JP3540095B2 - ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置における異常判定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンの噴射時期制御装置に異常が発生したか否かを判定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンの噴射時期を制御する装置としては、燃料噴射ポンプによる燃料噴射ノズルからの燃料の実噴射時期がディーゼルエンジンの運転状態に応じた目標噴射時期となるように、噴射時期調整機構を駆動制御するものが知られている。
【０００３】
例えば、一本のプランジャを回転させながら往復動させて、ディーゼルエンジンの気筒毎の燃料噴射ノズルに燃料を分配圧送する、いわゆる分配型の燃料噴射ポンプには、噴射時期調整機構として以下の構成を有するものが組み込まれている。この調整機構は、ディーゼルエンジンの運転状態に応じた燃料圧力によって移動するタイマピストンと、プランジャの周囲で回動することにより同プランジャの往復動のタイミングを変更するローラリングと、タイマピストン及びローラリングを連結するスライドピンと、タイマピストンに加わる油圧の大きさを調整する電磁弁（タイミングコントロールバルブ）とを備えている。
【０００４】
電磁弁は、噴射時期制御装置のコンピュータからの指令信号に従い作動する。同電磁弁の開度が変化すると、タイマピストンに加わる燃料圧力が変化する。タイマピストンの往復動にともないスライドピンが揺動してローラリングが回動する。プランジャの往復動のタイミングが変更され、燃料噴射ノズルから燃料が噴射される時期が調整される。
【０００５】
さらに、上述した噴射時期制御装置において異常が発生したか否かの判定を行う技術が種々提案されている。例えば、特公平３−１８０２３号公報では、目標噴射時期と実噴射時期との偏差が予め定めた異常判定値よりも大きくなったとき、噴射時期制御装置が異常であると判定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディーゼルエンジンにとって最適な噴射時期（目標噴射時期）は、エンジン回転速度、エンジン負荷等の運転状態によって様々に変化する。例えば、急加速時等の過渡状態においては目標噴射時期が急速に変化する。一方、噴射時期調整機構が作動するときには応答遅れをともなう。これは、コンピュータが目標噴射時期に応じた指令信号を出力してから、プランジャの往復動のタイミングが変化するまでには、電磁弁の作動、タイマピストンの移動、スライドピンの揺動、ローラリングの回動等が行われるためである。この応答遅れは目標噴射時期が急激に変化する程大きくなる。このため、噴射時期調整機構が仮に正常に作動していても、過渡状態では実噴射時期と目標噴射時期との偏差が大きくなる。
【０００７】
ところが、従来技術では異常判定に際し、前述した噴射時期調整機構の応答遅れを考慮せずに、ディーゼルエンジンの運転状態にかかわらず、単一の異常判定値を用いている。このため、例えば過渡状態のときには、実際は正常であっても異常と誤判定するおそれがあった。
【０００８】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は噴射時期制御装置の異常判定の精度を高めることであり、特にディーゼルエンジンの過渡状態のときに噴射時期調整機構の応答遅れにより目標噴射時期と実噴射時期との偏差が大きくなった場合でも、噴射時期制御装置が異常であるかどうかを精度よく検出することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の第１の発明は、燃料噴射ポンプによる燃料噴射ノズルからの燃料の噴射時期がディーゼルエンジンの運転状態に応じた目標噴射時期となるように噴射時期調整機構を制御する噴射時期制御装置に用いられるものであって、
前記噴射時期調整機構による実噴射時期を検出する実噴射時期検出手段と、前記目標噴射時期又はその目標噴射時期に基づく予想実噴射時期と、前記実噴射時期検出手段による実噴射時期との偏差を求め、その偏差が異常判定値よりも大きくなると前記噴射時期制御装置に異常が発生したと判定する異常判定手段とを備え、前記燃料噴射ポンプは、回動可能に配置された駆動カムと、同駆動カムに接触した状態でプランジャと一体回転する従動カムとを有し、同従動カムの回転をともなう往復動によりプランジャを往復動させて燃料を吸入及び加圧し、加圧された燃料を前記燃料噴射ノズルに供給するものであり、前記噴射時期調整機構は、往復動可能に設けられたピストンと、同ピストン及び前記駆動カムを連結する連結部材とを備え、燃料の圧力に応じてピストンを移動させて駆動カムを回動させることにより前記プランジャの往復動のタイミングを変更させ、前記燃料噴射ノズルからの燃料の噴射時期を調整するものであり、前記異常判定手段は、異常判定に際し、前記従動カムが駆動カムに乗り上げるときに連結部材を介してピストンに作用する力を考慮するものであるとしている。
【００１０】
上記第１の発明によると、実噴射時期検出手段は噴射時期調整機構による実噴射時期を検出する。異常判定手段は目標噴射時期又はその目標噴射時期に基づく予想実噴射時期と前記実噴射時期との偏差を求め、この偏差が異常判定値よりも大きくなると噴射時期制御装置が異常であると判定する。この際、異常判定手段はディーゼルエンジンの運転状態に応じた判定を行う。従って、噴射時期調整機構の応答遅れの程度は機関運転状態によって異なるが、その応答遅れを考慮した異常判定が可能となる。
【００１１】
特に、噴射時期調整機構の応答遅れを考慮して予想実噴射時期を求め、この時期と実噴射時期との偏差を用いて過渡状態での異常判定を行えば、単に目標噴射時期と実噴射時期との偏差を用いて異常判定を行う場合よりも判定の精度が向上する。
【００２１】
さらに、前記燃料噴射ポンプは、回動可能に配置された駆動カムと、同駆動カムに接触した状態でプランジャと一体回転する従動カムとを有し、同従動カムの回転をともなう往復動によりプランジャを往復動させて燃料を吸入及び加圧し、加圧された燃料を前記燃料噴射ノズルに供給するものであり、
前記噴射時期調整機構は、往復動可能に設けられたピストンと、同ピストン及び前記駆動カムを連結する連結部材とを備え、燃料の圧力に応じてピストンを移動させて駆動カムを回動させることにより前記プランジャの往復動のタイミングを変更させ、前記燃料噴射ノズルからの燃料の噴射時期を調整するものであり、 前記異常判定手段は異常判定に際し、前記従動カムが駆動カムに乗り上げるときに連結部材を介してピストンに作用する力を考慮するものである。この考慮としては、例えば予想実噴射時期、異常判定値、偏差等として前記力に応じた値を用いることが挙げられる。
【００２２】
上記構成によると、従動カムが駆動カムに乗り上げる際には、その従動カムから駆動カムに力が作用する。同力は連結部材を介してピストンに作用し、噴射時期調整機構の応答遅れに影響を及ぼす。しかし、異常判定手段による異常判定に際しては、従動カムの駆動カムに対する乗り上げにともなう力が考慮される。このため、前記力による前記応答遅れに対する影響があっても、その影響を排除した異常判定が可能となり、判定の精度が高められる。
請求項２に記載の第２の発明では、第１の発明の構成に加え、前記噴射時期調整機構は燃料の圧力を利用してハウジング内のピストンを移動させて燃料の噴射時期を調整するものであり、前記異常判定手段は異常判定に際し燃料温度を考慮するものである。この考慮としては、例えば予想実噴射時期、異常判定値、偏差等として燃料温度に応じた値を用いることが挙げられる。
上記第２の発明によると、燃料温度に応じて燃料の粘性が変化し、ハウジングとピストンとの間を通過する燃料のリーク量が変化する。ピストンに作用する燃料の圧力等が変化し、噴射時期調整機構の応答遅れに影響を及ぼす。しかし、異常判定手段による異常判定に際しては燃料温度が考慮される。このため、燃料温度による前記応答遅れに対する影響があっても、その影響を排除した異常判定が可能となり、判定の精度が高められる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、第１の発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に従って説明する。
【００２４】
図１に示すように、車両には、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２を備えたディーゼルエンジン（以下単に「エンジン」という）１３が搭載されている。シリンダブロック１１には複数のシリンダボア１４が設けられ、各ボア１４内にピストン１５が往復動可能に収容されている。各ピストン１５はコネクティングロッド１６を介しクランク軸１７に連結されている。各ピストン１５の往復運動は、コネクティングロッド１６及びクランク軸１７によって回転運動に変換される。
【００２５】
シリンダヘッド１２及び各ピストン１５間には主燃焼室１８が形成されている。シリンダヘッド１２には副燃焼室１９が主燃焼室１８に連通した状態で設けられ、その副燃焼室１９に燃料噴射ノズル２１の先端が露出している。シリンダヘッド１２には、主燃焼室１８に連通する吸気ポート（図示略）及び排気ポート２２がそれぞれ設けられている。これらのポート２２を開放及び閉鎖するために、シリンダヘッド１２には吸気バルブ（図示略）及び排気バルブ２３がそれぞれ往復動可能に支持されている。
【００２６】
吸気ポートには主燃焼室１８にエンジン１３外部の空気を導くための吸気通路２４が接続され、その途中にメインバルブ２５が支持されている。同バルブ２５は運転者によるアクセルペダル２６の踏み込み動作により回動し、吸気通路２４を流れる空気の量を調整する。吸気通路２４にはメインバルブ２５を迂回するバイパス路２７が設けられており、その途中にサブバルブ２８が支持されている。サブバルブ２８は、二段式のダイヤフラム室を有するアクチュエータ２９によって開閉される。排気ポート２２には、主燃焼室１８での燃焼ガスをエンジン１３外部へ導くための排気通路３１が接続されている。
【００２７】
上記エンジン１３においては、空気がシリンダボア１４内に吸入されて燃焼ガスが排出されるまでの期間、すなわち、１サイクルの間に、ピストン１５が２往復してクランク軸１７が２回転する。このサイクルは吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程の４つの行程からなる。
【００２８】
吸気行程ではピストン１５が下降するとともに吸気バルブが開かれる。排気バルブ２３は閉じられている。ピストン１５の下降にともなう負圧により、エンジン１３外部の空気が吸気通路２４、バイパス路２７、メインバルブ２５、サブバルブ２８等を通じてシリンダボア１４内に吸引される。圧縮行程ではピストン１５が上昇する。このとき、吸気バルブ、排気バルブ２３がともに閉じられているため、前記吸気行程でシリンダボア１４内に吸入された空気が圧縮されて、高圧、高温となる。爆発行程では、燃料噴射ノズル２１が開かれて副燃焼室１９に燃料が霧状に噴射される。この燃料は燃焼室１８，１９内の高温、高圧の空気と混ざり合い、自己燃焼を起こして急激に燃焼する。この際の発熱エネルギーによりピストン１５が下降する。排気行程では排気バルブ２３が開かれるとともにピストン１５が上昇する。この上昇により燃焼ガスがシリンダボア１４から押し出される。同ガスは排気ポート２２、排気通路３１を通り、エンジン１３外部へ排出される。
【００２９】
次に、前記燃料噴射ノズル２１に高圧燃料を供給する燃料噴射ポンプ３２について説明する。ここでは、１本のプランジャ４２を回転させながら往復動させて、各燃料噴射ノズル２１に燃料を分配圧送する、いわゆる分配型燃料噴射ポンプ３２が用いられている。同ポンプ３２にはドライブシャフト３３が回転可能に支持されており、そのシャフト３３の先端（図の左端）にドライブプーリ３４が取り付けられている。ドライブプーリ３４及び前記クランク軸１７にはベルト等が掛装されており、これらのドライブプーリ３４、ベルト等によりクランク軸１７の回転がドライブシャフト３３に伝達される。
【００３０】
燃料噴射ポンプ３２内において、ドライブシャフト３３上にはべーン式ポンプよりなる燃料フィードポンプ（図では９０度展開されている）３５が設けられている。ドライブシャフト３３の基端部（図の右端部）には円板状のパルサ３６が取り付けられている。ドライブシャフト３３の基端部は図示しないカップリングを介してカムプレート３７に接続されている。
【００３１】
パルサ３６とカムプレート３７との間には燃料噴射時期の変化に応じて回動するローラリング３８が設けられ、同カムプレート３７のカムフェイス３７ａに対向する複数のカムローラ３９がローラリング３８の円周に沿って取り付けられている。カムフェイス３７ａはエンジン１３の気筒数と同数だけ設けられている。カムプレート３７はスプリング４１によって付勢され常にカムローラ３９に係合している。本実施の形態では、ローラリング３８及びカムローラ３９によって駆動カムが構成され、カムプレート３７によって従動カムが構成されている。
【００３２】
カムプレート３７には燃料加圧用のプランジャ４２が一体回転可能に取り付けられている。ドライブシャフト３３の回転力は図示しないカップリングを介してカムプレート３７に伝達される。この伝達により、カムプレート３７が回転しながらカムローラ３９に係合して、気筒数と同数回だけ図中左右方向へ往復動する。この往復動にともないプランジャ４２が回転しながら同方向へ往復動する。つまり、カムフェイス３７ａがカムローラ３９に乗り上げる過程でプランジャ４２が往動（リフト）し、その逆にカムフェイス３７ａがカムローラ３９を乗り下げる過程でプランジャ４２が復動する。
【００３３】
プランジャ４２はポンプハウジング４３に形成されたシリンダ４４に嵌挿されており、そのプランジャ４２の先端面とシリンダ４４の内底面との間に高圧室４５が形成されている。プランジャ４２の先端部外周には、エンジン１３の気筒数と同数の吸入溝４６と分配ポート４７とが形成されている。これらの吸入溝４６及び分配ポート４７に対応して、ポンプハウジング４３には分配通路４８及び吸入ポート４９が形成されている。
【００３４】
そして、ドライブシャフト３３が回転して燃料フィードポンプ３５が作動することにより、図示しない燃料タンク内の燃料が、燃料供給ポート５１を介してポンプ室５２へ供給される。プランジャ４２が復動されて高圧室４５が減圧される吸入行程中に、吸入溝４６の一つが吸入ポート４９に連通することにより、ポンプ室５２内の燃料が高圧室４５内へ導入される。一方、プランジャ４２が往動されて高圧室４５が加圧される圧縮行程中には、燃料が分配通路４８から各燃料噴射ノズル２１へ圧送される。
【００３５】
ポンプハウジング４３には、高圧室４５とポンプ室５２とを連通させる燃料溢流（スピル）用のスピル通路５３が形成されている。スピル通路５３の途中には、高圧室４５からの燃料のスピルを調整する電磁スピル弁５４が設けられている。電磁スピル弁５４はコイル５５を有する常開型の弁であり、同コイル５５が無通電（オフ）の状態では弁体５６が開放されて高圧室４５内の燃料がポンプ室５２へスピルされる。また、コイル５５が通電（オン）されることにより、弁体５６が閉鎖されて高圧室４５からポンプ室５２への燃料のスピルが止められる。
【００３６】
