(57)【要約】【課題】燃料噴射弁へのエアの混入を好適に抑制することのできる燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】時刻ｔ１以前には、コモンレール内の燃圧が目標値に追従しており、時刻ｔ１以降、燃料タンクの燃料残量の不足のためにコモンレール内の燃圧が低下する。そして、燃圧の目標値から検出値を減算したものが圧力判定値α以下となる時刻ｔ２に、エア混入予測圧力継続カウンタのカウント値をカウントアップしていく。そして、カウンタ値が、カウンタ判定値β以上となる時刻ｔ５に、エア混入判定フラグをオンとし、燃料噴射弁による燃料の噴射を停止する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁を介して車載内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射制御装置において、
前記燃料噴射弁にエアが混入する状況にあるか否かを診断する診断手段と、
該診断手段によりエアが混入する状況にあると判断されるとき、前記燃料噴射弁の操作を制限する制限手段とを備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記制限手段は、前記燃料噴射弁による燃料の噴射を停止する請求項１記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料噴射制御装置において、
前記燃料噴射弁は、蓄圧室内に高圧状態で蓄えられる燃料が供給されるものであることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記診断手段は、前記燃料噴射弁にエアが混入する状況となることを予め予測するものであり、前記制限手段は、前記診断手段によりエアが混入する状況となることが予測されるとき、前記制限を行なう請求項３記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記診断手段は、前記蓄圧室内の燃料の圧力を検出する手段による検出結果に基づき前記診断を行なう請求項４記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記蓄圧室内の燃圧に基づく前記診断は、前記蓄圧室内の燃圧についての目標値と検出値との差を所定の判定値と比較し、前記差が前記判定値以上となる時間の累積値が所定以上となるときに前記状況にあると判断するものである請求項５記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記診断手段は、前記内燃機関の出力特性、前記内燃機関の燃料噴射量、及び前記蓄圧室に加圧供給される燃料量の少なくとも１つに基づき前記診断を行なう請求項３記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記燃料噴射弁は、その内壁に沿って噴射開口部側及びその逆側に変位可能な一対のピストンを備えるとともに、これら一対のピストンの間に流体が充填される室を有し、
アクチュエータにより前記一対のピストンの一方が変位されることで、前記一対のピストンの他方に駆動力が伝達され、該他方のピストンの変位により当該噴射弁の開弁及び閉弁がなされるものである請求項３〜７のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記燃料噴射弁は、前記一対のピストンよりも前記噴射開口部側に設けられるノズルニードルが前記噴射開口部側に変位することで閉弁し、前記ノズルニードルが前記逆側に変位することで開弁するものであり、
前記ノズルニードルには、前記噴射開口部側の面及びその逆側の面の双方に前記蓄圧室から供給される燃料の圧力が印加され、前記逆側の面にその圧力を印加する燃料は、前記他方のピストンの変位により、前記蓄圧室に燃料を供給する燃料タンクに戻される請求項８記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
前記一方のピストンには、前記逆側の面にその圧力を印加する燃料を前記燃料タンクに戻す通路と連通する室が設けられ、前記一対のピストンの間に充填される流体が、前記通路を介して補充可能な燃料である請求項９記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁を介して車載内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料噴射制御装置として、燃料ポンプより加圧供給される燃料をコモンレールに蓄え、この蓄えられた燃料をディーゼルエンジン（内燃機関）の各気筒の燃焼室に噴射供給するコモンレール式のものが周知である。こうした燃料噴射制御装置において、エンジンの運転中に燃料が少なくなると、燃料ポンプにより燃料タンクから汲み上げられる燃料に空気（エア）が混入することがある。このエアは、コモンレールから燃料噴射弁への燃料の供給に伴い、燃料噴射弁へと供給される。そして、その後、エンジンが停止され、燃料タンクに燃料が補給されても、コモンレールと燃料噴射弁との間には未だエアが混入しているため、エンジンの再始動に際して、燃料噴射弁にはエアの混入した燃料が供給されることになる。このようにエアの混入された燃料が燃料噴射弁に供給されると、エンジンの始動性が低下する。
