(57)【要約】【課題】高圧燃料システムで発生する異常のうち、高圧燃料ポンプの異常とインジェクタの異常とを区別して検知することができる制御診断装置を提供する。【解決手段】高圧燃料ポンプとフューエルレールとインジェクタと燃圧計測部と高圧燃料ポンプの制御及び診断を行う制御診断装置とを備え、燃圧から高圧燃料ポンプの駆動と同期した燃圧変動を求める吐出成分演算部１１１と、インジェクタの駆動と同期した燃圧変動を求める噴射成分演算部１１２と、高圧燃料ポンプの駆動軸の回転に同期した燃圧変動を求める回転数成分演算部１１３と、燃圧を予め定めた目標値に制御する燃圧制御時に生じる燃圧変動を求める制御成分演算部１１４と、燃圧変動の直流成分を求める直流成分演算部とを有し、各演算部１１５から得られる結果に基づいて高圧燃料システムの異常判定を行う構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を昇圧して吐出する高圧燃料ポンプと、その高圧燃料ポンプから吐出された燃料を蓄圧するフューエルレールと、そのフューエルレールに接続され内燃機関に燃料を噴射するインジェクタと、前記フューエルレールに蓄えられた燃料の圧力を計測する燃圧計測部と、前記燃圧計測部で計測した燃圧に基づいて前記高圧燃料ポンプの制御及び診断を行う制御診断装置とを備えた高圧燃料システムにおいて、
前記燃圧から前記高圧燃料ポンプの駆動と同期した燃圧変動を求める吐出成分演算部と、
前記インジェクタの駆動と同期した燃圧変動を求める噴射成分演算部と、
前記高圧燃料ポンプの駆動軸の回転に同期した燃圧変動を求める回転数成分演算部と、
前記燃圧を予め定めた目標値に制御する燃圧制御時に生じる燃圧変動を求める制御成分演算部と、
前記燃圧変動の直流成分を求める直流成分演算部とを有し、
前記吐出成分演算部と噴射成分演算部と前記回転数成分演算部と前記制御成分演算部と前記直流成分の演算結果に基づいて高圧燃料システムの異常判定を行う構成としたことを特徴とする高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御診断装置において、前記吐出成分と前記噴射成分と前記回転数成分と前記制御成分と前記直流成分とを用いて、各成分の大小関係を比較する燃圧成分比較部と、該燃圧成分比較部の比較結果に基づいて高圧燃料システムの異常判定を行う異常タイプ判定部とを備えた高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の制御診断装置において、前記異常タイプ判定部は、高圧燃料システムが正常な状態における各成分の大小関係パターンを予め記憶し、前記燃圧成分比較部の比較結果に基づくパターンが、前記正常な状態におけるパターンと一致する場合には高圧燃料システムが正常であると判定し、前記正常な状態におけるパターンと異なる場合に高圧燃料システムの異常と判定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の制御診断装置において、前記異常タイプ判定部は、高圧燃料システムが異常の場合における各成分の大小パターンを少なくとも１つ予め記憶し、前記燃圧成分比較部の比較結果に基づくパターンが、前記異常の場合におけるパターンと一致した場合に、高圧燃料システムの異常のタイプを特定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項５】
請求項３記載の制御診断装置において、前記吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、前記噴射成分が２番目に大きく、前記回転数成分と前記制御成分と前記直流成分が予め定める所定値の範囲よりも小さい場合、高圧燃料システムは正常であると判定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項６】
請求項４記載の制御診断装置において、前記直流成分が他の成分に比べて最も大きく、前記噴射成分が２番目に大きい場合、前記高圧燃料ポンプの無吐出異常であると判定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項７】
請求項４記載の制御診断装置において、前記噴射成分が最も大きい場合、前記高圧燃料ポンプの無吐出異常であると判定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項８】
請求項４記載の制御診断装置において、前記直流成分が他の成分に比べて最も大きく、前記吐出成分が２番目に大きい場合、前記高圧燃料ポンプの全吐出異常であると判定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項９】
請求項４記載の制御診断装置において、前記吐出成分が最も大きい場合、前記高圧燃料ポンプの全吐出異常であると判定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項１０】
請求項４記載の診断制御装置において、前記吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、前記回転数成分が２番目に大きく、前記噴射成分が３番目に大きい場合、前記高圧燃料ポンプのカムの異常であると判定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項１１】
請求項４記載の制御診断装置において、前記吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、前記制御成分が２番目に大きく、前記噴射成分が３番目に大きい場合、前記高圧燃料ポンプの燃料吸入弁の開時間ばらつきがあると判定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項１２】
請求項４記載の制御診断装置において、前記吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、前記噴射成分が２番目に大きく、前記回転数成分が３番目に大きい場合、前記インジェクタに詰まりまたはソレノイド異常があると判定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項１３】
