JP7192529B2 - 燃料噴射システムの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射システムの制御装置に関する。

特許文献１には、燃料容器内の燃料を加圧して吐出する低圧ポンプと、低圧ポンプにより加圧された燃料を高圧化して吐出する高圧ポンプと、高圧ポンプにより吐出される高圧燃料を蓄える蓄圧容器である燃料レールと、を備える燃料噴射システムが開示されている。燃料噴射システムでは、高圧ポンプよりも下流側の高圧部の圧力が所定の開弁圧より高くなる異常状態では、リリーフ弁が開弁することにより蓄圧容器が減圧される。

特開２０１５－５５２３０号公報

燃料噴射システムには、リリーフ弁が開弁することにより、高圧部の燃料を低圧ポンプよりも下流側の低圧部に戻す戻り配管を備えるものがある。このような戻り配管を備える燃料噴射システムでは、リリーフ弁の開弁時において、高圧部の高圧燃料が一気に低圧部に流れ込むことにより、スパイク状に変化するスパイク燃圧が低圧部に生じる。このスパイク燃圧は、ピーク値が低圧部で想定される圧力よりも大きな値となる場合があり、低圧部の劣化を促進させることが懸念される。

本発明は上記課題に鑑みたものであり、リリーフ弁の開弁に伴い低圧部に生じるスパイク燃圧を低減することができる燃料噴射システムの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る制御装置は、燃料容器内の燃料を加圧して吐出する低圧ポンプと、前記低圧ポンプから吐出された燃料を高圧化して吐出する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから吐出された高圧燃料を蓄える蓄圧容器と、前記蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記高圧ポンプよりも下流側の高圧部に設けられ、当該高圧部に高圧異常が生じることに伴い開弁するリリーフ弁と、前記リリーフ弁が開弁することにより、前記高圧部の前記高圧燃料を前記低圧ポンプよりも下流側の低圧部に戻す戻り配管と、を備える燃料噴射システムに適用され、前記蓄圧容器内の圧力を所定の圧力範囲に制御する。制御装置は、前記高圧部の圧力が、前記圧力範囲よりも高くかつ前記リリーフ弁を開弁させる開弁圧よりも低い所定の判定圧まで上昇したか否かを判定する燃圧判定部と、前記高圧部の圧力が前記判定圧まで上昇したと判定された場合に、前記低圧ポンプによる燃料吐出制限を実施する制限部と、を備える。

リリーフ弁の開弁に伴い高圧燃料が高圧部側から低圧部側に流入する際には、低圧部においてスパイク状に圧力が変化するスパイク燃圧が生じる。この場合、スパイク燃圧は、低圧ポンプから高圧ポンプへの燃料の供給圧及び供給量に依存すると考えられ、下記式で定義できる。
スパイク燃圧＝Ｐｆ＋（Ｋ・ΔＶｌｐ＋Ｋ・ΔＶｒｅｌ－Ｋ・ΔＶｈｐ）／Ｖｉｎ－Ｆｐｄ
Ｐｆは高圧ポンプへ供給される燃料の供給圧、Ｋは体積弾性係数、ΔＶｌｐは高圧ポンプへ供給される燃料の供給量、ΔＶｒｅｌはリリーフ弁の開弁に伴い低圧部に戻る燃料量であるリリーフ燃料量、ΔＶｈｐは高圧ポンプの燃料の吸入量、Ｖｉｎは低圧部の容積、Ｆｐｄは内蔵パルゼーションダンパーの減衰量である。上記構成によれば、高圧部の圧力が、蓄圧容器で想定される圧力範囲よりも高く、かつリリーフ弁を開弁させる所定の開弁圧よりも低い所定の判定圧まで上昇したと判定された場合に、低圧ポンプに対する燃料吐出制限が実施される。これにより、高圧部側の圧力上昇に伴いリリーフ弁が開弁する可能性が高まる場合において、低圧部での圧力が低減される。これにより、リリーフ弁の開弁が生じたとしてもスパイク燃圧が低減され、ひいては、低圧部の劣化を抑制することができる。

燃料供給システムの構成図。 デリバリパイプ内の圧力変化を説明するタイミングチャート。 燃料吐出制限を説明するフローチャート。 高圧異常時のＥＣＵの動作を説明するタイミングチャート。 第2実施形態に係る燃料吐出制限を説明するフローチャート。 高圧異常時のＥＣＵの動作を説明するタイミングチャート。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係る燃料噴射システムについて、図面を参照しつつ説明する。図１に示す燃料噴射システム１０は、車両に搭載されており、内燃機関としてのエンジン１００の気筒内に燃料を噴射する。

エンジン１００のシリンダブロック１１０の各気筒には、出力軸としてのクランク軸１２に連結されたピストンが収容されている。また、各気筒は、吸気ポートを通じて流入空気が流れる吸気配管に接続されており、排気ポートを通じて排気ガスが排気される排気配管に接続されている。

