JP3796912B2 - Fuel injection device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関し、詳細には燃料噴射系統の異常を検出する手段を備えた燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧燃料ポンプから共通の蓄圧室（コモンレール）に燃料を供給し、この蓄圧室に各気筒毎の燃料噴射弁を接続して蓄圧室内の高圧燃料を各気筒に噴射する、いわゆるコモンレール式の燃料噴射装置が知られている。
また、コモンレール式の燃料噴射装置において、燃料噴射弁のスティックやコモンレールの燃料洩れ等の燃料噴射系統の異常を検出する異常検出手段を備えたものとしては、例えば特開平８−４５７７号公報に記載されたものがある。
【０００３】
同公報の装置では、コモンレール内の燃料圧力を検出する圧力センサを設け、燃料噴射弁からの燃料噴射開始前と終了後のコモンレール内燃料圧力の差、すなわち燃料噴射によるコモンレール内の圧力降下を実測している。また、同公報の装置は、更に機関運転状態に基づいて燃料噴射開始前と終了後のコモンレール内の燃料圧力を推定し、上記圧力降下の実測値と圧力降下の推定値との間の偏差が予め定めた判定値より大きいときに燃料噴射系統に異常が生じたと判定する異常検出手段を備えている。
【０００４】
すなわち、上記装置では、内燃機関の運転状態（負荷）から１回の燃料噴射における噴射量Ｑを算出し、この燃料噴射量Ｑを用いて燃料噴射前後のコモンレール内燃料圧力降下推定値ΔＰを、ΔＰ＝（Ｋ／Ｖ）×Ｑとして算出する。ここで、上記式中のＫは燃料の体積弾性係数、Ｖはコモンレール容積、コモンレールまでの高圧供給配管容積、コモンレールから燃料噴射弁までの配管容積を含む高圧部容積であり、ＫとＶとは一定値とされる。すなわち、燃料噴射前後のコモンレール圧力降下は圧力降下検出期間内にコモンレールから流出する燃料量に比例することになる。従って、実際に燃料噴射前後にコモンレールから流出した燃料量がＱに等しければ、燃料噴射前後のコモンレール圧力降下実測値は上記推定値ΔＰに等しくなるはずである。このため、コモンレール内圧力降下の実測値と推定値ΔＰとの差が所定の判定値以上である場合、例えば実際の圧力降下が推定値ΔＰよりある程度以上大きい場合には、実際には燃料噴射量の指令値Ｑより多くの量の燃料がコモンレールから流出しているため、燃料噴射弁が開弁状態でスティックした等の異常が生じていると判定することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開平８−４５７７号公報の装置では運転中にコモンレール内の燃料圧力が大幅に変化すると正確な異常判定ができなくなる問題が生じる。
すなわち、上記公報の装置では圧力降下推定値ΔＰを算出する際に体積弾性係数Ｋを燃料圧力にかかわらず一定であると仮定している。ところが、実際には体積弾性係数Ｋは燃料圧力や燃料温度に応じて変化するため、コモンレール内の燃料圧力が大幅に変化するような場合には、燃料噴射量Ｑが同一であっても高圧時における圧力降下と低圧時における圧力降下とが異なってくる。例えば、後述するように燃料の体積弾性係数Ｋは高圧になるほど大きくなるため、燃料噴射量Ｑが同一に維持されていても燃料噴射前後のコモンレール内圧力降下はコモンレール内の圧力が高いほど大きくなる。従って、体積弾性係数Ｋを一定値として圧力降下推定値ΔＰを計算していると、コモンレール内圧力によっては正確な異常検出をできない場合が生じるのである。
【０００６】
しかも、コモンレール式燃料噴射装置では燃料噴射量と噴射率との両方を制御するために燃料噴射弁開弁時間に加えて燃料噴射圧力（コモンレール内燃料圧力）を運転状態に応じて変化させる制御を行うものがあり、この場合にはコモンレール内燃料圧力は極めて大きな範囲で変化する（例えば運転状態に応じてコモンレール内圧力を１０ＭＰａから１５０ＭＰａ程度の範囲で変化させるコモンレール式燃料噴射装置も使用されている）。このような燃料噴射装置では、運転状態に応じてコモンレール内の燃料の体積弾性係数も大きな範囲で変化することになり、体積弾性係数を一定値に固定していたのでは上記公報の方法では異常検出を行うことが不可能になるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑み燃料圧力が広い範囲で変動するような場合にも燃料系統の異常を正確に検出することができる手段を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関に所定のタイミングで燃料を噴射する燃料噴射弁と、
該燃料噴射弁が接続される、加圧燃料を貯留する蓄圧室と、
該蓄圧室内の燃料圧力が所定値になるように所定のタイミングで蓄圧室に燃料を圧送する燃料ポンプと、
前記蓄圧室内の実際の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、
前記蓄圧室内の燃料の圧力または温度の少なくとも一方に基づいて、燃料の体積弾性係数を検出する手段と、
前記検出した体積弾性係数と内燃機関の運転条件とに基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変動、若しくは前記燃料ポンプからの燃料圧送前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変動、の少なくとも一方を推定する圧力変動推定手段と、
該圧力変動推定手段により推定された燃料噴射前後の圧力変動の推定値と前記圧力検出手段により検出された燃料噴射前後の燃料圧力変動の実測値との偏差、若しくは前記圧力変動推定手段により推定された燃料圧送前後の圧力変動の推定値と前記圧力検出手段により検出された燃料圧送前後の圧力変動の実測値との偏差、の少なくとも一方に基づいて燃料噴射系統の異常を検出する異常検出手段を備え、
前記圧力変動推定手段は、前記圧力検出手段により検出された燃料圧力、燃料温度、機関回転数、燃料噴射弁開弁時間のうち少なくとも一つに基づいて、蓄圧室から燃料タンクに返戻されるリターン燃料の量を算出するリターン燃料量算出手段を備え、
前記リターン燃料量と、内燃機関の運転条件により定まる燃料噴射弁からの燃料噴射量とから前記燃料噴射前後の燃料圧力変動を推定し、
前記リターン燃料と、内燃機関の運転条件により定まる燃料ポンプからの燃料圧送量とから前記燃料圧送前後の燃料圧力変動を推定する、内燃機関の燃料噴射装置が提供される。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明では、燃料の体積弾性係数は一定値に固定せず蓄圧室内の燃料圧力に基づいて算出される。このため、コモンレール内燃料圧力が運転条件によって大幅に変化するような場合にも、体積弾性係数は実際の燃料圧力に対応した値となる。また、本発明では燃料噴射開始前と終了後のコモンレール内圧力変動（圧力降下）と、燃料圧送開始前と終了後のコモンレール内圧力変動（圧力上昇）とのうちいずれか一方または両方について、上記の体積弾性係数を用いて圧力変動推定値を算出する。このため、算出された圧力変動推定値は実際の燃料状態に対応した正確な値となり、圧力変動推定値と圧力変動実測値との偏差に基づいて正確に異常を検出することが可能となる。
【００１１】
更に、請求項１の発明では、燃料噴射量や燃料圧送量以外にコモンレール内の実際の圧力変動に影響を与える要因としてリターン燃料量を考慮する。リターン燃料量は燃料圧力、燃料温度、機関回転数、燃料噴射時間等の各条件に応じて変化するため、本発明ではこれらの条件のうち少なくとも一つに応じてリターン燃料量を算出する。このように、燃料噴射量や燃料圧送量以外にコモンレールから燃料タンクへのリターン燃料量を考慮して圧力変動推定値を求めるようにしたことにより、算出した圧力変動推定値がより正確になり、より正確な異常検出が可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、前記リターン燃料量は前記燃料噴射弁からの燃料噴射動作に起因して燃料タンクに返戻される動的リターン燃料量と、それ以外の静的リターン燃料量との和として算出される請求項１に記載の燃料噴射装置が提供される。
また、請求項３に記載の発明によれば、前記リターン燃料量算出手段は、前記燃料噴射と燃料圧送との両方を停止しているときに前記リターン燃料量を計測した結果を学習、記憶する学習手段を備え、該学習結果に基づいて静的リターン燃料量を算出する請求項２に記載の燃料噴射装置が提供される。
【００１３】
すなわち、請求項２と請求項３の発明では、リターン燃料量は燃料噴射弁の燃料噴射動作を行わせるための動的リターン燃料量と、それ以外の、例えば摺動部からのリーク等による静的リターン燃料量との和として与えられる。ここで、機関運転条件が一定であれば動的リターン燃料量はほぼ一定であるのに対して、静的リターン燃料量は、摺動部のクリアランス変化等により経時的に変化する。請求項３の発明では、燃料噴射と燃料圧送との両方が行われておらず、コモンレールから静的リターン燃料量に相当する量の燃料のみが流出している状態で静的リターン燃料量を計測し、計測結果を学習、記憶するとともに、最新の学習結果を用いて静的リターン量を算出する。このため、請求項３の発明では機関の経時変化等により静的リターン燃料量が変化した場合でも、正確なリターン燃料量が算出されるので、機関経時変化にかかわらず正確な異常検出が行われる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、前記異常検出手段は、前記燃料噴射前後の燃料圧力変動の推定値と実測値との偏差に基づく燃料噴射時異常検出と、前記燃料圧送前後の燃料圧力変動の推定値と実測値との偏差に基づく燃料圧送時異常検出との両方を行う請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置が提供される。
更に、請求項７に記載の発明によれば、内燃機関に所定のタイミングで燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁が接続される、加圧燃料を貯留する蓄圧室と、該蓄圧室内の燃料圧力が所定値になるように所定のタイミングで蓄圧室に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記蓄圧室内の実際の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、前記蓄圧室内の燃料の圧力または温度の少なくとも一方に基づいて、燃料の体積弾性係数を検出する手段と、前記検出した体積弾性係数と内燃機関の運転条件とに基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変動、若しくは前記燃料ポンプからの燃料圧送前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変動、の少なくとも一方を推定する圧力変動推定手段と、該圧力変動推定手段により推定された燃料噴射前後の圧力変動の推定値と前記圧力検出手段により検出された燃料噴射前後の燃料圧力変動の実測値との偏差、若しくは前記圧力変動推定手段により推定された燃料圧送前後の圧力変動の推定値と前記圧力検出手段により検出された燃料圧送前後の圧力変動の実測値との偏差、の少なくとも一方に基づいて燃料噴射系統の異常を検出する異常検出手段を備え、前記異常検出手段は、前記燃料噴射前後の燃料圧力変動の推定値と実測値との偏差に基づく燃料噴射時異常検出と、前記燃料圧送前後の燃料圧力変動の推定値と実測値との偏差に基づく燃料圧送時異常検出との両方を行う内燃機関の燃料噴射装置が提供される。
すなわち、請求項４と請求項７の発明では、燃料圧送前後の圧力変動に基づく異常検出と燃料圧送前後の燃料圧力変動に基づく異常検出との両方が行われるため、異常検出動作を実行する頻度が大幅に増加し、早期に燃料噴射系統の異常を検出することが可能となる。
【００１５】
さらに、請求項５と請求項８に記載の発明によれば、請求項４と請求項７の発明において、それぞれ前記異常検出手段は更に、前記燃料噴射時異常検出の結果と、前記燃料圧送時異常検出の結果との両方に基づいて、異常の種類を判別する異常状態判別手段を備えている。
燃料噴射系統の異常は、その種類により燃料噴射前後の圧力変動と燃料圧送前後の圧力変動とに与える影響が異なるものがある。例えば、燃料噴射弁の異常により一回当たりの燃料噴射量が増大したような場合には、燃料噴射前後の圧力変動が推定値から大きく外れるようになるにもかかわらず燃料圧送前後の圧力変動には大きな影響が現れない。このため、両方の異常検出結果を比較することにより異常の種類を判別することが可能となる。
【００１６】
また、請求項６と請求項９とに記載の発明によれば、請求項５と請求項８の燃料噴射装置はそれぞれ、更に前記燃料ポンプ上流側の燃料供給配管に配置された燃料フィルタと、該燃料フィルタと前記燃料ポンプとの間の燃料供給配管内の圧力を検出する燃料供給圧力検出手段とを備え、前記異常状態判別手段は、前記燃料噴射時異常検出の結果と、前記燃料圧送時異常検出の結果との両方に基づいて、少なくとも前記燃料ポンプまたはその上流側の燃料供給系統に異常が生じたか否かを判定し、燃料ポンプまたはその上流側の燃料供給系統の異常が生じており、かつ前記燃料供給圧力検出手段により検出した圧力が予め定めた判定値より低い場合には、更に前記異常を燃料供給不足によるものと判別する。
【００１７】
すなわち請求項６と請求項９との発明では、それぞれ、請求項５と請求項８において燃料ポンプまたはその上流側の燃料供給系統に異常が生じていると判定されたときには、更に燃料供給圧力に基づいて、この異常が燃料供給不足によるものか否かを判別する。燃料ポンプまたはその上流側に異常が生じている場合には、例えば燃料ポンプ自体から外部への燃料洩れが生じていることも考えられるため、直ちに機関を停止する必要がある。しかし、単なる燃料供給不足による異常であれば機関の運転を継続しても大きな問題は生じないため、車両などではいわゆる退避走行が可能となる。このため、燃料供給不足による異常かそれ以外の異常かを判別することにより、直ちに機関を停止すべきか否かを判定することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、１は内燃機関１０（本実施形態では４気筒ディーゼル機関）の各気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁、３は各燃料噴射弁１が接続される共通の蓄圧室（コモンレール）を示す。コモンレール３は、後述する高圧燃料噴射ポンプ５から供給される加圧燃料を貯留し、各燃料噴射弁１に分配する機能を有する。
【００１９】
また、図１において７は機関１０の燃料（本実施形態では軽油）を貯留する燃料タンク、９は高圧燃料ポンプに燃料を供給する低圧フィードポンプ、９ｂは低圧燃料ポンプ９から高圧燃料ポンプ５に燃料を供給する燃料供給配管１３に設けられた燃料フィルタをそれぞれ示している。機関運転中、タンク７内の燃料は、フィードポンプ９により一定圧力に昇圧され、燃料フィルタ９ｂで異物、水分等を除去された後、燃料供給配管１３を通って高圧燃料噴射ポンプ５に供給される。また、高圧燃料噴射ポンプ５から吐出された燃料は、逆止弁１５、高圧配管１７を通ってコモンレール３に供給され、コモンレール３から各燃料噴射弁１を介して内燃機関の各気筒内に噴射される。
【００２０】
なお、図１において１９で示したのは各燃料噴射弁１からのリターン燃料を燃料タンク７に返戻するリターン燃料配管である。燃料噴射弁からのリターン燃料については後述する。
図１に２０で示すのは、機関の制御を行うエンジン制御回路（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の構成のディジタルコンピュータとして構成され、更にメインスイッチがオフにされている間も記憶内容を保持可能なバックアップＲＡＭを備えている。ＥＣＵ２０は、後述するように高圧燃料噴射ポンプ５の吸入弁５ａの開閉動作を制御してコモンレール３内の燃料油圧力を機関負荷、回転数等に応じて制御する燃料圧力制御を行い燃料噴射弁の噴射率を機関負荷、回転数等に応じて調節するとともに、燃料噴射弁１の開弁時間を制御して気筒内に噴射される燃料量を制御する燃料噴射制御を行う。
【００２１】
また、本実施形態では後述するように、ＥＣＵ２０はコモンレール内の圧力変動に基づいて燃料噴射ポンプ５、コモンレール３、燃料噴射弁１等の燃料噴射系統の異常を検出する異常検出手段として機能する。
上記制御のため、ＥＣＵ２０の入力ポートには、コモンレール３に設けた燃料圧力センサ３１と燃料温度センサ３３とから、それぞれコモンレール３内の燃料圧力と燃料温度とに対応する電圧信号が、ＡＤ変換器３４を介して入力されている他、機関アクセルペダル（図示せず）に設けたアクセル開度センサ３５からアクセルペダルの操作量（踏み込み量）に対応する信号が同様にＡＤ変換器３４を介して入力されている。また、燃料フィルタ９ｂと高圧燃料ポンプ５との間の燃料供給配管１３に設けられた燃料供給圧力センサ３９からは、同様にＡＤ変換器３４を介してフィルタ９ｂ下流側の燃料供給配管１３内の圧力に対応する電圧信号がＥＣＵ２０の入力ポートに供給されている。更に、ＥＣＵ２０の入力ポートには、機関のディストリビュータ（図示せず）に設けたクランク角センサ３７から、クランク軸が基準回転位置（例えば第１気筒の上死点）になったときに発生する基準パルス信号とクランク回転角に応じて発生する、回転パルス信号との２つの信号が入力されている。
【００２２】
また、ＥＣＵ２０の出力ポートは、駆動回路４０を介して燃料噴射弁１に接続され、各燃料噴射弁１の作動を制御している他、駆動回路４０を介して高圧燃料噴射ポンプ５の吸入弁５ａの開閉を制御するソレノイドアクチュエータに接続され、ポンプ５の吐出量を制御している。
本実施形態では、高圧燃料噴射ポンプ５は２つのシリンダを有するピストンポンプの形式とされている。ポンプ５の各シリンダ内のピストンは、ポンプ内のピストン駆動軸に形成されたカムに押圧されてシリンダ内を往復運動する。また、各シリンダの吸入ポートには、ソレノイドアクチュエータにより開閉駆動される吸入弁が設けられている。本実施形態ではピストン駆動軸は機関１０のクランク軸（図示せず）により駆動され、クランク軸と同期してクランク軸の２分の１の速度で回転する。また、ポンプ５のピストン駆動軸には、それぞれのピストンと係合する部分に２つのリフト部を持つカムが形成されており、ポンプ１０のピストンは機関１０の各気筒のストロークに同期して燃料を吐出するようになっている。すなわち、本実施形態では４気筒ディーゼル機関が使用されているため、ポンプ１０の２つのシリンダはクランク軸が７２０度回転する間にそれぞれ２回ずつ、機関の気筒のストロークに同期して（例えば各気筒の排気行程毎に）コモンレール３に燃料を圧送する。
