JP2008297954A - 異常検出装置およびそれを用いた燃料噴射システム - Google Patents

Abstract

【課題】気筒において着火しない状態を極力正確に判定する異常検出装置およびそれを用いた燃料噴射システムを提供する。
【解決手段】エンジンの始動終了後、着火判定条件が成立していると、エンジン回転数の変動から着火していない気筒があるかを判定する。気筒において着火していない場合、エンジン回転数の増加数が所定値よりも小さくなる。着火していない気筒があれば、着火していない気筒のコモンレール圧を取得し、正常な圧力変化があるか否かを判定する。コモンレール圧の減圧量が正常範囲内でなければ燃料噴射弁は正常に噴射していないと判断する。着火していない気筒において、燃料噴射弁が正常に燃料を噴射しているか否かを判定することにより、着火していない状態を判定し、適切な処置を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料噴射弁から内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射システムの異常検出装置に関する。

従来、エンジン回転数の変動から内燃機関の気筒において着火しているかを判定する燃料噴射システムが知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
しかしながら、気筒において着火せず失火していることはエンジン回転数の変動から判定できるものの、燃料噴射弁が作動不良により正常に燃料を噴射しないために着火しないのか、あるいは燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているにもかかわらず着火しないのかをエンジン回転数の変動から判定することは困難である。その結果、内燃機関の気筒において着火していないと判定できても、着火しない原因が燃料噴射弁にあるのか、あるいは燃料噴射弁ではなく内燃機関側の不良にあるのかを判定することは困難である。
特許第２７１２３３２号公報 特許第３０３６３５１号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、気筒において着火しない状態を極力正確に判定する異常検出装置およびそれを用いた燃料噴射システムを提供することを目的とする。

請求項１から３に記載の発明では、燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかの判定結果と、気筒において着火しているかの判定結果とに基づき、燃料噴射弁が正常に燃料を噴射しているにもかかわらず気筒において着火していないかを判定する。

このように燃料噴射弁の正常噴射判定と気筒における着火判定との両方の判定を組み合わせることにより、燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているにもかかわらず気筒において着火していない状態であることを正確に判定できる。これにより、着火しない状態が燃料噴射弁の作動不良に起因するのか内燃機関側の不良に起因するのかを正確に判定できるので、着火しない状態に応じて適切な処置を行うことができる。

請求項２に記載の発明では、燃料噴射弁に噴射が指示されているときに気筒において着火していないと判定してから、燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかを判定する。

これにより、燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかの判定を常時行う必要がなく、着火していないと判定したときにだけ燃料噴射弁が正常に燃料を噴射しているかを判定すればよい。その結果、正常噴射判定の処理負荷を低減できる。

請求項３に記載の発明によると、燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているにもかかわらず気筒において着火しない原因を推定するので、着火しない原因に応じて適切な処置を行うことができる。

請求項４および５に記載の発明では、燃料噴射弁に噴射が指示されているときに気筒において着火していないと判定してから燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかを判定する。

このように燃料噴射弁の正常噴射判定と気筒における着火判定との両方の判定を組み合わせることにより、燃料噴射弁が正常に燃料を噴射しているにもかかわらず着火しない状態か、燃料噴射弁が正常に燃料を噴射していないので着火しない状態かを判定することができる。これにより、着火しない状態が燃料噴射弁の作動不良に起因するのか内燃機関側の不良に起因するのかを正確に判定できるので、着火しない状態に応じて適切な処置を行うことができる。

また、請求項４および５に記載の発明では、燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかの判定を常時行う必要がなく、燃料噴射弁に噴射が指示されているときに着火していないと判定したときにだけ燃料噴射弁が正常に燃料を噴射しているかを判定すればよい。その結果、正常噴射判定の処理負荷を低減できる。

請求項５に記載の発明によると、燃料噴射弁に噴射が指示されているにもかかわらず気筒において着火しない原因を推定するので、着火しない原因に応じて適切な処置を行うことができる。

