JP4193302B2 - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧室に蓄えられた高圧燃料を燃料噴射弁からディーゼル機関に噴射する蓄圧式燃料噴射装置に関し、特に燃料系統の異常検出方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来公知の蓄圧式燃料噴射装置は、燃料供給ポンプから圧送される燃料を蓄圧室に高圧状態で蓄え、その蓄圧室内の高圧燃料をディーゼル機関の各気筒毎に取り付けられた燃料噴射弁より噴射するシステムである。このシステムでは、蓄圧室内の燃料圧力が目標値となるように、燃料供給ポンプからの燃料吐出量をフィードバック制御している。従って、例えば燃料系統に燃料洩れが発生して蓄圧室の燃料圧力が低下しても、燃料供給ポンプの燃料吐出量が増加して蓄圧室内の燃料圧力を目標値に維持しようとするため、燃料洩れが続いてしまうという不具合が生じる。
【０００３】
そこで、燃料洩れ等の異常を検出する異常検出手段を備えた従来技術として、特開平１０−２９９５５７号公報に開示された内燃機関の燃料噴射装置がある。
この燃料噴射装置では、燃料噴射弁からの燃料噴射前後の蓄圧室内の燃料圧力変動の推定値と実測値との偏差、若しくは燃料供給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推定値と実測値との偏差に基づいて燃料噴射系統の異常を検出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の異常検出手段によって燃料洩れを検出するためには、燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングと燃料供給ポンプからの燃料圧送タイミングとが重複しないことが条件となる。つまり、燃料噴射と燃料圧送とのタイミングが重複する時、あるいは近い時は、例えば燃料噴射前後の蓄圧室内の燃料圧力変動の推定値と実測値との偏差に基づいて異常を検出する場合には、燃料供給ポンプによる圧送の影響によって蓄圧室内の圧力が大きく変動するため、正確に燃料洩れを判定することができない。
【０００５】
このため、上記の異常検出手段は、エンジン気筒数（噴射回数）が少なく、且つポンプ圧送回数と同一の場合、例えば４噴射／４圧送のシステムであれば、１回の燃料圧送に対し１回の燃料噴射が行われるため、燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとを重複しないように構成できるが、エンジン気筒数が多い場合、あるいはエンジン気筒数とポンプ圧送回数とが異なる場合、例えば６噴射／４圧送のシステムでは、１回の燃料圧送に対し１．５回の燃料噴射が行われるため、燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとが重複する場合が生じる。
このように、上記の異常検出手段では、エンジン気筒数とポンプ圧送回数との関係から、特定のエンジンにしか適用できないという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、エンジン気筒数（噴射回数）とポンプ圧送回数に左右されることなく、各種のエンジンに対し燃料洩れ等の異常判定を実行できる蓄圧式燃料噴射装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
内燃機関の燃焼１行程の間に行われる燃料供給ポンプの圧送回数と燃料噴射弁の噴射回数との約分値、またはその約分値を整数倍した値で決まる圧送回数と噴射回数とを１グループとした区間を判定期間として設定し、異常有無判定手段は、前記判定期間において燃料系統の異常の有無を判定することを特徴とする。
この構成では、判定期間に含まれる燃料供給ポンプからの吐出量と燃料噴射弁からの噴射量を１つのグループとして異常の有無を判定するため、燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとが重複する場合でも、より正確に燃料系統の異常の有無を判定することができる。
なお、燃料系統とは、燃料流通経路の全体であり、燃料供給ポンプ、蓄圧室、燃料噴射弁、及び燃料配管を含むものである。
【０００７】
また、前記判定期間に含まれる目標噴射量、リーク量、圧力変化相当量の各合計を放出燃料量とした時に、異常有無判定手段は、前記判定期間に含まれる吐出量の合計と、放出燃料量との収支バランスに基づいて燃料系統の異常の有無を判定することを特徴とする。この場合、判定期間に含まれる吐出量の合計と放出燃料量との収支がバランスしていれば、異常無しと判断することができ、判定期間に含まれる吐出量の合計と放出燃料量との収支がくずれていれば、燃料洩れ等の異常有りと判断することができる。
【０００８】
（請求項２の手段）
請求項１に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
異常有無判定手段で異常有りと判定された場合に、燃料供給ポンプの吐出量を制限するポンプ吐出量制限運転を行うポンプ制御手段と、ポンプ吐出量制限運転が行われている間に蓄圧室から放出される燃料量を算出し、その算出燃料量に基づいて燃料系統に燃料洩れが発生しているか否かを判定する燃料洩れ判定手段とを備え、
