ量Ｑ
Ｌが予め設定された所定値Ｑ１以上になったか否かによ
って燃料洩れの判定を行い、燃料洩れが発生している場
合には、燃料洩れ量ＱＬに基づき、燃料洩れ量ＱＬが大
きいほど小さくなるようコモンレール圧上限値ＰＬを決
定して、最終目標コモンレール圧ＰＦの上限を制限する
ようにされている。従って、第２実施例においても、燃
料洩れ発生時には、コモンレール圧ＰＡの上昇を抑制
し、延いては燃料供給ポンプ５からの燃料吐出量を抑制
して、燃料洩れ量を減少させることができる。また、燃
料洩れ量ＱＬの演算式にコモンレール圧の変化分に相当
する燃料量ＱＰを入れることにより、すべての運転状態
（過渡運転）において演算式は成り立つので、この第２
実施例においても、すべての運転条件において燃料洩れ
を判定することができ、燃料洩れ発生時にはその洩れ量
を減少させることができる。

【００６５】以上本発明の実施例について二つほど説明
したが、本発明を実施するに当たっては、これらに限ら
ずさらに種々なる態様を採用することができる。上述の
各実施例では、燃料洩れがある場合には、最終目標圧力
ＰＳを上限値ＰＬでガードすることとしたが、いくつか
の基準値を設けておき、燃料リーク量が第１の準値以上
第２の基準値未満のときは警告ランプなどを点灯するだ
けにしておき、ＱＬが第２の基準値以上第３の基準値未
満の範囲ではＰＦをＰＬでガードするようにし、さらに
第３の基準値以上となったときには、燃料吐出ポンプを
停止し、燃料噴射も停止してエンジンを強制的に停止さ
せるといった段階的に異なる燃料洩れ対策を講じるよう
にしてもよい。

【００６６】また、上述の実施例では、インジェクタか
らの燃料リーク量を定常時の内部リークとスイッチング
時のリークに分類してそれぞれを求める様にしたが、Ｔ
ＨＦ，ＰＡ，ＮＥ，ＱＦ，ＱＴから一つの関数式で最終
的なＱＬの値を直接求める様にしても構わない。

【００６７】さらに、実施例ではＱＬを求める構成とし
たが、ＱＴと（ＱＩ＋ＱＳ＋ＱＰ＋ＱＦ）との大小関係
から予定外の燃料リークが生じているか否かだけを判定
する様にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のシステムを示す構成図である。