【００２３】
また、ＥＣＵ２０はポンプの各シリンダのピストンの上昇（圧送）行程における吸入弁５ａの閉弁時期を変化させることによりポンプからの燃料油の吐出流量を制御する。すなわち、ＥＣＵ２０は、各シリンダのピストン下降行程（吸入行程）の間、及びピストン上昇行程（吐出行程）開始後所定の期間ソレノイドアクチュエータへの通電を停止して吸入弁５ａを開弁状態に維持する。これにより、各シリンダでピストンが吐出行程に入ってもシリンダ内の燃料は吸入弁５ａからタンクに逆流しシリンダ内の燃料圧力は上昇しない。そして、上記期間経過後ＥＣＵ２０は吸入弁５ａのソレノイドアクチュエータに通電して吸入弁５ａを閉弁する。これによりポンプピストンの上昇に伴いシリンダ内の圧力が上昇し、シリンダ内圧力がコモンレール３内の圧力より高くなると各シリンダの逆止弁１５が開弁し、シリンダ内の高圧の燃料油が高圧配管１７を経由してコモンレール３に圧送される。なお、吸入弁５ａは一旦閉弁するとシリンダ内燃料圧力が高い間は燃料圧力に押されて閉弁状態に保持される。従ってコモンレール３への燃料圧送量はポンプ５の吸入弁５ａの閉弁開始時期により定まる。このため、ＥＣＵ２０はポンプ５の各シリンダの吸入弁５ａの閉弁時間（ソレノイドアクチュエータへの通電時間）を調節することにより、ポンプ５のピストン有効ストロークを変化させコモンレール３に圧送する燃料量を制御している。
【００２４】
本実施形態では、ＥＣＵ２０は機関負荷、回転数に応じて予めＲＯＭに格納した関係に基づいて目標コモンレール燃料圧力を設定するとともに、燃料圧力センサ３１で検出したコモンレール燃料圧力が設定した目標コモンレール燃料圧力になるようにポンプ５の吐出量を制御する。また、ＥＣＵ２０は機関負荷、回転数に応じて予めＲＯＭに格納した関係に基づいて燃料噴射弁１の開弁時間（燃料噴射時間）を制御する。
【００２５】
すなわち、本実施形態ではコモンレール３の燃料圧力を機関運転条件に応じて変化させることにより、燃料噴射弁１の噴射率を運転条件に応じて調節し、燃料圧力と燃料噴射時間とを変化させることにより燃料噴射量を運転条件に応じて調節している。このため、本実施形態のようなコモンレール式燃料噴射装置では、コモンレール内の燃料圧力は機関の運転条件（負荷、回転数）に応じて極めて広い範囲で（例えば、本実施形態では１０ＭＰａから１５０ＭＰａ程度までの範囲で）変化することになる。
【００２６】
次に、本実施形態における燃料噴射系統の異常検出原理について説明する。
本実施形態では、燃料噴射弁１からの燃料噴射開始前と終了後との間のコモンレール３内の燃料圧力変動、又は燃料ポンプ５からコモンレール３への燃料圧送開始前と終了後との間のコモンレール３内の燃料圧力変動の少なくとも一方に基づいて燃料噴射系統の異常を検出する。
【００２７】
図２は、本実施形態での燃料噴射と燃料圧送の１サイクルにおけるコモンレール３内の燃料圧力の時間的変動の状況を模式的に示している。
図２において、ＰＤで示した期間はいずれかの燃料噴射弁１から燃料噴射が行われる期間を、ＰＵで示した期間は燃料噴射終了後燃料ポンプ５からコモンレール３に燃料が圧送される期間を示している。図２に示すように、本実施形態では燃料噴射弁１からの燃料噴射と燃料ポンプ５からの燃料圧送とは別々のタイミングで重複しないように実行されている。
【００２８】
図２において、ＰＣ１0 は燃料噴射（ＰＤ）が開始される前のコモンレール３燃料圧力、ＰＣ２は燃料噴射終了後、かつ燃料ポンプ５からの燃料圧送（ＰＵ）開始前のコモンレール３燃料圧力、ＰＣ１1 は燃料圧送終了後かつ次の燃料噴射開始前の圧力を示している。本実施形態では、燃料圧力センサ３１で検出した上記圧力ＰＣ１0 、ＰＣ２、ＰＣ１1 から燃料噴射前後（期間ＰＤ前後）のコモンレール３内圧力変動の実測値ＤＰＣ１２＝ＰＣ２−ＰＣ１0 、または燃料圧送前後（期間ＰＵ前後）のコモンレール３内圧力変動の実測値ＤＰＣ２１＝ＰＣ１1 −ＰＣ２を算出し、実測値ＤＰＣ１２と燃料噴射量から算出した燃料噴射前後のコモンレール圧力変動ＤＰＤとを比較、または実測値ＤＰＣ２１と燃料圧送量から算出した燃料圧送前後のコモンレール圧力変動ＤＰＵとを比較することにより燃料噴射系統の異常を判定する。
【００２９】
次に、上記圧力変動の推定値ＤＰＤとＤＰＵとの算出方法について説明する。まず、燃料噴射前後の圧力変動ＤＰＤについて考えると、ＤＰＤは期間ＰＤに燃料噴射弁１から噴射される燃料量ＱＦＩＮＣを用いて、
ＤＰＤ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×ＱＦＩＮＣ
として表される。ここで、Ｋは燃料の体積弾性係数、ＶＰＣはコモンレール３を含む高圧部の内容積である。また、ＱＦＩＮＣは標準圧力（例えば０．１ＭＰａ）における体積で表される。前述のように、ＥＣＵ２０は機関運転条件から燃料噴射量ＱＦＩＮＣを算出し、ＱＦＩＮＣの量の燃料が機関に噴射されるように燃料噴射弁１の開弁時間を制御している。このため、燃料噴射弁１やコモンレール３に異常がない場合には実際の燃料噴射期間ＰＤ内にコモンレール３から流出する燃料量はＱＦＩＮＣのみになるため上記推定値ＤＰＤと実測値ＤＰＣ１２とは等しくなるはずである。一方、燃料噴射弁１やコモンレール３に洩れが生じたような燃料噴射系統の異常では、期間ＰＤ内にコモンレール３から流出する燃料量は燃料噴射目標値ＱＦＩＮＣより大きくなる。このため、燃料噴射系統に洩れ等の異常が生じたような場合には、実際の圧力変動ＰＣ１２の大きさは圧力変動推定値より大きくなる。そこで、本実施形態では推測値ＤＰＤと実測値ＤＰＣ１２との差ｄＤＰＤ（＝ＤＰＤ−ＤＰＣ１２）をとり、このｄＤＰＤが予め定めた判定値Ｒ１（Ｒ１＞０）を越えた場合に、すなわちｄＤＰＤ＞Ｒ１の場合に燃料噴射系統に異常が生じたと判定するようにしている。
【００３０】
また、燃料圧送前後の圧力変動ＤＰＵについては、上記と同様期間ＰＵに燃料ポンプ５からコモンレール３に流入した燃料量ＱＰＭＤを用いて、
ＤＰＵ＝（Ｋ／ＶＰＣ）×ＱＰＭＤ
として表される。本実施形態では、前述したようにＥＣＵ２０は機関運転条件に応じて燃料ポンプ５の吸入弁５ａの閉弁開始時期（ソレノイドアクチュエータへの通電開始時期）を決定しポンプ５からの燃料圧送量を制御している。従って、燃料ポンプ５やコモンレール５に異常がない場合には上記ＱＰＭＤはポンプ５のソレノイドアクチュエータへの通電時間から算出される燃料ポンプ吐出量（標準圧力における体積）に等しくなるはずである。そこで、本実施形態では前述のｄＤＰＤと同様に、上記推測値ＤＰＵと燃料圧送期間前後の圧力変動実測値ＤＰＣ２１との差ｄＤＰＵ（＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２１）をとり、このｄＤＰＵの値が予め定めた判定値Ｒ２（但しＲ２＞０）を越えた場合（ｄＤＰＵ＞Ｒ２の場合）に燃料噴射系統が異常を生じたと判定するようにしている。
【００３１】
上述のように燃料噴射前後の圧力変動（ＤＰＤ、ＤＰＣ１２）による異常検出と燃料圧送前後の圧力変動（ＤＰＵ、ＤＰＣ２１）による異常検出とは、それぞれ単独で用いることも可能である。また、両方の異常検出を実行し、それらの結果を比較することにより発生した異常の種類（異常発生箇所等）を特定することも可能となる。これらの異常検出方法の詳細については後述する。
【００３２】
ところで、上記のように圧力変動の推定値ＤＰＤ、ＤＰＵ等を用いて異常検出を行う場合には圧力による燃料油の体積弾性係数の変化が問題になる。燃料油の体積弾性係数は温度と圧力とによって変化する。図３は、燃料油（軽油）の体積弾性係数の温度と圧力とによる一般的な変化を説明する図である。図３に示すように、軽油の体積弾性係数は圧力が高いほど増大し、温度が低いほど低下する。
【００３３】
また、図３から判るように圧力、温度に対する体積弾性係数の変化率はそれほど大きくない。このため、圧力、温度の変化幅があまり大きくない場合には軽油の体積弾性係数を一定値で近似して前述の式から圧力変動推定値ＤＰＤ、ＤＰＵを求めても大きな誤差は生じない。しかし、圧力、温度の変化幅が大きい場合、特に本実施形態のように燃料圧力が機関の運転状態に応じて極めて大きな幅（１０ＭＰａから１５０ＭＰａ程度の範囲）で変化するような場合、には体積弾性係数の変化も大きくなり、体積弾性係数を一定値に固定してＤＰＤ、ＤＰＵを算出すると大きな誤差を生じ、異常判定に誤差を生じることになる。
【００３４】
そこで、本実施形態では予め使用する軽油の体積弾性係数を機関運転中に生じ得る範囲で圧力と温度とを変えて測定し、その測定結果を温度、圧力を用いた数値マップとしてＥＣＵ２０のＲＯＭに格納してある。異常検出に際しては、燃料圧力センサ３１と燃料温度センサ３３で検出したコモンレール３内の燃料圧力ＰＣと燃料温度ＴＨＦとから、その圧力温度条件における体積弾性係数をＲＯＭから読み出し、この体積弾性係数を用いて上記の式から圧力変動推定値ＤＰＤ、ＤＰＵを算出するようにしている。
【００３５】
次に、図４、図５を用いてＥＣＵ２０の上記異常検出動作の具体例について説明する。
図４は、燃料噴射前後の圧力変動（ＤＰＤ、ＤＰＣ１２）に基づく燃料噴射系統の異常検出動作ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０により所定のタイミングで（例えば、機関クランク軸一定回転角毎に）、実行される。
【００３６】
図４においてルーチンがスタートすると、ステップ４０１では、コモンレール内燃料圧力ＰＣ、燃料温度ＴＨＦ、クランク軸回転角ＣＡが、燃料圧力センサ３１、燃料温度センサ３３、クランク角センサ３７からそれぞれ読み込まれる。
次いで、ステップ４０３から４０９では、現在クランク軸回転角ＣＡが所定値ＣＡ１0 （ステップ４０３）またはＣＡ２（ステップ４０７）のいずれかにあるかが判定され、いずれのタイミングにもない場合にはステップ４０７から直ちにルーチンを終了する。
【００３７】
ここで、上記クランク軸回転角ＣＡ１0 は、各気筒の燃料噴射開始直前のクランク軸回転角、すなわち図２のＰＣ１0 の計測タイミングに相当するクランク軸回転角であり、ＣＡ２は、燃料噴射終了後燃料圧送が開始される前のクランク軸回転角、すなわち図２のＰＣ２の計測タイミングに相当するクランク軸回転角である。また、現在ＰＣ１0 の計測タイミングであった場合（ステップ４０３でＣＡ＝ＣＡ１0 の場合）には、ステップ４０１で読み込んだコモンレール燃料圧力ＰＣと燃料温度ＴＨＦの値がＰＣ１0 、ＴＨＦ１として記憶され（ステップ４０５）、現在ＰＣ２の計測タイミングであった場合（ステップ４０７でＣＡ＝ＣＡ２の場合）には、ステップ４０１で読み込んだＰＣの値のみがＰＣ２として記憶される（ステップ４０９）。
【００３８】
次いで、ステップ４１１では、記憶したコモンレール燃料圧力力ＰＣ１0 と燃料温度ＴＨＦ１とを用いて、ＥＣＵ２０のＲＯＭに予め格納した数値マップから現在の燃料の体積弾性係数Ｋを算出し、ステップ４１３ではこの体積弾性係数Ｋと燃料噴射量ＱＦＩＮＣとから、圧力変動推定値ＤＰＤを、
ＤＰＤ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×ＱＦＩＮＣ
として算出する。なお、燃料噴射量ＱＦＩＮＣは別途ＥＣＵ２０により実行される燃料噴射量演算ルーチン（図示せず）により、機関回転数とアクセル開度とに基づいて算出される。
【００３９】
そして、ステップ４１５では、ステップ４０５とステップ４０９とで記憶したＰＣ１0 、ＰＣ２から、実際の圧力変動ＤＰＣ１２が、
ＤＰＣ１２＝ＰＣ２−ＰＣ１0
として算出され、ステップ４１７ではステップ４１３で求めた圧力変動推測値ＤＰＤとステップ４１５で求めた実測値ＤＰＣ１２との差ｄＤＰＤが、
ｄＤＰＤ＝ＤＰＤ−ＤＰＣ１２
として算出される。
さらに、ステップ４１９では上記により算出したｄＤＰＤの値が予め定めた判定値Ｒ１より大きいか否かが判定され、ｄＤＰＤ＞Ｒ１である場合にはコモンレールから流出する燃料量が正常な量以上に大きくなっていることから燃料噴射系統に異常が生じたと判定し、ステップ４２３で異常フラグＸＤの値を１にセットしてルーチンを終了する。また、ｄＤＰＤ≦Ｒ１の場合には燃料噴射系統に以上が生じていないと判定し、ステップ４２１で異常フラグＸＤの値を０にセットしてルーチンを終了する。なお、本実施形態では、異常フラグＸＤの値が１にセットされると、別途実行される図示しないルーチンにより運転席の警告灯が点灯され運転者に異常発生を報知するようになっている。また、判定結果（フラグＸＤの値）をＥＣＵ２０のバックアップＲＡＭに格納し、将来の点検修理に備えるようにしてもよい。なお、本実施形態では燃料噴射開始前のコモンレール燃料圧力（ＰＣ１0 ）と温度に基づいて体積弾性係数を検出しているが、燃料噴射によるコモンレール燃料圧力と温度との変化は比較的小さいため、燃料噴射終了後のコモンレール燃料圧力（ＰＣ２）と温度とに基づいて体積弾性係数を検出するようにしても良い。また、同様に燃料噴射前後の圧力平均値と温度平均値とに基づいて体積弾性係数を検出するようにしても良い。
【００４０】
図５は、燃料圧送前後の圧力変動（ＤＰＵ、ＤＰＣ２１）に基づく異常検出ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、図４のルーチンと同様クランク軸一定回転角毎に実行される。本ルーチンでは、図４のルーチンと類似の方法で算出した体積弾性係数の値を用いて燃料圧送前後のコモンレール燃料圧力変動の推測値ＤＰＵを算出し、実測値ＤＰＣ２１との差ｄＤＰＵ＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２１の値に基づいて燃料噴射系統の異常の有無を判定している。
【００４１】
図５のフローチャートの各ステップは図４の各ステップに類似した操作であるので、ここでは相違する点についてのみ説明する。図５ステップ５０３から５０９は圧力ＰＣ１1 とＰＣ２（図２）の読み込み動作を示す。ステップ５０３のＣＡ２及びステップ５０７のＣＡ１1 は、それぞれ燃料噴射終了後燃料圧送開始前のタイミングに相当するクランク軸回転角と燃料圧送終了直後のタイミングに相当するクランク軸回転角である。また、本実施形態では燃料噴射終了後、圧送開始前の圧力（ＰＣ２）と温度とに基づいて体積弾性係数Ｋを算出する（ステップ５１１）が、前述のように、燃料圧送終了後の圧力（ＰＣ１1 ）と温度とを用いて体積弾性係数を算出するようにしても良い。
【００４２】
図５ステップ５１３では、燃料圧送前後の圧力変動推測値ＤＰＵが、
ＤＰＵ＝（Ｋ／ＶＰＣ）×ＱＰＭＤ
として算出される。ＱＰＭＤは機関運転条件に基づいて別途図示しないルーチンにより算出されるポンプからの燃料圧送量である。そして、ステップ５１５では圧力変動の実測値ＤＰＣ２１が、ＤＰＣ２１＝ＰＣ２−ＰＣ１1 として算出され、ステップ５１７では推測値ＤＰＵと実測値ＤＰＣ２１との差ｄＤＰＵが、
ｄＤＰＵ＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２１として算出さされる。
【００４３】
更に、ステップ５１９ではｄＤＰＵの値が所定の判定値Ｒ２より大きいか否かに基づいて、異常フラグＸＵの値が１（異常）（ステップ５２３）または０（正常）（ステップ５２１）にセットされる。
なお、図４、図５の実施形態ではコモンレール内の燃料圧力と温度との両方の実測値に基づいて体積弾性係数Ｋの値を算出しているが、機関運転中のコモンレール内燃料圧力変動が比較的小さい機関においては燃料温度のみに基づいて（燃料圧力を一定値で近似して）、また温度変動が比較的小さい機関では燃料圧力のみに基づいて（燃料温度を一定値で近似して）それぞれ体積弾性係数Ｋを算出するようにしてもよい。
【００４４】
次に、燃料噴射前後の圧力変動推定値ＤＰＤの上記とは別の算出方法について説明する。図４ステップ４１３では燃料噴射前後の圧力変動は燃料噴射によりコモンレールから流出する燃料のみにより生じると仮定し、燃料噴射量ＱＦＩＮＣを用いてＤＰＤ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×ＱＦＩＮＣとして算出していた。しかし、実際の燃料噴射系統では正常であっても燃料噴射前後の期間にコモンレールから流出して燃料タンクに返戻されるリターン燃料が存在する。
【００４５】
例えば、燃料噴射弁の形式によっては燃料噴射弁の開弁動作を燃料油の圧力を利用して行うため燃料噴射動作に伴って燃料噴射条件から定まる一定量の燃料油が燃料タンクに返戻される形式のものがある。より詳細には、このような形式の弁では、閉弁時には弁体の下部（噴孔側）と上部との両方に燃料圧力を作用させることにより燃料圧力により弁体に加わる力をバランスさせ、スプリングの力で弁体を弁座に押圧している。一方、燃料噴射時には弁体上部の燃料油を電磁弁を経由してリターン配管に逃がすことにより弁体上部に作用する圧力を低下させる。これにより、弁体下部に作用する燃料油圧力により弁体がスプリングに抗して押し上げられ噴孔が開放され噴射が行われる。すなわち、この形式の燃料噴射弁では開弁（燃料噴射）期間中にリターン燃料が発生する。
【００４６】
また、上記開弁動作に伴うリターン燃料の他に、常時燃料噴射弁の摺動部クリアランスからリークする燃料油があり、これらのリーク燃料も燃料タンクに返戻される。これらのリターン燃料は各燃料噴射弁１と燃料タンク７とを接続するリターン燃料配管１９を通って燃料タンクに返戻されるが、本明細書では上記燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴って生じるリターン燃料を動的リターン燃料、摺動部からのリーク燃料等のように燃料噴射弁の燃料噴射動作とは関係なく常時コモンレールから燃料タンクに返戻されるリターン燃料を静的リターン燃料と呼ぶことにする。すなわち、燃料噴射前後の期間には、燃料噴射量ＱＦＩＮＣ以外にも動的リターン燃料と静的リターン燃料との和に相当する量のリターン燃料がコモンレールから流出することになる。
【００４７】
このため、このような燃料噴射弁を用いる燃料噴射装置では圧力変動ＤＰＤを算出する際に燃料噴射量ＱＦＩＮＣのみでなく、上記リターン燃料量をも考慮する必要がある。そこで、以下の実施形態では燃料噴射前後の圧力変動推定値ＤＰＤを算出する際に動的リターン燃料量と静的リターン燃料量とを考慮するようにしている。
