JP6737727B2

JP6737727B2 - 内燃機関の燃料供給系診断装置

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Publication number: JP6737727B2
Application number: JP2017040879A
Authority: JP
Inventors: 高輔神田; 坂口　重幸; 重幸坂口; 村井　淳; 淳村井; 吉辰中村
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2020-08-12
Anticipated expiration: 2037-03-03
Also published as: JP2018145855A; WO2018159494A1

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に対して、燃料タンクの燃料を燃料ポンプによって供給する燃料供給系に異常があるか否かを診断する、内燃機関の燃料供給系診断装置に関する。

従来の内燃機関の燃料供給系診断装置として、例えば特許文献１のように、車両の衝突により燃料配管等の燃料供給系に破損（異常）が発生しているか否かを診断するために、燃料ポンプが作動しない状態で検出された燃料圧力が、所定値を超えている場合には燃料供給系に破損が発生していないと診断する一方、所定値以下である場合には燃料供給系に破損が発生していると診断するものが知られている。

特開平１１−２８０５１５号公報

しかしながら、燃料供給系に比較的小さい微小な破損が生じている場合には、燃料漏れによる燃料圧力の低下速度は遅くなるため、燃料圧力の検出タイミングによっては燃料圧力が所定値を超えた状態となって、燃料供給系に破損が生じていないと診断されるおそれがある。

そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、内燃機関の燃料供給系における異常の検出精度を向上させた、内燃機関の燃料供給系診断装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る内燃機関の燃料供給系診断装置は、内燃機関の燃料噴射弁に対して燃料タンクの燃料を燃料ポンプによって供給する燃料供給系に異常があるか否かを診断するものであって、内燃機関を始動する前に、燃料ポンプを所定時間作動させて停止し、燃料ポンプを停止してからの実際の燃料圧力の低下速度に基づいて、燃料供給系における異常の有無を複数回診断し、燃料供給系に異常があると診断した場合には内燃機関の始動を制限し、各回の診断において燃料ポンプを所定時間作動させたときの実際の燃料圧力が診断回数を重ねるに従って段階的に昇圧するように、燃料ポンプを作動させる。

本発明の内燃機関の燃料供給系診断装置によれば、内燃機関の燃料供給系における異常の検出精度を向上させることができる。

第１実施形態による車両用内燃機関の燃料供給系を示す概略図である。同実施形態による燃料供給系の診断処理を示すフローチャートである。同実施形態による主燃料漏れ診断の基本的内容を説明するタイムチャートである。同実施形態による主燃料漏れ診断の内容を示すフローチャートである。同実施形態による主燃料漏れ診断の具体例を示すタイムチャートである。同実施形態による目標燃圧の設定パターン１を示すタイムチャートである。同実施形態による目標燃圧の設定パターン２を示すタイムチャートである。同実施形態による目標燃圧の設定パターン３を示すタイムチャートである。同実施形態による診断時間の変形例を示すタイムチャートである。第２実施形態による主燃料漏れ診断の基本的内容を説明するタイムチャートである。同実施形態による主燃料漏れ診断の具体例を示すフローチャートである。燃料供給系の診断処理の変形例を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための第１実施形態について詳述する。
図１は、第１実施形態に係る燃料供給系診断装置を車両用内燃機関の燃料供給系に適用した適用例を示す。

内燃機関１は、車両に動力源として搭載されたエンジンであり、そのシリンダヘッド１ａには、シリンダブロック１ｂの各気筒内に燃料を噴射する、電子制御式の燃料噴射弁（インジェクタ）２が取り付けられている。燃料噴射弁２は、外部からの作動信号に応答して、スプリングにより閉弁方向に付勢されているプランジャがリフトすることで、先端部の噴口から燃料を気筒内に噴射する。ここで、内燃機関１としては、例えば、直列４気筒の筒内噴射式のガソリンエンジン又はディーゼルエンジンを使用することができる。

車両には、燃料を貯留する燃料タンク３から燃料噴射弁２に対して燃料を燃料ポンプ４によって供給する燃料供給系（燃料供給装置）が設けられている。
燃料供給系には、燃料タンク３、燃料ポンプ４、吐出側燃料フィルタ（Ｆ／Ｆ）５、圧力調整弁６、オリフィス７、ジェットポンプ８、燃料ギャラリー配管９、燃料供給配管１０、燃料戻し配管１１、燃料移送配管１２が含まれる。

燃料ポンプ４は、図示省略のモータで回転駆動されて吐出量の可変制御が可能な電動ポンプであり、燃料タンク３内に配置される。
燃料ポンプ４の吐出口４ａには燃料供給配管１０の一端が接続され、燃料供給配管１０の他端は燃料ギャラリー配管９に接続される。燃料ギャラリー配管９には燃料噴射弁２の燃料供給口が接続される。なお、燃料ギャラリー配管９の下流端は閉塞され、燃料ギャラリー配管９から燃料タンク３への燃料戻しが行われないシステム（ノンリターンシステム）が採用されている。

燃料供給配管１０の途上には吐出側燃料フィルタ５が介装され、この吐出側燃料フィルタ５で燃料ポンプ４から吐出された燃料のろ過が行われる。また、燃料ポンプ４の吸入口４ｂから燃料タンク３の内部空間の底面３ａに向けて延びる燃料導入管１３の先端開口には、吸入側燃料フィルタ１４が付設され、この吸入側燃料フィルタ１４により、燃料ポンプ４が燃料中に混入するごみ等を吸い込まないようにしている。

