JPH10238392A

JPH10238392A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JPH10238392A
Application number: JP9037979A
Authority: JP
Inventors: Genichi Murakami; 元一村上; Tomihisa Oda; 富久小田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-09-08
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: JP3587011B2

Abstract

(57)【要約】【課題】広い範囲で燃料圧力が変動する場合にも正確
に燃料噴射系統の異常検出を行う手段を提供する。【解決手段】高圧燃料噴射ポンプ５からコモンレール
３に高圧燃料を圧送し、コモンレールから各燃料噴射弁
１に燃料を供給する。制御回路（ＥＣＵ）２０は、燃料
圧力センサ３１でコモンレール圧力を検出し、燃料噴射
前後の圧力変動実測値と燃料圧送前後の圧力変動実測値
とを算出する。また、ＥＣＵは燃料噴射量指令値と燃料
圧送量指令値とに基づいて燃料噴射前後の圧力変動推定
値と燃料圧送前後の圧力変動推定値とを算出する。更
に、ＥＣＵは燃料噴射前後の圧力変動推定値と実測値と
から第１の異常判定量を、燃料圧送前後の圧力変動推定
値と実測値とから第２の異常判定量を、それぞれ算出
し、第１と第２との異常判定量の両方を用いて燃料噴射
系統の異常の有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置に関し、詳細には燃料噴射系統の異常を検出する手段
を備えた内燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧燃料ポンプから燃料を共通の蓄圧室
（コモンレール）に供給し、この蓄圧室に各気筒毎の燃
料噴射弁を接続して蓄圧室内の燃料を各気筒に噴射す
る、いわゆるコモンレール式の燃料噴射装置が知られて
いる。また、コモンレール式の燃料噴射装置において、
燃料噴射弁のスティックやコモンレールの燃料洩れ等の
燃料噴射系統の異常を検出する異常検出手段を有する制
御装置を備えた機関としては、例えば特開平８−４５７
７号公報に記載されたものがある。

【０００３】同公報の装置では、コモンレール内の燃料
圧力を検出する圧力センサを設け、燃料噴射弁からの燃
料噴射開始前と終了後のコモンレール内燃料圧力の差、
すなわち燃料噴射によるコモンレール内の圧力降下を実
測している。また、同公報の装置は、更に燃料噴射弁へ
の燃料噴射量指令値と燃料の体積弾性係数とに基づいて
燃料噴射開始前と終了後のコモンレール内の燃料圧力を
推定し、上記圧力降下の実測値と圧力降下の推定値との
間の偏差が予め定めた判定値より大きいときに燃料噴射
系統に異常が生じたと判定する異常検出手段を備えてい
る。

【０００４】すなわち、上記装置では、内燃機関の運転
状態（負荷）から１回の燃料噴射における噴射量指令値
Ｑを算出し、この燃料噴射量指令値Ｑに応じた量の燃料
を燃料噴射弁から噴射している。従って、コモンレール
から流出する燃料量が正常な燃料噴射に基づくもののみ
であれば、燃料噴射前後のコモンレール内燃料圧力降下
推定値ΔＰをはの燃料噴射量Ｑを用いて、ΔＰ＝（Ｋ／
Ｖ）×Ｑとして算出される。ここで、上記式中のＫは燃
料の体積弾性係数、Ｖはコモンレール容積であり、上記
公報の装置ではＫとＶとは一定値とされている。すなわ
ち、燃料噴射前後のコモンレール圧力降下は圧力降下検
出期間内にコモンレールから流出する燃料量に比例する
ことになる。

【０００５】従って、実際に燃料噴射前後にコモンレー
ルから流出した燃料量が燃料噴射量指令値Ｑに等しけれ
ば、燃料噴射前後のコモンレール圧力降下実測値は上記
推定値ΔＰに等しくなるはずである。このため、コモン
レール内圧力降下の実測値と推定値ΔＰとの差が所定の
判定値以上である場合、例えば実際の圧力降下が推定値
ΔＰよりある程度以上大きい場合には、実際には燃料噴
射量指令値Ｑより多くの量の燃料がコモンレールから流
出していることを意味するため、燃料噴射弁が開弁状態
でスティックした等の異常が生じていると判定すること
ができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
８−４５７７号公報の装置では、圧力降下推定値ΔＰを
算出する際に体積弾性係数Ｋが燃料圧力にかかわらず一
定であると仮定しているが、実際には体積弾性係数Ｋは
燃料圧力や燃料温度に応じて変化する。このため、コモ
ンレール内の燃料圧力が大幅に変化するような場合に
は、燃料噴射量Ｑが同一であっても高圧時における圧力
降下幅と低圧時における圧力降下幅とが異なってくる。
従って、体積弾性係数Ｋを一定値として圧力降下推定値
ΔＰを計算していると、異常の有無の誤判断を生じるこ
とになる。このような場合には、予め燃料圧力の変化に
よる体積弾性係数の変化幅を考慮して推定値と実測値と
の差の異常有無の判定値をある程度大きく設定すれば正
常な燃料噴射系統を異常と判定する誤判定は防止するこ
とは可能である。しかしコモンレール式燃料噴射装置で
は燃料噴射量と噴射率との両方を制御するために燃料噴
射弁開弁時間に加えて燃料噴射圧力（コモンレール内燃
料圧力）を運転状態に応じて変化させる制御を行うもの
があり、この場合にはコモンレール内燃料圧力は極めて
大きな範囲で変化する（例えば運転状態に応じてコモン
レール内圧力を１０ＭＰａから１５０ＭＰａ程度の範囲
で変化させるコモンレール式燃料噴射装置も使用されて
いる）。このような燃料噴射装置では、運転状態に応じ
てコモンレール内の燃料の体積弾性係数も大きな範囲で
変化することになる。この場合、正常な燃料噴射系統を
異常と判定してしまう誤判定を防止するためには上記異
常有無の判定値を極めて大きな値に設定する必要が生じ
るため、実際上異常検出を行うことが不可能になるおそ
れがある。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑み運転中に燃料圧
力が大幅に変動するような場合にも圧力変化による燃料
体積弾性係数の変動の影響の影響を受けることなく燃料
噴射系統の異常有無を正確に判定することを可能とする
手段を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関に所定のタイミングで燃料を噴射する
燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に接続され、加圧燃料を貯
留する蓄圧室と、該蓄圧室内の燃料圧力が所定値になる
ように所定のタイミングで蓄圧室に燃料を圧送する燃料
ポンプと、前記蓄圧室内の実際の燃料圧力を検出する圧
力検出手段と、前記圧力検出手段により検出された蓄圧
室内の燃料圧力から、前記燃料噴射弁からの燃料噴射前
後の蓄圧室内燃料圧力変動の実測値を検出する噴射圧力
変動実測手段と、前記燃料噴射弁への燃料噴射量指令値
と燃料の体積弾性係数とに基づいて、前記燃料噴射弁か
らの燃料噴射前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変動推定値
を算出する噴射圧力変動推定手段と、前記燃料噴射前後
の蓄圧室内燃料圧力変動の前記実測値と前記推定値とか
ら、第１の異常判定量を算出する第１の異常判定量算出
手段と、前記圧力検出手段により検出された前記蓄圧室
内の燃料圧力から、前記燃料ポンプからの燃料圧送前後
の蓄圧室内の燃料圧力変動の実測値を検出する圧送圧力
変動実測手段と、前記燃料ポンプへの燃料圧送量指令値
と燃料の体積弾性係数とに基づいて、前記燃料ポンプか
らの燃料圧送前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変動推定値
を算出する圧送圧力変動推定手段と、前記燃料圧送前後
の蓄圧室内燃料圧力変動の前記実測値と前記推定値とか
ら、第２の異常判定量を算出する第２の異常判定量算出
手段と、前記第１の異常判定量と前記第２の異常判定量
との両方に基づいて、燃料噴射系統の異常の有無を判定
する異常判定手段と、を備えた内燃機関の制御装置が提
供される。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、前記第１
の異常判定量は、前記燃料噴射前後の蓄圧室内燃料圧力
変動の前記推定値と前記実測値との偏差であり、前記第
２の異常判定量は、前記燃料圧送前後の蓄圧室内燃料圧
力変動の前記推定値と前記実測値との偏差である請求項
１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。請求項３
に記載の発明によれば、前記異常判定手段は、前記第１
の異常判定量を予め定めた第１の基準値と比較すること
により燃料噴射系統の異常の有無を判定する第１の仮判
定手段と、前記第２の異常判定量を予め定めた第２の基
準値と比較することにより燃料噴射系統の異常の有無を
判定する第２の仮判定手段と、前記第１と第２との仮判
定手段の両方が燃料噴射系統に異常が生じたと判定した
場合にのみ燃料噴射系統に異常が生じたと判定する第３
の異常判定手段と、を備えた請求項１または請求項２に
記載の内燃機関の制御装置が提供される。

