JP6714537B2 - 高圧燃料供給システムのリリーフ弁判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧燃料供給システムのリリーフ弁が開状態であることを判定する装置に関する。

従来、燃圧センサで検出した燃圧を目標燃圧に一致させるように高圧ポンプの吐出量をフィードバック制御し、所定期間における高圧ポンプの吐出量の積算値と燃料噴射弁による燃料噴射量の積算値との比較値と、燃圧センサで検出した燃圧とに基づいて、高圧燃料供給システムの異常の有無を判定するものがある（特許文献１参照）。

特許第３６１０８９４号公報

ところで、特許文献１に記載のものでは、高圧ポンプの吐出量をフィードバック制御していることを前提として、例えば燃料漏れが発生すると高圧ポンプの吐出量が増加することを判定に利用している。このため、特許文献１に記載のものは、高圧ポンプの吐出量をフィードバック制御していない場合は、高圧燃料供給システムの異常の有無を判定することができない。

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、その主たる目的は、高圧ポンプの吐出量をフィードバック制御していない場合であっても、リリーフ弁が開状態であることを判定することのできるリリーフ弁判定装置を提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、
燃料を噴射する燃料噴射弁（６２）と、燃料を加圧して前記燃料噴射弁への供給経路（４４）に吐出する高圧ポンプ（３０）と、前記高圧ポンプの吐出側の燃料圧力を検出する圧力センサ（８２）と、前記吐出側の燃料圧力が開弁圧よりも高い場合に開状態となって前記吐出側の燃料圧力を所定圧まで低下させるリリーフ弁（８０）とを備える高圧燃料供給システムの前記リリーフ弁が開状態であることを判定するリリーフ弁判定装置（９０）であって、
前記圧力センサにより検出された前記燃料圧力が、前記開弁圧よりも低く設定された第１圧力よりも高い状態から低い状態に変化した時点から、前記高圧ポンプにより燃料が吐出されていないと仮定して、前記燃料噴射弁による燃料の噴射量に基づき前記吐出側の燃料圧力を推定する推定部と、
前記推定部により推定された前記燃料圧力の降下態様と前記圧力センサにより検出された前記燃料圧力の降下態様とに基づいて、前記リリーフ弁が開状態であることを判定する判定部と、
を備える。

上記構成によれば、高圧ポンプにより、燃料が加圧されて燃料噴射弁への供給経路に吐出される。そして、燃料噴射弁により燃料が噴射される。また、圧力センサにより、高圧ポンプの吐出側の燃料圧力が検出される。高圧ポンプの吐出側の燃料圧力が開弁圧よりも高い場合には、リリーフ弁が開状態となって吐出側の燃料圧力が所定圧まで低下させられる。

ここで、推定部は、圧力センサにより検出された燃料圧力が、開弁圧よりも低く設定された第１圧力よりも高い状態から低い状態に変化した時点から、高圧ポンプにより燃料が吐出されていないと仮定して、燃料噴射弁による燃料の噴射量に基づき吐出側の燃料圧力を推定する。すなわち、吐出側の燃料圧力が第１圧力を跨いで降下した場合に、高圧ポンプにより燃料が吐出されていない状態で燃料噴射弁による燃料噴射のみで降下する吐出側の燃料圧力が推定される。例えばリリーフ弁が閉状態であり且つ高圧ポンプにより燃料が吐出されている場合は、圧力センサにより検出された吐出側の燃料圧力は、推定部により推定された吐出側の燃料圧力以上で推移する。これに対して、リリーフ弁が開状態である場合は、高圧ポンプにより燃料が吐出されているか否かにかかわらず、圧力センサにより検出された吐出側の燃料圧力は、推定部により推定された吐出側の燃料圧力未満で推移する。

このため、判定部は、推定部により推定された燃料圧力の降下態様と圧力センサにより検出された燃料圧力の降下態様とに基づいて、リリーフ弁が開状態であることを判定することができる。しかも、推定部は、高圧ポンプにより燃料が吐出されていないと仮定して吐出側の燃料圧力を推定するため、高圧ポンプの吐出量をフィードバック制御していることを前提とする必要がない。したがって、高圧ポンプの吐出量をフィードバック制御していない場合（フィードバック制御が正常に動作していない場合）であっても、リリーフ弁が開状態であることを判定することができる。なお、高圧ポンプの吐出量をフィードバック制御している場合も、同様にリリーフ弁が開状態であることを判定することができる。

エンジン及びその周辺構成を示す模式図。 リリーフ弁が開状態になることに伴う燃料圧力変化を示す図。 第１実施形態のリリーフ弁判定の手順を示すフローチャート。 第１実施形態の推定時間算出の手順を示すフローチャート。 実際の燃料圧力のばらつきを示す図。 第１実施形態の実測時間算出の手順を示すフローチャート。 検出圧のなまし度合となまし後の検出圧との関係を示す図。 第１実施形態のリリーフ弁判定による動作例を示すタイムチャート。 第２実施形態のリリーフ弁判定の手順を示すフローチャート。 第２実施形態の推定時間算出の手順を示すフローチャート。 第２実施形態の推定時間算出の手順を示すタイムチャート。 第２実施形態の実測時間算出の手順を示すフローチャート。 第２実施形態のリリーフ弁判定による動作例を示すタイムチャート。

