(57)【要約】【課題】圧力センサの異常時において、確実にリンプホーム走行を実行することができる蓄圧式燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】複数の燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、前記コモンレールに対して燃料を圧送する燃料供給ポンプと、前記コモンレール内の圧力を検出するための圧力センサと、電子制御要素の制御を行うための電子制御ユニットと、を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁の背圧制御弁は、背圧制御室内の燃料を逃がすためのオリフィス通路を閉塞する制御弁体と、前記制御弁体を前記オリフィス通路側に付勢するバルブスプリングと、前記バルブスプリングの付勢力に抗して前記制御弁体をリフトさせるためのアクチュエータと、を備え、前記背圧制御弁が、前記コモンレール内の圧力を所定の緊急制御時圧力に維持可能な圧力維持機能を有する。【選択図】図３
2013044227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、前記コモンレールに対して燃料を圧送する燃料供給ポンプと、前記コモンレール内の圧力を検出するための圧力センサと、電子制御要素の制御を行うための電子制御ユニットと、を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置において、
前記燃料噴射弁は、噴射孔を有するノズルボディと、先端側で前記噴射孔を閉塞するノズルニードルと、前記ノズルニードルを前記噴射孔側とは反対側に付勢するノズルスプリングと、前記ノズルニードルの後端側に前記燃料の圧力を作用させるための背圧制御室と、前記背圧制御室内の燃料を燃料低圧側に逃がすための背圧制御弁と、を備え、
前記背圧制御弁は、前記背圧制御室内の燃料を逃がすためのオリフィス通路を閉塞する制御弁体と、前記制御弁体を前記オリフィス通路側に付勢するバルブスプリングと、前記バルブスプリングの付勢力に抗して前記制御弁体をリフトさせるためのアクチュエータと、を備え、
前記背圧制御弁が、前記コモンレール内の圧力を所定の緊急制御時圧力に維持可能な圧力維持機能を有することを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射弁に対して燃料噴射指令が出されていない期間において、前記背圧制御弁が前記圧力維持機能により開弁する場合であっても、前記ノズルニードルがリフトしないように前記背圧制御弁の開弁圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記電子制御ユニットは、前記圧力センサの異常が検知された場合に、前記コモンレール内の圧力が前記緊急制御時圧力で維持されるように前記高圧ポンプ部からの吐出流量をオープンループ制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記コモンレールは、前記コモンレール内の圧力が所定の開弁圧に到達したときに開弁するとともにさらにその後の前記コモンレール内の圧力を所定の二次緊急制御時圧力に維持可能な圧力維持機能を有する圧力安全弁を備えており、
前記背圧制御弁の開弁圧を、前記圧力安全弁の開弁圧よりも低くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記電子制御ユニットは、前記圧力センサの異常が検知された場合に、前記コモンレール内の圧力が前記緊急制御時圧力で維持されるように前記高圧ポンプ部からの吐出流量をオープンループ制御するとともに、
前記圧力安全弁が開弁したと推定された後は、前記コモンレール内の圧力が前記二次緊急制御時圧力で維持されるように前記高圧ポンプ部からの吐出量をオープンループ制御することを特徴とする請求項４に記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒への燃料噴射制御を行うための蓄圧式燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関への燃料噴射制御に用いられる装置として、コモンレール（蓄圧器）を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置が広く知られている。この蓄圧式燃料噴射制御装置は、燃料タンク内の燃料を高圧ポンプ部に供給する低圧ポンプ部と、低圧ポンプ部により供給された燃料を加圧して圧送する高圧ポンプ部と、高圧ポンプ部により圧送される燃料を一時的に蓄積するコモンレールと、コモンレールから供給される燃料を内燃機関の気筒に向けて噴射する複数の燃料噴射弁と、燃料噴射弁等の電子制御要素の制御を行うための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）とを備えている。
【０００３】
このような蓄圧式燃料噴射制御装置において、燃料噴射圧力はコモンレール内の圧力（以下、「レール圧」と称する。）によって規定され、燃料噴射制御を精度良く実行するためには、レール圧を精度よく制御することが重要となる。レール圧を制御する方法の一つに、高圧ポンプ部の吐出流量を調節することでレール圧を制御する方法がある。通常、レール圧を制御する場合においては、コモンレールに備えられた圧力センサによって検出されるレール圧（以下、「実レール圧」と称する。）とレール圧の目標値（以下、「目標レール圧」と称する。）との差分に基づく閉ループ制御が実行される。
【０００４】
ここで、電子制御ユニットは、要求噴射量に応じた燃料噴射が実行されるように、圧力センサのセンサ値を読み取りながら開弁時間を決定し、燃料噴射弁の通電制御を行っている。そのため、圧力センサが故障した場合には、燃料噴射制御を実行することが困難となる。そこで、非常時において、車両を不完全ながら継続走行又はリンプホームさせるのに必要な緊急制御時圧力にレール圧を維持することが可能な圧力維持機能を有する圧力安全弁をコモンレールに設けることが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５６５５８号公報  （請求項６、段落［００２０］〜［００２１］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の圧力維持機能を有する圧力安全弁は、レール圧が開弁圧に到達したときに開弁し、その後は、制御弁体を開弁方向に付勢するレール圧と、制御弁体を閉弁方向に付勢するスプリング力及び燃料圧の総和と、のバランスによって、レール圧を緊急制御時圧力に維持可能に構成されている。しかしながら、上記のような圧力維持機能を有する圧力安全弁は、使用する燃料の粘性や温度によっては、高圧ポンプ部が低回転の状態において、高圧ポンプ部の吐出流量を最大にしても開弁しない領域ができてしまうおそれがあった。
【０００７】
図１６は、高圧ポンプ部の吐出流量が最大となるように調節したときのレール圧を示している。図１６において、縦軸がレール圧（ＭＰａ）を示し、横軸がポンプ回転数（ｒｐｍ）を示している。この図１６に示すように、ポンプ回転数が高い領域においてはレール圧が上昇し、レール圧が圧力安全弁の開弁圧を超えたときに、レール圧が緊急制御時圧力まで低下する。
【０００８】
しかしながら、ポンプ回転数が低い領域においては、高圧ポンプ部の吐出流量が不足するために、高圧ポンプ部の吐出流量を最大にした場合であっても、レール圧が圧力安全弁の開弁圧に到達しない場合が生じている。その結果、圧力センサが故障している場合には、いかなるレール圧を前提として燃料噴射弁の制御を実行してよいかを予測することができず、リンプホーム走行が困難となるおそれがあった。
【０００９】
これに対して、圧力安全弁の開弁圧を下げることが考えられるが、圧力維持機能を有する圧力安全弁が一旦開弁すると、レール圧が二次緊急制御時圧力まで低下してしまうことから、圧力安全弁は非常時以外にはできる限り開弁しないようにしなければならない。そのために、基本的には、圧力安全弁の開弁圧を下げるという選択をとりづらい。
【００１０】
通常、高圧ポンプ部は、内燃機関の駆動力によって駆動されるようになっているために、高圧ポンプ部の吐出流量を最大にしても圧力安全弁が開弁しない状態は、特に、内燃機関の回転数（以下、「機関回転数」と称する。）が低く設定されることの多い農機や建機等の産業用機械用の蓄圧式燃料噴射制御装置において見られることが多い。
【００１１】