ところで、燃料噴射システムでは、エンジン回転数に基づいて燃料噴射弁の噴射量等を制御するためにエンジン回転数を検出することが一般的である。
そこで、請求項６に記載の発明では、新たにエンジン回転数を検出するセンサを設置することなく、燃料噴射弁の噴射量制御等のために設置されている回転数センサの検出信号を利用することにより気筒において着火していないと判定できる。これにより、部品点数を増加することなく気筒における着火を判定できる。

ここで、請求項７に記載の発明のように、コモンレールで蓄圧した燃料を燃料噴射弁から内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射システムの場合、コモンレール内の圧力（コモンレール圧）に基づいて燃料噴射弁の噴射量等を制御するために、コモンレールに設置した圧力センサ等によりコモンレール圧を検出することが一般的である。

そこで、請求項８に記載の発明では、新たにコモンレールの圧力を検出するセンサを設置することなく、燃料噴射弁の噴射量制御等のためにコモンレールに設置されている圧力センサの検出信号を利用して燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかどうかを判定できる。

請求項９に記載の発明では、燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているにもかかわらず気筒において着火していない場合に燃料噴射弁の噴射時期およびパイロット噴射量の少なくともいずれか一方を補正する。

このように、噴射時期およびパイロット噴射量の少なくともいずれか一方を補正することにより、内燃機関側の不良で着火しなかった気筒において燃料噴射弁から噴射した燃料が着火する可能性が生じる。

噴射時期およびパイロット噴射量の少なくともいずれか一方を補正しても燃料噴射弁が噴射する燃料が気筒において着火しない場合、請求項１０に記載の発明のように、着火しない気筒に対応する燃料噴射弁の噴射停止を指示してもよい。これにより、未燃燃料が気筒から排出されることを防止できる。

尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による燃料噴射システムを図１に示す。
（燃料噴射システム１０）
蓄圧式の燃料噴射システム１０は、フィードポンプ１４、高圧ポンプ１６、コモンレール２０、圧力センサ２２、減圧弁２４、燃料噴射弁３０、電子制御装置（Electronic Control Unit;ＥＣＵ）４０、電子駆動装置（Electronic Driving Unit;ＥＤＵ）４２等から構成されており、４気筒のディーゼルエンジン５０の各気筒に燃料を噴射する。図の煩雑さを避けるため、図１においてはＥＤＵ４２から１個の燃料噴射弁３０への制御信号線だけを示している。

フィードポンプ１４は燃料タンク１２から燃料を吸入し燃料供給ポンプである高圧ポンプ１６に供給する。高圧ポンプ１６は、カムシャフトのカムの回転にともないプランジャが往復移動することにより加圧室に吸入した燃料を加圧する公知のポンプである。ＥＣＵ４０が高圧ポンプ１６の調量弁１８に供給する電流値を制御することにより、高圧ポンプ１６が吸入行程で吸入する燃料吸入量が調量される。そして、燃料吸入量が調量されることにより、高圧ポンプ１６の燃料吐出量が調量される。

コモンレール２０は、高圧ポンプ１６が圧送する燃料を蓄圧しエンジン運転状態に応じた所定の高圧に燃料圧力を保持する。圧力検出手段としての圧力センサ２２は、コモンレール２０の内部の燃料圧力を検出しＥＣＵ４０に出力する。

減圧弁２４は、開弁することによりコモンレール２０の内部の燃料を低圧側のリターン配管１００に排出する。減圧弁２４は、例えば、スプリングの荷重を閉弁方向に弁部材に加え、コイル等の電磁駆動部に通電されることによりスプリングの荷重に抗して弁部材がリフトして開弁する公知の電磁弁である。減圧弁２４の開弁時間は、減圧弁２４に通電される通電パルスのパルス幅（通電時間）に応じて長くなる。

燃料噴射弁３０は、４気筒のディーゼルエンジン５０の各気筒に設置され、コモンレール２０が蓄圧している燃料を気筒内に噴射する。燃料噴射弁３０は、ディーゼルエンジンの１回の燃焼行程においてパイロット噴射およびメイン噴射を含む多段噴射を行う。燃料噴射弁３０とコモンレール２０とは噴射管１０２で接続されている。燃料噴射弁３０は、ノズルニードルに閉弁方向に燃料圧力を加える制御室の圧力を制御することにより燃料噴射量を制御する公知の電磁駆動式の弁である。

