JP4466509B2 - コモンレール式燃料噴射システムの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御ユニットと燃料圧センサとの接続に対する改造への対策手段を備えるコモンレール式燃料噴射システムの制御装置に関する。

コモンレール式燃料噴射システムでは、燃料の噴射圧に相当する高圧の燃料がコモンレール内に蓄圧されるとともに、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料が燃料噴射弁を介してエンジンに噴射供給される。コモンレールには燃料圧センサが設けられており、燃料圧センサにより検出される燃料圧が目標の燃料圧となるように、燃料圧フィードバック制御が実施される。より具体的には、燃料圧の偏差に応じて高圧燃料ポンプによる燃料圧送量が制御されることにより、コモンレール内の燃料圧が制御されるようになっている（例えば、特許文献１）。

さて、燃料圧センサは、ハーネスを介して電子制御ユニットに接続されている。電子制御ユニットはバッテリ電源から一定の電源電圧の電力を生成する電源回路を有しており、この電源回路より燃料圧センサに対して電力供給が行われている。

一般に、燃料圧センサは、半導体が歪むときに比抵抗が変化するピエゾ効果の原理を利用したものである。このような燃料圧センサでは、燃料圧に応じてセンサ素子部の比抵抗が変化する。そして、比抵抗の変化は、センサ素子部に印加される電圧及び出力電圧に基づいて求められる。ここで、センサ素子部に印加される電圧は電源回路より供給される一定の電源電圧であり、コモンレール内の燃料圧と出力電圧との関係があらかじめ求められている。燃料圧センサは、検出信号として出力電圧を電子制御ユニットに出力する。

電子制御ユニットでは、燃料圧センサの出力電圧を取得し、あらかじめ求められている関係から燃料圧を算出する。そして、算出した燃料圧に基づいて燃料圧フィードバック制御を実施する。

ところが、エンジンの出力増加を目的としてハーネスに抵抗の挿入等を行う改造や、電子制御ユニット又は燃料圧センサとハーネスとの接触不良などにより、燃料圧センサにおいてセンサ素子部に実際に印加される電圧が電力供給側の電源電圧に比べて低下することがある。すると、同じ燃料圧であっても燃料圧センサの出力電圧が低下し、コモンレール内の燃料圧が過小評価される。これにより、燃料圧フィードバック制御によって、燃料ポンプによる過剰な燃料圧送が行われ、実際のコモンレール内の燃料圧は、目標とする燃料圧よりも高い状態になる。この状態を放置しておくと、コモンレールなどの損傷や寿命の低下などを招くおそれがある。
特開２００２−２７６５００号公報

本発明の目的は、エンジンの出力増加のために行われる燃料圧センサと電子制御ユニットとにかかる改造等への対策手段を備え、ひいてはコモンレール等の保護を図ることのできるコモンレール式燃料噴射システムの制御装置を提供することを主たる目的とする。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

請求項１に記載の発明では、燃料圧センサの検出素子部に実際に印加される内部駆動電圧を取得する電圧取得手段と、電圧取得手段により取得した内部駆動電圧が異常か否かを判定する異常判定手段と、を備える。

上記構成によれば、内部駆動電圧が取得され、エンジンの出力増加を目的とした燃料圧センサと電子制御ユニットとの接続に対する改造や電子制御ユニット又は燃料圧センサとハーネスとの接触不良などにより内部駆動電圧が異常になっているときに、その内部駆動電圧が異常であると判定される。このため、燃料圧が誤検出されることを回避でき、誤検出された燃料圧に基づく燃料圧フィードバック制御によって燃料がコモンレール内に過剰に蓄圧されることを回避できる。ひいては、コモンレール等の保護が図られ、破損や寿命の低下などを防止することができる。

また、請求項１に記載の発明では、電圧取得手段により取得した内部駆動電圧に応じて燃料圧フィードバック制御における目標燃料圧を補正する補正処理手段を備える。この構成によれば、仮に、内部駆動電圧が異常になったとしても、その異常の状況に合わせて燃料圧フィードバック制御を実施することができる。

請求項２に記載の発明では、上記電圧取得手段及び異常判定手段を備える構成において、異常判定手段により内部駆動電圧が異常であると判定された場合に、燃料圧フィードバック制御における目標燃料圧をエンジンが駆動可能な最小値又はその近傍の値に設定する。これにより、内部駆動電圧が異常である場合に、エンジンの運転を継続可能な状態を確保しつつ、燃料圧の誤検出に伴い燃料がコモンレール内に過剰に蓄圧されることを回避できる。

なお、請求項１又は２に記載の発明において、異常判定手段により内部駆動電圧が異常であると判定された場合に、燃料圧フィードバック制御を中止してもよい。これにより、内部駆動電圧が異常である場合に、フィードバック制御によりコモンレール内に燃料の過剰な蓄圧が行われることを回避できる。なお、燃料圧フィードバック制御の中止に際して、オープンループ制御を実施してエンジンの運転を継続可能な状態を確保すると良い。又は、エンジンを停止させるようにしても良い。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、エンジンが定常運転状態のときに、内部駆動電圧が異常か否かを判定する。エンジンが定常運転中であればコモンレール内の燃料圧がほぼ一定である状態、すなわち燃料圧センサの出力電圧が安定している状態において内部駆動電圧が異常か否かを判定することができ、異常判定の信頼性が向上する。

