JP6519669B2 - 高圧ポンプの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧ポンプの制御装置に関するものである。

従来、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関の燃料供給システムとして、燃料タンクから汲み上げられた低圧燃料を高圧にする高圧ポンプと、高圧ポンプから圧送された高圧燃料を蓄える蓄圧室とを備え、蓄圧室内の高圧燃料を燃料噴射弁から内燃機関の気筒内に直接噴射する筒内噴射式の燃料供給システムが知られている。また、上記の高圧ポンプとしては、シリンダ内を往復移動するプランジャと、低圧側からの燃料が導入される加圧室と、加圧室内に導入された燃料の戻し量を調整する電磁駆動式の制御弁とを備えるものが知られている。

上記高圧ポンプの一例としては、プランジャは、内燃機関の出力軸（クランク軸）の回転軸に接続されており、クランク軸の回転に伴い回転軸が回転することでシリンダ内を往復移動し、加圧室の容積を可変にする。制御弁は、例えば常開式の電磁弁であり、ソレノイドコイルの非通電時には、弁体がバネにより開弁位置に保持されることで低圧側通路から加圧室内への燃料の導入を許容する。一方、コイルの通電時には、その電磁力により弁体が閉弁位置に変位して、加圧室内への燃料の導入を遮断する。そして、加圧室の容積減少行程において、制御弁の弁体が開弁位置にある状態では、プランジャの移動に伴い余剰分の燃料が低圧側に戻され、その後、コイルの通電により弁体が閉弁位置に制御されると、プランジャにより加圧室内の燃料が加圧されて高圧側に吐出される。これにより、高圧ポンプの吐出量制御を行っている。

制御弁の作動に際しては、弁体が移動制限部材（ストッパ）に衝突する際に衝突音が発生し、乗員に違和感を与えるおそれがある。そこで従来、制御弁による高圧ポンプの吐出量制御において、弁体とストッパとの衝突音を低減するための方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、弁体を閉弁位置に移動させる際に、弁体を完全に閉鎖させるために必要な最小電流値でコイルに通電することとしている。これにより、弁体の閉弁位置までの移動時間を長くして、弁体のストッパに対する衝突速度を小さくすることにより、衝突音を低減させるようにしている。

また、特許文献１では、上記の最小電流値を決定するために、蓄圧室の実燃圧と目標燃圧とを比較し、実燃圧の目標燃圧からの偏差が閾値を超えるときの電流値に基づいて上記の最小電流値を決定している。つまり、コイルに通電される電流値が低減されて蓄圧室の実燃圧が下限値を下回ったことが推測される場合、制御弁の完全閉鎖は保障されていないことが推測される。また、制御弁が完全に閉鎖されていない場合、高圧ポンプの燃料供給は、少なくとも蓄圧室内に十分な高圧がもはや形成可能でないほどに制限されていることが推測される。このことに鑑み、上記特許文献１では、実燃圧の目標燃圧からの偏差が閾値を超えるときの電流値に基づいて上記の最小電流値を決定するようにしている。

特表２０１０−５３３８２０号公報

しかしながら、高圧ポンプでは、個体差や環境変化に起因して、コイルに通電される電流値に対する燃料吐出量のバラつきが生じ、このバラつきによって、燃料吐出量が想定よりも多くなったり少なくなったりすることがある。そのため、実燃圧と目標燃圧とを比較し、その比較結果に基づいて高圧ポンプから燃料の吐出が行われているか否かを判断する場合、コイルに通電される電流値と、その電流値での制御弁の作動状態との関係を正確に把握できず、その電流値で高圧ポンプが作動したかどうかを正確に把握できないことが懸念される。

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、制御弁の作動状態を正確に把握することができる高圧ポンプの制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、回転軸（２４）の回転に伴い往復移動して加圧室（２５）の容積を可変とするプランジャ（２２）と、前記加圧室に連通される燃料吸入通路（２６）に配置された弁体（３４、３７）を有し、電磁部（３３）に対する通電制御により前記弁体を軸方向に変位させることで前記加圧室への燃料の供給及び遮断を行う制御弁（３０）と、を備える高圧ポンプ（２０）に適用され、前記通電制御により前記制御弁の開弁及び閉弁を切り替えることで前記高圧ポンプの燃料吐出量を調整する高圧ポンプの制御装置であって、前記制御弁の閉弁の駆動指令により前記電磁部に通電した後、前記制御弁の開弁の駆動指令により前記電磁部を非通電にするとともに、前記制御弁の開弁の駆動指令への切り替え直後において、フライバックにより前記電磁部にかかる電圧を逆方向に変化させ、前記電磁部にかかる電圧を検出する電圧検出手段と、前記制御弁の開弁の駆動指令への切り替え直後にフライバックにより前記電圧を逆方向に変化させた後に前記電圧がゼロに向かう期間において前記電圧検出手段により検出される電圧の変化に基づいて、前記制御弁の開弁の駆動指令に対する前記弁体の動きを検出する動き検出手段と、を備えることを特徴とする。

制御弁の開弁／閉弁の駆動指令に対して弁体が正常な動きを示した場合、高圧ポンプが作動して高圧ポンプから燃料が吐出される。これに対し、当該駆動指令に対して弁体が正常な動きを示さなかった場合には、高圧ポンプは未作動となり、高圧ポンプから燃料が吐出されない。この点に着目し、上記構成では、制御弁の開弁又は閉弁の駆動指令に対する弁体の動きをモニタする。この構成によれば、制御弁の作動状態を的確に把握することができる。

ここで、駆動指令に対する弁体の動きは、前記電磁部に流れる電流の変化、前記電磁部にかかる電圧の変化、前記弁体の変位量、及び前記制御弁の振動のうち少なくともいずれかを検出することにより行うことが望ましい。これらのパラメータによれば、高圧ポンプの作動状態を直接的に又は間接的にモニタすることができ、よって高圧ポンプの作動状態を的確に把握することが可能である。

特に本発明では、制御弁の閉弁の駆動指令により電磁部に通電した後、制御弁の開弁の駆動指令により電磁部を非通電にしてから所定時間が経過するまでの期間において、制御弁の閉弁→開弁の駆動指令の切り替えに対する弁体の動きが、電磁部のインダクタンスの変化に伴い、電磁部にかかる電圧の変化として現れることに着目し、非通電に切り替えた後の期間における電圧の変化に基づいて、制御弁の開弁の駆動指令に対する弁体の動きを検出することから、低コストでかつ比較的簡単な構成で、制御弁の駆動指令に対する弁体の動きを検出することができる。
また、制御弁の開弁の駆動指令への切り替え直後にフライバックにより電圧を逆方向に変化させた後の電圧の変化によって弁体の動きを検出するため、弁体の一連の動きのうち開弁の動作について正常か否かを判断することができる。

第１実施形態のエンジンの燃料供給システムの全体概略を示す構成図。 高圧ポンプ作動時の挙動を示すタイムチャート。 高圧ポンプ未作動時の挙動を示すタイムチャート。 電流の速度に基づく弁体の動きの検出方法を示すタイムチャート。 第１実施形態のポンプ作動判定処理を示すフローチャート。 通電開始タイミング算出処理を示すタイムチャート。 通電開始タイミング算出処理を示すフローチャート。 第１実施形態のポンプ異常診断処理を示すフローチャート。 第２実施形態の制御弁の概略構成を示す図。 第１〜第３電圧センサの検出電圧の推移を示すタイムチャート。 第２実施形態のポンプ作動判定処理を示すフローチャート。 第２実施形態のポンプ異常診断処理を示すフローチャート。 第３実施形態の制御弁の概略構成を示す図。 第３実施形態のポンプ作動判定処理を示すタイムチャート。 第３実施形態のポンプ作動判定処理を示すフローチャート。 第４実施形態の制御弁の概略構成を示す図。 第４実施形態のポンプ作動判定処理を示すタイムチャート。 第４実施形態のポンプ作動判定処理を示すフローチャート。 他の実施形態のポンプ作動判定処理を示すタイムチャート。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、内燃機関である筒内噴射式の車載ガソリンエンジンに燃料を供給する燃料供給システムを構築するものとしている。当該システムは、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として高圧ポンプの燃料吐出量やインジェクタの燃料噴射量等を制御している。このシステムの全体概略構成図を図１に示す。

図１の燃料供給システムには燃料タンク１１が設けられており、燃料タンク１１内に貯留された燃料は、電磁駆動式の低圧ポンプ（フィードポンプ）１２により汲み上げられ、低圧配管１３を介して高圧ポンプ２０に導入される。高圧ポンプ２０に導入された燃料は、高圧ポンプ２０で高圧化された後、蓄圧室１４に圧送される。圧送された高圧燃料は、蓄圧室１４内に高圧状態で蓄えられた後、エンジンの各気筒に取り付けられたインジェクタ１５から気筒内に直接噴射される。