異常検出装置としてのＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および書換可能なフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを中心とするマイクロコンピュータ（マイコン）からなる。ＥＣＵ４０を着火判定手段、噴射判定手段、異常判定手段、異常推定手段、回転数取得手段、圧力取得手段、噴射補正手段、停止指示手段として機能させる制御プログラムは、ＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の記憶装置に記憶されている。

ＥＣＵ４０は、アクセルペダルの開度（ＡＣＣ）を検出するアクセルセンサ、温度センサ、圧力センサ２２、エンジン回転数（ＮＥ）を検出するＮＥセンサ５６、気筒を判別する気筒判別センサ５８等の各種センサの検出信号からディーゼルエンジン５０の運転状態を取得する。ＥＣＵ４０は、ディーゼルエンジン５０を最適な運転状態に制御するために、取得したエンジン運転状態に基づいて調量弁１８、減圧弁２４および燃料噴射弁３０等への通電を制御する。

ＥＣＵ４０は、圧力センサ２２を含む各種センサから得たエンジン運転状態に応じて燃料噴射弁３０の噴射時期および噴射量を制御する。ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁３０の噴射時期および噴射量を制御する噴射駆動信号としてパルス信号をＥＤＵ４２に出力する。ＥＣＵ４０およびＥＤＵ４２は、燃料噴射弁３０の噴射を制御する噴射制御手段としても機能する。

ＥＣＵ４０は、コモンレール圧または噴射管１０２の圧力の変動から、各気筒の燃料噴射弁３０が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかを判定する。本実施形態では、コモンレール圧を検出する圧力センサ２２の検出信号に基づいて各気筒の燃料噴射弁３０が正常に燃料を噴射しているかを判定する具体例として、以下の説明を行う。

また、ＥＣＵ４０は、ＮＥセンサ５６および気筒判別センサ５８が出力するパルス信号に基づいて各気筒のエンジン回転数を検出し、エンジン回転数の変動から各気筒において着火しているかを判定する。

ＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に応じて、調量弁１８への通電量に対する高圧ポンプ１６の吐出量の吐出量特性をマップとしてフラッシュメモリに記憶している。ＥＣＵ４０は、フラッシュメモリに記憶している高圧ポンプ１６の吐出量特性に基づき、圧力センサ２２から取得するコモンレール圧が目標コモンレール圧となるように調量弁１８への通電をフィードバック制御している。

ＥＤＵ４２は、ＥＣＵ４０が出力する制御信号に基づいて減圧弁２４、燃料噴射弁３０に駆動電流または駆動電圧を供給するための駆動装置である。
ディーゼルエンジン５０のクランクシャフトには、エンジン回転数を検出するためのＮＥパルサ５２と、ディーゼルエンジン５０の気筒位置を判別するための気筒判別パルサ５４とが設置されている。ＮＥパルサ５２には、周方向に所定角度間隔で複数の突起が設置されている。ＮＥセンサ５６は、クランクシャフトとともに回転するＮＥパルサ５２の突起を検出する毎にパルス信号を出力する。ＥＣＵ４０は、単位時間当たりにＮＥセンサ５６が出力するパルス信号数からエンジン回転数を検出する。

気筒判別パルサ５４には、ディーゼルエンジン５０の４気筒の気筒位置を判別するための突起が所定角度位置に設置されている。気筒判別センサ５８は、気筒位置を判別する気筒判別パルサ５４の突起を検出するとパルス信号を出力する。ＥＣＵ４０は、ＮＥセンサ５６および気筒判別センサ５８が出力するパルス信号に基づき、ディーゼルエンジン５０のクランク角度を検出する。

