JP6561493B2 - 燃料噴射システムの故障診断装置 - Google Patents

Description

燃料噴射システム内の故障を診断する故障診断装置に関する。

ディーゼル機関の燃料噴射装置として、各気筒の燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する共通の蓄圧室（コモンレール）を備えるものが周知である。このコモンレール式のディーゼル機関によれば、機関運転状態に応じて、コモンレール内の燃料圧力を自由に制御することができ、ひいては燃料噴射弁に供給される燃料圧力を自由に制御することができる。

このような燃料噴射装置において、燃圧センサが故障になって正確な燃料圧力を検出できなくなると、燃料噴射を適切に制御できなくなるという問題がある。

燃圧センサの故障検出について、例えば特許文献１に記載の先行技術がある。この特許文献１では、要求噴射量を変化させたときの内燃機関の出力の変動量から噴射量を推定し、噴射量から燃料圧力を推定している。そして、推定した燃料圧力と燃圧センサが検出する燃料圧力とによって定まる１つのポイントが正常範囲内にない時に、圧力センサに故障があると判定している。また、定まるポイントが中央特性値に対してどのようにずれたかを把握することで、燃圧センサの故障は具体的にどのような性質の故障なのか判定している。

特開２００７―４０１１３

しかしながら、特許文献１に記載の先行技術は、ディーゼル機関の出力を検出するセンサを必須とした構成であり、コモンレールシステム内で完結した故障診断装置とは言い難い。また燃料噴射弁の故障により燃料圧力が変動している場合も含めて燃圧センサの故障と判定してしまうおそれがある。

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、その主たる目的は、コモンレールシステム内で完結し、燃料噴射弁の故障がある場合でも燃圧センサの故障を診断することが可能な故障診断装置を提供することにある。

本発明は、高圧の燃料を貯蔵する蓄圧室と、前記蓄圧室に供する燃料を加圧して吐出する燃料ポンプと、前記蓄圧室に高圧状態で蓄えられた燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、前記蓄圧室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故障診断装置であって、前記複数の燃料噴射弁の内一つの燃料噴射弁により所定の噴射条件で燃料の噴射が実行された場合に、残りの前記燃料噴射弁により前記所定の噴射条件で燃料の噴射を実行させる噴射実行手段と、前記所定の噴射条件で前記燃料噴射弁による噴射に伴い生じた前記蓄圧室内の燃料圧力の降下量を検出降下量として、それぞれ前記燃圧センサの検出値に基づいて算出する検出降下量算出手段と、前記所定の噴射条件で前記燃料噴射弁による噴射に伴い生じると推定される前記蓄圧室内の燃料圧力の降下量を推定降下量として算出する推定降下量算出手段と、前記検出降下量算出手段により算出された検出降下量の前記複数の燃料噴射弁間でのばらつきを算出するばらつき算出手段と、前記ばらつき算出手段により算出された前記ばらつきが第一所定範囲内であり、且つ検出降下量算出手段により算出された前記検出降下量と前記推定降下量算出手段により算出された推定降下量との相違量が第二所定範囲から外れる場合に、前記燃圧センサの故障と判定する燃圧センサ故障判定手段と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、燃料噴射システムは、蓄圧室と、燃料ポンプと、燃料噴射弁と、燃圧センサを備えている。この燃料噴射システムの故障診断装置は、噴射実行手段を備えており、複数の燃料噴射弁の内一つの燃料噴射弁により所定の噴射条件で燃料の噴射が実行された場合に、残りの前記燃料噴射弁により前記所定の噴射条件で燃料の噴射を実行させる。全気筒が所定の噴射条件で燃料の噴射を実行するように制御されると、燃料噴射弁による噴射に伴い生じた蓄圧室内の燃料圧力の降下量は検出降下量として検出降下量算出手段によりそれぞれ算出される。ばらつき算出手段により、複数の燃料噴射弁間で算出された検出降下量のばらつきが算出される。また、燃料噴射弁から噴射させる燃料の目標噴射量に基づいて、推定降下量算出手段により噴射に伴い生じると推定される蓄圧室内の燃料圧力降下量が推定降下量として算出される。

燃圧センサが故障している場合には、噴射に伴い生じると推定される推定降下量に対して算出される検出降下量に大きい方向又は小さい方向へのずれが生まれるため、検出降下量と推定降下量との相違量は、全ての燃料噴射弁において第二所定範囲から外れることになる。また、全ての燃料噴射弁で同様のずれを生じさせるため、ばらつき算出手段により算出される複数の燃料噴射弁間で算出された検出降下量のばらつきは、第一所定範囲内に収まる。したがって、ばらつき算出手段により算出されたばらつきが第一所定範囲内であり、且つ検出降下量算出手段により算出された検出降下量と推定降下量算出手段により算出された推定降下量との相違量が第二所定範囲から外れる場合に、燃圧センサ故障判定手段により燃圧センサの故障が判定される。燃料噴射弁の故障がある場合、複数の燃料噴射弁のうち故障した燃料噴射弁の検出降下量は他の燃料噴射弁の検出降下量と差異が生まれるため、ばらつき算出手段により算出される複数の燃料噴射弁間での検出降下量のばらつきは第一所定範囲内に収まらない。このため、燃料噴射弁の故障がある場合でも燃圧センサの故障を診断することが可能となる。また、構成が燃料噴射システムのみで完結しており、例えば内燃機関の出力を検出するセンサなど外部の構成を必要としないですむ。

