JP2009030523A - 燃料噴射不良発生気筒検知機能付エンジン - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料噴射不良の発生した気筒の圧縮上死点後の回転数が必ずしも最低とならない挙動を示す場合のあるエンジンにおいて、燃料噴射不良発生気筒を検知することである。
【解決手段】インジェクタ３のそれぞれの燃料噴射に伴う前記インジェクタ３に対応するそれぞれの気筒の個別基準回転数Ｎｓｔｄｉを出力する個別基準回転数出力手段３０と、前記各インジェクタ３のそれぞれの燃料噴射に伴う前記インジェクタ３に対応する各気筒の個別実回転数Ｎｉを算出するエンジン回転数センサー６と、対比演算手段８０による正負が各気筒において全て一致し、かつ強制停止手段時における回転数差分の絶対値｜ΔＮｉ´｜が全て仮判定手段時における回転数差分の絶対値｜ΔＮｉ｜以上となるとき、燃料噴射不良であると仮判定した気筒は燃料噴射不良であると判定する燃料噴射不良検知手段とを具備するエンジン２。
【選択図】図２
【解決手段】インジェクタ３のそれぞれの燃料噴射に伴う前記インジェクタ３に対応するそれぞれの気筒の個別基準回転数Ｎｓｔｄｉを出力する個別基準回転数出力手段３０と、前記各インジェクタ３のそれぞれの燃料噴射に伴う前記インジェクタ３に対応する各気筒の個別実回転数Ｎｉを算出するエンジン回転数センサー６と、対比演算手段８０による正負が各気筒において全て一致し、かつ強制停止手段時における回転数差分の絶対値｜ΔＮｉ´｜が全て仮判定手段時における回転数差分の絶対値｜ΔＮｉ｜以上となるとき、燃料噴射不良であると仮判定した気筒は燃料噴射不良であると判定する燃料噴射不良検知手段とを具備するエンジン２。
【選択図】図２
Description
本発明は、複数の気筒を有し、該気筒別に燃料噴射弁を備え、該各燃料噴射弁の開弁時間を個別に制御可能なエンジンの燃料噴射不良発生気筒検知技術に関する。
従来、各気筒に燃料噴射弁を備える多気筒エンジンは公知である。このようなエンジンは、一つの気筒において、不十分な燃焼、失火、又は燃料噴射弁の機能故障等の燃料噴射不良が生じると、安定した運転状態を得ることができない。そのため、燃料噴射不良発生気筒検知機能を有するエンジンがいくつか公知となっている。
例えば、特許文献１は、多気筒内燃機関の異常気筒検出装置として、各気筒の爆発行程時の瞬時最高回転速度と瞬時最低回転速度との回転速度差と全気筒の平均回転変動差との対比に基づき、失火又は過剰燃焼気筒を特定する構成を開示している。
また、特許文献１は、複数の燃料噴射弁を有する内燃機関の燃料噴射に伴う気筒間の回転速度変動の差のみに基づいて異常が発生した燃料噴射弁を特定する構成を開示している。
特開２００１−２４１３５３号公報
特開２００４−３０８４６４号公報
また、特許文献１は、複数の燃料噴射弁を有する内燃機関の燃料噴射に伴う気筒間の回転速度変動の差のみに基づいて異常が発生した燃料噴射弁を特定する構成を開示している。
しかし、エンジンの用途や燃料噴射装置との組合せ相性によっては、必ずしも燃料噴射不良の発生した気筒の瞬時回転数が最低になるとは限らないため、特許文献１の構成では判定できない燃料噴射不良がある。
また、特許文献２の構成では気筒間の相対情報に基づき判定するため、経時的に全ての気筒が劣化した場合に燃料噴射不良を検知できないことも考えられる。
そこで、本発明の課題は、燃料噴射不良の発生した気筒の圧縮上死点後の回転数が必ずしも最低とならない挙動を示す場合のあるエンジンにおいて、燃料噴射不良発生気筒を検知できるようにすることである。また、気筒間の相対情報でなく、各気筒の正常時を基準とすることで燃料噴射不良発生の検知精度を向上する。
また、特許文献２の構成では気筒間の相対情報に基づき判定するため、経時的に全ての気筒が劣化した場合に燃料噴射不良を検知できないことも考えられる。
