JP4659648B2 - 燃料供給系の異常判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、畜圧室に加圧した状態で貯留された燃料を内燃機関に供給するとともに、畜圧室内の燃料の圧力を検出する燃料圧力センサを有する燃料供給系の異常を判定する燃料供給系の異常判定装置に関する。

従来のこの種の燃料供給系の異常判定装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この燃料供給系では、燃料を畜圧室に燃料ポンプで圧送し、畜圧室内の燃料の圧力を燃料圧力センサで検出する。また、畜圧室の指示圧力を決定するとともに、検出した燃料圧力（以下「検出燃料圧力」という）が指示圧力になるように、燃料ポンプが制御される。また、この異常判定装置では、指示圧力と検出燃料圧力との差が大きいときには、燃料圧力センサに異常が発生していると判定される。

しかし、この従来の異常判定装置では、検出燃料圧力と指示圧力との比較結果に基づいて燃料圧力センサの異常を判定するので、その判定を誤るおそれがある。例えば、畜圧室の割れなどの異常が発生し、それにより、畜圧室内の実際の燃料圧力が大きく低下した場合には、燃料圧力センサが正常であっても、検出燃料圧力が指示圧力を大きく下回り、その結果、燃料圧力センサに異常が発生していると誤判定してしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、燃料圧力センサを含む燃料供給系の異常をより正確に判定することができる燃料供給系の異常判定装置を提供することを目的とする。

特開２０００−１６１１７２号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、燃料タンク６内の燃料を畜圧室（実施形態における（以下、本項において同じ）コモンレール９）に燃料ポンプ（高圧ポンプ１０、低圧ポンプ１１）により送り、畜圧室に加圧した状態で貯留された燃料を内燃機関３に供給するとともに、畜圧室内の燃料を燃料タンク６に戻すためのリリーフ機構（燃料戻し路８、電磁リリーフ弁１３）と、畜圧室内の燃料の圧力を検出燃料圧力ＰＦとして検出する燃料圧力センサ２１とを有する燃料供給系の異常を判定する燃料供給系の異常判定装置１であって、燃料タンク６から畜圧室に流入する流入燃料量を表す流入燃料量パラメータ（調量弁デューティ比ＴＤＵＴＹ）を検出する流入燃料量パラメータ検出手段（ＥＣＵ２）と、畜圧室から燃料タンク６に流出する流出燃料量を表す流出燃料量パラメータ（リリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹ）を検出する流出燃料量パラメータ検出手段（ＥＣＵ２）と、流入燃料量パラメータと流出燃料量パラメータとの関係を表す燃料流量関係パラメータ（電流比ＲＤＵＴＹ）を算出する燃料流量関係パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１、ステップ２１）と、燃料供給系が正常であるときに得られるべき畜圧室内の燃料の圧力を表す正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃを、算出された燃料流量関係パラメータに応じて算出する正常時燃料圧力算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３、１２）と、燃料圧力センサ２１により検出された検出燃料圧力ＰＦと算出された正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃとの比較結果に基づいて、燃料供給系の異常を判定する異常判定手段（ＥＣＵ２、ステップ６〜８、１１）と、を備えることを特徴とする。

この燃料供給系の異常判定装置によれば、燃料タンクから畜圧室に流入する流入燃料量を表す流入燃料量パラメータが、流入燃料量パラメータ検出手段により検出され、畜圧室から燃料タンクに流出する流出燃料量を表す流出燃料量パラメータが、流出燃料量パラメータ検出手段により検出される。また、流入燃料量パラメータと流出燃料量パラメータとの関係を表す燃料流量関係パラメータが、燃料流量関係パラメータ算出手段により算出される。さらに、燃料供給系が正常であるときに得られるべき畜圧室内の燃料の圧力を表す正常時燃料圧力が、算出された燃料流量関係パラメータに応じて、正常時燃料圧力算出手段により算出される。また、燃料圧力センサにより検出された検出燃料圧力と算出された正常時燃料圧力との比較結果に基づいて、燃料供給系の異常が異常判定手段により判定される。

畜圧室への流入燃料量および畜圧室からの流出燃料量と、そのときの畜圧室内の燃料圧力との間には、密接な相関関係があり、燃料供給系が正常であるときには、燃料圧力は流入燃料量および流出燃料量に応じて定まる。このため、流入燃料量パラメータと流出燃料量パラメータとの関係を表す燃料流量関係パラメータに基づいて、燃料供給系が正常のときに得られるべき正常時燃料圧力を、適切に算出できる。したがって、燃料供給系に異常が発生したときには、燃料圧力センサで検出された検出燃料圧力と正常時燃料圧力との差が大きくなるので、検出燃料圧力と正常時燃料圧力との比較結果に基づき、燃料供給系の異常を正確に判定することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の燃料供給系の異常判定装置１において、内燃機関３が、燃料供給系が内燃機関３に燃料を供給する通常運転、および燃料の供給を停止するフューエルカット運転のいずれの運転条件で運転されているか否かを判別する運転条件判別手段（ＥＣＵ２、ステップ２）をさらに備え、正常時燃料圧力算出手段は、判別された運転条件に応じて、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃを算出する（ステップ３、１２）ことを特徴とする。