本実施形態では、エンジン１００は、燃料が気筒内に直接噴射される筒内噴射型（直噴型）であり、燃料噴射弁としてのインジェクタ６２が気筒毎に設けられている、また、エンジン１００のシリンダヘッドには、気筒ごとに点火プラグが取り付けられており、点火プラグの火花放電によって筒内の混合気に着火される。

クランク軸１２の外周側には、クランク軸１２が所定クランク角で回転するごとにパルス状のクランク角信号を出力する回転角センサ１３が取り付けられている。回転角センサ１３からのクランク角信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度Ｎｅが検出される。

燃料噴射システム１０は、インジェクタ６２に加えて、燃料容器１８と、低圧ポンプ２０と、高圧ポンプ３０と、蓄圧容器であるデリバリパイプ６０とを備えている。

低圧ポンプ２０は、燃料容器１８の内部に設けられており、燃料容器１８内の燃料を吸入し、加圧した後に吐出する。本実施形態では、低圧ポンプ２０は高圧ポンプ３０への燃料のフィード圧Ｐｆ（供給圧）を可変とする可変フィード型のポンプである。具体的には、低圧ポンプ２０は、電動モータによりポンプケーシング内の羽根車を回転駆動することで作動する電動型のポンプである。低圧ポンプ２０は、フィード圧Ｐｆの目標値であるフィード圧目標値Ｆ＊に応じて、羽車の回転速度を変化させることにより、吐出が調整される。例えば、フィード圧目標値Ｆ＊は、３００～５００ｋＰａの範囲で可変設定される。

低圧ポンプ２０の出口は低圧側配管２２を通じて、高圧ポンプ３０に連通している。高圧ポンプ３０は、低圧側配管２２から供給される燃料を高圧化して、高圧側配管４４に吐出する。高圧ポンプ３０のシリンダボディ３２には、低圧室４０及び加圧室４２が形成されている。低圧室４０は、低圧側配管２２に連通しており、低圧側配管２２を通じて供給される燃料を蓄える。低圧室４０と加圧室４２とが連通する通路には調量弁３６が設けられている。調量弁３６は、低圧室４０から加圧室４２へ供給される燃料量を制御する。

加圧室４２には、往復動作により加圧室４２内の圧力を変化させるプランジャ３４が設けられている。プランジャ３４における加圧室４２側の端と反対側の端は、カム１４に連結されている。カム１４はエンジン１００のクランク軸１２に連結されている。カム１４がクランク軸１２の回転に伴って回転することにより、プランジャ３４は上死点と下死点との間で往復動する。また、エンジン回転速度Ｎｅが速くなるほど、プランジャ３４が往復動する速度が速くなる。

加圧室４２には、加圧室４２内で加圧された燃料を吐出する吐出弁３８が設けられている。吐出弁３８の吐出口は、デリバリパイプ６０に繋がる高圧側配管４４に連通している。吐出弁３８は、加圧室４２から高圧側配管４４へ燃料を流通させる逆止弁であり、加圧室４２内の燃圧が所定の吐出圧以上になると開弁状態となる。

調量弁３６が開弁状態となり、かつプランジャ３４が上死点から下死点に向かって下降することにより、低圧室４０内の燃料が加圧室４２へ吸入される。調量弁３６が開弁状態であり、プランジャ３４が下死点から上死点に向かって上昇することにより、加圧室４２内の燃料が調量弁３６を介して低圧室４０へ戻される。そして、調量弁３６が閉弁状態となり、プランジャ３４の上昇が継続することで、加圧室４２内の燃料が加圧される。加圧室４２の圧力が吐出圧以上となることにより、吐出弁３８から燃料が吐出される。

高圧側配管４４と連通するデリバリパイプ６０は、高圧ポンプ３０により吐出された燃料を高圧状態で蓄える。デリバリパイプ６０は、インジェクタ６２に連通している。

高圧側配管４４には、リリーフ弁８０が設けられている。リリーフ弁８０は、所定の開弁圧まで圧力が上昇することで開弁し、その開弁状態で開弁圧よりも低圧側の所定の閉弁圧まで圧力が低下することで閉弁する。リリーフ弁８０の入口側は高圧側配管４４と連通し、出口側は戻り配管４５を通じて低圧室４０と連通している。リリーフ弁８０が開弁状態となることで、高圧側配管４４内の燃料がリリーフ弁８０を通じて低圧室４０へ戻り、高圧側配管４４及びデリバリパイプ６０の圧力上昇が防止される。リリーフ弁８０を開弁状態にする開弁圧は、例えば、デリバリパイプ６０が劣化する前の耐圧よりも低くなるよう定められている。

本実施形態では、低圧室４０や低圧側配管２２が、リリーフ弁８０の開弁に伴い戻り配管４５を通じて燃料が戻る低圧部に相当する。なお、戻り配管４５は、低圧側配管２２に燃料を戻すものであってもよい。また、高圧側配管４４が高圧部に相当する。

