JP6330516B2 - 減量弁の異常判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料を噴射する噴射弁と、燃料を吐出するポンプと、ポンプから吐出された燃料の一部又は全部を噴射弁に供給することを切り替え可能な減量弁と、を有する燃料噴射システムに適用される、減量弁の異常判定装置に関する。

従来から、噴射弁とポンプとを繋ぐ燃料供給経路上に減量弁を設けた燃料噴射システムにおいて、ポンプが適正に作動し得る吐出量を考慮しながら減量弁を開閉する制御装置が提案されている。例えば、従来の制御装置の一つ（以下「従来装置」という。）は、ポンプの吐出量が“ポンプが適正に作動し得る下限量”を下回ると判断した場合、減量弁を開弁する（開く）と共に、開いた減量弁を通じて燃料供給経路から排出される燃料量を補うようにポンプの吐出量を増やすようになっている。これにより、従来装置は、噴射弁に供給する燃料量を変動させることなく、ポンプの吐出量が下限量を下回ることを防ぐようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。なお、以下、内燃機関を単に「機関」と称呼する。

特開２０１３−２３１３７３号公報

ところで、減量弁は、一般に、機械的な開閉機構を有しており、経年劣化等の理由により、開弁又は閉弁した状態で周辺の部材に固着する場合がある。例えば、減量弁が開弁した状態で固着した場合、減量弁に閉弁の指示（閉じる指示）が与えられても、減量弁は閉弁することができない。一方、減量弁が閉弁した状態で固着した場合、減量弁に開弁の指示（開く指示）が与えられても、減量弁は開弁することができない。以下、前者の異常を「開固着異常」といい、後者の異常を「閉固着異常」という。

このような異常は、例えば、機関の空燃比制御に関連するパラメータ（例えば、空燃比を一定に維持するための各種フィードバック量）に影響を及ぼす。具体的には、上述した異常が生じた場合、減量弁の開閉状態を変更しようとしても（例えば、減量弁を開閉するアクチュエータに開弁または閉弁の指示が与えられても）、実際の減量弁の開閉状態は変化しない。その結果、噴射弁に供給される燃料量に意図しない変動が生じ、上記パラメータも変動する。よって、上記パラメータを参照すれば、上述した異常の有無を判定することができるとも考えられる。

しかしながら、機関の空燃比制御に関連するパラメータは、一般に、減量弁以外の部材（例えば、機関の吸気系または燃料噴射系に属する各種部材）の影響も受けるため、仮に同パラメータが変動しても、その変動が減量弁の異常に起因するか否かを特定することは困難である。換言すると、減量弁が異常であるか否かと、他の部材が異常であるか否かと、を区別して判定することは一般に困難である。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、減量弁が異常であるか否かを独立して判定することができる異常判定装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明による減量弁の異常判定装置は、
燃料を噴射する「噴射弁」と、燃料を吐出する「ポンプ」と、前記ポンプから吐出された燃料の一部又は全部を前記噴射弁に供給することを切り替え可能な「減量弁」と、を有する燃料噴射システムに適用され、前記減量弁の開閉を制御すると共に前記減量弁が異常であるか否かを判定する「制御部」を備えている。

更に、前記減量弁は、
前記噴射弁において要求される燃料量が所定の下限量以下である場合に開弁して前記吐出された燃料の一部を前記噴射弁に供給し、前記要求される燃料量が前記下限量よりも大きい場合に閉弁して前記吐出される燃料の全部を前記噴射弁に供給するように、前記制御部の指示に応じて開閉する、ように構成されている。

更に、前記制御部は、
前記噴射弁に供給される燃料の圧力（以下「燃圧」という。）をフィードバック制御すると共に、前記減量弁が閉弁している場合において開弁を指示したときのフィードバック量の推移と、前記指示前のフィードバック量と、の差の絶対値が所定の閾値以上である場合、前記減量弁に閉固着異常が生じていると判定し、前記差の絶対値が前記所定の閾値よりも小さい場合、前記減量弁に異常はないと判定する、ように構成されている。

