JP5558205B2 - 燃料温度センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄圧式燃料噴射装置に設けられた燃料温度センサの異常の有無を診断するための燃料温度センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置に関するものである。
従来、ディーゼルエンジンをはじめとする内燃機関の気筒内に燃料を噴射する装置として、複数の燃料噴射弁が接続されるとともに高圧燃料を一時的に蓄積するコモンレールを備え、高圧燃料が各燃料噴射弁に供給された状態で燃料噴射弁の通電制御を行うことによって、燃料の緻密な噴射を可能とした蓄圧式燃料噴射装置が用いられている。
この蓄圧式燃料噴射装置においては、燃料タンク内の燃料が低圧ポンプによって高圧ポンプに圧送されるとともに高圧ポンプによって加圧されてコモンレールに圧送され、各燃料噴射弁に高圧の燃料が供給される。この状態で燃料噴射弁への通電を制御することによって燃料噴射弁の開弁時期及び開弁時間が制御され、内燃機関への様々な燃料噴射パターンが実現される。
燃料噴射弁に供給される燃料の圧力はコモンレール内の圧力（以下「レール圧」と称する。）を調節することによって制御される。レール圧は、高圧ポンプの加圧室に供給する燃料の流量を調節することでコモンレールへの高圧燃料の圧送量を調節したり、あるいは、コモンレールから燃料低圧領域へ排出する燃料の流量を調節したり、さらには、これらの制御を併用したりすることによって調節される。
ところで、一般に、蓄圧式燃料噴射装置には燃料温度センサが設けられており、その検出値が様々な演算処理に用いられるようになっている。したがって、燃料温度センサが何らかの原因で異常が生じると、燃料温度センサによる検出値と現在の燃料温度とにズレが生じて、燃料温度を用いた様々な演算処理の精度を低下させるおそれがある。
そこで、蓄圧式燃料噴射装置に設けられた燃料温度センサの異常診断を実行可能な制御装置が開示されている。具体的には、内燃機関の運転時における燃料温度の変化を考慮して所定の上限値及び下限値を設定し、燃料温度センサの検出値が上限値及び下限値で挟まれる範囲（通常温度範囲）から外れて推移したときに、燃料温度センサに異常が生じていると判断する制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１７０３２７号公報 （段落［００３１］〜［００３９］、図３）
特許文献１の制御装置は、燃料温度センサの検出値が通常温度範囲から外れて推移していることを捉えて燃料温度センサに異常が生じたことを判断するものである。しかしながら、燃料温度センサの異常の原因は様々であって、例えば燃料温度センサの検出値が所定の値でフリーズしてしまうような異常もある。燃料温度センサによる検出値が通常温度範囲内でフリーズしてしまった場合等、燃料温度センサの検出値が通常温度範囲に収まりながらも燃料温度センサによる検出値と実際の燃料温度とにズレが生じるような異常が生じた場合、特許文献１の制御装置ではその異常を検出することができない。
また、蓄圧式燃料噴射装置内の燃料温度は、内燃機関の運転状態や外気温等といった様々な要因の影響を受けることがあり、内燃機関の運転時において燃料温度は比較的広い範囲で変化する。そのため、特許文献１のように、内燃機関の運転時における燃料温度の変化を考慮して通常温度範囲を設定するとなると、設定される通常温度範囲を比較的広く設定せざるを得ない。そうすると、例えば燃料温度センサの検出値が所定の値でフリーズするような異常が生じるとしても、その検出値が通常温度範囲内でフリーズしやすいとも考えられ、やはり、燃料温度センサの異常を検出できないおそれがある。
特許文献１に記載された方法以外にも、燃料温度センサの異常診断方法として、例えば、始動時において、内燃機関の冷却水の水温センサと比較する方法もある。しかしながら、この診断方法では、燃料温度センサの検出値がフリーズしたときの値が内燃機関の始動時における冷却水温度付近であった場合には、燃料温度センサの異常を検出することができない。
さらに、燃料温度センサから出力される電圧がゼロであったり、あるいは、最大値となったりしたときに、燃料温度センサに異常が生じていると判断する方法もある。しかしながら、このような異常診断方法では、燃料温度センサに信号を送受信する回路の断線やバッテリーショート等の確認はできるものの、燃料温度センサによってある一定の温度が継続的に検出されるような異常については検出することができない。
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、燃料温度の変化に応じて燃料の粘性が変化してレール圧の減圧特性が変化することに着目し、レール圧が燃料温度の検出値から想定される圧力低下速度に応じて低下しているか否かを判断することにより、上述した問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、蓄圧式燃料噴射装置に設けられた燃料温度センサに異常が生じた場合に、その異常を確実に検出することができる燃料温度センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。
本発明によれば、燃料を加圧して圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプから圧送される燃料を蓄積するコモンレールと、コモンレールに蓄積された燃料を内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射弁と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置に設けられる燃料温度センサの異常診断を行うための燃料温度センサの異常診断装置において、燃料温度センサの信号に基づいて燃料温度を検出する燃料温度検出手段と、コモンレール内の圧力を検出する圧力検出手段と、コモンレール内の目標圧力を設定する目標圧力設定手段と、内燃機関の気筒に噴射する燃料の目標噴射量を演算する目標噴射量演算手段と、コモンレールに圧送される燃料の流量を調節する流量制御弁の開度を目標圧力及び目標噴射量に基づいて制御する流量制御弁制御手段と、目標噴射量がゼロになりかつ流量制御弁が閉じられた基準時以降、コモンレールに連通する燃料高圧領域からの燃料リークに起因して低下するコモンレール内の圧力が、燃料温度の検出値から想定される圧力低下速度に応じて低下しているか否かを判断することにより、燃料温度センサの異常の有無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温度センサの異常診断装置が提供され、上述した課題を解決することができる。
また、本発明の燃料温度センサの異常診断装置を構成するにあたり、異常判定手段は、燃料温度の検出値から想定される圧力低下速度に相関する基準値と、基準値に対応する値であって圧力検出手段で検出される圧力の推移に基づいて得られる値と、の差分が所定の閾値以上であるときに異常があると判定することが好ましい。
また、本発明の燃料温度センサの異常診断装置を構成するにあたり、基準値は、基準時から所定時間経過後のコモンレール内の圧力の値であり、異常判定手段は、燃料温度の検出値、基準時におけるコモンレール内の圧力、及び所定時間の長さに基づいて基準値を算出することが好ましい。
また、本発明の燃料温度センサの異常診断装置を構成するにあたり、基準値は、基準時からコモンレール内の圧力が所定圧力となるまでに要した時間であり、異常判定手段は、燃料温度の検出値、基準時のコモンレール内の圧力、及び所定圧力の値に基づいて基準値を算出することが好ましい。
また、本発明の燃料温度センサの異常診断装置を構成するにあたり、基準値は、基準時から所定時間内に低下するコモンレール内の圧力の低下速度の値であり、異常判定手段は、燃料温度の検出値、基準時におけるコモンレール内の圧力、及び所定時間の長さに基づいて基準値を算出することが好ましい。
また、本発明の燃料温度センサの異常診断装置を構成するにあたり、異常判定手段は、基準時におけるコモンレール内の圧力が所定値未満である場合には、異常診断を中止することが好ましい。
また、本発明の燃料温度センサの異常診断装置を構成するにあたり、目標圧力設定手段は、目標噴射量がゼロになった後、目標圧力を所定の開始値に設定するとともにコモンレール内の圧力が開始値になった後に目標圧力を小さくするようになっており、異常判定手段は、コモンレール内の圧力が開始値となった時点を基準時として判定を行うことが好ましい。
また、本発明の燃料温度センサの異常診断装置を構成するにあたり、蓄圧式燃料噴射装置が、コモンレールから燃料を排出するための圧力制御弁を備える場合において、異常判定手段は、目標噴射量がゼロになりかつ流量制御弁及び圧力制御弁が閉じられたときを基準時として判定を行うことが好ましい。
また、本発明の別の態様は、燃料を加圧して圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプから圧送される燃料を蓄積するコモンレールと、コモンレールに蓄積された燃料を内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射弁と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置に設けられる燃料温度センサの異常の有無を診断するための燃料温度センサの異常診断装置において、燃料温度センサの信号に基づいて燃料温度を検出する燃料温度検出手段と、コモンレール内の圧力を検出する圧力検出手段と、コモンレール内の目標圧力を設定する目標圧力設定手段と、内燃機関の気筒に噴射する燃料の目標噴射量を演算する目標噴射量演算手段と、コモンレールに圧送される燃料の流量を調節する流量制御弁の開度を目標圧力及び目標噴射量に基づいて制御する流量制御弁制御手段と、コモンレール内の圧力を微小量低下させる制御を行う圧力低下制御手段と、目標噴射量がゼロになりかつ流量制御弁が閉じられた基準時以降、圧力低下制御手段の制御に起因して低下するコモンレール内の圧力が、燃料温度の検出値から想定される圧力低下速度に応じて低下しているか否かを判断することにより、燃料温度センサの異常の有無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温度センサの異常診断装置である。