デリバリパイプ６０には、デリバリパイプ６０内の圧力であるレール圧Ｐｒを検出するレール圧センサ８２が設けられている。低圧側配管２２には、高圧ポンプ３０に供給される燃料の圧力であるフィード圧Ｐｆを検出するフィード圧センサ８３が設けられている。燃料容器１８の内部には、燃料温度Ｔｆを検出する燃料温度センサ８４が設けられている。

燃料噴射システム１０は、ＥＣＵ９０を備えている。ＥＣＵ９０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。各センサ８２～８４の検出値はＥＣＵ９０に入力される。

ＥＣＵ９０は、フィード圧目標値Ｆ＊に応じて、低圧ポンプ２０の燃料吐出を調整する。例えば、ＥＣＵ９０は、フィード圧センサ８３により検出されたフィード圧Ｐｆと、フィード圧目標値Ｆ＊との偏差に基づいて、低圧ポンプ２０の燃料吐出をフィードバック制御する。なお、ＥＣＵ９０は、フィード圧をオープン制御してもよい。また、ＥＣＵ９０は、レール圧Ｐｒの目標値であるレール圧目標値Ｒ＊とレール圧センサ８２により検出されたレール圧Ｐｒとの偏差に基づいて、高圧ポンプ３０の吐出量をフィードバック制御する。これにより、レール圧Ｐｒは所定の圧力範囲内で適宜制御される。

図２は、燃料噴射システム１０において高圧部側に高圧異常が生じている場合のレール圧Ｐｒの推移を示している。図２において、時刻ｔ１以前では、高圧ポンプ３０が故障しておらず、デリバリパイプ６０の燃圧がレール圧目標値Ｒ＊に制御されるように高圧ポンプ３０の吐出量が調整されている。その後の時刻ｔ２の直前において高圧ポンプ３０が故障することで、高圧ポンプ３０が最大吐出量で吐出を行うフル吐出異常となり、レール圧Ｐｒが上昇している。時刻ｔ３において、レール圧Ｐｒがリリーフ弁８０の開弁圧ＴＨ１に到達し、リリーフ弁８０が開弁状態となっている。リリーフ弁８０の開弁に伴い高圧側配管４４の燃料が戻り配管４５を通じて低圧室４０に戻り、時刻ｔ３以後では、レール圧Ｐｒが低下している。

リリーフ弁８０の開弁に伴い高圧燃料が高圧側配管４４から戻り配管４５を通じて低圧室４０に流入する際には、低圧部側においてスパイク状に圧力変化するスパイク燃圧が生じる。スパイク燃圧は、高圧ポンプ３０への燃料の供給圧及び供給量に依存すると考えられ、以下の式（１）にて定義できる。
スパイク燃圧＝Ｐｆ＋（Ｋ・ΔＶｌｐ＋Ｋ・ΔＶｒｅｌ－Ｋ・ΔＶｈｐ）／Ｖｉｎ－Ｆｐｄ … （１）
Ｐｆはフィード圧、Ｋは体積弾性係数、ΔＶｌｐは高圧ポンプ３０へ供給される燃料の供給量、ΔＶｒｅｌはリリーフ弁８０の開弁に伴い低圧部側に戻る燃料量であるリリーフ燃料量、ΔＶｈｐは高圧ポンプ３０の燃料の吸入量、Ｖｉｎは低圧室４０及び低圧側配管２２の容積、Ｆｐｄは内蔵パルゼーションダンパーの減衰量である。

上記式（１）において、低圧ポンプ２０の吐出を制限することにより、フィード圧Ｐｆ及び供給量ΔＶｌｐの各項が小さくなり、スパイク燃圧を低減することができる。ここで、レール圧ＰｒがＥＣＵ９０により制御されている圧力範囲よりも高い圧力である場合に、ポンプ異常等に起因してレール圧Ｐｒがリリーフ弁８０の開弁圧ＴＨ１まで上昇することが予測される。そこで、ＥＣＵ９０は、レール圧Ｐｒが、デリバリパイプ６０で想定される圧力範囲よりも高く、かつ開弁圧ＴＨ１よりも低い所定の判定圧ＴＨ２まで上昇したと判定した場合に、低圧ポンプ２０に対して燃料吐出制限を実施する。本実施形態では、ＥＣＵ９０が燃圧判定部に相当する。

本実施形態では、ＥＣＵ９０は、燃料吐出制限として、低圧ポンプ２０におけるフィード圧目標値Ｆ＊を、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２まで上昇していない場合よりも低下させる。これにより、フィード圧Ｐｆが低下し、スパイク燃圧の上昇が抑制される。本実施形態では、ＥＣＵ９０が制限部に相当する。

ＥＣＵ９０は、燃料の飽和蒸気圧と、高圧ポンプ３０における燃料の吸入限界圧力の下限値とのうち、いずれか高い方をフィード圧目標値Ｆ＊に設定する。飽和蒸気圧は、燃料において、気泡が生じるおそれがある圧力である。吸入限界圧力は、高圧ポンプ３０において、低圧側配管２２の燃料を吸入することができるフィード圧Ｐｆである。なお、燃料温度Ｔｆが高いほど、燃料の飽和蒸気圧が高くなるため、ＥＣＵ９０は、燃料温度Ｔｆに基づいて燃料の飽和蒸気圧を算出してもよい。