フューエルカット（以下「Ｆ／Ｃ」という）運転時には、畜圧室内の燃料が内燃機関に供給されず、保持されるので、流入燃料量および流出燃料量に対する畜圧室内の燃料圧力の関係は、通常運転時と異なる。本発明によれば、正常時燃料圧力をＦ／Ｃ運転の有無に応じた運転条件に応じて算出するので、異常判定を、内燃機関の運転条件に応じて正確に行うことができる。

前記目的を達成するため、請求項３に係る発明は、燃料タンク６内の燃料を畜圧室に燃料ポンプにより送り、畜圧室に加圧した状態で貯留された燃料を内燃機関３に供給するとともに、畜圧室内の燃料を燃料タンク６に戻すためのリリーフ機構と、畜圧室内の燃料の圧力を検出燃料圧力ＰＦとして検出する燃料圧力センサ２１とを有する燃料供給系の異常を判定する燃料供給系の異常判定装置１であって、燃料タンク６から畜圧室に流入する流入燃料量を表す流入燃料量パラメータを検出する流入燃料量パラメータ検出手段と、畜圧室から燃料タンク６に流出する流出燃料量を表す流出燃料量パラメータを検出する流出燃料量パラメータ検出手段と、流入燃料量パラメータと流出燃料量パラメータとの関係を表す燃料流量関係パラメータを算出する燃料流量関係パラメータ算出手段と、燃料圧力センサにより検出された複数の検出燃料圧力ＰＦと、複数の検出燃料圧力ＰＦを検出したときにそれぞれ算出された燃料流量関係パラメータとに基づき、燃料流量関係パラメータと検出燃料圧力ＰＦとの関係を表す検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃを算出する検出圧力曲線算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３４、ステップ５４）と、燃料流量関係パラメータと、燃料供給系が正常であるときに得られるべき畜圧室内の燃料の圧力を表す正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃとの関係を表す所定の正常時圧力曲線（ＰＦＥＦ／Ｉテーブル、ＰＦＥＦ／Ｃテーブル）を設定する正常時圧力曲線設定手段（ＥＣＵ２、図３）と、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃと正常時圧力曲線との比較結果に基づいて、燃料供給系の異常を判定する異常判定手段（ステップ３５〜４０、ステップ５５〜６０）と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、複数の検出燃料圧力に基づいて、燃料流量関係パラメータと検出燃料圧力との関係を表す検出圧力曲線が、検出圧力曲線算出手段により算出される。また、燃料流量関係パラメータと正常時燃料圧力との関係を表す所定の正常時圧力曲線が、正常時圧力曲線設定手段により設定される。そして、この正常時圧力曲線と検出圧力曲線との比較結果に基づいて、燃料供給系の異常が判定される。

上記のように、検出圧力曲線は、複数の検出燃料圧力に基づいて算出されるため、燃料流量関係パラメータに対する検出燃料圧力の全体的な関係を良好に表す。したがって、算出した検出圧力曲線と、燃料流量関係パラメータに対してあらかじめ設定した正常時圧力曲線との比較結果に基づき、異常を判定することによって、流入燃料量、流出燃料量および畜圧室内の燃料圧力の一時的な変動や検出燃料圧力の一時的な誤差による直接的な影響を排除しながら、この判定をより正確に行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の燃料供給系の異常判定装置１において、内燃機関３が、燃料供給系が内燃機関３に燃料を供給する通常運転および燃料の供給を停止するフューエルカット運転のいずれの運転条件で運転されているか否かを判別する運転条件判別手段（ＥＣＵ２、ステップ２２）をさらに備え、検出圧力曲線算出手段は、検出燃料圧力ＰＦを検出したときに運転条件判別手段により判別された運転条件に応じ、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃを運転条件ごとにそれぞれ算出し（ステップ３４、ステップ５４）、正常時圧力曲線設定手段は、正常時圧力曲線を運転条件ごとにそれぞれ設定し（図３）、異常判定手段は、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃおよび正常時圧力曲線を、運転条件が対応するもの同士で比較する（ステップ３５〜３８、ステップ５５〜５８）ことを特徴とする。

前述したように、流入燃料量および流出燃料量に対する畜圧室内の燃料圧力の関係は、Ｆ／Ｃ運転の有無に応じた運転条件ごとに異なる。したがって、上記のように、正常時圧力曲線および検出圧力曲線を運転条件ごとに求め、これらの曲線を運転条件が対応するもの同士で比較することによって、異常判定を、内燃機関の運転条件に応じて正確に行うことができる。

請求項５に係る発明は、請求項３または４に記載の燃料供給系の異常判定装置１において、正常時圧力曲線に基づき、正常時圧力曲線を含む所定の正常時圧力領域を設定する正常時圧力領域設定手段（ＥＣＵ２）をさらに備え、異常判定手段は、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃの少なくとも一部が正常時圧力領域内にないときに（ステップ３８：ＮＯ、ステップ５８：ＮＯ）、燃料供給系に異常が発生していると判定する（ステップ４０、ステップ６０）ことを特徴とする。

燃料供給系が正常であっても、畜圧室内の燃料圧力はある幅をもって変動する場合がある。したがって、上記のように、正常時圧力曲線に基づいて設定される正常時圧力領域内から検出圧力曲線の少なくとも一部が外れているときに、燃料供給系に異常が発生していると判定することによって、上記のような燃料圧力の変動の影響を加味しながら、異常判定を正確に行うことができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の燃料供給系の異常判定装置１において、正常時圧力領域は、その圧力幅（判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃ１〜ｎ）が燃料流量関係パラメータに応じて設定されていることを特徴とする。

上述した畜圧室内の燃料圧力の変動幅は、流入燃料量と流出燃料量との関係に応じて変化し、必ずしも一定ではない。したがって、上記のように、正常時圧力領域の圧力幅を、燃料流量関係パラメータに応じて設定することにより、異常判定をより正確に行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態による燃料供給系の異常判定装置１を、これ適用した内燃機関３とともに概略的に示している。内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された直列４気筒型のディーゼルエンジンである。

エンジン３には、インジェクタ４（燃料供給系）が図示しない気筒ごとに設けられている（１つのみ図示）。インジェクタ４は、燃料供給装置５（燃料供給系）に接続されており、この燃料供給装置５から供給された燃料を気筒内に噴射する。インジェクタ４の燃料噴射量ＱＩＮＪは、後述するＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される。

燃料供給装置５は、燃料を貯留する燃料タンク６と、燃料タンク６に燃料供給路７および燃料戻し路８（リリーフ機構）を介して接続され、燃料を高圧状態で貯留するコモンレール９（畜圧室）と、燃料供給路７の途中に設けられた高圧ポンプ１０（燃料ポンプ）を有している。

燃料タンク６内には、低圧ポンプ１１（燃料ポンプ）が設けられている。低圧ポンプ１１は、ＥＣＵ２により制御される電動ポンプタイプのものであり、エンジン３の運転中、常に運転され、燃料タンク６内の燃料を所定圧まで昇圧し、燃料供給路７を介して高圧ポンプ１０に圧送する。

高圧ポンプ１０には、燃料調量弁１０ａが設けられている。燃料調量弁１０ａは、ソレノイドとスプール弁機構を組合わせたものであり、低圧ポンプ１１から高圧ポンプ１０に供給される燃料量を調整するとともに、不要な燃料を、燃料戻し路１２を介して燃料タンク６に戻す。これらの高圧ポンプ１０への供給燃料量および燃料タンク６への戻し燃料量は、燃料調量弁１０ａに供給される電流のデューティ比（以下「調量弁デューティ比」という）ＴＤＵＴＹをＥＣＵ２で制御することによって変化する。なお、高圧ポンプ１０への供給燃料量は、調量弁デューティ比ＴＤＵＴＹが大きいほど、より小さくなる。

高圧ポンプ１０は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に連結された容積式のものであり、クランクシャフトで駆動されることにより、燃料調量弁１０ａからの燃料をさらに昇圧し、コモンレール９に圧送する。

また、コモンレール９の燃料戻し路８との接続部分には、電磁リリーフ弁１３（リリーフ機構）が設けられている。電磁リリーフ弁１３は、常開式の電磁弁で構成されており、供給される電流のデューティ比（以下「リリーフ弁デューティ比」という）ＲＥＤＵＴＹをＥＣＵ２で制御することにより、その弁開度がリニアに変化することによって、コモンレール９から燃料タンク６への戻し燃料量が制御される。なお、電磁リリーフ弁１３は常開式であるので、リリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹが大きいほど、その弁開度が小さくなることによって、燃料タンク６への戻し燃料量はより小さくなる。

以上の構成の燃料供給装置５では、調量弁デューティ比ＴＤＵＴＹにより、コモンレール９に流入する燃料量（以下「流入燃料量」という）を制御するとともに、リリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹにより、コモンレール９から流出する燃料量（以下「流出燃料量」という）を制御することによって、コモンレール９内の燃料の圧力が制御される。これにより、コモンレール９内に、燃料が高圧状態で貯留される。また、コモンレール９内の燃料は、燃料噴射路１４を介してインジェクタ４に送られる。

さらに、コモンレール９には、燃料圧力センサ２１が取り付けられている。燃料圧力センサ２１は、コモンレール９内の燃料の圧力（以下、単に「燃料圧力」という）を検出燃料圧力ＰＦとして検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。以下、燃料圧力センサ２１、燃料供給装置５およびインジェクタ４を総称し、「燃料供給系」という。

また、エンジン３には、例えばマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されたクランク角センサ２２が設けられている。クランク角センサ２２は、エンジン３のクランクシャフトの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１０゜）ごとに出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、エンジン３の各気筒のピストン（図示せず）が吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに出力される。

また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２３から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、車速センサ２４から、車速ＶＰを表す検出信号が、出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２４からの検出信号に応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じ、インジェクタ４の燃料噴射量の制御を含むエンジン制御や、燃料供給系の異常を判定する異常判定処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、流入燃料量パラメータ検出手段、流出燃料量パラメータ検出手段、燃料流量関係パラメータ算出手段、正常時燃料圧力算出手段、異常判定手段、運転条件判別手段、検出圧力曲線算出手段、正常時圧力曲線設定手段、および正常時圧力領域設定手段に相当する。

