燃圧センサ異常診断装置
【課題】燃圧センサのオフセット異常についても診断できるようにする。
【解決手段】各気筒の燃料噴射弁に、燃料圧力を検出する燃圧センサを備え、噴孔からの燃料噴射に伴い生じる燃圧センサの検出値の変化に基づき燃料の噴射状態を算出し、その算出結果に基づき燃料噴射弁の作動を制御する制御手段と、を備えた燃料噴射システムに適用されることを前提とする。そして、複数の燃圧センサの中から、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択する。例えば、ペアＡでは第１および第３センサ２０(#1)(#3)を選択し、ペアＢでは第３および第４センサ２０(#3)(#4)を選択し、ペアＣでは第４および第２センサ２０(#4)(#2)を選択し、ペアＤでは第２および第１センサ２０(#2)(#1)を選択する。そして、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較することで、２つの燃圧センサについての異常有無を判定する。
【解決手段】各気筒の燃料噴射弁に、燃料圧力を検出する燃圧センサを備え、噴孔からの燃料噴射に伴い生じる燃圧センサの検出値の変化に基づき燃料の噴射状態を算出し、その算出結果に基づき燃料噴射弁の作動を制御する制御手段と、を備えた燃料噴射システムに適用されることを前提とする。そして、複数の燃圧センサの中から、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択する。例えば、ペアＡでは第１および第３センサ２０(#1)(#3)を選択し、ペアＢでは第３および第４センサ２０(#3)(#4)を選択し、ペアＣでは第４および第２センサ２０(#4)(#2)を選択し、ペアＤでは第２および第１センサ２０(#2)(#1)を選択する。そして、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較することで、２つの燃圧センサについての異常有無を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の圧力を検出する燃圧センサについての異常有無を診断する燃圧センサ異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の各気筒に備えられた燃料噴射弁へ、コモンレール（蓄圧容器）から高圧燃料を分配する燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁へ供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサが特許文献１には記載されている。なお、特許文献１に記載の燃圧センサはコモンレールに取り付けられており、燃圧センサの検出値が目標値となるよう、コモンレール内の圧力（レール圧）を制御している。そして、このような燃圧センサに異常が生じているかについて、以下の手法により診断している。
【０００３】
すなわち、燃料噴射弁から燃料を噴射すると、その噴射に伴いレール圧は低下する。したがって、燃料噴射に伴い生じた燃圧センサ検出値の低下量が、想定される低下量（規範低下量）に対して大きくずれている場合に、燃圧センサに異常が生じていると診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７７７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、燃圧センサは、燃料の圧力に応じたレベルの出力信号を検出値として出力する（図４中の実線Ｌ１参照）。しかしながら、燃圧センサが経年劣化した場合等、出力信号がオフセットしてずれる異常状態に陥る場合がある（図４中の実線Ｌ３参照）。この場合、出力信号の傾きは正常であるため、燃圧センサ検出値の低下量が規範低下量に対して大きくずれることはない。よって、このようなオフセット異常が生じた場合には、上記従来の診断手法では正常と誤診断してしまい、燃圧センサの異常を検出できない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃圧センサのオフセット異常についても診断できるようにした、燃圧センサ異常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】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明では、内燃機関の各気筒に備えられた燃料噴射弁と、高圧燃料を蓄圧して各々の前記燃料噴射弁へ分配する蓄圧容器と、前記蓄圧容器から各々の前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料流通経路の複数個所に設けられ、燃料圧力を検出する燃圧センサと、前記噴孔からの燃料噴射に伴い生じる前記燃圧センサの検出値の変化に基づき燃料の噴射状態を算出し、その算出結果に基づき前記燃料噴射弁の作動を制御する制御手段と、を備えた燃料噴射システムに適用されることを前提とする。
【０００９】
そして、複数の前記燃圧センサの中から、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択し、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較することで、前記２つの燃圧センサについての異常有無を判定する異常判定手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように、燃圧センサの検出値の変化に基づき燃料の噴射状態を算出する燃料噴射システムでは、気筒毎の噴射状態を燃圧センサの検出値に基づき算出すべく、気筒毎に燃圧センサを設けることが望ましい。そして、このように燃圧センサを複数設けた燃料噴射システムでは、互いの燃圧センサの検出値を比較すれば、いずれか一方の燃圧センサにオフセット異常が生じていた場合には互いの検出値が大きく乖離することになるので、燃圧センサに異常が生じている旨を検出できる。但し、噴射に伴い検出値が変動している場合には、比較対象とすることができず、その燃圧センサについてはオフセット異常を検出できない。
【００１１】
この点を鑑みた上記発明では、複数の燃圧センサの中から、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択し、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較するので、燃圧センサのオフセット異常有無についての診断が可能になる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記燃圧センサは各々の前記燃料噴射弁に対して設けられ、各々の前記燃圧センサは、該当する燃料噴射弁の噴射状態算出に用いる燃圧変化を検出しており、複数の前記燃料噴射弁から燃料を順次噴射させるにあたり、今回噴射を予定している燃料噴射弁を今回噴射弁、次回噴射を予定している燃料噴射弁を次回噴射弁と呼ぶ場合において、前記異常判定手段は、複数の前記燃圧センサのうち、前記今回噴射弁に対して設けられた燃圧センサおよび前記次回噴射弁に対して設けられた燃圧センサを、前記異常有無の判定対象として選択することを特徴とする。
【００１３】
ここで、各々の燃料噴射弁に対して燃圧センサが設けられている場合、例えば第１気筒の燃料噴射弁１０＃１（図１参照）に対して設けられた燃圧センサ２０＃１の検出値は、燃料噴射弁１０＃１からの燃料噴射開始に伴い急激に低下する。その後、前記検出値は、燃料噴射弁１０＃１の閉弁作動開始に伴い上昇し、閉弁に伴いその上昇が停止し、その後、上昇と下降を繰り返すよう脈動しながら減衰していく（図２（ｃ）中の符号Ｗｃ参照）。したがって、噴射終了後の経過時間が長いほど、検出値の脈動の振幅は小さくなっている。つまり、第１気筒の例で説明すると、燃料噴射弁１０＃１の噴射開始直前であるほど、前記経過時間が長くなっているので、燃圧センサ２０＃１の検出値の脈動は小さい。
【００１４】
この点を鑑みた上記発明では、今回噴射弁に対して設けられた燃圧センサ（今回センサ）、および次回噴射弁に対して設けられた燃圧センサ（次回センサ）を異常有無の判定対象とする。そして、これらの今回センサおよび次回センサは、前記経過時間が最も長くなっている燃圧センサと２番目に長くなっている燃圧センサである。よって、脈動が最も小さくなっている検出値と２番目に小さくなっている検出値とを比較して異常有無を判定することにより、その判定精度を向上できる。
【００１５】
なお、「今回噴射弁に対して設けられた燃圧センサ」とは、今回噴射弁の噴射状態の算出に用いる燃圧変化の検出に用いる燃圧センサを意味しており、「次回噴射弁に対して設けられた燃圧センサ」とは、次回噴射弁の噴射状態の算出に用いる燃圧変化の検出に用いる燃圧センサを意味する。
【００１６】
請求項３記載の発明では、前記異常判定手段による判定結果のうち、選択した２つの燃圧センサの組み合わせが異なる場合の各々の判定結果に基づき、複数の前記燃圧センサの中から異常が生じている燃圧センサを特定する異常センサ特定手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
ここで、２つの燃圧センサの検出値が大きく乖離していた場合には、２つのうちいずれかが異常であることを判定できるものの、この判定結果だけでは、いずれの燃圧センサが異常であるかを特定するには至らない。これに対し上記発明では、２つの燃圧センサの組み合わせが異なる場合の各々の判定結果に基づき、異常が生じている燃圧センサを特定するので、例えば、異常判定された回数の最も多い燃圧センサを多数決により異常と特定できるようになる。
