(57)【要約】【課題】燃料の微小なリークを検出し、異常検知を迅速に行う燃料噴射制御装置の異常検出装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ２は、コモンレール１３と燃料噴射弁６との間に設けられ、燃料圧力を検出する燃料圧力センサ３７により検出された燃料圧力の変動値から燃料噴射制御装置１０の異常判定を行う。ＥＣＵ２における異常判定部２ｃは、燃料噴射指令Ｔｉが出力された状態における燃料圧力センサ３７により検出された燃料圧力の変動値により、燃料噴射弁６が無噴射である時の燃料リーク量を算出することで異常判定を行う。【選択図】図１
2010216383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された燃料を蓄圧する燃料蓄圧手段と、前記燃料蓄圧手段から供給される燃料を燃料噴射指令に応じて噴射する燃料噴射手段と、前記燃料蓄圧手段と前記燃料噴射手段との間に設けられ、燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、前記燃料噴射指令を出力して前記燃料噴射手段における燃料噴射制御を行う燃料噴射制御手段と、を備え、前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力の変動値から異常判定を行う燃料噴射制御装置の異常判定装置において、
前記燃料噴射指令が出力された状態における前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力の変動値により、前記燃料噴射手段が無噴射である時の燃料リーク量を算出することで異常判定を行う異常判定手段
を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置の異常判定装置。
【請求項２】
前記異常判定手段は、
前記燃料噴射指令を出力する前の状態において前記燃料圧力変動を検出することにより、前記燃料噴射手段により燃料噴射の無噴射状態における燃料リーク量を判定することで異常判定を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置の異常判定装置。
【請求項３】
前記燃料噴射指令が出力された状態において、前記燃料噴射手段による燃料噴射の無噴射時の燃料リーク量を判定する該燃料噴射は、パイロット噴射又はメイン噴射のいずれかの燃料噴射である
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置の異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレールを用いた燃料噴射制御装置の異常を判定する異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンに適用される燃料噴射制御装置においては、エンジンの燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクター（以下、燃料噴射弁ともいう）に蓄圧された燃料を供給するコモンレールシステムが多く利用されている。このようなコモンレールシステムでは、瞬時に規定量を噴射させることができるように、高圧ポンプによって加圧された燃料が供給されている。
また、インジェクターの応答性改善によりインジェクターから短い噴射時間で燃料を噴射することができる。このような応答性の高いインジェクターと前述した高圧に蓄圧できるコモンレールを組み合わせることによって燃料を勢いよく燃焼室に噴射し、燃料を微粒化して、燃焼特性を改善することができる。このように燃焼特性を改善することによって、排出ガスのさらなるクリーン化を図ることが行われている。
【０００３】
また、ディーゼルエンジンでは、噴射される燃料の量とその噴射時期によって出力特性及び燃料消費率が左右される。つまり、必要な量の燃料を必要とされるときにエンジンに供給するためには、燃料噴射制御装置では燃料の噴射量と噴射時期を適切に管理することが必要とされている。
また、高圧に蓄積された燃料を制御する燃料噴射制御装置では、効率的な燃焼を行わせることに加え、安全に燃焼させるための管理が必要とされている。
【０００４】
燃料噴射制御装置では、コモンレールに蓄圧された燃料は各インジェクターに対する噴射制御量に応じた燃料がインジェクターを介して噴射される。また、このような燃料噴射制御装置において、異常があるか否かを判定する異常検知に関するいくつかの技術が存在する（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１３５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、燃料温度に基づいて燃料のリーク（漏れ）を検出する方法が示されている。燃料のリークが生じると、燃料温度が低下する。この燃料温度の低下を検出することにより、燃料のリークが生じていることが検出できる。