JP2006029097A - 蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法及び蓄圧式燃料噴射装置の故障判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄圧式燃料噴射装置のコモンレール内圧を検知するためのコモンレール圧力センサの故障と、その他の部分の故障等とを正確に判別することができる蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法及び蓄圧式燃料噴射装置の故障判別装置を提供する。
【解決手段】 圧力センサ１３の圧力検知信号が常時低い値として出力される場合、エンジンのクランキング動作時に圧力検知信号が「燃料噴射可能圧力未満である」ことを示している状態が継続すると、インジェクタからの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を実行する。その後、インジェクタからの燃料噴射を開始し、エンジンが正常に始動した場合には、圧力センサ１３が故障していると判別する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、内燃機関（例えばディーゼルエンジン）の燃料供給系に適用される蓄圧配管（所謂コモンレール）を備えた蓄圧式（コモンレール式）燃料噴射装置の故障判別方法及び故障判別装置に係る。特に、本発明は、コモンレール内圧を検知するためのコモンレール圧力センサの故障と、その他の部分の故障とを判別可能とするための対策に関する。

従来より、多気筒ディーゼルエンジン等の燃料供給系として、メカニカルな燃料噴射ポンプ−ノズル方式に比べて制御性に優れた蓄圧式燃料噴射装置が提案されている（例えば、下記の特許文献１及び特許文献２）。

この種の燃料噴射装置は、高圧ポンプによって所定圧力に加圧された燃料をコモンレールに貯留しておき、このコモンレールに貯留した燃料を燃料噴射タイミングに合わせて所定の燃料噴射弁（以下、インジェクタという）から燃焼室内に噴射する構成となっている。また、エンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で燃料が噴射されるように、コントローラが演算処理を行ってコモンレール内燃料圧力（以下、コモンレール内圧という）の制御や各インジェクタの制御を行う。

このように、蓄圧式燃料噴射装置は、燃料噴射量及びその噴射時期に加えて、コモンレール内圧によって決定される燃料噴射圧力をもエンジンの運転状態に応じて制御可能であるため、制御性に優れた噴射装置として注目されている。

−蓄圧式燃料噴射装置の概略構成−
以下、一般的な蓄圧式燃料噴射装置について説明する。

図７は、蓄圧式燃料噴射装置を備えた多気筒ディーゼルエンジンの燃料供給系の全体構成の概略を示している。この蓄圧式燃料噴射装置は、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）ａの各気筒に対応して取り付けられた複数のインジェクタｂ，ｂ，…と、比較的高い圧力（コモンレール内圧：例えば１００ＭＰａ）の高圧燃料を蓄圧するコモンレールｃと、燃料タンクｄから低圧ポンプｅを経て吸入した燃料を高圧に加圧してコモンレールｃ内に吐出する高圧ポンプ（サプライポンプ）ｆと、上記インジェクタｂ，ｂ，…及び高圧ポンプｆを電子制御するコントローラ（ＥＣＵ）ｇとを備えている。

各インジェクタｂ，ｂ，…は、コモンレールｃにそれぞれ連通する燃料配管の下流端に取り付けられている。このインジェクタｂからの燃料の噴射は、例えば燃料配管の途中に設けられた噴射制御用電磁弁ｈへの通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により制御される。つまり、インジェクタｂは、噴射制御用電磁弁ｈが開弁している間、コモンレールｃから供給された高圧燃料をエンジンａの燃焼室に向けて噴射する。このため、コモンレールｃには、燃料噴射圧に相当する高い所定のコモンレール内圧が蓄圧されている必要があり、そのために燃料供給配管ｉ、吐出弁ｊを介して高圧ポンプｆが接続されている。

また、上記ＥＣＵｇには、エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報が入力されており、これらの信号より判断される最適の燃料噴射時期及び燃料噴射量が得られるようにＥＣＵｇは噴射制御用電磁弁ｈに制御信号を出力する。同時に、ＥＣＵｇはエンジン回転数やエンジン負荷に応じて燃料噴射圧力が最適値となるように高圧ポンプｆに対して制御信号を出力する。更に、コモンレールｃにはコモンレール内圧を検出するための圧力センサｋが取り付けられており、この圧力センサｋの信号がエンジン回転数やエンジン負荷に応じて予め設定された最適値となるように高圧ポンプｆからコモンレールｃに吐出される燃料吐出量が制御される。

燃料噴射量を決定するための燃料噴射継続時間の設定動作としては、スロットル（舶用エンジンではレギュレータ）の開度信号をＥＣＵｇが受け、この開度信号に応じたエンジン回転数（目標回転数）になるように決定された燃料噴射量及びコモンレール内圧により算出される。インジェクタｂでは、コモンレール内圧に基づき、この決定された燃料噴射量となるように燃料噴射動作が継続され、この状態でのエンジン回転数を検出し、この実際のエンジン回転数と上記目標回転数とを比較して、この実際のエンジン回転数が目標回転数に近付くように燃料噴射量を補正（フィードバック補正）するようにしている。
特開２０００−１８０５２号公報 特開２００３−３２８８３０号公報