従って、電磁スピル弁５４の通電時間を変化させることにより、同弁５４が閉弁・開弁制御され、高圧室４５からポンプ室５２への燃料のスピルが調整される。そして、プランジャ４２の圧縮行程中に電磁スピル弁５４を開弁させることにより、高圧室４５内における燃料が減圧されて、燃料噴射ノズル２１からの燃料噴射が停止される。つまり、プランジャ４２が往動しても、電磁スピル弁５４が開弁している間は高圧室４５内の燃料圧力が上昇せず、各燃料噴射ノズル２１から燃料が噴射されない。プランジャ４２の往動中に、電磁スピル弁５４の閉弁・開弁の時期を制御することにより、燃料噴射ノズル２１からの燃料の噴射終了時期が変更されて燃料噴射量が調整される。
【００３７】
ポンプハウジング４３の下側には、燃料の噴射時期を変更するための噴射時期調整機構としてのタイマ装置（図では９０度展開されている）５７が設けられている。タイマ装置５７は、ドライブシャフト３３の回転方向に対するローラリング３８の位置を変更することにより、カムフェイス３７ａがカムローラ３９に係合する時期、すなわちカムプレート３７及びプランジャ４２の往復駆動時期を変更する。
【００３８】
タイマ装置５７は制御油圧により駆動されるものであり、タイマハウジング５８、その内部に往復動可能に嵌装されたタイマピストン５９、タイマハウジング５８内の一側（図の左側）の低圧室６１にてタイマピストン５９を他側（図の右側）の高圧室６２へ付勢するタイマスプリング６３等から構成されている。タイマピストン５９は連結部材としてのスライドピン６４を介してローラリング３８に接続されている。
【００３９】
前記高圧室６２には、燃料フィードポンプ３５により加圧された燃料が導入される。そして、その燃料圧力とタイマスプリング６３の付勢力との釣り合い関係によってタイマピストン５９の位置が決定される。これにともないローラリング３８の位置が決定され、カムプレート３７を介してプランジャ４２の往復動タイミングが決定される。本実施の形態では、高圧室６２内の燃料圧力が上昇してタイマピストン５９が低圧室６１側へ移動すると、噴射時期が遅らされるように設定されている。
【００４０】
タイマ装置５７の制御油圧として作用する燃料圧力を調整するために、高圧室６２と低圧室６１とが連通路６６によって連通され、その途中にタイミングコントロールバルブ（以下「ＴＣＶ」という）６５が設けられている。ＴＣＶ６５は、デューティ制御された通電信号によって開閉制御される電磁弁であり、同ＴＣＶ６５の開度調整によって高圧室６２内の燃料圧力が調整される。その調整によってタイマピストン５９が移動し、プランジャ４２の往復動時期が変更され、各燃料噴射ノズル２１からの燃料の噴射時期が調整される。
【００４１】
ところで、車両の室内前部にはインストルメントパネル（図示略）が設けられており、ここに故障表示ランプ６７が組み込まれている。同ランプ６７は噴射時期制御装置の正常作動時に消灯させられ、異常時に点灯させられる。
【００４２】
エンジン１３の運転状態を検出するために、吸気温センサ７１、アクセル開度センサ７２、吸気圧センサ７３、水温センサ７４及びクランク角センサ７５が用いられている。吸気温センサ７１は吸気通路２４を流れる空気の温度（吸気温度ＴＨＡ）を検出し、アクセル開度センサ７２はメインバルブ２５の開閉位置からエンジン１３の負荷に相当するアクセル開度ＡＣＣＰを検出する。吸気圧センサ７３は吸気ポートの近傍の圧力（吸気圧力ＶＰＩＭ）を検出し、水温センサ７４は冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する。クランク角センサ７５は実噴射時期検出手段の一部を構成するものであり、クランク軸１７の回転に同期し、特定気筒のピストン１５が上死点に達したときにクランク角パルスを出力する。
【００４３】
車両の走行状態を検出するために、図示しないトランスミッションには車速センサ７６が設けられている。同センサ７６は、トランスミッションのギアの回転によって回されるマグネット７６ａによりリードスイッチ７６ｂをオン・オフさせて車両速度（車速）ＳＰを検出する。
【００４４】
燃料噴射ポンプ３２の作動状態を検出するために、回転速度センサ７７及び燃温センサ７８が用いられている。回転速度センサ７７は実噴射時期検出手段の一部を構成するものであり、前記ローラリング３８の上部に配置されている。同センサ７７は電磁ピックアップコイルよりなり、パルサ３６の外周面に形成された突起部が横切る度にポンプ角パルスを出力する。このパルス信号から燃料噴射ポンプ３２の回転速度、すなわちクランク軸１７の時間当たりの回転数（エンジン回転速度ＮＥ）が検出可能である。なお、回転速度センサ７７は前記ローラリング３８と一体であるため、タイマ装置５７の制御動作に関わりなく、プランジャ４２のリフト動作に対して一定のタイミングで基準となる信号を出力する。
【００４５】
また、燃温センサ７８はポンプハウジング４３に取り付けられている。同センサ７８は、温度によって電気抵抗値が大きく変化するサーミスタを内蔵しており、エンジン１３に供給される燃料の温度（燃料温度）ＴＨＦの変化を、サーミスタの電気抵抗値の変化でもって検出する。
【００４６】
上述した各種センサ７１〜７８の検出信号に基づき電磁スピル弁５４、ＴＣＶ６５及び故障表示ランプ６７を駆動制御するために、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）８１が設けられている。図２に示すように、ＥＣＵ８１は中央処理装置（ＣＰＵ）８２、所定の制御プログラム、マップ等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８３、ＣＰＵ８２の演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８４、予め記憶されたデータを保存するバックアップＲＡＭ８５を備えている。これら各部材８２〜８５と入力ポート８６及び出力ポート８７とはバス８８によって接続されている。
【００４７】
前述した吸気温センサ７１、アクセル開度センサ７２、吸気圧センサ７３、水温センサ７４及び燃温センサ７８はそれぞれバッファ８９，９０，９１，９２，９３、マルチプレクサ９４及びＡ／Ｄ変換器９５を介して入力ポート８６に接続されている。クランク角センサ７５、車速センサ７６及び回転速度センサ７７は、波形整形回路９６を介して入力ポート８６に接続されている。ＣＰＵ８２は各センサ７１〜７８の検出信号を入力ポート８６を介して読み込む。
【００４８】
また、電磁スピル弁５４、ＴＣＶ６５及び故障表示ランプ６７は、それぞれ駆動回路９７，９８，９９を介して出力ポート８７に接続されている。ＣＰＵ８２は前記入力ポート８６を介して読み込んだ入力値に基づき、電磁スピル弁５４、ＴＣＶ６５及び故障表示ランプ６７をそれぞれ制御する。
【００４９】
次に、前記のように構成された本実施の形態の作用及び効果について説明する。図３のフローチャートは、ＣＰＵ８２によって実行される各処理のうち、燃料の噴射時期を制御するためのルーチンを示しており、所定のタイミングで実行される。
【００５０】
このルーチンの処理が開始されると、ＣＰＵ８２はまずステップ１１０において、ディーゼルエンジン１３の運転状態を検出する。例えば、回転速度センサ７７によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度センサ７２によるアクセル開度ＡＣＣＰ、水温センサ７４による冷却水温ＴＨＷ等を読み込む。
【００５１】
続いて、ステップ１２０においてエンジン１３の運転状態に応じた目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出する。詳しくは、マップ又は所定の演算式に従い、前記エンジン回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰ（エンジン負荷）に応じた基本噴射時期を求める。この値を冷却水温ＴＨＷ等によって補正し、その補正値を目標噴射時期ＡＴＲＧi として設定する。このようにして得られた目標噴射時期ＡＴＲＧi にはタイマ装置５７の応答遅れは考慮されていない。
【００５２】
ステップ１３０において実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。詳しくは、クランク角センサ７５から出力されるクランク角パルスと、回転速度センサ７７から出力されるポンプ角パルスとを読み込む。両パルスに基づきタイマ装置５７の位相を検出し、そのときの実噴射時期ＡＡＣＴi を推定する。
【００５３】
ステップ１４０において、エンジン１３の運転状態が過渡状態であるか否かを判定する。例えば、ポンプ角パルスに基づくエンジン回転速度ＮＥの変化率（単位時間当たりの変化量）が所定範囲から外れているか否かを判定し、外れている場合には過渡状態であるとし、所定範囲内にある場合には定常状態であるとする。ここで、定常状態の場合には、タイマ装置５７の応答遅れが小さいので、噴射時期制御装置が正常に機能しているのであれば、実噴射時期ＡＡＣＴi は目標噴射時期ＡＴＲＧi に近い値となる。過渡状態の場合には、タイマ装置５７の応答遅れが大きいので、噴射時期制御装置が正常に作動していても実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi に収束するのに時間を要し、一時的に両噴射時期ＡＡＣＴi ，ＡＴＲＧi の偏差が大きくなる。
【００５４】
前記ステップ１４０の判定条件が満たされていなければ、すなわち定常状態であればステップ１５０へ移行し、目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差を求め、その絶対値が予め設定された異常判定値ＴｈＡよりも大きいか否かを判定する。この判定条件が満たされていなければ（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜≦ＴｈＡ）、定常状態において噴射時期制御装置が正常に作動していると判断し、ステップ１６０において噴射時期のフィードバック制御を行う。
【００５５】
詳しくは、ＡＴＲＧi ＞ＡＡＣＴi であれば実際の噴射時期を早めるようにＴＣＶ６５に対するデューティ比を変更し、ＡＴＲＧi ＜ＡＡＣＴi であれば実際の噴射時期を遅らせるようにＴＣＶ６５に対するデューティ比を変更し、ＡＴＲＧi ＝ＡＡＣＴi であればそのときのデューティ比を保持する。このようにタイマ装置５７による実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi に一致するように、ポンプ角パルス及びクランク角パルスによりタイマ装置５７の動作を監視しつつＴＣＶ６５をデューティ比制御する。
【００５６】
これに対し、ステップ１５０の判定条件が満たされていれば（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜＞ＴｈＡ）、噴射時期制御装置に何らかの異常が発生していて、ＴＣＶ６５を制御しても実噴射時期ＡＡＣＴi を目標噴射時期ＡＴＲＧi に一致させることが困難であると判断し、ステップ１７０においてフェイル時用の噴射時期制御を行う。例えば、前述したステップ１６０での噴射時期のフィードバック制御を中止し、実噴射時期ＡＡＣＴi を、不具合を生じないような遅角側の一定値に保持する。これに代えて、フィードバック制御は継続するものの、目標噴射時期ＡＴＲＧi にガードをかけ（制限を付し）、実噴射時期ＡＡＣＴi がエンジン１３に不具合を生じさせるような極端に大きな値又は極端に小さな値になるのを防止するようにしてもよい。
【００５７】
なお、定常状態において実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi に収束しなくなる原因としては、例えば回転速度センサ７７やＴＣＶ６５の故障、油圧回路での堆積物による目詰まり等が考えられる。
【００５８】
そして、ステップ１８０において異常モードを設定するとともに故障表示ランプ６７を点灯させて、このルーチンを終了する。
一方、前記ステップ１４０の判定条件が満たされていると、すなわちエンジン１３が過渡状態であると、仮に前記ステップ１５０での異常判定値ＴｈＡを用いて異常判定を行えば、タイマ装置５７の応答遅れにより目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差が同判定値ＴｈＡよりも大きくなり、噴射時期制御装置が正常に作動していても異常と判定するおそれがあると判断する。そして、ステップ１５０〜１８０の処理を行うことなく、このルーチンを終了する。換言すると、過渡状態では異常判定を禁止する。
【００５９】
本実施の形態においては、上述したＣＰＵ８２によるステップ１３０の処理が実噴射時期検出手段に相当し、ステップ１４０，１５０，１６０，１７０の処理が異常判定手段に相当する。
【００６０】
このように第１の実施の形態では、エンジン１３の運転状態に応じた異常判定が行われる。このため、過渡状態ではタイマ装置５７が正常に作動していても応答遅れが大きくなり、目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差が大きくなるが、その応答遅れを考慮した異常判定がなされ、判定の精度が向上する。すなわち、定常状態では従来技術と同様な異常判定が行われるが、誤判定のおそれのある過渡状態では異常判定が行われないので、同過渡状態において偏差が異常判定値ＴｈＡよりも大きくなっても、異常と誤判定されることはない。
【００６１】
本実施の形態は前述した事項以外にも次に示す特徴を有する。
（ａ）過渡状態での異常判定を禁止し、定常状態のときにのみ異常判定を行うようにしたので、過渡時用の異常判定値ＴｈＡを別途設定しなくてすむ。
（第２の実施の形態）
次に、第１の発明を具体化した第２の実施の形態を図４に従って説明する。図４は、前述した図３に対応する噴射時期制御ルーチンを示している。本実施の形態は、過渡状態でも異常判定を行う点と、過渡状態と定常状態とで異常判定値ＴｈＡを異ならせている点とが第１の実施の形態と大きく異なっている。なお、図４において図３と同一の処理には同一のステップ数を付して、詳しい説明を省略する。また、エンジン１３やその周辺機器の構成は第１の実施の形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００６２】
図４の噴射時期制御ルーチンが開始されると、ＣＰＵ８２はステップ１１０で、各センサ７７，７２，７４によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、冷却水温ＴＨＷ等を読み込む。ステップ１２０でエンジン１３の運転状態に応じた目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出し、ステップ１３０で実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。ステップ１４０で、エンジン１３の運転状態が過渡状態であるか否かを判定する。
【００６３】
この判定条件が満たされていなければ、すなわち定常状態であればステップ１４１へ移行し、定常時用の判定値Ｔｈｓ（＞０）を異常判定値ＴｈＡとして設定する。これに対し、ステップ１４０の判定条件が満たされていれば、すなわち過渡状態であればステップ１４２へ移行し、過渡時用の判定値Ｔｈｔ（＞Ｔｈｓ）を異常判定値ＴｈＡとして設定する。ここで、判定値Ｔｈｓ，Ｔｈｔは、いずれも予め定められてＲＯＭ８３に記憶されている。このように、過渡状態では定常状態に比べてタイマ装置５７の応答遅れが大きくなることを考慮して、定常状態での値Ｔｈｓも大きな値Ｔｈｔを異常判定値ＴｈＡとして設定する。なお、判定値Ｔｈｓを「０」よりも大きな値としているのは、実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi に収束した状態においても、実際には実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi を中心とするある程度の範囲の中で変動するからであり、この変動を異常と判定しないようにするためである。
