JP4355346B2

JP4355346B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4355346B2
Application number: JP2007134029A
Authority: JP
Inventors: 隆彦大野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2009-10-28
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Also published as: US20080294327A1; DE102007050861B4; US7596447B2; DE102007050861A1; JP2008286160A

Description

本発明は、内燃機関、例えば筒内直接噴射式内燃機関の制御装置に関し、特に、機関始動中に高圧燃料系の異常有無の診断を簡単な制御方法で実現する異常診断機能を備えた高圧燃料系制御装置に関するものである。

筒内直接噴射式内燃機関においては、高圧燃料ポンプから高圧の燃料を燃料噴射弁に供給すると共に、燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴射供給するようにした、いわゆる高圧燃料系制御装置が採用されている。

こうした高圧燃料系制御装置の異常の有無を診断する方法としては、例えば特開平１０−２３８３９２号公報（特許文献１）に記載される方法が知られている。
上記特許文献１における診断方法では、先ず、高圧燃料ポンプからの燃料吐出前後の燃圧変化を検出すると共に、高圧燃料ポンプに備えられた流量制御弁の駆動タイミング指令値に基く燃料吐出前後の燃圧変化を推定し、これら燃圧変化の実測値と推定値との偏差を算出すると共に、当該算出された偏差が所定の判定値を越えた場合には高圧燃料ポンプに係る異常が発生していると判定している。

しかしながら、機関運転中では、通常、高圧燃料ポンプからの燃料吐出タイミングも燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングも、機関の運転状態に基づいて変更される。こうした機関の運転状態に基づく燃料吐出タイミングや燃料噴射タイミングの変更に伴って燃料吐出と燃料噴射とが同時に行われてしまうと、上記従来の判定方法にあっては、燃料吐出に伴う燃圧変化と燃料噴射に伴う燃圧変化とが区別できなくなって誤判定する恐れがあった。

また、機関始動時においても、通常、高圧燃料ポンプからの燃料吐出制御も燃料噴射弁からの燃料噴射制御も、機関の気筒判別を完了した直後から開始されるため、燃料の吐出と燃料の噴射とが同時に行われることは避けられない。

このように燃料吐出と燃料噴射とが同時に行われてしまうと、燃料吐出前後の燃圧変化を検出する際に、燃料噴射によって燃圧が減少してしまい、検出される燃圧の変化が小さくなり、燃料吐出が正常に行われているにも拘わらず高圧燃料ポンプに異常が発生していると誤判定されることが考えられる。

そこで、上記特許文献１では、機関の運転中に、燃料吐出タイミングと燃料噴射タイミングとが別々の期間に行われるようにそれぞれ制限した上で設定するようにしている。その結果、上記のような異常判定精度の悪化を回避するように上記燃料吐出タイミングと燃料噴射タイミングを設定して異常診断を行っている。

しかしながら、従来のように診断を目的として燃料吐出タイミングや燃料噴射タイミングとを設定することは、燃料吐出タイミングや燃料噴射タイミングが最適なタイミングではないところに制限されることになる。そのため、燃料噴射弁に供給される燃圧を機関運転状態に応じた目標圧力にまで速やかに昇圧させることができなくなったり、機関運転状態に応じた最適なタイミングで燃料を噴射することができなくなったりする恐れがあった。

特開平１０−２３８３９２号公報

本発明はこうした従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、診断のために通常運転中の燃料吐出タイミングや燃料噴射タイミングが制限されることを極力、回避でき、かつ、簡単な方法で高圧燃料系の異常有無の診断を実現できる内燃機関の高圧燃料系制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。本発明の第１の態様による内燃機関の高圧燃料系制御装置では、燃料タンクからの燃料を吸入して加圧した燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、前記高圧燃料ポンプから吐出された燃料を内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁と、前記高圧燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を検出する燃圧センサと、前記内燃機関の運転中にあっては該機関の運転状態に応じて設定されている目標圧力と前記燃圧センサによって検出された燃圧とが一致するように前記高圧燃料ポンプに備えられた流量制御弁の駆動タイミングを制御して前記高圧燃料ポンプから吐出される燃料量を制御する高圧燃料ポンプ制御手段と、機関始動時には前記燃料噴射弁による最初の燃料噴射動作に先立って前記高圧燃料ポンプによる加圧燃料の吐出動作を行わせ、それによって生じる燃圧の上昇状態に基づいて高圧燃料系の異常有無を診断する高圧燃料系診断手段を備え、前記高圧燃料系診断手段は、前記燃料噴射弁による最初の燃料噴射動作に先立って吐出された加圧燃料により生じる燃圧の上昇量が所定の異常判定量以下のときに、前記高圧燃料ポンプ、前記流量制御弁、または前記燃圧センサのうちの何れかに異常があると判定することを特徴とするものである。