【００１８】
請求項４記載の発明では、前記異常判定手段により選択された２つの燃圧センサのいずれの検出値が大きい値であるかを表した大小比較情報を取得する大小比較手段を備え、前記異常センサ特定手段は、前記異常判定手段の判定結果および前記大小比較情報に基づき、異常が生じている燃圧センサを特定することを特徴とする。
【００１９】
上記発明によれば、異常判定された回数の情報に加え、検出値の大小比較情報に基づきいずれの燃圧センサが異常であるかを特定するので、その特定が可能なケースを増やすことができる。例えば、上述した多数決を実施した結果、異常判定された最多回数の燃圧センサが複数ある場合であっても、大小比較情報を参照すれば、その複数の最多回数燃圧センサの中から異常の燃圧センサを特定できるケース（図８参照）があり、その分、特定可能なケースを増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる異常診断装置が適用される、燃料噴射システムの概略を示す図。
【図２】噴射指令信号に対応する噴射率および燃圧の変化を示す図。
【図３】第１実施形態において、噴射時燃圧波形Ｗａ、非噴射時燃圧波形Ｗｕ、および噴射波形Ｗｂを示す図。
【図４】燃圧センサの出力特性を示す図。
【図５】第１実施形態において、異常判定に用いる検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４の組み合わせを示す図。
【図６】第１実施形態において、各ペアの異常判定結果に基づく診断内容の具体例を示す図。
【図７】第１実施形態において、図６で例示した診断の処理手順を示すフローチャート。
【図８】第１および第４センサが異常であるケースの診断結果であり、（ａ）は第１実施形態にかかる診断結果、（ｂ）は第２実施形態にかかる診断結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する燃料噴射弁の異常診断装置は、車両用のエンジン（内燃機関）に搭載されたものであり、当該エンジンには、複数の気筒＃１〜＃４について高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させるディーゼルエンジンを想定している。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、上記エンジンの各気筒に搭載された燃料噴射弁１０、各々の燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２０、及び車両に搭載された電子制御装置であるＥＣＵ３０等を示す模式図である。
【００２３】
先ず、燃料噴射弁１０を含むエンジンの燃料噴射システムについて説明する。燃料タンク４０内の燃料は、燃料ポンプ４１によりコモンレール４２（蓄圧容器）に圧送されて蓄圧され、各気筒の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）へ分配供給される。複数の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）は、予め設定された順番で燃料の噴射を順次行う。本実施形態では、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で噴射することを想定している。
【００２４】
なお、燃料ポンプ４１にはプランジャポンプが用いられているため、プランジャの往復動に同期して燃料は圧送される。そして、当該燃料ポンプ４１はエンジン出力を駆動源としてクランク軸により駆動するので、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で噴射される期間中に決められた回数だけ燃料ポンプ４１から燃料を圧送することとなる。
【００２５】
燃料噴射弁１０は、以下に説明するボデー１１、ニードル形状の弁体１２及び電動アクチュエータ１３等を備えて構成されている。ボデー１１は、内部に高圧通路１１ａを形成するとともに、燃料を噴射する噴孔１１ｂを形成する。弁体１２は、ボデー１１内に収容されて噴孔１１ｂを開閉する。
【００２６】
ボデー１１内には弁体１２に背圧を付与する背圧室１１ｃが形成されており、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄは背圧室１１ｃと接続されている。ＥＣＵ３０により駆動制御される電動アクチュエータ１３は、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと背圧室１１ｃとの連通状態を切り換えるように制御弁１４を作動させる。
【００２７】
背圧室１１ｃが低圧通路１１ｄと連通するよう制御弁１４を作動させると、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下して弁体１２はリフトアップ（開弁作動）し、噴孔１１ｂが開弁される。その結果、コモンレール４２から高圧通路１１ａへ供給された高圧燃料は、噴孔１１ｂから燃焼室へ噴射される。一方、背圧室１１ｃが高圧通路１１ａと連通するよう制御弁１４を作動させると、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は上昇して弁体１２はリフトダウン（閉弁作動）し、噴孔１１ｂが閉弁されて燃料噴射が停止される。
【００２８】
燃圧センサ２０は、以下に説明するステム２１（起歪体）及び圧力センサ素子２２等を備えて構成されている。ステム２１はボデー１１に取り付けられており、ステム２１に形成されたダイヤフラム部２１ａが高圧通路１１ａを流通する高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する。圧力センサ素子２２はダイヤフラム部２１ａに取り付けられており、ダイヤフラム部２１ａで生じた弾性変形量に応じて圧力検出信号をＥＣＵ３０へ出力する。
【００２９】
燃圧センサ２０は、全ての燃料噴射弁１０に搭載されている。以下の説明では、第１気筒＃１に搭載されている燃料噴射弁１０を第１噴射弁１０(#1)、第１噴射弁１０(#1)に搭載されている燃圧センサ２０を第１センサ２０(#1)と記載する。同様に、第２〜４気筒＃２〜＃４に搭載されている燃料噴射弁１０および燃圧センサ２０を、第２〜４噴射弁１０(#2)(#3)(#4)、第２〜４センサ２０(#2)(#3)(#4)と記載する。
【００３０】
ＥＣＵ３０は、アクセルペダルの操作量やエンジン負荷、エンジン回転速度ＮＥ等に基づき目標噴射状態（例えば噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を算出する。例えば、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対応する最適噴射状態を噴射状態マップにして記憶させておく。そして、現状のエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき、噴射状態マップを参照して目標噴射状態を算出する。
【００３１】
算出した目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、ｔｑ（図２（ａ）参照）は、後に詳述する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒｍａｘに基づき設定される。そして、これらの噴射率パラメータの学習値は、燃圧センサ２０の検出値の変化（圧力波形）により検出される。
【００３２】
次に、噴射率パラメータを検出して学習する手法について、図２および図３を用いて以下に説明する。なお、以下の説明では、第１噴射弁１０(#1)で燃料噴射した時の第１センサ２０(#1)の検出値に基づく学習についての説明であるが、他の噴射弁で噴射している時についても同様であり、噴射している燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２０の検出値に基づき噴射率パラメータを学習する。
【００３３】
例えば第１噴射弁１０(#1)で燃料噴射した時には、第１センサ２０(#1)の検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形（図２（ｃ）参照）として検出する。そして、検出した燃圧波形に基づき単位時間当たりの燃料噴射量の変化を表した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を演算して噴射状態を検出する。そして、検出した噴射率波形（噴射状態）を特定する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒｍａｘを学習して、第１噴射弁１０(#1)の噴射制御に用いる。
【００３４】
図２（ｃ）の燃圧波形に示される第１センサ２０(#1)の検出値は、噴射開始に伴い変曲点Ｐ１から降下を開始し、最大噴射率に達したことに伴い変曲点Ｐ２にて降下が終了する。その後、弁体１２のリフトダウンを開始したことに伴い変曲点Ｐ３で上昇を開始し、弁体１２が閉弁して噴射終了したことに伴い変曲点Ｐ４で上昇が終了する。その後、上昇と下降を繰り返すよう脈動しながら減衰していく（一点鎖線Ｗｃ参照）。
【００３５】
この燃圧波形は、図２（ｂ）に示す噴射率波形と相関がある。具体的には、変曲点Ｐ１の出現時期と噴射開始時期Ｒ１とは相関があり、変曲点Ｐ３の出現時期と噴射終了時期Ｒ４とは相関があり、変曲点Ｐ１からＰ２までの圧力降下量ΔＰと最大噴射率（噴射率パラメータＲｍａｘ）とは相関がある。
【００３６】