内燃機関の燃焼１行程の間に行われる燃料供給ポンプの圧送回数と燃料噴射弁の噴射回数との約分値、またはその約分値を整数倍した値で決まる圧送回数と噴射回数とを１グループとした区間をポンプ制御期間として設定し、ポンプ制御手段は、ポンプ制御期間内において燃料供給ポンプの吐出量を制限していることを特徴とする。
この場合、燃料供給ポンプの吐出量を制限することにより、発生した異常の要因が燃料供給ポンプに関係しているか否かを判断することができる。
【０００９】
（請求項３の手段）
請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
燃料洩れ判定手段は、ポンプ吐出量制限運転が行われている間に蓄圧室から放出される燃料量（算出燃料量）を判定値と比較し、算出燃料量が判定値より大きい時に、燃料系統に燃料洩れが発生していると判定することを特徴とする。
燃料系統に燃料洩れが発生している場合と、燃料洩れが発生していない場合（正常な場合）とでは、ポンプ吐出量制限運転が行われている間に蓄圧室から放出される燃料量が異なるため、例えば正常時に蓄圧室から放出される燃料量を基準として判定値を設定し、その判定値より前記算出燃料量の方が大きければ、燃料洩れが発生していると判断できる。
【００１０】
（請求項４、５の手段）
燃料供給ポンプの圧送タイミング、及び燃料噴射弁の噴射タイミングが内燃機関の回転角に同期していることから、内燃機関の燃焼１行程の間に行われる燃料供給ポンプの圧送回数と燃料噴射弁の噴射回数との約分値、またはその約分値を整数倍した値で決まる圧送回数と噴射回数とを１グループとした区間（即ち、判定期間及びポンプ制御期間）は、内燃機関の回転数に同期して得られる。
【００１１】
（請求項６の手段）
請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
ポンプ制御手段は、ポンプ制御期間内において燃料供給ポンプの吐出停止を行うことを特徴とする。
この場合、燃料供給ポンプを燃料洩れの要因から排除できるため、より正確に燃料洩れを判定することができる。
【００１２】
（請求項７の手段）
請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
ポンプ制御手段は、ポンプ制御期間内において燃料供給ポンプの吐出量を任意量に固定することを特徴とする。
この場合、燃料供給ポンプの作動を停止することなく、ポンプ吐出量を任意量に固定することにより、燃料洩れの判定を行う場合でも、蓄圧室の燃料圧力を目標値に維持できる。
【００１３】
（請求項８の手段）
請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
ポンプ制御手段は、ポンプ吐出量制限運転と通常運転とを所定期間繰り返し行い、そのポンプ吐出量制限運転と通常運転とを切り替えるタイミングは、内燃機関の回転数、蓄圧室内の目標燃料圧力、燃料噴射弁の目標噴射量のうち、少なくとも１つをパラメータとして、運転域毎に可変制御することを特徴とする。
例えば、内燃機関の回転数が高くなる、つまり高速運転になるほど、蓄圧室の圧力要求値（目標値）は高くなり、噴射量も多くなる。この場合、ポンプ吐出量制限運転と通常運転とを繰り返すサイクルが短いと、蓄圧室の燃料圧力を目標値に昇圧できなくなる可能性がある。そこで、ポンプ吐出量制限運転と通常運転とを切り替えるタイミングを運転域毎に可変制御して、例えば高速運転になるほどポンプ吐出量制限運転を行うサイクルを長く設定することにより、蓄圧室の燃料圧力を目標値に維持することができる。
【００１４】
（請求項９の手段）
請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
燃料洩れ判定手段は、ポンプ吐出量制限運転が行われている間に蓄圧室から放出される燃料量を算出する放出燃料量算出手段を有し、この放出燃料量算出手段は、蓄圧室から放出される燃料量を、ポンプ制御期間前後の蓄圧室内の燃料圧力変化量を燃料量に換算して算出することを特徴とする。
【００１５】
（請求項１０の手段）
請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
ポンプ制御手段は、ポンプ制御期間中に内燃機関の加速要求が検出された時に、直ちにポンプ吐出量制限運転を中止することを特徴とする。これにより、加速要求に対応して燃料供給ポンプからの圧送を行うことができる。
【００１６】
（請求項１１の手段）
請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
ポンプ制御手段は、ポンプ制御期間中に内燃機関の加速要求が検出された時に、燃料洩れ判定手段の判定処理が終了するまで加速要求を遅延させることを特徴とする。これにより、燃料洩れ判定手段の判定処理と、加速要求に対する内燃機関の加速操作とが同時に行われることを回避できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の蓄圧式燃料噴射装置のシステム構成図である。
本実施例の蓄圧式燃料噴射装置１は、６気筒のディーゼルエンジン２（以下エンジン２と呼ぶ）に適用されるもので、図１に示すように、燃料タンク３から燃料を汲み上げるフィードポンプ４と、このフィードポンプ４により汲み上げられた燃料を加圧して吐出する燃料供給ポンプ５と、この燃料供給ポンプ５より吐出された高圧燃料を蓄圧するコモンレール６（本発明の蓄圧室）と、このコモンレール６より高圧パイプ７を介して供給される高圧燃料をエンジン２の気筒内に噴射する燃料噴射弁８と、各種センサ（後述する）で検出される情報に基づいて本システムの作動を制御する電子制御装置（以下ＥＣＵ９と呼ぶ）とを備える。