次に、高圧ポンプ２０について説明する。本システムの高圧ポンプ２０はプランジャポンプとして構成されており、プランジャの移動に伴い燃料の吸入及び吐出を行っている。

具体的には、図１に示すように、高圧ポンプ２０には、ポンプ本体にシリンダ２１が配置されており、シリンダ２１内においてプランジャ２２が軸方向に往復動自在に挿入されている。プランジャ２２の一方の端部２２ａは、図示しないスプリングの付勢力によりカム２３に当接されている。カム２３は、複数のカム山を有しており、エンジンの出力軸（クランク軸１６）の回転に伴い回転するカム軸２４に固定されている。これにより、エンジン運転時においてクランク軸１６が回転すると、カム２３の回転に伴いプランジャ２２がシリンダ２１内を軸方向に移動可能になっている。

プランジャ２２の他方の端部２２ｂには加圧室２５が設けられている。加圧室２５には、燃料吸入通路２６及び燃料排出通路２７のそれぞれに連通されており、これら通路２６，２７を介して加圧室２５への燃料の導入及び排出が行われるようになっている。具体的には、プランジャ２２が加圧室２５の容積を大きくする側に（下方向に）移動すると、その移動に伴い、低圧配管１３内の低圧の燃料が燃料吸入通路２６を介して加圧室２５に導入される。また、プランジャ２２が加圧室２５の容積を小さくする側に（上方向に）移動すると、その移動に伴い、加圧室２５内の燃料が加圧室２５から燃料排出通路２７へ排出される。

加圧室２５の上流側（高圧ポンプ２０の燃料入口部分）には、高圧ポンプ２０の燃料吐出量を調整する制御弁３０が設けられている。制御弁３０は、電磁部としてのコイル３３に対する通電制御により弁体を軸方向に変位させることで、加圧室２５への燃料の供給及び遮断を行う開閉弁として構成されている。制御弁３０の内部には燃料吸入通路２６が設けられており、当該燃料吸入通路２６において、燃料の流れに沿って順に第１弁室３１及び第２弁室３２が形成されている。

第１弁室３１には、コイル３３の非通電／通電によって変位する第１弁体３４が収容されている。第１弁体３４は、コイル３３の非通電時には、付勢手段としてのスプリング３５により開弁位置に保持されており、コイル３３の通電時には、スプリング３５の付勢力に抗して、第１弁体３４の移動を制限する移動制限部材としてのストッパ３６に当接する位置（閉弁位置）に変位するようになっている。コイル３３の入力端子側には電源５３が接続されており、電源５３からコイル３３に電力供給される。

また、第２弁室３２には、第１弁体３４と同軸線上に配置された第２弁体３７が収容されている。この第２弁体は、第１弁体３４の移動に伴い変位可能になっている。具体的には、第１弁体３４が開弁位置にある時には、第２弁体３７は、第１弁体３４によって軸線方向に押圧されることにより、スプリング３８の付勢力に抗して、第２弁体３７の移動を制限する移動制限部材としてのストッパ３９に当接した位置（開弁位置）で保持される。この状態では、第２弁体３７が弁座４０から離座しており、低圧配管１３と加圧室２５とが連通されることで、加圧室２５への低圧燃料の導入が許容される。一方、コイル３３の通電に伴い第１弁体３４が閉弁位置にある時には、第２弁体３７は、第１弁体３４による押圧から解放されることにより、スプリング３８の付勢力によって弁座４０に着座し閉弁位置で保持される。この状態では、低圧配管１３と加圧室２５との連通が遮断された状態となり、加圧室２５への低圧燃料の導入が遮断される。

加圧室２５は、燃料排出通路２７を介して蓄圧室１４に接続されている。また、燃料排出通路２７の途中には逆止弁４１が設けられている。逆止弁４１は、弁体４２とスプリング４３とを備えており、加圧室２５内の燃料圧力が所定圧以上になった場合に弁体４２が軸方向に変位する。より具体的には、加圧室２５内の燃料圧力が所定圧未満では、スプリング４３の付勢力によって弁体４２が閉弁位置で保持された状態となり、加圧室２５から燃料排出通路２７への燃料の排出が遮断される。また、加圧室２５内の燃料圧力が所定圧以上となると、スプリング４３の付勢力に抗して弁体４２が変位し（開弁し）、加圧室２５から燃料排出通路２７への燃料の排出が許容される。

その他、本システムには、エンジンの所定クランク角毎に矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ５１や、蓄圧室１４内の燃料圧力を検出する燃圧センサ５２、コイル３３の出力電流を検出する電流センサ５４などの各種センサが設けられている。

ＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジンの各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ５０のマイコンは、前述した各種センサなどから各々検出信号を入力し、それら検出信号に基づいて、エンジンの運転に関する各種パラメータの制御量を演算するとともに、その演算値に基づいてインジェクタ１５や制御弁３０の駆動を制御する。

本実施形態では、燃圧センサ５２により検出される実燃圧を目標燃圧にするべく、高圧ポンプ２０の吐出量制御として、実燃圧と目標燃圧との偏差に基づくフィードバック制御を実施している。これにより、蓄圧室１４内の燃料圧力が、エンジン運転状態に応じた圧力（目標燃圧）になるように制御している。また、コイル３３に対する通電量がディーティ制御により調整される。

高圧ポンプ２０の吐出量制御について更に説明する。ＥＣＵ５０のマイコンは、制御弁３０の閉弁タイミングを制御することにより高圧ポンプ２０の燃料吐出量を調整している。具体的には、ＥＣＵ５０は、図示しないコイル駆動回路を介して制御弁３０のコイル３３に接続されており、コイル駆動回路に対して制御弁３０の開弁／閉弁の駆動指令を出力することにより、コイル３３の印加電圧及び通電タイミングを制御している。

図２は、ＥＣＵ５０の駆動指令に対して高圧ポンプ２０が正常に作動する場合の挙動を示すタイムチャートである。図２中、（ａ）はカム２３の回転に伴うプランジャ位置の推移、（ｂ）は制御弁３０の駆動信号の推移、（ｃ）はコイル３３の出力電流の推移、（ｄ）はコイル３３の入力端子と出力端子との間の電圧（入出力端子間電圧）の推移、（ｅ）は第１弁体３４及び第２弁体３７の開弁位置からの変位量の推移、（ｆ）は制御弁３０（例えば弁本体）に生じる振動の推移、（ｇ）は加圧室２５内の燃料圧力の推移を示す。

なお、（ａ）中、ＢＤＣはプランジャ２２の下死点、ＴＤＣはプランジャ２２の上死点を示す。（ｂ）の駆動信号について、制御弁３０を開弁状態にしておく開弁指令の場合にオフ信号が出力され、制御弁３０を閉弁状態にしておく閉弁指令の場合にオン信号が出力される。（ｇ）中、Ｐｆは低圧配管１３内の燃料圧力（フィード圧）を示し、Ｐｒは蓄圧室１４内の燃料圧力（レール圧）を示す。

カム２３の回転に伴い、プランジャ２２が加圧室２５の容積を大きくする側に（図１の下方向に）移動する期間（容積増大行程）では、図２中の動作図（Ｄ）に示すように、コイル３３を非通電にして第１弁体３４及び第２弁体３７を開弁位置にしておく。つまり、第１弁体３４については、スプリング３５の付勢力によってストッパ３６から離間した状態とし、第２弁体３７については、第１弁体３４によってストッパ３９に突き当てた状態にしておく。これにより、加圧室２５と燃料吸入通路２６とが連通した状態になり、加圧室２５内に低圧燃料が導入される（吸入行程）。

プランジャ２２が下死点から上死点に移動する期間では、加圧室２５の容積が減少する。この期間（容積減少行程）では、要求吐出量に応じたタイミングで閉弁を指令し、コイル３３の通電を開始する。このとき、コイル３３の通電開始前（ｔ１２以前）では、第２弁体３７が弁座４０から離間した状態となっている。そのため、プランジャ２２の移動に伴い、図２中の動作図（Ａ）に示すように、加圧室２５内の燃料が燃料吸入通路２６側に戻される（調量行程）。

コイル３３の通電開始により第１弁体３４がコイル３３に向けて吸引され、図２中の動作図（Ｂ）に示すように、第１弁体３４がストッパ３６に当接する位置（閉弁位置ＣＬ１）まで移動する。このとき、第１弁体３４がストッパ３６に衝突することにより、図２（ｆ）に示すように振動が発生する。また、コイル３３の通電開始から所定時間（オン信号に切り替えてから実際に第２弁体３７が弁座４０に着座して閉弁状態になるまでに要する時間；閉弁所要時間）が経過すると、第２弁体３７によって加圧室２５と燃料吸入通路２６との連通が遮断された状態となる（図２中の動作図（Ｂ））。この状態でプランジャ２２が上方向に移動することにより、加圧室２５内の燃料の圧力が上昇し（昇圧行程）、その圧力上昇により高圧化された高圧燃料が燃料排出通路２７側へ吐出される（吐出行程）。このとき、コイル３３の通電開始タイミングを進角側にすることによりポンプ吐出量が多くなり、該タイミングを遅角側にすることによりポンプ吐出量が少なくなる。