【００１０】請求項４に記載の発明によれば、前記異常
判定手段は、前記第１の異常判定量と前記第２の異常判
定量との和または差の値を予め定めた判定値と比較する
ことにより燃料噴射系統の異常の有無を判定する、請求
項２に記載の内燃機関の制御装置が提供される。請求項
５に記載の発明によれば、更に、前記第１の異常判定量
と前記第２の異常判定量との和または差の値に基づいて
燃料の体積弾性係数を算出する体積弾性係数算出手段を
備えた請求項２に記載の内燃機関の制御装置が提供され
る。

【００１１】以下、各請求項に記載の発明の作用につい
て説明する。請求項１の発明では、噴射圧力変動実測手
段と噴射圧力変動推定手段とによりそれぞれ求められた
燃料噴射前後の蓄圧室内燃料圧力変動の実測値と推定値
とから第１の異常判定量が算出される。また、同様に圧
送圧力変動実測手段と圧送圧力変動推定手段とによりそ
れぞれ求められた燃料圧送前後の蓄圧室内燃料圧力変動
の実測値と推定値とから第２の異常判定量が算出され
る。第１の異常判定量は燃料噴射前後の蓄圧室内燃料圧
力が降下する際に求められた異常判定量であり、第２の
異常判定量は燃料ポンプからの燃料圧送前後の蓄圧室内
燃料圧力が上昇する際に求められた異常判定量である。
このため、体積弾性係数の変化の圧力変動への影響は第
１と第２の異常判定量には逆方向に作用する。従って、
第１と第２との異常判定量の両方を用いて燃料噴射系統
の異常判定を行うことにより、体積弾性係数の変化によ
る判定結果への影響を排除して正確な異常判定を行うこ
とが可能となる。

【００１２】請求項２の発明では、第１の異常判定量算
出手段は上記第１の異常判定値を燃料噴射前後の圧力変
動推定値と実測値との偏差として算出し、第２の異常判
定量算出手段は上記第２の異常判定値を燃料圧送前後の
圧力変動推定値と実測値との偏差として算出する。この
ため、体積弾性係数変化による影響は第１と第２の異常
判定量に逆の方向に同じ量だけ現れる。例えば、体積弾
性係数が増大したために燃料噴射後に検出した圧力がΔ
ＰＣだけ低くなったような場合には、正常な場合であっ
ても第１の異常判定値はΔＰＣだけ大きくなり、逆に第
２の異常判定値はΔＰＣだけ小さくなる。このため、第
１と第２との両方の異常判定値を使用して異常判定を行
うことにより、体積弾性係数変化の影響を互いに打ち消
して正確な異常判定を行うことが可能となる。

【００１３】請求項３の発明では、請求項１または請求
項２において、まず第１と第２の異常判定量に基づいて
個別に異常の有無が仮判定され、両方の仮判定結果がと
もに異常であった場合にのみ燃料噴射系統に異常が生じ
たと判定される。体積弾性係数変化の影響は、第１と第
２の異常判定量には逆方向の影響を与えるため、これら
の影響により正常な燃料噴射系統が第１の仮判定手段で
異常と誤判定された場合には、第２の仮判定手段は燃料
噴射系統を必ず正常と判定する。このため、両方の仮判
定手段が共に異常判定した場合のみ燃料噴射系統に異常
が生じたと判定することにより、体積弾性係数変化の影
響を排除して正常な燃料噴射系統が異常と判定される誤
判定を確実に防止することができる。

【００１４】請求項４の発明では、請求項２において第
１と第２の異常判定量の和に基づいて燃料噴射系統の異
常を判定する。前述のように体積弾性係数変化の影響は
第１と第２の異常判定値では逆方向に同じ量だけ現れ
る。従って、第１と第２の異常判定値を加算することに
より、体積弾性係数変化の影響が相殺され、これらに影
響されない異常判定量が得られる。このため、異常判定
量の和に基づいて異常の有無を判定することにより、判
定結果に対する体積弾性係数変化の影響を排除して正確
な異常判定を行うことができる。

【００１５】請求項５の発明では、請求項２において第
１と第２の異常判定量の差に基づいて体積弾性係数の値
が算出される。前述したように、体積弾性係数変化の影
響は第１と第２の異常判定量には逆方向に同じ量だけ現
れる。また、実際の洩れ等の影響は、略第１と第２の異
常判定量には同方向に同じ量だけ現れる。このため、第
１と第２との異常判定量の差は実際の洩れの影響が相殺
され、体積弾性係数変化による影響のみを含む値とな
る。このため、第１と第２との異常判定量の差から現在
使用している体積弾性係数の値と実際の体積弾性係数の
値とのずれ量を算出することが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は、本発明を自動車用
ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を
示す図である。図１において、１は内燃機関１０（本実
施形態では４気筒ディーゼル機関）の各気筒内に燃料を
直接噴射する燃料噴射弁、３は各燃料噴射弁１が接続さ
れる共通の蓄圧室（コモンレール）を示す。コモンレー
ル３は、後述する高圧燃料噴射ポンプ５から供給される
加圧燃料を貯留し、各燃料噴射弁１に分配する機能を有
する。

【００１７】また、図１において７は機関１０の燃料
（本実施形態では軽油）を貯留する燃料タンク、９は高
圧燃料ポンプに燃料を供給する低圧フィードポンプを示
している。機関運転中、タンク７内の燃料は、フィード
ポンプ９により一定圧力に昇圧され、高圧燃料噴射ポン
プ５に供給される。また、高圧燃料噴射ポンプ５から吐
出された燃料は、逆止弁１５、高圧配管１７を通ってコ
モンレール３に供給され、更にコモンレール３から各燃
料噴射弁１を介して内燃機関の各気筒内に噴射される。

【００１８】なお、図１において１９で示したのは各燃
料噴射弁１からの定常リーク燃料を燃料タンク７に返戻
するリターン燃料配管である。燃料噴射弁からの定常リ
ーク燃料については後述する。図１に２０で示すのは、
機関の制御を行うエンジン制御回路（ＥＣＵ）である。
ＥＣＵ２０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（Ｃ
ＰＵ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の構
成のディジタルコンピュータとして構成され、更にメイ
ンスイッチがオフにされている間も記憶内容を保持可能
なバックアップＲＡＭを備えている。ＥＣＵ２０は、後
述するように高圧燃料噴射ポンプ５の吸入弁５ａの開閉
動作を制御してコモンレール３内の燃料油圧力を機関負
荷、回転数等に応じて制御する燃料圧力制御を行う。ま
た、ＥＣＵ２０は燃料噴射弁１の燃料噴射時間を制御し
て気筒内に噴射される燃料量を制御する燃料噴射量制御
を行う。すなわち、本実施形態では燃料噴射弁１の噴射
率はコモンレール燃料圧力により制御され、燃料噴射量
はコモンレール燃料圧力と燃料噴射弁１の燃料噴射時間
とにより制御される。