吐出側燃料フィルタ５よりも燃料噴射弁２側において燃料供給配管１０から分岐して燃料戻し配管１１が延設され、燃料戻し配管１１の延設端１１ａは、燃料タンク３内に開口される。燃料戻し配管１１には上流側（燃料供給配管１０側）から順に、圧力調整弁６、オリフィス７及びジェットポンプ８が介装される。また、ジェットポンプ８には燃料移送配管１２の一端１２ａが接続され、燃料移送配管１２の他端１２ｂは、燃料タンク３内に開口される。

燃料タンク３は、内部空間の底側を２領域に仕切る凸部３ｂが底面３ａから突出形成されたいわゆる鞍型形状をなし、燃料導入管１３及び燃料戻し配管１１は第１領域３ｃ内に開口し、燃料移送配管１２は第２領域３ｄに開口するようにしてある。このように燃料導入管１３、燃料戻し配管１１及び燃料移送配管１２の開口位置を設定することで、燃料戻し配管１１を介して第１領域３ｃ側に戻される燃料の流れを利用するジェットポンプ８の作用によって燃料移送配管１２内に負圧を作用させ、燃料移送配管１２を介して第２領域３ｄ内の燃料を第１領域３ｃ側に移送させている。
なお、燃料タンク３が鞍型形状に形成されていない場合には、ジェットポンプ８及び燃料移送配管１２を省略することができる。

燃料ポンプ４の内部には、燃料を加圧する加圧室４ｃから吐出口４ａに向かう流路に、燃料ポンプ４から燃料供給配管１０を介して燃料噴射弁２に向かう燃料の流れのみを許容し、燃料噴射弁２から燃料ポンプ４に向かう燃料の逆流を阻止する機械式のチェックバルブ４ｄが介装される。また、燃料ポンプ４の内部には、加圧室４ｃとチェックバルブ４ｄとの間から分岐する流路に、加圧燃料の圧力が最大許容圧ＦＰmax（例えば９００ｋＰａ）を超えたときに開弁し、排出口４ｅを介して燃料を燃料タンク３内にリリーフする機械式のリリーフバルブ４ｆが介装されている。なお、リリーフバルブ４ｆ及びチェックバルブ４ｄは、例えば燃料供給配管１０に介装する等、燃料ポンプ４の外部に設けてもよい。

圧力調整弁６は、燃料戻し配管１１を開閉する弁体と、この弁体を燃料戻し配管１１の上流側（燃料供給配管１０側）の弁座に向けて押圧する弾性部材とから概略構成されており、燃料噴射弁２に供給される燃料圧力の最小圧力ＦＰmin（例えば２００ｋＰａ）を補償するものである。すなわち、圧力調整弁６は、燃料噴射弁２に供給される燃料圧力（噴射圧、燃料ポンプ４の吐出側圧）が最小圧力ＦＰmin以下であるときは閉弁し、最小圧力ＦＰminよりも高くなると開弁する構成となっている。

車両には、内燃機関１を制御するエンジン制御装置として、マイクロコンピュータを備えるＥＣＭ（Engine Control Module）１５が設けられる。また、車両には、燃料ポンプ４を制御する燃料ポンプ４制御装置として、マイクロコンピュータを備えるＦＰＣＭ（Fuel Pump Control Module）１６が設けられる。ＥＣＭ１５とＦＰＣＭ１６とは、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークを介して相互に通信可能に構成される。

ＥＣＭ１５及びＦＰＣＭ１６は、マイクロコンピュータの他に、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の書き込み不可能な不揮発性メモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の書き込み可能な不揮発性メモリ、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータ、及び入出力インタフェース回路等をそれぞれ適宜備え、これらがそれぞれバスラインで相互に接続されてデータの授受を行うように構成される。

ＥＣＭ１５は、燃料供給配管１０内の実際の燃料圧力（以下「実燃圧」という）ＦＰを検出する燃圧センサ１７や、燃料に浮かぶフロート１８ａの位置によって燃料タンク３内の燃料液位ＦＬを検出する燃料レベルゲージ１８等、内燃機関１の運転状態（内燃機関１の負荷・回転速度等）を検出する各種センサが出力する検出信号を入力し、これらの検出信号に基づいて燃料噴射弁２の噴射パルス信号等を演算して出力する。ここで、内燃機関１の負荷としては、例えば、吸気流量、吸入負圧、過給圧、アクセル開度等、内燃機関１のトルクと密接に関連する状態量を使用することができる。

また、ＥＣＭ１５は、各種センサからの検出信号に基づいて検出される内燃機関１の運転状態に応じて、燃料噴射弁２に供給される燃料圧力の目標値である目標燃料圧力（以下「目標燃圧」という）ＦＰtg（ＦＰmin≦ＦＰtg＜ＦＰmax）を演算し、燃圧センサ１７で検出された実燃圧ＦＰが目標燃圧ＦＰtgに近づくようにフィードバック制御を行う。実燃圧ＦＰはフィードバック制御における制御量に相当する。具体的には、ＥＣＭ１５は、目標燃圧ＦＰtgと燃圧センサ１７で検出される実燃圧ＦＰとの差に基づいて、燃料ポンプ４のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御におけるＰＷＭ信号のデューティを決定する。ＰＷＭ信号のデューティはフィードバック制御における操作量に相当する。ＥＣＭ１５は、決定されたデューティに対応するパルス信号を、燃料ポンプ４の駆動指示信号としてＦＰＣＭ１６に送信する。そして、ＦＰＣＭ１６は、ＥＣＭ１５から受信したパルス信号に基づいて、ＥＣＭ１５で決定されたデューティでＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号を操作信号として燃料ポンプ４へ出力する。これにより燃料ポンプ４はデューティに応じた吐出量で燃料を吐出する。