【００１８】
燃料供給ポンプ５は、図示しない吸入通路を開閉する電磁弁５ａを内蔵し、この電磁弁５ａの閉弁開始時期によって燃料吐出量を決定している。この燃料供給ポンプ５は、２系統の吐出経路を有するタンデムタイプで、各吐出経路に対応する２個の電磁弁５ａによりコモンレール６への吐出量を２系統で制御している（図２参照）。
燃料噴射弁８は、圧力制御室（図示しない）に通じる低圧通路を開閉する電磁弁８ａを内蔵し、この電磁弁８ａの開閉動作によって噴射量及び噴射時期を決定している。この燃料噴射弁８は、エンジン２の各気筒毎に取り付けられ、＃１−＃２−＃３−＃４−＃５−＃６気筒の順序で燃料噴射を行う。
【００１９】
ＥＣＵ９に情報を与える各種センサは、エンジン２の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ１０（これは燃料供給ポンプ５に内蔵される場合もある）、アクセルペダル１１の踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１２、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温センサ１３、コモンレール６内の圧力を検出する圧力センサ１４、及び燃料噴射弁８から低圧経路へ戻るリターン燃料の温度を検出する燃料温度センサ１５がある。その他に、エンジン負荷センサ、噴射時期センサ、吸気圧力センサ、吸気温度センサ等を使用しても良い。
【００２０】
ＥＣＵ９は、燃料供給ポンプ５からコモンレール６へ圧送されるポンプ吐出量、燃料噴射弁８からエンジン２の気筒内へ噴射する噴射量及び噴射時期を演算し、その演算結果に従って燃料供給ポンプ５に内蔵される電磁弁５ａ、及び燃料噴射弁８に内蔵される電磁弁８ａの作動を電子制御する。なお、燃料供給ポンプ５の吐出量、燃料噴射弁８の噴射量及び噴射時期に係わる制御方法は、従来より周知であり、ここでの説明は省略する。
このＥＣＵ９は、燃料系統の異常（例えば燃料洩れやポンプ故障等）を検出する異常検出手段としての機能を有している。但し、燃料系統とは、フィードポンプ４によって燃料タンク３から汲み上げられた燃料が燃料噴射弁８より噴射されるまでの燃料流通経路全体（つまり、フィードポンプ４、燃料供給ポンプ５、コモンレール６、燃料噴射弁８、及び高圧パイプ７を含む燃料配管）を言う。
【００２１】
次に、ＥＣＵ９の異常検出手段について説明する。
まず、異常検出手段の全体構成について図３を用いて説明する。
ＥＣＵ９の異常検出手段は、エンジン２の燃焼１行程（７２０°ＣＡ）の間に行われる燃料噴射弁８の噴射回数（６回）と燃料供給ポンプ５の圧送回数（４回）との約分値（３噴射／２圧送）を１グループとした区間（３６０°ＣＡ）を異常検出の判定区間として実行される。
この異常検出手段は、定期的（３６０°ＣＡ毎）に燃料洩れを管理する燃料洩れ量計算手段１６と、この燃料洩れ量計算手段１６で算出された燃料洩れ量を判定値と比較して異常の有無を判定する異常仮判定手段１７と、この判定手段で「異常有り（異常仮判定）」と判定された場合に、真に燃料洩れが発生しているか否かを判定する異常本判定手段１８と、この異常本判定手段１８の処理時間を計測する異常本判定時間計算手段１９と、燃料供給ポンプ５のポンプ吐出量を制限するポンプ圧送制限制御手段２０とで構成される。
【００２２】
続いて、上述した異常検出手段の各構成（手段）を図４に示す制御ブロック図を用いて詳細に説明する。
（１）燃料洩れ量計算手段１６
各種センサより与えられるエンジン２の各種情報から、その運転時のポンプ吐出量：Qpump 、燃料噴射量：Qtotal、予定リーク量：Qinj、コモンレール６の内圧変化相当量：Qpc を算出し、以下の式により燃料洩れ量：Qleak を計算する。
Qleak ＝Qpump −（Qtotal＋Qinj＋Qpc ）
但し、本実施例では、４サイクル、６気筒エンジン２の１回転（３６０°ＣＡ）を異常検出処理の判定区間としているため、上記各計算の詳細は以下の通りとなる。
【００２３】
ａ）ポンプ吐出量：Qpump
エンジン１回転で２回圧送されるため、Qpump は２圧送分のポンプ吐出量合計となる。ポンプ吐出量の計算は、燃料供給ポンプ５内のプランジャ断面積と、その時のプランジャストローク（吸入行程巾）との積からポンプ吐出損失量を引いた値となる。
ｂ）燃料噴射量：Qtotal
エンジン１回転で３回噴射が行われるため、３噴射分の噴射指令値（目標噴射量）の合計となる。
【００２４】
ｃ）予定リーク量：Qinj
この予定リーク量は、エンジン１回転相当時間に６本の燃料噴射弁８から発生するリーク量の合計で、定常的にリークが発生する静リーク量と、燃料噴射弁８の駆動時に発生する動リーク量（スイッチングリーク）との合計となる。
静リーク量は、３６０°ＣＡ間における６本の燃料噴射弁８からのリーク量の合計で、コモンレール圧、燃料温度、エンジン回転数の少なくとも１つから決まるインジェクタ静リーク特性の実験式より求めることができる。
動リーク量は、燃料噴射弁８のスイッチング時間、コモンレール圧、燃料温度の少なくとも１つから決まるインジェクタ動リーク特性の実験式より求めることができる。
ｄ）コモンレール６の内圧変化相当量：Qpc
このコモンレール６の内圧変化相当量は、エンジン１回転におけるコモンレール６の内圧力変化分を、コモンレール６の内容積と体積弾性係数より燃料量の変化分に変換した値である。
【００２５】
ここで、燃料洩れ量計算の原理を図５を用いて説明する。
