JP2010216383A

JP2010216383A - Anomaly determination device for fuel injection controller

Info

Publication number: JP2010216383A
Application number: JP2009064387A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yuasa; 弘之湯浅
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-30

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an anomaly detection device for a fuel injection controller, which detects a minute leak of fuel to quickly detect an anomaly. SOLUTION: An ECU 2 is disposed between a common rail 13 and a fuel injection valve 6 to determine an anomaly of the fuel injection controller 10 from a variation value of fuel pressure detected by a fuel pressure sensor 37 for detecting the fuel pressure. An anomaly determination part 2c of the ECU 2 determines the anomaly by calculating a fuel leak amount with the fuel injection valve 6 injecting no fuel based on the variation value of the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor 37 when a fuel injection command Ti has been output. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、コモンレールを用いた燃料噴射制御装置の異常を判定する異常判定装置に関する。 The present invention relates to an abnormality determination device that determines an abnormality of a fuel injection control device using a common rail.

ディーゼルエンジンに適用される燃料噴射制御装置においては、エンジンの燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクター（以下、燃料噴射弁ともいう）に蓄圧された燃料を供給するコモンレールシステムが多く利用されている。このようなコモンレールシステムでは、瞬時に規定量を噴射させることができるように、高圧ポンプによって加圧された燃料が供給されている。
また、インジェクターの応答性改善によりインジェクターから短い噴射時間で燃料を噴射することができる。このような応答性の高いインジェクターと前述した高圧に蓄圧できるコモンレールを組み合わせることによって燃料を勢いよく燃焼室に噴射し、燃料を微粒化して、燃焼特性を改善することができる。このように燃焼特性を改善することによって、排出ガスのさらなるクリーン化を図ることが行われている。 In a fuel injection control device applied to a diesel engine, a common rail system that supplies fuel accumulated in an injector (hereinafter also referred to as a fuel injection valve) that directly injects fuel into a combustion chamber of the engine is often used. In such a common rail system, fuel pressurized by a high-pressure pump is supplied so that a specified amount can be injected instantaneously.
Further, fuel can be injected from the injector in a short injection time by improving the response of the injector. Combining such a highly responsive injector and the above-described common rail capable of accumulating high pressure allows fuel to be injected into the combustion chamber vigorously, atomizing the fuel, and improving the combustion characteristics. Thus, by further improving the combustion characteristics, it has been attempted to further clean the exhaust gas.

また、ディーゼルエンジンでは、噴射される燃料の量とその噴射時期によって出力特性及び燃料消費率が左右される。つまり、必要な量の燃料を必要とされるときにエンジンに供給するためには、燃料噴射制御装置では燃料の噴射量と噴射時期を適切に管理することが必要とされている。
また、高圧に蓄積された燃料を制御する燃料噴射制御装置では、効率的な燃焼を行わせることに加え、安全に燃焼させるための管理が必要とされている。 In a diesel engine, the output characteristics and the fuel consumption rate are affected by the amount of fuel to be injected and the injection timing. That is, in order to supply the required amount of fuel to the engine when needed, the fuel injection control device needs to appropriately manage the fuel injection amount and the injection timing.
In addition, in a fuel injection control device that controls fuel accumulated at high pressure, management for safe combustion is required in addition to efficient combustion.

燃料噴射制御装置では、コモンレールに蓄圧された燃料は各インジェクターに対する噴射制御量に応じた燃料がインジェクターを介して噴射される。また、このような燃料噴射制御装置において、異常があるか否かを判定する異常検知に関するいくつかの技術が存在する（例えば、特許文献１）。 In the fuel injection control device, the fuel accumulated in the common rail is injected through the injector according to the injection control amount for each injector. Moreover, in such a fuel injection control device, there are some techniques relating to abnormality detection for determining whether or not there is an abnormality (for example, Patent Document 1).

特開２００７−１１３５４８号公報JP 2007-113548 A

特許文献１には、燃料温度に基づいて燃料のリーク（漏れ）を検出する方法が示されている。燃料のリークが生じると、燃料温度が低下する。この燃料温度の低下を検出することにより、燃料のリークが生じていることが検出できる。しかしながら、このような燃料温度の変化を検出してリークを判定する場合、微小なリークを判定することは困難である。また、燃料のリークが生じてからその影響によって燃料の温度変化が生じるまでには時間がかかる。そのため、温度変化の時定数に比べ短い時間によって示される現象を検出することが困難であるという問題がある。 Patent Document 1 discloses a method for detecting fuel leakage (leakage) based on fuel temperature. When a fuel leak occurs, the fuel temperature decreases. By detecting this decrease in fuel temperature, it is possible to detect that a fuel leak has occurred. However, when such a change in fuel temperature is detected to determine a leak, it is difficult to determine a minute leak. In addition, it takes time until the fuel temperature changes due to the influence of the fuel leakage. Therefore, there is a problem that it is difficult to detect a phenomenon indicated by a shorter time than the time constant of temperature change.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、燃料の微小なリークを検出し、異常検知を迅速に行う燃料噴射制御装置の異常検出装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an abnormality detection device for a fuel injection control device that detects a minute leak of fuel and quickly detects an abnormality.

上記問題を解決するために、請求項１に記載した発明は、供給された燃料を蓄圧する燃料蓄圧手段（例えば、実施の形態におけるコモンレール１３）と、前記燃料蓄圧手段から供給される燃料を燃料噴射指令に応じて噴射する燃料噴射手段（例えば、実施の形態における燃料噴射弁６）と、前記燃料蓄圧手段と前記燃料噴射手段との間に設けられ、燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段（例えば、実施の形態における燃料圧力センサ３７）と、前記燃料噴射指令を出力して前記燃料噴射手段における燃料噴射制御を行う燃料噴射制御手段（例えば、実施の形態におけるＥＣＵ２の燃料噴射制御部）と、を備え、前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力の変動値から燃料噴射装置の異常判定を行う燃料噴射制御装置（例えば、実施の形態における燃料噴射制御装置１０）の異常判定装置（例えば、実施の形態におけるＥＣＵ２）において、前記燃料噴射手段に供給される燃料噴射指令（例えば、実施の形態における燃料噴射指令Ｔｉ）と、前記燃料噴射指令が出力された状態における前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力の変動値とにより、前記燃料噴射手段が無噴射である時の燃料リーク量を算出することで燃料噴射制御装置の異常判定を行う異常判定手段（例えば、実施の形態におけるＥＣＵ２の異常判定部２ｃ）と、を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置の異常判定装置である。
請求項１に記載した発明によれば、異常判定手段は、検出した燃料圧力に基づいて、その変動を検出する。その検出は、燃料噴射指令が出力された状態になり、噴射状態に遷移する過程において、その燃料噴射指令に係る燃料噴射が始まる直前の無噴射の状態に生じる燃料リーク量を判定することにより行われる。
そして、燃料噴射が行われる際に駆動された燃料噴射手段の動作によって生じる燃料リークを、正常な燃料噴射による噴射量と区別して判定することができる。 In order to solve the above problem, the invention described in claim 1 is directed to a fuel accumulating means (for example, the common rail 13 in the embodiment) for accumulating the supplied fuel, and fuel supplied from the fuel accumulating means as fuel. Fuel injection means for injecting in response to an injection command (for example, the fuel injection valve 6 in the embodiment), and a fuel pressure detection means for detecting the fuel pressure provided between the fuel pressure storage means and the fuel injection means ( For example, a fuel pressure sensor 37) in the embodiment, a fuel injection control unit (for example, a fuel injection control unit of the ECU 2 in the embodiment) that outputs the fuel injection command and performs fuel injection control in the fuel injection unit, , And a fuel injection control device (for example, an embodiment of the present invention) that determines abnormality of the fuel injection device from the fluctuation value of the fuel pressure detected by the fuel pressure detection means. In the abnormality determination device (for example, the ECU 2 in the embodiment) of the fuel injection control device 10 in FIG. 4, the fuel injection command (for example, the fuel injection command Ti in the embodiment) supplied to the fuel injection means, and the fuel injection Abnormality determination of the fuel injection control device by calculating the amount of fuel leakage when the fuel injection means is non-injection based on the fluctuation value of the fuel pressure detected by the fuel pressure detection means in the state where the command is output An abnormality determination device for a fuel injection control device, comprising: an abnormality determination means for performing (for example, an abnormality determination unit 2c of the ECU 2 in the embodiment).
According to the first aspect of the present invention, the abnormality determining means detects the fluctuation based on the detected fuel pressure. The detection is performed by determining the amount of fuel leakage that occurs in the non-injection state immediately before the start of fuel injection according to the fuel injection command in the process of transitioning to the injection state when the fuel injection command is output. Is called.
And the fuel leak which arises by operation | movement of the fuel-injection means driven when fuel injection is performed can be determined distinguishing from the injection quantity by normal fuel injection.

