(57)【要約】【課題】燃料供給ポンプにてコモンレールに燃料を供給する蓄圧式燃料噴射装置において、コモンレール内の燃料が漏れていることを確実に判定する。【解決手段】加算部５４において、リーク量演算部５１で取得されたインジェクタ４０におけるリーク量ＱＩＮＪ、噴射量演算部５２で取得されたインジェクタ４０から燃焼室に噴射される燃料量ＱＴｏｔａｌ、燃料流出量推定値演算部５３にて取得された燃料流出量推定値ＱＰＣに基づいて燃料漏れ推定量ＱＬを取得した後、微分量演算部５５にて燃料漏れ推定量ＱＬの微分値を取得することで、時間に対する推定量ＱＬの変化量を増加させたフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’を取得する。そして、判定部５７にて、当該推定量ＱＬ’と燃料漏れが起こっていることを示す燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａとを比較することで、コモンレール２０内の燃料が漏れているか否かを判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給ポンプ（１０）から供給される燃料を蓄えるコモンレール（２０）内の高圧燃料を、インジェクタ（４０）にて内燃機関の燃焼室内へ噴射させるものであって、
高圧配管（６５）を介して前記コモンレール（２０）から前記インジェクタ（４０）の燃料入口部（４１）に前記燃料が供給される際、前記燃料が前記インジェクタ（４０）における通常噴射時に燃料配管（６３）を介して前記インジェクタ（４０）の燃料出口部（４２）から燃料タンク（７０）に戻っていくスイッチングリークと、前記燃料が前記インジェクタ（４０）から定常的に漏れる定常リークとを足し合わせた前記インジェクタ（４０）におけるリーク量を推定するリーク量演算部（５１）と、
前記インジェクタ（４０）から前記燃焼室に噴射される燃料量を推定する噴射量演算部（５２）と、
インジェクタ（４０）にて前記燃焼室に前記燃料を噴射する前と後との前記コモンレール（２０）内の圧力差に基づいて、前記コモンレール（２０）に供給される燃料量と前記インジェクタ（４０）に供給する燃料量との収支である燃料流出量推定値を推定する燃料流出量推定値演算部（５３）と、
前記リーク量演算部（５１）で取得された前記インジェクタ（４０）におけるリーク量、前記噴射量演算部（５２）で取得された前記インジェクタ（４０）から前記燃焼室に噴射される燃料量、前記燃料流出量推定値演算部（５３）にて取得された前記燃料流出量推定値に基づいて燃料漏れ推定量を取得する加算部（５４）とを有する蓄圧式燃料噴射装置であって、
前記加算部（５４）から入力される前記燃料漏れ推定量の変化量であるフィルタ後燃料漏れ推定量を取得する変化量演算部（５５）と、
前記フィルタ後燃料漏れ推定量が、前記コモンレール（２０）で燃料漏れが起こっていることを示す燃料漏れ判定しきい値を超える場合、前記コモンレール（２０）内の燃料が漏れていると判定する判定部（５７）とを備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項２】
前記変化量演算部（５５）は、第１のタイミングで前記加算部（５４）にて取得された前記燃料漏れ推定量と、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングで前記加算部（５４）にて取得された前記燃料漏れ推定量との差を、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとの時間差で割ることによって得られる微分値を前記フィルタ後燃料漏れ推定量として取得するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式燃料噴射装置。
【請求項３】
前記インジェクタ（４０）における前記スイッチングリークおよび前記定常リークに基づいて前記燃料漏れ判定しきい値を取得する燃料漏れ判定しきい値演算部（５６）が備えられており、当該燃料漏れ判定しきい値演算部（５６）で取得された前記燃料漏れ判定しきい値が前記判定部（５７）に入力されるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項４】
前記判定部（５７）にて前記コモンレール（２０）内の燃料が漏れていると判定された場合、前記コモンレール（２０）内の燃料が漏れていることを示す報知処理を行う処置部（５８）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の蓄圧式燃料噴射装置と、
吸入配管（６１）を介して燃料タンク（７０）から燃料を汲み上げる燃料供給ポンプ（１０）と、
供給配管（６２）を介して前記燃料供給ポンプ（１０）から供給された高圧燃料を蓄えるコモンレール（２０）と、
前記蓄圧式燃料噴射装置の指令に従って、前記高圧配管（６５）を介して前記コモンレール（２０）から供給される高圧燃料を前記内燃機関の燃焼室内に噴射するインジェクタ（４０）とを有することを特徴とする蓄圧式燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられる蓄圧式燃料噴射装置および蓄圧式燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蓄圧式燃料噴射装置において燃料配管等の部品のつなぎ目やインジェクタの不具合等による燃料漏れが起きた場合に当該燃料漏れを検知する蓄圧式燃料噴射装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、ディーゼルエンジンと、ディーゼルエンジンの各気筒に燃料を噴射供給するインジェクタと、このインジェクタに供給する高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、コモンレールに高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプと、コモンレール内の圧力等に基づいて燃料供給ポンプを駆動制御するＥＣＵとを備えた蓄圧式燃料噴射装置が提案されている。