請求項４記載の制御診断装置において、前記吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、前記噴射成分が２番目に大きく、前記制御成分が３番目に大きい場合、前記インジェクタに噴射量ばらつきがあると判定する高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項記載の制御診断装置において、前記内燃機関の運転条件が、前記高圧燃料ポンプによる燃料の吐出量と前記インジェクタによる噴射量の収支が一致しない場合には、高圧燃料システムの診断を禁止または中断の何れかの処理を実行する構成とした高圧燃料システムの制御診断装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項記載の制御診断装置において、前記内燃機関の始動時またはフューエルカット時の場合には、高圧燃料システムの診断を禁止または中断の何れかの処理を実行する構成とした高圧燃料システムの制御診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に高圧化した燃料を供給する高圧燃料システムの制御診断装置に係り、特に、フューエルレール内で発生する燃圧の変動に基づいて高圧燃料システムを診断する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気悪化防止を目的として、排気悪化に繋がる部品やシステムの異常を診断する技術が開発されている。特に、高圧燃料システムの異常は、内燃機関に噴射する燃料の燃料噴射量の誤差に繋がるため、排気悪化への影響は勿論、自動車の運転性や安全性にも関わる。そのため、高圧燃料システムの異常を検知する診断技術が多数開発されている。
【０００３】
高圧燃料システムの異常を検知する方法として、例えば、高圧燃料配管（フューエルレール）内の燃圧を計測し、周波数分析によって抽出した周波数スペクトルと正常時のスペクトルを比較し、その比較結果から高圧燃料システムを診断する方法がある（例えば、特許文献１参照）。この診断方法は、フューエルレール内の燃圧の変動から、高圧燃料ポンプの駆動周期の周波数スペクトルと高圧燃料ポンプ駆動軸の回転周波数スペクトルを求め、その大きさに基づいて高圧燃料ポンプの診断を行う。
【０００４】
また、周波数分析ではなくフィルタを用いて、高圧燃料ポンプの吐出によるフューエルレール内の燃圧の変動と、高圧燃料ポンプ駆動軸の回転数と同期する周波数の変動とを抽出し、正常時の燃圧変動と抽出して高圧燃料システムを診断する方法がある（例えば、特許文献２参照）。この診断方法は、周波数スペクトルではなく、フィルタリングによって高圧燃料ポンプ駆動周期と高圧燃料ポンプ駆動軸の回転周波数帯域の燃圧の変動を抽出し高圧燃料ポンプの診断を行う。
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５１２５６６号公報
【特許文献２】特表２００３−５３２０２０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、従来の制御診断装置では、高圧燃料ポンプの異常に起因する周波数成分のみに注目しており誤診断の可能性がある。例えば、内燃機関に設置されたインジェクタの噴射量が増加した場合、高圧燃料ポンプの吐出量は増加し、燃圧の変動は高圧燃料ポンプ駆動軸の回転周期毎に発生するため、従来の方法ではインジェクタの異常ではなく高圧燃料ポンプの異常と判断されてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、前記課題を解決するために成されたものであり、高圧燃料システムで発生する異常のうち、高圧燃料ポンプの異常とインジェクタの異常とを区別して検知することができる制御診断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】
上記目的を達成すべく本発明に係る制御診断装置は、燃料を昇圧して吐出する高圧燃料ポンプと、その高圧燃料ポンプから吐出された燃料を蓄圧するフューエルレールと、そのフューエルレールに接続され内燃機関に燃料を噴射するインジェクタと、フューエルレールに蓄えられた燃料の圧力を計測する燃圧計測部と、燃圧計測部で計測した燃圧に基づいて高圧燃料ポンプの制御及び診断を行う制御診断装置とを備えた高圧燃料システムにおいて、燃圧から高圧燃料ポンプの駆動と同期した燃圧変動を求める吐出成分演算部と、インジェクタの駆動と同期した燃圧変動を求める噴射成分演算部と高圧燃料ポンプの駆動軸の回転に同期した燃圧変動を求める回転数成分演算部と、燃圧を予め定めた目標値に制御する燃圧制御時に生じる燃圧変動を求める制御成分演算部と、燃圧変動の直流成分を求める直流成分演算部とを有し、吐出成分演算部と噴射成分演算部と回転数成分演算部と制御成分演算部と直流成分の演算結果に基づいて高圧燃料システムの異常判定を行うものであり、高圧燃料ポンプの異常とインジェクタの異常とを区別して判定する事ができる。
【０００９】
請求項２の発明においては、吐出成分と噴射成分と回転数成分と制御成分と直流成分とを用いて、各成分の大小関係を比較する燃圧成分比較部と、該燃圧成分比較部の比較結果に基づいて高圧燃料システムの異常判定を行う異常タイプ判定部とを備えたことにより、高圧燃料ポンプやインジェクタなどデバイスの影響を考慮して診断を行うことができ、診断精度の向上する。
【００１０】
請求項３の発明においては、異常タイプ判定部は、高圧燃料システムが正常な状態における各成分の大小関係パターンを予め記憶し、燃圧成分比較部の比較結果に基づくパターンが、正常な状態におけるパターンと一致する場合には高圧燃料システムが正常であると判定し、正常な状態におけるパターンと異なる場合に高圧燃料システムの異常と判定することを特徴とし、正常な状態が示す燃圧変動の各成分のパターンだけを記憶しておくことで、それと違う場合を異常と判断することができ、簡易な方法で高精度に診断を行うことができる。
【００１１】
請求項４の発明においては、高圧燃料システムが異常の場合における各成分の大小パターンを少なくとも１つ予め記憶し、燃圧成分比較部の比較結果に基づくパターンが、異常の場合におけるパターンと一致した場合に、高圧燃料システムの異常のタイプを特定することにより、予想される異常パターンを全て網羅しパターン化することで、異常発生を検知すると同時に異常個所や原因を知ることができる。
【００１２】
請求項５の発明においては、吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、噴射成分が２番目に大きく、回転数成分と制御成分と直流成分が予め定める所定値の範囲よりも小さい場合、高圧燃料システムは正常であると判定することにより、これを高圧燃料ポンプの異常とインジェクタの異常とを区別して診断するための基準として高精度な診断が可能となる。
【００１３】
請求項６の発明においては、直流成分が他の成分に比べて最も大きく、噴射成分が２番目に大きい場合、高圧燃料ポンプの無吐出異常であると判定することにより、高圧燃料ポンプの無吐出異常を他の異常と区別して診断することが可能となる。
【００１４】
請求項７の発明においては、噴射成分が最も大きい場合、高圧燃料ポンプの無吐出異常であると判定することにより、高圧燃料ポンプの無吐出異常を他の異常と区別して診断することが可能となる。
【００１５】
請求項８の発明においては、直流成分が他の成分に比べて最も大きく、吐出成分が２番目に大きい場合、高圧燃料ポンプの全吐出異常であると判定することにより、高圧燃料ポンプの全吐出異常を他の異常と区別して診断することが可能となる。
【００１６】
請求項９の発明においては、吐出成分が最も大きい場合、高圧燃料ポンプの全吐出異常であると判定することにより、高圧燃料ポンプの全吐出異常を他の異常と区別して診断することが可能となる。
【００１７】