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記異常判定手段は、前記燃料噴射指令を出力する前の状態において前記燃料圧力変動を検出することにより、前記燃料噴射手段により燃料噴射の無噴射状態における燃料リーク量を判定することで異常判定を行うことを特徴とする。
請求項２に記載した発明によれば、異常判定手段は、燃料噴射手段による燃料噴射を行わない状態を選択して燃料のリークを検出することができる。そして、燃料噴射が行われる際の条件と判定条件を分けて設定することができる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the abnormality determining means detects the fuel pressure fluctuation in a state before outputting the fuel injection command, whereby the fuel injection means The abnormality determination is performed by determining the amount of fuel leak in the non-injection state of fuel injection.
According to the second aspect of the present invention, the abnormality determination means can detect a fuel leak by selecting a state in which fuel injection by the fuel injection means is not performed. And the conditions at the time of fuel injection and the determination conditions can be set separately.

請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記燃料噴射指令が出力された状態において、前記燃料噴射手段による燃料噴射の無噴射時の燃料リーク量を判定する該燃料噴射は、パイロット噴射又はメイン噴射のいずれかの燃料噴射であることを特徴とする。
請求項３に記載した発明によれば、異常判定手段は、パイロット噴射又はメイン噴射のいずれの燃料噴射であっても、その燃料噴射により生じる燃料のリークを検出することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the fuel injection for determining the amount of fuel leakage when no fuel injection is performed by the fuel injection means in a state where the fuel injection command is output. Is a fuel injection of either pilot injection or main injection.
According to the third aspect of the present invention, the abnormality determination means can detect a fuel leak caused by the fuel injection regardless of whether the fuel injection is pilot injection or main injection.

請求項１及び請求項３に記載した発明によれば、燃料噴射の状態に応じた判定条件を設定することができ、その時々に応じて異常値として設定される閾値を選択して、微小な燃料のリークも検出することができる。また、その検出は、燃料のリーク量に応じて変化する燃料圧力に基づいて判定することができ、燃料のリーク量を速やかに検出することが可能となる。 According to the first and third aspects of the invention, it is possible to set a determination condition according to the state of fuel injection, select a threshold value set as an abnormal value depending on the time, Fuel leaks can also be detected. Further, the detection can be made based on the fuel pressure that changes in accordance with the amount of fuel leakage, and the amount of fuel leakage can be detected quickly.

本発明の実施形態における燃料噴射制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fuel-injection control apparatus in embodiment of this invention. 本実施形態における燃料噴射弁を示す断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section which shows the fuel injection valve in this embodiment. 本実施形態における燃料噴射制御装置における噴射過程を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the injection process in the fuel-injection control apparatus in this embodiment. 本実施形態における燃料噴射制御装置における異常検出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abnormality detection process in the fuel-injection control apparatus in this embodiment.

図１を参照し本発明における実施形態の燃料噴射制御装置１０について説明する。燃料噴射制御装置１０は、図示されない車両に搭載されるディーゼルエンジン（以下、「エンジン１」という）に適応され、エンジン１の燃焼室に供給される燃料の圧力を制御する。 A fuel injection control device 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fuel injection control device 10 is applied to a diesel engine (hereinafter referred to as “engine 1”) mounted on a vehicle (not shown), and controls the pressure of fuel supplied to the combustion chamber of the engine 1.

燃料タンク１１は、エンジン１に供給される燃料が収容される。その燃料タンク１１内には、低圧ポンプＰ１が設けられている。
低圧ポンプＰ１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２に接続されているモータＰ１−Ｍが設けられている。低圧ポンプＰ１は、ＥＣＵ２によってモータＰ１−Ｍが制御され、エンジン１の運転中に常時作動する電動ポンプであり、燃料タンク１１内の燃料を所定圧（例えば、０．５ＭＰａ（メガパスカル））まで増圧して吐出する。
低圧ポンプＰ１の吸入側にはフィルタ１７が設けられ、吐出側には燃料供給路１２が接続される。接続される燃料供給路１２には、ＥＣＵ２からの制御によって燃料の温度制御を行うヒータを備えるフィルタ１８と、同じくＥＣＵ２からの制御によって低圧ポンプＰ１から供給される燃料の流量を制御する電磁流量制御弁２１とが順次設けられている。 The fuel tank 11 stores the fuel supplied to the engine 1. In the fuel tank 11, a low pressure pump P1 is provided.
The low-pressure pump P1 is provided with a motor P1-M connected to an ECU (Electronic Control Unit) 2. The low pressure pump P1 is an electric pump whose motor P1-M is controlled by the ECU 2 and is always operated during operation of the engine 1. The fuel in the fuel tank 11 is reduced to a predetermined pressure (for example, 0.5 MPa (megapascal)). Increase pressure and discharge.
A filter 17 is provided on the suction side of the low-pressure pump P1, and a fuel supply path 12 is connected on the discharge side. The connected fuel supply path 12 has a filter 18 having a heater for controlling the temperature of the fuel by the control from the ECU 2, and an electromagnetic flow rate control for controlling the flow rate of the fuel supplied from the low-pressure pump P 1 by the control from the ECU 2. A valve 21 is provided sequentially.

フィルタ１８と電磁流量制御弁２１の間の燃料供給路１２には、燃料タンク１１に燃料を戻す燃料戻し路１６が分岐接続される。燃料戻し路１６には、燃料供給路１２の圧力制御を行う圧力制御弁２２が介装されている。圧力制御弁２２は、燃料供給路１２の圧力が前述の所定圧を超えたときに開弁して燃料戻し路１６を介して燃料を燃料タンク１１内に戻す。
また、フィルタ１８と電磁流量制御弁２１の間の燃料供給路１２において、燃料戻し路１６の接続部と電磁流量制御弁２１との間には、燃料温度センサ３５が設けられている。燃料温度センサ３５は、低圧ポンプＰ１から吐出された燃料の温度を検出し、検出された温度を表す検出信号ＳｇＴｅｍｐをＥＣＵ２に出力する。 A fuel return path 16 that returns fuel to the fuel tank 11 is branched and connected to the fuel supply path 12 between the filter 18 and the electromagnetic flow control valve 21. A pressure control valve 22 that controls the pressure of the fuel supply path 12 is interposed in the fuel return path 16. The pressure control valve 22 is opened when the pressure in the fuel supply passage 12 exceeds the predetermined pressure, and returns the fuel into the fuel tank 11 through the fuel return passage 16.
In the fuel supply path 12 between the filter 18 and the electromagnetic flow control valve 21, a fuel temperature sensor 35 is provided between the connection portion of the fuel return path 16 and the electromagnetic flow control valve 21. The fuel temperature sensor 35 detects the temperature of the fuel discharged from the low pressure pump P1, and outputs a detection signal SgTemp indicating the detected temperature to the ECU 2.

電磁流量制御弁２１の下流側には、高圧ポンプＰ２が接続され、高圧ポンプＰ２の吐出側には高圧配管１３ａを介してコモンレール１３が接続されている。高圧ポンプＰ２は、低圧ポンプＰ１から供給される燃料をさらに増圧してコモンレール１３に供給する。高圧ポンプＰ２によって吐出される燃料は、電磁流量制御弁２１において流量制御されることにより、その圧力が制御されることとなる。 A high pressure pump P2 is connected to the downstream side of the electromagnetic flow control valve 21, and a common rail 13 is connected to the discharge side of the high pressure pump P2 via a high pressure pipe 13a. The high pressure pump P2 further increases the pressure of the fuel supplied from the low pressure pump P1 and supplies it to the common rail 13. The pressure of the fuel discharged by the high-pressure pump P2 is controlled by the flow control of the electromagnetic flow control valve 21.

コモンレール１３の戻し路側には、高圧配管１３ｄが接続され、この高圧配管１３ｄには、燃料戻し路１６が接続されている。高圧配管１３ｄには、電磁圧力制御弁２３が設けられ、電磁圧力制御弁２３から燃料戻し路１６までは、燃料戻し路１４で接続されている。
この電磁圧力制御弁２３は、機械的に動作する機能と、接続されるＥＣＵ２からの制御によって電気的に動作する機能を有している。機械的な動作では、高圧ポンプＰ２の運転により燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定圧Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘ（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））を超えたときに、開弁する。これにより、コモンレール１３内の燃料が燃料タンク１１内に戻され、燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定圧Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘまで低減される。また、電気的動作では、必要に応じて出力されるＥＣＵ２からの減圧指示にしたがって弁が開放されることにより、コモンレール１３内に蓄圧された燃料を放出し減圧することができる。 A high-pressure pipe 13d is connected to the return path side of the common rail 13, and a fuel return path 16 is connected to the high-pressure pipe 13d. The high pressure pipe 13d is provided with an electromagnetic pressure control valve 23, and the fuel return path 14 is connected from the electromagnetic pressure control valve 23 to the fuel return path 16.
The electromagnetic pressure control valve 23 has a function that operates mechanically and a function that operates electrically by control from the connected ECU 2. In the mechanical operation, the valve is opened when the fuel pressure Prail exceeds a predetermined set pressure Prail_max (for example, 200 MPa (megapascal)) by the operation of the high-pressure pump P2. Thereby, the fuel in the common rail 13 is returned into the fuel tank 11, and the fuel pressure Prail is reduced to a predetermined set pressure Prail_max. In the electrical operation, the valve is opened according to a pressure reduction instruction from the ECU 2 that is output as necessary, so that the fuel accumulated in the common rail 13 can be discharged and the pressure can be reduced.