【００６４】
このようにステップ１４１又は１４２で異常判定値ＴｈＡを設定すると、ステップ１５０において、目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差の絶対値が異常判定値ＴｈＡよりも大きいか否かを判定する。この判定条件が満たされていなければ（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜≦ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が正常に作動していると判断し、ステップ１６０において噴射時期のフィードバック制御を行い、このルーチンを終了する。これに対し、ステップ１５０の判定条件が満たされていれば（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜＞ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が異常であると判断し、ステップ１７０においてフェイル時用の噴射時期制御を行う。ステップ１８０で異常モードを設定するとともに故障表示ランプ６７を点灯させて、このルーチンを終了する。
【００６５】
本実施の形態ではＣＰＵ８２によるステップ１３０の処理が実噴射時期検出手段に相当し、ステップ１４０，１４１，１４２，１５０，１６０，１７０の処理が異常判定手段に相当する。
【００６６】
このように第２の実施の形態では、エンジン１３の過渡状態のときには定常状態のときよりも大きな異常判定値ＴｈＡが用いられる。換言すると、定常状態では、その状態に適した異常判定値ＴｈＡ（＝Ｔｈｓ）を用いた異常判定がなされる。過渡状態では、その状態に適した異常判定値ＴｈＡ（＝Ｔｈｔ）を用いた異常判定がなされる。すなわち、過渡状態の場合にはタイマ装置５７の応答遅れが大きくなり、同装置５７が正常に作動していても目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差が定常状態の場合よりも大きくなるが、異常判定値ＴｈＡが大きくされたことで、異常と誤判定されにくくなり、判定の精度が向上する。
【００６７】
本実施の形態は前述した事項以外にも次に示す特徴を有する。
（ａ）定常状態及び過渡状態を含む全運転領域にわたり、一つの異常判定値によって異常判定を行う従来技術では、エンジンの過渡状態において正常であるにもかかわらず異常と判定する不具合を回避しようとすると、同異常判定値を大きな値に設定することになる。すると、過渡状態のときにも異常判定を判定できる反面、定常状態において実噴射時期が目標噴射時期に収束しないようなときに異常と判定できなくなる。
【００６８】
これに対し、本実施の形態では二つの判定値Ｔｈｓ，Ｔｈｔを予め設定しておき、エンジン１３の運転状態に応じていずれか一方を選択し、これを異常判定値ＴｈＡとしている。定常状態では比較的小さな判定値Ｔｈｓを異常判定値ＴｈＡとして用いることにより、実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi に収束しない異常を検出できる。過渡状態では前記判定値Ｔｈｓよりも大きな判定値Ｔｈｔを異常判定値ＴｈＡとして用いることにより、実噴射時期ＡＡＣＴi を目標噴射時期ＡＴＲＧi に収束させることはできるものの応答が遅くなっている異常を検出することができる。このように二種類の異常を検出することが可能である。
（第３の実施の形態）
次に、第１の発明を具体化した第３の実施の形態を図５，６に従って説明する。図５は前述した図４に対応する噴射時期制御ルーチンを示している。
本実施の形態は、目標噴射時期ＡＴＲＧi の変化率に応じて異常判定値ＴｈＡを異ならせている点が第２の実施の形態と大きく異なっている。なお、図５において図４と同一の処理には同一のステップ数を付して、詳しい説明を省略する。また、エンジン１３やその周辺機器の構成は第１の実施の形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００６９】
この噴射時期制御ルーチンが開始されると、ＣＰＵ８２はステップ１１０で、各センサ７７，７２，７４によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、冷却水温ＴＨＷ等を読み込む。ステップ１１５において、前回の制御周期で記憶した目標噴射時期ＡＴＲＧi-1 を読み出す。ステップ１２０で今回の目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出し、ステップ１３０で実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。
【００７０】
次に、ステップ１４３において、目標噴射時期の変化率ΔＡＴＲＧを算出する。ここでは、今回の目標噴射時期ＡＴＲＧi と前回の目標噴射時期ＡＴＲＧi-1 との偏差を求め、これを変化率ΔＡＴＲＧとする。
【００７１】
ステップ１４４において、図６に示すマップを参照して異常判定値ＴｈＡを算出する。このマップには、変化率ΔＡＴＲＧに対する異常判定値ＴｈＡが、次のような関係をなすように予め規定されている。変化率ΔＡＴＲＧが「０」よりも若干小さな任意の値をａとし、「０」よりも若干大きな任意の値をｂとすると、ａ≦ΔＡＴＲＧ≦ｂの領域では異常判定値ＴｈＡは最小の値ｃ（＞０）である。ａ＞ΔＡＴＲＧの領域では変化率ΔＡＴＲＧが小さくなるほど異常判定値ＴｈＡが増加する。また、ΔＡＴＲＧ＞ｂの領域では変化率ΔＡＴＲＧが大きくなるほど異常判定値ＴｈＡが増加する。従って、前記マップを参照すると、目標噴射時期ＡＴＲＧが変化しないとき（定常状態に相当）には異常判定値ＴｈＡが最小値（＝ｃ）に設定され、同噴射時期ＡＴＲＧが早く変化するとき（過渡状態に相当）にはタイマ装置５７の応答遅れを考慮して異常判定値ＴｈＡが大きな値に設定される。
【００７２】
次に、ステップ１５０において、目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差が前記異常判定値ＴｈＡよりも大きいか否かを判定する。この判定条件が満たされていなければ（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜≦ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が正常であると判断し、ステップ１６０において噴射時期のフィードバック制御を行い、ステップ１９０へ移行する。これに対し、ステップ１５０の判定条件が満たされていれば（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜＞ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が異常であると判断し、ステップ１７０においてフェイル時用の噴射時期制御を行う。ステップ１８０で異常モードを設定するとともに故障表示ランプ６７を点灯させてステップ１９０へ移行する。
【００７３】
ステップ１９０では、次回の演算に備えて今回の目標噴射時期ＡＴＲＧi を前回の目標噴射時期ＡＴＲＧi-1とする。そして、この値（ＡＴＲＧi-1）をＲＡＭ８４に記憶した後、このルーチンを終了する。
【００７４】
本実施の形態においては、ＣＰＵ８２によるステップ１３０の処理が実噴射時期検出手段に相当し、ステップ１４３，１４４，１５０，１６０，１７０の処理が異常判定手段に相当する。
【００７５】
このように第３の実施の形態によると、異常判定値ＴｈＡが目標噴射時期ＡＴＲＧi の変化率ΔＡＴＲＧに応じた値に設定される。変化率ΔＡＴＲＧが小さな場合（ａ≦ΔＡＴＲＧ≦ｂ）には、すなわち定常状態では、小さな異常判定値ＴｈＡ（＝ｃ）が用いられる。この点は第２の実施の形態と同様である。しかし、変化率ΔＡＴＲＧが大きな場合には単一の異常判定値ＴｈＡを用いるのではなく、その変化率ΔＡＴＲＧが大きくなるに従い増加する異常判定値ＴｈＡが用いられる。このため、目標噴射時期ＡＴＲＧi が急激に変化するほどタイマ装置５７の応答遅れが大きくなり、同目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差が大きくなるが、その目標噴射時期ＡＴＲＧi の変化の程度（変化率ΔＡＴＲＧ）に適した異常判定値ＴｈＡとの比較によって異常判定が行われることとなる。従って、一つの異常判定値によって過渡状態での異常判定を行う場合に比べ、判定の精度が向上する。
（第４の実施の形態）
次に、第１の発明を具体化した第４の実施の形態について図７，８に従って説明する。図８は前述した図４に対応する噴射時期制御ルーチンを示している。本実施の形態では、目標噴射時期ＡＴＲＧi に基づく予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を求める。この噴射時期ＡＴＲＧＳＭi は、正常作動時のタイマ装置５７が有する応答遅れを考慮した値である。そして、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差を用いて噴射時期制御装置の異常を判定している。なお、図８において図４と同一の処理には同一のステップ数を付して、詳しい説明を省略する。また、エンジン１３やその周辺機器の構成は第１の実施の形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００７６】
まず、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi について説明する。図７において、低圧室６１側からタイマピストン５９に作用する力をｆPLとし、高圧室６２側からタイマピストン５９に作用する力をｆPHとする。力ｆPLは低圧室６１内の燃料圧力とタイマピストン５９の低圧室６１側の受圧面積との積で表され、力ｆPHは高圧室６２内の燃料圧力とタイマピストン５９の高圧室６２側の受圧面積との積で表される。また、タイマピストン５９の質量、変位量をそれぞれｍ、ｘとし、粘性係数をｃとし、タイマスプリング６３のばね定数をｋとする。ここでの粘性係数ｃは、燃料温度ＴＨＦを一定とし、高圧室６２からタイマピストン５９とタイマハウジング５８との隙間ｇを通って低圧室６１へリークする燃料の量を一定とし、高圧室６２から連通路６６及びＴＣＶ６５を通って低圧室６１へ流通する燃料の量を一定としたときの値である。また、力ｆPHには、カムプレート３７のカムフェイス３７ａがカムローラ３９に乗り上げるときにローラリング３８、スライドピン６４を介してタイマピストン５９に作用する力Ｆは含まれていない。これらを用いると、タイマピストン５９についての運動方程式は、次式（１）で表される。
【００７７】
【数１】
式（１）中、ｆPH(t) とｆPLとの差をΔｆp(t) とする。また、質量ｍは粘性係数ｃやばね定数ｋに比べて無視できるほど小さい。このため、上記式（１）は、次式（２）に書き換えることができる。
【００７８】
【数２】
また、一般に式（３）が成り立つ。
【００７９】
【数３】
Δｔは変位量ｘがｘi-1 からｘi に変化するのに要した時間である。
上記式（３）を用いれば、式（２）の運動方程式は以下のようにΔｔで離散化して表現することができる。
【００８０】
【数４】
式（４）をラプラス変換すると、次式（５）が得られる。
【００８１】
【数５】
ところで、ＴＣＶ６５に対するデューティ比を制御して、低圧室６１及び高圧室６２からタイマピストン５９に作用する力の差Δｆp(t)を調整すれば、実噴射時期を目標噴射時期ＡＴＲＧ(t) に収束させることができる。このことから、前記差Δｆp(t) と目標噴射時期ＡＴＲＧ(t) との間の関係を次式（６）で表すことができる。
【００８２】
【数６】
αは目標噴射時期ＡＴＲＧ(t) を差Δｆp(t)に変換するために用いられる係数である。
【００８３】
また、タイマピストン５９の位置が変化すると、ローラリング３８の位置も変化する。そして、プランジャ４２の往復動のタイミングが変化し、ひいては実噴射時期が変化する。このことから、変位量ｘと予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭ(t)との間の関係を次式（７）で表すことができる。
【００８４】
【数７】
ここで、βは予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭ(t) を変位量ｘに変換するために用いられる係数である。
【００８５】
上述した式（４）に、式（６），（７）を代入すると、式（８），（９）が得られる。
【００８６】
【数８】
上記式（９）中の噴射時期ＡＴＲＧＳＭi は、タイマ装置５７が正常に作動しているときに予想される噴射時期である。
【００８７】
さて、図８の噴射時期制御ルーチンの処理が開始されると、ＣＰＵ８２はステップ１１０で、各センサ７７，７２，７４によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、冷却水温ＴＨＷ等を読み込む。ステップ１１５において、前回の制御周期で記憶した予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 を読み出す。ステップ１２０で今回の目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出し、ステップ１３０で実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。次に、ステップ１３５において目標噴射時期ＡＴＲＧｉ、前回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 等を用い、前述した式（９）に従い今回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭｉを算出する。ステップ１４０で、エンジン１３の運転状態が過渡状態であるか否かを判定する。
【００８８】
この判定条件が満たされていなければ、ステップ１４１において定常時用の判定値Ｔｈｓ（＞０）を異常判定値ＴｈＡとして設定し、同判定条件が満たされていれば、ステップ１４２において過渡時用の判定値Ｔｈｔ（＞Ｔｈｓ）を異常判定値ＴｈＡとして設定する。ステップ１５５において、実噴射時期ＡＡＣＴi と予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi との偏差の絶対値が異常判定値ＴｈＡよりも大きいか否かを判定する。この判定条件が満たされていなければ（｜ＡＡＣＴi −ＡＴＲＧＳＭi ｜≦ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が正常に作動していると判断し、ステップ１６０において噴射時期のフィードバック制御を行い、ステップ１９０へ移行する。これに対し、ステップ１５５の判定条件が満たされていれば（｜ＡＡＣＴi −ＡＴＲＧＳＭi ｜＞ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が異常であると判断し、ステップ１７０においてフェイル時用の噴射時期制御を行う。ステップ１８０で異常モードを設定するとともに故障表示ランプ６７を点灯させて、ステップ１９０へ移行する。
