JP4629278B2 - 蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンへ燃料を噴射供給する燃料噴射装置の一つとして、高圧ポンプから圧送された燃料をコモンレール内に一旦蓄積しておき、電気的に演算され、設定された噴射タイミングでコモンレール内に蓄積された高圧燃料を燃料噴射弁からエンジンの気筒内に噴射するように構成された蓄圧式の内燃機関用燃料噴射装置が広く採用されるに到っている。従来の蓄圧式燃料噴射装置においては、コモンレール内に高圧燃料を供給する高圧ポンプをエンジン回転数及びアクセル操作量に応じて制御し、コモンレール内の高圧燃料の圧力、すなわちレール圧、がそのときの車両の運転状態に見合った値となるようにするため、エンジン回転数及びアクセル操作量に従ってそのときのドライバーの要求噴射量を演算し、この演算結果に応じてコモンレールの目標レール圧を決定し、レール圧がこの目標レール圧となるようにフィードバック制御が行われる構成となっている。
【０００３】
したがって、この種の蓄圧式燃料噴射装置においては、レール圧を如何に安定、且つ確実に目標圧力とするかが噴射特性の良否に大きく影響する。従来においては、このレール圧を所要の値に維持するため、高圧ポンプの上流側に低圧制御電磁弁を設けて開閉制御を行うことによりレール圧を制御する方法、及び高圧ポンプの下流側に高圧制御電磁弁を設けて開閉制御を行うことによりレール圧を制御する方法が公知である。これらの方法は、それぞれ長所、短所があり、従来からそれぞれの長所、短所を考慮した運転制御方法が種々提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれにしても、レール圧制御用の制御電磁弁が固着、ソレノイドコイルの断線又はその他の理由で故障した場合にはレール圧制御が不可能となってしまい、エンジンの運転が停止してしまうことになり、種々の不具合を生じさせる虞があった。このため、レール圧制御の信頼性を改善することが望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、したがって、レール圧制御の信頼性を改善することができる蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、レール圧調整のためのレール圧調整器に故障が生じた場合これを速やかに検出することができるようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明によれば、燃料タンク内の燃料を高圧ポンプで加圧してコモンレール内に蓄えておき、該コモンレール内の高圧燃料を燃料噴射弁を介してエンジンの燃焼室内に噴射供給するように構成された蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法であって、前記高圧ポンプの下流側に高圧制御電磁弁を設けると共に前記高圧ポンプの上流側に低圧制御電磁弁を設け、運転開始後前記高圧制御電磁弁を閉ループ制御で運転すると共に前記低圧制御電磁弁を開ループ制御で運転する第１運転モードで前記コモンレールのレール圧を上昇させた後、前記低圧制御電磁弁を閉ループ制御で運転すると共に前記高圧制御電磁弁を開ループ制御で運転する第２運転モードに切り換えてレール圧の制御を行うようにし、前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作に異常が生じた場合には前記レール圧の制御を前記第１運転モードで行うようにしたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【０００８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記第２運転モードにおける目標レール圧値と実レール圧値とに基づいて前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作が異常であるか否かを判別するようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【０００９】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明において、前記第１運転モードから前記第２運転モードへ切り換えてから、所定の期間経過後に前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作が異常であるか否かの判別を行うようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１０】
請求項４の発明によれば、請求項２の発明において、前記目標レール圧と前記実レール圧との差が所定値以上の状態が所定時間以上継続した場合に前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作が異常であると判別するようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項３の発明において、前記所定の期間が経過したか否かを前記高圧ポンプの圧送回数が前記閉ループ制御開始後所定値に達したか否かによって判別するようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１７】
コモンレールのレール圧を高圧ポンプの下流側及び上流側で制御することにより、各制御の特長を生かしたレール圧制御が可能となり、且つ高圧又は低圧制御電磁弁による閉ループ制御動作のいずれか一方が異常となった場合には、他方の制御電磁弁を用いてレール圧の閉ループ制御が行われる。このバックアップ制御により、レール圧制御の信頼性を著しく改善することができる。
【００１８】
また、制御電磁弁の動作に異常が生じたか否かのための動作監視は、当該制御電磁弁が閉ループ制御動作に入ってから所定期間経過後に開始するようにしたので、レール圧が安定してからその監視を行うことが可能であり、所要の異常判別を確実に行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の方法によって運転が制御される蓄圧式燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す構成図である。図１に示した蓄圧式燃料噴射装置Ａは、概略的にその構成を述べれば、燃料タンク１に蓄積された燃料が高圧ポンプ２を介して複数の噴射ノズル３が接続されたコモンレール４へ圧送され、噴射ノズル３に内蔵された電磁弁（図示せず）の動作が制御ユニット５により制御されることにより、噴射ノズル３からの燃料噴射が制御される構成となっている。本実施の形態では、噴射ノズル３は、車両を駆動するための多気筒エンジンの各気筒（図示せず）に取り付けられており、蓄圧式燃料噴射装置Ａによってこの車両用エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給する構成となっている。
【００２１】
以下、蓄圧式燃料噴射装置Ａの構成について、より具体的に説明する。燃料タンク１と高圧ポンプ２の低圧側との間には燃料パイプ８が配設されており、この燃料パイプ８の途中には、燃料タンク１側から順に、燃料中のごみ等を除去するためのフィルタ６及び低圧制御電磁弁７が設けられている。そして、フィルタ６と低圧制御電磁弁７との間の燃料パイプ８上の適宜の部位には、燃温センサ９が設けられており、燃温センサ９からは燃料パイプ８内を通る燃料の温度を示す燃温信号ＳＡが出力され、燃温信号ＳＡは、後述する制御ユニット５へ入力されるようになっている。また、フィルタ６と低圧制御電磁弁７との間の燃料パイプ８の適宜な部位には、機械式低圧制御弁１０が設けられており、燃料パイプ８内の燃料圧力が所定の開弁圧となると機械式低圧制御弁１０が開弁状態となり、低圧制御電磁弁７とフィルタ６との間の燃料パイプ８内の燃料が燃料タンク１内へ放出されるようになっている。
【００２２】
高圧ポンプ２の高圧側は、燃料パイプ１３によりコモンレール４の入力端４Ａに直接連結されている。そして、コモンレール４の出口端４Ｂは、途中に高圧制御電磁弁１１が設けられている燃料パイプ１４により燃料タンク１に接続されたものとなっている。また、コモンレール４には、レール圧を検出するための高圧力センサ１２が適宜の部位に設けられており、高圧力センサ１２から出力されレール圧を示すレール圧信号ＳＢは、制御ユニット５へ入力されるようになっている。
【００２３】
制御ユニット５は、後述するソフトウェアを実行して、先の低圧制御電磁弁７、高圧制御電磁弁１１及び噴射ノズル３の図示されない電磁弁の動作を制御するもので、具体的には、例えば、いわゆるマイクロコントローラ及び各種のインターフェイス回路等から構成されてなるものである。この制御ユニット５には、先に述べたように燃温センサ９及び高圧力センサ１２からの燃温信号ＳＡ、レール圧信号ＳＢが入力される他、蓄圧式燃料噴射装置Ａによって燃料が噴射供給されるエンジン（図示せず）の回転数Ｎｅ、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量Ａｃｃ及び車両始動の際に用いられるいわゆるイグニッションエンジンキー（図示せず）の位置情報Ｋｅｙが入力されるものとなっている。
【００２４】
低圧制御電磁弁７及び高圧制御電磁弁１１は、コモンレール４のレール圧を所要の値とするために設けられたもので、いずれも制御ユニット５によって制御される。制御ユニット５によるレール圧調整のための各制御電磁弁の制御態様は、（１）制御ユニット５から制御電磁弁に対して駆動電流を出力するだけで、その結果と目標とする駆動状態との差をフィードバックすることのない制御（開ループ制御）。
（２）制御ユニット５から制御電磁弁に対して駆動電流を出力し、その結果と目標とする駆動状態との差をフィードバックするようにしてレール圧が所望の圧力となるように、制御ユニット５による制御電磁弁の駆動電流を、高圧力センサ１２のレール圧信号ＳＢに基づいて調整する制御（閉ループ制御）。