スパイク燃圧の発生が終了した後は、低圧ポンプ２０の燃料吐出制限を継続する必要がない。ＥＣＵ９０は、燃料吐出制限を実施した後にリリーフ弁８０が開弁したか否かを判定し、リリーフ弁８０が開弁したと判定した場合は、低圧ポンプ２０に対する燃料吐出制限を解除する。リリーフ弁８０の開弁に伴い、レール圧Ｐｒは低下する。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ９０は、レール圧Ｐｒが、リリーフ弁８０の開弁に伴い想定される所定の解除判定圧ＴＨ３まで低下したと判定した場合に、燃料吐出制限を解除する。

高圧ポンプ３０のフル吐出状態において、エンジン回転速度Ｎｅが大きいほど、単位時間当たりの高圧ポンプ３０の吐出回数が増えるため、高圧ポンプ３０からの単位時間当たりの吐出量が増加する。その結果、リリーフ弁８０の開弁後において、レール圧Ｐｒが高い値に収束する。また、燃料温度Ｔｆに応じて、燃料の体積弾性係数が変化するため、リリーフ弁８０の開弁後におけるレール圧Ｐｒの低下速度や、収束時の圧力が変化する。本実施形態では、ＥＣＵ９０は、エンジン回転速度Ｎｅや、燃料温度Ｔｆに基づいて、解除判定圧ＴＨ３を算出する。ＥＣＵ９０が開弁判定部に相当する。

リリーフ弁８０の開弁に寄与する圧力は、その構成上、高圧側配管４４内の圧力となる。高圧側配管４４は、デリバリパイプ６０よりも内径及び容積が小さいため、レール圧Ｐｒよりも圧力脈動が大きくなる。また、エンジン回転速度Ｎｅが大きいほど、高圧側配管４４の圧力脈動は大きくなり、エンジン回転速度Ｎｅが小さい場合は、圧力脈動の最大値はレール圧Ｐｒよりも１～２ＭＰａ大きくなる程度だが、エンジン回転速度Ｎｅが大きい場合は、圧力脈動の最大値はレール圧Ｐｒよりも１０～１５ＭＰａ程度大きくなる。そのため、エンジン回転速度Ｎｅが高回転側である場合、リリーフ弁８０の開弁時におけるレール圧Ｐｒは、リリーフ弁８０の開弁圧ＴＨ１よりも１０～１５ＭＰａ程度低くなる。その結果、レール圧Ｐｒと低圧側圧力（フィード圧に相当）との差圧が小さくなるため、リリーフ弁８０の開弁に伴う燃料の戻り量が小さくなり、スパイク燃圧のピーク値は、エンジン回転速度Ｎｅが低回転側である場合よりも小さくなる。スパイク燃圧のピーク値が低圧部側の劣化を憂慮するほどの値でなければ、低圧ポンプ２０の燃料吐出を制限する必要がない。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ９０は、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２よりも大きい場合において、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度である速度判定値ＴＨ４よりも小さいことを条件に、低圧ポンプ２０による燃料吐出を制限する。

次に、図３によりスパイク燃圧を低減するための燃料吐出制限を説明する。図３に示す処理、ＥＣＵ９０により所定の制御周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、現在のレール圧Ｐｒ、エンジン回転速度Ｎｅ及び燃料温度Ｔｆを取得する。

ステップＳ１１では、制限実施フラグＧがオフであるか否かを判定する。制限実施フラグは、低圧ポンプ２０に対する燃料吐出制限を実施している場合にオンとなり、燃料吐出制限を実施していない場合にオフとなる。制限実施フラグＧがオフである場合、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、ステップＳ１０で取得した現在のエンジン回転速度Ｎｅが速度判定値ＴＨ４よりも小さいか否かを判定する。エンジン回転速度Ｎｅが速度判定値ＴＨ４以上であると判定すると、スパイク燃圧を低減させる必要がないため、図３の処理を一旦終了する。

エンジン回転速度Ｎｅが速度判定値ＴＨ４よりも小さいと判定した場合、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、ステップＳ１０で取得したレール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２よりも大きいか否かを判定する。レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２以下であると判定すると、その後に、レール圧Ｐｒが開弁圧ＴＨ１まで上昇する可能性が低いため、図３の処理を一旦終了する。

ステップＳ１３において、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２よりも大きいと判定すると、ステップＳ１４に進み、フィード圧目標値Ｆ＊を高圧ポンプ３０の吸入限界圧力の下限値、又は燃料の飽和蒸気圧のいずれか高い方に変更する。燃料の飽和蒸気圧はステップＳ１０で取得した燃料温度Ｔｆにより算出する。これにより、低圧ポンプ２０の燃料吐出に制限が設けられる。

ステップＳ１５では、制限実施フラグＧをオンする。そして、図３の処理を一旦終了する。

その後の制御周期において、ステップＳ１１で制限実施フラグＧがオンしていると判定すると、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、燃料吐出制限の継続時間を計時する制限継続カウンタＣＴを増加させる。