【００８９】
ステップ１９０では、次回の演算に備えて今回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を前回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 とする。そして、この値（ＡＴＲＧＳＭi-1）をＲＡＭ８４に記憶した後、このルーチンを終了する。
【００９０】
本実施の形態においてはＣＰＵ８２によるステップ１３０の処理が実噴射時期検出手段に相当し、ステップ１５５，１６０，１７０の処理が異常判定手段に相当する。
【００９１】
このように第４の実施の形態によると、タイマ装置５７は正常作動時にも応答遅れを有するが、この応答遅れを考慮して求めた予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差を用いて過渡状態での異常判定を行うことにより、単に目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差を用いて異常判定を行う場合よりも判定の精度が向上する。
（第５の実施の形態）
次に、第１，２の発明を具体化した第５の実施の形態を図９，１０に従って説明する。図９は前述した図８に対応する噴射時期制御ルーチンの一部を示している。本実施の形態は、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi の算出に際し、タイマ装置５７の応答遅れ分に燃料温度ＴＨＦを考慮している点が前述した第４の実施の形態と異なっている。なお、本実施の形態においてはステップ１４０以降の処理は図８と同じであるので、その図示を省略する。また、エンジン１３やその周辺機器等の構成に関しても第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９２】
ここで、応答遅れに燃料温度ＴＨＦを考慮したのは以下の理由による。第４の実施の形態において、燃料温度ＴＨＦが一定で、タイマピストン５９及びタイマハウジング５８の隙間ｇでの燃料のリーク量が一定であり、連通路６６及びＴＣＶ６５を流れる燃料の量が一定であれば、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi と実噴射時期ＡＡＣＴi とが一致するはずである。しかし、実際には燃料噴射ポンプ３２の作動により燃料温度ＴＨＦが変化する。例えば、燃料温度ＴＨＦはポンプ３２の始動時には低く、時間とともに次第に上昇する。燃料温度ＴＨＦの上昇にともない燃料の粘度が低下し、前記隙間ｇでの燃料のリーク量や、連通路６６及びＴＣＶ６５を流れる燃料の量が増加する。低圧室６１内の燃料圧力、高圧室６２内の燃料圧力が変化し、タイマピストン５９に作用する力ｆPL，ｆPHが変化する。そこで、燃料温度ＴＨＦと式（９）とを関連付けて、同燃料温度ＴＨＦを考慮した予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を求めるようにしている。
【００９３】
より詳しくは、目標噴射時期ＡＴＲＧi が変化しないものと仮定すると、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi は最終的に目標噴射時期ＡＴＲＧi となる。このため、α＝ｋとすると、式（９）は、次式（１０）に書き換えられる。
【００９４】
【数９】
さて、図９の噴射時期制御ルーチンの処理が開始されると、ＣＰＵ８２はステップ１１１で回転速度センサ７７によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度センサ７２によるアクセル開度ＡＣＣＰ、水温センサ７４による冷却水温ＴＨＷ、燃温センサ７８による燃料温度ＴＨＦ等を読み込む。ステップ１１５において前回の制御周期で記憶した予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 を読み出す。ステップ１２０で目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出し、ステップ１３０で実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。
【００９５】
次に、ステップ１３１において図１０のマップを参照して燃料温度ＴＨＦに応じた時定数の逆数ｋ／ｃを算出する。このマップは、タイマ装置５７において燃料温度ＴＨＦを種々変化させて、同燃料温度ＴＨＦ毎の逆数ｋ／ｃを測定して作成したものである。図１０から明らかなように、このマップでは、燃料温度ＴＨＦが高くなるに従い逆数ｋ／ｃが増加するように設定されている。
【００９６】
ステップ１３５において、前述した式（１０）に従い、目標噴射時期ＡＴＲＧi 、前回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 及び逆数ｋ／ｃを代入することにより予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭｉを算出する。そして、ステップ１４０〜１９０の処理を実行する。
【００９７】
このように燃料温度ＴＨＦに応じて燃料の粘性が変化し、隙間ｇを通過する燃料のリーク量が変化する。タイマピストン５９に作用する燃料の圧力等が変化し、タイマ装置５７の応答遅れに影響を及ぼす。しかし、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi として燃料温度ＴＨＦに応じた値、すなわち燃料温度ＴＨＦの影響を考慮した値が求められる。このため、得られる予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi は、タイマ装置５７が正常に作動した場合の実噴射時期ＡＡＣＴに一層近似した値となる。この予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を異常判定に用いることにより、判定の精度をさらに高めることができる。
（第６の実施の形態）
次に、第１の発明を具体化した第６の実施の形態を図１１，１２に従って説明する。図１１は前述した図８に対応する噴射時期制御ルーチンの一部を示している。本実施の形態は、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi の算出に際し、タイマ装置５７の応答遅れ分に燃料噴射量を考慮している点が前述した第４の実施の形態と異なっている。なお、本実施の形態においてステップ１４０以降の処理は図８と同じであるので、その図示を省略する。また、エンジン１３やその周辺機器の構成に関しても第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９８】
ここで、タイマ装置５７の応答遅れに燃料噴射量を考慮したのは以下の理由による。第４の実施の形態において、噴射時期を決定するタイマピストン５９の位置がカムプレート３７の回転から全く影響を受けないのであれば、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi と実噴射時期ＡＡＣＴi とが一致するはずである。しかし、実際にはカムフェイス３７ａのカムローラ３９との接触開始（プランジャ４２のリフト開始）から、そのカムフェイス３７ａの頂部がカムローラ３９に接触するまでの期間、つまりカムフェイス３７ａがカムローラ３９に乗り上げる期間には、ローラリング３８に対し、カムプレート３７からカムローラ３９を介して図７の時計回り方向の力が作用する。この力Ｆはスライドピン６４を介してタイマピストン５９に伝わり、同ピストン５９を図２の左方（噴射時期を遅らせる方向）へ移動させようとし、噴射時期を早める際の応答性を低下させる。
【００９９】
ところで、前記力Ｆはエンジン回転速度ＮＥが高くなるほど大きくなり、また、燃料噴射量の多い高負荷ほど大きくなる傾向にある。そこで、応答遅れにエンジン回転速度ＮＥと噴射量指令値ＱＦＩＮとを考慮して上記式（１０）に従い予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を求めるようにしている。
【０１００】
図１１の噴射時期制御ルーチンの処理が開始されると、ＣＰＵ８２はステップ１１０で回転速度センサ７７によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度センサ７２によるアクセル開度ＡＣＣＰ、水温センサ７４による冷却水温ＴＨＷ等を読み込む。ステップ１１５において前回の制御周期で記憶した予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 を読み出す。ステップ１１６において、別途用意されたルーチンで求められた燃料の噴射量指令値ＱＦＩＮを読み込む。この指令値ＱＦＩＮは、エンジン回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰから基本噴射量を求め、これを冷却水温ＴＨＷ、吸気温度ＴＨＡ、吸気圧力ＶＰＩＭ等によって補正することにより得られたものである。ステップ１２０で目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出し、ステップ１３０で実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。
【０１０１】
次に、ステップ１３１において図１２のマップを参照し、エンジン回転速度ＮＥ及び噴射量指令値ＱＦＩＮに応じた時定数の逆数ｋ／ｃを算出する。このマップは、タイマ装置５７においてエンジン回転速度ＮＥ及び噴射量指令値ＱＦＩＮを種々変化させながら時定数の逆数ｋ／ｃを測定して作成したものである。図１２から明らかなように、このマップでは、エンジン回転速度ＮＥが高くなるほど、また噴射量指令値ＱＦＩＮが大きくなるほど、逆数ｋ／ｃが増加するように設定されている。
【０１０２】
ステップ１３５において、前述した式（１０）を用い、目標噴射時期ＡＴＲＧi 、前回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 及び逆数ｋ／ｃを代入することにより予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭｉを算出する。そして、ステップ１４０〜１９０の処理を実行する。
【０１０３】
このように、カムプレート３７がカムローラ３９に乗り上げる際には、そのカムプレート３７からカムローラ３９に力Ｆが作用する。同力Ｆはローラリング３８、スライドピン６４等を介してタイマピストン５９に作用し、タイマ装置５７の応答遅れに影響を及ぼす。しかし、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi として前記力Ｆを考慮した値が求められる。このため、得られる予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi はタイマ装置５７が正常に作動した場合の実噴射時期ＡＡＣＴi により近似した値となる。この予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を異常判定に用いることにより、判定の精度、特に噴射時期を早めるとき（進角時）の判定精度を高めることができる。
【０１０４】
なお、本発明は次に示す別の実施の形態に具体化することができる。
（１）本発明は、実噴射時期ＡＡＣＴi をセンサによって直接検出し、その検出値を用いて噴射時期をフィードバック制御するものにも適用可能である。このセンサとしては、例えば燃料噴射ノズル２１のノズルニードルのリフト動作を検出するもの（ノズルリフトセンサ）を用いてもよいし、燃料噴射ポンプ３２から燃料噴射ノズル２１へ圧送される燃料の圧力を検出するもの（圧力センサ）を用いてもよい。後者の場合、圧力センサは燃料噴射ノズル２１に配置されてもよいし、燃料噴射ポンプ３２と燃料噴射ノズル２１とを繋ぐ配管の途中に配置されてもよい。
【０１０５】
（２）エンジン１３の過渡状態を判定する条件としては、エンジン回転速度ＮＥの変化率に代えて、負荷（アクセル開度ＡＣＣＰ）の変化率を用いてもよい。この場合、負荷の単位時間当たりの変化量が所定値よりも大きい場合に過渡状態とする。
【０１０６】
（３）図８の噴射時期制御ルーチンのステップ１４０，１４１，１４２の処理を省略してもよい。
（４）第５の実施の形態と第６の実施の形態とを組み合わせてもよい。すなわち、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi の算出に際し、タイマ装置５７の応答遅れ分に対し燃料温度ＴＨＦと、カムフェイス３７ａのカムローラ３９への乗り上げ時の力Ｆとの両方を考慮する。このようにすれば、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi の精度をさらに高めることができる。
【０１０９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ディーゼルエンジンの運転状態に応じた異常判定が行われるので、単に目標噴射時期と実噴射時期との偏差が異常判定値よりも大きなときに異常と判定する場合に比べて、判定の精度を高めることが可能となる。
【０１１０】
特に、目標噴射時期に代えて予想実噴射時期を用いた場合には、この予想実噴射時期を、正常作動時の噴射時期調整機構による実噴射時期に近似した値にすれば精度の高い異常判定を実現できる。
【０１１５】
さらに、従動カムが駆動カムに乗り上げるときに連結部材を介してピストンに作用する力が噴射時期調整機構の応答遅れに影響を及ぼしても、異常判定に際しその応答遅れが考慮されるので、一層精度の高い異常判定が可能となる。
第２の発明によれば、燃料温度の変化が噴射時期調整機構の応答遅れに影響を及ぼしても、異常判定に際しその応答遅れが考慮されるので、第１の発明の効果に加え一層精度の高い異常判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるディーゼルエンジン及びその周辺機器を示す概略構成図。
【図２】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図。
【図３】噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】第２の実施の形態における噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】第３の実施の形態における噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】目標噴射時期の変化率と異常判定値との対応関係を規定したマップを示す線図。
【図７】第４の実施の形態におけるタイマ装置の概略構成図。
【図８】噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図９】第５の実施の形態における噴射時期制御ルーチンの一部を示すフローチャート。
【図１０】燃料温度と時定数の逆数との関係を規定したマップを示す線図。
【図１１】第６の実施の形態における噴射時期制御ルーチンの一部を示すフローチャート。
【図１２】エンジン回転速度と、噴射量指令値と、時定数の逆数との対応関係を規定したマップを示す線図。
【符号の説明】