のいずれかによって行うことができる構成となっている。
【００２５】
図２〜図４は、図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置Ａを本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラム２０を示すフローチャートである。
図２〜図４を参照して本発明による動作制御例につき説明する。
【００２６】
エンジン始動後に運転制御プログラム２０の実行が開始されると、先ず、ステップＳ２１で、高圧制御電磁弁１１を全閉とし且つ低圧制御電磁弁７を全開とする制御電磁弁の制御を制御ユニット５により開ループ制御で実行する。この結果、高圧ポンプ２からの高圧燃料がコモンレール４から排出しない状態で、高圧ポンプ２からの高圧燃料の送出量が最大となって高圧燃料がコモンレール４に送り込まれ、コモンレール４内の燃料圧力が素早く上昇する。ステップＳ２２ではレール圧信号ＳＢに基づいてレール圧が高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御を行うべき所定圧力Ｐ0 に達したか否かが判別される。レール圧が所定圧力Ｐ0 に達していない場合にはステップＳ２２の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２１に戻る。一方、レール圧が所定圧力Ｐ0 に達したと判別されると、ステップＳ２２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２３に進む。
【００２７】
ステップＳ２３では、高圧ポンプ２による燃料の圧送回数をカウントするため制御ユニット５内にソフトウェア的に形成された圧送回数カウンタをリセットする。ここで、圧送回数はポンプのカムシャフトが１回転する毎にカウント値を１つだけ大きくすることによりカウントされる。
【００２８】
次のステップＳ２４で高圧制御電磁弁１１を閉ループ制御モードによる圧力調整動作に切り換えると共に低圧制御電磁弁７を開ループ制御モードによる圧力調整動作に切り換え、これにより第１運転モードとなる。この第１運転モードにおいては、高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御に対しては、蓄圧式燃料噴射装置Ａの通常運転において要求されるレール圧の上限値が第１目標レール圧として与えられ、低圧制御電磁弁７によるレール圧の開ループ制御に対しても同様に同一の第１目標レール圧が与えられる。
【００２９】
次のステップＳ２５では、圧送回数カウンタのカウント値Ｍが値ＭＡより大きくなったか否かが判別される。この値ＭＡは、ステップＳ２４による制御が開始された後、実レール圧が目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数に設定されており、ＭＡの値は予め実験等により得られたそのポンプ個有の値を制御ユニット５にセットしておくことができる。
【００３０】
圧送回数カウンタのカウント値ＭがＭＡより小さい場合にはステップＳ２５の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２４の制御状態が維持される。このようにして、カウント値Ｍが、実レール圧が目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数である値ＭＡより大きくなると、ステップＳ２５の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２６に進む。上記説明から判るように、ステップＳ２５の判別結果がＹＥＳとなったときには、実レール圧はほぼ目標レール圧に収束した状態、すなわち、コモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となっている。
【００３１】
ステップＳ２６では、高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御において目標レール圧と実レール圧とが略等しくなったレール圧制御の安定状態が得られたことにより、高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御の監視が開始される。このレール圧制御の監視は、実レール圧と目標レール圧との差が所定値以上となった状態が所定時間以上継続したか否かをチェックすることにより行われる。
【００３２】
このように、高圧ポンプ２による燃料圧送回数Ｍが所定の値ＭＡより大きくなったことを確認してから、すなわち、コモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となっていると推定される状態に入ってから、高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御の監視が開始されるので、その監視を正しく行うことができ、誤判断を少なくすることができる。
【００３３】
なお、ステップＳ２４での制御の切り換えが実行されてから監視を開始するまでの所定の期間の設定の仕方は、本実施の形態に示した高圧ポンプ２の燃料圧送回数のカウント値による方法に限定されるものではなく、この他の方法であってもよい。例えば、実レール圧の変動幅が所定値より小さくなった場合、ステップＳ２４での制御の切り換えから所定時間が経過した場合、又はエンジンの回転数の変動幅が所定値より小さくなった場合にコモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となったと推定する方法であってもよい。あるいは、これらの方法を適宜に選択的に組み合わせることにより上記推定を行ってもよい。このようにいくつかの方法を組み合わせることにより誤検出を避けることができるのは勿論のこと、監視を開始すべきタイミングを正確に判定できるようになり、監視開始のために必要且つ充分な待ち時間で時間の損失なしに監視を開始できる。
【００３４】
以上のようにしてレール圧制御の監視が開始されると、ステップＳ２７に進み、ここで高圧制御電磁弁１１から低圧制御電磁弁７への強制切り換えチェックが行われる。ここでのチェックは、ステップＳ２６において開始されたレール圧制御の監視結果及びこれ以外のチェック結果を考慮し、レール圧制御を高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御動作から低圧制御電磁弁７による閉ループ制御動作に強制的に切り換えるべきか否かをチェックするものである。
【００３５】
図５は、この強制切り換えチェックのためのサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。図５を参照して強制切り換えチェックにつき説明する。
【００３６】
ステップＳ４１では、レール圧信号ＳＢに基づきコモンレール４内のレール圧が所定値以上となったか否かが判別される。レール圧が所定値以上となっている場合には、ステップＳ４１の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４２に入る。レール圧が所定値より小さく所定値以上となっていない場合には、ステップＳ４１の判別結果はＮＯとなりステップＳ４３に入り、ここでは、高圧制御電磁弁１１が固着しているか否かが判別される。
【００３７】
ステップＳ４３において高圧制御電磁弁１１が固着していると判別された場合には、ステップＳ４３の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４２に入る。高圧制御電磁弁１１が固着していないと判別された場合にはステップＳ４３の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ４４に入り、ここで、高圧制御電磁弁１１が故障しているか否かが判別される。高圧制御電磁弁１１が故障していないと判別された場合にはステップＳ４４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ４５に入る。高圧制御電磁弁１１が故障していると判別された場合には、ステップＳ４４の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４２に入る。
【００３８】
ステップＳ４２では、低圧制御電磁弁７が故障しているか否かが判別される。
この故障判別は、ステップＳ２６で実行されるレール圧制御の監視結果に基づいて行われる。すなわち、実レール圧と目標レール圧との差が所定値以上となった状態が所定時間以上継続したか否かをチェックすることにより行われたものである。低圧制御電磁弁７が故障していると判別された場合には、ステップＳ４２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４５に入る。低圧制御電磁弁７が故障していないと判別された場合には、ステップＳ４２の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ４６に入る。
【００３９】
ステップＳ４６ではレール圧信号ＳＢに基づきレール圧が異常な状態となっているか否かが判別される。レール圧が異常な状態となっている場合には、ステップＳ４６の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４５に入る。ステップＳ４５では、高圧制御電磁弁１１から低圧制御電磁弁７への制御動作の切り換えを行うための条件が成立しなかったことが決定され、ステップＳ２７の実行が終了し、次のステップＳ２８に入る。
【００４０】