ここで、ＥＣＭ１５は、例えば車両衝突等、燃料供給系に破損（異常）が発生したと推測される衝撃が車両に加わった後に、内燃機関１の始動を許可してよいか否かを判断するために、燃料供給系における破損の有無を診断する燃料供給系診断装置をなす。燃料供給系に破損が発生したと推測される衝撃が車両に加わったか否かは、例えば加速度センサの加速度信号やエアバッグの展開信号等、様々な車両状態信号に基づいて判断可能である。また、燃料供給系診断装置としてのＥＣＭ１５は、車両衝突等と関係なく、内燃機関１の始動時に定期的に、内燃機関１の始動を許可してよいか否かを判断するために、燃料供給系における破損の有無を診断してもよい。ＥＣＭ１５は、燃料供給系における破損の有無を診断するために、内蔵するＲＯＭ等の不揮発性メモリに格納した燃料供給系診断プログラムをＲＡＭ等の揮発性メモリに読み出して、燃料供給系の診断処理を実行する。以下では、この診断処理について詳細に説明する。

図２は、ＥＣＭ１５において、例えばイグニッションスイッチがオフからオンになったとき等、内燃機関１の始動要求が発生したことを契機として実行される、燃料供給系の診断処理のメインルーチンを示す。なお、内燃機関１の始動要求発生を、例えば車両衝突等、燃料供給系に破損が発生したと推測される衝撃が車両に加わった後のものに限定してもよい。

ステップＳ１０１（図中では「Ｓ１０１」と略記。以下同様である。）では、燃料レベルゲージ１８の検出信号に基づいて検出された燃料液位ＦＬが、燃料タンク３内の燃料残存量が略零を示す所定液位ＦＬlimよりも高いか否かを判定する。すなわち、燃料タンク３内の燃料が殆ど漏出してしまったか否かを判定する。これにより、内燃機関１の燃料供給系のうち燃料タンク３に破損が発生しているか否かを診断する。

ステップＳ１０１により、燃料液位ＦＬが所定液位ＦＬlimよりも高いと判定した場合には（ＹＥＳ）、燃料タンク３に破損が発生しているか否かの診断を確定すべく、ステップＳ１０２へ進む。一方、燃料液位ＦＬが所定液位ＦＬlim以下であると判定した場合には（ＮＯ）、燃料タンク３に破損が発生していると診断して、ステップＳ１０５へ進み、内燃機関１の始動要求をキャンセルして、内燃機関１の始動を制限する（例えば、内燃機関１の始動禁止等である。以下同様）。

なお、ステップＳ１０１において、燃料液位ＦＬが所定液位ＦＬlim以下と判定されるのは、燃料タンク３の破損による燃料漏れ以外に、内燃機関１の運転による燃料消費の結果とも考えられる。したがって、燃料供給系に破損が発生したと推測される衝撃が車両に加わった後であることを、燃料供給系の診断処理を開始する条件としていない場合には、本ステップを省略してもよい。

ステップＳ１０２では、燃料液位ＦＬが現在低下中であるか否かを判定する。すなわち、燃料タンク３からの燃料漏れが現在進行しているか否かを判定する。これにより、燃料供給系のうち燃料タンク３に破損が発生したか否かについての診断を確定することができる。

ステップＳ１０２では、具体的に、燃料供給系の診断処理を開始してから本ステップの実行時までの異なる時間において検出された複数の燃料液位ＦＬの時間変化に基づいて、燃料液位ＦＬが現在低下中であるか否かを判定する。例えば、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の各実行時において検出された２つの燃料液位ＦＬの変化量、変化率等に基づいて、燃料液位ＦＬが現在低下中であるか否かを判定することができる。

ステップＳ１０２により、燃料液位ＦＬが現在低下中であると判定した場合には（ＹＥＳ）、燃料タンク３の燃料漏れが進行しているので、燃料タンク３に破損が発生していると診断して、ステップＳ１０５へ進み、内燃機関１の始動要求をキャンセルして、内燃機関１の始動を制限する。一方、燃料液位ＦＬが現在低下していないと判定した場合には（ＮＯ）、燃料タンク３に破損は発生していないと診断して、燃料タンク３以外の燃料供給系（以下、「主燃料供給系」という）における破損の有無を診断すべく、ステップＳ１０３へ進む。なお、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２は実行順を逆にしてもよい。

ステップＳ１０３では、主燃料供給系における破損の有無を診断すべく、主燃料供給系に燃料漏れが発生しているか否かを診断する主燃料漏れ診断を行う。本ステップの主燃料漏れ診断の内容については後に詳細に説明する。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３における主燃料漏れ診断によって、燃料漏れが発生していると診断されたか否かを判定する。そして、ステップＳ１０３の主燃料漏れ診断によって燃料漏れが発生していると診断された場合には（ＹＥＳ）、主燃料供給系に破損が発生しているものとして、ステップＳ１０５へ進み、内燃機関１の始動要求をキャンセルして、内燃機関１の始動を制限する。一方、ステップＳ１０３の主燃料漏れ診断によって燃料漏れが発生していないと診断された場合には（ＮＯ）、主燃料供給系に破損が発生していないものとして、ステップＳ１０６へ進み、内燃機関１の始動を許可する。

ここで、図３を参照して、図２のステップＳ１０３による主燃料漏れ診断（第１実施形態）の基本的内容について説明する。
本実施形態の主燃料漏れ診断では、実燃圧ＦＰが、内燃機関１の運転状態にかかわらず（ＦＰmin≦ＦＰtg＜ＦＰmax）の関係を満たしつつ強制的に設定される目標燃圧ＦＰtgとなるように、燃料ポンプ４を所定時間作動させ、燃料供給系に加圧燃料を圧送する。目標燃圧ＦＰtgとしては、例えば、内燃機関１の運転時に燃料噴射弁２に対して供給する燃料の燃料圧力であるシステム燃圧とすることができる。