また、ＥＣＵ２は、減速運転中、例えば、アクセル開度ＡＰが所定開度（例えば０゜）にほぼ等しく、かつエンジン回転数ＮＥが所定回転数（例えば１０００ｒｐｍ）よりも高いときには、燃料噴射量ＱＩＮＪを値０に制御し、それにより、燃料の供給を停止するフューエルカット（以下「Ｆ／Ｃ」という）運転が実行される。このＦ／Ｃ運転中には、インジェクタ４による燃料噴射が行われないため、Ｆ／Ｃ運転中以外の通常運転中と比較して、リリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹは小さめに設定され、それにより、電磁リリーフ弁１３の弁開度をより大きくすることによって、流出燃料量がより大きく制御される。

次に、図２を参照しながら、本発明の第１実施形態による異常判定処理について説明する。本処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。ます、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、調量弁デューティ比ＴＤＵＴＹをリリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹで除算することによって、電流比ＲＤＵＴＹを算出する。前述したように、調量弁デューティ比ＴＤＵＴＹが大きいほど、流入燃料量が小さく制御され、リリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹが大きいほど、流出燃料量が小さく制御されるので、調量弁デューティ比ＴＤＵＴＹとリリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹとの比である電流比ＲＤＵＴＹは、その値が大きいほど、流入燃料量に対して流出燃料量がより大きいことを表す。すなわち、本実施形態においては、調量弁デューティ比ＴＤＵＴＹは、流入燃料量パラメータに、リリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹは、流出燃料量パラメータに、電流比ＲＤＵＴＹは、燃料流量関係パラメータに、それぞれ相当する。

次いで、Ｆ／Ｃ運転中であるか否かを判別し（ステップ２）、Ｆ／Ｃ運転中のときには、ステップ３以降において、Ｆ／Ｃ運転用の異常判定を実行する。まず、ステップ３では、Ｆ／Ｃ運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃを、算出した電流比ＲＤＵＴＹに応じ、図３に示すＰＦＥＦ／Ｃテーブルを検索することによって算出する。このＰＦＥＦ／Ｃテーブルは、Ｆ／Ｃ運転中、燃料供給系が正常であるときに得られるべき燃料圧力を、電流比ＲＤＵＴＹに応じて、実験により求め、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃとして設定したものである。ＰＦＥＦ／Ｃテーブルでは、Ｆ／Ｃ運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃは、電流比ＲＤＵＴＹのＦ／Ｃ運転中の実際の制御領域に相当する所定値ＲＲＥＦ以上の領域に対して、電流比ＲＤＵＴＹが大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、電流比ＲＤＵＴＹが大きいときには、流入燃料量に対して流出燃料量が大きいことにより、燃料圧力が小さくなるためである。

次いで、算出したＦ／Ｃ運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃを、正常時燃料圧力ＰＦＥとして設定した（ステップ４）後、Ｆ／Ｃ運転用の所定の判定値ＰＴＨＲＦ／Ｃを、判定値ＰＴＨＲとして設定する（ステップ５）。次に、検出燃料圧力ＰＦと正常時燃料圧力ＰＦＥとの差の絶対値を、差圧ＤＰＦとして設定し（ステップ６）、設定した差圧ＤＰＦが判定値ＰＴＨＲよりも大きいか否かを判別する（ステップ７）。

この答がＮＯで、検出燃料圧力ＰＦと正常時燃料圧力ＰＦＥとの差が小さいときには、燃料供給系に異常が発生していないと判定し、そのことを表すために、異常フラグＦ＿ＮＧを「０」にセットし（ステップ８）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ７の答がＹＥＳで、検出燃料圧力ＰＦと正常時燃料圧力ＰＦＥとの差が大きいときには、燃料供給系に異常が発生している可能性があるため、判定カウンタのカウンタ値Ｃをインクリメントする（ステップ９）。

次いで、このカウンタ値Ｃがしきい値ＣＴＨＲ（例えば１０）よりも大きいか否かを判別する（ステップ１０）。この答がＹＥＳで、検出燃料圧力ＰＦと正常時燃料圧力ＰＦＥとの差が大きい状態の発生回数が多いときには、燃料供給系に異常が発生していると判定し、そのことを表すために、異常フラグＦ＿ＮＧを「１」にセットし（ステップ１１）、本処理を終了する。Ｆ／Ｃ運転中には、以上のように異常判定が行われる。

一方、前記ステップ２の答がＮＯで、Ｆ／Ｃ運転中でなく、通常運転中のときには、次のステップ１２以降において、通常運転用の異常判定を実行する。まず、ステップ１２では、通常運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉを、算出した電流比ＲＤＵＴＹに応じ、図３に示すＰＦＥＦ／Ｉテーブルを検索することによって算出する。

このＰＦＥＦ／Ｉテーブルは、通常運転中、燃料供給系が正常であるときに得られるべき燃料圧力を、電流比ＲＤＵＴＹに応じて、実験により求め、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉとして設定したものである。また、ＰＦＥＦ／Ｉテーブルでは、通常運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉは、電流比ＲＤＵＴＹの通常運転中の実際の制御領域に相当する所定値ＲＲＥＦ以下の領域に対して、すなわち、Ｆ／Ｃ運転用の場合よりも小さい側でかつ狭い電流比ＲＤＵＴＹの領域に対して、設定されている。これは、通常運転中には、燃料噴射が行われるため、Ｆ／Ｃ運転中と比較して、流出燃料量がより小さく制御されるためである。