しかしながら、このような燃料温度の変化を検出してリークを判定する場合、微小なリークを判定することは困難である。また、燃料のリークが生じてからその影響によって燃料の温度変化が生じるまでには時間がかかる。そのため、温度変化の時定数に比べ短い時間によって示される現象を検出することが困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、燃料の微小なリークを検出し、異常検知を迅速に行う燃料噴射制御装置の異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するために、請求項１に記載した発明は、供給された燃料を蓄圧する燃料蓄圧手段（例えば、実施の形態におけるコモンレール１３）と、前記燃料蓄圧手段から供給される燃料を燃料噴射指令に応じて噴射する燃料噴射手段（例えば、実施の形態における燃料噴射弁６）と、前記燃料蓄圧手段と前記燃料噴射手段との間に設けられ、燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段（例えば、実施の形態における燃料圧力センサ３７）と、前記燃料噴射指令を出力して前記燃料噴射手段における燃料噴射制御を行う燃料噴射制御手段（例えば、実施の形態におけるＥＣＵ２の燃料噴射制御部）と、を備え、前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力の変動値から燃料噴射装置の異常判定を行う燃料噴射制御装置（例えば、実施の形態における燃料噴射制御装置１０）の異常判定装置（例えば、実施の形態におけるＥＣＵ２）において、前記燃料噴射手段に供給される燃料噴射指令（例えば、実施の形態における燃料噴射指令Ｔｉ）と、前記燃料噴射指令が出力された状態における前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力の変動値とにより、前記燃料噴射手段が無噴射である時の燃料リーク量を算出することで燃料噴射制御装置の異常判定を行う異常判定手段（例えば、実施の形態におけるＥＣＵ２の異常判定部２ｃ）と、を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置の異常判定装置である。
請求項１に記載した発明によれば、異常判定手段は、検出した燃料圧力に基づいて、その変動を検出する。その検出は、燃料噴射指令が出力された状態になり、噴射状態に遷移する過程において、その燃料噴射指令に係る燃料噴射が始まる直前の無噴射の状態に生じる燃料リーク量を判定することにより行われる。
そして、燃料噴射が行われる際に駆動された燃料噴射手段の動作によって生じる燃料リークを、正常な燃料噴射による噴射量と区別して判定することができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記異常判定手段は、前記燃料噴射指令を出力する前の状態において前記燃料圧力変動を検出することにより、前記燃料噴射手段により燃料噴射の無噴射状態における燃料リーク量を判定することで異常判定を行うことを特徴とする。
請求項２に記載した発明によれば、異常判定手段は、燃料噴射手段による燃料噴射を行わない状態を選択して燃料のリークを検出することができる。そして、燃料噴射が行われる際の条件と判定条件を分けて設定することができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記燃料噴射指令が出力された状態において、前記燃料噴射手段による燃料噴射の無噴射時の燃料リーク量を判定する該燃料噴射は、パイロット噴射又はメイン噴射のいずれかの燃料噴射であることを特徴とする。
請求項３に記載した発明によれば、異常判定手段は、パイロット噴射又はメイン噴射のいずれの燃料噴射であっても、その燃料噴射により生じる燃料のリークを検出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１及び請求項３に記載した発明によれば、燃料噴射の状態に応じた判定条件を設定することができ、その時々に応じて異常値として設定される閾値を選択して、微小な燃料のリークも検出することができる。また、その検出は、燃料のリーク量に応じて変化する燃料圧力に基づいて判定することができ、燃料のリーク量を速やかに検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における燃料噴射制御装置を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における燃料噴射弁を示す断面構造を示す図である。
【図３】本実施形態における燃料噴射制御装置における噴射過程を示すタイミングチャートである。
【図４】本実施形態における燃料噴射制御装置における異常検出処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照し本発明における実施形態の燃料噴射制御装置１０について説明する。燃料噴射制御装置１０は、図示されない車両に搭載されるディーゼルエンジン（以下、「エンジン１」という）に適応され、エンジン１の燃焼室に供給される燃料の圧力を制御する。