請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、ハーネスが、電源回路から燃料圧センサに電力供給を行う電源線と、電源回路と燃料圧センサとの基準電位を設定する基準線と、燃料圧センサの検出信号を前記電子制御ユニットに出力するための第１の信号線に加え、燃料圧センサの内部駆動電圧を電子制御ユニットに出力するための第２の信号線と、からなることを特徴とする。電源線と基準線と第１の信号線との３本の電線からなる従来のハーネスに対して第２の信号線を追加したことにより、電子制御ユニットが燃料圧センサの内部駆動電圧を取得可能になる。

請求項５に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、電圧取得手段及び異常判定手段を備えた演算部を燃料圧センサに設け、燃料圧センサが前記異常判定手段による異常判定結果を電子制御ユニットに対して出力する。これにより、内部駆動電圧が異常である場合に、その異常を燃料圧センサ側にて判定することができ、電子制御ユニットにおける演算負荷を低減することができる。

第１の発明では、燃料の噴射圧に相当する高圧の燃料をコモンレール内に蓄圧するとともに、該コモンレール内に蓄圧された燃料を燃料噴射弁を介してエンジンに噴射供給可能なコモンレール式燃料噴射システムに適用され、外部に電力供給が可能な電力供給部を有する電子制御ユニットと、該電子制御ユニットとハーネスを介して接続され前記コモンレール内の燃料圧を検出する検出素子部を有する燃料圧センサとを備え、該燃料圧センサは前記燃料圧と前記検出素子部に印加される内部駆動電圧とに応じた出力電圧を検出信号として前記電子制御ユニットに出力し、前記電子制御ユニットは入力した前記燃料圧センサの検出信号に基づいて燃料圧フィードバック制御を実施するコモンレール式燃料噴射システムの制御装置において、前記燃料圧センサは、前記電力供給部より供給された電力を一定の電源電圧の電力に調節する定電圧回路を備え、該定電圧回路により調節された一定の電源電圧を前記検出素子部に印加する。つまり、第１の発明では、燃料圧センサが供給された電力を一定の電源電圧の電力に調節する電源回路を備え、電源回路により調節された一定の電源電圧を検出部に印加する。

上記構成によれば、出力増加を目的とした燃料圧センサと電子制御ユニットとの接続に対する改造等により実際に燃料圧センサに供給される電圧が変化しても、燃料圧センサが有する電源回路において一定の電源電圧が生成される。検出素子部にはこの一定の電源電圧が印加されるため、改造等によって供給される電圧が変化することによるコモンレール内の燃料圧の誤検出が防止される。ひいては、コモンレール等の保護が図られる。

第２の発明では、第１の発明において、電子制御ユニットが燃料圧センサに対して電力を周期的に変動させて供給し、電子制御ユニット及び燃料圧センサが前記電力の変動に同期して相互に通信可能な通信手段を備える。これにより、エンジンの出力増加を目的として燃料圧センサの出力信号を改変しようとする改造を行う場合には、通信の内容を解析し且つ所望とする動作を行うための通信内容を生成する必要がある。このため、燃料圧センサと電子制御ユニットとの接続にかかる改造等がより困難になる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両用ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムとして本発明を具体化しており、その詳細な構成を以下に説明する。

図１は、コモンレール式燃料噴射システムの概要を示す構成図である。図１において、多気筒ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１０には、気筒毎に電磁式インジェクタ１１が配設され、これらインジェクタ１１は各気筒共通のコモンレール（蓄圧配管）１２に接続されている。コモンレール１２には、高圧ポンプ１３が接続され、高圧ポンプ１３の駆動に伴い、噴射圧相当の高圧燃料がコモンレール１２に連続的に蓄圧される。高圧ポンプ１３には、その燃料吸入部に電磁駆動式の吸入調量弁１３ａが設けられている。フィードポンプ１４によって燃料タンク１５から汲み上げられた低圧燃料は、吸入調量弁１３ａを介して高圧ポンプ１３に吸入される。また、コモンレール１２には、燃料圧センサ１６が設けられ、コモンレール１２内に蓄圧される燃料圧（以下、コモンレール圧ともいう）が検出される。コモンレール１２に蓄圧される燃料圧は例えば２０〜１８０ＭＰａ程度であり、コモンレール１２の耐圧は２００ＭＰａ程度である。なお、コモンレール１２には、図示しない電磁駆動式（又は機械式等）の減圧弁が設けられており、コモンレール圧が過剰に上昇した場合には、この減圧弁が開放されて減圧が行われるようになっている。

