JP2005330945A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 単一のダイアグ信号ラインによって、車両用ディーゼルエンジンの各気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かの診断を確実に行うことが可能な燃料噴射装置を提供すること。
【解決手段】マイコン１９は、エンジン２の各気筒が所定回数だけ回転するたびに、診断対象となる気筒を順に１つずつ選択する。さらに、診断対象の気筒の前気筒へのポスト噴射が禁止されるポスト噴射モードにモード変更を行い、診断対象の気筒以外の気筒に対しては燃料噴射を停止し、診断対象の気筒に燃料噴射が行われたか否かをダイアグ信号ライン１Ｅから確実に検出できるようにする。そして、当該ラインに出力されるパルスに基づき、診断対象の気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かを診断する。これにより、エンジン２の各気筒の各動作サイクルにおいて多数回の燃料噴射を行う場合でも、診断対象となる気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かを確実に診断できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用ディーゼルエンジンにおける燃料噴射装置に関する。

従来、車両用ディーゼルエンジンの各気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かを診断する機能を備えた燃料噴射装置が公知である。この燃料噴射装置は、通常、各気筒へ燃料を噴射するインジェクタを駆動する駆動ユニットと、駆動ユニットの動作を制御する制御ユニットとから構成され、当該ユニットの間には、単一のダイアグ信号ラインが設けられる。駆動ユニットは、制御ユニットからインジェクタの駆動を指示されると、当該インジェクタを駆動するとともに、前述のダイアグ信号ラインにパルスを出力する。制御ユニットは、ダイアグ信号ラインに出力されるパルスを検出することで、インジェクタが駆動されて燃料噴射が行われたか否かを診断する。

近年、排気ガスに関する規制の強化により、ディーゼルエンジンの各気筒の各動作サイクルにおいて、通常の燃料噴射に加え、排気ガスに含まれるパティキュレート（粒子状物質）の低減や燃焼を目的とした燃料噴射も行われるようになった。そのため、ディーゼルエンジンの各気筒の各動作サイクルにおいて行われる燃料噴射回数が増加し、前述の診断動作を行う時間を確保することが困難になった。これに対しては、複数のダイアグ信号ラインと、各ライン毎に診断動作を行う専用ユニットとを設け、前述の診断動作を並列実行することが考えられるが、装置の構成が複雑になり、設計面およびコスト面から好ましくない。また、排気ガスに含まれるパティキュレート（粒子状物質）の低減や燃焼を目的とした燃料噴射を行っている場合には、前述の診断動作を中止することも考えられるが、長期間に渡って診断動作が中止される可能性もあり、好ましくない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、単一のダイアグ信号ラインによって、車両用ディーゼルエンジンの各気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かの診断を確実に行うことが可能な燃料噴射装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の燃料噴射装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジンにおける燃料噴射装置であって、燃料噴射装置は、ディーゼルエンジンが有する複数の気筒の各々に対し、当該気筒の各動作サイクルにおいて複数回の燃料噴射を行う噴射手段と、複数の気筒の各々に対し、噴射手段が燃料噴射を行ったか否かを検出する単一の検出ラインとを備え、複数の気筒の中から診断対象となる気筒を選択し、当該気筒を除く他の気筒への燃料噴射を噴射手段に禁止させて、噴射手段が診断対象となる気筒への燃料噴射を行ったか否かを検出ラインから検出するとともに、当該検出結果に基づいて、診断対象となる気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かを診断する診断手段を備えることを特徴とする。

このように、本発明の燃料噴射装置では、診断手段は、車両に搭載されたディーゼルエンジンが有する複数の気筒の中から診断対象となる気筒を選択するとともに、噴射手段に対して、当該気筒を除く他の気筒への燃料噴射を禁止させ、噴射手段が診断対象となる気筒への燃料噴射を行ったか否かを、検出ラインから確実に検出できるようにする。そして、検出ラインからの検出結果に基づき、診断対象となる気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かの診断を行う。これにより、複数の気筒の各々における各動作サイクルにおいて、噴射手段が多数回の燃料噴射を行う場合でも、診断対象の気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かの診断を確実に行うことができる。

請求項２に記載のように、診断手段は、診断対象の気筒に対して診断動作を行う期間を、当該気筒の診断期間とし、他の気筒に対しては、当該期間を停止期間とするとともに、噴射手段に対し、診断期間中の気筒への燃料噴射を許可し、停止期間中の気筒への燃料噴射を禁止させることが望ましい。これにより、診断対象の気筒に対してのみ燃料噴射を許可し、その他の気筒に対する燃料噴射を確実に禁止することができる。

請求項３に記載のように、診断手段は、複数の気筒の中から、診断対象となる気筒を順に選択することが望ましい。これにより、複数の気筒の各々に対して、前述の診断動作を漏れなく確実に行うことができる。

請求項４に記載のように、診断手段は、診断対象の気筒における噴射実行の有無の確認が終了した直後に、複数の気筒の各々に対する診断動作を継続するか否かを決定することが望ましい。これにより、複数の気筒の各々に対する診断動作を継続するか否かを確実に決定することができる。

