(57)【要約】【課題】コモンレール式燃料噴射システムの制御装置に関し、減圧弁の故障時にコモンレール圧を効果的に減圧する。【解決手段】コモンレール１４内の畜圧燃料をインジェクタ１６からエンジン１０の筒内に噴射すると共に、コモンレール圧を減圧する減圧弁１５を備えたコモンレール式燃料噴射システムの制御装置であって、減圧弁１５の故障を判定する減圧弁故障判定部４１と、減圧弁故障判定部４１が減圧弁１５の故障を判定した場合に、インジェクタ１６に燃料噴射を実行させる減圧噴射制御部４３とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレール内の畜圧燃料をインジェクタからエンジンの筒内に噴射すると共に、コモンレール圧を減圧する減圧弁を備えたコモンレール式燃料噴射システムの制御装置であって、
前記減圧弁の故障を判定する故障判定手段と、
前記故障判定手段が減圧弁の故障を判定した場合に、前記インジェクタに燃料噴射を実行させる減圧制御手段と、を備える
ことを特徴とするコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項２】
前記減圧制御手段は、前記エンジンにトルクを生じさせない噴射タイミングで前記インジェクタに前記燃料噴射を実行させる
請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項３】
コモンレール圧を検出可能な圧力検出手段をさらに備え、
前記減圧制御手段は、前記故障判定手段が減圧弁の故障を判定し、且つ、前記圧力検出手段の検出値が前記コモンレールの破損を回避する所定の上限圧力よりも高い場合に、前記インジェクタに前記燃料噴射を実行させる
請求項１又は２に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項４】
前記減圧制御手段は、前記圧力検出手段の検出値と前記上限圧力との差圧に基づいて、当該差圧が大きくなるほど前記燃料噴射の噴射量を多く設定する
請求項３に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項５】
前記減圧制御手段は、前記差圧に基づいて設定した噴射量が、筒内で気化される所定の上限噴射量よりも多い場合は、前記燃料噴射を前記エンジンの１サイクル毎に前記上限噴射量よりも少ない微小噴射量で複数回に分けて噴射する
請求項４に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項６】
前記減圧制御手段は、前記故障判定手段が故障を判定した場合であっても、前記圧力検出手段の検出値が前記上限圧力を超えるまでは、前記燃料噴射を禁止する
請求項３から５の何れか一項に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール式燃料噴射システムの制御装置に関し、特に減圧弁が故障した際のフェールセーフ制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、コモンレール式燃料噴射システムは、燃料タンクからフィードポンプで汲み上げた燃料を高圧ポンプで加圧すると共に、加圧燃料をコモンレール内に畜圧するように構成されている。このようなコモンレール式燃料噴射システムにおいては、コモンレール内の圧力（以下、コモンレール圧という）を減圧するための減圧弁を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６９６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、コモンレール内の畜圧燃料がインジェクタの噴射孔から筒内に漏れ出す静的リーク量は極めて微量なため、減圧弁が故障等により機能しなくなると、コモンレール圧を減圧できなくなる可能性がある。
【０００５】
減圧弁が故障すると、インジェクタから筒内に多量の燃料が噴射されることで、燃焼音を過大にする虞がある。また、コモンレール圧の上昇により、コモンレールや配管等のジョイント部分から燃料がリークする等、燃料噴射システムの破損を招く可能性もある。さらに、故障した減圧弁の交換作業等を行う分解整備時に、コモンレール内の残圧によって燃料が吹き出す可能性があり、作業性の悪化を招く課題もある。
【０００６】
本発明の目的は、減圧弁の故障時にコモンレール圧を効果的に減圧することができるコモンレール式燃料噴射システムの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】
上述の目的を達成するため、本発明のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置は、コモンレール内の畜圧燃料をインジェクタからエンジンの筒内に噴射すると共に、コモンレール圧を減圧する減圧弁を備えたコモンレール式燃料噴射システムの制御装置であって、前記減圧弁の故障を判定する故障判定手段と、前記故障判定手段が減圧弁の故障を判定した場合に、前記インジェクタに燃料噴射を実行させる減圧制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記減圧制御手段は、前記エンジンにトルクを生じさせない噴射タイミングで前記インジェクタに前記燃料噴射を実行させることが好ましい。