電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）２０は、周知の通り、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２１を備えるものである。ＥＣＵ２０には、燃料圧センサ１６の検出信号や、エンジン回転速度及びアクセル開度などの運転情報が逐次入力される。そして、マイコン２１では、その運転情報に基づいて最適な燃料噴射時期及び噴射量が決定されるとともに、これらの燃料噴射時期及び噴射量に基づき、インジェクタ１１に対して噴射制御信号が出力される。この結果、各気筒において、インジェクタ１１からエンジン１０への燃料噴射が行われる。

また、マイコン２１は、その時々のエンジン回転速度及び燃料噴射量に基づきコモンレール圧の目標値を算出するとともに、実際のコモンレール圧が目標値に一致するように高圧ポンプ１３の燃料吐出量をフィードバック制御する。より具体的には、コモンレール圧の目標値と実際値との偏差に基づいて高圧ポンプ１３の目標吐出量を決定し、それに応じて高圧ポンプ１３の吸入調量弁１３ａの開度を制御する。

図２には、燃料圧センサ１６とＥＣＵ２０との電気的構成を示す。燃料圧センサ１６とＥＣＵ２０とは、ハーネス３０を介して接続されている。ハーネス３０は、４本の電線及びその両端に設けられたコネクタ部（図示略）からなるケーブルであり、燃料圧センサ１６及びＥＣＵ２０は、ハーネス３０を接続可能なコネクタ（図示略）を有している。

さて、図２において、一点鎖線で囲まれる枠内（図２のＡ内）は本発明の特徴を示す構成部分であり、その構成部分を除いたものが既存の構成である。先ずは、既存の構成について説明する。

ＥＣＵ２０は、バッテリ電源＋Ｂから一定の電源電圧Ｖｃ（例えば５ボルト）を生成する電源回路２２を有している。そして、電源回路２２より電源線３１を通じて燃料圧センサ１６に電力供給が行われる。なお、燃料圧センサ１６とＥＣＵ２０との基準電位は、基準線３２を介して共通になっている。

燃料圧センサ１６は、コモンレール圧Ｐｃを検出するためのセンサ素子部１６ａを有している。センサ素子部１６ａは、半導体（本実施の形態ではシリコン）が歪むときに、その比抵抗が変化するピエゾ効果の原理を利用したものであり、その比抵抗の変化はブリッジ回路により検出される。すなわち、センサ素子部１６ａでは、コモンレール圧Ｐｃの変化に応じて比抵抗が変化する。そして、その比抵抗の変化は、ブリッジ回路の対向する２端子間（ａ−ｃ間）に印加される電圧と、他方の２端子間（ｂ−ｄ間）に現れる電圧とに基づいて求められる。ここで、ａ−ｃ間に印加される電圧は一定であり、コモンレール圧Ｐｃが変化するとｂ−ｄ間の電圧が変化する。そこで、燃料圧センサ１６は、端子ｂ−ｄ間の電圧を差動増幅器１７により求めるとともに、出力電圧Ｖｏｕｔを検出信号として出力する。このとき、図３に示すような、コモンレール圧Ｐｃと出力電圧Ｖｏｕｔとの関係があらかじめ求められている。図３によれば、コモンレール圧Ｐｃが小さいとき電圧Ｖｏｕｔは小さく、コモンレール圧Ｐｃが大きいとき電圧Ｖｏｕｔは大きい。

燃料圧センサ１６より出力された出力電圧Ｖｏｕｔは、信号線３３を介してＥＣＵ２０に入力され、Ａ／Ｄコンバータ２３を介してマイコン２１に取得される。そして、マイコン２１は、図３の関係に基づき、出力電圧Ｖｏｕｔからコモンレール圧Ｐｃを算出する。なお、信号線３３は、ＥＣＵ２０の内部において、抵抗（本実施の形態では２００キロオーム）２４を介して電源電圧Ｖｃにプルアップされている。

ところで、エンジン１０の出力増加を目的とする改造などにより、例えば、電源回路２２から燃料圧センサ１６に給電が行われる電源線３１に抵抗が挿入されることがある。このとき、挿入された抵抗において電圧降下が生じ、内部駆動電圧Ｖｉｎが電源電圧Ｖｃに比べて小さくなる。すると、同じコモンレール圧であったとしても燃料圧センサ１６の出力電圧Ｖｏｕｔが小さくなり、マイコン２１により算出されるコモンレール圧が過小評価される。この結果、燃料圧フィードバック制御により、実際のコモンレール１２内の燃料圧が目標燃料圧よりも上昇し、エンジン１０の出力が本来よりも増加する。この状態を放置しておくと、コモンレール１２等の損傷や、寿命の低下などの問題が生じるおそれがある。

そこで、燃料圧センサ１６の内部駆動電圧Ｖｉｎに異常がないかを判定するために、図２において一点鎖線で囲む枠内の、内部駆動電圧Ｖｉｎを取得する手段を設ける。具体的には、燃料圧センサ１６において、オペアンプ１８を利用して内部駆動電圧Ｖｉｎを出力可能とする。そして、ＥＣＵ２０は信号線３４を介して内部駆動電圧Ｖｉｎを入力し、マイコン２１がＡ／Ｄコンバータ２５を介して内部駆動電圧Ｖｉｎを取得する。マイコン２１は、電源電圧Ｖｃとの比に基づいて取得した内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かを判定する。なお、信号線３４は、ＥＣＵ２０の内部において、抵抗（本実施の形態では２００キロオーム）２６を介して電源電圧Ｖｃにプルアップされている。

