JP7192344B2 - 高圧燃料供給システムの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧燃料供給システムの制御装置に関するものである。

内燃機関の気筒内に高圧の燃料を噴射するために、高圧燃料供給システムが用いられている。高圧燃料供給システムは、吐出量を可変とすることで蓄圧容器内の燃圧を調整する高圧ポンプと、高圧ポンプから供給されて蓄圧状態で保持された高圧燃料の圧力を検出する燃圧センサとを備えている。このような高圧燃料供給システムには、システムの異常を診断するための異常診断装置が設けられている。例えば、特許文献１の異常診断装置は、燃圧センサで検出した燃圧が目標燃圧になるように高圧ポンプをフィードバック制御により駆動する高圧燃料供給システムに用いられており、高圧ポンプの吐出量指令値が所定値以上となる状態が所定時間以上継続した場合に、高圧燃料供給システムに異常があると診断する。

特許３７１４１３２号公報

特許文献１の診断装置では、高圧燃料供給システムの異常を判断することはできるが、異常個所を特定することができない。特に高圧ポンプに対する異常なのかを適切に判定することができることが望ましく、この点において改善の余地があると考えられる。

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、高圧ポンプの異常かどうかを判定できる高圧燃料供給システムの制御装置を提供することにある。

本手段では、燃料を加圧する高圧ポンプ（３０）と、前記高圧ポンプから吐出された高圧燃料を高圧状態で蓄える蓄圧容器（４０）と、前記蓄圧容器に蓄えられた高圧燃料の圧力である燃圧を検出する燃圧センサ（４３）と、を備えた高圧燃料供給システムに用いられ、前記燃圧センサにより検出された検出燃圧が目標燃圧に一致するように燃圧フィードバック制御を実施する制御装置（５０）であって、前記目標燃圧に対する前記検出燃圧の乖離量に基づいて、燃圧異常が生じていることを判定する燃圧異常判定部と、前記燃圧異常判定部で燃圧異常が生じていると判定した場合に、前記高圧ポンプに対する駆動指令を停止するポンプ停止部と、前記ポンプ停止部により前記高圧ポンプに対する駆動指令が停止されている状態で、前記検出燃圧が上昇変化することに基づいて前記高圧ポンプに異常が生じていると判定するポンプ異常判定部とを備える。

高圧燃料供給システムでは、目標燃圧と燃圧センサでの検出燃圧とに乖離が生じている場合には、燃圧異常が発生していると判定する。燃圧異常が発生している場合には、高圧ポンプを駆動する駆動指令を停止する。しかしながら、フル吐出異常等、高圧ポンプの故障の場合には、駆動指令を停止しても、高圧ポンプから高圧の燃料が吐出されることが考えられる。そのため、高圧ポンプに対する駆動指令を停止しているにも関わらず、検出燃圧が上昇変化することに基づいて、高圧ポンプに異常が有ることを判定する。これにより、故障個所を特定することができ、修理等を実行しやすくなる。

第１実施形態にかかる高圧燃料供給システムの構成図 フル吐出異常状態での燃圧変化を説明するタイミングチャート 燃圧異常判定処理を示すフローチャート ポンプ異常判定処理を示すフローチャート 燃圧異常判定処理及びポンプ異常判定処理時のタイムチャート 第２実施形態のポンプ異常判定処理を示すフローチャート フィードバック時の異常判定処理を示すフローチャート 燃圧異常判定処理及びポンプ異常判定処理時のタイムチャート 第３実施形態のポンプ異常判定処理を示すフローチャート ポンプ異常判定処理時のタイムチャート

＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態について、図１から図５を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

第１実施形態では、内燃機関である車載多気筒４サイクルガソリンエンジンに、高圧燃料を供給する高圧燃料供給システムとして具現化される。この高圧燃料供給システムの概略構成図を図１に示す。

エンジン１０の各気筒には、クランクシャフト１１に連結されたピストンが収容されている。また、クランクシャフト１１には、回転角センサ１３が取り付けられている。回転角センサ１３は、クランクシャフト１１の回転に応じてパルス信号を出力し、この回転角センサ１３からのクランク角信号に基づいて、エンジン回転速度Ｎｅが算出される。また、各クランクシャフト１１の回転によって、カム１２が駆動される。

エンジン１０の各気筒には、燃料を各気筒内に直接噴射する燃料噴射装置４２が設けられている。各気筒の燃料噴射装置４２には、高圧燃料供給システムによって、高圧の燃料が供給される。

燃料を貯留する燃料タンク２１内には、燃料をくみ上げて加圧する低圧ポンプ２２が設けられている。低圧ポンプ２２によって吐出される燃料の圧力は、レギュレータ等により例えば、３００～４００ｋＰａ程度に調圧される。そして、低圧ポンプ２２から吐出された燃料は、燃料配管２３を介して低圧室３１に供給される。つまり、低圧ポンプ２２により吐出された燃料は、低圧室３１内に蓄えられる。

高圧ポンプ３０は、カム１２の回転に基づき往復運動するプランジャ３２と、プランジャ３２の往復運動により容積が可変になる加圧室３３とを備えている。また、高圧ポンプ３０は、ソレノイド３４の駆動によって開閉する調量弁３５を備えている。調量弁３５は、低圧室３１と加圧室３３との間に配置され、両者の間の遮断及び連通を切り替える。調量弁３５は、ノーマリークローズ式の開閉弁であって、ソレノイド３４への通電によって開弁状態となる。ソレノイド３４の通電は、ＥＣＵ５０によって制御される。