【００１４】
燃料タンク１１は、エンジン１に供給される燃料が収容される。その燃料タンク１１内には、低圧ポンプＰ１が設けられている。
低圧ポンプＰ１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２に接続されているモータＰ１−Ｍが設けられている。低圧ポンプＰ１は、ＥＣＵ２によってモータＰ１−Ｍが制御され、エンジン１の運転中に常時作動する電動ポンプであり、燃料タンク１１内の燃料を所定圧（例えば、０．５ＭＰａ（メガパスカル））まで増圧して吐出する。
低圧ポンプＰ１の吸入側にはフィルタ１７が設けられ、吐出側には燃料供給路１２が接続される。接続される燃料供給路１２には、ＥＣＵ２からの制御によって燃料の温度制御を行うヒータを備えるフィルタ１８と、同じくＥＣＵ２からの制御によって低圧ポンプＰ１から供給される燃料の流量を制御する電磁流量制御弁２１とが順次設けられている。
【００１５】
フィルタ１８と電磁流量制御弁２１の間の燃料供給路１２には、燃料タンク１１に燃料を戻す燃料戻し路１６が分岐接続される。燃料戻し路１６には、燃料供給路１２の圧力制御を行う圧力制御弁２２が介装されている。圧力制御弁２２は、燃料供給路１２の圧力が前述の所定圧を超えたときに開弁して燃料戻し路１６を介して燃料を燃料タンク１１内に戻す。
また、フィルタ１８と電磁流量制御弁２１の間の燃料供給路１２において、燃料戻し路１６の接続部と電磁流量制御弁２１との間には、燃料温度センサ３５が設けられている。燃料温度センサ３５は、低圧ポンプＰ１から吐出された燃料の温度を検出し、検出された温度を表す検出信号ＳｇＴｅｍｐをＥＣＵ２に出力する。
【００１６】
電磁流量制御弁２１の下流側には、高圧ポンプＰ２が接続され、高圧ポンプＰ２の吐出側には高圧配管１３ａを介してコモンレール１３が接続されている。高圧ポンプＰ２は、低圧ポンプＰ１から供給される燃料をさらに増圧してコモンレール１３に供給する。高圧ポンプＰ２によって吐出される燃料は、電磁流量制御弁２１において流量制御されることにより、その圧力が制御されることとなる。
【００１７】
コモンレール１３の戻し路側には、高圧配管１３ｄが接続され、この高圧配管１３ｄには、燃料戻し路１６が接続されている。高圧配管１３ｄには、電磁圧力制御弁２３が設けられ、電磁圧力制御弁２３から燃料戻し路１６までは、燃料戻し路１４で接続されている。
この電磁圧力制御弁２３は、機械的に動作する機能と、接続されるＥＣＵ２からの制御によって電気的に動作する機能を有している。機械的な動作では、高圧ポンプＰ２の運転により燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定圧Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘ（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））を超えたときに、開弁する。これにより、コモンレール１３内の燃料が燃料タンク１１内に戻され、燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定圧Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘまで低減される。また、電気的動作では、必要に応じて出力されるＥＣＵ２からの減圧指示にしたがって弁が開放されることにより、コモンレール１３内に蓄圧された燃料を放出し減圧することができる。
【００１８】
また、コモンレール１３は、高圧ポンプＰ２によって加圧され供給される燃料の量と、電磁圧力制御弁２３などで放出され減圧される量とをバランスさせることによって、その内部空間を高圧の状態（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））で蓄える燃料室となる。
このコモンレール１３には、エンジン１に燃料を噴射する４つの燃料噴射弁６−１〜６−４（以下、まとめて表すときには、「燃料噴射弁６」という。）に燃料を供給する高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４が接続されている。
燃料噴射弁６は、ＥＣＵ２からの制御信号などにより開弁してコモンレール１３から供給される燃料をエンジン１の燃焼室内に噴射する。
【００１９】
高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４のコモンレール１３への接続点付近には、オリフィス１３ｃ−１〜１３ｃ−４（以下、まとめて表すときには、「オリフィス１３ｃ」という。）がそれぞれ設けられる。このオリフィス１３ｃは、燃料噴射弁６からの燃料噴射によって生じる高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４における燃料圧力の圧力変動によって起こる、コモンレール１３の圧力変動の影響を低減させることができる。