また、コモンレール１３は、高圧ポンプＰ２によって加圧され供給される燃料の量と、電磁圧力制御弁２３などで放出され減圧される量とをバランスさせることによって、その内部空間を高圧の状態（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））で蓄える燃料室となる。
このコモンレール１３には、エンジン１に燃料を噴射する４つの燃料噴射弁６−１〜６−４（以下、まとめて表すときには、「燃料噴射弁６」という。）に燃料を供給する高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４が接続されている。
燃料噴射弁６は、ＥＣＵ２からの制御信号などにより開弁してコモンレール１３から供給される燃料をエンジン１の燃焼室内に噴射する。 Further, the common rail 13 balances the amount of fuel pressurized and supplied by the high-pressure pump P2 with the amount discharged and depressurized by the electromagnetic pressure control valve 23 or the like, so that the internal space is in a high-pressure state (for example, , 200 MPa (megapascal)).
The common rail 13 has a high-pressure pipe 13b for supplying fuel to four fuel injection valves 6-1 to 6-4 (hereinafter collectively referred to as “fuel injection valves 6”) that inject fuel into the engine 1. -1 to 13b-4 are connected.
The fuel injection valve 6 is opened by a control signal from the ECU 2 and injects fuel supplied from the common rail 13 into the combustion chamber of the engine 1.

高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４のコモンレール１３への接続点付近には、オリフィス１３ｃ−１〜１３ｃ−４（以下、まとめて表すときには、「オリフィス１３ｃ」という。）がそれぞれ設けられる。このオリフィス１３ｃは、燃料噴射弁６からの燃料噴射によって生じる高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４における燃料圧力の圧力変動によって起こる、コモンレール１３の圧力変動の影響を低減させることができる。
また、そのオリフィス１３ｃの下流側には、燃料圧力センサ３７−１〜３７−４（以下、まとめて表すときには、「燃料圧力センサ３７」という。）がそれぞれ取り付けられる。この燃料圧力センサ３７は、オリフィス１３ｃの下流側の燃料圧力を検出する。燃料圧力センサ３７は、検出された圧力を示す検出信号ＳｇＰをＥＣＵ２に出力する。 Near the connection points of the high-pressure pipes 13b-1 to 13b-4 to the common rail 13, orifices 13c-1 to 13c-4 (hereinafter, collectively referred to as “orifice 13c”) are provided. The orifice 13c can reduce the influence of the pressure fluctuation of the common rail 13 caused by the pressure fluctuation of the fuel pressure in the high pressure pipes 13b-1 to 13b-4 caused by the fuel injection from the fuel injection valve 6.
Further, fuel pressure sensors 37-1 to 37-4 (hereinafter, collectively referred to as “fuel pressure sensor 37”) are attached to the downstream side of the orifice 13c. The fuel pressure sensor 37 detects the fuel pressure on the downstream side of the orifice 13c. The fuel pressure sensor 37 outputs a detection signal SgP indicating the detected pressure to the ECU 2.

燃料戻し路１５は、それぞれの燃料噴射弁６からの燃料の戻り路を示し、並列に接続されるチェック弁２４と圧力制御バルブ２５を介して低圧ポンプＰ１とフィルタ１８との間の燃料供給路１２に接続されている。
この燃料戻し路１５の途中に設けられるチェック弁２４と圧力制御バルブ２５は、燃料噴射弁６からの排出油の圧力を一定に調整する。圧力制御バルブ２５は、エンジン１の運転開始時には、燃料供給路１２から燃料噴射弁６に至る燃料戻し路１５を燃料供給路１２に接続される低圧ポンプＰ１によって加圧させる働きも有する。 The fuel return path 15 indicates a fuel return path from each fuel injection valve 6, and a fuel supply path between the low pressure pump P 1 and the filter 18 via a check valve 24 and a pressure control valve 25 connected in parallel. 12 is connected.
A check valve 24 and a pressure control valve 25 provided in the middle of the fuel return path 15 adjust the pressure of the discharged oil from the fuel injection valve 6 to be constant. The pressure control valve 25 also has a function of pressurizing the fuel return path 15 from the fuel supply path 12 to the fuel injection valve 6 by the low-pressure pump P1 connected to the fuel supply path 12 when the operation of the engine 1 is started.

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）およびＩ／Ｏ（Input/Output）インターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成される。
ＥＣＵ２は、燃料噴射タイミング制御部２ａ、燃料噴射量制御部２ｂ、異常判定部２ｃの機能を備える。
ＥＣＵ２における燃料噴射タイミング制御部２ａは、エンジン１に設けられたクランク角センサ３３によって検出されるエンジン１のクランク角度情報ＳｇＤｅｇから、燃料噴射弁６での燃料噴射タイミングを制御する。また、燃料噴射量制御部２ｂは、前述した燃料温度センサ３５からの検出信号ＳｇＴｅｍｐ、燃料圧力センサ３７からの検出信号ＳｇＰなどの検出信号に応じてエンジン１の運転状態を判断し、電磁流量制御弁２１、電磁圧力制御弁２３、低圧ポンプＰ１を制御することによりコモンレール１３の圧力を制御するとともに、燃料噴射弁６を開閉動作させることにより燃料噴射量制御を実行する。
また、燃料噴射量制御部２ｂは、その検出された燃料圧力に基づいて、コモンレール１３内の燃料圧力である燃料圧力Ｐｒａｉｌ及び燃料噴射弁６による燃料噴射によって生じる燃料圧力変動を導く。 The ECU 2 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), and an I / O (Input / Output) interface (all not shown). It consists of a microcomputer.
The ECU 2 includes functions of a fuel injection timing control unit 2a, a fuel injection amount control unit 2b, and an abnormality determination unit 2c.
The fuel injection timing control unit 2 a in the ECU 2 controls the fuel injection timing at the fuel injection valve 6 from the crank angle information SgDeg of the engine 1 detected by the crank angle sensor 33 provided in the engine 1. Further, the fuel injection amount control unit 2b determines the operating state of the engine 1 according to the detection signals such as the detection signal SgTemp from the fuel temperature sensor 35 and the detection signal SgP from the fuel pressure sensor 37, and controls the electromagnetic flow rate. The pressure of the common rail 13 is controlled by controlling the valve 21, the electromagnetic pressure control valve 23, and the low pressure pump P1, and the fuel injection amount control is executed by opening and closing the fuel injection valve 6.
Further, the fuel injection amount control unit 2b guides the fuel pressure fluctuation that is caused by the fuel injection by the fuel injection valve 6 and the fuel pressure Prail that is the fuel pressure in the common rail 13 based on the detected fuel pressure.

また、異常判定部２ｃは、燃料圧力センサ３７によって検出される燃料圧力変動に基づいて、コモンレール１３から燃料噴射弁６までの燃料系統から燃料が漏れていないかを判定する。
なお、燃料圧力センサ３７は、各高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４にそれぞれ独立に設けられる形態を例示し、それぞれの燃料圧力センサ３７が独立に燃料圧力を検出することとしたが、少なくとも高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４のうちいずれか１箇所に設けた燃料圧力センサ３７が、コモンレール１３及び各高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４の燃料圧力を検出することも可能である。その際、ＥＣＵ２は、１つの燃料圧力センサ３７によって検出された検出信号から、コモンレール１３及び他の高圧配管１３ｂの燃料圧力を導く処理を行う。 Further, the abnormality determination unit 2 c determines whether or not fuel leaks from the fuel system from the common rail 13 to the fuel injection valve 6 based on the fuel pressure fluctuation detected by the fuel pressure sensor 37.
In addition, although the fuel pressure sensor 37 illustrated the form provided independently in each high-pressure piping 13b-1 to 13b-4, and decided that each fuel pressure sensor 37 detected fuel pressure independently, at least high pressure The fuel pressure sensor 37 provided at any one of the pipes 13b-1 to 13b-4 can detect the fuel pressure of the common rail 13 and the high-pressure pipes 13b-1 to 13b-4. At that time, the ECU 2 performs processing for deriving the fuel pressure of the common rail 13 and the other high-pressure pipe 13b from the detection signal detected by one fuel pressure sensor 37.

