CN104105862A - 用于燃料供给系统的异常判定装置和异常判定方法 - Google Patents
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Abstract
本装置在从各气缸之中点火顺序彼此连续的两个气缸的各自的压缩上死点时刻之间的中间时刻(时点t11)到向这些气缸之中点火顺序较迟的一个气缸中的燃料喷射即将开始前的时刻(时点t12)的检测时段期间通过以与所述点火顺序较迟的气缸对应的方式设置的压力检测传感器来检测燃料压力，并基于所检测出的燃料压力PQ的下降速度来判定是否已发生燃料泄漏异常。
Description
技术领域
本发明涉及为燃料供给系统而设计并判定向内燃发动机的各个气缸供给燃料的燃料供给系统中是否已发生燃料泄漏异常的异常判定装置和异常判定方法。
背景技术
直接喷射和供给燃料到各气缸中的直喷式内燃发动机的燃料供给系统配备有储存已通过由泵压送而被加压的燃料的蓄压管路(共轨和输送管)，以及分别为各气缸而设置并各自连接到蓄压容器的燃料喷射阀。这些燃料喷射阀被各自驱动打开，藉此燃料在任意时刻喷射并供给到内燃发动机的各个气缸中。
在此应该指出的是，可能发生燃料从上述燃料供给系统的内部泄漏到其外部的异常(燃料泄漏异常)。通常，已提出判定是否已发生这种燃料泄漏异常的异常判定装置(例如，参见日本专利申请公报No.6-213051(JP-6-213051A))。在上述燃料泄漏异常的情况下，燃料供给系统中的燃料压力即使在燃料喷射阀未被驱动打开时也下降。因此，燃料供给系统内部的燃料压力的下降速度比在尚未发生燃料泄漏异常时高。上述日本专利申请公报No.6-213051(JP-6-213051A)中记载的装置在检测这种燃料供给系统(更具体地，蓄压管路)内部的燃料压力且燃料压力的下降程度大时判定为已发生燃料泄漏异常。
在内燃发动机运转时，各个燃料喷射阀各自被间歇地驱动打开，并且燃料从燃料供给系统(更具体地，燃料喷射阀)内喷射和供给到各个气缸中。因此，燃料供给系统中的燃料压力由于这种间歇燃料喷射的执行而脉动。相应地，在内燃发动机运转期间，燃料供给系统中的燃料压力由于因从各个燃料喷射阀的燃料喷射导致的压力下降和因燃料喷射的间歇执行导致的脉动而变动。
为此，即使在燃料供给系统中的燃料压力的下降程度已由于为了判定是否已发生燃料泄漏异常而检测燃料压力而变大的情况下，也难以判定燃料压力的下降是可归因于燃料泄漏异常的发生还是可归因于燃料供给系统中的压力脉动。相应地，即使在仅检测蓄压管路中的燃料压力时，也难以高精度地判定是否已发生燃料泄漏异常。
发明内容
本发明提供了能基于燃料压力的下降模式而精确地判定是否已发生泄漏异常的用于燃料供给系统的异常判定装置和异常判定方法。
本发明的一个方面中的异常判定装置适用于具有储存处于加压状态的燃料的蓄压容器和分别为直喷式内燃发动机的气缸而设置并各自连接到所述蓄压容器的燃料喷射阀的燃料供给系统，并且判定所述燃料供给系统中是否已发生燃料泄漏异常。
当燃料喷射阀打开时，燃料供给系统中的燃料压力暂时下降。此外，当燃料喷射阀关闭时，燃料压力停止由于这种燃料喷射而下降，但燃料压力此后立即脉动，并且燃料供给系统中的燃料压力继续变动一段时间。但是，如果注意力仅集中在使将燃料喷射到各气缸之中的一个气缸(特定气缸)的燃料喷射阀与蓄压管路连结的区域内的燃料压力上，则在燃料喷射阀被驱动关闭之后立即产生压力脉动。然而，压力脉动在再次达到燃料喷射阀被驱动打开的时刻(更具体地，与点火顺序紧接在前的气缸[紧接在前气缸]的压缩上死点和特定气缸的压缩上死点之间的中间点对应的时刻)时几乎收敛。
在上述异常判定装置中，分别为所述内燃发动机的气缸而设置压力检测部，所述压力检测部用于检测在所述燃料供给系统内在比所述蓄压容器更靠近所述燃料喷射阀侧的区域和所述燃料喷射阀的喷射孔之间的区域(特定区域)内的燃料压力。因此，能分别通过这些压力检测部来检测使各个燃料喷射阀与蓄压管路连结的区域内的燃料压力。
此外，在上述异常判定装置中，在从所述气缸之中点火顺序彼此连续的两个气缸(例如，上述紧接在前气缸和所述特定气缸)的各自的压缩上死点时刻之间的中间时刻到向这些气缸之中点火顺序较迟的一个气缸(特定气缸)中的燃料喷射即将开始前的时刻的检测时段中，通过为所述点火顺序较迟的气缸而设置的所述压力检测部来检测上述特定区域内的燃料压力。然后基于所检测出的所述特定区域内的燃料压力的下降模式来判定所述燃料供给系统中是否已发生燃料泄漏异常。因此，在因从燃料喷射阀的燃料喷射导致的燃料压力的变动幅度已变小的时段期间上述特定区域内的燃料压力被检测，并判定燃料供给系统中是否已发生燃料泄漏异常。因此，能适当地捕捉因燃料泄漏异常的发生导致的燃料压力下降。因此，能基于燃料压力的下降模式精确地判定是否已发生泄漏异常。
在上述异常判定装置中，可计算在所述检测时段期间燃料压力的下降速度作为所述下降模式，并且可在所述下降速度高于预定的判别速度时判定为已发生所述燃料泄漏异常。因此，若燃料压力的下降速度由于从燃料供给系统内的燃料泄漏而高，则能判定为已发生燃料泄漏异常。