上記構成により、ポンプは、“噴射弁において要求される燃料量（要求量）と、燃圧を制御するための燃料量（フィードバック量）と、減量弁が開弁している場合には減量弁による排出分を補うための燃料量（補正量）と、の和”に相当する量（吐出量）の燃料を吐出することになる。なお、減量弁が閉弁している場合、吐出量の全部が噴射弁に供給される（即ち、減量弁を通じて燃料が排出されない）ので、“補正量”はゼロである。

減量弁が“正常”である場合、閉弁している減量弁に開弁の指示（開く指示）が与えられたとき、同指示に従って減量弁が開くので、実際に減量弁を通じて排出される燃料量（実際の排出量）と、上記補正量と、が一致する。よって、この場合、吐出量が補正量の分だけ増大しても（増大した量と同じ量の燃料が排出されて）燃圧は変化しないので、フィードバック量も（本来の燃圧制御分を除いて）変化しない。換言すると、同指示が減量弁に与えられる前後において、フィードバック量に実質的な変動は生じない。なお、開弁している減量弁に閉弁の指示（閉じる指示）が与えられたときも同様である。

これに対し、減量弁に“閉固着異常”が生じている場合、閉弁している減量弁に開弁の指示（開く指示）が与えられても、実際には減量弁が開かないので、実際の排出量（減量弁が閉固着しているためゼロ）と、上記補正量（減量弁が開くことを前提とした正の所定量）と、が一致しない。よって、この場合、吐出量が補正量の分だけ増大すると（増大した量の燃料が排出されず）燃圧が増大するので、フィードバック量は（燃圧の増大分を相殺するように）減少する。換言すると、同指示が減量弁に与えられる前後において、フィードバック量に実質的な変動（減少）が生じる。

逆に、減量弁に“開固着異常”が生じている場合、開弁している減量弁に閉弁の指示（閉じる指示）が与えられても、実際には減量弁が閉じないので、実際の排出量（減量弁が閉固着しているため正の所定量）と、上記補正量（減量弁が閉じることを前提としたゼロ）と、が一致しない。よって、この場合、補正量がゼロに戻る分だけ吐出量が減少すると（燃料が排出され続けて）燃圧が減少するので、フィードバック量は（燃圧の減少分を相殺するように）増大する。換言すると、同指示が減量弁に与えられる前後において、フィードバック量に実質的な変動（増大）が生じる。

このように、減量弁が“異常”である場合、減量弁に開閉状態を変更する指示が与えられると、フィードバック量が変動することになる。上記説明から理解されるように、このフィードバック量の変動は、原則として（減量弁への指示系統の異常等を除き）、減量弁の異常に起因する。よって、「前記減量弁が閉弁している場合において開弁を指示したときのフィードバック量の推移、及び、前記減量弁が開弁している場合において閉弁を指示したときのフィードバック量の推移、の少なくとも一方」に基づき、減量弁の異常判定を、他の部材の異常判定と区別して行うことができる。

したがって、本発明の異常判定装置は、減量弁が異常であるか否かを独立して判定することができる。

ところで、減量弁が「異常である」とは、減量弁に開固着異常または閉固着異常が生じていることを表す。逆に、減量弁が異常ではない（正常である）とは、減量弁に開固着異常も閉固着異常も生じていないことを表す。

更に、本発明におけるポンプの制御（要求量とフィードバック量と補正量との和を吐出量とする制御）は、上記制御部が行ってもよく、上記制御部以外の特定のポンプ作動用制御部が行ってもよい。

更に、燃圧制御のための「フィードバック量」は、燃圧の目標値と実際値との偏差に基づく制御量であればよく、例えば、同偏差に基づく比例項、同偏差の時間積分値に基づく積分項、及び、同偏差の時間微分値に基づく微分項、の少なくとも１つを含むように算出され得る。

本発明の実施形態に係る異常判定装置、同装置が適用される燃料噴射システム、及び、同システムを搭載した内燃機関の概略図である。 本発明の実施形態に係る異常判定装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 本発明の実施形態に係る異常判定装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。

＜実施形態＞
・装置の概要
図１は、本発明の実施形態に係る異常判定装置（以下、「実施装置」ともいう。）が適用される燃料噴射システム（詳細は後述される。）を搭載した内燃機関１０の概略構成を示している。機関１０は、筒内噴射・火花点火式・４サイクルの内燃機関である。