以上に示した構成により、この燃料噴射制御装置１０では、電磁流量制御弁２１により流量制御される高圧ポンプＰ２の運転状態、電磁圧力制御弁２３の開閉状態、および燃料噴射弁６の開閉状態により、コモンレール１３の燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定値Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘを上限とする範囲内で制御される。
なお、図１で示される実線での接続は、燃料系の配管を示し、一点鎖線での接続は、電気信号による制御線での接続を示すものとする。また、燃料タンク１１内に低圧ポンプＰ１が設けられていることとしたが、低圧ポンプＰ１を燃料タンク１１の外に配置したものでも良い。 With the configuration described above, in the fuel injection control device 10, the operation state of the high-pressure pump P 2 controlled by the electromagnetic flow control valve 21, the open / close state of the electromagnetic pressure control valve 23, and the open / close state of the fuel injection valve 6 are determined. The fuel pressure Prail of the common rail 13 is controlled within a range having a predetermined set value Prail_max as an upper limit.
In addition, the connection by the continuous line shown by FIG. 1 shows piping of fuel system, and the connection by a dashed-dotted line shall show the connection by the control line by an electrical signal. In addition, although the low pressure pump P1 is provided in the fuel tank 11, the low pressure pump P1 may be disposed outside the fuel tank 11.

図２は、燃料噴射弁（インジェクター）６の一例を示し、その断面構造を示す図である。
この図において、燃料噴射弁６における燃料の噴射は、印加電圧に応じて伸縮するピエゾアクチュエータ６０１の制御によって実現する。 FIG. 2 is a view showing an example of the fuel injection valve (injector) 6 and its cross-sectional structure.
In this figure, fuel injection in the fuel injection valve 6 is realized by control of a piezo actuator 601 that expands and contracts according to the applied voltage.

ピエゾアクチュエータ６０１の下端部は、燃料戻し路１５へつながる低圧通路６２５と連絡する開口６１１を貫通して、弁室６１２にまで突出している。その先端に、半球状の弁体６０２がその平面部を下にして取り付けられている。また、弁室６１２の底面は、コモンレール１３へつながる高圧通路６２１から分岐した連絡通路６２２と通じている。弁体６０２の上部球面は、ピエゾアクチュエータ６０１が収縮した際には開口６１１を塞いで、弁室６１２と低圧通路６２５とを遮断する。また、弁体６０２の上記平面部は、ピエゾアクチュエータ６０１が伸長した際には連絡通路６２２を塞いで、弁室６１２と高圧通路６２１側とを遮断する。 The lower end portion of the piezo actuator 601 passes through an opening 611 communicating with the low pressure passage 625 connected to the fuel return passage 15 and protrudes to the valve chamber 612. A hemispherical valve body 602 is attached to the tip thereof with its flat surface facing down. The bottom surface of the valve chamber 612 communicates with a communication passage 622 branched from the high-pressure passage 621 connected to the common rail 13. When the piezo actuator 601 contracts, the upper spherical surface of the valve body 602 closes the opening 611 and blocks the valve chamber 612 and the low pressure passage 625. Further, the flat portion of the valve body 602 closes the communication passage 622 when the piezo actuator 601 extends, and shuts off the valve chamber 612 and the high-pressure passage 621 side.

一方、ピエゾアクチュエータ６０１の下方には円筒状の縦穴６１４が設けられ、この縦穴６１４内に棒状のニードル６０３が配置されている。ニードル６０３の中央付近は他の部分よりも大径に形成されており、縦穴６１４の当該大径部よりも下側の空間が、燃料溜まり６１５を形成する。この燃料溜まり６１５には、高圧通路６２１が通じてコモンレール１３からの燃料が常に供給される。 On the other hand, a cylindrical vertical hole 614 is provided below the piezoelectric actuator 601, and a rod-like needle 603 is disposed in the vertical hole 614. The vicinity of the center of the needle 603 is formed with a larger diameter than other portions, and the space below the large diameter portion of the vertical hole 614 forms a fuel reservoir 615. The fuel pool 615 is always supplied with fuel from the common rail 13 through the high-pressure passage 621.

また、ニードル６０３の先端６０３ａは円錐状の形状を有し、ニードル６０３が下降した際には、この先端６０３ａは燃料溜まり６１５の底面に形成された凹部６１６内へと進入する。この凹部６１６は、ニードル６０３の先端６０３ａの最大径よりも小径の開口６１７を有している。また、凹部６１６には、燃料溜まり６１５に蓄積された燃料をエンジン１の燃焼室へ噴射するための噴孔６１８が形成されている。 Further, the tip 603a of the needle 603 has a conical shape, and when the needle 603 is lowered, the tip 603a enters a recess 616 formed on the bottom surface of the fuel reservoir 615. The recess 616 has an opening 617 having a diameter smaller than the maximum diameter of the tip 603 a of the needle 603. The recess 616 is formed with an injection hole 618 for injecting fuel accumulated in the fuel reservoir 615 into the combustion chamber of the engine 1.

さらに、ニードル６０３の上部には、連絡通路６２３によって高圧通路６２１へ通じるとともに、連絡通路６２４によって弁室６１２へと通じる背圧室６１３が形成されている。この背圧室６１３の天井は、ニードル６０３の上側方向への動きを制限している。 Further, a back pressure chamber 613 that communicates with the high pressure passage 621 through the communication passage 623 and communicates with the valve chamber 612 through the communication passage 624 is formed in the upper portion of the needle 603. The ceiling of the back pressure chamber 613 restricts the upward movement of the needle 603.

このように構成された燃料噴射弁６において、ピエゾアクチュエータ６０１が収縮した状態では、弁体６０２が弁室６１２の底面から離座して弁室６１２と連絡通路６２２が連通するとともに、弁体６０２の上部球面が開口６１１を塞いで弁室６１２と低圧通路６２５とが遮断される。これにより、コモンレール１３からの高圧燃料が高圧通路６２１，連絡通路６２２、弁室６１２、連絡通路６２４を順次通って背圧室６１３へ供給され、また背圧室６１３に供給された燃料が低圧通路６２５へ漏出しないので、背圧室６１３の圧力が上昇する。この背圧室６１３にかかる圧力は、ニードル６０３を下方へ押す力として作用し、その圧力値がある所定値以上の状態では、ニードル６０３は凹部６１６に着座してニードル先端６０３ａが開口６１７を塞ぎ、噴孔６１８からの燃料噴射が停止する。 In the fuel injection valve 6 configured as described above, when the piezo actuator 601 is contracted, the valve body 602 is separated from the bottom surface of the valve chamber 612 so that the valve chamber 612 communicates with the communication passage 622 and the valve body 602. The upper spherical surface closes the opening 611 and the valve chamber 612 and the low pressure passage 625 are blocked. Thereby, the high pressure fuel from the common rail 13 is supplied to the back pressure chamber 613 through the high pressure passage 621, the communication passage 622, the valve chamber 612, and the communication passage 624 in order, and the fuel supplied to the back pressure chamber 613 is supplied to the low pressure passage. Since it does not leak to 625, the pressure in the back pressure chamber 613 increases. The pressure applied to the back pressure chamber 613 acts as a force for pushing the needle 603 downward. When the pressure value exceeds a predetermined value, the needle 603 is seated in the recess 616 and the needle tip 603a closes the opening 617. The fuel injection from the nozzle hole 618 stops.

上記の状態からピエゾアクチュエータ６０１が伸長して、弁体６０２の上部球面が開口６１１から離れた状態になると、弁室６１２と低圧通路６２５が連通して、背圧室６１３内に蓄積されていた燃料が低圧通路６２５側へ漏出し、背圧室６１３の圧力が低下する。
するとニードル６０３は、背圧室６１３の圧力と燃料溜まり６１５の圧力とがバランスする位置に保持され、凹部６１６から離座することとなる。これにより、燃料溜まり６１５に蓄積された燃料が、凹部６１６の開口６１７と円錐状のニードル先端６０３ａとの間に生じた間隙を通って凹部６１６側へ流出し、当該間隙の大きさに依存した燃料噴射量で噴孔６１８から噴射される。 When the piezo actuator 601 is extended from the above state and the upper spherical surface of the valve body 602 is separated from the opening 611, the valve chamber 612 and the low pressure passage 625 communicate with each other and are accumulated in the back pressure chamber 613. The fuel leaks to the low pressure passage 625 side, and the pressure in the back pressure chamber 613 decreases.
Then, the needle 603 is held at a position where the pressure in the back pressure chamber 613 and the pressure in the fuel reservoir 615 are balanced, and is separated from the recess 616. As a result, the fuel accumulated in the fuel reservoir 615 flows out to the concave portion 616 side through the gap formed between the opening 617 of the concave portion 616 and the conical needle tip 603a, and depends on the size of the gap. The fuel is injected from the nozzle hole 618 at a fuel injection amount.