また、本発明のさらに別の態様は、上述したいずれかの燃料温度センサの異常診断装置と、燃料を加圧して圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプから圧送される燃料を蓄積するコモンレールと、コモンレールに蓄積された燃料を内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射弁と、燃料の温度を測定するための燃料温度センサと、高圧ポンプに送られる燃料の流量を調節する流量制御弁と、を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置である。
本発明の燃料温度センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置によれば、燃料温度の変化に応じて燃料の粘性が変化してレール圧の減圧特性が変化することを利用して、燃料温度の検出値から想定される圧力低下速度に応じてレール圧が低下しているか否かを判断することで、燃料温度センサの異常の有無を確実に判定することができる。その結果、燃料温度センサのセンサ信号を用いて行われるさまざまな制御が適切に行われるようになる。
本発明の実施の形態に係る蓄圧式燃料噴射装置の構成例を示す図である。 燃料温度と燃料の粘度の関係について説明するための図である。 第１の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断装置の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断方法の第１の例を説明するためのタイムチャート図である。 第１の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断方法を説明するためのフローチャート図である。 第１の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断方法の判定開始条件成立を検出する方法を説明するためのフローチャート図である。 燃料温度センサの異常診断方法の第１の例の異常判定方法を説明するためのフローチャート図である。 第１の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断方法の第２の例を説明するためのタイムチャート図である。 燃料温度センサの異常診断方法の第２の例の異常判定方法を説明するためのフローチャート図である。 第１の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断方法の第３の例を説明するためのタイムチャート図である。 燃料温度センサの異常診断方法の第３の例の異常判定方法を説明するためのフローチャート図である。 第２の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断方法を説明するためのタイムチャート図である。 第２の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断方法の判定開始条件成立を検出する方法を説明するためのフローチャート図である。 第３の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断装置の構成例を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断方法を説明するためのタイムチャート図である。 第３の実施の形態に係る燃料温度センサの異常診断方法を説明するためのフローチャート図である。
以下、図面を参照して、本発明の燃料温度センサの異常診断装置及び蓄圧式燃料噴射装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、係る実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
［第１の実施の形態］
１．蓄圧式燃料噴射装置
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る蓄圧式燃料噴射装置５０の全体的構成の一例を示している。この蓄圧式燃料噴射装置５０は、車両に搭載された内燃機関（本実施形態ではディーゼルエンジン）の気筒内に燃料を噴射するための装置であり、燃料タンク１と、低圧ポンプ２と、高圧ポンプ５と、コモンレール１０と、燃料噴射弁１３と、制御装置７０等を備えている。このような蓄圧式燃料噴射装置５０の基本的な構成は従来公知のものであり、その構成の一部が異なっていても構わない。
本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０において、低圧ポンプ２と高圧ポンプ５のカム室１６、高圧ポンプ５のカム室１６と高圧ポンプ５の加圧室５ａは、それぞれ低圧燃料通路１８ａ、１８ｂで連通している。また、高圧ポンプ５の加圧室５ａとコモンレール１０、コモンレール１０と燃料噴射弁１３は、それぞれ高圧燃料通路３７、３９で連通している。さらに、高圧ポンプ５や燃料噴射弁１３には、燃料を燃料タンク１に戻すためのリターン配管３０ａ、３０ｂが接続されている。
低圧ポンプ２は、燃料タンク１内の燃料を吸い上げ高圧ポンプ５の加圧室５ａに燃料を供給する。また、高圧ポンプ５は、加圧室５ａ内の燃料をプランジャ７によって加圧し、燃料吐出弁９を介してコモンレール１０に圧送する。
低圧燃料通路１８ｂには、加圧室５ａに供給される燃料の流量を調整する流量制御弁８が備えられている。流量制御弁８は、例えば、供給される電流値の大きさによって弁体のストローク量が調節され、燃料が通過するポートの面積を可変とする電磁比例式制御弁が用いられる。本実施形態では、非通電状態で燃料の流路が全閉となるノーマルクローズ型の流量制御弁８が用いられている。ただし、非通電状態で燃料の流路が全開となるノーマルオープン型の流量制御弁であってもよい。流量制御弁８を制御することによって加圧室５ａに供給される燃料の流量が調節され、コモンレール１０に圧送される高圧燃料の流量が調節される。
流量制御弁８よりも上流側にはオーバーフローバルブ１４が接続されており、低圧ポンプ２によって圧送される燃料の圧力が所定の圧力に調節されるようになっている。オーバーフローバルブ１４は、燃料の圧力が所定の開弁圧以上のときに開弁する構成のものであってもよいし、オーバーフローバルブ１４の前後の差圧を所定値に維持する構成のものであってもよい。オーバーフローした燃料はリターン配管３０ａを介して燃料タンク１に戻される。
また、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０においては、低圧燃料通路１８ｂに燃料温度センサ２５が設けられている。燃料温度センサ２５のセンサ信号は制御装置７０に送られ、制御装置７０ではセンサ信号に基づいて燃料温度を検出する（以下、燃料温度センサのセンサ信号に基づいて検出される燃料温度を「検出温度」と称する。）。燃料温度センサ２５の配置位置は低圧燃料通路１８ｂに限られず、燃料が流通する領域であればどの位置に設けられていても構わない。
コモンレール１０は、高圧ポンプ５から圧送される高圧燃料を一時的に蓄積し、複数の燃料噴射弁１３に対して燃料を供給する。コモンレール１０には、安全弁１２が備えられたリターン通路３０ｃ及びレール圧を検出するための圧力センサ２１が取り付けられている。圧力センサ２１のセンサ信号は制御装置７０に送られ、制御装置７０ではセンサ信号に基づいてレール圧が検出される。圧力センサ２１は、コモンレール１０に設けられていなくてもよく、コモンレール１０に連通し、高圧燃料が流通する位置であれば別の位置でも構わない。
燃料噴射弁１３は、噴射孔が設けられたノズルボディと、噴射孔を閉塞するニードル弁と、ニードル弁の後端側に作用する背圧を制御することによってニードル弁の進退移動を制御する背圧制御部とを備えている。この燃料噴射弁１３は、背圧制御弁への通電制御によってニードル弁の後端側に作用する背圧が逃されて、噴射孔が開かれているときに燃料噴噴射弁１３から燃料が噴射される。背圧制御部への通電制御によってニードル弁の後端側から排出される燃料は、リターン配管３０ｂを介して燃料タンク１に戻される。
本実施形態では、背圧制御部として電磁ソレノイドが備えられた電磁弁型の燃料噴射弁１３が用いられている。この燃料噴射弁１３は、ニードル弁やニードル弁に当接するバルブピストンの摺動部分の間隙を介して高圧状態の燃料が燃料低圧領域にリークする構造を有している（以下、この燃料リークを「静的リーク」と称する。）。すなわち、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０では、燃料噴射弁１３の静的リークによって、流量制御弁８や燃料噴射弁１３が閉じられている場合であってもレール圧が低下するようになっている。静的リークによって燃料低圧領域にリークする燃料は、リターン配管３０ｂを介して燃料タンク１に戻される。背圧制御部としてピエゾアクチュエータが備えられた電歪型の燃料噴射弁であってもよい。
