JP5348154B2 - 燃料噴射システムの故障部位判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射システムの故障部位判定装置に関する。

特許文献１には、コモンレール（蓄圧容器）の吐出口から燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサを備え、燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を表した燃圧波形を検出する技術が開示されている。これによれば、実際の噴射率変化を燃圧波形から算出することができるので、実際の噴射率変化に基づき燃料噴射弁の作動をフィードバック制御できる。

さらに特許文献１には、燃圧波形から算出した噴射率変化の態様が、噴射指令信号から想定される態様から大きく外れている場合に、燃料噴射弁の噴孔詰まり等の噴射異常が発生していると異常判定している。

特開２００９−８５１６４号公報

しかしながら、上記異常判定では、噴射異常の有無を判定できるものの、異常の原因となっている故障部位を特定するには至っていない。そのため、例えばコモンレールから燃料が漏れる漏れ故障が生じた場合に、燃料噴射弁は正常であるにも拘わらずコモンレールと燃料噴射弁とを一体的に交換してしまうことが懸念される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、故障の有無を判定するに留まらず、故障部位の特定を実現可能にした燃料噴射システムの故障部位判定装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の発明では、蓄圧容器で蓄圧した燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器の吐出口から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路に配置され、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、を備えた燃料噴射システムに適用されることを前提とする。

そして、前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を表した燃圧波形を検出する燃圧波形検出手段と、検出した前記燃圧波形に基づき、その燃圧波形に対応する噴射率波形を特定するのに要する複数種類の噴射率パラメータを算出する噴射率パラメータ算出手段と、前記噴射率パラメータの各々について異常値であるか否かを判定する異常判定手段と、前記複数種類の噴射率パラメータのうち、前記異常判定手段により異常値であると判定された噴射率パラメータの組み合わせに基づき、前記燃料噴射システムの故障部位を判定する故障部位判定手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、燃料噴射弁の噴孔詰まりや、燃料噴射弁のアクチュエータの駆動力低下、燃料通路詰まり、閉弁機構の故障による噴放し等の故障が生じると、噴射率波形は正常時と比べて大きく異なる波形になることに加え、その故障内容に応じて噴射率波形の形状は異なってくる。そのため、噴射率波形を特定する複数種類の噴射率パラメータのうち、異常値になっている噴射率パラメータの組み合わせは、故障内容に応じて異なってくる。

この点に着目した上記発明では、複数種類の噴射率パラメータのうち、異常値であると判定された噴射率パラメータの組み合わせに基づき故障部位を判定するので、故障部位の特定が実現可能となる。

ちなみに、複数種類の噴射率パラメータには、「噴射率の上昇速度」「噴射率の下降速度」「最大噴射率」及び以下に説明する「噴射開始遅れ時間」「噴射終了遅れ時間」等が具体例として挙げられる。「噴射開始遅れ時間」とは、噴射開始を指令してから燃料噴射弁が開弁作動を開始するまで又は実際に噴射が開始されるまでの遅れ時間のことである。「噴射終了遅れ時間」とは、噴射終了を指令してから燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでの遅れ時間のことである。

第２の発明では、前記複数種類の噴射率パラメータには、噴射率の上昇速度、噴射率の下降速度、及び最大噴射率の３種類が少なくとも含まれており、前記故障部位判定手段は、前記上昇速度及び前記下降速度が異常に遅く、かつ、前記最大噴射率が異常に小さいと前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料噴射弁の噴孔が詰まる故障であるとみなして、前記噴孔が前記故障部位であると判定することを特徴とする。

燃料噴射弁の噴孔詰まりが生じると、噴射率の上昇速度及び下降速度が遅くなるとともに最大噴射率が小さくなる（図８（ｂ）参照）。この点を鑑みた上記発明によれば、噴射率の上昇速度及び下降速度が異常に遅く、かつ、最大噴射率が異常に小さいと判定された場合に、噴孔が詰まる故障であるとみなして噴孔が故障部位であると判定するので、故障部位が噴孔であることを高精度で特定できる。

第３の発明では、噴射開始を指令してから前記燃料噴射弁が開弁作動を開始するまで又は実際に噴射が開始されるまでを噴射開始遅れ時間とし、噴射終了を指令してから前記燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでを噴射終了遅れ時間とした場合において、前記故障部位判定手段は、前記噴射開始遅れ時間及び前記噴射終了遅れ時間の少なくとも１つが異常値ではないと前記異常判定手段により判定されていることを条件として、前記噴孔が前記故障部位であると判定することを特徴とする。

噴孔詰まりが生じた場合、先述の如く噴射率の上昇速度、下降速度及び最大噴射率が異常値になるものの、噴射開始遅れ時間や噴射終了遅れ時間が異常値になる可能性は低い（図８（ｂ）参照）。この点を鑑みた上記発明によれば、噴射開始遅れ時間及び噴射終了遅れ時間の少なくとも１つが異常値ではないと判定されていることを条件として、噴孔が故障部位であると判定するので、その判定精度を向上できる。

第４の発明では、噴射開始を指令してから前記燃料噴射弁が開弁作動を開始するまで又は実際に噴射が開始されるまでを噴射開始遅れ時間とした場合において、前記複数種類の噴射率パラメータには、前記噴射開始遅れ時間及び噴射率の上昇速度の２種類が少なくとも含まれており、前記故障部位判定手段は、前記上昇速度が異常に遅く、かつ、前記噴射開始遅れ時間が異常に長いと前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料噴射弁を開弁作動させるアクチュエータの駆動力が低下している故障であるとみなして、前記アクチュエータが前記故障部位であると判定することを特徴とする。

アクチュエータの駆動力が低下してくると、噴射率の上昇速度が遅くなるとともに噴射開始遅れ時間が長くなる（図８（ｃ）参照）。この点を鑑みた上記発明によれば、噴射率の上昇速度が異常に遅く、かつ、噴射開始遅れ時間が異常に長いと判定された場合に、アクチュエータの駆動力低下故障とみなしてアクチュエータが故障部位であると判定するので、故障部位がアクチュエータであることを高精度で特定できる。

第５の発明では、噴射終了を指令してから前記燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでを噴射終了遅れ時間とした場合において、前記故障部位判定手段は、前記噴射終了遅れ時間、噴射率の下降速度、及び最大噴射率の少なくとも１つが異常値ではないと前記異常判定手段により判定されていることを条件として、前記アクチュエータが前記故障部位であると判定することを特徴とする。

アクチュエータの駆動力低下故障が生じた場合、先述の如く噴射率の上昇速度および噴射開始遅れ時間が異常値になるものの、噴射終了遅れ時間、噴射率の下降速度、及び最大噴射率が異常値になる可能性は低い（図８（ｃ）参照）。この点を鑑みた上記発明によれば、噴射終了遅れ時間、噴射率の下降速度、及び最大噴射率の少なくとも１つが異常値ではないと判定されていることを条件として、アクチュエータが故障部位であると判定するので、その判定精度を向上できる。