（第１実施形態）
以下、４気筒のガソリンエンジン（内燃機関）に具現化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、エンジン１０は、クランク軸１２（駆動軸）、カム１４、低圧ポンプ２０、高圧ポンプ３０、デリバリパイプ６０、燃料噴射弁６２、リリーフ弁８０、圧力センサ８２等を備えている。カム１４は、クランク軸１２の回転により駆動される。

低圧ポンプ２０は、燃料タンク１８内の燃料を吸入し、加圧した後に吐出する。低圧ポンプ２０により吐出される燃料の圧力は、レギュレータ（図示略）等により調節されている。

高圧ポンプ３０は、シリンダボディ３２、プランジャ３４、調量弁３６、及び吐出弁３８等を備えている。

シリンダボディ３２には、低圧室４０及び加圧室４２が形成されている。低圧ポンプ２０により吐出された燃料は、配管２２を介して低圧室４０（所定室）に供給される。すなわち、低圧ポンプ２０により吐出された燃料は、低圧室４０内に蓄えられる。低圧室４０と加圧室４２とは、調量弁３６を介して接続されている。調量弁３６は、低圧室４０と加圧室４２との遮断及び連通を切り替える。調量弁３６の駆動状態は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０により制御される。

プランジャ３４は、シリンダボディ３２により往復動自在に支持されている。プランジャ３４は、カム１４の回転により駆動されて往復動する。プランジャ３４の往復動により、低圧室４０から加圧室４２内へ燃料が吸入され、加圧室４２内の燃料が加圧される。加圧室４２内で加圧された燃料は、吐出弁３８を介して配管４４（供給経路に相当）に吐出される。そして、燃料は、配管４４を通ってデリバリパイプ６０、ひいては燃料噴射弁６２へ供給される。吐出弁３８は、加圧室４２から配管４４の方向へのみ燃料を流通させる逆止弁であり、加圧室４２内の燃料圧力が所定の吐出圧以上になると開く。

デリバリパイプ６０（蓄圧容器）は、高圧ポンプ３０により吐出された燃料を加圧状態で蓄える。圧力センサ８２は、デリバリパイプ６０内（すなわち高圧ポンプ３０の吐出側）の燃料圧力を検出する。圧力センサ８２により検出された燃料圧力（以下、「検出圧Ｐｍ」という）は、ＥＣＵ９０へ入力される。なお、圧力センサ８２は、配管４４内の燃料圧力や、燃料噴射弁６２内の燃料圧力を検出してもよい。

リリーフ弁８０は、デリバリパイプ６０（配管４４）内の燃料圧力が開弁圧よりも高い場合に開いて（開状態となって）、デリバリパイプ６０内の燃料を低圧室４０へ戻す。この開弁圧は、デリバリパイプ６０が劣化（疲労）する前の耐圧（レール耐圧）よりも低く設定されている。低圧室４０内の燃料圧力は、加圧室４２内の燃料圧力よりも低い所定圧になっている。リリーフ弁８０が一旦開くと、デリバリパイプ６０内の燃料圧力は低圧室４０内の燃料圧力（所定圧）付近で維持される。

デリバリパイプ６０には、４つの燃料噴射弁６２が接続されている。燃料噴射弁６２は、デリバリパイプ６０内の燃料をエンジン１０の気筒内に直接噴射する。燃料噴射弁６２の駆動状態は、ＥＣＵ９０により制御される。なお、燃料噴射弁６２、デリバリパイプ６０、配管４４、高圧ポンプ３０、配管２２、低圧ポンプ２０、圧力センサ８２、及びリリーフ弁８０により、高圧燃料供給システムが構成されている。

ＥＣＵ９０（リリーフ弁判定装置に相当）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータである。ＥＣＵ９０は、エンジン１０の運転状態を制御するエンジンＥＣＵ等であり、エンジン１０のアイドル回転速度を目標アイドル回転速度に維持するアイドル回転速度制御等を実行する。ＥＣＵ９０は、検出圧Ｐｍを目標燃料圧力に一致させるように、調量弁３６の駆動状態（すなわち高圧ポンプ３０の吐出量）を制御する。

次に、高圧ポンプ３０の作動について説明する。

（１）吸入行程
プランジャ３４が下降し、加圧室４２内の燃料圧力が低下することに基づいて、低圧室４０から加圧室４２へ燃料が吸入される。そして、ＥＣＵ９０により、開弁状態を保持するように調量弁３６が制御される。

（２）戻し行程
調量弁３６が開いた状態では、プランジャ３４が下死点から上死点に向かって上昇しても、プランジャ３４により加圧された加圧室４２内の燃料は、調量弁３６を介して低圧室４０へ戻される。

（３）加圧行程
戻し行程中に、ＥＣＵ９０により、閉弁するように調量弁３６が制御される。この状態でプランジャ３４がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室４２内の燃料が加圧され燃料圧力が上昇する。そして、加圧室４２内の燃料圧力が所定の吐出圧以上になると吐出弁３８が開く。吐出弁３８から吐出された燃料は、デリバリパイプ６０へ供給されて加圧状態で蓄えられ、燃料噴射弁６２へ供給される。