さらに、通常運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉは、Ｆ／Ｃ運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃの場合について既に述べたのと同じ理由から、これと同様、電流比ＲＤＵＴＹが大きいほど、より小さな値に設定されている。また、通常運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉは、Ｆ／Ｃ運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃよりも小さめに設定されている。これは、通常運転中には、インジェクタ４による燃料噴射が行われ、それにより燃料圧力が低下する分、Ｆ／Ｃ運転中よりも、燃料圧力が同じ電流比ＲＤＵＴＹに対して小さくなるからである。

次いで、ステップ１２で算出した通常運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉを、正常時燃料圧力ＰＦＥとして設定した（ステップ１３）後、通常運転用の所定の判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉを、判定値ＰＴＨＲとして設定する（ステップ１４）。次に、前記ステップ６以降を実行し、正常時燃料圧力ＰＦＥと検出燃料圧力ＰＦとの比較結果に基づいて、異常を判定する。

上記の通常運転用の判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉは、Ｆ／Ｃ運転用の判定値ＰＴＨＲＦ／Ｃよりも大きな値に設定されている。これは、通常運転中には、インジェクタ４による燃料噴射によって、Ｆ／Ｃ運転中よりも燃料圧力が変動しやすいことから、それに起因する誤判定を防止するためである。

以上のように、本実施形態によれば、調量弁デューティ比ＴＤＵＴＹとリリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹとの比である電流比ＲＤＵＴＹを燃料流量関係パラメータとして、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃ，ＰＦＥＦ／Ｉを設定する。また、検出燃料圧力ＰＦと、これを検出したときに算出された電流比ＲＤＵＴＹに対応する正常時燃料圧力ＰＦＥとの比較結果に基づいて、燃料供給系の異常を判定するので、この判定を正確に行うことができる。また、Ｆ／Ｃ運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃと通常運転用の正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉを設定し、検出燃料圧力ＰＦをその検出時の運転条件に対応する正常時燃料圧力ＰＦＥと比較するので、この判定を、エンジン３の運転条件に応じて正確に行うことができる。

さらに、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃ，ＰＦＥＦ／Ｉを設定するためのパラメータとして、電流比ＲＤＵＴＹを用いるので、調量弁デューティ比ＴＤＵＴＹおよびリリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹと燃料圧力との関係に影響を及ぼすような燃料供給系の異常を広く判定できる。具体的には、燃料圧力センサ２１の異常はもとより、インジェクタ４、高圧ポンプ１０、燃料調量弁１０ａ、低圧ポンプ１１、および電磁リリーフ弁１３の異常や、燃料供給路７、燃料戻し路８、コモンレール９および燃料噴射路１４の割れなど、燃料タンク６を除く燃料供給系の異常を判定することができる。

次に、図４を参照しながら、本発明の第２実施形態による異常判定処理について説明する。まず、ステップ２１では、前記ステップ１と同様、電流比ＲＤＵＴＹを算出する。次いで、Ｆ／Ｃ運転中であるか否かを判別する（ステップ２２）。この答がＹＥＳで、Ｆ／Ｃ運転中のときには、Ｆ／Ｃ運転用の異常判定処理を実行する（ステップ２３）一方、ステップ２２の答がＮＯで、通常運転中のときには、通常運転用の異常判定処理を実行し（ステップ２４）、本処理を終了する。

図５は、Ｆ／Ｃ運転用の異常判定処理を示している。まず、ステップ３１では、検出燃料圧力ＰＦを、そのときの電流比ＲＤＵＴＹに対応させて、Ｆ／Ｃ運転用のＰＦＦ／Ｃメモリに記憶する。次いで、今回の電流比ＲＤＵＴＹが、Ｆ／Ｃ運転中の電流比ＲＤＵＴＹの制御領域を均等に区分した所定の第１〜第４の領域Ａ１〜Ａ４（図６参照）のいずれに属するのかを判別するとともに、第１〜第４のカウンタのカウンタ値ＣＦ／Ｃ１〜４のうち、判別した領域Ａ１〜Ａ４に対応するものを、インクリメントする（ステップ３２）。これにより、これらのカウンタ値ＣＦ／Ｃ１〜４は、第１〜第４の領域Ａ１〜Ａ４に対して記憶された検出燃料圧力ＰＦのデータ数をそれぞれ表す。

次に、これらのカウンタ値ＣＦ／Ｃ１〜４がいずれも、所定のしきい値ＣＲ（例えば１００）以上であるか否かを判別し（ステップ３３）、この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ３３の答がＹＥＳのとき、すなわち、第１〜第４の領域Ａ１〜Ａ４に対して記憶された検出燃料圧力ＰＦのデータ数がいずれもしきい値ＣＲに達したときには、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｃを作成する（ステップ３４）。図６に示すように、この検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｃは、記憶された多数の検出燃料圧力ＰＦと、それらに対応する電流比ＲＤＵＴＹを用いて、両者の関係を全体として平均的に表すように、例えば最小二乗法により作成される。

次いで、作成した検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｃから、所定の第１〜第ｎの電流比ＲＤＵＴＹＦ／Ｃ１〜ｎに対応する検出燃料圧力ＰＦを、第１〜第ｎの検出燃料圧力ＰＦＦ／Ｃ１〜ｎとしてそれぞれ読み出す（ステップ３５）。ここで、ｎは例えば１０であり、その値が大きいほど、電流比ＲＤＵＴＹが大きいことを表し、第１〜第ｎの電流比ＲＤＵＴＹＦ／Ｃ１〜ｎは、第１〜第４の領域Ａ１〜Ａ４の全体に均等に設定されている。次に、前述した図３のＰＦＥＦ／Ｃテーブルから、上記の第１〜第ｎの電流比ＲＤＵＴＹＦ／Ｃ１〜ｎに対応する第１〜第ｎの正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃ１〜ｎを読み出す（ステップ３６）。

次いで、上述したように求めた第１〜第ｎの検出燃料圧力ＰＦＦ／Ｃ１〜ｎと、対応する第１〜第ｎの正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃ１〜ｎとの差の絶対値を、第１〜第ｎの差圧ＤＰＦＦ／Ｃ１〜ｎとして算出する（ステップ３７）。次に、これらの第１〜第ｎの差圧ＤＰＦＦ／Ｃ１〜ｎが、対応する所定の第１〜第ｎの判定値ＰＴＨＲＦ／Ｃ１〜ｎよりも小さいか否かを判別する（ステップ３８）。この判別は、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｃ１〜ｎと判定値ＰＴＨＲＦ／Ｃ１〜ｎで規定される、図７に破線で示す正常時圧力領域内に、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｃが全体として収まっているかを判別するものである。

上記ステップ３８の答がＹＥＳで、第１〜第ｎの差圧ＤＰＦＦ／Ｃ１〜ｎがいずれも、それぞれの判定値ＰＴＨＲＦ／Ｃ１〜ｎよりも小さいときには、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｃが正常時圧力領域内に収まっているため、燃料供給系に異常が発生していないと判定し、異常フラグＦ＿ＮＧを「０」にセットした（ステップ３９）後、本処理を終了する。

一方、上記ステップ３８の答がＮＯのときには、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｃの少なくとも一部が正常時圧力領域内から外れているため、燃料供給系に異常が発生していると判定し、異常フラグＦ＿ＮＧを「１」にセットした（ステップ４０）後、本処理を終了する。

なお、図７に示すように、第１〜第ｎの判定値ＰＴＨＲＦ／Ｃ１〜ｎは、電流比ＲＤＵＴＹが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、電流比ＲＤＵＴＹが大きいときには、リリーフ弁デューティ比ＲＥＤＵＴＹが相対的に小さいため、調量弁デューティ比ＴＤＵＴＹの変化に対して、電流比ＲＤＵＴＹが大きく変化する傾向にあり、それに伴って、燃料供給系が正常であっても、電流比ＲＤＵＴＹに対して、実際の燃料圧力がばらつきやすいためである。

図８は、前記ステップ２４で実行される通常運転用の異常判定処理を示している。本処理は、上述したＦ／Ｃ運転用の異常判定処理とほぼ同様にして行われるので、簡潔に説明する。

まず、検出燃料圧力ＰＦを、電流比ＲＤＵＴＹに対応させて、通常運転用のＰＦＦ／Ｉメモリに記憶する（ステップ５１）。次いで、前記ステップ３２と同様、今回の電流比ＲＤＵＴＹが、通常運転中の電流比ＲＤＵＴＹの制御領域を均等に区分した所定の第１〜第４の領域ａ１〜ａ４（図示せず）のいずれかに属するのかを判別するとともに、判別した領域に対応する第１〜第４のカウンタのカウンタ値ＣＦ／Ｉ１〜４の１つを、インクリメントする（ステップ５２）。そして、第１〜第４の領域ａ１〜ａ４に対して、しきい値ＣＲ以上のデータ数の検出燃料圧力ＰＦが記憶されたときには（ステップ５３：ＹＥＳ）、これらの検出燃料圧力ＰＦを用い、前記ステップ３４と同様にして、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉを作成する（ステップ５４）。

次に、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉから、所定の第１〜第ｎの電流比ＲＤＵＴＹＦ／Ｉ１〜ｎに対応する検出燃料圧力ＰＦを、第１〜第ｎの検出燃料圧力ＰＦＦ／Ｉ１〜ｎとしてそれぞれ読み出す（ステップ５５）。次いで、前述したＰＦＥＦ／Ｉテーブルから、上記の第１〜第ｎの電流比ＲＤＵＴＹＦ／Ｉ１〜ｎに対応する第１〜第ｎの正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ１〜ｎを読み出す（ステップ５６）。なお、第１〜第ｎの電流比ＲＤＵＴＹＦ／Ｉ１〜ｎは、第１〜第４の領域ａ１〜ａ４の全体に均等に設定されている。

次に、上述したように求めた第１〜第ｎの検出燃料圧力ＰＦＦ／Ｉ１〜ｎと、対応する第１〜第ｎの正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ１〜ｎとの差の絶対値を、第１〜第ｎの差圧ＤＰＦＦ／Ｉ１〜ｎとして算出する（ステップ５７）。次いで、算出した差圧ＤＰＦＦ／Ｉ１〜ｎが、対応する所定の第１〜第ｎの判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉ１〜ｎよりも小さいか否かを判別する（ステップ５８）。