ところで、適切なエンジン運転状態を継続するためには上記コモンレール内圧を正確に認識しておく必要がある。このため、仮に圧力センサｋが故障した場合には、そのことを早期に発見し、それに対応した運転動作やメンテナンスを行うことが好ましい。

上記圧力センサｋが故障した場合、この圧力センサｋの出力値が低い状態（コモンレール内圧が低い状態であるときと同様の出力）のまま維持されたり、高い状態（コモンレール内圧が高い状態であるときと同様の出力）のまま維持されることが多いが、このような状況は、圧力センサｋが故障した場合に限らず他の部分に故障等が発生した場合も想定される。

例えば、高圧ポンプｆが故障して十分な燃料圧送量が得られていない場合や、燃料供給配管ｉやコモンレールｃが破損して燃料がリークしている場合には、圧力センサｋが故障していなくても、この圧力センサｋの出力値が低い状態のまま維持されることになる。逆に、高圧ポンプｆの駆動を制御するＥＣＵｇが故障等によって誤動作し、高圧ポンプｆからの燃料圧送量が過剰になった場合には、圧力センサｋが故障していなくても、この圧力センサｋの出力値が高い状態のまま維持されることになる。

このように、単に圧力センサｋの出力値を認識するのみでは、圧力センサｋが故障しているのか、または他の部分に故障等が生じているのかを判別することができない。その結果、圧力センサｋが故障しているにも拘わらず、高圧ポンプｆの故障の有無や、配管及びコモンレールｃの破損の有無を点検せねばならず、また、他の部分に故障等が生じているにも拘わらず、圧力センサｋの故障の有無を点検せねばならないといった無駄な作業を強いられることになっていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蓄圧式燃料噴射装置のコモンレール内圧を検知するためのコモンレール圧力センサの故障と、その他の部分の故障等とを正確に判別することができる蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法及び蓄圧式燃料噴射装置の故障判別装置を提供することにある。

−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、始動時において圧力センサ（コモンレール圧力検知手段）が故障しているか否かを判定するために、圧力センサが故障している可能性のある条件が成立したとき、インジェクタ（燃料噴射弁）からの燃料噴射を禁止した状態でエンジン（内燃機関）のクランキングを行い、その後に燃料噴射を開始して、エンジンが始動するか否かを判断している。そして、このとき、エンジンが始動すれば、圧力センサが故障しており、コモンレール内圧が誤認識されていたと判断できるようにしている。

−解決手段−
具体的に、コモンレール圧力検知手段が故障して圧力検知信号が常時低い値として出力される場合の対応策としては次に述べるものが掲げられる。つまり、燃料を圧送する燃料圧送手段と、この燃料圧送手段から圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールの内圧を検知して圧力検知信号を出力するコモンレール圧力検知手段と、コモンレールから燃料が供給されると共にコモンレールの内圧が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに内燃機関の燃焼室に向けての燃料噴射が可能となる燃料噴射弁とを備えた蓄圧式燃料噴射装置における故障判別方法を前提とする。この故障判別方法に対し、内燃機関始動時のクランキング動作において、上記コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力未満である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続したとき、燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を所定の初期加圧実行時間だけ実行した後に燃料噴射弁からの燃料噴射を開始し、その後に内燃機関が始動した場合にコモンレール圧力検知手段が故障していると判別するものである。

この特定事項により、上記圧力検知信号が常時低い値として出力される場合、つまり、コモンレール圧力検知手段が故障している可能性がある場合に、内燃機関始動時のクランキング動作を行い、この際、コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力未満である」ことを示している状態が上記始動判定時間継続すると、以下の判定動作に移る。つまり、燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を上記初期加圧実行時間だけ実行した後、つまり、燃料供給系が正常に作動している場合にコモンレール内圧が十分に上昇する間だけ待った後、燃料噴射弁からの燃料噴射を開始する。そして、この燃料噴射の開始によって内燃機関が正常に始動した場合には、コモンレール内圧が誤認識されていた、つまり、コモンレール圧力検知手段が故障していると判別する。このように、燃料供給系が正常に作動している状況で且つコモンレール圧力検知手段が故障している際に生じる現象を捉えることが可能な上記判定動作を実行することにより、コモンレール圧力センサの故障と、その他の部分の故障等とを正確に判別することができる。

また、コモンレール圧力検知手段が故障して圧力検知信号が常時高い値として出力される場合に対応策としては次に述べるものが掲げられる。つまり、燃料を圧送する燃料圧送手段と、この燃料圧送手段から圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールの内圧を検知して圧力検知信号を出力するコモンレール圧力検知手段と、コモンレールから燃料が供給されると共にコモンレールの内圧が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに内燃機関の燃焼室に向けての燃料噴射が可能となる燃料噴射弁とを備えた蓄圧式燃料噴射装置における故障判別方法を前提とする。この故障判別方法に対し、内燃機関始動時のクランキング動作において、上記コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続しているにも拘わらず内燃機関が始動しない場合にコモンレール圧力検知手段が故障していると判別するものである。