第６の発明では、噴射終了を指令してから前記燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでを噴射終了遅れ時間とした場合において、前記複数種類の噴射率パラメータには、前記噴射終了遅れ時間及び噴射率の下降速度の２種類が少なくとも含まれており、前記故障部位判定手段は、前記下降速度が異常に速く、かつ、前記噴射終了遅れ時間が異常に短いと前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料通路が詰まって通路断面が縮小する故障であるとみなして、前記燃料通路が前記故障部位であると判定することを特徴とする。

燃料通路が詰まって通路断面が縮小してくると、噴射率の下降速度が速くなるとともに噴射終了遅れ時間が短くなる（図８（ｄ）参照）。この点を鑑みた上記発明によれば、噴射率の下降速度が異常に速く、かつ、噴射終了遅れ時間が異常に短いと判定された場合に、燃料通路が詰まって通路断面が縮小する故障とみなして燃料通路が故障部位であると判定するので、故障部位が燃料通路であることを高精度で特定できる。

第７の発明では、噴射開始を指令してから前記燃料噴射弁が開弁作動を開始するまで又は実際に噴射が開始されまでを噴射開始遅れ時間とした場合において、前記故障部位判定手段は、前記噴射開始遅れ時間、噴射率の上昇速度、及び最大噴射率の少なくとも１つが異常値ではないと前記異常判定手段により判定されていることを条件として、前記燃料通路が前記故障部位であると判定することを特徴とする。

燃料通路が詰まる故障が生じた場合、先述の如く噴射率の下降速度および噴射終了遅れ時間が異常値になるものの、噴射開始遅れ時間、噴射率の上昇速度、及び最大噴射率が異常値になる可能性は低い（図８（ｄ）参照）。この点を鑑みた上記発明によれば、噴射開始遅れ時間、噴射率の上昇速度、及び最大噴射率の少なくとも１つが異常値ではないと判定されていることを条件として、燃料通路が故障部位であると判定するので、その判定精度を向上できる。

第８の発明では、噴射終了を指令してから前記燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでを噴射終了遅れ時間とした場合において、前記複数種類の噴射率パラメータには、前記噴射終了遅れ時間及び噴射率の下降速度の２種類が少なくとも含まれており、前記故障部位判定手段は、噴射率の下降が開始されないことに起因して前記噴射終了遅れ時間及び前記下降速度が算出不能であると前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料噴射弁の閉弁機構が故障して燃料が噴放しになっているとみなして、前記閉弁機構が前記故障部位であると判定することを特徴とする。

燃料噴射弁の閉弁機構が故障して燃料が噴放しになる異常が発生すると、噴射終了を指令しても噴射率は下降を開始せず、噴射率がゼロにならなくなり、噴射終了遅れ時間及び下降速度が算出不能になる（図８（ｅ）参照）。この点を鑑みた上記発明によれば、噴射終了遅れ時間及び下降速度が算出不能と判定された場合に、燃料が噴放しになっているとみなして閉弁機構が故障部位であると判定するので、故障部位が閉弁機構であることを高精度で特定できる。

第９の発明では、噴射開始を指令してから前記燃料噴射弁が開弁作動を開始するまで又は実際に噴射が開始されまでを噴射開始遅れ時間とした場合において、前記故障部位判定手段は、前記噴射開始遅れ時間、噴射率の上昇速度、及び最大噴射率の少なくとも１つが異常値ではないと前記異常判定手段により判定されていることを条件として、前記閉弁機構が前記故障部位であると判定することを特徴とする。

燃料の噴放し異常が生じた場合、先述の如く噴射終了遅れ時間及び下降速度が算出不能（異常値）になるものの、噴射開始遅れ時間、噴射率の上昇速度、及び最大噴射率が異常値になる可能性は低い（図８（ｅ）参照）。この点を鑑みた上記発明によれば、噴射開始遅れ時間、噴射率の上昇速度、及び最大噴射率の少なくとも１つが異常値ではないと判定されていることを条件として、閉弁機構が故障部位であると判定するので、その判定精度を向上できる。

第１０の発明では、前記複数種類の噴射率パラメータの少なくとも１つが前記異常判定手段により異常値であると判定されたことを条件として、前記故障部位判定手段による前記判定を実施することを特徴とする。

上記発明によれば、異常値の有無に拘わらず故障部位の判定を実施する場合に比べて、前記判定を実施する機会を減らすことができるので、その判定に要する処理の負荷を軽減できる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関制御装置が適用される、燃料噴射システムの概略を示す図である。 噴射指令信号に対応する噴射率および燃圧の変化を示す図である。 上記一実施形態において、噴射率パラメータの学習及び噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図である。 上記一実施形態において、噴射率パラメータの算出手順を示すフローチャートである。 噴射時燃圧波形Ｗａ、非噴射時燃圧波形Ｗｕ、噴射波形Ｗｂを示す図である。 図３に示すフィードバック制御により、噴射量不足を解消するように噴射量が補償される態様を説明する図である。 上記一実施形態において、学習値の異常判定、および故障部位判定の処理手順を示すフローチャートである。 図７による故障部位判定の手法を説明する図である。

以下、本発明に係る制御装置を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。以下に説明する制御装置は、車両用のエンジン（内燃機関）に搭載されたものであり、当該エンジンには、複数の気筒＃１〜＃４について高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させるディーゼルエンジンを想定している。

図１は、上記エンジンの各気筒に搭載された燃料噴射弁１０、各々の燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２０、及び車両に搭載された電子制御装置であるＥＣＵ３０等を示す模式図である。

先ず、燃料噴射弁１０を含むエンジンの燃料噴射システムについて説明する。燃料タンク４０内の燃料は、燃料ポンプ４１によりコモンレール４２（蓄圧容器）に圧送されて蓄圧され、各気筒の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）へ分配供給される。複数の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）は、予め設定された順番で燃料の噴射を順次行う。

なお、燃料ポンプ４１にはプランジャポンプが用いられているため、プランジャの往復動に同期して燃料は圧送される。また、燃料タンク４０から燃料ポンプ４１（プランジャ）への燃料供給量を調量弁４１ａが調節する。したがって、調量弁４１ａによる供給量を調節するようＥＣＵ３０が調量弁４１ａの作動を制御すれば、燃料ポンプ４１からコモンレール４２への燃料圧送量を制御でき、コモンレール４２内の圧力を目標圧力に制御することができる。

燃料噴射弁１０は、以下に説明するボデー１１、ニードル形状の弁体１２及びアクチュエータ１３等を備えて構成されている。ボデー１１は、内部に高圧通路１１ａを形成するとともに、燃料を噴射する噴孔１１ｂを形成する。弁体１２は、ボデー１１内に収容されて噴孔１１ｂを開閉する。