図２（ａ）は、第１噴射弁１０(#1)に出力した噴射指令信号を示しており、先述した噴射率パラメータｔｄは、噴射開始指令時期ｔ１に対する噴射開始時期Ｒ１の遅れ時間（噴射開始遅れ時間ｔｄ）である。噴射率パラメータｔｅは、噴射終了指令時期ｔ２に対する噴射終了時期Ｒ４の遅れ時間（噴射終了遅れ時間ｔｅ）である。
【００３７】
したがって、先述した各種相関を表す相関係数を予め試験して取得しておき、これらの相関係数を用いて、第１センサ２０(#1)の燃圧波形から検出された変曲点Ｐ１，Ｐ３の出現時期および圧力降下量ΔＰに基づき、噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒｍａｘを算出する。また、これらの噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒｍａｘに基づけば噴射率波形を推定することができ、推定した噴射率波形の面積（図２（ｂ）中の網点ハッチ参照）に基づき噴射量を算出することもできる。
【００３８】
以上により、燃圧センサ２０の検出値を用いれば、噴射指令信号に対する実際の噴射状態（つまり噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒｍａｘおよび噴射量）を算出して学習することができ、その学習値に基づき目標噴射状態に対応する噴射指令信号を設定する。つまり、ＥＣＵ３０（制御手段）は、実際の噴射状態に基づき噴射指令信号をフィードバック制御するので、噴孔１１ｂの詰まりや磨耗等、各種経年劣化が進行しても、実噴射状態が目標噴射状態に一致するよう燃料噴射状態を高精度で制御できる。特に、実噴射量が目標噴射量となるように、噴射率パラメータに基づき噴射指令期間ｔｑを設定するようフィードバック制御することで、実噴射量が目標噴射量となるように補償している。
【００３９】
以下の説明では、燃料噴射弁１０から燃料を噴射させている気筒を噴射気筒（表気筒）、この噴射気筒が燃料を噴射している時に燃料噴射させていない気筒を非噴射気筒（裏気筒）とし、かつ、噴射気筒に対応する燃圧センサ２０を噴射時センサ、非噴射気筒に対応する燃圧センサ２０を非噴射時センサと呼ぶ。
【００４０】
噴射時センサにより検出された燃圧波形である噴射時燃圧波形Ｗａ（図３（ａ）参照）は、噴射による影響のみを表しているわけではなく、以下に例示する噴射以外の影響で生じた波形成分をも含んでいる。すなわち、燃料ポンプ４１がプランジャポンプの如く間欠的に燃料を圧送するものである場合には、燃料噴射中にポンプ圧送が行われると、そのポンプ圧送期間中における噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が高くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａ（図３（ａ）参照）には、噴射による燃圧変化を表した燃圧波形である噴射波形Ｗｂ（図３（ｃ）参照）と、ポンプ圧送による燃圧上昇を表した燃圧波形（図３（ｂ）中の実線Ｗｕ参照）とが含まれていると言える。
【００４１】
また、このようなポンプ圧送が燃料噴射中に行われなかった場合であっても、燃料を噴射した直後は、その噴射分だけ噴射システム内全体の燃圧が低下する。そのため、噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が低くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａには、噴射による燃圧変化を表した噴射波形Ｗｂの成分と、噴射システム内全体の燃圧低下を表した燃圧波形（図３（ｂ）中の点線Ｗｕ’参照）の成分とが含まれていると言える。
【００４２】
そこで本実施形態では、非噴射気筒センサにより検出される非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）はコモンレール内の燃圧（噴射システム内全体の燃圧）の変化を表していることに着目し、噴射気筒センサにより検出された噴射時燃圧波形Ｗａから、非噴射気筒センサによる非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）を差し引いて噴射波形Ｗｂを演算している。なお、図２（ｃ）に示す燃圧波形は噴射波形Ｗｂである。
【００４３】
また、多段噴射を実施する場合には、前段噴射にかかる燃圧波形の脈動Ｗｃ（図２（ｃ）参照）が燃圧波形Ｗａに重畳する。特に、前段噴射とのインターバルが短い場合には、燃圧波形Ｗａは脈動Ｗｃの影響を大きく受ける。そこで、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）に加えて脈動Ｗｃを燃圧波形Ｗａから差し引く処理を実施して、噴射波形Ｗｂを算出することが望ましい。
【００４４】
図４は、燃圧センサ２０の出力電圧（検出値）と実際の燃圧との関係を示す特性図であり、実燃圧に比例して出力電圧は高くなる。図中の実線Ｌ１は、燃圧センサ２０が正常である時の特性を示すものであるが、燃圧センサ２０に断線または短絡の異常が生じると、燃圧にかかわらず出力電圧は閾値ＴＨ１未満または閾値ＴＨ２以上の値に固定される。そこでＥＣＵ３０は、燃料ポンプ４１の作動時において、出力電圧が閾値ＴＨ１〜ＴＨ２の範囲内であるか否かに基づき、断線または短絡の異常有無を診断している。
【００４５】
また、燃圧センサ２０の経年劣化が進行してくると、出力電圧特性の傾きが正常時と異なる傾きになる（点線Ｌ２参照）といった特性異常や、出力電圧が正常時と比べて一定量だけずれる（一点鎖線Ｌ３参照）といった特性異常（オフセット異常）が生じる。このような特性異常の有無については、複数の燃圧センサ２０の中から、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択し、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較することで診断する。
【００４６】
図５中の一点鎖線は、選択した２つの燃圧センサの組み合わせ（ペアＡ〜Ｄ）を示しており、例えばペアＡは、第１センサ２０(#1)の検出値Ｐ＃１と第３センサ２０(#3)の検出値Ｐ＃３との組み合わせを示す。同様にして、ペアＢは検出値Ｐ＃３，Ｐ＃４の組み合わせ、ペアＣは検出値Ｐ＃４，Ｐ＃２の組み合わせ、ペアＤは検出値Ｐ＃２，Ｐ＃１の組み合わせを示す。
【００４７】
これらの組み合わせは、今回噴射を予定している燃料噴射弁１０（今回噴射弁）に備えられた燃圧センサ２０（今回センサ）、および次回噴射を予定している燃料噴射弁１０（次回噴射弁）に備えられた燃圧センサ２０（次回センサ）であり、これらの燃圧センサを異常有無の判定対象として選択する。
【００４８】
また、今回センサによる検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４の検出タイミングは、今回噴射弁の燃圧波形に変曲点Ｐ１が現れる直前が望ましい。例えば、噴射開始指令時期ｔ１のタイミング、或いはその時期ｔ１の所定時間前のタイミングでの検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４を異常有無の判定に用いる。また、次回センサによる検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４の検出タイミングは、今回センサの検出タイミングと同じタイミングであることが望ましい。
【００４９】
そして、このように選択された２つの燃圧センサ２０のいずれかに特性異常が生じていれば、互いの検出値が大きく乖離することになるので、燃圧センサ２０に異常が生じている旨を検出できる。そこで、今回センサの検出値と次回センサの検出値との圧力差が、予め設定しておいた閾値Ｐｔｈ以上となっているか否かに応じて、特性異常の有無を判定する。そして、各々のペアＡ〜Ｄに対して為された判定結果において最も多く異常判定された燃圧センサを、異常であると特定する。
【００５０】
図６は、この特定の仕方について説明した具体例であり、各ペアＡ〜Ｄの検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４を示す。なお、上述した圧力差が閾値Ｐｔｈ以上になっている場合には、該当するペアの両燃圧センサを異常（×印参照）と仮判定する。また、各燃圧センサ２０(#1)〜２０(#4)について、異常仮判定された数をカウントする。
【００５１】
図６（ａ）は、全ての燃圧センサ２０(#1)〜２０(#4)が正常である場合の具体例である。この場合には、全てのペアＡ〜Ｄにおいて圧力差が閾値Ｐｔｈ未満であると判定されるので、全ての燃圧センサ２０(#1)〜(#4)が正常であると診断される。
【００５２】
図６（ｂ）は、燃圧センサ２０(#1)が異常である場合の具体例である。この場合には、ペアＡおよびペアＤにおいて圧力差が閾値Ｐｔｈ以上であると異常判定されることになる。そして、ペアＡにかかる燃圧センサ２０(#1)，２０(#3)について異常と仮判定されるとともに、ペアＤにかかる燃圧センサ２０(#2)，２０(#1)について異常と仮判定される。その結果、異常と仮判定された回数は燃圧センサ２０(#1)が最多となるので、燃圧センサ２０(#1)が異常であると特定される。
【００５３】
図６（ｃ）は、燃圧センサ２０(#1)，２０(#2)が異常である場合の具体例である。この場合には、ペアＡおよびペアＣにおいて異常判定されることになる。その結果、異常と仮判定された回数は全ての燃圧センサ２０(#1)〜２０(#4)で同一（１回）となるので、いずれの燃圧センサ２０が異常であるかについては特定できず、いずれかの燃圧センサ２０が異常であると診断される。
【００５４】