請求項１０の発明においては、吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、回転数成分が２番目に大きく、噴射成分が３番目に大きい場合、高圧燃料ポンプのカムの異常であると判定することにより、高圧燃料ポンプのカムの異常を他の異常と区別して診断することが可能となる。
【００１８】
請求項１１の発明においては、吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、制御成分が２番目に大きく、噴射成分が３番目に大きい場合、高圧燃料ポンプの燃料吸入弁の開時間ばらつきがあると判定することにより、高圧燃料ポンプの吸入弁の開時間ばらつきを他の異常と区別して診断することが可能となる。
【００１９】
請求項１２の発明においては、吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、噴射成分が２番目に大きく、回転数成分が３番目に大きい場合、インジェクタに詰まりまたはソレノイド異常があると判定することにより、インジェクタ単品の異常を他の異常と区別して診断することが可能となる。
【００２０】
請求項１３の発明においては、吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、噴射成分が２番目に大きく、制御成分が３番目に大きい場合、インジェクタに噴射量ばらつきがあると判定することにより、インジェクタの噴射量ばらつきを他の異常と区別して診断することが可能となる。
【００２１】
請求項１４の発明においては、内燃機関の運転条件が、高圧燃料ポンプによる燃料の吐出量とインジェクタによる噴射量の収支が一致しない場合には、高圧燃料システムの診断を禁止または中断の何れかの処理を実行することにより、燃料収支が揃わない条件での誤診断を防止することができる。
【００２２】
請求項１５の発明においては、内燃機関の始動時またはフューエルカット時の場合には、高圧燃料システムの診断を禁止または中断の何れかの処理を実行する構成としたことにより、燃料収支が揃わない条件での誤診断を防止することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高圧燃料ポンプの異常とインジェクタの異常とを区別して高圧燃料システムの異常を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、好適な第１の実施形態の制御診断装置を備えた高圧燃料システムの構成を示す概略図であり、図２は、制御診断装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示すように、高圧燃料システムは、燃料を昇圧して吐出する高圧燃料ポンプ２と、高圧燃料ポンプ２から吐出された燃料を蓄積するフューエルレール３と、フューエルレール３に接続され内燃機関に燃料を噴射するインジェクタ４と、フューエルレール３に蓄えられた燃料の圧力を計測する燃圧計測部（燃圧センサ５）と、燃圧計測部で計測した燃圧に基づいて高圧燃料ポンプ２の制御とインジェクタの噴射量を制御及び診断する制御診断装置１とを備える。
【００２７】
高圧燃料ポンプ２の上流には、低圧ポンプ６が配置されている。高圧燃料ポンプ２は、低圧ポンプ６を介して燃料タンク（図示せず）から流入された燃料を昇圧し、フューエルレール３に高圧の燃料を吐出する。高圧燃料ポンプ２は、低圧ポンプ６によりポンプ室２２内へ流入した燃料を昇圧するピストン（シリンダ）２３を有する。ピストン２３は、ポンプカム２１の回転により上下し、ポンプ室２２内の燃料を昇圧させる。本実施形態では、高圧燃料ポンプ２の駆動軸（ポンプカム２１）が１回転する間に３回の燃料吐出を行う単気筒高圧ポンプを用いた。ポンプ室２２の燃料流入側（低圧ポンプ６側）には、ソレノイド２４により開閉制御される吸入弁２５（電磁弁）が設けられ、燃料吐出側（フューエルレール３側）には吐出弁２６が設けられる。その吐出弁２６とフューエルレール３間のラインには、低圧ポンプ６に接続された配管２７がリリーフ弁２８を介して接続されている。
【００２８】
高圧燃料ポンプ２の吐出弁２６側の下流にはフューエルレール３が配置されている。フューエルレール３には、レール内の燃圧を計測する燃圧センサ５が設けられている。燃圧センサ５には、燃圧計測部（図２参照：５１）が接続される。燃料計測部５１は、燃圧センサ５からの出力を基にフューエルレール３内の燃圧を計測（算出）し、制御診断装置１に計測結果を出力するものである。
【００２９】
フューエルレール３には、フューエルレール３内に蓄積された燃料を、図示しない内燃機関（エンジン）に噴射する少なくとも１個以上のインジェクタ４が設けられている。本実施形態では、内燃機関は６気筒内燃機関であり、インジェクタ４が６個設けられている（図１では４個表示）。
【００３０】
診断制御装置１は、高圧燃料ポンプ２のソレノイド２４の駆動（吸入弁２６の開閉タイミングを制御：制御角）及びインジェクタ４の駆動（噴射パルス幅を制御）を電子制御すると共に、高圧燃料ポンプ２とインジェクタ４を診断し、異常を検知するものであり、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも称される。制御診断装置１は、燃圧計測部５１からの出力（燃圧）を受信するべく燃圧計測部５１に接続され、高圧燃料ポンプ２のソレノイド２４の駆動及びインジェクタ４の駆動を制御するべく高圧燃料ポンプ及びインジェクタ４にそれぞれ接続されている。
【００３１】
図２に示すように、制御診断装置１は、燃圧計測部５１の計測結果からフューエルレール３内の燃圧変動の成分を演算する燃圧成分演算部１１と、演算された燃圧成分の大小を比較する燃圧成分比較部１２と、燃圧成分の比較結果を記憶しパターンを判定する比較結果パターン判定部１３と、比較結果パターンに基づいて高圧燃料システムの異常を判定する異常判定部１４とを備える。
【００３２】
燃圧成分演算部１１は、高圧燃料ポンプ１の吐出による燃圧変動の成分を演算する吐出成分演算部１１１と、噴射による燃圧変動の成分を演算する噴射成分演算部１１２と、高圧燃料ポンプ駆動軸２１の回転数と同期した燃圧変動の成分を演算する回転数成分演算部１１３と、燃圧を目標値近傍に制御する燃圧フィードバック制御による燃圧変動の成分を演算する制御成分演算部１１４と、燃圧変動の直流成分を求める直流成分演算部１１５とを備える。なお、上記は本発明の実施形態を実現するための最低限の構成であり、燃料制御装置１は、さらに別の成分を演算する演算部を備えてもよい。
【００３３】
図３から図１５を用いて、本実施形態の制御診断装置による高圧燃料システムの異常判別方法を説明する。
【００３４】
図３は本実施形態の制御診断装置を用いた診断方法のフローチャートである。図３に示すように、診断がスタートすると燃圧センサ５の出力を燃圧計測部５１で計測する（ステップＳ３１）。燃圧計測部５１の出力結果（燃圧波形）を基に、燃圧成分演算部１１で吐出成分、噴射成分、回転数成分、制御成分、直流成分を演算する（ステップＳ３２）。各成分は、燃圧波形をフーリエ変換等により周波数特性（パワースペクトル）に変換して得られる特定の周波数成分（ピーク）であり、各成分の詳細については後述する。燃圧成分比較部１２では、各成分の大小関係を比較し、その比較結果を演算パターン判定部１３に出力する。また、燃圧成分比較部１２には、予め実験によって得た、高圧燃料システムが正常な状態であるときのパワースペクトルが記憶されており、その各成分の大きさ（絶対値）と、燃圧成分演算部１１から出力された各成分の大きさ（絶対値）とを比較する（ステップＳ３３）。