そこで、本発明の課題は、燃料噴射不良の発生した気筒の圧縮上死点後の回転数が必ずしも最低とならない挙動を示す場合のあるエンジンにおいて、燃料噴射不良発生気筒を検知できるようにすることである。また、気筒間の相対情報でなく、各気筒の正常時を基準とすることで燃料噴射不良発生の検知精度を向上する。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、複数の気筒を有し、該気筒別に燃料噴射弁を備え、該各燃料噴射弁の開弁時間を個別に制御可能なエンジンにおいて、全ての前記燃料噴射弁が正常状態のときの、前記各燃料噴射弁のそれぞれの燃料噴射に伴う前記燃料噴射弁に対応するそれぞれの気筒の個別基準回転数を出力する個別基準回転数出力手段と、前記各燃料噴射弁のそれぞれの燃料噴射に伴う前記燃料噴射弁に対応する各気筒の個別実回転数を算出する個別実回転数算出手段と、前記各気筒の個別基準回転数と個別実回転数に基づいて当該気筒の回転数差分を演算し、回転数差分の中で所定値を超えるものが出現したときに、少なくとも１つの気筒が燃料噴射不良であると仮判定する仮判定手段と、前記各気筒の回転数差分を記憶する差分記憶手段と、前記仮判定を受けて燃料噴射を気筒別に強制停止する強制停止手段と、前記仮判定時の各気筒の回転数差分と、気筒別の燃料噴射強制停止時の各気筒の回転数差分とをそれぞれ対比演算する対比演算手段と、からなる燃料噴射不良検知手段を具備し、前記燃料不良検知手段は、前記対比演算の結果、気筒別の燃料噴射強制停止パターン中において、各気筒の回転数差分の正負が仮判定時と、ある１つの気筒の強制停止時で全て一致し、かつ、ある１つの気筒の強制停止時の各気筒の前記回転数差分が全て、仮判定時における回転数差分の絶対値以上となるとき、強制停止中の気筒が燃料噴射不良であると判定するものである。
請求項２においては、請求項１記載のエンジンにおいて、前記個別基準回転数出力手段は、基準回転数との差をエンジン回転数域毎又は負荷域毎に記憶し、エンジン回転数域毎又は負荷域毎に対応して前記各気筒の基準回転数との差を選定する選定手段を具備するものである。
請求項３においては、請求項１記載のエンジンにおいて、前記個別基準回転数出力手段は、全ての前記燃料噴射弁が正常状態のときの、ある気筒の圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点までの中央点のクランク角度をその気筒の基準クランク角度とし、各気筒の基準クランク角度に到るまでの所定のクランク角度変化に基づく実回転数の平均値をその気筒の個別基準回転数として選定し、前記個別実回転数算出手段は、ある気筒の圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点までの中央点のクランク角度をその気筒の基準クランク角度とし、各気筒の基準クランク角度に到るまでの所定のクランク角度変化に基づく実回転数の平均値をその気筒の個別実回転数として算出するものである。
請求項４においては、請求項１記載のエンジンにおいて、前記個別基準回転数出力手段は、全ての前記燃料噴射弁が正常状態のときの、各気筒の圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点に達するまでの最大実回転数を個別基準回転数として選定し、前記個別実回転数算出手段は、各気筒の圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点に達するまでの最大実回転数を個別実回転数として算出するものである。
請求項５においては、請求項１記載のエンジンにおいて、前記個別基準回転数出力手段は、生産出荷時又は燃料噴射弁調整時の回転数を個別基準回転数として選定するものである。
請求項６においては、請求項１記載のエンジンにおいて、前記個別基準回転数出力手段は、全ての前記燃料噴射弁が正常状態のときの、作業機と接続している状態の回転数を個別基準回転数として選定するものである。
請求項７においては、請求項１記載のエンジンにおいて、前記エンジンはエンジン運転状態を検知する検知手段を有し、前記燃料噴射不良検知手段は、前記検知手段がエンジンを整定状態と検知したときに燃料噴射不良を検知するものである。
