JP7232698B2 - 蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の気筒内に燃料噴射を行うための蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法に関する。特に、低圧燃料の供給量と高圧燃料の放出量とを制御することによるレール圧制御が可能な、蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法に関する。

従来、内燃機関に燃料を供給する装置として、高圧ポンプによって燃料を加圧して蓄圧器であるコモンレールに圧送し、その蓄圧された燃料を燃料噴射弁に供給し、燃料噴射弁から内燃機関へ高圧燃料の噴射を行う蓄圧式燃料噴射制御装置が知られている。

蓄圧式燃料噴射制御装置においては、コモンレール内の圧力（以下「レール圧」と称する）が車両の運転状態に見合った値となるようにするため、内燃機関の回転数及びアクセル操作量に応じてそのときの要求噴射量を演算し、この演算結果に応じてコモンレールの目標レール圧を決定し、実レール圧が目標レール圧となるように蓄圧式燃料噴射制御装置のフィードバック制御が行われるようになっている。

従って、レール圧をいかに安定かつ確実に目標レール圧とするかが蓄圧式燃料噴射制御装置の噴射特性の良否に大きく影響する。レール圧を所望の値に調整するため、高圧ポンプの加圧室の上流側に備えられた、加圧室への燃料供給量を調節する流量制御弁や、高圧ポンプの下流側に備えられた、高圧燃料の一部を放出する圧力制御弁が従来から使用されている。

流量制御弁及び圧力制御弁には、例えば、供給電流値によって弁部材のストローク量が可変とされ、燃料通過路の面積が調節可能な電磁比例式の制御弁が用いられる。また、流量制御弁及び圧力制御弁へ供給される電流値は、蓄圧式燃料噴射制御装置に備えられた電子制御ユニットにより制御される。

電子制御ユニットは、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モード、圧力制御弁のみを閉ループ制御する制御モード、及び、流量制御弁のみを閉ループ制御する制御モードを、内燃機関の運転状態に応じて使い分けることにより、圧力センサによって検出される実レール圧が目標レール圧となるようにレール圧を制御する（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１４－１２２５５７号公報

ところで、上述した流量制御弁や圧力制御弁は、何らかの原因により、故障することが可能性として考えられる。

例えば、流量制御弁を閉ループ制御する制御モードによりレール圧が制御されている時に流量制御弁が故障した場合、電子制御ユニットは、レール圧を適正に制御することができなくなる。この様な場合、電子制御ユニットは、レール圧の制御モードを、流量制御弁を閉ループ制御する制御モードから、圧力制御弁を閉ループ制御する制御モードに強制的に切換える。こうすることで、蓄圧式燃料噴射制御装置は、退避走行として内燃機関の運転を継続することができる。

また、例えば、圧力制御弁を閉ループ制御する制御モードによりレール圧が制御されている時に圧力制御弁が故障した場合も、電子制御ユニットは、レール圧を適正に制御することができなくなる。この様な場合、電子制御ユニットは、レール圧の制御モードを、圧力制御弁を閉ループ制御する制御モードから、流量制御弁を閉ループ制御する制御モードに強制的に切換える。こうすることで、蓄圧式燃料噴射制御装置は、退避走行として内燃機関の運転を継続することができる。

しかしながら、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードによりレール圧が制御されている時に、流量制御弁あるいは圧力制御弁のいずれかが故障した場合、電子制御ユニットは、レール圧を適正に制御することができなくなるだけでなく、どちらの制御弁が故障したのかを判別することができない。その結果、蓄圧式燃料噴射制御装置は、即座に適切な退避走行モードへ移行して内燃機関の運転を継続することができなくなる。

特に、電子制御ユニットが、流量制御弁を通過する燃料を絞ることができなくなった場合、あるいは、圧力制御弁を開くことができなくなった場合、レール圧が過度に上昇し、レール圧が、蓄圧式燃料噴射制御装置を構成する部品の許容する圧力の上限値を超えてしまう虞がある。

この様な状況を防止するため、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードによりレール圧が制御されている時に、レール圧が適正に制御されなくなった場合、電子制御ユニットが、圧力制御弁が故障したとみなし、レール圧制御モードを、流量制御弁を閉ループ制御する制御モードに強制的に切換えることも考えられる。

これは、以下の様な観点に基づくものである。すなわち、流量制御弁によるレール圧制御と、圧力制御弁によるレール圧制御とを比較すると、圧力制御弁によるレール圧制御の方が、余剰燃料を直接リターン経路に排出することができるため、応答性に優れる。よって、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードによりレール圧が制御されている場合であっても、圧力制御弁による制御が支配的となる場合が多い。このため、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードにおいて、レール圧が適正に制御されなくなった場合、圧力制御弁の故障であるケースが多いと考えられるからである。