【０００３】
このような蓄圧式燃料噴射装置において、ＥＣＵは以下のようにして燃料漏れを判定する。まず、燃料供給ポンプの電磁弁を実際に駆動するために使用する目標通電開始時期ＴＦを算出し、当該目標通電開始時期ＴＦに基づいて燃料供給ポンプからの燃料吐出量ＱＴを算出する。
【０００４】
次に、燃料温度センサより検出された燃料温度ＴＨＦ、コモンレール圧センサからの検出信号に基づくコモンレール圧ＰＡ、回転速度センサより検出されたエンジン回転速度ＮＥの関数としてあらかじめ設定された演算式を用いてインジェクタ閉弁中に部品の隙間からリークする燃料量に相当するインジェクタの内部リーク量ＱＩを算出する。そして、燃料温度ＴＨＦとコモンレール圧ＰＡからインジェクタのノズルの開弁時に抜ける燃料量に相当するインジェクタのスイッチングリーク量ＱＳを算出する。
【０００５】
続いて、コモンレール圧の変化分に相当する燃料量ＱＰを算出する。この後、演算式｛ＱＬ＝ＱＴ−（ＱＩ＋ＱＳ＋ＱＰ＋ＱＦ）｝にて燃料漏れ量ＱＬを算出する。ＱＦは今回の燃料噴射量である。このようにして算出した燃料漏れ量ＱＬが燃料漏れの発生を示すしきい値を超える場合、燃料漏れが発生していると判定する。
【特許文献１】特開平９−１７７５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、燃料漏れを判定できない、あるいは判定精度が低いという問題があることが発明者らの検討により明らかとなった。以下、このことについて図を参照して説明する。
【０００７】
図１０は、蓄圧式燃料噴射装置におけるコモンレール圧、ＥＣＵにて算出される燃料漏れ量ＱＬの挙動をそれぞれ示した図である。図１０において、Ａ点は通常制御時、Ｂ点は高圧異常発生、Ｃ点は燃料漏れ発生、Ｄ点は燃料漏れ状態をそれぞれ示している。また、図１１は、燃料供給ポンプからコモンレールに送り出される燃料吐出量ＱＴ、コモンレールから抜けていく燃料量Ｑｘ（＝ＱＩ＋ＱＳ＋ＱＰ＋ＱＦ）、そして燃料漏れ量ＱＬの各増減を表した図である。
【０００８】
図１０に示されるように、コモンレール圧の挙動においてはコモンレール内の圧力は常に目標コモンレール圧に追従していることが好ましく、燃料漏れのない通常制御状態では、コモンレール圧は目標コモンレール圧とほぼ同じになっている。この場合、Ａ−Ｂ間の燃料漏れ量ＱＬはしきい値を超えることはない。
【０００９】
ところが、コモンレール内で燃料流量を調整する吸入調量弁の作動不良等による高圧異常状態が発生すると、燃料供給ポンプからは燃料が送られ続けるためコモンレール圧が上昇していく。この場合、図１１に示されるように、実コモンレール圧を目標コモンレール圧に追従させるために燃料供給ポンプからコモンレールへの燃料の供給量を下げるよう制御がおこなわれるためＱＴは減少する。また、実コモンレール圧が上昇するためにコモンレールから抜けていく燃料量Ｑｘは上昇する。これにより、Ｂ−Ｃ間では燃料漏れ量ＱＬは減少する。高圧異常状態では燃料漏れは発生していないため、もちろん燃料漏れ量ＱＬがしきい値を超えることはない。
【００１０】
そして、コモンレールで高圧異常状態が続き、配管等が破損すると、当該破損部分から燃料漏れが発生する。したがって、実コモンレール圧は下がり続ける。この場合、コモンレール内の圧力を上昇させるため、燃料供給ポンプからコモンレールへの燃料供給量が上昇する。したがって、燃料供給ポンプからコモンレールへの供給量と燃料漏れの量とが一定となるか、または燃料漏れの量よりもコモンレールへの供給量ＱＴが上昇する。他方、実コモンレール圧が下がると燃料漏れの量も減少するためＱｘは低下する。これにより、Ｃ−Ｄ間では燃料漏れ量ＱＬは増加する。
【００１１】
しかしながら、図１０に示されるように、燃料漏れの状態であっても燃料漏れ量ＱＬがしきい値を超えない場合がある。すなわち、燃料漏れ量ＱＬの変化が緩やかである場合や、誤判定を避けるためにしきい値が大規模な燃料漏れを示す大きな値に設定されている場合等により、燃料漏れ量ＱＬがしきい値を超えないがために燃料漏れを確実に判定することができなかった。
【００１２】
本発明は、上記点に鑑み、燃料供給ポンプにてコモンレールに燃料を供給する蓄圧式燃料噴射装置および蓄圧式燃料噴射システムにおいて、コモンレール内の燃料が漏れていることを確実に判定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、蓄圧式燃料噴射装置において、高圧配管（６５）を介してコモンレール（２０）からインジェクタ（４０）の燃料入口部（４１）に燃料が供給される際、燃料がインジェクタ（４０）における通常噴射時に燃料配管（６３）を介してインジェクタ（４０）のリーク燃料出口部（４２）から燃料タンク（７０）に戻っていくスイッチングリークと、燃料が前記インジェクタ（４０）から定常的に漏れ燃料配管（６３）を介してインジェクタ（４０）のリーク燃料出口部（４２）から燃料タンク（７０）に戻っていく定常リークとを足し合わせたインジェクタ（４０）におけるリーク量を推定するリーク量演算部（５１）と、インジェクタ（４０）から燃焼室に噴射される燃料量を推定する噴射量演算部（５２）と、インジェクタ（４０）にて燃焼室に燃料を噴射する前と後とのコモンレール（２０）内の圧力差に基づいて、コモンレール（２０）に供給される燃料量とインジェクタ（４０）に供給する燃料量との収支である燃料流出量推定値を推定する燃料流出量推定値演算部（５３）と、リーク量演算部（５１）で取得されたインジェクタ（４０）におけるリーク量、噴射量演算部（５２）で取得されたインジェクタ（４０）から燃焼室に噴射される燃料量、燃料流出量推定値演算部（５３）にて取得された燃料流出量推定値に基づいて燃料漏れ推定量を取得する加算部（５４）とを有し、さらに、加算部（５４）から入力される燃料漏れ推定量の変化量であるフィルタ後燃料漏れ推定量を取得する変化量演算部（５５）と、フィルタ後燃料漏れ推定量が、コモンレール（２０）で燃料漏れが起こっていることを示す燃料漏れ判定しきい値を超える場合、コモンレール（２０）内の燃料が漏れていると判定する判定部（５７）とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、加算部（５４）にて取得された燃料漏れ推定量ＱＬが時間に対して緩やかに変化する場合であっても、変化量演算部（５５）によって燃料漏れ推定量の変化量を増加させることができる。すなわち、燃料漏れが起こっている場合、燃料漏れ推定量の変化量が燃料漏れを示す燃料漏れ判定しきい値を超えるようにすることができる。このようにして、コモンレール（２０）内の燃料漏れを確実に判定することができる。
【００１５】
このような場合、変化量演算部（５５）として、第１のタイミングで加算部（５４）にて取得された燃料漏れ推定量と、第１のタイミングよりも後の第２のタイミングで加算部（５４）にて取得された燃料漏れ推定量との差を、第１のタイミングと第２のタイミングとの時間差で割ることによって得られる微分値をフィルタ後燃料漏れ推定量として取得するものを採用することができる。これにより、時間に対する燃料漏れ推定量の変化量を増加させることができる。
【００１６】
また、インジェクタ（４０）におけるスイッチングリークおよび定常リークに基づいて燃料漏れ判定しきい値を取得する燃料漏れ判定しきい値演算部（５６）を備え、当該燃料漏れ判定しきい値演算部（５６）で取得された燃料漏れ判定しきい値を判定部（５７）に入力することができる。
【００１７】
このようにして燃料漏れ判定しきい値演算部（５６）にて燃料漏れ判定しきい値を演算することで、内燃機関やコモンレール（２０）等の状況に応じた最適の燃料漏れ判定しきい値を取得することができる。したがって、判定部（５７）にてより精度の高い燃料漏れの判定を行うことができる。
【００１８】
さらに、判定部（５７）にてコモンレール（２０）内の燃料が漏れていると判定された場合、コモンレール（２０）内の燃料が漏れていることを示す報知処理を行う処置部（５８）を備えることもできる。これにより、コモンレール（２０）内の燃料漏れをユーザに知らせることができ、燃料漏れによる二次的被害の拡大を防ぐことができる。
【００１９】
また、上記蓄圧式燃料噴射装置と、吸入配管（６１）を介して燃料タンク（７０）から燃料を汲み上げる燃料供給ポンプ（１０）と、供給配管（６２）を介して燃料供給ポンプ（１０）から供給された高圧燃料を蓄えるコモンレール（２０）と、蓄圧式燃料噴射装置の指令に従って、高圧配管（６５）を介してコモンレール（２０）から供給される高圧燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射するインジェクタ（４０）とを有する蓄圧式燃料噴射システムとして構成することもできる。
【００２０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される蓄圧式燃料噴射システムは、例えば４気筒のディーゼルエンジンやガソリンを蓄圧して内燃機関にガソリン燃料を直噴する直噴エンジン等の内燃機関に適用されるものである。なお、以下ではディーゼルエンジンに蓄熱式燃料噴射システムを適用した場合について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄圧式燃料噴射システムの全体構成図である。この図に示されるように、蓄圧式燃料噴射システム１は、燃料供給ポンプ１０と、コモンレール２０と、ＥＤＵ３０と、インジェクタ４０と、エンジンＥＣＵ５０とを備えて構成されている。なお、エンジンＥＣＵ５０は本発明の蓄圧式燃料噴射装置に相当する。
【００２３】
燃料供給ポンプ１０は、コモンレール２０に高圧燃料を圧送するものである。具体的には、燃料供給ポンプ１０は、吸入配管６１を介して燃料タンク７０から燃料を汲み上げるフィードポンプ１１と、エンジンＥＣＵ５０から入力される制御信号に応じてフィードポンプ１１からポンプシリンダへ供給される燃料流量を調整する吸入調量弁１２と、エンジンによって回転するカム軸とともにカムが回転するとポンプシリンダの内部に液密を保って摺動するプランジャ１３と、燃料の逆流を防止する逆止弁１４とを備えている。
【００２４】
このような燃料供給ポンプ１０では、フィードポンプ１１にて燃料タンク７０から汲み上げられた燃料が吸入調量弁１２によって調整され図示しないポンプ室に吸入されるようになっている。また、カムの回転に応じてプランジャ１３がポンプシリンダ内を摺動することでポンプ室内の燃料が加圧される。そして、加圧された燃料圧力が逆止弁１４の開弁圧を超えると、加圧された燃料が供給配管６２を介してコモンレール２０に供給される。
【００２５】
さらに、燃料供給ポンプ１０には温度センサ１５が備えられており、燃料タンク７０から汲み上げられた燃料の温度が検出され、当該温度に応じた信号がエンジンＥＣＵ５０に入力されるようになっている。なお、図１では温度センサ１５をブロック図で描いてあるが、実際には燃料供給ポンプ１０に取り付けられている。
【００２６】
そして、燃料供給ポンプ１０内の過剰な燃料は燃料配管６３を介して燃料タンク７０に戻される。また、吸入配管６１には、燃料タンク７０より吸入された燃料を濾過して異物を除去するフェールフィルタ６４が配置されている。
【００２７】