ピエゾアクチュエータ６０１が伸長するにつれて、低圧通路６２５への燃料の漏出量が多くなって背圧室６１３の圧力が低下し、ニードル６０３が保持されるバランス位置は上方に移動し、ニードル先端６０３ａが凹部６１６へ進入している深さが浅くなって、上記の間隙が拡大する。したがって、ピエゾアクチュエータ６０１の伸縮を制御することにより、燃料噴射量の制御が可能である。 As the piezo actuator 601 extends, the amount of fuel leaked into the low pressure passage 625 increases, the pressure in the back pressure chamber 613 decreases, the balance position where the needle 603 is held moves upward, and the needle tip 603a is recessed. As the depth of entry to 616 becomes shallower, the gap is expanded. Accordingly, the fuel injection amount can be controlled by controlling the expansion and contraction of the piezo actuator 601.

ピエゾアクチュエータ６０１がさらに伸長して、弁体６０２が弁室６１２の底面に着座した状態になると、弁室６１２と連絡通路６２２とが遮断されて、コモンレール１３から高圧通路６２１、連絡通路６２２、弁室６１２，連絡通路６２４を順次通る経路による背圧室６１３への燃料供給がなされなくなる。すると、背圧室６１３の圧力を維持することができなくなり、やがてニードル６０３の頭（上部）は背圧室６１３の天井と接触して、ニードル６０３はそれ以上、上側へ動けなくなる。したがって、上記した間隙の大きさ、言い換えれば燃料噴射量は、この状態において最大値をとることになる。 When the piezo actuator 601 further extends and the valve body 602 is seated on the bottom surface of the valve chamber 612, the valve chamber 612 and the communication passage 622 are cut off, and the high pressure passage 621, the communication passage 622, the valve are disconnected from the common rail 13. The fuel is not supplied to the back pressure chamber 613 through a path that sequentially passes through the chamber 612 and the communication passage 624. Then, the pressure in the back pressure chamber 613 cannot be maintained, and the head (upper part) of the needle 603 eventually comes into contact with the ceiling of the back pressure chamber 613, and the needle 603 can no longer move upward. Accordingly, the size of the gap, in other words, the fuel injection amount takes the maximum value in this state.

この燃料噴射弁６では、ニードル６０３の位置を制御する際に加圧された燃料の圧力（背圧）を利用することにより、ニードル６０３の位置を制御して燃料の燃料戻し路１５への流出を遮断し、また、ニードル６０３の移動時の応答性を確保する。 In the fuel injection valve 6, the position of the needle 603 is controlled by using the pressure (back pressure) of the fuel pressurized when the position of the needle 603 is controlled, and the fuel flows out to the fuel return path 15. And the responsiveness at the time of movement of the needle 603 is ensured.

図３は、燃料噴射制御装置における燃料の噴射過程を示すタイミングチャートである。
（ａ）は、ＥＣＵ２が出力する燃料噴射指令信号の状態を示す。この燃料噴射指令信号の波形が立ち上がった状態（時刻ｔ_１〜ｔ_４）は、燃料噴射を指示する燃料噴射指令Ｔｉが燃料噴射弁６に供給されている状態を示す。
（ｂ）は、燃料噴射弁６のニードル６０３を駆動する背圧の変化を示す。上述したように、背圧が高い状態（時刻ｔ_２以前、及び、時刻ｔ_５以降）では燃料噴射弁６のニードル６０３を押し下げる圧力がかかっている状態（時刻ｔ_２〜ｔ_５）を示し、圧力低下によりニードル６０３を押し下げる力が解放された状態を示す。
（ｃ）は、ニードル６０３の位置、すなわち、噴射が行われる状態（時刻ｔ_３〜ｔ_６）を示す。
（ｄ）は、コモンレール１３から供給される燃料の供給量の変化を示す。この図に示される破線（Ｃ１とＣ２）は、異常な供給量を検出するための判定基準として用いられる閾値を示す。
（ｅ）は、燃料圧力センサ３７によって検出された燃料圧力Ｐの変化を示す。 FIG. 3 is a timing chart showing the fuel injection process in the fuel injection control device.
(A) shows the state of the fuel injection command signal output from the ECU 2. The state in which the waveform of the fuel injection command signal rises (time t _{1 to} t ₄ ) indicates a state in which the fuel injection command Ti instructing fuel injection is supplied to the fuel injection valve 6.
(B) shows the change of the back pressure which drives the needle 603 of the fuel injection valve 6. As described above, in a state where the back pressure is high (before time t ₂ and after time t ₅ ), a state is shown in which pressure is applied to push down the needle 603 of the fuel injection valve 6 (time t _{2 to} t ₅ ). The state in which the force to push down the needle 603 is released due to the pressure drop is shown.
(C) shows the position of the needle 603, i.e., a state in which injection is performed (time _t 3 ~t _6).
(D) shows the change in the amount of fuel supplied from the common rail 13. The broken lines (C1 and C2) shown in this figure indicate threshold values used as criteria for detecting an abnormal supply amount.
(E) shows the change in the fuel pressure P detected by the fuel pressure sensor 37.

このタイミングチャートに示される初期状態では、コモンレール１３から供給された燃料の燃料噴射が停止している状態を示す。すなわち、時刻ｔ_１以前では、ＥＣＵ２からの燃料噴射指令Ｔｉが燃料噴射弁６に供給されていないため、燃料噴射弁６のピエゾアクチュエータ６０１は収縮状態にある。そして、燃料噴射弁６においてニードル６０３の頭部は加圧された燃料により圧力が印加された状態にあり、ニードル６０３の先端６０３ａは、開口６１７からの燃料の流出を遮断し、噴孔６１８からの燃料噴射を停止させる。そのため、燃料噴射弁６において燃料噴射が行われていない状態にある。 In the initial state shown in this timing chart, the fuel injection of the fuel supplied from the common rail 13 is stopped. That is, in the time t ₁ earlier, since the fuel injection command Ti from ECU2 not supplied to the fuel injection valves 6, the piezoelectric actuator 601 of the fuel injection valve 6 is in the contracted state. In the fuel injection valve 6, the head of the needle 603 is in a state where pressure is applied by the pressurized fuel, and the tip 603 a of the needle 603 blocks the outflow of fuel from the opening 617, and from the injection hole 618. Stop fuel injection. Therefore, the fuel injection valve 6 is in a state where fuel injection is not performed.

時刻ｔ１において、ＥＣＵ２は、燃料噴射弁６に対して燃料噴射指令Ｔｉを出力する。
時刻ｔ２になると、燃料噴射指令Ｔｉが入力された燃料噴射弁６のピエゾアクチュエータ６０１が伸張して弁体６０２が開口６１１を解放する。そして、ニードル６０３の頭部を押し下げていた背圧室６１３内の燃料は、燃料戻し路１５に排出される。
これにより、高圧通路６２１の上流側にある燃料圧力センサ３７は、燃料戻し路１５への燃料の流出による燃料圧力のわずかな低下を検出する。ＥＣＵ２は、燃料圧力センサ３７によって検出された燃料圧力の変化に基づいて、燃料噴射弁６を駆動したことによる燃料流出量を算定する。この燃料の流出は、弁体６０２が開口６１１を塞いで、背圧が復帰するようになるまで継続する。 At time t1, the ECU 2 outputs a fuel injection command Ti to the fuel injection valve 6.
At time t2, the piezo actuator 601 of the fuel injection valve 6 to which the fuel injection command Ti has been input expands, and the valve body 602 releases the opening 611. The fuel in the back pressure chamber 613 that has pushed down the head of the needle 603 is discharged to the fuel return path 15.
Thus, the fuel pressure sensor 37 on the upstream side of the high pressure passage 621 detects a slight decrease in fuel pressure due to the outflow of fuel to the fuel return passage 15. Based on the change in the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor 37, the ECU 2 calculates the amount of fuel outflow resulting from driving the fuel injection valve 6. This outflow of fuel continues until the valve body 602 blocks the opening 611 and the back pressure is restored.

時刻ｔ３になると、ニードル６０３の頭部側の燃料圧力が低下し、ニードル６０３が上方に移動する。そして、ニードル６０３の先端６０３ａは、開口６１７への燃料を遮断できなくなり、開口６１７に燃料が流出し燃料噴射が始まる。
これにより、燃料圧力センサ３７は、燃料戻し路１５への燃料の流出と燃料噴射とによる燃料圧力の低下（時刻ｔ_３〜ｔ_７）を検出する。検出された燃料圧力の値は、燃料噴射が始まると大きく低下するようになる。
時刻ｔ４において、ＥＣＵ２は、燃料噴射弁６に対して出力していた燃料噴射指令Ｔｉを終了させ、燃料噴射を停止させる。
時刻ｔ５になると、燃料噴射指令Ｔｉにより燃料の噴射停止を指示された燃料噴射弁６では、ピエゾアクチュエータ６０１が駆動され、ピエゾアクチュエータ６０１が収縮して弁体６０２が開口６１１を塞ぐと、弁室６１２に流入した燃料によって背圧室６１３の背圧が再び高まる。これにより、時刻ｔ２から継続していた燃料戻し路１５への燃料排出が停止する。 At time t3, the fuel pressure on the head side of the needle 603 decreases, and the needle 603 moves upward. Then, the tip 603a of the needle 603 cannot block the fuel to the opening 617, the fuel flows out to the opening 617, and fuel injection starts.
As a result, the fuel pressure sensor 37 detects a drop in fuel pressure (time t _{3 to} t ₇ ) due to the outflow of fuel to the fuel return path 15 and fuel injection. The value of the detected fuel pressure is greatly reduced when fuel injection is started.
At time t4, the ECU 2 ends the fuel injection command Ti output to the fuel injection valve 6, and stops fuel injection.
At time t5, in the fuel injection valve 6 instructed to stop fuel injection by the fuel injection command Ti, the piezo actuator 601 is driven, and when the piezo actuator 601 contracts and the valve body 602 closes the opening 611, the valve chamber The back pressure in the back pressure chamber 613 is increased again by the fuel flowing into 612. Thereby, the fuel discharge to the fuel return path 15 that has been continued from the time t2 is stopped.