機関１０は、燃料噴射システム（１１〜１６）、シリンダブロック部（２１〜２５）、シリンダヘッド部（３１〜３８）、吸気系統（４１〜４４）、排気系統（５１〜５３）、アクセルペダル（６１）、イグニッション・キー・スイッチ（６２）、各種センサ（７１〜７６）、及び、電子制御装置８１を備えている。

燃料噴射システムは、気筒内に燃料を噴射する噴射弁（インジェクタ）１１、噴射弁１１に高圧の燃料を注入するデリバリパイプ１２、燃料を昇圧してデリバリパイプ１２に送るフューエルポンプ１３、フューエルポンプ１３に燃料を供給する燃料タンク１４、フューエルポンプ１３から吐出された燃料の一部または全部を噴射弁１１に供給することを切り替え可能な減量弁１５、及び、デリバリパイプ１２内の燃料の圧力（燃圧）を計測する燃圧センサ１６を備えている。

フューエルポンプ１３は、電子制御装置８１の指示信号（具体的には、作動用電圧のデューティ比）に従って作動する電動ポンプであり、燃料タンク１４から供給された燃料を昇圧すると共に、同指示信号に応じた量の燃料を吐出するように構成されている。

減量弁１５は、フューエルポンプ１３と噴射弁１１（より具体的には、デリバリパイプ１２）とを繋ぐ燃料供給経路上に設けられており、電子制御装置８１の指示信号（開弁指示または閉弁指示）に基づいて開閉するように構成されている。更に、減量弁１５は、「開弁」している（開いている）とき、フューエルポンプ１３から吐出された燃料の一部を燃料供給経路から排出させて燃料タンク１４に戻すようになっている。即ち、このとき、フューエルポンプ１３から吐出された燃料の「一部」（燃料タンク１４に戻される燃料以外の燃料）が噴射弁１１に供給されることになる。一方、減量弁１５は、「閉弁」している（閉じている）とき、フューエルポンプ１３から吐出された燃料を燃料供給経路から排出させないようになっている。即ち、このとき、フューエルポンプ１３から吐出された燃料の「全て」が噴射弁１１に供給されることになる。

フューエルポンプ１３及び減量弁１５の作動についてより詳細に述べると、フューエルポンプ１３は、電子制御装置８１の指示信号に従い、噴射弁１１において要求される燃料量（燃料要求量）と、燃圧を制御するための燃料量（フィードバック量）と、減量弁１５が開弁している場合には減量弁１５による排出分を補うための燃料量（減量弁開弁時補正量）と、の和に相当する量（燃料吐出量）の燃料を吐出するように作動する（図２の燃圧制御ルーチンも参照。）。

しかし、フューエルポンプ１３から吐出される燃料の量（燃料吐出量）が所定の下限量以下である場合、フューエルポンプ１３の作動量と燃料吐出量との間の比例関係（リニアリティ）が、燃料吐出量を制御する観点において不十分となる。その結果、この場合、指示信号に応じた量の燃料が吐出されない虞がある。

そこで、電子制御装置８１は、噴射弁１１において要求される燃料量（燃料要求量）が上記下限量以下となると判断した場合、減量弁１５を「開弁」する（開く）指示を減量弁１５に与えるようになっている。更に、電子制御装置８１は、この指示に伴い、フューエルポンプ１３の燃料吐出量を“減量弁１５による排出分を補うための量（減量弁開弁時補正量）”だけ増大させる。その結果、燃料吐出量が上記下限量以下となる状況下でフューエルポンプ１３が作動することが防がれる（図２の燃圧制御ルーチンを参照）。

一方、電子制御装置８１は、同燃料要求量が上記下限量よりも大きくなると判断した場合、減量弁１５を「閉弁」する（閉じる）指示を減量弁１５に対して与えるようになっている。更に、電子制御装置８１は、この指示に伴い、燃料吐出量を減量弁開弁時補正量だけ増大させることを中止する（減量弁開弁時補正量をゼロに設定する）。その結果、燃料吐出量が上記下限量よりも大きくなる状況下では、減量弁１５の存在を考慮することなくフューエルポンプ１３が作動する（図２の燃圧制御ルーチンを参照）。