（異常検出）
次に、燃料噴射システム１０における着火異常の検出について説明する。図２〜図４において「Ｓ」はステップを表している。図２は、エンジン制御のメインループでＥＣＵ４０が常時実行する異常検出ルーチンである。図３は、ディーゼルエンジン５０の気筒において着火しているか否かを判定する着火判定ルーチンである。図４は、燃料噴射弁３０が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているか否かを判定する正常噴射判定ルーチンである。図２〜図４に示すルーチンは、ＥＣＵ４０のＲＯＭ又はフラッシュメモリ等の記憶装置に記憶されている。尚、図２のＳ３０２、Ｓ３０４における判定は、図３の着火判定ルーチン、図４に示す正常噴射判定ルーチンの実行結果に基づいて行われる。

図２の異常検出ルーチンにおいてＥＣＵ４０は、まずＳ３００において、ディーゼルエンジン５０において着火判定条件が成立しているかを判定する。例えば、ディーゼルエンジン５０の始動が終了し、エンジン回転数（ＮＥ）および燃料噴射弁３０の噴射量（Ｑ）がそれぞれ所定値Ｋｎ、Ｋｑよりも大きくなると、ＥＣＵ４０は、着火判定条件が成立していると判断しＳ３０２に処理を移行する。着火判定条件が成立していない場合、ＥＣＵ４０は本ルーチンを終了する。

Ｓ３０２においてＥＣＵ４０は、４気筒のうち着火していない気筒があるかを判定する。ＥＣＵ４０は、全気筒が着火していれば本ルーチンを終了し、着火していない気筒があればＳ３０４に処理を移行する。

Ｓ３０４においてＥＣＵ４０は、着火していない気筒のコモンレール圧を取得し、燃料噴射弁３０への噴射指示に同期して変化するコモンレール圧の圧力低下特性により、燃料噴射弁３０が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているか否かを判定する。ＥＣＵ４０は、コモンレール圧の圧力低下特性が正常であれば燃料噴射弁３０の噴射特性が正常であると判定し、Ｓ３０６に処理を移行する。ＥＣＵ４０は、コモンレール圧の圧力低下特性が異常であれば燃料噴射弁３０の噴射特性が異常であると判定し、Ｓ３１６に処理を移行する。

Ｓ３０４において圧力低下特性が正常であるということは、着火していない該当気筒において燃料噴射弁３０が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射したことによりコモンレール圧が正常に低下していることを意味している。

また、Ｓ３０４において圧力低下特性が異常であるということは、着火していない該当気筒において噴射が指示されているにもかかわらず燃料噴射弁３０が指令噴射量に基づいて正常に所定量の燃料を噴射していないためにコモンレール圧が正常に変化しないことを意味している。つまり、燃料噴射弁３０自体、または燃料噴射弁３０に接続している配線等に故障が発生していることを意味している。これにより、着火しない異常原因が燃料噴射弁３０の作動不良にあると推定できるので、Ｓ３０４においてコモンレール圧の圧力低下特性が異常である場合、ＥＣＵ４０はＳ３１６に処理を移行し、ディスプレイ等に燃料噴射弁３０の故障を表示し本ルーチンを終了する。燃料噴射弁３０の故障表示を見ることにより、運転者は退避走行または保守点検等の適切な処置を行うことができる。

また、ＥＣＵ４０は、Ｓ３０４において着火しない原因が燃料噴射弁３０が正常に燃料を噴射しないことにあると判定しても、不足するエンジントルクを補うために着火している気筒の燃料噴射弁３０の噴射量を増加させる処理は実施しない。これは、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)量が目標量からずれ、エミッションの悪化を招くことを防止するためである。

次に、Ｓ３０６においてＥＣＵ４０は、異常判定カウンタＮｐを＋１する。異常判定カウンタＮｐの値は本ルーチンを実行するときに初期値として例えば０に設定されている。Ｓ３０８においてＥＣＵ４０は、カウンタＮｐの値が所定値Ｋｐを超えたかを判定する。

カウンタＮｐの値が所定値Ｋｐを超えていない場合、Ｓ３１０においてＥＣＵ４０は、噴射系は正常であるが、内燃機関側に故障が発生しているとディスプレイ等に表示する。
そして、Ｓ３１２においてＥＣＵ４０は、燃料噴射弁３０の噴射時期を進角側または遅角側に変更するか、あるいは強制的に微少噴射を行ってパイロット噴射量を学習する。公知技術であるパイロット噴射量の学習は、例えばＮＥセンサ５６でエンジン回転数の変動を検出して行う。このように、燃料噴射弁３０の噴射時期またはパイロット噴射量を学習して補正することにより、燃料噴射弁３０の噴射燃料を着火していない気筒で着火させようと試みる。Ｓ３１２において、燃料噴射弁３０の噴射時期の補正およびパイロット噴射量を組み合わせて補正してもよい。