これらの判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉ１〜ｎは、全体として、Ｆ／Ｃ運転用の判定値ＰＴＨＲＦ／Ｃ１〜ｎよりも大きな値に設定されている。これは、前述したように、通常運転中には、インジェクタ４による燃料噴射により燃料圧力が変動することから、それに起因する誤判定を防止するためである。

上記ステップ５８の答がＹＥＳで、差圧ＤＰＦＦ／Ｉ１〜ｎがいずれも、それぞれの判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉ１〜ｎよりも小さいときには、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉが正常時圧力領域内に収まっているため、燃料供給系に異常が発生していないと判定し、異常フラグＦ＿ＮＧを「０」にセットした（ステップ５９）後、本処理を終了する。一方、ステップ５８の答がＮＯのときには、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉの少なくとも一部が正常時圧力領域内から外れているため、燃料供給系に異常が発生していると判定し、異常フラグＦ＿ＮＧを「１」にセットした（ステップ６０）後、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、多数の検出燃料圧力ＰＦに基づいて作成した検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃと、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃとの比較結果に基づいて、異常を判定するので、流入燃料量、流出燃料量および燃料圧力の一時的な変動や検出燃料圧力ＰＦの一時的な誤差による直接的な影響を排除しながら、判定をより正確に行うことができる。

また、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃを、Ｆ／Ｃ運転の有無に応じた運転条件ごとに作成するとともに、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃのうちの運転条件が対応するものと比較するので、異常判定を、エンジン３の運転条件に応じて正確に行うことができる。さらに、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃの少なくとも一部が、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃおよび判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃ１〜ｎで規定される正常時圧力領域内から外れているときに、異常が発生していると判定する。したがって、燃料圧力の変動を加味しながら、異常判定を正確に行うことができる。さらに、前述したように、電流比ＲＤＵＴＹが大きいときには、電流比ＲＤＵＴＹに対する実際の燃料圧力がばらつきやすいので、判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃ１〜ｎを、電流比ＲＤＵＴＹが大きいほど、より大きな値に設定することによって、異常判定をより正確に行うことができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、第１および第２の実施形態では、流入燃料量パラメータおよび流出燃料量パラメータとして、調量弁デューティー比ＴＤＵＴＹおよびリリーフ弁デューティー比ＲＥＤＵＴＹをそれぞれ用いているが、流入燃料量および流出燃料量を表す他の適当なパラメータ、例えば、センサなどで直接、検出した値を用いてもよい。

また、第２実施形態では、正常時圧力領域を、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃおよび判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃによって規定しているが、例えば、次のようにして規定してもよい。すなわち、正常時燃料圧力ＰＦＥＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃの上限値および下限値を電流比ＲＤＵＴＹに応じてあらかじめ設定し、これらの上限値および下限値によって、正常時圧力領域を規定してもよい。また、第２実施形態では、検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃが正常時圧力領域から外れているか否かの判定を、差圧ＤＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃ１〜ｎの少なくとも１つが、対応する判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃ１〜ｎよりも大きいか否かによって行っているが、その手法は任意に設定できる。例えば、判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃ１〜ｎをより小さな値に設定するとともに、差圧ＤＰＦＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃ１〜ｎのすべてあるいは大部分が、対応する判定値ＰＴＨＲＦ／Ｉ，Ｆ／Ｃ１〜ｎを超えているときに、異常と判定してもよい。

さらに、実施形態は、本発明をディーゼルエンジンの燃料供給系に適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外の各種のエンジン、例えば、ガソリンエンジンやクランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンの燃料供給系に適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本実施形態による異常判定装置を、これを適用した内燃機関とともに概略的に示す図である。 第１実施形態による異常判定処理を示すフローチャートである。 ＰＦＥＦ／ＣテーブルおよびＰＦＥＦ／Ｉテーブルの一例を示す図である。 第２実施形態による異常判定処理を示すフローチャートである。 図４のステップ２３におけるＦ／Ｃ運転用の異常判定処理を示すフローチャートである。 検出圧力曲線ＬＰＦＦ／Ｃの作成方法を説明するための図である。 Ｆ／Ｃ運転用の正常時圧力領域を示す図である。 図４のステップ２４における通常運転用の異常判定処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 異常判定装置
２ ＥＣＵ（流入燃料量パラメータ検出手段、流出燃料量パラメータ検出手段、燃料流
量関係パラメータ算出手段、正常時燃料圧力算出手段、異常判定手段、運
転条件判別手段、検出圧力曲線算出手段、正常時圧力曲線設定手段、正常
時圧力領域設定手段）
３ エンジン
４ インジェクタ（燃料供給系）
５ 燃料供給装置（燃料供給系）
６ 燃料タンク
８ 燃料戻し路（リリーフ機構）
９ コモンレール（畜圧室）
１０ 高圧ポンプ（燃料ポンプ）
１１ 低圧ポンプ（燃料ポンプ）
１３ 電磁リリーフ弁（リリーフ機構）
２１ 燃料圧力センサ
ＰＦ 検出燃料圧力
ＴＤＵＴＹ 調量弁デューティ比（流入燃料量パラメータ）
ＲＥＤＵＴＹ リリーフ弁デューティ比（流出燃料量パラメータ）
ＲＤＵＴＹ 電流比（燃料流量関係パラメータ）
ＰＦＥＦ／Ｉ 正常時燃料圧力
ＰＦＥＦ／Ｃ 正常時燃料圧力
ＬＰＦＦ／Ｉ 検出圧力曲線
ＬＰＦＦ／Ｃ 検出圧力曲線
ＰＴＨＲＦ／Ｉ１〜ｎ 判定値（正常時圧力領域の圧力幅）
ＰＴＨＲＦ／Ｃ１〜ｎ 判定値（正常時圧力領域の圧力幅）