図４は、燃料圧センサ１６の内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かを判定する内部駆動電圧判定処理の処理手順を示すフローチャートである。内部駆動電圧判定処理は、マイコン２１により所定時間周期毎（例えば、１０ｍｓｅｃ周期毎）に実行される。

先ず、ステップＳ１０１では、処理フラグＦ１により内部駆動電圧判定が未完了であるか否かを確認する。電源線３１への抵抗の挿入等はエンジン１０の停止時に行われることが想定される。このため、エンジン１０の始動後に所定の内部駆動電圧判定を行えば良く、内部駆動電圧判定が完了していれば本内部駆動電圧判定処理を実行しない。処理フラグＦ１＝０であれば内部駆動電圧判定が未完了と判断し、ステップＳ１０２に移る。一方で、処理フラグＦ１＝１であれば内部駆動電圧判定が完了していると判断し、本内部駆動電圧判定処理を終了する。なお、処理フラグＦ１は、マイコン２１の起動後の初期処理において、Ｆ１＝０（未完了）に初期化されている。

続いてステップＳ１０２では、エンジン１０が定常運転中か否かを確認する。定常運転中か否かの確認は、エンジン回転速度や燃料噴射量などの時間変化の割合に基づいて判断する。定常運転中に内部駆動電圧判定を行う理由は、異常判定の信頼性を高めることを目的とするものである。すなわち、コモンレール圧Ｐｃがほぼ一定であってセンサ素子部１６ａの出力電圧Ｖｏｕｔが安定する状態において内部駆動電圧判定を行う。定常運転中であればステップＳ１０３に移り、定常運転中でなければ本内部駆動電圧判定処理を終了する。

ステップＳ１０３では、内部駆動電圧判定の実行回数を表すカウンタＣをインクリメントする。本内部駆動電圧判定処理では、内部駆動電圧Ｖｉｎの異常を確実に認識するために所定回数Ｋ（本実施の形態では１００回）の内部駆動電圧判定を行う。このため、カウンタＣを用いて実行回数をカウントする。なお、カウンタＣは、処理フラグＦ１と同様に、マイコン２１の初期処理においてＣ＝０（０回）に初期化されている。

ステップＳ１０４では、内部駆動電圧Ｖｉｎを取得する。そして、ステップＳ１０５において、内部駆動電圧Ｖｉｎが正常であるか否かを判定する。具体的には、内部駆動電圧Ｖｉｎと電源電圧Ｖｃとの電圧比を計算し、その電圧比が所定以上（本実施の形態では１０％以上）低下していなければ正常と判定する。内部駆動電圧Ｖｉｎが正常であれば、ステップＳ１０６へと移る。一方、内部駆動電圧Ｖｉｎが正常でなければ、ステップＳ１０７に移る。

ステップＳ１０６では、内部駆動電圧判定が所定回数Ｋ行われたかを確認する。所定回数Ｋの判定が行われていなければ、一旦、本内部駆動電圧判定処理を終了し、次の演算周期にて再び内部駆動電圧判定を行う。一方で、所定回数Ｋの内部駆動電圧判定が行われると、ステップＳ１０９に移る。

さて、抵抗の挿入等が行われ、ステップＳ１０５において内部駆動電圧Ｖｉｎが正常でないと判定された場合には、ステップＳ１０７において異常時処理を行う。異常時処理では、ダイアグノーシス機能により、運転者に異常を知らせる警告灯を点灯するとともに、燃料圧センサ１６の内部駆動電圧Ｖｉｎが低下したことを表す異常データを異常診断ログ用メモリ（ＥＥＰＲＯＭやスタンバイＲＡＭ等）に書き込む。続いてステップＳ１０８では、内部駆動電圧Ｖｉｎが異常であることを、エラーフラグＦ２＝１（異常）としてＲＡＭに記憶する。ここで、エラーフラグＦ２は、エラーフラグＦ２＝０であれば内部駆動電圧Ｖｉｎが異常でないこと示し、エラーフラグＦ２＝１であれば内部駆動電圧Ｖｉｎが異常であることを示すものである。なお、エラーフラグＦ２は、マイコン２１の起動後の初期処理において、Ｆ２＝０（正常）に初期化されている。異常時処理及びエラーフラグＦ２の設定が終了すると、ステップＳ１０９に移る。

ステップＳ１０９の処理は、内部駆動電圧Ｖｉｎが正常でないと判定されるか、又は内部駆動電圧判定のカウンタＣが所定回数Ｋに達したときに実行される。すなわち、内部駆動電圧判定を完了する条件が成立した時に、処理フラグＦ１＝１（完了）とする。この結果、次回以降、本内部駆動電圧判定処理を実行しない状態になる。