燃料洩れが無い場合は、ポンプ吐出量計算値と前記（燃料噴射量＋予定リーク量＋コモンレール６の内圧変化相当量）とが同等となり、図５（ａ）に示すように、コモンレール６内の燃料量の収支はバランスがとれている。
しかし、燃料洩れが発生すると、目標とするコモンレール圧を維持するために、洩れた量だけ燃料供給ポンプ５がフィードバックして増量するため、図５（ｂ）に示すように、ポンプ吐出量計算値は増加する。これに対し、（燃料噴射量＋予定リーク量＋コモンレール６の内圧変化相当量）は変化していないため、その偏差分｛ポンプ吐出量−（燃料噴射量＋予定リーク量＋コモンレール６の内圧変化相当量）｝が燃料洩れ量Qleak として計算される。
【００２６】
上記の燃料洩れ量を計算する時の処理手順を図６に示す制御フローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは３６０°ＣＡ毎に実行される。
まず、ステップ１０１で燃料洩れ判定フラグfleak の状態を判定する。ここで、fleak がセット（fleak ＝１）されていれば、すでに判定済みとして本ルーチンを終了する。
同様に、ステップ１０２でポンプ故障判定フラグfpump がセット（fpump ＝１）されている時、及びステップ１０３で異常仮判定フラグfleakbがセット（fleakb＝１）されている時は、すでに判定済みとして本ルーチンを終了する。
判定済みでない場合、つまりfpump 及びfleakbが共にセットされていない時は、ステップ１０４〜１０７にてポンプ吐出量Qpump 、燃料噴射量Qtotal、予定リーク量Qinj、コモンレール６の内圧変化相当の燃料量Qpc を計算し、ステップ１０８にて燃料洩れ量Qleak を計算する。
【００２７】
（２）異常仮判定手段１７（本発明の異常有無判定手段）
異常仮判定手段１７では、図４中に示すように、前記の燃料洩れ量計算手段１６にて求めた燃料洩れ量Qleak を仮判定値と比較し、Qleak ＞仮判定値の関係、つまり仮判定値以上に燃料洩れ量Qleak が大きい時は、異常仮判定フラグfleakbをセット（fleakb＝１）する。
なお、前記仮判定値は、システム構成品の公差、組付公差等を考慮した誤判定しない値に設定する（図７参照）。
【００２８】
ここで、異常仮判定手段１７の処理手順を図８に示す制御フローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは３６０°ＣＡ毎に実行される。
まず、ステップ２０１、２０２にて燃料洩れ判定フラグfleak 並びにポンプ故障判定フラグfpump の状態を判定し、何方かのフラグがセットされて判定済みであれば、本ルーチンを終了する。
判定済みでない場合、つまりfleak 及びfpump が共にセットされていない時は、ステップ２０３にて異常仮判定フラグfleakbの状態を判定する。
fleakbがセット（fleakb＝１）されていない時は、ステップ２０４に移行し、燃料洩れ量Qleak を過去４回のデータとの平均値として算出し、Qleak のばらつきを抑制する。
【００２９】
ステップ２０３にてfleakbがセットされている時は、ステップ２０５へ移行し、Qleak の新たな平均値計算は行われない。
ステップ２０５では、燃料洩れ量Qleak を仮判定値（本実施例では１００mm³/ 360°CA）と比較する。
ステップ２０５にて燃料洩れ量Qleak より仮判定値の方が大きい時は、ステップ２０６で異常仮判定フラグfleakbの状態を判定し、fleakbがセットされている時は、ステップ２０７にてfleakbをリセット（fleakb＝０）する。
ステップ２０５にて燃料洩れ量Qleak が仮判定値より大きい時は、ステップ２０８で異常仮判定フラグfleakbの状態を判定し、fleakbがセットされていない時は、ステップ２０９にてfleakbをセット（fleakb＝１）する。
【００３０】
（３）ポンプ圧送制限制御手段２０（本発明のポンプ制御手段）
ポンプ圧送制限制御手段２０は、図４中に示すように、前記の異常仮判定手段１７にて判定された異常仮判定フラグfleakbの結果を基に、燃料供給ポンプ５の駆動制御を切り替える。
異常仮判定手段１７にてfleakbがセットされた場合、つまり「燃料洩れ等の異常有り」と判定された場合は、ポンプ圧送制限制御を開始する。
異常仮判定手段１７にてfleakbがセットされていない場合、つまり「燃料洩れ等の異常無し」と判定された場合は、燃料供給ポンプ５に対して、コモンレール圧を目標値に維持する通常のフィードバック制御を続ける。この制御をシーケンシャルなタイムチャートで示すと、図９の通りとなる。
なお、燃料供給ポンプ５の吐出量は、吸入する燃料量に比例し、その吸入燃料量は、図１０に示すように、プランジャ５ｂを上下させるポンプカム軸のどのタイミング（軸角度）で電磁弁５ａ（開弁タイミングは固定）を閉弁させるかで決定する。この電磁弁５ａの開いているカム軸角度（ポンプ吸入角）ＴＦＥをコントロールして吐出量を制御する。
【００３１】
ここで、ポンプ圧送制限制御手段２０の処理手順を図１１に示す制御フローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは１８０°ＣＡ毎に実行される。
まず、ステップ３０１にて異常仮判定フラグfleakbの状態を判定する。fleakbがセットされていなければ「仮判定無し」と判断し、ステップ３０２にて通常のポンプ吸入角ＴＦＥを計算して本ルーチンを終了する。