なお、昇圧行程では、図２（ｇ）に示すように、加圧室２５内の燃料圧力が上昇するが、第１弁体３４及び第２弁体３７の閉弁位置への移動が完了するタイミングｔ１２よりも後で現れる。また、加圧室２５の圧力変化が蓄圧室１４に伝達されるまでには燃料配管分の遅れが生じる。したがって、弁体の動きが蓄圧室１４内の燃料圧力の変化として現れるまでには時間がかかる。

また、コイル３３の通電を停止すると、図２中の動作図（Ｃ）に示すように、第１弁体３４がストッパ３６から離間して第２弁体３７に突き当たり、その突き当て状態で所定時間保持される（ｔ１３〜ｔ１４）。なお、両者の突き当て状態では、第１弁体３４及び第２弁体３７は第２弁体３７の閉弁位置ＣＬ２で保持される。このとき、第１弁体３４の第２弁体３７の衝突により、図２（ｆ）に示すように振動が発生する。

その後、プランジャ２２が上死点から下死点に向かって移動すると、加圧室２５内の容積が増大して加圧室２５内の圧力が低下する（減圧行程）。これにより、第２弁室３２内の燃料圧力が低下して第１弁体３４及び第２弁体３７の動きが許容され、それぞれの開弁位置まで移動する（ｔ１４以降）。このとき、第２弁体３７は、第１弁体３４によって軸方向に押圧されることによりストッパ３９に衝突し、これにより図２（ｆ）に示すように振動が発生する（ｔ１５）。

ここで、コイル３３の通電に伴い、第１弁体３４及び第２弁体３７が移動した場合、その動きはコイル３３に流れる電流の変化として現れる。具体的には、コイル特性により、弁体３４がコイル３３に近付くにつれてコイル３３のインダクタンスが大きくなり、コイル３３に流れる電流は次第に小さくなる。そのため、電源５３からコイル３３に対し、デューティ制御により所定電圧を印加している状態では、図２（ｃ）に示すように、第１弁体３４が移動し始めるまでは時間とともにコイル電流が増大し、第１弁体３４が開弁位置ＯＰ１から移動し始めると（ｔ１１）、第１弁体３４が閉弁位置ＣＬ１（ストッパ３６との当接位置）に近付くにつれてコイル電流が徐々に低下する。また、第１弁体３４がストッパ３６に当接して動きが止まると、インダクタンスは再び一定となり、コイル電流は再び上昇する。つまり、コイル３３の通電に伴い第１弁体３４が移動した場合、駆動信号のオン期間では、図２（ｃ）に示すように、コイル電流が増加傾向から減少傾向に切り替わり、その後、減少傾向から上昇に転じる。これにより、駆動信号のオン期間ではコイル電流に屈曲点Ｐ１が現れる。

なお、本システムでは、駆動信号のオンからオフへの切り替え直後にコイル３３に逆方向の電圧を印加し、これによりコイル３３に流れる電流の低下速度を速めている（フライバック）。したがって、図２に示すように、駆動信号をオンからオフに切り替えた場合には、コイル電流は直ちに０となる。一方、コイル３３の入出力端子間電圧は、駆動信号のオンからオフへの切り替えに伴い逆方向に大きく変化した後、ゆっくりと上昇に転じ、やがて０に収束する。また、本システムでは、コイル３３に流れる電流に上限ガード値が設けられており、通電開始タイミングから所定時間では上限ガード値としてＡ１が設定され、所定時間が経過した後ではＡ２（Ａ１＞Ａ２）が設定される。

コイル３３の通電に伴い第１弁体３４及び第２弁体３７が移動した場合、その動きはコイル３３にかかる電圧（例えば、コイル３３の入出力端子間電圧）の変化としても現れる。具体的には、駆動信号のオン期間では、第１弁体３４がコイル３３に近付くことによるコイル３３のインダクタンスの変化に伴い、図２（ｄ）に示すように、タイミングｔ１２付近で、デューティ制御による電圧変化とは別に所定値以上の電圧の変化が生じる。

また、駆動信号のオンからオフへの切り替え後では、フライバックによりコイル３３の入出力端子間電圧が逆方向に一旦大きく変化した後、上昇に転じて０に収束するが、電圧がゼロに向かう期間では電圧の単位時間当たりの変化量が小さくなり、屈曲点Ｐ２が現れる。すなわち、第１弁体３４が第２弁体３７に突き当たるまで（ｔ１３まで）は、第１弁体３４がコイル３３から離間するにつれてコイル３３のインダクタンスが小さくなり、第１弁体３４の動きが止まることによりインダクタンスが一定となる。このインダクタンスの変化が電圧変化として現れる。

さらに、電圧がゼロに収束した後の期間では、第２弁室３２の減圧に伴い第１弁体３４が突き当て位置（ここではＣＬ２）から変位することによりコイル３３のインダクタンスが変化し、これに伴いコイル３３の入出力端子間電圧の変化が生じる。この変化が屈曲点Ｐ３として現れる。

ところで、制御弁３０の開弁／閉弁の駆動指令の切り替え（オン信号／オフ信号の切り替え）に伴い、第１弁体３４及び第２弁体３７が正常な動きを示した場合には、高圧ポンプ２０が作動する、つまり高圧ポンプ２０から燃料が吐出される。これに対し、第１弁体３４及び第２弁体３７の少なくともいずれかが正常な動きを示さなかった場合には、高圧ポンプ２０が未作動となる、つまり高圧ポンプ２０から燃料が吐出されなくなる。

例えば、制御弁３０を開弁から閉弁に切り替える駆動信号を出力したにもかかわらず、第１弁体３４が開弁位置から変位しない場合には、該駆動信号の出力後において、図２中の動作図（Ａ）の状態が保持される。かかる場合、図３に示すように、駆動信号をオン／オフ間で切り替えても、第１弁体３４及び第２弁体３７が正常な動きを示す場合に見られる挙動、具体的には、駆動信号のオン期間におけるコイル電流の変化や電圧の変化、駆動信号のオンからオフへの切り替え後における電圧の変化は観察されない。

そこで本実施形態では、制御弁３０の開弁／閉弁の駆動指令に対する弁体（第１弁体３４及び第２弁体３７）の動きを検出する手段（動き検出手段）を備え、この動き検出手段の検出結果に基づいて、高圧ポンプ２０の作動判定を実施することとしている。つまり、制御弁３０の駆動信号を切り替えた場合の弁体の動きを直接又は間接的に検出し、駆動信号によって弁体が正常に動いたか否かによって高圧ポンプ２０の作動判定を実施する。

特に本実施形態では、制御弁３０の開弁→閉弁の駆動指令に対する弁体（ここでは第１弁体３４）の動きが、コイル３３を流れる電流の変化として弁体の動きに同期して現れることに着目し、該電流の変化に基づいて弁体の動きを間接的に検出することにより、高圧ポンプ２０の作動の可否を判定することとしている。具体的には、駆動指令に対する電流の変化として、コイル電流において増加傾向と減少傾向との間で切り替わりが生じたことを検出し、特に本実施形態では、制御弁３０の閉弁の駆動指令が出力されている期間でコイル電流の減少傾向が生じたことを検出する。そして、減少傾向が生じたことが検出された場合に、高圧ポンプ２０は作動する旨の判定を行う。

図４は、本実施形態のポンプ作動判定の具体的態様を示すタイムチャートである。本実施形態では、電流の速度（電流の微分値）に基づいて、駆動信号のオン期間でコイル電流の減少傾向が生じたことを検出している。すなわち、第１弁体３４が閉弁位置まで移動した場合、図４（ａ）に示すように、駆動信号のオン期間においてコイル電流値に減少傾向が生じ、電流の速度（電流の微分値）は負側の値を示す。これに対し、制御弁３０の開弁→閉弁の駆動指令に伴い第１弁体３４に動きが見られなければ、図４（ｂ）に示すように、駆動信号のオン期間において電流の速度は負側の値を示さない。このことを利用し、本実施形態では、電流の速度と判定値ＴＨａ（＜０）とを比較し、その比較結果に基づいて、高圧ポンプ２０の作動の可否を判定する。

次に、本実施形態のポンプ作動判定処理の処理手順について図５のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０のマイコンにより所定周期で実行される。

図５において、ステップＳ１０１では、コイル３３に通電する通電開始タイミングか否かを判定する。通電開始タイミングの場合にはステップＳ１０２へ進み、制御弁３０の閉弁指令を出力する。これにより、電源５３からコイル３３に通電される。続くステップＳ１０３では、閉弁判定フラグFLAG_CLを０にリセットする。この閉弁判定フラグFLAG_CLは、制御弁３０が閉弁状態になっていることを示すフラグであり、閉弁状態になっていると判定された場合に１がセットされる。

ステップＳ１０４では、電流センサ５４により検出される電流値を取得し、ステップＳ１０５で、出力電流の速度（微分値）を算出する。また、ステップＳ１０６では、算出した電流の速度が判定値ＴＨａを下回ったか否かを判定し、肯定判定された場合にはステップＳ１０７へ進み、閉弁判定フラグFLAG_CLに１をセットする。

