JP7047293B2 - リリーフ弁の開弁判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射システムのリリーフ弁が開状態であることを判定する装置に関する。

特許文献１には、燃料を高圧化して吐出する燃料ポンプと、燃料ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧容器と、蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備える燃料噴射システムが開示されている。

燃料噴射システムでは、燃料ポンプと蓄圧容器との間に、燃圧が所定値よりも高圧となる場合に開弁するリリーフ弁が設けられている。蓄圧容器の圧力が所定値より高くなる異常状態では、リリーフ弁が開弁することで蓄圧容器を減圧する。

特許第３６１０８９４号公報

燃料ポンプが故障することで、燃料ポンプの吐出量が最大吐出量となるフル吐出異常が生じる場合がある。フル吐出異常は、例えば、燃料ポンプの吐出量を制御する調量弁の故障により生じる。フル吐出異常が生じると、蓄圧容器内の燃圧が所定値よりも大きくなることで、リリーフ弁が開弁状態となる。

ここで、蓄圧容器内の燃圧を検出する圧力センサを設けておき、リリーフ弁が開弁している状態である開弁状態を圧力センサの検出値により判定することが考えられる。しかし、リリーフ弁が開弁することで、蓄圧容器内の燃圧が低下する。そのため、圧力センサの検出値によりリリーフ弁の開弁状態を判定すると、リリーフ弁が開弁状態であっても、リリーフ弁が閉弁していると誤判定してしまうおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、リリーフ弁が開弁していることを適正に判定することができるリリーフ弁の開弁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に本発明に係るリリーフ弁の開弁判定装置では、内燃機関の駆動軸の回転により駆動され、燃料を高圧化して吐出する燃料ポンプと、前記燃料ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧容器と、前記蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器内の燃圧を検出する圧力センサと、前記蓄圧容器、又は前記燃料ポンプから前記蓄圧容器までの高圧配管に設けられ内部の燃圧が異常高圧になることに伴い開弁するリリーフ弁とを備え、前記リリーフ弁は、所定の開弁圧まで燃圧が上昇することで開弁し、その開弁状態で前記開弁圧よりも低圧側の所定の閉弁圧まで燃圧が低下することで閉弁するものである燃料噴射システムに適用される。開弁判定装置は、前記圧力センサにより検出された検出圧が前記開弁圧まで上昇したことを判定する燃圧判定部と、前記検出圧が前記開弁圧まで上昇したと判定された場合において、その検出圧が上昇から低下に転じた後の圧力低下の傾き又はその相関値を示す圧力低下パラメータを取得する取得部と、前記取得部により取得された前記圧力低下パラメータと所定の比較値とを比較し、その結果に基づいて、前記リリーフ弁が開弁状態にあることを判定する開弁判定部と、を備える。

リリーフ弁の開弁に伴う蓄圧容器の圧力低下量は、燃料噴射弁の燃料噴射に伴う圧力低下量よりも大きく、リリーフ弁の開弁状態では、閉弁状態よりも燃圧の低下速度が大きくなる。この点、上記構成では、検出圧が開弁圧まで上昇したと判定された場合において、その検出圧が上昇から低下に転じた後の圧力低下の傾き又はその相関値を示す圧力低下パラメータを取得する。そして、取得した圧力低下パラメータと所定の比較値とを比較し、その結果に基づいて、リリーフ弁が開弁状態にあることを判定することとした。そのため、圧力低下パラメータと比較値との比較によりリリーフ弁の開弁状態と閉弁状態とを明確に区別することができ、リリーフ弁が開弁していることを適正に判定することができる。

燃料供給システムの構成図。 デリバリパイプ内の燃圧変化を説明するタイミングチャート。 開弁判定処理を説明するフローチャート。 第１燃圧ＦＰ１と第２燃圧ＦＰ２とを説明する図。 各諸条件と基本値、及び各補正値との関係性を説明する図。 ステップＳ１４の処理を詳細に示すフローチャート。 第２実施形態に係る開弁判定処理の原理を説明する図。 第２実施形態に係る開弁判定処理を説明するフローチャート。 ステップＳ４１の処理を詳細に示すフローチャート。 減圧量の算出を説明する図。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るリリーフ弁の開弁判定装置が適用される燃料噴射システムについて、図面を参照しつつ説明する。図１では、燃料噴射システム１０は、４気筒のエンジン１００（内燃機関に相当）に適用されている。

シリンダブロック１１０の各気筒には駆動軸１２に連結されたピストンが収容されている。また、各気筒は、吸気ポートを通じて流入空気が流れる吸気配管に接続されており、排気ポートを通じて排気ガスが排気される排気配管に接続されている。

本実施形態では、エンジン１００は筒内噴射型（直噴型）であるため、気筒毎に燃料を噴射するインジェクタ６２が設けられている、また、エンジン１００のシリンダヘッドには、気筒ごとに点火プラグが取り付けられており、点火プラグの火花放電によって筒内の混合気に着火される。