本発明の発明者らは、このような問題にかんがみて、燃料噴射弁に備えられた背圧制御弁に、レール圧を緊急制御時圧力に維持可能な圧力維持機能を持たせることによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、圧力センサの異常時において、確実にリンプホーム走行を実行することができる蓄圧式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】
【００１２】
本発明によれば、複数の燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、前記コモンレールに対して燃料を圧送する燃料供給ポンプと、前記コモンレール内の圧力を検出するための圧力センサと、電子制御要素の制御を行うための電子制御ユニットと、を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁は、噴射孔を有するノズルボディと、先端側で前記噴射孔を閉塞するノズルニードルと、前記ノズルニードルを前記噴射孔側とは反対側に付勢するノズルスプリングと、前記ノズルニードルの後端側に前記燃料の圧力を作用させるための背圧制御室と、前記背圧制御室内の燃料を燃料低圧側に逃がすための背圧制御弁と、を備え、前記背圧制御弁は、前記背圧制御室内の燃料を逃がすためのオリフィス通路を閉塞する制御弁体と、前記制御弁体を前記オリフィス通路側に付勢するバルブスプリングと、前記バルブスプリングの付勢力に抗して前記制御弁体をリフトさせるためのアクチュエータと、を備え、前記背圧制御弁が、前記コモンレール内の圧力を所定の緊急制御時圧力に維持可能な圧力維持機能を有することを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１３】
本発明にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁に備えられた背圧制御弁に圧力維持機能を持たせることとしているために、圧力センサの異常時において、高圧ポンプ部の回転数が小さい場合であっても、レール圧を緊急制御時圧力に維持することを可能にすることができる。すなわち、従来の蓄圧式燃料噴射制御装置においては、燃料噴射が不要なときに燃料が噴射されることのないように、燃料噴射弁の背圧制御弁の開弁圧は、レール圧の制御範囲よりも相当高い圧力に設定されているが、本発明にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置においては、レール圧が通常の制御範囲よりも高い圧力になったときに背圧制御弁が開弁するように構成することとしている。したがって、本発明にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置は、コモンレールに設けられる圧力安全弁の有無にかかわらず、リンプホーム走行を確実に実行することができる。
【００１４】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射弁に対して燃料噴射指令が出されていない期間において、前記背圧制御弁が前記圧力維持機能により開弁する場合であっても、前記ノズルニードルがリフトしないように前記背圧制御弁の開弁圧を設定することが好ましい。
【００１５】
このように背圧制御弁の開弁圧を設定することにより、燃料噴射弁の背圧制御弁に圧力維持機能を持たせた場合であっても、燃料噴射が不要なときに燃料が噴射されることを防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射制御装置において、前記電子制御ユニットは、前記圧力センサの異常が検知された場合に、前記コモンレール内の圧力が前記緊急制御時圧力で維持されるように前記高圧ポンプ部からの吐出流量を開ループ制御することが好ましい。
【００１７】
圧力センサの異常時にこのように制御を実行することにより、圧力センサに異常を生じている場合であっても、レール圧が緊急制御時圧力になっていることを前提に、目標燃料噴射量と実際の噴射量との誤差が小さい状態で、リンプホーム走行を実行することができる。
【００１８】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射制御装置において、前記コモンレールは、前記コモンレール内の圧力が所定の開弁圧に到達したときに開弁するとともにさらにその後の前記コモンレール内の圧力を所定の二次緊急制御時圧力に維持可能な圧力維持機能を有する圧力安全弁を備えており、前記背圧制御弁の開弁圧を、前記圧力安全弁の開弁圧よりも低くすることが好ましい。
【００１９】
コモンレールに圧力安全弁を備えている場合において、背圧制御弁の開弁圧を圧力安全弁の開弁圧よりも低くすることにより、圧力センサの異常発生時に、燃料噴射弁の背圧制御弁から燃料の一部をリークさせながらレール圧を緊急制御時圧力に維持しつつ、さらに、燃料温度やポンプ回転数によって、レール圧が圧力安全弁の開弁圧に到達する程度に上昇した場合には、圧力安全弁の圧力規制機能によってレール圧を二次緊急制御時圧力に速やかに低下させることができる。そして、レール圧が二次緊急制御時圧力になっていることを前提として、燃料噴射制御を継続することができる。
【００２０】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射制御装置において、前記電子制御ユニットは、前記圧力センサの異常が検知された場合に、前記コモンレール内の圧力が前記緊急制御時圧力で維持されるように前記高圧ポンプ部からの吐出流量を開ループ制御するとともに、前記圧力安全弁が開弁したと推定された後は、前記コモンレール内の圧力が前記二次緊急制御時圧力で維持されるように前記高圧ポンプ部からの吐出量を開ループ制御することが好ましい。
【００２１】
圧力センサの異常時にこのように制御を実行することにより、圧力センサに異常を生じて、燃料噴射弁の圧力維持機能によって緊急制御を実行している間に、さらにレール圧が上昇した場合においては、レール圧をさらに低下させた二次緊急制御時圧力に維持して、リンプホーム走行を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置の全体的構成を説明するために示す図である。
【図２】燃料噴射弁の構成を説明するために示す図である。
【図３】燃料噴射弁の燃料リーク量とレール圧との関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置における機関回転数に対するレール圧及び燃料噴射量の関係を示す図である。
【図５】従来の蓄圧式燃料噴射制御装置における機関回転数に対するレール圧及び燃料噴射量の関係を示す図である。
【図６】燃料噴射弁の通電時間と燃料噴射量との関係を示す図である。
【図７】第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置に備えられたＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図８】高圧ポンプ部の吐出流量を開ループで制御する場合の演算ロジックを説明するために示す図である。
【図９】第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置において実行される燃料噴射制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１０】高圧ポンプ部の吐出流量を閉ループで制御する方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１１】高圧ポンプ部の吐出流量を開ループで制御する方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１２】第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置の全体的構成を説明するために示す図である。
【図１３】圧力安全弁の構成及び動作を説明するために示す図である。
【図１４】第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置に備えられたＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図１５】第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置において実行される燃料噴射制御方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１６】従来の圧力安全弁の圧力維持機能について説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の蓄圧式燃料噴射制御装置に関する実施の形態について、適宜図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、それぞれの図中において、同じ符号が付されているものは、特に説明がない限り同一の構成要素を示しており、適宜説明が省略されている。