一方、ステップＳ４６において、レール圧が異常な状態となっていない場合には、ステップＳ４６の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ４７に入り、ここでは、高圧制御電磁弁１１から低圧制御電磁弁７への制御動作の切り換えを行うための条件が成立したことが決定され、ステップＳ２７の実行が終了し、次のステップＳ２８に進む。
【００４１】
すなわち、高圧制御電磁弁１１が故障していない場合にはステップＳ４１、Ｓ４３、Ｓ４４の各判別結果はいずれもＮＯとなり、ステップＳ４５で切換条件不成立が決定される。一方、高圧制御電磁弁１１が故障又は故障に近い状態の場合にはステップＳ４１、Ｓ４３、Ｓ４４の各判別結果の少なくとも１つがＹＥＳとなり、ステップＳ４２で低圧制御電磁弁７の故障か否かの判別により低圧制御電磁弁７も故障であれば、ステップＳ４５で切換条件不成立が決定される。低圧制御電磁弁７が故障していない場合にはステップＳ４６でレール圧が異常となっているか否かが判別され、レール圧が異常でない場合にのみステップＳ４７で切換条件成立が決定される。
【００４２】
ステップＳ２８では、ステップＳ２７における切り換えチェックによって切換条件が成立しているか否かが判別される。切換条件が成立していないと判別されるとステップＳ２８の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２９に入る。
【００４３】
ステップＳ２９では、燃温信号ＳＡに基づき燃料温度Ｔｆが所定値Ｔ0 以上となったか否かが判別され、Ｔｆ＜Ｔ0 の場合にはステップＳ２９の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２６に戻る。
【００４４】
このようにして高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御によりレール圧の制御が行われると、燃料の温度が比較的速く上昇し、Ｔｆ≧Ｔ0 となったときにステップＳ２９の判別結果がＹＥＳとなり、ステップＳ３０に進む。
【００４５】
ステップＳ２４で高圧制御電磁弁１１の閉ループ制御動作が開始されてコモンレール４内の燃料圧の制御が行われると、レール圧の制御が応答性よく実行されると共に燃料の温度の上昇が促進されることになる。このように、エンジン始動直後に燃料の温度を速やかに上昇させることができるため、始動時におけるエンジンの運転を迅速に安定化できるようになるという利点が得られる。これは、特に、外気温が低い冬期等においてその効果は大きいものである。
【００４６】
このようにして燃料温度が所定値Ｔ0 以上となったことが判別されると、ステップＳ３０において、高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御のための閉ループ制御動作を行うための第１目標レール圧をより低い別の第２目標レール圧とする目標レール圧の変更が行われる。
【００４７】
ステップＳ３１で、ステップＳ３０における目標レール圧の変更が行われてから所定時間が経過したか否かが判別される。ここで、所定時間が経過していないと判別された場合にはステップＳ３１の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３０に戻る。このようにして第２目標レール圧による閉ループ制御が所定時間行われると、目標レール圧変更後の制御によりレール圧の実際値が第２目標レール圧に略収束したと判別されて、ステップＳ３１の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３２に進む。
【００４８】
ステップＳ３２では圧送回数カウンタをリセットし、次のステップＳ３３で低圧制御電磁弁７を閉ループ制御モードにしてこれによりコモンレール４のレール圧をそのときの運転条件に見合った目標レール圧に維持するための圧力調整動作に切り換えると共に、高圧制御電磁弁１１を全閉状態とする開ループ制御モードに切り換え第２運転モードとされる。そして、以後は第２運転モードによるレール圧制御となり、低圧制御電磁弁７の閉ループ制御によって、コモンレール４内のレール圧がその時の運転条件に従う目標レール圧に維持されるようにレール圧制御が行われる。この運転条件に従う目標レール圧は、エンジン回転数、目標噴射量、レール圧、エンジンの冷却水の温度（水温）、燃料の温度（燃温）等のパラメータに基づいて算出することができ、このようなパラメータを考慮することによって得られた目標レール圧を用いて低圧制御電磁弁７による閉ループ制御モードでレール圧の制御を行うことによりレール圧の値を最適な値とすることができる。
【００４９】
このように、エンジンの始動後には、高圧制御電磁弁１１を全閉で低圧制御電磁弁７を全開にしてコモンレール４内の燃料圧力を所定値Ｐ0 まで素早く高め、その後、高圧制御電磁弁１１を閉ループ制御モードで動作させて燃料温度を早めに上昇させつつレール圧を応答性よく第１目標レール圧に収束させ、燃料温度がエンジンの安定的な運転に必要な所定値Ｔ0 に達したならば、燃料温度の大きな上昇を伴わない低圧制御電磁弁７の閉ループ制御によるレール圧制御に移行させる構成となっている。この結果、エンジンの始動時に燃料温度を上昇させつつレール圧を素早くその安定運転を図ることができる圧力とすることができる。そして、高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御動作から低圧制御電磁弁７の閉ループ制御動作への切り換えは、一旦目標レール圧を低くした状態で所定時間だけ高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御運転を行ってから行うようにしたので、上記制御動作の切り換えをレール圧のオーバーシュートを発生させることなしに極めて円滑に行うことができ、切り換えによりレール圧に大きな変動を生じさせることがない。したがって、エンジンの運転は、上記制御動作の切り換えに拘らず一定レール圧の下で安定に行われ、良好な運転特性を確保できる。また、この制御は部品の追加を必要としないのでコストを上昇させることがない。
【００５０】
ステップＳ３４では、圧送回数カウンタのカウント値Ｍが値ＭＢより大きくなったか否かが判別される。この値ＭＢは、ステップＳ３３による第２運転モードでの制御が開始された後、コモンレール４の実レール圧がその時の運転条件に従う目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数に設定されており、ＭＢの値は予め実験等により得られたそのポンプ個有の値を制御ユニット５にセットしておくことができる。
【００５１】
圧送回数カウンタのカウント値ＭがＭＢより小さい場合にはステップＳ３４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３３の制御状態が保持される。このようにして、カウント値Ｍが増大し、実レール圧がその時の運転条件に従う目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数ＭＢより大きくなると、ステップＳ３４の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３５に進む。上述の説明から判るように、ステップＳ３４の判別結果がＹＥＳとなったときには、実レール圧はほぼその時の運転条件に従う目標レール圧に収束した状態、すなわち、コモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となっている。
【００５２】
ステップＳ３５では、低圧制御電磁弁７による閉ループ制御においてその時の運転条件に従う目標レール圧と実レール圧とが略等しくなったレール圧制御の安定状態が得られたことにより、低圧制御電磁弁７によるレール圧制御の監視が開始される。
【００５３】
以上のようにしてレール圧制御の監視が開始されると、ステップＳ３６に進み、ここで低圧制御電磁弁７から高圧制御電磁弁１１への強制切り換えチェックが行われる。ここでのチェックは、ステップＳ３５において開始されたレール圧制御の監視結果及びこれ以外のチェック結果を考慮し、レール圧制御を強制的に低圧制御電磁弁７による閉ループ制御動作から高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御動作に切り換えるべきか否かをチェックするものである。
【００５４】
図６は、この強制切り換えチェックのためのサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。図６を参照して強制切り換えチェックにつき説明する。
【００５５】
ステップＳ５１では、レール圧信号ＳＢに基づきコモンレール４内のレール圧が所定値以上となったか否かが判別される。レール圧が所定値以上となっている場合には、ステップＳ５１の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５２に入る。レール圧が所定値より小さく所定値以上となっていない場合には、ステップＳ５１の判別結果はＮＯとなりステップＳ５３に入り、ここでは、低圧制御電磁弁７が固着しているか否かが判別される。
【００５６】
ステップＳ５３において低圧制御電磁弁７が固着していると判別された場合には、ステップＳ５３の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５２に入る。低圧制御電磁弁７が固着していないと判別された場合にはステップＳ５３の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５４に入り、ここで、低圧制御電磁弁７が故障しているか否かが判別される。低圧制御電磁弁７が故障していないと判別された場合にはステップＳ５４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５５に入る。低圧制御電磁弁７が故障していると判別された場合にはステップＳ５４の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５２に入る。