【００４８】
以下の実施形態では、動的リターン燃料量ＱＩＬＤと静的リターン燃料量ＱＩＬＳとはそれぞれ以下の方法で算出される。
動的リターン燃料量ＱＩＬＤは、前述のように燃料噴射弁開弁中のみに発生するリターン燃料の量であり、燃料噴射１回当たりに燃料タンクに返戻される燃料の量で表される。従って、ＱＩＬＤは燃料噴射弁の弁体上部油圧を逃がす電磁弁の通電時間（燃料噴射時間）ＴＱＦＩＮと燃料噴射直前の燃料油圧力（すなわちＰＣ１0 ）との関数になる。本実施形態では、予め燃料圧力と燃料噴射時間とを変えて１回の燃料噴射期間に燃料タンクに戻されるリターン燃料量を実測し、ＥＣＵ２０のＲＯＭに燃料圧力と燃料噴射時間とを用いた数値マップとして記憶してある。動的リターン燃料量ＱＩＬＤはＥＣＵ２０による燃料噴射時間（通電時間）ＴＱＦＩＮと燃料圧力ＰＣ１0 とを用いて、このマップから算出される。
【００４９】
また、静的リターン燃料量ＱＩＬＳは、燃料噴射弁の各クリアランス部からのリーク燃料の量であり、ＰＣ１0 計測時からＰＣ２計測時までの時間にリークされる燃料の総量で表される。このため、ＱＩＬＳは燃料圧力（ＰＣ１0 ）と燃料温度ＴＨＦ１（燃料粘度）、機関回転数ＮＥ（ＰＣ１0 計測時からＰＣ２計測時までの所要時間）の関数となる。本実施形態では、ＱＩＬＳについても予め燃料圧力、温度、機関回転数の組合せを変化させてリターン燃料量を実測し、燃料圧力、温度、機関回転数を用いた数値マップとしてＥＣＵ２０のＲＯＭに格納してある。そして、実際の運転時には静的リターン燃料量ＱＩＬＳは、実測した燃料圧力（ＰＣ１0 ）、温度（ＴＨＦ１）、機関回転数ＮＥを用いて、このマップから算出される。
【００５０】
図６は、リターン燃料量ＱＩＬＤとＱＩＬＳとを考慮した場合の燃料噴射前後の圧力変動推定値ＤＰＤの演算ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、例えばサブルーチンとして図４のステップ４１３で実行される。
図６のサブルーチンにおいて、ステップ６０１では、別途ＥＣＵ２０により実行される燃料噴射弁制御ルーチン（図示せず）により算出される制御弁開弁時間（通電時間）ＴＱＦＩＮと、機関回転数ＮＥが読みだされる。
【００５１】
そして、ステップ６０３では、上記ＴＱＦＩＮと図４ステップ４０５で記憶したコモンレール燃料圧力ＰＣ１0 とから、ＥＣＵ２０のＲＯＭに格納した数値マップを用いて動的リターン燃料量ＱＩＬＤが算出される。
次いで、ステップ６０５では、同様に、燃料圧力ＰＣ１0 、機関回転数ＮＥ、図６ステップ４０５で記憶した燃料温度ＴＨＦ１とから、ＥＣＵ２０のＲＯＭに格納した数値マップを用いて静的リターン燃料量ＱＩＬＳが算出される。
【００５２】
さらに、ステップ６０７では燃料噴射量ＱＦＩＮＣが読みだされ、ステップ６０９では、上記ＱＦＩＮＣ、ＱＩＬＤ、ＱＩＬＳと図６ステップ４１１で算出した体積弾性係数Ｋの値を用いて圧力変動ＤＰＤが、
ＤＰＤ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×（ＱＦＩＮＣ＋ＱＩＬＤ＋ＱＩＬＳ）
として算出される。（ＱＦＩＮＣ＋ＱＩＬＤ＋ＱＩＬＳ）は、（燃料噴射量＋リターン燃料の総量）、すなわち燃料噴射前後の期間にコモンレールから流出する燃料の総量を表している。上記サブルーチンを実行することにより燃料噴射前後のコモンレール燃料圧力変動推定値ＤＰＤが更に正確に算出されるため、図４のルーチンによる異常検出の精度が一層向上する。
【００５３】
次に、燃料圧送前後の圧力変動推定値ＤＰＵの図５とは別の算出方法について説明する。上述のように、燃料噴射前後の圧力変動推定値ＤＰＤを算出する際にコモンレールからのリターン燃料量を考慮することにより一層正確な異常検出が可能となるが、燃料圧送前後の圧力変動推定値ＤＰＵの算出についても同様のことが成り立つ。この場合、燃料圧送前後の期間には燃料噴射は行われないため、ＤＰＤ算出の場合とは異なりリターン燃料量としては上記の静的リターン燃料量ＱＩＬＳのみを考慮すれば良い。また、その他に燃料ポンプ側でのリーク燃料量量等を考慮して燃料圧送量ＱＰＭＤを算出することにより、より正確なＤＰＵの値の算出が可能となる。
【００５４】
ポンプからの燃料圧送量ＱＰＭＤは、詳細には次式で表される。
ＱＰＭＤ＝ＱＧ−ＱＤ−ＱＬ
ここで、ＱＧはポンプの幾何学的燃料圧送量、すなわち吸入弁５ａ閉弁中にポンプピストンが上昇する行程容積に相当し、吸入弁５ａのソレノイドアクチュエータに通電する標準通電開始時期（クランク軸回転角）ＴＦとこの標準通電時期に対して実際に通電を開始するまでの遅れ時間ＴＦＤとの関数となる。
【００５５】
また、ＱＤは、ポンプのデッドボリューム損失、すなわちポンプピストンが上死点に達したときに圧縮されてシリンダ内に残留する燃料量に相当する燃料量であり、燃料圧送終了時の燃料圧力ＰＣ１1 （または燃料圧送開始時における燃料圧力ＰＣ２を近似的に使用可能）、体積弾性係数Ｋとの関数となる。
さらに、ＱＬはポンプ内部のリーク燃料量であり、燃料圧力ＰＣ１1 （またはＰＣ２）と燃料温度ＴＨＦ2 （燃料粘度）、ポンプ回転数（機関回転数ＮＥ）の関数となる。
【００５６】
本実施形態では、予めＱＧ、ＱＤ、ＱＬの値をそれぞれ上記のパラメータを変えて実測し、ＱＧについてはＴＦ、ＴＦＤを、ＱＤについてはＰＣ２、Ｋを、ＱＬについてはＰＣ２、ＴＨＦ2 、ＮＥを用いた数値マップとしてそれぞれＥＣＵ２０のＲＯＭに格納してあり、それぞれのパラメータからＱＧ、ＱＤ、ＱＬの値を決定することにより正確な燃料圧送量ＱＰＭＤを算出するようにしている。
【００５７】
図７は、静的リターン量ＱＩＬＳと、ＱＧ、ＱＤ、ＱＬを考慮した燃料圧送量ＱＰＭＤとを用いた圧送前後の圧力変動ＤＰＵの算出ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、図５のルーチンのステップ５１３においてサブルーチンとして実行される。
図７において、ステップ７０１では、標準通電時期ＴＦ、通電遅れ時間ＴＦＤ及び機関回転数ＮＥがそれぞれ読み込まれる。通電時期ＴＦ及び遅れ時間ＴＦＤは、ＥＣＵ２０により別途実行されるポンプ制御ルーチン（図示せず）により、機関運転条件に応じて算出される。
【００５８】
次に、ステップ７０３では静的リターン燃料量ＱＩＬＳが、図５ステップ５０５で記憶した燃料圧力ＰＣ２、燃料温度ＴＨＦ２及び機関回転数ＮＥに基づいて前述したマップから決定される。
また、ステップ７０５では、ＴＦ及びＴＦＤから幾何学的圧送量ＱＧが、ステップ７０７では図５ステップ５１１で算出した体積弾性係数Ｋと燃料圧力ＰＣ２とからデッドボリューム損失ＱＤが、ステップ７０９では、燃料圧力ＰＣ２、燃料温度ＴＨＦ２、機関回転数ＮＥとからポンプ内部リーク量ＱＬが、それぞれＥＣＵ２０に記憶した該当するマップから算出される。また、ステップ７１１では、上記ＱＧ、ＱＤ、ＱＬを用いて正確な燃料圧送量ＱＰＭＤが、ＱＰＭＤ＝ＱＧ−ＱＰ−ＱＬとして算出される。
【００５９】
そして、ステップ７１３では、図５ステップ５１１で算出した体積弾性係数Ｋと上記により算出した静的リーク燃料量ＱＩＬＳと実際の燃料圧送量ＱＰＭＤとを用いて燃料圧送前後の圧力変動ＤＰＵが、
ＤＰＵ＝（Ｋ／ＶＰＣ）×（ＱＰＭＤ−ＱＩＬＳ）
として算出される。ここで、ＱＰＭＤは燃料圧送前後の期間にコモンレールに流入した燃料の量、ＱＩＬＳは流出した燃料の量を表している。
【００６０】
上記サブルーチンを実行することにより、燃料圧送前後のコモンレール圧力変動推定値ＤＰＵがさらに正確に算出されることになるため、図５の異常検出の精度が一層向上することになる。
ところで、上述の図６、図７の実施形態ではコモンレール３からの静的リターン燃料量ＱＩＬＳをコモンレール燃料圧力、燃料温度、機関回転数から予め設定した数値マップを用いて求めていた。このため、燃料圧力、燃料温度、機関回転数が同一であれば、燃料噴射弁の使用状態にかかわらず静的リターン燃料量ＱＩＬＳは常に同一の値になる。しかし、前述したように静的リターン燃料は噴射弁摺動部等のクリアランス部からリークする燃料の量である。このため静的リターン燃料量ＱＩＬＳは、運転条件が同一であっても機関稼働期間によるクリアランス変化に伴って経時的に変化する。このため、上記のように静的リターン燃料量を予め設定した数値マップから読みだしていると経時的変化による静的リターン燃料量の変化がＱＩＬＳの値に反映されず、圧力変動の推定値ＤＰＤ、ＤＰＵの値が不正確になるおそれがある。以下に説明する実施形態では、機関運転中に実際のＱＩＬＳの値を計測し、この計測結果を学習、記憶する。そして、ＤＰＤ、ＤＰＵの算出時に上記最新の学習結果を用いて静的リターン燃料量ＱＩＬＳを決定する。これにより、静的リターン燃料量ＱＩＬＳの経時的変化がＤＰＤ、ＤＰＵの算出に反映され、より正確な異常検出が可能となる。
【００６１】
図８は、上記の静的リターン燃料量ＱＩＬＳの学習ルーチンを説明するフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ２０により一定時間毎に実行される。
本ルーチンでは、燃料噴射も燃料圧送も行われていない期間でのコモンレール燃料圧力変動を実測し、この圧力変動実測値に基づいて静的リターン燃料量ＱＩＬＳを算出する。
【００６２】
すなわち、燃料噴射も燃料圧送も行われていない状態ではコモンレール燃料圧力変動は静的リターン燃料に起因するもののみとなる。従って、燃料噴射も燃料圧送も行われていない状態のある期間ΔＴ内の静的リターン燃料量をＱＩＬＳとするとこの期間内のコモンレール燃料圧力変動（降下）ΔＰは、
ΔＰ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×ＱＩＬＳ
となる。また、燃料温度が一定である場合、期間ΔＴ内の静的リターン燃料量の合計ＱＩＬＳは、例えばコモンレール燃料圧力ＰＣの一次関数として、
ＱＩＬＳ＝ΔＴ×（ａ＋ｂ×ＰＣ）
として表すことができる。ここで、ＰＣはコモンレール燃料圧力、ａとｂは定数である。燃料温度が一定であり燃料噴射も燃料圧送も行われていない状態での期間ΔＴ内の圧力変動ΔＰは、
ΔＰ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×ΔＴ（ａ＋ｂ×ＰＣ）
として表される。従って、或る燃料温度において燃料噴射も燃料圧送もおこなわれていない状態での期間ΔＴにおける圧力変動ΔＰを２回実測すれば、二元連立方程式を解くことによりその温度条件における定数ａとｂとを容易に求めることができる。このため、定期的に各燃料温度領域において上記定数ａ、ｂを求めＥＣＵ２０のバックアップＲＡＭに記憶しておき、ＤＰＤ、ＤＰＵ算出時に記憶した定数を用いて静的リターン燃料量ＱＩＬＳを算出することにより、静的リターン燃料量の経時的変化を学習することができる。
【００６３】
本ルーチンでは、燃料噴射も燃料圧送も行われていない状態として機関減速運転時のフュエルカット運転中を選び、フュエルカット運転中の本来であれば燃料噴射が行われる期間の前後のコモンレール燃料圧力変動実測値ＤＰＣ１２から定数ａ、ｂを算出する。
すなわち、図８においてルーチンがスタートすると、ステップ８０１ではフラグＦＣの値が１にセットされているか否かを判定する。フラグＦＣは別途ＥＣＵ２０により実行されるフュエルカットルーチン（図示せず）により設定されるフラグであり、ＦＣ＝１は現在フュエルカットが実施されていることを表している。ステップ８０１で現在フュエルカット運転が実施されていない（ＦＣ≠１）場合にはステップ８０３以下で定数ａ、ｂを算出することなく本ルーチンは直ちに終了する。
【００６４】
ステップ８０１で現在フュエルカット実行中であった場合、ステップ８０３で現在のコモンレール燃料圧力ＰＣと温度ＴＨＦ、クランク軸回転角度位置ＣＡ及び機関回転数ＮＥが読みだされる。そして、ステップ８０５から８１１では本来の燃料噴射タイミング直前のコモンレール燃料圧力ＰＣ１0 、温度ＴＨＦ１及び燃料噴射完了タイミング後のコモンレール燃料圧力ＰＣ２（図２参照）が記憶される。更に、ステップ８１１でＰＣ２を記憶した後に、ステップ８１３では燃料圧力ＰＣ１0 と温度ＴＨＦ１とから体積弾性係数Ｋが算出される。ステップ８０３からステップ８１３は、図４ステップ４０１から４１１とほぼ同様の操作である。
【００６５】
次いで、ステップ８１５では圧力変動の実測値ＤＰＣがＤＰＣ＝ＰＣ２−ＰＣ１0 として求められる。前述したように、このルーチンはフュエルカット中に実行されるため上記実測値ＤＰＣは燃料噴射も燃料圧送も行われていない状態での圧力変動の値となる。
次いで、ステップ８１７では、上記実測値に基づいて静的リターン燃料量ＱＩＬＳ算出のための定数ａ、ｂが求められる。
【００６６】
前述のように、燃料噴射も燃料圧送も行われていないときのコモンレールの燃料圧力変動は、上記ＤＰＣ、及びＫ、ＰＣ１0 、ＮＥの値を用いて、
ＤＰＣ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×ΔＴ（ａ＋ｂ×ＰＣ１0 ）
となる。ここで、ΔＴはＮＥから算出されるＰＣ２とＰＣ１0 との計測タイミングの時間間隔、ΔＴ×（ａ＋ｂ×ＰＣ１0 ）は静的リターン燃料量ＱＩＬＳに相当する。
【００６７】
ステップ８１７では、今回ルーチン実行時及び前回ルーチン実行時に実測したＤＰＣの値を用いて、以下の２元連立方程式を解くことにより定数ａ、ｂを求める。
ＤＰＣ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×ΔＴ（ａ＋ｂ×ＰＣ１0 ）
ＤＰＣ(i-1) ＝−（Ｋ(i-1) ／ＶＰＣ）×ΔＴ(i-1) （ａ＋ｂ×ＰＣ１0(i-1)）ここで、添字（ｉ−１）を付した値は、前回ルーチン実行時に実測または算出した値を示している。
【００６８】
ステップ８１９では、上記により算出した定数ａ、ｂをＥＣＵ２０のバックアップＲＡＭに燃料温度ＴＨＦ１と対応させて記憶し、ステップ８２１では、ＤＰＣ(i-1) 、Ｋ(i-1) 、ΔＴ(i-1) 、ＰＣ１0(i-1)の各値を更新して次回のルーチン実行に備える。
上述のように、本実施形態ではバックアップＲＡＭに燃料温度毎に定数ａ、ｂが記憶されている。そして機関のフュエルカット運転が実行される毎に実際のコモンレール圧力変動に基づいてその時の燃料温度における定数ａ、ｂの値が算出され、バックアップＲＡＭに記憶したその燃料温度における定数ａ、ｂの値が更新される。このため、バックアップＲＡＭには常時燃料噴射弁の摺動部クリアランスの経時変化に対応した定数ａ、ｂの値が格納されるようになる。
【００６９】
本実施形態では、図６または図７と同様の異常検出を実行するが、ステップ６０５、ステップ７０３で静的リターン燃料ＱＩＬＳを決定する際に、バックアップＲＡＭからその時の燃料温度ＴＨＦに対応した定数ａ、ｂを読み出し、この定数を用いて、燃料圧力ＰＣと機関回転数ＮＥ（時間ΔＴ）とからＱＩＬＳを、
ＱＩＬＳ＝ΔＴ×（ａ＋ｂ×ＰＣ）
として算出し、算出したＱＩＬＳの値を用いてＤＰＤまたはＤＰＵを算出する。これにより、図６、図７のルーチンで算出される圧力変動推定値ＤＰＤ、ＤＰＵの値は機関や燃料噴射弁の経時変化に対応した値となるため、より正確な異常検出が行われるようになる。
【００７０】
次に、本は発明の別の実施形態について説明する。
上述の実施形態では、コモンレールの燃料噴射前後の圧力変動（ＤＰＤ、ＤＰＣ１２）に基づく異常検出（図４）と燃料圧送前後の圧力変動（ＤＰＵ、ＤＰＣ２１）に基づく異常検出（図５）について説明した。これらの方法はそれぞれ単独で使用してもよいが、同時に両方の異常検出方法を実行することにより、燃料噴射系統の異常の種類（異常発生箇所等）を特定することが可能となる。
【００７１】
例えば、燃料噴射前後の圧力変動に基づく異常検出では異常が検出されないにもかかわらず、燃料圧送前後の圧力変動に基づく異常検出で異常が発見されたような場合には、燃料噴射ポンプ５からコモンレール３に至る経路での異常（例えば、ポンプ５の逆止弁１５より上流側での洩れ発生、ポンプ５の吸入不良）等が考えられる。また、逆に、燃料噴射前後の圧力変動に基づく異常検出で異常が検出されたにもかかわらず燃料圧送前後の圧力変動に基づく異常検出では異常が発見されないような場合には、燃料噴射弁からの燃料噴射量が何らかの原因で過大になっていると考えられる。
【００７２】
いま、燃料噴射前後の圧力変動に基づく異常判定の結果をフラグＸＤ（図４）で、燃料圧送前後の圧力変動に基づく異常判定の結果をフラグＸＵ（図５）で表すと、それぞれの判定結果の組合せと異常の種類との関係は以下のようになる。（Ａ）ＸＵ＝１（異常）の場合
(1)ＸＤ＝１（異常）…高圧配管１７系統またはコモンレール３からの洩れ、異物噛み込み等による燃料噴射弁の開弁スティック等
(2)ＸＤ＝０（正常）…ポンプ逆止弁１５上流側の燃料系統の洩れ、ポンプ５の吸入量不足等
（Ｂ）ＸＵ＝０（正常）の場合
(3)ＸＤ＝１（異常）…燃料噴射弁１の燃料噴射量過大
(4)ＸＤ＝０（正常）…正常
以下に説明する実施形態では、燃料噴射前後の圧力変動に基づく異常検出（図４のルーチン）と、燃料圧送前後の圧力変動に基づく異常検出（図５のルーチン）との両方を実行し、それぞれの判定結果に基づいて上記の (1)から (4)のいずれに該当するかを判別するようにしている。
【００７３】
図９は、本実施形態の異常状態（種類）の特定のためのルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ２０により一定時間毎に実行される。
図９のルーチンでは、図４と図５で設定される異常検出フラグＸＤとＸＵとの組合せに応じて、異常パラメータＦＸの値を１から４のいずれかに設定する。ＦＸの値１から４は上記の異常の種類 (1)から (4)に対応している（ＦＸ＝４は正常状態であることを表している）。また、異常パラメータＦＸはＥＣＵ２０のバックアップＲＡＭに格納し、将来の保守点検に備えるようにしても良い。
【００７４】
本ルーチンを実行することにより、図４と図５とのルーチンの異常検出の結果から、異常の状態（種類）が特定される。また、本実施形態によれば１気筒の燃料噴射サイクルにつき図４と図５との異常検出をそれぞれ行うことになるため、１サイクル当り２回の異常検出が行われ燃料噴射系統に異常が生じた場合にも早期に検出できるという利点がある。