【０００３】
そこで従来、例えば特許文献１に見られるように、電磁駆動式の燃料噴射弁を制御する制御装置において、エンジンの停止中に、燃料噴射弁を電磁駆動することでコモンレールと燃料噴射弁との間の上記エアを排出するものも提案されている。これにより、エンジンの再始動に際し、エアの混入していない燃料を噴射することができ、ひいては始動を良好に行なうことができる。
【０００４】
ところで、上記制御装置では、燃料の残量低下に伴うコモンレールへのエアの混入後、燃料の補給がなされた後にエアを排出する制御を行うため、燃料の補給後からエンジンを始動するまでの時間は長くなる。更に、燃料噴射弁にエアが混入する場合、上記制御によってエアを排出することが困難となることもある。
【０００５】
なお、上記コモンレール式のディーゼルエンジンに限らず、燃料噴射弁を介して内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射制御装置にあっては、エアが混入することによるこうした実情も概ね共通したものとなっている。
【特許文献１】特開平１１−３４３９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、燃料噴射弁へのエアの混入を好適に抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
手段１は、燃料噴射弁にエアが混入する状況にあるか否かを診断する診断手段と、該診断手段によりエアが混入する状況にあると判断されるとき、前記燃料噴射弁の操作を制限する制限手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成では、燃料噴射弁にエアが混入する状況にあると判断されるときに、燃料噴射弁の操作を制限することで、燃料噴射弁への過度のエアの混入を好適に抑制することができる。
【００１０】
手段２は、手段１において、前記制限手段は、前記燃料噴射弁による燃料の噴射を停止することを特徴とする。
【００１１】
上記構成では、燃料噴射が停止されるために、燃料噴射弁にエアの混入した燃料が供給されることを好適に回避することができる。
【００１２】
手段３は、手段１又は２において、前記燃料噴射弁は、蓄圧室内に高圧状態で蓄えられる燃料が供給されるものであることを特徴とする。
【００１３】
上記構成では、蓄圧室内に高圧状態で蓄えられる燃料が燃料噴射弁に供給されるために、燃料噴射性能を向上させることができる。
【００１４】
手段４は、手段３において、前記診断手段は、前記燃料噴射弁にエアが混入する状況となることを予め予測するものであり、前記制限手段は、前記診断手段によりエアが混入する状況となることが予測されるとき、前記制限を行なうことを特徴とする。
【００１５】
上記構成では、燃料噴射弁にエアが混入する状況となることを予め予測するために、燃料噴射弁へのエアの混入をいっそう好適に抑制（又は回避）することができる。
【００１６】
手段５は、手段４において、前記診断手段は、前記蓄圧室内の燃料の圧力を検出する手段による検出結果に基づき前記診断を行なうことを特徴とする。
【００１７】
上記構成では、例えば蓄圧室内に燃料を供給する手段の燃料残量が低下する等により、蓄圧室に供給される燃料にエアが混入されることがある。そして、蓄圧室から燃料噴射弁に燃料が供給されるに際しても、燃料にエアが混入されることがある。
【００１８】
ところで、蓄圧室に供給される燃料にエアが混入するときには、混入されないときと比較して、蓄圧室内の燃圧の挙動が異なったものとなる。
【００１９】
このため、上記構成では、燃料噴射弁にエアが混入する状況となることを予め予測することができる。特に、上記構成では、蓄圧室内の燃圧に基づき上記診断を行なうことで、実際には燃料噴射弁にエアが未だ混入していないときに上記状況となることを予測することができる等、燃料噴射弁にエアが混入する状況にあることを早期に判断することができる。すなわち、蓄圧室内に供給される燃料にエアが混入しはじめた直後は、燃料噴射弁には、未だエアが混入していない。しかし、この時点で、近い将来に燃料噴射弁にエアが混入することとなると予測できる。
【００２０】
手段６は、手段５において、前記蓄圧室内の燃圧に基づく前記診断は、前記蓄圧室内の燃圧についての目標値と検出値との差を所定の判定値と比較し、前記差が前記判定値以上となる時間の累積値が所定以上となるときに前記状況にあると判断するものであることを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、たとえ燃圧の目標値と検出値との差がノイズ等に起因して上記判定値以上となったとしても、これにより上記状況にあるとの誤判断をすることを回避することができる。
【００２２】
手段７は、手段３において、前記診断手段は、前記内燃機関の出力特性、前記内燃機関の燃料噴射量、及び前記蓄圧室に加圧供給される燃料量の少なくとも１つに基づき前記診断を行なうことを特徴とする。
【００２３】
燃料噴射弁にエアが混入される状況にあるときには、同状況にないときと比較して、燃料噴射弁の搭載される内燃機関の出力特性が異なったものとなる。また、燃料噴射弁にエアが混入するときには、トルクが変動するためにユーザがアクセルペダルを操作することで、燃料噴射量の指令値が変動する傾向にある。更に、蓄圧室に燃料を供給する燃料タンクの燃料残量が低減する等により燃料噴射弁にエアが混入する状況となるときには、同状況でないときと比較して、蓄圧室に供給される燃料量の挙動が異なる。