【００１９】また、本実施形態では後述するように、Ｅ
ＣＵ２０はコモンレール内の圧力変動に基づいてコモン
レール３、燃料噴射弁１からの洩れ等の燃料噴射系統の
異常の有無を判定する異常判定手段として機能する。上
記制御のため、ＥＣＵ２０の入力ポートには、コモンレ
ール３に設けた燃料圧力センサ３１からコモンレール３
内の燃料圧力に対応する電圧信号が、ＡＤ変換器３４を
介して入力されている他、機関アクセルペダル（図示せ
ず）に設けたアクセル開度センサ３５からアクセルペダ
ルの操作量（踏み込み量）に対応する信号が同様にＡＤ
変換器３４を介して入力されている。更に、ＥＣＵ２０
の入力ポートには、機関のカム軸（図示せず）に設けた
クランク角センサ３７から、クランク回転角に応じて発
生するクランク軸回転角パルス信号が入力されている。

【００２０】また、ＥＣＵ２０の出力ポートは、駆動回
路４０を介して燃料噴射弁１に接続され、各燃料噴射弁
１の作動を制御している他、駆動回路４０を介して高圧
燃料噴射ポンプ５の吸入弁５ａの開閉を制御するソレノ
イドアクチュエータに接続され、ポンプ５の吐出量を制
御している。本実施形態では、高圧燃料噴射ポンプ５は
２つのシリンダを有するピストンポンプの形式とされて
いる。ポンプ５の各シリンダ内のピストンは、ピストン
駆動軸に形成されたカムに押圧されてシリンダ内を往復
運動する。また、各シリンダの吸入ポートには、ソレノ
イドアクチュエータにより開閉駆動される吸入弁５ａが
それぞれが設けられている。本実施形態ではピストン駆
動軸は機関１０のクランク軸（図示せず）により駆動さ
れ、クランク軸と同期してクランク軸の２分の１の速度
で回転する。また、ポンプ５のピストン駆動軸には、そ
れぞれのピストンと係合する部分に２つのリフト部を持
つカムが形成されており、ポンプ５のピストンは機関１
０の各気筒のストロークに同期して燃料を吐出するよう
になっている。すなわち、本実施形態では４気筒ディー
ゼル機関が使用されているため、ポンプ５の２つのシリ
ンダはクランク軸が７２０度回転する間にそれぞれ２回
ずつ機関の気筒のストロークに同期して（例えば各気筒
の排気行程毎に）コモンレール３に燃料を圧送する。

【００２１】また、ＥＣＵ２０はポンプの各シリンダの
ピストンの上昇（圧送）行程における吸入弁５ａの閉弁
時期を変化させることによりポンプからの燃料油の吐出
流量を制御する。すなわち、ＥＣＵ２０は、各シリンダ
のピストン下降行程（吸入行程）の間、及びピストン上
昇行程（吐出行程）開始後所定の期間ソレノイドアクチ
ュエータへの通電を停止して吸入弁５ａを開弁状態に維
持する。これにより、各シリンダではピストンが吐出行
程に入っても吸入弁５ａが開弁している間はシリンダ内
の燃料は吸入弁５ａからタンクに逆流し、シリンダ内の
燃料圧力は上昇しない。そして、上記期間経過後ＥＣＵ
２０は吸入弁５ａのソレノイドアクチュエータに通電し
て吸入弁５ａを閉弁する。これによりポンプピストンの
上昇に伴いシリンダ内の圧力が上昇し、シリンダ内圧力
がコモンレール３内の圧力より高くなると各シリンダの
逆止弁１５が開弁し、シリンダ内の高圧の燃料油が高圧
配管１７を経由してコモンレール３に圧送される。な
お、吸入弁５ａは一旦閉弁するとシリンダ内燃料圧力が
高い間は燃料圧力に押されて閉弁状態に保持される。し
たがってコモンレール３への燃料圧送量はポンプ５の吸
入弁５ａの閉弁開始時期により定まる。このため、ＥＣ
Ｕ２０はポンプ５の各シリンダの吸入弁５ａの閉弁開始
時期（ソレノイドアクチュエータへの通電開始時期）を
調節することにより、ポンプ５のピストン有効ストロー
クを変化させコモンレール３に圧送する燃料量を制御し
ている。

【００２２】本実施形態では、ＥＣＵ２０は機関負荷
（アクセル開度）、回転数に応じて予めＥＣＵ２０のＲ
ＯＭに格納した関係に基づいて目標コモンレール燃料圧
力を設定するとともに、燃料圧力センサ３１で検出した
コモンレール燃料圧力が設定した目標コモンレール燃料
圧力になるようにポンプ５の吐出量を制御する。また、
ＥＣＵ２０は機関負荷（アクセル開度）、回転数に応じ
て予めＲＯＭに格納した関係に基づいて燃料噴射弁１の
開弁時間（燃料噴射時間）を制御する。

【００２３】すなわち、本実施形態ではコモンレール３
の燃料圧力を機関運転条件に応じて変化させることによ
り、燃料噴射弁１の噴射率を運転条件に応じて調節し、
燃料圧力と燃料噴射時間とを変化させることにより燃料
噴射量を運転条件に応じて調節している。このため、本
実施形態のようなコモンレール式燃料噴射装置では、コ
モンレール内の燃料圧力は機関の運転条件（負荷、回転
数）に応じて極めて広い範囲で（例えば、本実施形態で
は１０ＭＰａから１５０ＭＰａ程度までの範囲で）変化
することになる。

【００２４】次に、本実施形態における燃料噴射系統の
異常検出原理について説明する。本実施形態では、燃料
噴射弁１からの燃料噴射開始前から終了後までのコモン
レール３内の燃料圧力変動、及び燃料ポンプ５からコモ
ンレール３への燃料圧送開始前から終了後までのコモン
レール３内の燃料圧力変動の両方に基づいて燃料噴射系
統の異常を検出する。

【００２５】図２は、本実施形態での燃料噴射と燃料圧
送の１サイクルにおけるコモンレール３内の燃料圧力の
時間的変動の状況を模式的に示している。図２におい
て、ＰＤで示した期間はいずれかの燃料噴射弁１から燃
料噴射が行われる期間を、ＰＵで示した期間は燃料噴射
終了後燃料ポンプ５からコモンレール３に燃料が圧送さ
れる期間を示している。図２に示すように、本実施形態
では燃料噴射弁１からの燃料噴射と燃料ポンプ５からの
燃料圧送とは別々のタイミングで重複しないように実行
されている。

【００２６】図２において、ＰＣ１₀は燃料噴射（Ｐ
Ｄ）が開始される前のコモンレール３燃料圧力、ＰＣ２
は燃料噴射終了後、かつ燃料ポンプ５からの燃料圧送
（ＰＵ）開始前のコモンレール３燃料圧力、ＰＣ１₁は
燃料圧送終了後、かつ次の燃料噴射開始前の圧力を示し
ている。本実施形態では、ＥＣＵ２０は燃料圧力センサ
３１で検出した上記圧力ＰＣ１ ₀、ＰＣ２、ＰＣ１₁か
ら燃料噴射前後（期間ＰＤ前後）のコモンレール３内圧
力変動の実測値（噴射圧力変動実測値）ＤＰＣ１２＝Ｐ
Ｃ２−ＰＣ１₀、及び燃料圧送前後（期間ＰＵ前後）の
コモンレール３内圧力変動の実測値（圧送圧力変動実測
値）ＤＰＣ２１＝ＰＣ１₁−ＰＣ２を算出する。ＤＰＣ
１２は負の値、ＤＰＣ２１は正の値になる。また、ＥＣ
Ｕ２０は燃料噴射弁への燃料噴射量指令値から燃料噴射
前後のコモンレール圧力変動の推定値（噴射圧力変動推
定値）ＤＰＤを、燃料ポンプへの燃料圧送量指令値から
燃料圧送前後のコモンレール圧力変動の推定値（圧送圧
力変動推定値）ＤＰＵを、それぞれ算出する。ＤＰＤは
負の値、ＤＰＵは正の値になる。