請求項５に記載のように、診断手段は、複数の気筒の各々に対する診断動作を単数または複数回行った後、所定期間が経過するまでの間は、複数の気筒の各々における診断動作の実行を中止することが望ましい。前述の診断動作を頻繁に行うと、停止期間に該当する気筒への燃料噴射が頻繁に禁止されることとなり、結果として排気ガスに含まれる粒子状物質の燃焼時間が伸びるためである。

請求項６に記載のように、噴射手段が複数の気筒の各々に対して行う燃料噴射に異常が発生した回数をカウントする異常カウンタを、複数の気筒の各々ごとに設け、異常カウンタの各々は、当該カウンタと対応する気筒が診断期間中である場合に、噴射手段が当該気筒へ行う燃料噴射を全て失敗するとカウントされるものであり、診断手段は、複数の気筒の各々に対する診断動作を複数回行うとともに、異常カウンタの各々の示す値が所定値を超えた場合には、噴射手段が当該カウンタと対応する気筒に対して行う燃料噴射に異常が発生したと判断することが望ましい。これにより、各気筒の診断期間中に行われる燃料噴射が偶発的に全て失敗した場合に、当該気筒への燃料噴射に異常が発生したと誤判断されるのを防止できる。

請求項７に記載のように、診断手段は、噴射手段が診断期間中における診断対象の気筒への燃料噴射を全て終了した時点から、他の気筒への燃料噴射を開始するまでの間に、異常判断動作を行うことが望ましい。噴射手段が診断期間中における診断対象の気筒への燃料噴射を全て終了した時点から、他の気筒への燃料噴射を開始するまでの間には、噴射手段は燃料噴射を行っておらず（無噴射期間であり）、診断対象の気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かを、より確実に判断することができる。

請求項８に記載のように、所定値は、２以上であることが望ましい。異常カウンタの各々の示す値が２を超えた場合、すなわち、各気筒の診断期間中に行われる燃料噴射が全て失敗した回数が２回となった場合、当該気筒への燃料噴射に異常が発生した可能性が高いためである。また、前述の所定値を１としないのは、各気筒の診断期間中に行われる燃料噴射が偶発的に全て失敗した場合において、当該気筒への燃料噴射に異常が発生したと誤診断されるのを防止するためである。

請求項９に記載のように、複数の気筒の各々における診断期間中に、噴射手段が当該気筒へ少なくとも一回は燃料噴射を行った場合、診断手段は、当該気筒と対応する異常カウンタをリセットすることが望ましい。複数の気筒の各々における診断期間中において、噴射手段が当該気筒へ少なくとも一回は燃料噴射を行った場合、当該気筒への燃料噴射は正常に行われているためである。

請求項１０に記載のように、噴射手段が複数の気筒の各々へ燃料噴射を行うと、検出ラインにパルスが出力されるものであり、検出ラインに出力されるパルスを検出してカウントすることにより、複数の気筒の各々における診断期間中において、噴射手段が当該気筒へ燃料噴射を行った回数をカウントする噴射回数カウンタを、複数の気筒の各々ごとに設け、診断手段は、噴射手段が診断期間中の気筒に対して燃料噴射を行った回数を、当該気筒に対応する噴射カウンタから取得することが望ましい。これにより、複数の気筒の各々における診断期間中において、噴射手段が当該気筒へ燃料噴射を行った回数を確実にカウントすることができる。

請求項１１に記載のように、診断手段は、停止期間中の気筒に対応する噴射回数カウンタに関しては、常にリセットすることが望ましい。これにより、停止期間中の気筒に対応する噴射回数カウンタが誤動作によってカウントされた場合でも、確実にリセットすることができる。

請求項１２に記載のように、複数の気筒の各々における各動作サイクルにおいて、噴射手段が行う複数回の燃料噴射は、ディーゼルエンジンに駆動力を発生させるための燃料噴射と、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射とからなり、診断手段によって禁止される、停止期間中の気筒に対する燃料噴射は、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射であることが望ましい。駆動力の発生に不関与である燃料噴射を禁止しても、車両の駆動性能やエンジン動作への影響が小さいためである。

請求項１３に記載のように、ディーゼルエンジンは、外部装置であり当該エンジンの排気に含まれる粒子状物質を捕捉する捕捉装置に接続され、噴射手段が行う、駆動力の発生に不関与である燃料噴射は、少なくとも、捕捉装置が捕捉した粒子状物質を燃焼させるために行われる燃料噴射を含むことが望ましい。捕捉装置が捕捉した粒子状物質を燃焼させるために行われる燃料噴射は、車両の駆動性能やエンジン動作への影響が、より小さいためである。

図１は、本発明の一実施形態における燃料噴射装置の全体構成を示すブロック図である。本燃料噴射装置１は、車両に搭載されたディーゼルエンジンであるエンジン２の燃料噴射装置に適用される。エンジン２の後段には排気浄化装置３が接続され、エンジン２から排出される排気ガスは、当該装置によって浄化された後、車外へと放出される。