如果假定在计算检测时段期间燃料压力的下降速度时燃料压力的检测值之一已产生一定误差，则该误差的影响随着检测时段缩短而增大。相应地，推断判定是否已发生燃料泄漏异常的精度在检测时段短时比在检测时段长时低。
在上述异常判定装置中，可基于所述检测时段的长度而改变在所述检测时段期间燃料压力的下降速度。因此，例如，当检测时段短时，对上述下降速度的影响大，且因此可通过将下降速度改变为低的速度来降低判定为已发生燃料泄漏异常的可能性。这样，能按照检测时段的长度对上述下降速度的影响程度来改变下降速度，并且能基于改变后的下降速度而适当地判定是否已发生燃料泄漏异常。
在检测时段期间燃料压力的下降速度随着在检测时段期间燃料压力的绝对值升高而升高。在上述异常判定装置中，可基于在所述检测时段期间所述燃料压力的绝对值而改变所述检测时段期间燃料压力的下降速度。因此，例如，当在检测时段期间燃料压力的绝对值高时，上述下降速度高，且因此可通过将下降速度改变为低的速度来降低判定为已发生燃料泄漏异常的可能性。这样，能根据燃料压力的绝对值和未改变的下降速度之间的关系来改变下降速度，并且能基于改变后的下降速度而适当地判定是否已发生燃料泄漏异常。
如上所述，当检测时段短时，判定是否已发生燃料泄漏异常的精度比在检测时段长时低。相应地，推断判定是否已发生燃料泄漏异常的精度随着检测时段延长而升高。当燃料切断控制被执行以暂时停止从燃料喷射阀喷射燃料时，燃料喷射阀未被驱动打开，且因此燃料压力不会由于燃料喷射阀沿阀打开方向的驱动而变动。因此，即使在检测时段被设定为长时段时，也不会由于从燃料喷射阀喷射燃料而导致判定精度降低。
在上述异常判定装置中，确定这样的时段作为在这种燃料切断控制执行期间的检测时段，该时段的起点是点火顺序紧接在所述特定气缸之前的气缸的压缩上死点时刻和所述特定气缸的压缩上死点时刻之间的中间时刻，且该检测时段的终点是所述特定气缸的压缩上死点时刻和点火顺序紧跟在所述特定气缸之后的气缸的压缩上死点时刻之间的中间时刻。此外，可在该检测时段期间通过为所述特定气缸而设置的所述压力检测部来检测燃料压力，并且可基于所检测出的燃料压力的下降模式来判定所述燃料供给系统中是否已发生所述燃料泄漏异常。
根据该装置，能确定这样的时段作为在燃料切断控制执行期间的检测时段，该时段不会由于从燃料喷射阀喷射燃料而导致判定精度的降低并且比在燃料切断控制未被执行时长。相应地，能以高精度判定是否已发生燃料泄漏异常。
在上述异常判定装置中，所述燃料喷射阀可装配有压力传感器作为所述压力检测部。各压力传感器能检测靠近燃料喷射阀之中装配有该压力传感器的相应一个燃料喷射阀的喷射孔且远离其它燃料喷射阀的喷射孔的区域内的燃料压力。因此，能检测随着以与其它气缸对应的方式设置的燃料喷射阀被驱动打开/关闭而导致的燃料压力的变动的影响降低的值作为通过各压力传感器检测出的燃料压力。为此，在上述异常判定装置中，在检测时段期间燃料压力的变动幅度比在检测远离燃料喷射阀的区域内的燃料压力的装置中小。因此，能精确地判定是否已发生燃料泄漏异常。
本发明的一个方面为一种用于燃料供给系统的异常判定方法，其中所述燃料供给系统具有储存处于加压状态的燃料的蓄压容器和分别为直喷式内燃发动机的气缸而设置并各自连接到所述蓄压容器的燃料喷射阀，所述异常判定方法包括：在从所述气缸之中点火顺序彼此连续的两个气缸的各自的压缩上死点时刻之间的中间时刻到向这些气缸之中点火顺序较迟的一个气缸中的燃料喷射即将开始前的时刻的检测时段期间，检测与所述点火顺序较迟的气缸对应的、在所述燃料供给系统内在比所述蓄压容器更靠近所述燃料喷射阀侧的区域和所述燃料喷射阀的喷射孔之间的区域内的燃料压力；以及基于所检测出的燃料压力的下降模式来判定是否已发生燃料泄漏异常。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是示出作为本发明的一种具体形式的根据一个实施例的异常判定装置所适用的内燃发动机的总体构型的示意图；
图2是示出燃料喷射阀的截面结构的剖视图；
图3A至3C是示出驱动脉冲和燃料压力之间的关系的一个示例的时间图；
图4A至4C是示出在先导喷射被执行时驱动脉冲和燃料压力之间的关系的一个示例的时间图；
图5A至5C是示出在燃料切断控制被执行时驱动脉冲和燃料压力之间的关系的一个示例的时间图；以及
图6是示出执行判定处理的程序的流程图。
具体实施方式
下文将说明作为本发明的一种具体形式的根据一个实施例的用于燃料供给系统的异常判定装置。如图1所示，进气通路12与内燃发动机10的气缸11连接。空气经由进气通路12被吸入内燃发动机10的气缸11。附及地，采用具有多个(在本发明的该实施例中为4个[#1至#4])气缸11的柴油发动机作为该内燃发动机10。内燃发动机10分别为气缸11而装配有将燃料直接喷射到气缸11中的直喷式燃料喷射阀20。通过这些燃料喷射阀20沿阀打开方向的驱动而喷射的燃料与已在内燃发动机10的气缸11中被压缩和加热的进气相接触，点燃，并且燃烧。然后，在内燃发动机10中，活塞13由于随着燃料在各气缸11中燃烧所产生的能量而被下压，并且曲轴14被强制地旋转。在内燃发动机10的气缸11中燃烧的燃烧气体作为排气排出到内燃发动机10的排气通路15。