この特定事項により、上記圧力検知信号が常時高い値として出力される場合、つまり、コモンレール圧力検知手段が故障している可能性がある場合に、内燃機関始動時のクランキング動作を行い（このとき、上記圧力検知信号が高い値であるため、燃料噴射弁からの燃料噴射は実行されることになる）、この際、コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が上記始動判定時間継続しているにも拘わらず内燃機関が始動しない場合にコモンレール圧力検知手段が故障していると判別する。つまり、上記圧力検知信号のとおりにコモンレールの内圧が燃料噴射可能圧力以上であった場合には、内燃機関始動時のクランキング動作の開始に伴って燃料噴射弁からの燃料噴射が開始され、直ちに内燃機関が始動するはずである。しかし、このような現象が現れないということは、実際には、コモンレールの内圧が燃料噴射可能圧力に達していないにも拘わらず上記圧力検知信号の出力に従って燃料噴射が行われてしまい、コモンレールの内圧が上昇しない状況となっていると推測できる。つまり、コモンレール内圧が誤認識されていたことに起因する現象であると認定でき、コモンレール圧力検知手段が故障していると判別することができる。このように、本解決手段にあっても、燃料供給系が正常に作動している状況で且つコモンレール圧力検知手段が故障している際に生じる現象を捉えることにより、コモンレール圧力センサの故障と、その他の部分の故障等とを正確に判別することができる。

また、同様にコモンレール圧力検知手段が故障して圧力検知信号が常時高い値として出力される場合に対応策として、次に述べるものも掲げられる。つまり、燃料を圧送する燃料圧送手段と、この燃料圧送手段から圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールの内圧を検知して圧力検知信号を出力するコモンレール圧力検知手段と、コモンレールから燃料が供給されると共にコモンレールの内圧が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに内燃機関の燃焼室に向けての燃料噴射が可能となる燃料噴射弁とを備えた蓄圧式燃料噴射装置における故障判別方法を前提とする。この故障判別方法に対し、内燃機関始動時のクランキング動作において、上記コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続しているにも拘わらず内燃機関が始動しないとき、燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を所定の初期加圧実行時間だけ実行した後に燃料噴射弁からの燃料噴射を開始し、その後に内燃機関が始動した場合にコモンレール圧力検知手段が故障していると判別するものである。

この特定事項により、上記圧力検知信号が常時高い値として出力される場合、つまり、コモンレール圧力検知手段が故障している可能性がある場合に、内燃機関始動時のクランキング動作を行い（このとき、上記圧力検知信号が高い値であるため、燃料噴射弁からの燃料噴射は実行されることになる）、この際、コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が上記始動判定時間継続しているにも拘わらず内燃機関が始動しない場合には以下の判定動作に移る。つまり、燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を上記初期加圧実行時間だけ実行した後、つまり、燃料供給系が正常に作動している場合にコモンレール内圧が十分に上昇する間だけ待った後、燃料噴射弁からの燃料噴射を開始する。そして、この燃料噴射の開始によって内燃機関が正常に始動した場合には、コモンレール内圧が誤認識されていた、つまり、コモンレール圧力検知手段が故障していると判別する。このように、本解決手段にあっても、燃料供給系が正常に作動している状況で且つコモンレール圧力検知手段が故障している際に生じる現象を捉えることが可能な上記判定動作を実行することにより、コモンレール圧力センサの故障と、その他の部分の故障等とを正確に判別することができる。

また、上記故障判別方法において、上記初期加圧実行時間の経過後に燃料噴射弁からの燃料噴射を開始した後、内燃機関が始動しない場合には、燃料圧送手段が故障していると判別するようにしている。

また、内燃機関始動時のクランキング動作は複数回のリトライがなされるようになっており、内燃機関始動時のクランキング動作において、コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号を認識する動作を、複数回のクランキング動作がリトライされた後に実行するようにしている。これは、第１回目のクランキング動作で内燃機関が始動しない場合、コモンレール圧力検知手段の故障以外の要因で始動できなかった可能性もあるため、複数回のクランキング動作がリトライされた後に上記判定動作を実行するようにしたものである。これにより、コモンレール圧力検知手段の故障判定の信頼性を確保することができる。

更に、内燃機関始動時のクランキング動作において、コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号を認識する動作を、「始動判定時間が継続したとき」に代えて、「内燃機関の積算回転数が所定の検知信号判定回転数に達したとき」に実行するようにしている。

加えて、燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を実行した後に燃料噴射弁からの燃料噴射を開始する条件を、「初期加圧実行時間が経過したとき」に代えて、「内燃機関の積算回転数が所定の初期加圧実行回転数に達したとき」とするようにしている。