【００７５】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。図９の実施形態では図４と図５とで設定される異常検出フラグＸＤとＸＵとの組合せに応じて異常の種類を判別することが可能となっている。これらの異常のうち上記 (1)及び (3)の異常は燃料噴射弁からの噴射量過大や燃料系統から外部への燃料洩れに起因するものであるため、直ちに機関を停止することが好ましい。
【００７６】
一方、上記 (2)の異常はポンプ逆止弁１５上流側での燃料洩れやポンプの吸入量不足（ポンプへの燃料供給不足）等のポンプ１５またはその上流側の燃料供給系統の異常であり、必ずしも機関を直ちに停止させる必要がない場合が含まれている。
例えば、上記 (2)の異常のうち、逆止弁１５近傍やポンプ５本体からの外部への燃料洩れが生じているような場合には、前述の (1)、 (3)の異常と同様直ちに機関を停止させることが好ましい。しかし、ポンプ５への燃料供給不足による異常は、例えばフィルタ９ｂの詰まりや低圧燃料ポンプ９の異常による吐出量低下等により生じるため外部に燃料が洩れる可能性も低く直ちに機関を停止する必要はない。むしろ、この場合には自動車用機関等では運転を継続したほうが車両の退避走行が可能となり好ましい。
【００７７】
そこで、本実施形態では図９に示した異常の種類の判別において前述の (2)の異常（ポンプ逆止弁１５上流側の燃料系統の洩れ、またはポンプ５への燃料供給不足）が生じていると判別された場合には、更にこの異常が燃料系統の洩れによるものなのか、ポンプ５への燃料供給不足によるものなのかを判別するようにしている。
【００７８】
次に、本実施形態におけるポンプ５への燃料供給不足の有無判定方法について説明する。
本実施形態では、燃料供給配管１３に設けた燃料供給圧力センサ３９で検出した圧力に基づいて燃料供給不足の判定を行う。すなわち、燃料供給不足が生じておらず高圧ポンプ５に十分な量の燃料が供給されている場合には高圧ポンプ５の入口圧力は正圧になっている。ところが、燃料フィルタ９ｂに詰まりが生じたり、低圧ポンプ９の吐出量が低下するような異常が生じた場合には高圧ポンプ５の入口圧力は負圧になる。そこで、本実施形態では図９の異常種類判別において前述の (2)の異常が生じていると判定された場合には、更に燃料供給圧力センサ３９で検出した燃料ポンプ５入口圧力ＰＩＮが予め定めた圧力ＰＩＮ0 （ＰＩＮ0 ＜０）以下に低下しているか否かを判定する。そして、ＰＩＮ≧ＰＩＮ0 の場合には異常の種類がポンプ５等からの燃料洩れによると判定し、ＰＩＮ＜ＰＩＮ0 の場合には燃料供給不足によるものと特定する。
【００７９】
図１０は本実施形態の異常種類特定判別操作を説明するフローチャートである。
本ルーチンは、図９のルーチンと同様ＥＣＵ２０により一定時間毎に実行される。
図１０のフローチャートは、図９のフローチャートにおけるステップ９０７をステップ１００１からステップ１００７に置換した以外は図９と同一であるので、ここでは相違点であるステップ１００１からステップ１００７のみについて説明する。
【００８０】
図１０において、ステップ９０３で異常フラグＸＤの値が０であった場合、すなわち、前述の (2)の種類の異常が生じている場合には、ステップ１００１で燃料供給圧力センサ３９からポンプ入口圧力ＰＩＮを読み込み、ステップ１００３で、圧力ＰＩＮが所定の判定圧力ＰＩＮ0 より低いか否かを判断する。そして、ＰＩＮ≧ＰＩＮ0 であった場合にはステップ１００５に進み異常パラメータＦＸの値を２１に設定し、逆にＰＩＮ＜ＰＩＮ0 であった場合にはステップ１００７に進み異常パラメータＦＸの値を２２に設定する。ＦＸ＝２２は本異常が燃料フィルタ９ｂの詰まりや低圧ポンプ９の吐出量低下などにより生じた高圧ポンプ５への燃料供給不足によるものであることを表しており、ＦＸ＝２１は高圧ポンプ５または燃料供給系統からの燃料もれによるものであることを表している。
【００８１】
なお、上記により設定された異常パラメータＦＸの値が、１、３、及び２１の場合には直ちに機関１０を停止し、ＦＸの値が２２の場合には運転席の警告灯を点灯するのみとして、機関の運転を継続するようにしても良い。また、図９の実施形態と同様、異常パラメータＦＸの値をＥＣＵ２０のバックアップＲＡＭに格納し将来の保守点検に備えるようにすることも可能である。
【００８２】
なお、上記の判定において、判定圧力ＰＩＮ0 の値をある程度の負圧に設定しているのは、燃料供給配管１３から外部に燃料洩れが生じたことによる燃料供給不足の場合には異常パラメータＦＸの値を２１に設定するようにしたためである。すなわち、燃料フィルタ９ｂ、低圧ポンプ９ともに正常であっても燃料供給配管１３から外部に燃料もれが生じた場合には、高圧ポンプ５への燃料供給不足が生じる可能性がある。しかし、この場合には外部への燃料洩れが生じているのであるから同じ燃料供給不足であっても燃料フィルタ９ｂの詰まり等の場合とは異なり、直ちに機関を停止することが好ましい。一方、燃料供給配管１３からの燃料洩れが生じた場合には配管１３内の圧力は大気圧以下に低下することはない。
【００８３】
そこで、本実施形態では配管１３内の圧力が所定の負圧ＰＩＮ0 より低くなった場合にのみ燃料供給不足による異常が生じたと判定することにより、外部への燃料洩れによる燃料供給不足が生じた場合と区別するようにしている。
上記のように、本実施形態によれば外部への燃料洩れを伴わない異常（ＦＸ＝２２）と外部への燃料洩れや燃料噴射弁の噴射量過大等による異常（ＦＸ＝１，３，２１）とを判別することが可能となるため、異常が生じた場合に機関を直ちに停止すべきか否かの判断を容易に行うことが可能となる。
【００８４】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、実際の燃料の温度、圧力等の条件に基づいて燃料の体積弾性係数を算出し、この体積弾性係数を用いて異常検出を実行するようにしたことにより、機関運転中に燃料圧力等が広い範囲で変動するような場合でも正確な異常検出を行うことが可能となる効果を奏する。
【００８５】
また、請求項１と２の発明では、上記異常検出を行う際に蓄圧室から燃料タンクに返戻されるリターン燃料量を考慮するようにしたため、上記効果に加えて、更に正確な異常検出を行うことが可能となる効果を奏する。
更に、請求項３の発明では、上記リターン燃料量を学習記憶するようにしたことにより、請求項１と２の発明の効果に加えて、リターン燃料量の経時的変化があった場合でも正確な異常検出を行うことが可能となる効果を奏する。
【００８６】
また、請求項４と請求項７の発明では燃料噴射前後の圧力変動に基づく異常検出と、燃料圧送前後の圧力変動に基づく異常検出との両方を行うようにしたことにより、１回の気筒サイクルに２回異常検出を行うことができ、燃料噴射系統の異常を早期に検出することができるという効果を奏する。
さらに、請求項５と請求項８の発明では、それぞれ請求項４と請求項７において両方の異常検出の結果の組合わせに基づいて異常の種類を特定するようにしたため、請求項４と請求項７の効果に加えて、より詳細な異常検出が可能となる効果を奏する。
【００８７】
また、請求項６と請求項９の発明によれば、それぞれ請求項５と請求項８の効果に加えて、異常が生じた場合に、その故障が機関を直ちに停止させる必要がある故障であるか否かを容易に判定することが可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料噴射装置の一実施形態の構成概略を説明する図である。
【図２】本発明の燃料噴射系統の異常検出原理を説明する図である。
【図３】軽油の体積弾性係数の温度と圧力による変化の一例を示す図である。
【図４】本発明の異常検出動作の一実施形態を示すフローチャートである。
【図５】本発明の異常検出動作の一実施形態を示すフローチャートである。
【図６】本発明の異常検出動作の一実施形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明の異常検出動作の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】本発明の異常検出動作の一実施形態を示すフローチャートである。
【図９】本発明の異常検出動作の一実施形態を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の異常検出動作の (1)実施形態を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁
３…蓄圧室（コモンレール）
５…燃料噴射ポンプ
１０…内燃機関
２０…制御回路（ＥＣＵ）
３１…燃料圧力センサ
３９…燃料供給圧力センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection device having means for detecting an abnormality in a fuel injection system.
[0002]
[Prior art]
A so-called common rail type fuel injection in which fuel is supplied from a high-pressure fuel pump to a common accumulator (common rail), and a fuel injection valve for each cylinder is connected to the accumulator to inject high-pressure fuel in the accumulator into each cylinder. The device is known.
A common rail type fuel injection device is provided with an abnormality detecting means for detecting an abnormality of the fuel injection system such as a fuel injection valve stick or a common rail fuel leak, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-4577. There is something that was done.
[0003]
In the device of the publication, a pressure sensor for detecting the fuel pressure in the common rail is provided, and the difference between the fuel pressure in the common rail before and after the fuel injection from the fuel injection valve, that is, the pressure drop in the common rail due to the fuel injection is measured. is doing. Further, the device of the publication further estimates the fuel pressure in the common rail before and after the start of fuel injection based on the engine operating state, and there is a deviation between the measured value of the pressure drop and the estimated value of the pressure drop. An abnormality detecting means is provided for determining that an abnormality has occurred in the fuel injection system when it is larger than a predetermined determination value.
[0004]
That is, in the above apparatus, the injection amount Q in one fuel injection is calculated from the operating state (load) of the internal combustion engine, and the fuel pressure drop estimated value ΔP in the common rail before and after fuel injection is calculated using this fuel injection amount Q. Calculated as ΔP = (K / V) × Q. Where K is the bulk modulus of the fuel, V is the common rail volume, the high pressure supply pipe volume to the common rail, and the high pressure section volume including the pipe volume from the common rail to the fuel injection valve. It is a constant value. That is, the common rail pressure drop before and after fuel injection is proportional to the amount of fuel flowing out of the common rail within the pressure drop detection period. Therefore, if the amount of fuel actually flowing out of the common rail before and after fuel injection is equal to Q, the measured value of common rail pressure drop before and after fuel injection should be equal to the estimated value ΔP. For this reason, when the difference between the measured value of the pressure drop in the common rail and the estimated value ΔP is equal to or larger than a predetermined determination value, for example, when the actual pressure drop is larger than the estimated value ΔP to some extent, the fuel injection amount actually Since a larger amount of fuel than the command value Q is flowing out from the common rail, it can be determined that an abnormality such as sticking of the fuel injection valve in the open state has occurred.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-4577 has a problem that accurate abnormality determination cannot be performed if the fuel pressure in the common rail changes significantly during operation.
That is, in the apparatus of the above publication, it is assumed that the volume elastic modulus K is constant regardless of the fuel pressure when calculating the estimated pressure drop ΔP. However, since the bulk modulus K actually changes in accordance with the fuel pressure and the fuel temperature, when the fuel pressure in the common rail changes significantly, even if the fuel injection amount Q is the same, The pressure drop at low and the pressure drop at low pressure are different. For example, as will be described later, since the bulk modulus K of the fuel increases as the pressure increases, the pressure drop in the common rail before and after fuel injection increases as the pressure in the common rail increases even if the fuel injection amount Q is kept the same. . Therefore, if the estimated pressure drop ΔP is calculated with the bulk modulus K being a constant value, there may be cases where accurate abnormality detection cannot be performed depending on the pressure in the common rail.