上記本発明の第１の態様によれば、機関始動時に燃料噴射弁による燃料噴射が開始される前に高圧燃料ポンプから加圧された燃料が吐出される。従って、このときに検出される燃圧は、燃料噴射による燃圧の低下は発生せず、高圧燃料ポンプから吐出される燃料量に相関した燃圧の上昇状態のみが検出できる。
その結果、従来の課題であった燃料吐出と燃料噴射の双方が重なって診断が実行されることに起因した診断の誤判定は回避される。また、機関始動中に診断に関する制御動作を完了できるので、気筒判別が完了して燃料噴射が開始され、機関が通常の運転状態となってからの燃料吐出タイミングや燃料噴射タイミングが診断を目的として制限されることが回避され、すなわち通常運転中には最適な駆動タイミングで内燃機関の運転を行うことが可能となる。

また、本発明の第２の態様によれば、燃料噴射弁による最初の燃料噴射動作に先立って吐出された加圧燃料により生じる燃圧の上昇量が所定の異常判定量以下のときに、高圧燃料ポンプ、または、流量制御弁、または、燃圧センサ、のうちの何れかに異常があると判定するようにしている。
上記本発明の第２の態様によれば、従来の診断方法のように流量制御弁の駆動タイミング指令値に基づいて燃料吐出前後の燃圧変化を推定する必要も無くなり、燃料吐出前後の燃圧変化の実測値のみで異常の有無を判断できるようになることから、燃圧変化の推定誤差による誤判定の懸念が排除されて診断方法の精度向上と簡素化を図ることができる。

また、本発明の第３の態様によれば、機関始動中における気筒判別が完了する以前において、高圧燃料ポンプから吐出制御可能な最大量の燃料が吐出されるように流量制御弁を強制駆動することにより、燃料噴射弁による最初の燃料噴射動作に先立って高圧燃料ポンプによる加圧燃料の吐出動作を行わせる流量制御弁強制駆動手段を備えたものである。

高圧燃料ポンプの燃料吐出量を所定値に制御しようとした場合、流量制御弁の駆動を所定のタイミングに制御しなければならず、そのためには少なくとも気筒判別が完了して機関の回転位置が判明している必要がある。しかしながら、気筒判別の完了を待ってから燃料の吐出を開始したのでは、既に燃料噴射弁からの燃料の噴射を開始できる時期に来てしまっているため、燃料噴射弁による最初の燃料噴射動作が開始される以前に高圧燃料ポンプから加圧した燃料を吐出することが実現できない。

そこで、本発明においては、気筒判別が完了する以前に流量制御弁をタイミング制御ではなく強制駆動制御する。これにより、最初の燃料噴射動作に先立って高圧燃料ポンプから吐出制御可能な略最大量の加圧燃料の吐出が可能となる。その結果、高圧燃料ポンプから加圧された燃料が吐出されることによって生じる燃圧の上昇状態は、そのときに高圧燃料ポンプから吐出制御可能な略最大量の加圧燃料の吐出に応じた量が得られるようになり、異常診断の誤判定を防止することが出来る。すなわち、異常を判定するための異常判定量を設定する上で誤判定に対するマージンを大きくできる。

なお、気筒判別が完了する以前に流量制御弁を強制駆動制御する方法については、使用する高圧燃料ポンプの設計構造に応じて、例えば、特開２００１−１８２５９７号公報や特開２００２−３０９９８８号公報に開示されている方法を使って実現することができるが、本発明はその方法自体を発案したものではないので説明は省略する。

また、本発明の第４の態様によれば、始動中における気筒判別が完了した以降の所定期間において、燃料噴射弁による燃料の噴射を禁止することにより、燃料噴射弁による最初の燃料噴射動作に先立って高圧燃料ポンプによる加圧燃料の吐出動作を行わせる燃料噴射禁止手段を備えたものである。

気筒判別の完了以前から流量制御弁を強制駆動した場合、高圧燃料ポンプから吐出可能な略最大量の加圧燃料の吐出をさせることが可能となるが、始動前の機関停止位置や高圧燃料ポンプを駆動するためのポンプカムのカム数によっては、機関の始動の開始から気筒判別を完了するまでの間に吐出される燃料量の総量が少なく、加圧燃料の吐出によって生じる燃圧の上昇量を大きくできないことも想定される。
そのような内燃機関では、気筒判別完了直後の所定期間もしくは所定回数の燃料噴射を禁止させることにより、高圧燃料ポンプからの加圧燃料の吐出のみが実行される機会が増え、燃圧の上昇量を充分に大きくすることができるようになる。

また、本発明の第５の態様によれば、高圧燃料ポンプによる最初の加圧燃料の吐出動作が開始される以前に検出された燃圧がフィード圧よりも低い所定の低圧値以下であった場合には、異常有無の診断に係わる制御の実行を禁止する第１の診断禁止手段を備えたものである。

例えば、「ガス欠」であることを知らずに機関を始動しようとした際、実際には燃料が供給されないことから一向に燃圧が上昇せず、検出された燃圧の上昇量が異常判定量を越えずに誤判定となる恐れがある。そこで、高圧燃料ポンプによる最初の加圧燃料の吐出動作が開始される以前、例えば、機関の始動スイッチが投入されて機関が回転を始める直前に検出された燃圧がフィード圧よりも低い所定の低圧値以下であった場合には、そのような可能性があるものと判断して異常有無の診断に係わる制御の実行を禁止する。これにより「ガス欠」のような状況下で始動操作したときの誤診断が防止される。