【００２４】
［第１の実施の形態］
１．蓄圧式燃料噴射制御装置の全体的構成
図１は、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０の全体的構成を概略的に示す図である。
この蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、車両に搭載された内燃機関に対して燃料を噴射するための装置として構成されている。蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、燃料タンク１１内の燃料を高圧ポンプ部２０へ供給する低圧ポンプ部１３と、低圧ポンプ部１３により供給された燃料を加圧して圧送する高圧ポンプ部２０と、高圧ポンプ部２０の吐出流量を調節する電磁式流量制御弁１５と、高圧ポンプ部２０により圧送された燃料を蓄積するコモンレール１７と、図示しない内燃機関の気筒に向けてコモンレール１７から供給された燃料を噴射する複数の燃料噴射弁５０と、燃料噴射弁５０や電磁式流量制御弁１５等の電子制御要素の制御を実行する電子制御ユニット（以下、単に「ＥＣＵ」と称する。）７０とを備えている。
【００２５】
このうち低圧ポンプ部１３は、通電制御によって出力を調節可能に構成された電動ポンプや、内燃機関の駆動力を利用して機械的に駆動するギアポンプなど、従来公知の構成の低圧ポンプを適宜用いることができる。
【００２６】
高圧ポンプ部２０は、カム２３が固定されたカムシャフトが内燃機関のクランクシャフトに連結されており、内燃機関の駆動力を利用して駆動されるポンプとして構成されている。この高圧ポンプ部２０は、プランジャ２５の下降時に、燃料吸入弁を介して、低圧の燃料を加圧室２１に導入する。一方、高圧ポンプ部２０は、カム２３の回転によってプランジャ２５が押し上げられたときに加圧室２１内の燃料を加圧し、燃料吐出弁を介して、高圧の燃料をコモンレール１７へと圧送する。高圧ポンプ部２０を構成するプランジャ２５の数や加圧室２１の数は、特に限定されない。
【００２７】
また、低圧ポンプ部１３と高圧ポンプ部２０の加圧室２１とを結ぶ燃料通路３１の途中には電磁式流量制御弁１５が備えられている。この電磁式流量制御弁１５は、ＥＣＵ７０によって通電制御が行われ、電流値に応じて燃料通過面積が比例的に変化する電磁比例制御弁として構成されている。電磁式流量制御弁１５に供給する電流値を制御することにより、加圧室２１に導入する燃料の流量が調節され、ひいては高圧ポンプ部２０の吐出流量が調節される。本実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０において、電磁式流量制御弁１５は、非通電時に燃料通過面積が最大となる、いわゆるノーマルオープン型の構造を有している。
【００２８】
また、燃料通路３１には、電磁式流量制御弁１５よりも上流側において、オーバーフローバルブ２７を備えたリターン通路３５が接続されている。このオーバーフローバルブ２７によって、高圧ポンプ部２０に供給される燃料の圧力が所定のフィード圧に調節されるまた、燃料通路３１には、燃料温度Ｔｆの検出に用いる燃料温度センサ１６が設けられている。燃料温度センサ１６のセンサ信号はＥＣＵ７０によって読み取り可能に構成されている。
【００２９】
コモンレール１７には、圧力センサ１８が設けられている。圧力センサ１８は、コモンレール１７内の圧力を検出するために用いられるセンサであって、センサ信号はＥＣＵ７０によって読み取り可能に構成されている。
【００３０】
燃料噴射弁５０は、アクチュエータとして電磁ソレノイドを備えた燃料噴射弁が用いられている。この燃料噴射弁５０は、ＥＣＵ７０の通電制御により、開弁時期や開弁時間等が制御されるようになっている。この燃料噴射弁５０からリークする燃料は、リターン通路３７を介して燃料タンク１１へと戻される。
【００３１】
２．燃料噴射弁
（１）基本的構成
図２は、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０に備えられた燃料噴射弁５０の構成を概略的に表した断面図を示している。
この燃料噴射弁５０は、インジェクタハウジング５１と、ノズルボディ５３と、ノズルニードル５５と、バルブピストン５７と、背圧制御弁６０とを主たる構成要素として備えている。
【００３２】
ノズルボディ５３は、インジェクタハウジング５１の先端側（図２の下側）に固定されている。インジェクタハウジング５１には、コモンレール１７から供給される高圧の燃料をノズルボディ５３側へ送る第１の燃料通路６７が形成されている。また、インジェクタハウジング５１には、高圧の燃料を背圧制御室５９に導入する第２の燃料通路６８が、第１の燃料通路６７から分岐して形成されている。
【００３３】
ノズルボディ５３には、ノズルニードル５５の受圧部５５Ａに対向する部位に燃料溜まり室５３Ａが形成されている。また、ノズルボディ５３には、インジェクタハウジング５１の第１の燃料通路６７に連通して、燃料溜まり室５３Ａに高圧燃料を導く第３の燃料通路６９が形成されている。このノズルボディ５３の先端部には噴射孔５４が穿設されている。この噴射孔５４につながるシート部５３Ｂにノズルニードル５５の先端部が着座（シート）することにより噴射孔５４が閉鎖される一方、ノズルニードル５５がシート部５３Ｂから離座（リフト）することにより噴射孔５４が開放される。これにより、燃料の噴射開始、停止が可能となっている。
【００３４】
ノズルボディ５３が固定されたインジェクタハウジング５１内には、その中心軸を中心としたスプリング室５１Ｂが形成されている。スプリング室５１Ｂには、ノズルニードル５５をシート部５３Ｂの方向へ付勢するためのノズルスプリング５６が配設されている。また、インジェクタハウジング５１内においては、バルブピストン５７がインジェクタハウジング５１に形成された孔５１Ａ内に摺動可能に挿入されて、ノズルニードル５５の上方部に位置するように配設されている。
【００３５】
また、バルブピストン５７の頂部５７Ａが位置する部位には背圧制御室５９が形成されており、バルブピストン５７の頂部５７Ａが下方側（噴射孔５４側）から臨むようになっている。背圧制御室５９は、導入側オリフィス通路５９Ｂに連通している。この導入側オリフィス通路５９Ｂは第２の燃料通路６８に連通されている。これによって、コモンレール１７から供給される高圧の燃料が背圧制御室５９へ導入されるようになっている。
【００３６】
背圧制御室５９は開閉用オリフィス通路５９Ａにも連通しており、開閉用オリフィス通路５９Ａは後述する背圧制御弁６０のバルブボール（制御弁体）６４によって開閉可能となっている。なお、背圧制御室５９におけるバルブピストン５７の頂部５７Ａの受圧面積は、ノズルニードル５５の受圧部５５Ａの受圧面積よりも大きく設定されている。
【００３７】
また、背圧制御弁６０は、電磁ソレノイド式の制御弁として構成されており、マグネット６１と、アーマチュア６２と、バルブボール６４と、バルブスプリング６５とを主たる構成要素として備えている。そして、マグネット６１に対して制御回路から駆動信号が供給されることによってバルブスプリング６５の付勢力に抗してアーマチュア６２がマグネット６１に吸引され、バルブボール６４が開閉用オリフィス通路５９Ａからリフトし、背圧制御室５９内の高圧の燃料をリターン通路３７に開放できるようになっている。
【００３８】
このようにバルブボール６４を動作させることにより背圧制御室５９内の圧力を制御し、バルブピストン５７を介してノズルニードル５５の後端側に作用する圧力を制御することで、シート部５３Ｂへのノズルニードル５５の着座及び離座を制御することができるようになっている。
【００３９】
（２）圧力維持機能
ここで、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０において、燃料噴射弁５０の背圧制御弁６０は、レール圧Ｐｒａｉｌを所定の緊急制御時圧力Ｐαに維持可能な圧力維持機能を有して構成されている。「圧力維持機能」は、圧力センサ１８の異常等により、レール圧Ｐｒａｉｌを検出できなくなったときに、車両のリンプホーム走行を可能にするために、レール圧Ｐｒａｉｌを緊急制御時圧力Ｐαに維持することを可能とする機能である。具体的には、従来、ＥＣＵ７０による開弁指令が出されている時以外は開かないように設定されていた背圧制御弁６０の開弁圧を下げて、レール圧Ｐｒａｉｌが通常の運転制御時の使用範囲よりも大きくすることにより、ＥＣＵ７０による開弁指令がない期間においても背圧制御弁６０が開弁するように構成されている。
【００４０】