また、本発明は、高圧の燃料を貯蔵する蓄圧室と、前記蓄圧室に供する燃料を加圧して吐出する燃料ポンプと、前記蓄圧室に高圧状態で蓄えられた燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、前記蓄圧室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故障診断装置であって、前記複数の燃料噴射弁の内一つの燃料噴射弁により所定の噴射条件で燃料の噴射が実行された場合に、残りの前記燃料噴射弁により前記所定の噴射条件で燃料の噴射を実行させる噴射実行手段と、前記所定の噴射条件で前記燃料噴射弁による噴射に伴い生じた前記蓄圧室内の燃料圧力の降下量を検出降下量として、それぞれ前記燃圧センサの検出値に基づいて算出する検出降下量算出手段と、前記所定の噴射条件で前記燃料噴射弁による噴射に伴い生じると推定される前記蓄圧室内の燃料圧力の降下量を推定降下量として算出する推定降下量算出手段と、前記検出降下量算出手段により算出された気筒ごとの前記検出降下量から過半数を超える前記検出降下量を過半数降下量として選択し、前記過半数降下量と前記推定降下量算出手段により算出された前記推定降下量との相違に基づいた相違量を算出する相違量算出手段と、前記相違量算出手段により算出された前記相違量が第二所定範囲から外れる場合に、前記燃圧センサの故障と判定する燃圧センサ故障判定手段と、備えることを特徴とする。

上記構成によれば、燃料噴射システムは、蓄圧室と、燃料ポンプと、燃料噴射弁と、燃圧センサを備えている。この燃料噴射システムの故障診断装置は、噴射実行手段を備えており、複数の燃料噴射弁の内一つの燃料噴射弁により所定の噴射条件で燃料の噴射が実行された場合に、残りの前記燃料噴射弁により前記所定の噴射条件で燃料の噴射を実行させる。全気筒が所定の噴射条件で燃料の噴射を実行するように制御されると、燃料噴射弁による噴射に伴い生じた蓄圧室内の燃料圧力の降下量は検出降下量として検出降下量算出手段によりそれぞれ算出される。また、燃料噴射弁から噴射させる燃料の目標噴射量に基づいて、推定降下量算出手段により噴射に伴い生じると推定される蓄圧室内の燃料圧力降下量が推定降下量として算出される。燃圧センサが故障している場合には、噴射に伴い生じると期待される推定降下量に対して全気筒の検出降下量に大きい方向又は小さい方向へのずれが生まれるため、相違量算出手段により算出されたそれぞれの相違量は、全て第二所定範囲から外れることになる。このような燃圧センサの故障が生じているか判定を行う際には、全ての燃料噴射弁で検出降下量が推定降下量に対してずれが生じているか判定する必要はない。なぜならば、区別して故障判定すべき燃料噴射弁の故障が同時に過半数を超えて生じる可能性が小さいため、検出降下量が推定降下量に対してずれが生じている燃料噴射弁が過半数よりも多い場合には燃圧センサの故障と判定できるからである。したがって、算出された全ての検出降下量から過半数を超える検出降下量が過半数降下量として選択され、過半数降下量と推定降下量算出手段により算出された推定降下量との相違に基づいた相違量が相違量算出手段により算出される。算出された相違量が第二所定範囲から外れる燃料噴射弁が過半数よりも多い場合に、燃圧センサ故障判定手段により燃圧センサの故障と判定される。よって、このような燃圧センサの故障判定でも、燃料噴射弁の故障と区別して診断することが可能となる。また、構成が燃料噴射システムのみで完結しており、例えば内燃機関の出力を検出するセンサなど外部の構成を必要としないですむ。

本実施形態にかかる燃料噴射システムの概略構成図である。 本実施形態にかかるＥＣＵにより実行される制御フローチャートである。 本実施形態にかかる燃料噴射弁異常及び圧力センサ出力異常時の挙動を示す図である。 圧力センサの出力異常に関する一例である。 圧力センサの出力異常に関する一例である。 圧力センサ出力異常時におけるポンプ吐出量及びフィードバック量を示す図である。 図２に示されている制御フローチャートの一変形例である。

以下、本実施形態を図に基づいて説明する。図１に、本実施形態の燃料噴射システム１０を示す。

蓄圧式の燃料噴射システム１０は、燃料供給ポンプ１６（燃料ポンプに該当）、コモンレール２０（蓄圧室に該当）、圧力センサ２２（燃圧センサに該当）、減圧弁３０、複数の燃料噴射弁４０、電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０、電子駆動装置（ＥＤＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｒｉｖｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５２等から構成されており、内燃機関として図示しない４気筒のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンとも言う。）の各気筒に燃料を噴射する。尚、図の煩雑さを避けるため、図１においては、ＥＤＵ５２から１個の燃料噴射弁４０への制御信号線、ならびにコモンレール２０から１個の燃料噴射弁４０への噴射配管２０２だけを示している。

燃料フィルタ１４は、燃料タンク１２から燃料供給ポンプ１６が吸入する燃料中の異物を除去する。燃料供給ポンプ１６は、燃料タンク１２から燃料を吸入するフィードポンプを内蔵しており、吸入した燃料を加圧し供給配管２００を通してコモンレール２０に吐出する。