ボデー１１内には弁体１２に背圧を付与する背圧室１１ｃが形成されており、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄは背圧室１１ｃと接続されている。高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと背圧室１１ｃとの連通状態は制御弁１４により切り替えられており、電磁コイルやピエゾ素子等のアクチュエータ１３へ通電してピストン１５とともに制御弁１４を図１の下方へ押し下げ作動させると、背圧室１１ｃは低圧通路１１ｄと連通して背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下する。その結果、弁体１２へ付与される背圧力が低下して弁体１２はリフトアップ（開弁作動）する。これにより、弁体１２のシート面１２ａがボデー１１のシート面１１ｅから離座して、噴孔１１ｂから燃料が噴射される。

一方、アクチュエータ１３への通電をオフさせると、スプリング１６の弾性力によりピストン１５が図１の上方へ作動して、制御弁１４が図１の上方へ作動する。すると、背圧室１１ｃは高圧通路１１ａと連通して背圧室１１ｃ内の燃料圧力は上昇する。その結果、弁体１２へ付与される背圧力の上昇及びスプリング１７の弾性力により、弁体１２はリフトダウン（閉弁作動）する。これにより、弁体１２のシート面１２ａがボデー１１のシート面１１ｅに着座して、噴孔１１ｂからの燃料噴射が停止される。

したがって、ＥＣＵ３０がアクチュエータ１３への通電を制御することで、弁体１２の開閉作動が制御される。これにより、コモンレール４２から高圧通路１１ａへ供給された高圧燃料は、弁体１２の開閉作動に応じて噴孔１１ｂから噴射される。

燃圧センサ２０は、各々の燃料噴射弁１０に搭載されており、以下に説明するステム２１（起歪体）及び圧力センサ素子２２等を備えて構成されている。ステム２１はボデー１１に取り付けられており、ステム２１に形成されたダイヤフラム部２１ａが高圧通路１１ａを流通する高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する。圧力センサ素子２２はダイヤフラム部２１ａに取り付けられており、ダイヤフラム部２１ａで生じた弾性変形量に応じて圧力検出信号をＥＣＵ３０へ出力する。

ＥＣＵ３０は、アクセルペダルの操作量やエンジン負荷、エンジン回転速度ＮＥ等に基づき目標噴射状態（例えば噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を算出する。例えば、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対応する最適噴射状態を噴射状態マップにして記憶させておく。そして、現状のエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき、噴射状態マップを参照して目標噴射状態を算出する。そして、算出した目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑ（図２（ａ）参照）を、後に詳述する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘに基づき設定し、燃料噴射弁１０へ出力することで燃料噴射弁１０の作動を制御する。

また、燃圧センサ２０の検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形（図２（ｃ）参照）として検出し、検出した燃圧波形に基づき燃料の噴射率変化を表した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を演算して噴射状態を検出する。そして、検出した噴射率波形（噴射状態）を特定する噴射率パラメータＲα，Ｒβ，Ｒｍａｘを学習するとともに、噴射指令信号（パルスオン時期ｔ１、パルスオフ時期ｔ２及びパルスオン期間Ｔｑ）と噴射状態との相関関係を特定する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅを学習する。

具体的には、燃圧波形のうち、噴射開始に伴い燃圧降下を開始する変曲点Ｐ１から降下が終了する変曲点Ｐ２までの降下波形を、最小二乗法等により直線に近似した降下近似直線Ｌαを算出する。そして、降下近似直線Ｌαのうち基準値Ｂαとなる時期（ＬαとＢαの交点時期ＬＢα）を算出する。この交点時期ＬＢαと噴射開始時期Ｒ１とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢαに基づき噴射開始時期Ｒ１を算出する。例えば、交点時期ＬＢαよりも所定の遅れ時間Ｃαだけ前の時期を噴射開始時期Ｒ１として算出すればよい。

また、燃圧波形のうち、噴射終了に伴い燃圧上昇を開始する変曲点Ｐ３から降下が終了する変曲点Ｐ５までの上昇波形を、最小二乗法等により直線に近似した上昇近似直線Ｌβを算出する。そして、上昇近似直線Ｌβのうち基準値Ｂβとなる時期（ＬβとＢβの交点時期ＬＢβ）を算出する。この交点時期ＬＢβと噴射終了時期Ｒ４とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢβに基づき噴射終了時期Ｒ４を算出する。例えば、交点時期ＬＢβよりも所定の遅れ時間Ｃβだけ前の時期を噴射終了時期Ｒ４として算出すればよい。

次に、降下近似直線Ｌαの傾きと噴射率増加の傾きとは相関が高いことに着目し、図２（ｂ）に示す噴射率波形のうち噴射増加を示す直線Ｒαの傾きを、降下近似直線Ｌαの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌαの傾きに所定の係数を掛けてＲαの傾きを算出すればよい。同様にして、上昇近似直線Ｌβの傾きと噴射率減少の傾きとは相関が高いので、噴射率波形のうち噴射減少を示す直線Ｒβの傾きを、上昇近似直線Ｌβの傾きに基づき算出する。

次に、噴射率波形の直線Ｒα，Ｒβに基づき、噴射終了を指令したことに伴い弁体１２がリフトダウンを開始する時期（閉弁作動開始時期Ｒ２３）を算出する。具体的には、両直線Ｒα，Ｒβの交点を算出し、その交点時期を閉弁作動開始時期Ｒ２３として算出する。また、噴射開始時期Ｒ１の噴射開始指令時期ｔ１に対する遅れ時間（噴射開始遅れ時間ｔｄ）を算出する。また、閉弁作動開始時期Ｒ２３の噴射終了指令時期ｔ２に対する遅れ時間（噴射終了遅れ時間ｔｅ）を算出する。

また、降下近似直線Ｌα及び上昇近似直線Ｌβの交点に対応した圧力を交点圧力Ｐαβとして算出し、後に詳述する基準圧力Ｐbaseと交点圧力Ｐαβとの圧力差ΔＰγを算出し、この圧力差ΔＰγと最大噴射率Ｒｍａｘとは相関が高いことに着目し、圧力差ΔＰγに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。具体的には、圧力差ΔＰγに相関係数Ｃγを掛けることで最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。但し、圧力差ΔＰγが所定値ΔＰγｔｈ未満である小噴射の場合には、上述の如くＲｍａｘ＝ΔＰγ×Ｃγとする一方で、ΔＰγ≧ΔＰγｔｈである大噴射の場合には、予め設定しておいた値（設定値Ｒγ）を最大噴射率Ｒｍａｘとして算出する。

なお、上記「小噴射」とは、噴射率がＲγに達する前に弁体１２がリフトダウンを開始する態様の噴射を想定しており、シート面１１ｅ，１２ａで燃料が絞られて噴射量が制限されている時の噴射率が最大噴射率Ｒｍａｘとなる。一方、上記「大噴射」とは、噴射率がＲγに達した後に弁体１２がリフトダウンを開始する態様の噴射を想定しており、噴孔１１ｂで燃料が絞られて噴射量が制限されている時の噴射率が最大噴射率Ｒｍａｘとなる。要するに、噴射指令期間Ｔｑが十分に長く、最大噴射率に達した以降も開弁状態を継続させる場合においては、図２（ｂ）に示す噴射率波形は台形となる。一方、最大噴射率に達する前に閉弁作動を開始させるような小噴射の場合には、噴射率波形は三角形となる。