【００３５】
演算結果パターン判定部１３では燃圧成分比較部１２での燃圧の比較結果（各成分の大小関係及び大きさ）を記憶し、それらのパターン（演算結果パターン）を判定する（ステップＳ３４）。パターン判定後、異常タイプ判定部１４では、演算結果パターンに基づいて、システムの異常の有無及び異常の種類を判定する（ステップＳ３５）。
【００３６】
具体的には、演算結果パターンが、予め記憶された正常状態のパターンと一致した場合には、高圧燃料システムは正常状態であると診断される。
【００３７】
演算結果パターンが正常状態のパターンと異なる場合、システムに異常があると判断される。ただし、異常タイプ判定部１４には、異常のタイプごとに各成分のパターン（異常パターン）が複数種記憶されており、演算結果パターン判定部１３から得られた演算結果パターンが、複数種の異常パターンのうちの一つと一致した場合、システムの異常タイプを特定することができる。本実施形態の制御診断装置１が判定できる異常タイプは、高圧燃料ポンプの無吐出異常、高圧燃料ポンプの全吐出異常、高圧燃料ポンプのカム異常、高圧燃料ポンプの吸入弁ばらつきによる異常、インジェクタ単品の異常、インジェクタの噴射量ばらつきによる異常である。演算結果のパターンと異常タイプとの関係は後述する。
【００３８】
異常タイプ判定により、異常がなかった場合は診断処理を終了し（ステップＳ３６→Ｎ）、異常があった場合は警告等を点灯する、またはフェールセーフ制御を実行する（ステップ２０６→Ｙ→ステップＳ３７）。
【００３９】
次に、パワースペクトルの各成分（演算結果パターン）と、高圧燃料システムの異常タイプとの関係について説明する。
【００４０】
図４に正常時の燃圧波形と、燃圧の各成分のパターンを示す。図４（ａ）は、高圧燃料ポンプからの吐出燃料量を示すグラフ、図４（ｂ）はインジェクタからの噴射燃料量を示すグラフである。
【００４１】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、高圧燃料ポンプ２の駆動軸（ポンプカム２１）が１回転する間、高圧燃料ポンプ２からフューエルレール３へ３回の燃料吐出が行われ、フューエルレール３の燃料はインジェクタ４から６回（６つのインジェクタが各１回）噴射される。高圧燃料システムが正常に駆動しているとき、駆動軸１回転当たりの、フューエルレール３へ供給される燃料量（吐出燃料量）とインジェクタ４から噴射される噴射燃料量は一致し、燃料収支が均衡状態である（図中、３Ｓ＝６Ｉ）。
【００４２】
図４（ｃ）は、システム正常時の燃圧の時間変化（燃圧波形）を示すグラフである。図４（ｃ）に示すように、フューエルレール３内の燃圧は、燃料吐出によってフューエルレール（燃料配管）中の燃料が増加すると上昇し、燃料の噴射によってフューエルレール３内の燃料が減少すると下降する。高圧燃料システムの正常時は吐出と噴射による燃料収支が等しいため、燃圧の上昇分と下降分も等しくなり、燃圧は目標燃圧近傍に制御される。
【００４３】
図４（ｄ）は、図４（ｃ）の燃圧波形を周波数解析して得られるシステム正常時のパワースペクトルである。図４（ｄ）に示すように、パワースペクトルの成分は、周波数の大きい順から噴射成分、吐出成分、回転数成分、制御成分及び直流成分を有する。
【００４４】
ここで、パワースペクトルの各成分について説明する。
【００４５】
噴射成分は、インジェクタからの燃料噴射による燃圧の下降を示し、インジェクタの駆動周期に同期する。吐出成分は、高圧燃料ポンプからの燃料吐出による燃圧の上昇を示し、高圧燃料ポンプの駆動周期に同期する。直流成分は、周波数０Ｈｚの成分であり、燃圧の単調増加或いは単調減少を示す成分である。回転数成分は、高圧燃料ポンプ２の駆動軸（ポンプカム２１）の回転周期に同期して発生する燃圧の変化に起因する成分である。制御成分は、回転数成分未満の周波数帯にピークを有する成分であり、フューエルレール３の燃圧を予め設定された燃圧に制御する際の燃圧変動に起因する成分である。
【００４６】
ここで、制御成分となる周波数の決定方法について、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）に示すように、本実施形態ではフューエルレール３内の燃圧が目標燃圧近傍となるようコントローラ（ＰＩ制御器：比例積分制御器）によって制御されている。この制御系の構成を簡易的にモデル化すると、下記の数１に示すように、燃圧は燃料の弾性係数とレール容積の比（１／Ｔ１）にレール内の燃料量を乗算した結果の積分で表せる。
【００４７】
【数１】
2009191778.tif 000003
【００４８】
本実施形態では、燃料の弾性係数を１０００ＭＰａ（実験値）とし、フューエルレールの容積を１７０ｃｃ（実験値）とした。フューエルレール３内に蓄積される燃料量は、燃圧の偏差とコントローラのゲインの乗算した結果と外乱との和であるから、高圧燃料システムの外乱から見た際の一巡伝達関数は、図５（ｂ）に示す式で表される。この一巡伝達関数からボード線図を求めると、図５（ｃ）に示すグラフのようになる。このグラフによれば、外乱のゲイン特性が最大となる周波数の範囲は約０．００５〜３Ｈｚである。つまり、０．００５〜３Ｈｚ帯域の周波数の外乱がシステム内に入ると他の帯域の周波数の外乱に比べて燃圧への影響が大きいことがわかる。よって、燃圧の変化のうち周波数０．００５〜３Ｈｚの成分を、外乱による成分とし、これを制御成分と定義した。なお、制御成分の選択方法はゲイン特性が最大となる領域に限らず、任意の領域を選択して良い。
【００４９】
図４（ｃ）に戻り、システム正常時のパワースペクトルは、吐出による燃圧の上昇を示す吐出成分が最も大きい。次いで噴射による燃圧の下降を示す噴射成分が大きい。吐出と噴射以外の成分である直流成分、制御成分及び回転数成分は正常時ではほぼゼロとなる。各成分は、高圧燃料ポンプ２とインジェクタ４の動作ばらつきや機差ばらつきを考慮して、正常な状態における各成分の実験値とその±５％範囲を正常値とした。なお、正常値は、高圧燃料ポンプ２の吐出量、インジェクタ４の噴射量、フューエルレール３の容量、燃料の弾性係数から推定した値を使用してもよい。
【００５０】
本制御診断装置１では、パワースペクトルの演算結果パターンにおいて、吐出成分が他の成分に比べて最も大きく、噴射成分が２番目に大きく、回転数成分と制御成分と直流成分がほぼゼロであるとき、高圧燃料システムは正常に動作していると診断される。それとは反対に、正常な結果を示すパターンと異なるパターンが得られた場合、高圧燃料システムは動作異常であると診断される。本制御診断制御装置１は、燃圧成分演算部１１の備える各成分演算部１１１〜１１５から得られる演算結果パターンにより、異常状態の種類（原因）を特定することができる。
【００５１】
以下、異常状態の種類ごとに、演算結果パターンとの関係を説明する。
【００５２】