燃料供給ポンプ１６は、カムシャフトのカムの回転にともないプランジャが往復移動することにより加圧室に吸入した燃料を加圧する公知のポンプである。ＥＣＵ５０が燃料供給ポンプ１６の調量弁１８を制御することにより、燃料供給ポンプ１６が吸入行程で吸入する燃料の吸入量が調量される。そして、吸入量が調量されることにより、燃料供給ポンプ１６からの燃料の吐出量が調量される。尚、燃料供給ポンプ１６の吐出側に、燃料の吐出量を調量する調量弁を設置して吐出量を調量してもよい。

コモンレール２０は、燃料供給ポンプ１６が吐出する燃料を蓄圧してエンジン運転状態に応じた所定の高圧に燃料圧力を保持し、噴射配管２０２を通して燃料噴射弁４０に燃料を供給する。圧力センサ２２は、コモンレール２０の内部の燃料圧力（実レール圧）に応じた信号を出力する。

減圧弁３０は、通電制御により開弁しコモンレール２０の内部の燃料を低圧側のリターン配管２０４に排出する電磁弁である。

燃料噴射弁４０は、４気筒のディーゼルエンジンの各気筒に搭載され、コモンレール２０が蓄圧している燃料を気筒内に噴射する。燃料噴射弁４０は、エンジンの運転状態に基づいて、１回の燃焼サイクルにおいてメイン噴射の前後にパイロット噴射およびポスト噴射を含む多段噴射を行う。燃料噴射弁４０は、ノズルニードルに閉弁方向に燃料圧力を加える背圧室の圧力を制御することにより燃料噴射量を制御する公知の電磁駆動式の噴射弁である。燃料噴射弁４０の電磁駆動部は、ピエゾアクチュエータまたは電磁コイルで構成されている。

背圧制御弁４２は、燃料噴射弁４０の背圧室の圧力が所定圧を超えると開弁し、背圧室の燃料をリターン配管２０４に排出する。これにより、燃料噴射弁４０の背圧室の圧力が所定圧を超えることを防止する。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の書換可能な不揮発性メモリ、入出力インタフェース等を中心とするマイクロコンピュータ（マイコン）から主に構成されている。

ＥＣＵ５０は、ＲＯＭまたはフラッシュメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより、燃料噴射システム１０の各種制御を実行する。例えば、ＥＣＵ５０は、燃料供給ポンプ１６の吐出量、および減圧弁３０の開閉を制御して、圧力センサ２２の出力信号から検出する検出レール圧と、エンジン運転状態に基づいて設定する目標圧力（目標レール圧）との差圧に基づいて検出レール圧を目標レール圧に追随させるフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を実行する（フィードバック制御手段に該当）。

ＥＣＵ５０は、本発明に係わる噴射実行手段、検出降下量算出手段、推定降下量算出手段、ばらつき算出手段、燃圧センサ故障判定手段、フィードバック量判定手段、ずれ方向特定手段、燃料噴射弁故障判定手段、相違量算出手段、故障噴射弁特定手段などの機能を有している。

ＥＤＵ５２は、ＥＣＵ５０が出力する制御信号に基づいて減圧弁３０、燃料噴射弁４０に駆動電流または駆動電圧を供給するための駆動装置である。

以下、ＥＣＵ５０が実行する燃料噴射システム１０に関する制御内容を説明する。図２に示す燃料噴射システム１０に関する制御は、ＥＣＵ５０の電源オン期間中にＥＣＵ５０によって所定周期で繰り返し実行される。

本制御が起動されると、まずステップ１００で診断条件が成立したか否かを判定する。診断条件とは、４気筒あるうち１つの気筒が特定の運転状態（所定の噴射条件に該当）になることを示している。具体的には、コモンレール２０内の目標レール圧が所定圧力ＰＦＩＮとなり、所定圧力ＰＦＩＮに応じて燃料噴射弁４０に指示される指示噴射量が所定噴射量ＱＦＩＮに設定されることを示している。診断条件が成立しなかった場合には（ステップ１００：ＮＯ）、そのまま本制御は終了する。診断条件が成立した場合には（ステップ１００：ＹＥＳ）、ステップ１０１に進む。

ステップ１０１では、診断条件が成立した場合に他の気筒についても、同様の噴射条件を設定する。具体的には図３に示すように、＃１気筒の診断条件が成立した場合に、＃２以降の気筒についてもその目標レール圧を所定圧力ＰＦＩＮに、指示噴射量を所定噴射量ＱＦＩＮに設定する。

その後、ステップ１０２において、各気筒に備えられている燃料噴射弁４０からの燃料噴射により低下した検出レール圧を、圧力センサ２２からの信号に基づいてそれぞれ算出する。

ステップ１０３にて、噴射される前のコモンレール２０内の検出レール圧とステップ１０２にて算出された燃料噴射後の検出レール圧との差圧を検出差圧ΔＰｋとして気筒ごとに算出する。

ステップ１０４にて、算出された各気筒の検出差圧ΔＰｋから気筒間のばらつきＸを算出する。本実施形態では、算出された各気筒の検出差圧ΔＰｋを用いて、標準偏差を算出する。この算出された標準偏差が気筒間のばらつきＸに該当する。