しかしながら、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードによりレール圧が制御される場合であっても、流量制御弁が故障するケースが可能性として考えられる。その様な場合に、電子制御ユニットが、レール圧制御モードを、流量制御弁を閉ループ制御する制御モードに切換えると、蓄圧式燃料噴射制御装置が、さらにレール圧を制御できない状況に陥る。

本発明は、この様な実情に鑑みてなされたもので、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードによりレール圧制御が実行されている場合においても、流量制御弁あるいは圧力制御弁が故障した場合に、適切な退避走行モードへの移行を可能とする蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法を提供するものである。

本発明の目的を達成するため、本発明に係る蓄圧式燃料噴射制御装置は、
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
前記高圧ポンプの上流側で前記高圧ポンプの加圧室への燃料供給量を調節する流量制御弁と、
前記高圧ポンプの下流側で前記高圧燃料の排出量を調節する圧力制御弁と、
前記コモンレール内の燃料の圧力であるレール圧を測定するレール圧センサと、
電子制御ユニットと、
を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置において、
前記電子制御ユニットは、
前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第１の制御モード、前記圧力制御弁のみを閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第２の制御モード、及び、前記流量制御弁のみを閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第３の制御モード、を実行可能なレール圧制御部と、
前記レール圧が所定のしきい値を超えた時にレール圧異常と判定するレール圧異常検出部と、
前記レール圧異常検出部が前記レール圧異常を検出した際に、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を制御することにより前記レール圧を前記しきい値未満に低下させ、前記第３の制御モードを実行することにより故障箇所を特定する、故障箇所特定モードを実行可能な故障箇所特定部と、
を含むよう構成されてなるものである。

また、本発明の目的を達成するため、本発明に係る蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法は、
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
前記高圧ポンプの上流側で前記高圧ポンプの加圧室への燃料供給量を調節する流量制御弁と、
前記高圧ポンプの下流側で前記高圧燃料の排出量を調節する圧力制御弁と、
前記コモンレール内の燃料の圧力であるレール圧を測定するレール圧センサと、
レール圧制御部とレール圧異常検出部と故障箇所特定部とを含む電子制御ユニットと、
を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法であって、
前記レール圧制御部が、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第１の制御モード、前記圧力制御弁のみを閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第２の制御モード、及び、前記流量制御弁のみを閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第３の制御モード、のいずれかを実行するレール圧制御ステップと、
前記レール圧異常検出部が、前記レール圧が所定のしきい値を超えた時にレール圧異常と判定するレール圧異常判定ステップと、
前記故障箇所特定部が、前記レール圧異常と判定された際に、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を制御することにより前記レール圧を前記しきい値未満に低下させ、前記第３の制御モードを実行することにより故障箇所を特定する、故障箇所特定モードを実行するステップと、
を含むよう構成されてなるものである。

本発明によれば、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードによりレール圧制御が実行されている場合においても、流量制御弁あるいは圧力制御弁が故障した場合に、適切な退避走行モードへの移行が可能となる。

本発明の実施の形態における蓄圧式燃料噴射制御装置の構成例を示す図である。 蓄圧式燃料噴射制御装置を構成する電子制御ユニットのうち、本発明の実施に係る部分の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における制御装置の動作例を示すサブルーチンフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における、流量制御弁が故障した際のレール圧の変化を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における、圧力制御弁が故障した際のレール圧の変化を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における制御装置の動作例を示すサブルーチンフローチャートである。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。尚、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。また、それぞれの図中、同じ符号が付されているものは同一の要素を示しており、適宜説明が省略されている。

図１は、本実施形態に係る蓄圧式燃料噴射制御装置１０の全体構成を示している。この蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、車両に搭載された図示されない内燃機関の気筒内に燃料を噴射するための装置であって、燃料タンク１と、低圧ポンプ１１と、燃料フィルタ１２と、高圧ポンプ１３と、流量制御弁１９と、コモンレール１５と、圧力制御弁２３と、燃料噴射弁１７と、電子制御ユニット５０（ＥＣＵ）等を主たる要素として備えている。

低圧ポンプ１１と高圧ポンプ１３とは低圧燃料通路３１で接続され、高圧ポンプ１３とコモンレール１５、およびコモンレール１５と燃料噴射弁１７はそれぞれ高圧燃料通路３３、３５で接続されている。また、高圧ポンプ１３、コモンレール１５、燃料噴射弁１７には、燃料噴射弁１７から噴射されない余剰燃料を燃料タンク１に戻すためのリターン通路３７、３８、３９がそれぞれ接続されている。