【００５７】
ステップＳ５２では、高圧制御電磁弁１１が故障しているか否かが判別される。この故障判別は、ステップＳ３５で実行されるレール圧制御の監視結果に基づいて行われる。すなわち、実レール圧と目標レール圧との差が所定値以上となった状態が所定時間以上継続したか否かをチェックすることにより行われたものである。高圧制御電磁弁１１が故障していると判別された場合には、ステップＳ５２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５５に入る。高圧制御電磁弁１１が故障していないと判別された場合には、ステップＳ５２の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５６に入る。
【００５８】
ステップＳ５６ではレール圧信号ＳＢに基づきレール圧が異常な状態となっているか否かが判別される。レール圧が異常な状態となっている場合には、ステップＳ５６の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５５に入る。ステップＳ５５では、低圧制御電磁弁７から高圧制御電磁弁１１への制御動作の切り換えを行うための条件が成立しなかったことが決定され、ステップＳ３６の実行が終了し、次のステップＳ３７に入る。
【００５９】
一方、ステップＳ５６において、レール圧が異常な状態となっていない場合には、ステップＳ５６の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５７に入る。ステップＳ５７では、低圧制御電磁弁７から高圧制御電磁弁１１への制御動作の切り換えを行うための条件が成立したことが決定され、ステップＳ３６の実行が終了し、次のステップＳ３７に進む。
【００６０】
すなわち、低圧制御電磁弁７が故障していない場合にはステップＳ５１、Ｓ５３、Ｓ５４の各判別結果はいずれもＮＯとなり、ステップＳ５５で切換条件不成立が決定される。一方、低圧制御電磁弁７が故障又は故障に近い状態の場合にはステップＳ５１、Ｓ５３、Ｓ５４の各判別結果の少なくとも１つがＹＥＳとなり、ステップＳ５２で高圧制御電磁弁１１の故障か否かの判別により高圧制御電磁弁１１も故障であれば、ステップＳ５５で切換条件不成立が決定される。高圧制御電磁弁１１が故障していない場合にはステップＳ５６でレール圧が異常となっているか否かが判別され、レール圧が異常でない場合にのみステップＳ５７で切換条件成立が決定される。
【００６１】
ステップＳ３７では、ステップＳ３６における切り換えチェックによって切換条件が成立しているか否かが判別される。切換条件が成立していないと判別されるとステップＳ３７の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３５に戻る。
【００６２】
一方、ステップＳ３７で、ステップＳ３６における切り換えチェックによって切換条件が成立していると判別されるとステップＳ３７の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２３に戻る。
【００６３】
同様に、ステップＳ２８で切換条件が成立したと判別された場合には、その判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３２に入り、ここで圧送回数カウンタをリセットする。そして、ステップＳ３３に入り、低圧制御電磁弁７を閉ループ制御モードに切り換え、これによりコモンレール４のレール圧を所要の目標レール圧に維持するバックアップ制御が実行される。
【００６４】
このように、蓄圧式燃料噴射装置Ａは、始動後第１運転モードにてコモンレール４のレール圧が制御され、その後所定のタイミングで第２運転モードに切り換えられ、第２運転モードによってコモンレール４のレール圧が制御される。これらのレール圧制御において所要の制御電磁弁が閉ループ制御動作を予定通り正常に行っているか否かがステップＳ２７及びＳ３６においてチェックされる。
【００６５】
この結果、第１運転モードにおいて高圧制御電磁弁１１の動作が正常に行われていないと判別され、且つ低圧制御電磁弁７が正常である場合には切換条件の成立が決定され、第２運転モードによるレール圧制御に切り換えられて、これによるバックアップ制御が開始される。
【００６６】
一方、第２運転モードにおいて低圧制御電磁弁７の動作が正常に行われていないと判別され、且つ高圧制御電磁弁１１が正常である場合には切換条件の成立が決定され、第１運転モードによるレール圧制御に切り換えられて、これによるバックアップ制御が開始される。
【００６７】
このように、制御電磁弁を高圧ポンプ２の上流側と下流側とにそれぞれ設けた構成として、これらを切り換えてレール圧の制御を行う構成において、一方の制御電磁弁が正常に動作しない場合には他方の制御電磁弁を用いてバックアップ動作を行う構成としたので、エンジンの燃料供給が不可能になるという状態の発生確立を極めて低く抑え、これにより、レール圧の制御を信頼性よく行うことができる。
【００６８】
また、各制御電磁弁の監視は、高圧ポンプ２による燃料圧送回数Ｍが所定の値ＭＡより大きくなったことを確認してから、すなわち、コモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となっていると推定される状態に入ってから、高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御の監視が開始されるので、その監視を正しく行うことができ、誤判断を少なくすることができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、高圧ポンプの下流側に高圧制御電磁弁を設けると共に高圧ポンプの上流側に低圧制御電磁弁を設け、高圧制御電磁弁の閉ループ制御動作でコモンレールのレール圧を上昇させた後、低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作でレール圧の制御を行うようにし、一方の制御電磁弁の動作に不具合が生じた場合には他方の制御電磁弁によりレール圧のバックアップ制御を行うようにしたので、エンジンの燃料供給が不可能になるという状態の発生確立を極めて低く抑え、これにより、レール圧の制御を信頼性よく行うことができる。
【００７０】
また、各制御電磁弁の監視を、閉ループ制御動作に入ってから所定期間経過後に開始するようにしたので、コモンレール内の高圧燃料の圧力が略安定した状態で制御電磁弁によるレール圧制御の監視が開始されることとなる。したがって、その監視を正しく行うことができ、誤判断を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法によって運転が制御される蓄圧式燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す構成図。
【図２】図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置を本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラムを示す一部フローチャート。
【図３】図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置を本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラムを示す一部フローチャート。
【図４】図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置を本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラムを示す一部フローチャート。
【図５】図３に示す強制切り換えチェックステップのサブルーチンプログラムを示すフローチャート。
【図６】図４に示す強制切り換えチェックステップのサブルーチンプログラムを示すフローチャート。
【符号の説明】
１ 燃料タンク
２ 高圧ポンプ
３ 噴射ノズル
４ コモンレール
５ 制御ユニット
６ フィルタ
７ 低圧制御電磁弁
８、１３、１４ 燃料パイプ
９ 燃温センサ
１０ 機械式低圧制御弁
１１ 高圧制御電磁弁
１２ 高圧力センサ
２０ 運転制御プログラム
Ａ 蓄圧式燃料噴射装置
Ａｃｃ 踏み込み量
Ｎｅ 回転数
Ｋｅｙ 位置情報
ＳＡ 燃温信号
ＳＢ レール圧信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンへ燃料を噴射供給する燃料噴射装置の一つとして、高圧ポンプから圧送された燃料をコモンレール内に一旦蓄積しておき、電気的に演算され、設定された噴射タイミングでコモンレール内に蓄積された高圧燃料を燃料噴射弁からエンジンの気筒内に噴射するように構成された蓄圧式の内燃機関用燃料噴射装置が広く採用されるに到っている。従来の蓄圧式燃料噴射装置においては、コモンレール内に高圧燃料を供給する高圧ポンプをエンジン回転数及びアクセル操作量に応じて制御し、コモンレール内の高圧燃料の圧力、すなわちレール圧、がそのときの車両の運転状態に見合った値となるようにするため、エンジン回転数及びアクセル操作量に従ってそのときのドライバーの要求噴射量を演算し、この演算結果に応じてコモンレールの目標レール圧を決定し、レール圧がこの目標レール圧となるようにフィードバック制御が行われる構成となっている。
【０００３】
