特許 7387556 燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-17

(45)【発行日】2023-11-28

(54)【発明の名称】燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F02M 37/08 20060101AFI20231120BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20231120BHJP

   F02D 41/22 20060101ALI20231120BHJP

【ＦＩ】

F02M37/08 J

F02M37/08 B

F02D45/00 345

F02D45/00 369

F02D41/22

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020138989

(22)【出願日】2020-08-19

(65)【公開番号】P2022034995

(43)【公開日】2022-03-04

【審査請求日】2023-05-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003333

【氏名又は名称】ボッシュ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】居合 徹

【審査官】藤村 泰智

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２５５５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００９３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５６７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０８３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６２２１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ３７／０８ ～ ３７／１０

Ｆ０２Ｄ ４１／００ ～ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
燃料タンクの燃料を前記高圧ポンプに供給する電動式の低圧ポンプと、
前記高圧ポンプに備えられ、前記高圧ポンプの燃料圧送量を調節する流量制御弁と、
電子制御ユニットと、
を備えた燃料噴射制御装置において、
前記電子制御ユニットは、
前記流量制御弁を制御することにより、前記コモンレール内の燃料圧力が目標値となる様にフィードバック制御を行う流量制御弁制御部と、
燃料温度と前記低圧ポンプに印加される電圧値とから前記低圧ポンプの吐出量を算出する吐出量算出部と、
燃料フィルタの劣化に起因する前記低圧ポンプの吐出量の低下分を算出する吐出量低下分算出部と、
前記吐出量算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量と前記吐出量低下分算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量の低下分とから前記低圧ポンプの実際の吐出量である実吐出量を算出する実吐出量算出部と、
前記燃料噴射制御装置が必要とする前記低圧ポンプの吐出量である必要吐出量を算出する必要吐出量算出部と、
前記実吐出量が、前記必要吐出量を下回った時に前記低圧ポンプが異常であると判定する判定部と、
を含む、燃料噴射制御装置。

【請求項2】

前記吐出量低下分算出部は、前記燃料フィルタの劣化に起因する前記低圧ポンプの吐出量の低下分を、前記燃料フィルタの新品時からの前記内燃機関の運転時間に基づき算出する、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。

【請求項3】

前記吐出量低下分算出部は、前記燃料フィルタの劣化に起因する前記低圧ポンプの吐出量の低下分を、前記内燃機関を搭載する車両における、燃料フィルタの新品時からの走行距離に基づき算出する、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。

【請求項4】

前記高圧ポンプは、前記低圧ポンプから供給された燃料の一部を外部へ排出することにより、前記高圧ポンプへ供給される燃料の圧力を一定に保つオーバーフローバルブを備え、
前記必要吐出量は、前記流量制御弁制御部が算出する、前記流量制御弁を通過すべき燃料の量である第１の燃料量と、前記オーバーフローバルブから排出される燃料の量である第２の燃料量とを含む、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。

【請求項5】

前記第２の燃料量は、予め定められた固定値である、請求項４に記載の燃料噴射制御装置。

【請求項6】

前記電子制御ユニットは、前記判定部が、前記低圧ポンプが異常であると判定した場合、前記内燃機関の発生トルクを第１所定値以下に制限する第１制限処理を実行する処理部をさらに含む、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。

【請求項7】

前記処理部は、前記第１制限処理の実行後、前記実吐出量が、前記第１制限処理における必要吐出量に所定のしきい値を加算した量を上回った場合、前記第１制限処理を停止する、請求項６に記載の燃料噴射制御装置。

【請求項8】

前記処理部は、前記第１制限処理の実行後、前記実吐出量が、前記第１制限処理における必要吐出量に所定のしきい値を加算した量以下である場合、前記内燃機関の発生トルクを、前記第１所定値よりも低い第２所定値以下に制限する第２制限処理を実行する、請求項６に記載の燃料噴射制御装置。