時刻ｔ６になると、背圧が上昇したことによりニードル６０３が押し下げられ、燃料噴射弁６は、燃料噴射を停止する。これにより、燃料噴射弁６の噴射が停止することにより燃料圧力が上昇に転じる。
時刻ｔ７になると、燃料噴射が停止したことにより燃料圧力センサ３７によって検出される燃料圧力は、さらに上昇を続ける。燃料圧力センサ３７は、噴射開始前の時刻ｔ１における圧力まで復帰したことを検出する。時刻ｔ７以降の燃料圧力は、減衰振動の特性を示し時間の経過にしたがって徐々に安定化する。 At time t6, the needle 603 is pushed down due to the increase in back pressure, and the fuel injection valve 6 stops fuel injection. As a result, the fuel pressure starts to rise by stopping the injection of the fuel injection valve 6.
At time t7, the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor 37 due to the stop of fuel injection continues to rise further. The fuel pressure sensor 37 detects that the pressure has returned to the pressure at time t1 before the start of injection. The fuel pressure after time t7 shows a characteristic of damped oscillation and gradually stabilizes as time passes.

時刻ｔ１から時刻ｔ７までの間に検出された燃料圧力の変動波形からその噴射に消費された噴射量と背圧を制御するのに要した燃料の排出量を算出できる。 From the fluctuation waveform of the fuel pressure detected between time t1 and time t7, the fuel discharge amount required to control the injection amount and back pressure consumed for the injection can be calculated.

続いて、本発明の燃料噴射制御装置１０における燃料噴射時の燃料圧力変動と燃料噴射量の関係について説明する。
燃料噴射弁６に供給される燃料の流量Ｑは、噴射孔６１８から噴射される燃料の噴射量Ｑ_ＩＮＪと燃料戻し路１５に排出される排出量Ｑ_Ｂとの和として式（１）に示される。 Next, the relationship between the fuel pressure fluctuation and the fuel injection amount at the time of fuel injection in the fuel injection control device 10 of the present invention will be described.
The flow rate Q of the fuel supplied to the fuel injection valve 6 is expressed by the equation (1) as the sum of the injection amount Q _INJ of the fuel injected from the injection hole 618 and the discharge amount Q _B discharged to the fuel return path 15. It is.

図１に示した燃料圧力センサ３７は、高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４内に設けられたオリフィス１３ｃの下流部の圧力を検出する。
燃料圧力センサ３７で検出される燃料圧力Ｐに基づいて、燃料噴射により噴射される燃料の量は、式（２）によって表される。 The fuel pressure sensor 37 shown in FIG. 1 detects the pressure in the downstream portion of the orifice 13c provided in the high-pressure pipes 13b-1 to 13b-4.
Based on the fuel pressure P detected by the fuel pressure sensor 37, the amount of fuel injected by fuel injection is expressed by equation (2).

式（２）において、Ｃが流量係数を示し、Ａ１が燃料噴射弁６の噴孔６１８の開口面積を示し、ΔＰ１が燃料噴射弁６に供給される燃料圧力センサ３７によって検出された燃料圧力Ｐとエンジン１の燃焼室内の圧力との差を示し、ρが燃料の密度を示し、Ｑ_ＩＮＪが燃料噴射弁６から噴射される燃料の噴射量、ｔ_Ｗが燃料噴射弁６に印加される燃料噴射指令の継続時間を示す。
この式によって示される流量Ｑ_ＩＮＪは、燃料噴射指令Ｔｉを継続する時間ｔ_Ｗに比例する。
一方、燃料噴射指令Ｔｉを継続して出力する時間を所定の値に定めた場合、流量Ｑ_ＩＮＪは、圧力差ΔＰ１の関数となる。また、エンジン１の燃焼室内の燃料圧力に変化がないとすれば、圧力差ΔＰ１は、燃料噴射弁６に供給される燃料圧力Ｐの変化に依存する。すなわち、流量Ｑ_ＩＮＪは、燃料噴射弁６に供給される燃料圧力Ｐに依存して変化する。 In Expression (2), C represents a flow coefficient, A1 represents the opening area of the injection hole 618 of the fuel injection valve 6, and ΔP1 represents the fuel pressure P detected by the fuel pressure sensor 37 supplied to the fuel injection valve 6. And the pressure in the combustion chamber of the engine 1, ρ indicates the fuel density, Q _INJ is the amount of fuel injected from the fuel injector 6, and t _W is the fuel applied to the fuel injector 6 Indicates the duration of the injection command.
The flow rate Q _INJ represented by this equation is proportional to the time t _W during which the fuel injection command Ti is continued.
On the other hand, when the time for continuously outputting the fuel injection command Ti is set to a predetermined value, the flow rate Q _INJ is a function of the pressure difference ΔP1. If there is no change in the fuel pressure in the combustion chamber of the engine 1, the pressure difference ΔP1 depends on the change in the fuel pressure P supplied to the fuel injection valve 6. That is, the flow rate Q _INJ varies depending on the fuel pressure P supplied to the fuel injection valve 6.

また、燃料噴射弁６から燃料戻し配管１５に排出する背圧排出量は、式（３）によって表せる。 Further, the back pressure discharge amount discharged from the fuel injection valve 6 to the fuel return pipe 15 can be expressed by equation (3).

式（３）において、Ｃが流量係数を示し、Ａ２が燃料噴射弁６の背圧排出経路における開口面積を示し、ΔＰ２が燃料噴射弁６に供給される燃料圧力Ｐと大気圧（燃料戻し路１５）との差を示し、ρが燃料の密度を示し、Ｑ_Ｂが燃料噴射弁６から燃料戻し路１５に排出される燃料の排出量、ｔ_Ｗが燃料噴射弁６に印加される燃料噴射指令の継続時間を示す。
この式によって示される流量Ｑ_Ｂは、燃料噴射指令Ｔｉを継続する時間ｔ_Ｗに比例する。
一方、燃料噴射指令Ｔｉを継続して出力する時間を所定の値に定めた場合、流量Ｑ_Ｂは、圧力差ΔＰ２の関数となる。また、コモンレール１３における燃料圧力に変化がないとすれば、圧力差ΔＰ２は、燃料噴射弁６に供給される燃料圧力Ｐの変化に依存する。すなわち、流量Ｑ_Ｂは、燃料噴射弁６に供給される燃料圧力Ｐに依存して変化する。
ここで、大気圧の変化量は、コモンレール１３に蓄圧される圧力に対して微小な量として扱うことができ、上記の式（３）を用いて都度演算することなく、予め定められた係数として設定することが可能である。燃料噴射時間ｔ_ｗを一定の値とすれば、推定流量Ｑ_Ｂｅｓｔは、式（４）によって示すことができる。 In Expression (3), C represents a flow coefficient, A2 represents an opening area in the back pressure discharge path of the fuel injection valve 6, and ΔP2 represents the fuel pressure P supplied to the fuel injection valve 6 and the atmospheric pressure (fuel return path). 15), ρ represents the density of fuel, Q _B represents the amount of fuel discharged from the fuel injection valve 6 to the fuel return path 15, and t _W represents the fuel injection applied to the fuel injection valve 6. Indicates the duration of the command.
The flow rate Q _B indicated by this equation is proportional to the time t _W for which the fuel injection command Ti is continued.
On the other hand, if the time to continue outputting a fuel injection command Ti determined to a predetermined value, the flow rate Q _B is a function of the pressure difference [Delta] P2. If there is no change in the fuel pressure in the common rail 13, the pressure difference ΔP 2 depends on the change in the fuel pressure P supplied to the fuel injection valve 6. That is, the flow rate Q _B changes depending on the fuel pressure P supplied to the fuel injection valve 6.
Here, the change amount of the atmospheric pressure can be handled as a minute amount with respect to the pressure accumulated in the common rail 13, and is calculated as a predetermined coefficient without being calculated each time using the above equation (3). It is possible to set. If the fuel injection time _tw is a constant value, the estimated flow rate Q _Best can be expressed by equation (4).