また、本発明の第６の態様によれば、高圧燃料ポンプによる最初の加圧燃料の吐出動作が開始される以前に検出された燃圧がフィード圧よりも高い所定の高圧値以上であった場合には、異常有無の診断に係わる制御の実行を禁止する第２の断禁止手段を備えた。
例えば、運転中の機関が停止した直後では、燃圧は機関運転中において制御されていた目標圧力に近い高圧値を保持している。この高圧値は時間とともに低下する特性を有するが、機関が停止した直後では未だ高圧値を保持していることがある。その状態で直ぐに再始動した場合、燃料噴射に先立つ燃料吐出により燃圧が目標圧力を大幅に超えて高くなってしまう恐れがある。そうなると始動後の目標圧力よりも燃圧が高くなり過ぎて排ガス性能やアイドル安定性を損なうことや更に燃圧が高くなり過ぎるとついには駆動エネルギーが不足して燃料噴射弁が駆動できなくなってしまうことも考えられる。

また、高圧燃料ポンプによる最初の加圧燃料の吐出動作が開始される以前に検出された燃圧がある程度高圧であるということは異常診断するまでもなく、高圧燃料ポンプや燃料吐出弁が正常に機能していたとも判断できる。
そこで、高圧燃料ポンプによる最初の加圧燃料の吐出動作が開始される以前、例えば、機関の始動スイッチが投入されて機関が回転を始める直前に燃圧センサにより検出された燃圧がフィード圧よりも高い所定の高圧値以上であった場合には、そのような可能性があるものと判断して異常有無の診断に係わる制御の実行を禁止する。これにより燃圧が高圧値で始動したときの燃圧が目標圧力を超えて高くなり過ぎることが防止される。

本発明によれば、高圧燃料系の異常診断を目的とした機関の通常運転中における燃料吐出タイミングや燃料噴射タイミングの制限を回避し、誤診断や燃圧が低くなり過ぎたり高くなり過ぎる懸念を防止しつつ、簡単な方法で高圧燃料系の異常診断を行うことが実現される。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図２は本発明に係る高圧燃料系診断手段を含む内燃機関の高圧燃料系制御装置を概略的に示す構成図である。

図２に示す内燃機関の高圧燃料系制御装置は、燃料供給系統として、ソレノイド１１を有する常開式の流量制御弁１０と、シリンダ２１、プランジャ２２、加圧室２３、および、燃料吐出弁（逆止弁）３４を有する高圧燃料ポンプ２０と、ポンプカム２５を有する内燃機関４０のカム軸２４と、燃料が充填された燃料タンク３０と、低圧燃料ポンプ３１および低圧レギュレータ３２を介して燃料タンク３０に接続された低圧通路３３と、燃料吐出弁３４を介して蓄圧室３６に接続された高圧通路（吐出通路）３５と、リリーフ弁３７を介して蓄圧室３６と燃料タンク３０との間を接続するリリーフ通路３８と、蓄圧室３６内に蓄積された燃料を内燃機関４０の各燃焼室に噴射供給する燃料噴射弁３９とを備えている。

また、制御系統として、ソレノイド１１を通電して流量制御弁１０の閉弁タイミングを制御するＥＣＵ６０を備えている。また、ＥＣＵ６０には、蓄圧室３６の圧力を検出する燃圧センサ６１、内燃機関の回転位置や回転速度を検出する回転センサ６２、アクセルの踏込量を検出するアクセルポジションセンサ６３など、各種センサからの検出信号が内燃機関４０の運転情報として入力されている。

低圧燃料ポンプ３１は、燃料タンク３０内の燃料を汲み上げて低圧通路３３に吐出し、高圧燃料ポンプ２０は、低圧燃料ポンプ３１から吐出された燃料を加圧室２３内に吸入して吐出する。低圧通路３３は、流量制御弁１０を介して高圧燃料ポンプ２０内の加圧室２３の上流側に接続されている。すなわち、流量制御弁１０は、低圧通路３３と加圧室２３とを接続する燃料通路中に配置されている。また、燃料吐出弁３４は、加圧室２３と蓄圧室３６とを接続する高圧通路３５中に配置されている。

燃料噴射弁３９は、蓄圧室３６内の高圧燃料を、内燃機関４０の気筒ごとの各燃焼室内に直接噴射して供給する。燃圧センサ６１は、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦを検出してＥＣＵ６０に出力する。

燃料供給系統の低圧通路３３側において、低圧燃料ポンプ３１から吐出された燃料は、低圧レギュレータ３２により所定のフィード圧（例えば、０．４ＭＰａ）に調整されており、プランジャ２２がシリンダ２１内で下動する際に開弁している流量制御弁１０を通して加圧室２３内に導入される。