駆動軸１２の外周側には、駆動軸１２が所定クランク角で回転するごとにパルス信号を出力する回転角センサ１３が取り付けられている。回転角センサ１３からのクランク角信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度Ｎｅが検出される。

燃料噴射システム１０は、インジェクタ６２に加えて、燃料タンク１８と、高圧ポンプ３０と、デリバリパイプ６０と、ＥＣＵ９０とを備えている。高圧ポンプ３０が燃料ポンプに相当し、デリバリパイプ６０が蓄圧容器に相当し、インジェクタ６２が燃料噴射弁に相当する。

燃料タンク１８の内部には、燃料を吸入し、加圧した後に吐出する低圧ポンプ２０が設けられている。低圧ポンプ２０の出口は低圧側配管２２に連通している。低圧ポンプ２０により吐出される燃料の圧力は、レギュレータ等により調節されている。また、燃料タンク１８の内部には、燃料温度を検出するための燃料温度センサ１６が設けられている。また、燃料タンク１８の内部には、燃料性状であるアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度センサ１７が設けられている。燃料温度センサ１６及びアルコール濃度センサ１７は、ＥＣＵ９０に接続されており、検出値をＥＣＵ９０に出力する。

高圧ポンプ３０は、低圧側配管２２から供給される燃料を高圧化して、高圧側配管４４に吐出する。高圧ポンプ３０のシリンダボディ３２には、低圧室４０及び加圧室４２が形成されている。低圧室４０は、低圧側配管２２に連通しており、低圧側配管２２を通じて供給される燃料を蓄える。低圧室４０と加圧室４２とが連通する通路には調量弁３６が設けられている。調量弁３６は、ＥＣＵ９０に接続されており、ＥＣＵ９０からの制御信号により低圧室４０から加圧室４２への燃料の供給量が制御される。

加圧室４２には、往復動作により加圧室４２内の圧力を変化させるプランジャ３４が設けられている。プランジャ３４における加圧室４２と反対側の端は、カム１４に連結されている。カム１４はエンジン１００の駆動軸１２に連結されており、エンジン回転速度Ｎｅに応じて、カム１４の回転速度が変化する。プランジャ３４は、カム１４の回転により上死点と下死点との間で往復動する。

加圧室４２には、加圧室４２内で加圧された燃料を吐出する吐出弁３８が設けられている。吐出弁３８の吐出口は、デリバリパイプ６０に繋がる高圧側配管４４に連通している。吐出弁３８は、加圧室４２から高圧側配管４４へ燃料を流通させる逆止弁であり、加圧室４２内の燃圧が所定の吐出圧以上になると開弁状態となる。

調量弁３６が開弁状態となり、かつプランジャ３４が上死点から下死点に向かって下降することにより、低圧室４０内の燃料が加圧室４２へ吸入される。調量弁３６が開弁状態であり、プランジャ３４が下死点から上死点に向かって上昇することで、加圧室４２内の燃料が調量弁３６を介して低圧室４０へ戻される。そして、調量弁３６が閉弁状態となり、プランジャ３４の上昇が継続することで、加圧室４２内の燃料が加圧される。加圧室４２の燃圧が吐出圧以上となることで、吐出弁３８による燃料の吐出が行われる。

高圧側配管４４と連通するデリバリパイプ６０は、高圧ポンプ３０により吐出された燃料を加圧状態で蓄える。デリバリパイプ６０には、燃料を噴射するインジェクタ６２が連通している。

また、高圧側配管４４には、デリバリパイプ６０内の燃料を減圧するリリーフ弁８０が設けられている。リリーフ弁８０は、所定の開弁圧まで燃圧が上昇することで開弁し、その開弁状態で開弁圧よりも低圧側の所定の閉弁圧まで燃圧が低下することで閉弁する。

リリーフ弁８０の入口側は高圧側配管４４と連通し、出口側は戻り配管４５を通じて低圧室４０と連通している。リリーフ弁８０が開弁状態となることで、高圧側配管４４内の燃料がリリーフ弁８０を通じて低圧室４０へ戻り、デリバリパイプ６０が減圧する。リリーフ弁８０を開弁状態にする開弁圧は、例えば、デリバリパイプ６０が劣化する前の耐圧（レール耐圧）よりも低くなるよう定められている。

デリバリパイプ６０には、デリバリパイプ６０内の燃圧を検出する圧力センサ８２が設けられている。圧力センサ８２は、ＥＣＵ９０に接続されており、検出した燃圧（以下、検出圧Ｐｍという）をＥＣＵ９０に出力する。なお、圧力センサ８２は、高圧側配管４４内の燃圧や、インジェクタ６２内の燃圧を検出するものであってもよい。

ＥＣＵ９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータである。ＥＣＵ９０は、燃圧の目標値である目標燃圧と圧力センサ８２により検出された検出圧との偏差に基づいて、高圧ポンプ３０の吐出量をフィードバック制御する。具体的には、目標燃圧に応じて、高圧ポンプ３０が備える調量弁３６の開弁期間を制御することにより、吐出弁３８の吐出量を制御する。