図３に示されるように、燃料ポンプ４を所定時間作動した後に停止すると、燃料供給系に破損が発生していない正常時には、燃料ポンプ４から圧送された加圧燃料の一部が圧力調整弁６を開弁させて燃料戻し配管１１を通って燃料タンク３へ戻り、正常時の実燃圧ＦＰ（図中の太破線）は、圧力調整弁６によって補償される最小圧力ＦＰminまで比較的緩やかに低下していく。しかし、燃料供給系に破損が発生している異常時には、燃料ポンプ４から圧送された加圧燃料の一部が、圧力調整弁６を開弁させて燃料戻し配管１１を介して燃料タンク３に戻るだけでなく、破損箇所からも漏出するため、異常時の実燃圧ＦＰ（図中の太実線）は、正常時の実燃圧ＦＰに対して比較的速やかに低下する。したがって、所定時間経過後に燃料ポンプ４を停止してから検出される実燃圧ＦＰの低下速度と、正常時の実燃圧ＦＰの低下速度と、を比較することで、主燃料供給系における燃料漏れの有無を診断することができる。なお、燃料ポンプ４の作動により実燃圧ＦＰが所定時間内に目標燃圧力ＦＰtg又はその近傍値に到達しない場合には、燃料漏れが発生していると診断してもよい。

主燃料漏れ診断における目標燃圧ＦＰtgと、燃料ポンプ４の作動を開始してから燃料漏れが発生しているか否かの診断が可能になるまで（すなわち実燃圧ＦＰの低下速度が演算されるまで）の診断時間Ｔ（＞所定時間）と、は後述するように適宜設定する。また、正常時における実燃圧ＦＰの低下速度は、実験又はシミュレーション等によって予めＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶される。

主燃料漏れ診断により、例えば、燃料ポンプ４を停止してから検出された実燃圧ＦＰの低下速度が、正常時の実燃圧ＦＰの低下速度よりも速い場合には、燃料漏れが発生していると診断できる一方、燃料ポンプ４を停止してから検出された実燃圧ＦＰの低下速度が、正常時の実燃圧ＦＰの低下速度以下である場合には、主燃料供給系に燃料漏れが発生していないと診断できる。

燃料漏れが発生していないと診断した場合には、前述のように、内燃機関１の始動を許可し、これに伴って燃料ポンプ４の作動も再開する（図中の正常時）。一方、燃料漏れが発生していると診断した場合には、前述のように、内燃機関１の始動要求をキャンセルして内燃機関１の始動を制限し、これに伴って燃料ポンプ４の作動停止を継続する。

図４は、図２のステップＳ１０３による主燃料供給系における主燃料漏れ診断（第１実施形態）の具体例を示すサブルーチンである。

ステップＳ１００１では、主燃料漏れ診断において燃料ポンプ４を作動させる際の目標燃圧ＦＰtgを設定する。

ステップＳ１００１において、図３に示すように、燃料漏れの有無を診断する診断回数を１回として、診断前に燃料ポンプ４を所定時間作動させる際の目標燃圧ＦＰtgを１つ設定することができる。しかし、目標燃圧ＦＰtgを１つ設定して、１回の診断回数で燃料漏れの有無を診断するようにすると、燃料供給系に破損が発生している場合には、目標燃圧ＦＰtgによっては破損箇所から漏出する燃料が増大してしまう。

そこで、ステップＳ１００１において、図５に示すように、主燃料漏れ診断において燃料漏れの有無を診断する診断回数を複数回設定して、各回において診断前に燃料ポンプ４を所定時間作動させる際の目標燃圧ＦＰtgを、診断回数を重ねるに従って、段階的に昇圧させるように設定してもよい。例えば、診断１回目についての目標燃圧ＦＰtg₁、診断２回目についての目標燃圧ＦＰtg₂、及び診断３回目についての目標燃圧ＦＰtg₃では、ＦＰtg₁＜ＦＰtg₂＜ＦＰtg₃の関係を満たすようにする。各回の目標燃圧ＦＰtgはＲＯＭ等の不揮発性メモリに予め格納される。各回の燃料漏れ診断では、図３と同様に、実燃圧ＦＰが目標燃圧ＦＰtgとなるように燃料ポンプ４を所定時間作動して停止した後に、実燃圧ＦＰの低下速度と正常時の実燃圧ＦＰの低下速度とを比較することで、燃料漏れの有無を診断する。これにより、目標燃圧ＦＰtgが比較的低く（例えばＦＰtg₁）設定された状態で燃料ポンプ４を作動させて燃料漏れが発生していると診断した場合には、以降の診断を行わないようにすることができるので、目標燃圧ＦＰtgが比較的高く（例えばＦＰtg₂又はＦＰtg₃）設定された状態で燃料ポンプ４を作動させる頻度を可及的に減少させて、主燃料漏れ診断における燃料漏出を低減することを可能にしている。

主燃料漏れ診断における診断回数を複数回設定する場合において、目標燃圧ＦＰtgの設定パターンには、例えば以下の３通りがある。
図６に示すように、設定パターン１では、診断回数を重ねるに従って昇圧させる目標燃圧ＦＰtgの圧力上昇量ΔＦＰtgを等しくする。例えば、診断１回目についての目標燃圧ＦＰtg₁から診断２回目についての目標燃圧ＦＰtg₂への圧力上昇量ΔＦＰtg_1-2、及び診断２回目についての目標燃圧ＦＰtg₂から診断３回目についての目標燃圧ＦＰtg₃への圧力上昇量ΔＦＰtg_2-3が、ΔＦＰtg_1-2＝ΔＦＰtg_2-3の関係を満たすようにする。