各个燃料喷射阀20经由分支通路31a各自连接到共轨34。共轨34经由供给通路31b连接到燃料箱32。该供给通路31b设置有压送燃料的燃料泵33。在本发明的该实施例中，已通过由燃料泵33压送而升压的燃料储存在共轨34中，并供给到各燃料喷射阀20中。
燃料泵33由内燃发动机10的凸轮轴驱动。燃料泵33构造成每当凸轮旋转360°时(每当燃料喷射在气缸11之中的两个气缸中被执行时)压送燃料一次。燃料在紧接在从燃料喷射阀20喷射燃料完成之后的时段期间从该燃料泵33压送。
返回通路35分别连接到燃料喷射阀20。各个返回通路35连接到燃料箱32。燃料喷射阀20内部的燃料的一部分分别经由这些返回通路35返回燃料箱32。附及地，在本发明的该实施例中，共轨34用作蓄压容器，并且各个燃料喷射阀20、各分支通路31a、供给通路31b和共轨34构成燃料供给系统。此外，在本发明的该实施例中，由燃料泵33的作动导致的燃料供给系统内部的燃料压力的变动幅度在曲柄角(℃A)变得等于ATDC90℃A(在压缩上死点为0℃A的情况下的90℃A)时变得极小。
下文将说明燃料喷射阀20的内部结构。图2示出各个燃料喷射阀20的截面结构。如图2所示，在燃料喷射阀20的壳体21的内部设置有针型阀22。该针型阀22以往复的方式可移动(在图2中可沿上下方向移动)设置地在壳体21中。在壳体21的内部设置有朝喷射孔23侧(图2中向下)恒定地驱促上述针型阀22的弹簧24。此外，在壳体21的内部，在位于一侧(图2中在下侧)的位置跨上述针型阀22形成有喷嘴室25，并且在位于另一侧(图2中在上侧)的位置形成有压力室26。
喷嘴室25的内部经其与壳体21的外部连通的喷射孔23穿过喷嘴室25而形成。燃料从上述分支通路31a(共轨34)经由导入通路27供给到喷嘴室25。上述喷嘴室25和分支通路31a(共轨34)经由连通通路28连接到压力室26。此外，压力室26经由排出通路30连接到返回通路35(燃料箱32)。
采用电气驱动式燃料喷射阀作为上述燃料喷射阀20。在燃料喷射阀20的壳体21的内部设置有通过层叠随着向其输入驱动信号而伸缩的压电元件而构成的压电致动器29。该压电致动器29装配有阀体29a。阀体29a设置在压力室26的内部。然后，由于因压电致动器29的作动而引起的阀体29a的移动，连通通路28(喷嘴室25)和排出通路30(返回通路35)中的一者选择性地与压力室26连通。
在该燃料喷射阀20中，当阀关闭信号输入给压电致动器29时，压电致动器29收缩，阀体29a移动，并且连通通路28和压力室26彼此相连通。然后，返回通路35和压力室26的彼此连通被切断(图2所示的状态)。因此，在压力室26中的燃料被禁止排出到返回通路35(燃料箱32)的状态下，喷嘴室25和压力室26彼此相连通。因此，喷嘴室25的压力与压力室26的压力之差变得相当小，并且针型阀22通过弹簧24的驱促力而移动到阻塞喷射孔23的位置。此时，燃料喷射阀20呈不从其喷射燃料的状态(阀关闭状态)。
另一方面，当阀打开信号输入给压电致动器29时，压电致动器29伸展，阀体29a移动，并且连通通路28和压力室26彼此相连通。然后，返回通路35和压力室26彼此相连通。因此，在燃料被禁止从喷嘴室25流出到压力室26的状态下，压力室26中的燃料的一部分经由返回通路35回到燃料箱32。因此，压力室26中的燃料压力下降，并且压力室26的压力与喷嘴室25的压力之差变大。由于该压力差，针型阀22克服弹簧24的驱促力而移动，并离开喷射孔23。此时，燃料喷射阀20呈燃料从其喷射的状态(阀打开状态)。
燃料喷射阀20一体地装配有输出与上述导入通路27内部的燃料压力PQ对应的信号的压力传感器41。因此，与被设计成检测位于与燃料喷射阀20隔离开的位置处的燃料压力——例如共轨34(参见图1)中的燃料压力等——的装置相比，能检测更靠近燃料喷射阀20的喷射孔23的区域内的燃料压力。附及地，上述压力传感器41是为各燃料喷射阀20、也就是为内燃发动机10的各气缸11而设置的。因此，分别为内燃发动机10的各气缸11而设置的燃料喷射阀20内部的燃料压力PQ能各自通过这些压力传感器41来检测。
如图1所示，内燃发动机10设置有各种用于检测运转状态的传感器作为其周边构件。内燃发动机10还设置有例如用于检测经过进气通路12的空气量(通路空气量GA)的进气量传感器42和用于检测曲轴14的转速(发动机转速NE)的曲柄传感器43以及上述压力传感器41作为这些传感器。此外，内燃发动机10还设置有用于检测加速器操作部件(例如，加速器踏板)的操作量(加速器操作量ACC)的加速器传感器44等。
此外，还设置有构造成配备有例如微计算机等的电子控制单元40作为内燃发动机10的周边构件。该电子控制单元40提取各种传感器的输出信号。在根据本发明的该实施例的装置中，压力传感器41的输出信号以相当短的周期(例如，从数微秒到十几微秒)被提取到电子控制单元40中。电子控制单元40基于各种传感器的输出信号而执行各种计算，并按照计算结果来执行与内燃发动机10的运转有关的各种控制，例如燃料喷射阀20的作动控制(燃料喷射控制)、燃料泵33的作动控制(燃料压力控制)等。
