JP4475212B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を加圧供給する燃料ポンプと、前記蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える車載内燃機関の燃料噴射装置について、該燃料噴射装置を操作することで燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御装置に関する。

この種の燃料噴射装置としては、ディーゼル機関の各気筒の燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する共通の蓄圧室（コモンレール）を備えるものが周知である。このコモンレール式のディーゼル機関によれば、機関運転状態に応じて、コモンレール内の燃圧を自由に制御することができ、ひいては燃料噴射弁に供給される燃圧を自由に制御することができる。

上記コモンレール内の燃圧の制御は、通常、ディーゼル機関の運転状態に応じて目標燃圧を設定するとともに、コモンレール内の燃圧を検出し、検出される燃圧を目標燃圧にフィードバック制御することで行なわれている。

ところで、燃料ポンプによって燃料の汲み上げられる燃料タンク内の燃料残量が低下するときには、燃料ポンプによってコモンレールに加圧供給される燃料にエアが混入するおそれがある。そして、燃料にエアが混入すると、コモンレール内に加圧供給される燃料量が減少し、コモンレール内の実際の燃圧が目標燃圧よりも低下する。このため、コモンレール内に加圧供給される燃料量が増量されるように上記フィードバック制御により燃料ポンプが操作される。しかし、エア混入は通常断続的に生じるものであるため、燃料ポンプにより燃料を増量するための操作がなされるときに、上記加圧供給される燃料にエアが混入しなくなる場合がある。そして、この場合、コモンレールに燃料が過剰に加圧供給されて、コモンレール内の燃圧が過度に上昇するおそれがある。

このため、燃料へのエア混入を判定してこれに適切に対処する技術が望まれている。なお、燃料ポンプ内へのエア混入を考慮した技術として下記特許文献１に記載されるものがあるが、これはガス欠寸前時に燃料に大量のエアが混入することを考慮したものではないため、エア混入への対処手法としては必ずしも満足のいくものではなかった。
特開２０００−２８２９３８号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料ポンプにより蓄圧室へと加圧供給される燃料へのエアの混入を適切に判定し、これに対処することのできる燃料噴射制御装置を提供することにある。

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記載する。

請求項１記載の発明は、燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を加圧供給する燃料ポンプと、前記蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える車載内燃機関の燃料噴射装置について、該燃料噴射装置を操作することで燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御装置において、前記蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、前記検出される燃圧を目標燃圧にフィードバック制御すべく、前記燃料ポンプを操作する制御手段と、前記目標燃圧の変動量が所定以下であるか否かを判断する変動判断手段と、前記検出される燃圧が前記目標燃圧よりも低い状態に基づき、前記燃料にエアが混入したと判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、前記変動量が所定以下であることを前記判定の許可条件として用いることを特徴とする。

上記構成では、検出される燃圧が目標燃圧にフィードバック制御される。ただし、燃料ポンプによって汲み上げられ加圧供給される燃料にエアが混入すると、加圧供給される燃料量が減少するため、検出される燃圧が目標燃圧よりも低下する。上記構成では、この性質を利用して、検出される燃圧が目標燃圧よりも低いことに基づき、エアの混入を判定することができる。
また、上記構成では、目標燃圧の変動量が所定以下であることがエア混入判定の許可条件とされる。このため、目標燃圧が変動することに起因して検出される燃圧が目標燃圧よりも下回ることにより、エア混入と誤判定することを好適に回避することができる。特に、後述の請求項２又は請求項３記載の発明にこの許可条件を設けるなら、上記計時される時間や累積値についてのエア混入判定の基準を小さな値とすることもでき、エア混入判定を迅速に行なうことができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記判定手段は、前記検出される燃圧が前記目標燃圧よりも予め定められた閾値以上低い状態を検出する検出手段と、該状態が継続される時間を計時する計時手段とを備え、前記計時される時間が予め定められた時間以上であるときに前記判定を行なうことを特徴とする。

上記構成では、検出される燃圧が目標燃圧よりも閾値以上低い状態の継続時間が、予め定められた時間以上であるときにエア混入と判定することで、上記検出手段の検出結果へのノイズの混入や他の要因による誤判定を、適切に回避することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記判定手段は、前記検出される燃圧が前記目標燃圧よりも予め定められた閾値以上低い状態を検出する検出手段と、該低い状態が検出されるときの前記検出される燃圧に対する前記目標燃圧の差について、その所定期間に渡る累積値を算出する算出手段とを備え、前記算出される累積値が予め定められた値以上であるときに前記判定を行なうことを特徴とする。