【請求項9】

内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
燃料タンクの燃料を前記高圧ポンプに供給する電動式の低圧ポンプと、
前記高圧ポンプに備えられ、前記高圧ポンプの燃料圧送量を調節する流量制御弁と、
電子制御ユニットと、
を備えた燃料噴射制御装置の制御方法であって、
流量制御弁制御部が、前記流量制御弁を制御することにより、前記コモンレール内の燃料圧力が目標値となる様にフィードバック制御を行う流量制御ステップと、
吐出量算出部が、燃料温度と前記低圧ポンプに印加される電圧値とから前記低圧ポンプの吐出量を算出する吐出量算出ステップと、
吐出量低下分算出部が、燃料フィルタの劣化に起因する前記低圧ポンプの吐出量の低下分を算出する吐出量低下分算出ステップと、
実吐出量算出部が、前記吐出量算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量と前記吐出量低下分算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量の低下分とから前記低圧ポンプの実際の吐出量である実吐出量を算出する実吐出量算出ステップと、
必要吐出量算出部が、前記燃料噴射制御装置が必要とする前記低圧ポンプの吐出量である必要吐出量を算出する必要吐出量算出ステップと、
判定部が、前記実吐出量が前記必要吐出量を下回った時に前記低圧ポンプが異常であると判定する判定ステップと、
を含む、燃料噴射制御装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の気筒内に燃料噴射を行うための燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関に燃料を供給する装置として、蓄圧式燃料噴射制御装置が知られている。蓄圧式燃料噴射制御装置は、低圧ポンプ、高圧ポンプ、コモンレール、燃料噴射弁、電子制御ユニット（ＥＣＵ）等を主たる要素として備えている。蓄圧式燃料噴射制御装置においては、燃料タンク内の燃料が低圧ポンプによって高圧ポンプに送られるとともに高圧ポンプによって加圧されてコモンレールに圧送され、コモンレールから燃料噴射弁に高圧燃料が供給される。そして、この状態で燃料噴射弁への通電制御を行うことにより、内燃機関に燃料を供給する。

【0003】

蓄圧式燃料噴射制御装置における低圧ポンプとしては、電気により駆動する、電動ポンプが用いられることがある（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－２３６７９１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電動式の低圧ポンプとして、バッテリあるいはオルタネータから印加される電圧により駆動し、運転中に吐出量の調節がなされることのない、比較的安価なタイプが用いられることがある。この様な低圧ポンプにおいては、バッテリあるいはオルタネータが劣化し、印加される電圧が低下すると、燃料の吐出量が低下する。また、低圧ポンプと高圧ポンプの間に配置された燃料フィルタの劣化により、通過する燃料に対する抵抗が増加し、低圧ポンプの吐出量が低下することがある。

【0006】

低圧ポンプの吐出量が低下すると、必要とする燃料が高圧ポンプに供給されない状況が発生しうる。その結果、コモンレール内部の燃料圧力（以下、レール圧とも称する）の制御の精度が低下する虞がある。また、高圧ポンプが燃料により潤滑されるタイプの場合、高圧ポンプ内部の潤滑が正しく行われず、高圧ポンプ内部の部品の摩耗が促進される虞がある。

【0007】

本発明は、上述の課題を背景としてなされたものであり、蓄圧式燃料噴射制御装置において、低圧ポンプの吐出量が不足した場合に、これを検出することを可能とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る燃料噴射制御装置は、
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
燃料タンクの燃料を前記高圧ポンプに供給する電動式の低圧ポンプと、
前記高圧ポンプに備えられ、前記高圧ポンプの燃料圧送量を調節する流量制御弁と、
電子制御ユニットと、
を備えた燃料噴射制御装置において、
前記電子制御ユニットは、
前記流量制御弁を制御することにより、前記コモンレール内の燃料圧力が目標値となる様にフィードバック制御を行う流量制御弁制御部と、
燃料温度と前記低圧ポンプに印加される電圧値とから前記低圧ポンプの吐出量を算出する吐出量算出部と、
燃料フィルタの劣化に起因する前記低圧ポンプの吐出量の低下分を算出する吐出量低下分算出部と、
前記吐出量算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量と前記吐出量低下分算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量の低下分とから前記低圧ポンプの実際の吐出量である実吐出量を算出する実吐出量算出部と、
前記燃料噴射制御装置が必要とする前記低圧ポンプの吐出量である必要吐出量を算出する必要吐出量算出部と、
前記実吐出量が、前記必要吐出量を下回った時に前記低圧ポンプが異常であると判定する判定部と、
を含むものである。