図７に示すように、設定パターン２では、診断回数を重ねるに従って昇圧させる目標燃圧ＦＰtgの圧力上昇量ΔＦＰtgが段階的に増大する。例えば、診断１回目についての目標燃圧ＦＰtg₁から診断２回目についての目標燃圧ＦＰtg₂への圧力上昇量ΔＦＰtg_1-2、及び診断２回目についての目標燃圧ＦＰtg₂から診断３回目についての目標燃圧ＦＰtg₃への圧力上昇量ΔＦＰtg_2-3が、ΔＦＰtg_1-2＜ΔＦＰtg_2-3の関係を満たすようにする。

図８に示すように、設定パターン３では、診断回数を重ねるに従って上昇させる目標燃圧ＦＰtgの圧力上昇量ΔＦＰtgが段階的に減少する。例えば、診断１回目についての目標燃圧ＦＰtg₁から診断２回目についての目標燃圧ＦＰtg₂への圧力上昇量ΔＦＰtg_1-2、及び診断２回目についての目標燃圧ＦＰtg₂から診断３回目についての目標燃圧ＦＰtg₃への圧力上昇量ΔＦＰtg_2-3が、ΔＦＰtg_1-2＞ΔＦＰtg_2-3の関係を満たすようにする。

ステップＳ１００２では、燃料ポンプ４の作動を開始してから燃料漏れが発生しているか否かの診断が可能になるまでの診断時間Ｔを設定する。
診断時間Ｔは、その時間内に、実燃圧ＦＰの低下速度の演算ができるように設定され、主燃料漏れ診断における診断回数を複数回設定する場合には、各回の診断についての診断時間Ｔを共通に設定することができる（図４の設定パターンＡ参照）。

一方、主燃料漏れ診断における診断回数を複数回設定して各回で診断時間Ｔを共通にすると、主燃料供給系に破損が発生している場合には、目標燃圧ＦＰtgによっては破損箇所から漏出する燃料が増大してしまう。そこで、図９に示すように、主燃料漏れ診断における診断回数を複数回設定する場合には、診断回数を重ねるに従って（すなわち目標燃圧ＦＰtgが上昇するに従って）、診断時間Ｔを段階的に短くして設定してもよい（図４の設定パターンＢ参照）。例えば、診断１回目についての診断可能時間Ｔ１、診断２回目についての診断可能時間Ｔ２及び診断３回目についての診断可能時間Ｔ３が、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の関係を満たすようにする。各回の診断時間ＴはＲＯＭ等の不揮発性メモリに予め格納される。これにより、目標燃圧ＦＰtgが上昇するに従って、燃料ポンプ４から主燃料供給系に対して加圧燃料が圧送される時間を短くすることで、主燃料漏れ診断における燃料漏出を抑制するとともに、全診断時間の短縮を図っている。

なお、主燃料漏れ診断における診断回数を複数回設定する場合、燃料ポンプ４の作動時間を規定する所定時間は各回の診断で共通とすることができるが、目標燃圧ＦＰtgが上昇するに従って、実燃圧ＦＰが目標燃圧ＦＰtgに到達するまでの時間が長くなる場合には、診断回数を重ねるに従って、燃料ポンプ４の作動時間を規定する所定時間を段階的に長くして設定してもよい。

ステップＳ１００３では、実燃圧ＦＰが目標燃圧ＦＰtgとなるように燃料ポンプ４を作動させる。

ステップＳ１００４では、燃料ポンプ４の作動を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過したと判定した場合には、燃料ポンプ４を停止してステップＳ１００５へ進む（ＹＥＳ）。一方、所定時間が経過していないと判定した場合には、燃料ポンプ４の作動を継続すべく、ステップＳ１００３へ戻る（ＮＯ）。なお、前述のように、所定時間経過後に、実燃圧ＦＰが目標燃圧ＦＰtg又はその近傍値に到達しない場合には、ステップＳ１００９へ進み、主燃料供給系に燃料漏れが発生していると診断してもよい。

ステップＳ１００５では、実燃圧ＦＰの低下速度を演算する。実燃圧ＦＰの低下速度は、実燃圧ＦＰの時間変化に基づいて演算される。例えば、実燃圧ＦＰの低下速度は、燃料ポンプ４が停止してから実燃圧ＦＰが低下して安定するまで、あるいは、燃料ポンプ４が停止していから固定時間が経過するまでの実燃圧ＦＰの変化量又は時間変化率から演算可能である。

ステップＳ１００６では、ステップＳ１００２で設定した診断時間Ｔが経過したか否かを判定する。診断時間Ｔが経過したと判定した場合には、ステップＳ１００７へ進む（ＹＥＳ）。一方、診断時間Ｔが経過していないと判定した場合には、実燃圧ＦＰの低下速度の演算を継続すべく、ステップＳ１００５へ戻る（ＮＯ）。

ステップＳ１００７では、実燃圧ＦＰの低下速度が正常時の実燃圧ＦＰの低下速度（所定速度）以下であるか否かを判定する。
実燃圧ＦＰの低下速度が、正常時の実燃圧ＦＰの低下速度以下である場合には、ステップＳ１００８へ進む（ＹＥＳ）。一方、実燃圧ＦＰの低下速度が、正常時の実燃圧ＦＰの低下速度よりも速い場合には、ステップＳ１００９へ進み（ＮＯ）、主燃料供給系に燃料漏れが発生していると診断して、主燃料漏れ診断を終了する。