[0006]
Moreover, in the common rail fuel injection device, in order to control both the fuel injection amount and the injection rate, control is performed to change the fuel injection pressure (fuel pressure in the common rail) in accordance with the operating state in addition to the fuel injection valve opening time. In this case, the fuel pressure in the common rail changes in a very large range (for example, a common rail fuel injection device that changes the pressure in the common rail in the range of about 10 MPa to 150 MPa according to the operating state is also used. ). In such a fuel injection device, the bulk elastic modulus of the fuel in the common rail also changes within a large range according to the operating state. If the bulk elastic modulus is fixed to a constant value, the method disclosed in the above publication is abnormal. It may be impossible to detect.
[0007]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide means capable of accurately detecting an abnormality in a fuel system even when the fuel pressure fluctuates in a wide range.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  According to the invention of claim 1,A fuel injection valve that injects fuel into the internal combustion engine at a predetermined timing;
  A pressure accumulating chamber for storing pressurized fuel, to which the fuel injection valve is connected;
  A fuel pump that pumps fuel into the pressure accumulator chamber at a predetermined timing so that the fuel pressure in the pressure accumulator chamber becomes a predetermined value;
  Pressure detecting means for detecting an actual fuel pressure in the pressure accumulating chamber;
  Means for detecting a bulk modulus of the fuel based on at least one of a pressure or a temperature of the fuel in the pressure accumulating chamber;
  Based on the detected bulk modulus and operating conditions of the internal combustion engine, fuel pressure fluctuation in the pressure accumulating chamber before and after fuel injection from the fuel injection valve, or fuel in the pressure accumulating chamber before and after fuel pumping from the fuel pump Pressure fluctuation estimating means for estimating at least one of pressure fluctuation;
  Deviation between the estimated value of pressure fluctuation before and after fuel injection estimated by the pressure fluctuation estimating means and the measured value of fuel pressure fluctuation before and after fuel injection detected by the pressure detecting means, or estimated by the pressure fluctuation estimating means. An abnormality detecting means for detecting an abnormality in the fuel injection system based on at least one of a deviation between an estimated value of pressure fluctuation before and after fuel pumping and an actual measurement value of pressure fluctuation before and after fuel pumping detected by the pressure detecting means; Prepared,
  The pressure fluctuation estimation means is a return returned from the pressure accumulation chamber to the fuel tank based on at least one of fuel pressure, fuel temperature, engine speed, and fuel injection valve opening time detected by the pressure detection means. A return fuel amount calculating means for calculating the amount of fuel;
  Estimating the fuel pressure fluctuation before and after the fuel injection from the return fuel amount and the fuel injection amount from the fuel injection valve determined by the operating conditions of the internal combustion engine,
  A fuel injection device for an internal combustion engine that estimates fuel pressure fluctuations before and after the fuel pumping from the return fuel and a fuel pumping amount from a fuel pump determined by operating conditions of the internal combustion engineIs provided.
[0009]
  That is, in the first aspect of the invention, the bulk modulus of the fuel is not fixed to a constant value and the fuel pressure in the pressure accumulating chamber is not fixed.To forceCalculated based on For this reason, the fuel pressure in the common railPowerEven when the operating conditions vary significantly, the bulk modulus is the actual fuel pressure.To forceCorresponding value. In the present invention, either or both of the pressure fluctuation in the common rail (pressure drop) before and after the start of fuel injection and the pressure fluctuation (pressure increase) in the common rail before and after the start of fuel pumping are described above. The estimated pressure fluctuation value is calculated using the bulk modulus. For this reason, the calculated pressure fluctuation estimated value becomes an accurate value corresponding to the actual fuel state, and it is possible to accurately detect an abnormality based on the deviation between the pressure fluctuation estimated value and the pressure fluctuation actual measurement value.
[0011]
  Claim 1In this invention, in addition to the fuel injection amount and the fuel pumping amount, the return fuel amount is considered as a factor affecting the actual pressure fluctuation in the common rail. Since the return fuel amount changes according to each condition such as fuel pressure, fuel temperature, engine speed, and fuel injection time, the present invention calculates the return fuel amount according to at least one of these conditions. In this way, by calculating the pressure fluctuation estimated value in consideration of the return fuel quantity from the common rail to the fuel tank in addition to the fuel injection amount and the fuel pumping amount, the calculated pressure fluctuation estimated value becomes more accurate, More accurate abnormality detection becomes possible.
[0012]
  According to invention of Claim 2,The return fuel amount is calculated as the sum of the dynamic return fuel amount returned to the fuel tank due to the fuel injection operation from the fuel injection valve and the other static return fuel amount.Claim 1A fuel injection device is provided.
  Also,According to invention of Claim 3,The return fuel amount calculating means includes learning means for learning and storing a result of measuring the return fuel amount when both the fuel injection and fuel pumping are stopped, and based on the learning result, Calculate the amount of return fuelClaim 2A fuel injection device is provided.
[0013]
  That is,Claims 2 and 3In this invention, the return fuel amount is given as the sum of the dynamic return fuel amount for causing the fuel injection operation of the fuel injection valve and the static return fuel amount due to, for example, leakage from the sliding portion. It is done. Here, if the engine operating conditions are constant, the dynamic return fuel amount is substantially constant, whereas the static return fuel amount changes with time due to a clearance change of the sliding portion or the like.Claim 3In this invention, both the fuel injection and the fuel pumping are not performed, and the static return fuel amount is measured in a state where only the fuel corresponding to the static return fuel amount flows out from the common rail. The result is learned and stored, and the static return amount is calculated using the latest learning result. For this reason,Claim 3In this invention, even when the static return fuel amount changes due to the change of the engine over time or the like, the accurate return fuel amount is calculated, so that the correct abnormality detection is performed regardless of the change of the engine over time.
[0014]
  Claim 4According to the present invention, the abnormality detecting means detects abnormality during fuel injection based on a deviation between an estimated value of fuel pressure fluctuation before and after the fuel injection and an actual measurement value, and estimates fuel pressure fluctuation before and after the fuel pumping. Both abnormal detection at the time of fuel pumping based on the deviation between the measured value and the measured valueClaims 1 to 3The fuel-injection apparatus of any one of these is provided.
  Furthermore,Claim 7According to the invention, the fuel injection valve that injects fuel to the internal combustion engine at a predetermined timing, the pressure accumulation chamber that stores the pressurized fuel, to which the fuel injection valve is connected, and the fuel pressure in the pressure accumulation chamber At least one of a fuel pump that pumps fuel into the pressure accumulation chamber at a predetermined timing so as to be a predetermined value, a pressure detection means that detects actual fuel pressure in the pressure accumulation chamber, and a pressure or temperature of the fuel in the pressure accumulation chamber Based on the means for detecting the bulk modulus of fuel and the detected bulk modulus and the operating conditions of the internal combustion engine, the fuel pressure fluctuation in the accumulator chamber before and after fuel injection from the fuel injection valve, or Pressure fluctuation estimating means for estimating at least one of fuel pressure fluctuations in the pressure accumulating chamber before and after fuel pumping from the fuel pump, and pressures before and after fuel injection estimated by the pressure fluctuation estimating means The deviation between the estimated value of the movement and the actual measured value of the fuel pressure fluctuation before and after fuel injection detected by the pressure detecting means, or the estimated value of the pressure fluctuation before and after fuel pumping estimated by the pressure fluctuation estimating means and the pressure detection An abnormality detecting means for detecting an abnormality of the fuel injection system based on at least one of the deviation from the measured value of the pressure fluctuation before and after the fuel pumping detected by the means, and the abnormality detecting means includes the fuel before and after the fuel injection. An internal combustion engine that performs both an abnormality detection during fuel injection based on a deviation between an estimated value of a pressure fluctuation and an actual measurement value, and an abnormality detection during fuel pumping based on a deviation between the estimated value of the fuel pressure fluctuation before and after the fuel pumping and the actual measurement value. An engine fuel injection device is provided.
  That is,Claims 4 and 7In this invention, both the abnormality detection based on the pressure fluctuation before and after fuel pumping and the abnormality detection based on the fuel pressure fluctuation before and after fuel pumping are performed, so the frequency of executing the abnormality detection operation is greatly increased, and the fuel is detected at an early stage. An abnormality in the injection system can be detected.
[0015]
  further,Claims 5 and 8According to the invention described inClaims 4 and 7In the invention, each of the abnormality detection means further includes an abnormal state determination means for determining the type of abnormality based on both the result of the abnormality detection during fuel injection and the result of the abnormality detection during fuel pumping. Yes.
  Some fuel injection system abnormalities have different effects on pressure fluctuations before and after fuel injection and pressure fluctuations before and after fuel pumping. For example, if the amount of fuel injection per injection increases due to an abnormality in the fuel injection valve, the pressure fluctuation before and after fuel pumping will vary even though the pressure fluctuation before and after fuel injection will deviate significantly from the estimated value. Will not have a big impact. Therefore, it is possible to determine the type of abnormality by comparing both abnormality detection results.
[0016]
  Also,Claims 6 and 9According to the invention described inClaims 5 and 8Each of the fuel injection devices further includes a fuel filter disposed in a fuel supply pipe upstream of the fuel pump, and a fuel supply pressure detecting means for detecting a pressure in the fuel supply pipe between the fuel filter and the fuel pump. And the abnormal state determination means detects an abnormality in at least the fuel pump or an upstream fuel supply system based on both the result of abnormality detection during fuel injection and the result of abnormality detection during fuel pumping. If an abnormality has occurred in the fuel pump or its upstream fuel supply system and the pressure detected by the fuel supply pressure detecting means is lower than a predetermined determination value, The abnormality is determined to be due to insufficient fuel supply.
[0017]
  IeClaims 6 and 9In each of the inventions,Claims 5 and 8When it is determined that an abnormality has occurred in the fuel pump or the upstream fuel supply system, it is further determined based on the fuel supply pressure whether or not this abnormality is due to insufficient fuel supply. When an abnormality occurs in the fuel pump or its upstream side, for example, fuel leakage from the fuel pump itself to the outside may be considered, so it is necessary to stop the engine immediately. However, if the abnormality is simply due to a shortage of fuel supply, no major problem will occur even if the engine is continuously operated. Therefore, it is possible to determine whether or not the engine should be stopped immediately by determining whether the abnormality is due to insufficient fuel supply or any other abnormality.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment when the present invention is applied to an automobile diesel engine.
In FIG. 1, 1 is a fuel injection valve that directly injects fuel into each cylinder of an internal combustion engine 10 (four-cylinder diesel engine in the present embodiment), and 3 is a common pressure accumulating chamber (common rail) to which each fuel injection valve 1 is connected. ). The common rail 3 has a function of storing pressurized fuel supplied from a high-pressure fuel injection pump 5 described later and distributing the pressurized fuel to each fuel injection valve 1.
[0019]
In FIG. 1, reference numeral 7 denotes a fuel tank that stores the fuel of the engine 10 (light oil in this embodiment), 9 denotes a low-pressure feed pump that supplies fuel to the high-pressure fuel pump, and 9 b denotes the low-pressure fuel pump 9 to the high-pressure fuel pump 5. The fuel filters provided in the fuel supply pipe 13 for supplying fuel are shown. During engine operation, the fuel in the tank 7 is boosted to a constant pressure by the feed pump 9, foreign matter, moisture, etc. are removed by the fuel filter 9 b, and then supplied to the high-pressure fuel injection pump 5 through the fuel supply pipe 13. The The fuel discharged from the high-pressure fuel injection pump 5 is supplied to the common rail 3 through the check valve 15 and the high-pressure pipe 17, and is injected from the common rail 3 into each cylinder of the internal combustion engine via each fuel injection valve 1. Is done.
[0020]
In FIG. 1, reference numeral 19 denotes a return fuel pipe for returning the return fuel from each fuel injection valve 1 to the fuel tank 7. Return fuel from the fuel injection valve will be described later.
1 is an engine control circuit (ECU) that controls the engine. The ECU 20 is configured as a digital computer having a known configuration in which a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a microprocessor (CPU), and an input / output port are connected by a bidirectional bus, and the main switch is turned off. A backup RAM is provided that can retain the stored contents during the operation. As will be described later, the ECU 20 controls the opening / closing operation of the intake valve 5a of the high-pressure fuel injection pump 5 to perform fuel pressure control for controlling the fuel oil pressure in the common rail 3 according to the engine load, the rotational speed, etc. The fuel injection control is performed to control the amount of fuel injected into the cylinder by controlling the valve opening time of the fuel injection valve 1.
[0021]
In the present embodiment, as will be described later, the ECU 20 functions as an abnormality detection unit that detects an abnormality in the fuel injection system such as the fuel injection pump 5, the common rail 3, and the fuel injection valve 1 based on the pressure fluctuation in the common rail.
For the above control, voltage signals corresponding to the fuel pressure and the fuel temperature in the common rail 3 are respectively sent from the fuel pressure sensor 31 and the fuel temperature sensor 33 provided on the common rail 3 to the input port of the ECU 20. In addition, the signal corresponding to the operation amount (depression amount) of the accelerator pedal is similarly input via the AD converter 34 from the accelerator opening sensor 35 provided in the engine accelerator pedal (not shown). Have been entered. Further, from the fuel supply pressure sensor 39 provided in the fuel supply pipe 13 between the fuel filter 9b and the high-pressure fuel pump 5, the fuel supply pipe 13 in the downstream side of the filter 9b is similarly connected via the AD converter 34. A voltage signal corresponding to the pressure is supplied to the input port of the ECU 20. Further, a reference angle generated when the crankshaft reaches a reference rotation position (for example, top dead center of the first cylinder) is provided at an input port of the ECU 20 from a crank angle sensor 37 provided in an engine distributor (not shown). Two signals of a pulse signal and a rotation pulse signal generated according to the crank rotation angle are input.
[0022]
The output port of the ECU 20 is connected to the fuel injection valve 1 through a drive circuit 40 to control the operation of each fuel injection valve 1, and the intake valve of the high-pressure fuel injection pump 5 through the drive circuit 40. Connected to a solenoid actuator that controls the opening and closing of 5a, the discharge amount of the pump 5 is controlled.
In the present embodiment, the high-pressure fuel injection pump 5 is in the form of a piston pump having two cylinders. The piston in each cylinder of the pump 5 is reciprocated in the cylinder by being pressed by a cam formed on the piston drive shaft in the pump. Each cylinder is provided with a suction valve that is opened and closed by a solenoid actuator. In the present embodiment, the piston drive shaft is driven by a crankshaft (not shown) of the engine 10 and rotates at a speed half that of the crankshaft in synchronization with the crankshaft. Further, the piston drive shaft of the pump 5 is formed with a cam having two lift portions at the portions engaged with the respective pistons, and the piston of the pump 10 is fueled in synchronization with the stroke of each cylinder of the engine 10. Is to be discharged. That is, since a four-cylinder diesel engine is used in this embodiment, the two cylinders of the pump 10 are synchronized with the cylinder stroke of the engine twice each time the crankshaft rotates 720 degrees (for example, each The fuel is pumped to the common rail 3 (for each cylinder exhaust stroke).
[0023]
Further, the ECU 20 controls the discharge flow rate of the fuel oil from the pump by changing the closing timing of the intake valve 5a in the ascending (pressure feeding) stroke of the piston of each cylinder of the pump. That is, the ECU 20 stops energization of the solenoid actuator during the piston lowering stroke (intake stroke) of each cylinder and for a predetermined period after the piston ascent stroke (discharge stroke) is started, and maintains the intake valve 5a in the valve open state. . Thus, even if the piston enters the discharge stroke in each cylinder, the fuel in the cylinder flows backward from the intake valve 5a to the tank, and the fuel pressure in the cylinder does not increase. Then, after the above period has elapsed, the ECU 20 energizes the solenoid actuator of the intake valve 5a to close the intake valve 5a. As a result, when the pump piston rises, the pressure in the cylinder rises. When the pressure in the cylinder becomes higher than the pressure in the common rail 3, the check valve 15 of each cylinder is opened, and the high-pressure fuel oil in the cylinder becomes high-pressure piping. It is pumped to the common rail 3 via 17. Note that once the intake valve 5a is closed, while the fuel pressure in the cylinder is high, it is pushed by the fuel pressure and held in the closed state. Accordingly, the amount of fuel pumped to the common rail 3 is determined by the valve closing start timing of the suction valve 5a of the pump 5. For this reason, the ECU 20 controls the amount of fuel pumped to the common rail 3 by changing the piston effective stroke of the pump 5 by adjusting the closing time of the intake valve 5a of each cylinder of the pump 5 (the energization time to the solenoid actuator). is doing.
[0024]
In the present embodiment, the ECU 20 sets the target common rail fuel pressure based on the relationship stored in advance in the ROM according to the engine load and the rotational speed, and the target common rail fuel pressure set by the common rail fuel pressure detected by the fuel pressure sensor 31. The discharge amount of the pump 5 is controlled so that Moreover, ECU20 controls the valve opening time (fuel injection time) of the fuel injection valve 1 based on the relationship previously stored in ROM according to engine load and rotation speed.