ステップ１０５にて、算出された気筒間のばらつきＸが第一所定範囲α内かどうかを判定する。なお、第一所定範囲αは、圧力センサ２２及び全気筒の燃料噴射弁４０が故障していないときに算出されると期待される気筒間のばらつきＸに誤差を含めた範囲として設定される。このとき、例えば図３に示すように＃３気筒の燃料噴射弁４０が故障しているならば、＃３気筒の検出差圧ΔＰｋが他の気筒と比較して異なる値を示すため、気筒間のばらつきＸは第一所定範囲αから外れる。よって、気筒間のばらつきＸが第一所定範囲α内に収まらなかった場合には（ステップ１０５：ＮＯ）、ステップ１０６に進み、燃料噴射弁４０が故障している気筒があることを判定する。そして、燃料噴射弁４０が故障していると判定された場合に、過半数を超える気筒の検出差圧ΔＰｋと異なる値を示す気筒の燃料噴射弁４０について、その燃料噴射弁４０が故障していると特定する。なお、過半数を超える気筒の検出差圧ΔＰｋとは、互いの差が所定値以内にある複数の検出差圧ΔＰｋであって、その個数が過半数を超えるものを指す。

気筒間のばらつきＸが第一所定範囲α内に収まった場合には(ステップ１０５：ＹＥＳ)、ステップ１０７に進む。ステップ１０７では、圧力センサ２２及び燃料噴射弁４０が故障していないときに算出されると推定される所定の噴射条件で燃料が噴射された際に生じる気筒内の差圧としての推定差圧ΔＰｔと、ある気筒の検出差圧ΔＰｋとで相違があるか否かを判定する。例えば、図３に示すように、圧力センサ２２の出力に異常がある場合には、全ての気筒において、推定差圧ΔＰｔに対し検出差圧ΔＰｋが一定のずれを生じさせることになる。したがって、本実施形態では、検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商（相違量に該当）が第二所定範囲β内に収まらなかった場合に、相違があると判定する。また、既に燃料噴射弁４０の故障判定を行った後である為、圧力センサ２２の故障判定では燃料噴射弁４０の故障を考慮する必要がない。よって、全気筒で検出差圧ΔＰｋと推定差圧ΔＰｔとの相違があるかを判定せず、１つの気筒において検出差圧ΔＰｋと推定差圧ΔＰｔとの相違があるかを判定している。なお、第二所定範囲βは、圧力センサ２２及び燃料噴射弁４０が正常である場合に期待される検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商に誤差を含んだ範囲として設定される。

検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内に収まった場合（推定差圧ΔＰｔとある気筒の検出差圧ΔＰｋとで相違がなかった場合）には（ステップ１０７：ＹＥＳ）、そのまま本制御は終了する。検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内に収まらなかった場合（推定差圧ΔＰｔとある気筒の検出差圧ΔＰｋとで相違があった場合）には（ステップ１０７：ＮＯ）、ステップ１０８に進み、圧力センサ２２が故障していると判定する。

ステップ１０９では、本来検出される検出レール圧から圧力センサ２２がどのように出力がずれているのかを判定する。このとき、例えば圧力センサ２２の出力が中央特性に対し図４に示すようにずれた場合、検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲βよりも大きい値として算出される。これは、推定差圧ΔＰｔよりも検出差圧ΔＰｋの方が大きい値であることを示しており、つまり想定される噴射パルスで噴射が実施されたにも関わらず検出レール圧（圧力センサ認識圧）は想定される値よりも下回ったことを意味している。実レール圧と燃料噴射量は相関関係があり、噴射前の実レール圧が高いほどに噴射される燃料噴射量は多くなることは公知である。よって、想定される噴射パルスで噴射が実施されたにも関わらず検出レール圧は想定される値よりも下回ったということは、それだけ噴射前の実レール圧が高かったために想定よりも多く燃料が噴射され、検出レール圧が大きく低下したということになる。つまり、圧力センサ２２により検出される検出レール圧は本来検出されるべき実レール圧よりも小さい値として検出されていることが分かる。また、中央特性と比較しても、検出レール圧は低い値を検出していることになる。

しかし、図５のように燃料噴射前は中央特性よりも検出レール圧が高く、燃料噴射後は中央特性をまたいで検出レール圧が大きく低下した場合、上記の方法で圧力センサ２２の出力のずれを特定するのは困難である。なぜなら、この場合推定差圧ΔＰｔに対し検出差圧ΔＰｋは大きい値が算出されるが、所定の噴射条件において噴射を開始するときには圧力センサ２２の出力は中央特性に対し大きい方向にずれているにも関わらず、圧力センサ２２の出力は中央特性に対し小さい方向にずれていると誤判定することになるからである。本実施形態では、このような誤判定を抑制するため、コモンレール２０内の検出レール圧を所定圧力ＰＦＩＮとするようにＦ/Ｂ制御されたときの燃料噴射量の実フィードバック量Ｆに注目した。

図５に示す圧力センサ２２の出力異常において、コモンレール２０内の検出レール圧を所定圧力ＰＦＩＮとするようにＦ／Ｂ制御された場合、燃料噴射前の実レール圧が中央特性よりも低く、燃料噴射量もまた少ない。燃料噴射量と燃料供給ポンプ１６の吐出量は相関関係にあるため、図６に示すように燃料供給ポンプ１６の吐出量も出荷時に測定される燃料供給ポンプ１６の吐出量と比較して少ないことが分かる。このときの吐出量は、目標レール圧に応じて設定される基本圧送量に、検出レール圧を目標レール圧とするようにＦ／Ｂ制御されたときの実フィードバック量Ｆが加えられたものである。つまり、圧力センサ２２の出力異常時に、直接影響を受けるのは実フィードバック量Ｆである。よって、本実施形態では、実フィードバック量Ｆが所定の噴射条件におけるフィードバック量の初期値（出荷時のデフォルトフィードバック量）としての初期フィードバック量ＦＢよりも多いか少ないかを判定することで、圧力センサ２２の出力が中央センサに対しどちらにずれたのかを判定する。