ステップＳ１７では、レール圧Ｐｒがリリーフ弁８０の開弁に伴う所定の解除判定圧ＴＨ３よりも低い値であるか否かを判定する。レール圧Ｐｒが解除判定圧ＴＨ３以上であれば、スパイク燃圧が発生していないため、ステップＳ１８に進む。

低圧ポンプ２０に対してフィード圧目標値Ｆ＊を低下させたことにより、レール圧Ｐｒが開弁圧ＴＨ１まで上昇せず、リリーフ弁８０が開弁しない場合がある。本実施形態では、燃料吐出制限が実施された後に、リリーフ弁８０が開弁したと判定した場合、又は解除時間ＴＨ５が経過した場合のいずれか早い方で、燃料吐出制限を解除する。

ステップＳ１８では、制限継続カウンタＣＴが解除時間ＴＨ５を経過したか否かを判定する。解除時間ＴＨ５は、リリーフ弁８０が開弁し、スパイク燃圧が発生し終える想定時間よりも長い時間に定められている。ステップＳ１８を否定判定すると、図３の処理を一旦終了する。

その後の制御周期において、ステップＳ１７でリリーフ弁８０が開弁したと判定された場合、又はステップＳ１８で制限継続カウンタＣＴが解除時間ＴＨ５を経過した場合に、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、ステップＳ１４で変更したフィード圧目標値Ｆ＊を元の値まで復帰させる。これにより、低圧ポンプ２０に対する燃料吐出制限が解除される。

ステップＳ２０では、制限実施フラグＧをオフし、かつ制限継続カウンタＣＴをゼロに初期化する。そして、図３の処理を一旦終了する。

次に、高圧異常時のＥＣＵ９０の動作を説明する。図４（ａ）はレール圧Ｐｒの推移を示し、図４（ｂ）はフィード圧目標値Ｆ＊及びフィード圧Ｐｆの推移を示す。図４（ｃ）は制限継続カウンタＣＴの推移を示す。

時刻ｔ１１以前では、高圧ポンプ３０が故障しておらず、デリバリパイプ６０のレール圧Ｐｒがレール圧目標値Ｒ＊に制御されるように高圧ポンプ３０の燃料吐出が調整されている。その後の時刻ｔ１１の直前において高圧ポンプ３０が故障することで、高圧ポンプ３０が最大吐出量で吐出を行うフル吐出異常となっている。高圧ポンプ３０からの１回の吐出量が、インジェクタ６２の１回の噴射量を上回っており、高圧ポンプ３０による吐出毎にレール圧Ｐｒが上昇している。

時刻ｔ１２において、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２よりも大きくなることにより、低圧ポンプ２０のフィード圧目標値Ｆ＊が低下側に変更される。フィード圧Ｐｆが変更後のフィード圧目標値Ｆ＊に制御されるように、低圧ポンプ２０の燃料吐出が制限される。なお、時刻ｔ１２において、制限継続カウンタＣＴの増加が開始されている。

時刻ｔ１３において、レール圧Ｐｒが開弁圧ＴＨ１まで到達し、リリーフ弁８０が閉弁状態から開弁状態になる。リリーフ弁８０の開弁に伴い、高圧側配管４４の燃料が戻り配管４５を通じて低圧室４０に戻るため、フィード圧Ｐｆがスパイク状に変化するスパイク燃圧が発生している。図４（ｂ）では、比較例としてフィード圧目標値Ｆ＊を変更しない場合のフィード圧Ｐｆを一点鎖線で示している。フィード圧目標値Ｆ＊を低下側に変更しない場合、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３の期間において、フィード圧Ｐｆはフィード圧目標値Ｆ＊を変更した場合よりも高い値で推移している。

本実施形態では、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２よりも大きくなってからリリーフ弁８０が開弁するまでの期間において、フィード圧Ｐｆが低下される。そのため、リリーフ弁８０の開弁後において、スパイク燃圧のピーク値が、フィード圧Ｐｆを低下させない場合よりも低減されている。

その後の時刻ｔ１４において、制限継続カウンタＣＴが解除時間ＴＨ５を経過するより前に、レール圧Ｐｒが解除判定圧ＴＨ３まで低下している。これにより、低圧ポンプ２０に対する燃料吐出制限が解除され、フィード圧目標値Ｆ＊が復帰し、フィード圧Ｐｆがフィード圧目標値Ｆ＊まで上昇している。

以上説明した本実施形態では、以下の効果を奏することができる。

・ＥＣＵ９０は、レール圧Ｐｒが、デリバリパイプ６０で想定される圧力範囲よりも高く、かつ開弁圧ＴＨ１よりも低い判定圧ＴＨ２まで上昇したと判定した場合に、低圧ポンプ２０のフィード圧目標値Ｆ＊を低下させる。これにより、リリーフ弁８０の閉弁時における圧力上昇に伴い、リリーフ弁８０が開弁する可能性が高まる場合において、低圧部側の圧力を低減させることができる。その後にリリーフ弁８０の開弁が生じたとしてもスパイク燃圧が低減されるため、低圧部の劣化を抑制することができる。