[0025]
That is, in the present embodiment, by changing the fuel pressure of the common rail 3 according to the engine operating conditions, the injection rate of the fuel injection valve 1 is adjusted according to the operating conditions, and the fuel pressure and the fuel injection time are changed. Thus, the fuel injection amount is adjusted according to the operating conditions. For this reason, in the common rail type fuel injection device as in this embodiment, the fuel pressure in the common rail is in a very wide range according to the operating conditions (load, rotation speed) of the engine (for example, about 10 MPa to 150 MPa in this embodiment). Will vary).
[0026]
Next, the abnormality detection principle of the fuel injection system in this embodiment will be described.
In this embodiment, the fuel pressure fluctuation in the common rail 3 before and after the end of fuel injection from the fuel injection valve 1, or between the time before and after the start of fuel pumping from the fuel pump 5 to the common rail 3. An abnormality in the fuel injection system is detected based on at least one of the fuel pressure fluctuations in the common rail 3.
[0027]
FIG. 2 schematically shows the state of temporal fluctuation of the fuel pressure in the common rail 3 in one cycle of fuel injection and fuel pumping in this embodiment.
In FIG. 2, a period indicated by PD is a period during which fuel injection is performed from any one of the fuel injection valves 1, and a period indicated by PU is a period during which fuel is pumped from the fuel pump 5 to the common rail 3 after the completion of fuel injection. Show. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the fuel injection from the fuel injection valve 1 and the fuel pumping from the fuel pump 5 are executed so as not to overlap at different timings.
[0028]
In FIG. 2, PC10Is the common rail 3 fuel pressure before the start of fuel injection (PD), PC2 is the common rail 3 fuel pressure after the end of fuel injection and before the start of fuel pumping (PU) from the fuel pump 5, PC11Indicates the pressure after the end of fuel pumping and before the start of the next fuel injection. In the present embodiment, the pressure PC1 detected by the fuel pressure sensor 31.0, PC2, PC11Measured value DPC12 = PC2-PC1 of pressure fluctuation in common rail 3 before and after fuel injection (before and after period PD)0Or measured value DPC21 = PC1 of pressure fluctuation in common rail 3 before and after fuel pumping (before and after period PU)1-PC2 is calculated and the measured value DPC12 is compared with the common rail pressure fluctuation DPD before and after fuel injection calculated from the fuel injection amount, or the measured value DPC21 is compared with the common rail pressure fluctuation DPU before and after fuel pumping calculated from the fuel pumping amount. Thus, abnormality of the fuel injection system is determined.
[0029]
Next, a method of calculating the pressure fluctuation estimated values DPD and DPU will be described. First, considering the pressure fluctuation DPD before and after fuel injection, DPD uses the fuel amount QFINC injected from the fuel injection valve 1 during the period PD,
DPD =-(K / VPC) x QFINC
Represented as: Here, K is the bulk modulus of the fuel, and VPC is the internal volume of the high-pressure part including the common rail 3. QFINC is represented by a volume at a standard pressure (for example, 0.1 MPa). As described above, the ECU 20 calculates the fuel injection amount QFINC from the engine operating conditions, and controls the valve opening time of the fuel injection valve 1 so that the amount of fuel of QFINC is injected into the engine. For this reason, when there is no abnormality in the fuel injection valve 1 and the common rail 3, the amount of fuel flowing out from the common rail 3 during the actual fuel injection period PD is only QFINC, so the estimated value DPD and the measured value DPC12 are equal. It should be. On the other hand, in an abnormality of the fuel injection system in which leakage has occurred in the fuel injection valve 1 or the common rail 3, the amount of fuel flowing out from the common rail 3 during the period PD becomes larger than the fuel injection target value QFINC. Therefore, when an abnormality such as leakage occurs in the fuel injection system, the actual pressure fluctuation PC12 is larger than the pressure fluctuation estimated value. Therefore, in this embodiment, the difference dDPD (= DPD−DPC12) between the estimated value DPD and the actual measurement value DPC12 is taken, and when this dDPD exceeds a predetermined determination value R1 (R1> 0), that is, dDPD> R1. In this case, it is determined that an abnormality has occurred in the fuel injection system.
[0030]
For the pressure fluctuation DPU before and after fuel pumping, using the fuel amount QPMD flowing from the fuel pump 5 to the common rail 3 during the period PU as described above,
DPU = (K / VPC) x QPMD
Represented as: In the present embodiment, as described above, the ECU 20 controls the fuel pumping amount from the pump 5 by determining the closing timing of the intake valve 5a of the fuel pump 5 (the timing for starting energization of the solenoid actuator) according to the engine operating conditions. is doing. Therefore, when there is no abnormality in the fuel pump 5 and the common rail 5, the QPMD should be equal to the fuel pump discharge amount (volume at the standard pressure) calculated from the energization time to the solenoid actuator of the pump 5. Therefore, in the present embodiment, similarly to the above-described dDPD, the difference dDPU (= DPU−DPC21) between the estimated value DPU and the actual pressure fluctuation measured value DPC21 before and after the fuel pumping period is taken, and the value of this dDPU is determined in advance. When the value R2 (where R2> 0) is exceeded (when dDPU> R2), it is determined that an abnormality has occurred in the fuel injection system.
[0031]
As described above, abnormality detection based on pressure fluctuations before and after fuel injection (DPD, DPC12) and abnormality detection based on pressure fluctuations before and after fuel pressure feeding (DPU, DPC21) can be used independently. It is also possible to identify the type of abnormality (abnormality occurrence location, etc.) that has occurred by performing both types of abnormality detection and comparing the results. Details of these abnormality detection methods will be described later.
[0032]
By the way, when abnormality detection is performed using the estimated values DPD, DPU, etc. of pressure fluctuations as described above, a change in the volume elastic modulus of fuel oil due to pressure becomes a problem. The bulk modulus of fuel oil varies with temperature and pressure. FIG. 3 is a diagram for explaining a general change of the bulk modulus of fuel oil (light oil) due to temperature and pressure. As shown in FIG. 3, the bulk modulus of light oil increases as the pressure increases, and decreases as the temperature decreases.
[0033]
Further, as can be seen from FIG. 3, the rate of change of the bulk modulus with respect to pressure and temperature is not so large. For this reason, when the change width of pressure and temperature is not so large, even if the bulk elasticity coefficient of light oil is approximated by a constant value and the pressure fluctuation estimated values DPD and DPU are obtained from the above-described equations, no large error occurs. However, when the change range of pressure and temperature is large, especially when the fuel pressure changes within a very large range (in the range of about 10 MPa to 150 MPa) according to the operating state of the engine as in this embodiment, the volume is increased. The change in the elastic coefficient also becomes large. If DPD and DPU are calculated while the bulk elastic coefficient is fixed to a constant value, a large error occurs, and an error occurs in the abnormality determination.
[0034]
Therefore, in this embodiment, the bulk modulus of light oil used in advance is measured by changing the pressure and temperature within a range that can occur during engine operation, and the measurement result is stored in the ROM of the ECU 20 as a numerical map using the temperature and pressure. Stored. In detecting the abnormality, the volume elastic modulus under the pressure temperature condition is read from the ROM from the fuel pressure PC and the fuel temperature THF in the common rail 3 detected by the fuel pressure sensor 31 and the fuel temperature sensor 33, and this volume elastic coefficient is used. Thus, pressure fluctuation estimated values DPD and DPU are calculated from the above formula.
[0035]
Next, a specific example of the abnormality detection operation of the ECU 20 will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a flowchart showing an abnormality detection operation routine of the fuel injection system based on pressure fluctuations before and after fuel injection (DPD, DPC12). This routine is executed by the ECU 20 at a predetermined timing (for example, every constant rotation angle of the engine crankshaft).
[0036]
When the routine starts in FIG. 4, in step 401, the common rail fuel pressure PC, the fuel temperature THF, and the crankshaft rotation angle CA are read from the fuel pressure sensor 31, the fuel temperature sensor 33, and the crank angle sensor 37, respectively.
Next, in steps 403 to 409, the current crankshaft rotation angle CA is a predetermined value CA1.0(Step 403) or CA2 (Step 407) is determined, and if it is not at any timing, the routine is immediately terminated from Step 407.
[0037]
Here, the crankshaft rotation angle CA10Is the crankshaft rotation angle immediately before the start of fuel injection of each cylinder, that is, PC1 in FIG.02 is a crankshaft rotation angle corresponding to the measurement timing, and CA2 is a crankshaft rotation angle before fuel pumping is started after the end of fuel injection, that is, a crankshaft rotation angle corresponding to the measurement timing of PC2 in FIG. . Also, currently PC10Measurement timing (CA = CA1 in step 403)0), The values of the common rail fuel pressure PC and the fuel temperature THF read in step 401 are PC1.0, Stored as THF1 (step 405), and if it is the measurement timing of PC2 (when CA = CA2 in step 407), only the PC value read in step 401 is stored as PC2 (step 409). ).
[0038]
Next, at step 411, the stored common rail fuel pressure force PC1.0And the fuel temperature THF1 are used to calculate the bulk elastic modulus K of the current fuel from a numerical map stored in advance in the ROM of the ECU 20, and in step 413, pressure fluctuation estimation is performed from the bulk elastic coefficient K and the fuel injection amount QFINC. The value DPD is
DPD =-(K / VPC) x QFINC
Calculate as The fuel injection amount QFINC is calculated based on the engine speed and the accelerator opening by a fuel injection amount calculation routine (not shown) separately executed by the ECU 20.
[0039]
In step 415, PC1 stored in step 405 and step 409 is stored.0From PC2, the actual pressure fluctuation DPC12 is
DPC12 = PC2-PC10
In step 417, the difference dDPD between the pressure fluctuation estimated value DPD obtained in step 413 and the actually measured value DPC12 obtained in step 415 is
dDPD = DPD-DPC12
Is calculated as
Further, in step 419, it is determined whether or not the dDPD value calculated as described above is larger than a predetermined determination value R1, and when dDPD> R1, the amount of fuel flowing out from the common rail becomes larger than a normal amount. Therefore, it is determined that an abnormality has occurred in the fuel injection system, the value of the abnormality flag XD is set to 1 in step 423, and the routine is terminated. If dDPD ≦ R1, it is determined that the fuel injection system does not have the above, and in step 421, the value of the abnormality flag XD is set to 0 and the routine is terminated. In the present embodiment, when the value of the abnormality flag XD is set to 1, a warning light on the driver's seat is turned on by a routine (not shown) that is executed separately to notify the driver of the occurrence of the abnormality. The determination result (the value of the flag XD) may be stored in the backup RAM of the ECU 20 so as to prepare for future inspection and repair. In the present embodiment, the common rail fuel pressure (PC1) before fuel injection is started.0) And the temperature, but the change in the common rail fuel pressure and the temperature due to the fuel injection is relatively small. Therefore, based on the common rail fuel pressure (PC2) after the fuel injection and the temperature. The bulk modulus may be detected. Similarly, the bulk modulus may be detected based on the pressure average value and the temperature average value before and after fuel injection.
[0040]
FIG. 5 is a flowchart showing an abnormality detection routine based on pressure fluctuations (DPU, DPC21) before and after fuel pumping. This routine is executed at every constant crankshaft rotation angle as in the routine of FIG. In this routine, the estimated value DPU of the common rail fuel pressure fluctuation before and after fuel pumping is calculated using the value of the bulk modulus calculated by a method similar to the routine of FIG. 4, and the difference from the measured value DPC21 dDPU = DPU−DPC21 Based on this value, the presence or absence of abnormality in the fuel injection system is determined.
[0041]
Each step in the flowchart of FIG. 5 is an operation similar to each step of FIG. 4, so only the differences will be described here. Steps 503 to 509 in FIG.1And PC2 (FIG. 2) read operation. CA2 in step 503 and CA1 in step 5071Are the crankshaft rotation angle corresponding to the timing before the start of fuel pumping after the end of fuel injection and the crankshaft rotation angle corresponding to the timing immediately after the end of fuel pumping. In the present embodiment, after the fuel injection is finished, the bulk modulus K is calculated based on the pressure (PC2) before starting the pumping and the temperature (step 511). PC11) And temperature may be used to calculate the bulk modulus.
[0042]
In step 513 of FIG. 5, the pressure fluctuation estimated value DPU before and after fuel pumping is
DPU = (K / VPC) x QPMD
Is calculated as QPMD is a fuel pumping amount from a pump calculated separately by a routine (not shown) based on engine operating conditions. In step 515, the measured pressure fluctuation value DPC21 is DPC21 = PC2-PC1.1In step 517, the difference dDPU between the estimated value DPU and the actually measured value DPC21 is
It is calculated as dDPU = DPU-DPC21.
[0043]
Further, in step 519, the value of the abnormality flag XU is set to 1 (abnormal) (step 523) or 0 (normal) (step 521) based on whether or not the value of dDPU is greater than a predetermined determination value R2. .
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the value of the bulk modulus K is calculated based on the measured values of both the fuel pressure and temperature in the common rail. In relatively small engines, based only on the fuel temperature (approximate the fuel pressure), and in engines with relatively small temperature fluctuations, based only on the fuel pressure (approximating the fuel temperature) The bulk modulus K may be calculated for each.
[0044]
Next, a different calculation method of the pressure fluctuation estimated value DPD before and after fuel injection will be described. In step 413 of FIG. 4, it is assumed that the pressure fluctuation before and after the fuel injection is caused only by the fuel flowing out from the common rail by the fuel injection, and is calculated as DPD = − (K / VPC) × QFINC using the fuel injection amount QFINC. However, even if the actual fuel injection system is normal, there is return fuel that flows out from the common rail and returns to the fuel tank during the period before and after fuel injection.
[0045]
For example, depending on the type of fuel injection valve, since the opening operation of the fuel injection valve is performed using the pressure of the fuel oil, a certain amount of fuel oil determined from the fuel injection conditions is returned to the fuel tank along with the fuel injection operation. There is a form. More specifically, in such a type of valve, when the valve is closed, the fuel pressure is applied to both the lower part (the nozzle hole side) and the upper part of the valve body to balance the force applied to the valve body by the fuel pressure, The valve element is pressed against the valve seat by the force of the spring. On the other hand, at the time of fuel injection, the pressure acting on the upper part of the valve body is reduced by allowing the fuel oil on the upper part of the valve body to escape to the return pipe via the electromagnetic valve. Thereby, the valve body is pushed up against the spring by the fuel oil pressure acting on the lower part of the valve body, the injection hole is opened, and injection is performed. That is, in this type of fuel injection valve, return fuel is generated during the valve opening (fuel injection) period.
[0046]
In addition to the return fuel that accompanies the valve opening operation, there is fuel oil that always leaks from the sliding portion clearance of the fuel injection valve, and the leaked fuel is also returned to the fuel tank. These return fuels are returned to the fuel tank through a return fuel pipe 19 that connects each fuel injection valve 1 and the fuel tank 7. In this specification, the return fuel is generated in accordance with the fuel injection operation of the fuel injection valve. The return fuel that is always returned from the common rail to the fuel tank regardless of the fuel injection operation of the fuel injection valve, such as the dynamic return fuel and the leak fuel from the sliding portion, is called the static return fuel. . That is, in the period before and after fuel injection, in addition to the fuel injection amount QFINC, an amount of return fuel corresponding to the sum of dynamic return fuel and static return fuel flows out from the common rail.
[0047]
For this reason, in the fuel injection device using such a fuel injection valve, it is necessary to consider not only the fuel injection amount QFINC but also the return fuel amount when calculating the pressure fluctuation DPD. Therefore, in the following embodiment, the dynamic return fuel amount and the static return fuel amount are considered when calculating the pressure fluctuation estimated value DPD before and after fuel injection.
[0048]
In the following embodiments, the dynamic return fuel amount QILD and the static return fuel amount QILS are calculated by the following methods, respectively.
The dynamic return fuel amount QILD is the amount of return fuel generated only when the fuel injection valve is opened as described above, and is expressed by the amount of fuel returned to the fuel tank per fuel injection. Therefore, QILD is the energization time (fuel injection time) TQFIN of the solenoid valve for releasing the upper hydraulic pressure of the fuel injection valve and the fuel oil pressure (that is, PC1) immediately before the fuel injection.0) Function. In this embodiment, the fuel pressure and the fuel injection time are changed in advance, the return fuel amount returned to the fuel tank in one fuel injection period is actually measured, and the numerical value using the fuel pressure and the fuel injection time in the ROM of the ECU 20 It is stored as a map. The dynamic return fuel amount QILD is determined by the fuel injection time (energization time) TQFIN and the fuel pressure PC1 by the ECU 20.0And is calculated from this map.
[0049]
The static return fuel amount QILS is the amount of leaked fuel from each clearance portion of the fuel injection valve, and PC10It is represented by the total amount of fuel leaked in the time from measurement to PC2 measurement. Therefore, QILS is the fuel pressure (PC10), Fuel temperature THF1 (fuel viscosity), engine speed NE (PC1)0This is a function of the required time from measurement to PC2 measurement. In the present embodiment, QILS is also measured in advance by changing the combination of fuel pressure, temperature, and engine speed and stored in the ROM of the ECU 20 as a numerical map using the fuel pressure, temperature, and engine speed. It is. In actual operation, the static return fuel amount QILS is obtained by measuring the measured fuel pressure (PC10), Temperature (THF1), and engine speed NE are used to calculate from this map.
[0050]
FIG. 6 is a flowchart showing a calculation routine of the pressure fluctuation estimated value DPD before and after fuel injection when the return fuel amounts QILD and QILS are considered. This routine is executed in step 413 of FIG. 4 as a subroutine, for example.