図６によれば、圧力センサ２２の出力異常時における各気筒の実フィードバック量Ｆは初期フィードバック量ＦＢよりも少ないものとなる。圧力センサ２２が正常である場合の初期フィードバック量ＦＢよりも実フィードバック量Ｆが少ないということは、推定差圧ΔＰｔよりも検出差圧ΔＰｋの方が大きい値であるにも関わらず、実際に噴射した燃料噴射量は出荷時に測定された燃料噴射量と比較して少ないことを示している。つまり、圧力センサ２２の出力が中央特性に対して大きい方向にずれており、検出レール圧よりも実レール圧が低いために、燃料噴射量が出荷時と比較して少ないものとなったことが分かる。

よって、ステップ１０９では、圧力センサ２２のずれ方向を特定するために、実際の各気筒の実フィードバック量Ｆが初期フィードバック量ＦＢよりも多いか否かを判定する。実際の各気筒の実フィードバック量Ｆが初期フィードバック量ＦＢよりも多くない場合には（Ｓ１０９：ＮＯ）、圧力センサ２２は中央特性に対して大きい方向にずれていると判定して、本制御を終了する。実際の各気筒の実フィードバック量Ｆが、圧力センサ２２が正常である場合の初期フィードバック量ＦＢよりも多い場合には（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、圧力センサ２２は中央特性に対して小さい方向にずれていると判定して、本制御を終了する。

上記構成により、本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、以下の効果を奏する。

・ＥＣＵ５０により、燃料噴射弁４０による噴射に伴い生じたコモンレール２０内の検出レール圧の降下量が検出差圧ΔＰｋとして、気筒別に算出される。複数の燃料噴射弁４０間で算出された検出差圧ΔＰｋのばらつきＸが算出される。また、所定噴射量ＱＦＩＮに基づいた噴射に伴い生じると推定されるコモンレール２０内の燃料圧力降下量が推定差圧ΔＰｔとして算出される。圧力センサ２２が故障している場合には、推定差圧ΔＰｔに対して算出される検出差圧ΔＰｋに大きい方向又は小さい方向へのずれが生まれるため、検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商は、全ての燃料噴射弁４０において第二所定範囲βから外れることになる。また、全ての燃料噴射弁４０で同様のずれを生じさせるため、複数の燃料噴射弁４０間で算出された検出差圧ΔＰｋのばらつきＸは、第一所定範囲内に収まる。したがって、算出されたばらつきＸが第一所定範囲内であり、且つ検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲βから外れる場合に、圧力センサ２２の故障が判定される。燃料噴射弁４０の故障がある場合、複数の燃料噴射弁４０のうち故障した燃料噴射弁４０の検出差圧ΔＰｋは他の燃料噴射弁４０の検出差圧ΔＰｋと差異が生まれるため、複数の燃料噴射弁４０間で算出されたΔＰｋのばらつきＸは第一所定範囲α内に収まらない。このため、燃料噴射弁４０の故障がある場合でも圧力センサ２２の故障を診断することが可能となる。また、構成が燃料噴射システム１０のみで完結しており、例えば内燃機関の出力を検出するセンサなど外部の構成を必要としないですむ。

・ＥＣＵ５０は、圧力センサ２２の出力信号から検出する検出レール圧と、エンジン運転状態に基づいて設定する目標レール圧との差圧に基づいて検出レール圧を目標レール圧に追随させるフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を実行する。圧力センサ２２の故障が判定された場合に、所定の噴射条件におけるフィードバック量の初期値としての初期フィードバック量ＦＢに対して、実フィードバック量Ｆが多いのか少ないのかが判定される。この判定に基づいて、ＥＣＵ５０は、実際のコモンレール２０内の実レール圧に対する圧力センサ２２の出力のずれ方向が特定される。例えば、初期フィードバック量ＦＢに対して、実際に制御された実フィードバック量Ｆが少ない場合、検出レール圧よりも実レール圧が低いために、燃料噴射量が出荷時と比較して少ないものとなったことが分かる。よって、圧力センサ２２の出力が中央特性に対して大きい方向にずれていることが分かる。このため、実フィードバック量Ｆの変化を考慮することで、実レール圧の変化に対して圧力センサ２２の出力がどのようにずれたのかを特定することが可能となる。

・ＥＣＵ５０により燃料噴射弁４０が故障していないと判定された場合に、圧力センサ２２が故障しているか否かが判定される。このため、燃料噴射弁４０の故障と圧力センサ２２の故障を区別して判定することが可能となる。

・ＥＣＵ５０により燃料噴射弁４０が故障していると判定した場合に、算出された検出差圧ΔＰｋを気筒間で比較し、過半数を超える気筒の検出差圧ΔＰｋと異なる検出差圧ΔＰｋが算出された気筒について、その気筒の燃料噴射弁４０が故障していることが特定される。このため、燃料噴射弁４０の故障を判定するのみならず、どの気筒の燃料噴射弁４０が故障しているのかを特定することが可能となる。