はじめに、排気浄化装置３の構成・動作について説明する。

図１に示すように、排気浄化装置３は、エンジン２から排出される排気ガスを吸入して図示しないフィルタを通過させ、排気ガスに含まれるパティキュレート（粒子状物質）を捕捉することにより、排気ガスの浄化を行う。浄化された排気ガスは、車外へと放出される。なお、前述のフィルタに捕捉されたパティキュレートは、当該装置に設けられた図示しない酸化触媒に燃料（ＨＣ）を送って熱を発生させることにより、燃焼させて除去できるよう構成される。さらに、排気浄化装置３は、エンジン２から吸入する排気ガスと車外へ放出する排気ガスとの圧力差（以下、差圧とする）を検出する差圧センサ３１と、エンジン２から吸入する排気ガスおよび車外へと放出する排気ガスの温度を検出する入口温度センサ３２および出口温度センサ３３とを備え、各センサからの出力をセンサ信号として燃料噴射装置１へと送信する。

次に、燃料噴射装置１の構成・動作について説明する。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１１は、車載用のサプライポンプであり、車両に搭載された図示しない燃料タンクに蓄えられた燃料を汲み上げて目標圧力（１３５ＭＰａ〜１８０ＭＰａ）まで高圧化し、高圧燃料として出力する。なお、前述の目標圧力は変更することが可能である。

コモンレール１２は、高圧燃料ポンプ１１から出力される高圧燃料を蓄えるとともに、蓄えられた高圧燃料を後述するインジェクタＡ１３〜Ｄ１６の各々へと圧送する。このコモンレール１２には、図示しない圧力センサが取り付けられており、当該センサによってコモンレール１２の内部に蓄えられた高圧燃料の圧力を検出することも行う。

インジェクタＡ１３〜Ｄ１６の各々は、図示しない電磁式の燃料噴射弁を備え、駆動電流が供給されると当該噴射弁から、コモンレール１２から圧送された高圧燃料を、エンジン２の第１気筒２１〜第４気筒２４の各々における図示しない燃焼室内へと噴射する。

噴射制御ＥＣＵ１７は、インジェクタＡ１３〜Ｄ１６の各々へ駆動電流を供給するドライブユニット１８と、ドライブユニット１８に対し、インジェクタＡ１３〜Ｄ１６の各々へ駆動電流を供給するよう指示するマイコン１９とから構成され、インジェクタＡ１３〜Ｄ１６が行う燃料噴射を制御する。この噴射制御ＥＣＵ１７は、マイコン１９がドライブユニット１８に対し、インジェクタＡ１３〜Ｄ１６の各々へ駆動電流を供給するよう指示する駆動信号ライン１Ａ〜１Ｄの各々と、ドライブユニット１８がマイコン１９に対し、インジェクタＡ１３〜Ｄ１６へ駆動電流を供給したことを通知する、単一のダイアグ信号ライン１Ｅとが設けられる。以下、ドライブユニット１８とマイコン１９の動作について、詳細に説明する。

ドライブユニット１８は、駆動電流出力回路１Ｆおよび駆動電流検出回路１Ｇを備え、駆動信号ライン１Ａ〜１Ｄの各々にＨｉ信号が出力されると、駆動電流出力回路１Ｆを作動させ、インジェクタＡ１３〜Ｄ１６の各々へ駆動電流を供給する。駆動電流検出回路１Ｇは、駆動電流出力回路１Ｆから駆動電流が出力されたことを検出すると、ダイアグ信号ライン１ＥへＨｉ信号を出力し、前述の駆動電流が最大（ピーク）になると、ダイアグ信号ライン１ＥへＬｏｗ信号を出力する。なお、駆動電流出力回路１Ｆから駆動電流が出力されていない間は、駆動電流検出回路１Ｇはダイアグ信号ライン１ＥへＬｏｗ信号を出力する。図２に、各駆動信号ラインに出力される信号、ドライブユニット１８が出力する駆動電流、ダイアグ信号ライン１Ｅへ出力されるパルスの一例を示す。

マイコン１９は、周知のコンピュータから構成され、アクセルペダルの踏み込み度合いを検出する図示しないアクセルセンサや、エンジン２の回転数を検出する図示しない回転数センサ、エンジン２の各気筒における図示しないクランクシャフトの回転角度を検出する図示しない回転角度センサ等から取得した各種センサ信号に基づき、ドライブユニット１８に対して、インジェクタＡ１３〜Ｄ１６の各々を駆動するよう指示する。

図３の例では、マイコン１９は、取得した各種センサ信号から、エンジン２の各気筒の圧縮工程において行う３回の燃料噴射と、燃焼工程において行う１回の燃料噴射とにおける、燃料噴射時期および燃料噴射量を算出する。そして、回転角度センサから取得したセンサ信号から、エンジン２の各気筒が、算出した各燃料噴射時期に入ったと判断される場合、マイコン１９は、駆動信号ライン１Ａ〜１Ｄのうち、当該気筒へ燃料噴射を行うインジェクタと対応する駆動信号ラインへ、算出した各燃料噴射量に応じた期間だけＨｉ信号を出力し、当該気筒への燃料噴射を行うようドライブユニット１８に指示する。本実施形態のエンジン２はディーゼルエンジンであるため、当該気筒の燃焼工程における燃料噴射が行われた直後に燃焼が起こる。すなわち、前述した圧縮工程において行うエミッションや震動等の対策のための３回の燃料噴射と、燃焼工程において行う駆動力を発生させるための１回の燃料噴射からなっている。