ステップＳ１０８では、コイル３３の通電を終了する通電終了タイミングか否かを判定する。通電終了タイミングの場合にはステップＳ１０９へ進み、制御弁３０の開弁指令を出力する。これにより、電源５３からコイル３３の通電が停止される。また、ステップＳ１１０では、閉弁判定フラグFLAG_CLを読み出し、FLAG_CLが１か否かを判定する。このとき、FLAG_CL＝１の場合には、ステップＳ１１１へ進み、高圧ポンプ２０は正常に作動すると判定する。一方、FLAG_CL＝０の場合には、ステップＳ１１２へ進み、高圧ポンプ２０は未作動であると判定する。そして本ルーチンを終了する。

ここで、高圧ポンプ２０の燃料吐出量は、制御弁３０の通電開始タイミングTIME_ONで制御され、具体的には下記式（１）で表される。
TIME_ON=TIME_Q＋TIME_P＋TIME_F/B＋TIME_CL …（１）
（式（１）中、TIME_Qは、加圧室２５内の燃料の吐出に要する時間（吐出時間）、TIME_Pは、加圧室２５内の燃料の昇圧に要する時間（昇圧時間）、TIME_F/Bは燃圧フィードバック補正量、TIME_CLは閉弁所要時間を示す。）
なお、吐出時間TIME_Qは、高圧ポンプ２０の要求吐出量に基づき算出され、要求吐出量が多いほど長い時間が設定される。昇圧時間TIME_Pは、目標燃圧に基づき算出され、目標燃圧が高いほど長い時間が設定される。燃圧フィードバック補正量TIME_F/Bは、蓄圧室１４内の実燃圧と目標燃圧との偏差に基づいて算出され、その偏差が大きいほど大きい値が設定される。

閉弁所要時間TIME_CLは、通電開始タイミング（閉弁指令タイミング）から第２弁体３７が閉弁位置に移動するまでに要する時間であり、例えば個体差や経時変化等によって異なる。また、閉弁所要時間が異なると高圧ポンプ２０の燃料吐出量が変化し、燃圧制御に影響を及ぼすおそれがある。

そこで本実施形態では、閉弁所要時間を実際に計測し、その計測した時間に基づいて、制御弁３０の通電開始タイミングを算出する処理（通電開始タイミング算出処理）を実施することとしている。特に本実施形態では、動き検出手段の検出結果を用いて閉弁所要時間を算出しており、これにより閉弁所要時間の算出精度を高めるようにしている。

本実施形態の通電開始タイミング算出処理について、図６のタイムチャートを用いて説明する。図６中、（ａ）は制御弁３０の駆動信号の推移、（ｂ）はコイル３３に流れる電流の推移、（ｃ）は第１弁体３４及び第２弁体３７の開弁位置からの変位量の推移、（ｄ）は加圧室２５内の燃料圧力の推移、（ｅ）は閉弁判定フラグFLAG_CLの推移、（ｆ）は閉弁時間カウンタCOUNTERの推移を示す。なお、閉弁時間カウンタCOUNTERについて本実施形態では、ＥＣＵ５０にタイマが設けられており、このタイマによって計測される。

図６において、制御弁３０の駆動信号をオン（閉弁指令）に切り替えたことに伴い、閉弁時間カウンタCOUNTERによるカウントアップを開始する（ｔ３１）。これに並行して、上記のポンプ作動判定処理により高圧ポンプ２０の作動の可否を判定する。そして、閉弁判定フラグFLAG_CLが０から１に切り替わると、その切り替えタイミングｔ３２での閉弁時間カウンタCOUNTERを閉弁所要時間TIME_CLにセットしてこれをメモリに記憶しておく。そして、次回の燃料圧送のためのポンプ作動時には、この記憶した閉弁所要時間TIME_CLを用いて通電開始タイミングを算出する。

なお、本実施形態では、ポンプ作動毎に、閉弁時間カウンタＣＯＵＮＴＥＲによる実際の閉弁所要時間の計測を行い、その計測値に基づいて閉弁所要時間TIME_CLの更新を行う。ただし、閉弁所要時間TIME_CLの更新タイミングは上記に限定せず、例えば所定時間毎に行ってもよいし、所定の走行距離毎に行ってもよい。

次に、通電開始タイミング算出処理の処理手順を、図７のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０のマイコンにより所定周期で実行される。

図７において、ステップＳ２０１では、インジェクタ１５の燃料噴射量に基づいて高圧ポンプ２０の要求吐出量を算出するとともに、その算出した要求吐出量に基づいて吐出時間TIME_Qを算出する。続くステップＳ２０２では、蓄圧室１４内の燃料圧力の目標値（目標燃圧）を算出するとともに、その目標燃圧に基づいて昇圧時間TIME_Pを算出する。また、ステップＳ２０３では、目標燃圧と、燃圧センサ５２により検出される実燃圧との偏差に基づいて、燃圧Ｆ／Ｂ補正量TIME_F/Bを算出する。ステップＳ２０４では、閉弁所要時間TIME_CLをメモリから読み出し、ステップＳ２０５で、上記式（１）に基づいて通電開始タイミングTIME_ONを算出する（タイミング算出手段）。

ステップＳ２０６では、閉弁時間カウンタCOUNTERを０にリセットし、続くステップＳ２０７で、コイル３３の通電開始タイミングか否かを判定する。通電開始タイミングの場合にはステップＳ２０８へ進み、閉弁時間カウンタCOUNTERのカウントアップを開始し、ステップＳ２０９で、閉弁判定フラグFLAG_CLが１であるか否かを判定する。

FLAG_CL＝０の場合には、ステップＳ２１１へ進み、コイル３３の通電終了タイミングか否かを判定する。通電終了タイミングが到来する前であれば、ステップＳ２０８〜Ｓ２１１の処理を繰り返す。このとき、FLAG_CL＝１と判定された場合には、ステップＳ２１０へ進み、閉弁時間カウンタCOUNTERの値を閉弁所要時間TIME_CLへセットする（時間算出手段）。その後、通電終了タイミングが到来すると、ステップＳ２１１で肯定判定されてステップＳ２１２へ進み、閉弁判定フラグFLAG_CLが１か否かを判定する。このとき、FLAG_CL＝０の場合にはそのまま本ルーチンを終了する。一方、FLAG_CL＝１の場合には、ステップＳ２１３へ進み、閉弁所要時間TIME_CLをメモリに書き込み、閉弁所要時間TIME_CLを更新する。その後、本ルーチンを終了する。

次に、動き検出手段の検出結果を用いた高圧ポンプ２０の異常診断処理（異常診断手段）について図８を用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０のマイコンにより所定周期で実行される。

図８において、ステップＳ３０１では、コイル３３の通電終了タイミングか否かを判定する。通電終了タイミングでない場合にはそのまま本ルーチンを終了し、通電終了タイミングの場合にはステップＳ３０２へ進む。ステップＳ３０２では、閉弁判定フラグFLAG_CLが１か否かを判定する。そして、FLAG_CL＝１の場合にはステップＳ３０３へ進み、高圧ポンプ２０は正常であると判定する。一方、FLAG_CL＝０の場合にはステップＳ３０４へ進み、高圧ポンプ２０の異常が生じている旨の判定を行い、ステップＳ３０５において、高圧ポンプ２０の駆動を禁止する。

以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

制御弁３０の開弁／閉弁の駆動指令に対して第１弁体３４及び第２弁体３７が正常な動きを示した場合、高圧ポンプ２０が作動して高圧ポンプ２０から燃料が吐出される。これに対し、駆動指令に対して第１弁体３４及び第２弁体３７が正常な動きを示さなかった場合には、高圧ポンプ２０は未作動となり、高圧ポンプ２０から燃料は吐出されない。この点に着目し、上記構成では、制御弁３０の開弁又は閉弁の駆動指令に対する弁体の動きをモニタし、この弁体の動きにより高圧ポンプ２０の作動状態を判定することから、高圧ポンプ２０の作動状態を的確に把握することができる。

コイル３３に流れる電流の変化を検出することにより、制御弁３０の開弁又は閉弁の駆動指令に対する弁体の動きを検出する構成とした。この構成によれば、コイル３３に流れる電流を検出する電流センサ５４を設ければよく、よって低コストでかつ比較的簡単な構成で実現可能である点で好適である。また、高圧ポンプ２０が作動状態である場合に生じる、電流の増加傾向と減少傾向との間の切り替わりが明確に現れるため、検出精度も良好である。

コイル電流の変化に基づいて、制御弁３０の閉弁を指令してから第２弁体３７が弁座４０に着座するまでに要する閉弁所要時間TIME_CLを実際に計測し、その計測した時間に基づいて、制御弁３０の通電開始タイミングを算出する構成とした。閉弁所要時間TIME_CLが異なると、高圧ポンプ２０の燃料吐出量が変化して燃圧制御に影響を及ぼすおそれがある。この点、上記構成によれば、個体差や経時変化等を反映した閉弁所要時間TIME_CLによって通電開始タイミングを算出することができ、これにより、燃圧制御の制御性を高めることができる。また、駆動指令に対する弁体の動きを検出することにより実際の閉弁タイミングを把握し、これに基づいて閉弁所要時間TIME_CLを算出することから、実際の閉弁所要時間TIME_CLを正確に算出することができる。