なお、フューエルポンプ１３から吐出する燃料量（燃料吐出量）は、燃圧制御用のフィードバック量によっても増減するため、必ずしも燃料要求量に一致しない。そのため、燃料要求量が下限量以下であっても、燃料吐出量が下限量よりも大きくなる場合もあり得る。この場合、減量弁開弁時補正量を加えなくても、フューエルポンプ１３は適切に作動する。しかし、フィードバック量は機関１０の運転状態等によって時々刻々と変化するため、燃料吐出量が下限量以下となる状況下でフューエルポンプ１３が作動することをより確実に防ぐべく、“燃料要求量”が下限量以下であるか否かに基づき、減量弁１５を開閉するようになっている。

シリンダブロック部は、気筒２１、ピストン２２、コンロッド２３、及び、クランクシャフト２４、を有している。気筒２１の内壁面、ピストン２２の上面およびシリンダヘッド部の下面は、燃焼室２５を画成している。シリンダヘッド部は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフト３３、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、及び、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグナイタ３８を有している。

吸気系統は、吸気ポート３１を介して各気筒に接続されたインテークマニホールド４１、インテークマニホールド４１に接続された吸気管４２、吸気管４２の端部に設けられたエアクリーナ４３、吸気管４２の開口面積を変更可能なスロットル弁４４、及び、指示信号に応じてスロットル弁４４を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ４４ａ、を有している。排気系統は、排気ポート３４を介して各気筒に接続されたエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１に接続された排気管５２、及び、排気管５２に設けられた排ガス浄化用触媒５３、を有している。

アクセルペダル６１は、機関１０への出力要求等に応じて機関１０の操作者によって操作される。イグニッション・キー・スイッチ６２は、機関１０を始動させるとき、機関１０の操作者によって操作される。各種センサとして、機関１０は、カムポジションセンサ７１、クランクポジションセンサ７２、水温センサ７３、吸気温度センサ７４、及び、空燃比センサ７５，７６を備えている。

電子制御装置８１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータを主体とした電子回路である。電気制御装置のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という。）は、噴射弁１１、フューエルポンプ１３及び減量弁１５等に指示信号を送信すると共に、上記各センサから出力される信号を受信するように構成されている。

・装置の作動
実施装置において、ＣＰＵは、図２に示す「燃圧制御ルーチン」を実行し、フューエルポンプの燃料吐出量を調整することにより、燃圧を制御する。更に、ＣＰＵは、図３に示す「減量弁の異常判定ルーチン」を実行し、減量弁１５が異常であるか否か（開固着異常または閉固着異常が生じているか否か）を判定する。

具体的には、ＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図２のルーチンを実行する。本ルーチンの処理を開始すると、ＣＰＵは、ステップ２００からステップ２０５に進み、噴射弁１１から噴射されて消費される燃料量（噴射弁１１において要求される燃料量。燃料要求量）Ｆｉｎｊ（ｔ）を決定する。燃料要求量Ｆｉｎｊ（ｔ）は、機関１０の運転状態等に基づいて同燃料要求量を決定するための他のルーチン（図示省略）に基づき、決定される。

次いで、ＣＰＵは、ステップ２１０に進み、「燃料要求量Ｆｉｎｊ（ｔ）が所定の下限量Ｆｉｎｊｔｈ以下であるか否か」を判定する。下限量Ｆｉｎｊｔｈは、燃料要求量Ｆｉｎｊが同下限量Ｆｉｎｊｔｈ以下である場合にフューエルポンプ１３が適切に作動しない（具体的には、フューエルポンプ１３の作動量と燃料吐出量との間の比例関係が不十分となる）虞がある量である。下限量Ｆｉｎｊｔｈは、事前の実験等によって定められ、ＲＡＭに記憶されている。

例えば、現時点（時刻ｔ）における燃料要求量Ｆｉｎｊ（ｔ）が下限量Ｆｉｎｊｔｈ以下である場合、ＣＰＵは、ステップ２１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ２１５に進む。ＣＰＵは、ステップ２１５にて、減量弁開弁時補正量Ｆｖｏｐｅｎの値に、減量弁１５が開弁した（開いた）場合に燃料供給経路から排出される燃料量に相当する“補正量Ｆｄ”を格納する。補正量Ｆｄは、事前の実験等によって定められ、ＲＡＭに記憶されている。次いで、ＣＰＵは、ステップ２２０に進み、減量弁１５を開弁する（開く）指示を、減量弁１５を開閉するアクチュエータ（図示省略）に送信する。