fleakbがセットされていれば、「異常仮判定済み」と判断してステップ３０３に移行する。
【００３２】
ステップ３０３ではポンプ圧送制限区間判別カウンタCPUMP の状態を判定する。CPUMP がゼロ以外（CPUMP ≠０）の時は、前記同様ステップ３０２にて通常処理を行い、本ルーチンを終了する。
ポンプ圧送制限区間判別カウンタCPUMP は、７２０°ＣＡ毎にインクリメントされるカウンタである（図１２中ステップ４０５〜４１４参照／詳細は後述する）。
ステップ３０３にてCPUMP ＝０の時は、ステップ３０４、３０５にて気筒判別カウンタCCYLN の状態を判定する。この気筒判別カウンタCCYLN は、６気筒エンジンであるため、１２０°ＣＡ毎にインクリメントされるカウンタである（図１２中ステップ４０１〜４０４参照）。
【００３３】
ステップ３０４、３０５にてCCYLN ＝１並びにCCYLN ＝3 の時（図２中ポンプ制御タイミングＡ点、Ｂ点）は、ステップ３０６にてポンプ吸入角ＴＦＥをＴＦＥ＝０deg として、燃料供給ポンプ５に対し吸入停止を指示する。
ステップ３０４、３０５にて上記タイミングでなければ、前記同様ステップ３０２にて通常処理を行い、本ルーチンを終了する。
以上のポンプ制御により、図２に示すように、Ａ〜Ｃ区間の３６０°ＣＡ間で吸入制御され、Ｂ〜Ｄ区間の３６０°ＣＡ間で燃料圧送が停止される。
これを繰り返し行うと、図９中に示すポンプ吸入角ＴＦＥの様な挙動で燃料供給ポンプ５の作動が制限制御される。なお、定期的に通常制御を行うことにより、コモンレール圧を維持することができる。
【００３４】
次に、前述の気筒判別カウンタCCYLN 並びにポンプ圧送制限区間判別カウンタCPUMP の詳細を図１２に示す制御フローチャートを用いて説明する。本ルーチンは１２０°ＣＡ毎に実行される。
１２０°ＣＡの判別は、ステップ４０１にて各気筒圧縮ＴＤＣに対し、ＡＴＤＣ３０°ＣＡか否かで判定する。ステップ４０１にてＡＴＤＣ３０°ＣＡのタイミングの時は、ステップ４０２に移行し、＃６気筒を判定する。ここで＃６気筒であれば、ステップ４０３にてCCYLN をクリア（CCYLN ＝０）し、＃６気筒でなければ、ステップ４０４にてCCYLN をインクリメントする。
この操作により、＃６気筒でCCYLN をクリアした後、７２０°ＣＡ間で０〜５に１２０°ＣＡ毎カウントアップする。
【００３５】
続いて、ステップ４０５にてCCYLN ＝０を判定し、CCYLN ≠０の時は、本ルーチンを終了する。
次に、ステップ４０６〜４１１にて、ポンプ圧送制御モードPUMPMOD を設定する。なお、ステップ４０６以降は７２０°ＣＡ毎に実行される。
本実施例では、エンジン回転数が高くなるに従って、ポンプ圧送制限サイクルを長くしている。これは、高速運転ほど、コモンレール圧の要求値が高くなり、噴射量も多くなるため、ポンプ圧送制限サイクルが短いと、コモンレール圧を目標値に昇圧できなくなってしまうためである。
【００３６】
ステップ４０６〜４１１により、エンジン回転数ＮＥから以下のモードに設定する。
ＮＥ＜１０００rpm →PUMPMOD ＝０
１０００≦ＮＥ＜３０００rpm →PUMPMOD ＝１
ＮＥ≧３０００rpm →PUMPMOD ＝２
次に、ステップ４１２にてポンプ圧送制限区間判別カウンタCPUMP と前記PUMPMOD とを比較し、CPUMP ＜PUMPMOD の時は、ステップ４１３にてCPUMP をインクリメントし、CPUMP ≧PUMPMOD の時は、ステップ４１４にてCPUMP をクリア（CPUMP ＝０）する。
【００３７】
このステップ４１２〜４１４の操作で、ポンプ圧送制限サイクルを以下のように設定する。
PUMPMOD ＝０の時→７２０°ＣＡ（機関２回転）
PUMPMOD ＝１の時→１４４０°ＣＡ（機関４回転）
PUMPMOD ＝２の時→２１６０°ＣＡ（機関６回転）
なお、燃料供給ポンプ５の圧送停止期間は、ポンプ圧送制限サイクル間の３６０°ＣＡ区間である。
以上のポンプ圧送制限制御の挙動を図１３のタイムチャートに示す。
【００３８】
（４）異常本判定手段１８（本発明の燃料洩れ判定手段）
異常本判定手段１８は、図４中に示すように、異常仮判定手段１７にて異常仮判定フラグfleakbがセット（fleakb＝１）された時に、前記（３）で説明したポンプ圧送制限制御手段２０に連動して行われる。具体的には、ポンプ圧送制限時の噴射並びに燃料噴射弁８からのリークによるコモンレール圧降下量から燃料量Qdown に変換し、その燃料量Qdown を所定の本判定値と比較判定する。ここで、Qdown ＞本判定値の時は、「燃料洩れ」と判定し、Qdown ＜本判定値の状態が所定時間続いた時は、ポンプ吸入不良等による「ポンプ故障」と判定する。
【００３９】
ここで、ポンプ吸入不良が発生した場合の現象について説明する。
ポンプ吸入不良を起こした場合、たとえ燃料洩れが発生していなくても、燃料供給ポンプ５は吐出量増加側にフィードバック制御するため、ポンプ吸入角ＴＦＥが増加して、ポンプ吐出量計算値Qpump は増加する。その結果、図５（ｂ）に示す燃料洩れ有りの条件と同様のことが起こり、異常仮判定（fleakb＝１）してしまう。
よって「燃料洩れ」と「ポンプ故障」とを区別するため、ポンプ制御の要因を排除（ポンプ圧送制限制御）して、本判定する必要がある。
【００４０】
次に、異常本判定手段１８におけるコモンレール圧降下量の取込みまでの方法を図２のタイムチャートで説明する。