ここで、図２に示すように、燃料は、温度が高くなるほどその粘度が低下する性質を有している。燃料の粘性が変化すると、同じ圧力の燃料が同じ通過面積の流路を通過する際に、そこを通過する燃料の流量が変化する。このような燃料の粘性の違いによる燃料の流量の差は、通過面積が小さいほど顕著に現れる。燃料噴射弁１３の静的リークを生じさせる間隙は非常に狭いものであり、燃料の粘性の違いによって静的リーク量に差が生じやすくなっている。
２．制御装置（燃料温度センサの異常診断装置）
図３は、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０の制御装置７０の構成のうち、燃料温度センサの異常診断に関連する部分を機能的なブロックで表したブロック図を示している。つまり、制御装置７０が本実施形態の燃料温度センサ２５の異常診断装置として構成される。
この制御装置７０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に構成されており、燃料温度検出手段７１と、圧力検出手段７２と、目標噴射量演算手段７３と、目標圧力設定手段７４と、燃料噴射弁制御手段７５と、流量制御弁制御手段７６と、異常判定手段７７とを備えている。これらの各手段は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものである。
また、図示しないものの、制御装置７０は、車両に備えられたアクセルセンサ、エンジンに備えられた回転数センサやクランク角センサ等から出力されるセンサ信号や、その他のエンジンの運転状態に関する情報を読込んで、アクセル操作量Accや機関回転数Ne、クランク角θc等を検出可能になっている。さらに、制御装置７０には図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶手段が備えられており、読込まれる各種の情報や、各手段での演算結果が記憶される。
燃料温度検出手段７１は、燃料温度センサ２５のセンサ信号を読込み、検出温度Tsensorを継続的に求めるように構成されている。求められる検出温度Tsensorは燃料温度センサ２５が配置された位置における低圧の燃料の温度ではあるが、この値はコモンレール１０内の燃料温度と相関関係を有する値である。圧力検出手段７２は、圧力センサ２１のセンサ信号を読込み、レール圧Prail_actを検出するように構成されている。
目標噴射量演算手段７３は、機関回転数Neやアクセル操作量Accを読込み、マップ情報に基づいて、内燃機関の気筒内に噴射する燃料の目標噴射量Qtgtを求めるように構成されている。目標噴射量演算手段７３は、目標噴射量Qtgtがゼロとなったときには、内燃機関が燃料無噴射状態となっていることを示す信号を異常判定手段７７に対して送るように構成されている。内燃機関の燃料無噴射状態は、主として、アクセルペダルの踏込が解除された場合に発生する。
目標圧力設定手段７４は、目標噴射量Qtgt及び機関回転数Neを読込み、マップ情報に基づいてレール圧の目標値（以下、単に「目標レール圧」と称する。）Prail_tgtを求めるように構成されている。また、目標圧力設定手段７４は、目標噴射量Qtgtがゼロとなったときには、目標レール圧Prail_tgtを無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に設定するようになっている。無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0は固定値であってもよいし、機関回転数Neに応じて随時変更されるようになっていてもよい。
燃料噴射弁制御手段７５は、目標噴射量Qtgtやレール圧Prail_actを読込み、マップ情報に基づいて燃料噴射弁１３の通電時間を求め、クランク角θcに応じた噴射タイミングに合わせて燃料噴射弁１３の通電制御を行うように構成されている。
流量制御弁制御手段７６は、レール圧Prail_actや目標レール圧Prail_tgt、目標噴射量Qtgtを読込み、レール圧Prail_actが目標レール圧Prail_tgtとなるように流量制御弁８の開度をフィードバック制御するように構成されている。このような流量制御弁制御手段７６では、目標噴射量Qtgtがゼロとなったときには目標レール圧Prail_tgtが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0まで低下するため、流量制御弁８は閉じられることとなる。そして、流量制御弁制御手段７６は、流量制御弁８を閉じたときには、流量制御弁８が閉弁状態となったことを示す信号を、異常判定手段７７に対して送るように構成されている。なお、目標噴射量Qtgtがゼロとなったときに流量制御弁８のフィードバック制御を解除するとともに、流量制御弁８を強制的に閉弁するように制御を行うようにしてもよい。
異常判定手段７７は、目標噴射量Qtgtがゼロになりかつ流量制御弁８が閉じられた基準時以降、燃料噴射弁１３の静的リークに起因して低下するレール圧が、検出温度Tsensorから想定される圧力低下速度に応じて低下しているか否かを判断することで、燃料温度センサ２５の異常診断を行うように構成されている。
本実施形態において、上述の通り検出温度Tsensorがコモンレール１０内の温度と相関関係にあることや、燃料温度の変化に応じて燃料の粘性が変化して燃料噴射弁１３の静的リークに起因するレール圧Prail_actの減圧特性が変化することに着目すると、圧力検出手段７２で検出されるレール圧Prail_actは、実燃料温度Tactに応じた推移を示すこととなる。本実施形態の異常判定手段７７は、検出温度Tsensorから想定されるレール圧の低下速度に相関する基準値と、この基準値に対応する値であって圧力検出手段７２で検出されるレール圧Prail_actの推移に基づいて得られる値との差分が所定の閾値αを超えるときに、燃料温度センサ２５に異常が有ると判定するように構成されている。
（１）燃料温度センサの異常診断の第１の例
図４は、本実施形態の燃料温度センサ２５の異常診断方法の第１の例を説明するためのタイムチャートである。この第１の例では、基準値として、目標噴射量Qtgtがゼロになりかつ流量制御弁８が閉じられた基準時t1から所定時間TimerXを経過した後のレール圧の想定値（基準圧力値）Xprailが用いられている。
レール圧Prail_actの減圧特性は燃料の温度やその時のレール圧Prail_actによって異なるが、燃料温度センサ２５による検出温度Tsensorとコモンレール１０内の燃料の温度とは相関関係があるため、これらはあらかじめ実験等によって求めることができる。基準圧力値Xprailは、検出温度Tsensor、基準時t1でのレール圧の開始値Prail_act1、及び比較するレール圧Prail_act2を求めるまでの所定時間TimerXの長さに基づいてマップ計算により求められる。所定時間TimerXの長さが一定であれば、基準圧力値Xprailの算出の際に考慮すべきパラメータが検出温度Tsensor及びレール圧の開始値Prail_act1のみになるため、演算処理の負荷が軽減される。
図４において、点線Tが目標レール圧Prail_tgtを示し、実線Aが、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorと一致している場合のレール圧Prail_actの推移を示している。また、破線Bが、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも低い場合のレール圧Prail_actの推移を示し、一点鎖線C及び二点鎖線Dが、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも高い場合のレール圧Prail_actの推移を示している。
基準時t1の時点で目標噴射量Qtgtがゼロになり、目標レール圧Prail_tgtが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に向けて低下させられて流量制御弁８が閉弁状態となると、異常判定手段７７は、レール圧の開始値Prail_act1及び検出温度Tsensorを読込む。そして、異常判定手段７７は、基準時t1から所定時間TimerXが経過したt2の時点におけるレール圧Prail_act2を読込み、レール圧の開始値Prail_act1及び検出温度Tsensorから想定される基準圧力値Xprailと、t2の時点で得られたレール圧Prail_act2との差分ΔPが所定の閾値α以下になっているか否かを判別する。
例えば、検出温度Tsensorが実燃料温度Tactよりも高くなる方向にズレている場合、すなわち、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも低い場合には、t2の時点でのレール圧Prail_act2が基準圧力値Xprailよりも大きくなる（破線B）。一方、検出温度Tsensorが実燃料温度Tactよりも低くなる方向にズレている場合、すなわち、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも高い場合には、t2の時点でのレール圧Prail_act2が基準圧力値Xprailよりも小さくなる（一点鎖線C及び二点鎖線D）。燃料温度センサ２５による検出温度Tsensorと実燃料温度Tactとの誤差が大きいほど、t2の時点でのレール圧Pact_rail2と基準圧力値Xprailとの差分ΔPは大きくなるため、異常判定手段７７は、差分ΔPが閾値αを超える場合には燃料温度センサ２５の異常が生じていると判定する。