このように、現時点（時刻ｔ）における燃料要求量Ｆｉｎｊ（ｔ）が下限量Ｆｉｎｊｔｈ以下である場合、減量弁１５が開弁される（開く）と共に、減量弁開弁時補正量Ｆｖｏｐｅｎの値に補正量Ｆｄが設定される。

これに対し、現時点（時刻ｔ）における燃料要求量Ｆｉｎｊ（ｔ）が下限量Ｆｉｎｊｔｈよりも大きい場合、ＣＰＵは、ステップ２１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ２２５に進む。ＣＰＵは、ステップ２２５にて、減量弁開弁時補正量Ｆｖｏｐｅｎの値にゼロを格納する。次いで、ＣＰＵは、ステップ２３０に進み、減量弁１５を閉弁する（閉じる）指示を、減量弁１５を開閉するアクチュエータ（図示省略）に送信する。

このように、現時点（時刻ｔ）における燃料要求量Ｆｉｎｊ（ｔ）が下限量Ｆｉｎｊｔｈよりも大きい場合、減量弁１５が閉弁される（閉じられる）と共に、減量弁開弁時補正量Ｆｖｏｐｅｎの値にゼロが設定される。

以下、便宜上、現時点において減量弁１５が「開弁」されており（開いており）、減量弁開弁時補正量Ｆｖｏｐｅｎの値に補正量Ｆｄが格納されている場合につき、説明を続ける。ＣＰＵは、ステップ２２０の処理の後、ステップ２３５に進み、現時点における燃圧制御用フィードバック量Ｆｆｂ（ｔ）を決定する。

具体的には、ＣＰＵは、ステップ２３５において、比例・積分制御（ＰＩ制御）によってフィードバック量Ｆｆｂ（ｔ）を決定する。即ち、ＣＰＵは、燃圧センサ１６の出力値に基づいて現時点における燃圧の実際値ＦＰａｃｔ（ｔ）を取得すると共に、目標値ＦＰｔｇｔ（ｔ）と実際値ＦＰａｃｔ（ｔ）との偏差ΔＦＰ（ｔ）を算出する。更に、ＣＰＵは、偏差ΔＦＰ（ｔ）に所定のゲインＫｐを乗算することにより、フィードバック量の比例項ＦＢｐ（ｔ）を算出する。なお、目標値ＦＰｔｇｔ（ｔ）は、機関１０の運転状態等に基づいて同目標値を決定するための他のルーチン（図示省略）に基づき、決定される。ゲインＫｐは、事前の実験等によって定められた適値であり、ＲＯＭに格納されている。

更に、ＣＰＵは、偏差ΔＦＰ（ｔ）を時間積分した値（積分開始時点τ＝０から現時点τ＝ｔまでの積分値）に所定のゲインＫｉを乗算することにより、フィードバック量の積分項ＦＢｉ（ｔ）を算出する。なお、ゲインＫｐは、事前の実験等によって定められた適値であり、ＲＯＭに格納されている。

そして、ＣＰＵは、比例項ＦＢｐ（ｔ）と積分項ＦＢｉ（ｔ）との和に所定の係数Ｋｆｂを乗算することにより、フィードバック量Ｆｆｂ（ｔ）を算出する。係数Ｋｆｂは、“燃圧”の値として算出される比例項ＦＢｐ（ｔ）及び積分項ＦＢｉ（ｔ）をフューエルポンプ１３からの“燃料吐出量”に変換するための係数である。係数Ｋｆｂは、事前の実験等によって定められ、ＲＯＭに格納されている。

ステップ２３５の処理の後、ＣＰＵは、ステップ２４０に進み、燃料要求量Ｆｉｎｊ（ｔ）と、フィードバック量Ｆｆｂ（ｔ）と、減量弁開弁時補正量Ｆｖｏｐｅｎと、を加算することにより、フューエルポンプ１３から吐出するべき燃料吐出量Ｆｏｕｔ（ｔ）を算出する。現時点における減量弁開弁時補正量Ｆｖｏｐｅｎの値は補正量Ｆｄであるので、燃料吐出量Ｆｏｕｔ（ｔ）は、燃料要求量Ｆｉｎｊ（ｔ）とフィードバック量Ｆｆｂ（ｔ）との和よりも補正量Ｆｄだけ多い値として算出されることになる。なお、燃料吐出量Ｆｏｕｔ（ｔ）はゼロ以上の値である。