さらに、マイコン１９は、排気浄化装置３に捕捉されたパティキュレートが所定量以上であり、かつ、エンジン２から排出される排気ガスの温度が所定温度以下である場合、エンジン２の各気筒の排気工程において、排気浄化装置３に捕捉されたパティキュレートを燃焼させて除去させるための、ポスト噴射と呼ばれる燃料噴射を行うよう、ドライブユニット１８に指示する。

具体的には、差圧センサ３１からのセンサ信号の示す差圧が所定圧力以上であり、かつ、入口温度センサ３２および出口温度センサ３３からの各センサ信号の示す温度が所定温度以下である場合、マイコン１９はポスト噴射と呼ばれる燃料噴射を行う必要があると判断し、ポスト噴射時期およびポスト噴射量を算出する。回転角度センサからのセンサ出力から、エンジン２の各気筒が算出されたポスト噴射時期に入ったと判断される場合、マイコン１９は、駆動信号ライン１Ａ〜１Ｄのうち、当該気筒へポスト噴射を行うインジェクタと対応する駆動信号ラインへ、算出したポスト噴射量に応じた期間だけＨｉ信号を出力し、当該気筒へのポスト噴射を行うようドライブユニット１８に指示する。前述のポスト噴射は、エンジン２に駆動力を発生させない（駆動力の発生に不関与な）燃料噴射である。

なお、マイコン１９は、エンジン２の各気筒における動作工程を、１工程毎にずらした形態で燃料噴射を行わせるよう、ドライブユニット１８に燃料噴射を指示する。例えば、エンジン２の第１気筒２１が吸気工程である場合、第２気筒２２は排気工程、第３気筒２３は燃焼工程、第４気筒２４は圧縮工程となる。さらに、マイコン１９は、回転センサやコモンレール１２の圧力センサからのセンサ信号に基づいて目標圧力を算出し、高圧燃料ポンプ１１へ目標圧力を指示することも行う。また、図示しない過吸機、排気ガス循環装置（ＥＧＲ）、吸気絞り弁等を制御する制御信号や、図示しないラジエータファンリレー等の各種リレーを制御する制御信号を出力することも行う。

特に本実施形態では、マイコン１９は、インジェクタＡ１３〜Ｄ１６の各々がエンジン２の第１気筒２１〜第４気筒２４の各々に対して燃料噴射を行った回数をカウントする、図示しない噴射回数カウンタＡ〜Ｄと、エンジン２の各気筒に対する燃料噴射に異常が発生した回数をカウントする、図示しない異常カウンタＡ〜Ｄとを備える。また、マイコン１９は、エンジン２の第１気筒２１〜第４気筒２４の各々へのポスト噴射が禁止された４つのポスト噴射モードＡ〜Ｄを有し、エンジン２の各気筒が所定の回転数だけ回転するたびに、エンジン２の各気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かの診断を、各気筒毎に順に行う。なお、ポスト噴射モードＡ〜Ｄは、前述の診断動作を行う場合で、かつ、ポスト噴射を行う必要がある場合にのみ使用される動作モードであり、初期設定を行うとモードＤ（第４気筒２４へのポスト噴射が禁止され、第１気筒の診断を行うモード）に設定される。

前述の診断動作は、以下の手順で行われる。まず、マイコン１９は、エンジン２の４つの気筒の中から診断対象となる気筒を１つ選択し、診断対象の気筒の前気筒（例えば、診断対象となる気筒が第３気筒２３であれば、第２気筒２２が該当する）の燃料噴射が終了した時点から、診断対象の気筒の次気筒（例えば、診断対象となる気筒が第３気筒２３であれば、第４気筒２４が該当する）の燃料噴射が開始するまでの期間を、当該気筒の診断期間として設定する（図３参照）。他の気筒に関しては、当該期間を停止期間として設定する。

次に、マイコン１９は、診断対象の気筒が圧縮工程へと移行した直後に、エンジン２の各気筒に対してポスト噴射を行う状況かどうか（ポスト噴射の必要があるか否か）を調べる。ポスト噴射を行う必要がある場合には、さらに、既にポスト噴射を行っているか否かを調べるとともに、新たにポスト噴射を開始する場合には、ポスト噴射モードの初期設定を行う。既にポスト噴射を行っている場合には、診断対象となる気筒の前気筒へのポスト噴射を禁止したポスト噴射モードにモード変更を行う。こうして、前述の診断期間中においては、他の気筒へのポスト噴射を禁止し、診断対象となる気筒への燃料噴射のみが行われる（許可される）ようにする。