大噴射時の最大噴射率Ｒｍａｘである上記設定値Ｒγは、燃料噴射弁１０の経年変化に伴い変化していく。例えば、噴孔１１ｂにデポジット等の異物が堆積して噴射量が減少するといった経年劣化が進行すると、図２（ｃ）に示す圧力降下量ΔＰは小さくなっていく。また、シート面１１ｅ，１２ａが磨耗して噴射量が増大するといった経年劣化が進行すると、圧力降下量ΔＰは大きくなっていく。なお、圧力降下量ΔＰとは、噴射率上昇に伴い生じた検出圧力の降下量のことであり、例えば、基準圧力Ｐbaseから変曲点Ｐ２までの圧力降下量、又は、変曲点Ｐ１から変曲点Ｐ２までの圧力降下量のことである。

そこで本実施形態では、大噴射時の最大噴射率Ｒｍａｘ（設定値Ｒγ）と圧力降下量ΔＰとは相関が高いことに着目し、圧力降下量ΔＰの検出結果から設定値Ｒγを算出して学習する。つまり、大噴射時における最大噴射率Ｒｍａｘの学習値は、圧力降下量ΔＰに基づく設定値Ｒγの学習値に相当する。

以上により、燃圧波形から噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出することができる。そして、これらの噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘの学習値に基づき、噴射指令信号（図２（ａ）参照）に対応した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を算出することができる。なお、このように算出した噴射率波形の面積（図２（ｂ）中の網点ハッチ参照）は噴射量に相当するので、噴射率パラメータに基づき噴射量を算出することもできる。

図３は、これら噴射率パラメータの学習及び噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図であり、ＥＣＵ３０により機能する各手段３１，３２，３３について以下に説明する。噴射率パラメータ算出手段３１は、燃圧センサ２０により検出された燃圧波形に基づき噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。

学習手段３２は、算出した噴射率パラメータをＥＣＵ３０のメモリに記憶更新して学習する。なお、噴射率パラメータは、その時の供給燃圧（コモンレール４２内の圧力）に応じて異なる値となるため、供給燃圧又は後述する基準圧力Ｐbase（図２（ｃ）参照）と関連付けて学習させることが望ましい。図３の例では、燃圧に対応する噴射率パラメータの値を噴射率パラメータマップＭに記憶させている。

設定手段３３（制御手段）は、現状の燃圧に対応する噴射率パラメータ（学習値）を、噴射率パラメータマップＭから取得する。そして、取得した噴射率パラメータに基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑを設定する。そして、このように設定した噴射指令信号にしたがって燃料噴射弁１０を作動させた時の燃圧波形を燃圧センサ２０で検出し、検出した燃圧波形に基づき噴射率パラメータ算出手段３１は噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。

要するに、噴射指令信号に対する実際の噴射状態（つまり噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘ）を検出して学習し、その学習値に基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号を設定する。そのため、実際の噴射状態に基づき噴射指令信号がフィードバック制御されることとなり、先述した経年劣化が進行しても、実噴射状態が目標噴射状態に一致するよう燃料噴射状態を高精度で制御できる。

特に、実噴射量が目標噴射量となるように、噴射率パラメータに基づき噴射指令期間Ｔｑを設定するようフィードバック制御することで、実噴射量が目標噴射量となるように補償している。

次に、検出した燃圧波形（図２（ｃ）参照）から噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘ（図２（ｂ）参照）を算出する手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４に示す処理は、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、燃料の噴射を１回実施する毎に実行される。なお、前記燃圧波形とは、所定のサンプリング周期で取得した、燃圧センサ２０による複数の検出値の集合である。

先ず、図４に示すステップＳ１０（燃圧波形検出手段）において、噴射率パラメータの算出に用いる燃圧波形であって、以下に説明する噴射波形Ｗｂ（補正後燃圧波形）を算出する。なお、以下の説明では、燃料噴射弁１０から燃料を噴射させている気筒を噴射気筒（表気筒）、この噴射気筒が燃料を噴射しているときに燃料噴射させていない気筒を非噴射気筒（裏気筒）とし、かつ、噴射気筒に対応する燃圧センサ２０を噴射時燃圧センサ、非噴射気筒に対応する燃圧センサ２０を非噴射時燃圧センサと呼ぶ。

噴射時燃圧センサにより検出された燃圧波形である噴射時燃圧波形Ｗａ（図５（ａ）参照）は、噴射による影響のみを表しているわけではなく、以下に例示する噴射以外の影響で生じた波形成分をも含んでいる。すなわち、燃料タンク４０の燃料をコモンレール４２へ圧送する燃料ポンプ４１がプランジャポンプの如く間欠的に燃料を圧送するものである場合には、燃料噴射中にポンプ圧送が行われると、そのポンプ圧送期間中における噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が高くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａ（図５（ａ）参照）には、噴射による燃圧変化を表した燃圧波形である噴射波形Ｗｂ（図５（ｃ）参照）と、ポンプ圧送による燃圧上昇を表した燃圧波形（図５（ｂ）中の実線Ｗｕ参照）とが含まれていると言える。

また、このようなポンプ圧送が燃料噴射中に行われなかった場合であっても、燃料を噴射した直後は、その噴射分だけ噴射システム内全体の燃圧が低下する。そのため、噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が低くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａには、噴射による燃圧変化を表した噴射波形Ｗｂの成分と、噴射システム内全体の燃圧低下を表した燃圧波形（図５（ｂ）中の点線Ｗｕ’参照）の成分とが含まれていると言える。

そこで図４のステップＳ１０では、非噴射気筒センサにより検出される非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）はコモンレール内の燃圧（噴射システム内全体の燃圧）の変化を表していることに着目し、噴射気筒センサにより検出された噴射時燃圧波形Ｗａから、非噴射気筒センサによる非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）を差し引いて噴射波形Ｗｂを演算している。なお、図２（ｃ）に示す燃圧波形は噴射波形Ｗｂである。

また、多段噴射を実施する場合には、前段噴射にかかる燃圧波形の脈動Ｗｃ（図２（ｃ）参照）が燃圧波形Ｗａに重畳する。特に、前段噴射とのインターバルが短い場合には、燃圧波形Ｗａは脈動Ｗｃの影響を大きく受ける。そこで、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）に加えて脈動Ｗｃを燃圧波形Ｗａから差し引く処理を実施して、噴射波形Ｗｂを算出することが望ましい。