また、そのオリフィス１３ｃの下流側には、燃料圧力センサ３７−１〜３７−４（以下、まとめて表すときには、「燃料圧力センサ３７」という。）がそれぞれ取り付けられる。この燃料圧力センサ３７は、オリフィス１３ｃの下流側の燃料圧力を検出する。燃料圧力センサ３７は、検出された圧力を示す検出信号ＳｇＰをＥＣＵ２に出力する。
【００２０】
燃料戻し路１５は、それぞれの燃料噴射弁６からの燃料の戻り路を示し、並列に接続されるチェック弁２４と圧力制御バルブ２５を介して低圧ポンプＰ１とフィルタ１８との間の燃料供給路１２に接続されている。
この燃料戻し路１５の途中に設けられるチェック弁２４と圧力制御バルブ２５は、燃料噴射弁６からの排出油の圧力を一定に調整する。圧力制御バルブ２５は、エンジン１の運転開始時には、燃料供給路１２から燃料噴射弁６に至る燃料戻し路１５を燃料供給路１２に接続される低圧ポンプＰ１によって加圧させる働きも有する。
【００２１】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）およびＩ／Ｏ（Input/Output）インターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成される。
ＥＣＵ２は、燃料噴射タイミング制御部２ａ、燃料噴射量制御部２ｂ、異常判定部２ｃの機能を備える。
ＥＣＵ２における燃料噴射タイミング制御部２ａは、エンジン１に設けられたクランク角センサ３３によって検出されるエンジン１のクランク角度情報ＳｇＤｅｇから、燃料噴射弁６での燃料噴射タイミングを制御する。また、燃料噴射量制御部２ｂは、前述した燃料温度センサ３５からの検出信号ＳｇＴｅｍｐ、燃料圧力センサ３７からの検出信号ＳｇＰなどの検出信号に応じてエンジン１の運転状態を判断し、電磁流量制御弁２１、電磁圧力制御弁２３、低圧ポンプＰ１を制御することによりコモンレール１３の圧力を制御するとともに、燃料噴射弁６を開閉動作させることにより燃料噴射量制御を実行する。
また、燃料噴射量制御部２ｂは、その検出された燃料圧力に基づいて、コモンレール１３内の燃料圧力である燃料圧力Ｐｒａｉｌ及び燃料噴射弁６による燃料噴射によって生じる燃料圧力変動を導く。
【００２２】
また、異常判定部２ｃは、燃料圧力センサ３７によって検出される燃料圧力変動に基づいて、コモンレール１３から燃料噴射弁６までの燃料系統から燃料が漏れていないかを判定する。
なお、燃料圧力センサ３７は、各高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４にそれぞれ独立に設けられる形態を例示し、それぞれの燃料圧力センサ３７が独立に燃料圧力を検出することとしたが、少なくとも高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４のうちいずれか１箇所に設けた燃料圧力センサ３７が、コモンレール１３及び各高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４の燃料圧力を検出することも可能である。その際、ＥＣＵ２は、１つの燃料圧力センサ３７によって検出された検出信号から、コモンレール１３及び他の高圧配管１３ｂの燃料圧力を導く処理を行う。
【００２３】
以上に示した構成により、この燃料噴射制御装置１０では、電磁流量制御弁２１により流量制御される高圧ポンプＰ２の運転状態、電磁圧力制御弁２３の開閉状態、および燃料噴射弁６の開閉状態により、コモンレール１３の燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定値Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘを上限とする範囲内で制御される。
なお、図１で示される実線での接続は、燃料系の配管を示し、一点鎖線での接続は、電気信号による制御線での接続を示すものとする。また、燃料タンク１１内に低圧ポンプＰ１が設けられていることとしたが、低圧ポンプＰ１を燃料タンク１１の外に配置したものでも良い。
【００２４】
図２は、燃料噴射弁（インジェクター）６の一例を示し、その断面構造を示す図である。
この図において、燃料噴射弁６における燃料の噴射は、印加電圧に応じて伸縮するピエゾアクチュエータ６０１の制御によって実現する。
【００２５】
ピエゾアクチュエータ６０１の下端部は、燃料戻し路１５へつながる低圧通路６２５と連絡する開口６１１を貫通して、弁室６１２にまで突出している。その先端に、半球状の弁体６０２がその平面部を下にして取り付けられている。また、弁室６１２の底面は、コモンレール１３へつながる高圧通路６２１から分岐した連絡通路６２２と通じている。弁体６０２の上部球面は、ピエゾアクチュエータ６０１が収縮した際には開口６１１を塞いで、弁室６１２と低圧通路６２５とを遮断する。また、弁体６０２の上記平面部は、ピエゾアクチュエータ６０１が伸長した際には連絡通路６２２を塞いで、弁室６１２と高圧通路６２１側とを遮断する。