プランジャ２２は、内燃機関４０の回転に同期してシリンダ２１内で往復動作する。これにより、高圧燃料ポンプ２０は、プランジャ２２の下動期間中（燃料の吸入行程）においては低圧通路３３から開弁している流量制御弁１０を通じて加圧室２３内に燃料を吸入し、プランジャ２２の上動期間中（燃料の吐出行程）においては流量制御弁１０の閉弁中に加圧室２３内の燃料を高圧に加圧し、燃料吐出弁３４を通じて蓄圧室３６に燃料を圧送供給する。

加圧室２３は、シリンダ２１の内周壁面とプランジャ２２の上端面とにより区画形成されている。プランジャ２２の下端は、内燃機関４０のカム軸２４に設けられたポンプカム２５に圧接され、カム軸２４の回転に連動してポンプカム２５が回転することにより、プランジャ２２がシリンダ２１内を往復動作して、加圧室２３内の容積が拡大／縮小変化するようになっている。

加圧室２３の下流側に接続された高圧通路３５は、加圧室２３から蓄圧室３６に向かう燃料の流通のみを許す逆止弁からなる常閉式の燃料吐出弁３４を介して蓄圧室３６に接続されている。蓄圧室３６は、加圧室２３から吐出された高圧の燃料を蓄積保持するとともに蓄積した高圧の燃料を各燃料噴射弁３９に分配する。

蓄圧室３６に接続されたリリーフ弁３７は、所定の圧力（開弁圧設定値）以上で開弁する常閉弁からなり、蓄圧室３６内の燃圧がリリーフ弁３７の開弁圧設定値以上に上昇しようとしたときに開弁する。これにより、開弁圧設定値以上に上昇しようとした蓄圧室３６内の燃料は、リリーフ通路３８を通して燃料タンク３０に戻され、蓄圧室３６内の燃圧が過大になることが防止されるようになっている。

低圧燃料ポンプ３１と加圧室２３とを接続する低圧通路３３に設けられた流量制御弁１０は、ＥＣＵ６０の制御下で閉弁駆動タイミングが制御（ソレノイド１１の通電タイミングが制御）され、高圧燃料ポンプ２０から蓄圧室３６への燃料吐出量が調整される。高圧燃料ポンプ２０において、プランジャ２２がシリンダ２１内で上動する際に、流量制御弁１０が開弁（ソレノイド１１は通電オフ）されている間は、プランジャ２２の上動に従って加圧室２３に吸入されている燃料が加圧室２３から流量制御弁１０を通じて低圧通路３３に戻されるので、蓄圧室３６に高圧燃料が圧送されることはない。

一方、プランジャ２２がシリンダ２１内で上動中の所定タイミングのときに流量制御弁１０が閉弁（ソレノイド１１を通電オン）した後は、プランジャ２２の上動に従って加圧室２３内で加圧された燃料が吐出通路３５に吐出され、吐出弁３４を通して蓄圧室３６に圧送される。

ＥＣＵ６０は、燃圧センサ６１によって検出される蓄圧室３６内の燃圧、回転センサ６２の出力信号パルスによって検出される内燃機関４０の回転位置や回転速度、アクセルポジションセンサ６３によって検出されるアクセルペダルの踏込量などを各種運転状態情報として取り込む。

そして、ＥＣＵ６０は、回転センサ６２の出力信号パルスによって検出される内燃機関４０の回転速度とアクセルポジションセンサ６３によって検出されるアクセルペダルの踏込量とに基づいて目標圧力を決定し、該目標圧力と燃圧センサ６１によって検出される蓄圧室３６内の燃圧とが一致するように流量制御弁１０の閉弁駆動タイミング（ソレノイド１１の通電タイミング）を制御して高圧燃料ポンプ２０から畜圧室３６に吐出される燃料量を制御する。

次に、図１の機能ブロック図を参照しながら、本発明に係るＥＣＵ６０の具体的な構成および動作について説明する。図１において、ＥＣＵ６０内には、高圧燃料ポンプ制御手段１００と、流量制御弁駆動手段２００と、燃料噴射弁駆動手段３００と、高圧燃料系診断手段４００と、が備えられており、更に、高圧燃料系診断手段４００内には、第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１と、異常判定手段４０２と、流量制御弁強制駆動手段４０３と、燃料噴射禁止手段４０４とが備えられている。
また、ＥＣＵ６０には、入力として、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦを検出する燃圧センサ６１と、内燃機関４０の回転位置ＲＰや回転速度ＮＥを検出する回転センサ６２と、アクセルペダルの踏込量ＡＰを検出するアクセルポジションセンサ６３を含む各種センサが接続されている。
また、ＥＣＵ６０には、出力として、高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出量を制御する流量制御１０（ソレノイド１１）と、内燃機関４０の気筒内に燃料を直接噴射供給する燃料噴射弁３９を含む各種アクチェータが接続されている。