上記構成では、上記閾値以上低いことが検出されるときの検出される燃圧に対する目標燃圧の差の累積値が、所定期間に渡って算出される。そして、この累積値が予め定められた値以上であるときにエア混入判定をすることで、上記検出手段の検出結果へのノイズの混入や他の要因による誤判定を、適切に回避することができる。特に、累積値を用いることで、所定期間において検出される燃圧が目標燃圧よりも下回る程度を定量化できるため、エアの混入をより適切に判定することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記燃料ポンプによって燃料が汲み上げられる燃料タンクについて、その燃料残量を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段を更に備え、前記判定手段は、前記検出される燃料残量が予め定められた閾値以下であることを前記判定の許可条件として用いることを特徴とする。

上記構成において、燃料タンクの燃料残量が少ないときには燃料ポンプによって汲み上げられる燃料にエアが混入しやすい。このため、燃料残量が閾値以下であることをエア混入判定の許可条件とすることで、エア混入を適切に判定することができる。特に、請求項２又は請求項３記載の構成を有する場合にこの許可条件を設けるなら、上記計時される時間や累積値についてのエア混入判定の基準を小さな値とすることもでき、エア混入判定を迅速に行なうことができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記判定手段により前記燃料にエアが混入したと判定されるとき、前記制御手段による前記燃料ポンプの操作量を制限する操作量制限手段を更に備えることを特徴とする。

上記構成において、燃料にエアが混入するときには、蓄圧室内の燃圧が目標燃圧よりも低下するために、上記フィードバック制御により燃料の加圧供給量を増量するように燃料ポンプが操作される。一方、燃料へのエアの混入は断続的に生じる傾向にある。このため、燃料へのエアの混入により加圧供給量を増量させような燃料ポンプの操作がなされるときに、エアの混入が一旦解消すると、過剰な燃料が蓄圧室内に供給されて蓄圧室内の燃圧が過度に上昇するおそれがある。この点、上記構成では、エアが混入したと判断されるときに燃料ポンプの操作量が制限されるために、蓄圧室内の燃圧の過度の上昇を回避することができる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記制御手段は、前記検出される燃圧と前記目標燃圧との差の積算値に応じて、前記燃料ポンプの操作量を定めるための積算項を算出する積算項算出手段を備えることを特徴とする。

上記構成では、積算項算出手段を備えるために、蓄圧室内の目標燃圧と実際の燃圧との定常的な乖離を補償することができ、実際の燃圧の目標燃圧への追従性を向上させることができる。ただし、この場合、加圧供給される燃料へのエアの混入により目標燃圧に対して実際の燃圧が低下する状況が継続すると、積算項が非常に大きな値となる。そして、こうした状況下、加圧供給される燃料へのエアの混入が一旦解消されると、積算項に基づく操作量により燃料ポンプが操作されることで、蓄圧室内に燃料が過剰に供給され、燃圧が過度に上昇するおそれがある。この点、上記構成では、エアが混入したと判定されるときに、燃料ポンプの操作量を制限することで、燃圧の追従性を向上させつつも、蓄圧室内の燃圧の過度の上昇を好適に回避することができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記操作量制限手段は、前記判定手段により前記燃料にエアが混入したと判定されるとき、前記積算項の上限値を制限することを特徴とする。

上記構成によれば、エアが混入したと判定されるときに積算項の上限値を制限するために、エア混入により積算項が過大となることに起因した蓄圧室内の燃圧の過度の上昇を好適に回避することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記判定手段により前記燃料にエアが混入したと判定されるとき、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を制限する噴射量制限手段を備えることを特徴とする。

上記構成では、エアが混入したと判定されるときに、燃料噴射量を制限することで、内燃機関の出力が制限され、ひいては、ユーザに燃料残量の低下を知らしめて給油を促すことができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置をディーゼル機関の燃料噴射制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、燃料タンク２内の燃料は、燃料フィルタ４を介して燃料ポンプ６によって汲み上げられる。この燃料ポンプ６は、ディーゼル機関の出力軸であるクランク軸８から動力を付与されて燃料を吐出するものである。詳しくは、燃料ポンプ６は、吸入調量弁１０を備えており、この吸入調量弁１０が操作されることで、外部に吐出される燃料量が決定される。また、燃料ポンプ６は、２つのプランジャを備えており、これらプランジャが上死点及び下死点間を往復運動することで、燃料が吸入及び吐出される。