１３…ディーゼルエンジン、２１…燃料噴射ノズル、３２…燃料噴射ポンプ、３７…従動カムとしてのカムプレート、３８…駆動カムの一部を構成するローラリング、３９…駆動カムの一部を構成するカムローラ、４２…プランジャ、５７…噴射時期調整機構としてのタイマ装置、５８…タイマハウジング、５９…タイマピストン、６４…連結部材としてのスライドピン、７５…実噴射時期検出手段の一部を構成するクランク角センサ、７７…実噴射時期検出手段の一部を構成する回転速度センサ、ＴＨＦ…燃料温度、ＡＴＲＧi …目標噴射時期、ＡＡＣＴi …実噴射時期、ＴｈＡ…異常判定値、ＡＴＲＧＳＭi …予想実噴射時期。
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンの噴射時期制御装置に異常が発生したか否かを判定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンの噴射時期を制御する装置としては、燃料噴射ポンプによる燃料噴射ノズルからの燃料の実噴射時期がディーゼルエンジンの運転状態に応じた目標噴射時期となるように、噴射時期調整機構を駆動制御するものが知られている。
【０００３】
例えば、一本のプランジャを回転させながら往復動させて、ディーゼルエンジンの気筒毎の燃料噴射ノズルに燃料を分配圧送する、いわゆる分配型の燃料噴射ポンプには、噴射時期調整機構として以下の構成を有するものが組み込まれている。この調整機構は、ディーゼルエンジンの運転状態に応じた燃料圧力によって移動するタイマピストンと、プランジャの周囲で回動することにより同プランジャの往復動のタイミングを変更するローラリングと、タイマピストン及びローラリングを連結するスライドピンと、タイマピストンに加わる油圧の大きさを調整する電磁弁（タイミングコントロールバルブ）とを備えている。
【０００４】
電磁弁は、噴射時期制御装置のコンピュータからの指令信号に従い作動する。同電磁弁の開度が変化すると、タイマピストンに加わる燃料圧力が変化する。タイマピストンの往復動にともないスライドピンが揺動してローラリングが回動する。プランジャの往復動のタイミングが変更され、燃料噴射ノズルから燃料が噴射される時期が調整される。
【０００５】
さらに、上述した噴射時期制御装置において異常が発生したか否かの判定を行う技術が種々提案されている。例えば、特公平３−１８０２３号公報では、目標噴射時期と実噴射時期との偏差が予め定めた異常判定値よりも大きくなったとき、噴射時期制御装置が異常であると判定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディーゼルエンジンにとって最適な噴射時期（目標噴射時期）は、エンジン回転速度、エンジン負荷等の運転状態によって様々に変化する。例えば、急加速時等の過渡状態においては目標噴射時期が急速に変化する。一方、噴射時期調整機構が作動するときには応答遅れをともなう。これは、コンピュータが目標噴射時期に応じた指令信号を出力してから、プランジャの往復動のタイミングが変化するまでには、電磁弁の作動、タイマピストンの移動、スライドピンの揺動、ローラリングの回動等が行われるためである。この応答遅れは目標噴射時期が急激に変化する程大きくなる。このため、噴射時期調整機構が仮に正常に作動していても、過渡状態では実噴射時期と目標噴射時期との偏差が大きくなる。
【０００７】
ところが、従来技術では異常判定に際し、前述した噴射時期調整機構の応答遅れを考慮せずに、ディーゼルエンジンの運転状態にかかわらず、単一の異常判定値を用いている。このため、例えば過渡状態のときには、実際は正常であっても異常と誤判定するおそれがあった。
【０００８】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は噴射時期制御装置の異常判定の精度を高めることであり、特にディーゼルエンジンの過渡状態のときに噴射時期調整機構の応答遅れにより目標噴射時期と実噴射時期との偏差が大きくなった場合でも、噴射時期制御装置が異常であるかどうかを精度よく検出することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の第１の発明は、燃料噴射ポンプによる燃料噴射ノズルからの燃料の噴射時期がディーゼルエンジンの運転状態に応じた目標噴射時期となるように噴射時期調整機構を制御する噴射時期制御装置に用いられるものであって、
前記噴射時期調整機構による実噴射時期を検出する実噴射時期検出手段と、前記目標噴射時期又はその目標噴射時期に基づく予想実噴射時期と、前記実噴射時期検出手段による実噴射時期との偏差を求め、その偏差が異常判定値よりも大きくなると前記噴射時期制御装置に異常が発生したと判定する異常判定手段とを備え、前記燃料噴射ポンプは、回動可能に配置された駆動カムと、同駆動カムに接触した状態でプランジャと一体回転する従動カムとを有し、同従動カムの回転をともなう往復動によりプランジャを往復動させて燃料を吸入及び加圧し、加圧された燃料を前記燃料噴射ノズルに供給するものであり、前記噴射時期調整機構は、往復動可能に設けられたピストンと、同ピストン及び前記駆動カムを連結する連結部材とを備え、燃料の圧力に応じてピストンを移動させて駆動カムを回動させることにより前記プランジャの往復動のタイミングを変更させ、前記燃料噴射ノズルからの燃料の噴射時期を調整するものであり、前記異常判定手段は、異常判定に際し、前記従動カムが駆動カムに乗り上げるときに連結部材を介してピストンに作用する力を考慮するものであるとしている。
【００１０】
上記第１の発明によると、実噴射時期検出手段は噴射時期調整機構による実噴射時期を検出する。異常判定手段は目標噴射時期又はその目標噴射時期に基づく予想実噴射時期と前記実噴射時期との偏差を求め、この偏差が異常判定値よりも大きくなると噴射時期制御装置が異常であると判定する。この際、異常判定手段はディーゼルエンジンの運転状態に応じた判定を行う。従って、噴射時期調整機構の応答遅れの程度は機関運転状態によって異なるが、その応答遅れを考慮した異常判定が可能となる。
【００１１】
特に、噴射時期調整機構の応答遅れを考慮して予想実噴射時期を求め、この時期と実噴射時期との偏差を用いて過渡状態での異常判定を行えば、単に目標噴射時期と実噴射時期との偏差を用いて異常判定を行う場合よりも判定の精度が向上する。
【００２１】
さらに、前記燃料噴射ポンプは、回動可能に配置された駆動カムと、同駆動カムに接触した状態でプランジャと一体回転する従動カムとを有し、同従動カムの回転をともなう往復動によりプランジャを往復動させて燃料を吸入及び加圧し、加圧された燃料を前記燃料噴射ノズルに供給するものであり、
前記噴射時期調整機構は、往復動可能に設けられたピストンと、同ピストン及び前記駆動カムを連結する連結部材とを備え、燃料の圧力に応じてピストンを移動させて駆動カムを回動させることにより前記プランジャの往復動のタイミングを変更させ、前記燃料噴射ノズルからの燃料の噴射時期を調整するものであり、 前記異常判定手段は異常判定に際し、前記従動カムが駆動カムに乗り上げるときに連結部材を介してピストンに作用する力を考慮するものである。この考慮としては、例えば予想実噴射時期、異常判定値、偏差等として前記力に応じた値を用いることが挙げられる。
【００２２】
上記構成によると、従動カムが駆動カムに乗り上げる際には、その従動カムから駆動カムに力が作用する。同力は連結部材を介してピストンに作用し、噴射時期調整機構の応答遅れに影響を及ぼす。しかし、異常判定手段による異常判定に際しては、従動カムの駆動カムに対する乗り上げにともなう力が考慮される。このため、前記力による前記応答遅れに対する影響があっても、その影響を排除した異常判定が可能となり、判定の精度が高められる。
請求項２に記載の第２の発明では、第１の発明の構成に加え、前記噴射時期調整機構は燃料の圧力を利用してハウジング内のピストンを移動させて燃料の噴射時期を調整するものであり、前記異常判定手段は異常判定に際し燃料温度を考慮するものである。この考慮としては、例えば予想実噴射時期、異常判定値、偏差等として燃料温度に応じた値を用いることが挙げられる。
上記第２の発明によると、燃料温度に応じて燃料の粘性が変化し、ハウジングとピストンとの間を通過する燃料のリーク量が変化する。ピストンに作用する燃料の圧力等が変化し、噴射時期調整機構の応答遅れに影響を及ぼす。しかし、異常判定手段による異常判定に際しては燃料温度が考慮される。このため、燃料温度による前記応答遅れに対する影響があっても、その影響を排除した異常判定が可能となり、判定の精度が高められる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、第１の発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に従って説明する。
【００２４】
図１に示すように、車両には、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２を備えたディーゼルエンジン（以下単に「エンジン」という）１３が搭載されている。シリンダブロック１１には複数のシリンダボア１４が設けられ、各ボア１４内にピストン１５が往復動可能に収容されている。各ピストン１５はコネクティングロッド１６を介しクランク軸１７に連結されている。各ピストン１５の往復運動は、コネクティングロッド１６及びクランク軸１７によって回転運動に変換される。
【００２５】
シリンダヘッド１２及び各ピストン１５間には主燃焼室１８が形成されている。シリンダヘッド１２には副燃焼室１９が主燃焼室１８に連通した状態で設けられ、その副燃焼室１９に燃料噴射ノズル２１の先端が露出している。シリンダヘッド１２には、主燃焼室１８に連通する吸気ポート（図示略）及び排気ポート２２がそれぞれ設けられている。これらのポート２２を開放及び閉鎖するために、シリンダヘッド１２には吸気バルブ（図示略）及び排気バルブ２３がそれぞれ往復動可能に支持されている。
【００２６】
吸気ポートには主燃焼室１８にエンジン１３外部の空気を導くための吸気通路２４が接続され、その途中にメインバルブ２５が支持されている。同バルブ２５は運転者によるアクセルペダル２６の踏み込み動作により回動し、吸気通路２４を流れる空気の量を調整する。吸気通路２４にはメインバルブ２５を迂回するバイパス路２７が設けられており、その途中にサブバルブ２８が支持されている。サブバルブ２８は、二段式のダイヤフラム室を有するアクチュエータ２９によって開閉される。排気ポート２２には、主燃焼室１８での燃焼ガスをエンジン１３外部へ導くための排気通路３１が接続されている。
【００２７】
上記エンジン１３においては、空気がシリンダボア１４内に吸入されて燃焼ガスが排出されるまでの期間、すなわち、１サイクルの間に、ピストン１５が２往復してクランク軸１７が２回転する。このサイクルは吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程の４つの行程からなる。
【００２８】
吸気行程ではピストン１５が下降するとともに吸気バルブが開かれる。排気バルブ２３は閉じられている。ピストン１５の下降にともなう負圧により、エンジン１３外部の空気が吸気通路２４、バイパス路２７、メインバルブ２５、サブバルブ２８等を通じてシリンダボア１４内に吸引される。圧縮行程ではピストン１５が上昇する。このとき、吸気バルブ、排気バルブ２３がともに閉じられているため、前記吸気行程でシリンダボア１４内に吸入された空気が圧縮されて、高圧、高温となる。爆発行程では、燃料噴射ノズル２１が開かれて副燃焼室１９に燃料が霧状に噴射される。この燃料は燃焼室１８，１９内の高温、高圧の空気と混ざり合い、自己燃焼を起こして急激に燃焼する。この際の発熱エネルギーによりピストン１５が下降する。排気行程では排気バルブ２３が開かれるとともにピストン１５が上昇する。この上昇により燃焼ガスがシリンダボア１４から押し出される。同ガスは排気ポート２２、排気通路３１を通り、エンジン１３外部へ排出される。
【００２９】
次に、前記燃料噴射ノズル２１に高圧燃料を供給する燃料噴射ポンプ３２について説明する。ここでは、１本のプランジャ４２を回転させながら往復動させて、各燃料噴射ノズル２１に燃料を分配圧送する、いわゆる分配型燃料噴射ポンプ３２が用いられている。同ポンプ３２にはドライブシャフト３３が回転可能に支持されており、そのシャフト３３の先端（図の左端）にドライブプーリ３４が取り付けられている。ドライブプーリ３４及び前記クランク軸１７にはベルト等が掛装されており、これらのドライブプーリ３４、ベルト等によりクランク軸１７の回転がドライブシャフト３３に伝達される。
【００３０】
燃料噴射ポンプ３２内において、ドライブシャフト３３上にはべーン式ポンプよりなる燃料フィードポンプ（図では９０度展開されている）３５が設けられている。ドライブシャフト３３の基端部（図の右端部）には円板状のパルサ３６が取り付けられている。ドライブシャフト３３の基端部は図示しないカップリングを介してカムプレート３７に接続されている。
【００３１】
パルサ３６とカムプレート３７との間には燃料噴射時期の変化に応じて回動するローラリング３８が設けられ、同カムプレート３７のカムフェイス３７ａに対向する複数のカムローラ３９がローラリング３８の円周に沿って取り付けられている。カムフェイス３７ａはエンジン１３の気筒数と同数だけ設けられている。カムプレート３７はスプリング４１によって付勢され常にカムローラ３９に係合している。本実施の形態では、ローラリング３８及びカムローラ３９によって駆動カムが構成され、カムプレート３７によって従動カムが構成されている。
【００３２】
カムプレート３７には燃料加圧用のプランジャ４２が一体回転可能に取り付けられている。ドライブシャフト３３の回転力は図示しないカップリングを介してカムプレート３７に伝達される。この伝達により、カムプレート３７が回転しながらカムローラ３９に係合して、気筒数と同数回だけ図中左右方向へ往復動する。この往復動にともないプランジャ４２が回転しながら同方向へ往復動する。つまり、カムフェイス３７ａがカムローラ３９に乗り上げる過程でプランジャ４２が往動（リフト）し、その逆にカムフェイス３７ａがカムローラ３９を乗り下げる過程でプランジャ４２が復動する。
【００３３】
プランジャ４２はポンプハウジング４３に形成されたシリンダ４４に嵌挿されており、そのプランジャ４２の先端面とシリンダ４４の内底面との間に高圧室４５が形成されている。プランジャ４２の先端部外周には、エンジン１３の気筒数と同数の吸入溝４６と分配ポート４７とが形成されている。これらの吸入溝４６及び分配ポート４７に対応して、ポンプハウジング４３には分配通路４８及び吸入ポート４９が形成されている。
【００３４】
そして、ドライブシャフト３３が回転して燃料フィードポンプ３５が作動することにより、図示しない燃料タンク内の燃料が、燃料供給ポート５１を介してポンプ室５２へ供給される。プランジャ４２が復動されて高圧室４５が減圧される吸入行程中に、吸入溝４６の一つが吸入ポート４９に連通することにより、ポンプ室５２内の燃料が高圧室４５内へ導入される。一方、プランジャ４２が往動されて高圧室４５が加圧される圧縮行程中には、燃料が分配通路４８から各燃料噴射ノズル２１へ圧送される。
【００３５】
ポンプハウジング４３には、高圧室４５とポンプ室５２とを連通させる燃料溢流（スピル）用のスピル通路５３が形成されている。スピル通路５３の途中には、高圧室４５からの燃料のスピルを調整する電磁スピル弁５４が設けられている。電磁スピル弁５４はコイル５５を有する常開型の弁であり、同コイル５５が無通電（オフ）の状態では弁体５６が開放されて高圧室４５内の燃料がポンプ室５２へスピルされる。また、コイル５５が通電（オン）されることにより、弁体５６が閉鎖されて高圧室４５からポンプ室５２への燃料のスピルが止められる。