尚、上述した各解決手段に係る故障判別方法を実行するための故障判別装置も本発明の技術的思想の範疇である。具体的に、コモンレール圧力検知手段が故障して圧力検知信号が常時低い値として出力される場合の対策を講じた故障判別装置としては以下に述べるものが掲げられる。つまり、内燃機関始動時のクランキング動作において、上記コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号を受け、この圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力未満である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続したことを判定する始動判定手段と、この始動判定手段によって、上記圧力検知信号が「燃料噴射可能圧力未満である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続したと判定された際、燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を所定の初期加圧実行時間だけ実行する初期加圧実行手段と、この初期加圧実行手段によって、クランキング動作を所定の初期加圧実行時間だけ継続した後に、燃料噴射弁からの燃料噴射を開始する燃料噴射開始手段と、この燃料噴射開始手段によって燃料噴射が開始された後に内燃機関が始動した場合に、コモンレール圧力検知手段が故障していると判別する故障判別手段とを備えさせる構成である。

一方、コモンレール圧力検知手段が故障して圧力検知信号が常時高い値として出力される場合の対策を講じた故障判別装置としては以下に述べるものが掲げられる。つまり、内燃機関始動時のクランキング動作において、上記コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号を受け、この圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続しているにも拘わらず内燃機関が始動しないことを判定する始動判定手段と、この始動判定手段によって、上記圧力検知信号が「燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続しているにも拘わらず内燃機関が始動しないと判定された際、燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を所定の初期加圧実行時間だけ実行する初期加圧実行手段と、この初期加圧実行手段によって、クランキング動作を所定の初期加圧実行時間だけ継続した後に、燃料噴射弁からの燃料噴射を開始する燃料噴射開始手段と、この燃料噴射開始手段によって燃料噴射が開始された後に内燃機関が始動した場合に、コモンレール圧力検知手段が故障していると判別する故障判別手段とを備えさせる構成である。

以上の如く、本発明では、コモンレール圧力検知手段が故障している可能性のある条件が成立したとき、燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でクランキングを行い、その後に燃料噴射を開始して、エンジンが始動するか否かを判断している。そして、このとき、エンジンが始動すれば、コモンレール圧力検知手段が故障しており、圧力検知が誤認識されていたと判断できるようにしている。このため、コモンレール圧力検知手段が故障しているのか、他の部分に故障等が生じているのかを正確に判別することが可能になり、故障発生後の対応策を迅速に講じることが可能になり、内燃機関の復帰を短時間で行うことが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、６気筒舶用ディーゼルエンジンの燃料供給系に備えられた蓄圧式燃料噴射装置に本発明を適用した場合について説明する。

−燃料噴射装置の構成説明−
先ず、本実施形態に係るエンジンに適用される燃料噴射装置の全体構成について説明する。図１は６気筒舶用ディーゼルエンジンに備えられた蓄圧式燃料噴射装置を示している。

この蓄圧式燃料噴射装置は、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の各気筒に対応して取り付けられた複数の燃料噴射弁（以下、インジェクタという）１，１，…と、比較的高い圧力（コモンレール内圧：例えば１００ＭＰａ）の高圧燃料を蓄圧するコモンレール２と、燃料タンク４から低圧ポンプ（フィードポンプ）６を経て吸入した燃料を高圧に加圧してコモンレール２内に吐出する燃料ポンプとしての高圧ポンプ（本発明でいう燃料圧送手段）８と、上記インジェクタ１，１，…及び高圧ポンプ８を電子制御するコントローラ（ＥＣＵ）１２とを備えている。

上記高圧ポンプ８は、例えばエンジンによって駆動され、燃料を運転状態等に基づいて定められる高圧に昇圧して燃料供給配管９を通じてコモンレール２に供給する所謂プランジャ式のサプライ用燃料供給ポンプである。例えば、この高圧ポンプ８は、エンジンのクランク軸に対してギアを介して動力伝達可能に連繋されている。また、この動力伝達のための他の構成として、高圧ポンプ８の駆動軸及びエンジンのクランク軸のそれぞれにプーリを設け、このプーリにベルトを架け渡して動力伝達可能にしたり、各軸にスプロケットを設け、このスプロケットにチェーンを架け渡して動力伝達可能にしてもよい。

各インジェクタ１，１，…は、コモンレール２にそれぞれ連通する燃料配管の下流端に取り付けられている。このインジェクタ１からの燃料の噴射は、例えばこのインジェクタに一体的に組み込まれた図示しない噴射制御用電磁弁への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により制御される。つまり、インジェクタ１は、この噴射制御用電磁弁が開弁している間、コモンレール２から供給された高圧燃料をエンジンの燃焼室に向けて噴射する。尚、このインジェクタ１は、コモンレール２の内圧が所定値（例えば３０ＭＰａ）以上であるときにのみ燃焼室に向けての燃料噴射が可能な構成となっている。以下、この燃料噴射が可能となるコモンレール内圧を「燃料噴射可能圧力」と呼ぶ。図３は、コモンレール内圧が燃料噴射可能圧力以上（図中の燃料噴射可能領域）にあるときのコモンレール内圧と、噴射制御用電磁弁への通電時間と、それらによって決定される燃料噴射量との関係を示す図である。この図に示すように、コモンレール内圧が高いほど、また噴射制御用電磁弁への通電時間が長いほど燃料噴射量は多く得られることになる。