【００２４】
この点、上記構成では、上記態様にて、燃料噴射弁にエアが混入される状況を適切に判断することができる。なお、ここで、「内燃機関の出力特性」の検出手法としては、その出力軸の挙動を直接検出するものに限らず、例えば出力軸の駆動力によって稼動するポンプや、コンプレッサ等の補機の挙動を検出するもの、内燃機関の排気系に排出される排気の特性を検出するものも含まれるものとする。
【００２５】
手段８は、手段３〜７のいずれかにおいて、前記燃料噴射弁は、その内壁に沿って噴射開口部側及びその逆側に変位可能な一対のピストンを備えるとともに、これら一対のピストンの間に流体が充填される室を有し、アクチュエータにより前記一対のピストンの一方が変位されることで、前記一対のピストンの他方に駆動力が伝達され、該他方のピストンの変位により当該噴射弁の開弁及び閉弁がなされるものであることを特徴とする。
【００２６】
上記構成では、燃料噴射弁にエアが混入するときには、一対のピストンの間の室にエアが混入されるおそれがある。そして、この室にエアが混入されると、一方のピストンの変位による他方のピストンへの駆動力の伝達が困難となり、燃料噴射弁の開弁及び閉弁が適切に行なわれなくなることがある。そして、この室に入ったエアは、取り除くのに長時間を要する。
【００２７】
このため、上記構成では、上記手段３〜７の構成の効果を好適に奏することができる。
【００２８】
手段９は、手段８において、前記燃料噴射弁は、前記一対のピストンよりも前記噴射開口部側に設けられるノズルニードルが前記噴射開口部側に変位することで閉弁し、前記ノズルニードルが前記逆側に変位することで開弁するものであり、前記ノズルニードルには、前記噴射開口部側の面及びその逆側の面の双方に前記蓄圧室から供給される燃料の圧力が印加され、前記逆側の面にその圧力を印加する燃料は、前記他方のピストンの変位により、前記蓄圧室に燃料を供給する燃料タンクに戻されることを特徴とする。
【００２９】
上記構成では、上記逆側の面にその圧力を印加する燃料が燃料タンクに戻されないときには、ノズルニードルの噴射開口部側の面に印加される燃圧と、逆側の面に印加される燃圧とが略相殺してノズルニードルは閉弁状態となる。これに対し、上記燃料が燃料タンクに戻されるときには、逆側の面に印加される燃圧が低下するため、噴射開口部側の面に印加される燃圧により、ノズルニードルが逆側に変位するようになり、燃料噴射弁が開弁する。
【００３０】
手段１０は、手段９において、前記一方のピストンには、前記逆側の面にその圧力を印加する燃料を前記燃料タンクに戻す通路と連通する室が設けられ、前記一対のピストンの間に充填される流体が、前記通路を介して補充可能な燃料であることを特徴とする。
【００３１】
上記構成では、上記室内の燃料がリークにより失われても、これが上記通路を介して補充される。
【００３２】
手段１１は、燃料噴射弁を介して車載内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁にエアが混入する状況にあるか否かを診断する診断手段と、該診断手段によりエアが混入する状況にあると判断されるとき、該状況にある旨を外部に通知する通知手段とを備えることを特徴とする。
【００３３】
上記構成では、燃料噴射弁にエアが混入する状況にあると判断されるとき、その旨が通知されるために、ユーザが車両の運行状況に応じて適切に燃料噴射弁による燃料の噴射を停止することができ、ひいては、燃料噴射弁へのエアの混入を好適に抑制することができる。
【００３４】
なお、この手段１１は、手段３、８〜１０のいずれかの構成を備えるようにしてもよい。また、この手段１１の診断手段は、手段４〜７のいずれかの構成を備えるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記各手段のうち、手段５記載の診断手段を備えるものにおいては、前記蓄圧室内の燃圧についての目標値と検出値との差を所定の判定値と比較する第１の比較手段と、前記差が前記判定値以上となる時間を累積するカウンタと、該カウンタによる累積値と複数のカウンタ判定値と比較する第２の比較手段と、前記累積値が前記複数のカウンタ判定値のうちのいずれを上回るかに応じて前記制限手段による制限態様（前記通知手段による通知態様）を変更する手段とを備えるようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
（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エンジンの燃料噴射制御装置に適用した第１の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００３７】
図１に、本実施形態の燃料噴射制御装置及びその制御対象の全体構成を示す。
【００３８】
図示されるように、燃料タンク２の燃料は、燃料ポンプ４により汲み上げられ、コモンレール６に加圧供給される。このコモンレール６では、供給された燃料を所定の高圧状態で蓄える。コモンレール６内の燃料は、燃料噴射弁１０に供給される。