コモンレール２０は、燃料供給ポンプ１０より供給された高圧燃料を目標レール圧に保持して蓄える畜圧手段である。この目標レール圧は、例えば、アクセル開度信号、エンジン回転数信号といったディーゼルエンジンの運転状態に基づいて、エンジンＥＣＵ５０によって決定される。
【００２８】
また、コモンレール２０には、コモンレール２０内の燃料圧力があらかじめ定めた上限値を超えたときに開弁してコモンレール２０の燃料圧力を逃がすプレッシャリミッタ２１が取り付けられている。プレッシャリミッタ２１より流出した燃料は、燃料配管６３を介して燃料タンク７０に戻される。
【００２９】
さらに、コモンレール２０にはレール圧センサ２２が取り付けられており、コモンレール２０内の実コモンレール圧（以下、実レール圧という）に応じた信号がエンジンＥＣＵ５０に入力されるようになっている。
【００３０】
ＥＤＵ３０は、エンジンＥＣＵ５０から入力される駆動信号に基づいて、インジェクタ４０の燃料噴射弁を開閉させる開閉信号をインジェクタ４０に入力する駆動装置である。
【００３１】
インジェクタ４０は、ディーゼルエンジンのシリンダに取り付けられ、ＥＤＵ３０から入力される開閉信号に基づいて燃料噴射弁を開閉することで、シリンダ内に燃料を噴射するものである。このようなインジェクタには、高圧配管６５を介してコモンレール２０からの高圧燃料が導入される燃料入口部４１と、燃料配管６３を介してインジェクタ４０内部の燃料を燃料タンク７０に向けて流出させる燃料出口部４２とを備えている。
【００３２】
このようなインジェクタ４０は、ディーゼルエンジンの気筒数に応じて各気筒に備え付けられており、各高圧配管６５を介して各インジェクタ４０に高圧燃料が供給されるようになっている。なお、図１では１気筒のみを描いてある。
【００３３】
エンジンＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。本実施形態では、エンジンＥＣＵ５０は、図１に示される蓄熱式燃料噴射システム１におけるコモンレール２０での燃料漏れ判定処理を行う。
【００３４】
ここで、蓄熱式燃料噴射システム１において燃料漏れが生じる場合とは、例えば供給配管６２、高圧配管６５等の配管が破損する場合、各配管とコモンレール２０とのつなぎ目に燃料漏れとなる欠陥が生じる場合、プレッシャリミッタ２１から燃料が漏れる場合などが該当する。
【００３５】
このような燃料漏れを検出する処理を行うため、エンジンＥＣＵ５０には、上記レール圧センサ２２からコモンレール２０内の実レール圧に応じた信号や温度センサ１５から燃料の温度に応じた信号が入力される他、ディーゼルエンジンに備えられたエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ８０からエンジン回転数に応じた信号も入力される。
【００３６】
なお、図１では当該エンジン回転数センサ８０をブロック図で描いてあるが、実際にはディーゼルエンジンのクランクシャフトに取り付けられたリング上の突起の通過を検知してエンジン回転数を取得するため、エンジンハウジングに固定されるものである。
【００３７】
また、図示しないエンジンＥＣＵ５０がインジェクタ４０の燃料噴射を制御する上で必要なアクセルペダルの踏み込み量等の各種信号もエンジンＥＣＵ５０に入力される。このように、エンジンＥＣＵ５０には各センサにて検出された物理量に応じた信号がそれぞれ逐次入力されるようになっている。
【００３８】
図２は、図１に示されるエンジンＥＣＵ５０の具体的な構成図である。この図に示されるように、エンジンＥＣＵ５０は、リーク量演算部５１と、噴射量演算部５２と、燃料流出量推定値演算部５３と、加算部５４と、微分量演算部５５と、燃料漏れ判定しきい値演算部５６と、判定部５７と、処置部５８とを備えて構成されている。
【００３９】
リーク量演算部５１は、インジェクタ４０におけるリーク量を演算するものである。本実施形態では、リーク量とは、インジェクタ４０の通常の噴射時に燃料出口部４２から燃料配管６３に出て行く燃料量（以下、スイッチングリークという）と、インジェクタ４０において定常的にインジェクタ４０を構成する各部から漏れていく燃料量（以下、定常リークという）とを合わせた量に相当する。
【００４０】
このようなリーク量演算部５１は、エンジン回転数、実レール圧、指令噴射量、燃料温度の各パラメータを入力し、これら各パラメータとあらかじめエンジンＥＣＵ５０に記憶されたマップとに基づいてスイッチングリークおよび定常リークを取得することでインジェクタ４０におけるリーク量ＱＩＮＪを推定する。
【００４１】
ここで、指令噴射量とは、アクセル踏み込み量に応じて算出される噴射量であり、エンジンＥＣＵ５０に入力されるアクセル踏み込み量によってエンジンＥＣＵ５０があらかじめ取得されたパラメータである。
【００４２】
噴射量演算部５２は、インジェクタ４０から気筒内に噴射される燃料量を演算するものである。このような噴射量演算部５２は、エンジン回転数、実レール圧、指示トルクの各パラメータを入力し、これら各パラメータとあらかじめエンジンＥＣＵ５０に記憶されたマップとに基づいてインジェクタ４０から噴射される燃料量ＱＴｏｔａｌを推定する。
【００４３】
ここで、指示トルクとは、アクセルの踏み込み量に応じてマップから取得されるパラメータであり、エンジンＥＣＵ５０に入力されるアクセル踏み込み量によってあらかじめ取得されたパラメータである。
【００４４】
燃料流出量推定値演算部５３は、ディーゼルエンジンの所定クランク角度において、インジェクタ４０にて燃料噴射する前と後とのコモンレール２０内の圧力差に基づいて、コモンレール２０に供給される燃料量とインジェクタ４０に供給する燃料量との収支である燃料流出量推定値ＱＰＣを推定するものである。本実施形態では、所定クランク角度は、例えば−ＢＴＤＣ５４°ＣＡとＡＴＤＣ５４°ＣＡ（５ｃｙｌ）、−ＢＴＤＣ６０°ＣＡとＡＴＤＣ３０°ＣＡ（４ｃｙｌ）とする。