ステップＳ１００８では、現在の診断回数が、ステップＳ１００１で複数回設定した診断回数のうちの最終回に到達したか否かを判定する。
現在の診断回数が最終回に到達したと判定した場合にはステップＳ１０１０へ進み（ＹＥＳ）、主燃料供給系に燃料漏れが発生していないと診断して、主燃料漏れ診断を終了する。一方、現在の診断回数が最終回に到達していないと判定した場合にはステップＳ１０１１へ進んで（ＮＯ）、現在の診断回数を更新し、さらに、次回の燃料漏れ診断を行うべく、ステップＳ１００１へ戻る。現在の診断回数は、例えば、初期値を１とするパラメータが、ステップＳ１０１１で現在の診断回数を更新する度に１を加算されつつ、ＲＡＭ等の揮発性メモリに格納されることで特定可能である。なお、主燃料漏れ診断における診断回数を複数回設定していない場合には、本ステップ及びステップＳ１０１１を省略することができる。

このような第１実施形態のＥＣＭ１５によれば、内燃機関１の始動要求が発生した場合に、内燃機関１を始動する前に、燃料ポンプ４を所定時間作動させて加圧燃料を主燃料供給系に圧送してから燃料ポンプ４を停止し、燃料ポンプ４が停止してからの実燃圧ＦＰの低下速度と、予め記憶された正常時の実燃圧ＦＰの低下速度と、を比較することで、主燃料供給系における燃料漏れの有無を診断している。したがって、燃料ポンプ４を作動させない状態での実燃圧ＦＰと正常時の実燃圧ＦＰとを比較しただけでは検出困難な主燃料供給系の微小な破損を検出し易くなるので、内燃機関１の燃料供給系における異常の検出精度を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明を実施するための第２実施形態について詳述する。なお、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付すことでその説明を省略又は簡潔にする。

第２実施形態のＥＣＭ１５は、第１実施形態と同様に、燃料供給系における破損の有無を診断するために、内蔵するＲＯＭ等の不揮発性メモリに格納した燃料供給系診断プログラムをＲＡＭ等の揮発性メモリに読み出して、図２の燃料供給系の診断処理を実行するが、図２のステップＳ１０３による主燃料漏れ診断の内容が第１実施形態と異なる。

ここで、図２のステップＳ１０３による主燃料漏れ診断（第２実施形態）の基本的内容について説明する。

第２実施形態の主燃料漏れ診断では、第１実施形態と同様に、実燃圧ＦＰが、内燃機関１の運転状態にかかわらず強制的に設定される目標燃圧ＦＰtg（ＦＰmin≦ＦＰtg＜ＦＰmax）となるように、燃料ポンプ４を所定時間作動させる。主燃料供給系に破損が発生していない正常時に燃料ポンプ４を作動させると、燃料ポンプ４から圧送された加圧燃料の一部は圧力調整弁６を開弁させて燃料戻し配管１１を介して燃料タンク３へ戻る。ＦＰＣＭ１６から燃料ポンプ４へ出力されるＰＷＭ信号の実際のデューティ（以下「実デューティ」という）Ｄは、燃料タンク３へ戻る燃料の戻り量を補うべく、略一定のデューティに収束する。このデューティを目標燃圧ＦＰtgに対応する目標デューティＤtgというものとする。なお、実デューティＤがフィードバック制御における実際の操作量に相当する。

図１０に示されるように、燃料ポンプ４を所定時間作動させると、主燃料供給系に破損が発生していない正常時の実デューティＤ（図中の太破線）は目標デューティＤtgに近づく。しかし、主燃料供給系に破損が発生している異常時には、燃料ポンプ４から圧送された加圧燃料の一部が、圧力調整弁６を開弁させて燃料戻し配管１１を介して燃料タンク３に戻るだけでなく、破損箇所からも漏出するため、異常時の実ディーティＤ（図中の太実線）は、燃料ポンプ４の吐出量を増大させて燃料の漏出分を補うべく、目標デューティＤtgに対して大きくなる。したがって、燃料ポンプ４を作動させる所定時間中の実デューティＤと目標デューティＤtgとを比較することで、主燃料供給系における燃料漏れの有無を診断することができる。

主燃料漏れ診断における目標デューティＤtgは、実験又はシミュレーション等の結果により目標燃圧ＦＰtgと予め関連付けられて、ＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶されている。また、燃料ポンプ４の作動を開始してから燃料漏れが発生しているか否かの診断が可能になるまで（すなわち実デューティＤと目標デューティＤtgとの差分が演算されるまで）の診断時間Ｔ（＞所定時間）は後述するように適宜設定する。

主燃料漏れ診断により、例えば、実デューティＤと目標デューティＤtgとの差分が所定値よりも大きい場合には、燃料漏れが発生していると診断できる一方、実デューティＤと目標デューティＤtgとの差分が所定値以下である場合には、主燃料供給系に燃料漏れが発生していないと診断できる。

図１１は、図２のステップＳ１０３による主燃料供給系における主燃料漏れ診断（第２実施形態）の具体例を示すサブルーチンである。

ステップＳ２００１は、第１実施形態におけるステップＳ１００１と同様にして、主燃料漏れ診断において燃料ポンプ４を作動させる際の目標燃圧ＦＰtgを設定するが、この目標燃圧ＦＰtgに基づいて、ＲＯＭ等の不揮発性メモリに目標燃圧ＦＰtgと関連付けられて記憶された目標デューティＤtgを参照して、目標デューティＤtgを設定する。

ステップＳ２００１において、図１０に示すように、燃料漏れの有無を診断する診断回数を１回として、診断前に燃料ポンプ４を所定時間作動させる際の目標燃圧ＦＰtgを１つ設定（したがって目標デューティＤtgを１つ設定）することができる。

あるいは、ステップ２００１において、主燃料漏れ診断において燃料漏れの有無を診断する診断回数を複数回設定して、各回において診断前に燃料ポンプ４を所定時間作動させるときの目標燃圧ＦＰtgを、診断回数を重ねるに従って、段階的に昇圧するように設定することもできる。したがって、目標デューティＤtgを、診断回数を重ねるに従って段階的に増大するように設定することもできる。これにより第１実施形態のステップＳ１００１と同様に、燃料漏れ診断における燃料漏出を低減することを可能にしている。