加圧室３３内で加圧された燃料は、吐出弁３６及び高圧配管４１を通ってデリバリパイプ４０へ供給される。吐出弁３６は、加圧室３３から高圧配管４１の方向へのみ燃料を流通させる逆止弁であり、加圧室３３内の燃料の圧力が所定の吐出圧以上になると開く。なお、デリバリパイプ４０が、高圧状態で高圧燃料を蓄える蓄圧容器に相当する。

デリバリパイプ４０は、高圧ポンプ３０により吐出された高圧燃料を高圧状態で蓄える。リリーフ弁３７は、高圧配管４１に設けられており、デリバリパイプ４０及び高圧配管４１内の燃料の圧力が異常高圧となる場合に開いて、デリバリパイプ４０内の燃料を低圧室３１へ戻す。リリーフ弁３７の開弁圧は、デリバリパイプ４０の耐圧（レール耐圧）よりも低く、高圧燃料供給システムの予め定められた燃圧範囲よりも高い圧力に設定されている。なお、リリーフ弁３７の開弁状態では、高圧燃料は低圧室３１に戻されてもよいし、加圧室３３に戻されてもよい。また、リリーフ弁３７は、高圧経路上に設けられればよく、高圧配管４１に設けられる構成、高圧ポンプ３０に設けられる構成、デリバリパイプ４０に設けられる構成のいずれであってもよい。

デリバリパイプ４０には、気筒数分（例えば４つ）の燃料噴射装置４２が取り付けられている。燃料噴射装置４２は、デリバリパイプ４０内の高圧燃料をエンジン１０の気筒内に直接噴射する。燃料噴射装置４２の駆動状態は、ＥＣＵ５０により制御される。

デリバリパイプ４０には、デリバリパイプ４０に蓄えられた高圧燃料の圧力である燃圧を検出する燃圧センサ４３が設けられている。燃圧センサ４３は、ＥＣＵ５０に接続されており、検出した燃圧（以下、検出燃圧Ｐｍという）をＥＣＵ５０に出力する。なお、燃圧センサ４３は、高圧配管４１内の燃圧や、燃料噴射装置４２内の燃圧を検出するものであってもよい。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータや駆動回路を備えている。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の運転状況に基づいて、デリバリパイプ４０内の燃圧の目標値である目標燃圧Ｔｆを設定するとともに、その目標燃圧Ｔｆと燃圧センサ４３により検出された検出燃圧Ｐｍ（実燃圧）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。なお、ＥＣＵ５０が「制御装置」に相当する。

高圧ポンプ３０の吐出量を制御する方法について説明する。プランジャ３２が下死点に向けて下降する下降期間において、調量弁３５が開弁状態になっていることにより、低圧室３１から加圧室３３に燃料が吸入される。そして、プランジャ３２が上死点に向けて上昇する上昇期間において、ソレノイド３４により調量弁３５の開弁状態が維持されると、加圧室３３内の燃料が低圧室３１側に押し戻される。そして、プランジャ３２が上昇する途中で、調量弁３５が閉弁状態になると、加圧室３３の燃料が加圧され、吐出弁３６を介して高圧燃料の吐出が行われる。つまり、プランジャ３２の上昇する間に、調量弁３５が開弁する時間、より具体的にはソレノイド３４の通電時間を制御することで、高圧ポンプ３０から吐出弁３６を介して吐出される吐出量を制御することができる。

高圧ポンプ３０、より具体的にはソレノイド３４等の故障によって、ＥＣＵ５０からの駆動指令信号に基づいて調量弁３５を開閉することができない故障が生じている場合について説明する。プランジャ３２の下降期間では、加圧室３３内の圧力が低下することに伴い調量弁３５が開弁し、加圧室３３内に低圧燃料が吸入される。その後、プランジャ３２が上昇に転じると、加圧室３３内の圧力上昇に伴い調量弁３５が閉弁状態に戻り、その結果、加圧室３３内の燃料が加圧され、吐出弁３６を介して吐出される。この場合、プランジャ３２の下降期間（吸入期間）では、略全期間にて加圧室３３内に低圧燃料が吸入されるとともに、その略全ての燃料がプランジャ３２の上昇期間（吐出期間）にて吐出されることから、いわゆるフル吐出異常となる。図２は、フル吐出異常状態でのデリバリパイプ４０内の燃圧変化を説明するタイミングチャートである。

タイミング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４０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。タイミング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がフル吐出異常状態になったとする。フル吐出異常状態では、高圧ポンプ３０からの１回の吐出量が、燃料噴射装置４２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４０内の燃圧が上昇している。

タイミングｔ２において、燃圧がリリーフ弁３７の開弁圧に到達し、リリーフ弁３７が開弁状態となる。リリーフ弁３７が開弁状態となることで、高圧配管４１の高圧燃料が低圧室３１に戻り、デリバリパイプ４０の燃圧が低下する。リリーフ弁３７は、燃圧が開弁圧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３７が開弁した後は、デリバリパイプ４０内の燃圧が低下した状態が継続される。なお、リリーフ弁３７が開弁した状態での燃圧は、高圧ポンプ３０の吐出量と、燃料噴射装置４２からの噴射量及びリリーフ弁３７による減圧量とが釣り合う圧力に収束する。

ところで、高圧燃料供給システムにおいて、検出燃圧Ｐｍと目標燃圧Ｔｆとの間の乖離が所定時間以上継続した場合には、高圧燃料供給システムに異常が発生したとＥＣＵ５０で判定される。このような異常の原因としては、上述した高圧ポンプ３０の故障の他、燃圧センサ４３の故障、高圧配管４１等からの燃料漏れ等が考えられる。これらの種々の故障原因の特定が図られることが、その後の修理の観点から望ましい。特に、高圧ポンプ３０の不要な交換を抑制するために、高圧ポンプ３０の故障かどうかを判定することができることが望ましい。