上記（１）〜（３）の行程を繰り返すことにより、高圧ポンプ３０は吸入した燃料を加圧して吐出する。燃料の吐出量は、調量弁３６の閉弁タイミングを制御することにより調節される。

図２は、リリーフ弁８０が開状態になることに伴う燃料圧力変化を示す図である。同図では、時刻ｔ１１において高圧ポンプ３０が故障して、最大吐出量で燃料を吐出し続ける状態になった場合を示している。時刻ｔ１１以降、高圧ポンプ３０による吐出毎にデリバリパイプ６０内の燃料圧力が上昇している。時刻ｔ１２において、燃料噴射弁６２による噴射を制御可能な上限圧（噴射制御上限圧）に達している。その後、時刻ｔ１３において、燃料圧力がリリーフ弁８０の開弁圧に到達して、リリーフ弁８０が開状態となっている。リリーフ弁８０が開状態となることにより、デリバリパイプ６０内の燃料圧力が低圧室４０内の燃料圧力近傍まで低下し、燃料の吐出量とリリーフ弁８０を通じて戻される戻し量とが釣り合う圧力で維持されている。燃料圧力が噴射制御上限圧以下の領域が通常領域であり、燃料圧力が噴射制御上限圧よりも高い領域が異常領域である。

ＥＣＵ９０は、圧力センサ８２により検出された検出圧Ｐｍが噴射制御上限圧を超えた場合に、高圧ポンプ３０による燃料の吐出量を０に制御する。そして、ＥＣＵ９０は、検出圧Ｐｍが噴射制御上限圧よりも低く設定された復帰圧未満になった場合に、検出圧Ｐｍを目標燃料圧力に一致させる制御を再開する。ただし、図２のように、高圧ポンプ３０が故障した場合は、検出圧Ｐｍが噴射制御上限圧を超えても、高圧ポンプ３０による燃料の吐出量を０に制御することができなくなる。このため、デリバリパイプ６０内の燃料圧力が上昇してリリーフ弁８０の開弁圧に到達し、リリーフ弁８０が開状態となる。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ９０は、検出圧Ｐｍが、開弁圧よりも低く設定された第１圧力よりも高い状態から低い状態に変化した場合に、リリーフ弁８０が開状態であるか否か判定する。

図３は、本実施形態のリリーフ弁判定の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ＥＣＵ９０により実行される。

まず、リリーフ弁判定の実行条件が成立しているか否か判定する（Ｓ１０）。具体的には、実行条件１を含む実行条件２が成立している場合に、リリーフ弁判定の実行条件が成立していると判定する。実行条件２が成立していない場合には、リリーフ弁判定の実行条件が成立していないと判定する。実行条件１は、圧力センサ８２により検出された検出圧Ｐｍが、リリーフ弁８０の開弁圧よりも低く設定された圧力ＦＰ０を超えたことである。実行条件２は、実行条件１が成立した後に、検出圧Ｐｍが、圧力ＦＰ０よりも低く設定された開始圧ＦＰ１（第１圧力に相当）未満になったことである。開始圧ＦＰ１は、リリーフ弁８０に作用する燃料圧力よりも検出圧Ｐｍが低い場合であっても、リリーフ弁８０が開状態となった瞬間に検出圧Ｐｍが開始圧ＦＰ１よりも高くなるように設定されている。

Ｓ１０の判定において、リリーフ弁判定の実行条件が成立していないと判定した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、Ｓ１０の処理を再度実行する。一方、Ｓ１０の判定において、リリーフ弁判定の実行条件が成立していると判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、推定時間算出（Ｓ１１）及び実測時間算出（Ｓ１２）を並行して実行する。なお、推定時間算出（Ｓ１１）及び実測時間算出（Ｓ１２）の一方を実行した後に、他方を実行してもよい。

図４は、本実施形態の推定時間算出の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ＥＣＵ９０により実行される。

圧力センサ８２により検出された検出圧Ｐｍを推定圧Ｐｅの初期値とし、カウントｃｎｔ１を０にする（Ｓ１１１）。推定圧Ｐｅが、開始圧ＦＰ１よりも低く設定された終了圧ＦＰ２（第２圧力に相当）以上であるか否か判定する（Ｓ１１２）。終了圧ＦＰ２は、リリーフ弁８０が開状態となった場合に、開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２までの範囲が、検出圧Ｐｍが直線的に降下する範囲に対応するように設定されている。

Ｓ１１２の判定において、推定圧Ｐｅが終了圧ＦＰ２以上であると判定した場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、推定圧Ｐｅを、推定圧Ｐｅから降下量ΔＰを引いた圧力とする（Ｓ１１３）。降下量ΔＰは、燃料噴射弁６２による１回の燃料噴射により、すなわち１８０°ＣＡ（Crank Angle）毎に、デリバリパイプ６０内の燃料圧力が降下する量である。要するに、高圧ポンプ３０により燃料が吐出されていないと仮定して、燃料噴射弁６２による燃料の噴射量に基づき推定圧Ｐｅを推定する。降下量ΔＰは以下の式により算出される。