そして、マイコン１９は、取得した各種センサ信号に基づき、診断対象となる気筒への燃料噴射をドライブユニット１８に指示する。その後、ダイアグ信号ライン１ＥのパルスがＨｉ信号からＬｏｗ信号になったとき、マイコン１９は、診断対象となる気筒への燃料噴射に成功したものと判断し、当該気筒と対応する噴射回数カウンタの値を割込処理によって１だけ加算する。一方、ダイアグ信号ライン１ＥのパルスがＨｉ信号からＬｏｗ信号にならず、Ｈｉ信号の状態のままであった場合は、診断対象となる気筒への燃料噴射に失敗したものと判断し、割込処理による噴射回数カウンタの加算は行わない。なお、マイコン１９は、診断対象の気筒と対応する噴射回数カウンタを加算する際には、他の気筒と対応する噴射回数カウンタをリセットすることも行う。

診断対象となる気筒の圧縮工程および燃焼工程において行われる、合計４回の燃料噴射が終了すると、マイコン１９は、次気筒への燃料噴射を開始するまでの間（以下、無噴射期間とする）に、診断対象となる気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かの判断を行う。具体的には、マイコン１９は、まず、診断対象となる気筒と対応する噴射回数カウンタの値を読み出す。読み出した値が０であった場合、マイコン１９は、診断対象となる気筒と対応する異常カウンタの値を１だけ加算する。その結果、前述の異常カウンタの値が２になった場合は、当該気筒への燃料噴射に異常が発生したものと判断し、図示しない故障ランプを点灯させる点灯信号を出力する。前述の異常カウンタの値が１以下である場合には、点灯信号の出力は行わない。一方、前述の噴射回数カウンタの値が１以上である場合には、当該気筒に対応する異常カウンタの値をリセットする。

前述の診断期間が終了し、診断対象となる気筒における噴射実行の有無の確認が終了すると、マイコン１９は、エンジン２の各気筒に対し、上述の診断動作を所定回数行ったか否かを調べるとともに、上述の診断動作を所定回数行った場合には、エンジン２の各気筒に対する診断動作を終了する。その後、エンジン２の各気筒が所定の回転数だけ回転するまでの間は、マイコン１９は前述の診断動作を行わない。診断動作実行時における、エンジン２の各気筒に対応する駆動信号ラインへ出力されるパルスと、各噴射回数カウンタの示す値の一例を、図３に示す。

図４は、本実施形態の燃料噴射装置１において、エンジン２の各気筒における診断動作を行う際のポスト噴射に関する処理を行うフローチャートである。本フローチャートの処理は、マイコン１９が診断対象として選択した気筒の動作工程が圧縮工程に移行した際に、全ての気筒に対して実行される。

ステップ４０１では、マイコン１９は、差圧センサ３１、入口温度センサ３２、出口温度センサ３３から出力されるセンサ信号から、エンジン２の各気筒に対してポスト噴射を行う状況かどうか（ポスト噴射の必要があるか否か）を判定する。ポスト噴射を行う必要があると判定された場合は、ステップ４０２へ進む。そうでない場合は、処理を終了する。

ステップ４０２では、既にポスト噴射を行っているか否かを判定する。新たにポスト噴射を開始する場合は、ステップ４０３へ進み、ポスト噴射モードの初期設定を行い、ステップ４０５へ進む。既にポスト噴射を行っている場合は、ステップ４０４へ進み、診断対象となる気筒の前気筒へのポスト噴射が禁止されたポスト噴射モードにモード変更を行い、ステップ４０５へ進む。

ステップ４０５では、ポスト噴射量およびポスト噴射時期を算出する。ステップ４０６では、ステップ４０３またはステップ４０４で設定・更新されたポスト噴射モード、および、ステップ４０５で算出されたポスト噴射時期・ポスト噴射量に従って、エンジン２の各気筒へのポスト噴射をドライブユニット１８に指示する。これにより、エンジン２の各気筒の診断期間中には、診断対象となる気筒への燃料噴射が行われ、停止期間が設定された他の気筒へのポスト噴射は禁止されることとなる。

図５は、本実施形態の燃料噴射装置１が、診断対象となる気筒の診断期間中において、当該気筒へ燃料噴射を行った回数をカウントする処理に関するフローチャートである。本フローチャートの処理は、ダイアグ信号ライン１ＥのパルスがＨｉ信号からＬｏｗ信号になった場合に実行される。

ステップ５０１では、マイコン１９は、ダイアグ信号ライン１Ｅに関する割込処理を禁止する。これにより、チャタリングやノイズ等に起因する誤動作を防止する。ステップ５０２では、いずれの気筒が診断対象の気筒であるかを判定する。第１気筒２１が診断対象の気筒である場合は、ステップ５０３へ進み、第２気筒２１の場合は、ステップ５０５へ進む。同様に、第３気筒２３の場合は、ステップ５０７へ進み、第４気筒２４の場合は、ステップ５０９へ進む。