所定時間TimerXは、燃料噴射弁１３の静的リークの流量に応じて、レール圧Prail_actの低下速度の差異を十分に確認できるような時間に適宜設定される。所定時間TimerXは可変値であってもよいし、固定値であってもよい。また、閾値αは、検出温度Tsensorと実燃料温度Tactとの許容誤差に応じて適宜設定することができる。
また、燃料温度センサ２５の異常の有無を判定する際に、t2の時点でのレール圧Prail_act2と基準圧力値Xprailとの大小関係をも判断するようにすれば、検出温度Tsensorが実燃料温度Tactよりも高くなる方向にズレているのか、あるいは、低くなる方向にズレているのかについても判定することができる。
また、この異常診断方法の第１の例によって燃料温度センサ２５の異常の有無を判定するにあたり、基準時t1でのレール圧の開始値Prail_act1が低すぎると、燃料の粘性の違いによるレール圧の低下量の差が現れにくくなる。そのため、レール圧の開始値Prail_act1が所定値Prail_init0未満のときには、異常判定手段７７が異常診断を中止するように設定することが好ましい。
また、異常診断方法の第１の例を実行する際に、求められる基準圧力値Xprailと無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0との差分ΔP1が小さすぎると、所定時間TimerXが経過する前にレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達してしまい（図４の二点鎖線D）、レール圧Prail_actを維持するために流量制御弁８が開かれてしまうため、誤診断が生じるおそれがある。そのため、基準圧力値Xprailは少なくとも設定される無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0よりも閾値α以上大きい値に設定されるようにする。
ただし、設定される無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0が機関回転数Neに応じて随時変更されるようになっている場合には、設定され得る最大の無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0MAXよりも閾値α以上大きい値に基準圧力値Xprailが設定されるようにすることで、機関回転数Neの変動にかかわらず誤診断が生じないようにすることができる。また、このように設定されていれば、制御装置７０の負荷の軽減にもつながる。
なお、所定時間TimerXの経過前にレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達してしまうことによる誤診断を防ぐためには、基準時t1以降のレール圧Prail_actの推移を監視し、所定時間TimerXの経過前にレール圧Prail_actが無噴射レール圧Prail_tgt_q0に到達した場合に、異常判定手段７７による異常診断を中止するように設定することもできる。
次に、制御装置７０によって実行される燃料温度センサ２５の異常診断方法の第１の例を、図５〜図７のフローチャートに基づいて説明する。
まず、図５のステップＳ１において、燃料温度センサ２５の診断開始条件の成立を検出する。図６は、ステップＳ１の具体的なフローの一例を示している。
図６のステップＳ１１では、まず、制御装置７０は目標噴射量Qtgtを読み込み、目標噴射量Qtgtがゼロであるか否かを判別する。目標噴射量QtgtがゼロになるまではステップＳ１１が繰り返される。
ステップＳ１１において目標噴射量Qtgtがゼロであると判別されるとステップＳ１２に進み、制御装置７０は無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0を算出して目標レール圧Prail_tgtの設定を行い、次いで、ステップＳ１３において流量制御弁８が全閉状態となったか否かを判別する。通常、目標レール圧Prail_tgtが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に設定されたことに伴って流量制御弁８は全閉状態に制御されるため、流量制御弁８が全閉状態になったと判別されるまでステップＳ１３が繰り返される。
流量制御弁８が全閉状態となると、ステップＳ１４において、制御装置７０はこのときのレール圧Prail_actを検出し、開始値Prail_act1として記憶する。次いで、ステップＳ１５において、制御装置７０はレール圧の開始値Prail_act1があらかじめ設定された所定値Prail_init0以上であるか否かを判別する。レール圧の開始値Prail_act1が所定値Prail_init0未満である場合には、燃料の粘性の違いによるレール圧の低下量の違いが現れにくく、誤診断をするおそれがあることから、制御装置７０は燃料温度センサ２５の異常診断を中止する。一方、レール圧の開始値Prail_act1が所定値Prail_init0以上である場合には診断開始条件が成立した状態となったために図５のステップＳ２に進む。
図５のステップＳ２において、制御装置７０はタイマカウントを開始した後、ステップＳ３で検出温度Tsensorを求め、記憶する。その後、ステップＳ４で、制御装置７０は燃料温度センサ２５の異常の有無の判定を行う。
図７は、ステップＳ４の具体的なフローの一例を示している。
図７のステップＳ２１では、まず、制御装置７０はタイマ値が所定時間TimerXを経過したか否かを判別する。所定時間TimerXが経過していない場合にはステップＳ２７に進み、制御装置７０は目標噴射量Qtgtを読み込むとともに目標噴射量Qtgtがゼロのままで維持されているか否かを判別する。目標噴射量Qtgtがゼロ以下であると判別される場合にはステップＳ２８に進み、制御装置７０はレール圧Prail_actを検出するとともにレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達していないかを判別する。
レール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0を超えている場合には異常診断を継続することができるためにステップＳ２１に戻る。一方、ステップＳ２７において目標噴射量Qtgtがゼロでない場合や、ステップＳ２８においてレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達している場合には、制御装置７０は異常診断を中止し、図５のステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ２１においてタイマ値が所定時間TimerXを経過した場合には、ステップＳ２２に進み、制御装置７０はレール圧Prail_act2を検出する。次いで、ステップＳ２３において、制御装置７０は、レール圧の開始値Prail_act1及び検出温度Tsensorに基づいて基準圧力値Xprailをマップ計算により求めた後、ステップＳ２４において、レール圧Prail_act2と基準圧力値Xprailとの差分ΔPが閾値α以下であるか否かを判別する。
差分ΔPが閾値α以下である場合にはステップＳ２５に進み、制御装置７０は燃料温度センサ２５の異常が生じていないと判定する一方、差分ΔPが閾値αを超えている場合にはステップＳ２６に進み、制御装置７０は燃料温度センサ２５の異常が生じていると判定し、異常診断を終了する。
このように行われる燃料温度センサ２５の異常診断方法の第１の例によれば、レール圧の開始値Prail_act1及び検出温度Tsensorの値から推定される所定時間TimerX経過後の基準圧力値Xprailと実際のレール圧Prail_act2との差分ΔPに基づいて、燃料温度センサ２５の検出値の信頼性を判定することができ、燃料温度センサ２５の異常診断を精度よく実行することができる。
なお、この異常診断方法の第１の例の基準値を、所定時間TimerX経過後の基準圧力値Xprailではなく、所定時間TimerXを経過するまでのレール圧の低下量に置き換えても、同様のフローにしたがって異常診断を実行することができる。
（２）燃料温度センサの異常診断の第２の例
図８は、本実施形態の燃料温度センサ２５の異常診断方法の第２の例を説明するためのタイムチャートである。この第２の例では、基準値として、目標噴射量Qtgtがゼロになりかつ流量制御弁８が閉じられた基準時t11から、レール圧Prail_actが所定値P0に到達するまでの想定時間（基準時間）YtimerP=P0が用いられている。
第１の例と同様に、燃料の温度やその時のレール圧Prail_actによって異なるレール圧Prail_actの減圧特性はあらかじめ実験等によって求めることができ、基準時間YtimerP=P0は、検出温度Tsensor、基準時t11でのレール圧の開始値Prail_act1、及び設定される所定値P0に基づいてマップ計算により求められる。
図８において、点線Tが目標レール圧Prail_tgtを示し、実線Aが、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorと一致している場合のレール圧Prail_actの推移を示している。また、破線Bが、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも低い場合のレール圧Prail_actの推移を示し、一点鎖線Cが、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも高い場合のレール圧Prail_actの推移を示している。