Ｓ３１２において燃料噴射弁３０の噴射時期またはパイロット噴射量を学習して補正することにより着火していない該当気筒において着火すると、Ｓ３０２においてＥＣＵ４０は着火異常が解消したと判断し本ルーチンを終了する。

Ｓ３０８において異常判定カウンタＮｐの値が所定値Ｋｐを超えると、ＥＣＵ４０は、噴射時期またはパイロット噴射量を学習し所定回数補正して燃料噴射弁３０から燃料を噴射しても該当気筒において着火しないと判断し、Ｓ３１４において着火しない該当気筒の燃料噴射弁３０への噴射指示を停止する。着火している気筒への噴射は継続されるので、運転者は車両を退避走行することができる。

これにより、着火しない気筒に対して燃料噴射弁３０から燃料を噴射することを防止し、着火していない気筒から未燃燃料が排出されることを停止できる。その結果、ＰＭフィルタ再生用の触媒で未燃燃料が燃焼することにより所定時期にＰＭを再生できなくなることを防止可能である。

そして、Ｓ３１６においてＥＣＵ４０は、ディスプレイ等に故障を表示し本ルーチンを終了する。燃料噴射弁３０が正常に燃料を噴射していない場合は燃料噴射弁３０の故障が表示される。燃料噴射弁３０が正常に燃料を噴射しているにもかかわらず該当気筒において着火せず、さらに燃料噴射弁３０の噴射量等を補正しても着火しない場合は内燃機関側の故障が表示される。ディスプレイの故障表示を見ることにより、運転者は燃料噴射弁３０の故障か内燃機関側の故障かを知ることができるので、故障原因に応じて退避走行または保守点検等の適切な処置を行うことができる。

また、本実施形態では、前述したようにＳ３０４において燃料噴射弁３０が正常に燃料を噴射しているか否かを判定し、燃料噴射弁３０は正常に燃料を噴射しているが着火しない場合、噴射系は正常であるが内燃機関側に故障が発生しているとＳ３１０においてディスプレイに表示される。これにより、燃料噴射弁３０の噴射時期または噴射量をＳ３１２で補正して該当気筒が着火しても、運転者は内燃機関側に故障が発生していることを知ることができる。

（着火判定）
図２のＳ３０２において各気筒が着火しているかを判定するときには、図３に示す着火判定ルーチンを実行する。

Ｓ３２０においてＥＣＵ４０は、４気筒の各気筒（＃ｉ、ｉ＝１、２、３、４）の回転数の変動をＮＥセンサ５６および気筒判別センサ５８の検出信号から取得する。具体的には、ＥＣＵ４０は、図５に示すように、各気筒の燃料噴射弁３０に噴射を指示したときの各気筒の回転数変動の最大値をＮＥｉＨ、変動開始時の最小値をＮＥｉＬとし、最小値ＮＥｉＬから最大値ＮＥｉＨに増加した増加数である変動値ＤＮＥｉを次式（１）から算出する。

ＤＮＥｉ＝ＮＥｉＨ−ＮＥｉＬ ・・・（１）
Ｓ３２２においてＥＣＵ４０は、燃料噴射弁３０への噴射指示に同期して変化する回転数の変動値ＤＮＥｉが所定値ＫＮＥＴＡＢＬＥよりも小さいかを判定することにより、各気筒の燃料噴射弁３０に噴射を指示したときにエンジン回転数の変動値ＤＮＥｉが異常であるかを判定する。図５においては、＃４の気筒の回転数の変動値ＤＮＥ４が所定値ＫＮＥＴＡＢＬＥよりも小さくなっている例を示している。