前記ポンプ圧送制限制御手段２０により、図２中Ｂ〜Ｄの３６０°ＣＡ間のポンプ圧送が停止され、その間の３回の噴射（本実施例では＃４、＃５、＃６気筒）によるコモンレール圧降下と、６本分の燃料噴射弁８の静的リーク量と、噴射に伴う３本分の動的リーク量によるコモンレール圧降下量（図２中ΔNPC ）を、各気筒のＡＴＤＣ３０°ＣＡに設定されたコモンレール圧NPC 取込みより計測する（図２中Ｂ点NPC −Ｄ点NPC ）。
【００４１】
次に、異常本判定手段１８の処理手順を図１４に示す制御フローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは３６０°ＣＡ毎に実行される。
まず、ステップ５０１、５０２にて、燃料洩れ判定フラグfleak 並びにポンプ故障判定フラグfpump の状態を判定し、何方かのフラグがセットされて判定済みであれば、本ルーチンを終了する。
fleak 及びfpump がセットされていない時は、ステップ５０３にて異常仮判定フラグfleakbの状態を判定する。ここで、fleakbがセットされている時は、ステップ５０４、５０５にてポンプ圧送制限区間判別カウンタCPUMP 並びに気筒判別カウンタCCYLN の数値を判定し、CPUMP 及びCCYLN がゼロの時、つまり、ポンプ圧送制限区間終了ポイント（図２中Ｄ点）を判別してステップ５０６へ移行する。ここで、CPUMP ≠０並びにCCYLN ≠０の時は、異常本判定タイミングでないと判断し、本ルーチンを終了する。
【００４２】
ステップ５０６では、異常本判定経過時間カウンタCLEAK （詳細は後述する）が所定値以上（本実施例では５sec ）か判定し、所定値以内であればステップ５０７にて、ポンプ圧送制限区間でのコモンレール圧降下量DLNPC を計算する。このDLNPC は、図２中のＢ点〜Ｄ点間の圧力降下量ΔNPC のことである。
続いて、ステップ５０８にてDLNPC を燃料量の変化分相当量Qdown に以下の式で変換し、ステップ５０９にて過去４回のDLNPC と平均化する。
Qdown ＝DLNPC ×（高圧部容積／体積弾性係数）
高圧部容積＝コモレール容積＋高圧パイプ容積
【００４３】
続いて、ステップ５１０にてポンプ圧送制限区間３６０°ＣＡ内の燃料噴射弁８への噴射指令値（３噴射分）Qfin３６０を算出する（図２中の＃４、＃５、＃６気筒噴射指令値の合計）。
続いて、ステップ５１１にて、上記と同区間（３６０°ＣＡ）の静的リーク量Qilsと動的リーク量Qildとの和を総リークQinj３６０として算出する。
続いて、ステップ５１２にて、Qfin３６０にQinj３６０を加算して異常本判定基準値QLEAKJD を算出（QLEAKJD ＝Qfin３６０＋Qinj３６０）し、更にステップ５１３にて４回平均化して安定化させる。
ここで、QLEAKJD は、燃料洩れが発生していない時、つまり正常時におけるコモンレール６からの３６０°ＣＡ間での放出燃料量であり、これを異常本判定基準値とする。
【００４４】
続いて、ステップ５１４にて、QLEAKJD に判定値（本実施例では、１００mm³/ 360°CA）を加算して、ポンプ圧送制限区間（３６０°ＣＡ）におけるコモンレール圧降下量より燃料量に変換した値Qdown と比較判定する。ここで、Qdown ＞QLEAKJD ＋１００の関係、つまり、コモンレール圧降下量が基準値（正常状態）より大であると判断した時は、ステップ５１５にて燃料洩れ判定フラグfleak をセットし、ステップ５１７にて既に判定済であった異常仮判定フラグfleakbをリセットして、本ルーチンを終了する。
【００４５】
前記ステップ５０６にて、未だ異常本判定せず、所定時間（５sec ）経過したと判断した時は、異常仮判定手段１７での異常仮判定は、燃料洩れが原因ではなく、ポンプ側の異常であると判断して、ステップ５１６にてポンプ故障判定フラグfpump をセットし、ステップ５１７を介して本ルーチンを終了する。
コモンレール圧降下量取込みから、異常本判定までの概要を図１５のタイムチャートに示す。
【００４６】
（５）異常本判定時間計算手段１９
本手段は、図４中に示すように、異常仮判定手段１７にて判定された異常仮判定フラグfleakbの結果をトリガーに経過時間計測をスタートさせる。
異常本判定時間計算手段１９の処理手順を図１６に示す制御フローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは１sec ルーチン中に設定されているため、１sec 毎に実行されるルーチンである。
まず、ステップ６０１にて異常仮判定フラグfleakbの状態を判定する。ここでfleakbがセットされている時は、ステップ６０２にて異常本判定経過時間カウンタCLEAK をインクリメントする。
【００４７】
続いて、ステップ６０３、６０４にてCLEAK の上限ガード（本実施例では６）を設定して、本ルーチンを終了する。このガード値は、図１４に示した制御フローチャート中、ステップ５０６にて設定した所定値（５）に「１」加算した値である。
上記のステップ６０１にて、異常仮判定フラグfleakbがセットされていない（異常仮判定していない）時は、ステップ６０５にて異常本判定経過時間カウンタCLEAK をクリアして本ルーチンを終了する。
【００４８】
（本実施例の効果）