また、上記コントローラ１２は、エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報が入力され、これらの信号より判断される最適の燃料噴射時期及び燃料噴射量が得られるように上記噴射制御用電磁弁に制御信号を出力する。同時に、コントローラ１２はエンジン回転数やエンジン負荷に応じて燃料噴射圧力が最適値となるように高圧ポンプ８に対して制御信号を出力する。更に、コモンレール２にはコモンレール内圧を検出するための圧力センサ（コモンレール圧力検知手段）１３が取り付けられており、この圧力センサ１３の信号がエンジン回転数やエンジン負荷に応じて予め設定された最適値となるように高圧ポンプ８からコモンレール２に吐出される燃料吐出量が制御される。

各インジェクタ１への燃料供給動作は、コモンレール２から燃料流路の一部を構成する分岐管３を通じて行われる。つまり、燃料タンク４からフィルタ５を経て低圧ポンプ６によって取り出されて所定の吸入圧力に加圧された燃料は、燃料管７を通じて高圧ポンプ８に送られる。そして、この高圧ポンプ８に供給された燃料は所定圧力に昇圧された状態でコモンレール２に貯留され、コモンレール２から各インジェクタ１，１，…に供給される。インジェクタ１は、エンジンの型式（気筒数、本形態では６気筒）に応じて複数個設けられており、コントローラ１２の制御によって、コモンレール２から供給された燃料を最適な噴射時期に最適な燃料噴射量でもって、対応する燃焼室内に噴射する。インジェクタ１から噴射される燃料の噴射圧はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力に略等しいので、燃料噴射圧を制御するにはコモンレール２内の圧力を制御することになる。

また、分岐管３からインジェクタ１に供給された燃料のうち燃焼室への噴射に費やされなかった燃料やコモンレール内圧が過上昇した場合の余剰燃料は、戻し管１１を通じて燃料タンク４に戻される。

電子制御ユニットである上記コントローラ１２には、気筒番号及びクランク角度の情報が入力されている。このコントローラ１２は、エンジン出力が運転状態に即した最適出力になるようにエンジン運転状態に基づいて予め定められた目標燃料噴射条件（例えば，目標燃料噴射時期、目標燃料噴射量、目標コモンレール内圧）を関数として記憶しており、各種センサが検出した現在のエンジン運転状態を表す信号に対応して目標燃料噴射条件（即ち、インジェクタ１による燃料噴射タイミング及び噴射量）を演算により求めて、その条件で燃料噴射が行われるようにインジェクタ１の作動とコモンレール内燃料圧力とを制御している。

図２は燃料噴射量を決定するためのコントローラ１２の制御ブロックである。この図２に示すように、燃料噴射量の算出は、ユーザが操作するレギュレータの開度信号を指令回転数算出手段１２Ａが受け、この指令回転数算出手段１２Ａがレギュレータの開度に応じた「指令回転数」を算出する。そして、エンジン回転数がこの指令回転数となるように噴射量演算手段１２Ｂが燃料噴射量を演算する。エンジン（内燃機関）Ｅのインジェクタ１では、この演算により求められた燃料噴射量で燃料噴射動作が行われ、この状態で回転数算出手段１２Ｃが実際のエンジン回転数を算出し、この実際のエンジン回転数と上記指令回転数とを比較して、この実際のエンジン回転数が指令回転数に近付くように燃料噴射量を補正（フィードバック制御）するようになっている。

−故障判別−
本形態の特徴とするところは、エンジンＥの始動が良好に行えない場合の故障発生箇所が、上記圧力センサ１３にあるのか、それ以外の例えば高圧ポンプ８にあるのかを判別可能としている点にある。以下、この故障判別のための構成及び判別動作について説明する。

（故障判別のための構成）
図１に示すように、コントローラ１２は、故障判別のための手段として、始動判定手段１２Ｄ、初期加圧実行手段１２Ｅ、燃料噴射開始手段１２Ｆ、故障判別手段１２Ｇを備えている。以下、各手段について説明する。

先ず、始動判定手段１２Ｄは、エンジンＥの始動時のクランキング動作において、圧力センサ１３からの圧力検知信号を受け、この圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力未満である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続したか否かを判定する。この始動判定時間は例えば１０ｓｅｃ（この値に限るものではない）として予め設定されている。そして、この圧力検知信号が「燃料噴射可能圧力未満である」ことを示している状態が上記始動判定時間継続したと判定した場合には、故障判定実行条件が成立したと判断して、その条件信号を初期加圧実行手段１２Ｅに出力する。また、この始動判定手段１２Ｄは、エンジンＥの始動時のクランキング動作において、圧力センサ１３からの圧力検知信号を受け、この圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が上記始動判定時間継続しているにも拘わらずエンジンＥが始動しない状況であるか否かを判定する。この始動判定時間も例えば１０ｓｅｃ（この値に限るものではない）として予め設定されている。そして、この圧力検知信号が「燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が上記始動判定時間継続しているにも拘わらずエンジンＥが始動しないと判定した場合にも、故障判定実行条件が成立したと判断して、その条件信号を初期加圧実行手段１２Ｅに出力する。