上記構成の燃料噴射システム１０において、デリバリパイプ６０内の燃圧がリリーフ弁８０を開弁させる異常高圧（開弁圧）まで上昇した場合に、リリーフ弁８０が開弁することで、デリバリパイプ６０が減圧する。図２は、デリバリパイプ６０内の燃圧変化を説明するタイミングチャートである。

時刻ｔ１以前では、高圧ポンプ３０が故障しておらず、デリバリパイプ６０の燃圧が目標燃圧Ｔｆに近い値となるよう高圧ポンプ３０の吐出量が制御されている。時刻ｔ１の直前において高圧ポンプ３０が故障することで、高圧ポンプ３０が最大吐出量で吐出を行うフル吐出異常となったとする。高圧ポンプ３０からの１回の吐出量が、インジェクタ６２の１回の噴射量を上回っており、高圧ポンプ３０による吐出毎にデリバリパイプ６０内の燃圧が上昇している。

時刻ｔ２において、燃圧がリリーフ弁８０の開弁圧Ｐ１に到達し、リリーフ弁８０が開弁状態となっている。リリーフ弁８０が開弁状態となることで、高圧側配管４４の燃料が戻り配管４５を通じて低圧室４０に戻り、時刻ｔ３において、デリバリパイプ６０の燃圧低下が起こる。

リリーフ弁８０は、燃圧が開弁圧Ｐ１よりも低い閉弁圧となるまで開弁状態を維持するため、リリーフ弁８０が開弁した後は、デリバリパイプ６０内の燃圧低下が継続する。そのため、デリバリパイプ６０内の燃圧が開弁圧Ｐ１よりも低い値となる。さらに、図２では、例えば、時刻ｔ４における燃圧が、フィードバック制御による目標燃圧Ｔｆ付近まで低下している。デリバリパイプ６０内の燃圧が目標燃圧Ｔｆ付近まで低下している場合、リリーフ弁８０が閉弁しており、かつ燃圧が目標燃圧Ｔｆに近づくようにインジェクタ６２による燃料噴射がフィードバック制御されている場合も想定される。そのため、検出圧Ｐｍからでは、リリーフ弁８０が開弁状態であるか閉弁状態であるかを区別することがむずかしい。

ここで、リリーフ弁８０が開弁することに伴うデリバリパイプ６０の減圧量は、インジェクタ６２の燃料噴射に伴う減圧量よりも大きく、リリーフ弁８０の開弁状態では、閉弁状態よりも燃圧の低下速度が大きくなる。そのため、本実施形態では、デリバリパイプ６０内の燃圧が異常高圧まで達した後に、燃圧が上昇から低下に転じた後の圧力低下の傾き又はその相関値を示す圧力低下パラメータを取得する。そして、取得した圧力低下パラメータと所定の比較値とを比較し、その結果に基づいて、リリーフ弁８０が開弁状態にあることを判定することとした。

圧力低下パラメータは、デリバリパイプ６０内の燃圧の低下速度を判断できるものであればよく、本実施形態では、燃圧が所定圧まで低下するのに要する時間を用いている。

次に、ＥＣＵ９０により実施される、リリーフ弁８０の開弁判定処理を、図３を用いて説明する。図３に示す開弁判定処理は、ＥＣＵ９０により所定周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、検出圧Ｐｍを取得する。

ステップＳ１１では、検出圧Ｐｍが開弁圧Ｐ１まで上昇したことを示す圧力上昇履歴があるか否かを判定する。圧力上昇履歴は、検出圧Ｐｍが開弁圧まで上昇したことに伴い設定されるものである。圧力上昇履歴がある場合、ステップＳ１２に進む。一方、圧力上昇履歴がない場合、図３の処理を一旦終了する。ステップＳ１１が燃圧判定部に相当する。

ステップＳ１２では、検出圧Ｐｍが上昇から低下に転じているか否かを判定する。具体的には、検出圧Ｐｍが第１燃圧ＦＰ１以下となっていれば、検出圧Ｐｍが上昇から低下に転じていると判定する。図４に示すように、第１燃圧ＦＰ１は、開弁圧Ｐ１よりも低い値である。ステップＳ１２において肯定判定した場合、ステップＳ１３に進む。一方、ステップＳ１２において否定判定した場合、検出圧Ｐｍが上昇から低下に転じていないため、図３の処理を一旦終了する。

ステップＳ１３では、検出圧Ｐｍが第１燃圧ＦＰ１から第２燃圧ＦＰ２まで低下するのに要する時間を計測するための実測時間ＣＮＴを増加させる。図４に示すように、第２燃圧ＦＰ２は第１燃圧ＦＰ１よりも低い値である。例えば、第２燃圧ＦＰ２は、リリーフ弁８０の開弁状態が継続することで、デリバリパイプ６０内の燃圧が収束する場合の燃圧よりも高い値に定められている。以下では、デリバリパイプ６０内の燃圧が第１燃圧ＦＰ１から第２燃圧ＦＰ２まで低下するまでの期間を圧力低下期間と記載する。ステップＳ１２，Ｓ１３が取得部に相当する。