【0009】

本発明に係る燃料噴射制御装置の制御方法は、
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁が接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
燃料タンクの燃料を前記高圧ポンプに供給する電動式の低圧ポンプと、
前記高圧ポンプに備えられ、前記高圧ポンプの燃料圧送量を調節する流量制御弁と、
電子制御ユニットと、
を備えた燃料噴射制御装置の制御方法であって、
流量制御弁制御部が、前記流量制御弁を制御することにより、前記コモンレール内の燃料圧力が目標値となる様にフィードバック制御を行う流量制御ステップと、
吐出量算出部が、燃料温度と前記低圧ポンプに印加される電圧値とから前記低圧ポンプの吐出量を算出する吐出量算出ステップと、
吐出量低下分算出部が、燃料フィルタの劣化に起因する前記低圧ポンプの吐出量の低下分を算出する吐出量低下分算出ステップと、
実吐出量算出部が、前記吐出量算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量と前記吐出量低下分算出部により算出された前記低圧ポンプの吐出量の低下分とから前記低圧ポンプの実際の吐出量である実吐出量を算出する実吐出量算出ステップと、
必要吐出量算出部が、前記燃料噴射制御装置が必要とする前記低圧ポンプの吐出量である必要吐出量を算出する必要吐出量算出ステップと、
判定部が、前記実吐出量が前記必要吐出量を下回った時に前記低圧ポンプが異常であると判定する判定ステップと、
を含むものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、蓄圧式燃料噴射制御装置において、新たな装置を追加することなく、燃料タンクの燃料を高圧ポンプへ供給する電動式の低圧ポンプの吐出量が不足した際に、これを素早く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態に係る、燃料噴射制御装置の構成例を示す図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る、低圧ポンプ２の特性を説明するための図である。

【図3】燃料噴射制御装置を構成する電子制御ユニットのうち、本発明の実施に係る部分の構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る、低圧ポンプ２の異常判定を説明するための図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る、低圧ポンプ２の異常判定後の処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。尚、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。また、それぞれの図中、同じ符号が付されているものは同一の要素を示しており、適宜説明が省略されている。

【0013】

図１は、本発明の実施の形態に係る燃料噴射制御装置の全体構成を示している。本発明の実施に係る燃料噴射制御装置は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０である。蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、図示されない内燃機関の気筒内に燃料を噴射するための装置である。蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁９と、前記燃料噴射弁９が接続されたコモンレール８と、加圧した高圧燃料を前記コモンレール８に圧送する高圧ポンプ７と、燃料タンク１の燃料を前記高圧ポンプ７に供給する電動式の低圧ポンプ２と、低圧ポンプ２と高圧ポンプ７の間に備えられた燃料フィルタ３と、レール圧制御や噴射制御等を実行する電子制御ユニット５０とを備える。

【0014】

高圧ポンプ７は、内燃機関の駆動力によって駆動されるものであって、カム１８が固定されたカムシャフト１７は内燃機関のクランクシャフトに連結されている。この高圧ポンプ７は、プランジャ２９の下降時に、燃料吸入弁２７を介して低圧の燃料が加圧室１２に供給される一方、カム１８の回転によってプランジャ２９が押し上げられたときに、加圧室１２内の燃料が加圧され、燃料吐出弁２８を介して高圧の燃料がコモンレール８へと圧送されるように構成されている。

【0015】

尚、本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置１０に備えられた高圧ポンプ７は、３組のプランジャ２９及び加圧室１２を備えて構成されているが、プランジャ２９及び加圧室１２の組の数は特に限定されない。

【0016】

また、高圧ポンプ７は、流量制御弁１９を備える。流量制御弁１９は、低圧ポンプ２と高圧ポンプ７の加圧室１２とを接続する燃料通路３１の途中に配置されており、加圧室１２に供給する低圧の燃料の流量を調節するために備えられている。この流量制御弁１９は、電子制御ユニット５０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が用いられている。すなわち、流量制御弁１９に供給する電流値を制御することにより、加圧室１２に供給する燃料の流量が調節されるようになっている。

【0017】

また、高圧ポンプ７は、流量制御弁１９と加圧室１２の間に、ゼロデリベリスロットル１６を備える。本実施形態における蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、高圧ポンプ７の圧送量が零の場合であっても、少量の燃料が流量制御弁１９を通過する。ゼロデリベリスロットル１６は、この少量の燃料を高圧ポンプ７の外部へ排出する。

【0018】

さらに高圧ポンプ７は、高圧ポンプ７へ流入する燃料の圧力を一定に保つため、オーバーフローバルブ１５を備える。オーバーフローバルブ１５は、燃料通路３１の、流量制御弁１９よりも上流の部分から枝分かれする油路に配置される。オーバーフローバルブ１５は、オリフィス１３と、燃料の圧力がばねのセット力を上回ると開弁する機械式のバルブ１４とを備える。