本发明的该实施例的燃料喷射控制以如下方式执行。亦即，首先基于包括通路空气量GA、发动机转速NE、燃料压力PQ、加速器操作量ACC等的发动机运转状态来选择喷射模式，并根据喷射模式计算与各喷射类型有关的各种控制目标值。然后，各个燃料喷射阀20按照这些控制目标值而被各自驱动打开。因此，燃料根据适于各种情况下的发动机运转状态的喷射模式并以与发动机运转状态对应的量从各燃料喷射阀20喷射，并供给到对应的一个气缸11中。附及地，在本发明的该实施例中，作为主喷射、先导喷射等的组合的多种喷射模式被提前设定并存储在电子控制单元40中。在执行燃料喷射控制时，选择这些喷射模式中的一种喷射模式。此外，计算出与各种类型的喷射(如主喷射、先导喷射等)的燃料喷射量有关的控制目标值和与各种类型的喷射的燃料喷射时刻(如主喷射的喷射时刻、先导间隔等)有关的控制目标值作为所述各种控制目标值。
此外，在本发明的该实施例中，在不需要使内燃发动机10输出转矩的状况下(例如，在减速运转期间等)执行暂时停止为了内燃发动机10的运转——也就是使内燃发动机10产生转矩——而向内燃发动机10供给燃料的控制，也就是所谓的燃料切断控制。该燃料切断控制在满足发动机转速NE已在加速器操作部件未被操作(加速器操作量ACC＝“0”)的状态下降低的条件等时被执行。
此外，在本发明的该实施例中，以如下方式执行燃料压力控制。亦即，首先，基于通路空气量GA和发动机转速NE而计算与共轨34中的燃料压力有关的控制目标值(目标燃料压力)。然后，燃料泵33的致动量(燃料压送量或燃料返回量)被调节成使得实际燃料压力变得等于目标燃料压力。共轨34中的燃料压力——换言之从燃料喷射阀20喷射的燃料压力——通过燃料泵33的致动量的该调节而被调节为与发动机运转状态对应的压力。
在此应该指出的是，在根据本发明的该实施例的装置中可能发生燃料从燃料供给系统的内部泄漏到其外部的异常(燃料泄漏异常)。在燃料泄漏异常的情况下，需要对其采取适当措施。
图3A至3C示出输出到各燃料喷射阀20的驱动脉冲和通过装配在燃料喷射阀20上的压力传感器41检测出的燃料压力PQ之间的关系的一个示例。应该指出的是，图3A表示驱动脉冲的输出模式，图3B表示在尚未发生燃料泄漏异常的情况下燃料压力PQ如何变化，而图3C表示在已发生燃料泄漏异常的情况下燃料压力PQ如何变化。
如图3A至3C所示，在燃料泄漏异常的情况下，燃料压力PQ在燃料喷射阀20关闭时也下降。因此，当已发生燃料泄漏异常时，燃料压力PQ的下降速度比如图3A和3B所示在尚未发生燃料泄漏异常时高。因此，在根据本发明的该实施例的装置中，当燃料压力PQ的下降速度高于预定的判别速度JV时，基本上判定为已发生上述燃料泄漏异常。
同时，各个燃料喷射阀20在内燃发动机10运转期间被间歇地驱动打开，并且燃料从燃料供给系统的内部喷射和供给到气缸11中。因此，燃料供给系统中的燃料压力由于燃料喷射的这种间歇执行而脉动。相应地，推断在内燃发动机10运转期间燃料供给系统中的燃料压力由于因从燃料喷射阀20喷射燃料导致的压力下降和因燃料喷射的间歇执行导致的脉动而变动。为此，即使在为了判定是否已发生燃料泄漏异常而检测燃料压力PQ的结果是燃料压力PQ的下降速度高于判别速度的情况下，也难以判定燃料压力PQ的下降是可归因于燃料泄漏异常的发生还是可归因于燃料供给系统中的压力脉动。相应地，推断即使在仅检测燃料压力PQ时也难以高精度地判定是否已发生燃料泄漏异常。
鉴于此，在本发明的该实施例中，确定从气缸11之中点火顺序彼此连续的两个气缸的各自的压缩上死点时刻之间的中间时刻到向气缸11之中点火顺序较迟的一个气缸(特定气缸)中的燃料喷射即将开始前的时刻的时段(在图3所示的示例中从时点t11到时点t12)作为用于检测用来判定是否已发生燃料泄漏异常的燃料压力PQ的检测时段。此外，在该检测时段期间，通过以与上述特定气缸对应的方式设置的压力传感器41(即，装配在喷射和供给燃料到特定气缸中的燃料喷射阀20上的压力传感器41)来检测燃料压力PQ，并基于燃料压力PQ的下降速度来判定是否已发生燃料泄漏异常。
上述内燃发动机10配备有4个气缸11，并且气缸11的点火顺序被确定为“气缸11[#1]→气缸11[#3]→气缸11[#4]→气缸11[#2]”。因此，在上述“点火顺序彼此连续的两个气缸”被确定为气缸11[#1]和[#3]的情况下，“点火顺序彼此连续的两个气缸11的各自的压缩上死点之间的中间时刻”是气缸11[#1]的ATDC90℃A或气缸11[#3]的BTDC90℃A(在压缩上死点[TDC]被确定为0℃A的情况下为-90℃A)。此外，在这种情况下，“向点火顺序较迟的气缸11中的燃料喷射即将开始前的时刻”是向气缸11[#3]中的燃料喷射即将开始前的时刻(更具体地，驱动脉冲从电子控制单元40输出到装配在气缸11[#3]上的燃料喷射阀20时的时刻)。
当燃料喷射阀20打开时(图3中从时点t12到时点t13)，燃料压力PQ暂时下降。此外，当燃料喷射阀20被驱动关闭时，燃料压力PQ停止由于这种燃料喷射而下降。然而，燃料压力PQ此后立即脉动，并保持变动一段时间。