次いで、ＣＰＵは、ステップ２４５に進み、燃料吐出量Ｆｏｕｔ（ｔ）の燃料を吐出するよう、フューエルポンプ１３に指示信号を送信する。具体的には、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたマップ等を参照して「燃料吐出量Ｆｏｕｔ（ｔ）に対応したフューエルポンプ１３の作動用電圧のデューティ比」を特定し、このデューティ比の作動用電圧をフューエルポンプ１３に印加する指示を、フューエルポンプ１３を動作させるコントローラ（いわゆるＦＰＣ。Ｆｕｅｌ Ｐｕｍｐ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ。図示省略）に送信する。

その後、ＣＰＵは、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図３のルーチンを実行する。本ルーチンの処理を開始すると、ＣＰＵは、ステップ３００からステップ３０５に進み、減量弁１５の異常判定を行うための「判定実行条件」が現時点において成立しているか否かを判定する。判定実行条件は、後述する異常判定の結果（ステップ３３５、ステップ３４５又はステップ３５０）が正しいことを担保するための条件であり、例えば、下記（条件１）〜（条件３）のうちの１つ又は複数を含む。なお、上述した各条件における所定値は、事前の実験等によって定められ、ＲＯＭに格納されている。

（条件１）
燃圧センサ１６、減量弁１５のアクチュエータ、水温センサ７３、吸気温度センサ７４及び噴射弁１１が正常であること。
（条件２）
冷却水温が所定値以上であり、吸気温度が所定値以上であり、減量弁１５が燃料吐出量Ｆｏｕｔの調整（ステップ２１０他）以外の理由による強制作動中ではなく、積算吸入空気量が所定値以上であること。
（条件３）
空燃比センサ７５，７６の温度が活性温度以上であり、空燃比フィードバック量の値が所定範囲内の値であり、燃圧の目標値ＦＰｔｇｔが所定値以下であり、減量弁１５の過去の開閉回数の合計が所定回数以上であること。

例えば、判定実行条件が現時点において成立しない場合、ＣＰＵは、ステップ３０５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、この場合、減量弁１５の異常判定は行われない。

これに対し、判定実行条件が現時点において成立する場合、ＣＰＵは、ステップ３０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ３１０に進む。ＣＰＵは、ステップ３１０にて、現時点（時刻ｔ）において減量弁１５に開閉状態を変更する指示がなされたか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵは、本ルーチンが前回実行された時点（時刻ｔ−１）において減量弁１５が開弁しており且つ現時点（時刻ｔ）において減量弁１５を閉弁する（閉じる）指示がなされたか否か、又は、本ルーチンが前回実行された時点（時刻ｔ−１）において減量弁１５が閉弁しており且つ現時点（時刻ｔ）において減量弁１５を開弁する（開く）指示がなされたか否か、を判定する。

例えば、現時点において減量弁１５の開閉状態を変更する指示がなされていない（即ち、減量弁１５が開弁または閉弁した状態が継続している）場合、ＣＰＵは、ステップ３１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、この場合も、減量弁１５の異常判定は行われない。

これに対し、現時点において減量弁１５の開閉状態を変更する指示がなされた場合、ＣＰＵは、ステップ３１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ３１５に進む。ＣＰＵは、ステップ３１５にて、同指示を行う前の（時刻ｔ−１における）フィードバック量Ｆｆｂ（ｔ−１）をＲＡＭに記憶する。

次いで、ＣＰＵは、ステップ３２０及びステップ３２５の処理を実行することにより、上記指示後のフィードバック量Ｆｆｂを所定時間（なまし時間ｔａ）に亘って継続して取得しながら、下式（１）に従ってフィードバック量（なまし値）Ｆｆｂａを算出する。具体的には、ＣＰＵは、現時点（時刻τ＝ｔ）からなまし時間ｔａが経過する時点（ｔ＝ｔ＋ｔａ）までの期間において、フィードバック量Ｆｆｂ（ｔ）を下式（１）に順次適用し、値Ｆｆｂａ（τ）を算出する。なお、下式（１）において、値Ｎは下式による演算の実行回数（初期値は１）であり、なまし値Ｆｆｂａ（τ）の初期値はゼロである。