ステップ５０３では、噴射回数カウンタＡを１だけ加算する。ステップ５０４では、噴射回数カウンタＢ、Ｃ、Ｄをリセットし、ステップ５１１へ進む。ステップ５０５では、噴射回数カウンタＢを１だけ加算する。ステップ５０６では、噴射回数カウンタＡ、Ｃ、Ｄをリセットし、ステップ５１１へ進む。

ステップ５０７では、噴射回数カウンタＣを１だけ加算する。ステップ５０８では、噴射回数カウンタＡ、Ｂ、Ｄをリセットし、ステップ５１１へ進む。ステップ５０９では、噴射回数カウンタＤを１だけ加算する。ステップ５１０では、噴射回数カウンタＡ、Ｂ、Ｃをリセットし、ステップ５１１へ進む。

ステップ５１１では、ダイアグ信号ライン１Ｅに関する割込処理を許可し、処理を終了する。これにより、エンジン２の各気筒における診断期間中に、各インジェクタが燃料噴射を行った回数を確実にカウントできるとともに、停止期間中の気筒に対応する噴射回数カウンタが誤動作によってカウントされた場合でも、当該カウンタを確実にリセットすることができる。

図６は、本実施形態の燃料噴射装置１が、エンジン２の各気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かの判断を行う処理に関するフローチャートである。

ステップ６０１では、マイコン１９は、現在のポスト噴射モードから、診断対象の気筒であるか否かを確認する。診断対象の気筒であると確認された場合は、ステップ６０２へ進む。そうでない場合は、処理を終了する。

ステップ６０２では、診断対象の気筒と対応する噴射回数カウンタの値を読み出す。ステップ６０３では、ステップ６０２で読み出した値が０であるか否かを判定する。読み出した値が０でない場合、すなわち、診断対象の気筒に対して少なくとも１回は燃料噴射が行われた場合には、ステップ６０４へ進む。この場合は、当該気筒への燃料噴射は正常に行われていると判断し、当該気筒に対応する異常カウンタをリセットして処理を終了する。一方、読み出した値が０であった場合、すなわち、診断対象の気筒に対して燃料噴射が１回も行われなかった場合には、ステップ６０５へ進む。

ステップ６０５では、診断対象の気筒と対応する異常カウンタの値を１だけ加算する。ステップ６０６では、ステップ６０５で加算した異常カウンタの値が２以上であるか否かを判定する。異常カウンタの値が２以上であるか否かを判定するのは、各気筒の診断期間中に行われる燃料噴射が、同一気筒において連続して発生したときに異常と判断し、偶発的事象による誤判断を防止するためである。当該カウンタの値が２以下である場合は、処理を終了する。当該カウンタの値が２以上である場合は、ステップ６０７へ進み、故障ランプへ点灯信号を出力して点灯させた後、処理を終了する。

なお、本フローチャートの処理は、前述の診断期間における無噴射期間に実行される。これは、マイコン１９がエンジン２の各気筒への燃料噴射を行っておらず、診断対象の気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かを、確実に判断できるためである。

図７は、本実施形態の燃料噴射装置１が、エンジン２の各気筒に対する診断動作を継続するか否かを決定する処理に関するフローチャートである。本フローチャートの処理は、診断対象となる気筒に設定された診断期間が終了した直後に実行される。

ステップ７０１では、マイコン１９は、エンジン２の各気筒に対する診断動作を、それぞれ所定回数行ったか否かを判定する。未だ所定回数行っていない場合は、ステップ７０２へ進む。既に所定回数行った場合は、ステップ７０４へ進む。

ステップ７０２では、次に診断対象とする気筒を選択する。ステップ７０３では、ステップ７０２で選択した気筒に対して診断期間を設定するとともに、他の気筒に関しては、当該期間を停止期間として設定し、処理を終了する。エンジン２の各気筒に対して診断期間と停止期間とを設定することにより、診断対象となる気筒への燃料噴射のみを許可し、前述の燃料噴射と同時に行われる、他の気筒へのポスト噴射を禁止するポスト噴射モードへ、確実にモード変更を行うことができる。

ステップ７０４では、診断動作実行時に適用するポスト噴射モードをリセットし、エンジン２の各気筒へのポスト噴射を行わせる（許可する）ようにして、処理を終了する。こうして、エンジン２の各気筒に対する診断動作が終了すると、以降は差圧センサ３１、入口温度センサ３２、出口温度センサ３３から出力されるセンサ信号から、ポスト噴射を行う必要があるとマイコン１９が判断した場合に、エンジン２の各気筒に対してポスト噴射が行われることとなる。

こうして、診断対象の気筒における噴射実行の有無の確認が終了した直後に、本フローチャートの処理を行うことで、エンジン２の各気筒に対する診断動作を継続するか否かの決定を確実に行うことができるとともに、当該気筒に対する所定回数の診断動作を確実に行うことができる。なお、マイコン１９は、エンジン２の各気筒に対する診断動作の終了後、当該気筒が所定の回転数だけ回転するまでは、前述の診断動作を実行しない。前述の診断動作を頻繁に行うと、いずれかの気筒のポスト噴射が必ず禁止されることとなる。その結果として、排気浄化装置３に捕捉されたパティキュレートの燃焼に多くの時間を要することになり、好ましくないのである。