主燃料漏れ診断における診断回数を複数回設定する場合の目標デューティＤtgの設定パターンとして、図１１に示すように、例えば、診断回数を重ねるに従って増大させる目標デューティＤtgのデューティ増大量ΔＤtgを等しくする設定パターン１、診断回数を重ねるに従って増大させる目標デューティＤtgのデューティ増大量ΔＤtgが段階的に増大する設定パターン２、診断回数を重ねるに従って増大させる目標デューティＤtgのデューティ増大量ΔＤtgが段階的に減少する設定パターン３がある。

ステップＳ２００２では、第１実施形態のステップＳ１００２と同様にして、燃料ポンプ４の作動を開始してから燃料漏れが発生しているか否かの診断が可能になるまでの診断時間Ｔを設定する。
診断時間Ｔは、その時間内に、実デューティＤと目標デューティＤtgとの差分を演算できるように設定され、燃料ポンプ４の作動時間を規定する所定時間は、設定された診断時間Ｔと連動して変化する。すなわち、診断時間Ｔが長くなれば所定時間も長くなり、診断時間Ｔが短くなれば所定時間も短くなる。所定時間が経過してから診断時間Ｔが経過するまでの時間は、固定時間であるか、又は診断時間Ｔに比例して変化する時間として設定してもよい。

診断時間Ｔは、主燃料漏れ診断における診断回数を複数回設定する場合には、各回の診断で診断時間Ｔを共通にすることができる（図１１の設定パターンＡ参照）。あるいは、診断時間Ｔは、主燃料漏れ診断における診断回数を複数回設定する場合には、診断回数を重ねるに従って（すなわち目標デューティＤtgの増大に従って）、段階的に短くして設定することもできる（図１１の設定パターンＢ参照）。これにより、第１実施形態のステップＳ１００２と同様に、燃料漏れ診断における燃料漏出を抑制するとともに、全診断時間の短縮を図っている。

ステップＳ２００３では、第１実施形態のステップＳ１００３と同様にして、実燃圧ＦＰが目標燃圧ＦＰtgとなるように燃料ポンプ４を作動させる。ＥＣＭ１５のＲＡＭ等の揮発性メモリには、燃料ポンプ４を作動させている所定時間内に、燃料ポンプ４に出力されるＰＷＭ信号の実デューティＤが、遂次又は所定のタイミングでデータとして書き込まれる。

ステップＳ２００４では、第１実施形態のステップＳ１００４と同様にして、燃料ポンプ４の作動を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過したと判定した場合には、燃料ポンプ４を停止してステップＳ２００５へ進む（ＹＥＳ）。一方、所定時間が経過していないと判定した場合には、燃料ポンプ４の作動を継続すべく、ステップＳ２００３へ戻る（ＮＯ）。

ステップＳ２００５では、目標デューティＤtgと実デューティＤとの差分を演算する。例えば、Ｓ２００１で設定した目標デューティＤtgと、ステップＳ２００３において所定時間中にＲＡＭ等の揮発性メモリに記憶した各実デューティＤと、の差分を逐次演算して記憶することができる。

ステップＳ２００６では、第１実施形態のステップＳ１００６と同様にして、ステップＳ２００２で設定した診断時間Ｔが経過したか否かを判定する。診断時間Ｔが経過したと判定した場合には、ステップＳ２００７へ進む（ＹＥＳ）。一方、診断時間Ｔが経過していないと判定した場合には、目標デューティＤtgと実デューティＤとの差分をさらに演算すべく、ステップＳ２００５へ戻る（ＮＯ）。

ステップＳ２００７では、目標デューティＤtgと実デューティＤとの差分が所定値以下であるか否かを判定する、すなわち当該差分についての大小判定を行う。所定値は、製造公差や周囲環境による燃料ポンプ４の吐出量のばらつき等を考慮した値である。本ステップの判定に用いる目標デューティＤtgと実デューティＤとの差分は、ステップＳ２００５で演算された複数の差分を平均化してもよい。あるいは、ステップＳ２００５で演算された各差分と所定値との大小判定を逐次行い、各差分が所定値以下になった回数に基づいて、目標デューティＤtgと実デューティＤとの差分が所定値以下になったか否かを判定してもよい。

ステップＳ２００７により、目標デューティＤtgと実デューティＤとの差分が所定値以下である判定した場合には、ステップＳ２００８へ進む（ＹＥＳ）。一方、目標デューティＤtgと実デューティＤとの差分が所定値よりも大きいと判定した場合には、ステップＳ２００９へ進み（ＮＯ）、主燃料供給系に燃料漏れが発生していると診断して、主燃料漏れ診断を終了する。

ステップＳ２００８では、第１実施形態のステップＳ１００８と同様にして、現在の診断回数が、ステップＳ２００１で複数回設定した診断回数のうちの最終回に到達したか否かを判定する。

ステップＳ２００８により、現在の診断回数が最終回に到達したと判定した場合にはステップＳ２０１０へ進み（ＹＥＳ）、主燃料供給系に燃料漏れが発生していないと診断して、主燃料漏れ診断を終了する。一方、現在の診断回数が最終回に到達していないと判定した場合にはステップＳ２０１１へ進んで（ＮＯ）、現在の診断回数を更新し、さらに、次回の燃料漏れ診断を行うべく、ステップＳ２００１へ戻る。なお、主燃料漏れ診断における診断回数を複数回設定していない場合には、本ステップ及びステップＳ２０１１を省略することができる。