【００３９】
燃料噴射弁１０は、その噴射開口部ｏｐ側に円柱状のニードル収納部１２が設けられている。そして、ニードル収納部１２には、その軸方向に変位可能なノズルニードル１４が収納されている。ノズルニードル１４は、燃料噴射弁１０の噴射開口部ｏｐに形成されている環状のニードルシート部１６に着座することで、ニードル収納部１２を外部（ディーゼルエンジンの燃焼室）から遮断する一方、ニードルシート部１６から離座することで、ニードル収納部１２を外部と連通させる。また、ニードル収納部１２には、コモンレール６から高圧燃料通路１８を介して高圧燃料が供給される。
【００４０】
ノズルニードル１４の背面側（ニードルシート部１６と対向する側の逆側）には、背圧室２０が形成されている。背圧室２０には、高圧燃料通路１８からの燃料がオリフィス２２を介して供給される。また、背圧室２０には、ノズルニードル１４をニードルシート部１６側へ押すニードルスプリング２４が備えられている。
【００４１】
背圧室２０は、ボール２６を介して低圧燃料通路２８に連通可能とされている。ボール２６は、その背面側が、環状のバルブシート部３０に着座することで、低圧燃料通路２８と背圧室２０とを遮断し、噴射開口部ｏｐ側へ変位することで、低圧燃料通路２８と背圧室２０とを連通させる。低圧燃料通路２８は、チェック弁５０を介して燃料タンク２と接続されている。
【００４２】
ボール２６のうちバルブシート部３０側は、プレッシャピン３２を介して小径ピストン３４と連結されている。小径ピストン３４のうち噴射開口部ｏｐ側の逆側は、小径ピストン３４よりも径の大きな大径ピストン３６の先端と対向している。そして、小径ピストン３４、大径ピストン３６、及び燃料噴射弁１０の内壁によって変位拡大室３８が区画形成されている。変位拡大室３８には、燃料が充填されている。また、変位拡大室３８には、皿バネ３９が設けられている。一方、大径ピストン３６は、その内部に、低圧燃料通路２８と連通される室４０を備えており、低圧燃料通路２８の燃料が室４０を介して変位拡大室３８に供給される。詳しくは、室４０内にはボール弁４２が設けられており、大径ピストン３６の内壁とボール弁４２とのクリアランスを介して、低圧燃料通路２８の燃料が変位拡大室３８に供給される。
【００４３】
一方、大径ピストン３６は、噴射開口部ｏｐ側の逆側がピエゾ素子４４と連結されている。ちなみに、ピエゾ素子４４は、大径ピストン３６と対向する側の逆側の面が燃料噴射弁１０の内壁に固定されている。
【００４４】
ピエゾ素子４４は、複数の圧電素子が積層されてなる積層体（ピエゾスタック）を備え、これが圧電効果により伸縮することによりアクチュエータとして機能する。具体的には、ピエゾ素子４４は、容量性の負荷であり、充電されることで伸長し、放電されることで縮小する。
【００４５】
ピエゾ素子４４へ電流が供給されずピエゾ素子４４が縮小状態にあるときには、高圧燃料通路１８の高圧燃料により力が及ぼされることから、ボール２６や小径ピストン３４は噴射開口部ｏｐ側の逆側に位置することとなる。このとき、ボール２６により背圧室２０と低圧燃料通路２８とは遮断されている。このため、背圧室２０内の燃料圧力（コモンレール圧）及びニードルスプリング２４によって、ノズルニードル１４は、噴射開口部ｏｐ側へと押され、ニードルシート部１６に着座した状態(閉弁状態）となる。
【００４６】
一方、ピエゾ素子４４に電流が供給されることでピエゾ素子４４が伸長状態となると、大径ピストン３６が噴射開口部ｏｐ側へ変位する。これにより、大径ピストン３６の駆動力が変位拡大室３８を介して小径ピストン３４に伝達される。そして小径ピストン３４が噴射開口部ｏｐ側に変位すると、ボール２６は、噴射開口部ｏｐ側へ移動する。これにより、背圧室２０が低圧燃料通路２８と連通される。その結果、背圧室２０内の燃料の圧力が低下し、ニードル収納部１２内の高圧燃料がノズルニードル１４を噴射開口部ｏｐ側の逆側へ押す力が、背圧室２０内の燃料及びニードルスプリング２４がノズルニードル１４を噴射開口部ｏｐ側へ押す力よりも所定以上大きくなると、ノズルニードル１４は、ニードルシート部１６から離座した状態（開弁状態）となる。
【００４７】
なお、コモンレール６には、コモンレール６内の燃圧が所定以上となると開弁するプレッシャレギュレータ８が設けられており、このプレッシャレギュレータ８の開弁によりコモンレール６内の燃料が低圧燃料通路２８に排出される。低圧燃料通路２８は、チェック弁５０を介して燃料タンク２と接続されている。このため、低圧燃料通路２８内の燃圧が所定以上となるとチェック弁５０が開弁することで、低圧燃料通路２８内の燃料が燃料タンク２に戻される。
【００４８】
これら燃料噴射弁１０や、燃料ポンプ４等、ディーゼルエンジンのアクチュエータは、電子制御装置６０によって操作される。電子制御装置６０は、中央処理装置やメモリ等を備えて構成されている。電子制御装置６０は、コモンレール６内の燃圧を検出する燃圧センサ６２等、エンジンの運転状態や運転環境を検出する各種センサの検出値や、アクセルペダルの操作量を検出するセンサの検出値等を取り込み、これら検出値に基づき、各種アクチュエータを操作することで、燃料噴射制御等を行なう。詳しくは、各種センサの検出値に基づき、コモンレール６内の燃圧についての目標値を設定し、燃圧センサ６２によって検出される燃圧が目標値となるように制御する。また、適宜のタイミングで燃料噴射弁１０を介して燃料をディーゼルエンジンの燃焼室に噴射供給する。更に、各種センサの検出値に基づく演算結果を、例えばインストルメントパネルやスピーカを介してユーザに通知する。
