JP6562028B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

コモンレールから供給され、増圧装置によってさらに増圧された燃料が、燃料噴射弁によって噴射される内燃機関が公知である。さらに、このような増圧装置として、燃料を増圧装置から押し出すための増圧ピストンと、増圧ピストンに作用させる燃料の圧力を制御するための増圧制御弁と、を有するものが知られている。このような内燃機関に対して、燃料の噴射に異常が検出された時には、異常の原因が増圧装置であるのか、燃料噴射弁であるのかを特定することが知られている。例えば、特許文献１は、燃料噴射弁において実測した燃料圧力と、シミュレーションで得られた燃料圧力とを比較することにより、燃料噴射特性の異常の有無を特定し、燃料噴射特性に異常がある場合には異常原因を特定することを開示している。

特開２００５−２４８７２２号公報

ところで、燃料噴射弁において測定した燃料圧力の波形を検出することにより、燃料噴射の異常の原因が、増圧装置であるのか燃料噴射弁であるのかを特定することができる。しかしながら、増圧装置の中でも増圧制御弁に異常があるのか否かを判別するのは困難であった。例えば、増圧ピストンの異常に起因して増圧装置が燃料を増圧できなくなる場合と、増圧制御弁の異常に起因して増圧装置が燃料を増圧できなくなる場合に、燃料噴射弁において測定した燃料圧力の波形とが類似した形状になる可能性がある。このような場合には、燃料噴射弁において測定した燃料圧力の波形を検出することによって、増圧制御弁の異常の有無を特定することは困難であった。

上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、内燃機関は、燃料タンクと、燃料タンクから供給され、サプライポンプによって圧力が高められた燃料が流れる高圧燃料通路と、高圧燃料通路から供給された燃料を増圧する増圧装置とを備える。さらに、内燃機関は、増圧装置との連結状態を、増圧装置と高圧燃料通路とを連結させた第１連結状態と、増圧装置と燃料タンクとを連結させた第２連結状態とに切り換えて、増圧装置を駆動するための切り換え装置を備える。内燃機関は、連結状態を第２連結状態に切り換えて増圧装置によって燃料を増圧するときに、増圧装置から増圧されることなく燃料タンクに戻される燃料が流れる低圧燃料通路と、低圧燃料通路を流れる燃料の温度を計測するための温度センサと、増圧装置によって増圧された燃料を噴射するための燃料噴射装置とを備える。このような内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置は、機関運転状態に基づいて、燃料を増圧するか否かを判別し、燃料を増圧すると判別したときには、連結状態を第２連結状態に切り換える増圧信号を出力して燃料を増圧させる増圧制御部と、切り換え装置に異常があるか否かを特定するための異常特定部を備える。異常特定部は、増圧制御部が増圧信号を出力したときに、温度センサが計測した温度が、増圧信号を出力していないときに温度センサが計測した温度と比べて上昇していない場合には、切り換え装置に異常があると判別する。そして、増圧制御部は、異常特定部が切り換え装置に異常があると判別した時には、前記機関運転状態とは無関係に、増圧信号の出力を停止して、増圧装置による燃料の増圧を停止することを特徴とする。

以上の構成により、切り換え装置に対する異常の有無を判別できる。

図１は本発明の第１実施形態の内燃機関を表す概略図である。 図２Ａは増圧が行われる前の増圧装置の状態を表す概略図である。 図２Ｂは増圧が行われた後の増圧装置の状態を表す概略図である。 図３Ａは制御ユニットが増圧装置に向けて出力する増圧信号の時間変化を表すタイミングチャートである。 図３Ｂは増圧装置のうち増圧室から吐出される燃料の圧力の時間変化を表すタイミングチャートである。 図４Ａは三方弁に異常があり、増圧制御室と、コモンレールとが連結されたまま三方弁が応答しなくなる場合の増圧装置の状態を表す概略図である。 図４Ｂは三方弁に異常があり、増圧制御室と、燃料タンクとが連結されたまま三方弁が応答しなくなる場合の増圧装置の状態を表す概略図である。 図５はピストンに異常がある場合の増圧装置の状態を表す概略図である。 図６は本発明の第１実施形態及び第２実施形態において燃料噴射を行うためのルーチンを表すフローチャートである。 図７は本発明の第１実施形態において燃料噴射の設定を行うためのルーチンを表すフローチャートである。 図８は本発明の第１実施形態及び第２実施形態において、増圧装置を駆動するか否かを判別するためのマップの概略図である。 図９は本発明の第１実施形態における、異常個所を検出するためのルーチンを表すフローチャートである。 図１０は本発明の第２実施形態において燃料噴射の設定を行うためのルーチンを表すフローチャートである。 図１１は本発明の第２実施形態における、異常個所を検出するためのルーチンを表すフローチャートである。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関１００及び内燃機関１００を制御する制御ユニット２０の概略構成図である。

本実施形態による内燃機関１００は、燃料タンク１と、ポンプ吸入通路２と、サプライポンプ３と、ポンプ吐出通路４と、コモンレール５と、供給通路６と、増圧装置７と、噴射通路８と、インジェクタ９と、リターン通路１０と、リリーフ通路１１とを備える。

燃料タンク１は、外部から供給された燃料を、常圧で貯留する。燃料タンク１に貯留された燃料は、ポンプ吸入通路２を介してサプライポンプ３によって吸い上げられる。

サプライポンプ３は、燃料タンク１に貯留された燃料を吸い上げ、増圧する。サプライポンプ３によって増圧された燃料はポンプ吐出通路４を介してコモンレール５に供給される。サプライポンプ３から吐出される燃料の量は、制御ユニット２０によって制御可能となっており、サプライポンプ３から吐出される燃料の量を制御することでコモンレール５内の燃料の圧力が制御される。

コモンレール５は、ポンプ吐出通路４を介してサプライポンプ３から供給された燃料を、高圧のまま保持する。コモンレール５は、各気筒に対応した複数の供給通路６と連結されており、各気筒に向けて燃料を分配する。さらにコモンレール５には、コモンレール５内に保持された燃料の圧力を測定するためのコモンレール圧センサ５１が備えられる。以下の説明では、コモンレール５の内部の燃料の圧力をコモンレール圧Ｐｃｒと称する。

増圧装置７は、各気筒に対応して設けられ、供給通路６を介してコモンレール５から供給された燃料を、さらに増圧して、噴射通路８を介してインジェクタ９へ供給する。増圧装置７には、増圧装置７を駆動させるためのアクチュエータ１７が設けられている。このアクチュエータ１７に後述する制御ユニット２０から信号が送られると、アクチュエータ１７が駆動して、増圧装置７は燃料の増圧を行う。増圧装置７は、増圧させた燃料をインジェクタ９に向けて吐出するのに伴って、増圧させていない燃料を、リターン通路１０を介して燃料タンク１に排出する。さらにリターン通路１０には、リターン通路１０を流れる燃料の温度を検出するためのリターン通路温度センサ１０１が設けられる。

インジェクタ９は、各気筒に対応して設けられ、噴射通路８を介して増圧装置７から供給された燃料を、気筒に対して噴射する。気筒に対して噴射される燃料の量（燃料噴射量）は、インジェクタ９の開弁時間が同じであれば、インジェクタ９に供給される燃料の圧力が高くなるほど多くなる。このため本実施形態においては、燃料噴射量を制御するために、インジェクタ９に供給される燃料の圧力が制御される。このためインジェクタ９には、インジェクタ９に供給された燃料の圧力を計測する噴射圧センサ９１が設けられている。以下の説明では、インジェクタ９の内部の燃料の圧力を燃料噴射圧Ｐｉｎｊと称する。

さらに、インジェクタ９には燃料の圧力が高くなりすぎた場合には、リリーフ通路１１を介して、燃料を燃料タンク１に戻すための、リリーフ弁９２が設けられている。リリーフ弁９２は、インジェクタ９の内部とリリーフ通路１１との間に設けられており、インジェクタ９の燃料の圧力があらかじめ定められた燃料の圧力よりも高くなった場合には開かれて、インジェクタ９の内部の燃料が燃料タンク１に向けて排出される。

制御ユニット２０は、デジタルコンピュータから構成され、双方向バス２１によって互いに接続されたＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＣＰＵ２４、入力ポート２５及び出力ポート２６を備える。