燃料ポンプ６からの燃料は、コモンレール１２に加圧供給（圧送）される。コモンレール１２は、燃料ポンプ６から圧送された燃料を高圧状態で蓄え、これを高圧燃料通路１４を介して各気筒（ここでは、４気筒を例示）の燃料噴射弁１６に供給する。なお、燃料噴射弁１６は、低圧燃料通路１８を介して燃料タンク２と接続されている。

また、コモンレール１２には、その燃圧が所定以上となると燃料を低圧燃料通路１８へと逃がすためのプレッシャレギュレータ２０が設けられている。このプレッシャレギュレータ２０により、コモンレール１２内の燃圧がその耐圧の上限値を超えて上昇することが回避される。

このプレッシャレギュレータ２０は、コモンレール１２側と連通する高圧室２１と、低圧燃料通路１８側と連通する低圧室２２とを備えている。そして、これら高圧室２１と低圧室２２とは、遮蔽部材２３に設けられた孔２４によって連通可能となっている。ただし、この孔２４は、スプリング２５により遮蔽部材２３側に押し付けられたバルブ２６により通常は遮蔽されている。そして、高圧室２１内の燃圧が所定以上となると、高圧室２１内の燃圧が孔２４を介してバルブ２６を押す力が、スプリング２５がバルブ２６を遮蔽部材２３へと押し付ける力に打ち勝つため、バルブ２６が開弁する。なお、遮蔽部材２３に設けられた孔２４は、低圧室２２側においてその口径が拡大されており、一旦バルブ２６が開弁すると、開弁状態が保持されやすい構成となっている。

上記エンジンシステムは、コモンレール１２内の燃圧を検出する燃圧センサ３２や、クランク軸８の回転角度を検出するクランク角センサ３４、燃料タンク２内の燃料残量を検出する残量センサ３６等、ディーゼル機関の運転状態や運転環境等を検出する各種センサを備えている。更に、エンジンシステムは、ユーザによる加速要求に応じて操作されるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ３８を備えている。

一方、電子制御装置（ＥＣＵ４０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、上記各種センサの検出結果を取り込み、これに基づきディーゼル機関の出力を制御するものである。

上記ＥＣＵ４０は、ディーゼル機関の出力制御を適切に行なうべく、燃料噴射制御を行う。そして、この燃料噴射制御に際しては、コモンレール１２内の燃圧を、ディーゼル機関の運転状態や運転環境に応じて設定される目標燃圧にフィードバック制御する。

図２に、上記フィードバック制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、燃料噴射弁１６を操作する際の指令噴射量を取り込む。この指令噴射量は、アクセルセンサ３８の検出値及びクランク角センサ３４の検出値に基づき、図示しない別の処理により算出されるものである。続くステップＳ１２では、クランク角センサ３４による回転速度の検出値を取り込む。そして、ステップＳ１４では、指令噴射量と回転速度とに基づき、コモンレール１２内の目標燃圧を設定する。

続くステップＳ１６では、燃圧センサ３２による燃圧の検出値を取り込む。続くステップＳ１８では、燃圧の検出値を目標燃圧にフィードバック制御するための操作量を算出する。ここで、燃料ポンプ６の操作量は、吸入調量弁１０に対する通電量である。詳しくは、吸入調量弁１０に対するＤｕｔｙである。上記燃料ポンプ６は、吸入調量弁１０に対する通電量に応じて、吸入調量弁１０の開度が連続的に調整されるものである。

上記フィードバック制御は、ＰＩＤ制御である。このため、燃圧の検出値と目標燃圧との差に基づき、比例項、微分項、積分項を算出し、これら各項に応じた操作量が算出されることとなる。

ステップＳ１８において操作量が算出されると、ステップＳ２０において、算出された操作量に応じて燃料ポンプ６が操作される。

こうした態様にてフィードバック制御を行うことで、ディーゼル機関の運転状態に応じて可変設定される目標燃圧に、コモンレール１２内の実際の燃圧を制御することができる。

ところで、燃料タンク２内の燃料残量が低下すると、燃料ポンプ６によって汲み上げられてコモンレール１２へと圧送される燃料にエアが混入するおそれがある。そして、この場合、コモンレール１２に十分な燃料が圧送されないために、コモンレール１２内の燃圧が低下する。ただし、このエアの混入は、断続的に生じ得る。そして、この場合、エアの混入が一旦解消すると、コモンレール１２内に過剰な燃料が供給されるおそれがある。図３にこうした状況を例示する。

