JP3587011B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【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８−４５７７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ΔＰＣ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（ＣＰＵ）、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、ＥＣＵ２０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１０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ＥＣＵ２０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、ＥＣＵ２０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ＲＯＭ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（ＰＤ）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ＰＣ１０ 、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＝ＰＣ２−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。ＤＰＣ１２は負の値、ＤＰＣ２１は正の値になる。また、ＥＣＵ２０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＝ＤＰＤ−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ＤＰＵ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、ＶＰＣはコモンレール３の内容積である。また、ＱＦＩＮＣ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、ＱＦＩＮＣ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ＤＰＣ１２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（＝ＤＰＤ−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Ｒ１（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ＱＰＭＤを決定し、ＱＰＭＤに応じて燃料ポンプ５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ＱＰＭＤ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ＱＰＭＤ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−ＤＰＣ２１）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ＤＰＵＪＣ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３ＤＰＣ１２０）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ＩＩ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（ＤＰＣ１２Ｌ）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（ＤＰＣ２１Ｌ）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−ＤＰＣ１２）は正の値になる。このため、第１の異常判定量ＤＰＤＪＣ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（ＤＰＣ２１０）に較べてそれぞれ、小さな負の値（図３、ＤＰＣ１２Ｓ）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−ＤＰＣ２１）は正の値になる。このため、第２の異常判定量ＤＰＵＪＣ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ＤＰＤＪＣ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ＤＰＵＪＣ（＝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ＤＰＤより小さな負の値になるため第１の異常判定量ＤＰＤＪＣ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ＰＣ２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ＥＣＵ２０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、ＣＡ１１ 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＝ＣＡ１０ 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＝ＣＡ１１ 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ＤＰＣ１２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）×ＱＦＩＮＣ
ＤＰＵ＝ （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−ＤＰＣ１２
ＤＰＵＪＣ＝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ＤＰＵＪＣ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ＤＰＤＪＣ＞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ＩＩ）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＝ｂ
ＤＰＵＪＣ＝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−ＤＰＣ１２Ｌ＝ａ
ＤＰＵＪＣ＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２１Ｌ＝ＤＰＣ２１０−ＤＰＣ２１Ｌ＝−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＋ｂ
ＤＰＵＪＣ＝−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＝２ｂ、（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、ＤＰＤＪＣ＋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７０１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７０１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ＤＰＤＪＣ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７２５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ＤＰＵ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１９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ＤＰＤ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−ＤＰＣ１２＝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（ＸＤ≠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ＤＰＤ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ＤＰＤＪＣとＤＰＵＪＣとの値を用いて、リーク燃料量ＱＬ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８０３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）×（ＱＦＩＮＣ＋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＋ｂ
ＤＰＵＪＣ＝−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９０１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９０３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／（ＱＦＩＮＣ＋ＱＬ）として算出される。
【００７０】
また、ステップ９０７では、ステップ９０１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）
【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８−４５７７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ΔＰＣ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（ＣＰＵ）、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、ＥＣＵ２０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１０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ＥＣＵ２０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、ＥＣＵ２０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ＲＯＭ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（ＰＤ）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ＰＣ１０ 、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＝ＰＣ２−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。ＤＰＣ１２は負の値、ＤＰＣ２１は正の値になる。また、ＥＣＵ２０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＝ＤＰＤ−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ＤＰＵ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、ＶＰＣはコモンレール３の内容積である。また、ＱＦＩＮＣ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、ＱＦＩＮＣ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ＤＰＣ１２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（＝ＤＰＤ−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Ｒ１（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ＱＰＭＤを決定し、ＱＰＭＤに応じて燃料ポンプ５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ＱＰＭＤ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ＱＰＭＤ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−ＤＰＣ２１）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ＤＰＵＪＣ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３ＤＰＣ１２０）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ＩＩ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（ＤＰＣ１２Ｌ）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（ＤＰＣ２１Ｌ）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−ＤＰＣ１２）は正の値になる。このため、第１の異常判定量ＤＰＤＪＣ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（ＤＰＣ２１０）に較べてそれぞれ、小さな負の値（図３、ＤＰＣ１２Ｓ）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−ＤＰＣ２１）は正の値になる。このため、第２の異常判定量ＤＰＵＪＣ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ＤＰＤＪＣ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ＤＰＵＪＣ（＝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ＤＰＤより小さな負の値になるため第１の異常判定量ＤＰＤＪＣ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ＰＣ２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ＥＣＵ２０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、ＣＡ１１ 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＝ＣＡ１０ 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＝ＣＡ１１ 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ＤＰＣ１２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）×ＱＦＩＮＣ
ＤＰＵ＝ （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−ＤＰＣ１２
ＤＰＵＪＣ＝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ＤＰＵＪＣ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ＤＰＤＪＣ＞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ＩＩ）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＝ｂ
ＤＰＵＪＣ＝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−ＤＰＣ１２Ｌ＝ａ
ＤＰＵＪＣ＝ＤＰＵ−ＤＰＣ２１Ｌ＝ＤＰＣ２１０−ＤＰＣ２１Ｌ＝−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＋ｂ
ＤＰＵＪＣ＝−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＝２ｂ、（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、ＤＰＤＪＣ＋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７０１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７０１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ＤＰＤＪＣ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７２５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ＤＰＵ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１９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ＤＰＤ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−ＤＰＣ１２＝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（ＸＤ≠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ＤＰＤ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ＤＰＤＪＣとＤＰＵＪＣとの値を用いて、リーク燃料量ＱＬ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８０３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）×（ＱＦＩＮＣ＋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＋ｂ
ＤＰＵＪＣ＝−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９０１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９０３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／（ＱＦＩＮＣ＋ＱＬ）として算出される。
【００７０】
また、ステップ９０７では、ステップ９０１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）
Claims (5)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP03797997A JP3587011B2 (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 内燃機関の制御装置 |
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