図６（ｄ）は、燃圧センサ２０(#1)，２０(#3)が異常である場合の具体例である。この場合には、ペアＡ、Ｂ，Ｄにおいて異常判定されることになる。その結果、異常と仮判定された回数は燃圧センサ２０(#1)，２０(#3)が２回、燃圧センサ２０(#4)，２０(#2)が１回となるので、多数決により燃圧センサ２０(#1)，２０(#3)が異常であると特定される。
【００５５】
図７は、ＥＣＵ３０が上述した診断を実施するにあたり、その処理手順を示すフローチャートである。
【００５６】
先ず、図７に示すステップＳ１０（異常判定手段）において、先述した全てのペアＡ〜Ｄについて検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４を比較し、閾値Ｐｔｈを用いた異常判定を実施する。続くステップＳ２０（異常センサ特定手段）では、異常判定された回数が最も多い燃圧センサがいずれであるかを判定（多数決）する。
【００５７】
異常判定最多の燃圧センサが複数存在しておらず（Ｓ３０：ＮＯ）、かつ、異常判定された燃圧センサが存在していない場合（Ｓ４０：ＮＯ）には、ステップＳ５０において、全ての燃圧センサ２０(#1)〜(#4)が正常であると診断する。異常判定最多の燃圧センサが複数存在しておらず（Ｓ３０：ＮＯ）、かつ、異常判定された燃圧センサが存在する場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ６０において、該当する１つの燃圧センサ（異常判定最多の燃圧センサ）について異常であると診断する。
【００５８】
異常判定最多の燃圧センサが複数存在しており（Ｓ３０：ＹＥＳ）、かつ、全ての燃圧センサの中から異常センサを特定できる場合、つまり異常判定回数が全ての燃圧センサで同一でない場合（Ｓ７０：ＹＥＳ）には、ステップＳ８０において、該当する複数の燃圧センサ（異常判定最多の燃圧センサ）について異常であると診断する。
【００５９】
異常判定最多の燃圧センサが複数存在しており（Ｓ３０：ＹＥＳ）、かつ、全ての燃圧センサの中から異常センサを特定できない場合、つまり異常判定回数が全ての燃圧センサで同一である場合（Ｓ７０：ＮＯ）には、ステップＳ９０において、以下に説明する大気圧比較異常診断を実施する。
【００６０】
すなわち、エンジン停止から所定時間以上経過して、燃圧が大気圧と同じになっているとみなすことができる状況の時に、全ての燃圧センサ２０(#1)〜(#4)の各々について検出値を取得する。そして、各々の検出値について大気圧に対するずれ量を算出し、そのずれ量が所定量以上であれば異常であると診断する。これによれば、燃圧センサ２０(#1)〜(#4)の各々について異常有無を診断できる。但し、この大気圧比較異常診断はエンジン停止時にしか実施できない。
【００６１】
これに対し、ステップＳ５０，Ｓ６０，Ｓ８０の診断によれば、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択し、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較することで異常有無を判定するので、エンジン運転中であっても異常診断を実施できる。また、２つの検出値を比較して異常を診断するので、出力電圧特性の傾きが異常である場合に限らず、オフセット異常である場合にも異常を検出できる。
【００６２】
さらに、選択した２つの燃圧センサの組み合わせ（ペアＡ〜Ｄ）が異なる場合の各々の判定結果を参照することで、多数決により異常センサを特定することができる。
【００６３】
しかも、本実施形態では、今回噴射を予定している燃料噴射弁１０に備えられた燃圧センサ２０（今回センサ）、および次回噴射を予定している燃料噴射弁１０に備えられた燃圧センサ２０（次回センサ）を、異常有無の判定対象として選択している。そのため、脈動Ｗｃの影響が少なくなっている状態の検出値を用いて異常判定を実施するので、その判定精度を向上できる。
【００６４】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、異常判定された回数の情報（異常判定回数情報）に基づく多数決の結果により、異常センサがいずれであるかの特定を図っている。これに対し本実施形態では、図７のステップＳ１０において、各ペアＡ〜Ｄについて異常判定を実施するにあたり、ＥＣＵ３０（大小比較手段）は、２つの燃圧センサのいずれの検出値が大きいかの情報（大小比較情報）を取得する。そして、異常判定回数情報および大小比較情報に基づき、異常が生じている燃圧センサを特定する。
【００６５】
図８は、第１センサ２０(#1)の検出値が異常に高くなっているＨｉｇｈ異常が発生しており、かつ、第４センサ２０(#4)の検出値が異常に低くなっているＬｏｗ異常が発生しているケースにおける診断結果を示すものであり、（ａ）は上記第１実施形態にかかる診断結果、（ｂ）は本実施形態にかかる診断結果を示す。
【００６６】
上記ケースでは、大小比較情報を取得しない（ａ）の診断によると、異常判定回数は全てのセンサで同じ回数（２回）になるため、いずれが異常センサであるかを特定できない。これに対し大小比較情報を取得する（ｂ）の診断によると、第１センサ２０(#1)のＨｉｇｈ異常回数および第４センサ２０(#4)のＬｏｗ異常回数が最多回数（２回）になるため、これら第１および第４センサ２０(#1)(#4)が異常センサであると特定できる。
【００６７】
以上により、図８に示すケースのように、異常判定回数情報だけでは異常センサを特定できない場合であっても、異常判定回数情報および大小比較情報に基づき異常診断する本実施形態によれば、異常センサを特定できるようになる。
【００６８】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００６９】
・上記各実施形態では、各気筒に設けられた全ての燃料噴射弁１０に対して燃圧センサ２０が搭載された燃料噴射システムに本発明を適用させているが、任意の燃料噴射弁１０に対して燃圧センサ２０を搭載し、他の燃料噴射弁１０に対しては燃圧センサ２０を搭載しない燃料噴射システムに本発明を適用させてもよい。
【００７０】
例えば、４気筒エンジンの各気筒に設けられた４つの燃料噴射弁１０に対して、２つの燃料噴射弁１０に燃圧センサ２０を搭載したシステムであってもよい。この場合にも、今回噴射を予定している燃料噴射弁１０に備えられた燃圧センサ２０（今回センサ）と、次回噴射を予定している燃料噴射弁１０に備えられた燃圧センサ２０（次回センサ）を、異常有無の判定対象として選択し、脈動Ｗｃの影響が少なくなっている状態の検出値を用いて、図７のステップＳ１０における異常判定を実施することが望ましい。
【００７１】
・上記各実施形態では、今回センサと次回センサのペアを異常有無の判定対象として選択しているが、本発明はこのような選択に限定されるものではなく、今回センサと次々回センサのペアを選択してもよいし、次回センサと次々回センサのペアを選択してもよい。但し、検出値の脈動が所定範囲内になっているセンサを選択することを要する。したがって、噴射中の燃料噴射弁に搭載されたセンサを選択することは禁止し、例えば、変曲点Ｐ４が出現してから所定時間が経過しているセンサを選択することが要求される。
【００７２】
・図１に示す実施形態では、燃圧センサ２０を燃料噴射弁１０に搭載しているが、コモンレール４２の吐出口４２ａから噴孔１１ｂに至るまでの燃料供給経路内に燃圧センサを配置してもよい。よって、例えばコモンレール４２と燃料噴射弁１０とを接続する高圧配管４２ｂに燃圧センサを搭載してもよい。なお、各気筒の燃料供給経路およびコモンレール４２を含めた全て経路が、「蓄圧容器から各気筒の燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料流通経路」に相当する。
【符号の説明】
【００７３】
１０…燃料噴射弁、２０…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ（制御手段、大小比較手段）、４２…コモンレール（蓄圧容器）、Ｓ１０…異常判定手段、Ｓ２０…異常センサ特定手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の圧力を検出する燃圧センサについての異常有無を診断する燃圧センサ異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の各気筒に備えられた燃料噴射弁へ、コモンレール（蓄圧容器）から高圧燃料を分配する燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁へ供給する燃料の圧力を検出する燃圧センサが特許文献１には記載されている。なお、特許文献１に記載の燃圧センサはコモンレールに取り付けられており、燃圧センサの検出値が目標値となるよう、コモンレール内の圧力（レール圧）を制御している。そして、このような燃圧センサに異常が生じているかについて、以下の手法により診断している。
【０００３】