【0019】

オリフィス１３を通過した燃料は、カム１８及びカムシャフト１７を収容するカム室へ流入し、カム１８及びカムシャフト１７等、カム周辺の部材の冷却及び潤滑に供され、高圧ポンプ７のリターン通路３７から燃料タンク１へと排出される。

【0020】

バルブ１４を通過した燃料の一部は、オリフィス１３を通過した燃料と共にカム室へ流入し、それ以外の、バルブ１４を通過した燃料は、ゼロデリベリスロットル１６を通過した燃料と共に、上述した高圧ポンプ７のリターン通路３７を通じて燃料タンク１へと排出される。

【0021】

尚、蓄圧式燃料噴射制御装置１０の運転中は、常に燃料がオーバーフローバルブ１５を通過するよう、低圧ポンプ２の吐出量が設定されている。また、高圧ポンプ７が燃料を圧送する際にも、ゼロデリベリスロットル１６から燃料が排出されるが、その量は高圧ポンプ７の加圧室へ入る燃料に比べ、ごくわずかである。

【0022】

上記より、低圧ポンプ２から吐出された燃料（図１においてＡと表記）は以下の様に配分される。低圧ポンプ２から高圧ポンプ７へ供給された燃料は、流量制御弁１９を通過する分と、オーバーフローバルブ１５へ流入する分とに分かれる。オーバーフローバルブ１５へ流入した燃料は、一部はカム室へ流入し（図１においてＢと表記）、残りは外部へ排出される（図１においてＣと表記）。

【0023】

流量制御弁１９を通過した燃料は、大部分が加圧室１２へ流入する一方、一部がゼロデリベリスロットル１６を通過（図１においてＤと表記）した後、外部へ排出される。加圧室１２へ流入した燃料は、大部分がコモンレール８へ圧送され（図１においてＦと表記）、一部はプランジャ２９周囲の摺動部からカム室へ入る（図１においてＥと表記）。加圧室１２からカム室へ入った燃料は、オーバーフローバルブ１５を経てカム室へ流入した燃料と共に、カム周辺の冷却及び潤滑に供され、その後高圧ポン７のリターン通路３７から燃料タンク１へと排出される。

【0024】

上記より、低圧ポンプ２から高圧ポンプ７へ供給される燃料（Ａ）に対し、
Ａ＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ
の関係が成り立つ。

【0025】

コモンレール８は、レール圧センサ２５及び圧力制御弁２３を備える。レール圧センサ２５は、コモンレール８内の燃料の圧力（レール圧）を検出し、電子制御ユニット５０へ通知する。レール圧センサ２５により検出されたレール圧は、電子制御ユニット５０により実行されるレール圧制御に供される。

【0026】

また、圧力制御弁２３は、コモンレール８内の高圧の燃料を低圧側に排出するためのものであり、排出される燃料はリターン通路３８を介して燃料タンク１へと戻されるようになっている。この圧力制御弁２３には、電子制御ユニット５０によって通電制御が行われ、電流値に応じて開弁圧力が比例的に変化する電磁比例制御弁が用いられている。すなわち、圧力制御弁２３に供給する電流値を制御することにより、保持可能なレール圧が調節されるようになっている。尚、圧力制御弁２３の代わりに、所定の圧力に達すると開弁する、機械式の安全弁を用いてもよい。

【0027】

燃料噴射弁９は、噴射孔が設けられたノズルボディと、進退移動により噴射孔を開閉するノズルニードルとを備えている。燃料噴射弁９は、ノズルニードルの後端側に背圧を負荷することで噴射孔が閉じられる一方、負荷された背圧が逃されることで噴射孔が開かれる。燃料噴射弁９の背圧制御手段としては、ピエゾ素子が備えられた電歪型のアクチュエータや、電磁ソレノイド式のアクチュエータが用いられる。また、燃料噴射弁９において、噴射制御に利用された背圧燃料はリターン通路３９を介して燃料タンク１へと戻される。

【0028】

電子制御ユニット５０は、公知の構成のマイクロコンピュータを中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子を有し、燃料噴射弁９を駆動するための駆動回路や、流量制御弁１９及び圧力制御弁２３への通電を行うための通電回路を備える。また、電子制御ユニット５０には、レール圧センサ２５の検出信号が入力される他、内燃機関の回転数やアクセル開度、燃料温度などの各種の検出信号が、内燃機関の動作制御や燃料噴射制御のために入力されるようになっている。

【0029】

次に、本実施形態に係る低圧ポンプ２について説明する。本発明の実施に係る低圧ポンプ２は、印加される電圧値が調整されることがなく、吐出量の調整がなされることのないタイプである。また、図１においては、低圧ポンプ２は燃料タンク１の内部に配置されているが、燃料タンク１の外に配置されていても構わない。