図６（ａ）は、高圧燃料ポンプの異常状態の一つである、燃料が吐出されない無吐出異常時の吐出燃料量と噴射燃料量との燃料収支を示すグラフであり、図６（ｂ）は、無吐出異常時の燃圧波形を示すグラフである。
【００５３】
図６（ａ）に示すように、高圧燃料ポンプ２からは燃料が全く吐出されていない。ただし、高圧燃料ポンプ２から燃料が吐出されなくとも、燃料が配管（フューエルレール３）中に存在する間（図中、区間Ｄ６１）、インジェクタ４からは、正常時と同じ燃料量（１回の燃料量Ｉ）で燃料が噴射される。図６（ｂ）に示すように、燃料が配管（フューエルレール３）中に存在する間、フューエルレール３の燃圧は、噴射の度に降下し、高圧燃料ポンプ２に燃料を供給する低圧ポンプ６の燃圧と等しくなるまで降下する。
【００５４】
フューエルレール３の燃圧が下がり続け、低圧ポンプ６の圧力よりも下がると、燃料をフューエルレール（燃料配管）３に輸送できないため内燃機関は停止してしまう。内燃機関が回転を継続するためには、低圧ポンプの圧力で供給される燃料量（Ｉ−ΔＩ）でインジェクタ４から燃料が噴射され、フューエルレール３の燃圧は低圧ポンプ６の燃圧の近傍で維持される。フューエルレール３の燃圧が低圧ポンプ燃圧近傍で維持されている間（区間Ｄ６２）、低圧ポンプ６からフューエルレール３に供給される燃料量とインジェクタ４から噴射される燃料量とは一致し、燃料収支均衡状態となる。
【００５５】
図７は、高圧燃料ポンプ２が無吐出異常の時のパワースペクトルである。パワースペクトルは燃料収支が不均衡な領域と均衡している領域で異なり、図７（ａ）は燃料収支不均衡時のスペクトルであり、図７（ｂ）は燃料収支均衡時のスペクトルである。
【００５６】
図７（ａ）に示すように、燃圧の低下（ほぼ単調減少）が起こっている燃料収支が不均衡な領域では、正常時には発生しない燃圧降下による０Ｈｚ近傍の直流成分が最も大きくなる。図７（ｂ）に示すように、燃料収支が均衡する領域では直流成分は表れない。ただし、燃料収支不均衡の領域（時間）及び燃料収支均衡の領域（時間）のどちらの領域でも、吐出成分は無吐出であるためゼロとなる。噴射はどちらの領域でも起きているため、噴射成分は０とはならない。
【００５７】
従って、無吐出異常での燃圧の各成分のパターンは、燃料収支均衡時と燃料収支不均衡時の２つある。燃料収支均衡時のパターンは、直流成分が他の成分に比べて最も大きく、噴射成分が２番目に大きく、その他の成分はほぼゼロ近傍となるパターンである。燃料収支不均衡時のパターンは、噴射成分が最も大きく表れ、その他の成分はゼロ近傍となるパターンである。
【００５８】
演算結果パターン判定部１３において、これら２つの演算結果パターンの一方が得られた場合は、異常タイプ判定部１４において、高圧燃料ポンプ２に無吐出異常が起こっていると判定される。
【００５９】
図８（ａ）は、無吐出異常とは逆に、燃料高圧ポンプ２が燃料タンクから吸入した燃料を全てフューエルレール３に吐出する全吐出異常時の、吐出燃料量と噴射燃料量を示すグラフである。
【００６０】
図８（ａ）に示すように、全吐出異常の場合では、高圧燃料ポンプ２からの吐出量（Ｓ＋ΔＳ）は増加しても噴射量（Ｉ）が変わらないため、フューエルレール３には燃料が過剰に供給され、燃圧が上昇し続ける。高圧燃料ポンプ２に全吐出異常が生じた場合、フューエルレール３に燃料が過剰に供給され続け、リリーフ弁開燃圧に到達するまで燃圧が上昇する。高圧燃料システムでは、フューエルレール３の燃圧が異常な高圧にまで上昇すると、燃圧の上昇を防止するため、予め設定された燃圧でリリーフ弁２８が開く。リリーフ弁２８が開くと燃料はリリーフ弁を通じて配管２７に放出される。
【００６１】
図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、フューエルレール３の燃圧は、噴射燃料と配管への放出燃料との合計と、吐出燃料との燃料収支が均衡するまで上昇し続ける。全吐出異常が開始してから燃圧がリリーフ弁開燃圧まで到達する間、及びリリーフ弁が開いた後、吐出燃料量（３（Ｓ＋ΔＳ））が噴射燃料量（６Ｉ）と放出燃料量（Ｒ１）と噴射燃料量との合計よりも大きい間（区間Ｄ８１）は、燃料収支が不均衡の状態となる。フューエルレール３の燃圧がリリーフ弁開燃圧に収束し、吐出燃料量（３（Ｓ＋ΔＳ））が、噴射燃料量（６Ｉ）と放出燃料量（Ｒ２）との合計と等しくなった以降（区間Ｄ８２）は、燃料収支均衡の状態となる。
【００６２】
高圧燃料ポンプ２の全吐出異常時のパワースペクトルを図９に示す。パワースペクトルは燃料収支が不均衡な領域と均衡している領域で異なる。図９（ａ）に示すように、不均衡な領域では、正常時には発生しない圧力上昇による０Ｈｚ近傍の直流成分が最も大きくなり、ついで吐出成分が２番目となる。噴射成分はリリーフ弁２８から多量の燃料が放出されるため、極端に小さくなる。また、図９（ｂ）に示すように、燃料収支が均衡する領域では直流成分は表れず、吐出成分のみが表れる。噴射成分は上記と同様の理由で小さくなり、この領域ではほぼゼロの近傍となる。従って、全吐出異常での燃圧の各成分のパターンは２つとなる。一方は、直流成分が最大で、吐出成分が２番目に大きく、その他の成分はほぼゼロ近傍となるパターンであり、他方は、吐出成分のみが表れその他の成分はゼロ近傍となるパターンである。
【００６３】
演算結果パターン判定部１３において、これら２つの演算結果パターンの一方が得られた場合は、異常タイプ判定部１４において、高圧燃料ポンプ２に全吐出異常が起こっていると判定される。
【００６４】
図１０及び図１１を用いて、高圧燃料ポンプ２からの吐出燃料量の制御誤差が大きくなり、制御指令値（目標吐出燃料量）と吐出燃料量が一致しない異常について説明する。
【００６５】
図１０（ａ）は、高圧燃料ポンプ２の駆動軸に設けられたポンプカム２１の異常によって吐出燃料量に誤差が生じるポンプカム異常時の吐出燃料量と噴射燃料量との燃料収支を示すグラフである。図１０（ｂ）は、ポンプカム異常時の燃圧波形を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の燃圧波形から得られるパワースペクトルである。
【００６６】
ポンプカム２１はポンプ駆動軸と共に回転し、ポンプカム２１の回転に起因して吐出燃料量に誤差が生じる。図１０（ａ）に示すように、ポンプカム異常の一例として、駆動軸１回転における吐出燃料量と噴射燃料量との燃料収支は均衡しているが（３Ｓ＝６Ｉ）、駆動軸１回転に行われる吐出のうち、最初と二回目の吐出量が正常時の吐出量（Ｓ）に対して誤差ΔＳだけ大きく吐出され（Ｓ＋ΔＳ）、３回目の吐出量が（Ｓ）に対して誤差（２ΔＳ）だけ小さく（Ｓ−２ΔＳ）吐出されているとする。
【００６７】
図１０（ｂ）に示すように、燃圧は、目標燃圧近傍に制御されるが、吐出燃料量の誤差によって変化し、吐出燃料量が大きい時に上昇し、吐出燃料量が小さい時に降下する。
【００６８】
図１０（ｃ）に示すように、パワースペクトルは、吐出成分が最も大きく、回転数成分が２番目に大きく、噴射成分が３番目に大きい。その他の成分はゼロ近傍となる。
【００６９】