【００３６】
従って、電磁スピル弁５４の通電時間を変化させることにより、同弁５４が閉弁・開弁制御され、高圧室４５からポンプ室５２への燃料のスピルが調整される。そして、プランジャ４２の圧縮行程中に電磁スピル弁５４を開弁させることにより、高圧室４５内における燃料が減圧されて、燃料噴射ノズル２１からの燃料噴射が停止される。つまり、プランジャ４２が往動しても、電磁スピル弁５４が開弁している間は高圧室４５内の燃料圧力が上昇せず、各燃料噴射ノズル２１から燃料が噴射されない。プランジャ４２の往動中に、電磁スピル弁５４の閉弁・開弁の時期を制御することにより、燃料噴射ノズル２１からの燃料の噴射終了時期が変更されて燃料噴射量が調整される。
【００３７】
ポンプハウジング４３の下側には、燃料の噴射時期を変更するための噴射時期調整機構としてのタイマ装置（図では９０度展開されている）５７が設けられている。タイマ装置５７は、ドライブシャフト３３の回転方向に対するローラリング３８の位置を変更することにより、カムフェイス３７ａがカムローラ３９に係合する時期、すなわちカムプレート３７及びプランジャ４２の往復駆動時期を変更する。
【００３８】
タイマ装置５７は制御油圧により駆動されるものであり、タイマハウジング５８、その内部に往復動可能に嵌装されたタイマピストン５９、タイマハウジング５８内の一側（図の左側）の低圧室６１にてタイマピストン５９を他側（図の右側）の高圧室６２へ付勢するタイマスプリング６３等から構成されている。タイマピストン５９は連結部材としてのスライドピン６４を介してローラリング３８に接続されている。
【００３９】
前記高圧室６２には、燃料フィードポンプ３５により加圧された燃料が導入される。そして、その燃料圧力とタイマスプリング６３の付勢力との釣り合い関係によってタイマピストン５９の位置が決定される。これにともないローラリング３８の位置が決定され、カムプレート３７を介してプランジャ４２の往復動タイミングが決定される。本実施の形態では、高圧室６２内の燃料圧力が上昇してタイマピストン５９が低圧室６１側へ移動すると、噴射時期が遅らされるように設定されている。
【００４０】
タイマ装置５７の制御油圧として作用する燃料圧力を調整するために、高圧室６２と低圧室６１とが連通路６６によって連通され、その途中にタイミングコントロールバルブ（以下「ＴＣＶ」という）６５が設けられている。ＴＣＶ６５は、デューティ制御された通電信号によって開閉制御される電磁弁であり、同ＴＣＶ６５の開度調整によって高圧室６２内の燃料圧力が調整される。その調整によってタイマピストン５９が移動し、プランジャ４２の往復動時期が変更され、各燃料噴射ノズル２１からの燃料の噴射時期が調整される。
【００４１】
ところで、車両の室内前部にはインストルメントパネル（図示略）が設けられており、ここに故障表示ランプ６７が組み込まれている。同ランプ６７は噴射時期制御装置の正常作動時に消灯させられ、異常時に点灯させられる。
【００４２】
エンジン１３の運転状態を検出するために、吸気温センサ７１、アクセル開度センサ７２、吸気圧センサ７３、水温センサ７４及びクランク角センサ７５が用いられている。吸気温センサ７１は吸気通路２４を流れる空気の温度（吸気温度ＴＨＡ）を検出し、アクセル開度センサ７２はメインバルブ２５の開閉位置からエンジン１３の負荷に相当するアクセル開度ＡＣＣＰを検出する。吸気圧センサ７３は吸気ポートの近傍の圧力（吸気圧力ＶＰＩＭ）を検出し、水温センサ７４は冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する。クランク角センサ７５は実噴射時期検出手段の一部を構成するものであり、クランク軸１７の回転に同期し、特定気筒のピストン１５が上死点に達したときにクランク角パルスを出力する。
【００４３】
車両の走行状態を検出するために、図示しないトランスミッションには車速センサ７６が設けられている。同センサ７６は、トランスミッションのギアの回転によって回されるマグネット７６ａによりリードスイッチ７６ｂをオン・オフさせて車両速度（車速）ＳＰを検出する。
【００４４】
燃料噴射ポンプ３２の作動状態を検出するために、回転速度センサ７７及び燃温センサ７８が用いられている。回転速度センサ７７は実噴射時期検出手段の一部を構成するものであり、前記ローラリング３８の上部に配置されている。同センサ７７は電磁ピックアップコイルよりなり、パルサ３６の外周面に形成された突起部が横切る度にポンプ角パルスを出力する。このパルス信号から燃料噴射ポンプ３２の回転速度、すなわちクランク軸１７の時間当たりの回転数（エンジン回転速度ＮＥ）が検出可能である。なお、回転速度センサ７７は前記ローラリング３８と一体であるため、タイマ装置５７の制御動作に関わりなく、プランジャ４２のリフト動作に対して一定のタイミングで基準となる信号を出力する。
【００４５】
また、燃温センサ７８はポンプハウジング４３に取り付けられている。同センサ７８は、温度によって電気抵抗値が大きく変化するサーミスタを内蔵しており、エンジン１３に供給される燃料の温度（燃料温度）ＴＨＦの変化を、サーミスタの電気抵抗値の変化でもって検出する。
【００４６】
上述した各種センサ７１〜７８の検出信号に基づき電磁スピル弁５４、ＴＣＶ６５及び故障表示ランプ６７を駆動制御するために、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）８１が設けられている。図２に示すように、ＥＣＵ８１は中央処理装置（ＣＰＵ）８２、所定の制御プログラム、マップ等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８３、ＣＰＵ８２の演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８４、予め記憶されたデータを保存するバックアップＲＡＭ８５を備えている。これら各部材８２〜８５と入力ポート８６及び出力ポート８７とはバス８８によって接続されている。
【００４７】
前述した吸気温センサ７１、アクセル開度センサ７２、吸気圧センサ７３、水温センサ７４及び燃温センサ７８はそれぞれバッファ８９，９０，９１，９２，９３、マルチプレクサ９４及びＡ／Ｄ変換器９５を介して入力ポート８６に接続されている。クランク角センサ７５、車速センサ７６及び回転速度センサ７７は、波形整形回路９６を介して入力ポート８６に接続されている。ＣＰＵ８２は各センサ７１〜７８の検出信号を入力ポート８６を介して読み込む。
【００４８】
また、電磁スピル弁５４、ＴＣＶ６５及び故障表示ランプ６７は、それぞれ駆動回路９７，９８，９９を介して出力ポート８７に接続されている。ＣＰＵ８２は前記入力ポート８６を介して読み込んだ入力値に基づき、電磁スピル弁５４、ＴＣＶ６５及び故障表示ランプ６７をそれぞれ制御する。
【００４９】
次に、前記のように構成された本実施の形態の作用及び効果について説明する。図３のフローチャートは、ＣＰＵ８２によって実行される各処理のうち、燃料の噴射時期を制御するためのルーチンを示しており、所定のタイミングで実行される。
【００５０】
このルーチンの処理が開始されると、ＣＰＵ８２はまずステップ１１０において、ディーゼルエンジン１３の運転状態を検出する。例えば、回転速度センサ７７によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度センサ７２によるアクセル開度ＡＣＣＰ、水温センサ７４による冷却水温ＴＨＷ等を読み込む。
【００５１】
続いて、ステップ１２０においてエンジン１３の運転状態に応じた目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出する。詳しくは、マップ又は所定の演算式に従い、前記エンジン回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰ（エンジン負荷）に応じた基本噴射時期を求める。この値を冷却水温ＴＨＷ等によって補正し、その補正値を目標噴射時期ＡＴＲＧi として設定する。このようにして得られた目標噴射時期ＡＴＲＧi にはタイマ装置５７の応答遅れは考慮されていない。
【００５２】
ステップ１３０において実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。詳しくは、クランク角センサ７５から出力されるクランク角パルスと、回転速度センサ７７から出力されるポンプ角パルスとを読み込む。両パルスに基づきタイマ装置５７の位相を検出し、そのときの実噴射時期ＡＡＣＴi を推定する。
【００５３】
ステップ１４０において、エンジン１３の運転状態が過渡状態であるか否かを判定する。例えば、ポンプ角パルスに基づくエンジン回転速度ＮＥの変化率（単位時間当たりの変化量）が所定範囲から外れているか否かを判定し、外れている場合には過渡状態であるとし、所定範囲内にある場合には定常状態であるとする。ここで、定常状態の場合には、タイマ装置５７の応答遅れが小さいので、噴射時期制御装置が正常に機能しているのであれば、実噴射時期ＡＡＣＴi は目標噴射時期ＡＴＲＧi に近い値となる。過渡状態の場合には、タイマ装置５７の応答遅れが大きいので、噴射時期制御装置が正常に作動していても実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi に収束するのに時間を要し、一時的に両噴射時期ＡＡＣＴi ，ＡＴＲＧi の偏差が大きくなる。
【００５４】
前記ステップ１４０の判定条件が満たされていなければ、すなわち定常状態であればステップ１５０へ移行し、目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差を求め、その絶対値が予め設定された異常判定値ＴｈＡよりも大きいか否かを判定する。この判定条件が満たされていなければ（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜≦ＴｈＡ）、定常状態において噴射時期制御装置が正常に作動していると判断し、ステップ１６０において噴射時期のフィードバック制御を行う。
【００５５】
詳しくは、ＡＴＲＧi ＞ＡＡＣＴi であれば実際の噴射時期を早めるようにＴＣＶ６５に対するデューティ比を変更し、ＡＴＲＧi ＜ＡＡＣＴi であれば実際の噴射時期を遅らせるようにＴＣＶ６５に対するデューティ比を変更し、ＡＴＲＧi ＝ＡＡＣＴi であればそのときのデューティ比を保持する。このようにタイマ装置５７による実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi に一致するように、ポンプ角パルス及びクランク角パルスによりタイマ装置５７の動作を監視しつつＴＣＶ６５をデューティ比制御する。
【００５６】
これに対し、ステップ１５０の判定条件が満たされていれば（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜＞ＴｈＡ）、噴射時期制御装置に何らかの異常が発生していて、ＴＣＶ６５を制御しても実噴射時期ＡＡＣＴi を目標噴射時期ＡＴＲＧi に一致させることが困難であると判断し、ステップ１７０においてフェイル時用の噴射時期制御を行う。例えば、前述したステップ１６０での噴射時期のフィードバック制御を中止し、実噴射時期ＡＡＣＴi を、不具合を生じないような遅角側の一定値に保持する。これに代えて、フィードバック制御は継続するものの、目標噴射時期ＡＴＲＧi にガードをかけ（制限を付し）、実噴射時期ＡＡＣＴi がエンジン１３に不具合を生じさせるような極端に大きな値又は極端に小さな値になるのを防止するようにしてもよい。
【００５７】
なお、定常状態において実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi に収束しなくなる原因としては、例えば回転速度センサ７７やＴＣＶ６５の故障、油圧回路での堆積物による目詰まり等が考えられる。
【００５８】
そして、ステップ１８０において異常モードを設定するとともに故障表示ランプ６７を点灯させて、このルーチンを終了する。
一方、前記ステップ１４０の判定条件が満たされていると、すなわちエンジン１３が過渡状態であると、仮に前記ステップ１５０での異常判定値ＴｈＡを用いて異常判定を行えば、タイマ装置５７の応答遅れにより目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差が同判定値ＴｈＡよりも大きくなり、噴射時期制御装置が正常に作動していても異常と判定するおそれがあると判断する。そして、ステップ１５０〜１８０の処理を行うことなく、このルーチンを終了する。換言すると、過渡状態では異常判定を禁止する。
【００５９】
本実施の形態においては、上述したＣＰＵ８２によるステップ１３０の処理が実噴射時期検出手段に相当し、ステップ１４０，１５０，１６０，１７０の処理が異常判定手段に相当する。
【００６０】
このように第１の実施の形態では、エンジン１３の運転状態に応じた異常判定が行われる。このため、過渡状態ではタイマ装置５７が正常に作動していても応答遅れが大きくなり、目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差が大きくなるが、その応答遅れを考慮した異常判定がなされ、判定の精度が向上する。すなわち、定常状態では従来技術と同様な異常判定が行われるが、誤判定のおそれのある過渡状態では異常判定が行われないので、同過渡状態において偏差が異常判定値ＴｈＡよりも大きくなっても、異常と誤判定されることはない。
【００６１】
本実施の形態は前述した事項以外にも次に示す特徴を有する。
（ａ）過渡状態での異常判定を禁止し、定常状態のときにのみ異常判定を行うようにしたので、過渡時用の異常判定値ＴｈＡを別途設定しなくてすむ。
（第２の実施の形態）
次に、第１の発明を具体化した第２の実施の形態を図４に従って説明する。図４は、前述した図３に対応する噴射時期制御ルーチンを示している。本実施の形態は、過渡状態でも異常判定を行う点と、過渡状態と定常状態とで異常判定値ＴｈＡを異ならせている点とが第１の実施の形態と大きく異なっている。なお、図４において図３と同一の処理には同一のステップ数を付して、詳しい説明を省略する。また、エンジン１３やその周辺機器の構成は第１の実施の形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００６２】
図４の噴射時期制御ルーチンが開始されると、ＣＰＵ８２はステップ１１０で、各センサ７７，７２，７４によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、冷却水温ＴＨＷ等を読み込む。ステップ１２０でエンジン１３の運転状態に応じた目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出し、ステップ１３０で実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。ステップ１４０で、エンジン１３の運転状態が過渡状態であるか否かを判定する。
【００６３】