図３は、燃料噴射弁５０から燃料低圧側にリークする燃料リーク量（ｍｍ3／秒）と、レール圧（Ｍｐａ）との関係を示している。第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０の場合を実線で示し、従来の蓄圧式燃料噴射制御装置の場合を破線で示している。燃料噴射弁５０からの燃料リークには、背圧制御弁６０が開弁することによって生じる動的リークと、構成部品同士の間の微細な隙間から生じる静的リークとが含まれており、背圧制御弁６０が開弁していない状態であっても極少量の燃料リークが発生している。
なお、ここでいう「従来の蓄圧式燃料噴射制御装置」とは、圧力維持機能を有する圧力安全弁がコモンレールに設けられている構成の蓄圧式燃料噴射制御装置を意味している。
【００４１】
破線で示すように、従来の蓄圧式燃料噴射制御装置においては、レール圧Ｐｒａｉｌが一点差線で示す通常の運転状態での使用範囲を超えて上昇しても、リーク量がほとんど増加しない。すなわち、従来の蓄圧式燃料噴射制御装置においては、開弁指令が出されない限り、基本的には背圧制御弁が開弁しないようになっている。
【００４２】
一方、実線で示すように、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０においては、レール圧Ｐｒａｉｌが通常の使用範囲を超えると、リーク量が急激に増加する。すなわち、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０においては、レール圧Ｐｒａｉｌが一点差線で示す通常の運転状態での使用範囲を超えると、開弁指令が出されていないにもかかわらず背圧制御弁６０が開弁するようになっている。背圧制御弁６０が開弁した後は、開弁前の状態と比べて、リーク量の増加率に対するレール圧Ｐｒａｉｌの上昇率が小さいため、レール圧Ｐｒａｉｌを目標値に調節することが比較的容易になる。
【００４３】
第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０では、圧力センサ１８の異常等が見られず、レール圧Ｐｒａｉｌを検出しながら正常に燃料噴射制御を実行できる期間においては、一点差線で示す領域にレール圧Ｐｒａｉｌを調節しながら燃料噴射制御を実行する。このときのレール圧Ｐｒａｉｌの調節は、実レール圧Ｐａｃｔと目標レール圧Ｐｔｇｔとの差分ΔＰに基づいて、電磁式流量制御弁１５の操作量を閉ループ制御することによって実行される。
【００４４】
一方、圧力センサ１８の異常等によってレール圧Ｐｒａｉｌの検出が不可能な期間においては、点線で示す領域にレール圧Ｐｒａｉｌを調節しながら燃料噴射制御を実行する。第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０においては、この点線で示す領域内の圧力が緊急制御時圧力Ｐαであり、緊急制御時圧力αを一つの固定値とする必要はない。レール圧Ｐｒａｉｌの調節は、ポンプ回転数Ｎｐと相関関係にある機関回転数Ｎｅに応じて電磁式流量制御弁１５の操作量を開ループ制御することによって実行される。
【００４５】
（３）レール圧特性及び噴射量特性
次に、図４及び図５を参照して、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０と従来の蓄圧式燃料噴射制御装置とにおける、高圧ポンプ部２０の吐出流量の違いによるレール圧Ｐｒａｉｌ及び燃料噴射量Ｑｆの違いについて説明する。図４及び図５において、横軸は機関回転数Ｎｅ（ｒ／ｍｉｎ）を示しているが、ポンプ回転数は機関回転数に比例するため、機関回転数Ｎｅとポンプ回転数とは同義である。また、各機関回転数Ｎｅにおける高圧ポンプ部２０の吐出流量は、電磁式流量制御弁１５の操作量を変更することによって調節している。
なお、ここでいう「従来の蓄圧式燃料噴射制御装置」についても、圧力維持機能を有する圧力安全弁がコモンレールに設けられている構成の蓄圧式燃料噴射制御装置を意味している。
【００４６】
図４（ａ）及び（ｂ）は、従来の蓄圧式燃料噴射制御装置において、圧力センサに異常が生じたときに、レール圧Ｐｒａｉｌが圧力安全弁の開弁圧を超えない状態で、閉ループ制御をしないで開ループ制御でレール圧Ｐｒａｉｌを調節したときのレール圧Ｐｒａｉｌ（ＭＰａ）及び燃料噴射量Ｑｆ（ｍｍ3／１ストローク）を示している。従来の蓄圧式燃料噴射制御装置においては、高圧ポンプ部の吐出流量が増加しても背圧制御弁からの燃料リーク量が極めて少ないままであることから（図３を参照）、高圧ポンプ部の吐出流量の違いによってレール圧Ｐｒａｉｌに大きな差が生じ、その結果、１ストローク当たりの燃料噴射量Ｑｆに大きな差が生じている。
【００４７】
これに対して、図５（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施の形態の蓄圧式燃料噴射制御装置１０において、圧力センサ１８に異常が生じたときに、閉ループ制御をしないで開ループ制御でレール圧Ｐｒａｉｌを調節したときのレール圧Ｐｒａｉｌ（ＭＰａ）及び燃料噴射量Ｑｆ（ｍｍ3／１ストローク）を示している。第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０においては、高圧ポンプ部２０からの吐出流量の増加に応じて燃料噴射弁５０からの燃料リーク量も増加する一方、レール圧Ｐｒａｉｌが通常の使用範囲を超えた領域でのレール圧Ｐｒａｉｌの変動幅が小さいことから（図３を参照）、高圧ポンプ部２０の吐出流量にかかわらず、レール圧Ｐｒａｉｌのばらつきは小さく、その結果、１ストローク当たりの燃料噴射量Ｑｆのばらつきも小さく抑えられている。
【００４８】
次に、図６を参照して、燃料噴射量特性についてさらに詳細に説明する。
図６は、燃料噴射弁５０の通電時間（μ秒）と燃料噴射量Ｑｆ（ｍｍ3／ｓｔ）との関係をレール圧Ｐｒａｉｌごとに示している。これらのデータは、ポンプ回転数を一定にした状態で、高圧ポンプ部２０の吐出流量を変えることによってレール圧Ｐｒａｉｌを各目標圧力に維持しながら燃料噴射弁５０に通電して、そのときに発生した燃料噴射量Ｑｆを実験により測定したものである。また、図６に示す７つのデータのうち、圧力の大きい順に上から三番目までのデータは、背圧制御弁６０の開弁圧よりも高いレール圧Ｐｒａｉｌとなっている。
【００４９】
この図６に示すように、レール圧Ｐｒａｉｌが背圧制御弁６０の開弁圧よりも大きいか小さいかにかかわらず、燃料噴射量Ｑｆが、レール圧Ｐｒａｉｌと概ね相関を保って変化していることが理解できる。すなわち、背圧制御弁６０の開弁圧を低下させた場合であっても、燃料噴射量特性を良好に維持できることを理解することができる。
【００５０】
３．ＥＣＵ（電子制御ユニット）
図７は、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０に備えられたＥＣＵ７０の構成のうち、燃料噴射制御に関連する、高圧ポンプ部２０の吐出流量を調節するための電磁式流量制御弁１５の制御、及び、燃料噴射弁５０の制御について機能的なブロックで表したものである。
【００５１】
このＥＣＵ７０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、圧力センサ異常診断部７１と、目標噴射量演算部７３と、閉ループ制御部７５と、開ループ制御部７７と、流量制御弁駆動回路７９と、燃料噴射弁制御部８１と、燃料噴射弁駆動回路８３とを主たる構成要素として備えている。具体的に、圧力センサ異常診断部７１、目標噴射量演算部７３、閉ループ制御部７５、開ループ制御部７７、燃料噴射弁制御部８１は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。
【００５２】
また、ＥＣＵ７０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子からなる図示しない記憶部を備えている。記憶部には、制御プログラム及び種々の演算マップがあらかじめ記憶されるとともに、上記した各部による演算結果等が書き込まれるようになっている。さらに、ＥＣＵ７０には、圧力センサ１８をはじめとする種々のセンサのセンサ信号が入力されるようになっている。
【００５３】
圧力センサ異常診断部７１は、圧力センサ１８のセンサ信号Ｓｐを用いて圧力センサ１８の異常の有無を診断するように構成されている。この圧力センサ異常診断部７１は、圧力センサ１８が正常に機能しているか、すなわち、圧力センサ１８によって検出されるレール圧Ｐｒａｉｌが信頼できるものであるかを診断できるようになっていれば、具体的な演算方法は限定されない。例えば、圧力センサ１８の異常の有無は、センサ信号Ｓｐが断線を示す値となっているか否かによって診断することができる。
【００５４】