【００４５】
このような燃料流出量推定値演算部５３は、実レール圧、クランク角範囲ｓｔａｒｔ、クランク角範囲ｅｎｄの各パラメータを入力し、これら各パラメータとあらかじめエンジンＥＣＵ５０に記憶されたマップとに基づいてインジェクタ４０における燃料流出量推定値ＱＰＣを推定する。
【００４６】
具体的に、燃料流出量推定値ＱＰＣについて、図３を参照して説明する。図３は、コモンレール２０内の実燃料圧力の変化を示した図である。この図に示されるように、コモンレール２０内の圧力は、燃料供給ポンプ１０からの燃料の供給とインジェクタ４０への燃料の排出とによって、ディーゼルエンジンのクランクシャフトの回転に応じて増減する。
【００４７】
そして、クランク角範囲ｓｔａｒｔにおけるコモンレール２０内の圧力を噴射前コモンレール圧ＮＰＣＢＩＪＬＫとし、クランク角範囲ｅｎｄにおけるコモンレール２０内の圧力を噴射後コモンレール圧ＮＰＣＡＩＪＬＫとすると、燃料流出量推定値ＱＰＣは、（［ＮＰＣＢＩＪＬＫ］−［ＮＰＣＡＩＪＬＫ］）×［ＫＣＲＶＯＬ］／［ＥＰＣ］を演算することにより得られる。
【００４８】
ここで、ＫＣＲＶＯＬは高圧燃料配管系体積を指し、コモンレール２０内および高圧配管６５内の燃料の合計体積である。また、ＥＰＣは体弾性係数を指し、燃料に圧力が加わっているときと加わっていないときの体積差の補正係数である。これら体積ＫＣＲＶＯＬおよび係数ＥＰＣはあらかじめエンジンＥＣＵ５０に記憶されており、上記演算式に用いられる。
【００４９】
このようにして、燃料流出量推定値演算部５３にてインジェクタ４０による噴射前後のコモンレール２０内の圧力差に基づいて燃料流出量推定値ＱＰＣが推定される。
【００５０】
加算部５４は、入力された各パラメータの加算、減算の演算を行って、その演算結果を燃料漏れ推定量ＱＬとして出力するものである。具体的には、加算部５４は、リーク量演算部５１からリーク量ＱＩＮＪ、噴射量演算部５２から燃料量ＱＴｏｔａｌ、燃料流出量推定値演算部５３から燃料流出量推定値ＱＰＣをそれぞれ入力し、［ＱＬ］＝［ＱＰＣ］−［ＱＩＮＪ］−［ＱＴｏｔａｌ］の演算を行って燃料漏れ推定量ＱＬを取得する。
【００５１】
微分量演算部５５は、加算部５４から入力される燃料漏れ推定量ＱＬの変化量、すなわち微分値を演算するフィルタである。時間に対して入力信号の傾きが急であればあるほど出力信号が入力信号に対して変化が大きくなり、時間に対して入力信号の傾きが緩やかであればあるほど、出力信号は入力信号と比べて変化が小さくなる。したがって、燃料漏れ推定量ＱＬの微分値を取得することで当該推定量ＱＬの変化量を増幅させることができる。このような微分量演算部５５は、推定量ＱＬを微分して得られた値をフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’として出力する。なお、微分量演算部５５は、本発明の変化量演算部に相当する。
【００５２】
本実施形態では、微分量演算部５５は、第１のタイミングで加算部５４にて取得された燃料漏れ推定量ＱＬと、第１のタイミングよりも後の第２のタイミングで加算部５４にて取得された燃料漏れ推定量ＱＬとの差を、第１のタイミングと第２のタイミングとの時間差で割ることによって得られる微分値を上記フィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’として取得する
具体的には、演算式ｙ（ｉ）＝ａ×ｕ（ｉ）＋ｂ×ｕ（ｉ−１）−ｄ×ｙ（ｉ−１）によって推定量ＱＬ’を取得する。ここで、ｕ（ｉ）は今回入力した推定量ＱＬ、ｕ（ｉ−１）は前回入力した推定量ＱＬ、ｙ（ｉ）は前回出力した推定量ＱＬ’、ｙ（ｉ−１）は前回出力した推定量ＱＬ’、ａ、ｂ、ｄはそれぞれ係数である。
【００５３】
これらａ、ｂ、ｄの各係数の値によって、微分の変化量を調整することができる。本実施形態では、例えばａ＝２、ｂ＝−１．５、ｄ＝−０．５である。各数値は、燃料漏れである異常時では燃料漏れを確実に判定でき、燃料漏れが起こっていない通常時では燃料漏れは起こっていないと確実に判定できる最適値として発明者らによって試験的に得られたものである。
【００５４】
このような微分量演算部５５を図４に模式的に示す。上記各係数によって演算式はｙ（ｉ）＝２×ｕ（ｉ）−１．５×ｕ（ｉ−１）＋０．５×ｙ（ｉ−１）となる。したがって、図４に示されるように、微分量演算部５５に入力された燃料漏れ推定量ＱＬは、上記演算を実現できるフィルタ５５ａを通過することによってフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’として微分量演算部５５から出力されることとなる。
【００５５】
図５は、微分量演算部５５のフィルタ５５ａの効果を説明するための図である。この図に示されるように、蓄圧式燃料噴射システム１が通常制御状態にある場合、燃料漏れ推定量ＱＬの挙動およびフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’の挙動はＡ−Ｂ間で燃料漏れを示すしきい値を下回っている。
【００５６】
そして、蓄圧式燃料噴射システム１が高圧異常状態になると、推定量ＱＬ、ＱＬ’はＢ−Ｃ間において共に減少する。この場合、フィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’は推定量ＯＬの微分値となるため、当該推定量ＱＬよりも変化量が大きくなる。
【００５７】
続いて、Ｃ点において蓄圧式燃料噴射システム１に燃料漏れが発生すると、実レール圧は燃料漏れに伴って減少していく。燃料漏れ推定量ＱＬは増加に転じるが、しきい値を超えない挙動を示す。これは従来の装置における挙動と同じである。しかしながら、フィルタ５５ａを通過した推定量ＱＬ’は、推定量ＱＬの変化を増加させる効果があるため、フィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’の傾きが推定量ＱＬよりも大きくなり、Ｃ−Ｄ間において推定量ＱＬ’が燃料漏れを示すしきい値を超える挙動となる。