このように、本実施形態の燃料噴射装置１では、マイコン１９は、エンジン２の各気筒が所定回数だけ回転するたびに、前述の各気筒の中から診断対象となる気筒を順に１つずつ選択し、当該気筒の前気筒へのポスト噴射が禁止されるポスト噴射モードにモード変更を行うことにより、当該気筒への燃料噴射が行えたか否かをダイアグ信号ライン１Ｅから確実に検出できるようにする。そして、ダイアグ信号ライン１Ｅに出力されるパルスに基づき、診断対象となる気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かを診断する。これにより、エンジン２の各気筒の各動作サイクルにおいて、多数回の燃料噴射を行う場合でも、診断対象となる気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かを確実に診断することができる。

前述の実施形態では、噴射制御ＥＣＵ１７は、差圧センサ３１からのセンサ信号の示す差圧が所定圧力以上であり、かつ、入口温度センサ３２および出口温度センサ３３からの各センサ信号の示す温度が所定温度以下である場合、ポスト噴射と呼ばれる燃料噴射を行う必要があると判断し、ポスト噴射量およびポスト噴射時期を算出して、エンジン２の各気筒に対するポスト噴射を行った。しかしながら、ポスト噴射に関しては、エンジン２の各気筒に対する診断動作を行っていない場合には、常時行うこととしても良い。

前述の実施形態では、噴射制御ＥＣＵ１７は、エンジン２の各気筒の各動作サイクルにおいて、ポスト噴射も含め最大５回の燃料噴射をインジェクタＡ１３〜Ｄ１６に行わせた。しかしながら、これに限定されるものではなく、より多くの回数の燃料噴射を行わせることとしても良い。また、より少ない回数の燃料噴射のみを行わせることとしても良い。また、ポスト噴射も複数回に分けて行うこととしても良い。

前述の実施形態では、噴射制御ＥＣＵ１７は、ポスト噴射モードを変更することにより、診断対象の気筒の前気筒へのポスト噴射を禁止するとともに、診断対象の気筒に対して燃料噴射が行えたか否かを、ダイアグ信号ライン１Ｅから確実に検出できるようにした。しかしながら、エンジン２の仕様・構成によっては、診断対象の気筒への燃料噴射と同時に、複数の気筒に対してポスト噴射を行うものもある。このような場合には、診断対象の気筒への燃料噴射と同時にポスト噴射が行われる複数の気筒に対するポスト噴射を禁止した、ポスト噴射モードを各々用意し、各気筒に対する診断動作を行うこととなる。

前述の実施形態では、エンジン２は第１気筒２１〜第４気筒の４つの気筒を有し、燃料噴射装置１は前述の４つの気筒に対する燃料噴射および診断動作を行った。しかしながら、エンジン２の有する気筒の数に関しては、４つに限定されるものではなく、６つの気筒や８つの気筒、および１２の気筒を有することとしても良い。この場合も、前述の場合と同様、診断対象の気筒への燃料噴射と同時にポスト噴射が行われる複数の気筒に対するポスト噴射を禁止した、ポスト噴射モードを各々用意し、各気筒に対する診断動作を行うこととなる。

最後に、前述した実施形態および各変形例では、車両に搭載されたディーゼルエンジンの燃料噴射装置に対して本燃料噴射装置を適用したが、これに限定されるものではなく、鉄道や船舶に搭載されたディーゼルエンジンの燃料噴射装置に対しても、利用できる。しかしながら、最も好適であるのは、車両に搭載されたディーゼルエンジンの燃料噴射装置に対して適用した場合であることを言及しておく。

本発明の一実施形態における燃料噴射装置の全体構成を示すブロック図である。 本実施形態の燃料噴射装置において、駆動信号ラインに出力される信号、ドライブユニットが出力する駆動電流、ダイアグ信号ラインへ出力されるパルスの一例を示す図である。 本実施形態の燃料噴射装置において、診断動作実行時における、エンジンの各気筒に対応する駆動信号ラインへ出力されるパルスと、各噴射回数カウンタの示す値の一例を示す図である。 本実施形態の燃料噴射装置において、エンジンの各気筒における診断動作を行う際のポスト噴射に関する処理を行うフローチャートである。 本実施形態の燃料噴射装置において、診断対象となる気筒の診断期間中において、当該気筒へ燃料噴射を行った回数をカウントする処理に関するフローチャートである。 本実施形態の燃料噴射装置が、エンジンの各気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かの判断を行う処理に関するフローチャートである。 本実施形態の燃料噴射装置が、エンジンの各気筒に対する診断動作を継続するか否かを決定する処理に関するフローチャートである。