目標噴射量演算部７３は、内燃機関に噴射する目標燃料噴射量Ｑｔｇｔを演算により求めるように構成されている。目標噴射量演算部７３は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていないと診断されている場合においては、通常時噴射量マップを参照して、機関回転数Ｎｅ及びアクセル操作量Ａｃｃに基づいて目標燃料噴射量Ｑｔｇｔを求める。
【００５５】
一方、目標噴射量演算部７３は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていると診断された場合においては、通常時の目標燃料噴射量Ｑｔｇｔよりも少ない値となるように目標燃料噴射量Ｑｔｇｔを求めるようになっている。例えば、リンプホーム走行時用の噴射量マップを参照して、機関回転数Ｎｅ及びアクセル操作量Ａｃｃに基づいて目標燃料噴射量Ｑｔｇｔを求めるようにすることもできるし、通常時の目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに対して係数をかける等の補正を行うことによって目標燃料噴射量Ｑｔｇｔを求めるようにすることもできる。
【００５６】
閉ループ制御部７５は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていないと診断されている場合において、電磁式流量制御弁１５の通電量、すなわち、高圧ポンプ部２０の吐出流量を、圧力センサ１８によって検出される実レール圧Ｐａｃｔと目標レール圧Ｐｔｇｔとの差分ΔＰに基づいて閉ループ制御する。すなわち、圧力センサ１８のセンサ値を用いてレール圧制御を実行できる間は、機関回転数Ｎｅやアクセル操作量Ａｃｃ等の内燃機関の運転状態に応じてレール圧Ｐｒａｉｌを制御しようとするものとなっている。
【００５７】
具体的に、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０において、閉ループ制御部７５は、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔ及び燃料噴射弁５０からの燃料リーク量Ｆｂｆの和からなる基本充填量に対して、実レール圧Ｐａｃｔと目標レール圧Ｐｔｇｔとの差分ΔＰに基づくフィードバック制御量を加減算することにより、高圧ポンプ部２０からの目標吐出流量を決定し、流量−電流値マップを参照して、電磁式流量制御弁１５の通電量の指示値を決定することとしている。このとき、燃料温度Ｔｆによって燃料の粘度が変化し、レール圧Ｐｒａｉｌに影響を及ぼすことから、燃料温度によって目標吐出流量を補正するようにしてもよい。ただし、閉ループ制御の具体的な演算ロジックはこの例に限定されない。
【００５８】
一方、開ループ制御部７７は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていると診断された場合において、電磁式流量制御弁１５の通電量、すなわち、高圧ポンプ部２０の吐出流量を、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔ及び機関回転数Ｎｅに基づいて開ループ制御する。すなわち、圧力センサ１８のセンサ値を用いてレール圧制御を実行できない場合にはリンプホーム走行に入るため、目標噴射量演算部７３で求められるリンプホーム走行用の目標燃料噴射量Ｑｔｇｔと機関回転数Ｎｅに応じて、レール圧Ｐｒａｉｌを緊急制御時圧力Ｐαの狙った値に保持できるように、高圧ポンプ部２０の吐出流量を調節しようとするものとなっている。
【００５９】
具体的に、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０において、開ループ制御部７７は、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔと機関回転数Ｎｅとに基づいて、あらかじめ記憶部に格納された開ループ制御用吐出流量マップを参照して、高圧ポンプ部２０の目標吐出流量を決定した後、流量−電流値マップを参照して、電磁式流量制御弁１５の通電量の指示値を決定することとしている。
【００６０】
図８は、開ループ制御を実行する際の演算ロジックの一例を示している。
この例においては、まず、機関回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとに基づいて、開ループ制御用吐出流量マップを参照して、基本目標吐出流量が求められる。開ループ制御用吐出流量マップは、リンプホーム走行時における目標燃料噴射量Ｑｔｇｔと機関回転数Ｎｅとに応じて、基本目標吐出流量をあらかじめ設定したものとなっている。この基本目標吐出流量に対して、燃料温度Ｔｆに応じた係数をかけることで、目標吐出流量が決定される。そして、流量−電流値マップを参照して、目標吐出流量に基づいて電磁式流量制御弁１５の通電量の指示値が決定される。
【００６１】
閉ループ制御部７５又は開ループ制御部７７によって求められた電磁式流量制御弁１５の通電量の指示値は流量制御弁駆動回路７９に送られ、さらに流量制御弁駆動回路７９は、通電量の指示値にしたがって電磁式流量制御弁１５に対して通電を行う。これによって、高圧ポンプ部２０の吐出流量が変更され、レール圧Ｐｒａｉｌが調節される。
【００６２】
燃料噴射弁制御部８１は、レール圧Ｐｒａｉｌと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとに基づいて燃料噴射弁５０の通電時間を決定して、燃料噴射弁駆動回路８３に対して通電指示を行う。燃料噴射弁制御部８１は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていないと診断されている場合においては、圧力センサ１８を用いて検出される実レール圧Ｐａｃｔと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとに基づいて燃料噴射弁５０の通電時間を決定する。
【００６３】
一方、燃料噴射弁制御部８１は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていると診断された場合においては、想定される緊急制御時圧力Ｐαと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとに基づいて燃料噴射弁５０の通電時間を決定する。想定される緊急制御時圧力Ｐαは、開ループ制御部７７において高圧ポンプ部２０の吐出流量を決定する際に用いる機関回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとによって想定することができるものである。したがって、燃料噴射弁制御部８１は、圧力センサ１８に異常を生じていると診断された場合においては、機関回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとに基づいて燃料噴射弁５０の通電時間を決定する。
【００６４】
燃料噴射弁駆動回路８３は、燃料噴射弁制御部８１から送られる通電指示にしたがって燃料噴射弁５０に対して通電を行う。これによって、内燃機関の気筒に対して目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに応じた燃料噴射が行われる。
【００６５】
４．燃料噴射制御方法
図９〜図１１は、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０において実行される燃料噴射制御方法の一例を説明するためのフローチャート図である。以下に説明する燃料噴射制御方法は、内燃機関の運転中に常時実行されるようになっていてもよいし、所定の時間間隔で割り込みによって実行されるようになっていてもよい。
【００６６】
図９のステップＳ１において、ＥＣＵ７０は、圧力センサ１８に異常を生じているか否かを判別する。圧力センサ１８に異常を生じていない場合にはステップＳ２に進み、ＥＣＵ７０は通常運転モードを選択する一方、圧力センサ１８に異常を生じている場合にはステップＳ７に進み、ＥＣＵ７０はリンプホームモードを選択する。
【００６７】
ステップＳ２において通常運転モードを選択した場合、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３において、機関回転数Ｎｅ及びアクセル操作量Ａｃｃに基づき、通常時噴射量マップを参照して目標燃料噴射量Ｑｔｇｔを演算により求める。次いで、ＥＣＵ７０は、ステップＳ４において、圧力センサ１８のセンサ値を用いて実レール圧Ｐａｃｔを検出した後、ステップＳ５において、電磁式流量制御弁１５の通電量を閉ループで制御する。
【００６８】
図１０は、ステップＳ５における閉ループ制御の一例を示している。