・ＥＣＵ９０は、リリーフ弁８０が開弁したと判定した場合に、燃料吐出制限を解除する。そのため、リリーフ弁８０の開弁に伴いスパイク燃圧が発生した後も燃料吐出制限が継続されるのが防止される。これにより、低圧部の圧力の過剰な低下を防止することができるため、高圧ポンプ３０の吐出不良や、燃料の圧力が飽和蒸気圧まで低下することに伴う燃料不良を防止することができる。

・ＥＣＵ９０は、燃料吐出制限を実施した後に、リリーフ弁８０が開弁したと判定された場合、又は所定の解除時間ＴＨ５が経過した場合のいずれか早い方で、燃料吐出制限を解除する。これにより、リリーフ弁８０が開弁していない場合にも、フィード圧Ｐｆが過剰に低下するのを防止することができる。

・ＥＣＵ９０は、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２まで上昇したと判定された場合に、エンジン回転速度Ｎｅが速度判定値ＴＨ４よりも小さいことを条件に、低圧ポンプ２０に対する燃料吐出制限を実施する。これにより、スパイク燃圧のピーク値が大きくなりにくい場合において、フィード圧Ｐｆが過剰に低下することを抑制することができる。

（第１実施形態の変形例）
・低圧ポンプ２０に対する燃料吐出制限として、低圧ポンプ２０の燃料吐出を停止させるものであってもよい。この場合、図３のステップＳ１４において、フィード圧目標値Ｆ＊を低下させることに代えて、低圧ポンプ２０の燃料吐出を停止させればよい。例えば、低圧ポンプ２０に電力を供給しないことにより、低圧ポンプ２０の燃料吐出を停止させる。また、ステップＳ１７又はステップＳ１８を肯定判定した場合に、ステップＳ１９に進み、低圧ポンプ２０の燃料吐出を再開させればよい。以上説明した本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。

・リリーフ弁８０が閉弁していると想定した場合での圧力低下期間におけるレール圧Ｐｒの推定挙動に基づいて、リリーフ弁８０が開弁したことを判定してもよい。具体的には、ＥＣＵ９０は、低圧ポンプ２０に対する燃料吐出制限を実施した後に、レール圧Ｐｒの低下速度が所定の低下速度判定値よりも大きい場合に、ステップＳ１７でリリーフ弁８０が開弁したことを判定してもよい。

燃料の飽和蒸気圧が、高圧ポンプ３０における燃料の吸入限界圧力の下限値よりも高いことが定まっている場合は、ＥＣＵ９０は、図３のステップＳ１４において、フィード圧目標値Ｆ＊を燃料の飽和蒸気圧に設定してもよい。また、高圧ポンプ３０における燃料の吸入限界圧力の下限値が、燃料の飽和蒸気圧よりも高いことが定まっている場合は、ＥＣＵ９０は、図３のステップＳ１４において、フィード圧目標値Ｆ＊を高圧ポンプ３０における燃料の吸入限界圧力の下限値に設定してもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態では第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。なお、同一の符号を付した箇所は同一の箇所を示し、その説明は繰り返さない。

高圧ポンプ３０の高圧異常時には、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２から開弁圧ＴＨ１まで上昇し、リリーフ弁８０が開弁するまでの間に、フィード圧Ｐｆを十分に低下させておく必要がある。そこで、本実施形態では、低圧ポンプ２０の燃料吐出制限として、低圧ポンプ２０による燃料吐出の停止と、フィード圧目標値Ｆ＊の低下とを併用する。

図５により、本実施形態に係るスパイク燃圧を低減するための燃料吐出制限を説明する。図５に示す処理は、ＥＣＵ９０により所定の制御周期で繰り返し実行される。

ステップＳ３０では、燃料吐出制限として、低圧ポンプ２０の燃料吐出を停止したことを示す第１制限実施フラグＧ１１と、低圧ポンプ２０のフィード圧目標値Ｆ＊を低下させたことを示す第２制限実施フラグＧ１２とが共にオフであるか否かを判定する。ステップＳ３０を肯定判定する場合、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２を肯定判定した後、ステップＳ１３において、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２よりも大きいと判定すると、ステップＳ３１に進み、低圧ポンプ２０の燃料吐出を停止する。例えば、低圧ポンプ２０に電力を供給するための駆動信号ＧＳをオン操作指令からオフ操作指令に切り換えることにより、低圧ポンプ２０の燃料吐出を停止する。

ステップＳ１４では、低圧ポンプ２０の燃料吐出を停止させた状態で、低圧ポンプ２０のフィード圧目標値Ｆ＊を、燃料の飽和蒸気圧又は高圧ポンプ３０における吸入限界圧力の下限値のいずれか高い方に設定する。