基準時t11の時点で目標噴射量Qtgtがゼロになり、目標レール圧Prail_tgtが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に向けて低下させられて流量制御弁８が閉弁状態となると、異常判定手段７７は、レール圧の開始値Prail_act1及び検出温度Tsensorを読込む。このとき、タイマカウントが開始されるとともに、異常判定手段７７はタイマ値TimerP=P0を読込むための所定値P0を決定する。図８の例では、所定値P0は、無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0よりも大きい値に設定されるようになっている。そして、異常判定手段７７は、その後のレール圧Prail_actの推移を監視し、レール圧Prail_actが所定値P0に到達したt12の時点でのタイマ値TimerP=P0を読み込み、検出温度Tsensor、レール圧の開始値Prail_act1、及び所定値P0から想定される基準時間YtimerP=P0と、t12の時点で得られたタイマ値TimerP=P0との差分ΔTimerが所定の閾値β以下になっているか否かを判別する。
例えば、検出温度Tsensorが実燃料温度Tactよりも高くなる方向にズレている場合、すなわち、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも低い場合には、レール圧Prail_actが所定値P0に到達するまでの時間TimerP=P0が基準時間YtimerP=P0よりも長くなる（破線B）。一方、検出温度Tsensorが実燃料温度Tactよりも低くなる方向にズレている場合、すなわち、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも高い場合には、レール圧Prail_actが所定値P0に到達するまでの時間TimerP=P0が基準時間YtimerP=P0よりも短くなる（一点鎖線C）。燃料温度センサ２５による検出温度Tsensorと実燃料温度Tactとの誤差が大きいほど、レール圧Pact_railが所定値P0に到達する時間TimerP=P0と基準時間YtimerP=P0との差分ΔTimerは大きくなるため、異常判定手段７７は、差分ΔTimerが閾値βを超える場合には燃料温度センサ２５の異常が生じていると判定する。
この異常診断方法の第２の例においても、レール圧Prail_actが所定値P0に到達したときのタイマ値TimerP=P0と基準時間YtimerP=P0との大小関係をも判断するようにすれば、検出温度Tsensorが実燃料温度Tactよりも高くなる方向にズレているのか、あるいは、低くなる方向にズレているのかについても判定することができる。
基準時間YtimerP=P0との差分ΔTimerを得るための時間TimerP=P0を読み込む時期の基準となる所定値P0は任意に設定することができる。基本的には、基準時t11以降にレール圧Prail_actが取り得る値であればよく、具体的には、基準時t11のレール圧の開始値Prail_act1よりも小さく、無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0以上の値であればよい。ただし、レール圧の到達値をレール圧の開始値Prail_act1に近い値に設定すると、燃料温度センサ２５の異常の有無の判定が困難になるため、比較的無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に近い値に設定することが好ましい。
また、このレール圧の所定値P0は固定値であってもよいが、レール圧の開始値Prail_act1や無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に応じて診断ごとに設定することもできる。無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0が固定値である場合には、無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0を所定値P0として用いてもよい。ただし、レール圧の開始値Prail_act1と所定値P0との差分ΔP2が大きすぎると、異常判定結果が得られるまでに長時間を要することから、異常判定を実行するに足りる最低限のレール圧の低下量を考慮して、時間TimerP=P0を読み込むための所定値P0を設定することが好ましい。
また、異常診断方法の第２の例においても、基準時t11でのレール圧の開始値Prail_act1が低すぎると、燃料の粘性の違いによるレール圧の低下量の差が現れにくくなるため、レール圧の開始値Prail_act1が所定値Prail_init0未満のときには、異常判定手段７７が異常診断を中止するように設定することが好ましい。
次に、制御装置７０によって実行される燃料温度センサ２５の異常診断方法の第２の例を、図５及び図９を用いて説明する。異常診断方法の第２の例の基本的なフローは図５のフローチャートによって表される。このうち、ステップＳ１〜ステップＳ３は、第１の例で説明したのと同様にして実行することができる一方、ステップＳ４は第１の例と異なっており、その具体的フローが図９に示されている。
図９のステップＳ５１では、まず、制御装置７０はレール圧Prail_actを検出し、次いで、ステップＳ５２において、検出されたレール圧Prail_actが所定値P0に到達したか否かを判別する。レール圧Prail_actが所定値P0に到達していない場合にはステップＳ５８に進み、制御装置７０は目標噴射量Qtgtを読込むとともに目標噴射量Qtgtがゼロのままで維持されているか否かを判別する。目標噴射量Qtgtがゼロとなっている場合には異常診断を継続することができるためにステップＳ５１に戻る。一方、目標噴射量Qtgtがゼロでない場合には、制御装置７０は異常診断を中止し、図５のステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ５２においてレール圧Prail_actが所定値P0に到達したと判別された場合には、ステップＳ５３に進み、制御装置７０はそのときのタイマ値TimerP=P0を読込む。次いで、ステップＳ５４において、制御装置７０は、レール圧の開始値Prail_act1、検出温度Tsensor、及び設定されている所定値P0に基づいて基準時間YtimerP=P0をマップ計算により求めた後、ステップＳ５５において、タイマ値TimerP=P0と基準時間YtimerP=P0との差分ΔTimerが閾値β以下であるか否かを判別する。
差分ΔTimerが閾値β以下である場合にはステップＳ５６に進み、制御装置７０は燃料温度センサ２５の異常が生じていないと判定する一方、差分ΔTimerが閾値βを超えている場合にはステップＳ５７に進み、制御装置７０は燃料温度センサ２５の異常が生じていると判定し、異常診断を終了する。
このように行われる燃料温度センサ２５の異常診断方法の第２の例によれば、レール圧の開始値Prail_act1、検出温度Tsensor、及び設定されるレール圧の所定値P0から推定される、レール圧Prail_actが所定値P0に到達するまでの基準時間YtimerP=P0と、実際にレール圧Prail_actが所定値P0に到達するまでの所要時間TimerP=P0との差分ΔTimerに基づいて、燃料温度センサ２５の検出値の信頼性を判定することができ、燃料温度センサ２５の異常診断を精度よく実行することができる。
（３）燃料温度センサの異常診断の第３の例
図１０は、本実施形態の燃料温度センサ２５の異常診断方法の第３の例を説明するためのタイムチャートである。この第３の例では、基準値として、目標噴射量Qtgtがゼロになりかつ流量制御弁８が閉じられた基準時t1以降のレール圧の低下速度の想定値（基準低下速度）Zdp/dtが用いられている。
第１の例と同様に、燃料の温度やその時のレール圧Prail_actによって異なるレール圧Prail_actの減圧特性はあらかじめ実験等によって求めることができ、基準低下速度Zdp/dtは、検出温度Tsensor、基準時t1でのレール圧の開始値Prail_act1、及びレール圧Prail_act2を求めるまでの待機時間dtの長さに基づいてマップ計算により求められる。待機時間dtの長さが一定であれば、基準低下速度Zdp/dtの算出の際に考慮すべきパラメータが検出温度Tsensor及びレール圧の開始値Prail_act1のみになる。
図１０において、点線Tが目標レール圧Prail_tgtを示し、実線Aが、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorと一致している場合のレール圧Prail_actの推移を示している。また、破線Bが、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも低い場合のレール圧Prail_actの推移を示し、一点鎖線C及び二点鎖線Dが、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも高い場合のレール圧Prail_actの推移を示している。
基準時t21の時点で目標噴射量Qtgtがゼロになり、目標レール圧Prail_tgtが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に向けて低下させられて流量制御弁８が閉弁状態となると、異常判定手段７７は、レール圧の開始値Prail_act1及び検出温度Tsensorを読込む。そして、異常判定手段７７は、基準時t21から待機時間dtが経過したt22の時点におけるレール圧Prail_act2を読込むとともにレール圧の低下速度dp/dtを算出し、開始値Prail_act1、検出温度Tsensor及び待機時間dtから想定される基準低下速度Zdp/dtと、得られた低下速度dp/dtとの差分Δdp/dtが所定の閾値γ以下になっているか否かを判別する。