ΔＰ＝ｑ×Ｋ×Ａ／Ｖ
上記式において、ｑは燃料噴射弁６２による１回の燃料の噴射量であり、Ｋは燃料の体積弾性係数であり、Ａは推定圧Ｐｅの降下速度を調節するパラメータであり、Ｖは配管４４及びデリバリパイプ６０の合計容積である。なお、デリバリパイプ６０の容積と比較して配管４４の容積を無視できる場合は、デリバリパイプ６０の容積をＶとしてもよい。噴射量ｑは、燃料噴射弁６２により噴射させる燃料の指令値を用いてもよいし、検出圧Ｐｍ及び燃料噴射弁６２の開弁時間に基づき推定してもよいし、検出圧Ｐｍの変化に基づき推定してもよい。体積弾性係数Ｋは、使用される燃料の体積弾性係数を予め設定しておけばよい。なお、体積弾性係数Ｋを、燃料の温度（検出値又は標準値）や燃料の圧力に応じて補正してもよい。

パラメータＡは、デリバリパイプ６０内の実際の燃料圧力がばらつくことを考慮して、以下のように設定する。図５は、デリバリパイプ６０内の実際の燃料圧力のばらつきを示す図である。ここでは、燃料圧力が噴射制御上限圧を超えた後に、高圧ポンプ３０による燃料の吐出量が０に制御されている（高圧ポンプ３０により燃料が吐出されていない）場合を例に説明する。

同図に一点鎖線で示すように、リリーフ弁８０が閉状態である場合に、実際の燃料圧力が燃料の噴射により降下する速度は、燃料の粘度（特性）や温度、燃料噴射弁６２の個体差等に起因してばらつく。ＥＣＵ９０は、リリーフ弁８０が閉状態であり且つ高圧ポンプ３０により燃料が吐出されていない場合に、実際の燃料圧力がばらついたとしても、実際の燃料圧力よりも推定圧Ｐｅが速く降下するようにパラメータＡを設定する。すなわち、ＥＣＵ９０は、リリーフ弁８０が閉状態であり且つ高圧ポンプ３０により燃料が吐出されていない場合に、実際の燃料圧力がばらついたとしても、実際の燃料圧力よりも速く降下するように推定圧Ｐｅを推定する。

このため、リリーフ弁８０が閉状態である場合は、実際の燃料圧力がばらついたとしても、推定圧Ｐｅは実際の燃料圧力よりも常に速く降下する。換言すれば、推定圧Ｐｅが開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで低下するまでの時間は、実際の燃料圧力が開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで低下するまでの時間よりも常に短くなる。また、高圧ポンプ３０が故障して燃料の吐出量が０に制御されていない場合は、実際の燃料圧力は同図に一点鎖線で示す燃料圧力よりも高くなる。したがって、この場合も、推定圧Ｐｅは実際の燃料圧力よりも常に速く降下する。

同図に破線で示すように、リリーフ弁８０が開状態である場合も、実際の燃料圧力が降下する速度は、燃料の粘度（特性）や温度、燃料噴射弁６２の個体差等に起因してばらつく。ただし、この場合は、リリーフ弁８０が開状態であるため、実際の燃料圧力は推定圧Ｐｅよりも常に速く降下する。換言すれば、実際の燃料圧力が開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで低下するまでの時間は、推定圧Ｐｅが開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで低下するまでの時間よりも常に短くなる。また、高圧ポンプ３０が故障して燃料の吐出量が０に制御されていない場合は、実際の燃料圧力は同図に破線で示す燃料圧力よりも高くなる。この場合も、リリーフ弁８０が開状態であれば、実際の燃料圧力は推定圧Ｐｅよりも常に速く降下する。

図４に戻り、Ｓ１１４では、カウントｃｎｔ１を、カウントｃｎｔ１に１を加えた値とする（Ｓ１１４）。その後、Ｓ１１２の処理から再度実行する。ここで、Ｓ１１２〜Ｓ１１４の処理において、Ｓ１１２の処理及びＳ１１４の処理は所定の制御周期（例えば１ｍｓ周期）で実行されるが、Ｓ１１３の処理は１８０°ＣＡ周期で実行される。このため、カウントｃｎｔ１は、推定圧Ｐｅが終了圧ＦＰ２以上である推定時間［ｍｓ］を表している。

Ｓ１１２の判定において、推定圧Ｐｅが終了圧ＦＰ２以上でないと判定した場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、推定時間の算出が終了したか否かを示す推定ｆ（flag）を１にする（Ｓ１１５）。なお、推定ｆの初期値は０であり、推定圧Ｐｅが終了圧ＦＰ２以上である場合は推定ｆは０である。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。なお、Ｓ１１１〜Ｓ１１５の処理が推定部としての処理に相当する。

図６は、本実施形態の実測時間算出の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ＥＣＵ９０により実行される。

カウントｃｎｔ２を０にする（Ｓ１２１）。圧力センサ８２により検出された検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２（第２圧力に相当）以上であるか否か判定する（Ｓ１２２）。