【0030】

図２は、低圧ポンプ２の特性を説明するための図である。図２において、縦軸は低圧ポンプ２の単位時間当たりの燃料吐出量(l/h)、横軸は低圧ポンプ２の下流側の燃料圧力(Pa)、換言すれば、低圧ポンプ２と燃料フィルタ３の間の燃料圧力である。尚、以降の説明において、低圧ポンプ２の単位時間当たりの燃料吐出量(l/h)を、単に「低圧ポンプ２の吐出量」と称する場合がある。

【0031】

図２において、破線は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が必要とする最低限の吐出量Ｓ(l/h)を示す。吐出量Ｓ(l/h)は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０の仕様や、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が搭載される内燃機関の仕様により決定されるものである。すなわち、低圧ポンプ２の吐出量はＳ(l/h)を上回る必要がある。

【0032】

図２における実線、一点鎖線、及び二点鎖線はそれぞれ、異なる条件における、低圧ポンプ２の吐出量と、低圧ポンプ２の下流側、すなわち低圧ポンプ２と燃料フィルタ３の間の燃料圧力との関係を示す。実線は、低圧ポンプ２に印加される電圧が１４Ｖ、燃料温度が４０℃の場合を示す。一点鎖線は、低圧ポンプ２に印加される電圧が１３Ｖ、燃料温度が４０℃の場合を示す。二点鎖線は、低圧ポンプ２に印加される電圧が１３Ｖ、燃料温度が８０℃の場合を示す。

【0033】

図２において、実線、一点鎖線、及び二点鎖線は、全て低圧ポンプ２の下流側の圧力が高くなるにつれ、燃料吐出量が減少する特性を示している。これは、以下の理由によるものである。低圧ポンプ２の下流側に備えられた燃料フィルタ３が劣化すると、すなわち、燃料中の異物等の捕集量が増加することにより燃料フィルタ３における燃料の流通性が悪くなると、低圧ポンプ２と燃料フィルタ３の間の燃料圧力が増加し、低圧ポンプ２の燃料吐出に対する抵抗が増加する。低圧ポンプ２は出力の調整ができないため、抵抗が増加すると、吐出量が減少する。

【0034】

よって、低圧ポンプ２に対する印加電圧が１４Ｖ、燃料温度が４０℃の条件においては、低圧ポンプ２の特性は、燃料フィルタ３の劣化の程度に応じて、図２の実線上を推移する。また、図２の一点鎖線は、実線に対し、バッテリあるいはオルタネータの劣化により、低圧ポンプ２に印加される電圧が１４Ｖから１３Ｖへ減少した状態を示す。印加電圧が減少すると、低圧ポンプ２の吐出量は減少することから、一点鎖線は実線から下方へオフセットした箇所に位置することとなる。よって、低圧ポンプ２に対する印加電圧が１３Ｖ、燃料温度が４０℃の条件においては、低圧ポンプ２の特性は、燃料フィルタ３の劣化の程度に応じて、図２の一点鎖線上を推移する。

【0035】

図２の二点鎖線は、一点鎖線に対し、運転条件により燃料温度が４０℃から８０℃へ上昇した状態を示す。燃料温度が上昇すると、燃料の粘性が低下することにより、低圧ポンプ２の圧送効率が低下することから、低圧ポンプ２の圧送量が低下し、二点鎖線は一点鎖線に対し、下方へオフセットした箇所に位置することとなる。よって、低圧ポンプ２に対する印加電圧が１３Ｖ、燃料温度が８０℃の条件においては、低圧ポンプ２の特性は、燃料フィルタ３の劣化の程度に応じて、図２の二点鎖線上を推移する。

【0036】

図２の二点鎖線の条件において、地点ａ１は、燃料フィルタ３が新品の時の低圧ポンプ２の特性を示す。そして、燃料フィルタ３が劣化すると、低圧ポンプ２の特性は、図２の二点鎖線上を右下へ移動してゆき、やがて地点ａ２に達する。この過程で低圧ポンプ２の特性は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が必要とする最低限の吐出量Ｓ(l/h)を下回る。本発明により、低圧ポンプ２の吐出量がＳ(l/h)を下回る状態を早期に検出することができる。