【００５８】
このように、フィルタ５５ａに燃料漏れ推定量ＱＬを通過させて微分値である推定量ＱＬ’を取得することで、蓄圧式燃料噴射システム１に燃料漏れが起こっている場合を確実に判定できるようにしている。
【００５９】
燃料漏れ判定しきい値演算部５６は、コモンレール２０で燃料漏れが起こっていることを示すしきい値を演算するものである。このような燃料漏れ判定しきい値演算部５６は、インジェクタ４０における定常リークおよびスイッチングリーク、燃料温度の各パラメータを入力し、これら各パラメータとあらかじめエンジンＥＣＵ５０に記憶された演算式に基づいて、燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａを推定する。
【００６０】
この燃料漏れ判定しきい値演算部５６に入力される定常リークおよびスイッチングリークの各パラメータは、上記リーク量演算部５１にて取得されエンジンＥＣＵ５０に格納された値が用いられる。
【００６１】
判定部５７は、微分量演算部５５からフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’を入力すると共に燃料漏れ判定しきい値演算部５６から燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａを入力し、推定量ＱＬ’がしきい値ＱＩｊｄａを超えるか否かを判定するものである。そして、判定部５７は、推定量ＱＬ’がしきい値ＱＩｊｄａを超える場合、判定フラグを立ててその結果を出力し、推定量ＱＬ’がしきい値ＱＩｊｄａを超えない場合、判定フラグを立てずにその結果を出力する。
【００６２】
処置部５８は、判定部５７から入力された判定フラグが立てられている場合、メータでの警告ランプの点灯、インジェクタ４０からの燃料噴射量の制限、ディーゼルエンジンの停止等の報知処置を行うものである。判定フラグが立てられていない場合、燃料漏れが起こっていないと判定されたため、処置部５８は処置を行わない。以上が、本実施形態に係る蓄圧式燃料噴射システム１の全体構成である。
【００６３】
次に、上記エンジンＥＣＵ５０における燃料漏れ判定処理について、図を参照して説明する。図６は、エンジンＥＣＵ５０が行う燃料漏れ判定処理の内容を示したフローチャートである。当該図６に示されるフローは、クランキングしてエンジンがかかった後、アイドル回転数が安定したことを受けてスタートする。なお、常時、エンジン回転数センサ８０、温度センサ１５、レール圧センサ２２からエンジンＥＣＵ５０に信号がそれぞれ入力される。
【００６４】
ステップ１００では、インジェクタ４０のリーク量ＱＩＮＪが算出される。すなわち、図２に示されるリーク量演算部５１にて、エンジン回転数、実レール圧、指令噴射量、燃料温度の各パラメータとあらかじめエンジンＥＣＵ５０に記憶されたマップとに基づいてリーク量ＱＩＮＪが取得される。当該リーク量ＱＩＮＪは、加算部５４に入力される。
【００６５】
ステップ１１０では、インジェクタ４０から噴射される燃料量ＱＴｏｔａｌが算出される。すなわち、図２に示される噴射量演算部５２にて、エンジン回転数、実レール圧、指示トルクの各パラメータとあらかじめエンジンＥＣＵ５０に記憶されたマップとに基づいて燃料量ＱＴｏｔａｌが取得される。当該燃料量ＱＴｏｔａｌは、加算部５４に入力される。
【００６６】
ステップ１２０では、燃料流出量推定値ＱＰＣが算出される。すなわち、図２に示される燃料流出量推定値演算部５３にて、エンジン回転数、実レール圧、クランク角範囲ｓｔａｒｔ、クランク角範囲ｅｎｄの各パラメータとあらかじめエンジンＥＣＵ５０に記憶されたマップとに基づいて燃料流出量推定値ＱＰＣが取得される。当該燃料流出量推定値ＱＰＣは、加算部５４に入力される。
【００６７】
ステップ１３０では、燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａが算出される。すなわち、図２に示される燃料漏れ判定しきい値演算部５６にて、定常リーク、スイッチングリーク、燃料温度の各パラメータとあらかじめエンジンＥＣＵ５０に記憶された演算式に基づいて、燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａが取得される。当該燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａは、判定部５７に入力される。
【００６８】
なお、上記ステップ１００〜ステップ１３０では、各ステップにおける処理が実行される際に、エンジンＥＣＵ５０に入力された最新のパラメータやエンジンＥＣＵ５０で取得された最新のパラメータが用いられる。
【００６９】
ステップ１４０では、燃料漏れ推定量ＱＬが算出される。具体的には、加算部５４に入力されたリーク量ＱＩＮＪ、燃料量ＱＴｏｔａｌ、燃料流出量推定値ＱＰＣの各値を用いて燃料漏れ推定量ＱＬ＝ＱＰＣ−ＱＩＮＪ−ＱＴｏｔａｌが演算され、燃料漏れ推定量ＱＬが取得される。当該燃料漏れ推定量ＱＬは、微分量演算部５５に入力される。
【００７０】
ステップ１５０では、フィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’が算出される。すなわち、微分量演算部５５に入力された燃料漏れ推定量ＱＬが図４に示されるフィルタ５５ａにかけられる。これにより、推定量ＱＬは微分されて時間に対する変化量の増加が図られる。こうして微分量演算部５５にて取得されたフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’は、判定部５７に入力される。