【０００９】
また、コモンレール圧を検出可能な圧力検出手段をさらに備え、前記減圧制御手段は、前記故障判定手段が減圧弁の故障を判定し、且つ、前記圧力検出手段の検出値が前記コモンレールの破損を回避する所定の上限圧力よりも高い場合に、前記インジェクタに前記燃料噴射を実行させることが好ましい。
【００１０】
また、前記減圧制御手段は、前記圧力検出手段の検出値と前記上限圧力との差圧に基づいて、当該差圧が大きくなるほど前記燃料噴射の噴射量を多く設定することが好ましい。
【００１１】
また、前記減圧制御手段は、前記差圧に基づいて設定した噴射量が、筒内で気化される所定の上限噴射量よりも多い場合は、前記燃料噴射を前記エンジンの１サイクル毎に前記上限噴射量よりも少ない微小噴射量で複数回に分けて噴射することが好ましい。
【００１２】
また、前記減圧制御手段は、前記故障判定手段が故障を判定した場合であっても、前記圧力検出手段の検出値が前記上限圧力を超えるまでは、前記燃料噴射を禁止することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置によれば、減圧弁の故障時にコモンレール圧を効果的に減圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る減圧噴射量設定マップの一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る減圧噴射の噴射タイミングを説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る減圧噴射を複数回に分けて実行する場合を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るフェールセーフ制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るコモンレール式燃料噴射システムの制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、燃料を貯留する燃料タンク１１と、燃料タンク１１から燃料を汲み上げるフィードポンプ１２と、燃料を加圧する高圧ポンプ１３と、高圧燃料を畜圧するコモンレール１４と、コモンレール１４に設けられた減圧弁１５と、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０の各気筒内＃１〜４に燃料を噴射する複数のインジェクタ１６と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）４０とを備えて構成されている。なお、図１において、エンジン１０は４気筒エンジンとして示されているが、単気筒や４気筒以外の多気筒エンジンであってもよい。
【００１７】
高圧ポンプ１３は、フィードポンプ１２で汲み上げた燃料を加圧すると共に、加圧した高圧燃料をコモンレール１４に圧送する。より詳しくは、高圧ポンプ１３は、エンジン１０の動力で回転するポンプ駆動軸、ポンプ駆動軸の回転によりシリンダ内を往復運動するプランジャ及び、燃料の吐出量を調整する流量調整弁等を備えて構成されている。高圧ポンプ１３の駆動や吐出量は、後述するコモンレール圧センサ２０のセンサ値が所定の目標圧力となるように、ＥＣＵ４０によってフィードバック制御される。
【００１８】
コモンレール１４は、高圧ポンプ１３から供給される高圧燃料を畜圧すると共に、供給配管１７を介して高圧燃料を各インジェクタ１６に分配する。また、コモンレール１４には、燃料の噴射圧に相当するコモンレール圧を検出可能なコモンレール圧センサ２０が設けられている。コモンレール圧センサ２０で検出されるコモンレール圧は、電気的に接続されたＥＣＵ４０に入力される。なお、コモンレール圧センサ２０は、本発明の圧力検出手段の一例として好ましい。
【００１９】
減圧弁１５は、コモンレール圧を減圧するもので、コモンレール１４と排出配管１８との間に介設されている。すなわち、減圧弁１５が開弁すると、コモンレール１４内に畜圧された高圧燃料が排出配管１８を介して燃料タンク１１に戻されるように構成されている。なお、減圧弁１５の開弁は、コモンレール圧センサ２０のセンサ値が所定の目標圧力よりも上昇した際に、ソレノイド等を含む電磁駆動部にＥＣＵ４０から電流が印加されることで実行される。
【００２０】
インジェクタ１６は、エンジン１０の各気筒＃１〜４にそれぞれ対応して設けられており、コモンレール１４から供給される高圧燃料を各気筒＃１〜４内に直接噴射する。インジェクタ１６の燃料噴射量や噴射タイミングは、エンジン１０の運転状態に応じた所定の指示信号（パルス電流）がＥＣＵ４０から電磁ソレノイドに印加され、芯弁のリフトによりノズル先端の噴射孔が開閉されることで制御される。