Claims (6)

1. 燃料タンク内の燃料を畜圧室に燃料ポンプにより送り、当該畜圧室に加圧した状態で貯留された燃料を内燃機関に供給するとともに、前記畜圧室内の燃料を前記燃料タンクに戻すためのリリーフ機構と、前記畜圧室内の燃料の圧力を検出燃料圧力として検出する燃料圧力センサとを有する燃料供給系の異常を判定する燃料供給系の異常判定装置であって、
   前記燃料タンクから前記畜圧室に流入する流入燃料量を表す流入燃料量パラメータを検出する流入燃料量パラメータ検出手段と、
   前記畜圧室から前記燃料タンクに流出する流出燃料量を表す流出燃料量パラメータを検出する流出燃料量パラメータ検出手段と、
   前記流入燃料量パラメータと前記流出燃料量パラメータとの関係を表す燃料流量関係パラメータを算出する燃料流量関係パラメータ算出手段と、
   前記燃料供給系が正常であるときに得られるべき前記畜圧室内の燃料の圧力を表す正常時燃料圧力を、前記算出された燃料流量関係パラメータに応じて算出する正常時燃料圧力算出手段と、
   前記燃料圧力センサにより検出された検出燃料圧力と前記算出された正常時燃料圧力との比較結果に基づいて、前記燃料供給系の異常を判定する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする燃料供給系の異常判定装置。
2. 前記内燃機関が、前記燃料供給系が前記内燃機関に燃料を供給する通常運転、および当該燃料の供給を停止するフューエルカット運転のいずれの運転条件で運転されているか否かを判別する運転条件判別手段をさらに備え、
   前記正常時燃料圧力算出手段は、前記判別された運転条件に応じて、前記正常時燃料圧力を算出することを特徴とする、請求項１に記載の燃料供給系の異常判定装置。
3. 燃料タンク内の燃料を畜圧室に燃料ポンプにより送り、当該畜圧室に加圧した状態で貯留された燃料を内燃機関に供給するとともに、前記畜圧室内の燃料を前記燃料タンクに戻すためのリリーフ機構と、前記畜圧室内の燃料の圧力を検出燃料圧力として検出する燃料圧力センサとを有する燃料供給系の異常を判定する燃料供給系の異常判定装置であって、
   前記燃料タンクから前記畜圧室に流入する流入燃料量を表す流入燃料量パラメータを検出する流入燃料量パラメータ検出手段と、
   前記畜圧室から前記燃料タンクに流出する流出燃料量を表す流出燃料量パラメータを検出する流出燃料量パラメータ検出手段と、
   前記流入燃料量パラメータと前記流出燃料量パラメータとの関係を表す燃料流量関係パラメータを算出する燃料流量関係パラメータ算出手段と、
   前記燃料圧力センサにより検出された複数の検出燃料圧力と、当該複数の検出燃料圧力を検出したときにそれぞれ算出された前記燃料流量関係パラメータとに基づき、前記燃料流量関係パラメータと前記検出燃料圧力との関係を表す検出圧力曲線を算出する検出圧力曲線算出手段と、
   前記燃料流量関係パラメータと、前記燃料供給系が正常であるときに得られるべき前記畜圧室内の燃料の圧力を表す正常時燃料圧力との関係を表す所定の正常時圧力曲線を設定する正常時圧力曲線設定手段と、
   前記検出圧力曲線と前記正常時圧力曲線との比較結果に基づいて、前記燃料供給系の異常を判定する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする燃料供給系の異常判定装置。
4. 前記内燃機関が、前記燃料供給系が前記内燃機関に燃料を供給する通常運転および当該燃料の供給を停止するフューエルカット運転のいずれの運転条件で運転されているか否かを判別する運転条件判別手段をさらに備え、
   前記検出圧力曲線算出手段は、前記検出燃料圧力を検出したときに前記運転条件判別手段により判別された運転条件に応じ、前記検出圧力曲線を前記運転条件ごとにそれぞれ算出し、
   前記正常時圧力曲線設定手段は、前記正常時圧力曲線を前記運転条件ごとにそれぞれ設定し、
   前記異常判定手段は、前記検出圧力曲線および前記正常時圧力曲線を、前記運転条件が対応するもの同士で比較することを特徴とする、請求項３に記載の燃料供給系の異常判定装置。
5. 前記正常時圧力曲線に基づき、当該正常時圧力曲線を含む所定の正常時圧力領域を設定する正常時圧力領域設定手段をさらに備え、
   前記異常判定手段は、前記検出圧力曲線の少なくとも一部が前記正常時圧力領域内にないときに、前記燃料供給系に異常が発生していると判定することを特徴とする、請求項３または４に記載の燃料供給系の異常判定装置。
6. 前記正常時圧力領域は、その圧力幅が前記燃料流量関係パラメータに応じて設定されていることを特徴とする、請求項５に記載の燃料供給系の異常判定装置。

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