内燃機関の気筒判別が完了し、かつ本発明による高圧燃料系の異常診断を終えた後の機関運転中においては、高圧燃料ポンプ制御手段１００では、回転センサ６２の検出する回転速度ＮＥとアクセルポジションセンサ６３の検出するアクセルペダルの踏込量ＡＰとに基づいて目標圧力ＰＯが決定される。そして、該目標圧力ＰＯと燃圧センサ６１の検出する燃圧ＰＦとの圧力偏差ΔＰを演算し、該圧力偏差ΔＰに基づいた比例積分演算を行って目標燃料吐出量ＱＯを算出する。そして、該目標吐出量ＱＯと回転センサ６２の検出する回転速度ＮＥとに基づいて流量制御弁１０の閉弁タイミング（ソレノイド１１の通電タイミング）ＴＰを決定する。

内燃機関の気筒判別が完了し、かつ本発明による高圧燃料系の異常診断を終えた後の機関運転中においては、高圧燃料系診断手段４００に備えられた流量制御弁強制駆動手段４０３内にあるスイッチは接点Ｂ側に接続されており、その結果、流量制御弁駆動手段２００には、先ほど決定された流量制御弁１０の閉弁タイミングＴＰが入力される。流量制御弁駆動手段２００では、回転センサ６２の検出する内燃機関４０の回転位置ＲＰを基に流量制御弁１０の閉弁タイミングＴＰにて流量制御弁１０が閉弁駆動されるようにソレノイド１１の通電タイミングを制御する。これにより、目標圧力ＰＯと蓄圧室３６内の燃圧ＰＦとが一致するのに必要な燃料量が高圧燃料ポンプ２０から畜圧室３６に吐出される。

また、内燃機関の気筒判別が完了し、かつ本発明による高圧燃料系の異常診断を終えた後の機関運転中においては、燃料噴射弁駆動手段３００では、回転センサ６２の検出する内燃機関４０の回転速度ＮＥや回転位置ＲＰのほか図示しない各種センサからの運転情報に基づいて、燃料噴射量と燃料噴射タイミングを決定し、燃料噴射弁３９の開弁期間と駆動タイミングを制御する。これにより、運転状態に応じて適正な燃料噴射量が適正なタイミングで内燃機関３９の気筒内に噴射供給される。
なお、内燃機関の気筒判別が完了し、かつ本発明による高圧燃料系の異常診断を終えた後の機関運転中おいては、高圧燃料系診断手段４００に備えられた燃料噴射禁止手段４０４の出力する異常診断の実行のための燃料噴射禁止フラグＦ２はＦ２＝０（偽）に設定されており、燃料噴射弁駆動手段３００による燃料噴射弁３９の駆動は禁止されない。

次に、本発明の高圧燃料系診断手段４００の動作を説明する。
先ず、第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１には、回転センサ６２の検出する回転速度ＮＥと、燃圧センサ６１の検出する燃圧ＰＦが入力される。第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１では、回転速度ＮＥに基づいて機関４０が停止状態から機関始動状態に移行したと判断したときに検出された燃圧ＰＦがフィード圧よりも低い所定の低圧値以下であった場合には第１の診断禁止手段により診断の禁止判定が下されて診断禁止フラグＦ１がＦ１＝１（真）に設定されて出力される。
また、回転速度ＮＥに基づいて機関４０が停止状態から機関始動状態に移行したと判断したときに検出された燃圧ＰＦがフィード圧よりも高い所定の高圧値以上であった場合には第２の診断禁止手段により診断の禁止判定が下されて診断禁止フラグＦ１がＦ１＝１（真）に設定されて出力される。

診断禁止フラグＦ１は、異常判定手段４０２と、流量制御弁強制駆動手段４０３と、燃料噴射禁止手段４０４へ入力され、診断禁止フラグＦ１がＦ１＝１（真）に設定されている場合には、異常判定手段４０２と流量制御弁強制駆動手段４０３と燃料噴射禁止手段４０４とにおける異常診断に係わる各制御の実行が禁止される。

異常判定手段４０２には、第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１の出力する診断禁止フラグＦ１と、燃料噴射禁止手段４０４の出力する燃料噴射禁止フラグＦ２と、燃圧センサ６１の検出する燃圧ＰＦと、が入力される。
ここで、第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１から入力される診断禁止フラグＦ１がＦ１＝１（真）、または燃料噴射禁止手段４０４の出力する燃料噴射禁止フラグＦ２がＦ２＝０（偽）の何れかであった場合には、異常判定手段４０２による異常診断の実行が禁止される。

一方、第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１から入力される診断禁止フラグＦ１がＦ１＝０（偽）、かつ燃料噴射禁止手段４０４の出力する燃料噴射禁止フラグＦ２がＦ＝１（真）であった場合には、異常判定手段４０２による異常診断の実行が許可されて燃圧センサ６１の検出する燃圧ＰＦの上昇状態が検査される。具体的には、回転速度ＮＥに基づいて機関４０が停止状態から機関始動状態に移行したと判断したときに検出された燃圧ＰＦの値に対して異常判定手段４０２による異常診断の実行が許可されている間の燃圧ＰＦの上昇量が、所定の異常判定量を越えた場合には正常と判断し、該異常判定量以下のときには、高圧燃料ポンプ２０、または流量制御弁１１、または燃圧センサ６１のうちの何れかに異常があると判定する。