Ｓ１２２の判定において、検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２以上であると判定した場合（Ｓ１２２：ＹＥＳ）、カウントｃｎｔ２を、カウントｃｎｔ２に１を加えた値とする（Ｓ１２３）。その後、Ｓ１２２の処理から再度実行する。ここで、Ｓ１２２，Ｓ１２３の処理は所定の制御周期（例えば１ｍｓ周期）で実行される。このため、カウントｃｎｔ２は、検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２以上である実測時間［ｍｓ］を表している。

図７は、検出圧Ｐｍのなまし度合となまし後の検出圧Ｐｍｎとの関係を示す図である。実線は、検出圧Ｐｍを表している。検出圧Ｐｍを１／ｎになます場合、なまし後の検出圧Ｐｍｎ（ｋ）は以下の式で表される。

Ｐｍｎ（ｋ）＝Ｐｍｎ（ｋ−１）×（１−１／ｎ）＋Ｐｍ×（１／ｎ）
上記式において、Ｐｍｎ（ｋ）はなまし後の検出圧Ｐｍｎの今回値であり、Ｐｍｎ（ｋ−１）はなまし後の検出圧Ｐｍｎの前回値であり、１／ｎはなまし係数である。

同図に示すように、なまし係数が小さくなる（なまし度合が強くなる）ほど、なまし後の検出圧Ｐｍｎは検出圧Ｐｍに遅れて変化し、なまし後の検出圧Ｐｍｎのピークは検出圧Ｐｍのピークよりも低くなる。ここで、エンジン１０の回転速度が高くなるほど、検出圧Ｐｍの上昇速度及び下降速度が高くなる。このため、エンジン１０の回転速度が高くなるほど、検出圧Ｐｍとなまし後の検出圧Ｐｍｎとの相違が大きくなる。そこで、図４のＳ１１１の処理及び図６のＳ１２２の処理において、検出圧Ｐｍの脈動やノイズの影響抑制を目的として検出圧Ｐｍをなまして使用する場合には、エンジン１０の回転速度が高くなるほどなまし係数を大きくする（なまし度合を弱くする）とよい。

図６に戻り、Ｓ１２２の判定において、検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２以上でないと判定した場合（Ｓ１２２：ＮＯ）、実測時間の算出が終了したか否かを示す実測ｆを１にする。なお、実測ｆの初期値は０であり、検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２以上である場合は実測ｆは０である。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。また、Ｓ１２２，Ｓ１２３の処理を繰り返す上限時間を設定して、Ｓ１２３，Ｓ１２４の処理を繰り返し実行する時間が上限時間を超えた場合に、実測ｆが０のままで図３のＳ１３の処理へ進んでもよい。

図３に戻り、Ｓ１３では、推定ｆ＝１であり且つ実測ｆ＝１であるか否か判定する（Ｓ１３）。この判定において、推定ｆ＝１であり且つ実測ｆ＝１であると判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、カウントｃｎｔ１からカウントｃｎｔ２を引いた値が判定値よりも大きいか否か判定する（Ｓ１４）。判定値は、例えば０や０よりも大きい所定値に設定されている。

Ｓ１４の判定において、カウントｃｎｔ１からカウントｃｎｔ２を引いた値が判定値よりも大きいと判定した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、リリーフ弁８０が開状態であるか否かを示す開弁ｆを１にする。すなわち、開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで検出圧Ｐｍが低下するまでの時間が、開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで推定圧Ｐｅが低下するまでの時間よりも短い場合に、リリーフ弁８０が開状態であると判定する。換言すれば、検出圧Ｐｍが推定圧Ｐｅ未満で推移した場合は、リリーフ弁８０が開状態であると判定する。要するに、推定圧Ｐｅの降下態様と検出圧Ｐｍの降下態様とに基づいて、リリーフ弁８０が開状態であると判定する。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

一方、Ｓ１４の判定において、カウントｃｎｔ１からカウントｃｎｔ２を引いた値が判定値よりも大きくないと判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、開弁ｆを０にする。すなわち、開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで検出圧Ｐｍが低下するまでの時間が、開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで推定圧Ｐｅが低下するまでの時間よりも長い場合に、リリーフ弁８０が閉状態であると判定する。換言すれば、検出圧Ｐｍが推定圧Ｐｅ以上で推移した場合は、リリーフ弁８０が閉状態であると判定する。要するに、推定圧Ｐｅの降下態様と検出圧Ｐｍの降下態様とに基づいて、リリーフ弁８０が閉状態であると判定する。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

また、Ｓ１３の判定において、推定ｆ及び実測ｆの少なくとも一方が１でないと判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。なお、開弁ｆの初期値は０であり、この場合は開弁ｆは０である。

なお、Ｓ１１の処理が推定部としての処理に相当し、Ｓ１３〜Ｓ１６の処理が判定部としての処理に相当する。

図８は、本実施形態のリリーフ弁判定による動作例を示すタイムチャートである。

時刻ｔ２１において、高圧ポンプ３０が故障して、圧力センサ８２により検出された検出圧Ｐｍが上昇し始める。時刻ｔ２２において、検出圧Ｐｍが圧力ＦＰ０を超えると、実行条件１が成立する。時刻ｔ２３において、リリーフ弁８０に作用する燃料圧力が開弁圧を超えると、リリーフ弁８０が開状態となる。そして、検出圧Ｐｍが低下し始める。