図３のステップＳ１４では、実測時間ＣＮＴを比較するための比較値として第１判定値ＴＨ１を設定する。第１判定値ＴＨ１は、リリーフ弁８０が閉弁状態にあると想定した場合において、検出圧Ｐｍが第１燃圧ＦＰ１から第２燃圧ＦＰ２まで低下するのに要する時間に基づいて定められるとよい。

本実施形態では、リリーフ弁８０が閉弁状態である場合の燃圧の低下速度に影響を与える諸条件に基づいて、第１判定値ＴＨ１を設定している。本実施形態では、各諸条件として、回転角センサ１３により検出されるエンジン回転速度Ｎｅと、インジェクタ６２の１回の燃料噴射量Ｑと、燃料温度センサ１６により検出された燃料温度Ｔｅｍｐと、検出圧Ｐｍと、燃料に含まれるアルコール濃度ＡＬＣを示す燃料性状とを用いている。

燃圧の低下速度に対する影響は、エンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑが、検出圧Ｐｍ、燃料温度Ｔｅｍｐ及びアルコール濃度よりも高くなる。そのため、本実施形態では、エンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑから基本値Ｔｂを設定し、この基本値Ｔｂを燃料温度Ｔｅｍｐ、検出圧Ｐｍ、及びアルコール濃度ＡＬＣに基づいて設定する補正値（Ｃｔ，Ｃｐ，Ｃｆ）により補正することで、第１判定値ＴＨ１を算出している。

図５は、各諸条件と基本値Ｔｂ、及び各補正値Ｃｔ，Ｃｐ，Ｃｆとの関係性を説明する図である。図５（ａ）は、横軸をエンジン回転速度Ｎｅとし、縦軸を基本値Ｔｂとするグラフである。図５（ｂ）は、横軸を燃料噴射量Ｑとし、縦軸を基本値Ｔｂとするグラフである。図５（ｃ）は、横軸を燃料温度Ｔｅｍｐとし、縦軸を温度補正値Ｃｔとするグラフである。図５（ｄ）は、横軸を検出圧Ｐｍとし、縦軸を燃圧補正値Ｃｐとするグラフである。図５（ｅ）は、横軸をアルコール濃度ＡＬＣとし、縦軸を性状補正値Ｃｆとするグラフである。

図６は、ステップＳ１４の処理を詳細に示すフローチャートである。ステップＳ３１では、エンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに基づいて、第１判定値ＴＨ１の基本値Ｔｂを設定する。エンジン回転速度Ｎｅが大きいほど、インジェクタ６２による所定期間での燃料噴射量の頻度が高くなり、燃圧が低下し易くなる。そのため、図５（ａ）に示すように、エンジン回転速度Ｎｅが高いほど、基本値Ｔｂを小さな値に設定する。また、燃料噴射量Ｑが大きいほど、１回の燃料噴射に伴う燃圧低下量が大きくなるため、燃圧が低下し易くなる。そのため、図５（ｂ）に示すように、燃料噴射量Ｑが大きくなるほど、基本値Ｔｂを小さい値に設定する。

ステップＳ３２では、燃料温度Ｔｅｍｐに応じた温度補正値Ｃｔを設定する。燃料温度Ｔｅｍｐが低いほど、燃料の体積弾性係数が高くなり、燃圧が低下し易くなる。そのため、図５（ｃ）に示すように、燃料温度Ｔｅｍｐが低くなるほど、温度補正値Ｃｔを小さい値に設定する。

ステップＳ３３では、検出圧Ｐｍに応じた燃圧補正値Ｃｐを設定する。検出圧Ｐｍが高い場合、低い場合と比べて検出圧Ｐｍの変化が生じやすく、燃圧が低下し易くなる。そのため、図５（ｄ）に示すように、検出圧Ｐｍが高いほど、燃圧補正値Ｃｐを小さい値に設定する。

ステップＳ３４では、アルコール濃度ＡＬＣに応じた性状補正値Ｃｆを設定する。燃料に含まれるアルコール濃度ＡＬＣが高くなるほど、燃料の体積弾性係数が高くなり、燃圧が低下し易くなる。そのため、図５（ｅ）に示すように、アルコール濃度ＡＬＣが高くなるほど、性状補正値Ｃｆを小さい値に設定する。