正常時のパワースペクトルでは回転数成分はほぼ０であるのに対し、ポンプカム異常時のパワースペクトルでは、回転数成分が大きく表れている。回転数成分が表れる理由は、ポンプカム２１の回転によって高圧燃料ポンプ２の吐出燃料量が周期的に増減するので、その周期に同期して燃圧が変動するためである。また、回転数成分が吐出成分よりも小さい理由としては、回転数成分は吐出量誤差ΔＳに起因して表れるものであり、吐出量誤差ΔＳが吐出燃料量の正常値Ｓに比べて小さいためであると推察する。
【００７０】
演算結果パターン判定部１３において、吐出成分が最も大きく、回転数成分が２番目に大きく、噴射成分が３番目に大きい演算結果パターンが得られた場合、異常タイプ判定部１４において、高圧燃料ポンプのカムに異常が起こっていると判定される。
【００７１】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、高圧燃料ポンプの吸入弁の開時間がばらつく異常が起こった時の燃料収支、燃圧波形及びパワースペクトルをそれぞれ示すグラフである。
【００７２】
吸入弁２５は、高圧燃料ポンプ２のポンプ室２２と低圧ポンプ６側との差圧、及び、吸入弁２５を制御するためのソレノイド２４によって動作する。そのため、差圧の脈動や、ソレノイドに掛かる電圧の脈動によって吸入弁２５の開時間は変化する。吸入弁２５の開時間の変化は、ポンプカム異常時のように周期的に変化するものではなく、ランダムに発生する。
【００７３】
図１０（ａ）に示すように、吸入弁２５の開時間がばらつくと高圧燃料ポンプ２に吸入される燃料が変化するため、吐出燃料量が変化する。ここでは、吸入弁開時間のばらつきの一例として、吸入弁開時間のばらつきにより、初めは（区間Ｄ１１０〜Ｄ１１１）吸入弁開時間が長くなり、吐出燃料量が正常時よりも多くなるとする。
【００７４】
図１０（ｂ）に示すように、燃圧は、吐出燃料量の増加に応じて徐々に上昇を続ける（区間Ｄ１１０〜１１１）。ただし、途中からは、ＥＣＵのソレノイド制御等により燃圧制御され、吸入弁２５の開時間が短くなることにより、吐出燃料量が抑えられ、燃圧は目標値近傍まで下降する（区間Ｄ１１２）。
【００７５】
図１１（ｃ）に示すように、パワースペクトルは、吐出成分が最も大きく、制御による燃圧の変動を示す制御成分が２番目に大きく、噴射成分が３番目に大きく、その他の成分はゼロ近傍となる。制御成分が表れる理由は、吸入弁開時間のばらつきによって変化する燃圧を、目標燃圧に収束させるべく、正常時とは異なる制御を行っているためである。また、制御成分が吐出成分よりも小さい理由としては、制御成分は吸入弁開時間の誤差による吐出燃料量の誤差に起因して表れるものであり、吐出量誤差が吐出燃料量の正常値Ｓに比べて小さいためであると推察する。
【００７６】
演算結果パターン判定部１３において、吐出成分が最も大きく、制御成分が２番目に大きく、噴射成分が３番目に大きい演算結果パターンが得られた場合、異常タイプ判定部１４において、高圧燃料ポンプの吸入弁開時間のばらつきが生じていると判定される。
【００７７】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）では、吸入弁開時間のばらつきにより燃圧が上昇し、後にソレノイド２４の制御により燃圧が下降し目標燃圧に収束する例について説明したが、これとは反対に、吸入弁２５の開時間のばらつきにより燃圧が下降し、後にソレノイド２４の制御により燃圧が上昇し目標燃圧に収束する場合でも、図１１（ｃ）に示したように、吐出成分が最も大きく、制御成分が２番目に大きく、噴射成分が３番目に大きいパワースペクトルとなる。
【００７８】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、一つのインジェクタが詰まり、噴射燃料量が減少する、インジェクタ単品異常時の燃料収支、燃圧波形、パワースペクトルをそれぞれ示すグラフである。
【００７９】
図１２（ａ）に示すように、複数のインジェクタ４のうち一つが詰まると、そのインジェクタ（図では４番目）の噴射燃料量は減少する（Ｉ−ΔＩ）。噴射燃料量が減少すると、フューエルレール３の燃圧が上昇してしまうので、燃圧を目標燃圧近傍に収束させるために、吐出燃料量をΔＩだけ減少させて、燃料収支を一致させる（３Ｓ−ΔＩ＝６Ｉ−ΔＩ）。
【００８０】
図１２（ｂ）に示すように、詰まりのあるインジェクタ４から燃料噴射されたときは燃圧が上昇し、フューエルレール３に供給される燃料量（吐出燃料量）が減少したときは、燃圧が減少することが周期的に起こり、フューエルレール３の燃圧は目標燃圧近傍に制御される。
【００８１】
図１２（ｃ）に示すように、パワースペクトルは、吐出成分が最も大きく、噴射成分が２番目に大きく、回転数成分が３番目に大きい。その他の成分はゼロ近傍となる。
【００８２】
インジェクタ単品異常時のパワースペクトルが表れる理由は、各インジェクタの噴射周期が駆動軸の回転周期と一致するため、一つのインジェクタに異常があると、その異常によって変動する燃圧は駆動軸の回転周期に同期するからである。また、回転数成分が噴射成分よりも小さい理由としては、回転数成分は、噴射燃料量の減少量ΔＩに起因して表れるものであり、噴射燃料量の減少量ΔＩは、全インジェクタの噴射燃料量６Ｉに比べて小さいためであると推察する。
【００８３】
図１３（ａ）は、図１１（ａ）の場合とは逆に、インジェクタ４からの噴射燃料量が増加した場合の燃料収支を示すグラフである。噴射燃料量が増加するケースは、インジェクタ内に設けられ噴射燃料量を制御するソレノイド（図示せず）の経年劣化により、応答性が低下すると発生する（インジェクタ４のソレノイド異常）。
【００８４】
図１３（ａ）に示すように、一つのインジェクタ（図では４番目）の噴射燃料量がΔＩだけ増加すると、フューエルレール３の燃圧が減少してしまうので、燃圧を目標燃圧近傍に収束させるために、吐出燃料量をΔＩだけ増加させて、燃料収支を一致させる（３Ｓ＋ΔＩ＝６Ｉ＋ΔＩ）。
【００８５】
図１３（ｂ）に示すように、燃圧は、噴射燃料量及び吐出燃料量の増加により周期的に増減しながら目標燃圧近傍に制御される。
【００８６】
図１３（ｃ）に示すように、パワースペクトルは、吐出成分が最も大きく、噴射成分が２番目に大きく、回転数成分が３番目に大きい。その他の成分はゼロ近傍となる。このパワースペクトルは、図１２（ｃ）に示したパワースペクトルと等しくなる。なぜなら、一つのインジェクタ４がソレノイド異常により噴射燃料量が増加するインジェクタ単品異常においても、図１２で説明した一つのインジェクタが詰まるインジェクタ単品異常の場合と同様に、各インジェクタ４の噴射周期が駆動軸に同期しており、噴射燃料量の増加量ΔＩは全インジェクタ４の噴射燃料量６Ｉに比べて小さいからである。
【００８７】
図１２（ａ）のインジェクタ単品異常（詰まり）と図１３（ａ）のインジェクタ単品異常（ソレノイド異常）は、噴射燃料量の変化が逆になっているにもかかわらず、パワースペクトルの各成分のパターン（大きさの順番）は同じとなっており、演算結果パターンからだけは噴射量がどのように変化したのかは区別できない。
【００８８】
そこで、インジェクタ詰まりであるかソレノイド異常であるかを区別するためには、得られたスペクトルの各成分の絶対値を正常時のスペクトルの各成分の絶対値と比較する。燃圧成分演算部１１で得られた各成分と、既知の正常時の各成分との比較は、燃圧成分比較１２で処理される。