図３（ａ）は、コモンレール１２内の燃圧の推移について、実際の燃圧を実線でまた目標燃圧を一点鎖線でそれぞれを示し、図３（ｂ）は、燃料ポンプ６の操作量（詳しくは、吸入調量弁１０の操作量）の推移を示す。

図３では、目標燃圧が一旦低下した後、また上昇している例を示している。図示されるように、時刻ｔ１において燃料へのエアの混入によりコモンレール１２内の燃圧が目標燃圧から一旦低下している。これにより、コモンレール１２への燃料の圧送量を増量すべく、燃料ポンプ６の操作量が増量される。ただし、燃料ポンプ６の操作量は、目標燃圧に対する燃圧の低下量が減少することで、減少する。特に、エアの混入が一旦解消するなどして燃圧が目標燃圧よりも高くなる時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間においては、燃料ポンプ６の操作量も減少する。しかし、時刻ｔ３以降、燃料へエアが再度混入するなどしてコモンレール１２内の燃圧が目標燃圧を再度下回ると、燃料ポンプ６の操作量は増量されていく。そして、その後、エアの混入が再度解消すると、燃料ポンプ６によってコモンレール１２へ圧送される燃料量が過剰となり、燃圧が目標燃圧を大きく上回るオーバーシュートが生じる（時刻ｔ４）。

こうした現象は、特に先の図２に示したフィードバック制御において、積分制御を取り入れているために生じやすい。すなわち、積分制御は、目標燃圧に対する燃圧の検出値の差の積算値にゲインが乗算された積分項に応じて操作量を設定するものである。このため、燃料にエアが混入することで燃圧の検出値が目標燃圧を下回った状態が継続されると、燃料ポンプ６の操作量が大きな量となりやすい。一方、ディーゼル機関の運転状態等に応じて都度可変設定される目標燃圧に対する燃圧の検出値の追従性を高めるためには、積分項等のゲインを極力大きくすることが望まれる。このため、燃料の追従性を極力向上させる設計とした場合には、燃料へのエアの混入により特に上記オーバーシュートが生じやすい。

ここで、オーバーシュートが生じ燃圧がコモンレール１２の耐圧の上限値を超えて上昇しようとすると、プレッシャレギュレータ２０が開弁することとなる。これにより、コモンレール１２内の燃料が低圧燃料通路１８を介して燃料タンク２へと逃されるためにコモンレール１２内の燃圧が上記耐圧を超えて上昇することは避けられが、プレッシャレギュレータ２０を開弁させることなく、制御により燃圧のオーバーシュートを回避することが望ましい。

上記オーバーシュートを回避すべく、燃料ポンプ６の操作量にガードを設けることも考えられる。しかし、これは次の理由により非常に困難なものとなっている。すなわち、燃料噴射弁１６を介して高圧燃料通路１４から低圧燃料通路１８へと流出するリーク燃料量には、燃料噴射弁１６の個体差に起因したばらつきがある。また、上記リーク量は、指令噴射量や、燃料性状、燃料の温度等に応じて異なり得る。したがって、こうしたリーク量を補償するために必要な燃料量を圧送することができるようにするためには、これらによって定まる操作量の最大値を上限ガードとしなければならない。しかし、この場合、上記リーク量が最大とならないときには、この上限ガード以下の圧送量としても、コモンレール１２内の燃圧がオーバーシュートする可能性がある。このため、上記フィードバック制御における操作量に上限ガードを設けることによっては、エア混入に起因したオーバーシュートを回避することが非常に困難である。

そこで本実施形態では、検出される燃圧が目標燃圧よりも低い状態に基づき、燃料にエアが混入したと判定する。具体的には、検出される燃圧が目標燃圧よりも低い状態が継続することに基づきエア混入の判定をする。以下、これについて説明する。

図４に、上記エア混入判定の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、エア混入判定前提条件が成立するか否かを判断する。ここでは、今回のサンプリング周期の目標燃圧ＰＦＩＮ（ｉ）と前回のサンプリング周期の目標燃圧ＰＦＩＮ（ｉ−１）との差の絶対値が閾値Ａ以下であるときに、前提条件が成立したと判断する。これは、目標燃圧が変動するときには検出される燃圧の追従に応答遅れがあるため、燃料にエアが混入していないときであっても、検出される燃圧が目標燃圧よりも低い状態となり得ることを考慮して設けられる条件である。