流量制御弁強制駆動手段４０３には、第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１の出力する診断禁止フラグＦ１と、燃料噴射禁止手段４０４の出力する燃料噴射禁止フラグＦ２と、高圧燃料ポンプ制御手段１００の出力する流量制御弁１０の閉弁タイミングＴＰとが入力される。
ここで、第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１から入力される診断禁止フラグＦ１がＦ１＝１（真）、または燃料噴射禁止手段４０４の出力する燃料噴射禁止フラグＦ２がＦ２＝０（偽）の何れかであった場合には、流量制御弁強制駆動手段４０３内のスイッチは接点Ｂ側に接続されて流量制御弁駆動手段２００へは高圧燃料ポンプ制御手段１００の出力する流量制御弁１０の閉弁タイミングＴＰが出力される。
ただし、流量制御弁１０の閉弁タイミングＴＰにて流量制御弁１０が閉弁駆動されるようにソレノイド１１の通電タイミングを制御するには、内燃機関４０の回転位置ＲＰが判明していなければならないため、実際に閉弁タイミングＴＰによる流量制御弁１０の駆動制御が開始されるのは内燃機関の気筒判別が完了して回転位置ＲＰが判明した以降となる。

一方、第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１から入力される診断禁止フラグＦ１がＦ１＝０（偽）、かつ燃料噴射禁止手段４０４の出力する燃料噴射禁止フラグＦ２がＦ２＝１（真）の場合には、流量制御弁強制駆動手段４０３内のスイッチは接点Ａ側に接続されて流量制御弁駆動手段２００へは流量制御弁強制駆動手段４０３から流量制御弁１０の強制駆動パルスＴＳが出力され、高圧燃料ポンプ２０からはそのときに吐出制御可能な略最大量の燃料が吐出されるように流量制御弁１０が強制駆動される。

燃料噴射禁止手段４０４には、第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１から入力される診断禁止フラグＦ１と、回転センサ６２の検出する内燃機関４０の回転速度ＮＥとが入力され、回転速度ＮＥに基づいて機関４０の始動判定および気筒判別が行われる。
燃料噴射禁止手段４０４では、第１およびまたは第２の診断禁止手段４０１から入力される診断禁止フラグＦ１がＦ１＝０（偽）の場合に限り、機関４０の始動開始から気筒判別を完了するまでの間、或いは機関４０の始動開始から気筒判別を完了した以降に所定期間が経過するまでの間の何れかの期間のあいだ燃料噴射禁止フラグＦ２をＦ２＝１（真）に設定する。

次に、図３、図４、図５のタイムチャートを参照しながら、本発明に係るＥＣＵ６０の制御動作について説明する。なお、図３は従来の制御装置における始動時の燃料噴射および燃料吐出制御の動作を示したタイムチャートであり、図４および図５は本発明の制御装置における始動時の燃料噴射および燃料吐出制御の動作を示したタイムチャートである。

図３、図４、図５において、縦軸は上から順に、燃料噴射タイミング、流量制御弁１０の制御モード、高圧燃料ポンプ２０の燃料吐出タイミング、蓄圧室３６内の燃圧ＰＦが示されており、横軸は機関４０の始動開始からの時間の経過を示している。また、燃料噴射タイミングのうち斜線で塗りつぶされた期間は燃料が実際に噴射される期間を示している。

また、燃料吐出タイミングの下に記載されている「吸入行程」と「吐出行程」は高圧燃料ポンプ２０がそれぞれ燃料の吸入行程と吐出行程であることを注釈したものであると共に吐出行程のうち燃料吐出タイミングが斜線で塗りつぶされた期間は燃料が実際に吐出される期間を示している。

図３に示されたように従来の制御装置においては始動開始から気筒判別を完了するまでの間は、機関４０の回転位置が判明していないために燃料噴射弁からの燃料噴射も高圧燃料ポンプからの燃料吐出も制御されない。そのため、従来の制御装置においては始動中の気筒判別完了までの間に異常診断を行うことは出来ない。

そして、機関４０が幾らか回転したことで気筒判別が完了した以降には回転位置が判明したことによって燃料噴射弁３９および流量制御弁１０の駆動タイミングの制御が同時期に開始される。そのため、燃料吐出と燃料噴射が同時に行われることが避けられない。その結果、燃料吐出による燃圧ＰＦの上昇量が同時期に実行される燃料噴射によって低下してしまい異常診断を行うための異常判定量を充分大きな値に設定できない。

上記に対して図４に示すように本発明の制御装置においては、始動開始から気筒判別を完了するまでの間では、機関４０の回転位置が判明していなくても流量制御弁１０を強制駆動することによって高圧燃料ポンプ２０から加圧された燃料が吐出される。この期間は強制駆動制御モードと記された期間であり、高圧燃料ポンプ２０からは、そのときに吐出可能な最大量の燃料が吐出されるように流量制御弁１０が強制駆動される。