低圧ポンプ１１は、燃料タンク１内の燃料を吸い上げて圧送し、低圧燃料通路３１を介して高圧ポンプ１３に燃料を供給する。この低圧ポンプ１１は燃料タンク１内に備えられたインタンク式の電動ポンプであって、バッテリから供給される電流によって作動する。ただし、低圧ポンプ１１は、燃料タンク１の外部に設けられるものであってもよく、また、高圧ポンプ１３と一体に設けられるものであってもよい。

高圧ポンプ１３における、低圧燃料の入り口部分には、高圧ポンプの吐出量を調節するための流量制御弁１９が備えられている。流量制御弁１９には、例えば供給電流値によって弁部材のストローク量が可変とされ、燃料通過路の面積が調節可能な電磁比例式の制御弁が用いられる。

高圧ポンプ１３は、低圧ポンプ１１によって、流量制御弁１９を介して導入される燃料を加圧し、高圧燃料通路３３を介してコモンレール１５に圧送する。

コモンレール１５は、高圧ポンプ１３によって加圧された高圧状態の燃料を蓄積し、高圧燃料通路３５を介して接続された各燃料噴射弁１７に燃料を供給する。このコモンレール１５には、レール圧センサ２５、及び圧力制御弁２３が取り付けられている。

レール圧センサ２５は、コモンレール１５内の圧力（レール圧）を検出する。レール圧センサ２５のセンサ信号は電子制御ユニット５０へ送られる。

圧力制御弁２３は、コモンレール１５から燃料タンク１へと戻す高圧の燃料の流量を調節することにより、レール圧を調節するために用いられる。圧力制御弁２３には、例えば供給電量値によって燃料の通路を開閉するための弁部材のストローク量が可変とされ、燃料通過路の面積が調節可能な電磁比例式の制御弁が用いられる。

流量制御弁１９及び圧力制御弁２３には、非通電状態で制御弁が全開となるノーマルオープンタイプと、非通電状態で制御弁が全閉となるノーマルクローズタイプがある。詳細は後述する。

燃料噴射弁１７は、噴射孔が設けられたノズルボディと、進退移動により噴射孔を開閉するノズルニードルとを備えている。燃料噴射弁１７は、ノズルニードルの後端側に背圧を負荷することで噴射孔が閉じられる一方、負荷された背圧が逃されることで噴射孔が開かれる。燃料噴射弁１７の背圧制御手段としては、ピエゾ素子が備えられた電歪型のアクチュエータや、電磁ソレノイド式のアクチュエータが用いられる。

電子制御ユニット５０は、公知の構成のマイクロコンピュータを中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子を有し、燃料噴射弁１７を駆動するための駆動回路や、流量制御弁１９や圧力制御弁２３への通電を行うための通電回路を備える。また電子制御ユニット５０には、レール圧センサ２５の検出信号が入力される他、内燃機関の回転数やアクセル開度、燃料温度などの各種の検出信号が、内燃機関の動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。

次に、本実施形態に係る電子制御ユニット５０の構成例について、図２を参照しつつ説明する。図２は、電子制御ユニット５０のうち、本発明の実施に係る部分の構成を示すブロック図である。

電子制御ユニット５０は、レール圧制御部５２と、レール圧異常検出部５４と、故障箇所特定部５６とを備える。

レール圧制御部５２は、流量制御弁１９や圧力制御弁２３への通電を行うことにより、レール圧を制御する。レール圧制御部５２は、流量制御弁１９及び圧力制御弁２３を共に閉ループ制御する制御モード（以下、第１の制御モード）と、圧力制御弁２３を閉ループ制御し、流量制御弁１９を開ループ制御する制御モード（以下、第２の制御モード）と、流量制御弁１９を閉ループ制御し、圧力制御弁２３を開ループ制御する制御モード（以下、第３の制御モード）とを実行することができる。

レール圧制御部５２は、これらの制御モードを、内燃機関の運転状態により使い分け、レール圧センサ２５により検出される実レール圧が目標レール圧となる様、レール圧制御を行う。

以下、各レール圧制御モードについて詳しく説明する。

第２の制御モードは、圧力制御弁２３が閉ループ、流量制御弁１９が開ループにより制御される制御モードである。第２の制御モードにおいては、流量制御弁１９によって調節され、加圧室に供給される低圧燃料の流量は、高圧ポンプ１３の回転数に応じて規定されるため、加圧室内で高圧化される高圧燃料は、高圧ポンプ１３の回転数に応じて定量的にコモンレール１５に圧送される。また、高圧ポンプ１３の加圧室への低圧燃料の供給量は、コモンレール１５に圧送される高圧燃料の流量が目標レール圧を達成するために必要な流量以上となるように設定されている。