【００４９】
ところで、上記燃料タンク２の燃料残量が低下したとき等には、燃料ポンプ４によって汲み上げられコモンレール６に加圧供給される燃料に、エアが混入することがある。そして、コモンレール６内の燃料にエアが混入すると、やがては、燃料噴射弁１０にエアが混入した燃料が供給されることとなる。
【００５０】
ここで、コモンレール６を介して燃料噴射弁１０に混入したエアは、ボール２６がバルブシート部３０から離座すると、ボール２６と小径ピストン３４との間の空間を介して低圧燃料通路２８へと流出する。ただし、この際、このエアが、小径ピストン３４と燃料噴射弁１０の内壁との間のクリアランスを介して、変位拡大室３８に混入することがある。
【００５１】
一方、燃料タンク２内の燃料が不足することでエンジンストールが生じると、燃料タンク２に燃料が補給されることとなる。ただし、燃料タンク２に燃料が補給されたとしても、変位拡大室３８へのエアの混入に起因して、燃料噴射弁１０の開弁操作及び閉弁操作を適切に行なうことができないおそれがある。
【００５２】
すなわち、変位拡大室３８にエアが混入していると、ピエゾ素子４４が伸長することで大径ピストン３６が噴射開口部ｏｐ側に変位したとしても、エアの圧縮性によりこの駆動力が小径ピストン３４に適切に伝達しなくなり、ボール２６をバルブシート部３０から適切に離座させることができなくなる。このため、ニードル収納部１２内に充填される燃料がノズルニードル１４を噴射開口部ｏｐ側の逆側に押す力は、背圧室２０内に充填される燃料がノズルニードル１４を噴射開口部ｏｐ側に押す力とニードルスプリング２４がノズルニードル１４を噴射開口部ｏｐ側に押す力との合力より小さくなる。したがって、ノズルニードル１４をニードルシート部１６から離座させることができない。
【００５３】
更に、変位拡大室３８に混入したエアは、燃料タンク２への燃料の充填後、コモンレール６から高圧燃料通路１８を介して燃料噴射弁１０に燃料が供給され始めても、長期にわたって変位拡大室３８内にとどまる傾向にある。すなわち、上述したように、低圧燃料通路２８の燃料の変位拡大室３８への供給は、大径ピストン３６の内壁とボール弁４２とのクリアランスを通じて行なわれる。しかし、このクリアランスを介して低圧燃料通路２８内の燃料が変位拡大室３８へとリークするためには、低圧燃料通路２８内の燃圧がある程度加圧される必要がある。しかし、低圧燃料通路２８内の燃料が加圧される要因としては、ボール２６とバルブシート部３０との間のクリアランスを介して高圧燃料通路１８の燃料が低圧燃料通路２８側へリークすることがあるに過ぎない。そして、このリークによる低圧燃料通路２８の加圧には時間がかかる。特に、低温時においては、燃料の粘性が高くなるため、上記リークによる低圧燃料通路２８の加圧に要する時間が長時間化し、ひいては変位拡大室３８に燃料が流出するのに要する時間が長時間化する。
【００５４】
このため、本実施形態では、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況となることを予め予測し、エアが混入する状況となると予測されるときに燃料噴射弁１０の操作を制限することで、燃料噴射弁１０へのエアの混入を回避する。以下、これについて詳述する。
【００５５】
図２に、上記予測及び燃料噴射弁１０の操作制限にかかる処理の手順を示す。この処理は、電子制御装置６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００５６】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、コモンレール６内の目標とする燃料の圧力（燃圧の目標値）を、ディーゼルエンジンの運転状態に基づき算出する。詳しくは、例えば、エンジンの出力軸の回転速度と燃料噴射量とに基づき算出するようにしてもよい。
【００５７】
続くステップＳ１２では、燃圧センサ６２によって検出されるコモンレール６内の燃圧を検出する。そして、ステップＳ１４では、コモンレール６内の燃圧の目標値と検出値との差値と、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況にあるか否かを判断する圧力判定値αとを比較する。詳しくは、目標値から検出値を減算したものと圧力判定値αとの大小関係を比較する。なお、この圧力判定値αは、燃料タンク２内の燃料が不足するなどして、コモンレール６内に加圧供給される燃料にエアが混入することに起因してコモンレール６内の燃圧が目標値から離間することを判定するためのものである。
【００５８】
そしてステップＳ１４において、上記差が圧力判定値α以上であると判断されると、ステップＳ１６において、エア混入予測圧力継続カウンタを、カウントアップする。このカウンタは、コモンレール６内の燃圧の目標値と検出値との差が圧力判定値α以上となる時間の累積値を算出するものである。
【００５９】