【００２７】そして、更に噴射圧力変動推定値ＤＰＤと
噴射圧力変動実測値ＤＰＣ１２との差、ＤＰＤＪＣ＝Ｄ
ＰＤ−ＤＰＣ１２、及び圧送圧力変動推定値ＤＰＵと圧
送圧力変動実測値ＤＰＣ２１との差ＤＰＵＪＣ＝ＤＰＵ
−ＤＰＣ２１を算出し、ＤＰＤＪＣとＤＰＵＪＣとの両
方の値を用いて燃料噴射系統に異常を判定する。すなわ
ち、本実施形態ではＤＰＤＪＣが第１の異常判定量に、
ＤＰＵＪＣが第２の異常判定量にそれぞれ相当する。

【００２８】次に、上記圧力変動の推定値ＤＰＤとＤＰ
Ｕとの算出方法について説明する。まず、噴射圧力変動
推定値ＤＰＤについて考えると、ＤＰＤは期間ＰＤに燃
料噴射弁１から噴射される燃料噴射量指令値ＱＦＩＮＣ
を用いて、ＤＰＤ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×ＱＦＩＮＣとして表される。ここで、Ｋは燃料の体積弾性係数、Ｖ
ＰＣはコモンレール３の内容積である。また、ＱＦＩＮ
Ｃは標準圧力（例えば０．１ＭＰａ）における体積で表
される。

【００２９】また、圧送圧力変動推定値ＤＰＵについて
は、上記と同様期間ＰＵに燃料ポンプ５からコモンレー
ル３に圧送される燃料量の指令値ＱＰＭＤを用いて、ＤＰＵ＝（Ｋ／ＶＰＣ）×ＱＰＭＤとして表される。前述のように、ＥＣＵ２０は機関運転
条件から燃料噴射量指令値ＱＦＩＮＣを算出し、ＱＦＩ
ＮＣの量の燃料が機関に噴射されるように燃料噴射弁１
の開弁時間を制御している。このため、燃料噴射弁１や
コモンレール３に異常がない場合には燃料噴射期間ＰＤ
内にコモンレール３から流出する燃料量はＱＦＩＮＣの
みになるため上記推定値ＤＰＤと実測値ＤＰＣ１２とは
等しくなり、第１の異常判定量ＤＰＤＪＣ（＝ＤＰＤ−
ＤＰＣ１２）の値は０になるはずである。

【００３０】一方、燃料噴射弁１やコモンレール３に洩
れが生じたような場合には、期間ＰＤ内にコモンレール
３から流出する燃料量は燃料噴射量指令値ＱＦＩＮＣよ
り大きくなる。このため、燃料噴射系統に洩れ等の異常
が生じたような場合には、噴射圧力変動実測値ＤＰＣ１
２は噴射圧力変動推定値ＤＰＤよりも大きな負の値にな
る。このため、上記第１の異常判定量ＤＰＤＪＣ（＝Ｄ
ＰＤ−ＤＰＣ１２）は洩れ量が大きいほど正の大きな値
をとるようになる。本実施形態ではこの点に着目して、
第１の異常判定量ＤＰＤＪＣの値が予め定めた判定値Ｒ
１（Ｒ１＞０）を越えた場合に、すなわちＤＰＤＪＣ＞
Ｒ１の場合に燃料噴射系統に異常が生じたと仮判定する
ようにしている。

【００３１】また、本実施形態では、ＥＣＵ２０は機関
運転条件に応じて燃料ポンプ５からの燃料圧送量ＱＰＭ
Ｄを決定し、ＱＰＭＤに応じて燃料ポンプ５の吸入弁５
ａの閉弁開始時期（ソレノイドアクチュエータへの通電
開始時期）を制御している。従って、燃料噴射系統に洩
れ等の異常がない場合には上記燃料圧送量指令値ＱＰＭ
Ｄは圧送期間中のコモンレール内の燃料の増加量に等し
くなるため、上記圧送圧力変動推定値ＤＰＵと圧送圧力
変動実測値ＤＰＣ２１とは等しくなり、上記第２の異常
判定量ＤＰＵＪＣ（＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２１）の値は０に
なる。

【００３２】一方、燃料噴射弁の開弁スティックや燃料
噴射系統の洩れ等の異常が生じた場合には期間ＰＵ内に
コモンレール３に流入する燃料量は燃料圧送量指令値Ｑ
ＰＭＤより小さくなる。このため、圧送圧力変動実測値
ＤＰＣ２１の値は圧送圧力変動推定値ＤＰＵより小さく
なり、上記第２の異常判定量ＤＰＵＪＣ（＝ＤＰＵ−Ｄ
ＰＣ２１）は洩れ量が大きいほど正の大きな値をとるよ
うになる。本実施形態では、第２の異常判定量ＤＰＵＪ
Ｃの値が予め定めた判定値Ｒ２（Ｒ２＞０）を越えた場
合に、すなわちＤＰＵＪＣ＞Ｒ２の場合に燃料噴射系統
に異常が生じたと仮判定するようにしている。

【００３３】上述の説明から判るように、燃料噴射系統
に洩れが生じていれば、第１の異常判定量ＤＰＤＪＣと
第２の異常判定量ＤＰＵＪＣとの両方が判定値より大き
くなるのであるから、本来第１と第２との異常判定量の
両方を用いて異常判定を行う必要はなく、どちらか一方
の異常判定量のみで異常の有無を判定すれば足りるはず
である。しかし、機関運転中燃料圧力が大きく変動する
ような場合には体積弾性係数が比較的大きな範囲で変動
するため、第１と第２の異常判定量のうち一方のみで異
常の有無を判定していると誤判定を生じてしまう場合が
ある。この問題を図３を用いて説明する。

【００３４】図３は、体積弾性係数が変化した場合の燃
料噴射及び圧送前後の圧力変動状態の変化を表す図２と
同様な図である。図３において実線Ｉは実際の体積弾性
係数Ｋが推定値ＤＰＤ、ＤＰＵの算出に用いた値と一致
している場合の圧力変化を示す。燃料噴射系統に洩れが
なければこの時の噴射圧力変動実測値（図３ＤＰＣ１２
０）と圧送圧力変動実測値（図３ＤＰＣ２１０）はそれ
ぞれ前述の式で算出される推定値ＤＰＤ、ＤＰＵに等し
くなり、第１の異常判定量ＤＰＤＪＣと第２の異常判定
量ＤＰＵＪＣは共に０になる。

【００３５】一方、燃料圧力の変化により体積弾性係数
Ｋが変化するとコモンレール内圧力変動の状態は点線Ｉ
ＩまたはＩＩＩのように変化する。ここで、点線ＩＩは
燃料噴射量、燃料圧送量が同一のままで体積弾性係数Ｋ
が実線Ｉの場合に較べて増大した場合を、点線ＩＩＩは
体積弾性係数Ｋが減少した場合を、それぞれ示してい
る。

【００３６】図３から判るように、体積弾性係数Ｋの値
が増大すると（点線ＩＩ）、噴射圧力変動実測値は実線
Ｉの場合（ＤＰＣ１２０）に較べて大きな負の値（ＤＰ
Ｃ１２Ｌ）になり、圧送圧力変動実測値は実線Ｉの場合
（ＤＰＣ２１０）に較べて大きな正の値（ＤＰＣ２１
Ｌ）になる。従って、噴射圧力変動推定値ＤＰＤの算出
に用いた体積弾性係数の値に較べて実際の体積弾性係数
が増大したような場合には、燃料噴射系統が正常であっ
ても第１の異常判定量ＤＰＤＪＣ（＝ＤＰＤ−ＤＰＣ１
２）は正の値になる。このため、第１の異常判定量ＤＰ
ＤＪＣのみで燃料噴射系統の異常を判定していると、実
際には洩れ等の異常がなくても体積弾性係数Ｋの変化幅
によってはＤＰＤＪＣ＞Ｒ１（Ｒ１＞０）となる場合が
生じ、正常な燃料噴射系統が異常誤判定されてしまう場
合がある。