そして、圧力制御弁２３の開度が、レール圧センサ２５によって検出された実レール圧に基づいて、電子制御ユニット５０によりフィードバック制御され、所定量の高圧燃料がコモンレール１５から放出されることによって、実レール圧が目標レール圧に調整されるようになっている。

第２の制御モードは、圧力制御弁２３によりレール圧が直接的に制御されるため、レール圧制御の応答性に優れている。また、比較的大量の高圧燃料がコモンレール１５に定量的に圧送されるため、内燃機関の始動後、速やかに燃料温度を上昇させることができるという長所がある。但し、大量の高圧燃料をコモンレール１５に供給した上で、圧力制御弁２３から高圧燃料の一部を放出する制御であるため、燃費が非効率的になり易い。そのため、第２の制御モードは、内燃機関の始動時や燃料温度が低下している状態等において行われるようになっている。

第３の制御モードは、流量制御弁１９が閉ループ、圧力制御弁２３が開ループで制御される制御モードである。第３の制御モードにおいては、通常運転時には、圧力制御弁２３は全閉状態とされ、コモンレール１５からの圧力制御弁２３を介しての高圧燃料の放出は行われない。一方、流量制御弁１９はその弁開度が実レール圧を基にしてフィードバック制御され、コモンレール１５へ圧送される高圧燃料の流量が調節されることによって、実レール圧が目標レール圧となるように制御されるものとなっている。

第３の制御モードでは、加圧室に供給される低圧燃料の流量を制御することにより、コモンレール１５に圧送される高圧燃料の流量が調節されるため、必要なときに必要な量の高圧燃料がコモンレールへ圧送される。従って駆動トルクを必要以上に増大させることなく、燃費の効率化が図られる。但し、流量制御弁１９の弁開度を変えてからレール圧が変動するまでに時間差が生ずるため、レール圧を急速に減圧したい場合等におけるレール圧制御の応答性が、先の第２の制御モードに対して劣っている。

このような第２及び第３の制御モードのそれぞれの特徴を生かし、双方の短所を補う制御モードとして、第１の制御モードがある。すなわち、第１の制御モードにおいては、流量制御弁１９及び圧力制御弁２３が共に閉ループで制御され、コモンレール１５に圧送される高圧燃料の流量とコモンレール１５からの高圧燃料の放出量がバランスよく調節されて、レール圧制御の負担が分散できるものとなっている。

レール圧異常検出部５４は、レール圧センサ２５により検出されるレール圧が、所定のしきい値を超えた場合に、蓄圧式燃料噴射制御装置１０においてレール圧異常が発生したと判定する。レール圧異常検出部５４は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０においてレール圧異常が発生したと判定した場合、当該判定結果を、後述する故障箇所特定部５６へ通知する。

レール圧異常検出部５４がレール圧異常と判定する際の所定のしきい値は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０を構成する部品の許容する圧力の上限値を考慮の上、試験やシミュレーションにより予め設定しておくことができる。

故障箇所特定部５６は、レール圧異常検出部５４からレール圧異常の通知を受けると、故障箇所特定モードを実行することにより、故障箇所を特定し、また、故障箇所に応じた制御を実行する。

上述した様に、流量制御弁１９及び圧力制御弁２３には、非通電状態で制御弁が全開となるノーマルオープンタイプと、非通電状態で制御弁が全閉となるノーマルクローズタイプがある。本発明は、流量制御弁１９及び圧力制御弁２３が、ノーマルオープンタイプ、ノーマルクローズタイプのいずれであっても実施可能となっている。

また、上述した様に、本実施形態におけるレール圧異常としては、レール圧が所定のしきい値を超えることが想定されている。

よって、本実施形態における、流量制御弁１９が故障した場合の形態としては、流量制御弁１９がノーマルオープンタイプであった場合、電流を供給する装置の異常や断線等により、流量制御弁１９が電流の供給を受けられず、電子制御ユニット５０が、高圧ポンプ１３による燃料圧送を絞る、あるいは圧送を止めることができない事態が想定されている。また、流量制御弁１９がノーマルクローズタイプであった場合、電流を供給する装置の異常等により、流量制御弁１９に対する電流の供給を止めることができず、電子制御ユニット５０が、高圧ポンプ１３による燃料圧送を絞る、あるいは圧送を止めることができない事態が想定されている。