ステップＳ３５では、ステップＳ３１～Ｓ３４で設定した各値から第１判定値ＴＨ１を算出する。本実施形態では、下記式（１）に基づいて、第１判定値ＴＨ１を算出する。
ＴＨ１＝Ｔｂ×Ｃｔ×Ｃｐ×Ｃｆ … （１）
ステップＳ３５の処理が終了すると、図３のステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、検出圧Ｐｍが第２燃圧ＦＰ２まで低下しているか否かを判定する。検出圧Ｐｍが第２燃圧ＦＰ２まで低下していないと判定した場合、図３の処理を一旦終了する。この場合、次回実施されるステップＳ１３の処理において、実測時間ＣＮＴが増加される。そのため、検出圧Ｐｍが第２燃圧ＦＰ２以上となる期間では、実測時間ＣＮＴの増加が継続される。一方、検出圧Ｐｍが第２燃圧ＦＰ２まで低下していることを判定した場合、燃圧低下期間が終了したとして、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、実測時間ＣＮＴと、ステップＳ１４で算出した第１判定値ＴＨ１とを比較する。実測時間ＣＮＴが第１判定値ＴＨ１よりも小さいと判定すると、ステップＳ１７に進む。一方、実測時間ＣＮＴが第１判定値ＴＨ１以上であると判定すると、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１７に進む場合、検出圧Ｐｍが第１燃圧ＦＰ１から第２燃圧ＦＰ２まで低下するのに要した実測時間ＣＮＴが、リリーフ弁８０が閉弁状態であると想定する場合の燃圧の低下時間（ＴＨ１）よりも短い。そのため、燃圧の低下速度が、リリーフ弁８０の閉弁状態での低下速度よりも大きく、リリーフ弁８０が開弁状態であると判定する。

ステップＳ１８に進む場合、検出圧Ｐｍが第１燃圧ＦＰ１から第２燃圧ＦＰ２まで低下するのに要した実測時間ＣＮＴが、リリーフ弁８０が閉弁状態であると想定する場合の燃圧の低下時間（ＴＨ１）よりも長い。そのため、燃圧の低下速度が、リリーフ弁８０の閉弁状態での低下速度よりも小さく、リリーフ弁８０が閉弁状態であると判定する。ステップＳ１６～Ｓ１８が開弁判定部に相当する。

ステップＳ１７又はＳ１８の処理を終了すると、図３の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態では、以下の効果を奏する。

・ＥＣＵ９０は、検出圧Ｐｍが開弁圧Ｐ１まで上昇したと判定した場合において、その検出圧Ｐｍが上昇から低下に転じた後の燃圧低下期間の実測時間ＣＮＴを取得する。そして、取得した実測時間ＣＮＴと第１判定値ＴＨ１とを比較し、その結果に基づいて、リリーフ弁８０が開弁状態にあることを判定することとした。そのため、デリバリパイプ６０内の圧力低下速度を示す実測時間ＣＮＴと第１判定値ＴＨ１との比較によりリリーフ弁８０の開弁状態と閉弁状態とを明確に区別することができ、リリーフ弁８０が開弁していることを適正に判定することができる。

・ＥＣＵ９０は、エンジン回転速度Ｎｅに基づいて、第１判定値ＴＨ１を設定することとした。この場合、エンジン回転速度Ｎｅを加味した第１判定値ＴＨ１により圧力低下パラメータの比較を行うことができるため、リリーフ弁８０の開弁状態の判定精度を高めることができる。

・ＥＣＵ９０は、インジェクタ６２の燃料噴射量に基づいて、第１判定値ＴＨ１を設定することとした。この場合、インジェクタ６２の燃料噴射量を加味した第１判定値ＴＨ１により圧力低下パラメータの比較を行うことができるため、リリーフ弁８０の開弁状態の判定精度を高めることができる。

・ＥＣＵ９０は、デリバリパイプ６０内の燃料温度に基づいて、第１判定値ＴＨ１を設定することとした。この場合、デリバリパイプ６０内の燃料温度を加味した第１判定値ＴＨ１により圧力低下パラメータの比較を行うことができるため、リリーフ弁８０の開弁判定の判定精度を高めることができる。

・ＥＣＵ９０は、検出圧Ｐｍに基づいて、第１判定値ＴＨ１を設定することとした。この場合、検出圧Ｐｍを加味した第１判定値ＴＨ１により圧力低下パラメータの比較を行うことができるため、リリーフ弁８０の開弁判定の判定精度を高めることができる。

・ＥＣＵ９０は、燃料に含まれるアルコール濃度に基づいて、第１判定値ＴＨ１を設定することとした。この場合、燃料の性状を加味した第１判定値ＴＨ１により圧力低下パラメータの比較を行うことができるため、リリーフ弁８０の開弁判定の判定精度を高めることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。なお、同一の符号を付した箇所は同一の箇所を示し、その説明は繰り返さない。

第２実施形態では、リリーフ弁８０の開弁判定に用いる圧力低下パラメータを、第１実施形態と異ならせている。図７は、第２実施形態に係るリリーフ弁８０の開弁判定の原理を説明する図であり、横軸を時間とし、縦軸を燃圧とする図である。図７では、リリーフ弁８０の開弁状態と閉弁状態とにおける燃圧の挙動をそれぞれ示している。なお、閉弁状態では、燃圧が第１燃圧ＦＰ１から第２燃圧ＦＰ２まで低下する期間のみを示している。