図５は、内部駆動電圧判定処理の判定結果を考慮したコモンレール１２の燃料圧フィードバックの処理手順を示すフローチャートである。本燃料圧フィードバック制御の処理は、マイコン２１により、所定時間周期毎（例えば、１０ｍｓｅｃ周期毎）に実行される。

先ず、ステップＳ２０１では、その都度の運転情報としてエンジン回転速度や燃料噴射量を取得する。続いて、ステップＳ２０２では、目標コモンレール圧Ｐｃｔｇを算出する。エンジン回転速度と燃料噴射量と目標コモンレール圧Ｐｃｔｇとの関係はあらかじめ求められており、マップとして保存されている。そこで、このマップが参照されることにより、エンジン回転速度及び燃料噴射量に基づいて目標コモンレール圧Ｐｃｔｇが算出される。

ステップＳ２０３では、エラーフラグＦ２により内部駆動電圧判定処理の判定結果を確認する。エラーフラグＦ２＝１の場合、すなわち燃料圧センサ１６の内部駆動電圧Ｖｉｎが異常であると判定された場合には、ステップＳ２０４に移り、目標コモンレール圧Ｐｃｔｇの補正処理を行う。ステップＳ２０４における補正処理では、エンジン１０の出力を抑制しつつも運転が継続可能であるように、目標コモンレール圧Ｐｃｔｇをエンジン１０が動作可能な最小値（本実施の形態では、２０ＭＰａ）に設定する。一方で、エラーフラグＦ２＝０の場合、すなわち燃料圧センサ１６の内部駆動電圧Ｖｉｎが異常であると判定されていない場合には、そのままステップＳ２０５に移る。

ステップＳ２０５では、燃料圧センサ１６の出力電圧Ｖｏｕｔを取得し、図３の関係に基づいてコモンレール圧Ｐｃを算出する。続いて、ステップＳ２０６では、目標コモンレール圧Ｐｃｔｇとコモンレール圧Ｐｃとの偏差ΔＰを求める。そして、ステップＳ２０７において偏差ΔＰに基づく高圧ポンプ１３の目標吐出量を求めるとともに、その目標吐出量から吸入調量弁１３ａの開度を算出する。ステップＳ２０８では、吸入調量弁１３ａに対し、算出した開度に基づく制御信号を出力する。

さて、燃料圧センサ１６とＥＣＵ２０との接続に対してエンジン１０の出力増加を目的として電源線３１に抵抗が挿入された場合に、燃料圧センサ１６の内部駆動電圧Ｖｉｎが電源電圧Ｖｃに比べて所定以上低下する。すると、内部駆動電圧判定処理により内部駆動電圧Ｖｉｎが異常であると判定され、目標コモンレール圧Ｐｃｔｇが補正処理によりエンジン１０が運転可能な最小値に設定される。そして、高圧ポンプの目標吐出量が小さくなり、吸入調量弁１３ａはその目標吐出量に応じて開度制御される。このため、コモンレール１２内に蓄えられる燃料圧は比較的低くなる。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

燃料圧センサ１６の内部駆動電圧Ｖｉｎを取得するとともに、取得した内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かを判定するようにしたことにより、ハーネス３０の電源線３１に対してエンジン１０の出力増加を目的として抵抗の挿入等の改造が行われたり、燃料圧センサ１６又はＥＣＵ２０とハーネス３０との接触不良などが発生したときに、内部駆動電圧Ｖｉｎが異常であると判定できる。このため、コモンレール圧Ｐｃが誤検出されることを回避でき、誤検出されたコモンレール圧Ｐｃに基づく燃料圧フィードバック制御によって燃料がコモンレール１２内に過剰に蓄圧されることを回避できる。

さらに、内部駆動電圧Ｖｉｎが異常である場合には、燃料圧フィードバック制御において目標コモンレール圧Ｐｃｔｇをエンジン１０が運転可能な最小値を設定したことにより、エンジンの運転を継続可能な状態を確保しつつ、燃料圧フィードバック制御によるコモンレール圧Ｐｃの上昇を回避できる。また、燃料圧センサ１６とＥＣＵ２０とを接続するハーネス３０において、従来の３本の電線に対して信号線３４を追加したことにより、燃料圧センサ１６からＥＣＵ２０に対して内部駆動電圧Ｖｉｎが出力可能となっている。以上により、コモンレール１２等の保護が図られ、破損や寿命の低下などが防止される。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、第１の実施の形態における燃料圧センサ１６及びＥＣＵ２０の構成を図６に示すものに変更する。第１の実施の形態で使用した記号等はそのまま準用する。第１の実施の形態では、ＥＣＵ２０が有するマイコン２１が内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かを判定したが、第２の実施の形態では、燃料圧センサ１６がマイコン等からなる演算部５１を備え、演算部５１が内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かの判定等を行う。