现在仅将注意力集中在通过以与气缸中的一个气缸(特定气缸)对应的方式设置的压力传感器41检测出的燃料压力PQ上。这种情况下，紧跟在向特定气缸喷射和供给燃料的燃料喷射阀20被驱动关闭之后，燃料压力PQ脉动(在时点t13及时点t13之后)。然而，燃料压力PQ的这种脉动在达到燃料在向除特定气缸以外的3个气缸中的燃料喷射之后再次喷射到特定气缸中时的时刻的时间——更具体地，在达到特定气缸的BTDC90℃A时(在时点t11)——几乎收敛。
在根据本发明的该实施例的装置中，在从特定气缸的BTDC90℃A到向特定气缸中的燃料喷射即将开始前的时刻的检测时段(从时点t11到时点t12)期间，通过以与特定气缸对应的方式设置的压力传感器41来检测燃料压力PQ，并基于燃料压力PQ的下降速度来判定燃料供给系统中是否已发生燃料泄漏异常。因此，在因从燃料喷射阀20喷射燃料导致的燃料压力PQ的变动幅度已通过收敛而变小的时段期间，检测燃料压力PQ，并判定燃料供给系统中是否已发生燃料泄漏异常。因此，能适当地捕捉因燃料泄漏异常的发生导致的燃料压力PQ的下降。因此，能基于燃料压力PQ的下降速度而精确地判定是否已发生泄漏异常。
在根据本发明的该实施例的装置中，各压力传感器41分别一体地装配在燃料喷射阀20上。因此，能通过对应的一个压力传感器41来检测靠近在其上一体地装配有该对应的一个压力传感器41的各燃料喷射阀20的喷射孔23并远离其它燃料喷射阀20的喷射孔23的区域内的燃料压力PQ。因此，能检测随着以与其它气缸11对应的方式设置的燃料喷射阀20被驱动打开/关闭而导致的燃料压力的变动的影响降低的值作为通过各压力传感器41检测出的燃料压力PQ。鉴于此，在根据本发明的该实施例中，在上述检测时段期间燃料压力PQ的变动幅度比在检测远离燃料喷射阀20的区域内的燃料压力的装置中小。因此，能精确地判定是否已发生燃料泄漏异常。
在判定是否已发生燃料泄漏异常时，首先计算在上述检测时段期间每单位时段燃料压力PQ的下降量(下降速度V)。更具体地，当在驱动脉冲输出到与特定气缸对应的燃料喷射阀20之后确定检测时段的长度时，确定在检测时段期间曲柄角间隔彼此大致相等的多个(例如，5个)检测点，并分别读取在这些检测点的燃料压力PQ。此后，利用最小二乘法获得与各燃料压力PQ相差最小值的一次函数，并计算和存储该一次函数的斜度(更具体地，与燃料压力PQ响应于曲柄角变化的下降速度相当的值)作为燃料压力PQ的下降速度V。
然后，在根据本发明的该实施例的装置中，当该下降速度V高于预定的判别速度JV时判定为已发生燃料泄漏异常。因此，当燃料压力PQ的下降速度已由于燃料从燃料供给系统的内部泄漏而变高时判定为已发生燃料泄漏异常。附及地，这种与关于是否已发生燃料泄漏异常的判定有关的控制结构是能实现的，因为各个压力传感器41的输出信号以相当短的周期被提取到电子控制单元40中。
此外，在根据本发明的该实施例的装置中，在燃料压力PQ的下降速度V和判别速度JV之间进行的比较之前，基于上述判定时段的长度和在该判定时段期间(更具体地，BTDC90℃A)燃料压力PQ的绝对值来改变下降速度V。这是由于以下原因。
图4A至4C示出在先导喷射的执行期间输出到燃料喷射阀20的驱动脉冲和通过装配在燃料喷射阀20上的压力传感器41检测出的燃料压力PQ之间的关系的一个示例。附及地，图4A表示驱动脉冲的输出模式，图4B表示在尚未发生燃料泄漏异常的情况下燃料压力PQ如何变化，而图4C表示在已发生燃料泄漏异常的情况下燃料压力PQ如何变化。
如图4A至4C所示，在先导喷射(从时点t22到时点t23，以及从时点t24到时点t25)先于主喷射(从时点t26到时点t27)的执行而被执行的情况下的检测时段(从时点t21到时点t22)比在先导喷射未被执行的情况下的检测时段(参见图3中从时点t11到时点t12的时段)短。这样，在根据本发明的该实施例的装置中，检测时段的长度因内燃发动机10的运转状态而异。
在计算在如上所述的检测时段期间燃料压力PQ的下降速度V时，假定用于该计算的燃料压力PQ的检测值之一已产生一定误差。这种情况下，该误差对下降速度V的影响(更具体地，与适当值的偏离程度)随着检测时段缩短而增大。相应地，当检测时段短时，判定是否已发生燃料泄漏异常的精度比在检测时段长时低。
考虑到这一点，在本发明的该实施例中，上述下降速度V以随着检测时段缩短而减小的方式改变。因此，随着检测时段缩短和对上述下降速度V的影响增大，下降速度V改变后的速度减小，并且判定为已发生燃料泄漏异常的可能性降低。因此，能抑制尽管实际上不存在燃料泄漏异常但误判为存在燃料泄漏异常。这样，根据本发明的该实施例，下降速度V按照检测时段的长度对上述下降速度V的影响程度而改变。因此，能基于改变后的下降速度V而适当地判定是否已发生燃料泄漏异常。
此外，当在检测时段期间燃料压力PQ的绝对值高时，在检测时段期间燃料压力PQ的实际下降速度比在燃料压力PQ的绝对值低时高。因此，当如上所述基于多个检测点处的燃料压力PQ来计算下降速度V时，计算出高的速度作为下降速度V。当这样计算出高的速度作为下降速度V时，可能判定为已发生燃料泄漏异常，因为在根据本发明的该实施例的装置中，当燃料压力PQ的下降速度V已变得高于判别速度JV时判定为已发生燃料泄漏异常。