【0037】

図３は、本発明に係る蓄圧式燃料噴射制御装置１０を構成する電子制御ユニット５０のうち、本発明の実施に係る部分の構成を示すブロック図である。電子制御ユニット５０は、流量制御弁制御部５００と、吐出量算出部５１０と、吐出量低下分算出部５２０と、実吐出量算出部５３０と、必要吐出量算出部５４０と、判定部５５０と、処理部５６０と、を備える。

【0038】

流量制御弁制御部５００は、流量制御弁１９を制御することにより高圧ポンプ７の燃料圧送量を調節し、コモンレール８内部の燃料の圧力（レール圧）が目標値となる様フィードバック制御を行う。本制御は従来から実施されている。

【0039】

吐出量算出部５１０は、燃料温度と低圧ポンプ２に印加される電圧値とから、低圧ポンプ２の吐出量(l/h)を算出する。燃料温度は、高圧ポンプ７の燃料入口付近で測定されることが一般的であるが、それ以外の箇所で測定されたものでも構わない。低圧ポンプ２に印加される電圧値は、バッテリあるいはオルタネータの出力電圧であり、適宜な箇所で計測され、内燃機関の制御において様々な部分で使用されているため、それを流用することができる。燃料温度と、低圧ポンプ２に印加される電圧値と、低圧ポンプ２の吐出量との関係は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０の開発段階において予め把握され、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存されるものである。吐出量算出部５１０は、当該データを利用して、低圧ポンプ２の吐出量を算出する。

【0040】

吐出量低下分算出部５２０は、燃料フィルタ３の劣化に起因する低圧ポンプ２の吐出量の低下分(l/h)を算出する。蓄圧式燃料噴射制御装置１０が自動車の内燃機関に搭載される場合、吐出量低下分算出部５２０は、現在の燃料温度と、燃料フィルタ３の新品時からの、内燃機関の運転時間あるいは自動車の走行距離とに基づき、低圧ポンプ２の吐出量の低下分を算出する。一方、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が農建機等、自動車以外の内燃機関に搭載される場合、吐出量低下分算出部５２０は、現在の燃料温度と、燃料フィルタ３の新品時からの内燃機関の運転時間とに基づき、低圧ポンプ２の吐出量の低下分を算出する。燃料温度は、吐出量算出部５１０で使用されたものと同じ値が用いられる。

【0041】

ここで、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が農建機等、自動車以外の内燃機関に搭載される場合、低圧ポンプ２の吐出量の低下分を算出するにあたり、内燃機関の運転時間を使用する理由は以下の様なものである。すなわち、農建機等においては、車両が停止した状態で内燃機関が運転される時間が長いため、車両の走行距離よりも、内燃機関の運転時間を使用した方が、高い精度で低圧ポンプ２の吐出量の低下分を算出することができるからである。

【0042】

吐出量低下分算出部５２０が低圧ポンプ２の吐出量の低下分を算出するにあたり、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が搭載される自動車の走行距離を使用する場合、以下のような手法が採られる。まず、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が搭載される自動車の製造時、あるいは燃料フィルタ３の交換時に、燃料フィルタ３が新品である旨の情報が、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存される。そして、燃料フィルタ３が新品となってからの、自動車の走行距離が吐出量低下分算出部５２０によってカウントされ、当該カウント値が電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存される。自動車の走行距離と低圧ポンプ２の吐出量の低下分との関係は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０の開発段階において予め把握され、電子制御ユニット５０の適宜の領域に予め保存されている。吐出量低下分算出部５２０は、これらの情報から、自動車の運転時間に基づく低圧ポンプ２の吐出量の低下分を算出する。

【0043】

吐出量低下分算出部５２０が低圧ポンプ２の吐出量の低下分を算出するにあたり、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が搭載される内燃機関の運転時間を使用する場合、以下のような手法が採られる。まず、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が搭載される内燃機関の製造時、あるいは燃料フィルタ３の交換時に、燃料フィルタ３が新品である旨の情報が、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存される。そして、燃料フィルタ３が新品となってからの、内燃機関の運転時間が吐出量低下分算出部５２０によってカウントされ、当該カウント値が電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存される。内燃機関の運転時間と低圧ポンプ２の吐出量の低下分との関係は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０の開発段階において予め把握され、電子制御ユニット５０の適宜の領域に予め保存されている。吐出量低下分算出部５２０は、これらの情報から、内燃機関の運転時間に基づく低圧ポンプ２の吐出量の低下分を算出する。