例えば、検出温度Tsensorが実燃料温度Tactよりも高くなる方向にズレている場合、すなわち、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも低い場合には、レール圧の低下速度dp/dtが基準低下速度Zdp/dtよりも小さくなる（破線B）。一方、検出温度Tsensorが実燃料温度Tactよりも低くなる方向にズレている場合、すなわち、実燃料温度Tactが検出温度Tsensorよりも高い場合には、レール圧の低下速度dp/dtが基準低下速度Zdp/dtよりも大きくなる（一点鎖線C及び二点鎖線D）。燃料温度センサ２５による検出温度Tsensorと実燃料温度Tactとの誤差が大きいほど、実際のレール圧の低下速度dp/dtと基準低下速度Zdp/dtとの差分Δdp/dtは大きくなるため、異常判定手段７７は、差分Δdp/dtが閾値γを超える場合には燃料温度センサ２５の異常が生じていると判定する。
待機時間dtは固定値であっても良いが、可変値であってもよい。例えば、レール圧の開始値Prail_act1及び検出温度Tsensorに応じて、レール圧Prail_actの低下速度の差異を十分に確認できるような待機時間dtに適宜設定することができる。また、閾値γは、検出温度Tsensorと実燃料温度Tactとの許容誤差に応じて適宜設定することができる。
また、異常診断方法の第３の例を実行する際に、待機時間dtが長すぎると、待機時間dtの経過前にレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達してしまい（図１０の二点鎖線D）、レール圧Prail_actを維持するために流量制御弁８が開かれてしまうため、誤診断が生じるおそれがある。そのため、待機時間dtは少なくともレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達する予想時間よりも小さい値に設定されるようにする。
この異常診断方法の第３の例においても、実際のレール圧の低下速度dp/dtと基準低下速度Zdp/dtとの大小関係をも判断するようにすれば、検出温度Tsensorが実燃料温度Tactよりも高くなる方向にズレているのか、あるいは、低くなる方向にズレているのかについても判定することができる。
また、異常診断方法の第３の例においても、基準時t21でのレール圧の開始値Prail_act1が低すぎると、燃料の粘性の違いによるレール圧の低下量の差が現れにくくなるため、レール圧の開始値Prail_act1が所定値Prail_init0未満のときには、異常判定手段７７が異常診断を中止するように設定することが好ましい。
なお、待機時間dtの経過前にレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達してしまうことによる誤診断を防ぐためには、基準時t21以降のレール圧Prail_actの推移を監視し、待機時間dtの経過前にレール圧Prail_actが無噴射レール圧Prail_tgt_q0に到達した場合に、異常判定手段７７による異常診断を中止するように設定することもできる。
次に、制御装置７０によって実行される燃料温度センサ２５の異常診断方法の第３の例を、図５及び図１１のフローチャートに基づいて説明する。異常診断方法の第３の例の基本的なフローは図５のフローチャートによって表される。このうち、ステップＳ１〜ステップＳ３は、第１の例で説明したのと同様にして実行することができる一方、ステップＳ４は第１の例と異なっており、その具体的フローが図１１に示されている。
図１１のステップＳ６１では、まず、制御装置７０はレール圧の開始値Prail_act1及び検出温度Tsensorに基づいて、待機時間dtを算出する。次いで、ステップＳ６２において、制御装置７０は、ステップＳ２でカウントが開始されたタイマ値が待機時間dtを経過しているか否かを判別する。待機時間dtが経過していない場合にはステップＳ６８に進み、制御装置７０は目標噴射量Qtgtを読み込むとともに目標噴射量Qtgtがゼロのままで維持されているか否かを判別する。目標噴射量Qtgtがゼロ以下であると判別される場合にはステップＳ６９に進み、制御装置７０はレール圧Prail_actを検出するとともにレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達していないかを判別する。
レール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0を超えている場合には異常診断を継続することができるためにステップＳ６２に戻る。一方、ステップＳ６８において目標噴射量Qtgtがゼロでない場合や、ステップＳ６９においてレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達している場合には、制御装置７０は異常診断を中止し、図５のステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ６２においてタイマ値が待機時間dtを経過した場合には、ステップＳ６３に進み、制御装置７０はレール圧Prail_act2を検出する。次いで、ステップＳ６４において、制御装置７０は、レール圧の開始値Prail_act1、検出温度Tsensor及び待機時間dtに基づいて基準低下速度Zdp/dtをマップ計算により求めた後、ステップＳ６５において、待機時間dt中のレール圧の低下量dp（Prail_act1−Prail_act2）を待機時間dtで除算して得られる実際のレール圧の低下速度dp/dtと基準低下速度Zdp/dtとの差分Δdp/dtが閾値γ以下であるか否かを判別する。
差分Δdp/dtが閾値γ以下である場合にはステップＳ６６に進み、制御装置７０は燃料温度センサ２５の異常が生じていないと判定する一方、差分Δdp/dtが閾値γを超えている場合にはステップＳ６７に進み、制御装置７０は燃料温度センサ２５の異常が生じていると判定し、異常診断を終了する。
このように行われる燃料温度センサ２５の異常診断方法の第３の例によれば、レール圧の開始値Prail_act1、検出温度Tsensor及び設定される待機時間dtの値から推定される基準低下速度Zdp/dtと実際のレール圧の低下速度dp/dtとの差分Δdp/dtに基づいて、燃料温度センサ２５の検出値の信頼性を判定することができ、燃料温度センサ２５の異常診断を精度よく実行することができる。
なお、本実施形態の異常診断方法として第１〜第３の例について説明をしたが、これら以外にもレール圧の低下速度に相関をもつ値を基準値として診断を実施することができる。例えば、目標噴射量Qtgtがゼロになりかつ流量制御弁８が閉じられた基準時から所定時間経過までのレール圧の低下割合等を基準値として、燃料温度センサ２５の異常診断を行うこともできる。
また、本実施形態で説明した制御装置７０は、安全弁１２の代わりに比例制御式の圧力制御弁がコモンレール１０に備えられた蓄圧式燃料噴射装置にも適用することができる。この場合、目標噴射量Qtgtがゼロになり、かつ、流量制御弁８が閉じられるときに圧力制御弁も閉じられるように制御が行われるように構成される。このようにすれば、少なくともレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達するまでは、レール圧Prail_actの低下の原因が燃料噴射弁１３の静的リークによるもののみになるために、説明したフローに沿って燃料温度センサ２５の異常診断を実行できるようになる。
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる燃料温度センサの異常診断装置は、目標噴射量がゼロになった後、レール圧を一定の値に調節した上で、燃料温度センサの異常診断を開始するように構成されたものである。以下、制御装置７０による制御の内容について、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
本実施形態において、目標噴射量演算手段７３によって算出される目標噴射量Qtgtがゼロになると、目標圧力設定手段７４は、目標レール圧Prail_tgtを、あらかじめ定められた開始目標値Prail_initに設定する。これに伴い、流量制御弁制御手段７６は、レール圧Prail_actが開始目標値Prail_initとなるように流量制御弁８の通電制御を実行する。設定される開始目標値Prail_initは、無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0が最大値Prail_tgt_q0MAXに設定された場合であっても、異常診断に十分なレール圧の低下幅が確保されるような値に設定される。また、目標圧力設定手段７４は、レール圧Prail_actが開始目標値Prail_initになった後、今度は、目標レール圧Prail_tgtを無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に設定する。無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0は第１の実施の形態と同様に、固定値であってもよいし、機関回転数Neに応じて随時変更されるようになっていてもよい。