このような第２実施形態のＥＣＭ１５によれば、内燃機関１の始動要求が発生した場合に、内燃機関１を始動する前に、実燃圧ＦＰが目標燃圧ＦＰtgとなるように燃料ポンプ４を所定時間作動させて、所定時間中にＦＰＣＭ１６から燃料ポンプ４へ出力されるＰＷＭ信号の実デューティＤと、目標燃圧ＦＰtgに対応する目標デューティＤtgと、を比較することで主燃料供給系における燃料漏れの有無を診断している。したがって、第１実施形態と同様に、燃料ポンプ４を作動させない状態での実燃圧ＦＰと正常時の実燃圧ＦＰとを比較しただけでは検出困難な主燃料供給系の微小な破損を検出し易くなるので、内燃機関１の燃料供給系における異常の検出精度を向上させることができる。

また、第１実施形態では燃料ポンプ４を所定時間作動して停止した後に実燃圧ＦＰの時間変化を検出する必要があるのに対し、第２実施形態では燃料ポンプ４を作動させる所定時間中に実デューティＤを検出しているので、第１実施形態と比較すると診断時間の短縮が期待できる。

以上、本発明者によってなされた発明を第１実施形態及び第２実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

図１２に示すように、第１実施形態及び第２実施形態において、図２のステップＳ１０２を実行した後に、ステップＳ１０２ａとして実燃圧ＦＰが所定圧力以上であるか否かを判定することができる。所定圧力は、主燃料供給系に比較的大きな破損が発生していると推定可能な実燃圧ＦＰの上限値である。ステップＳ１０２ａにより、実燃圧ＦＰが所定圧力以上であると判定した場合には、主燃料供給系において比較的小さい微小な破損が発生しているか否かを診断すべく、ステップＳ１０３の燃料漏れ診断へ進み（ＹＥＳ）、一方、実燃圧ＦＰが所定圧力未満であると判定した場合には、主燃料供給系に破損が発生していると診断して、ステップＳ１０５へ進み（ＮＯ）、内燃機関１の始動要求をキャンセルして、内燃機関１の始動を制限する。これにより、主燃料供給系に比較的大きい破損があればステップＳ１０２ａで検出し、ステップＳ１０２ａで検出できない比較的小さい微小な破損があれば、ステップＳ１０３で検出可能となる。したがって、主燃料供給系に比較的大きな破損がある場合には、ステップＳ１０３の燃料漏れ診断を実施して燃料ポンプ４を作動させる可能性が低下するので、破損箇所からの燃料の漏出を低減することができる。

ＥＣＭ１５の機能及びＦＰＣＭ１６の機能は、ＥＣＭ１５とＦＰＣＭ１６とを統合した１つの制御装置で実現されてもよい。したがって、ＥＣＭ１５及びＦＰＣＭ１６が一体となって内燃機関１の燃料供給系診断装置を構成していてもよい。
あるいは、ＦＰＣＭ１６単体で内燃機関１の燃料供給系診断装置を構成してもよい。この場合、ＦＰＣＭ１６は、燃料漏れ診断における目標燃圧ＦＰtg及び診断時間Ｔ等の設定パラメータをＲＯＭ等の不揮発メモリに格納するとともに、実燃圧ＦＰ及び燃料液位ＦＬに対応する信号をＥＣＭ１５から受信して、燃料供給系の診断処理を実行する。

第２実施形態のステップＳ１００２において、燃料漏れ診断の診断回数を複数回設定する場合に、診断回数を重ねるに従って、診断時間Ｔを段階的に短くして設定するものとして説明したが、これに代えて、燃料ポンプ４の作動時間を規定する所定時間を段階的に短く設定してもよい。このように設定したとき、ステップＳ２００５における目標デューティＤtgと実デューティＤとの差分を所定時間内に演算して、所定時間の経過後、ステップＳ２００７へ進んで当該差分の大小判定を行うこともできる。

１内燃機関
２燃料噴射弁
３燃料タンク
４燃料ポンプ
６圧力調整弁
１０燃料供給配管
１１燃料戻し配管
１５ＥＣＭ
１６ＦＰＣＭ
１７燃圧センサ
ＦＰ実燃圧
ＦＰtg 目標燃圧
ＦＬ燃料液位
ＦＬlim 所定液位
Ｔ診断時間
Ｄ実デューティ
Ｄtg 目標デューティ

Claims

内燃機関の燃料噴射弁に対して燃料タンクの燃料を燃料ポンプによって供給する燃料供給系に異常があるか否かを診断する、内燃機関の燃料供給系診断装置であって、
前記内燃機関を始動する前に、前記燃料ポンプを所定時間作動させて停止し、前記燃料ポンプを停止してからの実際の燃料圧力の低下速度に基づいて、前記燃料供給系における異常の有無を複数回診断し、前記燃料供給系に異常があると診断した場合には前記内燃機関の始動を制限し、
各回の診断において前記燃料ポンプを前記所定時間作動させたときの前記実際の燃料圧力が診断回数を重ねるに従って段階的に昇圧するように、前記燃料ポンプを作動させる、内燃機関の燃料供給系診断装置。
各回の診断において前記燃料ポンプを前記所定時間作動させたときの前記実際の燃料圧力が目標燃料圧力となるように前記燃料ポンプを作動させ、
前記目標燃料圧力は、診断回数を重ねるに従って、段階的に昇圧して設定される、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給系診断装置。
前記目標燃料圧力が段階的に上昇するときの圧力上昇量は、前記診断回数を重ねるに従って増大する、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給系診断装置。
前記目標燃料圧力が段階的に上昇するときの圧力上昇量は、前記診断回数を重ねるに従って減少する、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給系診断装置。
前記燃料タンクの燃料液位が所定液位以下である場合には、前記燃料ポンプを前記所定時間作動させずに、前記内燃機関の始動を制限する、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給系診断装置。