【００２６】
一方、ピエゾアクチュエータ６０１の下方には円筒状の縦穴６１４が設けられ、この縦穴６１４内に棒状のニードル６０３が配置されている。ニードル６０３の中央付近は他の部分よりも大径に形成されており、縦穴６１４の当該大径部よりも下側の空間が、燃料溜まり６１５を形成する。この燃料溜まり６１５には、高圧通路６２１が通じてコモンレール１３からの燃料が常に供給される。
【００２７】
また、ニードル６０３の先端６０３ａは円錐状の形状を有し、ニードル６０３が下降した際には、この先端６０３ａは燃料溜まり６１５の底面に形成された凹部６１６内へと進入する。この凹部６１６は、ニードル６０３の先端６０３ａの最大径よりも小径の開口６１７を有している。また、凹部６１６には、燃料溜まり６１５に蓄積された燃料をエンジン１の燃焼室へ噴射するための噴孔６１８が形成されている。
【００２８】
さらに、ニードル６０３の上部には、連絡通路６２３によって高圧通路６２１へ通じるとともに、連絡通路６２４によって弁室６１２へと通じる背圧室６１３が形成されている。この背圧室６１３の天井は、ニードル６０３の上側方向への動きを制限している。
【００２９】
このように構成された燃料噴射弁６において、ピエゾアクチュエータ６０１が収縮した状態では、弁体６０２が弁室６１２の底面から離座して弁室６１２と連絡通路６２２が連通するとともに、弁体６０２の上部球面が開口６１１を塞いで弁室６１２と低圧通路６２５とが遮断される。これにより、コモンレール１３からの高圧燃料が高圧通路６２１，連絡通路６２２、弁室６１２、連絡通路６２４を順次通って背圧室６１３へ供給され、また背圧室６１３に供給された燃料が低圧通路６２５へ漏出しないので、背圧室６１３の圧力が上昇する。この背圧室６１３にかかる圧力は、ニードル６０３を下方へ押す力として作用し、その圧力値がある所定値以上の状態では、ニードル６０３は凹部６１６に着座してニードル先端６０３ａが開口６１７を塞ぎ、噴孔６１８からの燃料噴射が停止する。
【００３０】
上記の状態からピエゾアクチュエータ６０１が伸長して、弁体６０２の上部球面が開口６１１から離れた状態になると、弁室６１２と低圧通路６２５が連通して、背圧室６１３内に蓄積されていた燃料が低圧通路６２５側へ漏出し、背圧室６１３の圧力が低下する。
するとニードル６０３は、背圧室６１３の圧力と燃料溜まり６１５の圧力とがバランスする位置に保持され、凹部６１６から離座することとなる。これにより、燃料溜まり６１５に蓄積された燃料が、凹部６１６の開口６１７と円錐状のニードル先端６０３ａとの間に生じた間隙を通って凹部６１６側へ流出し、当該間隙の大きさに依存した燃料噴射量で噴孔６１８から噴射される。
【００３１】
ピエゾアクチュエータ６０１が伸長するにつれて、低圧通路６２５への燃料の漏出量が多くなって背圧室６１３の圧力が低下し、ニードル６０３が保持されるバランス位置は上方に移動し、ニードル先端６０３ａが凹部６１６へ進入している深さが浅くなって、上記の間隙が拡大する。したがって、ピエゾアクチュエータ６０１の伸縮を制御することにより、燃料噴射量の制御が可能である。
【００３２】
ピエゾアクチュエータ６０１がさらに伸長して、弁体６０２が弁室６１２の底面に着座した状態になると、弁室６１２と連絡通路６２２とが遮断されて、コモンレール１３から高圧通路６２１、連絡通路６２２、弁室６１２，連絡通路６２４を順次通る経路による背圧室６１３への燃料供給がなされなくなる。すると、背圧室６１３の圧力を維持することができなくなり、やがてニードル６０３の頭（上部）は背圧室６１３の天井と接触して、ニードル６０３はそれ以上、上側へ動けなくなる。したがって、上記した間隙の大きさ、言い換えれば燃料噴射量は、この状態において最大値をとることになる。
【００３３】
この燃料噴射弁６では、ニードル６０３の位置を制御する際に加圧された燃料の圧力（背圧）を利用することにより、ニードル６０３の位置を制御して燃料の燃料戻し路１５への流出を遮断し、また、ニードル６０３の移動時の応答性を確保する。
【００３４】
図３は、燃料噴射制御装置における燃料の噴射過程を示すタイミングチャートである。
（ａ）は、ＥＣＵ２が出力する燃料噴射指令信号の状態を示す。この燃料噴射指令信号の波形が立ち上がった状態（時刻ｔ１〜ｔ４）は、燃料噴射を指示する燃料噴射指令Ｔｉが燃料噴射弁６に供給されている状態を示す。
（ｂ）は、燃料噴射弁６のニードル６０３を駆動する背圧の変化を示す。上述したように、背圧が高い状態（時刻ｔ２以前、及び、時刻ｔ５以降）では燃料噴射弁６のニードル６０３を押し下げる圧力がかかっている状態（時刻ｔ２〜ｔ５）を示し、圧力低下によりニードル６０３を押し下げる力が解放された状態を示す。
（ｃ）は、ニードル６０３の位置、すなわち、噴射が行われる状態（時刻ｔ３〜ｔ６）を示す。
（ｄ）は、コモンレール１３から供給される燃料の供給量の変化を示す。この図に示される破線（Ｃ１とＣ２）は、異常な供給量を検出するための判定基準として用いられる閾値を示す。
（ｅ）は、燃料圧力センサ３７によって検出された燃料圧力Ｐの変化を示す。