【００３７】また、同様に体積弾性係数Ｋの値が減少す
ると（図３点線ＩＩＩ）、噴射圧力変動実測値と圧送圧
力変動実測値とは、実線Ｉで示した場合（ＤＰＣ２１
０）に較べてそれぞれ、小さな負の値（図３、ＤＰＣ１
２Ｓ）及び小さな正の値（図３、ＤＰＣ２１Ｓ）にな
る。このため、圧送圧力変動推定値ＤＰＵの算出に用い
た体積弾性係数の値に較べて実際の体積弾性係数Ｋの値
が減少したような場合には、燃料噴射系統が正常であっ
ても第２の異常判定量ＤＰＵＪＣ（＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２
１）は正の値になる。このため、第２の異常判定量ＤＰ
ＵＪＣのみで異常の有無を判定していると、体積弾性係
数の変化幅によってはＤＰＵＪＣ＞Ｒ２（Ｒ２＞０）と
なり、正常な燃料噴射系統が異常誤判定されてしまう場
合がある。

【００３８】本実施形態では、このような誤判定が生じ
ることを防止するために、常に第１の異常判定量ＤＰＤ
ＪＣに基づく異常判定と第２の異常判定量ＤＰＵＪＣに
基づく異常判定とを同時に行い、これらの判定結果が両
方とも異常を示している場合にのみ燃料噴射系統に異常
が生じたと判断するようにしている。前述のように、例
えば体積弾性係数Ｋの値が増大すると噴射圧力変動実測
値ＤＰＣ１２は推定値ＤＰＤより大きな負の値（図３、
ＤＰＣ１２Ｌ）になるため、正常な場合でも第１の異常
判定量ＤＰＤＪＣは正の値になる。しかし、この場合に
は圧送圧力変動実測値ＤＰＣ２１は推定値ＤＰＵより大
きな正の値になるため、体積弾性係数Ｋの値が増大して
も燃料噴射系統に異常がなければ第２の異常判定量ＤＰ
ＵＪＣ（＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２１）は必ず負の値になる。
すなわち、体積弾性係数Ｋが増大した場合には第１の異
常判定量ＤＰＤＪＣは増大するが、逆に第２の異常判定
量ＤＰＵＪＣは減少する。このため、燃料噴射系統が正
常であれば、体積弾性係数Ｋが増大したために第１の異
常判定量ＤＰＤＪＣが増大し、ＤＰＤＪＣ＞Ｒ１になっ
た場合であっても第２の異常判定量ＤＰＵＪＣは逆に減
少し、必ずＤＰＵＪＣ＜Ｒ２となる。このため、体積弾
性係数が増大した場合でも、燃料噴射系統が正常であれ
ば第１の異常判定量に基づく判定と第２の異常判定量に
基づく判定との結果が両方とも異常と判定されることは
ない。

【００３９】同様に、体積弾性係数Ｋの値が増大する
と、圧送圧力変動実測値ＤＰＣ２１は推定値ＤＰＵより
小さな正の値になるため、第２の異常判定量ＤＰＵＪＣ
は正の値になる。しかし、この場合には燃料噴射系統が
正常であれは噴射圧力変動実測値ＤＰＣ１２は推定値Ｄ
ＰＤより小さな負の値になるため第１の異常判定量ＤＰ
ＤＪＣは逆に負の値になる。このため、体積弾性係数Ｋ
が増大したために異常がないにもかかわらず第２の異常
判定量ＤＰＵＪＣがＤＰＵＪＣ＞Ｒ２となった場合でも
第１の異常判定量ＤＰＤＪＣは、必ずＤＰＤＪＣ＜Ｒ１
となる。このため、この場合も燃料噴射系統に異常がな
ければ第１の異常判定量と第２の異常判定量とに基づく
異常判定の結果が両方とも異常判定となることはない。

【００４０】上記のように、体積弾性係数Ｋの値が変動
し、圧力変動推定値ＤＰＤ及びＤＰＵの計算に使用した
値からずれてしまった場合でも燃料噴射系統に異常がな
ければ、第１の異常判定量ＤＰＤＪＣと第２の異常判定
量ＤＰＵＪＣとに基づく異常判定の結果が両方とも異常
判定となることはない。従って、両方の異常判定結果が
ともに異常判定となった場合には、実際に燃料噴射系統
に洩れ等の異常が生じていると考えることができる。

【００４１】このため、本実施形態のように第１の異常
判定量と第２の異常判定量とに基づいて仮判定を行い、
これらの仮判定の結果が両方とも異常判定であった場合
にのみ燃料噴射系統に異常が生じたと判定するようにす
ることにより、体積弾性係数の変動の影響による誤判定
を防止し、常に正確な異常判定を行うことが可能とな
る。

【００４２】なお、上記は体積弾性係数Ｋが変動した場
合について説明したが燃料噴射前後にコモンレール内燃
料圧力に比較的大きな脈動を生じるような場合にも、第
１または第２の異常判定量の一方のみに基づいて異常判
定を行うと上記と同様な誤判定を生じる可能性がある。
図４は、コモンレール内の燃料圧力が燃料噴射により脈
動する場合を説明する図２と同様な図である。図４で
は、燃料噴射終了後の圧力ＰＣ２検出時に比較的大きな
圧力脈動のピークが生じ、検出した圧力が真の圧力ＰＣ
２より低くなった場合を示している。この場合にも噴射
圧力変動実測値ＤＰＣ１２（＝ＰＣ２−ＰＣ１₀）は真
の値（図４、ＤＰＣ１２０）より大きな負の値になり、
第１の異常判定量ＤＰＤＪＣ（＝ＤＰＤ−ＤＰＣ１２）
は正の値になる。このため、脈動の大きさによっては燃
料噴射系統に異常がなくてもＤＰＤＪＣ＞Ｒ１となる場
合があり異常誤判定がなされる場合がある。しかし、こ
の場合も上記と同様圧送圧力変動実測値ＤＰＣ２１（＝
ＰＣ１₁−ＰＣ２）は真の値（図４、ＤＰＣ２１０）よ
り大きな正の値になるため、異常がない場合には必ず第
２の異常判定量ＤＰＵＪＣはＤＰＵＪＣ＜Ｒ２となる。
このため、この場合も第１と第２の異常判定量とに基づ
く判定の結果の両方が異常判定であった場合にのみ燃料
噴射系統に異常が生じたと判定することにより圧力脈動
による誤判定が生じることを防止することができる。な
お、上記は圧力脈動により、検出した圧力ＰＣ２が真の
値より低くなった場合について説明したが、本実施形態
によれば脈動により圧力ＰＣ２が真の値より高くなった
場合にも同様に誤判定が防止できることはいうまでもな
い。

【００４３】図５は本実施形態の異常判定動作を説明す
るフローチャートである。この異常判定動作はＥＣＵ２
０により一定間隔（例えば機関クランク軸一定回転角毎
に）で実行されるルーチンにより行われる。図５におい
てルーチンがスタートすると、ステップ５０１では、コ
モンレール内燃料圧力ＰＣとクランク軸回転角ＣＡが、
燃料圧力センサ３１とクランク角センサ３７からそれぞ
れ読み込まれる。

【００４４】次いで、ステップ５０３から５１１では、
現在クランク軸回転角ＣＡが所定値ＣＡ１₀（ステップ
５０３）、ＣＡ２（ステップ５０７）、ＣＡ１₁（ステ
ップ５１１）のいずれかにあるかが判定され、いずれの
タイミングにもない場合にはステップ５１１から直ちに
今回のルーチン実行を終了する。ここで、上記クランク
軸回転角ＣＡ１₀は、各気筒の燃料噴射開始直前のクラ
ンク軸回転角、すなわち図２のＰＣ１₀の計測タイミン
グに相当するクランク軸回転角、ＣＡ２は、燃料噴射終
了後燃料圧送が開始される前のクランク軸回転角、すな
わち図２のＰＣ２の計測タイミングに相当するクランク
軸回転角、ＣＡ１ ₁は燃料圧送終了直後のクランク軸回
転角、すなわち図２のＰＣ１₁の計測タイミングに相当
するクランク軸回転角である。また、現在ＰＣ１₀の計
測タイミングであった場合（ステップ５０３でＣＡ＝Ｃ
Ａ１₀の場合）には、ステップ５０１で読み込んだコモ
ンレール燃料圧力ＰＣの値がＰＣ１₀として記憶され
（ステップ５０５）、現在ＰＣ２の計測タイミングであ
った場合（ステップ５０７でＣＡ＝ＣＡ２の場合）に
は、ステップ５０１で読み込んだＰＣの値のみがＰＣ２
として記憶され（ステップ５０９）、現在ＰＣ１₁の計
測タイミングであった場合（ステップ５１１でＣＡ＝Ｃ
Ａ１₁の場合）にはステップ５０１で読み込んだＰＣの
値がＰＣ１₁として記憶される（ステップ５１３）。