燃料圧センサ１６とＥＣＵ２０とは、ハーネス４０を介して接続される。ハーネス４０は、３本の電線及びその両端に設けられたコネクタ部（図示略）からなるケーブルであり、燃料圧センサ１６及びＥＣＵ２０は、ハーネス４０を接続可能なコネクタ（図示略）を有している。ＥＣＵ２０の電源回路２２より、電源線４１を介して燃料圧センサ１６に給電が行われる。なお、燃料圧センサ１６とＥＣＵ２０との基準電位は、基準線４２を介して共通になっている。

演算部５１には、センサ素子部１６ａの対向する２端子間（ａ−ｃ間）に印加される内部駆動電圧Ｖｉｎがオペアンプ１８とＡ／Ｄコンバータ（図示略）とを介して入力される。また、センサ素子部１６ａの他方の２端子間（ｂ−ｄ間）に現れる電圧が差動増幅器１７とＡ／Ｄコンバータ（図示略）とを介して入力される。一方で、演算部５１は、内部駆動電圧Ｖｉｎとセンサ素子部の２端子間（ｂ−ｄ間）に現れる電圧との電圧比を求めるとともに、その電圧比をＥＣＵ２０に対して出力する。

また、演算部５１は、内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かを判定する処理として、取得した内部駆動電圧Ｖｉｎと電源電圧Ｖｃとの電圧比を求め、その電圧比が所定以上（本実施の形態では１０％以上）低下していれば内部駆動電圧Ｖｉｎが異常であると判定する。そして、内部駆動電圧Ｖｉｎが異常であれば、ＥＣＵ２０に対して出力する電圧比を特定のエラー値（本実施の形態では０）にする。

ＥＣＵ２０は、演算部５１から出力された電圧比を信号線４３を介して入力する。マイコン２１はその電圧比を取得するとともに、図５に示した燃料圧フィードバック処理を実行する。ここで、ステップＳ２０３における内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かの確認には、エラーフラグＦ２を用いる代わりに、取得した電圧比が特定のエラー値でないかを判定してその判定結果を用いる。また、ステップＳ２０５におけるコモンレール圧Ｐｃの算出では、内部駆動電圧Ｖｉｎを電源電圧Ｖｃとして、取得した電圧比から出力電圧Ｖｏｕｔを求め、図３の関係を利用する（センサ素子部１６ａの入出力電圧の関係をあらかじめ求めておき、その関係を利用しても良い）。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

燃料圧センサ１６に演算部５１を設け、演算部５１は、センサ素子部１６ａに印加される内部駆動電圧Ｖｉｎを取得して異常か否かを判定しその判定結果をＥＣＵ２０に対して出力したことにより、内部駆動電圧Ｖｉｎが異常である場合にコモンレール圧Ｐｃが誤検出されることを回避できる。そして、マイコン２１における燃料圧フィードバック処理により、コモンレール１２内に過剰な燃料が蓄圧されることが防止される。ひいては、コモンレール１２等の保護を図られる。また、演算部５１にて内部駆動電圧Ｖｉｎの異常判定を行ったことにより、マイコン２１の演算負荷を低減させることができる。

さらに、演算部５１は、センサ素子部１６ａの出力電圧を入力するとともに、内部駆動電圧Ｖｉｎと出力電圧との電圧比を求め、その電圧比ＥＣＵ２０に対して出力したことにより、内部駆動電圧Ｖｉｎを反映させてコモンレール圧Ｐｃの算出することが可能である。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、第１の実施の形態における燃料圧センサ１６及びＥＣＵ２０の構成を図７に示すものに変更する。第１の実施の形態で使用した記号等はそのまま準用する。

第３の実施の形態において、燃料圧センサ１６とＥＣＵ２０とは、ハーネス６０を介して接続される。ハーネス６０は、３本の電線及びその両端に設けられたコネクタ部（図示略）からなるケーブルであり、燃料圧センサ１６及びＥＣＵ２０は、ハーネス６０を接続可能なコネクタ（図示略）を有している。

ＥＣＵ２０には、トランジスタ７１と抵抗７２が備えられている。トランジスタ７１のベース端子はマイコン２１に接続され、エミッタ端子は電源回路２２に接続されている。また、コレクタ端子は、抵抗７２及び電源線６１を介して燃料圧センサ１６に接続されている。これらマイコン２１と電源回路２２とトランジスタ７１と抵抗７２との構成が電源供給部に相当する。この電源供給部において、マイコン２１が周期的にオン／オフ信号を出力してトランジスタ７１のスイッチングを行うと、電力の供給及びクロック信号を複合した電力信号が燃料圧センサ１６に対して供給されるようになっている。なお、燃料圧センサ１６及びＥＣＵ２０の基準電位は、基準線６２を介して共通になっている。

一方で、燃料圧センサ１６は、フィルタ７３及び通信演算部７４（本実施の形態ではマイコン）を備える。フィルタ７３はＥＣＵ２０より供給された電力兼クロック信号からノイズ等を除去し、通信演算部７４はそのクロック信号成分を取得する。また、フィルタ７３の出力部には、ＤＣＤＣコンバータや平滑回路からなる電源回路７５が接続され、電源回路７５は電源信号から一定の電源電圧Ｖｃを生成する。電源回路７５により生成された電源電圧Ｖｃの電力は、センサ素子部１６ａ及び通信演算部７４等に供給される。