考虑到这一点，在本发明的该实施例中，下降速度V以随着在检测时段期间(更具体地，在检测时段的起点[BTDC90℃A])的燃料压力PQ升高而降低的方式改变。因此，随着上述未改变的下降速度V由于在检测时段期间的高燃料压力PQ而升高，下降速度V被改变成使判定为已发生燃料泄漏异常的可能性降低的低速度。这样，根据本发明的该实施例，下降速度V按照未改变的下降速度V和在检测时段期间燃料压力PQ的绝对值之间的关系而改变。因此，能基于改变后的下降速度V而适当地判定是否已发生燃料泄漏异常。
此外，在本发明的该实施例中，当燃料切断控制被执行时，以如下方式确定检测时段。图5A至5C示出在燃料切断控制的执行期间输出给将燃料喷射和供给到特定气缸的燃料喷射阀20的驱动脉冲与通过装配在燃料喷射阀20上的压力传感器41检测出的燃料压力PQ之间的关系的一个示例。附及地，图5A表示驱动脉冲的输出模式，图5B表示在尚未发生燃料泄漏异常的情况下燃料压力PQ如何变化，而图5C表示在已发生燃料泄漏异常的情况下燃料压力PQ如何变化。
如图5A至5C所示，当燃料切断控制被执行时，确定这样的时段作为上述检测时段，所述时段的起点是点火顺序紧接在特定气缸之前的气缸的压缩上死点时刻和特定气缸的压缩上死点时刻之间的中间时刻(BTDC90℃A)，且所述时段的终点是特定气缸的压缩上死点时刻和点火顺序紧跟在特定气缸之后的气缸的压缩上死点时刻之间的中间时刻(ATDC90℃A)。附及地，如果假定“点火顺序紧接在特定气缸之前的气缸”是气缸11[#1]，“特定气缸”是气缸11[#3]，并且“点火顺序紧跟在特定气缸之后的气缸”是气缸11[#4]，则“点火顺序紧接在特定气缸之前的气缸的压缩上死点时刻和特定气缸的压缩上死点时刻之间的中间时刻”是气缸11[#3]的BTDC90℃A。此外，这种情况下，上述“特定气缸的压缩上死点时刻和点火顺序紧跟在特定气缸之后的气缸的压缩上死点时刻之间的中间时刻”是气缸11[#3]的ATDC90℃A，并且检测时段是从气缸11[#3]的BTDC90℃A到气缸11[#3]的ATDC90℃A的时段。
当如上所述检测时段短时，判定是否已发生燃料泄漏异常的精度比在检测时段长时低。因此，判定是否已发生燃料泄漏异常的精度能随着检测时段延长而升高。当燃料切断控制被执行时，燃料喷射阀20未被驱动打开，且因此燃料压力PQ不会由于燃料喷射阀20沿阀打开方向的驱动而变动。因此，即使当检测时段被设定为长时段时，也不会导致因从燃料喷射阀20喷射燃料导致的判定精度的降低。
考虑到这一点，在根据本发明的该实施例的装置中，从特定气缸的BTDC90℃A到特定气缸的ATDC90℃A的时段被设定为在这种燃料切断控制执行期间的检测时段。然后，基于在该检测时段期间通过以与特定气缸对应的方式设置的压力传感器41检测出的燃料压力PQ的下降速度V，来判定燃料供给系统中是否已发生燃料泄漏异常。因此，能确定不会引起因从各个燃料喷射阀20喷射燃料导致的判定精度降低且比在燃料切断控制未被执行时长的时段作为在燃料切断控制执行期间的检测时段。相应地，能以高精度判定是否已发生燃料泄漏异常。
下文将参照图6所示的流程图详细说明判定是否已发生燃料泄漏异常的判定处理的执行程序(作用)。附及地，该流程图所示的一系列处理由电子控制单元40例如以预定时间间隔的时间中断周期性地执行。该判定处理利用以与气缸11对应的方式设置的压力传感器41中对应的一个压力传感器对各气缸11执行。
如图6所示，在该处理中，首先判定压力传感器41中是否未发生异常(步骤S101)。然后，如果压力传感器41中已发生异常(步骤S101：否)，则暂时终止当前处理而不执行后续处理。另一方面，如果压力传感器41正常(步骤S101：是)，则判定是否正执行燃料切断控制(步骤S102)。
然后，如果燃料切断未正被执行(步骤S102：否)，则判定是否满足以下示出的[条件A](步骤S103)。
[条件A]从燃料喷射阀20的燃料喷射完成。
如果不满足该[条件A](步骤S103：否)，则暂时终止当前处理而不执行后续处理。如果此后通过当前处理的重复执行而满足了[条件A](步骤S103：是)，则假设已由于从燃料喷射阀20喷射燃料完成而确定了检测时段并且尚未基于在检测时段期间检测出的燃料压力PQ计算燃料压力PQ的下降速度V而计算下降速度V(步骤S104)。
另一方面，当燃料切断控制正被执行时(步骤S102：是)，则判定是否满足以下示出的[条件B](步骤S105)。
[条件B]曲柄角大于ATDC90℃A。
如果不满足该[条件B](步骤S105：否)，则暂时终止当前处理而不执行后续处理。如果此后通过当前处理的重复执行而满足了[条件B](步骤S105：是)，则假设已由于曲柄角大于ATDC90℃A而确定了检测时段且尚未基于在检测时段期间检测出的燃料压力PQ计算燃料压力PQ的下降速度V而计算下降速度V(步骤S106)。
然后，在这样计算出燃料压力PQ的下降速度V之后(步骤S104或步骤S106)，基于判定时段的长度和在判定时段期间(更具体地，BTDC90℃A)燃料压力PQ的绝对值来改变下降速度V(步骤S107)。在根据本发明的该实施例的装置中，提前获得能基于各种实验和模拟的结果而精确地判定是否已发生燃料泄漏异常的关系作为未改变的下降速度V、判定时段的长度、在判定时段期间燃料压力PQ的绝对值和改变后的下降速度V之间的关系，并存储在电子控制单元40中。在步骤S107的处理中，基于该关系来计算改变后的下降速度V。更具体地，将改变后的下降速度V计算为随着检测时段缩短并随着在检测时段期间燃料压力PQ的绝对值升高而降低的速度。