【００２１】
ＥＣＵ４０は、エンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ４０には、コモンレール圧センサ２０、何れも図示しないエンジン回転センサやアクセル開度センサ等の各種センサ類が接続されている。
【００２２】
また、ＥＣＵ４０は、減圧弁故障判定部４１と、高圧ポンプ駆動制御部４２と、減圧噴射制御部４３とを一部の機能要素として有する。これらの各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ４０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００２３】
減圧弁故障判定部４１は、本発明の故障判定手段の一例であって、駆動回路の断線やショート、弁体固着等により引き起こされる減圧弁１５の故障を判定する。より詳しくは、ＥＣＵ４０から駆動回路に入力される電流量が目標電流量に達しない場合は、駆動回路の断線・ショート等が考えられる。また、駆動回路に電流を出力したにもかかわらず、コモンレール圧センサ２０のセンサ値が低下しない場合は、減圧弁１５の弁体固着等が考えられる。減圧弁故障判定部４１は、このような状態を検出した場合に、減圧弁１５を故障と判定する。なお、減圧弁１５の故障を運転者に知らせるために、故障判定結果は図示しない運転室の表示装置等に表示される。
【００２４】
高圧ポンプ駆動制御部４２は、コモンレール圧が所定の目標圧力となるように、コモンレール圧センサ２０のセンサ値に基づいて高圧ポンプ１３の駆動及び吐出量をフィードバック制御する。また、高圧ポンプ駆動制御部４２は、減圧弁故障判定部４１により減圧弁１５が故障と判定された場合は、高圧ポンプ１３の駆動を停止する。これにより、減圧弁１５が故障した際のコモンレール圧の上昇が効果的に抑止される。
【００２５】
減圧噴射制御部４３は、本発明の減圧制御手段の一例であって、インジェクタ１６から燃料を噴射してコモンレール圧を減圧させる減圧噴射を制御する。より詳しくは、ＥＣＵ４０には、予め実験等により求めた、コモンレール１４の破損等を回避する上限圧力ＰMAXが記憶されている。さらに、ＥＣＵ４０には、予め実験等により求めた、燃料噴射量とコモンレール圧の減圧量との関係を示す減圧噴射量設定マップ（図２参照）が記憶されている。
【００２６】
減圧噴射制御部４３は、減圧弁故障判定部４１により減圧弁１５が故障と判定され、且つ、コモンレール圧センサ２０のセンサ値ＰACTが上限圧力ＰMAXよりも高い場合に、減圧噴射制御を実行する。減圧噴射制御は、減圧噴射量設定マップからコモンレール圧センサ２０のセンサ値ＰACTと上限圧力ＰMAXとの差圧に対応する噴射量を減圧噴射量ＱDEPとして読み取ると共に、この減圧噴射量ＱDEPに相当するパルス電流をインジェクタ１６の電磁ソレノイドに印加することで実行される。
【００２７】
なお、減圧噴射によりエンジン１０にトルクが生じると、車両の駆動系に運転者の予期しない駆動力を伝達させる虞がある。そのため、減圧噴射制御部４３は、減圧噴射をエンジン１０にトルクを生じさせない噴射タイミング（例えば、図３に符号Ａで示す、膨張行程下死点よりも僅かに進角側から排気行程上死点までの期間）で実行するように構成されている。トルクを生じさせない噴射タイミングとしては、例えば、排気系に設けられたＤＰＦの強制再生時に行うポスト噴射と略同一のタイミングが好適である。
【００２８】
また、トルクを生じさせない噴射タイミングであっても、減圧噴射を一回の噴射で多量に行うと、これら多量の燃料が各気筒＃１〜４で気化されることなく排気系に流出して黒煙等を発生させる要因となる。そこで、減圧噴射制御部４３は、噴射した燃料を気筒内で気化させる上限噴射量ＱMAXを予め設定しておき、減圧噴射量設定マップから読み取られた減圧噴射量ＱDEPが上限噴射量ＱMAXを超えた場合は、図４に示すように、エンジン１０の１サイクル毎に上限噴射量ＱMAXよりも少ない微小噴射量で複数回（図示例では３回）に分けて噴射するように構成されている。なお、ここでエンジン１０の１サイクルとは、吸気行程・圧縮行程・膨張行程・排気行程の各行程を含む１燃焼行程をいう。
【００２９】
次に、図５に基づいて、本実施形態に係るフェールセーフ制御のフローを説明する。
【００３０】
ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、減圧弁故障判定部４１によって、減圧弁１５の故障判定が実行される。駆動回路の断線・ショートや、弁体固着等が確認された場合は減圧弁１５を故障と判定して、本制御はＳ１１０に進む。一方、故障が確認されなかった場合、本制御はリターンされる。Ｓ１１０では、高圧ポンプ駆動制御部４２によって、高圧ポンプ１３の駆動が停止される。
【００３１】