入力ポート２５には、前述したコモンレール圧センサ５１や噴射圧センサ９１などからのアナログ信号が、対応するＡＤ変換器２７を介してデジタル信号に変換されて入力される。また入力ポート２５には、内燃機関１００の負荷を検出するためにアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルペダル踏込量センサ１５からのアナログ信号が、ＡＤ変換器２７を介してデジタル信号に変換されて入力される。また入力ポート２５には、クランクシャフトの回転数を検出するためのクランク角センサ１６から出力されるデジタル信号が入力される。このように入力ポート２５には、内燃機関１００を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。出力ポート２６は、サプライポンプ３や増圧装置７、インジェクタ９などに接続されており、ＣＰＵ２４により算出されたデジタル信号を出力する。

次いで、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら増圧装置７の構成の説明をする。図２Ａは、増圧装置７によって燃料の増圧が行われる前の増圧装置７の状態を表した概略図である。図２Ｂは、増圧装置７がインジェクタ９に向けて燃料を増圧して吐出している状態を表した概略図である。

図２Ａに示されるように、増圧装置７は、ハウジング７１、ピストン７２、ピストン室７３、増圧室７４、増圧制御室７５、スプリング７６、三方弁７７、第１三方弁通路７８、及び第２三方弁通路７９を備えている。なお図２Ａ及び図２Ｂの矢印は、燃料が流通する方向を示している。

ハウジング７１の内部には燃料が充填される。本実施形態においては、ハウジング７１の長手方向の一端（図中右側）には供給通路６が、他端（図中左側）には噴射通路８が連結されており、供給通路６を通ってハウジング７１内部に供給された燃料は、噴射通路８から吐出される。以下の説明では、図２Ａ又は図２Ｂの右側を供給通路６側、図２Ａ又は図２Ｂの左側を噴射通路８側と呼称する。このハウジング７１は、内径が異なる２つの円筒をつなぎ合わせた形状であり、供給通路６側の円筒の内径は、噴射通路８側の円筒の内径よりも大きい。以下では、供給通路６側の円筒を「ハウジング７１の大径部」、ハウジング７１の大径部の内周面を「ハウジング７１の大径内周面」、噴射通路８側の円筒を「ハウジング７１の小径部」、ハウジング７１の小径部の内周面を「ハウジング７１の小径内周面」と呼称する。

ハウジング７１には、ハウジング７１の内部をハウジング７１の長手方向に沿って移動できるように、ピストン７２が格納されている。

ピストン７２は、直径が異なる２つの円柱をつなぎ合わせた形状であり、供給通路６側の直径が噴射通路８側の直径よりも大きい。以下では、供給通路６側の円柱を「ピストン７２の大径部」、ピストン７２の大径部の外周面を「ピストン７２の大径外周面」、噴射通路８側の円柱を「ピストン７２の小径部」、ピストン７２の小径部の外周面を「ピストン７２の小径外周面」と呼称する。

ピストン７２とハウジング７１とによって、ハウジング７１の内部には、供給通路６側に配置されるピストン室７３と、噴射通路８側に配置される増圧室７４と、ピストン室７３と増圧室７４との間に配置される増圧制御室７５と、がそれぞれ形成される。

ピストン７２は、ピストン７２を長手方向に貫通するように設けられるピストン内通路７２１と、ピストン内通路７２１に設けられた逆止弁７２２とを備える。逆止弁７２２は、ピストン室７３から増圧室７４に向けてピストン内通路７２１内に燃料が流れることを許容し、増圧室７４からピストン室７３に向けてピストン内通路７２１を通って燃料が流れることを制限する。

ピストン室７３は、ハウジング７１の大径部の端面と、ハウジング７１の大径内周面と、ピストン７２の大径部の端面とによって形成される空間である。ピストン室７３には、供給通路６を介してコモンレール５からの高圧燃料が供給されて充填される。さらにピストン室７３には、ハウジング７１の長手方向に伸び縮みするスプリング７６が設けられており、スプリング７６は、ピストン７２を供給通路６側に引っ張る。

増圧室７４は、ハウジング７１の小径内周面と、ハウジング７１の小径部の端面と、ピストン７２の小径部の端面とによって形成される空間である。増圧室７４は、ピストン内通路７２１を介して、ピストン室７３と連結されており、ピストン室７３の燃料が増圧室７４に供給される。また、増圧室７４は噴射通路８とも連結されている。

増圧制御室７５は、ピストン室７３と増圧室７４との間に設けられ、ハウジング７１の大径内周面と、ピストン７２の小径外周面とによって区画された空間である。

増圧制御室７５は、コモンレール５または燃料タンク１に選択的に連結される。ここで、増圧制御室７５とコモンレール５とが必ずしも直接的につながっている必要はなく、コモンレール５の燃料が増圧制御室７５に供給される状態が形成されていれば、増圧制御室７５とコモンレール５とが連結されていると定義する。増圧制御室７５と、燃料タンク１とが連結される場合も同様に定義する。本実施形態においては、増圧制御室７５は第２三方弁通路７９、第１三方弁通路７８、ピストン室７３及び供給通路６を介してコモンレール５と連結され、増圧制御室７５は第２三方弁通路７９及びリターン通路１０を介して燃料タンク１と連結される。

図２Ａに示すように、増圧制御室７５がコモンレール５と連結された時は、増圧制御室７５にはコモンレール５からの高圧の燃料が供給される。一方で図２Ｂに示すように、増圧制御室７５が燃料タンク１と連結されている時は、増圧制御室７５内の燃料が燃料タンク１へと排出され、増圧制御室７５の内部の燃料圧力が低下する。

三方弁７７は、本実施形態においてはスプール式の電磁弁である。三方弁７７に設けられたアクチュエータ１７によって、三方弁７７が駆動されることにより、増圧装置７が、増圧制御室７５とコモンレール５とが連結される状態（図２Ａ）と、増圧制御室７５と燃料タンク１とが連結される状態（図２Ｂ）とに切り換えられる。アクチュエータ１７は、制御ユニット２０から出力された信号により制御される。

次に、増圧装置７の動作について図２Ａから図３Ｂを参照して説明する。図３Ａは制御ユニット２０が増圧装置７に向けて発信する信号の時間変化を表すタイミングチャートであり、図３Ｂは増圧装置７からインジェクタ９に向けて吐出される燃料の圧力の時間変化を表すタイミングチャートである。

まず、初期状態（時刻Ｔｓｔよりも前の状態）においては、図２Ａのように、三方弁７７が供給通路６を介してコモンレール５と増圧制御室７５とを連結している。この時は、ピストン室７３と増圧制御室７５とには、コモンレール５から高圧の燃料が供給される。このためピストン室７３と増圧制御室７５との燃料圧力が釣り合う。しかし、ピストン室７３に配置されているスプリング７６によってピストン７２は供給通路６側に引っ張られるので、ピストン７２は供給通路６側に配置される。

次に、時刻Ｔｓｔにおいて、制御ユニット２０は、増圧装置７を駆動させるための信号である増圧信号を、ＯＦＦからＯＮに切り換え、アクチュエータ１７を駆動させる。増圧信号がＯＮにされると、増圧制御室７５はリターン通路１０を介して、燃料タンク１に連結されるので、増圧制御室７５の燃料が燃料タンク１に排出されることにより、増圧制御室７５の燃料圧力が低下する。その結果、ピストン室７３の燃料が増圧制御室７５の燃料よりも高圧になるため、ピストン室７３に充填された燃料が、ピストン７２を噴射通路８側に押す向きに力を与え、ピストン７２は噴射通路８側に移動しはじめる。

次いで、図２Ｂに示されるようにピストン７２が噴射通路８側に動き出すと、増圧室７４の体積が縮小し、増圧室７４に充填された燃料が噴射通路８に吐出される。ここで、ピストン７２の大径部の断面積Ｓ０は、ピストン７２の小径部の断面積Ｓ１に比べて大きいため、パスカルの原理に基づいて、増圧室７４の燃料圧力Ｐ１は、ピストン室７３の燃料圧力Ｐ０のＳ０／Ｓ１倍に増圧される。以下の説明では、この燃料圧力の比Ｓ０／Ｓ１を増圧比Ｒと称する。例えば、本実施形態においては、増圧比Ｒは２である。なお、ピストン内通路７２１には、逆止弁７２２が設けられているため、増圧室７４の縮小に伴い、燃料がピストン室７３に逆流することはほとんどない。