ステップＳ３２では、第１制限実施フラグＧ１１及び第２制限実施フラグＧ１２を共にオンにする。そして、図５の処理を一旦終了する。

第１,第２制限実施フラグＧ１１,Ｇ１２が共にオンになっているため、その後の制御周期において、ステップＳ３０を否定判定し、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、第１制限実施フラグＧ１１がオンになっているため、ステップＳ１６に進み、制限継続カウンタＣＴを増加させる。

ステップＳ３４では、低圧ポンプ２０の燃料吐出を再開する吐出再開条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態では、フィード圧Ｐｆが、ステップＳ１４で設定したフィード圧目標値Ｆ＊に所定のマージン圧力を加えた吐出再開圧力ＴＨ６以下となったことを、再開条件としている。

吐出再開条件が成立していないと判定すると、図５の処理を一旦終了する。一方、吐出再開条件が成立したと判定すると、ステップＳ３５に進み、低圧ポンプ２０による燃料吐出を再開する。ステップＳ３６では、第１制限実施フラグＧ１１をオフにする。そして、図５の処理を一旦終了する。

燃料吐出の再開後の低圧ポンプ２０は、ステップＳ１３で設定されたフィード圧目標値Ｆ＊により、燃料吐出が調整される。そのため、低圧ポンプ２０による燃料吐出の再開後も、低圧ポンプ２０の燃料吐出が制限される。

その後、第２制限実施フラグＧ１２がオンしているため、ステップＳ３０を否定判定し、ステップＳ３３に進む。また、第１制限実施フラグＧ１１がオフしているため、ステップＳ３３を否定判定し、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７又はＳ１８を肯定判定する場合、ステップＳ１９に進み、フィード圧目標値Ｆ＊を復帰させる。ステップＳ３７では、第２制限実施フラグＧ１２をオフし、制限継続カウンタＣＴをゼロに初期化する。

次に、第2実施形態に係る高圧異常時のＥＣＵ９０の動作を説明する。図６（ａ）はレール圧Ｐｒの推移を示し、図６（ｂ）はフィード圧目標値Ｆ＊及びフィード圧Ｐｆの推移を示す。図６（ｃ）は低圧ポンプ２０の駆動信号ＧＳの推移を示す。

時刻ｔ２１以前では、高圧ポンプ３０が故障しておらず、デリバリパイプ６０のレール圧Ｐｒがレール圧目標値Ｒ＊に制御されるように高圧ポンプ３０の燃料吐出が調整されている。その後の時刻ｔ２１の直前において高圧ポンプ３０が故障することで、高圧ポンプ３０が最大吐出量で吐出を行うフル吐出異常となっている。

時刻ｔ２２において、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２よりも大きくなることにより、駆動信号ＧＳがオン操作指令からオフ操作指令に切り替わり、低圧ポンプ２０の燃料吐出が停止される。これにより、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２よりも上昇した後の早い期間において、フィード圧Ｐｆがいち早く低下する。また、低圧ポンプ２０のフィード圧目標値Ｆ＊が低い値に変更される。

時刻ｔ２３において、フィード圧Ｐｆが吐出再開圧力ＴＨ６以下となることにより、駆動信号ＧＳがオフ操作指令からオン操作指令に切り替わり、低圧ポンプ２０の燃料吐出が再開される。時刻ｔ２３以後は、フィード圧Ｐｆが時刻ｔ２２で変更されたフィード圧目標値Ｆ＊となるように、低圧ポンプ２０の燃料吐出が調整される。そのため、フィード圧Ｐｆの低下速度が時刻ｔ２２－ｔ２３の間の低下速度よりも小さくなる。

時刻ｔ２４において、レール圧Ｐｒが開弁圧ＴＨ１まで到達し、リリーフ弁８０が閉弁状態から開弁状態になる。リリーフ弁８０の開弁に伴い、スパイク燃圧が発生している。図６（ｂ）では、比較例として低圧ポンプ２０の燃料吐出を制限しない場合のフィード圧Ｐｆを一点鎖線で示している。本実施形態では、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２よりも大きくなってからリリーフ弁８０が開弁されるまでの間で、低圧ポンプ２０の燃料吐出の停止によりフィード圧Ｐｆがいち早く低下し、その後のフィード圧目標値Ｆ＊の低下によりフィード圧Ｐｆの低下が継続される。そのため、リリーフ弁８０の開弁後において、スパイク燃圧のピーク値が、燃料吐出制限を実施しない場合よりも低減されている。

時刻ｔ２５において、レール圧Ｐｒが解除判定圧ＴＨ３まで低下し、低圧ポンプ２０に対する燃料吐出制限が解除される。そのため、フィード圧目標値Ｆ＊が復帰し、フィード圧Ｐｆが上昇する。

以上説明した本実施形態では、ＥＣＵ９０は、燃料吐出制限として、低圧ポンプ２０による燃料吐出を停止し、その後、フィード圧Ｐｆを、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２まで上昇したと判定されない場合よりも低くする。これにより、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２まで上昇した場合に、フィード圧Ｐｆをいち早く低下させることができる。そのため、レール圧Ｐｒが判定圧ＴＨ２を越えてから開弁圧ＴＨ１まで到達するのに要する時間が短い場合でも、十分なスパイク燃圧の低減を図ることができる。