符号の説明

１…燃料噴射装置
１１…高圧燃料ポンプ
１２…コモンレール
１３〜１６…インジェクタＡ〜Ｄ
１７…噴射制御ＥＣＵ
１８…ドライブユニット
１９…マイコン
１Ａ〜１Ｄ…駆動信号ラインＡ〜Ｄ
１Ｅ…ダイアグ信号ライン
１Ｆ…駆動電流出力回路
１Ｇ…駆動電流検出回路
２…エンジン
２１〜２４…第１気筒〜第４気筒
３…排気浄化装置
３１…差圧センサ
３２…入口温度センサ
３３…出口温度センサ

Claims (13)

1. 車両に搭載されたディーゼルエンジンにおける燃料噴射装置であって、前記燃料噴射装置は、前記ディーゼルエンジンが有する複数の気筒の各々に対し、当該気筒の各動作サイクルにおいて複数回の燃料噴射を行う噴射手段と、前記複数の気筒の各々に対し、前記噴射手段が燃料噴射を行ったか否かを検出する単一の検出ラインとを備え、
   前記複数の気筒の中から診断対象となる気筒を選択し、当該気筒を除く他の気筒への燃料噴射を前記噴射手段に禁止させて、前記噴射手段が前記診断対象となる気筒への燃料噴射を行ったか否かを前記検出ラインから検出するとともに、当該検出結果に基づいて、前記診断対象となる気筒への燃料噴射に異常が発生したか否かを診断する診断手段を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記診断手段は、前記診断対象の気筒に対して前記診断動作を行う期間を、当該気筒の診断期間とし、前記他の気筒に対しては、当該期間を停止期間とするとともに、前記噴射手段に対し、前記診断期間中の気筒への燃料噴射を許可し、前記停止期間中の気筒への燃料噴射を禁止させることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 前記診断手段は、前記複数の気筒の中から、前記診断対象となる気筒を順に選択することを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料噴射装置。
4. 前記診断手段は、前記診断対象の気筒における噴射実行の有無の確認が終了した直後に、前記複数の気筒の各々に対する前記診断動作を継続するか否かを決定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料噴射装置。
5. 前記診断手段は、前記複数の気筒の各々に対する前記診断動作を単数または複数回行った後、所定期間が経過するまでの間は、前記複数の気筒の各々における前記診断動作の実行を中止することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料噴射装置。
6. 前記噴射手段が前記複数の気筒の各々に対して行う燃料噴射に異常が発生した回数をカウントする異常カウンタを、前記複数の気筒の各々ごとに設け、前記異常カウンタの各々は、当該カウンタと対応する気筒が前記診断期間中である場合に、前記噴射手段が当該気筒へ行う燃料噴射を全て失敗するとカウントされるものであり、
   前記診断手段は、前記複数の気筒の各々に対する前記診断動作を複数回行うとともに、前記異常カウンタの各々の示す値が所定値を超えた場合には、前記噴射手段が当該カウンタと対応する気筒に対して行う燃料噴射に異常が発生したと判断することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の燃料噴射装置。
7. 前記診断手段は、前記噴射手段が前記診断期間中における前記診断対象の気筒への燃料噴射を全て終了した時点から、前記他の気筒への燃料噴射を開始するまでの間に、前記異常判断動作を行うことを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射装置。
8. 前記所定値は、２以上の値であることを特徴とする請求項６または請求項７記載の燃料噴射装置。
9. 前記複数の気筒の各々における前記診断期間中に、前記噴射手段が当該気筒へ少なくとも一回は燃料噴射を行った場合、前記診断手段は、当該気筒と対応する前記異常カウンタをリセットすることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載の燃料噴射装置。
10. 前記噴射手段が前記複数の気筒の各々へ燃料噴射を行うと、前記検出ラインにパルスが出力されるものであり、前記検出ラインに出力されるパルスを検出してカウントすることにより、前記複数の気筒の各々における前記診断期間中において、前記噴射手段が当該気筒へ燃料噴射を行った回数をカウントする噴射回数カウンタを、前記複数の気筒の各々ごとに設け、
    前記診断手段は、前記噴射手段が前記診断期間中の気筒に対して燃料噴射を行った回数を、当該気筒に対応する前記噴射カウンタから取得することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載の燃料噴射装置。
11. 前記診断手段は、前記停止期間中の気筒に対応する前記噴射回数カウンタに関しては、常にリセットすることを特徴とする請求項１０記載の燃料噴射装置。
12. 前記複数の気筒の各々における各動作サイクルにおいて、前記噴射手段が行う前記複数回の燃料噴射は、前記ディーゼルエンジンに駆動力を発生させるための燃料噴射と、前記ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射とからなり、
    前記診断手段によって禁止される、前記停止期間中の気筒に対する燃料噴射は、前記ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射であることを特徴とする請求項２から請求項１１のいずれかに記載の燃料噴射装置。
13. 前記ディーゼルエンジンは、外部装置であり当該エンジンの排気に含まれる粒子状物質を捕捉する捕捉装置に接続され、前記噴射手段が行う、前記駆動力の発生に不関与である燃料噴射は、少なくとも、前記捕捉装置が捕捉した粒子状物質を燃焼させるために行われる燃料噴射を含むことを特徴とする請求項１２記載の燃料噴射装置。

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