Ｆｆｂａ（τ）＝Ｆｆｂａ（τ−１）＋（Ｆｆｂ（τ）−Ｆｆｂａ（τ−１））／Ｎ
…（１）

なお、ＣＰＵは、なまし値Ｆｆｂａの算出において、下記（条件４）及び（条件５）が満たされる場合に限って上式（１）の演算を行うように構成されてもよい。

（条件４）
機関１０の運転状態を表す指標である制御ステータスが“通常運転”である（例えば、フィードバック運転されていない）。
（条件５）
フィードバック量Ｆｆｂの更新が許可されている。即ち、積分項ＦＢｉを用いた制御が許可されており、積分項ＦＢｉの加算または減算が禁止されていない。

ＣＰＵは、ステップ３２０の処理を行う毎にステップ３２５に進み、なまし計算が開始されてから（即ち、時刻ｔ）からなまし時間ｔａが経過したか否か（即ち、現時点が時刻ｔ＋ｔａか否か）を判定する。現時点において未だなまし時間ｔａが経過していない場合、ＣＰＵは、ステップ３２５にて「Ｎｏ」と判定し、再びステップ３２０に戻って同ステップの処理を繰り返す。

そして、なまし時間ｔａが経過すると、ＣＰＵは、ステップ３２５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ３３０に進む。ＣＰＵは、ステップ３３０にて、なまし値Ｆｆｂａ（ｔ＋ｔａ）と、ＲＡＭに記憶した上記指示前のフィードバック量Ｆｆｂ（ｔ−１）と、の差の絶対値が所定の閾値Ｆｆｂｔｈ以上であるか否かを判定する。なお、閾値Ｆｆｂｔｈは、上記絶対値が同閾値Ｆｆｂｔｈ以上である場合に減量弁１５が異常であると判断することができる値である。閾値Ｆｆｂｔｈは、事前の実験等によって定められ、ＲＡＭに記憶されている。

上記絶対値が閾値Ｆｆｂｔｈよりも小さい場合、ＣＰＵは、ステップ３３０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ３３５に進む。ＣＰＵは、ステップ３３５にて、「減量弁１５に異常は無い」と判定する。その後、ＣＰＵは、ステップ３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、上記絶対値が閾値Ｆｆｂｔｈ以上である場合、ＣＰＵは、ステップ３３０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ３４０に進む。ＣＰＵは、ステップ３４０にて、時刻ｔにおいて減量弁１５に開弁の指示（開く指示）が与えられたか否かを判定する。時刻ｔにおけいて開弁の指示（開く指示）が与えられていた場合、ＣＰＵは、ステップ３４０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ３４５に進む。ＣＰＵは、ステップ３４５にて、「減量弁１５に閉固着異常が生じている」と判定する。その後、ＣＰＵは、ステップ３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

一方、時刻ｔにおいて減量弁１５に閉弁の指示（閉じる指示）が与えられていた場合、ＣＰＵは、ステップ３４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ３５０に進む。ＣＰＵは、ステップ３５０にて、「減量弁１５に開固着異常が生じている」と判定する。その後、ＣＰＵは、ステップ３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

このように、実施装置は、減量弁１５の開閉状態を変更する指示がなされる前後におけるフィードバック量Ｆｆｂの推移に基づき、減量弁１５が異常であるか否か（開固着異常または閉固着異常が生じているか否か）を判定する。これにより、実施装置は、減量弁１５の異常判定を、他の部材の異常判定と区別して行うことができる。

＜実施形態の総括＞
以上、説明したように、本発明の実施形態に係る異常判定装置（実施装置）は、
噴射弁１１と、燃料を吐出するポンプ１３と、ポンプから吐出された燃料の一部又は全部を噴射弁１１に供給することを切り替え可能な減量弁１５と、を有する燃料噴射システムに適用され、減量弁１５の開閉を制御すると共に減量弁１５が異常であるか否かを判定する制御部（具体的には電子制御装置８１のＣＰＵ）を備えた、減量弁の異常判定装置である。