すなわち、燃料噴射弁から燃料を噴射すると、その噴射に伴いレール圧は低下する。したがって、燃料噴射に伴い生じた燃圧センサ検出値の低下量が、想定される低下量（規範低下量）に対して大きくずれている場合に、燃圧センサに異常が生じていると診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７７７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、燃圧センサは、燃料の圧力に応じたレベルの出力信号を検出値として出力する（図４中の実線Ｌ１参照）。しかしながら、燃圧センサが経年劣化した場合等、出力信号がオフセットしてずれる異常状態に陥る場合がある（図４中の実線Ｌ３参照）。この場合、出力信号の傾きは正常であるため、燃圧センサ検出値の低下量が規範低下量に対して大きくずれることはない。よって、このようなオフセット異常が生じた場合には、上記従来の診断手法では正常と誤診断してしまい、燃圧センサの異常を検出できない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃圧センサのオフセット異常についても診断できるようにした、燃圧センサ異常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】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明では、内燃機関の各気筒に備えられた燃料噴射弁と、高圧燃料を蓄圧して各々の前記燃料噴射弁へ分配する蓄圧容器と、前記蓄圧容器から各々の前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料流通経路の複数個所に設けられ、燃料圧力を検出する燃圧センサと、前記噴孔からの燃料噴射に伴い生じる前記燃圧センサの検出値の変化に基づき燃料の噴射状態を算出し、その算出結果に基づき前記燃料噴射弁の作動を制御する制御手段と、を備えた燃料噴射システムに適用されることを前提とする。
【０００９】
そして、複数の前記燃圧センサの中から、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択し、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較することで、前記２つの燃圧センサについての異常有無を判定する異常判定手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように、燃圧センサの検出値の変化に基づき燃料の噴射状態を算出する燃料噴射システムでは、気筒毎の噴射状態を燃圧センサの検出値に基づき算出すべく、気筒毎に燃圧センサを設けることが望ましい。そして、このように燃圧センサを複数設けた燃料噴射システムでは、互いの燃圧センサの検出値を比較すれば、いずれか一方の燃圧センサにオフセット異常が生じていた場合には互いの検出値が大きく乖離することになるので、燃圧センサに異常が生じている旨を検出できる。但し、噴射に伴い検出値が変動している場合には、比較対象とすることができず、その燃圧センサについてはオフセット異常を検出できない。
【００１１】
この点を鑑みた上記発明では、複数の燃圧センサの中から、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択し、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較するので、燃圧センサのオフセット異常有無についての診断が可能になる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記燃圧センサは各々の前記燃料噴射弁に対して設けられ、各々の前記燃圧センサは、該当する燃料噴射弁の噴射状態算出に用いる燃圧変化を検出しており、複数の前記燃料噴射弁から燃料を順次噴射させるにあたり、今回噴射を予定している燃料噴射弁を今回噴射弁、次回噴射を予定している燃料噴射弁を次回噴射弁と呼ぶ場合において、前記異常判定手段は、複数の前記燃圧センサのうち、前記今回噴射弁に対して設けられた燃圧センサおよび前記次回噴射弁に対して設けられた燃圧センサを、前記異常有無の判定対象として選択することを特徴とする。
【００１３】
ここで、各々の燃料噴射弁に対して燃圧センサが設けられている場合、例えば第１気筒の燃料噴射弁１０＃１（図１参照）に対して設けられた燃圧センサ２０＃１の検出値は、燃料噴射弁１０＃１からの燃料噴射開始に伴い急激に低下する。その後、前記検出値は、燃料噴射弁１０＃１の閉弁作動開始に伴い上昇し、閉弁に伴いその上昇が停止し、その後、上昇と下降を繰り返すよう脈動しながら減衰していく（図２（ｃ）中の符号Ｗｃ参照）。したがって、噴射終了後の経過時間が長いほど、検出値の脈動の振幅は小さくなっている。つまり、第１気筒の例で説明すると、燃料噴射弁１０＃１の噴射開始直前であるほど、前記経過時間が長くなっているので、燃圧センサ２０＃１の検出値の脈動は小さい。
【００１４】
この点を鑑みた上記発明では、今回噴射弁に対して設けられた燃圧センサ（今回センサ）、および次回噴射弁に対して設けられた燃圧センサ（次回センサ）を異常有無の判定対象とする。そして、これらの今回センサおよび次回センサは、前記経過時間が最も長くなっている燃圧センサと２番目に長くなっている燃圧センサである。よって、脈動が最も小さくなっている検出値と２番目に小さくなっている検出値とを比較して異常有無を判定することにより、その判定精度を向上できる。
【００１５】
なお、「今回噴射弁に対して設けられた燃圧センサ」とは、今回噴射弁の噴射状態の算出に用いる燃圧変化の検出に用いる燃圧センサを意味しており、「次回噴射弁に対して設けられた燃圧センサ」とは、次回噴射弁の噴射状態の算出に用いる燃圧変化の検出に用いる燃圧センサを意味する。
【００１６】
請求項３記載の発明では、前記異常判定手段による判定結果のうち、選択した２つの燃圧センサの組み合わせが異なる場合の各々の判定結果に基づき、複数の前記燃圧センサの中から異常が生じている燃圧センサを特定する異常センサ特定手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
ここで、２つの燃圧センサの検出値が大きく乖離していた場合には、２つのうちいずれかが異常であることを判定できるものの、この判定結果だけでは、いずれの燃圧センサが異常であるかを特定するには至らない。これに対し上記発明では、２つの燃圧センサの組み合わせが異なる場合の各々の判定結果に基づき、異常が生じている燃圧センサを特定するので、例えば、異常判定された回数の最も多い燃圧センサを多数決により異常と特定できるようになる。
【００１８】
請求項４記載の発明では、前記異常判定手段により選択された２つの燃圧センサのいずれの検出値が大きい値であるかを表した大小比較情報を取得する大小比較手段を備え、前記異常センサ特定手段は、前記異常判定手段の判定結果および前記大小比較情報に基づき、異常が生じている燃圧センサを特定することを特徴とする。
【００１９】
上記発明によれば、異常判定された回数の情報に加え、検出値の大小比較情報に基づきいずれの燃圧センサが異常であるかを特定するので、その特定が可能なケースを増やすことができる。例えば、上述した多数決を実施した結果、異常判定された最多回数の燃圧センサが複数ある場合であっても、大小比較情報を参照すれば、その複数の最多回数燃圧センサの中から異常の燃圧センサを特定できるケース（図８参照）があり、その分、特定可能なケースを増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる異常診断装置が適用される、燃料噴射システムの概略を示す図。
【図２】噴射指令信号に対応する噴射率および燃圧の変化を示す図。
【図３】第１実施形態において、噴射時燃圧波形Ｗａ、非噴射時燃圧波形Ｗｕ、および噴射波形Ｗｂを示す図。
【図４】燃圧センサの出力特性を示す図。
【図５】第１実施形態において、異常判定に用いる検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４の組み合わせを示す図。
【図６】第１実施形態において、各ペアの異常判定結果に基づく診断内容の具体例を示す図。
【図７】第１実施形態において、図６で例示した診断の処理手順を示すフローチャート。
【図８】第１および第４センサが異常であるケースの診断結果であり、（ａ）は第１実施形態にかかる診断結果、（ｂ）は第２実施形態にかかる診断結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する燃料噴射弁の異常診断装置は、車両用のエンジン（内燃機関）に搭載されたものであり、当該エンジンには、複数の気筒＃１〜＃４について高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させるディーゼルエンジンを想定している。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、上記エンジンの各気筒に搭載された燃料噴射弁１０、各々の燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２０、及び車両に搭載された電子制御装置であるＥＣＵ３０等を示す模式図である。
【００２３】
先ず、燃料噴射弁１０を含むエンジンの燃料噴射システムについて説明する。燃料タンク４０内の燃料は、燃料ポンプ４１によりコモンレール４２（蓄圧容器）に圧送されて蓄圧され、各気筒の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）へ分配供給される。複数の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）は、予め設定された順番で燃料の噴射を順次行う。本実施形態では、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で噴射することを想定している。
【００２４】
なお、燃料ポンプ４１にはプランジャポンプが用いられているため、プランジャの往復動に同期して燃料は圧送される。そして、当該燃料ポンプ４１はエンジン出力を駆動源としてクランク軸により駆動するので、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で噴射される期間中に決められた回数だけ燃料ポンプ４１から燃料を圧送することとなる。