異常判定手段７７は、目標噴射量Qtgtがゼロになり、かつ、レール圧Prail_actが開始目標値Prail_initとなり、さらに、目標レール圧Prail_tgtが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に設定されることによって流量制御弁８が閉じられたときを基準時として、燃料温度センサ２５の異常の有無を判定するように構成されている。具体的な異常判定の方法は第１の実施の形態で説明した方法と同様の内容で実施される。このとき、異常診断に用いられるレール圧の開始値Prail_act1は開始目標値Prail_initに統一される。
図１２は、本実施形態の燃料温度センサ２５の異常診断方法の具体例を説明するためのタイムチャートである。図１２において、点線Tが目標レール圧Prail_tgtを示し、実線Aがレール圧Prail_actの推移を示している。
t31の時点で目標噴射量Qtgtがゼロになると、目標レール圧Prail_tgtが開始目標値Prail_initに向けて変化させられる。これに伴って流量制御弁８の制御が行われる結果、レール圧Prail_actが開始目標値Prail_initとなったt32の時点で目標レール圧Prail_tgtが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に向けて低下させられる。その結果、流量制御弁８が閉弁状態になる。このt32の時点が基準時とされ、以降、開始目標値Prail_initが開始値Prail_act1とされて異常診断制御が実行される。
次に、制御装置７０によって実行される本実施形態の燃料温度センサ２５の異常診断方法について、図５及び図１３のフローチャートに基づいて説明する。本実施形態の異常診断方法の基本的なフローは図５のフローチャートによって表される。このうち、ステップＳ２〜ステップＳ４は、第１の実施の形態で説明した各例と同様にして実行することができる一方、ステップＳ１は第１の実施の形態と異なっており、その具体的フローが図１３に示されている。
図１３のステップＳ７１では、まず、制御装置７０は目標噴射量Qtgtを読み込み、目標噴射量Qtgtがゼロであるか否かを判別する。目標噴射量QtgtがゼロになるまではステップＳ７１が繰り返される。ステップＳ７１において目標噴射量Qtgtがゼロであると判別されるとステップＳ７２に進み、制御装置７０は目標レール圧Prail_tgtを開始目標値Prail_initに設定する。
次いで、ステップＳ７３において、制御装置７０はレール圧Prail_actを検出するとともにレール圧Prail_actが開始目標値Prail_initとなったか否かを判別する。レール圧Prail_actが開始目標値Prail_initになるまではステップＳ７３が繰り返される。ステップＳ７３においてレール圧Prail_actが開始目標値Prail_initになったと判別されるとステップＳ７４に進み、制御装置７０は、目標レール圧Prail_tgtを無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に設定する。
次いで、ステップＳ７５において流量制御弁８が全閉状態となったか否かを判別する。通常、目標レール圧Prail_tgtが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に設定されたことに伴って流量制御弁８は全閉状態に制御されるため、流量制御弁８が全閉状態になったと判別されるまでステップＳ７５が繰り返される。流量制御弁８が全閉状態になった場合には診断開始条件が成立した状態となったために図５のステップＳ２に進み、以降は、すでに説明したフローに従って異常診断制御を実行する。
本実施形態の燃料温度センサの異常診断方法によれば、レール圧の開始値Prail_act1が開始目標値Prail_initに固定されるようになっているので、異常判定を実行する際にレール圧の開始値Prail_act1の情報をその都度読込む必要がなくなり、制御装置７０への負荷が軽減される。また、開始目標値Prail_initを、設定され得る無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0MAXの最大値を考慮して設定することによって、常に燃料温度センサ２５の異常診断を最後まで完結することができるようになり、診断頻度を増やすことができる。
なお、本実施形態についても、コモンレール１０に圧力制御弁が備えられた蓄圧式燃料噴射装置に適用することができる。この場合、目標噴射量Qtgtがゼロになり、かつ、流量制御弁８が閉じられるときに圧力制御弁も閉じられるように制御が行われるように構成される。このようにすれば、少なくともレール圧Prail_actが無噴射時目標レール圧Prail_tgt_q0に到達するまでは、レール圧Prail_actの低下の原因が燃料噴射弁１３の静的リークによるもののみになるために、説明したフローに沿って燃料温度センサ２５の異常診断を実行できるようになる。
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、燃料噴射弁からの静的リークがゼロあるいは極く少量であるために、燃料無噴射状態でのレール圧の低下が生じにくい構成の蓄圧式燃料噴射装置に適用される燃料温度センサの異常診断装置に関するものである。本実施形態の異常診断装置は、レール圧を強制的に低下させる制御を実行することによって燃料温度センサの異常診断を実行するように構成されている。以下、本実施形態の異常診断装置を構成する制御装置の構成について具体的に説明する。
図１４は、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置１７０の構成のうち、燃料温度センサの異常診断に関連する部分を機能的なブロックで表したブロック図を示している。
この制御装置１７０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に構成されており、燃料温度検出手段１７１と、圧力検出手段１７２と、目標噴射量演算手段１７３と、目標圧力設定手段１７４と、燃料噴射弁制御手段１７５と、流量制御弁制御手段１７６と、異常判定手段１７７とを備えている。これらの各手段は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものである。
これらの各手段のうち、燃料温度検出手段１７１、圧力検出手段１７２、目標噴射量演算手段１７３、目標圧力設定手段１７４、流量制御弁制御手段１７６は、基本的に第１の実施の形態や第２の実施の形態の制御装置７０の各手段と同様に構成されている。
一方、本実施形態の制御装置１７０の異常判定手段１７７は、目標噴射量Qtgtがゼロになり、かつ、流量制御弁８が全閉状態になったことを検出すると、燃料噴射弁制御手段１７５に対して燃料噴射弁１３の空打ち制御を実行するように指示を送る。空打ち制御とは、燃料噴射弁１３の噴射孔から燃料が噴射されることが無い程度に、背圧制御部によってニードル弁の後端側に作用する背圧を極く短時間だけ逃す制御である。
燃料噴射弁制御手段１７５は、異常判定手段１７７から空打ち制御を実行するように指示を受けると、燃料噴射弁１３の背圧制御部を通電制御し、所定回数の空打ちを実行する。その結果、燃料噴射弁１３の背圧が空打ちの回数分逃され、これに応じてレール圧Prail_actが低下する。本実施形態では、燃料噴射弁制御手段１７５が圧力低下制御手段として機能する。
空打ち制御の実行回数は、レール圧の低下量との関係を考慮して適宜設定される。すなわち、燃料温度センサ２５の異常診断を実行可能な程度にレール圧を低下させることができる回数分、空打ち制御が実行されるようになっている。空打ち制御によってリターン配管３０ｂに排出される燃料の流量は燃料の粘性の違いよって異なるため、空打ち制御に伴うレール圧Prail_actの低下量は燃料温度に応じて差が現れる。
そのため、本実施形態において、異常判定手段１７７は、目標噴射量Qtgtがゼロになりかつ流量制御弁８が閉じられた基準時以降、燃料噴射弁１３の空打ち制御に起因して低下するレール圧が、検出温度Tsensorから想定される圧力低下速度に応じて低下しているか否かを判断することで、燃料温度センサ２５の異常診断を行うように構成されている。
図１５は、本実施形態の燃料温度センサ２５の異常診断方法を説明するためのタイムチャートである。図１５において、点線Tが目標レール圧Prail_tgtを示し、実線Aがレール圧Prail_actの推移を示している。
基準時t41の時点で目標噴射量Qtgtがゼロになり、目標レール圧Prail_tgtが無噴射時目標レール値Prail_tgt_q0に向けて低下させられて流量制御弁８が閉弁状態となると、異常判定手段１７７は、レール圧の開始値Prail_act1及び検出温度Tsensorを読込むとともに燃料噴射弁制御手段１７５に対して空打ち制御を実行するように指示を送る。この図１５の例では、燃料噴射弁制御手段１７５に対して２回の空打ち制御を実行するように指示されている。
燃料噴射弁制御手段１７５は指示に従って、t42及びt43の時点で空打ち制御を実行する。空打ち制御に伴って、t42及びt43の時点の後、レール圧Prail_actが低下させられる。このときの圧力低下量が、実燃料温度Tactに応じた変化量となって現れる。異常判定手段１７７は、レール圧Prail_actを強制的に低下させる前の開始値Prail_act1と、レール圧Prail_actを強制的に低下させた後のレール圧Prail_act2を用いて、第１の実施の形態の異常診断方法の第１の例や第３の例、さらには、第２の実施の形態の異常診断方法に基づいて燃料温度センサ２５の異常診断を実行する。