制御弁３０の開弁又は閉弁の駆動指令に対する弁体の動きの検出結果に基づいて、高圧ポンプ２０の移動診断を実施する構成としたため、高圧ポンプ２０の異常を正確に把握することができ、ポンプ異常時において適切な処置を取ることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、制御弁３０の開弁／閉弁の駆動指令に対するコイル電流の変化を検出することにより弁体の動きを検出する構成としたが、本実施形態では、コイル３３にかかる電圧の変化を検出することにより弁体の動きを検出する構成とする。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態の燃料供給システムの構成は、基本的には上記第１実施形態と同じであるが、電流センサ５４に代えて電圧センサ５５〜５７が設けられている点で上記第１実施形態と相違する。詳しくは、図９に示すように、燃料供給システムは、電源５３とコイル３３とを接続する第１経路６１ａに配置された第１電圧センサ５５と、コイル３３と接地点とを接続する第２経路６１ｂに配置された第２電圧センサ５６と、コイル３３の入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２と間の電圧を検出する第３電圧センサ５７とを備えている。なお、図示は省略するが、第１経路６１ａ及び第２経路６１ｂの途中にはそれぞれスイッチが設けられており、コイル３３の通電／非通電を切り替え可能になっている。電圧センサ５５〜５７の検出信号は、ＥＣＵ（図示略）にそれぞれ入力される。

次に、本実施形態のポンプ作動判定について図１０のタイムチャートを用いて説明する。本実施形態では、制御弁３０の開弁→閉弁及び閉弁→開弁の駆動指令の切り替えに対する弁体（ここでは、第１弁体３４）の動きが、コイル３３にかかる電圧の変化として現れることに着目し、該電圧の変化に基づいて弁体の動きを間接的に検出することにより、高圧ポンプ２０の作動の可否を判定することとしている。

より具体的には、図１０に示すように、制御弁３０の駆動信号のオン期間Ｔ２１において、第３電圧センサ５７により検出される電圧をモニタし、デューティ制御による電圧変化とは別に、電圧の変化量（変化幅）が所定値以上となる挙動Ｖ１が現れたか否かを判定する。また、駆動信号のオフへの切り替えから所定時間が経過するまでの期間Ｔ２２において、第３電圧センサ５７により検出される電圧をモニタし、インダクタンスの変化によって現れる電圧の変化として、例えば電圧の屈曲点Ｐ２，Ｐ３を検出する（挙動Ｖ２、Ｖ３）。そして、挙動Ｖ１〜Ｖ３が全て検出された場合には、駆動指令に対して第１弁体３４は正常な動きを示し、よって高圧ポンプ２０は作動する旨の判定を行う。一方、挙動Ｖ１〜Ｖ３の少なくともいずれかが検出されなかった場合には、駆動指令に対して第１弁体３４は正常な動きを示しておらず、よって高圧ポンプ２０は正常に作動しない旨の判定を行う。

なお、挙動Ｖ１については第１電圧センサ５５によっても検出可能であり、挙動Ｖ２及びＶ３については第２電圧センサ５６によっても検出可能である。したがって、第１電圧センサ５５〜第３電圧センサ５７の全てのセンサ検出値を用いて、挙動Ｖ１〜Ｖ３が全て検出されたことを判定する構成としてもよい。この場合、複数のセンサによって挙動Ｖ１〜Ｖ３を確認することにより判定精度を高めることが可能となる。

次に、本実施形態のポンプ作動判定処理の処理手順について図１１のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０のマイコンにより所定周期で実行される。

図１１において、ステップＳ４０１では、コイル３３の通電開始タイミングか否かを判定する。通電開始タイミングの場合にはステップＳ４０２へ進み、制御弁３０の閉弁を指令する（コイル３３に通電する）。また、ステップＳ４０３では、閉弁判定フラグFLAG_CL及び開弁判定フラグFLAG_OPを０にリセットする。開弁判定フラグFLAG_OPは、制御弁３０が開弁状態になっていることを示すフラグであり、開弁状態になっていると判定された場合に１がセットされる。

続くステップＳ４０４では、第３電圧センサ５７により検出される電圧値を取得し、ステップＳ４０５で、パルス変化を除いた電圧変化幅が所定値以上であるか否かを判定する。電圧の変化幅は、例えば第３電圧センサ５７により検出した電圧の増大側又は減少側への変化が見られた時点からの電圧の変化量として算出する。そして、電圧の変化幅が所定値未満の場合には、ステップＳ４０６の処理を行わずにステップＳ４０７へ進む。一方、電圧の変化幅が所定値以上の場合には、ステップＳ４０６へ進み、閉弁判定フラグFLAG_CLに１をセットしてステップＳ４０７へ進む。

ステップＳ４０７では、コイル３３の通電を終了する通電終了タイミングか否かを判定する。通電終了タイミングの場合にはステップＳ４０８へ進み、制御弁３０の開弁指令を出力する（コイル３３の通電を停止する）。

ステップＳ４０９では、第３電圧センサ５７により検出した電圧を取得し、ステップＳ４１０で、電圧の屈曲点が発生したか否かを判定する。電圧の屈曲点なしと判定された場合には、ステップＳ４１１の処理を行わずにステップＳ４１２へ進む。一方、電圧の屈曲点ありと判定された場合には、ステップＳ４１１へ進み、開弁判定フラグFLAG_OPに１をセットしてステップＳ４１２へ進む。なお、本実施形態では、屈曲点Ｐ２，Ｐ３が共に検出された場合にステップＳ４１０で肯定判定される。ただし、屈曲点Ｐ２，Ｐ３のいずれかが検出された場合にステップＳ４１０で肯定判定される構成としてもよい。

ステップＳ４１２では、コイル３３の通電終了タイミングから所定時間Ｔ２２が経過したか否かを判定し、否定判定された場合、ステップＳ４０９〜Ｓ４１２の処理を実行する。コイル３３の通電終了タイミングから所定時間Ｔ２２が経過し、ステップＳ４１２で肯定判定されると、ステップＳ４１３へ進み、閉弁判定フラグFLAG_CL及び開弁判定フラグFLAG_OPを読み出し、これらのフラグFLAG_CL、FLAG_OPが共に１であるか否かを判定する。このとき、FLAG_CL＝１かつFLAG_OP＝１の場合には、ステップＳ４１４へ進み、高圧ポンプ２０は正常に作動すると判定する。一方、FLAG_CL及びFLAG_OPの少なくともいずれかが０である場合には、ステップＳ４１５へ進み、高圧ポンプ２０は未作動であると判定する。そして本ルーチンを終了する。

次に、動き検出手段の検出結果を用いた高圧ポンプ２０の異常診断処理について図１２を用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０のマイコンにより所定周期で実行される。

図１２において、ステップＳ５０１では、コイル３３の通電終了タイミングから所定時間Ｔ２２が経過したか否かを判定する。通電終了タイミングから所定時間Ｔ２２が経過する前の場合にはそのまま本ルーチンを終了し、通電終了タイミングから所定時間Ｔ２２が経過した後の場合にはステップＳ５０２及びＳ５０３へ進む。ステップＳ５０２では、閉弁判定フラグFLAG_CLが１か否かを判定し、ステップＳ５０３では、開弁判定フラグFLAG_OPが１か否かを判定する。そして、ステップＳ５０２で肯定判定され、かつステップＳ５０３で肯定判定された場合にはステップＳ５０４へ進み、高圧ポンプ２０は正常であると判定する。

一方、ステップＳ５０２で否定判定されるか、又はステップＳ５０３で否定判定された場合、ステップＳ５０５へ進み、高圧ポンプ２０は異常であると判定し、ステップＳ５０６において、高圧ポンプ２０の駆動を禁止する。

以上詳述した第２実施形態では、コイル３３にかかる電圧の変化を検出することにより、制御弁３０の開弁又は閉弁の駆動指令に対する弁体の動きを検出する構成としたことから、電圧センサ（第３電圧センサ５７）を設ければよく、よって低コストでかつ比較的簡単な構成で実現可能である点で好適である。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態では、制御弁３０の弁体の変位を検出する変位センサを備える構成とし、この変位センサにより弁体の変位を検出することにより、開弁又は閉弁の駆動指令に対する弁体の動きを検出する。また、その検出結果に基づいて高圧ポンプ２０の作動判定を実施する。以下、第１実施形態及び第２実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態の燃料供給システムの構成は、基本的には上記第１実施形態と同じであるが、電流センサ５４に代えて、図１３に示すように、第１弁体３４の変位を検出する変位センサ５８が設けられている点において上記第１実施形態と相違する。すなわち、本実施形態では、制御弁３０の開弁→閉弁及び閉弁→開弁の駆動指令の切り替えに対する第１弁体３４の動きを直接検出し、該検出した変位に基づいて高圧ポンプ２０の作動の可否を判定する。変位センサ５８は、第１弁体３４の端部に対向する位置に設けられており、閉弁位置（ストッパ３６との当接位置）に対する離間距離を検出可能になっている。この変位センサ５８の検出信号は、ＥＣＵ（図示略）に入力される。