【００２５】
燃料噴射弁１０は、以下に説明するボデー１１、ニードル形状の弁体１２及び電動アクチュエータ１３等を備えて構成されている。ボデー１１は、内部に高圧通路１１ａを形成するとともに、燃料を噴射する噴孔１１ｂを形成する。弁体１２は、ボデー１１内に収容されて噴孔１１ｂを開閉する。
【００２６】
ボデー１１内には弁体１２に背圧を付与する背圧室１１ｃが形成されており、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄは背圧室１１ｃと接続されている。ＥＣＵ３０により駆動制御される電動アクチュエータ１３は、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと背圧室１１ｃとの連通状態を切り換えるように制御弁１４を作動させる。
【００２７】
背圧室１１ｃが低圧通路１１ｄと連通するよう制御弁１４を作動させると、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下して弁体１２はリフトアップ（開弁作動）し、噴孔１１ｂが開弁される。その結果、コモンレール４２から高圧通路１１ａへ供給された高圧燃料は、噴孔１１ｂから燃焼室へ噴射される。一方、背圧室１１ｃが高圧通路１１ａと連通するよう制御弁１４を作動させると、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は上昇して弁体１２はリフトダウン（閉弁作動）し、噴孔１１ｂが閉弁されて燃料噴射が停止される。
【００２８】
燃圧センサ２０は、以下に説明するステム２１（起歪体）及び圧力センサ素子２２等を備えて構成されている。ステム２１はボデー１１に取り付けられており、ステム２１に形成されたダイヤフラム部２１ａが高圧通路１１ａを流通する高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する。圧力センサ素子２２はダイヤフラム部２１ａに取り付けられており、ダイヤフラム部２１ａで生じた弾性変形量に応じて圧力検出信号をＥＣＵ３０へ出力する。
【００２９】
燃圧センサ２０は、全ての燃料噴射弁１０に搭載されている。以下の説明では、第１気筒＃１に搭載されている燃料噴射弁１０を第１噴射弁１０(#1)、第１噴射弁１０(#1)に搭載されている燃圧センサ２０を第１センサ２０(#1)と記載する。同様に、第２〜４気筒＃２〜＃４に搭載されている燃料噴射弁１０および燃圧センサ２０を、第２〜４噴射弁１０(#2)(#3)(#4)、第２〜４センサ２０(#2)(#3)(#4)と記載する。
【００３０】
ＥＣＵ３０は、アクセルペダルの操作量やエンジン負荷、エンジン回転速度ＮＥ等に基づき目標噴射状態（例えば噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を算出する。例えば、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対応する最適噴射状態を噴射状態マップにして記憶させておく。そして、現状のエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき、噴射状態マップを参照して目標噴射状態を算出する。
【００３１】
算出した目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、ｔｑ（図２（ａ）参照）は、後に詳述する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒｍａｘに基づき設定される。そして、これらの噴射率パラメータの学習値は、燃圧センサ２０の検出値の変化（圧力波形）により検出される。
【００３２】
次に、噴射率パラメータを検出して学習する手法について、図２および図３を用いて以下に説明する。なお、以下の説明では、第１噴射弁１０(#1)で燃料噴射した時の第１センサ２０(#1)の検出値に基づく学習についての説明であるが、他の噴射弁で噴射している時についても同様であり、噴射している燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２０の検出値に基づき噴射率パラメータを学習する。
【００３３】
例えば第１噴射弁１０(#1)で燃料噴射した時には、第１センサ２０(#1)の検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形（図２（ｃ）参照）として検出する。そして、検出した燃圧波形に基づき単位時間当たりの燃料噴射量の変化を表した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を演算して噴射状態を検出する。そして、検出した噴射率波形（噴射状態）を特定する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒｍａｘを学習して、第１噴射弁１０(#1)の噴射制御に用いる。
【００３４】
図２（ｃ）の燃圧波形に示される第１センサ２０(#1)の検出値は、噴射開始に伴い変曲点Ｐ１から降下を開始し、最大噴射率に達したことに伴い変曲点Ｐ２にて降下が終了する。その後、弁体１２のリフトダウンを開始したことに伴い変曲点Ｐ３で上昇を開始し、弁体１２が閉弁して噴射終了したことに伴い変曲点Ｐ４で上昇が終了する。その後、上昇と下降を繰り返すよう脈動しながら減衰していく（一点鎖線Ｗｃ参照）。
【００３５】
この燃圧波形は、図２（ｂ）に示す噴射率波形と相関がある。具体的には、変曲点Ｐ１の出現時期と噴射開始時期Ｒ１とは相関があり、変曲点Ｐ３の出現時期と噴射終了時期Ｒ４とは相関があり、変曲点Ｐ１からＰ２までの圧力降下量ΔＰと最大噴射率（噴射率パラメータＲｍａｘ）とは相関がある。
【００３６】
図２（ａ）は、第１噴射弁１０(#1)に出力した噴射指令信号を示しており、先述した噴射率パラメータｔｄは、噴射開始指令時期ｔ１に対する噴射開始時期Ｒ１の遅れ時間（噴射開始遅れ時間ｔｄ）である。噴射率パラメータｔｅは、噴射終了指令時期ｔ２に対する噴射終了時期Ｒ４の遅れ時間（噴射終了遅れ時間ｔｅ）である。
【００３７】
したがって、先述した各種相関を表す相関係数を予め試験して取得しておき、これらの相関係数を用いて、第１センサ２０(#1)の燃圧波形から検出された変曲点Ｐ１，Ｐ３の出現時期および圧力降下量ΔＰに基づき、噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒｍａｘを算出する。また、これらの噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒｍａｘに基づけば噴射率波形を推定することができ、推定した噴射率波形の面積（図２（ｂ）中の網点ハッチ参照）に基づき噴射量を算出することもできる。
【００３８】
以上により、燃圧センサ２０の検出値を用いれば、噴射指令信号に対する実際の噴射状態（つまり噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒｍａｘおよび噴射量）を算出して学習することができ、その学習値に基づき目標噴射状態に対応する噴射指令信号を設定する。つまり、ＥＣＵ３０（制御手段）は、実際の噴射状態に基づき噴射指令信号をフィードバック制御するので、噴孔１１ｂの詰まりや磨耗等、各種経年劣化が進行しても、実噴射状態が目標噴射状態に一致するよう燃料噴射状態を高精度で制御できる。特に、実噴射量が目標噴射量となるように、噴射率パラメータに基づき噴射指令期間ｔｑを設定するようフィードバック制御することで、実噴射量が目標噴射量となるように補償している。
【００３９】
以下の説明では、燃料噴射弁１０から燃料を噴射させている気筒を噴射気筒（表気筒）、この噴射気筒が燃料を噴射している時に燃料噴射させていない気筒を非噴射気筒（裏気筒）とし、かつ、噴射気筒に対応する燃圧センサ２０を噴射時センサ、非噴射気筒に対応する燃圧センサ２０を非噴射時センサと呼ぶ。
【００４０】
噴射時センサにより検出された燃圧波形である噴射時燃圧波形Ｗａ（図３（ａ）参照）は、噴射による影響のみを表しているわけではなく、以下に例示する噴射以外の影響で生じた波形成分をも含んでいる。すなわち、燃料ポンプ４１がプランジャポンプの如く間欠的に燃料を圧送するものである場合には、燃料噴射中にポンプ圧送が行われると、そのポンプ圧送期間中における噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が高くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａ（図３（ａ）参照）には、噴射による燃圧変化を表した燃圧波形である噴射波形Ｗｂ（図３（ｃ）参照）と、ポンプ圧送による燃圧上昇を表した燃圧波形（図３（ｂ）中の実線Ｗｕ参照）とが含まれていると言える。
【００４１】
また、このようなポンプ圧送が燃料噴射中に行われなかった場合であっても、燃料を噴射した直後は、その噴射分だけ噴射システム内全体の燃圧が低下する。そのため、噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が低くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａには、噴射による燃圧変化を表した噴射波形Ｗｂの成分と、噴射システム内全体の燃圧低下を表した燃圧波形（図３（ｂ）中の点線Ｗｕ’参照）の成分とが含まれていると言える。
【００４２】