ここで、減量弁１５は、噴射弁において要求される燃料量（燃料要求量Ｆｉｎｊ）が所定の下限量Ｆｉｎｊｔｈ以下である場合に開弁して吐出された燃料の一部を噴射弁１１に供給し（ステップ２２０）、要求される燃料量Ｆｉｎｊが下限量Ｆｉｎｊｔｈよりも大きい場合に閉弁して吐出される燃料の全部を噴射弁１１に供給する（ステップ２３０）ように、制御部８１の指示に応じて開閉する。

更に、制御部８１は、噴射弁１１に供給される燃料の圧力をフィードバック制御すると共に、減量弁１５が閉弁している場合において開弁を指示したときのフィードバック量の推移Ｆｆｂａ、及び、減量弁１５が開弁している場合において閉弁を指示したときのフィードバック量の推移Ｆｆｂａ、の少なくとも一方に基づき、減量弁１５が異常であるか否かを判定する（ステップ３３５、ステップ３４５、ステップ３５０）、

＜その他の態様＞
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、本発明の異常判定装置は、燃圧をフィードバック制御する手法として、比例・積分制御（ＰＩ制御）に代えて、比例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）を採用してもよい。

更に、実施装置は、減量弁１５の開閉状態を変更する指示の前後におけるフィードバック量の比較（差の絶対値）に基づき、減量弁１５の異常判定を行っている（ステップ３３０）。しかし、例えば、燃料噴射システム（図１の１１〜１６）の劣化等に起因し、同指示“前”のフィードバック量Ｆｆｂ（ｔ−１）が、フィードバック量Ｆｆｂの限界値（これ以上フィードバック量を増大または減少させられない上限値または下限値）に達している場合、同指示の前後におけるフィードバック量を比較しても、減量弁１５の異常判定を適切に行うことができない。

そこで、本発明の異常判定装置は、実施装置における異常判定処理の前（ステップ３２５とステップ３３０の間）に、フィードバック量（なまし値）Ｆｆｂａが判定に適した値であるか否かを判定するステップを有してもよい。

具体的には、同ステップにおいて、開弁の指示（開く指示）の後のフィードバック量Ｆｆｂａが所定の下限値（上述した限界値または同限界値近傍の値）以下である場合、以降の処理を行わず、減量弁１５に閉固着異常が生じていると判定する、ように構成され得る。また、同ステップにおいて、閉弁の指示（閉じる指示）の後のフィードバック量Ｆｆｂａが所定の上限値（上述した限界値または同限界値近傍の値）以上である場合、以降の処理を行わず、減量弁１５に開固着異常が生じていると判定する、ように構成され得る。

更に、実施装置は、噴射弁１１が機関１０の気筒内に燃料を直接噴射する（即ち、筒内噴射の）燃料噴射システムに適用されている。しかし、実施装置は、機関１０の吸気ポート３１に燃料を噴射する（即ち、ポート噴射の）燃料噴射システムに適用されてもよい。

１０…内燃機関、１１…噴射弁、１２…デリバリパイプ、１３…フューエルポンプ、１４…燃料タンク、１５…減量弁、１６…燃圧センサ、８１…電子制御装置

Claims (1)

1. 燃料を噴射する噴射弁と、燃料を吐出するポンプと、前記ポンプから吐出された燃料の一部又は全部を前記噴射弁に供給することを切り替え可能な減量弁と、を有する燃料噴射システムに適用され、前記減量弁の開閉を制御すると共に前記減量弁が異常であるか否かを判定する制御部を備えた、減量弁の異常判定装置であって、
   前記減量弁は、
   前記噴射弁において要求される燃料量が所定の下限量以下である場合に開弁して前記吐出された燃料の一部を前記噴射弁に供給し、前記要求される燃料量が前記下限量よりも大きい場合に閉弁して前記吐出される燃料の全部を前記噴射弁に供給するように、前記制御部の指示に応じて開閉し、
   前記制御部は、
   前記噴射弁に供給される燃料の圧力をフィードバック制御すると共に、前記減量弁が閉弁している場合において開弁を指示したときのフィードバック量の推移と、前記指示前のフィードバック量と、の差の絶対値が所定の閾値以上である場合、前記減量弁に閉固着異常が生じていると判定し、前記差の絶対値が前記所定の閾値よりも小さい場合、前記減量弁に異常はないと判定する、
   減量弁の異常判定装置。

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