【００３５】
このタイミングチャートに示される初期状態では、コモンレール１３から供給された燃料の燃料噴射が停止している状態を示す。すなわち、時刻ｔ１以前では、ＥＣＵ２からの燃料噴射指令Ｔｉが燃料噴射弁６に供給されていないため、燃料噴射弁６のピエゾアクチュエータ６０１は収縮状態にある。そして、燃料噴射弁６においてニードル６０３の頭部は加圧された燃料により圧力が印加された状態にあり、ニードル６０３の先端６０３ａは、開口６１７からの燃料の流出を遮断し、噴孔６１８からの燃料噴射を停止させる。そのため、燃料噴射弁６において燃料噴射が行われていない状態にある。
【００３６】
時刻ｔ１において、ＥＣＵ２は、燃料噴射弁６に対して燃料噴射指令Ｔｉを出力する。
時刻ｔ２になると、燃料噴射指令Ｔｉが入力された燃料噴射弁６のピエゾアクチュエータ６０１が伸張して弁体６０２が開口６１１を解放する。そして、ニードル６０３の頭部を押し下げていた背圧室６１３内の燃料は、燃料戻し路１５に排出される。
これにより、高圧通路６２１の上流側にある燃料圧力センサ３７は、燃料戻し路１５への燃料の流出による燃料圧力のわずかな低下を検出する。ＥＣＵ２は、燃料圧力センサ３７によって検出された燃料圧力の変化に基づいて、燃料噴射弁６を駆動したことによる燃料流出量を算定する。この燃料の流出は、弁体６０２が開口６１１を塞いで、背圧が復帰するようになるまで継続する。
【００３７】
時刻ｔ３になると、ニードル６０３の頭部側の燃料圧力が低下し、ニードル６０３が上方に移動する。そして、ニードル６０３の先端６０３ａは、開口６１７への燃料を遮断できなくなり、開口６１７に燃料が流出し燃料噴射が始まる。
これにより、燃料圧力センサ３７は、燃料戻し路１５への燃料の流出と燃料噴射とによる燃料圧力の低下（時刻ｔ３〜ｔ７）を検出する。検出された燃料圧力の値は、燃料噴射が始まると大きく低下するようになる。
時刻ｔ４において、ＥＣＵ２は、燃料噴射弁６に対して出力していた燃料噴射指令Ｔｉを終了させ、燃料噴射を停止させる。
時刻ｔ５になると、燃料噴射指令Ｔｉにより燃料の噴射停止を指示された燃料噴射弁６では、ピエゾアクチュエータ６０１が駆動され、ピエゾアクチュエータ６０１が収縮して弁体６０２が開口６１１を塞ぐと、弁室６１２に流入した燃料によって背圧室６１３の背圧が再び高まる。これにより、時刻ｔ２から継続していた燃料戻し路１５への燃料排出が停止する。
【００３８】
時刻ｔ６になると、背圧が上昇したことによりニードル６０３が押し下げられ、燃料噴射弁６は、燃料噴射を停止する。これにより、燃料噴射弁６の噴射が停止することにより燃料圧力が上昇に転じる。
時刻ｔ７になると、燃料噴射が停止したことにより燃料圧力センサ３７によって検出される燃料圧力は、さらに上昇を続ける。燃料圧力センサ３７は、噴射開始前の時刻ｔ１における圧力まで復帰したことを検出する。時刻ｔ７以降の燃料圧力は、減衰振動の特性を示し時間の経過にしたがって徐々に安定化する。
【００３９】
時刻ｔ１から時刻ｔ７までの間に検出された燃料圧力の変動波形からその噴射に消費された噴射量と背圧を制御するのに要した燃料の排出量を算出できる。
【００４０】
続いて、本発明の燃料噴射制御装置１０における燃料噴射時の燃料圧力変動と燃料噴射量の関係について説明する。
燃料噴射弁６に供給される燃料の流量Ｑは、噴射孔６１８から噴射される燃料の噴射量ＱＩＮＪと燃料戻し路１５に排出される排出量ＱＢとの和として式（１）に示される。
【００４１】
【数１】
2010216383.tif 000003
【００４２】
図１に示した燃料圧力センサ３７は、高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４内に設けられたオリフィス１３ｃの下流部の圧力を検出する。
燃料圧力センサ３７で検出される燃料圧力Ｐに基づいて、燃料噴射により噴射される燃料の量は、式（２）によって表される。
【００４３】
【数２】
2010216383.tif 000004
【００４４】
式（２）において、Ｃが流量係数を示し、Ａ１が燃料噴射弁６の噴孔６１８の開口面積を示し、ΔＰ１が燃料噴射弁６に供給される燃料圧力センサ３７によって検出された燃料圧力Ｐとエンジン１の燃焼室内の圧力との差を示し、ρが燃料の密度を示し、ＱＩＮＪが燃料噴射弁６から噴射される燃料の噴射量、ｔＷが燃料噴射弁６に印加される燃料噴射指令の継続時間を示す。
この式によって示される流量ＱＩＮＪは、燃料噴射指令Ｔｉを継続する時間ｔＷに比例する。
一方、燃料噴射指令Ｔｉを継続して出力する時間を所定の値に定めた場合、流量ＱＩＮＪは、圧力差ΔＰ１の関数となる。また、エンジン１の燃焼室内の燃料圧力に変化がないとすれば、圧力差ΔＰ１は、燃料噴射弁６に供給される燃料圧力Ｐの変化に依存する。すなわち、流量ＱＩＮＪは、燃料噴射弁６に供給される燃料圧力Ｐに依存して変化する。
【００４５】
また、燃料噴射弁６から燃料戻し配管１５に排出する背圧排出量は、式（３）によって表せる。
【００４６】
【数３】
2010216383.tif 000005