【0044】

実吐出量算出部５３０は、吐出量算出部５１０により算出された低圧ポンプ２の吐出量(l/h)と、吐出量低下分算出部５２０により算出された低圧ポンプ２の吐出量の低下分(l/h)との差分から、低圧ポンプ２の実際の吐出量である実吐出量(l/h)を算出する。

【0045】

必要吐出量算出部５４０は、内燃機関の運転状態に基づき、蓄圧式燃料噴射制御装置１０が必要とする低圧ポンプ２の吐出量である必要吐出量(l/h)を算出する。具体的には、必要吐出量は、流量制御弁１９を通過する燃料の量である第１の燃料量(l/h)と、オーバーフローバルブ１５から排出される燃料の量である第２の燃料量(l/h)の和として算出される。

【0046】

流量制御弁１９を通過する燃料の量は、以下の様に決定される。すなわち、流量制御弁１９に供給される電流値は、レール圧を目標値とするためのフィードバック制御の中で、流量制御弁制御部５００により決定される。流量制御弁１９に供給される電流値と、流量制御弁１９を通過する燃料の量との関係は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０の仕様により予め把握することが可能であり、当該関係は、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存されている。よって、必要吐出量算出部５４０は、流量制御弁制御部５００により決定された、流量制御弁１９へ供給する電流値から、流量制御弁１９を通過する燃料の量を把握することができる。

【0047】

オーバーフローバルブ１５から排出される燃料の量(l/h)は以下の様に決定される。すなわち、低圧ポンプ２やオーバーフローバルブ１５等の個体ごとのばらつきを考慮した、オーバーフローバルブ１５から排出される燃料の量の最大値が、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存されている。これは蓄圧式燃料噴射制御装置１０の開発段階において予め試験等により把握されたものである。必要吐出量算出部５４０は、当該最大値を電子制御ユニット５０から読み出す。

【0048】

判定部５５０は、実吐出量算出部５３０において算出された、低圧ポンプ２の実吐出量と、必要吐出量算出部５４０において算出された、低圧ポンプ２の必要吐出量とを比較し、実吐出量が必要吐出量を下回った時に、低圧ポンプ２が異常であると判定する。

【0049】

処理部５６０は、判定部５５０において、低圧ポンプ２が異常であると判定された場合に、トルク制限等の処理を行う（詳細は後述）。

【0050】

図４は、本発明の実施の形態における低圧ポンプ２の異常検出処理を機能的に表した機能ブロック図である。図４に示される処理は、所定の周期毎に繰り返される。

【0051】

吐出量算出部５１０は、低圧ポンプ２に印加される電圧値と、燃料温度とを入力値として、低圧ポンプ２の吐出量を算出する。当該吐出量は、燃料フィルタ３の劣化による影響を含んでいない。

【0052】

吐出量低下分算出部５２０は、燃料フィルタ３が新品となってからの、内燃機関の運転時間あるいは自動車の走行距離と、燃料温度を入力として、吐出量低下分を算出する。

【0053】

実吐出量算出部５３０は、吐出量算出部５１０により算出された低圧ポンプ２の吐出量と、吐出量低下分算出部５２０により算出された吐出量低下分との差から、低圧ポンプ２の実吐出量を算出する。尚、図４において、実吐出量算出部５３０として、加算の記号が用いられているが、吐出量低下分は負の数として処理されるため、実際には減算処理となる。

【0054】

必要吐出量算出部５４０は、レール圧のフィードバック制御の結果算出された、流量制御弁１９を通過する燃料の量と、オーバーフローバルブ１５から排出される燃料の量の最大値とを加算することにより、低圧ポンプ２の必要吐出量を算出する。

【0055】

判定部５５０は、実吐出量算出部５３０において算出された、低圧ポンプ２の実吐出量と、必要吐出量算出部５４０において算出された、低圧ポンプ２の必要吐出量とを比較し、実吐出量が必要吐出量を下回った時に、低圧ポンプ２が異常であると判定する。

【0056】

図５は、判定部５５０において低圧ポンプ２の異常判定が行われた後に、処理部５６０において行われる処理を示すサブルーチンフローチャートである。本サブルーチンフローチャートは、図４に示される低圧ポンプ２の異常検出処理と共に、所定の周期毎に繰り返される。

【0057】

処理が開始されると、まずステップＳ１０２において、判定部５５０において低圧ポンプ２が異常と判定されたか否かが判定される。ステップＳ１０２においてＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１０４へ進む一方、ステップＳ１０２においてＮＯと判定された場合、処理部５６０における処理は必要ないとされ、図示されないメインルーチンへ一旦戻る。