ところで、ピストン７２が噴射通路８に動き出した瞬間に、噴射通路８へ吐出される燃料の圧力がＲ倍されるのではなく、噴射通路８へ吐出される燃料の圧力は、時間の経過とともに徐々に増大する。即ち、ピストン７２が噴射通路８側に動き出した後、時間の経過とともに徐々にピストン７２が加速し、ピストン７２の加速に伴って、噴射通路８から吐出される燃料の圧力が増大する。しばらくするとピストン７２の加速が終わり、ピストン７２は噴射通路８に向けて等速で動く。このようにピストン７２が等速で動いている間に噴射通路８から吐出される燃料の圧力が、ピストン室７３に供給される燃料の圧力のＲ倍になる。時刻Ｔｓｔから、増圧信号がＯＦＦに切り換えられる時刻Ｔｅｎまでの期間は、ピストン７２は図２Ａの状態から図２Ｂの状態へ移動していく。

次に、時刻Ｔｅｎにおいて、制御ユニット２０は、増圧信号をＯＮからＯＦＦに切り換え、アクチュエータ１７の通電を止める。時刻Ｔｅｎ以降、増圧制御室７５は、ピストン室７３を介してコモンレール５に連結されるので、増圧制御室７５にコモンレール５から高圧の燃料が供給され、増圧制御室７５の燃料圧力が増大する。その結果、ピストン７２が増圧室７４内の燃料を押し出す力が弱まり、時間の経過に伴って、増圧室７４から吐出される燃料の圧力が低下していく。そして、時刻Ｔｅｎからしばらく時間が経過すると、ピストン７２の減速が終わり、噴射通路８側に向けた移動がなくなるため、増圧室７４内の燃料の増圧が終了する。ピストン７２の移動が終了した時に噴射通路８から吐出される燃料の圧力は、ピストン室７３に供給される燃料の圧力、すなわち、コモンレール５内の燃料の圧力と等しくなる。なお、ピストン７２が噴射通路８側への移動を終了した時に、ピストン７２は最も噴射通路８に近づくので、増圧装置７は図２Ｂの状態になる。

ピストン７２が噴射通路８側への移動を終了した後、さらに時間が経過すると、ピストン室７３に設けられたスプリング７６がピストン７２を供給通路６側にひっぱることにより、ピストン７２は供給通路６側に移動させられて、最終的に増圧装置７は図２Ａの初期状態に戻る。ピストン７２が供給通路６側に移動している間に、増圧室７４の容積が増大し、増圧室７４にはピストン室７３からピストン内通路７２１を介して燃料が再び供給される。以上のように、燃料噴射のタイミングがやってくるたびに、増圧装置７を駆動させる、すなわちピストン７２を往復させることによって、燃料噴射圧を高めることができる。

次に、増圧装置７に異常がある場合の増圧装置７の動作について、図４Ａから図５を参照しながら説明する。
まず図４Ａ及び図４Ｂを参照して、三方弁７７に異常がある場合の増圧装置７の動作について説明する。
図４Ａ及び図４Ｂは、三方弁７７に異常がある場合の増圧装置７の動作を表した概略図である。本実施形態において三方弁７７に異常がある場合とは、例えば、アクチュエータ１７の異常によって、増圧信号に対して三方弁７７が応答しなくなる場合である。三方弁７７が応答しなくなる場合には、２つの場合がある。

１つめの場合は、図４Ａのように、三方弁７７がコモンレール５と増圧制御室７５とを連結した状態のまま応答しなくなる場合である。この場合には、制御ユニット２０が増圧信号をＯＦＦからＯＮにしたときに、増圧制御室７５内の燃料がリターン通路１０に排出されることがない。そのかわりに、増圧制御室７５には、コモンレール５から燃料が供給され続けるため、ピストン７２が供給通路６側に配置された状態に維持される。ピストン７２が噴射通路８側に向けて動いている間は燃料が増圧されるのであるから、三方弁７７の異常によって、ピストン７２が供給通路６側に維持されてしまうと、増圧装置７は燃料の増圧ができなくなる。

２つめの場合は、図４Ｂのように、三方弁７７が燃料タンク１と増圧制御室７５とを連結した状態のまま応答しなくなる場合である。この場合には、制御ユニット２０が増圧信号をＯＮからＯＦＦにしたときに、増圧制御室７５内の燃料がリターン通路１０に排出された後、コモンレール５から燃料が供給されることがない。したがって、増圧信号のＯＮ、ＯＦＦにかかわらず、増圧制御室７５内の燃料の圧力が、ピストン室７３内の燃料の圧力よりも低くなるため、ピストン７２が噴射通路８側に配置された状態に維持される。即ち、ピストン７２が移動できなくなるため、増圧装置７は燃料の増圧ができなくなる。

以上をまとめると、三方弁７７に異常があり、三方弁７７が増圧信号に対して応答しなくなった場合には、ピストン７２が移動できなくなるため、増圧装置７は燃料を増圧できなくなる。

ところで、三方弁７７に異常があり、ピストン７２が動かない場合であっても、図４Ａ及び図４Ｂの黒い矢印のように、コモンレール５から供給通路６を通って供給された燃料は、ピストン内通路７２１を介して噴射通路８に供給されて、インジェクタ９に到達するため、燃料の噴射を継続できる。即ち、三方弁７７に異常がある場合には、増圧装置７による燃料の増圧はできなくなるが、燃料の増圧を停止しながら燃料を噴射できる。

次に、増圧装置７のうち三方弁７７以外の箇所に異常がある例として、ピストン７２に異常がある場合の増圧装置７の動作について、図５を参照しながら説明する。図５は、ピストン７２に異常がある場合の増圧装置７の動作を表した概略図である。本実施形態においてピストン７２に異常がある場合とは、例えば、ピストン７２とハウジング７１との間に異物が付着し（図５×印）、ピストン７２が動かなくなる場合である。このような場合は、三方弁７７によって増圧制御室７５とリターン通路１０とが連結されることによって、増圧制御室７５内の燃料が排出され、ピストン室７３内の燃料と増圧制御室７５内の燃料との間には圧力差ができる。しかしながら、ハウジング７１とピストン７２との間に異物が付着している時には、ハウジング７１とピストン７２との間の摩擦力が高くなるため、ピストン７２が動かなくなる。このため、増圧装置７による燃料の増圧ができなくなる。

ところで、ハウジング７１とピストン７２との間に異物が付着した時には、増圧装置７を介してインジェクタ９に燃料を供給させ続けることによって、ピストン７２とハウジング７１との間に挟まった異物がインジェクタ９に向けて流出し、インジェクタ９に悪影響を与えるおそれがある。したがって、ピストン７２に異常がある場合には、燃料噴射を停止して、インジェクタ９への燃料供給を停止することが望ましい。

以上のように、三方弁７７に異常がある場合には、燃料噴射は可能であるが、増圧装置７のうち三方弁７７以外の箇所に異常がある場合には、燃料噴射を停止することが望ましい。従って、三方弁７７に異常があるか否かが判別できない時には、増圧装置７に異常があったことを条件として、燃料噴射を止めていた。しかしながら、このような制御を用いると、三方弁７７のみに異常がある場合には、燃料噴射を止める必要が無いにもかかわらず、増圧装置７に異常があるとみなされることにより、燃料噴射を止めることになる。このため、増圧装置７に異常があると判別された時には、三方弁７７に異常があるのか否かを判別することにより、より正確に制御することが求められている。

さて、三方弁７７に異常があるか否かを判別する方法として、増圧装置７から吐出される燃料の圧力を計測する方法が挙げられる。しかしながら、上述した例においては、三方弁７７に異常がある場合と、ピストン７２に異常がある場合とでは、何れも燃料の増圧ができないため、何れの場合も増圧装置７から吐出される燃料の圧力はコモンレール５の圧力となる。したがって、増圧装置７から吐出される燃料の圧力を検出することによって、三方弁７７に異常があるか否かを判別することは困難であった。