また、本実施形態における、圧力制御弁２３が故障した場合の形態としては、圧力制御弁２３がノーマルオープンタイプであった場合、電流を供給する装置の異常等により、圧力制御弁２３に対する電流の供給を止めることができず、電子制御ユニット５０が、圧力制御弁２３から燃料を逃がすことができない事態が想定されている。また、圧力制御弁２３がノーマルクローズタイプであった場合、電力を供給する装置の異常や断線等により、圧力制御弁２３が電流の供給を受けられず、電子制御ユニット５０が、圧力制御弁２３から燃料を逃がすことができない事態が想定されている。

また、本実施形態における、流量制御弁１９あるいは圧力制御弁２３の故障とは、制御弁自体の故障のみならず、制御弁を制御するための通電経路、あるいは電子制御ユニット５０内の通電回路の異常も含む。

次に、図３に示されたサブルーチンフローチャートを参照しつつ、電子制御ユニット５０の故障箇所特定部５６により実行される、レール圧異常時における処理の手順について説明する。

まず、ステップＳ１０２において、故障箇所特定部５６が、レール圧異常検出部５４から、レール圧異常の通知を受けているか否かが判定される。ステップＳ１０２において、故障箇所特定部５６が、レール圧異常検出部５４からレール圧異常の通知を受けている場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１２０の処理へ進み、故障箇所特定モードを実行する一方、故障箇所特定部５６が、レール圧異常検出部５４からレール圧異常の通知を受けていない場合（ＮＯの場合）、図示されないメインルーチンへ戻る。

ステップＳ１２０においては、レール圧異常に対応し、故障箇所特定部５６は、流量制御弁１９を閉め、かつ、圧力制御弁２３を開く方向への通電制御を行う。流量制御弁１９を閉め、かつ、圧力制御弁２３を開く方向への制御とは、共に、レール圧を下げる方向への制御である。

具体的には、流量制御弁１９がノーマルオープンタイプであった場合、故障箇所特定部５６は、流量制御弁１９を閉じるための通電制御を行う。一方、流量制御弁１９がノーマルクローズタイプであった場合、故障箇所特定部５６は、流量制御弁１９への通電を停止する制御を行う。

また、圧力制御弁２３がノーマルオープンタイプであった場合、故障箇所特定部５６は、圧力制御弁２３への通電を停止する制御を行う。一方、圧力制御弁２３がノーマルクローズタイプであった場合、故障箇所特定部５６は、圧力制御弁２３を開き、燃料を逃がすための通電制御を行う。

ステップＳ１２０の処理が終了した後、ステップＳ１２２の処理へ進む。ステップＳ１２２においては、故障箇所特定部５６は、レール圧が低下したか否かを判定する。具体的には、故障箇所特定部５６は、レール圧センサ２５により検出されるレール圧が、レール圧異常検出部５４がレール圧異常を判定する際に用いられる所定のしきい値を下回ったか否かを判定する。

ステップＳ１２２において、故障箇所特定部５６が、レール圧が所定のしきい値を下回ったと判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１２４の処理へ進む。一方、故障箇所特定部５６が、レール圧が所定のしきい値を下回っていないと判定した場合（ＮＯの場合）、レール圧が所定のしきい値を下回るまでステップＳ１２２の処理が繰り返される。

ステップＳ１２４においては、故障箇所特定部５６は、レール圧制御部５２に対し、レール圧制御モードを上述した第３の制御モードとする様通知する。ステップＳ１２４において、第３の制御モードが実行された後、ステップＳ１２６の処理へ進む。

ステップＳ１２６においては、故障箇所特定部５６は、レール圧が再び上昇したか否かを判定する。具体的には、故障箇所特定部５６は、レール圧センサ２５により検出されるレール圧が、レール圧異常検出部５４がレール圧異常を判定する際に用いられる所定のしきい値を再び上回ったか否かを判定する。

ステップＳ１２６において、故障箇所特定部５６が、レール圧が所定のしきい値を上回ったと判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１２８の処理へ進む一方、故障箇所特定部５６が、レール圧が所定のしきい値を上回っていないと判定した場合（ＮＯの場合）ステップＳ１３０の処理へ進む。

ステップＳ１２６においてＹＥＳと判定された場合、故障箇所特定部５６は、流量制御弁１９が故障していると特定する。これは以下様な観点によるものである。すなわち、上述した様に、第３の制御モードにおいては、圧力制御弁２３は全閉とされる。よって、ステップＳ１２２においてレール圧が一旦低下し、ステップＳ１２４において第３の制御モードが実行された後、再びレール圧が所定のしきい値を上回るまで上昇するということは、流量制御弁１９が故障していることを意味する。