この判定条件が満たされていなければ、すなわち定常状態であればステップ１４１へ移行し、定常時用の判定値Ｔｈｓ（＞０）を異常判定値ＴｈＡとして設定する。これに対し、ステップ１４０の判定条件が満たされていれば、すなわち過渡状態であればステップ１４２へ移行し、過渡時用の判定値Ｔｈｔ（＞Ｔｈｓ）を異常判定値ＴｈＡとして設定する。ここで、判定値Ｔｈｓ，Ｔｈｔは、いずれも予め定められてＲＯＭ８３に記憶されている。このように、過渡状態では定常状態に比べてタイマ装置５７の応答遅れが大きくなることを考慮して、定常状態での値Ｔｈｓも大きな値Ｔｈｔを異常判定値ＴｈＡとして設定する。なお、判定値Ｔｈｓを「０」よりも大きな値としているのは、実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi に収束した状態においても、実際には実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi を中心とするある程度の範囲の中で変動するからであり、この変動を異常と判定しないようにするためである。
【００６４】
このようにステップ１４１又は１４２で異常判定値ＴｈＡを設定すると、ステップ１５０において、目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差の絶対値が異常判定値ＴｈＡよりも大きいか否かを判定する。この判定条件が満たされていなければ（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜≦ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が正常に作動していると判断し、ステップ１６０において噴射時期のフィードバック制御を行い、このルーチンを終了する。これに対し、ステップ１５０の判定条件が満たされていれば（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜＞ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が異常であると判断し、ステップ１７０においてフェイル時用の噴射時期制御を行う。ステップ１８０で異常モードを設定するとともに故障表示ランプ６７を点灯させて、このルーチンを終了する。
【００６５】
本実施の形態ではＣＰＵ８２によるステップ１３０の処理が実噴射時期検出手段に相当し、ステップ１４０，１４１，１４２，１５０，１６０，１７０の処理が異常判定手段に相当する。
【００６６】
このように第２の実施の形態では、エンジン１３の過渡状態のときには定常状態のときよりも大きな異常判定値ＴｈＡが用いられる。換言すると、定常状態では、その状態に適した異常判定値ＴｈＡ（＝Ｔｈｓ）を用いた異常判定がなされる。過渡状態では、その状態に適した異常判定値ＴｈＡ（＝Ｔｈｔ）を用いた異常判定がなされる。すなわち、過渡状態の場合にはタイマ装置５７の応答遅れが大きくなり、同装置５７が正常に作動していても目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差が定常状態の場合よりも大きくなるが、異常判定値ＴｈＡが大きくされたことで、異常と誤判定されにくくなり、判定の精度が向上する。
【００６７】
本実施の形態は前述した事項以外にも次に示す特徴を有する。
（ａ）定常状態及び過渡状態を含む全運転領域にわたり、一つの異常判定値によって異常判定を行う従来技術では、エンジンの過渡状態において正常であるにもかかわらず異常と判定する不具合を回避しようとすると、同異常判定値を大きな値に設定することになる。すると、過渡状態のときにも異常判定を判定できる反面、定常状態において実噴射時期が目標噴射時期に収束しないようなときに異常と判定できなくなる。
【００６８】
これに対し、本実施の形態では二つの判定値Ｔｈｓ，Ｔｈｔを予め設定しておき、エンジン１３の運転状態に応じていずれか一方を選択し、これを異常判定値ＴｈＡとしている。定常状態では比較的小さな判定値Ｔｈｓを異常判定値ＴｈＡとして用いることにより、実噴射時期ＡＡＣＴi が目標噴射時期ＡＴＲＧi に収束しない異常を検出できる。過渡状態では前記判定値Ｔｈｓよりも大きな判定値Ｔｈｔを異常判定値ＴｈＡとして用いることにより、実噴射時期ＡＡＣＴi を目標噴射時期ＡＴＲＧi に収束させることはできるものの応答が遅くなっている異常を検出することができる。このように二種類の異常を検出することが可能である。
（第３の実施の形態）
次に、第１の発明を具体化した第３の実施の形態を図５，６に従って説明する。図５は前述した図４に対応する噴射時期制御ルーチンを示している。
本実施の形態は、目標噴射時期ＡＴＲＧi の変化率に応じて異常判定値ＴｈＡを異ならせている点が第２の実施の形態と大きく異なっている。なお、図５において図４と同一の処理には同一のステップ数を付して、詳しい説明を省略する。また、エンジン１３やその周辺機器の構成は第１の実施の形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００６９】
この噴射時期制御ルーチンが開始されると、ＣＰＵ８２はステップ１１０で、各センサ７７，７２，７４によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、冷却水温ＴＨＷ等を読み込む。ステップ１１５において、前回の制御周期で記憶した目標噴射時期ＡＴＲＧi-1 を読み出す。ステップ１２０で今回の目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出し、ステップ１３０で実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。
【００７０】
次に、ステップ１４３において、目標噴射時期の変化率ΔＡＴＲＧを算出する。ここでは、今回の目標噴射時期ＡＴＲＧi と前回の目標噴射時期ＡＴＲＧi-1 との偏差を求め、これを変化率ΔＡＴＲＧとする。
【００７１】
ステップ１４４において、図６に示すマップを参照して異常判定値ＴｈＡを算出する。このマップには、変化率ΔＡＴＲＧに対する異常判定値ＴｈＡが、次のような関係をなすように予め規定されている。変化率ΔＡＴＲＧが「０」よりも若干小さな任意の値をａとし、「０」よりも若干大きな任意の値をｂとすると、ａ≦ΔＡＴＲＧ≦ｂの領域では異常判定値ＴｈＡは最小の値ｃ（＞０）である。ａ＞ΔＡＴＲＧの領域では変化率ΔＡＴＲＧが小さくなるほど異常判定値ＴｈＡが増加する。また、ΔＡＴＲＧ＞ｂの領域では変化率ΔＡＴＲＧが大きくなるほど異常判定値ＴｈＡが増加する。従って、前記マップを参照すると、目標噴射時期ＡＴＲＧが変化しないとき（定常状態に相当）には異常判定値ＴｈＡが最小値（＝ｃ）に設定され、同噴射時期ＡＴＲＧが早く変化するとき（過渡状態に相当）にはタイマ装置５７の応答遅れを考慮して異常判定値ＴｈＡが大きな値に設定される。
【００７２】
次に、ステップ１５０において、目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差が前記異常判定値ＴｈＡよりも大きいか否かを判定する。この判定条件が満たされていなければ（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜≦ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が正常であると判断し、ステップ１６０において噴射時期のフィードバック制御を行い、ステップ１９０へ移行する。これに対し、ステップ１５０の判定条件が満たされていれば（｜ＡＴＲＧi −ＡＡＣＴi ｜＞ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が異常であると判断し、ステップ１７０においてフェイル時用の噴射時期制御を行う。ステップ１８０で異常モードを設定するとともに故障表示ランプ６７を点灯させてステップ１９０へ移行する。
【００７３】
ステップ１９０では、次回の演算に備えて今回の目標噴射時期ＡＴＲＧi を前回の目標噴射時期ＡＴＲＧi-1とする。そして、この値（ＡＴＲＧi-1）をＲＡＭ８４に記憶した後、このルーチンを終了する。
【００７４】
本実施の形態においては、ＣＰＵ８２によるステップ１３０の処理が実噴射時期検出手段に相当し、ステップ１４３，１４４，１５０，１６０，１７０の処理が異常判定手段に相当する。
【００７５】
このように第３の実施の形態によると、異常判定値ＴｈＡが目標噴射時期ＡＴＲＧi の変化率ΔＡＴＲＧに応じた値に設定される。変化率ΔＡＴＲＧが小さな場合（ａ≦ΔＡＴＲＧ≦ｂ）には、すなわち定常状態では、小さな異常判定値ＴｈＡ（＝ｃ）が用いられる。この点は第２の実施の形態と同様である。しかし、変化率ΔＡＴＲＧが大きな場合には単一の異常判定値ＴｈＡを用いるのではなく、その変化率ΔＡＴＲＧが大きくなるに従い増加する異常判定値ＴｈＡが用いられる。このため、目標噴射時期ＡＴＲＧi が急激に変化するほどタイマ装置５７の応答遅れが大きくなり、同目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差が大きくなるが、その目標噴射時期ＡＴＲＧi の変化の程度（変化率ΔＡＴＲＧ）に適した異常判定値ＴｈＡとの比較によって異常判定が行われることとなる。従って、一つの異常判定値によって過渡状態での異常判定を行う場合に比べ、判定の精度が向上する。
（第４の実施の形態）
次に、第１の発明を具体化した第４の実施の形態について図７，８に従って説明する。図８は前述した図４に対応する噴射時期制御ルーチンを示している。本実施の形態では、目標噴射時期ＡＴＲＧi に基づく予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を求める。この噴射時期ＡＴＲＧＳＭi は、正常作動時のタイマ装置５７が有する応答遅れを考慮した値である。そして、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差を用いて噴射時期制御装置の異常を判定している。なお、図８において図４と同一の処理には同一のステップ数を付して、詳しい説明を省略する。また、エンジン１３やその周辺機器の構成は第１の実施の形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００７６】
まず、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi について説明する。図７において、低圧室６１側からタイマピストン５９に作用する力をｆPLとし、高圧室６２側からタイマピストン５９に作用する力をｆPHとする。力ｆPLは低圧室６１内の燃料圧力とタイマピストン５９の低圧室６１側の受圧面積との積で表され、力ｆPHは高圧室６２内の燃料圧力とタイマピストン５９の高圧室６２側の受圧面積との積で表される。また、タイマピストン５９の質量、変位量をそれぞれｍ、ｘとし、粘性係数をｃとし、タイマスプリング６３のばね定数をｋとする。ここでの粘性係数ｃは、燃料温度ＴＨＦを一定とし、高圧室６２からタイマピストン５９とタイマハウジング５８との隙間ｇを通って低圧室６１へリークする燃料の量を一定とし、高圧室６２から連通路６６及びＴＣＶ６５を通って低圧室６１へ流通する燃料の量を一定としたときの値である。また、力ｆPHには、カムプレート３７のカムフェイス３７ａがカムローラ３９に乗り上げるときにローラリング３８、スライドピン６４を介してタイマピストン５９に作用する力Ｆは含まれていない。これらを用いると、タイマピストン５９についての運動方程式は、次式（１）で表される。
【００７７】
【数１】
【００７８】
【数２】
【００７９】
【数３】
上記式（３）を用いれば、式（２）の運動方程式は以下のようにΔｔで離散化して表現することができる。
【００８０】
【数４】
【００８１】
【数５】
【００８２】
【数６】
【００８３】
また、タイマピストン５９の位置が変化すると、ローラリング３８の位置も変化する。そして、プランジャ４２の往復動のタイミングが変化し、ひいては実噴射時期が変化する。このことから、変位量ｘと予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭ(t)との間の関係を次式（７）で表すことができる。
【００８４】
【数７】
【００８５】
上述した式（４）に、式（６），（７）を代入すると、式（８），（９）が得られる。
【００８６】
【数８】
【００８７】
さて、図８の噴射時期制御ルーチンの処理が開始されると、ＣＰＵ８２はステップ１１０で、各センサ７７，７２，７４によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、冷却水温ＴＨＷ等を読み込む。ステップ１１５において、前回の制御周期で記憶した予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 を読み出す。ステップ１２０で今回の目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出し、ステップ１３０で実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。次に、ステップ１３５において目標噴射時期ＡＴＲＧｉ、前回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 等を用い、前述した式（９）に従い今回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭｉを算出する。ステップ１４０で、エンジン１３の運転状態が過渡状態であるか否かを判定する。
【００８８】
この判定条件が満たされていなければ、ステップ１４１において定常時用の判定値Ｔｈｓ（＞０）を異常判定値ＴｈＡとして設定し、同判定条件が満たされていれば、ステップ１４２において過渡時用の判定値Ｔｈｔ（＞Ｔｈｓ）を異常判定値ＴｈＡとして設定する。ステップ１５５において、実噴射時期ＡＡＣＴi と予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi との偏差の絶対値が異常判定値ＴｈＡよりも大きいか否かを判定する。この判定条件が満たされていなければ（｜ＡＡＣＴi −ＡＴＲＧＳＭi ｜≦ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が正常に作動していると判断し、ステップ１６０において噴射時期のフィードバック制御を行い、ステップ１９０へ移行する。これに対し、ステップ１５５の判定条件が満たされていれば（｜ＡＡＣＴi −ＡＴＲＧＳＭi ｜＞ＴｈＡ）、噴射時期制御装置が異常であると判断し、ステップ１７０においてフェイル時用の噴射時期制御を行う。ステップ１８０で異常モードを設定するとともに故障表示ランプ６７を点灯させて、ステップ１９０へ移行する。
【００８９】
ステップ１９０では、次回の演算に備えて今回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を前回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 とする。そして、この値（ＡＴＲＧＳＭi-1）をＲＡＭ８４に記憶した後、このルーチンを終了する。
【００９０】
本実施の形態においてはＣＰＵ８２によるステップ１３０の処理が実噴射時期検出手段に相当し、ステップ１５５，１６０，１７０の処理が異常判定手段に相当する。
【００９１】
このように第４の実施の形態によると、タイマ装置５７は正常作動時にも応答遅れを有するが、この応答遅れを考慮して求めた予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差を用いて過渡状態での異常判定を行うことにより、単に目標噴射時期ＡＴＲＧi と実噴射時期ＡＡＣＴi との偏差を用いて異常判定を行う場合よりも判定の精度が向上する。
（第５の実施の形態）