続くステップＳ１１（基準圧力算出手段）では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射開始に伴い燃圧が降下を開始するまでの期間に対応する部分の波形である基準波形に基づき、その基準波形の平均燃圧を基準圧力Ｐbaseとして算出する。例えば、噴射開始指令時期ｔ１から所定時間が経過するまでの期間ＴＡに対応する部分を、基準波形として設定すればよい。或いは、降下波形の微分値に基づき変曲点Ｐ１を算出し、噴射開始指令時期ｔ１から変曲点Ｐ１より所定時間前までの期間に相当する部分を基準波形として設定すればよい。

続くステップＳ１２（直線近似手段）では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射率増大に伴い燃圧が降下していく期間に対応する部分の波形である降下波形に基づき、その降下波形の近似直線Ｌαを算出する。例えば、噴射開始指令時期ｔ１から所定時間が経過した時点からの所定期間ＴＢに対応する部分を、降下波形として設定すればよい。或いは、降下波形の微分値に基づき変曲点Ｐ１，Ｐ２を算出し、これら変曲点Ｐ１，Ｐ２の間に相当する部分を降下波形として設定すればよい。そして、降下波形を構成する複数の燃圧検出値（サンプリング値）から、最小二乗法により近似直線Ｌαを算出すればよい。或いは、降下波形のうち微分値が最小となる時点における接線を、近似直線Ｌαとして算出すればよい。

続くステップＳ１３（直線近似手段）では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射率減少に伴い燃圧が上昇していく期間に対応する部分の波形である上昇波形に基づき、その上昇波形の近似直線Ｌβを算出する。例えば、噴射終了指令時期ｔ２から所定時間が経過した時点からの所定期間ＴＣに対応する部分を、上昇波形として設定すればよい。或いは、上昇波形の微分値に基づき変曲点Ｐ３，Ｐ５を算出し、これら変曲点Ｐ３，Ｐ５の間に相当する部分を上昇波形として設定すればよい。そして、上昇波形を構成する複数の燃圧検出値（サンプリング値）から、最小二乗法により近似直線Ｌβを算出すればよい。或いは、上昇波形のうち微分値が最大となる時点における接線を、近似直線Ｌβとして算出すればよい。

続くステップＳ１４では、基準圧力Ｐbaseに基づき基準値Ｂα，Ｂβを算出する。例えば、基準圧力Ｐbaseより所定量だけ低い値を基準値Ｂα，Ｂβとして算出すればよい。なお、両基準値Ｂα，Ｂβを同じ値に設定する必要はない。また、前記所定量は基準圧力Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１５では、近似直線Ｌαのうち基準値Ｂαとなる時期（ＬαとＢαの交点時期ＬＢα）を算出する。この交点時期ＬＢαと噴射開始時期Ｒ１とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢαに基づき噴射開始時期Ｒ１を算出する。例えば、交点時期ＬＢαよりも所定の遅れ時間Ｃαだけ前の時期を噴射開始時期Ｒ１として算出すればよい。

続くステップＳ１６では、近似直線Ｌβのうち基準値Ｂβとなる時期（ＬβとＢβの交点時期ＬＢβ）を算出する。この交点時期ＬＢβと噴射終了時期Ｒ４とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢβに基づき噴射終了時期Ｒ４を算出する。例えば、交点時期ＬＢβよりも所定の遅れ時間Ｃβだけ前の時期を噴射終了時期Ｒ４として算出すればよい。なお、上記遅れ時間Ｃα，Ｃβは、基準圧力Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１７では、近似直線Ｌαの傾きと噴射率増加の傾きとは相関が高いことに着目し、図２（ｂ）に示す噴射率波形のうち噴射増加を示す直線Ｒαの傾きを、近似直線Ｌαの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌαの傾きに所定の係数を掛けてＲαの傾きを算出すればよい。なお、ステップＳ１５で算出した噴射開始時期Ｒ１と当該ステップＳ１７で算出したＲαの傾きに基づき、噴射指令信号に対する噴射率波形の上昇部分を表した直線Ｒαを特定することができる。

さらにステップＳ１７では、近似直線Ｌβの傾きと噴射率減少の傾きとは相関が高いことに着目し、噴射率波形のうち噴射減少を示す直線Ｒβの傾きを、近似直線Ｌβの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌβの傾きに所定の係数を掛けてＲβの傾きを算出すればよい。なお、ステップＳ１６で算出した噴射終了時期Ｒ４と当該ステップＳ１７で算出したＲβの傾きに基づき、噴射指令信号に対する噴射率波形の降下部分を表した直線Ｒβを特定することができる。なお、上記所定の係数は、基準圧力Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出した噴射率波形の直線Ｒα，Ｒβに基づき、噴射終了を指令したことに伴い弁体１２がリフトダウンを開始する時期（閉弁作動開始時期Ｒ２３）を算出する。具体的には、両直線Ｒα，Ｒβの交点を算出し、その交点時期を閉弁作動開始時期Ｒ２３として算出する。

続くステップＳ１９では、ステップＳ１５で算出した噴射開始時期Ｒ１の噴射開始指令時期ｔ１に対する遅れ時間（噴射開始遅れ時間ｔｄ）を算出する。また、ステップＳ１８で算出した閉弁作動開始時期Ｒ２３の噴射終了指令時期ｔ２に対する遅れ時間（噴射終了遅れ時間ｔｅ）を算出する。なお、噴射終了遅れ時間ｔｅとは、噴射終了を指令した時期ｔ２から、制御弁１４の作動を開始する時期までの遅れ時間のことである。要するにこれらの遅れ時間ｔｄ，ｔｅは、噴射指令信号に対する噴射率変化の応答遅れを表すパラメータであり、他にも、噴射開始指令時期ｔ１から最大噴射率到達時期Ｒ２までの遅れ時間、噴射終了指令時期ｔ２から噴射率低下開始Ｒ３までの遅れ時間、噴射終了指令時期ｔ２から噴射終了時期Ｒ４までの遅れ時間等が挙げられる。

続くステップＳ２０では、基準圧力Ｐbaseと交点圧力Ｐαβとの圧力差ΔＰγが所定値ΔＰγｔｈ未満であるか否かを判定する。ΔＰγ＜ΔＰγｔｈと判定された場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、次のステップＳ２１（最大噴射率算出手段）において、先述した小噴射であるとみなして、圧力差ΔＰγに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出する（Ｒｍａｘ＝ΔＰγ×Ｃγ）。一方、ΔＰγ≧ΔＰγｔｈと判定された場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、次のステップＳ２２（最大噴射率算出手段）において、予め設定しておいた値（設定値Ｒγ）を最大噴射率Ｒｍａｘとして算出する。

ところで、燃料噴射システムの構成部品が経年劣化してくると、噴射指令信号が同じであっても噴射率波形が変化してくる。例えば、図６（ｂ）中の実線に示すように噴射率波形が小さくなってくることが懸念されるが、この場合には、先述したフィードバック制御により、噴射終了指令時期ｔ２を遅らせて噴射量不足を補うように噴射量が補償されるので（図６（ｃ）参照）、前記懸念は解消される。