【００７１】
ステップ１６０では、判定部５７にて、フィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’が燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａを超えるか否かが判定される。推定量ＱＬ’がしきい値ＱＩｊｄａを超えないと判定されると、蓄圧式燃料噴射システム１において燃料漏れは起こっていないとしてステップ１００に戻る。また、判定部５７から処置部５８に判定フラグが立てられない結果が入力される。したがって、処置部５８では、処置は行われない。
【００７２】
そして、エンジンＥＣＵ５０に入力されたエンジン回転数等の新たなパラメータを用いて再び燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａやフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’の取得および判定が行われる。フィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’が燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａを超えない限り、図６に示されるフローが繰り返し行われる。
【００７３】
他方、判定部５７にて、フィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’が燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａを超えると判定されると、蓄圧式燃料噴射システム１において燃料漏れが起こっているとしてステップ１７０に進む。
【００７４】
ステップ１７０では、判定部５７にて、燃料漏れが起こっていることを示す判定フラグが立てられる。これにより、判定部５７から処置部５８に判定フラグが立てられた結果が入力される。燃料漏れ判定処理については、以上で終了する。以後、当該処理がリセットされない限り、以下の処置が継続される。
【００７５】
すなわち、処置部５８では、燃料漏れが起こったことを報知する処置が行われる。図７は、判定部５７の判定結果に対する処置部５８の処置を示した図である。この図に示されるように、判定部５７にて燃料漏れが起こっていないと判定されると、処置は行われない。しかし、判定部５７にて燃料漏れが起こっていると判定されると、処置部５８はランプ点灯、インジェクタ４０の噴射量制限、エンジン停止等の処置を行う。
【００７６】
ここで、ランプ点灯とは、例えばメータに燃料漏れが起こっていることを示す警告ランプを点灯させることを指す。すなわち、処置部５８は例えばメータＥＣＵに警告ランプを点灯させるための警告信号を出力することでメータに警告ランプを点灯させる処置を行う。
【００７７】
また、処置部５８は、エンジンＥＣＵ５０において、インジェクタ４０の噴射量を調整する部分に噴射量制限を示す指令信号を入力することでインジェクタ４０の噴射量を制限する処置や、エンジンの駆動を行う部分にエンジンそのものを停止させる指令信号を入力することでエンジンを停止させる処置を行う。処置部５８は、例えばこれら各処置のうちいずれかまたは全部を行うようにする。
【００７８】
発明者らは、状況に応じて推定される燃料漏れ推定量ＱＬを微分量演算部５５のフィルタ５５ａにかけることでフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’を取得するシミュレーションを行った。その結果を図８および図９に示す。なお、図８および図９において、燃料漏れ推定量ＱＬを実線、フィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’を破線で示してある。また、微分量演算部５５における演算式には上述したａ＝２、ｂ＝−１．５、ｄ＝−０．５を適用した。
【００７９】
図８（ａ）は燃料漏れがある場合、図８（ｂ）はアクセルを踏み込んだ状態からアクセルを離した場合、図８（ｃ）はアクセルの踏み込みが緩やかな通常運転の場合について、それぞれシミュレーション結果を示したものである。燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａは、例えばＯｕｔｐｕｔ＝１．５とする。
【００８０】
図８（ａ）に示されるように、燃料漏れが起こっている場合、コモンレール２０の実レール圧の圧力低下が早いため、燃料漏れ推定量ＱＬは時間に対して急激に増加するが、当該推定量ＱＬを微分することによってさらに大きく変化する推定量ＱＬ’を得ることができる。この場合、推定量ＱＬ’は燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａであるＯｕｔｐｕｔ＝１．５の値を超え、上記ステップ１６０にて燃料漏れが起こっていると判定されることとなる。
【００８１】
他方、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示されるように、燃料漏れが起こっていない場合、燃料漏れ推定量ＱＬは時間に対して緩やかに変化するため、推定量ＱＬの微分値であるフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’の傾きも大きくはならない。したがって、これらの場合では、フィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’は燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａを超えることはなく、ステップ１６０では燃料漏れは起こっていないと判定されることとなる。