この強制駆動制御モードの期間では燃料吐出のみが実行されるため、燃料噴射に起因した燃圧ＰＦの低下が起こらないため、大きな燃圧の上昇を得ることができる。そのため、異常診断を行うための異常判定量を大きな値に設定できる。
このように本発明の制御装置においては異常判定量を充分大きな値に設定して始動中に異常診断を実施することが可能となる。

また、燃料の噴射による初爆の開始時期が１噴射行程遅れることにはなるが、図５に示すように気筒判別直後の最初の燃料噴射を禁止して燃料の噴射開始時期を遅らせることにより異常判定量を更に大きな値に設定することも可能である。
図４、図５、何れの方法にしても気筒判別前後の始動中に異常診断を実施することが可能となるため、機関運転中においては異常診断を目的とした燃料吐出や燃料噴射の適正なタイミングを制限することが回避される。

次に、図６のフローチャートを参照しながら、本発明によるＥＣＵ６０の基本的な制御動作について説明する。図６において、先ず、ステップＳ１０１では「機関が停止モード（回転速度無し）から始動モード（回転速度有り）になった直後か否か」を判定する。ここで、ＹＥＳの場合にはステップＳ１０２へ進み、ＮＯの場合にはステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０１において、機関が停止モード（回転速度無し）から始動モード（回転速度有り）になった直後であったことが判定された場合、ステップＳ１０２へ進んで、燃圧ＰＦがフィード圧よりも低い所定の低圧値ＰＬ以下か否かを判定し、その次のステップＳ１０３では、燃圧ＰＦがフィード圧よりも高い所定の高圧値ＰＨ以上か否かを判定する。

ここで、燃圧ＰＦがフィード圧よりも低い所定の低圧値ＰＬ以下でなかった場合、かつ燃圧ＰＦがフィード圧よりも高い所定の高圧値ＰＨ以上でなかった場合にはステップＳ１０４へ進んで診断禁止フラグＦ１をＦ１＝０（偽）に設定してステップＳ１０６へ進む。
一方、燃圧ＰＦがフィード圧よりも低い所定の低圧値ＰＬ以下であった場合、または燃圧ＰＦがフィード圧よりも高い所定の高圧値ＰＨ以上であった場合にはステップＳ１０５へ進んで診断禁止フラグＦ１をＦ１＝１（真）に設定してステップＳ１０６へ進む。

次のステップＳ１０６では、診断禁止フラグＦ１がＦ１＝０（偽）、かつ気筒判別未完了であるか否かが判定される。ここで、ＹＥＳの場合にはステップＳ１０８に進んで燃料噴射禁止フラグＦ２をＦ２＝１（真）に設定し、ＮＯの場合にはステップＳ１０７へ進んで燃料噴射禁止フラグＦ２をＦ２＝０（偽）に設定してステップＳ１０９へと進む。
ステップＳ１０９では、診断禁止フラグＦ１がＦ１＝０か否かが判定される。ここで、ＹＥＳの場合にはステップＳ１１０へ進んで異常診断の実行を許可し、ＮＯの場合にはステップＳ１１１へと進んで異常診断の実行を禁止して、ステップＳ１１２へと進む。異常診断の実行が許可されている間、最終的に燃圧ＰＦの上昇量が異常判定量を超えれば異常なしと判定し、最終的に燃圧ＰＦの上昇量が異常判定量以下のままであれば異常と判定する。

そして、ステップＳ１１２では、燃料噴射禁止フラグＦ２がＦ２＝１（真）か否かが判定される。ここで、ＹＥＳの場合にはステップＳ１１３およびステップＳ１１４へ進んで燃料噴射弁３９からの燃料噴射制御の禁止および流量制御弁の強制駆動制御モードの実行（流量制御弁強制駆動手段４０３の設定する強制駆動パルスＴＳによる流量制御弁１０の駆動制御）を許可して処理を抜ける。
一方、ＮＯの場合にはステップＳ１１５およびステップＳ１１６へ進んで燃料噴射弁３９からの燃料噴射制御の許可および流量制御弁のタイミング制御モードの実行（高圧燃料ポンプ制御手段１００の設定する流量制御弁１０の閉弁タイミングＴＰによる駆動制御）を許可して処理を抜ける。

以降、ステップＳ１１３またはステップＳ１１５で決定された燃料噴射制御の許可または禁止に従って燃料噴射弁の駆動が制御され、ステップＳ１１４またはステップＳ１１６で決定された流量制御弁の制御モードに従って流量制御弁の駆動が制御される。

本発明の実施の形態１に係る高圧燃料系制御装置におけるＥＣＵの機能ブロック図である。本発明の実施の形態１に係る高圧燃料系制御装置を概略的に示す構成図である。従来の高圧燃料系制御装置における始動時の燃料噴射および燃料吐出制御の動作を示したタイムチャートの例。本発明の実施の形態１に係わる高圧燃料系制御装置における始動時の燃料噴射および燃料吐出制御の動作を示したタイムチャートの例。本発明の実施の形態１に係わる高圧燃料系制御装置における始動時の燃料噴射および燃料吐出制御の動作を示したタイムチャートの別の例。本発明の実施の形態１に係わる高圧燃料系制御装置における基本的な制御動作を示したフローチャート。