そこで、本実施形態においては、制御ユニット２０が増圧信号をＯＦＦからＯＮに切り換えるときには、リターン通路１０に流れている燃料の温度をリターン通路温度センサ１０１によって測定し、リターン通路１０に流れている燃料の温度が上昇したことを検出しなかった場合には、三方弁７７に異常があると判別する。

以下では、本実施形態における異常判別方法についてより詳細に説明する。上述した通り、三方弁７７に異常がある場合には、増圧制御室７５とコモンレール５とが連結された状態のまま三方弁７７が動かなくなった場合と、増圧制御室７５とリターン通路１０とが連結された状態のまま三方弁７７が動かなくなった場合との２つの場合がある。

増圧制御室７５とコモンレール５とが連結された状態が維持される場合には、増圧制御室７５とリターン通路１０とは連結されることがないため、制御ユニット２０が増圧信号をＯＦＦからＯＮに切り換えた時には、リターン通路１０には燃料が流れない。他方、増圧制御室７５とリターン通路１０とが連結された状態が維持される場合には、増圧制御室７５内の燃料がリターン通路１０を介して燃料タンク１に排出された状態のまま維持されるため、制御ユニット２０が増圧信号をＯＮからＯＦＦに切り換えたとしても、増圧制御室７５とコモンレール５とが連結されない。即ち、増圧信号がＯＦＦになっている間に、増圧制御室７５にコモンレール５から燃料が供給されない。したがって、制御ユニット２０が増圧信号をＯＦＦからＯＮに切り換えた時には、増圧制御室７５に燃料が残っていないため、リターン通路１０には燃料が流れない。

以上をまとめると、三方弁７７に異常がある場合には、制御ユニット２０が増圧信号をＯＦＦからＯＮに切り換えた時であっても、リターン通路１０には燃料が流れない。

一方、三方弁７７が正常である場合には、たとえピストン７２が動かなかったとしても、増圧信号をＯＦＦからＯＮに切り換えた時には増圧制御室７５に燃料が供給され、増圧信号をＯＮからＯＦＦに切り換えた時には増圧制御室７５内の燃料はリターン通路１０に排出される。つまり、三方弁７７が正常であれば、制御ユニット２０が増圧信号をＯＦＦからＯＮに切り換えた時には、リターン通路１０に燃料が流れる。したがって、増圧信号がＯＦＦからＯＮに切り換えられた時にリターン通路１０に燃料が流れるか否かを判別することによって、三方弁７７に異常があるか否かを判別できる。

ところで、リターン通路１０に燃料が流れるか否かを判別するために、本実施形態においては、リターン通路１０に流れる燃料の温度が上昇するか否かに基づいて判別する。本実施形態においてはリターン通路１０にはリターン通路１０の内部を流れる燃料の温度を計測するためのリターン通路温度センサ１０１が設けられており、リターン通路温度センサ１０１の値に基づいてリターン通路１０の内部を流れる燃料の温度を計測する。

次に、リターン通路１０に燃料が流れるときに、リターン通路１０の内部を流れる燃料の温度が上昇する理由を説明する。上述した通り、三方弁７７が正常に動いている間は、増圧制御室７５内の燃料はリターン通路１０に排出される。増圧制御室７５内の燃料の圧力はコモンレール５内の燃料の圧力と等しいことから、増圧制御室７５内の燃料がリターン通路１０に排出されるときには、燃料の圧力が低下する代わりに、圧力として保持されていたエネルギーが温度に変換されるため、燃料の温度が上昇する。また、増圧制御室７５から第２三方弁通路７９を介してリターン通路１０に燃料が流通する時には、燃料が第２三方弁通路７９を通過する時に、第２三方弁通路７９の壁面と燃料との間の抵抗によって熱が発生し、燃料の温度は上昇する。以上のように、三方弁７７が正常に機能している時には、増圧制御室７５内の燃料がリターン通路１０にむけて排出される。この時には、燃料の温度が上昇するため、リターン通路１０を流通する燃料の温度上昇を検出することによって、三方弁７７が正常に機能しているか否かを判別できる。

なお、本実施形態においては、リターン通路１０に設けられたリターン通路温度センサ１０１を用いて、リターン通路１０の内部を流れる燃料の温度を検出していた。しかしながら、リターン通路１０を流れる燃料の温度の代わりに、増圧信号がＯＦＦからＯＮに切り換えられた時の第２三方弁通路７９を流れる燃料の温度を検出しても良い。

ところで、三方弁７７は温度が高くなりすぎることによって、性能が低下することがあるため、増圧装置７には、三方弁７７の温度を測定するための温度センサが設けられることがある。本実施形態においては、このような三方弁７７の温度をリターン通路温度センサ１０１によって測定された値によって推定する。このため、本実施形態においては、三方弁７７の温度を測定するためのセンサとリターン通路温度センサ１０１を測定するためのセンサを別々に設ける必要が無いため、センサの数を少なくすることができる。

以下、本実施形態における三方弁７７の異常検出のルーチンについて説明する。本実施形態のルーチンは、図６に記載の燃料噴射に関するルーチンと、図７に記載の燃料噴射設定に関するルーチンと、図９に記載の異常検出に関するルーチンとからなる。

図６は、本実施形態における燃料噴射の制御に関するルーチンを表したフローチャートである。本ルーチンは一定期間ごとに周期的に実行される。

ステップＳ１０１において、制御ユニット２０は、燃料を噴射する要求があったか否かを判別する。噴射要求があった時には、燃料噴射を行うためステップＳ１０２に進む。噴射要求がなかった時には、制御ユニット２０は燃料噴射を行うことなく、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１０２において、制御ユニット２０は、燃料噴射に関する設定が行われた場合にセットされる噴射設定フラグＦｓｅｔが、リセットされているか否か判別する。噴射設定フラグＦｓｅｔがセットされている場合には、燃料噴射の設定は不要なので、ステップＳ１０６に進む。噴射設定フラグＦｓｅｔがセットされていない場合には、燃料噴射の設定が必要なので、ステップＳ１０３に進む。なお、噴射設定フラグＦｓｅｔの初期状態はリセット状態である。

ステップＳ１０３において、制御ユニット２０は、燃料噴射に関する設定を行うための噴射設定処理を実施する。即ち、燃料を噴射させるために、増圧装置７またはインジェクタ９に異常があるか否かに基づいて、増圧装置７またはインジェクタ９の動きを設定する。この噴射設定処理の詳細については、図７のフローチャートを参照して後述する。ステップＳ１０３において、制御ユニット２０が燃料噴射を行っても良いと判別した場合には、噴射許可フラグＦｉｎｊをセットし、燃料の増圧を行っても良いと判別した場合には、増圧許可フラグＦｉｎｔをセットする。制御ユニット２０は、ステップＳ１０３の処理が終了すると、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０３における燃料噴射の設定は、燃料噴射が行われるごとに１回だけ行われる。

ステップＳ１０４において、制御ユニット２０は、リターン通路温度センサ１０１によってリターン通路１０を流れる燃料の温度を測定し、リターン通路１０を流れる燃料の温度を記憶する。ステップＳ１０４は、燃料が噴射される前に実行される。ステップＳ１０４において記憶される温度を、以下では、「噴射前リターン温度Ｔｒ０」と呼称する。

ステップＳ１０５において、制御ユニット２０は、燃料噴射の設定が終了した時にセットされる、噴射設定フラグＦｓｅｔをセットする。噴射設定フラグＦｓｅｔがセットされていることにより、燃料噴射が終了するまでは、再度燃料噴射が設定されることがなくなる。

ステップＳ１０６において、制御ユニット２０は、インジェクタ９による燃料の噴射が許可されている場合にセットされる噴射許可フラグＦｉｎｊがセットされているか否かを判別する。噴射許可フラグＦｉｎｊがセットされている場合には、制御ユニット２０は燃料を噴射するためにステップＳ１０７に進み、噴射許可フラグＦｉｎｊがセットされていない場合は、制御ユニット２０は燃料を噴射させることなく本ルーチンを終了させる。なお、噴射許可フラグＦｉｎｊの初期状態はセット状態である。本実施形態において、ひとたび噴射許可フラグＦｉｎｊがリセット状態にされると、インジェクタ９に対する修理が行われるまではセット状態に戻らず、インジェクタ９による燃料噴射は継続的に停止される。