したがって、この種の蓄圧式燃料噴射装置においては、レール圧を如何に安定、且つ確実に目標圧力とするかが噴射特性の良否に大きく影響する。従来においては、このレール圧を所要の値に維持するため、高圧ポンプの上流側に低圧制御電磁弁を設けて開閉制御を行うことによりレール圧を制御する方法、及び高圧ポンプの下流側に高圧制御電磁弁を設けて開閉制御を行うことによりレール圧を制御する方法が公知である。これらの方法は、それぞれ長所、短所があり、従来からそれぞれの長所、短所を考慮した運転制御方法が種々提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれにしても、レール圧制御用の制御電磁弁が固着、ソレノイドコイルの断線又はその他の理由で故障した場合にはレール圧制御が不可能となってしまい、エンジンの運転が停止してしまうことになり、種々の不具合を生じさせる虞があった。このため、レール圧制御の信頼性を改善することが望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、したがって、レール圧制御の信頼性を改善することができる蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、レール圧調整のためのレール圧調整器に故障が生じた場合これを速やかに検出することができるようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明によれば、燃料タンク内の燃料を高圧ポンプで加圧してコモンレール内に蓄えておき、該コモンレール内の高圧燃料を燃料噴射弁を介してエンジンの燃焼室内に噴射供給するように構成された蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法であって、前記高圧ポンプの下流側に高圧制御電磁弁を設けると共に前記高圧ポンプの上流側に低圧制御電磁弁を設け、運転開始後前記高圧制御電磁弁を閉ループ制御で運転すると共に前記低圧制御電磁弁を開ループ制御で運転する第１運転モードで前記コモンレールのレール圧を上昇させた後、前記低圧制御電磁弁を閉ループ制御で運転すると共に前記高圧制御電磁弁を開ループ制御で運転する第２運転モードに切り換えてレール圧の制御を行うようにし、前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作に異常が生じた場合には前記レール圧の制御を前記第１運転モードで行うようにしたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【０００８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記第２運転モードにおける目標レール圧値と実レール圧値とに基づいて前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作が異常であるか否かを判別するようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【０００９】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明において、前記第１運転モードから前記第２運転モードへ切り換えてから、所定の期間経過後に前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作が異常であるか否かの判別を行うようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１０】
請求項４の発明によれば、請求項２の発明において、前記目標レール圧と前記実レール圧との差が所定値以上の状態が所定時間以上継続した場合に前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作が異常であると判別するようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項３の発明において、前記所定の期間が経過したか否かを前記高圧ポンプの圧送回数が前記閉ループ制御開始後所定値に達したか否かによって判別するようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１７】
コモンレールのレール圧を高圧ポンプの下流側及び上流側で制御することにより、各制御の特長を生かしたレール圧制御が可能となり、且つ高圧又は低圧制御電磁弁による閉ループ制御動作のいずれか一方が異常となった場合には、他方の制御電磁弁を用いてレール圧の閉ループ制御が行われる。このバックアップ制御により、レール圧制御の信頼性を著しく改善することができる。
【００１８】
また、制御電磁弁の動作に異常が生じたか否かのための動作監視は、当該制御電磁弁が閉ループ制御動作に入ってから所定期間経過後に開始するようにしたので、レール圧が安定してからその監視を行うことが可能であり、所要の異常判別を確実に行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の方法によって運転が制御される蓄圧式燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す構成図である。図１に示した蓄圧式燃料噴射装置Ａは、概略的にその構成を述べれば、燃料タンク１に蓄積された燃料が高圧ポンプ２を介して複数の噴射ノズル３が接続されたコモンレール４へ圧送され、噴射ノズル３に内蔵された電磁弁（図示せず）の動作が制御ユニット５により制御されることにより、噴射ノズル３からの燃料噴射が制御される構成となっている。本実施の形態では、噴射ノズル３は、車両を駆動するための多気筒エンジンの各気筒（図示せず）に取り付けられており、蓄圧式燃料噴射装置Ａによってこの車両用エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給する構成となっている。
【００２１】
以下、蓄圧式燃料噴射装置Ａの構成について、より具体的に説明する。燃料タンク１と高圧ポンプ２の低圧側との間には燃料パイプ８が配設されており、この燃料パイプ８の途中には、燃料タンク１側から順に、燃料中のごみ等を除去するためのフィルタ６及び低圧制御電磁弁７が設けられている。そして、フィルタ６と低圧制御電磁弁７との間の燃料パイプ８上の適宜の部位には、燃温センサ９が設けられており、燃温センサ９からは燃料パイプ８内を通る燃料の温度を示す燃温信号ＳＡが出力され、燃温信号ＳＡは、後述する制御ユニット５へ入力されるようになっている。また、フィルタ６と低圧制御電磁弁７との間の燃料パイプ８の適宜な部位には、機械式低圧制御弁１０が設けられており、燃料パイプ８内の燃料圧力が所定の開弁圧となると機械式低圧制御弁１０が開弁状態となり、低圧制御電磁弁７とフィルタ６との間の燃料パイプ８内の燃料が燃料タンク１内へ放出されるようになっている。
【００２２】
高圧ポンプ２の高圧側は、燃料パイプ１３によりコモンレール４の入力端４Ａに直接連結されている。そして、コモンレール４の出口端４Ｂは、途中に高圧制御電磁弁１１が設けられている燃料パイプ１４により燃料タンク１に接続されたものとなっている。また、コモンレール４には、レール圧を検出するための高圧力センサ１２が適宜の部位に設けられており、高圧力センサ１２から出力されレール圧を示すレール圧信号ＳＢは、制御ユニット５へ入力されるようになっている。
【００２３】
制御ユニット５は、後述するソフトウェアを実行して、先の低圧制御電磁弁７、高圧制御電磁弁１１及び噴射ノズル３の図示されない電磁弁の動作を制御するもので、具体的には、例えば、いわゆるマイクロコントローラ及び各種のインターフェイス回路等から構成されてなるものである。この制御ユニット５には、先に述べたように燃温センサ９及び高圧力センサ１２からの燃温信号ＳＡ、レール圧信号ＳＢが入力される他、蓄圧式燃料噴射装置Ａによって燃料が噴射供給されるエンジン（図示せず）の回転数Ｎｅ、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量Ａｃｃ及び車両始動の際に用いられるいわゆるイグニッションエンジンキー（図示せず）の位置情報Ｋｅｙが入力されるものとなっている。
【００２４】
低圧制御電磁弁７及び高圧制御電磁弁１１は、コモンレール４のレール圧を所要の値とするために設けられたもので、いずれも制御ユニット５によって制御される。制御ユニット５によるレール圧調整のための各制御電磁弁の制御態様は、（１）制御ユニット５から制御電磁弁に対して駆動電流を出力するだけで、その結果と目標とする駆動状態との差をフィードバックすることのない制御（開ループ制御）。
（２）制御ユニット５から制御電磁弁に対して駆動電流を出力し、その結果と目標とする駆動状態との差をフィードバックするようにしてレール圧が所望の圧力となるように、制御ユニット５による制御電磁弁の駆動電流を、高圧力センサ１２のレール圧信号ＳＢに基づいて調整する制御（閉ループ制御）。
のいずれかによって行うことができる構成となっている。
【００２５】
図２〜図４は、図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置Ａを本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラム２０を示すフローチャートである。
図２〜図４を参照して本発明による動作制御例につき説明する。
【００２６】
エンジン始動後に運転制御プログラム２０の実行が開始されると、先ず、ステップＳ２１で、高圧制御電磁弁１１を全閉とし且つ低圧制御電磁弁７を全開とする制御電磁弁の制御を制御ユニット５により開ループ制御で実行する。この結果、高圧ポンプ２からの高圧燃料がコモンレール４から排出しない状態で、高圧ポンプ２からの高圧燃料の送出量が最大となって高圧燃料がコモンレール４に送り込まれ、コモンレール４内の燃料圧力が素早く上昇する。ステップＳ２２ではレール圧信号ＳＢに基づいてレール圧が高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御を行うべき所定圧力Ｐ0 に達したか否かが判別される。レール圧が所定圧力Ｐ0 に達していない場合にはステップＳ２２の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２１に戻る。一方、レール圧が所定圧力Ｐ0 に達したと判別されると、ステップＳ２２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２３に進む。