・診断条件は、コモンレール２０内の目標レール圧が所定圧力ＰＦＩＮになり、所定圧力ＰＦＩＮに追随するように指示される目標噴射量が所定噴射量ＱＦＩＮになることと設定される。これにより、ある気筒が診断条件を成立させた場合には、他全ての気筒の目標レール圧を所定圧力ＰＦＩＮとし、目標噴射量を所定噴射量ＱＦＩＮに制御した上で、故障判定が実行される。このため、ある気筒が診断条件を満たした時に、他の気筒の条件をそれに合わせることで、診断機会を増加させることができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・上記実施形態では、ある一つの気筒における検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内であるか否かの判定を実施していた。このことについて、過半数を超える気筒で一致する検出差圧ΔＰｋ（過半数降下量に該当）を選択し、この検出差圧ΔＰｋと推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内であるか否かの判定を実施してもよい。

・上記実施形態では、検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内であるか否かの判定を実施していた。このことについて、検出差圧ΔＰｋと推定差圧ΔＰｔとの差が第四所定範囲ω内であるか否かの判定をしてもよい。この場合、第四所定範囲ωは、圧力センサ２２及び燃料噴射弁４０が正常である場合に期待される検出差圧ΔＰｋと推定差圧ΔＰｔとの差に誤差を含んだ範囲として設定される。すなわち、気筒間のばらつきＸが第一所定範囲αであり、且つ検出差圧ΔＰｋと推定差圧ΔＰｔとの差が第四所定範囲ω内ではない場合に、圧力センサ２２の故障が判定される。

・気筒間のばらつきＸについて、各気筒の検出差圧ΔＰｋを用いて、その標準偏差を気筒間のばらつきＸとしていた。このことについて、標準偏差に代えて分散値をばらつきＸとしてもよい。この場合、第一所定範囲αは、算出方法の変更に伴ってその設定も変更される。

・上記実施形態では、気筒間のばらつきＸが第一所定範囲α内であると判定したのちに、検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内であるか否かの判定を実施していた。このことについて、検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内ではない場合に、気筒間のばらつきＸが第一所定範囲α内であるか否かの判定を実施してもよい。この場合、検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内であるか否かの判定は全ての気筒で行われる。図２を参照して説明すると、ステップ１０５及びステップ１０５に付随するステップ１０６と、ステップ１０７とを入れ替える。具体的には、ステップ１０７にて、全ての気筒において検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内であるか否かの判定を実施し、検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内ではない気筒が少なくとも一つある場合に（Ｓ１０７：ＮＯ）、ステップ１０５に進む。そしてステップ１０５にて、気筒間のばらつきＸが第一所定範囲α内であると判定した場合には（ステップ１０５：ＹＥＳ）、全ての気筒にて検出差圧ΔＰｋと推定差圧ΔＰｔとで相違があるとして、圧力センサ２２が故障していると判定する。一方で、気筒間のばらつきＸが第一所定範囲α内ではないと判定した場合には（ステップ１０５：ＮＯ）、ステップ１０６に進み、ある気筒の燃料噴射弁４０が故障していることを判定する。

・燃料噴射弁４０が故障していると判定された場合に、過半数を超える気筒の検出差圧ΔＰｋと異なる値を示す気筒の燃料噴射弁４０について、その燃料噴射弁４０が故障していると特定することとしていた。このことについて、燃料噴射弁４０が故障していると判定された場合に、検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内ではない気筒について、燃料噴射弁４０が故障していると特定してもよい。

・図７は、図２のフローチャートの一部を変容したものである。すなわち、図２におけるステップ１０４を削除し、その代わりにステップ２０４を設ける。ステップ２０４では、過半数を超える気筒で一致する検出差圧ΔＰｋを差圧ΔＰａとして選択する。また、ステップ１０５は削除される。ステップ１０７を削除し、その代わりにステップ２０７を設ける。ステップ２０７では、選択された差圧ΔＰａを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内であるか否かの判定を実施する。差圧ΔＰａを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内に収まった場合に（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、新規に追加されるステップ２１２に進む。ステップ２１２では、検出差圧ΔＰｋが第三所定範囲γに収まらない気筒があるか否かの判定をする。このとき、第三所定範囲γとは、推定差圧ΔＰｔに誤差を含んだ範囲として設定される。検出差圧ΔＰｋが第三所定範囲γに収まらない気筒がある場合には（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、ステップ２０６に進み、その気筒の燃料噴射弁４０が故障していると判定して、本制御を終了する。

それ以外のステップについて、図７の各ステップ２００，２０１，２０２，２０３，２０８，２０９，２１０，及び２１１の処理は、それぞれ図２の各ステップ１００，１０１，１０２，１０３，１０８，１０９，１１０，及び１１１の処理と同一である。

圧力センサ２２が故障している場合には、噴射に伴い生じると期待される推定差圧ΔＰｔに対して全気筒の検出差圧ΔＰｋに大きい方向又は小さい方向へのずれが生まれるため、検出差圧ΔＰｋを推定差圧ΔＰｔで割った商は、全ての気筒において第二所定範囲βから外れることになる。このような圧力センサ２２の故障が生じているか判定を行う際には、全ての燃料噴射弁４０で検出差圧ΔＰｋが推定差圧ΔＰｔに対してずれが生じているか判定する必要はない。なぜならば、区別して故障判定すべき燃料噴射弁４０の故障は同時に過半数を超える気筒で生じる可能性が小さいため、検出差圧ΔＰｋが推定差圧ΔＰｔに対してずれを生じさせている燃料噴射弁４０が過半数よりも多い場合には燃圧センサが故障していると判定できるからである。したがって、算出された全ての検出差圧ΔＰｋから過半数を超えて一致する検出差圧ΔＰｋが差圧ΔＰａとして選択され、差圧ΔＰａを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内に収まらない場合に、圧力センサ２２が故障していると判定される。