この例では、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２１において、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔ及び燃料リーク量に基づいて基本充填量を演算により求める。また、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２２において、目標レール圧Ｐｔｇｔと実レール圧Ｐａｃｔとの差分ΔＰを求めた後、ステップＳ２３において、差分ΔＰに基づいて吐出流量のフィードバック制御量を演算により求める。
【００６９】
次いで、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２４において、基本充填量にフィードバック制御量を加算して、目標吐出流量を求める。このとき、燃料温度Ｔｆによって補正するようにしてもよい。次いで、ＥＣＵ７０は、ステップＳ２５において、目標吐出流量に基づき、流量−電流値マップを参照して電磁式流量制御弁１５の通電量の指示値を決定した後、ステップＳ２６において、流量制御弁駆動回路７９に対して指示信号を送る。これにより、圧力センサ１８のセンサ値を用いた高圧ポンプ部２０の吐出流量がフィードバック制御され、レール圧Ｐｒａｉｌが目標レール圧Ｐａｃｔとなるように制御される。
【００７０】
次いで、ステップＳ６において、ＥＣＵ７０は、実レール圧Ｐａｃｔと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとに基づいて通電時間を決定し、燃料噴射弁駆動回路８３に対して指示信号を送る。これにより、通常運転モードにおいて、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに相当する量の燃料が、内燃機関の気筒に向けて噴射される。
【００７１】
一方、ステップＳ７において、リンプホームモードを選択した場合、ＥＣＵ７０は、ステップＳ８において、機関回転数Ｎｅ及びアクセル操作量Ａｃｃに基づき、リンプホーム走行時用の噴射量マップを参照したり、あるいは、補正係数をかけたりする等して、リンプホーム走行時の目標燃料噴射量Ｑｔｇｔを演算により求める。次いで、ＥＣＵ７０は、ステップＳ９において、電磁式流量制御弁１５の通電量を開ループで制御する。
【００７２】
図１１は、ステップＳ９における開ループ制御の一例を示している。
この例では、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３１において、機関回転数Ｎｅ及び目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに基づき、開ループ制御用吐出流量マップを参照して高圧ポンプ部２０の基本吐出流量を演算により求める。次いで、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３２において、燃料温度Ｔｆに応じた補正係数を基本吐出流量にかけて目標吐出流量を求める。
【００７３】
次いで、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３３において、目標吐出流量に基づき、流量−電流値マップを参照して電磁式流量制御弁１５の通電量の指示値を決定した後、ステップＳ３４において、流量制御弁駆動回路７９に対して指示信号を送る。これにより、レール圧Ｐｒａｉｌが、機関回転数Ｎｅ及び目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに基づいて想定される緊急制御時圧力Ｐαに制御される。
【００７４】
次いで、ステップＳ１０において、ＥＣＵ７０は、想定される緊急制御時圧力Ｐαと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとに基づいて通電時間を決定し、燃料噴射弁駆動回路８３に対して指示信号を送る。これにより、リンプホームモードにおいて、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに相当する量の燃料を、内燃機関の気筒に向けて噴射することができる。
【００７５】
５．第１の実施の形態によって得られる効果
第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、燃料噴射弁５０に備えられた背圧制御弁６０に圧力維持機能を持たせることとしているために、圧力センサ１８の異常時において、高圧ポンプ部２０の回転数が小さい場合であっても、レール圧Ｐｒａｉｌを緊急制御時圧力Ｐαに維持することを可能にすることができる。したがって、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、コモンレール１７に圧力安全弁を備えていない場合であっても、圧力センサ１８の異常時において、リンプホーム走行を確実に実行することができる。
【００７６】
また、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０においては、燃料噴射弁５０に対して燃料噴射指令が出されていない期間において、背圧制御弁６０が圧力維持機能により開弁する場合であっても、ノズルニードル５５がリフトしないように背圧制御弁６０の開弁圧を設定することとしている。このため、燃料噴射が不要なときに燃料が噴射されることを防ぐことができる。
【００７７】
また、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０においては、ＥＣＵ７０が、圧力センサ１８の異常を検知した場合に、レール圧Ｐｒａｉｌが緊急制御時圧力Ｐαで維持されるように高圧ポンプ部２０の吐出流量を開ループ制御することとしている。このため、圧力センサ１８に異常を生じている場合であっても、レール圧Ｐｒａｉｌが緊急制御時圧力Ｐαになっていることを前提に、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔと実際の噴射量との誤差が小さい状態で、リンプホーム走行を実行することができる。
【００７８】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置は、コモンレールに圧力安全弁を備えている点で第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置と異なっている。
以下、第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置について、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置とは異なる点を中心に説明する。
【００７９】
１．蓄圧式燃料噴射制御装置の全体的構成
図１２は、第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１００の全体的構成を概略的に示す図である。圧力安全弁１１０及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）１２０以外の構成要素については、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置の場合と同様に構成することができるため、第１の実施の形態の説明で用いた符号をそのまま使用し、第２の実施の形態での説明を省略する。
【００８０】
圧力安全弁１１０は、コモンレール１７に設けられ、レール圧Ｐｒａｉｌが通常の使用範囲内にあるときには閉弁状態で維持される一方、レール圧Ｐｒａｉｌが通常の使用範囲を超えて上昇した場合に開弁し、その後のレール圧Ｐｒａｉｌを所定の二次緊急制御時圧力Ｐβに維持可能な圧力維持機能を有している。
【００８１】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ圧力安全弁１１０の軸方向断面図を示している。
圧力安全弁１１０のハウジング１１１には、一端側が開口するスプリング室１１１ａが形成されている。スプリング室１１１ａにはスプリング１１９が備えられている。このハウジング１１１の一端側には、スプリング室１１１ａを塞ぐようにバルブボディ１１３が嵌合されている。
【００８２】
バルブボディ１１３には、大径内孔１１３ａ、ガイド孔１１３ｂ、燃料通過ポート１１３ｃが軸方向に連通して設けられている。大径内孔１１３ａには、スプリング１１９の一端を押さえるスプリングシート１１７が軸方向移動可能に収容されている。ガイド孔１１３ｂには、複数のスリット１１５ａが設けられた弁体１１５が軸方向移動可能に配置されている。
【００８３】