【００４５】ステップ５１３でＰＣ１₁の値が記憶され
ると、ステップ５１５では、噴射圧力変動実測値ＤＰＣ
１２と圧送圧力変動実測値ＤＰＣ２１との値が、それぞ
れＤＰＣ１２＝ＰＣ２−ＰＣ１₀ ＤＰＣ２１＝ＰＣ１₁−ＰＣ２として算出される。

【００４６】また、ステップ５１７では、予め記憶した
燃料の体積弾性係数Ｋ、コモンレール容積ＶＰＣと、燃
料噴射量指令値ＱＦＩＮ、燃料圧送量指令値ＱＰＭＤと
を用いて、噴射圧力変動推定値ＤＰＤと圧送圧力変動推
定値ＤＰＵとを、ＤＰＤ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×ＱＦＩＮＣＤＰＵ＝（Ｋ／ＶＰＣ）×ＱＰＭＤとして算出する。なお、燃料噴射量指令値ＱＦＩＮＣは
別途ＥＣＵ２０により実行される燃料噴射量演算ルーチ
ン（図示せず）により、また燃料圧送量指令値ＱＰＭＤ
は別途ＥＣＵ２０により実行される燃料圧送量演算ルー
チン（図示せず）により、それぞれ機関回転数とアクセ
ル開度とに基づいて算出される。

【００４７】そして、ステップ５１９では、第１の異常
判定量ＤＰＤＪＣと第２の異常判定量ＤＰＵＪＣとが、
それぞれＤＰＤＪＣ＝ＤＰＤ−ＤＰＣ１２ＤＰＵＪＣ＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２１として算出される。

【００４８】更に、ステップ５２１とステップ５２３で
は、上記により算出した第１の異常判定量ＤＰＤＪＣと
予め定めた判定値Ｒ１とを、また第２の異常判定量ＤＰ
ＵＪＣと予め定めた判定値Ｒ２とを、それぞれ比較して
異常の有無を仮判定する。そして、本実施形態では両方
の仮判定で異常との判定がなされた場合、すなわちＤＰ
ＤＪＣ＞Ｒ１かつＤＰＵＪＣ＞Ｒ２であった場合にのみ
ステップ５２５に進み異常フラグＸＤの値を１（異常）
にセットし、他の場合はすべてステップ５２７に進み異
常フラグＸＤの値を０（正常）にセットしてルーチンを
終了する。

【００４９】本実施形態では、異常フラグＸＤの値が１
にセットされると、別途実行される図示しないルーチン
により運転席の警告灯が点灯され運転者に異常発生を報
知するようになっている。また、判定結果（フラグＸＤ
の値）をＥＣＵ２０のバックアップＲＡＭに格納し、将
来の点検修理に備えるようにしてもよい。次に、図６を
用いて本発明の異常判定の別の実施形態について説明す
る。

【００５０】図６は、圧力変動推定値の算出に用いた体
積弾性係数Ｋの値が実際の体積弾性係数の値と一致して
いる状態（すなわち、燃料噴射系統に洩れ等の異常がな
ければＤＰＤＪＣ＝ＤＰＵＪＣ＝０となる状態）で、コ
モンレールからの洩れが生じた場合の圧力変動の状態を
示す図２と同様な図である。図６において、実線Ｉはコ
モンレールからの洩れが生じた場合の圧力変動を、点線
ＩＩはコモンレールからの洩れがない場合の圧力変動を
示している。

【００５１】この場合、洩れが生じたために燃料噴射に
よる圧力降下幅が洩れがない場合に較べてｂだけ増加し
ており、圧力ＰＣ２も洩れがない場合に較べてｂだけ低
下している。また、燃料圧送中も洩れが生じているた
め、燃料圧送による圧力の上昇幅も洩れがない場合に較
べてｂだけ小さくなり、燃料圧送後の圧力ＰＣ１₁は洩
れがない場合に較べて２ｂだけ低下している。

【００５２】また、この場合の圧力変動推定値ＤＰＤ及
びＤＰＵは図６に示すように洩れがない場合（点線Ｉ
Ｉ）の圧力変動値と同一になる。このため、図６から第
１と第２の異常判定量は、それぞれＤＰＤＪＣ＝ＤＰＤ−ＤＰＣ１２＝ｂＤＰＵＪＣ＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２１＝ｂ（但しｂ＞
０）となる。

【００５３】一方、図３に示したようにコモンレールに
は洩れがないが、燃料の体積弾性係数Ｋが増大（図３、
点線ＩＩ）し、このためにＰＣ２の値がａだけ低下した
とする（図３参照）。この場合には、燃料噴射による圧
力降下と燃料圧送による圧力上昇とは共に増大するため
第１と第２の異常判定量は、それぞれＤＰＤＪＣ＝ＤＰＤ−ＤＰＣ１２Ｌ＝ＤＰＣ１２０−Ｄ
ＰＣ１２Ｌ＝ａＤＰＵＪＣ＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２１Ｌ＝ＤＰＣ２１０−Ｄ
ＰＣ２１Ｌ＝−ａとなる（但しａ＞０）。

【００５４】従って、図３のような体積弾性係数の変化
と、図６のような洩れとが同時に起きた場合には異常判
定量の変化は互いに加算され、ＤＰＤＪＣ＝ａ＋ｂＤＰＵＪＣ＝−ａ＋ｂとなる。このため、体積弾性係数変化と実際の洩れとが
同時に起きると、単に第１または第２の異常判定量の一
方のみを監視していたのでは、異常判定量の値の増大が
体積弾性係数の変化によるものか実際の洩れによるもの
かを判別することが困難となる。ところが、上式から判
るように体積弾性係数の変化の影響による第１と第２の
異常判定量の変化は互いに逆方向（逆の符号）で同一の
量となる。従って、第１と第２の異常判定量の和をとる
と、体積弾性係数変化の影響は相殺され、洩れによる異
常判定量の変化量のみを抽出することが可能となる。

【００５５】すなわち、ＤＰＤＪＣ＋ＤＰＵＪＣ＝２
ｂ、（ｂは洩れによる第１と第２の異常判定量の変化）
となるため、体積弾性係数の変化にかかわらず、ＤＰＤ
ＪＣ＋ＤＰＵＪＣの値がある範囲を越えて増大した場合
には燃料噴射系統に洩れが生じたと考えることができ
る。本実施形態では、この点に着目して第１と第２の異
常判定量の和、ＤＰＤＪＣ＋ＤＰＵＪＣの値を予め定め
た判定値Ｒ３（例えばＲ３＝Ｒ１＋Ｒ２）と比較するこ
とにより体積弾性係数の変化に影響されることなく正確
な異常判定を行う。

【００５６】図７は、本実施形態の異常判定動作を示す
フローチャートである。本異常判定動作はＥＣＵ２０に
より一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図７においてルーチンがスタートすると、ステップ７０
１から７１９では、第１の異常判定量ＤＰＤＪＣと第２
の異常判定量ＤＰＤＪＣとが算出される。ステップ７０
１からステップ７１９の操作は、図５ステップ５０１か
らステップ５１９の動作と同一であるため、ここでは説
明は省略する。