さて、通信演算部７４は、差動増幅器１７によって求められた出力電圧Ｖｏｕｔを図示しないＡ／Ｄコンバータを介して取得する。また、取得した出力電圧Ｖｏｕｔを通信用データに符号化するとともに、その通信用データをシリアル通信により通信バッファ７６を介して出力する。通信用データは、信号線６３を介してＥＣＵ２０に入力され、通信バッファ７７を介してマイコン２１に取得される。ここで、符号化の際して通信用データにはチェックコードが付加され、シリアル通信は通信演算部７４に入力されたクロック信号に同期して行われる。

マイコン２１は、所定時間周期毎（例えば１０ｍｓｅｃ周期毎）に実行される燃料圧フィードバック制御において、燃料クロック信号に同期して送信される通信用データを取得する。そして、取得した出力電圧Ｖｏｕｔの通信用データを逆符号化するとともに、図３の関係に基づいてコモンレール圧Ｐｃを算出する。そして、算出したコモンレール圧Ｐｃに基づいて吸入調量弁１３ａを制御する。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

燃料圧センサ１６において、供給される電力を基に一定の電源電圧Ｖｃの電力を生成する電源回路７５を備えたことにより、センサ素子部１６ａに印加される電圧が電源電圧Ｖｃの一定の電圧になる。すなわち、エンジン１０の出力増加を目的として電源線６１に抵抗を挿入する改造等が行われたり、燃料圧センサ１６又はＥＣＵ２０とハーネス６０との接触不良などが発生したときに、実際に燃料圧センサ１６に供給される電圧が変化したとしても、燃料圧センサ１６の出力は影響を受けず、コモンレール１２内の燃料圧Ｐｃを誤検出することを回避できる。これにより、マイコン２１はコモンレール圧Ｐｃを誤検出することなく燃料圧フィードバック制御を実施することが可能であり、燃料がコモンレール１２内に過剰に蓄圧されることを回避できる。ひいては、コモンレール１２等の保護が図られる。

また、ＥＣＵ２０から燃料圧センサ１６には周期的に変動する電力を供給し、燃料圧センサ１６からＥＣＵ２０にはシリアル通信を用いて出力電圧Ｖｏｕｔを符号化した通信用データを出力した。これにより、本コモンレール式燃料噴射システムに対し、エンジン１０の出力増加を目的とした改造を行う場合には、シリアル通信や符号化について解析を行うとともに、通信用データを生成する必要があり、燃料圧センサ１６の出力信号を改変することが困難である。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

第１及び第２の実施の形態において、内部駆動電圧判定では、電源電圧Ｖｃに対する内部駆動電圧Ｖｉｎの電圧比を計算して内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かを判定したが、これに限らない。例えば、電源電圧Ｖｃに対する内部駆動電圧Ｖｉｎの偏差を計算し、その偏差に基づいて内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かを判定しても良い。また、電源電圧Ｖｃに基づいてしきい値を定め、そのしきい値に基づいて内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かを判定しても良い。

第１及び第２の実施の形態において、図４に示した内部駆動電圧判定処理では、内部駆動電圧判定の信頼性を高めるためにエンジン１０の定常運転中に内部駆動電圧判定を行ったが、これに限らない。例えば、エンジン１０の始動開始直後などの非定常運転中に内部駆動電圧判定を行っても、内部駆動電圧Ｖｉｎが異常か否かを判定することは可能である。

第１の実施の形態において、マイコン２１が燃料圧センサ１６の内部駆動電圧Ｖｉｎを入力するとともに内部駆動電圧判定を演算処理として行ったが、これに限らない。例えば、コンパレータを用い、その入力端子の一端に電源電圧Ｖｃを、他端に内部駆動電圧Ｖｉｎを入力し、コンパレータの出力をＡ／Ｄコンバータを介してマイコン２１に入力しても良い。この場合、コンパレータのオフセットをしきい値等に基づいて設定することで、内部駆動電圧判定の判定基準を設定することができる。

第１の実施の形態において、燃料圧フィードバック制御にかかる補正手段として、目標コモンレール圧Ｐｃｔｇをエンジン１０が動作可能な最小値に設定したが、これに限らない。例えば、内部駆動電圧Ｖｉｎに応じて目標コモンレール圧Ｐｃｔｇの補正を行っても良い。このとき、例として、内部駆動電圧Ｖｉｎが小さいほど（電源電圧Ｖｃと内部駆動電圧Ｖｉｎとの差が大きいほど）、目標コモンレール圧Ｐｃｔｇを小さい値に補正する。また、燃料圧センサ１６の内部駆動電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの電圧比を算出し、この電圧比に基づいてコモンレール圧Ｐｃを求めてフィードバック制御を行っても良い。さらに、コモンレール圧Ｐｃが過剰に上昇することを防止するために、燃料圧フィードバック制御からオープンループ制御へ切り替えても良い。又は、燃料噴射供給を中止してエンジン１０を停止させても良い。