しかし、図６（ｄ）に示すようにフィードバック制御による補正量が限度を超えて大きくなると、噴射量を目標量に合わせ込むことはできても、燃焼状態は所望する状態からかけ離れてしまい、排気エミッションやドライバビリティが許容範囲を超えて悪化するといったエンジン出力の異常を来たすことが懸念される。

そこで本実施形態では、このようなエンジン出力異常になることを次のように予測する。すなわち、図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）に例示するように噴射率波形が変形してくると、図６（ａ）に示すように、噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘの学習値の初期値に対する変化量が閾値ＴＨを超えて大きくなってくる。そして、このような学習値の異常発生は、先述したエンジン出力異常の予兆として現れる。つまり、学習値異常を検出したＴ１０時期の後でエンジン出力異常に陥るので、学習値異常を検出すればエンジン出力異常に陥る時期Ｔ２０の前にその旨を報知して、故障部位の修理を促すことができる。

さらに本実施形態では、エンジン出力異常を予測して異常報知することに加え、その故障部位を、図７及び図８を用いて以下に説明する手法で判定する。

図７に示すフローチャートは、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、学習手段３２による学習値が更新される毎に実行、或いは所定周期で繰り返し実行される処理である。

先ず、図７のステップＳ３０（異常判定手段）において、噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘの学習値の各々について、異常値になっているか否かを判定する。具体的には、学習値の初期値（例えば、燃料噴射弁１０を工場出荷した時の初期値）に対する変化量ΔＬ（図６（ａ）参照）を算出し、当該変化量ΔＬが閾値ＴＨを超えて大きくなった場合に、学習値が異常値になっていると判定する。なお、現時点の学習値から初期値を減算して変化量ΔＬを算出するにあたり、経年変化していく学習値の所定期間における平均値を現時点の学習値として用いることで、学習誤差が異常判定に及ぼす影響を抑制させるようにしてもよい。

続くステップＳ３１では、警告ランプの点灯等により車両運転者に異常発生の旨を報知する。この報知が開始される時期は、図６（ａ）に示すＴ１０時点となり、エンジン出力異常が発生するＴ２０時点より前に報知が為されることとなる。したがって、ステップＳ３１による報知はエンジン出力異常を予告するものであると言える。

続くステップＳ３２（故障部位判定手段）では、複数種類の噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘの学習値のうち、ステップＳ３０で異常値であると異常判定された学習値の組み合わせ、及び異常値ではないと判定（正常判定）された学習値の組み合わせに基づき、燃料噴射システムの故障部位を判定する。

以下、図８を用いてステップＳ３２による故障部位判定の手法を説明する。

図８（ａ）の左欄は、図２（ｂ）に例示する大噴射時の噴射率波形であって、学習値異常が発生していない正常時の噴射率波形を示す。一方、図８（ｂ）〜（ｅ）の左欄の実線は、後述する各種異常が発生した時の噴射率波形を示す。なお、図中の直線Ｒαの傾きは、噴射率の上昇速度に相当するものであり噴射率パラメータＲαとして学習される。図中の直線Ｒβの傾きは、噴射率の下降速度に相当するものであり噴射率パラメータＲβとして学習される。

図８の右欄は、ステップＳ３０による判定結果を示し、○印は正常判定された噴射率パラメータ、×印は異常判定された噴射率パラメータを表す。したがって、正常時を示す図８（ａ）では全ての噴射率パラメータが○印になっており、異常時を示す図８（ｂ）〜（ｅ）では×印になっている噴射率パラメータが存在する。

次に、図８（ｂ）〜（ｅ）に示す異常の内容について説明する。

図８（ｂ）は、燃料噴射弁１０の噴孔１１ｂが詰まる異常が生じた場合を示す。この噴孔詰まりが生じると、図中の点線に示す正常波形が実線に示す異常波形になる。つまり、噴射率の上昇速度及び下降速度が遅くなるとともに最大噴射率Ｒｍａｘが小さくなり、これに伴って、３つの学習値Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘが異常判定される。但し、上記噴孔詰まりが生じても、他の学習値ｔｄ，ｔｅについては正常判定される。したがって、学習値Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘが異常判定され、学習値ｔｄ，ｔｅが正常判定される組み合わせの場合には、ステップＳ３２において、噴孔１１ｂが詰まる故障であるとみなして、燃料噴射弁１０の噴孔１１ｂが故障部位であると判定する。

図８（ｃ）は、アクチュエータ１３の駆動力（例えば電磁ソレノイドの吸引力）が低下して、制御弁１４を迅速に作動できなくなるといった、吸引力不足の異常が生じた場合を示す。このような吸引力不足が生じると、図中の点線に示す正常波形が実線に示す異常波形になる。つまり、噴射率の上昇速度が遅くなるとともに噴射開始遅れ時間ｔｄが長くなり、これに伴って、２つの学習値ｔｄ，Ｒαが異常判定される。但し、上記吸引力不足が生じても、他の学習値ｔｅ，Ｒβ，Ｒｍａｘについては正常判定される。したがって、学習値ｔｄ，Ｒαが異常判定され、学習値ｔｅ，Ｒβ，Ｒｍａｘが正常判定される組み合わせの場合には、ステップＳ３２において、アクチュエータ１３の駆動力低下故障であるとみなして、燃料噴射弁１０のアクチュエータ１３が故障部位であると判定する。

図８（ｄ）は、燃料通路に異物が詰まって通路断面が縮小してくるといった通路断面縮小の異常が生じた場合を示す。なお、上記燃料通路とは、燃料ポンプ４１の吐出口から燃料噴射弁１０の噴孔１１ｂに至るまでの高圧通路のことである。具体的には、燃料噴射弁１０内部の高圧通路１１ａ、コモンレール４２と燃料噴射弁１０とを接続する高圧配管４２ｂ、コモンレール４２の流出口４２ａ及び流入口、燃料ポンプ４１の吐出口とコモンレール４２とを接続する高圧配管等における通路縮小異常が挙げられる。但し、特定の気筒についてのみ噴射率波形に異常が見られる場合には、その故障部位は、燃料噴射弁１０内部の高圧通路１１ａ又は高圧配管４２ｂに特定される。

このような通路断面縮小の異常が生じると、図中の点線に示す正常波形が実線に示す異常波形になる。つまり、噴射率の下降速度が速くなるとともに噴射終了遅れ時間ｔｅが短くなり、これに伴って、２つの学習値ｔｅ，Ｒβが異常判定される。但し、上記通路断面縮小が生じても、他の学習値ｔｄ，Ｒα，Ｒｍａｘについては正常判定される。したがって、学習値ｔｅ，Ｒβが異常判定され、学習値ｔｄ，Ｒα，Ｒｍａｘが正常判定される組み合わせの場合には、ステップＳ３２において、高圧通路１１ａ及び高圧配管４２ｂ等の燃料通路が詰まって通路断面が縮小する故障とみなして、燃料通路が故障部位であると判定する。