続くステップＳ１８では、カウンタのカウント値がカウンタ判定値β以上であるか否かを判断する。この判断は、例えば燃圧センサ６２の出力にノイズが混入する等に起因して、燃圧の目標値と検出値との差が判定値α以上となるときに、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況にあると誤判断することを回避するために行なうものである。このカウンタ判定値βは、燃圧の目標値と検出値との差が判定値α以上となる要因が、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況にあることであるか否かを判断する値に設定されている。
【００６０】
そしてステップＳ１８で、カウント値がカウンタ判定値β以上であると判断されると、ステップＳ２０において、エア混入判定フラグをオンとする。このエア混入判定フラグは、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況となると予測されたことを示すフラグである。そして、ステップＳ２０の処理が完了すると、ステップＳ２２にて、エア混入判定フラグがオンとなっているか否かを判断する。そして、ステップＳ２２でエア混入判定フラグがオンとされていると判断されると、ステップＳ２４において燃料噴射弁１０の操作を制限する。詳しくは、燃料噴射弁１０を介した燃料の噴射を停止する（ディーゼルエンジンの運転を停止する）。これにより、エアの混入した燃料が燃料噴射弁１０に供給されることを回避する。
【００６１】
なお、上記ステップＳ２２にてエア混入判定フラグがオンとされていないと判断されるときや、ステップＳ２４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。
【００６２】
ちなみに、この処理は、エンジン始動後、コモンレール６内の燃圧が、一旦目標値に近似した後に行なうようにする。
【００６３】
ここで、上記処理の作用について図３に基づき説明する。図３は、上記処理の態様の一例を示すタイムチャートである。ここで、図３（ａ）は、燃圧の検出値の推移を、図３（ｂ）は、上記カウンタのカウント値の推移を、図３（ｃ）は、エア混入判定フラグの設定態様の推移を、図３（ｄ）に、燃料噴射弁１０の作動指令態様の推移を、それぞれ示す。
【００６４】
この図では、時刻ｔ１以前には、コモンレール６内の燃圧が目標値に追従しており、時刻ｔ１以降、燃料タンク２の燃料残量の不足のためにコモンレール６内の燃圧が低下する場合を示している。そして、燃圧の目標値と検出値の差が圧力判定値α以上となる時刻ｔ２に、エア混入予測圧力継続カウンタのカウント値をカウントアップしていく。ただし、例えば燃圧センサ６２の出力にノイズが混入するとか、コモンレール６に加圧供給される燃料に一時的にエアが混入しなくなることで、コモンレール６内の燃圧が一時的に上昇し、目標値と検出値との差が圧力判定値αを下回る時刻ｔ３以降、上記カウンタのカウントアップを一時的に中断する。この間、カウンタ値はそのまま保持される。そして、燃圧の目標値と検出値との差が、再度圧力判定値α以下となると、カウンタのカウントアップを再開する。そして、カウンタ値が、カウンタ判定値β以上となる時刻ｔ５に、エア混入判定フラグをオンとし、燃料噴射弁１０による燃料の噴射を停止する。
【００６５】
なお、上記カウンタ値は、例えばＲＡＭ等、給電により記憶データを保持する揮発性メモリに記憶しておくようにしてもよい。これにより、電子制御装置６０に給電がなされなくなる度に、カウンタ値が消去されることとなる。このため、燃圧センサ６２の出力にノイズが混入する等によりカウンタによるカウントアップがなされた場合であっても、これが累積されることでカウンタ判定値βに達し、エアが混入する状況にあるとの誤判定がなされることを回避することができる。また、カウンタによるカウントアップ開始後、所定時間以内にカウンタ判定値β以上とならないときには、カウンタを初期化するようにしてもよい。
【００６６】
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。
【００６７】
（１）燃料噴射弁１０にエアが混入する状況となると予測されるときに、燃料噴射弁１０を介した燃料の噴射を停止することで、燃料噴射弁１０にエアの混入した燃料が供給されることを好適に回避することができる。
【００６８】
（２）コモンレール６内の燃圧に基づき、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況にあるか否かの診断を行なった。これにより、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況を適切に予測することができる。
【００６９】
（３）コモンレール６内の燃圧についての目標値と検出値との差を圧力判定値αと比較し、この差が圧力判定値α以上となる時間の累積値がカウンタ判定値β以上となるときに、エアが混入する状況となることを予測した。これにより、たとえ燃圧の目標値と検出値との差がノイズ等に起因して圧力判定値α以上となったとしても、これにより上記状況にあるとの誤判断をすることを回避することができる。
【００７０】