初期加圧実行手段１２Ｅは、上記始動判定手段１２Ｄから条件信号を受信すると、インジェクタ１，１，…からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を所定の初期加圧実行時間だけ実行する。この初期加圧実行時間例えば１５ｓｅｃ（この値に限るものではない）として予め設定されている。この初期加圧実行時間は、エンジンＥの積算運転時間に伴って異なる値として設定される。図４は、このエンジンＥの積算運転時間と、初期加圧実行時間を決定するための噴射可能レール圧力昇圧時間（コモンレール内圧が燃料噴射可能圧力に達するまでに要する時間）との関係を示している。この図から判るように、エンジンＥの積算運転時間が長くなると、コモンレール内圧が燃料噴射可能圧力に達するまでに要する時間が長くなっていく。このため、上記初期加圧実行時間もエンジンＥの積算運転時間に伴って長く設定していく。具体的には、この図４によって求まる値よりも大きな値（初期加圧実行時間を長めに設定する値）に設定される。また、この初期加圧実行手段１２Ｅは、燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を開始すると同時に燃料噴射開始手段１２Ｆに対して判別動作開始信号を送信する。

燃料噴射開始手段１２Ｆは、上記燃料噴射開始手段１２Ｆから判別動作開始信号を受信した後、上記初期加圧実行時間の経過後に、クランキング動作を維持したままインジェクタ１からの燃料噴射を開始する。また、この燃料噴射開始手段１２Ｆは、インジェクタ１からの燃料噴射を開始すると同時に故障判別手段１２Ｇに対して燃料噴射開始信号を送信する。

故障判別手段１２Ｇは、上記燃料噴射開始手段１２Ｆから燃料噴射開始信号を受信すると共に、エンジン回転数センサからのエンジン回転数信号を受信する。そして、上記燃料噴射の開始後、エンジン回転数が上昇してエンジンが始動したことを認識した場合には、圧力センサ１３が故障していると判別し、その故障判別信号を船舶の操作室にある図示しない操作パネルに送信して、その旨を操作パネル上に表示させる。

また、この故障判別手段１２Ｇは、上記動作によってもエンジン回転数が上昇せず、エンジンが始動しない場合には、高圧ポンプ８が故障していると判別し、その故障判別信号を上記操作パネルに送信して、その旨を操作パネル上に表示させる。

（故障判別動作）
次に、故障判別動作について説明する。この故障判別動作としては、圧力センサ１３からの圧力検知信号が常時低い値として出力されている場合と、この圧力検知信号が常時高い値として出力されている場合とにおいてそれぞれ実行される。先ず、圧力センサ１３からの圧力検知信号が常時低い値として出力されている場合の故障判別動作について説明する。

圧力センサ１３からの圧力検知信号が常時低い値として出力される場合、つまり、圧力センサ１３が故障している可能性がある場合に、エンジン始動時のクランキング動作を行い、この際、圧力センサ１３からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力未満である」ことを示している状態が上記始動判定時間継続すると（上記始動判定手段１２Ｄの判定動作）、以下の判定動作に移る。つまり、インジェクタ１，１，…からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を上記初期加圧実行時間だけ実行（上記初期加圧実行手段１２Ｅの動作）した後、つまり、燃料供給系が正常に作動している場合にコモンレール内圧が十分に上昇する間だけ待った後、インジェクタ１からの燃料噴射を開始する（上記燃料噴射開始手段１２Ｆの動作）。そして、このインジェクタ１からの燃料噴射の開始によってエンジンＥが正常に始動した場合には、コモンレール内圧が誤認識されていた、つまり、圧力センサ１３が故障していると判別する（上記故障判別手段１２Ｇの判別動作）。

図５は、圧力センサ１３が故障して圧力検知信号が常時低い値として出力される場合における「圧力検知信号」及び「実際のコモンレール内圧（実レール圧力）」の変化状態を示している。この図に示すように、圧力センサ１３が故障していることが原因で、「実レール圧力」が正常に上昇しているにも拘わらず「圧力検知信号」は低い値が維持されている。このため、本故障判定動作では、インジェクタ１，１，…からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を上記初期加圧実行時間だけ実行し、その後、例えば「実レール圧力」が図中のタイミングＩの時点でインジェクタ１からの燃料噴射を開始している。図５に示す状況（圧力センサ１３が故障して圧力検知信号が常時低い値として出力されている状況）では、エンジンＥが正常に始動することになる（コモンレール内圧が燃料噴射可能領域に達しているため正常に始動する）ため、これによって圧力センサ１３が故障していると判別することができる。

このように、本故障判別動作では、燃料供給系が正常に作動している状況で且つ圧力センサ１３が故障している際に生じる現象を捉えることが可能な上記判定動作を実行することにより、圧力センサ１３の故障と、その他の部分の故障等とを正確に判別することができる。