このように実行される本実施形態の燃料温度センサ２５の異常診断方法について、図１６のフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップＳ９１〜ステップＳ９３は、第１の実施の形態や第２の実施の形態で説明したステップＳ１〜ステップＳ３に準じて実行される。ステップＳ３が終了した段階では、目標噴射量Qtgtがゼロで、かつ、流量制御弁８が全閉状態になっている。
次いで、ステップＳ９４において、制御装置７０は空打ち制御を所定回数、所定のタイミングで実行する。この空打ち制御によって、燃料温度Tactに応じた低下速度でレール圧Prail_actが強制的に低下させられる。
空打ち制御の実行が終了すると、ステップＳ９５において、制御装置７０は燃料温度センサ２５の異常判定を実行する。このステップＳ９５は、図７や図１１のフローチャートに沿って実行することができる。このとき、図７のステップＳ２３で求められる基準圧力値Xprailは、レール圧の開始値Prail_act、検出温度Tsensor、及び空打ち制御の実行回数の情報に基づいて算出される。また、図１１のステップＳ６４で求められる基準低下速度Zdp/dtは、レール圧の開始値Prail_act、検出温度Tsensor、待機時間dt経過後のレール圧Prail_act2及び空打ち制御の実行回数の情報に基づいて算出される。
本実施形態の燃料温度センサの異常診断方法によれば、燃料噴射弁１３の静的リークが少ない場合であっても、レール圧Prail_actが強制的に低下させられるため、燃料の粘性の違いによるレール圧の低下速度の違いを利用した燃料温度センサの異常診断を実行することが可能になる。
なお、本実施形態についても、コモンレール１０に圧力制御弁が備えられた蓄圧式燃料噴射装置に適用することができる。このとき、制御可能な流量の最小値によっては、圧力制御弁の制御手段を圧力低下制御手段として構成することできる。また、燃料噴射弁や圧力制御弁以外の圧力低下装置を燃料高圧領域に備えている場合には、それらを制御する手段を圧力低下制御手段として構成することもできる。
１：燃料タンク、２：低圧ポンプ、５：高圧ポンプ、７：プランジャ、８：流量制御弁、９：燃料吐出弁、１０：コモンレール、１２：安全弁、１３：燃料噴射弁、１４：オーバーフローバルブ、１６：カム室、１８ａ・１８ｂ：低圧燃料通路、２１：圧力センサ、２５：燃料温度センサ、３０ａ・３０ｂ・３０ｃ：リターン配管、３７・３９：高圧燃料通路、５０：蓄圧式燃料噴射装置、７０：制御装置、７１：燃料温度検出手段、７２：圧力検出手段、７３：目標噴射量演算手段、７４：目標圧力設定手段、７５：燃料噴射弁制御手段、７６：流量制御弁制御手段、７７：異常判定手段、１７１：燃料温度検出手段、１７２：圧力検出手段、１７３：目標圧力設定手段、１７４：目標圧力設定手段、１７５：燃料噴射弁制御手段、１７６：流量制御弁制御手段、１７７：異常判定手段

Claims (10)

  1. 燃料を加圧して圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから圧送される前記燃料を蓄積するコモンレールと、前記コモンレールに蓄積された前記燃料を内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射弁と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置に設けられる燃料温度センサの異常診断を行うための燃料温度センサの異常診断装置において、
    前記燃料温度センサの信号に基づいて燃料温度を検出する燃料温度検出手段と、
    前記コモンレール内の圧力を検出する圧力検出手段と、
    前記コモンレール内の目標圧力を設定する目標圧力設定手段と、
    前記内燃機関の気筒に噴射する燃料の目標噴射量を演算する目標噴射量演算手段と、
    前記コモンレールに圧送される前記燃料の流量を調節する流量制御弁の開度を前記目標圧力及び前記目標噴射量に基づいて制御する流量制御弁制御手段と、
    前記目標噴射量がゼロになりかつ前記流量制御弁が閉じられた基準時以降、前記コモンレールに連通する燃料高圧領域からの燃料リークに起因して低下する前記コモンレール内の圧力が、前記燃料温度の検出値から想定される圧力低下速度に応じて低下しているか否かを判断することにより、前記燃料温度センサの異常の有無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温度センサの異常診断装置。
  2. 前記異常判定手段は、前記燃料温度の検出値から想定される前記圧力低下速度に相関する基準値と、前記基準値に対応する値であって前記圧力検出手段で検出される圧力の推移に基づいて得られる値と、の差分が所定の閾値以上であるときに前記異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載の燃料温度センサの異常診断装置。
  3. 前記基準値は、前記基準時から所定時間経過後の前記コモンレール内の圧力の値であり、
    前記異常判定手段は、前記燃料温度の検出値、前記基準時における前記コモンレール内の圧力、及び前記所定時間の長さに基づいて前記基準値を算出することを特徴とする請求項２に記載の燃料温度センサの異常診断装置。
  4. 前記基準値は、前記基準時から前記コモンレール内の圧力が所定圧力となるまでに要した時間であり、
    前記異常判定手段は、前記燃料温度の検出値、前記基準時の前記コモンレール内の圧力、及び前記所定圧力の値に基づいて前記基準値を算出することを特徴とする請求項２に記載の燃料温度センサの異常診断装置。
  5. 前記基準値は、前記基準時から所定時間内に低下する前記コモンレール内の圧力の低下速度の値であり、
    前記異常判定手段は、前記燃料温度の検出値、前記基準時における前記コモンレール内の圧力、及び前記所定時間の長さに基づいて前記基準値を算出することを特徴とする請求項２に記載の燃料温度センサの異常診断装置。
  6. 前記異常判定手段は、前記基準時における前記コモンレール内の圧力が所定値未満である場合には、前記異常診断を中止することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料温度センサの異常診断装置。
  7. 前記目標圧力設定手段は、前記目標噴射量がゼロになった後、前記目標圧力を所定の開始値に設定するとともに前記コモンレール内の圧力が前記開始値になった後に前記目標圧力を小さくするようになっており、
    前記異常判定手段は、前記コモンレール内の圧力が前記開始値となった時点を前記基準時として前記判定を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料温度センサの異常診断装置。
  8. 前記蓄圧式燃料噴射装置が、前記コモンレールから燃料を排出するための圧力制御弁を備える場合において、
    前記異常判定手段は、前記目標噴射量がゼロになりかつ前記流量制御弁及び前記圧力制御弁が閉じられたときを基準時として前記判定を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料温度センサの異常診断装置。
  9. 燃料を加圧して圧送する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから圧送される前記燃料を蓄積するコモンレールと、前記コモンレールに蓄積された前記燃料を内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射弁と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置に設けられる燃料温度センサの異常の有無を診断するための燃料温度センサの異常診断装置において、
    前記燃料温度センサの信号に基づいて燃料温度を検出する燃料温度検出手段と、
    前記コモンレール内の圧力を検出する圧力検出手段と、
    前記コモンレール内の目標圧力を設定する目標圧力設定手段と、
    前記内燃機関の気筒に噴射する燃料の目標噴射量を演算する目標噴射量演算手段と、
    前記コモンレールに圧送される前記燃料の流量を調節する流量制御弁の開度を前記目標圧力及び前記目標噴射量に基づいて制御する流量制御弁制御手段と、
    前記コモンレール内の圧力を微小量低下させる制御を行う圧力低下制御手段と、
    前記目標噴射量がゼロになりかつ前記流量制御弁が閉じられた基準時以降、前記圧力低下制御手段の制御に起因して低下する前記コモンレール内の圧力が、前記燃料温度の検出値から想定される圧力低下速度に応じて低下しているか否かを判断することにより、前記燃料温度センサの異常の有無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温度センサの異常診断装置。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料温度センサの異常診断装置と、
    燃料を加圧して圧送する高圧ポンプと、
    前記高圧ポンプから圧送される前記燃料を蓄積するコモンレールと、
    前記コモンレールに蓄積された前記燃料を内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射弁と、
    前記燃料の温度を測定するための燃料温度センサと、
    前記高圧ポンプに送られる前記燃料の流量を調節する流量制御弁と、
    を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
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