ステップＳ１０７において、制御ユニット２０は、インジェクタ９を制御することにより燃料を噴射する。即ち、クランク角センサ１６から得られたクランク角がステップＳ１０３において定めた時期になった時には、噴射信号を切り換えることによって、燃料の噴射を制御する。さらに、ステップＳ１０７において、制御ユニット２０は、インジェクタ９だけでなく、サプライポンプ３も制御する。即ち、制御ユニット２０は、ステップＳ１０３において定めたコモンレール圧Ｐｃｒとなるように、サプライポンプ３を制御することにより、コモンレール圧Ｐｃｒを制御する。

ステップＳ１０８において、制御ユニット２０は、増圧装置７による燃料の増圧が許可されている場合にセットされる増圧許可フラグＦｉｎｔがセットされているか否かを判別する。制御ユニット２０は、増圧許可フラグＦｉｎｔがセットされていると判別した場合は燃料を増圧させるためにステップＳ１０９に進み、増圧許可フラグＦｉｎｔがセットされていないと判別した場合は燃料の噴射に対して異常があるか否かを判別するために、ステップＳ１１０に進む。なお、増圧許可フラグＦｉｎｔの初期状態はセット状態である。

ステップＳ１０９において、制御ユニット２０は、増圧装置７を制御することにより燃料を増圧させる。制御ユニット２０は、クランク角センサ１６によって測定されたクランク角がステップＳ１０３において定めた時期になった時には、増圧信号をＯＦＦからＯＮに切り換えることによって、燃料を増圧する。なお、増圧装置７による燃料の増圧を停止するときには、制御ユニット２０は、ステップＳ１０９において増圧信号をＯＮからＯＦＦに切り換える。

ステップＳ１１０において、制御ユニット２０は、異常検出処理を実施する。異常検出処理は、増圧装置７及びインジェクタ９に異常があるか否かを判別し、増圧装置７及びインジェクタ９の異常に基づいて、燃料の増圧を許可し、燃料の噴射を許可するための処理である。異常検出処理の詳細については、図９のフローチャートを参照して後述する。制御ユニット２０は、ステップＳ１１０の処理が終了すると、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１において、制御ユニット２０は燃料噴射を終了したか否かを判別する。制御ユニット２０が燃料噴射を終了したと判別した場合には、ステップＳ１１２に進んで噴射設定フラグＦｓｅｔをセットし、制御ユニット２０が燃料噴射を終了したと判別されていない場合には、本ルーチンの処理を終了する。本実施形態においては、燃料噴射を終了したか否かは、クランク角センサ１６によって測定されたクランク角が、予め定められた燃料噴射の終了時期よりも大きいか否かに基づいて判別される。

図７は、本実施形態における燃料の噴射を設定するための噴射設定処理のルーチンを表すフローチャートである。図７のルーチンは、ステップＳ１０３が実行されるたびに呼び出される。

ステップＳ１１３において、制御ユニット２０は、燃料の噴射が許可されている時にセットされる噴射許可フラグＦｉｎｊ及び燃料の増圧が許可されている時にセットされる増圧許可フラグＦｉｎｔをリセットする。

ステップＳ１１４において、制御ユニット２０は、インジェクタ９に異常が検出されたときにセットされる噴射異常フラグＦｅｉｎｊがリセットされているか否かを判別する。噴射異常フラグＦｅｉｎｊがリセットされている時には、インジェクタ９には異常がないと判別し、ステップＳ１１５に進む。噴射異常フラグＦｅｉｎｊがセットされている時には、インジェクタ９に異常があると判別し本ルーチンの処理を終了する。即ち、ステップＳ１１３において噴射許可フラグＦｉｎｊ及び増圧許可フラグＦｉｎｔがリセットされたまま本ルーチンの処理が終了されることになるので、燃料の噴射及び燃料の増圧が許可されない。

ステップＳ１１５において、制御ユニット２０は、増圧装置７のうち三方弁７７以外の箇所に異常が検出されたときにセットされるピストン異常フラグＦｅｐｓｔがリセットされているか否かを判別する。ピストン異常フラグＦｅｐｓｔがリセットされている時には、増圧装置７のうち三方弁７７以外の箇所に異常がないと判別し、燃料の噴射を行うためにステップＳ１１６に進む。ピストン異常フラグＦｅｐｓｔがセットされている時には、増圧装置７のうち三方弁７７以外の箇所に異常があると判別し本ルーチンの処理を終了する。即ち、ステップＳ１１３において噴射許可フラグＦｉｎｊ及び増圧許可フラグＦｉｎｔがリセットされたまま本ルーチンの処理が終了されることになるので、燃料の噴射及び燃料の増圧が許可されない。以上をまとめると、増圧装置７のうち三方弁７７以外の箇所またはインジェクタ９に異常が検出された時には、燃料の噴射及び燃料の増圧が許可されない。

ステップＳ１１６において、制御ユニット２０は車両の運転状態、即ち、機関回転数Ｎｅ、要求噴射量Ｑｖを算出する。機関回転数Ｎｅは、クランク角センサ１６により検出されたクランクシャフトの回転数に基づいて算出され、要求噴射量Ｑｖはアクセルペダル踏込量センサ１５により検出されたアクセルペダルの踏込量に基づいて、算出される。

ステップＳ１１７において、制御ユニット２０は、増圧装置７を駆動させるか否かを判別する。制御ユニット２０は、機関回転数Ｎｅ及び要求噴射量Ｑｖに対応して、増圧装置７を駆動させる領域が設定されたマップを記憶している。図８は、増圧装置７を駆動させる領域が設定されたマップの例である。本実施形態においては、増圧装置７を駆動させることなく噴射できる燃料の量が、要求噴射量Ｑｖよりも少ない領域は、増圧装置７を駆動させるようにマップが設定されている。本実施形態においては、機関回転数Ｎｅとの要求噴射量Ｑｖが、図７の斜線部によって表現されている領域Ａに含まれる場合には、増圧装置７を駆動させ、図７の領域Ａに含まれない場合には、増圧装置７を駆動させない。ステップＳ１１７において、機関回転数Ｎｅ、要求噴射量Ｑｖが領域Ａに含まれる場合には、増圧装置７を駆動させるためにステップＳ１１５に進み、機関回転数Ｎｅ、要求噴射量Ｑｖが領域Ａに含まれない場合には、燃料噴射の設定を行うためにステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１１８において、制御ユニット２０は、三方弁７７に異常がある場合にセットされる三方弁異常フラグＦｅｖａｌがリセットされているか否かを判別する。制御ユニット２０が、三方弁異常フラグＦｅｖａｌがリセットされていると判別した時には、燃料の噴射及び燃料の増圧に関する設定を行うためステップＳ１１９に進み、制御ユニット２０が、三方弁異常フラグＦｅｖａｌがセットされていると判別した時には、燃料の増圧は不可能と判別し、燃料の噴射に関する設定を行うためステップＳ１２２に進む。なお、本実施例において、燃料の増圧が不可能と判別されたときには、増圧許可フラグＦｉｎｔはリセット状態に維持される。増圧許可フラグＦｉｎｔがリセット状態のままであるときには、ステップＳ１０９が実行されないため、増圧信号がＯＦＦからＯＮに切り換えられず、増圧信号はＯＦＦのまま維持される。即ち、ステップＳ１１８において、制御ユニット２０が、三方弁異常フラグＦｅｖａｌがセットされていると判別した時には、制御ユニット２０は、増圧信号をＯＦＦに維持し、燃料の増圧を停止する。

ステップＳ１１９において、制御ユニット２０は、燃料の噴射圧力の目標値である、「目標噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｔ」、及び、コモンレール圧Ｐｃｒの目標値である「目標コモンレール圧Ｐｃｒ＿ｔ」を設定する。目標噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｔ及び目標コモンレール圧Ｐｃｒ＿ｔは、ステップＳ１１６において算出された機関回転数Ｎｅ、要求噴射量Ｑｖに基づいて定められる。本実施形態において、制御ユニット２０はステップＳ１１９において燃料の圧力だけではなく、噴射信号をＯＦＦからＯＮに切り換える時期、及び、噴射信号をＯＮからＯＦＦに切り換える時期も設定する。