時刻ｔ２４において、検出圧Ｐｍが開始圧ＦＰ１未満になると、実行条件２が成立する。このため、カウントｃｎｔ１（推定時間）及びカウントｃｎｔ２（実測時間）の算出が開始され、カウントｃｎｔ１，ｃｎｔ２が増加し始める。

時刻ｔ２５において、検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２未満になると、カウントｃｎｔ２の増加が終了するとともに実測ｆが１になる。時刻ｔ２６において、推定圧Ｐｅが終了圧ＦＰ２未満になると、カウントｃｎｔ１の増加が終了するとともに推定ｆが１になる。そして、カウントｃｎｔ１からカウントｃｎｔ２を引いた値が判定値よりも大きいと判定されて、開弁ｆが１になる。これにより、リリーフ弁８０が開状態であると判定される。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・ＥＣＵ９０は、圧力センサ８２により検出された検出圧Ｐｍが、開始圧ＦＰ１よりも高い状態から低い状態に変化した時点から、高圧ポンプ３０により燃料が吐出されていないと仮定して、燃料噴射弁６２による燃料の噴射量に基づき高圧ポンプ３０の吐出側の推定圧Ｐｅを推定する。ここで、リリーフ弁８０が開状態である場合は、高圧ポンプ３０により燃料が吐出されているか否かにかかわらず、検出圧Ｐｍは推定圧Ｐｅ未満で推移する。このため、ＥＣＵ９０は、推定圧Ｐｅの降下態様と検出圧Ｐｍの降下態様とに基づいて、リリーフ弁８０が開状態であることを判定することができる。

・ＥＣＵ９０は、高圧ポンプ３０により燃料が吐出されていないと仮定して推定圧Ｐｅを推定するため、高圧ポンプ３０の吐出量をフィードバック制御していることを前提とする必要がない。したがって、高圧ポンプ３０の吐出量をフィードバック制御していない場合であっても、リリーフ弁８０が開状態であることを判定することができる。なお、高圧ポンプ３０の吐出量をフィードバック制御している場合も、同様にリリーフ弁８０が開状態であることを判定することができる。

・燃料の特性や温度、燃料噴射弁６２の個体差等に起因して、高圧ポンプ３０の吐出側における実際の燃料圧力がばらつく。この点、ＥＣＵ９０は、リリーフ弁８０が閉状態であり且つ高圧ポンプ３０により燃料が吐出されていない場合に、吐出側の実際の燃料圧力がばらついたとしても、吐出側の実際の燃料圧力よりも速く降下するように推定圧Ｐｅを推定している。このため、吐出側の実際の燃料圧力がばらついたとしても、検出圧Ｐｍが推定圧Ｐｅ未満で推移した場合は、リリーフ弁８０が開状態であると判定することができる。一方、検出圧Ｐｍが推定圧Ｐｅ以上で推移した場合は、リリーフ弁８０が閉状態であると判定することができる。

・開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで検出圧Ｐｍが低下するまでの時間に基づいて、リリーフ弁８０が開状態であるか否か判定される。このため、検出圧Ｐｍに基づいてリリーフ弁８０が開状態であるか否か判定する構成と比較して、燃料圧力の変動による影響を受けにくくすることができる。

・ＥＣＵ９０は、開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで検出圧Ｐｍが低下するまでの時間が、開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで推定圧Ｐｅが低下するまでの時間よりも短い場合には、リリーフ弁８０が開状態であると判定することができる。

・燃料噴射弁６２による燃料の噴射量、燃料の体積弾性係数Ｋ、及び燃料の温度に基づいて、推定圧Ｐｅが推定される。このため、燃料の性状や温度に応じて、推定圧Ｐｅを適切に推定することができる。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態との相違点を中心に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ９０は、開始圧ＦＰ１よりも低く設定された終了圧ＦＰ２まで、推定圧Ｐｅ及び検出圧Ｐｍの少なくとも一方が低下した時点で、リリーフ弁８０が開状態であるか否か判定する。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。

図９は、本実施形態のリリーフ弁判定の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ＥＣＵ９０により実行される。

まず、リリーフ弁判定の実行条件が成立しているか否か判定する（Ｓ２０）。具体的には、圧力センサ８２により検出された検出圧Ｐｍが開始圧ＦＰ１（第１圧力に相当）を跨いで降下したことを条件として、リリーフ弁判定の実行条件が成立したと判定する。

Ｓ２０の判定において、リリーフ弁判定の実行条件が成立していないと判定した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、Ｓ２０の処理を再度実行する。一方、Ｓ２０の判定において、リリーフ弁判定の実行条件が成立していると判定した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、推定時間算出（Ｓ２１）及び実測時間算出（Ｓ２２）を並行して実行する。なお、推定時間算出（Ｓ２１）及び実測時間算出（Ｓ２２）の一方を実行した後に、他方を実行してもよい。

図１０は、本実施形態の推定時間算出の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ＥＣＵ９０により実行される。