そこで、本実施形態では、高圧燃料供給システムに異常が発生した場合に、高圧ポンプ３０に対する異常かどうかを判定するようにしている。まず、高圧燃料供給システムに異常が発生しているかの判定について、図３を用いて説明する。図３は、高圧燃料供給システムに異常が発生しているかを判定する燃圧異常判定処理を示すフローチャートであって、高圧ポンプ３０が駆動されている間、ＥＣＵ５０により所定周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、目標燃圧Ｔｆに対する検出燃圧Ｐｍの乖離量ΔＰｍを算出し、この値が所定値Ｔｈ１よりも大きいか判定する。具体的には、目標燃圧Ｔｆと検出燃圧Ｐｍの差分の絶対値である乖離量ΔＰｍを算出する。そして、乖離量ΔＰｍが所定値Ｔｈ１よりも大きいかを判定する。

そして、ステップＳ１０で、乖離量ΔＰｍが所定値Ｔｈ１よりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１１で、燃圧の乖離状態をカウントする燃圧乖離カウンタＣｏ１の値をインクリメントする。具体的には、燃圧乖離カウンタＣｏ１の前回値に１を加える。一方、ステップＳ１０で、乖離量ΔＰｍが所定値Ｔｈ１よりも小さいと判定された場合には、ステップＳ１４で、燃圧乖離カウンタＣｏ１の値を０にして、処理を終了する。

ステップＳ１２で、燃圧乖離カウンタＣｏ１の値が、異常判定値Ｔｈ２よりも大きいか判定する。目標燃圧Ｔｆを変更すると、目標燃圧Ｔｆと検出燃圧Ｐｍとの間に乖離量ΔＰｍが発生するが、故障でない場合には、この乖離量ΔＰｍは徐々に０に収束する。異常判定値Ｔｈ２は、目標燃圧Ｔｆを変更して検出燃圧Ｐｍがその値に収束するまでにかかる時間よりも長い時間に設定されている。

ステップＳ１２で、燃圧乖離カウンタＣｏ１の値が、異常判定値Ｔｈ２よりも小さいと判定した場合には、つまり乖離状態が所定時間継続していない場合には処理を終了する。一方、ステップＳ１２で、燃圧乖離カウンタＣｏ１の値が、異常判定値Ｔｈ２よりも大きいと判定した場合には、つまり乖離状態が所定時間継続した場合には、ステップＳ１３で、ポンプ停止フラグを１にして、高圧ポンプ３０の駆動指令を停止する。そして、ステップＳ１４で、燃圧乖離カウンタＣｏ１の値を０にして、処理を終了する。なお、ステップＳ１０～ステップＳ１２までの処理が、「燃圧異常判定部」に相当し、ステップＳ１３の処理が、「ポンプ停止部」に相当する。

次に、高圧ポンプ３０に対する駆動指令が停止されている状態で、検出燃圧Ｐｍが上昇変化することに基づいて、高圧ポンプ３０に異常が生じていると判定する処理について、図４を用いて説明する。図４は、高圧ポンプ３０に異常が発生しているかを判定するポンプ異常判定処理を示すフローチャートであって、ＥＣＵ５０により所定周期で繰り返し実行される。なお、図４に示す処理が、「ポンプ異常判定部」に相当する。

ステップＳ２０では、ポンプ停止フラグが１か判定する。ポンプ停止フラグが１以外の場合、つまり図３の処理により高圧ポンプ３０に対する駆動指令が停止されていない場合には、ステップＳ２１で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値を０にして、処理を終了する。

ポンプ停止フラグが１の場合、つまり図３のフローチャートにより高圧ポンプ３０に対する駆動指令が停止されている場合には、ステップＳ２２で、燃圧が上昇しているか判定する。具体的には、高圧ポンプ３０の今回の吐出期間後の燃圧Ｐｍ（ｎ）と前回の吐出期間後の燃圧Ｐｍ（ｎ－１）との差分である燃圧変化量（Ｐｍ（ｎ）－Ｐｍ（ｎ－１））が、閾値Ｔｈ３よりも大きいか判定する。閾値Ｔｈ３は、燃圧上昇量に判定余裕度を加味した値に設定する。ここで、燃圧上昇量は、体積弾性係数に燃料供給量を乗算し、デリバリパイプ４０及び高圧配管４１の容積で割った値として算出できる。燃料供給量は、高圧ポンプ３０の吐出量から燃料噴射装置４２での噴射量及びリーク量を減算した値として算出できる。なお、閾値Ｔｈ３は、予め定めた所定値としてもよい。

燃圧変化量が閾値Ｔｈ３よりも小さい場合には、ステップＳ２１で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値を０にして、処理を終了する。一方、燃圧変化量が閾値Ｔｈ３よりも大きい場合には、ステップＳ２３で、燃圧が上昇した回数をカウントする燃圧上昇カウンタＣｏ２の値をインクリメントする。具体的には、燃圧上昇カウンタＣｏ２の前回値に１を加える。

ステップＳ２４では、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値が所定回数Ｔｈ４より大きいか判定する。所定回数Ｔｈ４は、２以上の回数で設定するとよい。燃料噴射装置４２が噴射不能となった場合には、吐出期間後の燃圧上昇が生じることがある。複数回連続して燃圧が上昇することを確認することで、ノイズ等による燃料噴射装置４２の噴射不能等他の要因による燃圧上昇を省くことができる。また、失火情報に基づいて、噴射不能の可能性のある状態を燃圧上昇のカウントから省いてもよい。なお、吐出期間後の燃圧上昇が複数回生じたことを判定するのではなく、燃圧が一定期間所定の速度で上昇しているかを判定することで、燃圧が上昇変化しているかを判定してもよい。