【００２７】
ステップＳ２３では、高圧ポンプ２による燃料の圧送回数をカウントするため制御ユニット５内にソフトウェア的に形成された圧送回数カウンタをリセットする。ここで、圧送回数はポンプのカムシャフトが１回転する毎にカウント値を１つだけ大きくすることによりカウントされる。
【００２８】
次のステップＳ２４で高圧制御電磁弁１１を閉ループ制御モードによる圧力調整動作に切り換えると共に低圧制御電磁弁７を開ループ制御モードによる圧力調整動作に切り換え、これにより第１運転モードとなる。この第１運転モードにおいては、高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御に対しては、蓄圧式燃料噴射装置Ａの通常運転において要求されるレール圧の上限値が第１目標レール圧として与えられ、低圧制御電磁弁７によるレール圧の開ループ制御に対しても同様に同一の第１目標レール圧が与えられる。
【００２９】
次のステップＳ２５では、圧送回数カウンタのカウント値Ｍが値ＭＡより大きくなったか否かが判別される。この値ＭＡは、ステップＳ２４による制御が開始された後、実レール圧が目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数に設定されており、ＭＡの値は予め実験等により得られたそのポンプ個有の値を制御ユニット５にセットしておくことができる。
【００３０】
圧送回数カウンタのカウント値ＭがＭＡより小さい場合にはステップＳ２５の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２４の制御状態が維持される。このようにして、カウント値Ｍが、実レール圧が目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数である値ＭＡより大きくなると、ステップＳ２５の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２６に進む。上記説明から判るように、ステップＳ２５の判別結果がＹＥＳとなったときには、実レール圧はほぼ目標レール圧に収束した状態、すなわち、コモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となっている。
【００３１】
ステップＳ２６では、高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御において目標レール圧と実レール圧とが略等しくなったレール圧制御の安定状態が得られたことにより、高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御の監視が開始される。このレール圧制御の監視は、実レール圧と目標レール圧との差が所定値以上となった状態が所定時間以上継続したか否かをチェックすることにより行われる。
【００３２】
このように、高圧ポンプ２による燃料圧送回数Ｍが所定の値ＭＡより大きくなったことを確認してから、すなわち、コモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となっていると推定される状態に入ってから、高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御の監視が開始されるので、その監視を正しく行うことができ、誤判断を少なくすることができる。
【００３３】
なお、ステップＳ２４での制御の切り換えが実行されてから監視を開始するまでの所定の期間の設定の仕方は、本実施の形態に示した高圧ポンプ２の燃料圧送回数のカウント値による方法に限定されるものではなく、この他の方法であってもよい。例えば、実レール圧の変動幅が所定値より小さくなった場合、ステップＳ２４での制御の切り換えから所定時間が経過した場合、又はエンジンの回転数の変動幅が所定値より小さくなった場合にコモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となったと推定する方法であってもよい。あるいは、これらの方法を適宜に選択的に組み合わせることにより上記推定を行ってもよい。このようにいくつかの方法を組み合わせることにより誤検出を避けることができるのは勿論のこと、監視を開始すべきタイミングを正確に判定できるようになり、監視開始のために必要且つ充分な待ち時間で時間の損失なしに監視を開始できる。
【００３４】
以上のようにしてレール圧制御の監視が開始されると、ステップＳ２７に進み、ここで高圧制御電磁弁１１から低圧制御電磁弁７への強制切り換えチェックが行われる。ここでのチェックは、ステップＳ２６において開始されたレール圧制御の監視結果及びこれ以外のチェック結果を考慮し、レール圧制御を高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御動作から低圧制御電磁弁７による閉ループ制御動作に強制的に切り換えるべきか否かをチェックするものである。
【００３５】
図５は、この強制切り換えチェックのためのサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。図５を参照して強制切り換えチェックにつき説明する。
【００３６】
ステップＳ４１では、レール圧信号ＳＢに基づきコモンレール４内のレール圧が所定値以上となったか否かが判別される。レール圧が所定値以上となっている場合には、ステップＳ４１の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４２に入る。レール圧が所定値より小さく所定値以上となっていない場合には、ステップＳ４１の判別結果はＮＯとなりステップＳ４３に入り、ここでは、高圧制御電磁弁１１が固着しているか否かが判別される。
【００３７】
ステップＳ４３において高圧制御電磁弁１１が固着していると判別された場合には、ステップＳ４３の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４２に入る。高圧制御電磁弁１１が固着していないと判別された場合にはステップＳ４３の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ４４に入り、ここで、高圧制御電磁弁１１が故障しているか否かが判別される。高圧制御電磁弁１１が故障していないと判別された場合にはステップＳ４４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ４５に入る。高圧制御電磁弁１１が故障していると判別された場合には、ステップＳ４４の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４２に入る。
【００３８】
ステップＳ４２では、低圧制御電磁弁７が故障しているか否かが判別される。
この故障判別は、ステップＳ２６で実行されるレール圧制御の監視結果に基づいて行われる。すなわち、実レール圧と目標レール圧との差が所定値以上となった状態が所定時間以上継続したか否かをチェックすることにより行われたものである。低圧制御電磁弁７が故障していると判別された場合には、ステップＳ４２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４５に入る。低圧制御電磁弁７が故障していないと判別された場合には、ステップＳ４２の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ４６に入る。
【００３９】
ステップＳ４６ではレール圧信号ＳＢに基づきレール圧が異常な状態となっているか否かが判別される。レール圧が異常な状態となっている場合には、ステップＳ４６の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ４５に入る。ステップＳ４５では、高圧制御電磁弁１１から低圧制御電磁弁７への制御動作の切り換えを行うための条件が成立しなかったことが決定され、ステップＳ２７の実行が終了し、次のステップＳ２８に入る。
【００４０】
一方、ステップＳ４６において、レール圧が異常な状態となっていない場合には、ステップＳ４６の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ４７に入り、ここでは、高圧制御電磁弁１１から低圧制御電磁弁７への制御動作の切り換えを行うための条件が成立したことが決定され、ステップＳ２７の実行が終了し、次のステップＳ２８に進む。
【００４１】
すなわち、高圧制御電磁弁１１が故障していない場合にはステップＳ４１、Ｓ４３、Ｓ４４の各判別結果はいずれもＮＯとなり、ステップＳ４５で切換条件不成立が決定される。一方、高圧制御電磁弁１１が故障又は故障に近い状態の場合にはステップＳ４１、Ｓ４３、Ｓ４４の各判別結果の少なくとも１つがＹＥＳとなり、ステップＳ４２で低圧制御電磁弁７の故障か否かの判別により低圧制御電磁弁７も故障であれば、ステップＳ４５で切換条件不成立が決定される。低圧制御電磁弁７が故障していない場合にはステップＳ４６でレール圧が異常となっているか否かが判別され、レール圧が異常でない場合にのみステップＳ４７で切換条件成立が決定される。
【００４２】
ステップＳ２８では、ステップＳ２７における切り換えチェックによって切換条件が成立しているか否かが判別される。切換条件が成立していないと判別されるとステップＳ２８の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２９に入る。
【００４３】