【００８９】
インジェクタ詰まりによって噴射量が減少した場合は、噴射燃料量だけでなく吐出燃料量も減少する。そのため、図１４（ａ）に示すように、インジェクタ詰まり時の噴射成分と吐出成分は、それぞれ正常時の噴射成分と吐出成分と比べて小さくなる。
【００９０】
図１４（ｂ）に示すように、ソレノイド異常によって噴射量が増加すると、噴射成分と吐出成分がそれぞれ正常時の噴射成分と吐出成分と比べて大きくなる。このように、インジェクタ単品異常を示すパターンが得られた場合は、正常時のパターンと絶対値比較をする事で異常原因を区別することができ、各異常に応じた制御などへの応用が容易となる。
【００９１】
図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、複数気筒のインジェクタ４の噴射燃料量がランダムでばらつく異常が起こった時の燃料収支、燃圧波形及びパワースペクトルをそれぞれ示すグラフである。
【００９２】
インジェクタ４にはそれぞれ製造時の機差ばらつきや、経年劣化による噴射燃料量ばらつきがあり、インジェクタの駆動中にランダムに発生する。
【００９３】
図１５（ａ）に示すように、複数気筒のインジェクタの噴射噴射量のばらつきにより、燃料噴射が増加するとする。図１５（ｂ）に示すように、燃圧は、噴射燃料量の増加により降下し続けると、ＥＣＵによる燃圧制御により吐出燃料量を増加させて、目標値近傍まで上昇する。
【００９４】
図１５（ｃ）に示すように、パワースペクトルは、吐出成分が最も大きく、噴射成分が２番目に大きく、制御成分が３番目に大きく、その他の成分はゼロ近傍となる。
【００９５】
制御成分が噴射成分よりも小さい理由は、正常時の噴射量に比べてばらつきによる噴射量誤差は小さいためであると推察する。なお、正常時の噴射量を上回るほどのインジェクタ４の噴射量ばらつきが発生する可能性は低い。
【００９６】
演算結果パターン判定部１３において、吐出成分が最も大きく、噴射成分が２番目に大きく、制御成分が３番目に大きい演算結果パターンが得られた場合、異常タイプ判定部１４において、インジェクタの噴射量のばらつき異常が起こっていると判定される。
【００９７】
図１６は、図４から図１５を用いて説明した演算結果パターンと異常タイプとの関係をまとめた表である。前述したように、演算結果パターン判定部１３では、燃圧成分比較部１２で得られた比較結果（各成分の大きさの順位、絶対値）を記憶し、比較結果に応じて演算結果パターンを構成する。異常タイプ判定部１４には、予め、図１５に示すような、複数の異常パターン（正常パターンを含む）と各パターンに対応する異常タイプのテーブルがそれぞれ記憶されており、演算パターン判定部１３で得られた演算結果パターンと適合する異常パターンが上記テーブルから選択され、異常（正常）パターンから異常タイプ（正常）が判定される。
【００９８】
本実施形態の制御診断装置１は、燃圧の計測結果から演算した吐出や噴射などの各成分の大きさを比較し、その比較結果であるパターン（演算結果パターン）から高圧燃料システムの異常を判定している。本制御診断装置１によれば、複数の成分の比較結果を考慮して診断を行うことで、高圧燃料システムで発生する異常の検知と異常個所の特定を同時に行うことができる。特に、従来では、インジェクタの異常により高圧燃料ポンプの吐出燃料量が変動する場合、これを高圧燃料ポンプの異常と誤診断する場合があったが、本装置によれば、高圧燃料ポンプ２の異常とインジェクタ４の異常とを区別して診断することができる。
【００９９】
本実施形態の制御診断装置１は、燃圧成分演算部１１で得られる各成分の有無と大きさの順位に基づいて異常タイプを判定しているので、診断を実施する前提として正常状態での燃料収支が均衡する（吐出燃料量と噴射燃料量が一致）という条件の設定が必要である。本実施形態では、内燃機関が燃料収支の不均衡となる運転条件になっていないかを常に監視し、燃料収支が不均衡の場合、高圧燃料システムの診断を禁止或いは中断する構成とした。燃料収支が不均衡となる診断禁止条件は、例えば、エンジン始動時やフューエルカット時（例えば、車両の減速時）などである。
【０１００】
図１６は、本実施形態における診断禁止条件の成立を判定するためのフローチャートである。図１６に示すように、エンジンの始動時（始動モード：ステップＳ１７１→Ｙ）、またはフューエルカット時（ステップＳ１７２→Ｙ）では、高圧燃料システムの診断を禁止、或いは診断中であれば即座に中断する（ステップＳ１７３）。エンジンの始動時でなく（ステップＳ１７１→Ｎ）、かつフューエルカット時でないとき（ステップＳ１７２→Ｎ）、高圧燃料システムの診断を行う。
【０１０１】
本実施形態では、燃料収支を常に監視し、その燃料収支が不均衡であると判断した場合に、高圧燃料システムの診断を禁止している（診断中であれば中断する）ので、高圧燃料システムの誤診断を防止することができる。
【０１０２】
次に、好適な第２の実施形態について説明する。
【０１０３】
本実施形態の制御診断装置の基本的な構成は前実施形態と同じであるが、前実施形態では、燃圧成分演算部１１において、パワースペクトルは、燃圧波形をフーリエ変換等の周波数解析することにより得ていたのに対し、本実施形態では、燃圧計測部からの燃圧波形をフィルタリングすることで各成分（吐出成分、噴射成分、回転数成分及び制御成分）を得る点において異なる。
【０１０４】
以下、燃圧成分演算部１１における各成分の演算方法について説明する。
【０１０５】
図１８（ａ）はフューエルレール３の燃圧波形を示すグラフである。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の燃圧波形をフィルタリングにより得られた吐出成分の波形を示すグラフである。
【０１０６】
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、燃圧計測部５１から燃圧成分演算部１１に出力される燃圧波形をフィルタリングすることで高圧燃料ポンプ２の吐出周期近傍の燃圧変動を抽出し、抽出した変動のピーク値の平均値を吐出成分とする。
【０１０７】
フィルタリングの方法はディジタルフィルタとして一般的に知られている無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ、カルマンフィルタ、バターワースフィルタ及びシェビチェフフィルタなどを用いた方法である。ただし、内燃機関には定常状態でも回転変動が存在するため、高圧燃料ポンプ２の吐出周期は厳密には一定ではない。回転変動は運転条件によって異なり、最大で±７５ｒｐｍ程度変動する。±７５ｒｐｍの回転変動を、高圧燃料ポンプ２が燃料を吐出する周波数に換算すると約±２Ｈｚとなる。そこで、吐出の周波数±２Ｈｚの周波数帯域を抽出するフィルタを形成し、そのフィルタを用いて燃圧波形をフィルタリングすることにより、図１８（ｂ）に示す吐出成分の波形を得る。吐出成分の波形から、各ピークの振幅Ａｏ１、Ａｏ２、Ａｏ３・・・の平均を算出し、それを吐出成分として燃圧成分比較部１２に出力する。
【０１０８】
図１９（ａ）はフューエルレール３の燃圧波形を示すグラフであり、図１８（ｂ）は、図１９（ａ）の燃圧波形をフィルタリングにより得られた噴射成分の波形を示すグラフである。