符号の説明

１０流量制御弁、１１ソレノイド、２０高圧燃料ポンプ、
２１シリンダ、２２プランジャ、２３加圧室、
２４カム軸、２５ポンプカム、３０燃料料タンク、
３１低圧燃料ポンプ、３２低圧レギュレータ、３３低圧通路、
３４燃料吐出弁、３５高圧通路、３６蓄圧室、
３７リリーフ弁、３８リリーフ通路、３９燃料噴射弁、
４０内燃機関、６０ＥＣＵ、６１燃圧センサ、
６２回転センサ、６３アクセルポジションセンサ、
１００高圧燃料ポンプ制御手段、２００流量制御弁駆動手段、
３００燃料噴射弁駆動手段、４００高圧燃料系診断手段、
４０１第１およびまたは第２の診断禁止手段、４０２異常判定手段、
４０３流量制御弁強制駆動手段、４０４燃料噴射禁止手段、
ＰＦ燃圧、ＮＥ回転速度、ＲＰ回転位置、
ＡＰアクセルペダル踏込量、ＰＯ目標圧力、 ΔＰ圧力偏差、
ＱＯ目標燃料吐出量、ＴＰ流量制御弁の閉弁タイミング（タイミング制御モード用）、ＴＳ流量制御弁の通電パルス（強制駆動制御モード用）。

Claims

燃料タンクからの燃料を吸入して加圧した燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、前記高圧燃料ポンプから吐出された燃料を内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁と、前記高圧燃料ポンプから吐出された燃料の圧力を検出する燃圧センサと、前記内燃機関の運転中にあっては該機関の運転状態に応じて設定されている目標圧力と前記燃圧センサによって検出された燃圧とが一致するように前記高圧燃料ポンプに備えられた流量制御弁の駆動タイミングを制御して前記高圧燃料ポンプから吐出される燃料量を制御する高圧燃料ポンプ制御手段と、機関始動時には前記燃料噴射弁による最初の燃料噴射動作に先立って前記高圧燃料ポンプによる加圧燃料の吐出動作を行わせ、それによって生じる燃圧の上昇状態に基づいて高圧燃料系の異常有無を診断する高圧燃料系診断手段を備え、前記高圧燃料系診断手段は、前記燃料噴射弁による最初の燃料噴射動作に先立って吐出された加圧燃料により生じる燃圧の上昇量が所定の異常判定量以下のときに、前記高圧燃料ポンプ、前記流量制御弁、または前記燃圧センサのうちの何れかに異常があると判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記高圧燃料系診断手段は、機関始動中における気筒判別が完了する以前において、前記高圧燃料ポンプから吐出制御可能な最大量の燃料が吐出されるように前記流量制御弁を強制駆動することにより、前記燃料噴射弁による最初の燃料噴射動作に先立って前記高圧燃料ポンプによる加圧燃料の吐出動作を行わせる流量制御弁強制駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記高圧燃料系診断手段は、機関始動中の気筒判別が完了した直後の所定期間において前記燃料噴射弁による燃料の噴射を禁止することにより、前記燃料噴射弁による最初の燃料噴射動作に先立って前記高圧燃料ポンプによる加圧燃料の吐出動作を行わせる燃料噴射禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
燃料タンク内の燃料を汲み上げてフィード圧に調整された燃料を前記高圧燃料ポンプに吐出する低圧燃料ポンプを備え、前記高圧燃料系診断手段は、前記高圧燃料ポンプによる最初の加圧燃料の吐出動作が開始される以前に検出された燃圧が前記フィード圧よりも低い所定の低圧値以下であった場合には、異常有無の診断に係わる制御の実行を禁止する第１の診断禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
燃料タンク内の燃料を汲み上げてフィード圧に調整された燃料を前記高圧燃料ポンプに吐出する低圧燃料ポンプを備え、前記高圧燃料系診断手段は、前記高圧燃料ポンプによる最初の加圧燃料の吐出動作が開始される以前に検出された燃圧が前記フィード圧よりも高い所定の高圧値以上であった場合には、異常有無の診断に係わる制御の実行を禁止する第２の診断禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記診断禁止手段は、回転センサにて検出された前記内燃機関の回転速度信号と燃圧センサにて検出された燃圧信号とを入力し、前記回転速度信号に基づいて前記機関が停止状態から機関始動状態に移行したと判断したときに検出される燃圧が前記フィード圧より所定値以上異なる場合に診断禁止と判定し、前記流量制御弁強制駆動手段の実行を禁止するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
前記診断禁止手段は、回転センサにて検出された前記内燃機関の回転速度信号と燃圧センサにて検出された燃圧信号とを入力し、前記回転速度信号に基づいて前記機関が停止状態から機関始動状態に移行したと判断したときに検出される燃圧が前記フィード圧より所定値以上異なる場合に診断禁止と判定し、前記燃料噴射禁止手段の実行を禁止するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。