続くステップＳ１２においては、目標燃圧よりも検出される燃圧の方が所定の閾値Ｂ以上低いか否かを判断する。この閾値Ｂは、先の図２に示したフィードバック制御の正常時に、検出される燃圧が目標燃圧近傍で変動する変動量よりも大きな値に設定されている。そして、閾値Ｂ以上低いときには、ステップＳ１４において、カウンタ値ｔ（ｉ）を「Δｔ」だけインクリメントする。続くステップＳ１６では、カウンタ値ｔ（ｉ）が閾値Ｃ以上であるか否かを判断する。ここで閾値Ｃは、目標燃圧よりも検出される燃圧の方が所定の閾値Ｂ以上低い状態の継続時間として、燃料噴射制御の正常時に想定できない時間に設定されている。

そして、カウンタ値ｔ（ｉ）が閾値Ｃ以上であると判断されると、ステップＳ１８において、燃料にエアが混入したと判定する。そして、ステップＳ２０において、圧力制御ガードフラグをオンする。これにより、図５に示すように、積分項の上限ガード値が低減される。ちなみに、図５においては、横軸が回転速度、縦軸が上限ガード値であるマップを示した。更に、ステップＳ２０では、噴射量の制限を行なう。これにより、ディーゼル機関の出力が制限されるために、ユーザに燃料残量の低下を意識させしめ、給油を促すことができる。また、燃料残量が少ない状況下、噴射量制限をすることで、走行距離を伸ばすこともできる。更に、噴射量（指令噴射量）が制限されると、先の図２に示した処理によって算出される目標燃圧が低下するために、積分項が過度に大きくなることを抑制することもできる。

一方、上記ステップＳ１０において前提条件が成立していないと判断されるときや、ステップＳ１２において閾値Ｂ未満と判断されるときには、ステップＳ２２においてカウンタ値ｔ（ｉ）を初期化する。

なお、上記ステップＳ１６においてカウンタ値ｔ（ｉ）が閾値Ｃ未満であると判断されるときや、ステップＳ２０、Ｓ２２の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）検出される燃圧が目標燃圧よりも閾値Ｂ以上低い状態が閾値Ｃ以上の時間に渡って継続されたときに、燃料にエアが混入したと判定した。これにより、燃圧センサ３２の検出結果へのノイズの混入や、他の要因によって検出される燃圧が目標燃圧よりも低くなること等による誤判定を適切に回避することもできる。

（２）目標燃圧の変動量が閾値Ａ以下であるときに、エア混入判定を許可した。これにより、目標燃圧が変動することに起因して検出される燃圧が目標燃圧よりも下回ることにより、エア混入と誤判定することを好適に回避することができる。更に、閾値Ｃを小さな値とすることができ、エア混入時に判定を迅速に行なうこともできる。

（３）燃圧の検出値と目標燃圧との差の積算値に応じて、燃料ポンプ６の操作量を定める積分制御を行い、エア混入と判定されるときに、積分項の上限ガード値を低減した。この積分制御は、燃圧を目標燃圧へと追従させる追従性を向上させることができる反面、燃料へのエアの混入が断続して生じることで燃圧のオーバーシュートを生じさせやすい。この点、本実施形態では、エア混入判定時に積分項の上限ガード値を低減することで、燃圧の追従性を向上させつつも、コモンレール１２内の燃圧の過度の上昇を好適に回避することができる。

（４）燃料にエアが混入したと判定されるとき、燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を制限した。これにより、ディーゼル機関の出力が制限され、ひいては、ユーザに燃料残量の低下を知らしめて給油を促すことができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、検出される燃圧が目標燃圧よりも閾値Ｂ以上低いとき、これらの差の累積値を算出し、この累積値に基づきエア混入を判定する。この累積値には、検出される燃圧が目標燃圧よりも低い状態の継続時間のみならず、目標燃圧に対する検出される燃圧の低下度合いもが含まれる。このため、エア混入の判定に、上記低下度合いを反映させることができる。

図６に、本実施形態にかかるエア混入判定にかかる処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ３０、Ｓ３２において、先の図４のステップＳ１０、Ｓ１２と同様の処理を行なう。そして、ステップＳ３２において検出される燃圧が目標燃圧よりも閾値Ｂ以上低いと判断されるときには、ステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４においては、目標燃圧ＰＦＩＮ（ｉ）から検出される燃圧ＮＰＣ（ｉ）を減算した差Δ（ｉ）を算出する。続くステップＳ３６では、目標燃圧ＰＦＩＮ（ｉ）と検出される燃圧ＮＰＣ（ｉ）との差Δ（ｉ）の累積値Ｓを算出する。