本実施例の蓄圧式燃料噴射装置１では、エンジン２の燃焼１行程（７２０°ＣＡ）の間に行われる燃料噴射弁８の噴射回数（６回）と燃料供給ポンプ５の圧送回数（４回）との約分値（３噴射／２圧送）を１グループとした区間を判定区間として設定しているので、燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングとが重複する場合でも、より正確に燃料系統の異常（燃料洩れ又はポンプ故障等）を判定することができる。従って、噴射回数（気筒数）と圧送回数とが一致するシステム（例えば４噴射／４圧送）に限らず、本実施例で説明した噴射回数（気筒数）と圧送回数とが異なるシステムにも適用することができ、エンジン気筒数（噴射回数）とポンプ圧送回数とに左右されることなく、各種のエンジンに対し燃料系統の異常判定処理を実行することができる。
【００４９】
（変形例）
上記実施例では、６気筒の内燃機関（６噴射／４圧送）で、異常仮判定手段１７における異常仮判定区間及び異常本判定手段１８における異常本判定区間（ポンプ圧送制限区間）を、３噴射／２圧送を１グループとした区間で設定しているが、燃料供給ポンプ５の圧送回数と燃料噴射弁８の噴射回数との関係が、内燃機関の燃焼１行程の間に行われる圧送回数と噴射回数との約分値、またはその約分値を整数倍した値で決まる圧送回数と噴射回数とを１グループとした区間を異常仮判定区間及び異常本判定区間として制御しても同様の効果を得ることができる。例えば、４噴射／２圧送のシステムでは、２噴射／１圧送を１グループとした区間を異常仮判定区間及び異常本判定区間とすることができる。
【００５０】
上記実施例では、図１１中のステップ３０６にて、ポンプ圧送制限のため、ポンプ吸入角ＴＦＥ＝０deg として燃料供給ポンプ５の圧送を停止しているが、任意の固定値（例えばＴＦＥ＝１０deg ）として、図１４中のステップ５０８での計算式で、固定値分圧送した量を補正しても同様の効果を得ることができる。
この場合、ステップ５０８を下式と入れ替えて対応する。
Qdown ←DLNPC ＊（高圧部容積／体積弾性係数）−ＦＤ
（ＦＤ：ポンプ吸入角ＴＦＥ＝１０deg により圧送される燃料量計算値）
【００５１】
上記実施例では、図１２中のステップ４０６〜４１１において、ポンプ圧送制限の実行サイクルをエンジン回転数ＮＥにより切り替えているが、コモンレール目標圧力、または目標噴射量で切り替えても同様の効果を得ることができ、条件を複合させれば（例えばＮＥとコモンレール圧力で決まる運転域）、更に本発明における燃料供給ポンプ５の性能を向上できる。
上記実施例では、図１４中のステップ５０６において、「燃料洩れ」か「ポンプ故障」かを判断する所定判定時間（５sec ）を固定値としているが、上記のように、運転域（ＮＥ、コモンレール目標圧力、目標噴射量の少なくとも１つのパラメータにより決まる）によって判定時間を可変させることで、本発明の精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蓄圧式燃料噴射装置のシステム構成図である。
【図２】異常検出処理に係わる制御タイムチャートである。
【図３】異常検出処理に係わる制御ブロック図である。
【図４】異常検出処理に係わる詳細な制御ブロック図である。
【図５】燃料洩れ量計算の原理説明図である。
【図６】燃料洩れ量計算の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】異常仮判定に係わるタイムチャートである。
【図８】異常仮判定手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】異常仮判定とポンプ圧送制限制御に係わるタイムチャートである。
【図１０】ポンプ吸入量（吐出量）制御に係わる説明図である。
【図１１】ポンプ圧送制限制御手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】 CCYLN 及びCPUMP カウントｕｐの処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】ポンプ圧送制限モード別に基づく制御タイムチャートである。
【図１４】異常本判定手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】異常本判定に係わるタイムチャートである。
【図１６】異常本判定時間計算手段の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 蓄圧式燃料噴射装置
２ エンジン（内燃機関）
５ 燃料供給ポンプ
６ コモンレール（蓄圧室）
８ 燃料噴射弁
９ ＥＣＵ
１６ 燃料洩れ量計算手段
１７ 異常仮判定手段（異常有無判定手段）
１８ 異常本判定手段（燃料洩れ判定手段）
１９ 異常本判定時間計算手段
２０ ポンプ圧送制限制御手段

Claims (11)

1. 燃料を加圧して吐出する燃料供給ポンプと、
   この燃料供給ポンプより圧送された燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、
   この蓄圧室より供給される高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁と、
   燃料系統に燃料洩れ等の異常が有るか無いかを判定する異常有無判定手段とを備え、
   前記内燃機関の燃焼１行程の間に行われる前記燃料供給ポンプの圧送回数と前記燃料噴射弁の噴射回数とが一致しない蓄圧式燃料噴射装置であって、
   前記燃料供給ポンプから前記蓄圧室へ吐出する燃料の吐出量を算出する吐出量算出手段と、
   前記内燃機関の燃焼に必要な目標噴射量を算出する目標噴射量算出手段と、