In the subroutine of FIG. 6, in step 601, a control valve opening time (energization time) TQFIN calculated by a fuel injection valve control routine (not shown) separately executed by the ECU 20 and the engine speed NE are read. The
[0051]
In step 603, the common rail fuel pressure PC1 stored in TQFIN and step 405 in FIG.0Thus, the dynamic return fuel amount QILD is calculated using a numerical map stored in the ROM of the ECU 20.
Next, at step 605, similarly, the fuel pressure PC10The static return fuel amount QILS is calculated from the engine speed NE and the fuel temperature THF1 stored in step 405 in FIG. 6 using a numerical map stored in the ROM of the ECU 20.
[0052]
Further, in step 607, the fuel injection amount QFINC is read, and in step 609, the pressure fluctuation DPD is calculated using the values of the above-described QFINC, QILD, QILS and the bulk modulus K calculated in step 411 in FIG.
DPD = − (K / VPC) × (QFINC + QILD + QILS)
Is calculated as (QFINC + QILD + QILS) represents (fuel injection amount + total amount of return fuel), that is, the total amount of fuel flowing out from the common rail in the period before and after fuel injection. By executing the above subroutine, the common rail fuel pressure fluctuation estimated value DPD before and after fuel injection is calculated more accurately, so that the accuracy of abnormality detection by the routine of FIG. 4 is further improved.
[0053]
Next, a method for calculating the pressure fluctuation estimated value DPU before and after fuel pumping, which is different from that shown in FIG. 5, will be described. As described above, when the estimated pressure fluctuation value DPD before and after fuel injection is calculated, the amount of return fuel from the common rail can be taken into account to enable more accurate abnormality detection. However, the estimated pressure fluctuation value DPU before and after fuel pumping can be detected. The same is true for the calculation of. In this case, since fuel injection is not performed before and after fuel pumping, unlike the case of DPD calculation, only the above-mentioned static return fuel amount QILS should be considered as the return fuel amount. In addition, the DPU value can be calculated more accurately by calculating the fuel pumping amount QPMD in consideration of the amount of leaked fuel on the fuel pump side.
[0054]
The fuel pumping amount QPMD from the pump is expressed in detail by the following equation.
QPMD = QG-QD-QL
Here, QG corresponds to the geometric fuel pumping amount of the pump, that is, the stroke volume in which the pump piston rises while the intake valve 5a is closed, and the standard energization start timing (crankshaft rotation) for energizing the solenoid actuator of the intake valve 5a. Angle) TF and a function of a delay time TFD until the energization is actually started with respect to the standard energization timing.
[0055]
QD is a dead volume loss of the pump, that is, a fuel amount corresponding to the amount of fuel compressed and remaining in the cylinder when the pump piston reaches the top dead center, and the fuel pressure PC1 at the end of fuel pumping.1(Or the fuel pressure PC2 at the start of fuel pumping can be used approximately), which is a function of the bulk modulus K.
Further, QL is the amount of leaked fuel inside the pump, and the fuel pressure PC11(Or PC2) and fuel temperature THF2It is a function of (fuel viscosity) and pump speed (engine speed NE).
[0056]
In this embodiment, the values of QG, QD, and QL are measured in advance by changing the above parameters, respectively, TF and TFD for QG, PC2 and K for QD, PC2 and THF for QL.2, NE is stored in the ROM of the ECU 20 as a numerical map, and an accurate fuel pumping amount QPMD is calculated by determining the values of QG, QD, and QL from the respective parameters.
[0057]
FIG. 7 is a flowchart showing a routine for calculating the pressure fluctuation DPU before and after pumping using the static return amount QILS and the fuel pumping amount QPMD considering QG, QD, and QL. This routine is executed as a subroutine in step 513 of the routine of FIG.
In FIG. 7, in step 701, the standard energization time TF, the energization delay time TFD, and the engine speed NE are read. The energization timing TF and the delay time TFD are calculated according to engine operating conditions by a pump control routine (not shown) separately executed by the ECU 20.
[0058]
Next, at step 703, the static return fuel amount QILS is determined from the map described above based on the fuel pressure PC2, the fuel temperature THF2, and the engine speed NE stored at step 505 of FIG.
In step 705, the geometric pumping amount QG is calculated from TF and TFD. In step 707, the dead volume loss QD is calculated from the volume elastic modulus K calculated in step 511 in FIG. 5 and the fuel pressure PC2. In step 709, the fuel pressure is calculated. The pump internal leak amount QL is calculated from the corresponding map stored in the ECU 20 from the PC2, the fuel temperature THF2, and the engine speed NE. In step 711, the accurate fuel pumping amount QPMD is calculated as QPMD = QG-QP-QL using the QG, QD, and QL.
[0059]
In step 713, the pressure fluctuation DPU before and after fuel pumping is calculated using the bulk modulus K calculated in step 511 in FIG. 5, the static leak fuel amount QILS calculated in the above, and the actual fuel pumping amount QPMD.
DPU = (K / VPC) × (QPMD-QILS)
Is calculated as Here, QPMD represents the amount of fuel that has flowed into the common rail during the period before and after fuel pumping, and QILS represents the amount of fuel that has flowed out.
[0060]
By executing the above subroutine, the common rail pressure fluctuation estimated value DPU before and after fuel pumping is calculated more accurately, so the accuracy of abnormality detection in FIG. 5 is further improved.
By the way, in the above-described embodiments of FIGS. 6 and 7, the static return fuel amount QILS from the common rail 3 is obtained using a numerical map set in advance from the common rail fuel pressure, fuel temperature, and engine speed. For this reason, if the fuel pressure, fuel temperature, and engine speed are the same, the static return fuel amount QILS always has the same value regardless of the state of use of the fuel injection valve. However, as described above, the static return fuel is the amount of fuel leaking from the clearance portion such as the injection valve sliding portion. For this reason, the static return fuel amount QILS changes with time as the clearance changes due to the engine operation period even if the operating conditions are the same. For this reason, when the static return fuel amount is read from the preset numerical map as described above, the change in the static return fuel amount due to the change over time is not reflected in the QILS value, and the estimated value DPD of the pressure fluctuation The DPU value may be inaccurate. In the embodiment described below, an actual QILS value is measured during engine operation, and the measurement result is learned and stored. Then, the static return fuel amount QILS is determined using the latest learning result when calculating DPD and DPU. As a result, the time-dependent change in the static return fuel amount QILS is reflected in the calculation of DPD and DPU, and more accurate abnormality detection becomes possible.
[0061]
FIG. 8 is a flowchart illustrating a learning routine for the static return fuel amount QILS. This routine is executed by the ECU 20 at regular intervals.
In this routine, the common rail fuel pressure fluctuation during a period in which neither fuel injection nor fuel pumping is performed is measured, and the static return fuel amount QILS is calculated based on this pressure fluctuation measured value.
[0062]
That is, in the state where neither fuel injection nor fuel pumping is performed, the common rail fuel pressure fluctuation is only due to the static return fuel. Therefore, if the static return fuel amount in a period ΔT in which neither fuel injection nor fuel pumping is performed is QILS, the common rail fuel pressure fluctuation (drop) ΔP in this period is
ΔP = − (K / VPC) × QILS
It becomes. Further, when the fuel temperature is constant, the total QILS of the static return fuel amount within the period ΔT is, for example, a linear function of the common rail fuel pressure PC,
QILS = ΔT × (a + b × PC)
Can be expressed as Here, PC is the common rail fuel pressure, and a and b are constants. Pressure fluctuation ΔP within a period ΔT in a state where the fuel temperature is constant and neither fuel injection nor fuel pumping is performed is
ΔP = − (K / VPC) × ΔT (a + b × PC)
Represented as: Therefore, if the pressure fluctuation ΔP in the period ΔT in a state where neither fuel injection nor fuel pumping is performed at a certain fuel temperature is measured twice, the constants a and b in the temperature condition are obtained by solving the binary simultaneous equations. Can be easily obtained. For this reason, the constants a and b are periodically obtained and stored in the backup RAM of the ECU 20 in each fuel temperature region, and the static return fuel amount QILS is calculated using the constants stored when calculating the DPD and DPU. Then, it is possible to learn the change over time in the static return fuel amount.
[0063]
In this routine, fuel cut operation during engine deceleration operation is selected as the state in which neither fuel injection nor fuel pumping is performed, and the common rail fuel pressure fluctuation before and after the period during which fuel injection is originally performed during fuel cut operation Constants a and b are calculated from the actual measurement value DPC12.
That is, when the routine starts in FIG. 8, it is determined in step 801 whether or not the value of the flag FC is set to 1. The flag FC is a flag set by a fuel cut routine (not shown) separately executed by the ECU 20, and FC = 1 indicates that fuel cut is currently being performed. If the fuel cut operation is not currently performed in step 801 (FC ≠ 1), the routine is immediately terminated without calculating the constants a and b in step 803 and the subsequent steps.
[0064]
If fuel cut is currently being executed in step 801, the current common rail fuel pressure PC, temperature THF, crankshaft rotation angle position CA, and engine speed NE are read in step 803. In steps 805 to 811, the common rail fuel pressure PC1 immediately before the original fuel injection timing is obtained.0The temperature THF1 and the common rail fuel pressure PC2 (see FIG. 2) after the fuel injection completion timing are stored. Further, after storing PC2 in step 811, in step 813 the fuel pressure PC1 is stored.0The bulk modulus K is calculated from the temperature THF1. Steps 803 to 813 are almost the same operations as steps 401 to 411 in FIG.
[0065]
Next, at step 815, the actual measurement value DPC of the pressure fluctuation is DPC = PC2-PC1.0As required. As described above, since this routine is executed during fuel cut, the actual measurement value DPC is a value of pressure fluctuation in a state where neither fuel injection nor fuel pumping is performed.
Next, in step 817, constants a and b for calculating the static return fuel amount QILS are obtained based on the actually measured values.
[0066]
As described above, the fuel pressure fluctuation of the common rail when neither fuel injection nor fuel pumping is performed is the above DPC, K, PC1.0Using the value of NE,
DPC = − (K / VPC) × ΔT (a + b × PC10)
It becomes. Here, ΔT is PC2 and PC1 calculated from NE.0Measurement timing time interval, ΔT × (a + b × PC10) Corresponds to the static return fuel amount QILS.
[0067]
In step 817, constants a and b are obtained by solving the following two simultaneous equations using the DPC values measured at the time of execution of the current routine and at the time of execution of the previous routine.
DPC = − (K / VPC) × ΔT (a + b × PC10)
DPC(i-1)=-(K(i-1)/ VPC) x ΔT(i-1)(A + b × PC10 (i-1)Here, the value with the subscript (i-1) indicates the value actually measured or calculated when the previous routine was executed.
[0068]
In step 819, the constants a and b calculated as described above are stored in the backup RAM of the ECU 20 in correspondence with the fuel temperature THF1, and in step 821, DPC(i-1), K(i-1), ΔT(i-1), PC10 (i-1)These values are updated to prepare for the next routine execution.
As described above, in this embodiment, constants a and b are stored in the backup RAM for each fuel temperature. Each time the fuel cut operation of the engine is executed, the values of the constants a and b at the current fuel temperature are calculated based on the actual common rail pressure fluctuation, and the values of the constants a and b at the fuel temperature stored in the backup RAM are calculated. Is updated. For this reason, the backup RAM always stores the values of the constants a and b corresponding to the change with time of the sliding portion clearance of the fuel injection valve.
[0069]
In this embodiment, abnormality detection similar to that in FIG. 6 or FIG. 7 is executed, but when the static return fuel QILS is determined in step 605 and step 703, the constant a corresponding to the fuel temperature THF at that time is determined from the backup RAM. , B, and using this constant, QILS is calculated from the fuel pressure PC and the engine speed NE (time ΔT),
QILS = ΔT × (a + b × PC)
And DPD or DPU is calculated using the calculated QILS value. As a result, the pressure fluctuation estimated values DPD and DPU calculated in the routines of FIGS. 6 and 7 become values corresponding to changes over time of the engine and the fuel injection valve, so that more accurate abnormality detection is performed. Become.
[0070]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
In the above-described embodiment, the abnormality detection (FIG. 4) based on the pressure fluctuation (DPD, DPC12) before and after fuel injection of the common rail and the abnormality detection (FIG. 5) based on the pressure fluctuation (DPU, DPC21) before and after fuel pumping have been described. . Each of these methods may be used alone, but by executing both abnormality detection methods at the same time, it becomes possible to identify the type of abnormality (such as an abnormality occurrence location) in the fuel injection system.
[0071]
For example, if no abnormality is detected by abnormality detection based on pressure fluctuation before and after fuel injection, but abnormality is detected by abnormality detection based on pressure fluctuation before and after fuel pumping, the fuel injection pump 5 causes a common rail. 3 (for example, leakage on the upstream side of the check valve 15 of the pump 5, poor suction of the pump 5) and the like are conceivable. Conversely, if an abnormality is detected in the abnormality detection based on the pressure fluctuation before and after fuel injection but no abnormality is detected in the abnormality detection based on the pressure fluctuation before and after fuel pumping, the fuel injection valve It is considered that the amount of fuel injection is excessive for some reason.
[0072]
Now, the result of abnormality determination based on pressure fluctuation before and after fuel injection is represented by flag XD (FIG. 4), and the result of abnormality determination based on pressure fluctuation before and after fuel pumping is represented by flag XU (FIG. 5). The relationship between the combination and the type of abnormality is as follows. (A) When XU = 1 (abnormal)
(1) XD = 1 (abnormal) ... Fuel injection valve opening stick, etc. due to leakage from high-pressure piping 17 system or common rail 3, foreign object biting, etc.
(2) XD = 0 (normal) ... Leakage of the fuel system upstream of the pump check valve 15, insufficient intake amount of the pump 5, etc.
(B) When XU = 0 (normal)
(3) XD = 1 (abnormal) ... Fuel injection amount of fuel injection valve 1 is excessive
(4) XD = 0 (normal) ... normal
In the embodiment described below, both abnormality detection (routine in FIG. 4) based on pressure fluctuation before and after fuel injection and abnormality detection (routine in FIG. 5) based on pressure fluctuation before and after fuel pumping are executed. Based on the determination result, it is determined which of the above (1) to (4) is applicable.
[0073]
FIG. 9 is a flowchart showing a routine for specifying an abnormal state (type) of the present embodiment. This routine is executed by the ECU 20 at regular intervals.
In the routine of FIG. 9, the value of the abnormality parameter FX is set to any one of 1 to 4 in accordance with the combination of the abnormality detection flags XD and XU set in FIGS. FX values 1 to 4 correspond to the types of abnormalities (1) to (4) described above (FX = 4 represents a normal state). Further, the abnormal parameter FX may be stored in the backup RAM of the ECU 20 so as to prepare for future maintenance and inspection.
[0074]
By executing this routine, the state (type) of abnormality is specified from the result of abnormality detection in the routines of FIGS. In addition, according to the present embodiment, the abnormality detection in FIGS. 4 and 5 is performed for each fuel injection cycle of one cylinder, so that the abnormality detection is performed twice per cycle and an abnormality occurs in the fuel injection system. There is an advantage that it can be detected early.
[0075]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the embodiment of FIG. 9, it is possible to determine the type of abnormality according to the combination of the abnormality detection flags XD and XU set in FIGS. 4 and 5. Among these abnormalities, the abnormalities (1) and (3) are caused by an excessive injection amount from the fuel injection valve or fuel leakage from the fuel system to the outside, so it is preferable to immediately stop the engine.
[0076]
On the other hand, the abnormality (2) is an abnormality in the pump 15 or the upstream fuel supply system, such as fuel leakage upstream of the pump check valve 15 or insufficient pump intake (fuel supply to the pump is insufficient). This includes cases where the engine does not necessarily have to be stopped immediately.
For example, among the abnormalities in (2) above, if fuel leaks from the vicinity of the check valve 15 or from the pump 5 body to the outside, the same as the abnormalities in (1) and (3) above. It is preferable to stop the engine immediately. However, an abnormality caused by insufficient fuel supply to the pump 5 is caused by, for example, clogging of the filter 9b or a decrease in the discharge amount due to an abnormality of the low-pressure fuel pump 9, so that the possibility of fuel leaking is low and there is no need to immediately stop the engine. . Rather, in this case, it is preferable to keep driving in an automobile engine or the like because the vehicle can be evacuated.
[0077]
Therefore, in this embodiment, the abnormality (2) described above (leakage of the fuel system upstream of the pump check valve 15 or insufficient fuel supply to the pump 5) occurs in the determination of the type of abnormality shown in FIG. If it is determined that there is a fuel supply, it is further determined whether this abnormality is due to leakage of the fuel system or due to insufficient fuel supply to the pump 5.
[0078]
Next, a method for determining the presence or absence of fuel supply to the pump 5 in the present embodiment will be described.
In the present embodiment, the fuel supply shortage is determined based on the pressure detected by the fuel supply pressure sensor 39 provided in the fuel supply pipe 13. That is, when the fuel supply is not insufficient and a sufficient amount of fuel is supplied to the high-pressure pump 5, the inlet pressure of the high-pressure pump 5 is positive. However, when the fuel filter 9b is clogged or an abnormality occurs such that the discharge amount of the low-pressure pump 9 decreases, the inlet pressure of the high-pressure pump 5 becomes negative. Therefore, in this embodiment, when it is determined in the abnormality type determination of FIG. 9 that the above-mentioned abnormality (2) has occurred, the fuel pump 5 inlet pressure PIN detected by the fuel supply pressure sensor 39 is further determined in advance. Pressure PIN0(PIN0<0) It is determined whether or not it has decreased below. And PIN ≧ PIN0In the case of, it is determined that the type of abnormality is due to fuel leakage from the pump 5 or the like, and PIN <PIN0In this case, it is specified that the fuel supply is insufficient.