ＤＮＥｉ＜ＫＮＥＴＡＢＬＥであれば、ＥＣＵ４０は、該当気筒において着火していないために変動値ＤＮＥｉが小さすぎると判断しＳ３２４に処理を移行する。
全気筒においてＤＮＥｉ≧ＫＮＥＴＡＢＬＥであれば、ＥＣＵ４０は、全気筒で正常に着火していると判断し本ルーチンを終了する。このときＥＣＵ４０は、例えば各気筒の失火状態を示す失火フラグをオフにし、Ｓ３０２において、失火フラグのオン、オフにより着火しない気筒があるかを判定する。

Ｓ３２２においてＤＮＥｉ＜ＫＮＥＴＡＢＬＥであれば、Ｓ３２４においてＥＣＵ４０は、異常判定カウンタＮｎを＋１する。異常判定カウンタＮｎの値は本ルーチンを実行するときに初期値として例えば０に設定されている。Ｓ３２６においてＥＣＵ４０は、カウンタＮｎの値が所定値Ｋｎを超えたかを判定する。カウンタＮｎの値が所定値Ｋｎを超えていない場合、ＥＣＵ４０はＳ３２０に処理を移行する。

Ｓ３２６においてカウンタＮｎの値が所定値Ｋｎを超えている場合、Ｓ３２８においてＥＣＵ４０は、該当気筒の燃料噴射弁３０に所定回数噴射を指示しても該当気筒において着火せず失火していると判定する。このときＥＣＵ４０は、前述した該当気筒の失火状態を示す失火フラグをオンにし、図２のＳ３０２において、失火フラグのオン、オフにより着火しない気筒があるかを判定する。

（正常噴射判定）
図２のＳ３０４において着火しない該当気筒の燃料噴射弁３０が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかを判定するときには、図４に示す正常噴射判定ルーチンを実行する。本実施形態では、燃料噴射弁３０が噴射を指示されているときに、コモンレール圧が噴射量指令値、エンジン回転数等に応じて低下することを前提としている。

Ｓ３３０においてＥＣＵ４０は、噴射を指示しているにもかかわらず着火しない該当気筒（＃ｉ）の燃料噴射弁３０に噴射を指示したときに噴射指示に同期して変化するコモンレール圧の変動値を圧力センサ２２の検出信号から取得する。具体的には、ＥＣＵ４０は、各気筒の燃料噴射弁３０に噴射を指示したときのコモンレール圧の噴射開始時の平均圧力をＰＣｉＡ、噴射指示完了後に設定した所定のクランク角度の間における最低コモンレール圧をＰＣｉＬとし、その変動値ＤＰＣｉを次式（２）から算出する。

ＤＰＣｉ＝ＰＣｉＡ−ＰＣｉＬ ・・・（２）
Ｓ３３２においてＥＣＵ４０は、コモンレール圧の変動値ＤＰＣｉが所定値ＫＰＣＴＡＢＬＥ１よりも大きく所定値ＫＰＣＴＡＢＬＥ２よりも小さいかを判定することにより、コモンレール圧の変動値ＤＰＣｉが異常であるかを判定する。図６においては、＃４の気筒の燃料噴射弁３０に噴射を指示したときの変動値ＤＰＣ４が所定値ＫＰＣＴＡＢＬＥ１よりも小さくなっている例を示している。

Ｓ３３２においてＤＰＣｉ≦ＫＰＣＴＡＢＬＥ１またはＫＰＣＴＡＢＬＥ２≦ＤＰＣｉであれば、ＥＣＵ４０は、該当気筒の燃料噴射弁３０に噴射を指示しているにもかかわらず燃料噴射弁３０が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射していないと判断しＳ３３４に処理を移行する。

Ｓ３３２において、コモンレール圧がＫＰＣＴＡＢＬＥ１＜ＤＰＣｉ＜ＫＰＣＴＡＢＬＥ２の範囲内に減圧し、かつ減圧後にコモンレール圧が上昇すれば、ＥＣＵ４０は、該当気筒（＃ｉ）は着火しないが該当気筒の燃料噴射弁３０は正常に燃料を噴射していると判断し本ルーチンを終了する。このときＥＣＵ４０は、例えば失火している該当気筒の噴射状態を示す異常噴射フラグをオフにし、Ｓ３０４において、異常噴射フラグのオン、オフにより失火している該当気筒の燃料噴射弁３０が燃料を噴射してコモンレール圧に所定範囲内の圧力変化が生じているかを判定する。