ステップＳ１２０において、制御ユニット２０は増圧装置７の動作の設定を行う。本実施形態においては、制御ユニット２０は、増圧信号をＯＦＦからＯＮに切り換える時期、及び、増圧信号をＯＮからＯＦＦに切り換える時期も設定する。ステップＳ１２０の処理が終了した後、ステップＳ１２１において、制御ユニット２０は噴射許可フラグＦｉｎｊ及び増圧許可フラグＦｉｎｔをセットする。即ち、制御ユニット２０は増圧装置７及びインジェクタ９のいずれにも異常がないと判別し、インジェクタ９による燃料の噴射及び、増圧装置７による燃料の増圧を許可する。ステップＳ１２１の処理が終了すると、制御ユニット２０は本ルーチンの処理を終了する。

ステップＳ１２２において、制御ユニット２０は、燃料の噴射圧力の目標値である目標噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｔ、及び、コモンレール圧Ｐｃｒの目標値である目標コモンレール圧Ｐｃｒ＿ｔを設定する。ステップＳ１２２において、燃料が増圧されないので、目標コモンレール圧Ｐｃｒ＿ｔは、目標噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｔと同じ値である。ステップＳ１２２の処理が終了した後、ステップＳ１２３において、制御ユニット２０は増圧許可フラグＦｉｎｔがリセットのまま、噴射許可フラグＦｉｎｊをセットする。即ち、制御ユニット２０はインジェクタ９による燃料の噴射は許可するが、増圧装置７による燃料の増圧は許可しない。ステップＳ１２３の処理が終了すると、制御ユニット２０は本ルーチンの処理を終了する。

以上をまとめると、図７のルーチンにおいては、噴射異常フラグＦｅｉｎｊ、ピストン異常フラグＦｅｐｓｔ、三方弁異常フラグＦｅｖａｌのそれぞれに基づいて、燃料の噴射を行うか否かを判別し、燃料噴射を行う場合には燃料の増圧を行うか否かを判別する。

図９は、本実施形態における異常検出処理のルーチンを表すフローチャートである。図９のルーチンは、ステップＳ１１０が実行されるたびに呼び出される。

ステップＳ１２４において、制御ユニット２０は、インジェクタ９に異常がある時にセットされる噴射異常フラグＦｅｉｎｊと、三方弁７７に異常がある時にセットされる三方弁異常フラグＦｅｖａｌと、増圧装置７のうち三方弁７７以外の箇所に異常がある時にセットされるピストン異常フラグＦｅｐｓｔとのそれぞれをリセットする。

ステップＳ１２５において、制御ユニット２０は、増圧装置７及びインジェクタ９のいずれかに異常があるか否かを判別する。以下では、増圧装置７及びインジェクタ９を総称して「燃料系統」と呼称する。即ち、ステップＳ１２５において、制御ユニット２０は、燃料系統に異常があるか否かを判別する。例えば、本実施形態においては、単位時間当たりの燃料噴射量が、予め定められた基準値よりも少ない場合には、増圧装置７またはインジェクタ９のいずれかに異常があると判別する。ステップＳ１２５において燃料系統に異常があると判別された場合にはステップＳ１２６に進み、ステップＳ１２５において燃料系統に異常がないと判別された場合には、本ルーチンを終了する。なお、燃焼騒音が大きくなったことに基づいて燃料系統の異常を判別しても良く、燃費が悪化したことに基づいて燃料系統の異常を判別しても良い。

ステップＳ１２６において、制御ユニット２０は、増圧信号がＯＮにされているか否かを判別する。増圧信号がＯＮにされている時には、異常の原因がインジェクタ９であるのか増圧装置７であるのかを判別するためにステップＳ１２７に進む。増圧信号がＯＮではない時には、増圧装置７が駆動していないことから、異常の原因は増圧装置７ではない。したがって、制御ユニット２０は異常の原因がインジェクタ９であると判別し、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１２７において、制御ユニット２０は、増圧装置７が正常に機能したと仮定したときに、増圧室７４から増圧されて吐出される燃料の圧力と、ピストン室７３に供給される燃料の圧力との比である、「記録増圧比Ｒｂ」を読み込む。記録増圧比Ｒｂは予め実験的に求められた値である。

ステップＳ１２８において、制御ユニット２０は、コモンレール５内の燃料の圧力の実測値（「実測コモンレール圧Ｐｒａｉｌ＿ｓ」と呼称する）と、インジェクタ９内の燃料の圧力の実測値（「実測噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｓ」と呼称する）とを測定する。実測コモンレール圧Ｐｒａｉｌ＿ｓは、コモンレール５に設けられているコモンレール圧センサ５１によって検出され、実測噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｓは、インジェクタ９に設けられている噴射圧センサ９１によって検出される。

ステップＳ１２９において、制御ユニット２０は、増圧装置７に異常があるか否かを判別する。本実施形態において、制御ユニット２０は、実測コモンレール圧Ｐｒａｉｌ＿ｓと記録増圧比Ｒｂとの積と、実測噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｓとの差の絶対値が、予め定められた許容閾値Ｅよりも小さいか否かを判別する。そして、実測コモンレール圧Ｐｒａｉｌ＿ｓと記録増圧比Ｒｂとの積は、増圧装置７が正常に機能した場合の燃料噴射圧Ｐｉｎｊであるので、実測噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｓが、増圧装置７が正常に機能した場合の燃料噴射圧Ｐｉｎｊとほとんど同じ場合には、制御ユニット２０は、増圧装置７が正常であると判別できる。したがって、実測コモンレール圧Ｐｒａｉｌ＿ｓと記録増圧比Ｒｂとの積と、実測噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｓとの差の絶対値が、予め定められた許容閾値Ｅよりも小さい場合には、増圧装置７に異常がなくインジェクタ９に異常があると判別し、ステップＳ１３０に進む。他方、実測コモンレール圧Ｐｒａｉｌ＿ｓと記録増圧比Ｒｂとの積と、実測噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｓとの差の絶対値が、予め定められた許容閾値Ｅ以上の場合には、増圧装置７に異常があると判別し、ステップＳ１３１に進む。

ステップＳ１３０において、制御ユニット２０は、インジェクタ９に異常がある時にセットされる噴射異常フラグＦｅｉｎｊをセットする。ステップＳ１３０の処理が終了すると、制御ユニット２０は本ルーチンを終了し、ステップＳ１１１に進み、図６のルーチンも終了する。本実施形態において、噴射異常フラグＦｅｉｎｊがセットされると、制御ユニット２０がステップＳ１０３を呼び出し、ステップＳ１１４を処理した時に燃料を噴射しないように設定する。

ステップＳ１３１において、制御ユニット２０は、ステップＳ１０４において記憶した、噴射前リターン温度Ｔｒ０を読み込む。次いで、ステップＳ１３２において、制御ユニット２０はリターン通路１０を流通する燃料の温度である、「噴射時リターン温度Ｔｒｂ」を測定する。本実施形態において、噴射時リターン温度Ｔｒｂは、リターン通路温度センサ１０１によって計測された温度である。

ステップＳ１３３において、制御ユニット２０は三方弁７７に異常があるか否かを判別するために、噴射時リターン温度Ｔｒｂが噴射前リターン温度Ｔｒ０よりも大きいか否かを判別する。噴射時リターン温度Ｔｒｂが噴射前リターン温度Ｔｒ０よりも大きい場合には、制御ユニット２０は、三方弁７７が正常に機能した結果、増圧信号がＯＦＦからＯＮに切り替わったときに増圧制御室７５からリターン通路１０に燃料が流れたと判別できる。ステップＳ１３３において噴射時リターン温度Ｔｒｂが噴射前リターン温度Ｔｒ０よりも大きい場合には、制御ユニット２０は、三方弁７７は正常と判別し、ステップＳ１３４に進む。他方、ステップＳ１３３において噴射時リターン温度Ｔｒｂが噴射前リターン温度Ｔｒ０以下であると判別できる場合には、制御ユニット２０は、三方弁７７に異常があると判別し、ステップＳ１３５に進む。

ステップＳ１３４において、制御ユニット２０は増圧装置７のうち三方弁７７以外の箇所に異常がある時にセットされる、ピストン異常フラグＦｅｐｓｔをセットし、本ルーチンの処理を終了する。本ルーチンの処理が終了すると、図６のステップＳ１１１に進み、図６のルーチンも終了する。本実施形態において、ピストン異常フラグＦｅｐｓｔがセットされると、制御ユニット２０がステップＳ１０３を呼び出し、ステップＳ１１５を処理した時に燃料を噴射しないように設定する。