[0079]
FIG. 10 is a flowchart for explaining the abnormality type identification operation of the present embodiment.
This routine is executed at regular intervals by the ECU 20 as in the routine of FIG.
The flowchart in FIG. 10 is the same as FIG. 9 except that step 907 in the flowchart in FIG. 9 is replaced by steps 1001 to 1007. Therefore, only steps 1001 to 1007, which are different points, will be described here.
[0080]
In FIG. 10, if the value of the abnormality flag XD is 0 in step 903, that is, if the type (2) of abnormality described above has occurred, the fuel inlet pressure sensor 39 sends the pump inlet pressure in step 1001. The PIN is read, and in step 1003, the pressure PIN is a predetermined judgment pressure PIN.0Determine if it is lower. And PIN ≧ PIN0If YES, the process proceeds to step 1005, where the value of the abnormal parameter FX is set to 21, and conversely PIN <PIN0If YES in step 1007, the flow advances to step 1007 to set the value of the abnormal parameter FX to 22. FX = 22 indicates that this abnormality is caused by insufficient fuel supply to the high-pressure pump 5 caused by clogging of the fuel filter 9b or a decrease in the discharge amount of the low-pressure pump 9, and FX = 21 indicates that the high-pressure pump 5 or This indicates that the fuel leaks from the fuel supply system.
[0081]
If the value of the abnormal parameter FX set as described above is 1, 3, and 21, the engine 10 is immediately stopped, and if the value of FX is 22, only the warning light on the driver's seat is turned on. The operation of the engine may be continued. Similarly to the embodiment of FIG. 9, the value of the abnormal parameter FX can be stored in the backup RAM of the ECU 20 to prepare for future maintenance and inspection.
[0082]
In the above determination, the determination pressure PIN0Is set to a certain negative pressure because the value of the abnormal parameter FX is set to 21 in the case of insufficient fuel supply due to fuel leakage from the fuel supply pipe 13 to the outside. is there. That is, even if both the fuel filter 9b and the low pressure pump 9 are normal, if fuel leaks from the fuel supply pipe 13 to the outside, there is a possibility that insufficient fuel supply to the high pressure pump 5 occurs. However, in this case, fuel leakage to the outside has occurred. Therefore, it is preferable to stop the engine immediately, unlike the case where the fuel filter 9b is clogged, even if the same fuel supply is insufficient. On the other hand, when fuel leakage from the fuel supply pipe 13 occurs, the pressure in the pipe 13 does not drop below atmospheric pressure.
[0083]
Therefore, in this embodiment, the pressure in the pipe 13 is a predetermined negative pressure PIN.0Only when it becomes lower, it is determined that an abnormality has occurred due to insufficient fuel supply, so that it can be distinguished from a case where insufficient fuel supply has occurred due to fuel leakage to the outside.
As described above, according to the present embodiment, an abnormality (FX = 22) without external fuel leakage and an abnormality (FX = 1, 3, 21) due to an external fuel leakage, an excessive injection amount of the fuel injection valve, or the like. Therefore, it is possible to easily determine whether or not the engine should be stopped immediately when an abnormality occurs.
[0084]
【The invention's effect】
According to the invention described in each claim, by calculating the bulk elastic modulus of the fuel based on conditions such as the actual temperature and pressure of the fuel, and performing abnormality detection using this bulk elastic modulus. Even when the fuel pressure or the like fluctuates in a wide range during engine operation, it is possible to accurately detect an abnormality.
[0085]
  Also,Claims 1 and 2In the present invention, since the return fuel amount returned from the pressure accumulating chamber to the fuel tank is taken into account when performing the abnormality detection, in addition to the above effects, it is possible to perform more accurate abnormality detection. Play.
  Furthermore,Claim 3In this invention, the return fuel amount is learned and stored.Claims 1 and 2In addition to the effect of the present invention, there is an effect that accurate abnormality detection can be performed even when the return fuel amount changes with time.
[0086]
  Also,Claims 4 and 7In this invention, both abnormality detection based on pressure fluctuation before and after fuel injection and abnormality detection based on pressure fluctuation before and after fuel pumping are performed, so that abnormality detection can be performed twice in one cylinder cycle. This is advantageous in that an abnormality in the fuel injection system can be detected at an early stage.
  further,Claims 5 and 8In the invention ofClaims 4 and 7In order to identify the type of anomaly based on the combination of both anomaly detection results,Claims 4 and 7In addition to the above effect, there is an effect that more detailed abnormality detection is possible.
[0087]
  Also,Claims 6 and 9According to the inventionClaims 5 and 8In addition to the above effect, when an abnormality occurs, it is possible to easily determine whether or not the failure is a failure that needs to immediately stop the engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an embodiment of a fuel injection device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an abnormality detection principle of a fuel injection system according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a change in bulk elastic modulus of light oil due to temperature and pressure.
FIG. 4 is a flowchart showing an embodiment of an abnormality detection operation of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing an embodiment of an abnormality detection operation of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing an embodiment of an abnormality detection operation of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing an embodiment of the abnormality detection operation of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing an embodiment of the abnormality detection operation of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing an embodiment of the abnormality detection operation of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart for explaining (1) an embodiment of an abnormality detection operation of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Fuel injection valve
3 ... Accumulation chamber (common rail)
5 ... Fuel injection pump
10 ... Internal combustion engine
20 ... Control circuit (ECU)
31 ... Fuel pressure sensor
39 ... Fuel supply pressure sensor

Claims (9)

内燃機関に所定のタイミングで燃料を噴射する燃料噴射弁と、A fuel injection valve that injects fuel into the internal combustion engine at a predetermined timing;
該燃料噴射弁が接続される、加圧燃料を貯留する蓄圧室と、A pressure accumulating chamber for storing pressurized fuel, to which the fuel injection valve is connected;
該蓄圧室内の燃料圧力が所定値になるように所定のタイミングで蓄圧室に燃料を圧送する燃料ポンプと、A fuel pump that pumps fuel into the pressure accumulator chamber at a predetermined timing so that the fuel pressure in the pressure accumulator chamber becomes a predetermined value;
前記蓄圧室内の実際の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、Pressure detecting means for detecting an actual fuel pressure in the pressure accumulating chamber;
前記蓄圧室内の燃料の圧力または温度の少なくとも一方に基づいて、燃料の体積弾性係数を検出する手段と、Means for detecting a bulk modulus of the fuel based on at least one of a pressure or a temperature of the fuel in the pressure accumulating chamber;
前記検出した体積弾性係数と内燃機関の運転条件とに基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変動、若しくは前記燃料ポンプからの燃料圧送前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変動、の少なくとも一方を推定する圧力変動推定手段と、Based on the detected bulk modulus and operating conditions of the internal combustion engine, fuel pressure fluctuation in the pressure accumulating chamber before and after fuel injection from the fuel injection valve, or fuel in the pressure accumulating chamber before and after fuel pumping from the fuel pump Pressure fluctuation estimating means for estimating at least one of pressure fluctuation;
該圧力変動推定手段により推定された燃料噴射前後の圧力変動の推定値と前記圧力検出手段により検出された燃料噴射前後の燃料圧力変動の実測値との偏差、若しくは前記圧力変動推定手段により推定された燃料圧送前後の圧力変動の推定値と前記圧力検出手段により検出された燃料圧送前後の圧力変動の実測値との偏差、の少なくとも一方に基づいて燃料噴射系統の異常を検出する異常検出手段を備え、Deviation between the estimated value of pressure fluctuation before and after fuel injection estimated by the pressure fluctuation estimating means and the measured value of fuel pressure fluctuation before and after fuel injection detected by the pressure detecting means, or estimated by the pressure fluctuation estimating means. An abnormality detecting means for detecting an abnormality in the fuel injection system based on at least one of a deviation between an estimated value of pressure fluctuation before and after fuel pumping and an actual measurement value of pressure fluctuation before and after fuel pumping detected by the pressure detecting means; Prepared,
前記圧力変動推定手段は、前記圧力検出手段により検出された燃料圧力、燃料温度、機関回転数、燃料噴射弁開弁時間のうち少なくとも一つに基づいて、蓄圧室から燃料タンクに返戻されるリターン燃料の量を算出するリターン燃料量算出手段を備え、The pressure fluctuation estimation means is a return returned from the pressure accumulation chamber to the fuel tank based on at least one of fuel pressure, fuel temperature, engine speed, and fuel injection valve opening time detected by the pressure detection means. A return fuel amount calculating means for calculating the amount of fuel;
前記リターン燃料量と、内燃機関の運転条件により定まる燃料噴射弁からの燃料噴射量とから前記燃料噴射前後の燃料圧力変動を推定し、Estimating the fuel pressure fluctuation before and after the fuel injection from the return fuel amount and the fuel injection amount from the fuel injection valve determined by the operating conditions of the internal combustion engine,
前記リターン燃料と、内燃機関の運転条件により定まる燃料ポンプからの燃料圧送量とから前記燃料圧送前後の燃料圧力変動を推定する、内燃機関の燃料噴射装置。A fuel injection device for an internal combustion engine that estimates fuel pressure fluctuations before and after the fuel pumping from the return fuel and a fuel pumping amount from a fuel pump determined by operating conditions of the internal combustion engine. 前記リターン燃料量は前記燃料噴射弁からの燃料噴射動作に起因して燃料タンクに返戻される動的リターン燃料量と、それ以外の静的リターン燃料量との和として算出される請求項１に記載の燃料噴射装置。The return fuel amount is calculated as a sum of a dynamic return fuel amount returned to the fuel tank due to a fuel injection operation from the fuel injection valve and a static return fuel amount other than that. The fuel injection device described. 前記リターン燃料量算出手段は、前記燃料噴射と燃料圧送との両方を停止しているときに前記リターン燃料量を計測した結果を学習、記憶する学習手段を備え、該学習結果に基づいて静的リターン燃料量を算出する請求項２に記載の燃料噴射装置。The return fuel amount calculating means includes learning means for learning and storing a result of measuring the return fuel amount when both the fuel injection and fuel pumping are stopped, and based on the learning result, The fuel injection device according to claim 2, wherein a return fuel amount is calculated. 前記異常検出手段は、前記燃料噴射前後の燃料圧力変動の推定値と実測値との偏差に基づく燃料噴射時異常検出と、前記燃料圧送前後の燃料圧力変動の推定値と実測値との偏差に基づく燃料圧送時異常検出との両方を行う請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。The abnormality detecting means detects an abnormality during fuel injection based on a deviation between an estimated value of the fuel pressure fluctuation before and after the fuel injection and an actual measurement value, and a deviation between the estimated value and the actual measurement value of the fuel pressure fluctuation before and after the fuel pumping. The fuel injection device according to any one of claims 1 to 3, wherein both of the abnormality detection based on fuel pressure feeding based on the detection are performed. 前記異常検出手段は更に、前記燃料噴射時異常検出の結果と、前記燃料圧送時異常検出の結果との両方に基づいて、異常の種類を判別する異常状態判別手段を備えた請求項４に記載の燃料噴射装置。5. The abnormality detection unit according to claim 4, further comprising an abnormality state determination unit that determines the type of abnormality based on both a result of abnormality detection during fuel injection and a result of abnormality detection during fuel pumping. Fuel injectors. 更に、前記燃料ポンプに燃料を供給する燃料供給配管に配置された燃料フィルタと、該燃料フィルタと前記燃料ポンプとの間の燃料供給配管内の圧力を検出する燃料供給圧力検出手段とを備え、A fuel filter disposed in a fuel supply pipe for supplying fuel to the fuel pump; and a fuel supply pressure detecting means for detecting a pressure in the fuel supply pipe between the fuel filter and the fuel pump.
前記異常状態判別手段は、前記燃料噴射時異常検出の結果と、前記燃料圧送時異常検出の結果との両方に基づいて、少なくとも前記燃料ポンプまたはその上流側の燃料供給系統に異常が生じたか否かを判定し、燃料ポンプまたはその上流側の燃料供給系統の異常が生じており、かつ前記燃料供給圧力検出手段により検出した圧力が予め定めた判定値より低い場合には、更に前記異常を燃料供給不足によるものと判別する請求項５に記載の燃料噴射装置。The abnormal state determination means determines whether or not an abnormality has occurred in at least the fuel pump or the upstream fuel supply system based on both the result of the fuel injection abnormality detection and the result of the fuel pressure abnormality detection. If an abnormality has occurred in the fuel pump or the upstream fuel supply system and the pressure detected by the fuel supply pressure detecting means is lower than a predetermined determination value, the abnormality is further detected. The fuel injection device according to claim 5, wherein the fuel injection device is determined to be due to insufficient supply. 内燃機関に所定のタイミングで燃料を噴射する燃料噴射弁と、A fuel injection valve that injects fuel into the internal combustion engine at a predetermined timing;
該燃料噴射弁が接続される、加圧燃料を貯留する蓄圧室と、A pressure accumulating chamber for storing pressurized fuel, to which the fuel injection valve is connected;
該蓄圧室内の燃料圧力が所定値になるように所定のタイミングで蓄圧室に燃料を圧送する燃料ポンプと、A fuel pump that pumps fuel into the pressure accumulator chamber at a predetermined timing so that the fuel pressure in the pressure accumulator chamber becomes a predetermined value;
前記蓄圧室内の実際の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、Pressure detecting means for detecting an actual fuel pressure in the pressure accumulating chamber;
前記蓄圧室内の燃料の圧力または温度の少なくとも一方に基づいて、燃料の体積弾性係数を検出する手段と、Means for detecting a bulk modulus of the fuel based on at least one of a pressure or a temperature of the fuel in the pressure accumulating chamber;
前記検出した体積弾性係数と内燃機関の運転条件とに基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変動、若しくは前記燃料ポンプからの燃料圧送前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変動、の少なくとも一方を推定する圧力変動推定手段と、Based on the detected bulk modulus and operating conditions of the internal combustion engine, fuel pressure fluctuation in the pressure accumulating chamber before and after fuel injection from the fuel injection valve, or fuel in the pressure accumulating chamber before and after fuel pumping from the fuel pump Pressure fluctuation estimating means for estimating at least one of pressure fluctuation;
該圧力変動推定手段により推定された燃料噴射前後の圧力変動の推定値と前記圧力検出手段により検出された燃料噴射前後の燃料圧力変動の実測値との偏差、若しくは前記圧力変動推定手段により推定された燃料圧送前後の圧力変動の推定値と前記圧力検出手段により検出された燃料圧送前後の圧力変動の実測値との偏差、の少なくとも一方に基づいて燃料噴射系統の異常を検出する異常検出手段を備え、Deviation between the estimated value of pressure fluctuation before and after fuel injection estimated by the pressure fluctuation estimating means and the measured value of fuel pressure fluctuation before and after fuel injection detected by the pressure detecting means, or estimated by the pressure fluctuation estimating means. An abnormality detecting means for detecting an abnormality in the fuel injection system based on at least one of a deviation between an estimated value of pressure fluctuation before and after fuel pumping and an actual measurement value of pressure fluctuation before and after fuel pumping detected by the pressure detecting means; Prepared,
前記異常検出手段は、前記燃料噴射前後の燃料圧力変動の推定値と実測値との偏差に基づく燃料噴射時異常検出と、前記燃料圧送前後の燃料圧力変動の推定値と実測値との偏差に基づく燃料圧送時異常検出との両方を行う内燃機関の燃料噴射装置。The abnormality detecting means detects an abnormality during fuel injection based on a deviation between an estimated value of the fuel pressure fluctuation before and after the fuel injection and an actual measurement value, and a deviation between the estimated value and the actual measurement value of the fuel pressure fluctuation before and after the fuel pumping. A fuel injection device for an internal combustion engine that performs both detection based on abnormality detection during fuel pressure feeding. 前記異常検出手段は更に、前記燃料噴射時異常検出の結果と、前記燃料圧送時異常検出の結果との両方に基づいて、異常の種類を判別する異常状態判別手段を備えた請求項７に記載の燃料噴射装置。The abnormality detection means further comprises an abnormality state determination means for determining the type of abnormality based on both the result of abnormality detection during fuel injection and the result of abnormality detection during fuel pumping. Fuel injectors. 更に、前記燃料ポンプに燃料を供給する燃料供給配管に配置された燃料フィルタと、該燃料フィルタと前記燃料ポンプとの間の燃料供給配管内の圧力を検出する燃料供給圧力検出手段とを備え、A fuel filter disposed in a fuel supply pipe for supplying fuel to the fuel pump; and a fuel supply pressure detecting means for detecting a pressure in the fuel supply pipe between the fuel filter and the fuel pump.
前記異常状態判別手段は、前記燃料噴射時異常検出の結果と、前記燃料圧送時異常検出の結果との両方に基づいて、少なくとも前記燃料ポンプまたはその上流側の燃料供給系統に異常が生じたか否かを判定し、燃料ポンプまたはその上流側の燃料供給系統の異常が生じており、かつ前記燃料供給圧力検出手段により検出した圧力が予め定めた判定値より低い場合には、更に前記異常を燃料供給不足によるものと判別する請求項８に記載の燃料噴射装置。The abnormal state determination means determines whether or not an abnormality has occurred in at least the fuel pump or the upstream fuel supply system based on both the result of the fuel injection abnormality detection and the result of the fuel pressure abnormality detection. If an abnormality has occurred in the fuel pump or the upstream fuel supply system and the pressure detected by the fuel supply pressure detecting means is lower than a predetermined determination value, the abnormality is further detected. The fuel injection device according to claim 8, wherein the fuel injection device is determined to be due to insufficient supply.
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