ステップＳ２４で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値が、所定回数Ｔｈ４よりも小さいと判定した場合には、つまり吐出期間後の燃圧上昇が複数回生じていない場合には処理を終了する。一方、ステップＳ２４で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値が、所定回数Ｔｈ４よりも大きいと判定した場合、つまり吐出期間後の燃圧上昇が複数回連続して生じた場合には、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５より大きいか判定する。判定圧Ｔｈ５は、検出燃圧Ｐｍが通常では到達しない燃圧であって、高圧燃料供給システムの燃圧フィードバック制御の燃圧範囲、つまり高圧燃料供給システムで用いることができる範囲の燃圧よりも高圧で、かつリリーフ弁３７の開弁圧よりも低い値に設定されている。なお、ステップＳ２５については、省略してもよい。

ステップＳ２５で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５より小さいと判定した場合には、処理を終了する。一方、ステップＳ２５で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５より大きいと判定した場合には、ステップＳ２６で、ポンプ異常フラグを１にして、つまり高圧ポンプ３０に異常が生じていると判定して、処理を終了する。

図５は、本実施形態の燃圧異常判定処理及びポンプ異常判定処理のタイムチャートである。なお、図５では、エンジン回転速度Ｎｅが一定に保たれる状態での、燃圧の変化を示している。

タイミングｔ１１よりも前に高圧ポンプ３０が故障しており、高圧ポンプ３０がフル吐出異常状態になったとする。これにより、タイミングｔ１１からデリバリパイプ４０内の燃圧が上昇し始め、目標燃圧Ｔｆに対する検出燃圧Ｐｍの乖離量ΔＰｍが所定値Ｔｈ１よりも大きくなり、燃圧乖離カウンタＣｏ１のインクリメントが開始される。

タイミングｔ１２において、燃圧乖離カウンタＣｏ１の値が異常判定値Ｔｈ２よりも大きくなると、燃圧異常が発生したと判定され、ポンプ停止フラグが１となり、高圧ポンプ３０の駆動指令が停止される。また、高圧ポンプ３０が停止された状態で、燃圧変化量（Ｐｍ（ｎ）－Ｐｍ（ｎ－１））が閾値Ｔｈ３よりも大きい、つまり燃圧が上昇しているため、燃圧上昇カウンタＣｏ２がインクリメントされる。

タイミングｔ１３で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値が所定回数Ｔｈ４よりも大きくなり、かつタイミングｔ１４で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５を超えて高燃圧状態になると、高圧ポンプ３０に異常が生じていると判定され、ポンプ異常フラグが１となる。このように検出燃圧Ｐｍがフィードバック範囲より高い判定圧Ｔｈ５になった場合に、高圧ポンプ３０に異常が有ると判定する。

タイミングｔ１５において、デリバリパイプ４０の燃圧が開弁圧を超えると、リリーフ弁３７が開弁状態となる。これにより、リリーフ弁３７を介して高圧配管４１及びデリバリパイプ４０内の燃料が低圧室３１に戻される。そして、デリバリパイプ４０内の燃圧は、高圧ポンプ３０の吐出量と、燃料噴射装置４２からの噴射量及びリリーフ弁３７による減圧量とが釣り合う圧力に収束する。

以上説明した本実施形態では以下の効果を奏する。

高圧燃料供給システムでは、目標燃圧Ｔｆと燃圧センサ４３での検出燃圧Ｐｍとに乖離が生じている場合には、燃圧異常が発生していると判定する。燃圧異常が発生している場合には、高圧ポンプ３０への駆動指令を停止する。しかしながら、フル吐出異常等、高圧ポンプ３０の故障の場合には、駆動指令を停止しても、高圧ポンプ３０から高圧の燃料が吐出されることが考えられる。そのため、高圧ポンプ３０に対する駆動指令を停止しているにも関わらず、検出燃圧Ｐｍが上昇変化することに基づいて、高圧ポンプ３０に異常が有ることを判定する。これにより、故障個所を特定することができ、修理等を実行しやすくなる。

高圧ポンプ３０に対する駆動指令が停止されている状態で、検出燃圧Ｐｍが上昇変化しており、かつ高圧燃料供給システムで予め定められた燃圧範囲よりも高圧な判定圧Ｔｈ５に達した場合には、高圧ポンプ３０に異常が有ることを判定する。このように、燃圧が判定圧Ｔｈ５まで上昇したことを判定要件に加えることにより、燃圧上昇の傾きだけで判定するよりも判定精度を向上できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態においては、高圧ポンプ３０が停止される前と停止された後とで、異なる判定方法により高圧ポンプ３０に異常が生じているかを判定するようにしている。以下、図６～図８を参照して、詳しく説明する。

高圧ポンプ３０がフル吐出異常状態になった場合、リリーフ弁３７の開弁状態となった場合の目標燃圧Ｔｆへの収束性に基づいて、高圧ポンプ３０に異常が生じていると判定されることが望ましい。より具体的には、燃圧がリリーフ弁３７の開弁圧まで上昇し、かつ検出燃圧Ｐｍが目標燃圧Ｔｆに収束しないことに基づいて、高圧ポンプ３０に異常が生じていると判定される。しかしながら、エンジン回転速度Ｎｅが低い場合等、燃圧の上昇が遅い場合には、リリーフ弁３７が開弁する前に、高圧ポンプ３０が停止してしまう。この点、本実施形態では、高圧ポンプ３０が停止される前と停止された後とで、異なる判定方法により高圧ポンプ３０に異常が生じているかを判定している。具体的な方法について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態におけるポンプ異常判定処理を示すフローチャートであって、図４の処理に置き換えて実行される。なお、図６に示すフローチャートの処理が、「ポンプ異常判定部」に相当する。