本実施形態のポンプ作動判定について、図１４のタイムチャートを用いて説明する。本実施形態では、高圧ポンプ２０が正常に作動する場合の第１弁体３４の動きを加味し、制御弁３０の駆動信号のオン期間Ｔ３１において、変位センサ５８によって第１弁体３４の変位Ｘをモニタし、第１弁体３４の変位Ｘが、閉弁位置ＣＬ１を含む所定範囲内になったか否かを判定する。また、駆動信号のオフへの切り替えから所定時間が経過するまでの期間Ｔ３２において、変位センサ５８によって第１弁体３４の変位Ｘをモニタし、第１弁体３４の変位Ｘが、開弁位置ＯＰ１を含む所定範囲内になったか否かを判定する。そして、期間Ｔ３１の判定結果及び期間Ｔ３２の判定結果が共に肯定判定であった場合に、高圧ポンプ２０は作動する旨の判定を行う。一方、期間Ｔ３１の判定結果及び期間Ｔ３２の判定結果の少なくともいずれかが否定判定であった場合には、高圧ポンプ２０は未作動である旨の判定を行う。

次に、本実施形態のポンプ作動判定処理の処理手順について図１５のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０のマイコンにより所定周期で実行される。なお、図１５の説明では、上記図１１と同じ処理については図１１のステップ番号を付してその説明を省略する。

図１５において、ステップＳ６０１〜Ｓ６０３では、上記図１１のステップＳ４０１〜Ｓ４０３と同じ処理を実行する。続くステップＳ６０４では、変位センサ５８により検出した第１弁体３４の変位Ｘを取得し、ステップＳ６０５で、変位Ｘが、閉弁位置ＣＬ１（ストッパ３６との当接位置）と、ストッパ３６から所定だけ離間した位置ＣＬ３との間の領域（閉弁判定領域）内であるか否かを判定する。そして、変位Ｘが閉弁判定領域内にないと判定された場合には、ステップＳ６０６の処理を行わずにステップＳ６０７へ進む。一方、変位Ｘが閉弁判定領域内にあると判定された場合には、ステップＳ６０６へ進み、閉弁判定フラグFLAG_CLに１をセットしてステップＳ６０７へ進む。

ステップＳ６０７及びＳ６０８では、ステップＳ４０７及びＳ４０８と同じ処理を実行する。続くステップＳ６０９では、変位センサ５８により検出した第１弁体３４の変位Ｘを取得し、ステップＳ６１０で、変位Ｘが、開弁位置ＯＰ１（ストッパ３６から離間する方向に変位可能な最大位置）と、開弁位置ＯＰ１よりもストッパ３６側に所定だけ変位した位置ＯＰ２との間の領域（開弁判定領域）内であるか否かを判定する。そして、変位Ｘが開弁判定領域内にないと判定された場合には、ステップＳ６１１の処理を行わずにステップＳ６１２へ進む。一方、変位Ｘが開弁判定領域内にあると判定された場合には、ステップＳ６１１で開弁判定フラグFLAG_OPに１をセットし、ステップＳ６１２へ進む。

ステップＳ６１２では、コイル３３の通電終了タイミングから所定時間Ｔ３２が経過したか否かを判定し、所定時間Ｔ３２の経過前であると判定された場合、ステップＳ６０９〜Ｓ６１２の処理を実行する。コイル３３の通電終了タイミングから所定時間Ｔ３２が経過してステップＳ６１２で肯定判定されると、ステップＳ６１３へ進み、ステップＳ６１３〜Ｓ６１５において、ステップＳ４１３〜Ｓ４１５と同じ処理を実行し、本ルーチンを終了する。

以上詳述した第３実施形態では、第１弁体３４の変位を検出することにより、制御弁３０の開弁又は閉弁の駆動指令に対する弁体の動きを検出する構成としたことから、駆動指令に対する第１弁体３４の動きを直接的にモニタすることができ、検出精度が高い点で好適である。

（第４実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態では、制御弁３０の弁体（第１弁体３４及び第２弁体３７）がストッパ３６，３９に衝突する際に発生する振動を検出する振動センサを備える構成とし、この振動センサにより弁体３４，３７とストッパ３６，３９との衝突時の振動を検出することにより、制御弁３０の駆動指令に対する弁体の動きを検出する。また、その検出結果に基づいて高圧ポンプ２０の作動判定を実施する。以下、第１実施形態〜第３実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態の燃料供給システムの構成は、基本的には上記第１実施形態と同じであるが、電流センサ５４に代えて、図１６に示すように、制御弁３０の本体に振動センサ５９が取り付けられている点で上記第１実施形態と相違する。すなわち、本実施形態では、制御弁３０の開弁→閉弁及び閉弁→開弁の駆動指令の切り替えに対する第１弁体３４及び第２弁体３７の動きを、振動センサ５９によって間接的に検出し、その検出結果に基づいて高圧ポンプ２０の作動の可否を判定する。なお、振動センサ５９の検出信号はＥＣＵ（図示略）に入力される。

本実施形態のポンプ作動判定について、図１７のタイムチャートを用いて説明する。本実施形態では、振動センサ５９の検出値（振幅）の標準偏差σを算出し、その算出した標準偏差σと判定値との比較により高圧ポンプ２０の作動判定を実施している。すなわち、高圧ポンプ２０が作動可能であれば、制御弁３０の駆動指令に伴い、第１弁体３４及び第２弁体３７は変位するため、（１）閉弁指令に伴い、第１弁体３４がストッパ３６に衝突するタイミングｔ６１、（２）開弁指令に伴い、第１弁体３４が第２弁体３７に突き当たるタイミングｔ６２、及び（３）第２弁体３７がストッパ３９に衝突するタイミングｔ６３で振動が発生し、振幅の標準偏差σが判定値よりも大きくなる。これに対し、高圧ポンプ２０が未作動の場合には振動は発生しないため、振幅の標準偏差σはほぼ０となる。この事象を利用して高圧ポンプ２０の作動判定を行う。

次に、本実施形態のポンプ作動判定処理の処理手順について、図１８のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ５０のマイコンにより所定周期で実行される。なお、図１８の説明では、上記図１１と同じ処理については図１１のステップ番号を付してその説明を省略する。

図１８において、ステップＳ７０１〜Ｓ７０３では、上記図１１のステップＳ４０１〜Ｓ４０３と同じ処理を実行する。続くステップＳ７０４では、振動センサ５９により検出される振動の振幅の標準偏差σを算出し、ステップＳ７０５で、標準偏差σが判定値を上回ったか否かを判定する。そして、標準偏差σが判定値を上回っていないと判定された場合には、ステップＳ７０６の処理を行わずにステップＳ７０７へ進む。一方、標準偏差σが判定値を上回ったと判定された場合には、ステップＳ７０６へ進み、閉弁判定フラグFLAG_CLに１をセットしてステップＳ７０７へ進む。

ステップＳ７０７及びＳ７０８では、ステップＳ４０７及びＳ４０８と同じ処理を実行する。続くステップＳ７０９では、振動センサ５９により検出される振動の振幅の標準偏差σを算出し、ステップＳ７１０で、標準偏差σが判定値を上回ったか否かを判定する。そして、標準偏差σが判定値を上回っていないと判定された場合には、ステップＳ７１１の処理を行わずにステップＳ７１２へ進む。一方、標準偏差σが判定値を上回ったと判定された場合には、ステップＳ７１１へ進み、開弁判定フラグFLAG_OPに１をセットしてステップＳ７１２へ進む。

ステップＳ７１２では、コイル３３の通電終了タイミングから所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間の経過前であると判定された場合、ステップＳ７０９〜Ｓ７１２の処理を実行する。なお、所定時間としては、通電終了タイミングから図１７のｔ６２とｔ６３との間のタイミングまでの時間を設定してもよいし、通電終了タイミングからｔ６３以降のタイミングまでの時間を設定してもよい。前者の場合、突き当て位置での振動に基づいて、弁体の動きを検出することができ、後者の場合、突き当て位置での衝突による振動と第２弁体３７がストッパ３９に衝突する際の振動とに基づいて、弁体の動きを検出することができる。

コイル３３の通電終了タイミングから所定時間が経過し、ステップＳ７１２で肯定判定されると、ステップＳ７１３へ進み、ステップＳ７１３〜Ｓ７１５において、ステップＳ４１３〜Ｓ４１５と同じ処理を実行し、本ルーチンを終了する。

以上詳述した第４実施形態では、第１弁体３４及び第２弁体３７が変位した場合に生じる振動を検出することにより、制御弁３０の開弁又は閉弁の駆動指令に対する弁体の動きを検出する構成とした。弁体がストッパ３６，３９に衝突する際の音や振動は比較的大きく、検出精度が高い点で好適である。