（その他の実施形態）
・リリーフ弁８０が開弁した後のレール圧Ｐｒの収束値は、エンジン回転速度Ｎｅや、燃料温度Ｔｆに応じて変化する。そこで、ＥＣＵ９０は、燃料吐出制限を解除するための解除判定圧ＴＨ３を、エンジン回転速度Ｎｅや燃料温度Ｔｆに応じて算出するものであってもよい。具体的には、エンジン回転速度Ｎｅが大きいほど、レール圧Ｐｒが高い値に収束するため、エンジン回転速度Ｎｅが大きいほど解除判定圧を高い値に算出すればよい。また、燃料温度Ｔｆが高いほど、燃料の体積弾性係数が低いため、レール圧Ｐｒが低下しにくくなる。そのため、燃料温度Ｔｆが高いほど、解除判定圧を高い値に算出すればよい。この場合においても、ＥＣＵ９０は、レール圧Ｐｒが解除判定圧ＴＨ３まで低下した場合、又は所定の解除時間ＴＨ５が経過した場合のいずれか早い方で、燃料吐出制限を解除すればよい。

・リリーフ弁８０は、デリバリパイプ６０に設けられていてもよい。この場合、リリーフ弁８０の開弁に伴い、デリバリパイプ６０内の燃料が戻り配管４５を通じて低圧部側に戻る。

・高圧部の圧力として、レール圧Ｐｒを用いることに代えて、高圧側配管４４内の圧力や、インジェクタ６２内の圧力を用いるものであってもよい。

・本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１０…燃料噴射システム、２０…低圧ポンプ、３０…高圧ポンプ、６０…デリバリパイプ、６２…インジェクタ、８０…リリーフ弁、１００…エンジン。

Claims (7)

1. 燃料容器（１８）内の燃料を加圧して吐出する低圧ポンプ（２０）と、前記低圧ポンプから吐出された燃料を高圧化して吐出する高圧ポンプ（３０）と、前記高圧ポンプから吐出された高圧燃料を蓄える蓄圧容器（６０）と、前記蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁（６２）と、前記高圧ポンプよりも下流側の高圧部（４４,６０）に設けられ、当該高圧部に高圧異常が生じることに伴い開弁するリリーフ弁（８０）と、前記リリーフ弁が開弁することにより、前記高圧部の前記高圧燃料を前記低圧ポンプよりも下流側の低圧部に戻す戻り配管（４５）と、
   を備える燃料噴射システム（１０）に適用され、
   前記蓄圧容器内の圧力を所定の圧力範囲に制御する制御装置（９０）であって、
   前記高圧部の圧力が、前記圧力範囲よりも高くかつ前記リリーフ弁を開弁させる開弁圧よりも低い所定の判定圧まで上昇したか否かを判定する燃圧判定部と、
   前記高圧部の圧力が前記判定圧まで上昇したと判定された場合に、前記低圧ポンプによる燃料吐出制限を実施する制限部と、
   を備える燃料噴射システムの制御装置。
2. 前記低圧ポンプの吐出調整により前記低圧部の圧力を変更可能であり、
   前記制限部は、前記燃料吐出制限として、前記低圧部の圧力を前記高圧部の圧力が前記判定圧まで上昇したと判定されない場合よりも低くする請求項１に記載の燃料噴射システムの制御装置。
3. 前記制限部は、前記燃料吐出制限として、前記低圧ポンプによる燃料吐出を停止し、その後、前記低圧部の圧力を、前記高圧部の圧力が前記判定圧まで上昇したと判定されない場合よりも低くする請求項２に記載の燃料噴射システムの制御装置。
4. 前記燃料吐出制限を開始した後に前記リリーフ弁が開弁したか否かを判定する開弁判定部を備え、
   前記制限部は、前記リリーフ弁が開弁したと判定された場合に、前記燃料吐出制限を解除する請求項１～３のいずれか一項に記載の燃料噴射システムの制御装置。
5. 前記制限部は、前記燃料吐出制限を開始した後に、前記リリーフ弁が開弁したと判定された場合、又は所定の解除時間が経過した場合のいずれか早い方で、前記燃料吐出制限を解除する請求項４に記載の燃料噴射システムの制御装置。
6. 前記制限部は、前記燃料吐出制限を開始した後に、前記高圧部の圧力が前記判定圧よりも低い所定の解除判定圧まで低下した場合、又は所定の解除時間が経過した場合のいずれか早い方で、前記燃料吐出制限を解除する請求項１～３のいずれか一項に記載の燃料噴射システムの制御装置。
7. 前記高圧ポンプは、内燃機関の出力軸の回転により燃料を高圧化して吐出するものであり、
   前記制限部は、前記高圧部の圧力が前記判定圧まで上昇したと判定された場合に、前記内燃機関の出力軸の回転速度が所定回転速度よりも小さいことを条件に、前記燃料吐出制限を実施する請求項１～６のいずれか一項に記載の燃料噴射システムの制御装置。

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