ステップＳ２０で、図３の処理によりポンプ停止フラグが１になっているか判定する。ポンプ停止フラグが１以外の場合、つまり高圧ポンプ３０が駆動中で、フィードバック制御されている場合、ステップＳ３０で、フィードバック制御時の高圧ポンプ３０の異常判定を行う。

図７は、ステップＳ３０の処理を詳細に説明するフローチャートである。なお、図７に示すフローチャートの処理が「第１判定」に相当する。

まず、ステップＳ３１で、判定実施フラグが０であるか判定する。判定実施フラグは、フィードバック制御状態下において高圧ポンプ３０の異常判定を実施していることを示すフラグである。判定実施フラグは、当初は０であり、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５を超えたと判定されることで１にセットする。判定実施フラグが０である場合には、ステップＳ３２に進み、判定実施フラグが０ではない場合（判定実施フラグが１の場合）には、ステップＳ４１に進む。

ステップＳ３２で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５より大きいか判定する。検出燃圧Ｐｍがフィードバック制御の燃圧範囲よりも高圧になることで、高圧ポンプ３０に異常が生じていると推定される。ステップＳ３３で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５より大きいと判定した場合、ステップＳ３３に進み、ステップＳ３２で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５よりも小さいと判定した場合には、処理を終了する。

ステップＳ３２で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５より大きいと判定した場合、つまり、所定の高圧状態になった場合、ステップＳ３３で、判定実施フラグを１にセットして、処理を終了する。判定実施フラグを１にセットすることで、高圧ポンプ３０の異常判定を実施していることを示している。また、ステップＳ３２で、判定実施フラグを１にセットすると同時に、目標燃圧ＴｆをＴｆ１に設定する。本実施形態では、検出燃圧Ｐｍが上昇して所定の高圧状態になった場合に、目標燃圧Ｔｆをフィードバック制御の燃圧範囲の最大値であるＴｆ１に切り替える。なお、Ｔｆ１は、リリーフ弁３７の開弁後の収束圧力よりも高く判定圧Ｔｈ５より低ければ、他の値でもよい。

ステップＳ３１で、判定実施フラグが１である、つまり高圧ポンプ３０の異常判定を実施していると判定されると、ステップＳ４１で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５より小さくなっているか判定する。検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５を超えた後、燃圧がリリーフ弁３７の開弁圧まで上昇しリリーフ弁３７が開弁すると、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５まで下がってくる。また、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５まで上昇したのが一時的な不良だった場合には、目標燃圧Ｔｆ１に収束するために、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５よりも低くなる。そのため、ステップＳ４１で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５より小さいかを判定し、以下のステップＳ４２～ステップＳ４８でその後の検出燃圧Ｐｍを確認することで、一時的な検出不良等だったのかリリーフ弁３７が開弁したのかを判定する。なお、ステップＳ４１で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５よりも大きいと判定された場合には、処理を終了する。

ステップＳ４２で、目標燃圧Ｔｆに対する検出燃圧Ｐｍの乖離量ΔＰｍが所定値よりも大きいか判定する。具体的には、検出燃圧Ｐｍと目標燃圧Ｔｆ（Ｔｆ１）との差分の絶対値が所定値よりも大きいか判定する。

ステップＳ４２で、目標燃圧Ｔｆに対する検出燃圧Ｐｍの乖離量ΔＰｍが所定値よりも大きいと判定した場合には、目標燃圧Ｔｆ１に燃圧が収束しない異常状態であると判定し、ステップＳ４３で、異常カウンタＣｏ３の値をインクリメントする。具体的には、異常カウンタＣｏ３の前回値に１を加える。

そして、ステップＳ４４で、異常カウンタＣｏ３の値が所定値Ｔｈ６より大きいか判定する。所定値Ｔｈ６は、目標燃圧Ｔｆ１に収束するのかしないのかが判断できる程度の時間に設定するとよい。ステップＳ４４で、異常カウンタＣｏ３が所定値Ｔｈ６より小さいと判定した場合、処理を終了する。ステップＳ４４で、異常カウンタＣｏ３が所定値Ｔｈ６より大きいと判定した場合、ステップＳ４５に進む。

ステップＳ４４で、異常カウンタＣｏ３が所定値Ｔｈ６より大きいと判定した場合、つまりリリーフ弁３７が開弁されたと判定した場合には、ステップＳ４５で、ポンプ異常フラグを１にして、つまり高圧ポンプ３０に異常が生じていると判定し、処理を終了する。また、ステップＳ４５で、ポンプ異常フラグを１にすると同時に、判定実施フラグを０にし、異常カウンタＣｏ３及び後述する正常カウンタを０にリセットして、ポンプ異常の検出処理の終了処理を行う。また、ステップＳ４５で、目標燃圧ＴｆをＴｆ２に設定することが望ましい。Ｔｆ２は、フィートバック制御の燃圧範囲の下限値、または、低圧ポンプ２２から供給される燃料の圧力（レギュレータの設定圧）である。なお、目標燃圧Ｔｆを変更せずに、処理を終了してもよい。

一方、ステップＳ４２で、目標燃圧Ｔｆに対する検出燃圧Ｐｍの乖離量ΔＰｍが所定値よりも小さいと判定した場合には、目標燃圧Ｔｆ（Ｔｆ１）に燃圧が収束していると判定し、ステップＳ４６で、正常カウンタの値をインクリメントする。具体的には、正常カウンタの前回値に１を加える。

そして、ステップＳ４７で、正常カウンタの値が所定値より大きいか判定する。正常カウンタの所定値は、目標燃圧Ｔｆ１に収束するのかしないのかが判断できる程度の時間であって、所定値Ｔｈ６と同じであってもよいし、異なっていてもよい。ステップＳ４７で、正常カウンタが所定値より小さいと判定した場合、処理を終了する。ステップＳ４７で、正常カウンタが所定値より大きいと判定した場合、ステップＳ４８に進む。