ステップＳ２９では、燃温信号ＳＡに基づき燃料温度Ｔｆが所定値Ｔ0 以上となったか否かが判別され、Ｔｆ＜Ｔ0 の場合にはステップＳ２９の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２６に戻る。
【００４４】
このようにして高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御によりレール圧の制御が行われると、燃料の温度が比較的速く上昇し、Ｔｆ≧Ｔ0 となったときにステップＳ２９の判別結果がＹＥＳとなり、ステップＳ３０に進む。
【００４５】
ステップＳ２４で高圧制御電磁弁１１の閉ループ制御動作が開始されてコモンレール４内の燃料圧の制御が行われると、レール圧の制御が応答性よく実行されると共に燃料の温度の上昇が促進されることになる。このように、エンジン始動直後に燃料の温度を速やかに上昇させることができるため、始動時におけるエンジンの運転を迅速に安定化できるようになるという利点が得られる。これは、特に、外気温が低い冬期等においてその効果は大きいものである。
【００４６】
このようにして燃料温度が所定値Ｔ0 以上となったことが判別されると、ステップＳ３０において、高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御のための閉ループ制御動作を行うための第１目標レール圧をより低い別の第２目標レール圧とする目標レール圧の変更が行われる。
【００４７】
ステップＳ３１で、ステップＳ３０における目標レール圧の変更が行われてから所定時間が経過したか否かが判別される。ここで、所定時間が経過していないと判別された場合にはステップＳ３１の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３０に戻る。このようにして第２目標レール圧による閉ループ制御が所定時間行われると、目標レール圧変更後の制御によりレール圧の実際値が第２目標レール圧に略収束したと判別されて、ステップＳ３１の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３２に進む。
【００４８】
ステップＳ３２では圧送回数カウンタをリセットし、次のステップＳ３３で低圧制御電磁弁７を閉ループ制御モードにしてこれによりコモンレール４のレール圧をそのときの運転条件に見合った目標レール圧に維持するための圧力調整動作に切り換えると共に、高圧制御電磁弁１１を全閉状態とする開ループ制御モードに切り換え第２運転モードとされる。そして、以後は第２運転モードによるレール圧制御となり、低圧制御電磁弁７の閉ループ制御によって、コモンレール４内のレール圧がその時の運転条件に従う目標レール圧に維持されるようにレール圧制御が行われる。この運転条件に従う目標レール圧は、エンジン回転数、目標噴射量、レール圧、エンジンの冷却水の温度（水温）、燃料の温度（燃温）等のパラメータに基づいて算出することができ、このようなパラメータを考慮することによって得られた目標レール圧を用いて低圧制御電磁弁７による閉ループ制御モードでレール圧の制御を行うことによりレール圧の値を最適な値とすることができる。
【００４９】
このように、エンジンの始動後には、高圧制御電磁弁１１を全閉で低圧制御電磁弁７を全開にしてコモンレール４内の燃料圧力を所定値Ｐ0 まで素早く高め、その後、高圧制御電磁弁１１を閉ループ制御モードで動作させて燃料温度を早めに上昇させつつレール圧を応答性よく第１目標レール圧に収束させ、燃料温度がエンジンの安定的な運転に必要な所定値Ｔ0 に達したならば、燃料温度の大きな上昇を伴わない低圧制御電磁弁７の閉ループ制御によるレール圧制御に移行させる構成となっている。この結果、エンジンの始動時に燃料温度を上昇させつつレール圧を素早くその安定運転を図ることができる圧力とすることができる。そして、高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御動作から低圧制御電磁弁７の閉ループ制御動作への切り換えは、一旦目標レール圧を低くした状態で所定時間だけ高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御運転を行ってから行うようにしたので、上記制御動作の切り換えをレール圧のオーバーシュートを発生させることなしに極めて円滑に行うことができ、切り換えによりレール圧に大きな変動を生じさせることがない。したがって、エンジンの運転は、上記制御動作の切り換えに拘らず一定レール圧の下で安定に行われ、良好な運転特性を確保できる。また、この制御は部品の追加を必要としないのでコストを上昇させることがない。
【００５０】
ステップＳ３４では、圧送回数カウンタのカウント値Ｍが値ＭＢより大きくなったか否かが判別される。この値ＭＢは、ステップＳ３３による第２運転モードでの制御が開始された後、コモンレール４の実レール圧がその時の運転条件に従う目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数に設定されており、ＭＢの値は予め実験等により得られたそのポンプ個有の値を制御ユニット５にセットしておくことができる。
【００５１】
圧送回数カウンタのカウント値ＭがＭＢより小さい場合にはステップＳ３４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３３の制御状態が保持される。このようにして、カウント値Ｍが増大し、実レール圧がその時の運転条件に従う目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数ＭＢより大きくなると、ステップＳ３４の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３５に進む。上述の説明から判るように、ステップＳ３４の判別結果がＹＥＳとなったときには、実レール圧はほぼその時の運転条件に従う目標レール圧に収束した状態、すなわち、コモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となっている。
【００５２】
ステップＳ３５では、低圧制御電磁弁７による閉ループ制御においてその時の運転条件に従う目標レール圧と実レール圧とが略等しくなったレール圧制御の安定状態が得られたことにより、低圧制御電磁弁７によるレール圧制御の監視が開始される。
【００５３】
以上のようにしてレール圧制御の監視が開始されると、ステップＳ３６に進み、ここで低圧制御電磁弁７から高圧制御電磁弁１１への強制切り換えチェックが行われる。ここでのチェックは、ステップＳ３５において開始されたレール圧制御の監視結果及びこれ以外のチェック結果を考慮し、レール圧制御を強制的に低圧制御電磁弁７による閉ループ制御動作から高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御動作に切り換えるべきか否かをチェックするものである。
【００５４】
図６は、この強制切り換えチェックのためのサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。図６を参照して強制切り換えチェックにつき説明する。
【００５５】
ステップＳ５１では、レール圧信号ＳＢに基づきコモンレール４内のレール圧が所定値以上となったか否かが判別される。レール圧が所定値以上となっている場合には、ステップＳ５１の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５２に入る。レール圧が所定値より小さく所定値以上となっていない場合には、ステップＳ５１の判別結果はＮＯとなりステップＳ５３に入り、ここでは、低圧制御電磁弁７が固着しているか否かが判別される。
【００５６】
ステップＳ５３において低圧制御電磁弁７が固着していると判別された場合には、ステップＳ５３の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５２に入る。低圧制御電磁弁７が固着していないと判別された場合にはステップＳ５３の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５４に入り、ここで、低圧制御電磁弁７が故障しているか否かが判別される。低圧制御電磁弁７が故障していないと判別された場合にはステップＳ５４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５５に入る。低圧制御電磁弁７が故障していると判別された場合にはステップＳ５４の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５２に入る。
【００５７】
ステップＳ５２では、高圧制御電磁弁１１が故障しているか否かが判別される。この故障判別は、ステップＳ３５で実行されるレール圧制御の監視結果に基づいて行われる。すなわち、実レール圧と目標レール圧との差が所定値以上となった状態が所定時間以上継続したか否かをチェックすることにより行われたものである。高圧制御電磁弁１１が故障していると判別された場合には、ステップＳ５２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５５に入る。高圧制御電磁弁１１が故障していないと判別された場合には、ステップＳ５２の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５６に入る。
【００５８】
ステップＳ５６ではレール圧信号ＳＢに基づきレール圧が異常な状態となっているか否かが判別される。レール圧が異常な状態となっている場合には、ステップＳ５６の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ５５に入る。ステップＳ５５では、低圧制御電磁弁７から高圧制御電磁弁１１への制御動作の切り換えを行うための条件が成立しなかったことが決定され、ステップＳ３６の実行が終了し、次のステップＳ３７に入る。