式（４）において、関数ｆ（Ｐ）は、燃料圧力Ｐに対して単調増加を示す一次関数として同定することにより、処理を簡素化することができる。 In the equation (4), the function f (P) can be identified as a linear function indicating a monotonic increase with respect to the fuel pressure P, thereby simplifying the processing.

また、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの間に、燃料噴射弁６に供給されても燃焼室に噴射されずに燃料戻し路１５に放出される燃料が生じている。この燃料戻し路１５に放出される燃料は、燃料噴射弁６の背圧を低下させるのに必要とされる流量である。この背圧を低下させるために流出する流量は、実際の燃料噴射が開始する直前の時間（時刻ｔ２から時刻ｔ３）においてだけ、燃料噴射による流出量と分離して検出することができる。 In addition, even when supplied to the fuel injection valve 6 from time t2 to time t5, fuel is released into the fuel return path 15 without being injected into the combustion chamber. The fuel released into the fuel return path 15 is a flow rate required to reduce the back pressure of the fuel injection valve 6. The flow rate that flows out in order to reduce the back pressure can be detected separately from the outflow amount due to fuel injection only during the time immediately before actual fuel injection starts (from time t2 to time t3).

このような背圧制御に必要な燃料の流出量の判定を用いた異常判定について説明する。
例えば、燃料噴射弁６が故障して、背圧制御の流出量が所定の値より多くなる不具合が生じた場合を想定する。
燃料を噴射しないタイミングに背圧制御の流出量が所定の値より多くなる不具合が生じれば、噴射がない期間であっても燃料圧力の低下を招くことになる。時刻ｔ_１以前の予め定められた所定時間に流出する流出量を検出し、その流出量が所定の閾値より小さいか否かを判定することにより、異常を検出することができる。
一方、燃料を噴射するタイミングに背圧制御の流出量が所定の値より多くなる不具合が生じても、上記の異常検出方法では、燃料噴射量と背圧制御に必要な流量とを分けて検出することができるので、燃料噴射に伴う動作中でなければ検出できない不具合事象であっても異常を検出することができる。 The abnormality determination using the determination of the fuel outflow amount necessary for such back pressure control will be described.
For example, a case is assumed in which the fuel injection valve 6 fails and a problem occurs in which the outflow amount of the back pressure control exceeds a predetermined value.
If there is a problem that the outflow amount of the back pressure control exceeds a predetermined value at the timing when the fuel is not injected, the fuel pressure is reduced even during the period when there is no injection. An abnormality can be detected by detecting an outflow amount flowing out at a predetermined time before time t ₁ and determining whether the outflow amount is smaller than a predetermined threshold.
On the other hand, even if there is a problem that the outflow amount of the back pressure control exceeds a predetermined value at the timing of fuel injection, the above abnormality detection method detects the fuel injection amount and the flow rate required for the back pressure control separately. Therefore, it is possible to detect an abnormality even if it is a malfunction event that can only be detected during operation associated with fuel injection.

続いて、燃料噴射に影響されない燃料の漏れ（リーク）を検出する手順について説明する。
図４は、本実施形態に示す燃料噴射制御装置１０における異常検出処理を示すフローチャートである。
ＥＣＵ２における異常判定部２ｃは、燃料噴射制御部２ｂが出力する燃料噴射指令Ｔｉに基づいて、燃料噴射指令Ｔｉで指示された燃料噴射状態（図３の時刻ｔ_１〜ｔ_４）であるか否かの判定を行う（ステップＳａ１０）。
ステップＳａ１０における判定の結果、燃料噴射指令Ｔｉが出力された燃料噴射状態にあると判定された場合、異常判定部２ｃは、燃料噴射指令Ｔｉが出力されてから燃料噴射を開始するまでの期間（図３の時刻ｔ_１〜ｔ_３）に排出される燃料の量を検出する。この排出された燃料の量は、燃料圧力センサ３７によって検出された燃料圧力Ｐに基づいて、式（３）の演算により導かれる。導かれた排出量を、背圧排出量ＱＢ１とする（ステップＳａ１２）。
導かれた背圧排出量ＱＢ１の値が予め定められる基準値に基づいて定められる閾値Ｃ１以下であるか否かを判定する。閾値Ｃ１として定める値は、基準値に検出誤差を見込んだマージンαを設定し定められた値（基準値＋α）とする。この判定により、背圧排出量ＱＢ１の値が、定められた閾値Ｃ１以下状態であれば、異常と判定すべき燃料のリークが発生していないと判定する（ステップＳａ１４）。 Next, a procedure for detecting fuel leakage (leakage) that is not affected by fuel injection will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing an abnormality detection process in the fuel injection control apparatus 10 shown in the present embodiment.
The abnormality determination unit 2c in the ECU 2 is in a fuel injection state (time t _{1 to} t _{4 in} FIG. 3) instructed by the fuel injection command Ti based on the fuel injection command Ti output from the fuel injection control unit 2b. Is determined (step Sa10).
As a result of the determination in step Sa10, when it is determined that the fuel injection state is in which the fuel injection command Ti is output, the abnormality determination unit 2c is a period from when the fuel injection command Ti is output until fuel injection is started ( The amount of fuel discharged at times t _{1 to} t ₃ ) in FIG. 3 is detected. The amount of the discharged fuel is derived by the calculation of Expression (3) based on the fuel pressure P detected by the fuel pressure sensor 37. The guided discharge amount is set as a back pressure discharge amount QB1 (step Sa12).
It is determined whether or not the value of the derived back pressure discharge amount QB1 is equal to or less than a threshold value C1 determined based on a predetermined reference value. The value determined as the threshold value C1 is set to a value (reference value + α) set by setting a margin α with a detection error as a reference value. If it is determined that the value of the back pressure discharge amount QB1 is equal to or less than a predetermined threshold value C1, it is determined that no fuel leakage that should be determined as abnormal has occurred (step Sa14).

また、ステップＳａ１４による判定により、異常判定部２ｃは、背圧排出量ＱＢ１の値が、定められた閾値Ｃ１を超える状態であれば異常として判定すべき燃料のリーク或いは燃料噴射系統の異常が発生していると判定し、ＥＣＵ２内で機能するＯＢＤ（On-board diagnostics）に通知する。この背圧を制御する燃料の流出を、「動的リーク」という（ステップＳａ１６）。 Further, as a result of the determination in step Sa14, the abnormality determination unit 2c causes a fuel leak or an abnormality in the fuel injection system to be determined as abnormal if the value of the back pressure discharge amount QB1 exceeds the predetermined threshold C1. The OBD (On-board diagnostics) functioning in the ECU 2 is notified. The outflow of fuel for controlling the back pressure is referred to as “dynamic leak” (step Sa16).

ステップＳａ１０における判定の結果、燃料噴射指令Ｔｉが出力されずに燃料噴射状態にないと判定された場合（図３の時刻ｔ_１以前の所定の期間）、異常判定部２ｃは、この期間はコモンレール１３から燃料噴射弁６に対して燃料の供給がない期間になる。この期間では、異常判定部２ｃは、燃料噴射指令Ｔｉが出力される前の予め定められる所定時間の間にコモンレール１３から供給される燃料の排出量を検出する。この所定時間における燃料の排出量を、背圧排出量ＱＢ２として定義する（ステップＳａ２２）。 If the result of determination in step Sa10, if the fuel injection command Ti is determined not to fuel injection state without being output (the time t ₁ before a predetermined time period in FIG. 3), the abnormality determining unit 2c, the period common rail 13 is a period in which no fuel is supplied to the fuel injection valve 6. During this period, the abnormality determination unit 2c detects the amount of fuel discharged from the common rail 13 during a predetermined time before the fuel injection command Ti is output. The fuel discharge amount during the predetermined time is defined as the back pressure discharge amount QB2 (step Sa22).

この所定の期間（図３の時刻ｔ_１以前の所定の期間）には、燃料噴射弁６が駆動されることはなく、燃料噴射弁６が駆動されたときに排出される動的リークは、存在しない。したがって、検出される背圧排出量ＱＢ２が発生しないことから、異常判定部２ｃは、背圧排出量ＱＢ２の値の検出誤差δを許容する所定の閾値Ｃ２で示される範囲内であるかの判定を行う。閾値Ｃ２の値は、検出誤差δの範囲を許容する微小な値とする。この判定により、背圧排出量ＱＢ２の値が、定められた閾値Ｃ２の範囲である（つまり、実質的に零とみなすことができる状態にある）ならば、異常判定部２ｃは、異常と判定すべき燃料のリーク或いは燃料噴射系統の異常が発生していないと判定する（ステップＳａ２４）。 The predetermined period of time (time t ₁ earlier predetermined period in FIG. 3), rather than the fuel injection valve 6 is driven, the dynamic leakage to be discharged when the fuel injection valve 6 is driven, not exist. Therefore, since the detected back pressure discharge amount QB2 does not occur, the abnormality determination unit 2c determines whether it is within the range indicated by the predetermined threshold C2 that allows the detection error δ of the value of the back pressure discharge amount QB2. I do. The value of the threshold C2 is a minute value that allows the range of the detection error δ. If it is determined that the value of the back pressure discharge amount QB2 is within the predetermined threshold C2 range (that is, in a state where it can be regarded as substantially zero), the abnormality determination unit 2c determines that there is an abnormality. It is determined that there is no fuel leakage or abnormality in the fuel injection system (step Sa24).