（４）燃料噴射弁１０を、その内壁に沿って噴射開口部ｏｐ側及びその逆側に変位可能な大径ピストン３６及び小径ピストン３４を備えるとともに、これら一対のピストンの間に燃料が充填される変位拡大室３８を有し、ピエゾ素子４４により大径ピストン３６が変位されることで、小径ピストン３４に駆動力が伝達され、小径ピストン３４の変位により開弁及び閉弁がなされるものとした。こうした構成では、燃料噴射弁１０にエアが混入するときには、変位拡大室３８にエアが混入されるおそれがある。そして、変位拡大室３８にエアが混入されると、大径ピストン３６の変位による小径ピストン３４への駆動力の伝達が困難となり、燃料噴射弁１０の開弁及び閉弁が適切に行なわれなくなることがある。そして、変位拡大室３８に入ったエアは、取り除くのに長時間を要する。このため、こうした構成の燃料噴射弁１０を用いる本実施形態では、上記各効果を好適に奏することができる。
【００７１】
（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。
【００７２】
本実施形態では、ディーゼルエンジンの出力特性や、燃料噴射量、コモンレール６内に加圧供給される燃料量に基づき、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況にあるか否かを診断する。
【００７３】
図４に、本実施形態にかかる上記診断及び燃料噴射弁１０の操作制限にかかる処理の手順を示す。この処理は、電子制御装置６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００７４】
この一連の処理では、まずステップＳ３０において、ディーゼルエンジンの出力特性の監視、燃料噴射量の監視、及びコモンレール６内に加圧供給される燃料量の少なくとも１つに基づき、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況にあるか否かを診断する。
【００７５】
ここで、ディーゼルエンジンの出力特性を監視するのは、燃料噴射弁１０にエアが混入される状況にあるときには、同状況にないときと比較して、燃料噴射弁１０の搭載されるディーゼルエンジンの出力特性が異なったものとなるためである。ちなみに、ディーゼルエンジンの出力特性の監視手法としては、その出力軸の挙動を直接監視してもよく、また、例えば出力軸の駆動力によって駆動されるポンプや、コンプレッサ等の補機の挙動を監視したり、ディーゼルエンジンの排気系に排出される排気の特性を監視したりしてもよい。
【００７６】
また、ディーゼルエンジンの燃料噴射量を監視するのは、燃料噴射弁１０にエアが混入するときにはトルクが変動するため、ユーザがアクセルペダルを操作することで燃料噴射量の指令値が変動する傾向にあるためである。すなわち、例えば、コモンレール６から燃料噴射弁１０に加圧供給される燃料にエアが断続的に混入する場合には、ディーゼルエンジンの出力トルクが変動するため、ユーザがアクセルペダルの操作量を断続的に増大させると想定される。
【００７７】
更に、コモンレール６内に加圧供給される燃料量を監視するのは、コモンレール６に燃料を供給する燃料タンク２の燃料残量が減少する等により燃料噴射弁１０にエアが混入する状況となるときには、同状況でないときと比較して、コモンレール６に加圧供給される燃料量の挙動が異なるためである。
【００７８】
そして、ステップＳ３２において燃料噴射弁１０にエアが混入する状況にあると判断されると、ステップＳ３４〜Ｓ３８において、先の図２のステップＳ２０〜Ｓ２４の処理を実行する。なお、ステップＳ３２において、エアが混入する状況にないと判断されるときや、ステップＳ３６において、エア混入判定フラグがオンとなっていないと判断されるとき、ステップＳ３８の処理を完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００７９】
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（４）の効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００８０】
（５）燃料噴射弁１０にエアが混入する状況（燃料噴射弁１０に実際にエアが混入し始めている状況）にあると判断されると、燃料噴射弁１０を介した燃料の噴射を停止することで、燃料噴射弁１０へエアの混入を好適に抑制することができる。すなわち、燃料切れ等によりエンジンストールが生じるまで燃料噴射制御を継続する場合と比較して、燃料噴射弁１０へのエアが混入する時間を低減することができる。そしてこのため、変位拡大室３８へエアが混入することを抑制することができる。
【００８１】
（６）燃料噴射弁１０の搭載されるディーゼルエンジンの出力特性や、ディーゼルエンジンの燃料噴射量、及びコモンレール６に加圧供給される燃料量（これらの少なくとも１つ）に基づき、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況にあるか否かの診断を行なった。これにより、燃料噴射弁１０にエアが混入される状況を適切に判断することができる。
【００８２】
（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。
【００８３】
本実施形態では、燃料噴射弁にエアが混入する状況となることを予め予測し、エアが混入する状況となると予測されるときに、ユーザに対し警告をする。以下、これについて詳述する。
【００８４】
図５に、上記予測及び警告にかかる処理の手順を示す。この処理は、電子制御装置６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００８５】