【００４７】
式（３）において、Ｃが流量係数を示し、Ａ２が燃料噴射弁６の背圧排出経路における開口面積を示し、ΔＰ２が燃料噴射弁６に供給される燃料圧力Ｐと大気圧（燃料戻し路１５）との差を示し、ρが燃料の密度を示し、ＱＢが燃料噴射弁６から燃料戻し路１５に排出される燃料の排出量、ｔＷが燃料噴射弁６に印加される燃料噴射指令の継続時間を示す。
この式によって示される流量ＱＢは、燃料噴射指令Ｔｉを継続する時間ｔＷに比例する。
一方、燃料噴射指令Ｔｉを継続して出力する時間を所定の値に定めた場合、流量ＱＢは、圧力差ΔＰ２の関数となる。また、コモンレール１３における燃料圧力に変化がないとすれば、圧力差ΔＰ２は、燃料噴射弁６に供給される燃料圧力Ｐの変化に依存する。すなわち、流量ＱＢは、燃料噴射弁６に供給される燃料圧力Ｐに依存して変化する。
ここで、大気圧の変化量は、コモンレール１３に蓄圧される圧力に対して微小な量として扱うことができ、上記の式（３）を用いて都度演算することなく、予め定められた係数として設定することが可能である。燃料噴射時間ｔｗを一定の値とすれば、推定流量ＱＢｅｓｔは、式（４）によって示すことができる。
【００４８】
【数４】
2010216383.tif 000006
【００４９】
式（４）において、関数ｆ（Ｐ）は、燃料圧力Ｐに対して単調増加を示す一次関数として同定することにより、処理を簡素化することができる。
【００５０】
また、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの間に、燃料噴射弁６に供給されても燃焼室に噴射されずに燃料戻し路１５に放出される燃料が生じている。この燃料戻し路１５に放出される燃料は、燃料噴射弁６の背圧を低下させるのに必要とされる流量である。この背圧を低下させるために流出する流量は、実際の燃料噴射が開始する直前の時間（時刻ｔ２から時刻ｔ３）においてだけ、燃料噴射による流出量と分離して検出することができる。
【００５１】
このような背圧制御に必要な燃料の流出量の判定を用いた異常判定について説明する。
例えば、燃料噴射弁６が故障して、背圧制御の流出量が所定の値より多くなる不具合が生じた場合を想定する。
燃料を噴射しないタイミングに背圧制御の流出量が所定の値より多くなる不具合が生じれば、噴射がない期間であっても燃料圧力の低下を招くことになる。時刻ｔ１以前の予め定められた所定時間に流出する流出量を検出し、その流出量が所定の閾値より小さいか否かを判定することにより、異常を検出することができる。
一方、燃料を噴射するタイミングに背圧制御の流出量が所定の値より多くなる不具合が生じても、上記の異常検出方法では、燃料噴射量と背圧制御に必要な流量とを分けて検出することができるので、燃料噴射に伴う動作中でなければ検出できない不具合事象であっても異常を検出することができる。
【００５２】
続いて、燃料噴射に影響されない燃料の漏れ（リーク）を検出する手順について説明する。
図４は、本実施形態に示す燃料噴射制御装置１０における異常検出処理を示すフローチャートである。
ＥＣＵ２における異常判定部２ｃは、燃料噴射制御部２ｂが出力する燃料噴射指令Ｔｉに基づいて、燃料噴射指令Ｔｉで指示された燃料噴射状態（図３の時刻ｔ１〜ｔ４）であるか否かの判定を行う（ステップＳａ１０）。
ステップＳａ１０における判定の結果、燃料噴射指令Ｔｉが出力された燃料噴射状態にあると判定された場合、異常判定部２ｃは、燃料噴射指令Ｔｉが出力されてから燃料噴射を開始するまでの期間（図３の時刻ｔ１〜ｔ３）に排出される燃料の量を検出する。この排出された燃料の量は、燃料圧力センサ３７によって検出された燃料圧力Ｐに基づいて、式（３）の演算により導かれる。導かれた排出量を、背圧排出量ＱＢ１とする（ステップＳａ１２）。
導かれた背圧排出量ＱＢ１の値が予め定められる基準値に基づいて定められる閾値Ｃ１以下であるか否かを判定する。閾値Ｃ１として定める値は、基準値に検出誤差を見込んだマージンαを設定し定められた値（基準値＋α）とする。この判定により、背圧排出量ＱＢ１の値が、定められた閾値Ｃ１以下状態であれば、異常と判定すべき燃料のリークが発生していないと判定する（ステップＳａ１４）。
【００５３】
また、ステップＳａ１４による判定により、異常判定部２ｃは、背圧排出量ＱＢ１の値が、定められた閾値Ｃ１を超える状態であれば異常として判定すべき燃料のリーク或いは燃料噴射系統の異常が発生していると判定し、ＥＣＵ２内で機能するＯＢＤ（On-board diagnostics）に通知する。この背圧を制御する燃料の流出を、「動的リーク」という（ステップＳａ１６）。
【００５４】
ステップＳａ１０における判定の結果、燃料噴射指令Ｔｉが出力されずに燃料噴射状態にないと判定された場合（図３の時刻ｔ１以前の所定の期間）、異常判定部２ｃは、この期間はコモンレール１３から燃料噴射弁６に対して燃料の供給がない期間になる。この期間では、異常判定部２ｃは、燃料噴射指令Ｔｉが出力される前の予め定められる所定時間の間にコモンレール１３から供給される燃料の排出量を検出する。この所定時間における燃料の排出量を、背圧排出量ＱＢ２として定義する（ステップＳａ２２）。