此后，判定这样改变后的下降速度V是否高于判别速度JV(步骤S108)。附及地，在根据本发明的该实施例的装置中，提前获得能基于各种实验和模拟的结果而适当地判定燃料供给系统中是否已发生燃料泄漏异常的特定值作为上述判别速度JV，并存储在电子控制单元40中。
然后，如果燃料压力PQ的下降速度V高于判别速度JV(步骤S108：是)，则判定为已发生燃料泄漏异常(步骤S109)。附及地，这种情况下，将燃料泄漏异常的发生历史存储在电子控制单元40中，并点亮警告灯(未示出)。另一方面，如果燃料压力PQ的下降速度V等于或低于判别速度JV(步骤S108：否)，则判定为尚未发生燃料泄漏异常(步骤S110)。在这样判定了是否已发生燃料泄漏异常之后，当前处理暂时终止。
如上所述，根据本发明的该实施例，获得了下述效果。(1)各燃料喷射阀20分别装配有用于检测燃料压力PQ的相应的一个压力传感器41。此外，确定从点火顺序彼此连续的两个气缸11的各自的压缩上死点时刻之间的中间时刻到向点火顺序较迟的气缸11中的燃料喷射即将开始前的时刻的时段作为检测时段，在所述检测时段期间检测用于判定是否已发生燃料泄漏异常的燃料压力PQ。此外，基于在检测时段期间通过以与上述特定气缸对应的方式设置的压力传感器41检测出的燃料压力PQ的下降速度V来判定是否已发生燃料泄漏异常。因此，在因从燃料喷射阀20喷射燃料导致的燃料压力PQ的变动幅度已收敛至小值的时段期间检测燃料压力PQ，并判定燃料供给系统中是否已发生燃料泄漏异常。因此，能适当地捕捉因燃料泄漏异常的发生导致的燃料压力PQ的下降。因此，能基于燃料压力PQ的下降速度而精确地判定是否已发生泄漏异常。
(2)计算在检测时段期间燃料压力PQ的下降速度V，并在下降速度V高于预定的判别速度JV时判定为已发生燃料泄漏异常。因此，若燃料压力PQ的下降速度V由于燃料从燃料供给系统内的泄漏而高，则判定为已发生燃料泄漏异常。
(3)在燃料压力PQ的下降速度V和判别速度JV之间进行的比较之前，基于判定时段的长度来改变下降速度V。因此，能按照检测时段的长度对上述下降速度V的影响程度来改变下降速度V，并且能基于改变后的下降速度V而适当地判定是否已发生燃料泄漏异常。
(4)在燃料压力PQ的下降速度V和判别速度JV之间进行的比较之前，基于燃料压力PQ的绝对值来改变下降速度V。因此，能按照在检测时段期间燃料压力PQ的绝对值和未改变的下降速度V之间的关系来改变下降速度V，并且能基于改变后的下降速度V而适当地判定是否已发生燃料泄漏异常。
(5)从特定气缸的BTDC90℃A到特定气缸的ATDC90℃A的时段被设定为在燃料切断控制执行期间的检测时段，并基于在检测时段期间通过以与特定气缸对应的方式设置的压力传感器41检测出的燃料压力PQ的下降速度V来判定燃料供给系统中是否已发生燃料泄漏异常。因此，能确定不会引起因从各个燃料喷射阀阀20喷射燃料导致的判定精度降低且比在燃料切断控制未被执行时长的时段作为在燃料切断控制执行期间的检测时段。相应地，能以高精度判定是否已发生燃料泄漏异常。
(6)各压力传感器41一体地装配在对应的一个燃料喷射阀20上。因此，能检测随着以与其它气缸11对应的方式设置的燃料喷射阀20被驱动打开/关闭而导致的燃料压力变动的影响降低的值作为通过各压力传感器41检测出的燃料压力PQ。相应地，在上述检测时段期间燃料压力PQ的变动幅度比在检测远离燃料喷射阀20的区域内的燃料压力的装置中小。因此，能精确地判定是否已发生燃料泄漏异常。
附及地，本发明的上述实施例可在以如下方式修改之后执行。能使用在检测时段期间在任意曲柄角(例如，所述多个检测点之一)处的燃料压力PQ或在检测时段期间燃料压力PQ的平均值而不是使用检测时段的起点(BTDC90℃A)处的燃料压力PQ作为在检测时段期间燃料压力PQ的绝对值。
作为基于检测时段的长度和在检测时段期间燃料压力PQ的绝对值来改变燃料压力PQ的下降速度V的替代或附加，可改变判别速度JV。这种情况下，判别速度JV可被改变为高的速度，以使得判定为已发生燃料泄漏异常的可能性例如随着检测时段缩短或随着在检测时段期间燃料压力PQ的绝对值升高而降低。
图6中的步骤S107的处理能被任意修改或省略。更具体地，如果检测时段的长度的影响小，则可省略基于检测时段的长度来改变下降速度V或判别速度JV的处理。此外，如果在检测时段期间燃料压力PQ的绝对值的影响小，则能省略基于该绝对值来改变下降速度V或判别速度JV的处理。
也适当的是读取在判定时段期间检测出的燃料压力PQ中的两个燃料压力PQ，计算将这些燃料压力PQ彼此连结的线的斜度，并使用所获得的斜度作为燃料压力PQ的下降速度。附及地，作为所述两个燃料压力PQ，例如，在燃料切断控制未被执行时能采用BTDC90℃A处的燃料压力PQ和在驱动脉冲输出期间的燃料压力PQ，而在燃料切断控制被执行时能采用BTDC90℃A处的燃料压力PQ和ATDC90℃A处的燃料压力PQ。此外，可计算在检测时段期间燃料压力PQ的下降量，而不是计算在检测时段期间所检测出的燃料压力PQ的下降速度V。这种情况下，如果在检测时段期间燃料压力PQ的下降量大于预定的判别量，则能判定为燃料供给系统中已发生燃料泄漏异常。简言之，可确定在检测时段期间检测出的燃料压力PQ的下降模式的指标值和与该指标值进行比较的判别值，以使得能基于下降模式而精确地判定是否已发生燃料泄漏异常。