次に、圧力センサ１３からの圧力検知信号が常時高い値として出力されている場合の故障判別動作について説明する。圧力センサ１３からの圧力検知信号が常時高い値として出力される場合、つまり、圧力センサ１３が故障している可能性がある場合に、エンジン始動時のクランキング動作を行い（このとき、上記圧力検知信号が高い値であるため、インジェクタ１からの燃料噴射は実行されることになる）、この際、圧力センサ１３からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が上記始動判定時間継続しているにも拘わらずエンジンＥが始動しない場合には（上記始動判定手段１２Ｄの判定動作）、以下の判定動作に移る。つまり、インジェクタ１，１，…からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を上記初期加圧実行時間だけ実行（上記初期加圧実行手段１２Ｅの動作）した後、つまり、燃料供給系が正常に作動している場合にコモンレール内圧が十分に上昇する間だけ待った後、インジェクタ１からの燃料噴射を開始する（上記燃料噴射開始手段１２Ｆの動作）。そして、このインジェクタ１からの燃料噴射の開始によってエンジンＥが正常に始動した場合には、コモンレール内圧が誤認識されていた、つまり、圧力センサ１３が故障していると判別する（上記故障判別手段１２Ｇの判別動作）。

図６は、圧力センサ１３が故障して圧力検知信号が常時高い値として出力される場合における「圧力検知信号」及び「実際のコモンレール内圧（実レール圧力）」の変化状態を示している。この図に示すように、圧力センサ１３が故障していることが原因で、コモンレール内圧が十分に上昇していないにも拘わらずインジェクタ１，１，…からの燃料噴射が行われてしまってコモンレール内圧が上昇されない状況が継続してしまうことになる。このため、本故障判定動作では、インジェクタ１，１，…からの燃料噴射を強制的に禁止した状態でのクランキング動作を上記初期加圧実行時間だけ実行し、燃料供給系が正常に作動しておればコモンレール内圧が十分に上昇する間だけ待った後にインジェクタ１からの燃料噴射を開始することで圧力センサ１３の故障の有無を判定している。

このように、本判定動作にあっても、燃料供給系が正常に作動している状況で且つコモンレール圧力検知手段が故障している際に生じる現象を捉えることが可能な上記判定動作を実行することにより、圧力センサ１３の故障と、その他の部分の故障等とを正確に判別することができる。

（変形例）
上記圧力センサ１３からの圧力検知信号が常時高い値として出力されている場合の故障判別動作の変形例として以下に述べる動作を行うようにしてもよい。

エンジン始動時のクランキング動作において、圧力センサ１３からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続しているにも拘わらずエンジンＥが始動しない場合に圧力センサ１３が故障していると判別するものである。つまり、上記圧力検知信号のとおりにコモンレール内圧が燃料噴射可能圧力以上であった場合には、エンジン始動時のクランキング動作の開始に伴ってインジェクタ１，１，…からの燃料噴射が開始され、直ちにエンジンＥが始動するはずである。しかし、このような現象が現れないということは、実際には、コモンレール２の内圧が燃料噴射可能圧力に達していないにも拘わらず上記圧力検知信号の出力に従って燃料噴射が行われてしまい、コモンレール２の内圧が上昇しない状況となっていると推測できる。つまり、コモンレール内圧が誤認識されていたことに起因する現象であると認定できる。その結果、圧力センサ１３が故障していると判別することができる。このように、本例にあっても、燃料供給系が正常に作動している状況で且つ圧力センサ１３が故障している際に生じる現象を捉えることにより、圧力センサ１３の故障と、その他の部分の故障等とを正確に判別することができる。

−その他の実施形態−
上述した実施形態及び変形例では、６気筒舶用ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、４気筒舶用ディーゼルエンジン等、種々の形式のエンジンに対して適用可能である。また、舶用エンジンに限らず、車両用など他の用途に使用されるエンジンへの適用も可能である。

また、一般にエンジンＥの始動動作は、第１回目のクランキング動作で始動しない場合に、複数回のクランキング動作が繰り返されることになるが、上述した故障判別動作は、第２回目以降のクランキング動作が行われた後であることが好ましい。その理由は、圧力センサ１３の故障以外が原因で第１回目のクランキング動作で始動できなかった場合、第２回目のクランキング動作では、良好に始動できる可能性があるため、第１回目のクランキング動作で始動できなかったからといって直ちに故障判定動作に移行することは好ましくないからである。つまり、複数回のクランキング動作を行ってもエンジンＥが始動しなかった場合に上記判定動作を実行することで、圧力センサ１３の故障判定の信頼性を確保することができるようにしている。例えば、３回のクランキング動作を行ってもエンジンＥが始動しなかった場合に上記判定動作を実行する。

更に、エンジン始動時のクランキング動作において、圧力センサ１３からの圧力検知信号を認識する動作を、「始動判定時間が継続したとき」に代えて、「エンジンＥの積算回転数が所定の検知信号判定回転数に達したとき」に実行するようにしてもよい。この検知信号判定回転数は任意の値に設定可能であるが、例えば数回のクランキング動作が行われた後の積算回転数（例えば５００回転程度）として設定される。