そして、続くステップＳ１２８の処理において、故障箇所特定部５６は、レール圧制御部５２に対し、レール圧制御モードを第２の制御モードとする様通知する。その後、レール圧制御部５２は、レール圧制御モードを第２の制御モードとし、退避走行モードとして、第２の制御モードを継続する。

一方、ステップＳ１３０において、故障箇所特定部５６は、ステップＳ１２４において第３の制御モードへ移行した後、所定時間が経過したか否かを判定する。故障箇所特定部５６が、第３の制御モードへ移行した後、所定時間が経過していないと判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１２６へ戻る。

尚、ステップＳ１３０における所定時間は、試験やシミュレーションにより予め設定しておくことができる。また、所定時間の計測には、電子制御ユニット５０が備えるソフトウェアタイマを利用することができる。

ステップＳ１３０において、故障箇所特定部５６が、ステップＳ１２４において第３の制御モードへ移行した後、所定時間が経過したと判定した場合（ＹＥＳの場合）、故障箇所特定部５６は、圧力制御弁２３が故障していると特定する。これは以下の様な観点によるものである。すなわち、上述した様に、第３の制御モードにおいては、圧力制御弁２３は全閉とされる。ステップＳ１２４において第３の制御モードが実行された後、所定時間が経過した後も、レール圧が所定のしきい値を超えていないということは、流量制御弁１９は正常であり、圧力制御弁２３が故障していることを意味する。

ステップＳ１３０においてＹＥＳと判定された場合、故障箇所特定部５６は、レール圧制御部５２に対し、退避走行モードとして第３の制御モードを継続する様通知する。その後、図示されないメインルーチンへ戻る。

次に、本実施形態における、レール圧の変化について、図４及び図５を参照しつつ説明する。図４及び図５において、縦軸はレール圧を示し、横軸は時間経過を示す。Ｐ１で示される圧力は、レール圧異常検出部５４がレール圧異常を判定する際に用いられる所定のしきい値を示す。すなわち、レール圧がＰ１を超えると、レール圧異常検出部５４は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０においてレール圧異常が発生したと判定する。尚、図４は、流量制御弁１９が故障した際のレール圧の変化を示す。

図４において、時刻ｔ１までは、蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、Ｐ１よりも低いレール圧Ｐ０で正常に動作している。そして時刻ｔ１から、流量制御弁１９あるいは圧力制御弁の故障により、レール圧の上昇が起きる。

時刻ｔ２において、レール圧異常検出部５４が、レール圧がしきい値Ｐ１を超えたと判定し、故障箇所特定部５６へ、レール圧の異常を通知する。故障箇所特定部５６は、レール圧異常検出部５４からレール圧異常の通知を受けると、故障箇所特定モードを実行する。故障箇所特定部５６は、流量制御弁１９を全閉とし、圧力制御弁２３を全開とする（ステップＳ１２０）。

その後、時刻ｔ３において、故障箇所特定部５６は、レール圧がしきい値Ｐ１を下回ったことを確認すると共に（ステップＳ１２２においてＹＥＳ）、レール圧制御部５２に対し、レール圧制御モードを第３の制御モードとする様通知する。

当該通知を受け、レール圧制御部５２は、第３の制御モード、すなわち、流量制御弁１９を閉ループ制御し、圧力制御弁２３を開ループ制御する制御モードを実行する（ステップＳ１２４）。

その後故障箇所特定部５６は、時刻ｔ４において、レール圧が再びしきい値Ｐ１を超えていると判定する（ステップＳ１２６においてＹＥＳ）。

この時故障箇所特定部５６は、流量制御弁１９が故障していると特定し、レール圧制御部５２に対し、レール圧制御モードを上述した第２の制御モードとする様通知する。

当該通知を受け、レール圧制御部５２は、第２の制御モード、すなわち、圧力制御弁２３を閉ループ制御し、流量制御弁１９を開ループ制御する制御モードを実行する（ステップＳ１２８）。

レール圧制御モードを第２の制御モードとしたことにより、レール圧は再び低下する。その後、時刻ｔ５以降において、レール圧制御部５２は、退避走行モードとして、第２の制御モードを継続する。

一方、図５は、圧力制御弁２３が故障した際のレール圧の変化を示す。図５において、時刻ｔ３までは、図４と同様の圧力変化となっている。時刻ｔ３において、故障箇所特定部５６は、レール圧制御モードを第３の制御モードとする様、レール圧制御部５２へ通知する（ステップＳ１２４）。