図８（ｅ）は、燃料噴射弁１０の閉弁機構が故障して燃料が噴放しになる異常が生じた場合を示す。なお、上記閉弁機構の故障の具体例としては、ピストン１５の摺動不良、スプリング１６，１７の故障、弁体１２の摺動不良等が挙げられる。そして、このように閉弁機構が故障すると、噴射終了を指令しても閉弁できなくなるので噴孔１１ｂから燃料が噴放される状態になる。

このような噴放し異常が生じると、図中の点線に示す正常波形が実線に示す異常波形になる。つまり、噴射終了を指令しても噴射率は下降を開始しないので、噴射率がゼロにならなくなり、これに伴って、噴射終了遅れ時間及び下降速度が算出不能になるので、２つの学習値ｔｅ，Ｒβが異常判定される。但し、閉弁機構の故障時点にかかる噴射率波形については、他の学習値ｔｄ，Ｒα，Ｒｍａｘについては正常判定される。なお、次回以降の噴射にかかる噴射率波形については、全ての学習値ｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘが異常判定される。したがって、学習値ｔｅ，Ｒβが異常判定され、学習値ｔｄ，Ｒα，Ｒｍａｘが正常判定される組み合わせの場合には、ステップＳ３２において、燃料が噴放しになっているとみなして、ピストン１５、スプリング１６，１７、弁体１２等の閉弁機構が故障部位であると判定する。

なお、ステップＳ３２による故障部位の判定結果は、メモリに記憶させておき、当該メモリの情報を修理作業者が確認できるようにすれば、故障部位を修理作業者へ報知できる。

以上により、本実施形態によれば、複数種類の噴射率パラメータの学習値ｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘうち、異常値であると判定された学習値の組み合わせに基づき故障部位を判定するので、故障部位の特定を高精度で実現できる。

また、これらの学習値の異常有無に基づき、エンジン出力異常に陥る可能性の高いことを事前に報知するので、エンジン出力異常に陥ることを未然に防止できる。

また、ステップＳ３０にて学習値が異常であると判定された場合に限り、ステップＳ３２による故障部位の判定処理を実施するので、その故障部位判定を実施する機会を減らすことができるので、マイクロコンピュータの演算処理負荷を軽減できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記実施形態では、噴射開始指令時期ｔ１から噴射開始時期Ｒ１までの遅れ時間を、噴射率パラメータの噴射開始遅れ時間ｔｄとして学習している。この変形例として、噴射開始指令時期ｔ１から変化点Ｐ０が現れるまでの時間に基づき、噴射開始指令時期ｔ１から開弁作動開始するまでの遅れ時間を算出し、その遅れ時間を、噴射率パラメータの噴射開始遅れ時間として学習してもよい。なお、上記開弁作動開始とは、制御弁１４の作動開始を意味しており、制御弁１４の作動開始に伴い燃圧波形に表れる変化点Ｐ０を検出することで、開弁作動開始の時期を算出できる。

・上記実施形態では、噴射終了指令時期ｔ２から閉弁作動開始時期Ｒ２３までの遅れ時間を、噴射率パラメータの噴射終了遅れ時間ｔｅとして学習している。この変形例として、噴射終了指令時期ｔ２から噴射終了時期Ｒ４までの遅れ時間を、噴射率パラメータの噴射終了遅れ時間として学習してもよい。

・図７のステップＳ３２の故障部位判定に用いる噴射率パラメータの学習値として、噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘに基づき算出した噴射量を採用してもよい。また、このように算出した噴射量の噴射指令期間Ｔｑに対する比率を、ステップＳ３２の故障部位判定に用いる噴射率パラメータの学習値として採用してもよい。

・図１に示す上記実施形態では、燃圧センサ２０を燃料噴射弁１０に搭載しているが、コモンレール４２の流出口４２ａから噴孔１１ｂに至るまでの燃料供給経路内に燃圧センサを配置してもよい。よって、例えばコモンレール４２と燃料噴射弁１０とを接続する高圧配管４２ｂに燃圧センサを搭載してもよい。また、コモンレール４２に燃圧センサ２０を配置してもよいし、燃料ポンプ４１の吐出口からコモンレール４２にいたるまでの燃料供給経路内に燃圧センサを配置してもよい。

１０…燃料噴射弁、２０…燃圧センサ、４２…コモンレール（蓄圧容器）、Ｓ１０…燃圧波形検出手段、３１…噴射率パラメータ算出手段、Ｓ３０…異常判定手段、Ｓ３２…故障部位判定手段、ｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘ…複数種類の噴射率パラメータ。

Claims (12)