そこで本実施形態では、非噴射気筒センサにより検出される非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）はコモンレール内の燃圧（噴射システム内全体の燃圧）の変化を表していることに着目し、噴射気筒センサにより検出された噴射時燃圧波形Ｗａから、非噴射気筒センサによる非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）を差し引いて噴射波形Ｗｂを演算している。なお、図２（ｃ）に示す燃圧波形は噴射波形Ｗｂである。
【００４３】
また、多段噴射を実施する場合には、前段噴射にかかる燃圧波形の脈動Ｗｃ（図２（ｃ）参照）が燃圧波形Ｗａに重畳する。特に、前段噴射とのインターバルが短い場合には、燃圧波形Ｗａは脈動Ｗｃの影響を大きく受ける。そこで、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）に加えて脈動Ｗｃを燃圧波形Ｗａから差し引く処理を実施して、噴射波形Ｗｂを算出することが望ましい。
【００４４】
図４は、燃圧センサ２０の出力電圧（検出値）と実際の燃圧との関係を示す特性図であり、実燃圧に比例して出力電圧は高くなる。図中の実線Ｌ１は、燃圧センサ２０が正常である時の特性を示すものであるが、燃圧センサ２０に断線または短絡の異常が生じると、燃圧にかかわらず出力電圧は閾値ＴＨ１未満または閾値ＴＨ２以上の値に固定される。そこでＥＣＵ３０は、燃料ポンプ４１の作動時において、出力電圧が閾値ＴＨ１〜ＴＨ２の範囲内であるか否かに基づき、断線または短絡の異常有無を診断している。
【００４５】
また、燃圧センサ２０の経年劣化が進行してくると、出力電圧特性の傾きが正常時と異なる傾きになる（点線Ｌ２参照）といった特性異常や、出力電圧が正常時と比べて一定量だけずれる（一点鎖線Ｌ３参照）といった特性異常（オフセット異常）が生じる。このような特性異常の有無については、複数の燃圧センサ２０の中から、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択し、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較することで診断する。
【００４６】
図５中の一点鎖線は、選択した２つの燃圧センサの組み合わせ（ペアＡ〜Ｄ）を示しており、例えばペアＡは、第１センサ２０(#1)の検出値Ｐ＃１と第３センサ２０(#3)の検出値Ｐ＃３との組み合わせを示す。同様にして、ペアＢは検出値Ｐ＃３，Ｐ＃４の組み合わせ、ペアＣは検出値Ｐ＃４，Ｐ＃２の組み合わせ、ペアＤは検出値Ｐ＃２，Ｐ＃１の組み合わせを示す。
【００４７】
これらの組み合わせは、今回噴射を予定している燃料噴射弁１０（今回噴射弁）に備えられた燃圧センサ２０（今回センサ）、および次回噴射を予定している燃料噴射弁１０（次回噴射弁）に備えられた燃圧センサ２０（次回センサ）であり、これらの燃圧センサを異常有無の判定対象として選択する。
【００４８】
また、今回センサによる検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４の検出タイミングは、今回噴射弁の燃圧波形に変曲点Ｐ１が現れる直前が望ましい。例えば、噴射開始指令時期ｔ１のタイミング、或いはその時期ｔ１の所定時間前のタイミングでの検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４を異常有無の判定に用いる。また、次回センサによる検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４の検出タイミングは、今回センサの検出タイミングと同じタイミングであることが望ましい。
【００４９】
そして、このように選択された２つの燃圧センサ２０のいずれかに特性異常が生じていれば、互いの検出値が大きく乖離することになるので、燃圧センサ２０に異常が生じている旨を検出できる。そこで、今回センサの検出値と次回センサの検出値との圧力差が、予め設定しておいた閾値Ｐｔｈ以上となっているか否かに応じて、特性異常の有無を判定する。そして、各々のペアＡ〜Ｄに対して為された判定結果において最も多く異常判定された燃圧センサを、異常であると特定する。
【００５０】
図６は、この特定の仕方について説明した具体例であり、各ペアＡ〜Ｄの検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４を示す。なお、上述した圧力差が閾値Ｐｔｈ以上になっている場合には、該当するペアの両燃圧センサを異常（×印参照）と仮判定する。また、各燃圧センサ２０(#1)〜２０(#4)について、異常仮判定された数をカウントする。
【００５１】
図６（ａ）は、全ての燃圧センサ２０(#1)〜２０(#4)が正常である場合の具体例である。この場合には、全てのペアＡ〜Ｄにおいて圧力差が閾値Ｐｔｈ未満であると判定されるので、全ての燃圧センサ２０(#1)〜(#4)が正常であると診断される。
【００５２】
図６（ｂ）は、燃圧センサ２０(#1)が異常である場合の具体例である。この場合には、ペアＡおよびペアＤにおいて圧力差が閾値Ｐｔｈ以上であると異常判定されることになる。そして、ペアＡにかかる燃圧センサ２０(#1)，２０(#3)について異常と仮判定されるとともに、ペアＤにかかる燃圧センサ２０(#2)，２０(#1)について異常と仮判定される。その結果、異常と仮判定された回数は燃圧センサ２０(#1)が最多となるので、燃圧センサ２０(#1)が異常であると特定される。
【００５３】
図６（ｃ）は、燃圧センサ２０(#1)，２０(#2)が異常である場合の具体例である。この場合には、ペアＡおよびペアＣにおいて異常判定されることになる。その結果、異常と仮判定された回数は全ての燃圧センサ２０(#1)〜２０(#4)で同一（１回）となるので、いずれの燃圧センサ２０が異常であるかについては特定できず、いずれかの燃圧センサ２０が異常であると診断される。
【００５４】
図６（ｄ）は、燃圧センサ２０(#1)，２０(#3)が異常である場合の具体例である。この場合には、ペアＡ、Ｂ，Ｄにおいて異常判定されることになる。その結果、異常と仮判定された回数は燃圧センサ２０(#1)，２０(#3)が２回、燃圧センサ２０(#4)，２０(#2)が１回となるので、多数決により燃圧センサ２０(#1)，２０(#3)が異常であると特定される。
【００５５】
図７は、ＥＣＵ３０が上述した診断を実施するにあたり、その処理手順を示すフローチャートである。
【００５６】
先ず、図７に示すステップＳ１０（異常判定手段）において、先述した全てのペアＡ〜Ｄについて検出値Ｐ＃１〜Ｐ＃４を比較し、閾値Ｐｔｈを用いた異常判定を実施する。続くステップＳ２０（異常センサ特定手段）では、異常判定された回数が最も多い燃圧センサがいずれであるかを判定（多数決）する。
【００５７】
異常判定最多の燃圧センサが複数存在しておらず（Ｓ３０：ＮＯ）、かつ、異常判定された燃圧センサが存在していない場合（Ｓ４０：ＮＯ）には、ステップＳ５０において、全ての燃圧センサ２０(#1)〜(#4)が正常であると診断する。異常判定最多の燃圧センサが複数存在しておらず（Ｓ３０：ＮＯ）、かつ、異常判定された燃圧センサが存在する場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ６０において、該当する１つの燃圧センサ（異常判定最多の燃圧センサ）について異常であると診断する。
【００５８】
異常判定最多の燃圧センサが複数存在しており（Ｓ３０：ＹＥＳ）、かつ、全ての燃圧センサの中から異常センサを特定できる場合、つまり異常判定回数が全ての燃圧センサで同一でない場合（Ｓ７０：ＹＥＳ）には、ステップＳ８０において、該当する複数の燃圧センサ（異常判定最多の燃圧センサ）について異常であると診断する。
【００５９】
異常判定最多の燃圧センサが複数存在しており（Ｓ３０：ＹＥＳ）、かつ、全ての燃圧センサの中から異常センサを特定できない場合、つまり異常判定回数が全ての燃圧センサで同一である場合（Ｓ７０：ＮＯ）には、ステップＳ９０において、以下に説明する大気圧比較異常診断を実施する。
【００６０】
すなわち、エンジン停止から所定時間以上経過して、燃圧が大気圧と同じになっているとみなすことができる状況の時に、全ての燃圧センサ２０(#1)〜(#4)の各々について検出値を取得する。そして、各々の検出値について大気圧に対するずれ量を算出し、そのずれ量が所定量以上であれば異常であると診断する。これによれば、燃圧センサ２０(#1)〜(#4)の各々について異常有無を診断できる。但し、この大気圧比較異常診断はエンジン停止時にしか実施できない。
【００６１】
これに対し、ステップＳ５０，Ｓ６０，Ｓ８０の診断によれば、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択し、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較することで異常有無を判定するので、エンジン運転中であっても異常診断を実施できる。また、２つの検出値を比較して異常を診断するので、出力電圧特性の傾きが異常である場合に限らず、オフセット異常である場合にも異常を検出できる。
【００６２】
さらに、選択した２つの燃圧センサの組み合わせ（ペアＡ〜Ｄ）が異なる場合の各々の判定結果を参照することで、多数決により異常センサを特定することができる。
【００６３】
しかも、本実施形態では、今回噴射を予定している燃料噴射弁１０に備えられた燃圧センサ２０（今回センサ）、および次回噴射を予定している燃料噴射弁１０に備えられた燃圧センサ２０（次回センサ）を、異常有無の判定対象として選択している。そのため、脈動Ｗｃの影響が少なくなっている状態の検出値を用いて異常判定を実施するので、その判定精度を向上できる。