Ｓ３３４においてＥＣＵ４０は、異常判定カウンタＮｆを＋１する。異常判定カウンタＮｆの値は本ルーチンを実行するときに例えば初期値として０に設定されている。Ｓ３３６においてＥＣＵ４０は、カウンタＮｆの値が所定値Ｋｆを超えたかを判定する。カウンタＮｆの値が所定値Ｋｆを超えていない場合、ＥＣＵ４０はＳ３３０に処理を移行する。

Ｓ３３６においてカウンタＮｆの値が所定値Ｋｆを超えている場合、Ｓ３３８においてＥＣＵ４０は、失火している該当気筒の燃料噴射弁３０に所定回数噴射を指示してもコモンレール圧の変動値ＤＰＣｉがＫＰＣＴＡＢＬＥ１＜ＤＰＣｉ＜ＫＰＣＴＡＢＬＥ２の範囲内に変化しないので、燃料噴射弁３０は正常に燃料を噴射していないと判定する。ＥＣＵ４０は、前述した異常噴射フラグをオンにし、図２のＳ３０４において、異常噴射フラグのオン、オフにより失火している該当気筒において燃料噴射弁３０が正常に燃料を噴射しているかを判定する。

以上説明した本実施形態では、燃料噴射弁３０が噴射を指示されているときに気筒において着火せず失火している場合に、着火しない該当気筒の燃料噴射弁３０が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかを判定することより、該当気筒が着火しない異常原因が燃料噴射弁３０の作動不良のためか、あるいは燃料噴射弁３０以外の内燃機関側の不良のためであるかを判定できる。

特に、本実施形態のように自己着火するディーゼルエンジン５０においては、エミッションの規制等に対処するためにパイロット噴射、噴射時期の遅角化を行う場合に失火が発生しやすくなっている。そのため、着火しない状態を極力正確に判定することにより、判定結果に応じて適切な処置を実施できるので効果的である。

また、着火しない気筒を検出してから着火しない該当気筒の燃料噴射弁３０に噴射を指示するときだけにコモンレール圧を取得しコモンレール圧の変動値を算出している。これにより、燃料噴射弁３０が燃料を噴射しているかを判定するためにＥＣＵ４０がコモンレール圧を取得し変動値を算出する頻度が減少するので、ＥＣＵ４０の処理負荷が減少する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、着火しない状態を判定するために、まず着火しない気筒を検出してから、着火しない該当気筒の燃料噴射弁３０に噴射を指示するときのコモンレール圧を取得してコモンレール圧の変動値を算出した。これに対し、全気筒の燃料噴射弁３０に噴射を指示する毎にコモンレール圧を取得してコモンレール圧の変動値を算出し、圧力変動値の算出結果から燃料噴射弁３０が燃料を噴射しているかを判定した結果と、燃料噴射弁３０が噴射を指示されているときの回転数を取得して回転数の変動値を算出し、回転数変動値の算出結果から気筒において燃料が着火しているかを判定した結果とから着火しない状態を判定してもよい。

また、上記実施形態では、ＮＥセンサ５６の検出信号からエンジン回転数の変動値を算出することにより各気筒が着火しているかを判定した。これに対し、例えば各気筒の排気行程における排ガス中の酸素濃度と吸気行程における吸気の酸素濃度とから、気筒において着火しているかを判定してもよい。

また、燃料噴射弁３０の正常噴射判定では、さらに判定精度を上げるために、コモンレール圧が低下する変動値に加え、燃料噴射弁３０に噴射が指示されてからコモンレール圧が低下を開始する低下タイミングの判定を故障診断項目として追加してもよい。