1. 蓄圧容器で蓄圧した燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記蓄圧容器の吐出口から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路に配置され、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、
   を備えた燃料噴射システムに適用され、
   前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を表した燃圧波形を検出する燃圧波形検出手段と、
   検出した前記燃圧波形に基づき、その燃圧波形に対応する噴射率波形を特定するのに要する複数種類の噴射率パラメータを算出する噴射率パラメータ算出手段と、
   前記噴射率パラメータの各々について異常値であるか否かを判定する異常判定手段と、
   前記複数種類の噴射率パラメータのうち、前記異常判定手段により異常値であると判定された噴射率パラメータの組み合わせに基づき、前記燃料噴射システムの故障部位を判定する故障部位判定手段と、
   を備え、
   前記複数種類の噴射率パラメータには、噴射率の上昇速度、噴射率の下降速度、及び最大噴射率の３種類が少なくとも含まれており、
   前記故障部位判定手段は、
   前記上昇速度及び前記下降速度が異常に遅く、かつ、前記最大噴射率が異常に小さいと前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料噴射弁の噴孔が詰まる故障であるとみなして、前記噴孔が前記故障部位であると判定することを特徴とする燃料噴射システムの故障部位判定装置。
2. 噴射開始を指令してから前記燃料噴射弁が開弁作動を開始するまで又は実際に噴射が開始されるまでを噴射開始遅れ時間とし、噴射終了を指令してから前記燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでを噴射終了遅れ時間とした場合において、
   前記故障部位判定手段は、
   前記噴射開始遅れ時間及び前記噴射終了遅れ時間の少なくとも１つが異常値ではないと前記異常判定手段により判定されていることを条件として、前記噴孔が前記故障部位であると判定することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システムの故障部位判定装置。
3. 噴射開始を指令してから前記燃料噴射弁が開弁作動を開始するまで又は実際に噴射が開始されるまでを噴射開始遅れ時間とした場合において、
   前記複数種類の噴射率パラメータには、前記噴射開始遅れ時間及び噴射率の上昇速度の２種類が少なくとも含まれており、
   前記故障部位判定手段は、
   前記上昇速度が異常に遅く、かつ、前記噴射開始遅れ時間が異常に長いと前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料噴射弁を開弁作動させるアクチュエータの駆動力が低下している故障であるとみなして、前記アクチュエータが前記故障部位であると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射システムの故障部位判定装置。
4. 蓄圧容器で蓄圧した燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記蓄圧容器の吐出口から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路に配置され、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、
   を備えた燃料噴射システムに適用され、
   前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を表した燃圧波形を検出する燃圧波形検出手段と、
   検出した前記燃圧波形に基づき、その燃圧波形に対応する噴射率波形を特定するのに要する複数種類の噴射率パラメータを算出する噴射率パラメータ算出手段と、
   前記噴射率パラメータの各々について異常値であるか否かを判定する異常判定手段と、
   前記複数種類の噴射率パラメータのうち、前記異常判定手段により異常値であると判定された噴射率パラメータの組み合わせに基づき、前記燃料噴射システムの故障部位を判定する故障部位判定手段と、
   を備え、
   噴射開始を指令してから前記燃料噴射弁が開弁作動を開始するまで又は実際に噴射が開始されるまでを噴射開始遅れ時間とした場合において、
   前記複数種類の噴射率パラメータには、前記噴射開始遅れ時間及び噴射率の上昇速度の２種類が少なくとも含まれており、
   前記故障部位判定手段は、
   前記上昇速度が異常に遅く、かつ、前記噴射開始遅れ時間が異常に長いと前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料噴射弁を開弁作動させるアクチュエータの駆動力が低下している故障であるとみなして、前記アクチュエータが前記故障部位であると判定することを特徴とする燃料噴射システムの故障部位判定装置。
5. 噴射終了を指令してから前記燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでを噴射終了遅れ時間とした場合において、
   前記故障部位判定手段は、
   前記噴射終了遅れ時間、噴射率の下降速度、及び最大噴射率の少なくとも１つが異常値ではないと前記異常判定手段により判定されていることを条件として、前記アクチュエータが前記故障部位であると判定することを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料噴射システムの故障部位判定装置。
6. 噴射終了を指令してから前記燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでを噴射終了遅れ時間とした場合において、
   前記複数種類の噴射率パラメータには、前記噴射終了遅れ時間及び噴射率の下降速度の２種類が少なくとも含まれており、
   前記故障部位判定手段は、
   前記下降速度が異常に速く、かつ、前記噴射終了遅れ時間が異常に短いと前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料通路が詰まって通路断面が縮小する故障であるとみなして、前記燃料通路が前記故障部位であると判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射システムの故障部位判定装置。
7. 蓄圧容器で蓄圧した燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記蓄圧容器の吐出口から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路に配置され、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、
   を備えた燃料噴射システムに適用され、
   前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を表した燃圧波形を検出する燃圧波形検出手段と、
   検出した前記燃圧波形に基づき、その燃圧波形に対応する噴射率波形を特定するのに要する複数種類の噴射率パラメータを算出する噴射率パラメータ算出手段と、
   前記噴射率パラメータの各々について異常値であるか否かを判定する異常判定手段と、
   前記複数種類の噴射率パラメータのうち、前記異常判定手段により異常値であると判定された噴射率パラメータの組み合わせに基づき、前記燃料噴射システムの故障部位を判定する故障部位判定手段と、
   を備え、
   噴射終了を指令してから前記燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでを噴射終了遅れ時間とした場合において、
   前記複数種類の噴射率パラメータには、前記噴射終了遅れ時間及び噴射率の下降速度の２種類が少なくとも含まれており、
   前記故障部位判定手段は、
   前記下降速度が異常に速く、かつ、前記噴射終了遅れ時間が異常に短いと前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料通路が詰まって通路断面が縮小する故障であるとみなして、前記燃料通路が前記故障部位であると判定することを特徴とする燃料噴射システムの故障部位判定装置。
8. 噴射開始を指令してから前記燃料噴射弁が開弁作動を開始するまで又は実際に噴射が開始されまでを噴射開始遅れ時間とした場合において、
   前記故障部位判定手段は、
   前記噴射開始遅れ時間、噴射率の上昇速度、及び最大噴射率の少なくとも１つが異常値ではないと前記異常判定手段により判定されていることを条件として、前記燃料通路が前記故障部位であると判定することを特徴とする請求項６又は７に記載の燃料噴射システムの故障部位判定装置。
9. 噴射終了を指令してから前記燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでを噴射終了遅れ時間とした場合において、
   前記複数種類の噴射率パラメータには、前記噴射終了遅れ時間及び噴射率の下降速度の２種類が少なくとも含まれており、
   前記故障部位判定手段は、
   噴射率の下降が開始されないことに起因して前記噴射終了遅れ時間及び前記下降速度が算出不能であると前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料噴射弁の閉弁機構が故障して燃料が噴放しになっているとみなして、前記閉弁機構が前記故障部位であると判定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の燃料噴射システムの故障部位判定装置。
10. 蓄圧容器で蓄圧した燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    前記蓄圧容器の吐出口から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路に配置され、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、
    を備えた燃料噴射システムに適用され、
    前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を表した燃圧波形を検出する燃圧波形検出手段と、
    検出した前記燃圧波形に基づき、その燃圧波形に対応する噴射率波形を特定するのに要する複数種類の噴射率パラメータを算出する噴射率パラメータ算出手段と、
    前記噴射率パラメータの各々について異常値であるか否かを判定する異常判定手段と、
    前記複数種類の噴射率パラメータのうち、前記異常判定手段により異常値であると判定された噴射率パラメータの組み合わせに基づき、前記燃料噴射システムの故障部位を判定する故障部位判定手段と、
    を備え、
    噴射終了を指令してから前記燃料噴射弁が閉弁作動を開始するまで又は実際に噴射が終了するまでを噴射終了遅れ時間とした場合において、
    前記複数種類の噴射率パラメータには、前記噴射終了遅れ時間及び噴射率の下降速度の２種類が少なくとも含まれており、
    前記故障部位判定手段は、
    噴射率の下降が開始されないことに起因して前記噴射終了遅れ時間及び前記下降速度が算出不能であると前記異常判定手段により判定された場合には、前記燃料噴射弁の閉弁機構が故障して燃料が噴放しになっているとみなして、前記閉弁機構が前記故障部位であると判定することを特徴とする燃料噴射システムの故障部位判定装置。
11. 噴射開始を指令してから前記燃料噴射弁が開弁作動を開始するまで又は実際に噴射が開始されまでを噴射開始遅れ時間とした場合において、
    前記故障部位判定手段は、
    前記噴射開始遅れ時間、噴射率の上昇速度、及び最大噴射率の少なくとも１つが異常値ではないと前記異常判定手段により判定されていることを条件として、前記閉弁機構が前記故障部位であると判定することを特徴とする請求項９又は１０に記載の燃料噴射システムの故障部位判定装置。
12. 前記複数種類の噴射率パラメータの少なくとも１つが前記異常判定手段により異常値であると判定されたことを条件として、前記故障部位判定手段による前記判定を実施することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の燃料噴射システムの故障部位判定装置。

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