加えて、インジェクタ１からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を実行した後にインジェクタ１からの燃料噴射を開始する条件を、「初期加圧実行時間が経過したとき」に代えて、「内燃機関の積算回転数が所定の初期加圧実行回転数に達したとき」とするようにしてもよい。この初期加圧実行回転数は任意の値に設定可能であるが、例えばコモンレール内圧が３０ＭＰａ（燃料噴射可能圧力の最低値よりも十分に高い圧力）に達するまでの回転数（例えば１０００回転程度）として設定される。

実施形態に係る蓄圧式燃料噴射装置を示す図である。 燃料噴射量を決定するための制御ブロック図である。 コモンレール内圧が燃料噴射可能圧力以上にあるときのコモンレール内圧、噴射制御用電磁弁への通電時間、それらによって決定される燃料噴射量の関係を示す図である。 エンジンの積算運転時間と噴射可能レール圧力昇圧時間との関係を示す図である。 圧力センサが故障して圧力検知信号が常時低い値として出力される場合における「圧力検知信号」及び「実際のコモンレール内圧」の変化状態を示す図である。 圧力センサが故障して圧力検知信号が常時高い値として出力される場合における「圧力検知信号」及び「実際のコモンレール内圧」の変化状態を示す図である。 従来の蓄圧式燃料噴射装置を備えた多気筒ディーゼルエンジンの燃料供給系の全体構成の概略を示す図である。

符号の説明

１ インジェクタ（燃料噴射弁）
２ コモンレール
８ 高圧ポンプ（燃料圧送手段）
１３ 圧力センサ（コモンレール圧力検知手段）
Ｅ エンジン（内燃機関）

Claims (7)

1. 燃料を圧送する燃料圧送手段と、この燃料圧送手段から圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールの内圧を検知して圧力検知信号を出力するコモンレール圧力検知手段と、コモンレールから燃料が供給されると共にコモンレールの内圧が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに内燃機関の燃焼室に向けての燃料噴射が可能となる燃料噴射弁とを備えた蓄圧式燃料噴射装置における故障判別方法であって、
   内燃機関始動時のクランキング動作において、上記コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力未満である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続したとき、燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を所定の初期加圧実行時間だけ実行した後に燃料噴射弁からの燃料噴射を開始し、その後に内燃機関が始動した場合にコモンレール圧力検知手段が故障していると判別することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法。
2. 燃料を圧送する燃料圧送手段と、この燃料圧送手段から圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールの内圧を検知して圧力検知信号を出力するコモンレール圧力検知手段と、コモンレールから燃料が供給されると共にコモンレールの内圧が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに内燃機関の燃焼室に向けての燃料噴射が可能となる燃料噴射弁とを備えた蓄圧式燃料噴射装置における故障判別方法であって、
   内燃機関始動時のクランキング動作において、上記コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続しているにも拘わらず内燃機関が始動しないとき、燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を所定の初期加圧実行時間だけ実行した後に燃料噴射弁からの燃料噴射を開始し、その後に内燃機関が始動した場合にコモンレール圧力検知手段が故障していると判別することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法。
3. 燃料を圧送する燃料圧送手段と、この燃料圧送手段から圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールの内圧を検知して圧力検知信号を出力するコモンレール圧力検知手段と、コモンレールから燃料が供給されると共にコモンレールの内圧が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに内燃機関の燃焼室に向けての燃料噴射が可能となる燃料噴射弁とを備えた蓄圧式燃料噴射装置における故障判別方法であって、
   内燃機関始動時のクランキング動作において、上記コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号が「上記燃料噴射可能圧力以上である」ことを示している状態が所定の始動判定時間継続しているにも拘わらず内燃機関が始動しない場合にコモンレール圧力検知手段が故障していると判別することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法。
4. 上記請求項１または２記載の蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法において、
   上記初期加圧実行時間の経過後に燃料噴射弁からの燃料噴射を開始した後、内燃機関が始動しない場合に、燃料圧送手段が故障もしくは燃料配管が損傷していると判別することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法。
5. 上記請求項１、２または４記載の蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法において、
   内燃機関始動時のクランキング動作は複数回のリトライがなされるようになっており、
   内燃機関始動時のクランキング動作において、コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号を認識する動作を、複数回のクランキング動作がリトライされた後に実行することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法。
6. 上記請求項１、２、４または５記載の蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法において、
   内燃機関始動時のクランキング動作において、コモンレール圧力検知手段からの圧力検知信号を認識する動作を、「始動判定時間が継続したとき」に代えて、「内燃機関の積算回転数が所定の検知信号判定回転数に達したとき」に実行することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法。
7. 上記請求項１、２、４、５または６記載の蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法において、
   燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止した状態でのクランキング動作を実行した後に燃料噴射弁からの燃料噴射を開始する条件を、「初期加圧実行時間が経過したとき」に代えて、「内燃機関の積算回転数が所定の初期加圧実行回転数に達したとき」とすることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の故障判別方法。

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