（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、例えば次のように実施されてもよい。

・上記第１実施形態では、電流の速度に基づいて、制御弁３０の駆動指令に対する電流の変化を検出する構成としたが、電流の変化を検出する構成はこれに限定しない。例えば、駆動信号のオン期間において、電流の計測値の最大値をホールドするとともに、そのホールド値に対する今回の計測値の変化量を算出する。そして、該算出した変化量に基づいて電流の変化を検出する。

具体的には、高圧ポンプ２０が作動する場合には、駆動信号のオン期間でコイル電流の減少傾向が生じる。そのため、図１９（ａ）に示すように、ホールド値に対する今回の計測値の変化量は、コイル電流の減少傾向が生じる期間において徐々に大きくなる。一方、高圧ポンプ２０が作動しない場合には、駆動信号のオン期間ではコイル電流の減少傾向が生じないため、ホールド値に対する今回の計測値の変化量は略ゼロとなる。この点を考慮し、本実施形態では、ホールド値に対する今回の計測値の変化量と判定値とを比較し、変化量が判定値よりも大きいことが検出された場合に閉弁判定フラグFLAG_CLを１にする。

・上記第１実施形態では、駆動信号のオン期間でコイル電流の減少傾向が生じたことを検出することにより、高圧ポンプ２０の作動判定を実施する構成としたが、電流の増加傾向と減少傾向との間の切り替わりが屈曲点Ｐ１として明確に現れることを鑑み、該期間でコイル電流が減少傾向から上昇に転じたことを検出することにより、高圧ポンプ２０の作動判定を実施する構成としてもよい。具体的には、例えば駆動信号のオン期間でモニタした電流値に基づいて、電流の屈曲点Ｐ１の有無を検出し、屈曲点ありの場合に高圧ポンプ２０は作動状態である旨を判定する。この構成では、コイル電流の減少傾向だけでなく、更に上昇傾向に転じたことも検出することから、弁体の動きの判定精度を高めることができ、ひいては高圧ポンプ２０の作動判定の精度を高めることができる点で好適である。

・駆動信号のオン期間でコイル電流が減少傾向から上昇に転じたことを検出する構成として、電流の速度が判定値ＴＨａ（＜０）を下回ったこと及び電流の速度が判定値ＴＨｂ（＜０）を上回ったことの両条件が成立したことを検出する構成としてもよい。このとき、判定値ＴＨａと判定値ＴＨｂとは同じでも異なっていてもよい。

・駆動信号のオン期間でコイル電流が減少傾向から上昇に転じたことを検出する構成としては、図１９において、最大値のホールド値に対する今回の計測値の変化量と判定値との比較結果に基づいて行う構成としてもよい。具体的には、ホールド値に対する今回の計測値の変化量が判定値を上回ったこと及び当該変化量が判定値を下回ったことの両条件が成立したことを検出する構成としてもよい。

・上記第２実施形態では、第３電圧センサ５７の検出値を用いて弁体の動きを検出する構成としたが、第３電圧センサ５７の検出値を用いず、第１電圧センサ５５の検出値及び第２電圧センサ５６の検出値の少なくともいずれかを用いて弁体の動きを検出する構成としてもよい。

・上記第２実施形態では、駆動信号のオン期間Ｔ２１で挙動Ｖ１の有無を検出し、駆動信号のオンからオフへの切り替えから所定時間が経過するまでの期間Ｔ２２で挙動Ｖ２、Ｖ３の有無を検出する構成としたが、期間Ｔ２１及び期間Ｔ２２のいずれかのみの検出結果に基づいて高圧ポンプ２０の作動判定を実施する構成としてもよい。

・上記第３実施形態では、変位センサ５８により第１弁体３４の変位を検出する構成としたが、弁体の変位を検出するセンサとしてはこれに限定しない。例えば、ストッパ３６に接点センサを取り付け、第１弁体３４がストッパ３６に当接することによりオン信号が出力され、第１弁体３４がストッパ３６から離間することによりオフ信号が出力されるようにしておく。そして、該接点センサのオン／オフ信号により弁体の変位を検出する構成とする。あるいは、第１弁体３４の開弁位置に導通センサを取り付け、第１弁体３４が開弁位置で保持されている場合にオン信号が出力され、第１弁体３４が開弁位置から変位することによりオフ信号が出力されるようにしておく。そして、該導通センサのオン／オフ信号により弁体の変位を検出する構成としてもよい。

・上記第３実施形態では、第１弁体３４の変位を検出するセンサを設け、該センサによって検出した変位に基づいて高圧ポンプ２０の作動判定を実施したが、第２弁体３７の変位を検出するセンサを設け、該センサによって検出した変位に基づいて高圧ポンプ２０の作動判定を実施する構成としてもよい。

・上記第３実施形態において、駆動信号のオンからオフへの切り替え後に、第１弁体３４が突き当て位置に変位したことを検出することにより、駆動信号に対する弁体の動きを検出する構成としてもよい。具体的には、図１４の期間Ｔ３２において、変位センサ５８により検出した第１弁体３４の変位Ｘが、突き当て位置を含む所定領域に変位したか否かを判定する。そして、変位Ｘが所定領域内にあると判定された場合に、又は変位Ｘが所定領域内にあると判定されたことを条件に、開弁判定フラグFLAG_OPに１をセットする。

ステップＳ６０７及びＳ６０８では、ステップＳ４０７及びＳ４０８と同じ処理を実行する。続くステップＳ６０９では、変位センサ５８により検出した第１弁体３４の変位Ｘを取得し、ステップＳ６１０で、変位Ｘが、開弁位置ＯＰ１（ストッパ３６から離間する方向に変位可能な最大位置）と、開弁位置ＯＰ１よりもストッパ３６側に所定だけ変位した位置ＯＰ２との間の領域（開弁判定領域）内であるか否かを判定する。そして、変位Ｘが開弁判定領域内にないと判定された場合には、ステップＳ６１１の処理を行わずにステップＳ６１２へ進む。一方、変位Ｘが開弁判定領域内にあると判定された場合には、ステップＳ６１１で開弁判定フラグFLAG_OPに１をセットし、ステップＳ６１２へ進む。

・上記第４実施形態では、振動センサ５９により検出した振動の振幅の標準偏差σに基づいて、駆動指令に対する弁体の動きを検出したが、振幅と判定値との比較結果に基づいて、駆動指令に対する弁体の動きを検出する構成としてもよい。このとき、振幅（＞０）が判定値よりも大きい場合に、閉弁判定フラグFLAG_CL又は開弁判定フラグFLAG_OPを１に切り替える。あるいは、１回の振動あたりの振幅の積分値を算出し、該算出した積分値に基づいて、駆動指令に対する弁体の動きを検出する構成としてもよい。このとき、積分値と判定値とを比較し、積分値が判定値よりも大きい場合に、閉弁判定フラグFLAG_CL又は開弁判定フラグFLAG_OPを１に切り替える。

・上記実施形態では、制御弁３０の駆動信号のオンからオフへの切り替え直後にコイル３３に逆方向の電圧を印加することにより、コイル３３に流れる電流の低下速度を速める構成としたが、このような処理を行うための回路（フライバック回路）を有さない場合には、駆動信号のオンからオフへの切り替え後のコイル電流の変化に基づいて、ポンプ２０の作動判定を行うことができる。具体的には、フライバック回路を有さない場合、第１弁体３４が第２弁体３７に突き当たる時、及び第２弁体３７がストッパ３９に突き当たる時に、コイル電流において上に凸の屈曲点が現れる。したがって、これらの屈曲点の有無を検出することにより、高圧ポンプ２０の作動判定を行う構成としてもよい。

・上記実施形態では、コイル３３に流れる電流の変化、コイル３３にかかる電圧の変化、弁体の変位量、及び制御弁３０の振動のうちのいずれかを検出することにより、駆動指令に対する弁体の動きを検出する構成としたが、これらのうちの２つ以上を検出することにより、駆動指令に対する弁体の動きを検出する構成としてもよい。例えば、制御弁３０の駆動信号のオン期間において、電流センサ５４により検出される電流値の速度（微分値）が判定値ＴＨａを下回り、かつ電圧センサ５７により検出される電圧値の変化幅が所定値以上であることが検出された場合に、閉弁判定フラグFLAG_CLに１をセットする。一方、電流センサ５４により検出される電流値の速度（微分値）が判定値ＴＨａを下回ったこと、及び電圧センサ５７により検出される電圧値の変化幅が所定値以上であることの少なくともいずれかが検出されなかった場合に、閉弁判定フラグFLAG_CLを０のままとする。

・上記第２実施形態、第３実施形態及び第４実施形態において、上記第１実施形態と同様に、ポンプ作動判定処理において設定した閉弁判定フラグFLAG_CLを用いて通電開始タイミング算出処理を実施してもよい。また、上記第３実施形態及び第４実施形態において、上記第１実施形態又は第２実施形態と同様に、ポンプ作動判定処理において設定した閉弁判定フラグFLAG_CL及び開弁判定フラグFLAG_OPを用いて異常診断処理を実施してもよい。