また、ステップＳａ２４による判定により、異常判定部２ｃは、背圧排出量ＱＢ２の値が、定められた閾値Ｃ２を超える状態であれば異常として判定すべき燃料のリーク或いは燃料噴射系統の異常が発生していると判定し、ＥＣＵ２内で機能するＯＢＤ（On-board diagnostics）に通知する。燃料噴射を始める前に燃料の流出が検出された異常状態における流出を、「静的リーク」という（ステップＳａ２６）。 Further, as a result of the determination in step Sa24, the abnormality determination unit 2c causes a fuel leak or a fuel injection system abnormality to be determined as abnormal if the value of the back pressure discharge amount QB2 exceeds a predetermined threshold C2. The OBD (On-board diagnostics) functioning in the ECU 2 is notified. The outflow in the abnormal state in which the outflow of fuel is detected before the fuel injection is started is referred to as “static leak” (step Sa26).

以上に示された本発明の実施形態によれば、ＥＣＵ２における異常判定部２ｃは、検出した燃料圧力に基づいて、その変動を検出する。その検出は、ＥＣＵ２から燃料噴射指令Ｔｉが出力され、燃料噴射弁６が噴射状態に遷移する過程において、その燃料噴射指令Ｔｉに係る燃料噴射が始まる直前の無噴射の状態に生じる燃料リーク量を判定することにより行われる。そして、燃料噴射が行われる際に駆動された燃料噴射手段の動作によって生じる燃料戻し路１５への燃料の排出量を、正常な燃料噴射による燃料噴射量と区別して判定することができる。 According to the embodiment of the present invention described above, the abnormality determination unit 2c in the ECU 2 detects the fluctuation based on the detected fuel pressure. The detection is based on the amount of fuel leakage that occurs in the non-injection state immediately before the fuel injection related to the fuel injection command Ti starts in the process in which the fuel injection command Ti is output from the ECU 2 and the fuel injection valve 6 transitions to the injection state. This is done by judging. The amount of fuel discharged to the fuel return path 15 generated by the operation of the fuel injection means driven when fuel injection is performed can be determined separately from the fuel injection amount by normal fuel injection.

また、実施形態によれば、ＥＣＵ２における異常判定部２ｃは、燃料噴射弁６による燃料噴射を行わない状態を選択して燃料のリークを検出することができる。そして、燃料噴射が行われる際の条件と判定条件を分けて設定することができる。 Further, according to the embodiment, the abnormality determination unit 2c in the ECU 2 can detect a fuel leak by selecting a state in which fuel injection by the fuel injection valve 6 is not performed. And the conditions at the time of fuel injection and the determination conditions can be set separately.

また、実施形態明によれば、ＥＣＵ２における異常判定部２ｃは、パイロット噴射又はメイン噴射のいずれの燃料噴射であっても、その燃料噴射により生じる燃料のリークを検出することができる。 Further, according to the embodiment, the abnormality determination unit 2c in the ECU 2 can detect a fuel leak caused by the fuel injection regardless of whether the fuel injection is pilot injection or main injection.

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、本発明の燃料噴射制御装置１０における、ＥＣＵ２に異常判定部２ｃを兼ね備えるものとして説明したが、ＥＣＵ２が行う燃料噴射制御部２ｂなどと分離して構成することも可能である。
また、燃料圧力センサ３７は、燃料噴射弁６に対応して設けられるものとして説明したが、少なくとも１つの燃料圧力センサ３７によって、複数の燃料噴射弁６の噴射によって変動する燃料圧力変動を検出することとしても良い。その燃料圧力センサ３７の設置箇所は、オリフィス１３ｃの下流に配置することが好適であるが、目的の変動量を検出することができる場所に設けることとしても良い。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the fuel injection control device 10 of the present invention, the ECU 2 has been described as having the abnormality determination unit 2c, but it may be configured separately from the fuel injection control unit 2b performed by the ECU 2.
Further, although the fuel pressure sensor 37 has been described as being provided corresponding to the fuel injection valve 6, at least one fuel pressure sensor 37 detects a fuel pressure fluctuation that varies due to the injection of the plurality of fuel injection valves 6. It's also good. The installation location of the fuel pressure sensor 37 is preferably arranged downstream of the orifice 13c, but may be provided at a location where a target fluctuation amount can be detected.

また、オリフィス１３ｃを例に示し、コモンレール１３と高圧配管１３ｂの間に流量を制限する抵抗成分を設けた。この抵抗成分には、オリフィス１３ｃ以外にも目的の流量制御を行える構造のものであれば選択可能である。 An orifice 13c is shown as an example, and a resistance component that restricts the flow rate is provided between the common rail 13 and the high-pressure pipe 13b. The resistance component can be selected as long as it has a structure capable of controlling the desired flow rate other than the orifice 13c.

また、高圧配管１３ｂ内に設けられるオリフィス１３ｃの配置は、コモンレール１３側に近い位置とすることが好適である。
また、燃料圧力センサ３７の配置は、オリフィス１３ｃに近い下流部側とすることが好適である。
また、メイン噴射に先立って行われるパイロット噴射の回数は、１回に限定されることなく、複数回に分割することは可能である。 Moreover, it is preferable that the arrangement of the orifice 13c provided in the high-pressure pipe 13b is a position close to the common rail 13 side.
In addition, the fuel pressure sensor 37 is preferably arranged on the downstream side near the orifice 13c.
Further, the number of pilot injections performed prior to the main injection is not limited to one, and can be divided into a plurality of times.

また、本実施形態では、燃料噴射弁６の数を４個、コモンレール１３の数を１個として説明しているが、それぞれ４個と１個に制限されるものではなく、エンジン１の構成によってその数量は任意に設定することができる。
また、エンジン１はディーゼルエンジンであることとして説明したが、この燃料噴射制御装置１０はガソリンエンジンに対する適応も可能である。
また、本発明は、船外機のような船舶推進機用の内燃機関を含む、様々な産業用の内燃機関に適用することが可能である。 In the present embodiment, the number of fuel injection valves 6 is four and the number of common rails 13 is one. However, the number of fuel injection valves 6 is not limited to four and one. The quantity can be set arbitrarily.
Although the engine 1 has been described as a diesel engine, the fuel injection control device 10 can be applied to a gasoline engine.
Further, the present invention can be applied to various industrial internal combustion engines including an internal combustion engine for a marine vessel propulsion device such as an outboard motor.

１エンジン（内燃機関）
２ＥＣＵ（噴射量算出手段）
２ｃ異常判定部（異常判定手段）
６燃料噴射弁（燃料噴射手段）
１０燃料噴射制御装置（燃料噴射制御装置）
１３コモンレール（燃料蓄圧手段）
３７、３７−１〜３７−４燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）
Ｐ２高圧ポンプ（燃料供給手段）
1 engine (internal combustion engine)
2 ECU (Injection amount calculation means)
2c Abnormality determination unit (abnormality determination means)
6 Fuel injection valve (fuel injection means)
10. Fuel injection control device (fuel injection control device)
13 Common rail (fuel accumulator)
37, 37-1 to 37-4 Fuel pressure sensor (fuel pressure detecting means)
P2 High pressure pump (fuel supply means)

Claims

Fuel accumulating means for accumulating supplied fuel, fuel injection means for injecting fuel supplied from the fuel accumulating means in response to a fuel injection command, and provided between the fuel accumulating means and the fuel injection means. A fuel pressure detecting means for detecting a fuel pressure; and a fuel injection control means for outputting the fuel injection command to perform fuel injection control in the fuel injection means, and the fuel pressure detected by the fuel pressure detecting means In the abnormality determination device of the fuel injection control device that performs abnormality determination from the fluctuation value of
Abnormality in which abnormality determination is performed by calculating a fuel leak amount when the fuel injection means is non-injection based on a fluctuation value of the fuel pressure detected by the fuel pressure detection means in a state where the fuel injection command is output An abnormality determination device for a fuel injection control device, comprising: a determination unit.

The abnormality determining means includes
An abnormality determination is performed by detecting the fuel pressure fluctuation in a state before outputting the fuel injection command, and determining the amount of fuel leakage in the non-injection state of the fuel injection by the fuel injection means. The abnormality determination device of the fuel injection control device according to claim 1.

In the state in which the fuel injection command is output, the fuel injection for determining the amount of fuel leakage at the time of no fuel injection by the fuel injection means is either fuel injection of pilot injection or main injection. The abnormality determination device for a fuel injection control device according to claim 1.