第２及び第３の実施の形態において、演算部５１及び通信演算部７４にはマイコンを用いたが、これは専用のＩＣであっても良いし、同様の機能を有する電気回路であっても良い。

第３の実施の形態において、電源回路２２を用いて燃料圧センサ１６に電力を供給したが、バッテリ電源＋Ｂより供給を行う構成であっても良い。

上記各実施の形態において、本発明をディーゼルエンジンに対して適用したが、コモンレール（デリバリパイプとも呼ばれる）にガソリンを蓄圧するとともに、エンジンに噴射供給可能な筒内噴射式ガソリンエンジン等に適用しても良い。

コモンレール式燃料噴射システムの概略を示す構成図である。 燃料圧センサ及びＥＣＵの電気的構成を表す図である。 燃料圧センサにおける出力電圧とコモンレール圧との関係を表すグラフである。 内部駆動電圧判定の処理手順のフローチャートである。 燃料圧フィードバックの処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態における燃料圧センサ及びＥＣＵの電気的構成を表す図である。 第３の実施の形態における燃料圧センサ及びＥＣＵの電気的構成を表す図である。

符号の説明

１０…エンジン、１１…燃料噴射弁としてのインジェクタ、１２…コモンレール、１６…燃料圧センサ、１６ａ…検出素子部としてのセンサ素子部、１８…内部駆動電圧取得手段としてのオペアンプ、２０…ＥＣＵ、２１…内部駆動電圧判定手段，補正処理手段，通信手段としてのマイコン、２２…電源回路、３０，４０，６０…ハーネス、３１…電源線、３２…基準線、３３…信号線、３４…信号線、５１…演算部、７４…通信手段としての通信演算部、７５…定電圧回路としての電源回路。

Claims (5)

1. 燃料の噴射圧に相当する高圧の燃料をコモンレール内に蓄圧するとともに、該コモンレール内に蓄圧された燃料を燃料噴射弁を介してエンジンに噴射供給可能なコモンレール式燃料噴射システムに適用され、
   バッテリ電源から一定の電源電圧を生成する電源回路を有する電子制御ユニットと、該電子制御ユニットにハーネスを介して接続され前記コモンレール内の燃料圧を検出する検出素子部を有する燃料圧センサとを備え、前記ハーネスを介して供給される前記電源電圧を前記燃料圧センサの駆動電圧とし、前記燃料圧センサは前記燃料圧に応じた出力電圧を検出信号として出力する一方、前記電子制御ユニットは前記燃料圧センサの出力電圧に基づいて燃料圧フィードバック制御を実施するコモンレール式燃料噴射システムの制御装置において、
   前記燃料圧センサの検出素子部に実際に印加される内部駆動電圧を取得する電圧取得手段と、
   該電圧取得手段により取得した内部駆動電圧が異常か否かを判定する異常判定手段と、を備え、
   前記電圧取得手段により取得した内部駆動電圧に応じて前記燃料圧フィードバック制御における目標燃料圧を補正することを特徴とするコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
2. 燃料の噴射圧に相当する高圧の燃料をコモンレール内に蓄圧するとともに、該コモンレール内に蓄圧された燃料を燃料噴射弁を介してエンジンに噴射供給可能なコモンレール式燃料噴射システムに適用され、
   バッテリ電源から一定の電源電圧を生成する電源回路を有する電子制御ユニットと、該電子制御ユニットにハーネスを介して接続され前記コモンレール内の燃料圧を検出する検出素子部を有する燃料圧センサとを備え、前記ハーネスを介して供給される前記電源電圧を前記燃料圧センサの駆動電圧とし、前記燃料圧センサは前記燃料圧に応じた出力電圧を検出信号として出力する一方、前記電子制御ユニットは前記燃料圧センサの出力電圧に基づいて燃料圧フィードバック制御を実施するコモンレール式燃料噴射システムの制御装置において、
   前記燃料圧センサの検出素子部に実際に印加される内部駆動電圧を取得する電圧取得手段と、
   該電圧取得手段により取得した内部駆動電圧が異常か否かを判定する異常判定手段と、を備え、
   前記異常判定手段により前記内部駆動電圧が異常であると判定された場合に、前記燃料圧フィードバック制御における目標燃料圧をエンジンが駆動可能な最小値又はその近傍の値に設定することを特徴とするコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
3. 前記異常判定手段は、エンジンが定常運転状態のときに、前記内部駆動電圧が異常か否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のコモンレール式燃料噴射システム。
4. 前記ハーネスは、前記電源回路から前記燃料圧センサに電力供給を行う電源線と、前記電子制御ユニットと前記燃料圧センサとの基準電位を設定する基準線と、前記燃料圧センサの検出信号を前記電子制御ユニットに出力するための第１の信号線と、前記燃料圧センサの内部駆動電圧を前記電子制御ユニットに出力するための第２の信号線と、からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
5. 前記電圧取得手段及び前記異常判定手段を備えた演算部を前記燃料圧センサに設け、該燃料圧センサが前記異常判定手段による異常判定結果を前記電子制御ユニットに対して出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。

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