在本发明的上述实施例中，气缸11之一的BTDC90℃A和ATDC90℃A被设定为“点火顺序彼此连续的两个气缸11的压缩上死点之间的中间点”、“点火顺序紧接在特定气缸之前的气缸的压缩上死点和特定气缸的压缩上死点之间的中间点”或“特定气缸的压缩上死点和点火顺序紧跟在特定气缸之后的气缸的压缩上死点之间的中间点”。本发明并不限于该构型。也适当的是设定与这些值——也就是BTDC90℃A和ATDC90℃A——稍微不同的曲柄角。
驱动脉冲输出的时刻并非绝对要求被设定为当燃料切断控制未被执行时检测时段的终点。也适当的是设定稍微先于或后于该时刻的时刻。简言之，如果从燃料喷射阀20喷射燃料即将开始前的时刻——换言之，随着燃料喷射阀20打开而导致的燃料压力PQ的下降即将开始前的时刻——能被设定为上述终点，也不会发生问题。
也适当的是抑制在燃料切断控制被执行时判定是否已发生燃料泄漏异常。尽管在本发明的上述实施例中对各气缸11分别执行判定处理(图6)，但也适当的是仅对预定的一个气缸11执行判定处理。
压力传感器41的装配位置能任意地改变为例如分支通路31a等，只要能检测比共轨34更靠近燃料喷射阀20侧的区域和燃料喷射阀20的喷射孔23之间的区域内的燃料压力即可。
代替被设计成由压电致动器驱动的燃料喷射阀，例如，也能采用被设计成由配备有电磁线圈的电磁致动器驱动的燃料喷射阀等。
本发明适用于具有两个气缸的内燃发动机、具有三个气缸的内燃发动机或具有五个以上气缸的内燃发动机，以及具有四个气缸的内燃发动机。
本发明适用于使用汽油燃料的汽油发动机和使用天然气燃料的天然气发动机，以及柴油发动机。
Claims (7)
1.一种用于燃料供给系统的异常判定装置，其中所述燃料供给系统具有储存处于加压状态的燃料的蓄压容器和分别为直喷式内燃发动机的气缸而设置并各自连接到所述蓄压容器的燃料喷射阀，
所述异常判定装置的特征在于包括压力检测部，所述压力检测部分别为所述气缸而设置并检测在所述燃料供给系统内在比所述蓄压容器更靠近所述燃料喷射阀侧的区域和所述燃料喷射阀的喷射孔之间的区域内的燃料压力，其中
所述异常判定装置在从所述气缸之中点火顺序彼此连续的两个气缸的各自的压缩上死点时刻之间的中间时刻到向这些气缸之中点火顺序较迟的一个气缸中的燃料喷射即将开始前的时刻的检测时段期间通过为所述点火顺序较迟的气缸而设置的所述压力检测部来检测燃料压力，并且
所述异常判定装置基于所检测出的燃料压力的下降模式来判定是否已发生燃料泄漏异常。
2.根据权利要求1所述的异常判定装置，其中
所述异常判定装置计算在所述检测时段期间所述燃料压力的下降速度作为所述下降模式，并且在所述下降速度高于预定的判别速度时判定为已发生所述燃料泄漏异常。
3.根据权利要求2所述的异常判定装置，其中
所述异常判定装置基于所述检测时段的长度而改变所述下降速度。
4.根据权利要求2或3所述的异常判定装置，其中
所述异常判定装置基于在所述检测时段期间所述燃料压力的绝对值而改变所述下降速度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的异常判定装置，其中
所述异常判定装置在燃料切断控制被执行以暂时停止从所述燃料喷射阀喷射燃料时设定检测时段，所述检测时段的起点是点火顺序紧接在所述气缸之中的一个特定气缸之前的气缸的压缩上死点时刻和所述特定气缸的压缩上死点时刻之间的中间时刻，且所述检测时段的终点是所述特定气缸的压缩上死点时刻和点火顺序紧跟在所述特定气缸之后的气缸的压缩上死点时刻之间的中间时刻，
所述异常判定装置在所述检测时段期间通过为所述特定气缸而设置的所述压力检测部来检测燃料压力，并且
所述异常判定装置基于所检测出的燃料压力的下降模式来判定是否已发生所述燃料泄漏异常。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的异常判定装置，其中，所述压力检测部是装配在所述燃料喷射阀上的压力传感器。
7.一种用于燃料供给系统的异常判定方法，其中所述燃料供给系统具有储存处于加压状态的燃料的蓄压容器和分别为直喷式内燃发动机的气缸而设置并各自连接到所述蓄压容器的燃料喷射阀，所述异常判定方法包括：
在从所述气缸之中点火顺序彼此连续的两个气缸的各自的压缩上死点时刻之间的中间时刻到向这些气缸之中点火顺序较迟的一个气缸中的燃料喷射即将开始前的时刻的检测时段期间，检测与所述点火顺序较迟的气缸对应的、在所述燃料供给系统内在比所述蓄压容器更靠近所述燃料喷射阀侧的区域和所述燃料喷射阀的喷射孔之间的区域内的燃料压力；以及
基于所检测出的燃料压力的下降模式来判定是否已发生燃料泄漏异常。
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