そして、所定時間が経過した後、すなわち、時刻ｔ５において、レール圧はしきい値Ｐ１を超えていない（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）。よって、時刻ｔ５において、故障箇所特定部５６は、圧力制御弁２３が故障していると特定する。その後、レール圧制御部５２は、退避走行モードとして、第３の制御モードを継続する。

（第２の実施の形態）
以下、第２の実施の形態について説明する。

第１の実施の形態においては、故障箇所特定部５６がレール圧異常検出部５４からレール圧異常の通知を受けた場合、それまで実行されていたレール圧制御モードによらず、故障箇所特定部５６による故障箇所特定モードが実行された。一方、第２の実施の形態においては、故障箇所特定部５６がレール圧異常検出部５４からレール圧異常の通知を受けた場合であって、それまで実行されていたレール圧制御モードが第１の制御モードであった場合に、故障箇所特定部５６による故障箇所特定モードが実行される。

図６は、第２の実施の形態における処理を表すサブルーチンフローチャートである。図６において、ステップＳ１０２、及びステップＳ１２０～ステップＳ１３０の処理は第１の実施の形態と同じ処理であるため、再度の説明は省略する。

本実施形態では、ステップＳ１０２において、故障箇所特定部５６が、レール圧異常検出部５４からレール圧異常の通知を受けている場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１０４の処理へ進む。ステップＳ１０４においては、故障箇所特定部５６が、現在実行されているレール圧制御モードが第１の制御モードであるか否かを判別する。レール圧制御はレール圧制御部５２により実行されるため、故障箇所特定部５６は、レール圧制御部５２からレール圧制御モードに関する情報を受け取ることで、現在実行されているレール圧制御モードを判別することができる。

ステップＳ１０４において、故障箇所特定部５６が、現在実行されているレール圧制御モードが第１の制御モードであると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１２０の処理へ進む一方、故障箇所特定部５６が、現在実行されているレール圧制御モードが第１の制御モードではないと判別した場合、ステップＳ１４０の処理へ進む。

ステップＳ１２０以降においては、故障箇所特定部５６が、第１の実施の形態と同様、故障箇所特定モードを実行する。

一方、ステップＳ１４０以降においては、故障箇所特定部５６は、上述の故障箇所特定モードとは異なる手順により、故障箇所を特定する。

ステップＳ１４０において、故障箇所特定部５６は、現在実行されているレール圧制御モードが第２の制御モード、すなわち、圧力制御弁２３が閉ループ制御され、流量制御弁１９が開ループ制御される制御モードであるか否かを判定する。故障箇所特定部５６が、現在実行されているレール圧制御モードが第２の制御モードであると判定した場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１４２の処理へ進む一方、故障箇所特定部５６が、現在実行されているレール圧制御モードが第２の制御モードではないと判定した場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１４４の処理へ進む。

ステップＳ１４０においてＹＥＳと判定された場合、故障箇所特定部５６は、圧力制御弁２３が故障したと特定する。上述した様に、第２の制御モードにおいては、圧力制御弁２３が閉ループ制御される。第２の制御モードの実行中に、レール圧の異常が発生したということは、圧力制御弁２３が故障していることを意味する。

よって、ステップＳ１４０においてＹＥＳと判定された場合、故障箇所特定部５６は、
レール圧制御部５２に対し、レール圧制御モードを第３の制御モードとする様通知する。当該通知を受け、レール圧制御部５２は、第３の制御モードを実行し、退避走行モードとして、第３の制御モードを継続する。

一方、ステップＳ１４０においてＮＯと判定された場合、故障箇所特定部５６は、現在実行されているレール圧制御モードが第３の制御モード、すなわち、流量制御弁１９が閉ループ制御され、圧力制御弁２３が開ループ制御される制御モードであると認識する。そして故障箇所特定部５６は、流量制御弁１９が故障したと特定する。上述した様に、第３の制御モードにおいては、流量制御弁１９が閉ループ制御される。第３の制御モードの実行中に、レール圧の異常が発生したということは、流量制御弁１９が故障していることを意味する。

よって、ステップＳ１４０においてＮＯと判定された場合、故障箇所特定部５６は、
レール圧制御部５２に対し、レール圧制御モードを第２の制御モードとする様通知する。当該通知を受け、レール圧制御部５２は、第２の制御モードを実行し、退避走行モードとして、第２の制御モードを継続する。