ステップＳ４７で、正常カウンタが所定値より大きいと判定した場合、つまり一時的な検出不良等であったと判定した場合には、ステップＳ４８で、目標燃圧Ｔｆをエンジン回転数などに基づいて設定する通常のフィードバック制御に復帰して、処理を終了する。また、ステップＳ４８で、フィードバック制御に復帰すると同時に、判定実施フラグを０にし、異常カウンタＣｏ３及び正常カウンタを０にリセットして、ポンプ異常の検出処理の終了処理を行う。

図６のフローチャートに戻り、ステップＳ２０で、ポンプ停止フラグが１になっていると判定した場合には、ステップＳ２１～ステップＳ２６を実行して、処理を終了する。なお、これら各ステップの詳細は、図４と同じであるため、説明を省略する。また、このステップＳ２１～ステップＳ２６が、「第２判定」に相当する。なお、第１判定の途中でポンプ停止フラグが１になった場合には、第２判定、つまりステップＳ２１～ステップＳ２６を実施して、高圧ポンプ３０に異常が生じているか判定する。

図８は、本実施形態の燃圧異常判定処理及びポンプ異常判定処理のタイムチャートである。図８（ａ）は、エンジン回転速度Ｎｅが高い場合のタイムチャートを示しており、図８（ｂ）は、エンジン回転速度Ｎｅが低い場合のタイムチャートを示している。図８（ａ）では、第１判定が行われ、図８（ｂ）では、第２判定が行われる。

まず、エンジン回転速度Ｎｅが高い場合について、図８（ａ）を用いて説明する。タイミングｔ２１よりも前に高圧ポンプ３０が故障しており、高圧ポンプ３０がフル吐出異常状態になったとする。これにより、デリバリパイプ４０内の燃圧が上昇し始め、目標燃圧Ｔｆに対する検出燃圧Ｐｍの乖離量ΔＰｍが所定値Ｔｈ１よりも大きくなり、燃圧乖離カウンタＣｏ１がインクリメントされる。

エンジン回転速度Ｎｅが高いと、高圧ポンプ３０からの吐出間隔が短くなり、また、吐出間隔が短いためにリーク量も少なくなり、燃圧が急速に上昇する。これにより、タイミングｔ２２では、燃圧異常であると判定される前、すなわち、ポンプ異常フラグが１になる前に、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５を超えて高圧状態になる。検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５を超えて高圧状態になったと判定されると、判定実施フラグが１にセットされ、目標燃圧ＴｆがＴｆ１に変更される。

高圧状態になってからも燃圧が上昇し、デリバリパイプ４０の燃圧が開弁圧を超えると、リリーフ弁３７が開弁状態となり、燃圧が下がる。タイミングｔ２３で目標燃圧Ｔｆ（Ｔｆ１）まで検出燃圧Ｐｍが下がると、目標燃圧Ｔｆ（Ｔｆ１）に対する検出燃圧Ｐｍの乖離量ΔＰｍを算出し、乖離量ΔＰｍが所定値より大きいと異常カウンタＣｏ３がインクリメントされる。なお、リリーフ弁３７の開弁時の収束燃圧に下がる途中で、一時的に検出燃圧Ｐｍが目標燃圧Ｔｆ（Ｔｆ１）に一致して、乖離量ΔＰｍが所定値よりも小さくなる。このような場合には、異常カウンタＣｏ３はインクリメントされず、リセットもされないで値を保持する。

タイミングｔ２４で、異常カウンタＣｏ３が所定値Ｔｈ６まで上昇すると、リリーフ弁３７が開弁され、高圧ポンプ３０に異常が生じていると判定され、ポンプ異常フラグが１となる。また、判定実施フラグ、異常カウンタＣｏ３及び図示しない正常カウンタが０にリセットされる。

そして、タイミングｔ２５において、燃圧乖離カウンタＣｏ１の値が異常判定値Ｔｈ２よりも大きくなると、燃圧異常が発生したと判定され、ポンプ停止フラグが１となり、高圧ポンプ３０の駆動指令が停止される。高圧ポンプ３０の駆動指令の停止前に、燃圧が判定圧Ｔｈ５まで上昇した場合には、リリーフ弁３７の開弁前後の燃圧の追従性に基づいて、高圧ポンプ３０に異常が生じているかを判定する。このように追従性に基づいて判定を行うことで、正確な判定を行うことができる。

次に、エンジン回転速度Ｎｅが低い場合について、図８（ｂ）を用いて説明する。タイミングｔ３１よりも前に高圧ポンプ３０が故障しており、高圧ポンプ３０がフル吐出異常状態になったとする。これにより、デリバリパイプ４０内の燃圧が上昇し始め、目標燃圧Ｔｆに対する検出燃圧Ｐｍの乖離量ΔＰｍが所定値Ｔｈ１よりも大きくなり、燃圧乖離カウンタＣｏ１がインクリメントされる。

エンジン回転速度Ｎｅが低いと、高圧ポンプ３０からの吐出間隔が長くなり、また、吐出間隔が長いためにリーク量も多くなり、燃圧がゆるやかに上昇する。これにより、タイミングｔ３２において、燃圧乖離カウンタＣｏ１の値が異常判定値Ｔｈ２よりも大きくなると、燃圧異常が発生したと判定され、ポンプ停止フラグが１となり、高圧ポンプ３０の駆動指令が停止される。