次に、第１，２の発明を具体化した第５の実施の形態を図９，１０に従って説明する。図９は前述した図８に対応する噴射時期制御ルーチンの一部を示している。本実施の形態は、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi の算出に際し、タイマ装置５７の応答遅れ分に燃料温度ＴＨＦを考慮している点が前述した第４の実施の形態と異なっている。なお、本実施の形態においてはステップ１４０以降の処理は図８と同じであるので、その図示を省略する。また、エンジン１３やその周辺機器等の構成に関しても第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９２】
ここで、応答遅れに燃料温度ＴＨＦを考慮したのは以下の理由による。第４の実施の形態において、燃料温度ＴＨＦが一定で、タイマピストン５９及びタイマハウジング５８の隙間ｇでの燃料のリーク量が一定であり、連通路６６及びＴＣＶ６５を流れる燃料の量が一定であれば、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi と実噴射時期ＡＡＣＴi とが一致するはずである。しかし、実際には燃料噴射ポンプ３２の作動により燃料温度ＴＨＦが変化する。例えば、燃料温度ＴＨＦはポンプ３２の始動時には低く、時間とともに次第に上昇する。燃料温度ＴＨＦの上昇にともない燃料の粘度が低下し、前記隙間ｇでの燃料のリーク量や、連通路６６及びＴＣＶ６５を流れる燃料の量が増加する。低圧室６１内の燃料圧力、高圧室６２内の燃料圧力が変化し、タイマピストン５９に作用する力ｆPL，ｆPHが変化する。そこで、燃料温度ＴＨＦと式（９）とを関連付けて、同燃料温度ＴＨＦを考慮した予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を求めるようにしている。
【００９３】
より詳しくは、目標噴射時期ＡＴＲＧi が変化しないものと仮定すると、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi は最終的に目標噴射時期ＡＴＲＧi となる。このため、α＝ｋとすると、式（９）は、次式（１０）に書き換えられる。
【００９４】
【数９】
【００９５】
次に、ステップ１３１において図１０のマップを参照して燃料温度ＴＨＦに応じた時定数の逆数ｋ／ｃを算出する。このマップは、タイマ装置５７において燃料温度ＴＨＦを種々変化させて、同燃料温度ＴＨＦ毎の逆数ｋ／ｃを測定して作成したものである。図１０から明らかなように、このマップでは、燃料温度ＴＨＦが高くなるに従い逆数ｋ／ｃが増加するように設定されている。
【００９６】
ステップ１３５において、前述した式（１０）に従い、目標噴射時期ＡＴＲＧi 、前回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 及び逆数ｋ／ｃを代入することにより予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭｉを算出する。そして、ステップ１４０〜１９０の処理を実行する。
【００９７】
このように燃料温度ＴＨＦに応じて燃料の粘性が変化し、隙間ｇを通過する燃料のリーク量が変化する。タイマピストン５９に作用する燃料の圧力等が変化し、タイマ装置５７の応答遅れに影響を及ぼす。しかし、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi として燃料温度ＴＨＦに応じた値、すなわち燃料温度ＴＨＦの影響を考慮した値が求められる。このため、得られる予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi は、タイマ装置５７が正常に作動した場合の実噴射時期ＡＡＣＴに一層近似した値となる。この予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を異常判定に用いることにより、判定の精度をさらに高めることができる。
（第６の実施の形態）
次に、第１の発明を具体化した第６の実施の形態を図１１，１２に従って説明する。図１１は前述した図８に対応する噴射時期制御ルーチンの一部を示している。本実施の形態は、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi の算出に際し、タイマ装置５７の応答遅れ分に燃料噴射量を考慮している点が前述した第４の実施の形態と異なっている。なお、本実施の形態においてステップ１４０以降の処理は図８と同じであるので、その図示を省略する。また、エンジン１３やその周辺機器の構成に関しても第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９８】
ここで、タイマ装置５７の応答遅れに燃料噴射量を考慮したのは以下の理由による。第４の実施の形態において、噴射時期を決定するタイマピストン５９の位置がカムプレート３７の回転から全く影響を受けないのであれば、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi と実噴射時期ＡＡＣＴi とが一致するはずである。しかし、実際にはカムフェイス３７ａのカムローラ３９との接触開始（プランジャ４２のリフト開始）から、そのカムフェイス３７ａの頂部がカムローラ３９に接触するまでの期間、つまりカムフェイス３７ａがカムローラ３９に乗り上げる期間には、ローラリング３８に対し、カムプレート３７からカムローラ３９を介して図７の時計回り方向の力が作用する。この力Ｆはスライドピン６４を介してタイマピストン５９に伝わり、同ピストン５９を図２の左方（噴射時期を遅らせる方向）へ移動させようとし、噴射時期を早める際の応答性を低下させる。
【００９９】
ところで、前記力Ｆはエンジン回転速度ＮＥが高くなるほど大きくなり、また、燃料噴射量の多い高負荷ほど大きくなる傾向にある。そこで、応答遅れにエンジン回転速度ＮＥと噴射量指令値ＱＦＩＮとを考慮して上記式（１０）に従い予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を求めるようにしている。
【０１００】
図１１の噴射時期制御ルーチンの処理が開始されると、ＣＰＵ８２はステップ１１０で回転速度センサ７７によるエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度センサ７２によるアクセル開度ＡＣＣＰ、水温センサ７４による冷却水温ＴＨＷ等を読み込む。ステップ１１５において前回の制御周期で記憶した予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 を読み出す。ステップ１１６において、別途用意されたルーチンで求められた燃料の噴射量指令値ＱＦＩＮを読み込む。この指令値ＱＦＩＮは、エンジン回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰから基本噴射量を求め、これを冷却水温ＴＨＷ、吸気温度ＴＨＡ、吸気圧力ＶＰＩＭ等によって補正することにより得られたものである。ステップ１２０で目標噴射時期ＡＴＲＧi を算出し、ステップ１３０で実噴射時期ＡＡＣＴi を算出する。
【０１０１】
次に、ステップ１３１において図１２のマップを参照し、エンジン回転速度ＮＥ及び噴射量指令値ＱＦＩＮに応じた時定数の逆数ｋ／ｃを算出する。このマップは、タイマ装置５７においてエンジン回転速度ＮＥ及び噴射量指令値ＱＦＩＮを種々変化させながら時定数の逆数ｋ／ｃを測定して作成したものである。図１２から明らかなように、このマップでは、エンジン回転速度ＮＥが高くなるほど、また噴射量指令値ＱＦＩＮが大きくなるほど、逆数ｋ／ｃが増加するように設定されている。
【０１０２】
ステップ１３５において、前述した式（１０）を用い、目標噴射時期ＡＴＲＧi 、前回の予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi-1 及び逆数ｋ／ｃを代入することにより予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭｉを算出する。そして、ステップ１４０〜１９０の処理を実行する。
【０１０３】
このように、カムプレート３７がカムローラ３９に乗り上げる際には、そのカムプレート３７からカムローラ３９に力Ｆが作用する。同力Ｆはローラリング３８、スライドピン６４等を介してタイマピストン５９に作用し、タイマ装置５７の応答遅れに影響を及ぼす。しかし、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi として前記力Ｆを考慮した値が求められる。このため、得られる予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi はタイマ装置５７が正常に作動した場合の実噴射時期ＡＡＣＴi により近似した値となる。この予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi を異常判定に用いることにより、判定の精度、特に噴射時期を早めるとき（進角時）の判定精度を高めることができる。
【０１０４】
なお、本発明は次に示す別の実施の形態に具体化することができる。
（１）本発明は、実噴射時期ＡＡＣＴi をセンサによって直接検出し、その検出値を用いて噴射時期をフィードバック制御するものにも適用可能である。このセンサとしては、例えば燃料噴射ノズル２１のノズルニードルのリフト動作を検出するもの（ノズルリフトセンサ）を用いてもよいし、燃料噴射ポンプ３２から燃料噴射ノズル２１へ圧送される燃料の圧力を検出するもの（圧力センサ）を用いてもよい。後者の場合、圧力センサは燃料噴射ノズル２１に配置されてもよいし、燃料噴射ポンプ３２と燃料噴射ノズル２１とを繋ぐ配管の途中に配置されてもよい。
【０１０５】
（２）エンジン１３の過渡状態を判定する条件としては、エンジン回転速度ＮＥの変化率に代えて、負荷（アクセル開度ＡＣＣＰ）の変化率を用いてもよい。この場合、負荷の単位時間当たりの変化量が所定値よりも大きい場合に過渡状態とする。
【０１０６】
（３）図８の噴射時期制御ルーチンのステップ１４０，１４１，１４２の処理を省略してもよい。
（４）第５の実施の形態と第６の実施の形態とを組み合わせてもよい。すなわち、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi の算出に際し、タイマ装置５７の応答遅れ分に対し燃料温度ＴＨＦと、カムフェイス３７ａのカムローラ３９への乗り上げ時の力Ｆとの両方を考慮する。このようにすれば、予想実噴射時期ＡＴＲＧＳＭi の精度をさらに高めることができる。
【０１０９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ディーゼルエンジンの運転状態に応じた異常判定が行われるので、単に目標噴射時期と実噴射時期との偏差が異常判定値よりも大きなときに異常と判定する場合に比べて、判定の精度を高めることが可能となる。
【０１１０】
特に、目標噴射時期に代えて予想実噴射時期を用いた場合には、この予想実噴射時期を、正常作動時の噴射時期調整機構による実噴射時期に近似した値にすれば精度の高い異常判定を実現できる。
【０１１５】
さらに、従動カムが駆動カムに乗り上げるときに連結部材を介してピストンに作用する力が噴射時期調整機構の応答遅れに影響を及ぼしても、異常判定に際しその応答遅れが考慮されるので、一層精度の高い異常判定が可能となる。
第２の発明によれば、燃料温度の変化が噴射時期調整機構の応答遅れに影響を及ぼしても、異常判定に際しその応答遅れが考慮されるので、第１の発明の効果に加え一層精度の高い異常判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるディーゼルエンジン及びその周辺機器を示す概略構成図。
【図２】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図。
【図３】噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】第２の実施の形態における噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】第３の実施の形態における噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】目標噴射時期の変化率と異常判定値との対応関係を規定したマップを示す線図。
【図７】第４の実施の形態におけるタイマ装置の概略構成図。
【図８】噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図９】第５の実施の形態における噴射時期制御ルーチンの一部を示すフローチャート。
【図１０】燃料温度と時定数の逆数との関係を規定したマップを示す線図。
【図１１】第６の実施の形態における噴射時期制御ルーチンの一部を示すフローチャート。
【図１２】エンジン回転速度と、噴射量指令値と、時定数の逆数との対応関係を規定したマップを示す線図。
【符号の説明】
１３…ディーゼルエンジン、２１…燃料噴射ノズル、３２…燃料噴射ポンプ、３７…従動カムとしてのカムプレート、３８…駆動カムの一部を構成するローラリング、３９…駆動カムの一部を構成するカムローラ、４２…プランジャ、５７…噴射時期調整機構としてのタイマ装置、５８…タイマハウジング、５９…タイマピストン、６４…連結部材としてのスライドピン、７５…実噴射時期検出手段の一部を構成するクランク角センサ、７７…実噴射時期検出手段の一部を構成する回転速度センサ、ＴＨＦ…燃料温度、ＡＴＲＧi …目標噴射時期、ＡＡＣＴi …実噴射時期、ＴｈＡ…異常判定値、ＡＴＲＧＳＭi …予想実噴射時期。
Claims (2)
- 燃料噴射ポンプによる燃料噴射ノズルからの燃料の噴射時期がディーゼルエンジンの運転状態に応じた目標噴射時期となるように噴射時期調整機構を制御する噴射時期制御装置に用いられるものであって、
前記噴射時期調整機構による実噴射時期を検出する実噴射時期検出手段と、
前記目標噴射時期又はその目標噴射時期に基づく予想実噴射時期と、前記実噴射時期検出手段による実噴射時期との偏差を求め、その偏差が異常判定値よりも大きくなると前記噴射時期制御装置に異常が発生したと判定する異常判定手段とを備え、
前記燃料噴射ポンプは、回動可能に配置された駆動カムと、同駆動カムに接触した状態でプランジャと一体回転する従動カムとを有し、同従動カムの回転をともなう往復動によりプランジャを往復動させて燃料を吸入及び加圧し、加圧された燃料を前記燃料噴射ノズルに供給するものであり、
前記噴射時期調整機構は、往復動可能に設けられたピストンと、同ピストン及び前記駆動カムを連結する連結部材とを備え、燃料の圧力に応じてピストンを移動させて駆動カムを回動させることにより前記プランジャの往復動のタイミングを変更させ、前記燃料噴射ノズルからの燃料の噴射時期を調整するものであり、 前記異常判定手段は、異常判定に際し、前記従動カムが駆動カムに乗り上げるときに連結部材を介してピストンに作用する力を考慮するものであるディーゼルエンジンの噴射時期制御装置における異常判定装置。 - 前記噴射時期調整機構は燃料の圧力を利用してハウジング内のピストンを移動させて燃料の噴射時期を調整するものであり、前記異常判定手段は異常判定に際し燃料温度を考慮するものである請求項１に記載のディーゼルエンジンの噴射時期制御装置における異常判定装置。
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