図１３（ａ）は、圧力安全弁１１０の閉弁状態を示している。圧力安全弁１１０が閉弁した状態では、スプリング１１９の付勢力及びスプリング室１１１ａ内の圧力の総和が、レール圧Ｐｒａｉｌよりも大きく、弁体１１５がバルブボディ１１３にシートした状態となっている。
【００８４】
レール圧Ｐｒａｉｌが上昇すると、レール圧Ｐｒａｉｌが、スプリング１１９の付勢力及びスプリング室１１１ａ内の圧力を上回り、弁体１１５及びスプリングシート１１７がスプリング１１９側に移動する。そうすると、弁体１１５のスリット１１５ａを介して、コモンレール１７内の燃料が大径内孔１１３ａ内に流入し、その燃料はさらにスプリングシート１１７に設けられた燃料通過孔１１７ａを介してスプリング室１１１ａに流入する。これにより、レール圧Ｐｒａｉｌは徐々に低下する。
【００８５】
燃料の流入によってスプリング室１１１ａ内の圧力が徐々に上昇すると、スプリング１１９の付勢力及びスプリング室１１１ａ内の圧力の総和と、レール圧Ｐｒａｉｌとがつり合う状態となって、図１３（ｃ）に示すように、スプリングシート１１７が所定の位置に保持される状態となる。この状態では、スプリング室１１１ａ内に流入する燃料と同量の燃料が、ハウジング１１１に設けられた燃料排出孔１１１ｂから低圧側に流出する状態になる。これによって、レール圧Ｐｒａｉｌは、二次緊急制御時圧力Ｐβに保持されることとなる。
【００８６】
ここで、第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１００において、圧力安全弁１１０の開弁圧が、燃料噴射弁５０の背圧制御弁６０の開弁圧よりも高く設定されている。すなわち、レール圧Ｐｒａｉｌが通常の使用範囲を超えて上昇したときに、一次的には、背圧制御弁６０の圧力維持機能によって、レール圧Ｐｒａｉｌが緊急制御時圧力Ｐαに保持されて、リンプホーム走行が可能になる。
【００８７】
ただし、燃料温度Ｔｆが著しく高い状態で、かつ、機関回転数Ｎｅが比較的大きいような場合には、さらにレール圧Ｐｒａｉｌが緊急制御時圧力Ｐαを超えて上昇するおそれがある。そのため、このような場合には、圧力安全弁１１０が開弁したものと推定されることから、レール圧Ｐｒａｉｌが二次緊急制御時圧力Ｐβになっていることを前提としてリンプホーム走行を実行する。
【００８８】
圧力安全弁１１０が開弁した後に保持される二次緊急制御時圧力Ｐβは、背圧制御弁６０によって保持可能な緊急制御時圧力Ｐαよりも低い値となるように設定されている。したがって、圧力安全弁１１０が一旦開弁した後は、レール圧Ｐｒａｉｌが二次緊急制御時圧力Ｐβよりも大きくなることがない。
【００８９】
２．電子制御ユニット（ＥＣＵ）
図１４は、第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１００に備えられたＥＣＵ１２０の構成のうち、燃料噴射制御に関連する、高圧ポンプ部２０の吐出流量を調節するための電磁式流量制御弁１５の制御、及び、燃料噴射弁５０の制御について機能的なブロックで表したものである。
【００９０】
このＥＣＵ１２０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、圧力センサ異常診断部７１と、圧力安全弁開弁状態推定部１２１と、目標噴射量演算部７３と、閉ループ制御部７５と、開ループ制御部１２３と、流量制御弁駆動回路７９と、燃料噴射弁制御部１２５と、燃料噴射弁駆動回路８３とを主たる構成要素として備えている。具体的に、圧力センサ異常診断部７１、圧力安全弁開弁状態推定部１２１、目標噴射量演算部７３、閉ループ制御部７５、開ループ制御部１２３、燃料噴射弁制御部１２５は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。
【００９１】
また、ＥＣＵ１２０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子からなる図示しない記憶部を備えている。記憶部には、制御プログラム及び種々の演算マップがあらかじめ記憶されるとともに、上記した各部による演算結果等が書き込まれるようになっている。さらに、ＥＣＵ１２０には、圧力センサ１８をはじめとする種々のセンサのセンサ信号が入力されるようになっている。
【００９２】
ＥＣＵ１２０のうち、圧力センサ異常診断部７１、目標噴射量演算部７３、閉ループ制御部７５、流量制御弁駆動回路７９、燃料噴射弁駆動回路８３については、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０の場合と同様に構成されている。
【００９３】
一方、圧力安全弁開弁状態推定部１２１は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていると診断された後の期間において、圧力安全弁１１０が開弁したか否かを推定する。具体的には、あらかじめ実験等によって、燃料噴射弁５０の背圧制御弁６０の圧力維持機能を利用した一次的なリンプホーム走行中であっても、圧力安全弁１１０が開弁する燃料温度Ｔｆ及び機関回転数Ｎｅの値を求めておき、検出される燃料温度Ｔｆ及び機関回転数Ｎｅに基づいて、圧力安全弁１１０が開弁したか否かを判定する。
【００９４】
開ループ制御部１２３は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていると診断された場合においては、まず、一次的に、第１の実施の形態において説明したように、背圧制御弁６０の圧力維持機能を利用して、電磁式流量制御弁１５の通電量、すなわち、高圧ポンプ部２０の吐出流量を、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔ及び機関回転数Ｎｅに基づいて開ループ制御する（図８を参照）。これにより、レール圧Ｐｒａｉｌは、緊急制御時圧力Ｐαで維持されるようになる。
【００９５】
また、開ループ制御部１２３は、圧力安全弁開弁状態推定部１２１によって、圧力安全弁１１０が開弁したと推定された場合には、高圧ポンプ部２０の吐出流量が最大となるように、電磁式流量制御弁１５を全開とするよう、流量制御弁駆動回路７９に対して通電指示を行う。これ以降、レール圧Ｐｒａｉｌは、二次緊急制御時圧力Ｐβで保持されるようになる。
【００９６】
燃料噴射弁制御部１２５は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていないと診断されている場合においては、圧力センサ１８を用いて検出される実レール圧Ｐａｃｔと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとに基づいて燃料噴射弁５０の通電時間を決定する。また、燃料噴射弁制御部１２５は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていると診断された場合であって、かつ、圧力安全弁開弁状態推定部１２１によって、圧力安全弁１１０が開弁したとは判定されていない場合には、想定される緊急制御時圧力Ｐαと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとに基づいて燃料噴射弁５０の通電時間を決定する。ここまでは、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１０の場合と同様である。
【００９７】
一方、燃料噴射弁制御部１２５は、圧力センサ異常診断部７１によって、圧力センサ１８に異常を生じていないと診断されている場合であって、かつ、圧力安全弁開弁状態推定部１２１によって、圧力安全弁１１０が開弁したと判定された場合には、二次緊急制御時圧力Ｐβと目標燃料噴射量Ｑｔｇｔとに基づいて燃料噴射弁５０の通電時間を決定する。
【００９８】
すなわち、圧力センサ１８に異常を生じていない期間においては、圧力センサ１８を用いて検出される実レール圧Ｐｒａｉｌを用いる一方、圧力センサ１８によって検出される実レール圧Ｐｒａｉｌに信頼性がない場合においては、圧力安全弁１１０が開弁するまでは燃料噴射弁５０の背圧制御弁６０の圧力維持機能によって想定される緊急制御時圧力Ｐαを用い、さらに、圧力安全弁１１０が開弁した後は圧力安全弁１１０の圧力維持機能によって得られる二次緊急制御時圧力Ｐβを用いて、燃料噴射弁５０の通電制御が実行される。その結果、圧力センサ１８の異常時において、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔと実際の噴射量との誤差が小さい状態で、確実にリンプホーム走行を実行することができる。
【００９９】
３．燃料噴射制御方法