   前記燃料噴射弁から機構的にリークする燃料の量を算出する予定リーク量算出手段と、前記蓄圧室の燃料圧力の変化分に相当する燃料の量を算出する圧力変化相当燃料量算出手段とを備え、
   前記圧送回数と前記噴射回数との約分値、またはその約分値を整数倍した値で決まる圧送回数と噴射回数とを１グループとした区間を判定期間として設定し、
   前記判定期間に含まれる前記目標噴射量、前記リーク量、前記圧力変化相当量の各合計を放出燃料量とした時に、
   前記異常有無判定手段は、前記判定期間に含まれる前記吐出量の合計と、前記放出燃料量との収支バランスに基づいて前記判定期間において前記燃料系統の異常の有無を判定することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記異常有無判定手段で異常有りと判定された場合に、前記燃料供給ポンプの吐出量を制限するポンプ吐出量制限運転を行うポンプ制御手段と、
   前記ポンプ吐出量制限運転が行われている間に前記蓄圧室から放出される燃料量を算出し、その算出燃料量に基づいて前記燃料系統に燃料洩れが発生しているか否かを判定する燃料洩れ判定手段とを備え、
   前記内燃機関の燃焼１行程の間に行われる前記燃料供給ポンプの圧送回数と前記燃料噴射弁の噴射回数との約分値、またはその約分値を整数倍した値で決まる圧送回数と噴射回数とを１グループとした区間をポンプ制御期間として設定し、
   前記ポンプ制御手段は、前記ポンプ制御期間内において前記燃料供給ポンプの吐出量を制限していることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
3. 請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記燃料洩れ判定手段は、前記算出燃料量を判定値と比較し、前記算出燃料量が前記判定値より大きい時に、前記燃料系統に燃料洩れが発生していると判定することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
4. 請求項１に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記判定期間は、前記内燃機関の回転数に同期して得られる期間であることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
5. 請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記ポンプ制御期間は、前記内燃機関の回転数に同期して得られる期間であることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
6. 請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記ポンプ制御手段は、前記ポンプ制御期間内において前記燃料供給ポンプの吐出停止を行うことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
7. 請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記ポンプ制御手段は、前記ポンプ制御期間内において前記燃料供給ポンプの吐出量を任意量に固定することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
8. 請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記ポンプ制御手段は、前記ポンプ吐出量制限運転と通常運転とを所定期間繰り返し行い、そのポンプ吐出量制限運転と通常運転とを切り替えるタイミングは、前記内燃機関の回転数、前記蓄圧室内の目標燃料圧力、前記燃料噴射弁の目標噴射量のうち、少なくとも１つをパラメータとして、運転域毎に可変制御することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
9. 請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記燃料洩れ判定手段は、前記ポンプ吐出量制限運転が行われている間に前記蓄圧室から放出される燃料量を算出する放出燃料量算出手段を有し、
   この放出燃料量算出手段は、前記蓄圧室から放出される燃料量を、前記ポンプ制御期間前後の前記蓄圧室内の燃料圧力変化量を燃料量に換算して算出することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
10. 請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
    前記ポンプ制御手段は、前記ポンプ制御期間中に前記内燃機関の加速要求が検出された時に、直ちに前記ポンプ吐出量制限運転を中止することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
11. 請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
    前記ポンプ制御手段は、前記ポンプ制御期間中に前記内燃機関の加速要求が検出された時に、前記燃料洩れ判定手段の判定処理が終了するまで前記加速要求を遅延させることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。

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