【００５５】
この所定の期間（図３の時刻ｔ１以前の所定の期間）には、燃料噴射弁６が駆動されることはなく、燃料噴射弁６が駆動されたときに排出される動的リークは、存在しない。したがって、検出される背圧排出量ＱＢ２が発生しないことから、異常判定部２ｃは、背圧排出量ＱＢ２の値の検出誤差δを許容する所定の閾値Ｃ２で示される範囲内であるかの判定を行う。閾値Ｃ２の値は、検出誤差δの範囲を許容する微小な値とする。この判定により、背圧排出量ＱＢ２の値が、定められた閾値Ｃ２の範囲である（つまり、実質的に零とみなすことができる状態にある）ならば、異常判定部２ｃは、異常と判定すべき燃料のリーク或いは燃料噴射系統の異常が発生していないと判定する（ステップＳａ２４）。
【００５６】
また、ステップＳａ２４による判定により、異常判定部２ｃは、背圧排出量ＱＢ２の値が、定められた閾値Ｃ２を超える状態であれば異常として判定すべき燃料のリーク或いは燃料噴射系統の異常が発生していると判定し、ＥＣＵ２内で機能するＯＢＤ（On-board diagnostics）に通知する。燃料噴射を始める前に燃料の流出が検出された異常状態における流出を、「静的リーク」という（ステップＳａ２６）。
【００５７】
以上に示された本発明の実施形態によれば、ＥＣＵ２における異常判定部２ｃは、検出した燃料圧力に基づいて、その変動を検出する。その検出は、ＥＣＵ２から燃料噴射指令Ｔｉが出力され、燃料噴射弁６が噴射状態に遷移する過程において、その燃料噴射指令Ｔｉに係る燃料噴射が始まる直前の無噴射の状態に生じる燃料リーク量を判定することにより行われる。そして、燃料噴射が行われる際に駆動された燃料噴射手段の動作によって生じる燃料戻し路１５への燃料の排出量を、正常な燃料噴射による燃料噴射量と区別して判定することができる。
【００５８】
また、実施形態によれば、ＥＣＵ２における異常判定部２ｃは、燃料噴射弁６による燃料噴射を行わない状態を選択して燃料のリークを検出することができる。そして、燃料噴射が行われる際の条件と判定条件を分けて設定することができる。
【００５９】
また、実施形態明によれば、ＥＣＵ２における異常判定部２ｃは、パイロット噴射又はメイン噴射のいずれの燃料噴射であっても、その燃料噴射により生じる燃料のリークを検出することができる。
【００６０】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、本発明の燃料噴射制御装置１０における、ＥＣＵ２に異常判定部２ｃを兼ね備えるものとして説明したが、ＥＣＵ２が行う燃料噴射制御部２ｂなどと分離して構成することも可能である。
また、燃料圧力センサ３７は、燃料噴射弁６に対応して設けられるものとして説明したが、少なくとも１つの燃料圧力センサ３７によって、複数の燃料噴射弁６の噴射によって変動する燃料圧力変動を検出することとしても良い。その燃料圧力センサ３７の設置箇所は、オリフィス１３ｃの下流に配置することが好適であるが、目的の変動量を検出することができる場所に設けることとしても良い。
【００６１】
また、オリフィス１３ｃを例に示し、コモンレール１３と高圧配管１３ｂの間に流量を制限する抵抗成分を設けた。この抵抗成分には、オリフィス１３ｃ以外にも目的の流量制御を行える構造のものであれば選択可能である。
【００６２】
また、高圧配管１３ｂ内に設けられるオリフィス１３ｃの配置は、コモンレール１３側に近い位置とすることが好適である。
また、燃料圧力センサ３７の配置は、オリフィス１３ｃに近い下流部側とすることが好適である。
また、メイン噴射に先立って行われるパイロット噴射の回数は、１回に限定されることなく、複数回に分割することは可能である。
【００６３】
また、本実施形態では、燃料噴射弁６の数を４個、コモンレール１３の数を１個として説明しているが、それぞれ４個と１個に制限されるものではなく、エンジン１の構成によってその数量は任意に設定することができる。
また、エンジン１はディーゼルエンジンであることとして説明したが、この燃料噴射制御装置１０はガソリンエンジンに対する適応も可能である。
また、本発明は、船外機のような船舶推進機用の内燃機関を含む、様々な産業用の内燃機関に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  エンジン（内燃機関）
２  ＥＣＵ（噴射量算出手段）
２ｃ  異常判定部（異常判定手段）
６  燃料噴射弁（燃料噴射手段）
１０  燃料噴射制御装置（燃料噴射制御装置）
１３  コモンレール（燃料蓄圧手段）
３７、３７−１〜３７−４  燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）
Ｐ２  高圧ポンプ（燃料供給手段）
【図１】
2010216383.tif 000007
【図２】
2010216383.tif 000008
【図３】
2010216383.tif 000009
【図４】
2010216383.tif 000010