ある気筒の燃料噴射弁４０が故障した場合には、燃料噴射弁４０が故障した場合の検出差圧ΔＰｋと推定差圧ΔＰｔとで差異が生じる。このため、故障した燃料噴射弁４０が燃料噴射を実施した際には、検出差圧ΔＰｋは推定差圧ΔＰｔに誤差を含んだ範囲として設定される第三所定範囲γから外れることになる。したがって、差圧ΔＰａを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内に収まり、且つ算出された検出差圧ΔＰｋが第三所定範囲γから外れる燃料噴射弁４０が存在する場合に、その気筒の燃料噴射弁４０が故障していると判定される。

よって、圧力センサ２２の出力異常が発生していないことを判定した上で、圧力センサ２２の故障を診断することが可能となる。また、燃料噴射弁４０が故障していると判定された場合に、どの気筒の燃料噴射弁４０の故障かを特定することが可能である。

本別例について、差圧ΔＰａを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内に収まるか否かを判定していた。このことについて、差圧ΔＰａと推定差圧ΔＰｔとの差が第四所定範囲ω内に収まるか否かを判定してもよい。すなわち、差圧ΔＰａと推定差圧ΔＰｔとの差が第四所定範囲ω内に収まらない場合に（Ｓ２０７：ＮＯ）、圧力センサ２２が故障していると判定する。

本別例について、差圧ΔＰａを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内に収まらなかった場合に、検出差圧ΔＰｋが第三所定範囲γに収まらない気筒があるか否かの判定をしていた。このことについて、ステップ２０７とステップ２１２を入れ替えて、検出差圧ΔＰｋが第三所定範囲γに収まらない気筒がある場合に、差圧ΔＰａを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内に収まるか否かを判定してもよい。具体的にはステップ２０４終了後にステップ２１２に進み、検出差圧ΔＰｋが第三所定範囲γに収まらない気筒がある場合に（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、ステップ２０７に進む。そして、差圧ΔＰａを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内に収まる場合に（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、ステップ２０６に進み、燃料噴射弁４０が故障していると判定する。また、差圧ΔＰａを推定差圧ΔＰｔで割った商が第二所定範囲β内に収まらない場合に（Ｓ２０７：ＮＯ）、ステップ２０８に進み、圧力センサ２２が故障していると判定する。

１０…燃料噴射システム、１６…燃料供給ポンプ、２０…コモンレール、２２…圧力センサ、４０…燃料噴射弁、５０…ＥＣＵ。

Claims (7)