【図２】 燃料供給ポンプの構成を示す断面図である。

【図３】 燃料供給ポンプの構成を示す模式図である。

【図４】 燃料供給ポンプの作動を説明するタイミング
チャートである。

【図５】 インジェクタの構成を示す断面図である。

【図６】 ＥＣＵにて実行される制御量算出処理のフロ
ーチャートである。

【図７】 ＥＣＵにて実行されるコモンレール圧制御処
理のフローチャートである。

【図８】 目標燃料噴射量算出用のマップを表す線図で
ある。

【図９】 目標コモンレール圧算出用のマップを表す線
図である。

【図１０】 基準通電開始時期算出用のマップを表す線
図である。

【図１１】 第２実施例のインジェクタの構成を示す断
面図である。

【図１２】 第２実施例のインジェクタの構成を示す断
面図である。

【図１３】 第２実施例においてＥＣＵにて実行される
コモンレール圧制御処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１・・・蓄圧式燃料噴射装置、２・・・ディーゼルエン
ジン、３・・・インジェクタ、４・・・コモンレール、
５・・・燃料供給ポンプ、６・・・ＥＣＵ、７・・・回
転速度センサ、８・・・アクセルセンサ、９・・・コモ
ンレール圧センサ、１０・・・燃料タンク、１１・・・
低圧ポンプ、１２・・・供給配管、１３・・・配管、１
４・・・コントロール弁、１５・・・燃料温度センサ、
３８・・・気筒判別センサ、４５・・・吐出口、６０・
・・電磁弁。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−109052（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−213051（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−52146（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−185432（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ポンプにより吐出される燃料を高圧
   状態で一旦蓄えておく蓄圧室と、 該蓄圧室から燃料の供給を受けてディーゼル機関の気筒
   内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、 ディーゼル機関の回転速度を含む運転状態を検出する運
   転状態検出手段と、 該検出される運転状態に基づいてディーゼル機関の１回
   の燃焼に必要な目標燃料噴射量を算出する目標燃料噴射
   量算出手段と、 該算出される目標燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射弁
   を開閉制御する燃料噴射制御手段と、 前記検出される運転状態に基づいて、前記蓄圧室内の燃
   料の目標圧力を算出する目標圧力算出手段と、 前記蓄圧室の燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、 該検出される燃料圧力と前記算出される目標圧力との差
   に基づいて、前記蓄圧室に対して前記燃料ポンプから吐
   出すべき燃料の目標吐出量を算出する目標吐出量算出手
   段と、 該算出される目標吐出量に基づいて、前記燃料ポンプの
   吐出量を制御する吐出量制御手段とを備える蓄圧式燃料
   噴射装置において、 前記燃料噴射弁の機構的に、高圧部から低圧経路へとリ
   ークが予定されている燃料の量を算出する予定リーク量
   算出手段と、前記蓄圧室内の燃料圧力の変化分に相当する燃料の量を
   算出する圧力変化相当燃料量算出手段と、 前記予定リーク量算出手段及び前記圧力変化相当燃料量
   算出手段及び前記目標燃料噴射量算出手段の算出した燃
   料の量の合計と、前記目標吐出量算出手段の算出した目
   標吐出量とに基づいて、予定外の燃料リークが発生して
   いるか否かを判定する予定外リーク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。
2. 【請求項２】 請求項１記載 の蓄圧式燃料噴射装置にお
   いて、 前記予定リーク量算出手段は、 前記燃料噴射弁の閉弁中に、該燃料噴射弁から定常的に
   リークする燃料の量を算出する定常リーク量算出手段
   と、 前記燃料噴射弁を開弁することによって該燃料噴射弁か
   ら低圧経路へリークする燃料の量を算出する開弁時リー
   ク量算出手段とを備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴
   射装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載 の蓄圧式燃料噴射装置にお
   いて、 燃料の温度を検出する燃料温度検出手段を備え、 前記定常リーク量算出手段及び前記開弁時リーク量算出
   手段は、前記リークする燃料の量を算出するに当り、前
   記検出される燃料の温度を考慮するように構成されてい
   ることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
4. 【請求項４】 燃料ポンプにより吐出される燃料を高圧
   状態で一旦蓄えておく蓄圧室と、 該蓄圧室から燃料の供給を受けてディーゼル機関の気筒
   内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、 ディーゼル機関の回転速度を含む運転状態を検出する運
   転状態検出手段と、 該検出される運転状態に基づいてディーゼル機関の１回
   の燃焼に必要な目標燃料噴射量を算出する目標燃料噴射
   量算出手段と、 該算出される目標燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射弁
   を開閉制御する燃料噴射制御手段と、 前記検出される運転状態に基づいて、前記蓄圧室内の燃
   料の目標圧力を算出する目標圧力算出手段と、 前記蓄圧室の燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、 該検出される燃料圧力と前記算出される目標圧力との差
   に基づいて、前記蓄圧室に対して前記燃料ポンプから吐
   出すべき燃料の目標吐出量を算出する目標吐出量算出手
   段と、 該算出される目標吐出量に基づいて、前記燃料ポンプの
   吐出量を制御する吐出量制御手段とを備える蓄圧式燃料
   噴射装置において、 燃料の温度を検出する燃料温度検出手段と、 前記蓄圧室内の燃料圧力の変化分に相当する燃料の量を
   算出する圧力変化相当燃料量算出手段と、 該算出される圧力変化分に相当する燃料の量、前記検出
   される燃料の温度、前記検出される蓄圧室内の燃料圧
   力、前記検出される回転速度、前記算出される目標燃料
   噴射量及び前記算出される目標吐出量に基づいて、予定
   外の燃料リークが発生しているか否かを判定する予定外
   リーク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。
5. 【請求項５】 請求項１〜４ のいずれか記載の蓄圧式燃
   料噴射装置において、前記予定外リーク判定手段の判定
   結果に基づいて、予定外の燃料リークに対する特定の制
   御を行う予定外リーク時制御手段を備えることを特徴と
   する蓄圧式燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載 の蓄圧式燃料噴射装置にお
   いて、 前記予定外リーク判定手段は、予定外のリーク燃料量を
   算出し、このリーク燃料量に基づいて予定外の燃料リー
   クが発生しているか否かを判定する手段として構成さ
   れ、 前記予定外リーク時制御手段は、該算出される予定外の
   リーク燃料量に応じて、警告、目標吐出量の上限ガード
   又は車両停止の措置をとる様に構成されていることを特
   徴とする蓄圧式燃料噴射装置。