【００５９】
一方、ステップＳ５６において、レール圧が異常な状態となっていない場合には、ステップＳ５６の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ５７に入る。ステップＳ５７では、低圧制御電磁弁７から高圧制御電磁弁１１への制御動作の切り換えを行うための条件が成立したことが決定され、ステップＳ３６の実行が終了し、次のステップＳ３７に進む。
【００６０】
すなわち、低圧制御電磁弁７が故障していない場合にはステップＳ５１、Ｓ５３、Ｓ５４の各判別結果はいずれもＮＯとなり、ステップＳ５５で切換条件不成立が決定される。一方、低圧制御電磁弁７が故障又は故障に近い状態の場合にはステップＳ５１、Ｓ５３、Ｓ５４の各判別結果の少なくとも１つがＹＥＳとなり、ステップＳ５２で高圧制御電磁弁１１の故障か否かの判別により高圧制御電磁弁１１も故障であれば、ステップＳ５５で切換条件不成立が決定される。高圧制御電磁弁１１が故障していない場合にはステップＳ５６でレール圧が異常となっているか否かが判別され、レール圧が異常でない場合にのみステップＳ５７で切換条件成立が決定される。
【００６１】
ステップＳ３７では、ステップＳ３６における切り換えチェックによって切換条件が成立しているか否かが判別される。切換条件が成立していないと判別されるとステップＳ３７の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３５に戻る。
【００６２】
一方、ステップＳ３７で、ステップＳ３６における切り換えチェックによって切換条件が成立していると判別されるとステップＳ３７の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２３に戻る。
【００６３】
同様に、ステップＳ２８で切換条件が成立したと判別された場合には、その判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３２に入り、ここで圧送回数カウンタをリセットする。そして、ステップＳ３３に入り、低圧制御電磁弁７を閉ループ制御モードに切り換え、これによりコモンレール４のレール圧を所要の目標レール圧に維持するバックアップ制御が実行される。
【００６４】
このように、蓄圧式燃料噴射装置Ａは、始動後第１運転モードにてコモンレール４のレール圧が制御され、その後所定のタイミングで第２運転モードに切り換えられ、第２運転モードによってコモンレール４のレール圧が制御される。これらのレール圧制御において所要の制御電磁弁が閉ループ制御動作を予定通り正常に行っているか否かがステップＳ２７及びＳ３６においてチェックされる。
【００６５】
この結果、第１運転モードにおいて高圧制御電磁弁１１の動作が正常に行われていないと判別され、且つ低圧制御電磁弁７が正常である場合には切換条件の成立が決定され、第２運転モードによるレール圧制御に切り換えられて、これによるバックアップ制御が開始される。
【００６６】
一方、第２運転モードにおいて低圧制御電磁弁７の動作が正常に行われていないと判別され、且つ高圧制御電磁弁１１が正常である場合には切換条件の成立が決定され、第１運転モードによるレール圧制御に切り換えられて、これによるバックアップ制御が開始される。
【００６７】
このように、制御電磁弁を高圧ポンプ２の上流側と下流側とにそれぞれ設けた構成として、これらを切り換えてレール圧の制御を行う構成において、一方の制御電磁弁が正常に動作しない場合には他方の制御電磁弁を用いてバックアップ動作を行う構成としたので、エンジンの燃料供給が不可能になるという状態の発生確立を極めて低く抑え、これにより、レール圧の制御を信頼性よく行うことができる。
【００６８】
また、各制御電磁弁の監視は、高圧ポンプ２による燃料圧送回数Ｍが所定の値ＭＡより大きくなったことを確認してから、すなわち、コモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となっていると推定される状態に入ってから、高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御の監視が開始されるので、その監視を正しく行うことができ、誤判断を少なくすることができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、高圧ポンプの下流側に高圧制御電磁弁を設けると共に高圧ポンプの上流側に低圧制御電磁弁を設け、高圧制御電磁弁の閉ループ制御動作でコモンレールのレール圧を上昇させた後、低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作でレール圧の制御を行うようにし、一方の制御電磁弁の動作に不具合が生じた場合には他方の制御電磁弁によりレール圧のバックアップ制御を行うようにしたので、エンジンの燃料供給が不可能になるという状態の発生確立を極めて低く抑え、これにより、レール圧の制御を信頼性よく行うことができる。
【００７０】
また、各制御電磁弁の監視を、閉ループ制御動作に入ってから所定期間経過後に開始するようにしたので、コモンレール内の高圧燃料の圧力が略安定した状態で制御電磁弁によるレール圧制御の監視が開始されることとなる。したがって、その監視を正しく行うことができ、誤判断を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法によって運転が制御される蓄圧式燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す構成図。
【図２】図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置を本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラムを示す一部フローチャート。
【図３】図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置を本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラムを示す一部フローチャート。
【図４】図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置を本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラムを示す一部フローチャート。
【図５】図３に示す強制切り換えチェックステップのサブルーチンプログラムを示すフローチャート。
【図６】図４に示す強制切り換えチェックステップのサブルーチンプログラムを示すフローチャート。
【符号の説明】
１ 燃料タンク
２ 高圧ポンプ
３ 噴射ノズル
４ コモンレール
５ 制御ユニット
６ フィルタ
７ 低圧制御電磁弁
８、１３、１４ 燃料パイプ
９ 燃温センサ
１０ 機械式低圧制御弁
１１ 高圧制御電磁弁
１２ 高圧力センサ
２０ 運転制御プログラム
Ａ 蓄圧式燃料噴射装置
Ａｃｃ 踏み込み量
Ｎｅ 回転数
Ｋｅｙ 位置情報
ＳＡ 燃温信号
ＳＢ レール圧信号
Claims (5)
- 燃料タンク内の燃料を高圧ポンプで加圧してコモンレール内に蓄えておき、該コモンレール内の高圧燃料を燃料噴射弁を介してエンジンの燃焼室内に噴射供給するように構成された蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法であって、
前記高圧ポンプの下流側に高圧制御電磁弁を設けると共に前記高圧ポンプの上流側に低圧制御電磁弁を設け、運転開始後前記高圧制御電磁弁を閉ループ制御で運転すると共に前記低圧制御電磁弁を開ループ制御で運転する第１運転モードで前記コモンレールのレール圧を上昇させた後、前記低圧制御電磁弁を閉ループ制御で運転すると共に前記高圧制御電磁弁を開ループ制御で運転する第２運転モードに切り換えてレール圧の制御を行うようにし、前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作に異常が生じた場合には前記レール圧の制御を前記第１運転モードで行うようにしたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法。 - 前記第２運転モードにおける目標レール圧値と実レール圧値とに基づいて前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作が異常であるか否かを判別するようにした請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法。
- 前記第１運転モードから前記第２運転モードへ切り換えてから、所定の期間経過後に前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作が異常であるか否かの判別を行うようにした請求項２記載の蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法。
- 前記目標レール圧と前記実レール圧との差が所定値以上の状態が所定時間以上継続した場合に前記低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作が異常であると判別するようにした請求項２記載の蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法。
- 前記所定の期間が経過したか否かを前記高圧ポンプの圧送回数が前記閉ループ制御開始後所定値に達したか否かによって判別するようにした請求項３記載の蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法。
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