【００５７】上記により第１と第２の異常判定量ＤＰＤ
ＪＣ及びＤＰＵＪＣを算出後、ステップ７２１では両者
の和ＪＣ（＝ＤＰＤＪＣ＋ＤＰＵＪＣ）が算出される。
そして、ステップ７２３では、ＪＣの値が予め定めた判
定値Ｒ３（本実施形態では、Ｒ３＝Ｒ１＋Ｒ２）を越え
たか否かが判定され、ＪＣ＞Ｒ３の場合にはステップ７
２５で異常フラグＸＤの値を１（異常発生）にセット
し、ＪＣ≦Ｒ３の場合にはステップ７２７でフラグＸＤ
の値を０（正常）にセットしてルーチンを終了する。な
お、本実施形態においても図５の実施形態と同様、異常
フラグＸＤの値が１にセットされると、別途実行される
図示しないルーチンにより運転席の警告灯が点灯され運
転者に異常発生を報知するようになっている。また、判
定結果（フラグＸＤの値）をＥＣＵ２０のバックアップ
ＲＡＭに格納し、将来の点検修理に備えるようにしても
よい。図７の異常判定ルーチンを実行することにより、
燃料圧力の変化に伴う体積弾性係数の変動にかかわらず
燃料噴射系統の正確な異常判定を行うことが可能とな
る。

【００５８】ところで、図７の実施形態では第１の異常
判定量と第２の異常判定量との和に基づいて異常判定を
行うことにより、異常判定に対する体積弾性係数の変動
の影響を相殺しているが、逆に第１と第２の異常判定量
を用いて燃料噴射弁からの定常リーク燃料量や実際の体
積弾性係数の値を算出し、圧力変動推定値ＤＰＤ及びＤ
ＰＵの推定精度を向上させることも可能である。

【００５９】まず、燃料噴射弁からの定常リーク燃料に
ついて説明する。上記各実施形態では、洩れ等の異常が
ない場合には燃料噴射によるものを除けば、コモンレー
ルから流出する燃料量は０であることを仮定していた。
しかし、実際には正常な状態であっても燃料噴射弁の摺
動部クリアランスからは常時少量の燃料がリークしてお
り、この定常リーク燃料は図１に示したリターン配管１
９を通じて燃料タンク７に返戻されている。従って、実
際には圧力変動推定値ＤＰＤ、ＤＰＵを算出する際には
この定常リーク燃料量を考慮することにより圧力変動の
推定精度を向上させることが可能となる。ところが、定
常リーク燃料量は摺動部クリアランスの製品間のばらつ
きやクリアランスの経時的変化などにより一定値にはな
らない。このため、現在の定常リーク燃料量を正確に推
定することが必要となる。

【００６０】ところで、図６ではコモンレールに洩れが
生じた場合のコモンレール圧力変動の状態について説明
したが、燃料噴射弁からの定常リーク燃料がある場合に
もコモンレール圧力変動は図６と同様になる。このた
め、燃料噴射系統に異常がない場合には、図６の圧力変
動の実測値と推定値との誤差ｂは燃料噴射弁からの定常
リーク燃料のみによって生じることになる。本実施形態
では、他の方法で燃料噴射系統に異常がないことが確認
された状態で第１と第２の異常判定量から上記誤差ｂを
求め、圧力変動推定値の算出に用いる定常リーク燃料量
を修正する。

【００６１】今、燃料噴射期間（図２、ＰＤ）における
燃料噴射弁からの定常リーク燃料量の合計をＱＬとする
と、他に洩れがない状態では燃料噴射前後の圧力変動Ｄ
ＰＤは、ＤＰＤ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×（ＱＦＩＮＣ＋ＱＬ）となる。ここで、実際の定常リーク燃料量がＱＬから変
化して（ＱＬ＋ΔＱ）となっていた場合には燃料噴射前
後の実際の圧力変化ＤＰＣ１２はＤＰＣ１２＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×（ＱＦＩＮＣ＋ＱＬ＋
ΔＱ）となる。従って、定常リーク燃料量の変化のみによって
図６に示したようにＤＰＤとＤＰＣ１２との間にｂの誤
差が生じた場合には、ｂの値を用いてΔＱを算出するこ
とができる。

【００６２】すなわち、図６の場合では、ＤＰＤ−ＤＰ
Ｃ１２＝ｂとなるため上式から、（Ｋ／ＶＰＣ）×ΔＱ＝ｂとなり、ΔＱの値がが、ΔＱ＝ｂ×（ＶＰＣ／Ｋ）とし
て算出される。また、実際の運転においては、コモンレ
ール内の圧力変動の状態は体積弾性係数の変化や圧力の
脈動等により影響を受けるが、他に洩れがない状態では
前述のように、第１の異常判定量ＤＰＤＪＣと第２の異
常判定量ＤＰＵＪＣとの和は、体積弾性係数の変動や圧
力脈動の影響を受けず、常にＤＰＤＪＣ＋ＤＰＵＪＣ＝
２ｂとなる。このため、本実施形態では、燃料噴射に異
常がない状態で第１と第２の異常判定量を求め、これら
の和に基づいて圧力変動推定値算出に用いる燃料噴射弁
からのリーク燃料量を修正するようにしている。

【００６３】図８はリーク燃料量修正動作を説明するフ
ローチャートである。本修正動作は、ＥＣＵ２０により
一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。図８
においてルーチンがスタートすると、ステップ８０１で
は別途行われた異常判定により燃料噴射系統に異常が発
見されたか否かが異常フラグＸＤの値に基づいて判断さ
れ、燃料噴射系統に異常が生じている場合（ＸＤ＝１）
の場合にはステップ８０３以下を実行せずにそのままル
ーチンを終了する。また、異常が生じていない場合（Ｘ
Ｄ≠１）の場合には、ステップ８０３に進み第１の異常
判定量ＤＰＤＪＣと第２の異常判定量ＤＰＵＪＣとを算
出する。ステップ８０３では、図５ステップ５０１から
５１９と同一の方法でＤＰＤＪＣとＤＰＵＪＣとの値を
算出するが、ステップ８０３では噴射圧力変動推定値Ｄ
ＰＤと圧送圧力変動推定値ＤＰＵとは燃料噴射弁からの
リーク燃料量ＱＬを考慮して、ＤＰＤ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×（ＱＦＩＮＣ＋ＱＬ）ＤＰＵ＝（Ｋ／ＶＰＣ）×（ＱＰＭＤ−ＱＬ）として算出される点が相違している。

【００６４】次いで、ステップ８０５では算出されたＤ
ＰＤＪＣとＤＰＵＪＣとの値を用いて、リーク燃料量Ｑ
Ｌの変化による圧力変動誤差ｂが、ｂ＝（ＤＰＤＪＣ＋ＤＰＵＪＣ）／２として算出され、ステップ８０７では、このｂの値から
リーク燃料量の変化量ΔＱが、ΔＱ＝ｂ×（ＶＰＣ／
Ｋ）として算出される。

【００６５】また、ステップ８０９では、ステップ８０
３でＤＰＤとＤＰＵの算出に用いたリーク燃料量の値Ｑ
が上記により算出した変化量ΔＱを用いて修正され、修
正後のリーク燃料量がＱ＋ΔＱとして求められる。本ル
ーチンを実行することにより、圧力変動推定値ＤＰＤ、
ＤＰＵ算出に用いるリーク燃料量が実際の値と一致する
ように修正されるため、リーク燃料量の製品毎のばらつ
きや経時的変化が生じた場合でも燃料噴射系統の正確な
異常判定が可能となる。

【００６６】次に、第１と第２の異常判定量を用いた体
積弾性係数Ｋの修正について説明する。燃料噴射系統に
洩れがなく、圧力変動推定に用いたリーク燃料量ＱＬの
値も実際の値と一致している状態で体積弾性係数のみが
変化した場合を考える。この場合、例えば実際の体積弾
性係数が圧力変動推定値の計算に使用した値Ｋに対して
ΔＫだけ増大したために燃料噴射前後の圧力変動推定値
ＤＰＤが実測値ＤＰＣ１２よりａだけ低下したとすると
（図３参照）、ＤＰＣ１２の値はＤＰＣ１２＝−（（Ｋ＋ΔＫ）／ＶＰＣ）×（ＱＦＩＮ
Ｃ＋ＱＬ）となる。また、このときの噴射圧力変動推定値ＤＰＤの
値は、ＤＰＤ＝−（Ｋ／ＶＰＣ）×（ＱＦＩＮＣ＋ＱＬ）となる。