続くステップＳ３８においては、累積値Ｓが閾値Ｄ以上であるか否かを判断する。ここで、閾値Ｄは、累積値Ｓの値として燃料噴射制御の正常時に想定できない値に設定されている。そして、累積値Ｓが閾値Ｄ以上であると判断されると、ステップＳ４０において、圧力制御ガードフラグをオンとする等、先の図４のステップＳ２０と同様の処理を行なう。

一方、上記ステップＳ３０において前提条件が成立しないと判断されるときや、ステップＳ３２において閾値Ｂ未満であると判断されるときには、ステップＳ４２において累積値Ｓを初期化する。なお、上記ステップＳ３８において累積値Ｓが閾値Ｄ未満であると判断されるときや、ステップＳ４０、Ｓ４２の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

上記態様にてエア混入を判定することで、図７に示すケースにおいても、エア混入を判定することができる。

図７（ａ）、図７（ｂ）は、エア混入時の燃圧の挙動の例を示す。ここで、図７（ａ）は、目標燃圧が検出される燃圧よりも閾値Ｂ以上低い状態が閾値Ｃ以上継続している例を示している。一方、図７（ｂ）は、目標燃圧が検出される燃圧よりも相当に低い状態が生じるが、目標燃圧が検出される燃圧よりも閾値Ｂ以上低い状態の継続時間は、閾値Ｃに達しない例を示している。この図７（ｂ）に示す例の場合、先の図４に示した処理では、エア混入と判定することができない。これに対し、上記判定手法によれば、目標燃圧に対する検出される燃圧の低下の度合いが累積値により定量化されるために、図７（ｂ）の場合もエア混入と判定することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（２）〜（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（５）目標燃圧よりも検出される燃圧の方が閾値Ｂ以上低いときに、目標燃圧と検出される燃圧との差の累積値Ｓを算出し、同累積値Ｓが閾値Ｄ以上であるときに、エア混入判定をした。これにより、燃圧センサ３２の検出結果へのノイズの混入や他の要因によって検出される燃圧が目標燃圧よりも低くなること等に起因した誤判定を、適切に回避することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

先の第２の実施形態では、目標燃圧と検出される燃圧との差の累積値を算出する所定期間を、検出される燃圧が目標燃圧よりも閾値Ｂ以上低い状態の継続する期間とした。これに対し、本実施形態では、上記所定期間を、予め定められた時間間隔Ｔとする。ちなみに、この時間間隔Ｔは、燃圧センサ３２の出力へのノイズの混入等により累積値が大きな値となることのない程度の間隔に設定される。

図８に、本実施形態にかかるエア混入の判定の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まず、ステップＳ５０において、先の図４のステップ１０と同様、前提条件が成立するか否かを判断する。そして、前提条件が成立すると判断されると、ステップＳ５２において、カウンタ値ｔをインクリメントする。続くステップＳ５４では、カウンタ値ｔが、上記予め定められた時間間隔Ｔ以下であるか否かを判断する。そして、時間間隔Ｔ以下であると判断されると、ステップＳ５６において、目標燃圧に対して検出される燃圧が閾値Ｂ以上低いか否かを判断する。そして、閾値Ｂ以上低いと判断されるときには、ステップＳ５８において、目標燃圧に対する検出される燃圧の差Δ（ｉ）を算出する。続くステップＳ６０では、上記差Δ（ｉ）の累積値Ｓを算出する。

こうして累積値Ｓが算出されると、ステップＳ６２において累積値Ｓが閾値Ｄ以上か否かを判断する。この閾値Ｄは、燃料噴射制御の正常時に想定できない値に設定される。そして、閾値Ｄ以上と判断されると、ステップＳ６４において、圧力制御ガードフラグをオンする等、先の図４のステップＳ２０と同様の処理を行なう。

一方、上記ステップＳ５０において前提条件が成立しないと判断されるときや、ステップＳ５４においてカウンタ値ｔが上記時間間隔Ｔよりも大きいと判断されるときには、ステップＳ６６において、カウンタ値ｔ及び累積値Ｓを初期化する。

なお、上記ステップＳ５６において閾値Ｂ未満と判断されるときや、ステップＳ６２において閾値Ｄ未満であると判断されるとき、更にはステップＳ６４、Ｓ６６の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