【０１０９】
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、上記の吐出成分の算出と同様に、燃圧波形をフィルタリングすることで高圧燃料ポンプ２の噴射周期近傍の燃圧変動を抽出し、抽出した変動のピーク値の平均値を噴射成分とする。噴射の場合も吐出の場合と同様に、内燃機関の回転変動によって噴射周期が変動する。回転変動による噴射の周波数への影響は約±４Ｈｚとなる。そこで、噴射の周波数±４Ｈｚの周波数帯域を抽出するフィルタを形成し、そのフィルタを用いて燃圧波形をフィルタリングすることにより、図１９（ｂ）に示す噴射成分の波形を得る。噴射成分の波形から、各ピークの振幅Ａｓ１、Ａｓ２、Ａｓ３・・・の平均を算出し、それを噴射成分として燃圧成分比較部１２に出力する。
【０１１０】
図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、上記の吐出成分の算出と同様に、燃圧波形をフィルタリングすることで高圧燃料ポンプ２の駆動軸の回転周波数近傍の燃圧変動を抽出し、抽出した変動のピーク値の平均値を回転数成分とする。
【０１１１】
内燃機関の回転変動による高圧燃料ポンプの駆動軸の回転数の変動は約±１Ｈｚである。そこで、高圧燃料ポンプ２の駆動軸の回転周波数±１Ｈｚの周波数帯域を抽出するフィルタを形成し、そのフィルタを用いて燃圧波形をフィルタリングすることにより、図１９（ｂ）に示す回転成分の波形を得る。回転数成分の波形から、各ピークの振幅Ａｒ１、Ａｒ２・・・の平均を算出し、それを回転数成分として燃圧成分比較部１２に出力する。
【０１１２】
図２１（ａ）及び図２１（ｂ）に示すように、上記の吐出成分の算出と同様に、燃圧波形をフィルタリングすることで、０Ｈｚから高圧燃料ポンプの駆動軸の回転周波数未満の燃圧変動を抽出し、抽出した変動のピーク値の平均値を制御成分とする。
【０１１３】
０Ｈｚから高圧燃料ポンプ２の駆動軸の回転周波数未満の周波数帯域を抽出するフィルタを形成し、そのフィルタを用いて燃圧波形をフィルタリングすることにより、図１９（ｂ）に示す制御成分の波形を得る。制御数成分の波形から、各ピークの振幅Ａｃ１、Ａｃ２・・・の平均を算出し、それを制御成分として燃圧成分比較部１２に出力する。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明に係る好適な一実施形態の制御システムを備える高圧燃料システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る好適な一実施形態の制御診断装置を示すブロック図である。
【図３】制御診断方法のフローチャートである。
【図４】高圧燃料システムが正常時の燃料収支を示すグラフ、（ｂ）は、高圧燃料システムが正常字の燃圧波形を示すグラフ、（ｃ）は（ｂ）の燃圧波形から得られるパワースペクトルを示すグラフである。
【図５】制御成分の周波数の決定方法を説明する図であり、（ａ）は高圧燃料システムの制御ブロック図、（ｂ）は一次伝達関数の式、（ｃ）はボード線図である。
【図６】（ａ）は高圧燃料ポンプが無吐出異常時の燃料収支を示すグラフ、（ｂ）は無吐出異常時の燃圧波形を示すグラフである。
【図７】図６（ｂ）の燃圧波形から得られるパワースペクトルであり、（ａ）は燃料収支不均衡領域のパワースペクトルを示すグラフ、（ｂ）は燃料収支均衡領域のパワースペクトルを示すグラフである。
【図８】（ａ）は高圧燃料ポンプが全吐出異常時の燃料収支を示すグラフ、（ｂ）は全吐出異常時の放出燃料量を示すグラフ、（ｃ）は全吐出異常時の燃圧波形を示すグラフである。
【図９】図８（ｃ）の燃圧波形から得られるパワースペクトルであり、（ａ）は燃料収支不均衡領域のパワースペクトルを示すグラフ、（ｂ）は燃料収支均衡領域のパワースペクトルを示すグラフである。
【図１０】（ａ）は高圧燃料ポンプがポンプカム異常時の燃料収支を示すグラフ、（ｂ）はポンプカム異常時の燃圧波形を示すグラフ、（ｃ）は（ｂ）の燃圧波形から得られるパワースペクトルを示すグラフである。
【図１１】（ａ）は高圧燃料ポンプが吸入弁開時間ばらつき異常時の燃料収支を示すグラフ、（ｂ）は吸入弁開時間ばらつき異常時の燃圧波形を示すグラフ、（ｃ）は（ｂ）の燃圧波形から得られるパワースペクトルを示すグラフである。
【図１２】（ａ）はインジェクタ単品異常（詰まり）時の燃料収支を示すグラフ、（ｂ）はインジェクタ単品異常（詰まり）時の燃圧波形を示すグラフ、（ｃ）は（ｂ）の燃圧波形から得られるパワースペクトルを示すグラフである。
【図１３】（ａ）はインジェクタ単品異常（ソレノイド異常）時の燃料収支を示すグラフ、（ｂ）はインジェクタ単品異常（ソレノイド異常）時の燃圧波形を示すグラフ、（ｃ）は（ｂ）の燃圧波形から得られるパワースペクトルを示すグラフである。
【図１４】インジェクタ詰まり異常とソレノイド異常の区別方法を説明するためのグラフであり、（ａ）はインジェクタ詰まり異常時のパワースペクトルを示すグラフであり、（ｂ）はインジェクタのソレノイド異常時のパワースペクトルを示すグラフである。
【図１５】（ａ）はインジェクタ異常（噴射量ばらつき）時の燃料収支を示すグラフ、（ｂ）はインジェクタ異常（噴射量ばらつき）時の燃圧波形を示すグラフ、（ｃ）は（ｂ）の燃圧波形から得られるパワースペクトルを示すグラフである。
【図１６】演算結果パターンと異常パターンとの対応を示す表である。
【図１７】診断禁止条件判定方法のフローチャートである。
【図１８】（ａ）は燃圧波形を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の燃圧波形からフィルタリングにより抽出した吐出成分の波形を示すグラフである。
【図１９】（ａ）は燃圧波形を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の燃圧波形からフィルタリングにより抽出した噴射成分の波形を示すグラフである。
【図２０】（ａ）は燃圧波形を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の燃圧波形からフィルタリングにより抽出した回転数成分の波形を示すグラフである。
【図２１】（ａ）は燃圧波形を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の燃圧波形からフィルタリングにより抽出した制御成分の波形を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１５】
１  制御診断装置
２  高圧燃料ポンプ
３  フューエルレール
４  インジェクタ
５  燃圧センサ
１１  燃圧成分演算部
１２  燃圧成分比較部
１３  演算結果パターン判定部
１５  異常タイプ判定部
１１１  吐出成分演算部
１１２  噴射成分演算部
１１３  回転数成分演算部
１１４  制御成分演算部
１１５  直流成分演算部
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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