本実施形態では、圧力低下パラメータとして、燃圧が上昇から低下に転じた後の圧力低下期間における燃圧低下量を用いている。

本実施形態では、リリーフ弁８０が閉弁していると想定した場合での圧力低下期間における燃圧の推定挙動に基づいて、デリバリパイプ６０内の燃圧低下量の比較値を算出し、この比較値を用いてリリーフ弁８０の開弁判定を行う。

リリーフ弁８０が閉弁しており、かつ高圧ポンプ３０とインジェクタ６２とが共に動作している状態では、燃圧挙動として、インジェクタ６２の燃料噴射に伴う燃圧低下と、高圧ポンプ３０の燃料吐出に伴う燃圧上昇とが共に生じる。これに対して、高圧ポンプ３０の停止している状態では、高圧ポンプ３０が駆動している状態と比べて燃圧低下速度が大きいものとなる。そこで、リリーフ弁８０が開弁しており、かつ高圧ポンプ３０が停止している状態での燃圧の低下挙動を用いてリリーフ弁８０の開弁判定を行えば、リリーフ弁８０の開弁状態と閉弁状態とを明確に区別することができる。

図８は、第２実施形態に係る、リリーフ弁の開弁判定を説明するフローチャートである。図８に示す処理は、ＥＣＵ９０により所定周期で繰り返し実施される。

ステップＳ１２において、検出圧Ｐｍが第１燃圧ＦＰ１以下であることを判定すると、ステップＳ４１に進む。

ステップＳ４１では、リリーフ弁８０が閉弁していると想定した場合でのデリバリパイプ６０内の推定燃圧ＰＥを算出する。推定燃圧ＰＥは、リリーフ弁８０が閉弁していると想定される場合において、燃圧低下期間における、所定時間毎の燃圧の推定値である。本実施形態では、高圧ポンプ３０による燃料吐出が停止され、かつインジェクタ６２による燃料噴射が実施される状況下での推定挙動から、推定燃圧ＰＥを算出する。ステップＳ４１が推定挙動算出部に相当する。

図９は、ステップＳ４１の推定燃圧ＰＥの算出処理を詳細に示すフローチャートである。

ステップＳ５１では、ステップＳ１２での肯定判定後における推定燃圧ＰＥの算出が初回であるか否かを判定する。

推定燃圧ＰＥの算出が初回であれば、ステップＳ５２では、現在のデリバリパイプ６０内の燃圧を示す検出圧Ｐｍを推定燃圧ＰＥに設定する。そして、図９の処理を終了する。

一方、ステップＳ５１において、推定燃圧の算出が初回でなければ、ステップＳ５３に進む。ステップＳ５３では、インジェクタ６２の燃料噴射に伴うデリバリパイプ６０内の減圧量ΔＰを設定する。減圧量ΔＰは、インジェクタ６２による１回の燃料噴射により、デリバリパイプ６０内の燃圧が低下する量である。本実施形態では、減圧量ΔＰを以下の式（２）により算出している。

ΔＰ＝Ｔｑ×Ｋ×Ａ／Ｖ … （２）
上記式（２）において、ＴｑはＰＥの算出周期でのインジェクタ６２の燃料噴射量による燃料消費量である。また、Ｋは燃料の体積弾性係数であり、Ａは調整値であり、Ｖは高圧側配管４４及びデリバリパイプ６０の合計容積である。なお、デリバリパイプ６０の容積と比較して高圧側配管４４の容積を無視できる場合は、デリバリパイプ６０の容積をＶとしてもよい。

図１０は、減圧量ΔＰの算出に用いられる各値Ｔｑ，Ｋを説明する図である。図１０（ａ）は、横軸をエンジン回転速度Ｎｅとし、縦軸を燃料消費量Ｔｑとするグラフである。図１０（ｂ）は、横軸をインジェクタ６２の燃料噴射量Ｑとし、縦軸を燃料消費量Ｔｑとするグラフである。図１０（ｃ）は、横軸を燃料温度Ｔｅｍｐとし、縦軸を体積弾性係数Ｋとするグラフである。図１０（ｄ）は、横軸をアルコール濃度ＡＬＣとし、縦軸を体積弾性係数Ｋとするグラフである。

図１０（ａ）に示すように、エンジン回転速度Ｎｅが大きくなるほど、ＰＥの算出周期での燃料噴射の頻度が高くなるため燃料消費量Ｔｑを大きな値に設定する。また、図１０（ｂ）に示すように、燃料噴射量Ｑが大きいほど、燃料消費量Ｔｑを大きな値に設定する。