そして、高圧ポンプ３０の駆動指令が停止されると、第２判定が実行される。具体的には、高圧ポンプ３０が停止された状態で、燃圧が上昇しているため、燃圧上昇カウンタＣｏ２がインクリメントされる。そして、燃圧上昇カウンタＣｏ２がインクリメントされている途中で、タイミングｔ３３で、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５を超える。検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５を超えた状態で、タイミングｔ３４で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値が所定回数Ｔｈ４よりも大きくなると、高圧ポンプ３０に異常が生じていると判定され、ポンプ異常フラグが１となる。このように高圧ポンプ３０の駆動指令の停止中であっても、高圧ポンプ３０の異常を判定することができる。

第２実施形態の高圧燃料供給システムにおいて、燃圧フィードバック制御が実施されている状態で、燃圧がリリーフ弁３７の開弁圧まで上昇し、かつ検出燃圧Ｐｍが目標燃圧Ｔｆに収束しないことに基づいて、ポンプ異常が判定される（第１判定）。しかしながら、高圧ポンプ３０の異常時において、例えば、低回転等により燃圧の上昇が遅いと、第１判定を行う前に、高圧ポンプ３０が停止してしまう。この点、第１判定に加えて、高圧ポンプ３０が停止状態であっても高圧ポンプ３０の異常を判定できる第２判定を有している。これにより、高圧ポンプ３０が停止前であっても、停止後であっても高圧ポンプ３０の異常を判定することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態においては、高圧ポンプ３０が駆動中に、高圧ポンプ３０に異常が生じているかを判定している。以下、図９及び図１０を参照して、詳しく説明する。

高圧燃料供給システムでは、燃圧センサ４３で検出した検出燃圧Ｐｍを目標燃圧Ｔｆに一致するように制御するために、高圧ポンプ３０の吐出量が算出され、この吐出量に基づいて調量弁３５が制御される。燃圧センサ４３で検出した検出燃圧Ｐｍが、目標燃圧Ｔｆと一致している場合には、高圧ポンプ３０からの吐出量と、燃料噴射装置４２からの噴射量とは略一致する。

高圧ポンプ３０がフル吐出異常状態になった場合には、燃料噴射装置４２の噴射量よりも高圧ポンプ３０からの吐出量の方が大きくなり、燃圧が上昇する。これにより、フィードバック制御により定められた吐出量が、燃料噴射装置４２からの噴射量と同じか少なくなるように制御されているにも関わらず、燃圧の上昇があった場合には、高圧ポンプ３０に異常があると判定される。具体的な判定方法について、図９を用いて説明する。図９は、高圧ポンプ３０に異常が発生しているかを判定するポンプ異常判定処理を示すフローチャートであって、ＥＣＵ５０により所定周期で繰り返し実行される。なお、図９に示すフローチャートの処理が、「ポンプ異常判定部」に相当する。なお、本実施形態においては、図３に示す燃圧異常判定処理は、行ってもよいし行わなくてもよい。

ステップＳ５１で、検出燃圧Ｐｍが燃圧閾値Ｔｈ７よりも大きいか判定する。そして、検出燃圧Ｐｍが燃圧閾値Ｔｈ７より小さい場合には、ステップＳ５２で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値を０にして、処理を終了する。

検出燃圧Ｐｍが燃圧閾値Ｔｈ７より大きい場合には、ステップＳ５３で、燃圧が上昇しているか判定する。具体的には、高圧ポンプ３０の今回の吐出期間後の燃圧Ｐｍ（ｎ）と前回の吐出期間後の燃圧Ｐｍ（ｎ－１）との差分である燃圧変化量（Ｐｍ（ｎ）－Ｐｍ（ｎ－１））が、閾値Ｔｈ３よりも大きいか判定する。

燃圧変化量が閾値Ｔｈ３よりも小さい場合には、ステップＳ５２で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値を０にして、処理を終了する。一方、燃圧変化量が閾値Ｔｈ３よりも大きい場合には、ステップＳ５４で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値をインクリメントする。具体的には、燃圧上昇カウンタＣｏ２の前回値に１を加える。

ステップＳ５５では、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値が所定回数Ｔｈ４より大きいか判定する。所定回数Ｔｈ４は、２以上の回数で設定するとよい。また、吐出期間後の燃圧上昇が複数回生じたことを判定するのではなく、燃圧が一定期間所定の速度で上昇しているかを判定することで、燃圧が上昇変化しているかを判定してもよい。

ステップＳ５５で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値が、所定回数Ｔｈ４よりも小さいと判定した場合には、つまり吐出期間後の燃圧上昇が複数回生じていない場合には処理を終了する。一方、ステップＳ５５で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値が、所定回数Ｔｈ４よりも大きいと判定した場合、つまり吐出期間後の燃圧上昇が複数回生じた場合には、ステップＳ５６に進む。

ステップＳ５６で、検出燃圧Ｐｍと目標燃圧Ｔｆとの乖離量ΔＰｍが所定値Ｔｈ８より大きいか判定する。ステップＳ５６で、検出燃圧Ｐｍと目標燃圧Ｔｆとの乖離量ΔＰｍが所定値Ｔｈ８より小さいと判定した場合には、処理を終了する。一方、ステップＳ５６で、検出燃圧Ｐｍと目標燃圧Ｔｆとの乖離が所定値Ｔｈ８より大きいと判定した場合には、ステップＳ５７で、ポンプ異常フラグを１にして、つまり高圧ポンプ３０に異常が生じていると判定して、処理を終了する。

図１０は、本実施形態のポンプ異常判定処理のタイムチャートである。なお、図１０では、高圧ポンプ３０からの吐出量が、燃料噴射装置４２からの噴射量と略一致し、デリバリパイプ４０内が一定の燃圧で維持されるように制御されている。