1. 高圧の燃料を貯蔵する蓄圧室（２０）と、
   前記蓄圧室に供する燃料を加圧して吐出する燃料ポンプ（１６）と、
   前記蓄圧室に高圧状態で蓄えられた燃料を噴射する複数の燃料噴射弁（４０）と、
   前記蓄圧室内の燃料圧力を検出する燃圧センサ（２２）と、
   を備えた燃料噴射システム（１０）に適用される故障診断装置（５０）であって、
   前記複数の燃料噴射弁の内一つの燃料噴射弁により診断用の所定の噴射条件で燃料の噴射が実行された場合に、残りの燃料噴射弁により前記所定の噴射条件で燃料の噴射を１つずつ順番に実行させる噴射実行手段と、
   前記所定の噴射条件で前記複数の燃料噴射弁による噴射に伴い生じた前記蓄圧室内の燃料圧力の降下量を検出降下量として、それぞれ前記燃圧センサの検出値に基づいて算出する検出降下量算出手段と、
   前記所定の噴射条件で１つの燃料噴射弁による噴射に伴い生じると推定される前記蓄圧室内の燃料圧力の降下量を推定降下量として算出する推定降下量算出手段と、
   前記検出降下量算出手段により算出された検出降下量の前記複数の燃料噴射弁間でのばらつきを算出するばらつき算出手段と、
   前記ばらつき算出手段により算出された前記ばらつきが第一所定範囲内であり、且つ前記検出降下量算出手段により算出された前記１つの燃料噴射弁における検出降下量と前記推定降下量算出手段により算出された推定降下量との相違量が第二所定範囲から外れる場合に、前記燃圧センサの故障と判定する燃圧センサ故障判定手段と、
   前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力を目標圧力とするように、前記燃料ポンプにより吐出される燃料の吐出量のフィードバック量を制御するフィードバック制御手段と、
   前記目標圧力に対応する前記フィードバック量の初期値に対して、前記フィードバック制御手段により制御されたフィードバック量が多いのか少ないのかを判定するフィードバック量判定手段と、
   前記燃圧センサ故障判定手段により前記燃圧センサの故障と判定された場合に、前記フィードバック量が前記フィードバック量の初期値よりも多くないときには、実際の前記蓄圧室の燃料圧力は前記燃圧センサの出力に対して大きい方向にずれていると判定し、前記フィードバック量が前記フィードバック量の初期値よりも多いときには、実際の前記蓄圧室の燃料圧力は前記燃圧センサの出力に対して小さい方向にずれていると判定するずれ方向特定手段と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射システムの故障診断装置。
2. 高圧の燃料を貯蔵する蓄圧室（２０）と、
   前記蓄圧室に供する燃料を加圧して吐出する燃料ポンプ（１６）と、
   前記蓄圧室に高圧状態で蓄えられた燃料を噴射する複数の燃料噴射弁（４０）と、
   前記蓄圧室内の燃料圧力を検出する燃圧センサ（２２）と、
   を備えた燃料噴射システム（１０）に適用される故障診断装置（５０）であって、
   前記複数の燃料噴射弁の内一つの燃料噴射弁により診断用の所定の噴射条件で燃料の噴射が実行された場合に、残りの燃料噴射弁により前記所定の噴射条件で燃料の噴射を１つずつ順番に実行させる噴射実行手段と、
   前記所定の噴射条件で前記複数の燃料噴射弁による噴射に伴い生じた前記蓄圧室内の燃料圧力の降下量を検出降下量として、それぞれ前記燃圧センサの検出値に基づいて算出する検出降下量算出手段と、
   前記所定の噴射条件で１つの燃料噴射弁による噴射に伴い生じると推定される前記蓄圧室内の燃料圧力の降下量を推定降下量として算出する推定降下量算出手段と、
   前記検出降下量算出手段により算出された検出降下量の前記複数の燃料噴射弁間でのばらつきを算出するばらつき算出手段と、
   前記ばらつき算出手段により算出された前記ばらつきが第一所定範囲内であり、且つ前記検出降下量算出手段により算出された前記１つの燃料噴射弁における検出降下量と前記推定降下量算出手段により算出された推定降下量との相違量が第二所定範囲から外れる場合に、前記燃圧センサの故障と判定する燃圧センサ故障判定手段と、
   を備え、
   前記燃圧センサ故障判定手段は、前記検出降下量算出手段により算出された気筒ごとの前記検出降下量から、任意の組み合わせにおける２つの前記検出降下量の差が、前記検出降下量が互いに等しいことを判定するための所定値以内にある複数の前記検出降下量であって、その前記検出降下量の個数が過半数を超える複数の前記検出降下量のうちの１つを過半数降下量として選択し、前記１つの燃料噴射弁における検出降下量は、前記過半数降下量であることを特徴とする燃料噴射システムの故障診断装置。
3. 前記ばらつき算出手段により算出された前記ばらつきが第一所定範囲から外れている場合に、燃料噴射弁の故障と判定する燃料噴射弁故障判定手段を備え、
   前記燃圧センサ故障判定手段は、前記燃料噴射弁故障判定手段により前記燃料噴射弁の故障と判定されなかった場合に、前記燃圧センサが故障であるか否かを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診断装置。
4. 前記燃料噴射弁故障判定手段が前記燃料噴射弁の故障と判定した場合において、前記検出降下量算出手段により算出された前記検出降下量を気筒間で比較し、前記検出降下量が、前記検出降下量算出手段により算出された気筒ごとの前記検出降下量から選出される複数の前記検出降下量であって、任意の組み合わせにおける２つの前記検出降下量の差が、前記検出降下量が互いに等しいことを判定するための所定値以内にあり、その前記検出降下量の個数が過半数を超える複数の前記検出降下量のうちの１つと異なる気筒について、該気筒の前記燃料噴射弁が故障していることを特定する故障噴射弁特定手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射システムの故障診断装置。
5. 高圧の燃料を貯蔵する蓄圧室（２０）と、
   前記蓄圧室に供する燃料を加圧して吐出する燃料ポンプ（１６）と、
   前記蓄圧室に高圧状態で蓄えられた燃料を噴射する複数の燃料噴射弁（４０）と、
   前記蓄圧室内の燃料圧力を検出する燃圧センサ（２２）と、
   を備えた燃料噴射システム（１０）に適用される故障診断装置（５０）であって、
   前記複数の燃料噴射弁の内一つの燃料噴射弁により診断用の所定の噴射条件で燃料の噴射が実行された場合に、残りの前記燃料噴射弁により前記所定の噴射条件で燃料の噴射を１つずつ順番に実行させる噴射実行手段と、
   前記所定の噴射条件で前記複数の燃料噴射弁による噴射に伴い生じた前記蓄圧室内の燃料圧力の降下量を検出降下量として、それぞれ前記燃圧センサの検出値に基づいて算出する検出降下量算出手段と、
   前記所定の噴射条件で１つの燃料噴射弁による噴射に伴い生じると推定される前記蓄圧室内の燃料圧力の降下量を推定降下量として算出する推定降下量算出手段と、
   前記検出降下量算出手段により算出された気筒ごとの前記検出降下量から、任意の組み合わせにおける２つの前記検出降下量の差が、前記検出降下量が互いに等しいことを判定するための所定値以内にある複数の前記検出降下量であって、その前記検出降下量の個数が過半数を超える複数の前記検出降下量のうちの１つを過半数降下量として選択し、前記過半数降下量と前記推定降下量算出手段により算出された前記推定降下量との相違に基づいた相違量を算出する相違量算出手段と、
   前記相違量算出手段により算出された前記相違量が第二所定範囲から外れる場合に、前記燃圧センサの故障と判定する燃圧センサ故障判定手段と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射システムの故障診断装置。
6. 前記燃圧センサ故障判定手段により前記燃圧センサの故障と判定されず、且つ前記検出降下量算出手段により算出された前記検出降下量が第三所定範囲から外れる前記燃料噴射弁が存在する場合に、該燃料噴射弁の故障と判定する燃料噴射弁故障判定手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射システムの故障診断装置。
7. 前記所定の噴射条件とは、前記蓄圧室内の目標圧力が所定圧力と定まり、前記所定圧力に応じて目標噴射量が所定噴射量に設定される条件であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料噴射システムの故障診断装置。