図１０（ｃ）に示すように、燃料温度Ｔｅｍｐが低いほど、体積弾性係数Ｋを高い値に設定する。図１０（ｄ）に示すように、燃料に含まれるアルコール濃度ＡＬＣが高いほど、燃料の体積弾性係数Ｋを高い値に設定する。

ステップＳ５４では、推定燃圧ＰＥの前回値から、ステップＳ５３で算出した減圧量ΔＰを引いた値を推定燃圧ＰＥの今回値として設定する。なお、前回値は、ステップＳ４１の処理を前回実施した場合において、ステップＳ５２又はＳ５４で算出した推定燃圧ＰＥを示す。そのため、ステップＳ４１の処理が繰り返される毎に、リリーフ弁８０が閉弁していると想定される場合のデリバリパイプ６０内の燃圧の推定挙動に応じた推定燃圧ＰＥが算出されていく。ステップＳ５４の処理が終了すると、図８のステップＳ４２に進む。

ステップＳ４２では、ステップＳ１０で取得した検出圧Ｐｍと、ステップＳ４１で算出した推定燃圧ＰＥとのいずれかが第２燃圧ＦＰ２まで低下しているか否かを判定する。検出圧Ｐｍと推定燃圧ＰＥとのいずれも第２燃圧ＦＰ２まで低下していない場合、図８の処理を一旦終了する。

検出圧Ｐｍと推定燃圧ＰＥとのいずれかが第２燃圧ＦＰ２まで低下している場合、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３では、推定燃圧ＰＥから検出圧Ｐｍを引いた燃圧差ＤＰを、第２判定値ＴＨ２を用いて判定する。

燃圧差ＤＰが第２判定値ＴＨ２未満の場合、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８に進む場合、現在の検出圧Ｐｍと、リリーフ弁８０が閉弁状態である場合の推定燃圧ＰＥとの差が小さく、リリーフ弁８０が閉弁状態であると判定する。

燃圧差ＤＰが第２判定値ＴＨ２以上の場合、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７に進む場合、現在の検出圧Ｐｍと、リリーフ弁８０が閉弁状態である場合の推定燃圧ＰＥとの差が大きく、リリーフ弁８０が開弁状態であると判定する。ステップＳ１７又はＳ１８の処理が終了すると、図８の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態では、以下の効果を奏する。

・ＥＣＵ９０は、リリーフ弁８０が閉弁している状態で、燃料吐出が停止されており、かつ燃料噴射が実施されると想定した場合におけるデリバリパイプ６０内の燃圧の推定挙動を算出する。そして、算出した燃圧の推定挙動に基づいて推定燃圧ＰＥを設定する。この場合、リリーフ弁８０の閉弁状態において、燃圧低下速度が大きいと想定される状況下での推定燃圧ＰＥにより圧力低下パラメータを比較することができ、リリーフ弁８０の開弁に伴う燃圧低下と燃料噴射に伴う燃圧低下とを明確に区別することができる。

・ＥＣＵ９０は、エンジン回転速度及びインジェクタ６２の燃料噴射量の少なくともいずれかに基づいて、推定挙動を算出する。この場合、リリーフ弁８０の閉弁状態での推定挙動を、エンジン回転速度及び燃料噴射量に応じて適正に推定することができる。

（その他の実施形態）
・ＥＣＵ９０は、圧力低下パラメータとして、燃圧低下期間におけるデリバリパイプ６０内の圧力低下の傾きを取得するものであってもよい。この場合、図３のステップＳ１３において、ＥＣＵ９０は、第１燃圧から第２燃圧を引いた値を、実測時間で割ることで、圧力低下の傾きを算出すればよい。これ以外にも、燃圧低下量を、低下に要した時間で割ることで、圧力低下の傾きを算出してもよい。

・第１判定値ＴＨ１の算出方法として、エンジン回転速度Ｎｅ、及び燃料噴射量Ｑのいずれかを用いるものであってもよい。この場合、ステップＳ１４において、エンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑの両値、又はいずれかを用いて、第１判定値ＴＨ１を算出すればよい。

・リリーフ弁８０が閉弁していると想定した場合での圧力低下期間における燃圧の推定挙動に基づいて、デリバリパイプ６０内の燃圧が所定圧まで低下するのに要する推定時間を、比較値として算出してもよい。また、リリーフ弁８０が閉弁していると想定した場合での圧力低下期間における燃圧の推定挙動に基づいて、デリバリパイプ６０内の燃圧低下量の傾きを、比較値として算出してもよい。

・ステップＳ１０での検出圧の取得において、高圧ポンプ３０の燃料吐出に伴う脈動やノイズ除去を抑制することを目的として、なまし処理を実施してもよい。この場合、なまし度合が強くなるほど、なまし後の検出圧は実際の燃圧変化に遅れて変化するため、なまし後の検出圧のピークは実際の燃圧のピークよりも低くなる。ここで、エンジン回転速度が大きくなるほど、燃圧の上昇速度及び下降速度が高くなる。このため、エンジン回転速度が大きくなるほど、なまし後の検出圧と実際の燃圧の相違が大きくなる。そこで、ステップＳ１０において、検出圧になまし処理を実施する場合には、エンジン回転速度が高くなるほどなまし度合いを弱くするとよい。