また上記実施形態では、コモンレール２０で蓄圧した燃料を燃料噴射弁３０からディーゼルエンジン５０の気筒に噴射する蓄圧式の燃料噴射システム１０において着火しない異常状態を検出した。これに対し、コモンレールで燃料を蓄圧せず、燃料噴射弁からガソリンエンジンに燃料を噴射する燃料噴射システムに本発明を適用して着火異常を検出してもよい。この場合、燃料噴射弁が燃料を噴射しているかの噴射判定は、例えば燃料噴射弁に燃料を供給する配管内の圧力変動を検出して判定できる。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本実施形態による燃料噴射システムを示すブロック図。 異常検出ルーチンを示すフローチャート。 着火判定ルーチンを示すフローチャート。 噴射判定ルーチンを示すフローチャート。 各気筒の回転数の変動を示す説明図。 各気筒の噴射によるコモンレール圧の変動を示す説明図。

符号の説明

１０：燃料噴射システム、１６：高圧ポンプ（燃料供給ポンプ）、２０：コモンレール、２２：圧力センサ（圧力検出手段）、３０：燃料噴射弁、４０：ＥＣＵ（異常検出装置、噴射判定手段、着火判定手段、異常判定手段、異常推定手段、圧力取得手段、回転数取得手段、噴射補正手段、停止指示手段）

Claims (11)

1. 燃料噴射弁から内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射システムの異常検出装置において、
   前記燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかを判定する噴射判定手段と、
   前記内燃機関の気筒において着火しているかを判定する着火判定手段と、
   前記燃料噴射弁が前記指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているにもかかわらず前記気筒において着火していないかを判定する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする異常検出装置。
2. 前記燃料噴射弁が噴射を指示されているときに前記気筒において着火していないと前記着火判定手段が判定してから、前記噴射判定手段は前記燃料噴射弁が前記指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかを判定することを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
3. 前記異常判定手段の判定結果に基づき、前記燃料噴射弁が前記指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているにもかかわらず前記気筒において着火しない原因を推定する異常推定手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の異常検出装置。
4. 燃料噴射弁から内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射システムの異常検出装置において、
   前記内燃機関の気筒において着火しているかを判定する着火判定手段と、
   前記燃料噴射弁が噴射を指示されているときに前記気筒において着火していないと前記着火判定手段が判定してから、前記燃料噴射弁が指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているかを判定する噴射判定手段と、
   を備えることを特徴とする異常検出装置。
5. 前記噴射判定手段の判定結果に基づき前記燃料噴射弁が噴射を指示されているにもかかわらず前記気筒において着火しない原因を推定する異常推定手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の異常検出装置。
6. 前記内燃機関の回転数を取得する回転数取得手段を備え、
   前記着火判定手段は、前記燃料噴射弁への噴射指示に同期した前記内燃機関の回転数の増加数が所定値より小さいと前記気筒において着火していないと判定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の異常検出装置。
7. 前記燃料噴射システムは、燃料供給ポンプから供給されコモンレールで蓄圧した燃料を前記燃料噴射弁から前記内燃機関の前記気筒に噴射するシステムであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の異常検出装置。
8. 前記コモンレール内の燃料圧力を取得する圧力取得手段を備え、
   前記噴射判定手段は、前記燃料噴射弁への噴射指示に同期した前記コモンレール内の圧力の低下特性に基づき、前記燃料噴射弁が前記指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射していると判定することを特徴とする請求項７に記載の異常検出装置。
9. 前記燃料噴射弁が前記指令噴射量に基づいて正常に燃料を噴射しているにもかかわらず前記気筒において着火しない場合に前記燃料噴射弁の噴射時期およびパイロット噴射量の少なくともいずれか一方を補正する噴射補正手段を備えることを特徴とする請求項７または８に記載の異常検出装置。
10. 前記噴射補正手段が補正を行っても前記気筒において着火しない場合、着火しない前記気筒に対応する前記燃料噴射弁の噴射停止を指示する停止指示手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の異常検出装置。
11. 燃料を加圧し圧送する燃料供給ポンプと、
    前記燃料供給ポンプが圧送する燃料を蓄圧するコモンレールと、
    前記コモンレールが蓄圧している燃料を内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射弁と、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の異常検出装置と、
    を備えることを特徴とする燃料噴射システム。

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