この一連の処理においても、先の図２のステップＳ１０〜Ｓ２２の処理を行なう。そして、ステップＳ４０では、エアが混入する状況となると予測される旨の警告をする。すなわち、例えば車両のインストルメントパネルの表示手段を通じて文字等により警告をしたり、車載スピーカを通じて音声による警告をしたりする。これにより、ユーザは、車両の運行状況に応じて適切にエンジンを停止させることができる。すなわち例えば、高速道路の走行中等において、退避領域まで運転した後エンジンを停止させる等することができる。このため、本実施形態では、燃料噴射弁１０へのエアの混入を好適に抑制することができる。
【００８６】
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。
【００８７】
（７）エアが混入する状況となると予測されるときに、ユーザに対しその旨の警告をした。これにより、ユーザが車両の運行状況に応じてエンジンを適切に停止させることができる。
【００８８】
（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。
【００８９】
・上記第１の実施形態において、燃圧の目標値と検出値との差が所定の判定値以上となるときに、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況となると予測しても、上記（１）、（２）、（４）の効果を得ることはできる。
【００９０】
・燃料噴射弁１０にエアが混入する状況となることを予め予測する手法としては、コモンレール６内の燃圧に基づくものに限らない。例えば燃料タンク２の燃料残量に基づき上記予測をするようにしてもよい。
【００９１】
・上記第３の実施形態において、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況となることを予め予測する代わりに、先の第２の実施形態のように、ディーゼルエンジンの出力特性や、燃料噴射量、コモンレール６内に加圧供給される燃料量に基づき、燃料噴射弁１０にエアが混入する状況にあるか否かを診断するようにしてもよい。
【００９２】
・上記第１の実施形態や第３の実施形態では、燃圧の目標値と検出値との差が圧力判定値α以上となる時間の累積値を算出するエア混入予測圧力継続カウンタがカウンタ判定値β以上となるときに、燃料噴射弁１０の操作制限やユーザに対する警告を行なった。これに対し、カウンタ判定値を複数有して、累積値がいずれのカウンタ判定値を上回るかに応じて燃料噴射弁１０の操作制限の態様や、ユーザへの警告の態様を変更してもよい。すなわち例えば、値の異なる２つのカウンタ判定値を有する構成とし、累積値が値の小さなカウンタ判定値以上となった時点では、燃料噴射弁１０の噴射量の上限を低く設定しつつも燃料噴射の停止はしない等、操作制限の度合いを小とする。そして、累積値が値の大きなカウンタ判定値以上となった時点で、燃料噴射弁１０による燃料の噴射を停止する。
【００９３】
すなわち、燃料残量が低下するときには、エア混入の予兆であるカウンタのカウントアップの実行頻度が時間の経過とともに上昇する傾向にある。このため、カウンタが複数のカウンタ判定値のそれぞれの値以上となる時間は、互いに異なったものとなる。これにより、値の小さなカウンタ判定値以上となる弱度のエア混入予測時から、値の大きなカウンタ判定値以上となる強度のエア混入予測時までの間には時間的な余裕が設定できる。したがって、この時間的な余裕を利用して燃料噴射弁１０の操作制限やユーザへの警告（通知）の態様を段階的に変更することが可能となる。
【００９４】
また、操作制限の態様の変更に代えて、ユーザへの警告の態様を変更してもよい。
【００９５】
・燃料噴射弁１０の構成としては、図１に例示したものに限らない。例えば、大径ピストン３６と小径ピストン３４との代わりに、径の等しい一対のピストンを用いても、先の第１の実施形態の上記（４）の効果を得ることができる。また、一対のピストンと燃料噴射弁１０の内壁との間に充填する流体としては、燃料に限らず、例えば作動油でもよい。更に、一対のピストンと燃料噴射弁１０の内壁との間に流体を充填する構成でなくても、本発明を適用することで、燃料噴射弁へのエアの混入を抑制することはできる。
【００９６】
・その他、内燃機関としては、ディーゼルエンジンに限らない。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明にかかる燃料噴射制御装置の第１の実施形態の構成を示す図。
【図２】同実施形態にかかる燃料噴射弁の操作制限の処理の手順を示すフローチャート。
【図３】上記操作制限の態様を示すタイムチャート。
【図４】第２の実施形態にかかる燃料噴射弁の操作制限の処理の手順を示すフローチャート。
【図５】第３の実施形態にかかる処理の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００９８】
２…燃料タンク、４…燃料ポンプ、６…コモンレール、１０…燃料噴射弁、６０…電子制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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