・上記実施形態では、弁体を２つ（第１弁体３４及び第２弁体３７）を有する制御弁３０を備える燃料供給システムに本発明を適用する場合について説明したが、弁体を１つのみ有する制御弁を備える燃料供給システムに本発明を適用してもよい。具体的には、制御弁が、弁体として、加圧室に連通される燃料吸入通路に配置され、コイル３３に対する通電及び非通電の切り替えにより軸方向に変位可能であって、その変位に伴い加圧室への燃料の供給及び遮断を行う構成の弁体を有するシステムに適用する。本構成においても、コイル３３に流れる電流の変化、コイル３３にかかる電圧の変化、弁体の変位量、及び制御弁３０の振動のうち少なくともいずれかに基づいて、駆動指令に対する弁体の動きを検出することが可能であり、よって当該動きに基づいて高圧ポンプ２０の作動判定を実施することができる。

・上記実施形態では、内燃機関としてガソリンエンジンを用いる構成としたが、ディーゼルエンジンを用いる構成としてもよい。つまり、本発明を、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料供給システムの制御装置にて具体化してもよい。

＜１＞ 回転軸（２４）の回転に伴い往復移動して加圧室（２５）の容積を可変とするプランジャ（２２）と、前記加圧室に連通される燃料吸入通路（２６）に配置された弁体（３４、３７）を有し、電磁部（３３）に対する通電制御により前記弁体を軸方向に変位させることで前記加圧室への燃料の供給及び遮断を行う制御弁（３０）と、を備える高圧ポンプ（２０）に適用され、前記通電制御により前記制御弁の開弁及び閉弁を切り替えることで前記高圧ポンプの燃料吐出量を調整する高圧ポンプの制御装置であって、前記制御弁の開弁又は閉弁の駆動指令に対する前記弁体の動きを検出する動き検出手段と、前記動き検出手段の検出結果に基づいて、前記高圧ポンプの作動判定を実施する作動判定手段と、を備えることを特徴とする高圧ポンプの制御装置。

＜２＞ 前記動き検出手段は、前記電磁部に流れる電流の変化、前記電磁部にかかる電圧の変化、前記弁体の変位量、及び前記制御弁の振動のうち少なくともいずれかを検出することにより、前記駆動指令に対する前記弁体の動きを検出する上記＜１＞に記載の高圧ポンプの制御装置。

＜３＞ 前記動き検出手段は、前記電磁部に流れる電流の変化を検出することにより前記駆動指令に対する前記弁体の動きを検出し、その際、前記電流の変化として、前記電流の増加傾向と減少傾向との間の切り替わりが生じたことを検出する上記＜１＞又は＜＞２に記載の高圧ポンプの制御装置。

＜４＞ 前記電磁部の通電時において前記弁体が前記電磁部に向けて吸引されることにより前記制御弁が閉弁し、前記動き検出手段は、前記電流の変化として、前記制御弁の閉弁の駆動指令が出力されている期間で前記電流の減少傾向が生じたことを検出する上記＜３＞に記載の高圧ポンプの制御装置。

＜５＞ 前記電磁部の通電時において前記弁体が前記電磁部に向けて吸引されることにより前記制御弁が閉弁し、前記動き検出手段は、前記電流の変化として、前記制御弁の閉弁の駆動指令が出力されている期間で前記電流が減少傾向から上昇に転じたことを検出する上記＜３＞に記載の高圧ポンプの制御装置。

＜６＞ 前記電磁部に対する通電操作がデューティ制御により行われ、前記動き検出手段は、前記電磁部にかかる電圧の変化を検出することにより前記駆動指令に対する前記弁体の動きを検出し、その際、前記電圧の変化として、前記電磁部に通電している期間において前記デューティ制御による電圧変化とは別に所定値以上の前記電圧の変化が生じたことを検出する上記＜１＞〜＜５＞のいずれか一項に記載の高圧ポンプの制御装置。

＜７＞ 前記動き検出手段は、前記電磁部にかかる電圧の変化を検出することにより前記駆動指令に対する前記弁体の動きを検出し、その際、前記電磁部を非通電にしてから所定時間が経過するまでの期間での電圧の変化を検出する上記＜１＞〜＜６＞のいずれか一項に記載の高圧ポンプの制御装置。

＜８＞ 前記弁体の変位を検出する変位センサ（５８）を備え、前記動き検出手段は、前記変位センサにより前記弁体の変位を検出することにより、前記駆動指令に対する前記弁体の動きを検出する上記＜１＞〜＜７＞のいずれか一項に記載の高圧ポンプの制御装置。

＜９＞ 前記制御弁には、前記弁体の軸方向の移動を制限する移動制限部材（３６，３９）が設けられており、前記弁体が前記移動制限部材に衝突する際に発生する振動を検出する振動センサ（５９）を備え、前記動き検出手段は、前記振動センサにより前記制御弁の振動を検出することにより、前記駆動指令に対する前記弁体の動きを検出する上記＜１＞〜＜８＞のいずれか一項に記載の高圧ポンプの制御装置。

＜１０＞ 前記加圧室の容積が減少する容積減少行程において前記電磁部に通電するとともに、該通電の開始タイミングに基づいて前記高圧ポンプの燃料吐出量を調整し、前記動き検出手段の検出結果に基づいて、前記制御弁の閉弁を指令してから前記弁体が前記加圧室への燃料の供給を遮断する位置に変位するまでに要する閉弁所要時間を算出する時間算出手段と、前記時間算出手段により算出した閉弁所要時間に基づいて、前記容積減少行程において前記電磁部に通電する通電開始タイミングを算出するタイミング算出手段と、を備える上記＜１＞〜＜９＞のいずれか一項に記載の高圧ポンプの制御装置。

＜１１＞ 前記動き検出手段の検出結果に基づいて、前記高圧ポンプの異常診断を行う異常診断手段を備える上記＜１＞〜＜１０＞のいずれか一項に記載の高圧ポンプの制御装置。

１２…低圧ポンプ、１３…低圧配管、１４…蓄圧室、２０…高圧ポンプ、２２…プランジャ、２５…加圧室、２６…燃料吸入通路、２７…燃料排出通路、３０…制御弁、３１…第１弁室、３２…第２弁室、３３…コイル、３４…第１弁体、３５…スプリング、３６…ストッパ（移動制限部材）、３７…第２弁体、３８…スプリング、３９…ストッパ（移動制限部材）、４０…弁座、４１…逆止弁、５０…ＥＣＵ（動き検出手段、作動判定手段、時間算出手段、タイミング算出手段、異常診断手段）、５２…燃圧センサ、５４…電流センサ、５５〜５７…電圧センサ、５８…変位センサ、５９…振動センサ。

Claims (5)

1. 回転軸（２４）の回転に伴い往復移動して加圧室（２５）の容積を可変とするプランジャ（２２）と、前記加圧室に連通される燃料吸入通路（２６）に配置された弁体（３４、３７）を有し、電磁部（３３）に対する通電制御により前記弁体を軸方向に変位させることで前記加圧室への燃料の供給及び遮断を行う制御弁（３０）と、を備える高圧ポンプ（２０）に適用され、前記通電制御により前記制御弁の開弁及び閉弁を切り替えることで前記高圧ポンプの燃料吐出量を調整する高圧ポンプの制御装置であって、
   前記制御弁の閉弁の駆動指令により前記電磁部に通電した後、前記制御弁の開弁の駆動指令により前記電磁部を非通電にするとともに、前記制御弁の開弁の駆動指令への切り替え直後において、フライバックにより前記電磁部にかかる電圧を逆方向に変化させ、
   前記電磁部にかかる電圧を検出する電圧検出手段と、
   フライバックにより前記電圧を逆方向に変化させた後に前記電圧がゼロに収束した後の期間における前記電圧の変化に基づいて、前記制御弁の開弁の駆動指令に対する前記弁体の動きを検出する動き検出手段と、
   を備えることを特徴とする高圧ポンプの制御装置。
2. 前記動き検出手段は、さらに、前記制御弁の開弁の駆動指令への切り替え直後にフライバックにより前記電圧を逆方向に変化させた後に前記電圧がゼロに向かう期間において前記電圧検出手段により検出される電圧の変化に基づいて、前記制御弁の開弁の駆動指令に対する前記弁体の動きを検出する請求項１に記載の高圧ポンプの制御装置。
3. 前記動き検出手段は、フライバックにより前記電圧を逆方向に変化させた後に前記電圧がゼロに向かう期間において、前記電圧の単位時間当たりの変化量が小さくなることに伴う屈曲点Ｐ２が検出された場合に前記弁体は正常な動きを示したものと判定し、前記屈曲点Ｐ２が検出されなかった場合に前記弁体は正常な動きを示していないものと判定する請求項２に記載の高圧ポンプの制御装置。
4. 前記動き検出手段の検出結果に基づいて、前記高圧ポンプの作動判定を実施する作動判定手段を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧ポンプの制御装置。
5. 前記動き検出手段の検出結果に基づいて、前記高圧ポンプの異常診断を行う異常診断手段を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧ポンプの制御装置。

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