【００６７】一方、ａ＝ＤＰＤ−ＤＰＣ１２であるの
で、体積弾性係数変化量ΔＫは、 ΔＫ＝ａ×ＶＰＣ／（ＱＦＩＮＣ＋ＱＬ）として算出されることになる。また、前述したように、
燃料噴射系統に洩れがある状態で体積弾性係数が変化し
たような場合には、コモンレールの圧力変化状態は図３
の変動状態と図６の変動状態を重ね合わせた状態になる
ため、洩れによる圧力変動の変化量ｂ（図６）と体積弾
性係数変化による圧力変動の変化幅ａとを用いて第１の
異常判定量ＤＰＤＪＣと第２の異常判定量ＤＰＵＪＣと
は、ＤＰＤＪＣ＝ａ＋ｂＤＰＵＪＣ＝−ａ＋ｂとして表される。従って、体積弾性係数変化による圧力
変動推定誤差ａは、第１と第２の異常判定量を用いて、ａ＝（ＤＰＤＪＣ−ＤＰＵＪＣ）／２として表される。すなわち、第１と第２との異常判定量
の差をとることにより、他の影響を排除して体積弾性係
数の変化による圧力変動推定誤差ａのみを抽出すること
が可能となる。

【００６８】本実施形態では、第１と第２の異常判定量
を算出し、これらの差から体積弾性係数の変化による誤
差ａを抽出する。そして、ａの値から体積弾性係数の変
化量ΔＫを算出し、圧力変動推定計算に用いる体積弾性
係数を修正するようにしている。図９は上記の体積弾性
係数修正動作を説明するフローチャートである。本修正
動作は、ＥＣＵ２０により一定時間毎に実行されるルー
チンにより行われる。

【００６９】図９においてルーチンがスタートすると、
ステップ９０１では第１の異常判定量ＤＰＤＪＣと第２
の異常判定量ＤＰＵＪＣとが算出される。ステップ９０
１では、図８ステップ８０３と同一の方法でＤＰＤＪＣ
とＤＰＵＪＣとの値を算出する。次いで、ステップ９０
３では算出されたＤＰＤＪＣとＤＰＵＪＣとの値を用い
て、体積弾性係数Ｋの変化による圧力変動誤差ａが、ａ＝（ＤＰＤＪＣ−ＤＰＵＪＣ）／２として算出され、ステップ９０５では、このａの値から
体積弾性係数の変化量ΔＫが、ΔＫ＝ａ×ＶＰＣ／（Ｑ
ＦＩＮＣ＋ＱＬ）として算出される。

【００７０】また、ステップ９０７では、ステップ９０
１でＤＰＤとＤＰＵの算出に用いた体積弾性係数の値Ｋ
が上記により算出した変化量ΔＫを用いて修正され、修
正後の体積弾性係数がＫ＋ΔＫとして求められる。本ル
ーチンを実行することにより、圧力変動推定値ＤＰＤ、
ＤＰＵ算出に用いる体積弾性係数の値が実際の値と一致
するように修正されるため、燃料圧力変動などにより体
積弾性係数の値が変化したような場合でも燃料噴射系統
の異常を正確に判定することが可能となる。

【００７１】

【発明の効果】各請求項記載の発明によれば、燃料圧力
の変化により燃料の体積弾性係数が変化した場合や、蓄
圧室内の燃料圧力が燃料噴射により比較的大きく脈動す
るような場合にも燃料噴射系統の異常の有無を正確に判
定することができるという共通の効果を奏する。

【００７２】更に、請求項５に記載の発明によれば、圧
力変動推定値の算出に用いる体積弾性係数の値を、実際
の燃料の体積弾性係数の値に一致するように修正するこ
とが可能となるため、上記共通の効果に加えて更に異常
判定精度が向上するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射装置の一実施形態の構成概略
を説明する図である。

【図２】本発明の燃料噴射系統の異常検出原理を説明す
る図である。

【図３】体積弾性係数の変化によるコモンレール内圧力
変動状態の変化を説明するタイミング図である。

【図４】燃料噴射前後の圧力脈動によるコモンレール内
圧力変動状態の変化を説明するタイミング図である。

【図５】本発明の異常判定動作の一実施形態を説明する
フローチャートである。

【図６】燃料噴射系統に異常がある場合のコモンレール
内圧力変動状態の変化を説明するタイミング図である。

【図７】本発明の異常判定動作の他の実施形態を説明す
るフローチャートである。

【図８】燃料噴射弁からの定常リーク燃料量の修正動作
を説明するフローチャートである。

【図９】燃料の体積弾性係数の値の修正動作を説明する
フローチャートである。

【符号の説明】

１…燃料噴射弁３…蓄圧室（コモンレール）５…燃料噴射ポンプ１０…内燃機関２０…制御回路（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｍ 63/00 Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に所定のタイミングで燃料を噴
射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に接続され、加圧燃料を貯留する蓄圧室
と、該蓄圧室内の燃料圧力が所定値になるように所定のタイ
ミングで蓄圧室に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記蓄圧室内の実際の燃料圧力を検出する圧力検出手段
と、前記圧力検出手段により検出された蓄圧室内の燃料圧力
から、前記燃料噴射弁からの燃料噴射前後の蓄圧室内燃
料圧力変動の実測値を検出する噴射圧力変動実測手段
と、前記燃料噴射弁への燃料噴射量指令値と燃料の体積弾性
係数とに基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴射前後
の前記蓄圧室内の燃料圧力変動推定値を算出する噴射圧
力変動推定手段と、前記燃料噴射前後の蓄圧室内燃料圧力変動の前記実測値
と前記推定値とから、第１の異常判定量を算出する第１
の異常判定量算出手段と、前記圧力検出手段により検出された前記蓄圧室内の燃料
圧力から、前記燃料ポンプからの燃料圧送前後の蓄圧室
内の燃料圧力変動の実測値を検出する圧送圧力変動実測
手段と、前記燃料ポンプへの燃料圧送量指令値と燃料の体積弾性
係数とに基づいて、前記燃料ポンプからの燃料圧送前後
の前記蓄圧室内の燃料圧力変動推定値を算出する圧送圧
力変動推定手段と、前記燃料圧送前後の蓄圧室内燃料圧力変動の前記実測値
と前記推定値とから、第２の異常判定量を算出する第２
の異常判定量算出手段と、前記第１の異常判定量と前記第２の異常判定量との両方
に基づいて、燃料噴射系統の異常の有無を判定する異常
判定手段と、を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】前記第１の異常判定量は、前記燃料噴射
前後の蓄圧室内燃料圧力変動の前記推定値と前記実測値
との偏差であり、前記第２の異常判定量は、前記燃料圧
送前後の蓄圧室内燃料圧力変動の前記推定値と前記実測
値との偏差である請求項１に記載の内燃機関の制御装
置。
【請求項３】前記異常判定手段は、前記第１の異常判定量を予め定めた第１の基準値と比較
することにより燃料噴射系統の異常の有無を判定する第
１の仮判定手段と、前記第２の異常判定量を予め定めた第２の基準値と比較
することにより燃料噴射系統の異常の有無を判定する第
２の仮判定手段と、前記第１と第２との仮判定手段の両方が燃料噴射系統に
異常が生じたと判定した場合にのみ燃料噴射系統に異常
が生じたと判定する第３の異常判定手段と、を備えた請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制
御装置。
【請求項４】前記異常判定手段は、前記第１の異常判
定量と前記第２の異常判定量との和の値を予め定めた判
定値と比較することにより燃料噴射系統の異常の有無を
判定する、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】更に、前記第１の異常判定量と前記第２
の異常判定量との差の値に基づいて燃料の体積弾性係数
を算出する体積弾性係数算出手段を備えた請求項２に記
載の内燃機関の制御装置。