【００８２】
また、図９は、燃料漏れは起こっていないが、車両が加速した場合についてシミュレーションした結果を示している。図９（ａ）はアクセル踏み込みが急だった場合、図９（ｂ）は車両が急加速した場合、図９（ｃ）は通常運転における加速の場合について、それぞれのシミュレーション結果を示したものである。
【００８３】
図９に示されるように、車両の加速の場合、各燃料漏れ推定量ＱＬはそれぞれ下に凸になっており、推定量ＱＬの傾きに応じて当該推定量ＱＬの微分値であるフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’が得られる。これらの場合、得られる推定量ＱＬ’は下に凸になっているため、判定部５７にて推定量ＱＬ’がしきい値ＱＩｊｄａであるＯｕｔｐｕｔ＝１．５を超えることはない。
【００８４】
このように、燃料漏れが起こっている場合には、微分量演算部５５にて得られるフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’が燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａを超え、その他の場合では推定量ＱＬ’はしきい値ＱＩｊｄａを超えない結果が得られた。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態では、燃料漏れ推定量ＱＬを取得した後、当該推定量ＱＬの微分値を取得することで、燃料漏れ推定量ＱＬの時間に対する変化量を増加させることが特徴となっている。これにより、燃料漏れが起こっている場合であって燃料漏れ推定量ＱＬが時間に対して緩やかな変化を示したとしても、微分量演算部５５によって推定量ＱＬの変化量を増加させることにより、微分後の推定量ＱＬ’が燃料漏れを示す燃料漏れ判定しきい値ＱＩｊｄａを超えるようにすることができる。このようにして、コモンレール２０内の燃料漏れを確実に判定することができる。
【００８６】
（他の実施形態）
上記実施形態では、蓄熱式燃料噴射システム１をディーゼルエンジンに適用した場合について説明したが、ガソリンを蓄圧して内燃機関にガソリン燃料を直噴するものについて適用することもできる。
【００８７】
上記実施形態では、加算部５４で取得した燃料漏れ推定量ＱＬを微分量演算部５５にて微分することにより推定量ＱＬの変化を増加させているが、微分に限らず、他の数学的手法によって推定量ＱＬの変化を増加させても良い。
【００８８】
上記実施形態では、処置部５８にて報知処理を行うに際し、メータでの警告ランプの点灯、インジェクタ４０からの燃料噴射量の制限、ディーゼルエンジンの停止を行っているが、これらは一例を示すものであって、ユーザに対して燃料漏れが起こっていることを報知できる手段であれば、他の手段を採用しても構わない。
【００８９】
なお、図６に示した各ステップは、エンジンＥＣＵ５０の各構成によって実行される燃料漏れ判定処理の流れを示したものである。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄圧式燃料噴射システムの全体構成図である。
【図２】図１に示されるエンジンＥＣＵの具体的な構成図である。
【図３】燃料流出量推定値ＱＰＣを説明するための図であり、コモンレール内の実燃料圧力の変化を示した図である。
【図４】図２に示される微分量演算部を模式的に示した図である。
【図５】図２に示される微分量演算部のフィルタの効果を説明するための図である。
【図６】図２に示されるエンジンＥＣＵが行う燃料漏れ判定処理の内容を示したフローチャートである。
【図７】図２に示される判定部の判定結果に対する処置部の処置を示した図である。
【図８】燃料漏れがある場合等に推定される燃料漏れ推定量ＱＬを微分量演算部のフィルタにかけたときのフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’についてシミュレーション結果を示した図である。
【図９】車両の加速の場合について推定される燃料漏れ推定量ＱＬを微分量演算部のフィルタにかけたときのフィルタ後燃料漏れ推定量ＱＬ’についてシミュレーション結果を示した図である。
【図１０】従来の蓄圧式燃料噴射装置におけるコモンレール圧、ＥＣＵにて算出される燃料漏れ量ＱＬの挙動をそれぞれ示した図である。
【図１１】従来の蓄圧式燃料噴射装置において、燃料供給ポンプからコモンレールに送り出される燃料吐出量ＱＴ、コモンレールから抜けていく燃料量Ｑｘ（＝ＱＩ＋ＱＳ＋ＱＰ＋ＱＦ）、燃料漏れ量ＱＬの各増減を表した図である
【符号の説明】
【００９１】
１０…燃料供給ポンプ、２０…コモンレール、４０…インジェクタ、４１…燃料入口部、４２…燃料出口部、５０…エンジンＥＣＵ、５１…リーク量演算部、５２…噴射量演算部、５３…燃料流出量推定値演算部、５４…加算部、５５…微分量演算部、５６…燃料漏れ判定しきい値演算部、５７…判定部、５８…処置部、６３…燃料配管、６５…高圧配管、７０…燃料タンク。
【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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【図６】
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【図７】
2008231920.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008231920.tif 000011
【図１０】
2008231920.tif 000012
【図１１】
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