・リリーフ弁８０は、デリバリパイプ６０に設けられていてもよい。

１０…燃料噴射システム、１２…駆動軸、３０…高圧ポンプ、６０…デリバリパイプ、６２…インジェクタ、８０…リリーフ弁、８２…圧力センサ、１００…エンジン。

Claims (2)

1. 内燃機関（１００）の駆動軸（１２）の回転により駆動され、燃料を高圧化して吐出する燃料ポンプ（３０）と、前記燃料ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧容器（６０）と、前記蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁（６２）と、前記蓄圧容器内の燃圧を検出する圧力センサ（８２）と、前記蓄圧容器、又は前記燃料ポンプから前記蓄圧容器までの高圧配管に設けられ内部の燃圧が異常高圧になることに伴い開弁するリリーフ弁（８０）とを備え、
   前記リリーフ弁は、所定の開弁圧まで燃圧が上昇することで開弁し、その開弁状態で前記開弁圧よりも低圧側の所定の閉弁圧まで燃圧が低下することで閉弁するものである燃料噴射システムに適用され、
   前記圧力センサにより検出された検出圧が前記開弁圧まで上昇したことを判定する燃圧判定部と、
   前記検出圧が前記開弁圧まで上昇したと判定された場合において、前記検出圧が上昇から低下に転じた後の圧力低下の傾き又はその相関値を示す圧力低下パラメータを取得する取得部と、
   前記取得部により取得された前記圧力低下パラメータと所定の比較値とを比較し、その結果に基づいて、前記リリーフ弁が開弁状態にあることを判定する開弁判定部と、
   を備えるリリーフ弁の開弁判定装置であって、
   前記圧力低下パラメータは、前記燃圧が所定圧まで低下するのに要する時間であり、
   前記比較値は、
   前記内燃機関の回転速度が高く、前記燃料噴射弁の噴射量が多いほど、小さい値に設定される基本値と、
   前記蓄圧容器内の燃料温度が高いほど、大きい値に設定される温度補正値と、
   前記検出圧が高いほど、小さい値に設定される燃圧補正値と、
   前記燃料に含まれるアルコール濃度が高いほど、小さい値に設定される性状補正値と、
   を乗算することにより算出される判定値である、リリーフ弁の開弁判定装置。
2. 内燃機関（１００）の駆動軸（１２）の回転により駆動され、燃料を高圧化して吐出する燃料ポンプ（３０）と、前記燃料ポンプから吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧容器（６０）と、前記蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁（６２）と、前記蓄圧容器内の燃圧を検出する圧力センサ（８２）と、前記蓄圧容器、又は前記燃料ポンプから前記蓄圧容器までの高圧配管に設けられ内部の燃圧が異常高圧になることに伴い開弁するリリーフ弁（８０）とを備え、
   前記リリーフ弁は、所定の開弁圧まで燃圧が上昇することで開弁し、その開弁状態で前記開弁圧よりも低圧側の所定の閉弁圧まで燃圧が低下することで閉弁するものである燃料噴射システムに適用され、
   前記圧力センサにより検出された検出圧が前記開弁圧まで上昇したことを判定する燃圧判定部と、
   前記検出圧が前記開弁圧まで上昇したと判定された場合において、前記検出圧が上昇から低下に転じた後の圧力低下の傾き又はその相関値を示す圧力低下パラメータを取得する取得部と、
   前記リリーフ弁が閉弁されている状態で、前記燃料ポンプによる燃料吐出が停止され、かつ前記燃料噴射弁による燃料噴射が実施されると想定した場合における前記蓄圧容器内の燃圧の推定挙動を算出する推定挙動算出部と、
   前記取得部により取得された前記圧力低下パラメータと所定の比較値とを比較し、その結果に基づいて、前記リリーフ弁が開弁状態にあることを判定する開弁判定部と、
   を備えるリリーフ弁の開弁判定装置であって、
   前記圧力低下パラメータは、前記燃圧が上昇から低下に転じた後の圧力低下期間における前記検出圧であり、
   前記推定挙動算出部は、
   前記内燃機関の回転速度が高く、前記燃料噴射弁の噴射量が多いほど、小さい値に設定される燃料消費量と、
   前記蓄圧容器内の燃料温度が低く、前記燃料に含まれるアルコール濃度が高いほど、高い値に設定される体積弾性係数と、
   を乗算した乗算値を、前記蓄圧容器内の体積により除算して、前記蓄圧容器内の燃圧の減圧量を算出することにより、前記圧力低下期間における前記推定挙動を算出し、
   前記比較値は、前記圧力低下期間における前記推定挙動から算出される前記蓄圧容器内の推定燃圧である、リリーフ弁の開弁判定装置。

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