【0058】

尚、判定部５５０において低圧ポンプ２が異常と判定された後、直ちにステップＳ１０４へ進むのではなく、低圧ポンプ２が異常と判定された後、電子制御ユニット５０の内部に備えられたタイマをスタートさせ、低圧ポンプ２が異常と判定される状態が所定時間継続した時にステップＳ１０４へ進む様にしてもよい。その際の所定時間は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０の開発段階において予め設定し、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存しておくことが可能である。

【0059】

ステップＳ１０４においては、後述する第２制限処理が実行中であるか否かが判定される。ステップＳ１０４においてＮＯと判定された場合、ステップＳ１０６へ進む一方、ステップＳ１０４においてＹＥＳと判定された場合、その後の処理は行われず、図示されないメインルーチンへ一旦戻る。

【0060】

ステップＳ１０６においては、第１制限処理が実行される。第１制限処理においては、処理部５６０が、内燃機関の発生トルクを第１所定値以下に制限する。各運転条件における、燃料噴射量と発生トルクの関係は予め把握されているため、実際には、処理部５６０は、燃料噴射量を制限することにより、トルクの制限を行う。

【0061】

続くステップＳ１０８においては、第１制限処理が実行されてから、予め定められた所定時間が経過したか否かが判定される。ステップＳ１０８においてＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１１０へ進む一方、ステップＳ１０８においてＮＯと判定された場合、所定の時間が経過するまで第１制限処理を継続する。尚、本ステップにおける所定時間は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０の開発段階において予め設定され、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存されているものである。

【0062】

ステップＳ１１０においては、実吐出量算出部５３０において算出された実吐出量が、必要吐出量算出部５４０において算出された、第１制限処理における必要吐出量に所定のしきい値を加算した量を上回るか否かが判定される。本ステップにおける所定のしきい値は、蓄圧式燃料噴射制御装置１０の開発段階において予め設定され、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存されているものである。ステップＳ１１０においてＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１１２へ進む一方、ステップＳ１１０においてＮＯと判定された場合、ステップ１１４へ進む。

【0063】

ステップＳ１１０における処理は、低圧ポンプ２の異常判定が一時的なものであるか否かを判定している。低圧ポンプ２の異常判定が一時的なものである場合とは、例えば、ノイズ等の影響により、センサの出力値が一時的に異常値となった場合や、何等かの理由により低圧ポンプ２への電力供給が一時的に変化する等、様々な要因が考えられる。

【0064】

また、ステップＳ１１０においてＹＥＳと判定されるための条件が、実吐出量が必要吐出量を上回ることだけでなく、両者の差がしきい値を超えることが加えられているのは、以下の理由によるものである。第１制限処理においては、燃料噴射量が制限されているため、必要吐出量も少なく算出される。従って、実吐出量が必要吐出量を上回る状態になりやすく、この条件のみでは、低圧ポンプ２の異常判定が一時的であるか否かを判定するには不十分だからである。

【0065】

ステップＳ１１２においては、第１制限処理を停止し、内燃機関の運転を通常運転に戻す処理が行われる。これは、Ｓ１１０において、低圧ポンプ２の異常判定が一時的なものであったと判定されたためである。

【0066】

ステップＳ１１４においては、第２制限処理が開始される。第２制限処理においては、処理部５６０が、第１制限処理よりもさらに燃料噴射量を低下させ、内燃機関の発生トルクを、第１制限処理における第１所定値よりもさらに小さな第２所定値以下に制限する。さらに、処理部５６０は、エラーランプ等により、ドライバーに対し異常を知らせる処理を行う。これは、ステップＳ１１０においてＮＯと判定されたことにより、低圧ポンプ２の異常判定が一時的なものではないことが確定したために行われる処理である。

【0067】

以上、説明した様に、本発明によれば、新たな装置を追加することなく、低圧ポンプ２の異常判定が実行可能となる。また、低圧ポンプ２の異常判定が一時的なものであるか否かの確認も行い、一時的なものではないと確認された後に異常確定とし、異常に対応した処理を実行することが可能となる。

【符号の説明】

【0068】

１：燃料タンク、２：低圧ポンプ、３：燃料フィルタ、７：高圧ポンプ、８：コモンレール、９：燃料噴射弁、１５：オーバーフローバルブ、１９、流量制御弁、５０：電子制御ユニット、５００：流量制御弁制御部、５１０：吐出量算出部、５３０：実吐出量算出部、５４０：必要吐出量算出部、５５０：判定部、５６０：処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】