上記態様にてエア混入判定を行なうことで、図９に示すケースにおいても、エア混入を判定することができる。

図９（ａ）、図９（ｂ）は、エア混入時の燃圧の挙動の例を示す。ここで、図９（ａ）は、目標燃圧が検出される燃圧よりも閾値Ｂ以上低い状態が閾値Ｃ以上継続している例を示している。一方、図９（ｂ）は、目標燃圧が検出される燃圧よりも閾値Ｂ以上低い状態が先の図４に示した閾値Ｃ以上は継続しないが、断続して生じる場合を示している。この図９（ｂ）に示すケースについては、先の図４に示した処理では、エア混入の判定をすることができない。これに対し、先の図８に示した処理によれば、図９（ｂ）に示すケースについても、エア混入を判定することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（２）〜（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（６）所定の時間間隔Ｔにおいて、目標燃圧よりも検出される燃圧の方が閾値Ｂ以上低いときの目標燃圧と検出される燃圧との差の累積値Ｓを算出し、同累積値Ｓが閾値Ｄ以上であるときに、エア混入判定をした。これにより、燃圧センサ３２の検出結果へのノイズの混入や他の要因によって検出される燃圧が目標燃圧よりも低くなること等に起因した誤判定を、適切に回避することができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、エア混入の判定を許可する条件に、燃料タンク２内の燃料残量が予め定められた閾値未満であることを含める。

図１０に、本実施形態にかかるエア混入の判定にかかる処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理においては、まずステップＳ７０において、先の図４のステップＳ１０と同様、前提条件が成立するか否かを判断する。そして、前提条件が成立すると判断されると、ステップＳ７２において、残量センサ３６によって検出される燃料残量が予め定められた閾値Ｇ以下であるか否かを判断する。この閾値Ｇは、燃料ポンプ６によって汲み上げられコモンレール１２に圧送される燃料へのエアの混入が生じやすい残量であるか否かを判断するためのものである。

そして閾値Ｇ以下であると判断されると、ステップＳ７４において、先の図４のステップ１２と同様、目標燃圧よりも検出される燃圧が閾値Ｂ以上低い状態であるか否かを判断する。そして、閾値Ｂ以上低い状態であると判断されると、ステップＳ７６において、先の図４のステップＳ１４と同様、カウンタ値ｔ（ｉ）をインクリメントする。続くステップＳ７８では、カウンタ値ｔ（ｉ）を、閾値Ｅと比較する。この閾値Ｅは、燃料噴射制御の正常時に想定できない時間に基づき設定されている。ただし、この閾値Ｅは、燃料残量が閾値Ｇ以下であるとの条件下においてエア混入を判定するものであるため、先の図４に示した閾値Ｃよりも小さい値に設定することが可能である。すなわち、先の図４に示した処理においては、燃料残量を加味せず、目標燃圧が検出される燃圧よりも閾値Ｂ以上低い状態の継続からエア混入を判定するために、閾値Ｃとしても十分に大きな値に設定される。これに対し、本実施形態では、燃料残量を加味するために、燃圧の挙動に基づき、より迅速にエアの混入を判定することができる。

そして、ステップＳ７８において、カウンタ値ｔ（ｉ）が閾値Ｅ以上であると判断されると、ステップＳ８０においてエア混入と判定し、ステップＳ８２において先の図４にステップＳ４０と同様の処理を行なう。

一方、ステップＳ７０において前提条件が成立していないと判断されるときや、ステップＳ７２において閾値Ｇを上回ると判断されるとき、ステップＳ７４において閾値Ｂ未満と判断されるときには、ステップＳ８４において、カウンタ値ｔ（ｉ）を初期化する。

なお、ステップＳ７８において閾値Ｅ未満であると判断されるときや、ステップＳ８０、Ｓ８４の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（７）検出される燃料残量が予め定められた閾値Ｇ以下であることをエア混入判定の許可条件として用いた。これにより、目標燃圧よりも検出される燃圧が閾値Ｂ以上低い状態の継続時間についての閾値Ｅを極力小さい値に設定することができ、ひいては、エア混入の判定を迅速に行なうことができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・例えば先の第１の実施形態において、目標燃圧の変動量が所定以下であるとの条件をエア混入判定の許可条件として設けなくても、閾値Ｃを大きな値とすることで、エア混入を判定することができる。

・第２の実施形態や第３の実施形態において、先の第４の実施形態において例示したように、燃料残量が予め定められた閾値以下であることをエア混入判定を許可する条件に含めてもよい。