ステップＳ１３５において、制御ユニット２０は三方弁７７に異常がある時にセットされる、三方弁異常フラグＦｅｖａｌをセットし、本ルーチンの処理を終了する。本ルーチンの処理が終了すると、図６のステップＳ１１１に進み、図６のルーチンも終了する。本実施形態において、三方弁異常フラグＦｅｖａｌがセットされると、制御ユニット２０がステップＳ１０３を呼び出し、ステップＳ１１８を処理したときに、燃料を噴射するが、燃料は増圧しないように設定する。即ち、増圧装置７による燃料の増圧が停止される。

以上のように、内燃機関１００は、燃料タンク１と、燃料タンク１から供給され、サプライポンプ３によって圧力が高められた燃料が流れるコモンレール５（高圧燃料通路）と、コモンレール５（高圧燃料通路）から供給された燃料を増圧する増圧装置７とを備える。さらに、内燃機関１００は、増圧装置７との連結状態を、増圧装置７とコモンレール５（高圧燃料通路）とを連結させた第１連結状態と、増圧装置７と燃料タンク１とを連結させた第２連結状態とに切り換えて、増圧装置７を駆動するための三方弁７７（切り換え装置）を備える。内燃機関１００は、増圧装置７から増圧されることなく燃料タンク１に戻される燃料が流れるリターン通路１０（低圧燃料通路）と、リターン通路１０（低圧燃料通路）を流れる燃料の温度を計測するためのリターン通路温度センサ１０１（温度センサ）と、増圧装置７によって増圧された燃料を噴射するためのインジェクタ９（燃料噴射装置）とを備える。このような内燃機関１００を制御するための制御ユニット２０（内燃機関の制御装置）は、機関運転状態に基づいて、燃料を増圧させるか否かを判別し、燃料を増圧させると判別したときには、増圧信号をＯＦＦからＯＮに切り換えて（連結状態を第２連結状態に切り換える増圧信号を出力して）燃料を増圧させるステップＳ１０９、ステップＳ１１７、ステップＳ１１８（増圧制御部）と、三方弁７７（切り換え装置）に異常があるか否かを特定するためのステップＳ１３３（異常特定部）を備える。ステップＳ１３３（異常特定部）は、ステップＳ１０９（増圧制御部）が増圧信号をＯＦＦからＯＮに切り換えた（燃料を増圧させるための信号を出力した）ときに、噴射時リターン温度Ｔｒｂ（温度センサが計測した温度）が、ステップＳ１０９（増圧制御部）が増圧信号をＯＦＦに切り換えているとき（増圧信号を出力してないとき）に噴射前リターン温度Ｔｒ０（温度センサが計測した温度）と比べて、上昇していない場合には、三方弁７７（切り換え装置）に異常があると判別する。そして、制御ユニット２０のステップＳ１０８（増圧制御部）は、ステップＳ１１８において三方弁異常フラグＦｅｖａｌがセットされたと判別した（ステップＳ１３３（異常特定部）が三方弁７７（切り換え装置）に異常があると判別した）時には、機関運転状態とは無関係に、増圧許可フラグＦｉｎｔをセットしないことにより、増圧信号をＯＦＦに維持して（増圧信号の出力を停止して）、増圧装置７による燃料の増圧を停止することを特徴とする。このような実施形態によれば、三方弁７７が正常に動作しているときには、増圧制御室７５の燃料がリターン通路１０に排出されるのに伴って、リターン通路温度センサ１０１が計測する温度が上昇するので、リターン通路温度センサ１０１の温度に基づいて、三方弁７７に対する異常の有無を判別できる。

制御ユニット２０（内燃機関の制御装置）は、増圧装置７に異常があることを検出するためのステップＳ１２９（異常検出部）を備える。ステップＳ１２９（異常検出部）が増圧装置７に異常があると判別し、かつ、ステップＳ１３３（異常特定部）が三方弁７７（切り換え装置）に異常があると判別した時には、インジェクタ９（噴射装置）による燃料の噴射を実施する。他方、ステップＳ１２９（異常検出部）が増圧装置７に異常があると判別し、かつ、ステップＳ１３３（異常特定部）が三方弁７７（切り換え装置）に異常がないと判別した時には、インジェクタ９（噴射装置）による燃料の噴射を停止することを特徴とする。このような実施形態によれば、三方弁７７に異常があるけれども、燃料の噴射を止める必要が無い場合に、制御ユニット２０は燃料の噴射を継続する。このため、燃料噴射の停止による内燃機関の運転に関する制約が無くなるため、制御性が向上する。

内燃機関１００は、コモンレール５（高圧燃料通路）の燃料圧力を計測するためのコモンレール圧センサ５１（レール圧センサ）と、インジェクタ９（燃料噴射装置）の燃料圧力を計測するための噴射圧センサ９１と、を備える。制御ユニット２０（内燃機関の制御装置）は、増圧装置７による記録増圧比Ｒｂ（増圧比）を記憶する記憶部を備えており、ステップＳ１２９（異常検出部）は、実測コモンレール圧Ｐｒａｉｌ＿ｓ（レール圧センサにより計測された圧力）及び記録増圧比Ｒｂ（増圧比）との積と、実測噴射圧Ｐｉｎｊ＿ｓ（噴射圧センサにより計測された圧力）と、の差分の絶対値が許容閾値Ｅ（予め定められた差分）以上であると判別した場合には、増圧装置７に異常があると判別する。このような第１実施形態によれば、標準的に設けられているコモンレール圧センサ５１及び噴射圧センサ９１を用いて、センサを追加することなく、精度よく増圧装置７の異常を検出できる。

制御ユニット２０（内燃機関の制御装置）は、増圧装置７またはインジェクタ９（燃料噴射装置）の少なくとも一方に異常があることを検出するためのステップＳ１２５（システム異常検出部）を備える。制御ユニット２０は、ステップＳ１２５（システム異常検出部）が、増圧装置７またはインジェクタ９の少なくとも一方に異常があることを検出した場合に限り、ステップＳ１３３（異常特定部）が三方弁７７（切り換え装置）に異常があるか否かを判別する。このような第１実施形態によれば、ステップＳ１３３を実行する頻度が低下するので、簡単に制御できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態における三方弁７７の異常検出のルーチンについて説明する。本発明の第２実施形態のルーチンは、図６に記載の燃料噴射に関するルーチンと、図１０に記載の燃料噴射設定に関するルーチンと、図１１に記載の異常検出に関するルーチンとからなる。

第１実施形態は、図９のステップＳ１２５において、燃料系統に異常があることを判別した後に、ステップＳ１３３において、三方弁７７に異常があるか否かを判別していた。他方、第２実施形態は、図１１のステップＳ１３３において、三方弁７７に異常があるか否かを判別した後に、燃料系統に異常があるか否かを判別している点において第１実施形態と相違する。また、第１実施形態は、増圧装置７に異常があるか否かを判別した後に、三方弁７７に異常があるか否かを判別することにより、増圧装置７のうち三方弁７７以外の箇所に異常があるのか否かを判別していた。他方第２実施形態は、増圧装置７のうち三方弁７７以外の箇所に異常があるか否かを判別することなく、燃料系統に異常があるか否かのみを判別する点において第１実施形態と相違する。以下では、第１実施形態と相違する点のみを説明し、重複する説明は省略する。

図６は、第２実施形態における燃料噴射制御のルーチンを表したフローチャートである。第１実施形態においてはステップＳ１０３において図７のルーチンが実行されていたが、第２実施形態においては図１０のルーチンが実行される。また、第１実施形態においてはステップＳ１１０において図９のルーチンが実行されていたが、第２実施形態においては、ステップＳ１１０において図１１のルーチンが実行される。それ以外の点は、第１実施形態と第２実施形態とは共通するため説明を省略する。

図１０は、第２実施形態における燃料の噴射を設定するための噴射設定処理のルーチンを表すフローチャートである。図１０のルーチンは、ステップＳ１０３が実行されるたびに呼び出される。