（変形例）
上述した第１及び第２の実施の形態では、ステップＳ１２２において、レール圧がしきい値を下回るまでステップＳ１２２の処理が繰り返される様構成されていた。これに対し、ステップＳ１２２の処理に所定時間以上留まった場合、内燃機関を緊急停止する様構成してもよい。

ステップＳ１２２に所定時間以上留まった場合、これは、ステップＳ１２０において、レール圧を下げる制御を実行したにも関わらず、何らかの想定されていない原因により、レール圧を低下させることができない事態となっていることを意味する。この様な場合、レール圧が、蓄圧式燃料噴射制御装置１０を構成する部品の許容する圧力の上限値を超えてしまう虞があるため、内燃機関を緊急停止するものである。

同様の理由から、第２の実施の形態において、ステップＳ１４２及びステップＳ１４４の後に、レール圧が低下したか否かを確認するステップを設け、所定時間以上レール圧が低下しない状態が続いた場合、内燃機関を緊急停止する様構成してもよい。

また、退避走行モードに入った際に、電子制御ユニット５０が、警告ランプを点灯させる等により、運転者へ異常を知らせるよう構成すると好適である。

以上、説明した様に、本発明によれば、流量制御弁１９あるいは圧力制御弁２３が故障した場合、速やかに故障箇所を特定し、適切な退避走行モードへ移行し、内燃機関の運転を継続することが可能となる。

１０：燃料噴射制御装置、１３：高圧ポンプ、１５：コモンレール、１７：燃料噴射弁、１９：流量制御弁、２３：圧力制御弁、２５：レール圧センサ、５０：電子制御ユニット、５２：レール圧制御部、５４：レール圧異常検出部、５６：故障箇所特定部

Claims (5)

1. 内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
   前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
   加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
   前記高圧ポンプの上流側で前記高圧ポンプの加圧室への燃料供給量を調節する流量制御弁と、
   前記高圧ポンプの下流側で前記高圧燃料の排出量を調節する圧力制御弁と、
   前記コモンレール内の燃料の圧力であるレール圧を測定するレール圧センサと、
   電子制御ユニットと、
   を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置において、
   前記電子制御ユニットは、
   前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第１の制御モード、前記圧力制御弁のみを閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第２の制御モード、及び、前記流量制御弁のみを閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第３の制御モード、を実行可能なレール圧制御部と、
   前記レール圧が所定のしきい値を超えた時にレール圧異常と判定するレール圧異常検出部と、
   前記レール圧異常検出部が前記レール圧異常を検出した際に、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を制御することにより前記レール圧を前記しきい値未満に低下させ、前記第３の制御モードを実行することにより故障箇所を特定する、故障箇所特定モードを実行可能な故障箇所特定部と、
   を含む、
   蓄圧式燃料噴射制御装置。
2. 前記故障箇所は、前記流量制御弁又は前記圧力制御弁のいずれかである、請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。
3. 前記故障箇所特定部は、前記レール圧を前記しきい値未満に低下させ、前記第３の制御モードを実行した際に、前記レール圧が前記しきい値を超えるか否かを判定し、前記レール圧が前記しきい値を超えた場合、前記流量制御弁の故障と判定し、前記レール圧が前記しきい値を超えない場合、前記圧力制御弁の故障と判定する、請求項１又は２に記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。
4. 前記故障箇所特定部は、前記レール圧制御部が前記第１の制御モードを実行し、かつ、前記レール圧異常検出部がレール圧異常を検出した際に、前記故障箇所特定モードを実行する、請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。
5. 内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
   前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
   加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
   前記高圧ポンプの上流側で前記高圧ポンプの加圧室への燃料供給量を調節する流量制御弁と、
   前記高圧ポンプの下流側で前記高圧燃料の排出量を調節する圧力制御弁と、
   前記コモンレール内の燃料の圧力であるレール圧を測定するレール圧センサと、
   レール圧制御部とレール圧異常検出部と故障箇所特定部とを含む電子制御ユニットと、
   を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法であって、
   前記レール圧制御部が、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第１の制御モード、前記圧力制御弁のみを閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第２の制御モード、及び、前記流量制御弁のみを閉ループ制御することにより前記レール圧を制御する第３の制御モード、のいずれかを実行するレール圧制御ステップと、
   前記レール圧異常検出部が、前記レール圧が所定のしきい値を超えた時にレール圧異常と判定するレール圧異常判定ステップと、
   前記故障箇所特定部が、前記レール圧異常と判定された際に、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を制御することにより前記レール圧を前記しきい値未満に低下させ、前記第３の制御モードを実行することにより故障箇所を特定する、故障箇所特定モードを実行するステップと、
   を含む、
   蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法
   

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