Ｓ２１２〜Ｓ２１４の処理は、図４のＳ１１２〜Ｓ１１４の処理と同一である。

Ｓ２１５において、実測ｆが１であるか否か判定する（Ｓ２１５）。この判定において、実測ｆが１でないと判定した場合（Ｓ２１５：ＮＯ）、Ｓ２１２の処理から再度実行する。一方、この判定において、実測ｆが１であると判定した場合（Ｓ２１５：ＹＥＳ）、推定時間の算出が終了したか否かを示す推定ｆを０にする。すなわち、カウントｃｎｔ１（推定時間）の算出が終了していないため、推定ｆを０にする。

続いて、カウントｃｎｔ１を、カウントｃｎｔ１にカウントｅｓｔを加えた値とする（Ｓ２１７）。カウントｅｓｔは、実測ｆが１になった時点（すなわち検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２未満になった時点）から、推定圧Ｐｅが終了圧ＦＰ２未満になるまでの時間に対応する値である。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

図１１は、本実施形態の推定時間算出の手順を示すタイムチャートである。時刻ｔ３１において、検出圧Ｐｍが開始圧ＦＰ１を跨いで降下すると、カウントｃｎｔ１の増加が開始される。

時刻ｔ３２において、検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２未満になると、実測ｆが１となる。この時点で、カウントｃｎｔ１は、時刻ｔ３１〜ｔ３２に対応する値になっている。そして、以下の式により、カウントｅｓｔが算出される。

ｅｓｔ＝（６０／２／ＮＥ）×（Ｐｓ−ＦＰ２）／ΔＰ
上記式において、ＮＥはエンジン１０の回転速度［ｒｐｍ］であり、Ｐｓは検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２未満になった時点での推定圧Ｐｅであり、ΔＰは第１実施形態と同一の降下量である。ここで、ＮＥが０になることを防止すべく、ＮＥに下限値（例えばアイドル回転速度）を設定する（下限ガード）。また、ΔＰが０になることを防止すべく、ΔＰを算出する際に燃料の噴射量ｑに下限値を設定する（下限ガード）。具体的には、燃料噴射弁６２により噴射可能な最小の噴射量を、噴射量ｑの下限値とする。

図１０に戻り、Ｓ２１２の判定において、推定圧Ｐｅが終了圧ＦＰ２以上でないと判定した場合（Ｓ２１２：ＮＯ）、推定時間の算出が終了したか否かを示す推定ｆを１にする（Ｓ２１８）。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。なお、Ｓ２１１〜Ｓ２１８の処理が推定部としての処理に相当する。

図１２は、本実施形態の実測時間算出の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ＥＣＵ９０により実行される。

Ｓ２２１〜Ｓ２２３の処理は、図６のＳ１２１〜Ｓ１２３の処理と同一である。

Ｓ２２４において、推定ｆが１であるか否か判定する（Ｓ２２４）。この判定において、推定ｆが１でないと判定した場合（Ｓ２２４：ＮＯ）、Ｓ２２２の処理から再度実行する。一方、この判定において、推定ｆが１であると判定した場合（Ｓ２２４：ＹＥＳ）、実測時間の算出が終了したか否かを示す実測ｆを０にする。すなわち、カウントｃｎｔ２（実測時間）の算出が終了していないため、実測ｆを０にする。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

また、Ｓ２２２の判定において、検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２以上でないと判定した場合（Ｓ２２２：ＮＯ）、実測ｆを１にする（Ｓ２２６）。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

図９に戻り、Ｓ２３では、推定ｆ＝１であり且つ実測ｆ＝０であるか否か判定する（Ｓ２３）。この判定において否定判定した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、Ｓ２４の処理へ進む。Ｓ２４〜Ｓ２６の処理は、図３のＳ１４〜Ｓ１６の処理と同一である。

一方、Ｓ２３の判定において推定ｆ＝１であり且つ実測ｆ＝０であると判定した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、及びＳ２４の判定においてカウントｃｎｔ１からカウントｃｎｔ２を引いた値が判定値よりも大きくないと判定した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、リリーフ弁８０が開状態であるか否かを示す開弁ｆを０にする。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。なお、Ｓ２１の処理が推定部としての処理に相当し、Ｓ２３〜Ｓ２６の処理が判定部としての処理に相当する。

図１３は、本実施形態のリリーフ弁判定による動作例を示すタイムチャートである。ここでは、図８の時刻ｔ２４に対応する時刻ｔ４１以降の動作例を説明する。

時刻ｔ４１において、検出圧Ｐｍが開始圧ＦＰ１を跨いで降下すると、実行条件が成立する。このため、カウントｃｎｔ１（推定時間）及びカウントｃｎｔ２（実測時間）の算出が開始され、カウントｃｎｔ１，ｃｎｔ２が増加し始める。

時刻ｔ４２において、検出圧Ｐｍが終了圧ＦＰ２未満になると、カウントｃｎｔ２の増加が終了するとともに実測ｆが１になる。そして、カウントｃｎｔ１が、カウントｃｎｔ１にカウントｅｓｔを加えた値にされる。さらに、カウントｃｎｔ１からカウントｃｎｔ２を引いた値が判定値よりも大きいと判定されて、開弁ｆが１になる。これにより、リリーフ弁８０が開状態であると判定される。なお、推定ｆは０のままである。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。ここでは、第１実施形態と相違する利点のみを述べる。