ステップＳ１１３において、制御ユニット２０は噴射許可フラグＦｉｎｊ及び増圧許可フラグＦｉｎｔをリセットする。その後、ステップＳ２０１において、制御ユニット２０は、三方弁７７に異常がなく、増圧装置７またはインジェクタ９に異常がある場合にセットされる「システム異常フラグＦｅｆｓ」がリセットされているか否かを判別する。システム異常フラグＦｅｆｓがリセットされている場合には、三方弁７７に異常がなく、増圧装置７またはインジェクタ９に異常がある場合である。

さて、三方弁７７に異常がなく、かつ、増圧装置７に異常がある場合には、上述した通り、ピストン７２とハウジング７１との間に異物が挟まっている場合が想定される。したがって、インジェクタ９に燃料を供給してはいけない場合である。他方インジェクタ９に異常がある場合も、インジェクタ９に燃料を供給してはいけない場合である。即ち、システム異常フラグＦｅｆｓがセットされている場合とは、インジェクタ９に燃料を供給してはいけない場合であるため、制御ユニット２０はステップＳ２０１においてシステム異常フラグＦｅｆｓがリセットされていないと判別した場合には、噴射許可フラグＦｉｎｊをセットすることなく、本ルーチンを終了する。その結果、インジェクタ９から燃料が噴射されることが無くなる。

ステップＳ２０１において、制御ユニット２０が、システム異常フラグＦｅｆｓがリセットされていると判別した場合には、燃料噴射の設定を行うために、ステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１６以降の制御は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図１１は、本発明の第２実施形態における異常を検出するためのルーチンを表すフローチャートである。図１１のルーチンは、ステップＳ１１０が実行されるたびに呼び出される。

ステップＳ２０２において、三方弁７７に異常がなく、増圧装置７またはインジェクタ９に異常がある場合にセットされるシステム異常フラグＦｅｆｓ及び、三方弁７７に異常がある場合にセットされる三方弁異常フラグＦｅｖａｌをリセットする。

ステップＳ２０３において、制御ユニット２０は増圧信号がＯＮか否かを判別する。制御ユニット２０が、増圧信号がＯＮであると判別した場合には、三方弁７７に異常があるか否かを判別するためにステップＳ１３１に進む。制御ユニット２０が、増圧信号がＯＮでないと判別した場合には、燃料系統に異常があるか否かを判別するためにステップＳ２０４に進む。

ステップＳ１３１からステップＳ１３３までにおいて、制御ユニット２０は第１実施形態と同様に、三方弁７７に異常があるか否かを判別する。ステップＳ１３３において、制御ユニット２０が、噴射時リターン温度Ｔｒｂが噴射前リターン温度Ｔｒ０よりも大きい、即ち、三方弁７７が正常であると判別した場合には、燃料系統に異常があるか否かを判別するために、ステップＳ２０４に進む。他方、制御ユニット２０が、噴射時リターン温度Ｔｒｂが噴射前リターン温度Ｔｒ０以下である、即ち、三方弁７７に異常があると判別した場合には、ステップＳ１３５に進んで、三方弁異常フラグＦｅｖａｌをセットし、本ルーチンを終了する。

ステップＳ２０４において、制御ユニット２０は、燃料系統、即ち、増圧装置７及びインジェクタ９のいずれかに異常があるか否かを判別する。ステップＳ２０４において、制御ユニット２０は、ステップＳ１２５と同様の処理を行う。そして、制御ユニット２０がステップＳ２０４において異常があると判別した場合には、三方弁７７に異常があるのかインジェクタ９に異常があるのかを判別することなく、ステップＳ２０５において、システム異常フラグＦｅｆｓをセットし、本ルーチンを終了する。他方、制御ユニット２０がステップＳ２０４において異常がないと判別した場合には、本ルーチンを終了する。

以上のように、制御ユニット２０（内燃機関の制御装置）は、増圧装置７またはインジェクタ９の少なくとも一方に異常があることを検出するためのステップＳ２０４（システム異常検出部）を備え、ステップＳ１３３（異常特定部）が三方弁７７（切り換え装置）に異常があると判別した時には、増圧装置７による燃料の増圧を停止する。制御ユニット２０は、ステップＳ１３３（異常特定部）が三方弁７７（切り換え装置）に異常がないと判別し、かつ、ステップＳ２０４（システム異常検出部）が、増圧装置７またはインジェクタ９（燃料噴射装置）の少なくとも一方に異常があると判別した時には、インジェクタ９（燃料噴射装置）による燃料の噴射を停止する。このような第２実施形態によれば、異常原因がインジェクタ９であるか否かを特定することなく、三方弁７７の異常を検出できるため、制御が簡素化できる。

１００ 内燃機関
３ サプライポンプ
５ コモンレール
７ 増圧装置
９ インジェクタ

Claims (5)

1. 燃料タンクと、
   前記燃料タンクから供給され、サプライポンプによって圧力が高められた燃料が流れる高圧燃料通路と、
   前記高圧燃料通路から供給された燃料を増圧する増圧装置と、
   前記増圧装置との連結状態を、前記増圧装置と前記高圧燃料通路とを連結させた第１連結状態と、前記増圧装置と前記燃料タンクとを連結させた第２連結状態とに切り換えて、前記増圧装置を駆動するための切り換え装置と、
   前記連結状態を前記第２連結状態に切り換えて前記増圧装置によって燃料を増圧するときに、前記増圧装置から増圧されることなく前記燃料タンクに戻される燃料が流れる低圧燃料通路と、
   前記低圧燃料通路を流れる燃料の温度を計測するための温度センサと、
   前記増圧装置によって増圧された燃料を噴射するための燃料噴射装置と、
   を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   機関運転状態に基づいて、燃料を増圧するか否かを判別し、燃料を増圧すると判別したときには、前記連結状態を前記第２連結状態に切り換える増圧信号を出力して燃料を増圧させる増圧制御部と、
   前記切り換え装置に異常があるか否かを特定するための異常特定部と、
   を備え、
   前記異常特定部は、
   前記増圧制御部が前記増圧信号を出力したときに前記温度センサが計測した温度が、前記増圧信号を出力していないときに前記温度センサが計測した温度と比べて上昇していない場合には、前記切り換え装置に異常があると判別し、
   前記増圧制御部は、
   前記異常特定部が前記切り換え装置に異常があると判別した時には、前記機関運転状態とは無関係に、前記増圧信号の出力を停止して、前記増圧装置による燃料の増圧を停止する、
   内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関の制御装置は、
   前記増圧装置に異常があることを検出するための異常検出部を備え、
   前記異常検出部が増圧装置に異常があると判別し、かつ、前記異常特定部が前記切り換え装置に異常があると判別した時には、前記噴射装置による燃料の噴射を実施し、
   前記異常検出部が増圧装置に異常があると判別し、かつ、前記異常特定部が前記切り換え装置に異常がないと判別した時には、前記噴射装置による燃料の噴射を停止する、
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関は、
   前記高圧燃料通路の燃料圧力を計測するためのレール圧センサと、
   前記燃料噴射装置の燃料圧力を計測するための噴射圧センサと、を備え、
   前記内燃機関の制御装置は、
   前記増圧装置による増圧比を記憶する記憶部と、を備えており、
   前記異常検出部は、
   前記レール圧センサにより計測された圧力及び前記増圧比の積と、前記噴射圧センサにより計測された圧力と、の差分の絶対値が予め定められた差分以上であると判別した場合には、前記増圧装置に異常があると判別する、
   請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記内燃機関の制御装置は、
   前記増圧装置または前記燃料噴射装置の少なくとも一方に異常があることを検出するためのシステム異常検出部を備え、
   前記システム異常検出部が、前記増圧装置または前記燃料噴射装置の少なくとも一方に異常があることを検出した場合に限り、前記異常特定部が前記切り換え装置に異常があるか否かを判別する、
   請求項１乃至３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関の制御装置は、
   前記増圧装置または前記燃料噴射装置の少なくとも一方に異常があることを検出するためのシステム異常検出部を備え、
   前記異常特定部が前記切り換え装置に異常があると判別した時には、前記増圧装置による燃料の増圧を停止し、
   前記異常特定部が前記切り換え装置に異常がないと判別し、かつ、前記システム異常検出部が、前記増圧装置または前記燃料噴射装置の少なくとも一方に異常があると判別した時には、前記燃料噴射装置による燃料の噴射を停止する、
   請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

Images