タイミングｔ４１よりも前に高圧ポンプ３０が故障しており、高圧ポンプ３０がフル吐出異常状態になったとする。これにより、デリバリパイプ４０内の燃圧が上昇し始める。タイミングｔ４２において、検出燃圧Ｐｍが燃圧閾値Ｔｈ７より大きくなり、燃圧変化量（Ｐｍ（ｎ）－Ｐｍ（ｎ－１））が閾値Ｔｈ３よりも大きい、つまり燃圧が上昇しているため、燃圧上昇カウンタＣｏ２がインクリメントされる。

タイミングｔ４３で、燃圧上昇カウンタＣｏ２の値が所定回数Ｔｈ４よりも大きくなり、検出燃圧Ｐｍと目標燃圧Ｔｆとの乖離量ΔＰｍが所定値Ｔｈ８より大きくなると、高圧ポンプ３０に異常が生じていると判定され、ポンプ異常フラグが１となる。このように高圧ポンプ３０からの吐出量が、燃料噴射装置４２からの噴射量と同じか少なくなるように制御されている際に、燃圧上昇することに基づいて、判定を行うことで、リリーフ弁３７の開弁前に高圧ポンプ３０の異常を判定できる。

そして、タイミングｔ４４において、デリバリパイプ４０の燃圧が開弁圧を超えると、リリーフ弁３７が開弁状態となる。これにより、リリーフ弁３７を介して高圧配管４１及びデリバリパイプ４０内の燃料が低圧室３１に戻される。そして、デリバリパイプ４０内の燃圧は、高圧ポンプ３０の吐出量と、燃料噴射装置４２からの噴射量及びリリーフ弁３７による減圧量とが釣り合う圧力に収束する。

第３実施形態の高圧燃料供給システムでは、燃圧センサ４３で検出した検出燃圧Ｐｍを目標燃圧Ｔｆにするために、高圧ポンプ３０の吐出量が算出され、この吐出量を高圧ポンプ３０が吐出することで、目標燃圧Ｔｆに近づけられる。燃圧センサ４３で検出した燃圧が、目標燃圧Ｔｆと一致している場合又は目標燃圧Ｔｆよりも高い場合には、高圧ポンプ３０からの吐出量が、燃料噴射装置４２からの噴射量と同じか少なくなる。高圧ポンプ３０からの吐出量が、燃料噴射装置４２からの噴射量と同じか少ない状態で、検出燃圧Ｐｍが上昇変化することに基づいて、高圧ポンプ３０に異常が生じていることを判定する。そのため、故障個所を特定することができ、修理等を実行しやすくなる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。ちなみに、以下の別例の構成を、上記実施形態の構成に対して、個別に適用してもよく、また、任意に組み合わせて適用してもよい。

・第１実施形態及び第２実施形態のポンプ異常判定において、検出燃圧Ｐｍが判定圧Ｔｈ５より大きいかの判定を検出燃圧Ｐｍが上昇変化しているかの判定よりも先に行ってもよい。具体的には、図４及び図６において、ステップＳ２５をステップＳ２２よりも先に行ってもよい。

・エンジン１０として、ガソリンを燃料に用いる直噴エンジンに限らず、エタノール等を燃料に用いる直噴エンジンや、コモンレールを備えるディーゼルエンジンを採用することもできる。

１０…エンジン、２１…燃料タンク、３０…高圧ポンプ、４０…デリバリパイプ、４２…燃料噴射装置、４３…燃圧センサ、５０…ＥＣＵ。

Claims (3)

1. 燃料を加圧する高圧ポンプ（３０）と、
   前記高圧ポンプから吐出された高圧燃料を高圧状態で蓄える蓄圧容器（４０）と、
   前記蓄圧容器に蓄えられた高圧燃料の圧力である燃圧を検出する燃圧センサ（４３）と、
   を備えた高圧燃料供給システムに用いられ、前記燃圧センサにより検出された検出燃圧が目標燃圧に一致するように燃圧フィードバック制御を実施する制御装置（５０）であって、
   前記目標燃圧と、前記目標燃圧に対して上昇する前記検出燃圧との乖離量に基づいて、燃圧異常が生じていることを判定する燃圧異常判定部と、
   前記燃圧異常判定部で燃圧異常が生じていると判定した場合に、前記高圧ポンプに対する駆動指令を停止するポンプ停止部と、
   前記ポンプ停止部により前記高圧ポンプに対する駆動指令が停止されている状態で、前記検出燃圧が上昇変化することに基づいて前記高圧ポンプに異常が生じていると判定するポンプ異常判定部とを備える高圧燃料供給システムの制御装置。
2. 前記ポンプ異常判定部は、前記ポンプ停止部により前記高圧ポンプに対する駆動指令が停止されている状態で、前記検出燃圧が上昇変化しており、かつ前記検出燃圧が、前記燃圧フィードバック制御の燃圧範囲よりも高圧な判定圧に達した場合に、前記高圧ポンプに異常が生じていると判定する請求項１に記載の高圧燃料供給システムの制御装置。
3. 前記高圧燃料供給システムは、前記燃圧が異常高圧になることに基づいて開弁するリリーフ弁（３７）を有しており、
   前記燃圧異常判定部は、前記目標燃圧に対する前記検出燃圧が乖離した状態が所定期間継続することに基づいて、前記燃圧異常が生じていることを判定するものであり、
   前記ポンプ異常判定部は、
   前記燃圧フィードバック制御が実施されている状態では、前記リリーフ弁が開弁状態となり、かつ前記検出燃圧が前記目標燃圧に収束しないことに基づいて、前記高圧ポンプに異常が生じていると判定する第１判定を実施し、
   前記ポンプ停止部により前記高圧ポンプに対する駆動指令が停止されている状態では、前記検出燃圧が上昇変化することに基づいて前記高圧ポンプに異常が生じていると判定する第２判定を実施する請求項１又は請求項２に記載の高圧燃料供給システムの制御装置。

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