Ｓ１２０では、減圧噴射制御部４３によって、コモンレール圧センサ２０のセンサ値ＰACTが上限圧力ＰMAXよりも高いか否かが確認される。センサ値ＰACTが上限圧力ＰMAXよりも高い場合（ＹＥＳ）、本制御はＳ１３０に進む一方、センサ値ＰACTが上限圧力ＰMAX以下の場合（ＮＯ）、本制御はＳ１１０に戻される。すなわち、減圧弁１５が故障しても、コモンレール圧が上限圧力ＰMAXを超えるまでは、Ｓ１３０に進まない（減圧噴射制御を禁止する）ように構成されている。
【００３２】
Ｓ１３０では、減圧噴射量設定マップ（図２参照）からコモンレール圧センサ２０のセンサ値ＰACTと上限圧力ＰMAXとの差圧に対応する噴射量を読み取る減圧噴射量ＱDEPの設定が実行される。
【００３３】
Ｓ１４０では、Ｓ１３０で設定した減圧噴射量ＱDEPが上限噴射量ＱMAXを超えているか否かが確認される。減圧噴射量ＱDEPが上限噴射量ＱMAX以下の場合（ＮＯ）は、Ｓ１５０で減圧噴射がエンジン１０にトルクを生じさせないタイミングで一回のみ実行される。一方、減圧噴射量ＱDEPが上限噴射量ＱMAXを超えている場合（ＹＥＳ）は、Ｓ１６０で減圧噴射がエンジン１０の１サイクル毎に微小噴射量で複数回に分けて実行される。
【００３４】
Ｓ１７０では、コモンレール圧センサ２０のセンサ値ＰACTが上限圧力ＰMAXまで低下したか否かが確認される。センサ値ＰACTが上限圧力ＰMAXまで低下している場合（ＹＥＳ）、本制御はリターンされる。一方、センサ値ＰACTが上限圧力ＰMAXまで低下していない場合（ＮＯ）、本制御は減圧噴射を継続させるためにＳ１３０に戻される。その後、Ｓ１００〜１７０までの各制御ステップは、エンジン１０の停止まで繰り返し実行される。
【００３５】
次に、本実施形態に係るコモンレール式燃料噴射システムの制御装置による作用効果を説明する。
【００３６】
本実施形態では、駆動回路の断線等や弁体固着等により減圧弁１５が故障すると、インジェクタ１６から燃料を噴射してコモンレール圧を減圧させる減圧噴射が実行される。すなわち、減圧弁１５が故障により機能しない状態に陥っても、減圧噴射を実行することで、コモンレール圧の上昇を確実に抑止するように構成されている。
【００３７】
したがって、本実施形態によれば、コモンレール圧の上昇による燃料噴射システムの破損や、燃料の多量噴射による燃焼音過大を確実に防止することができる。さらに、減圧噴射によってコモンレール内の残圧が取り除かれることで、分解整備時の作業性を効果的に確保することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、減圧弁１５が故障と判定された場合であっても、コモンレール圧センサ２０のセンサ値ＰACTが上限圧力ＰMAXを超えるまでは、減圧噴射を実行しないように構成されている。
【００３９】
したがって、本実施形態によれば、コモンレール圧の不必要な減圧が抑止され、減圧弁１５の故障後であっても車両をある程度走行させることが可能になる。
【００４０】
また、本実施形態では、減圧噴射をエンジン１０にトルクを生じさせない噴射タイミング（例えば、ＤＰＦ強制再生時のポスト噴射と略同一のタイミング）で実行するように構成されている。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば、減圧噴射によるエンジン１０のトルクの発生を効果的に抑止することが可能となり、車両の駆動系に運転者の予期しない駆動力が伝達されることを確実に防止することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、減圧噴射量ＱDEPが気筒内で気化される上限噴射量ＱMAXを超えた場合は、減圧噴射をエンジン１０の１サイクル毎に上限噴射量ＱMAXよりも少ない微小噴射量で複数回（図示例では３回）に分けて噴射するように構成されている。
【００４３】
したがって、本実施形態によれば、減圧噴射により噴射された燃料を各気筒＃１〜４内で確実に気化することが可能となり、黒煙等の発生を効果的に抑止することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上述の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、適宜変形して実施することが可能である。
【００４５】
例えば、エンジン１０はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等の他のエンジンにも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１１  燃料タンク
１２  フィードポンプ
１３  高圧ポンプ
１４  コモンレール
１５  減圧弁
１６  インジェクタ
１７  供給配管
１８  排出配管
２０  コモンレール圧センサ
４０  ＥＣＵ
４１  減圧弁故障判定部
４２  高圧ポンプ駆動制御部
４３  減圧噴射制御部
【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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