図１５は、第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１００において実行される燃料噴射制御方法の一例を説明するためのフローチャート図である。第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置の場合と同様に、以下に説明する燃料噴射制御方法は、内燃機関の運転中に常時実行されるようになっていてもよいし、所定の時間間隔で割り込みによって実行されるようになっていてもよい。
【０１００】
図１５のフローチャート図中、ステップＳ１〜ステップＳ１０までの各ステップは、第１の実施の形態にかかる燃料噴射制御方法の場合と同様の手順に沿って実行することができる（図９〜図１１を参照）。第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１００では、ステップＳ１１〜ステップＳ１５の各工程が設けられている点で、第１の実施の形態にかかる燃料噴射制御方法とは異なっている。
【０１０１】
圧力センサ１８に異常を生じていると判定され（ステップＳ１）、リンプホームモードが選択されて、リンプホーム時の目標燃料噴射量Ｑｔｇｔが求められた後、ＥＣＵ１２０は、ステップＳ１１において、圧力安全弁１１０の開弁ステータスがオフの状態であるか否かを判別する。この時点ですでに圧力安全弁１１０が開弁している場合には、開弁ステータスがオンの状態となっている。圧力安全弁１１０の開弁ステータスがオフの状態であれば（Ｙｅｓ判定）、次に、ステップＳ１２に進み、ＥＣＵ１２０は、圧力安全弁１１０が閉弁状態であるか否かを推定する。具体的に、ＥＣＵ１２０は、燃料温度Ｔｆ及び機関回転数Ｎｅを読み込み、推定されるレール圧Ｐｒａｉｌが圧力安全弁１１０の開弁圧を超えているか否かを演算によって判定する。
【０１０２】
ステップＳ１２において、圧力安全弁１１０が閉弁状態で維持されていると判定された場合（Ｙｅｓ判定）には、以降のステップＳ９〜ステップＳ１０で、第１の実施の形態で説明した手順に沿って、電磁式流量制御弁１５を開ループで制御しながら、緊急制御時圧力Ｐα及び目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに基づいて燃料噴射弁５０の駆動制御を実行する。これにより、リンプホームモードにおいて、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに相当する量の燃料を、内燃機関の気筒に向けて噴射することができる。
【０１０３】
一方、ステップＳ１２において、圧力安全弁１１０が開弁状態であると判定された場合（Ｎｏ判定）には、ＥＣＵ１２０は、ステップＳ１３に進んで圧力安全弁１１０の開弁ステータスをオンにした後、ステップＳ１４に進み、電磁式流量制御弁１５を全開の状態で固定するように指示を出力する。次いで、ＥＣＵ１２０は、二次緊急制御時圧力Ｐβ及び目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに基づいて燃料噴射弁５０の通電時間を求めて、駆動制御を実行する。
【０１０４】
上述したステップＳ１１において、圧力安全弁１１０の開弁ステータスがすでにオンの状態である場合には（Ｎｏ判定）、すでに電磁式流量制御弁１５が全開にされ、レール圧Ｐｒａｉｌが二次緊急制御時圧力Ｐβで保持されていることから、そのままステップＳ１５に進み、二次緊急制御時圧力Ｐβ及び目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに基づいて燃料噴射弁５０の駆動制御を実行する。これにより、リンプホームモードにおいて、レール圧Ｐｒａｉｌが著しく上昇した場合であっても、目標燃料噴射量Ｑｔｇｔに相当する量の燃料を、内燃機関の気筒に向けて噴射することができる。
【０１０５】
４．第２の実施の形態によって得られる効果
第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１００は、燃料噴射弁５０に備えられた背圧制御弁６０に圧力維持機能を持たせることとしているために、第１の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
さらに、第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置１００においては、コモンレール１７に圧力安全弁１１０を備えることとしている。また、圧力安全弁１１０の開弁圧が、燃料噴射弁５０の背圧制御弁６０の開弁圧よりも大きくなるように設定されている。このため、圧力センサ１８の異常を生じた場合において、一次的には、燃料噴射弁５０の背圧制御弁６０の圧力維持機能を利用してレール圧Ｐｒａｉｌを緊急制御時圧力Ｐαに調節できる一方、さらにレール圧Ｐｒａｉｌが上昇する状態となった場合においては、二次的に、圧力安全弁１１０の圧力維持機能を利用してレール圧Ｐｒａｉｌを速やかに二次緊急制御時圧力Ｐβに低下させることができる。そして、レール圧Ｐｒａｉｌが二次緊急制御時圧力Ｐβになっていることを前提として、燃料噴射制御を継続することができる。したがって、圧力センサ１８の異常を生じた場合に、確実にリンプホーム走行を実行することができるようになる。
【０１０７】
［他の実施の形態］
以上説明した第１及び第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置は、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、それぞれの実施の形態は本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。第１及び第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置は、例えば、以下のように変更することができる。
【０１０８】
（１）上述した第１及び第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置において説明した各構成要素や、設定値、設定条件はあくまでも一例であって、任意に変更することが可能である。例えば、上述した第１及び第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置においては、ノーマルオープン型の電磁式流量制御弁を用いているが、いわゆるノーマルクローズ型の電磁式流量制御弁を用いた場合であっても、本発明を適用することが可能である。
【０１０９】
（２）上述した第１及び第２の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射制御装置において説明した燃料噴射制御方法のフローチャート図はあくまでも一例であって、各ステップの順序を適宜入れ替えることができ、また、各ステップにおける具体的な演算方法についても適宜変更することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０：蓄圧式燃料噴射制御装置、１１：燃料タンク、１３：低圧ポンプ部、１５：電磁式流量制御弁、１６：燃料温度センサ、１７：コモンレール、１８：圧力センサ、２０：高圧ポンプ部、２１：加圧室、２３：カム、２５：プランジャ、２７：オーバーフローバルブ、３１：燃料通路、３５：リターン通路、３７：リターン通路、５０：燃料噴射弁、５１：インジェクタハウジング、５１Ａ：孔、５１Ｂ：スプリング室、５３：ノズルボディ、５３Ａ：燃料溜まり室、５３Ｂ：シート部、５４：噴射孔、５５：ノズルニードル、５５Ａ：受圧部、５６：ノズルスプリング、５７：バルブピストン、５７Ａ：頂部、５９：背圧制御室、５９Ａ：開閉用オリフィス通路、５９Ｂ：導入側オリフィス通路、６０：背圧制御弁、６１：マグネット、６２：アーマチュア、６４：バルブボール（制御弁体）、６５：バルブスプリング、６７：第１の燃料通路、６８：第２の燃料通路、６９：第３の燃料通路、７０：電子制御ユニット（ＥＣＵ）、７１：圧力センサ異常診断部、７３：目標噴射量演算部、７５：閉ループ制御部、７７：開ループ制御部、７９：流量制御弁駆動回路、８１：燃料噴射弁制御部、８３：燃料噴射弁駆動回路、１００：蓄圧式燃料噴射制御装置、１１０：圧力安全弁、１１１：ハウジング、１１３：バルブボディ、１１５：弁体、１１７：スプリングシート、１１９：スプリング、１２０：電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１２１：圧力安全弁開弁状態推定部、１２３：開ループ制御部、１２５：燃料噴射弁制御部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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