・燃料ポンプ６の操作量の制限は、プレッシャレギュレータ２０の開弁を回避する目的に限らない。例えば、燃料ポンプ６の耐圧は、通常、回転速度に応じて変化する。詳しくは、低回転領域では、耐圧が低下する。このため、コモンレール１２内の燃圧がその耐圧の上限値近傍の圧力でなくても、回転速度が低い領域において通常以上の燃圧となると燃料ポンプ６の劣化が促進されることが懸念される。このため、エア混入により燃圧が目標燃圧に対してオーバーシュートすることは、それがコモンレール１２の耐圧の上限値近傍でないときであれ、燃料ポンプ６の劣化を抑制するために回避されることが望ましい。

更に、プレッシャレギュレータ２０を備えないものであっても、コモンレール１２内の燃圧のオーバーシュートを回避することは、オーバーシュートによる燃焼音の増大やドライバビリティの悪化を抑制することができるため、有効である。

・エア混入判定時の燃料ポンプ６の操作量の制限としては、積分項の上限ガード値を制限するものに限らず、例えば燃料ポンプ６に対するＤｕｔｙを制限する等、操作量を直接制限するものであってもよい。

・コモンレール１２内の燃圧のフィードバック制御としては、ＰＩＤ制御に限らない。ただし、燃圧の検出値と目標燃圧との差の積算値に応じて、燃料ポンプ６の操作量を定めるための積算項を用いるものであるなら、断続的にエアが混入するに際して操作量が過大となりやすいため、本発明の適用が特に有効である。

・噴射量制限としては、指令噴射量を制限するものに限らない。例えば指令噴射量の算出に用いられるアクセルペダルの操作量を制限するようにしてもよい。

・燃料ポンプ６としては、Ｄｕｔｙによってその開弁量が連続的に調整されることで吐出量が調整されるものに限らない。例えば開弁及び閉弁の２値的な操作によって、吐出量が調整されるものであってもよい。

・内燃機関としては、ディーゼル機関に限らず、例えば筒内噴射式ガソリン機関であってもよい。

第１の実施形態にかかるエンジンシステムの構成を示す図。 同実施形態にかかる燃圧のフィードバック制御の手順を示すフローチャート。 燃料にエアが混入したときの燃圧の挙動を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかるエア混入判定の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる積分項の上限ガード値の変更手法を示す図。 第２の実施形態にかかるエア混入判定の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかるエア混入判定のメリットを説明する図。 第３の実施形態にかかるエア混入判定の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかるエア混入判定のメリットを説明する図。 第４の実施形態にかかるエア混入判定の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

２…燃料タンク、６…燃料ポンプ、１２…コモンレール、１６…燃料噴射弁、４０…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (8)

1. 燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を加圧供給する燃料ポンプと、前記蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える車載内燃機関の燃料噴射装置について、該燃料噴射装置を操作することで燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御装置において、
   前記蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、
   前記検出される燃圧を目標燃圧にフィードバック制御すべく、前記燃料ポンプを操作する制御手段と、
   前記目標燃圧の変動量が所定以下であるか否かを判断する変動判断手段と、
   前記検出される燃圧が前記目標燃圧よりも低い状態に基づき、前記燃料にエアが混入したと判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段は、前記変動量が所定以下であることを前記判定の許可条件として用いることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記判定手段は、前記検出される燃圧が前記目標燃圧よりも予め定められた閾値以上低い状態を検出する検出手段と、該状態が継続される時間を計時する計時手段とを備え、前記計時される時間が予め定められた時間以上であるときに前記判定を行なうことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記判定手段は、前記検出される燃圧が前記目標燃圧よりも予め定められた閾値以上低い状態を検出する検出手段と、該低い状態が検出されるときの前記検出される燃圧に対する前記目標燃圧の差について、その所定期間に渡る累積値を算出する算出手段とを備え、前記算出される累積値が予め定められた値以上であるときに前記判定を行なうことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記燃料ポンプによって燃料が汲み上げられる燃料タンクについて、その燃料残量を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段を更に備え、
   前記判定手段は、前記検出される燃料残量が予め定められた閾値以下であることを前記判定の許可条件として用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記判定手段により前記燃料にエアが混入したと判定されるとき、前記制御手段による前記燃料ポンプの操作量を制限する操作量制限手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記制御手段は、前記検出される燃圧と前記目標燃圧との差の積算値に応じて、前記燃料ポンプの操作量を定めるための積算項を算出する積算項算出手段を備えることを特徴とする請求項５記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記操作量制限手段は、前記判定手段により前記燃料にエアが混入したと判定されるとき、前記積算項の上限値を制限することを特徴とする請求項６記載の燃料噴射制御装置。
8. 前記判定手段により前記燃料にエアが混入したと判定されるとき、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を制限する噴射量制限手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。

Images