・ＥＣＵ９０は、開始圧ＦＰ１よりも低く設定された終了圧ＦＰ２まで、推定圧Ｐｅ及び検出圧Ｐｍの少なくとも一方が低下した時点で、リリーフ弁８０が開状態であるか否か判定している。そして、検出圧Ｐｍが推定圧Ｐｅよりも早く終了圧ＦＰ２まで低下した場合に、リリーフ弁８０が開状態であると判定される。したがって、推定圧Ｐｅ及び検出圧Ｐｍの少なくとも一方が終了圧ＦＰ２まで低下した時点で、リリーフ弁８０が開状態であるか否か判定することができ、リリーフ弁８０が開状態であると判定した場合に早期にフェールセーフ処理等を行うことができる。

・検出圧Ｐｍが推定圧Ｐｅよりも先に終了圧ＦＰ２まで低下した時点で、推定圧Ｐｅが開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで低下するまでの時間が推定され、リリーフ弁８０が開状態であるか否か判定される。このため、リリーフ弁８０が開状態であると判定した場合に、早期にフェールセーフ処理等を行うことができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・ＥＣＵ９０（判定部に相当）は、開始圧ＦＰ１から終了圧ＦＰ２まで、検出圧Ｐｍが先に降下した場合にリリーフ弁８０が開状態であると判定し、推定圧Ｐｅが先に降下した場合にリリーフ弁８０が閉状態であると判定することもできる。

・圧力ＦＰ０、開始圧ＦＰ１、及び終了圧ＦＰ２を、エンジン１０の回転速度に応じて設定してもよい。

・パラメータＡを用いることに代えて、噴射量ｑ、容積Ｖ、及び体積弾性係数Ｋの少なくとも１つを補正することで、推定圧Ｐｅの降下速度を調節することもできる。

・リリーフ弁８０によって、デリバリパイプ６０から、配管２２や燃料タンク１８へ燃料を戻すこともできる。

・高圧ポンプ３０として、回転電機により駆動される電動式の高圧ポンプを採用することもできる。

・エンジン１０として、ガソリンを燃料に用いる直噴エンジンに限らず、エタノール等を燃料に用いる直噴エンジンや、コモンレールを備えるディーゼルエンジンを採用することもできる。

３０…高圧ポンプ、４４…配管、６２…燃料噴射弁、８０…リリーフ弁、８２…圧力センサ、９０…ＥＣＵ。

Claims (4)

1. 燃料を噴射する燃料噴射弁（６２）と、燃料を加圧して前記燃料噴射弁への供給経路（４４）に吐出する高圧ポンプ（３０）と、前記高圧ポンプの吐出側の燃料圧力を検出する圧力センサ（８２）と、前記吐出側の燃料圧力が開弁圧よりも高い場合に開状態となって前記吐出側の燃料圧力を所定圧まで低下させるリリーフ弁（８０）とを備える高圧燃料供給システムの前記リリーフ弁が開状態であることを判定するリリーフ弁判定装置（９０）であって、
   前記圧力センサにより検出された前記燃料圧力が、前記開弁圧よりも低く設定された第１圧力よりも高い状態から低い状態に変化した時点から、前記高圧ポンプにより燃料が吐出されていないと仮定して、前記燃料噴射弁による燃料の噴射量に基づき前記吐出側の燃料圧力を推定する推定部と、
   前記第１圧力から前記第１圧力よりも低く設定された第２圧力まで前記圧力センサにより検出された前記燃料圧力が低下するまでの時間が、前記第１圧力から前記第２圧力まで前記推定部により推定された前記燃料圧力が低下するまでの時間よりも短い場合に、前記リリーフ弁が開状態であると判定する判定部と、
   を備え、
   前記推定部は、前記吐出側の実際の燃料圧力がばらついたとしても、
   前記リリーフ弁が閉状態であり且つ前記高圧ポンプにより燃料が吐出されていない場合に、前記吐出側の燃料圧力が、前記吐出側の実際の燃料圧力よりも速く降下していると推定されるように、
   また、前記リリーフ弁が開状態である場合に、前記吐出側の燃料圧力が、前記吐出側の実際の燃料圧力よりも遅く降下していると推定されるように、
   予め設定された推定値算出式により、前記吐出側の燃料圧力を推定する、リリーフ弁判定装置。
2. 前記判定部は、前記第２圧力まで、前記推定部により推定された前記燃料圧力及び前記圧力センサにより検出された前記燃料圧力の少なくとも一方が低下した時点で、前記リリーフ弁が開状態であるか否か判定する請求項１に記載のリリーフ弁判定装置。
3. 前記判定部は、前記圧力センサにより検出された前記燃料圧力が前記推定部により推定された前記燃料圧力よりも先に前記第２圧力まで低下した時点で、前記推定部により推定された前記燃料圧力が前記第１圧力から前記第２圧力まで低下するまでの時間を推定する請求項２に記載のリリーフ弁判定装置。
4. 前記推定部は、前記燃料噴射弁による燃料の噴射量、燃料の体積弾性係数、及び燃料の温度に基づいて、前記吐出側の燃料圧力を推定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のリリーフ弁判定装置。

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