【００６４】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、異常判定された回数の情報（異常判定回数情報）に基づく多数決の結果により、異常センサがいずれであるかの特定を図っている。これに対し本実施形態では、図７のステップＳ１０において、各ペアＡ〜Ｄについて異常判定を実施するにあたり、ＥＣＵ３０（大小比較手段）は、２つの燃圧センサのいずれの検出値が大きいかの情報（大小比較情報）を取得する。そして、異常判定回数情報および大小比較情報に基づき、異常が生じている燃圧センサを特定する。
【００６５】
図８は、第１センサ２０(#1)の検出値が異常に高くなっているＨｉｇｈ異常が発生しており、かつ、第４センサ２０(#4)の検出値が異常に低くなっているＬｏｗ異常が発生しているケースにおける診断結果を示すものであり、（ａ）は上記第１実施形態にかかる診断結果、（ｂ）は本実施形態にかかる診断結果を示す。
【００６６】
上記ケースでは、大小比較情報を取得しない（ａ）の診断によると、異常判定回数は全てのセンサで同じ回数（２回）になるため、いずれが異常センサであるかを特定できない。これに対し大小比較情報を取得する（ｂ）の診断によると、第１センサ２０(#1)のＨｉｇｈ異常回数および第４センサ２０(#4)のＬｏｗ異常回数が最多回数（２回）になるため、これら第１および第４センサ２０(#1)(#4)が異常センサであると特定できる。
【００６７】
以上により、図８に示すケースのように、異常判定回数情報だけでは異常センサを特定できない場合であっても、異常判定回数情報および大小比較情報に基づき異常診断する本実施形態によれば、異常センサを特定できるようになる。
【００６８】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００６９】
・上記各実施形態では、各気筒に設けられた全ての燃料噴射弁１０に対して燃圧センサ２０が搭載された燃料噴射システムに本発明を適用させているが、任意の燃料噴射弁１０に対して燃圧センサ２０を搭載し、他の燃料噴射弁１０に対しては燃圧センサ２０を搭載しない燃料噴射システムに本発明を適用させてもよい。
【００７０】
例えば、４気筒エンジンの各気筒に設けられた４つの燃料噴射弁１０に対して、２つの燃料噴射弁１０に燃圧センサ２０を搭載したシステムであってもよい。この場合にも、今回噴射を予定している燃料噴射弁１０に備えられた燃圧センサ２０（今回センサ）と、次回噴射を予定している燃料噴射弁１０に備えられた燃圧センサ２０（次回センサ）を、異常有無の判定対象として選択し、脈動Ｗｃの影響が少なくなっている状態の検出値を用いて、図７のステップＳ１０における異常判定を実施することが望ましい。
【００７１】
・上記各実施形態では、今回センサと次回センサのペアを異常有無の判定対象として選択しているが、本発明はこのような選択に限定されるものではなく、今回センサと次々回センサのペアを選択してもよいし、次回センサと次々回センサのペアを選択してもよい。但し、検出値の脈動が所定範囲内になっているセンサを選択することを要する。したがって、噴射中の燃料噴射弁に搭載されたセンサを選択することは禁止し、例えば、変曲点Ｐ４が出現してから所定時間が経過しているセンサを選択することが要求される。
【００７２】
・図１に示す実施形態では、燃圧センサ２０を燃料噴射弁１０に搭載しているが、コモンレール４２の吐出口４２ａから噴孔１１ｂに至るまでの燃料供給経路内に燃圧センサを配置してもよい。よって、例えばコモンレール４２と燃料噴射弁１０とを接続する高圧配管４２ｂに燃圧センサを搭載してもよい。なお、各気筒の燃料供給経路およびコモンレール４２を含めた全て経路が、「蓄圧容器から各気筒の燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料流通経路」に相当する。
【符号の説明】
【００７３】
１０…燃料噴射弁、２０…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ（制御手段、大小比較手段）、４２…コモンレール（蓄圧容器）、Ｓ１０…異常判定手段、Ｓ２０…異常センサ特定手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒に備えられた燃料噴射弁と、
高圧燃料を蓄圧して各々の前記燃料噴射弁へ分配する蓄圧容器と、
前記蓄圧容器から各気筒の前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料流通経路の複数個所に設けられ、燃料圧力を検出する燃圧センサと、
前記噴孔からの燃料噴射に伴い生じる前記燃圧センサの検出値の変化に基づき燃料の噴射状態を算出し、その算出結果に基づき前記燃料噴射弁の作動を制御する制御手段と、
を備えた燃料噴射システムに適用され、
複数の前記燃圧センサの中から、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択し、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較することで、前記２つの燃圧センサについての異常有無を判定する異常判定手段を備えることを特徴とする燃圧センサ異常診断装置。
【請求項２】
前記燃圧センサは各々の前記燃料噴射弁に対して設けられ、各々の前記燃圧センサは、該当する燃料噴射弁の噴射状態算出に用いる燃圧変化を検出しており、
複数の前記燃料噴射弁から燃料を順次噴射させるにあたり、今回噴射を予定している燃料噴射弁を今回噴射弁、次回噴射を予定している燃料噴射弁を次回噴射弁と呼ぶ場合において、
前記異常判定手段は、複数の前記燃圧センサのうち、前記今回噴射弁に対して設けられた燃圧センサおよび前記次回噴射弁に対して設けられた燃圧センサを、前記異常有無の判定対象として選択することを特徴とする請求項１に記載の燃圧センサ異常診断装置。
【請求項３】
前記異常判定手段による判定結果のうち、選択した２つの燃圧センサの組み合わせが異なる場合の各々の判定結果に基づき、複数の前記燃圧センサの中から異常が生じている燃圧センサを特定する異常センサ特定手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃圧センサ異常診断装置。
【請求項４】
前記異常判定手段により選択された２つの燃圧センサのいずれの検出値が大きい値であるかを表した大小比較情報を取得する大小比較手段を備え、
前記異常センサ特定手段は、前記異常判定手段の判定結果および前記大小比較情報に基づき、異常が生じている燃圧センサを特定することを特徴とする請求項３に記載の燃圧センサ異常診断装置。
【請求項１】
内燃機関の各気筒に備えられた燃料噴射弁と、
高圧燃料を蓄圧して各々の前記燃料噴射弁へ分配する蓄圧容器と、
前記蓄圧容器から各気筒の前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料流通経路の複数個所に設けられ、燃料圧力を検出する燃圧センサと、
前記噴孔からの燃料噴射に伴い生じる前記燃圧センサの検出値の変化に基づき燃料の噴射状態を算出し、その算出結果に基づき前記燃料噴射弁の作動を制御する制御手段と、
を備えた燃料噴射システムに適用され、
複数の前記燃圧センサの中から、検出値の脈動が所定範囲内になっている２つの燃圧センサを選択し、選択した２つの燃圧センサの検出値を比較することで、前記２つの燃圧センサについての異常有無を判定する異常判定手段を備えることを特徴とする燃圧センサ異常診断装置。
【請求項２】
前記燃圧センサは各々の前記燃料噴射弁に対して設けられ、各々の前記燃圧センサは、該当する燃料噴射弁の噴射状態算出に用いる燃圧変化を検出しており、
複数の前記燃料噴射弁から燃料を順次噴射させるにあたり、今回噴射を予定している燃料噴射弁を今回噴射弁、次回噴射を予定している燃料噴射弁を次回噴射弁と呼ぶ場合において、
前記異常判定手段は、複数の前記燃圧センサのうち、前記今回噴射弁に対して設けられた燃圧センサおよび前記次回噴射弁に対して設けられた燃圧センサを、前記異常有無の判定対象として選択することを特徴とする請求項１に記載の燃圧センサ異常診断装置。
【請求項３】
前記異常判定手段による判定結果のうち、選択した２つの燃圧センサの組み合わせが異なる場合の各々の判定結果に基づき、複数の前記燃圧センサの中から異常が生じている燃圧センサを特定する異常センサ特定手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃圧センサ異常診断装置。
【請求項４】
前記異常判定手段により選択された２つの燃圧センサのいずれの検出値が大きい値であるかを表した大小比較情報を取得する大小比較手段を備え、
前記異常センサ特定手段は、前記異常判定手段の判定結果および前記大小比較情報に基づき、異常が生じている燃圧センサを特定することを特徴とする請求項３に記載の燃圧センサ異常診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０８４６３（Ｐ２０１３−１０８４６３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５６１２（Ｐ２０１１−２５５６１２）
【出願日】平成２３年１１月２３日（２０１１．１１．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２３日（２０１１．１１．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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