請求項８においては、請求項１記載のエンジンにおいて、前記エンジンはエンジン運転状態を検知する検知手段を有し、前記補正量算出手段は、前記検知手段がエンジンを整定状態と検知したときに補正量を算出するものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項１においては、燃料噴射不良の発生した気筒の圧縮上死点後の回転数が必ずしも最低とならない挙動を示す場合のあるエンジンでも燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。また、経年劣化等で全ての気筒で燃料噴射弁が劣化している場合であっても各気筒の燃料噴射弁の正常状態のときの個別基準回転数に基づく判定なので、燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。
請求項２においては、請求項１記載の効果に加え、エンジン回転数域毎または負荷域毎において燃料噴射不良の発生した気筒の圧縮上死点後の回転数が必ずしも最低とならない挙動を示す場合のあるエンジンでも燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。
請求項３においては、請求項１記載の効果に加え、各気筒の燃焼行程に相当する回転数を基にするので燃料噴射不良の発生気筒の検知精度が向上できる。
請求項４においては、請求項１記載の効果に加え、各気筒で圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点までの回転数変化が膨張下死点でのクランク角度に対して非対称の場合でも、燃焼行程に相当する回転数を基にするので燃料噴射不良の発生気筒の検知精度が向上できる。
請求項５においては、請求項１記載の効果に加え、経年劣化等の影響を除外した燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。
請求項６においては、請求項１記載の効果に加え、油圧ポンプや発電機等のエンジンと常時連結される作業機をユニット化される場合でも燃料噴射不良の発生した気筒の圧縮上死点後の回転数が必ずしも最低とならない挙動を示す場合のあるエンジンでも燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。
請求項７においては、請求項１記載の効果に加え、加減速や負荷変動による過渡時の回転変動の影響を除外した燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係るコモンレール式ディーゼルエンジンの全体的な構成を示す構成図、図２は同じく燃料噴射異常発生気筒検知手段を示すブロック線図、図３は同じく燃料噴射異常発生気筒検知制御を示すフロー図である。
図４は同じく燃料噴射不良発生気筒検知行うタイミングを示すグラフ図、図５は同じく基準回転数差マップを示すテーブル図、図６は同じく別の燃料噴射不良検知手段を示すのブロック線図である。
図７は同じく別の基準回転数マップを示すテーブル図、図８は同じく基準回転数についての演算タイミングを表すクランク角度に対する回転数を示すグラフ図、図９は同じく別の基準回転数の演算タイミングを表すクランク角度に対する回転数を示すグラフ図である。
図１は本発明の実施例に係るコモンレール式ディーゼルエンジンの全体的な構成を示す構成図、図２は同じく燃料噴射異常発生気筒検知手段を示すブロック線図、図３は同じく燃料噴射異常発生気筒検知制御を示すフロー図である。
図４は同じく燃料噴射不良発生気筒検知行うタイミングを示すグラフ図、図５は同じく基準回転数差マップを示すテーブル図、図６は同じく別の燃料噴射不良検知手段を示すのブロック線図である。
図７は同じく別の基準回転数マップを示すテーブル図、図８は同じく基準回転数についての演算タイミングを表すクランク角度に対する回転数を示すグラフ図、図９は同じく別の基準回転数の演算タイミングを表すクランク角度に対する回転数を示すグラフ図である。
本発明の実施例としての４気筒４サイクルのコモンレール式ディーゼルエンジン１について、簡単に説明する。
図１に示すように、コモンレール式ディーゼルエンジン１は、４気筒４サイクルのディーゼルエンジン本体（以下エンジン）２と、電磁弁４を備え燃料噴射弁として各気筒に備えられる４つのインジェクタ３、高圧燃料を蓄圧し各インジェクタ３に分配するコモンレール５、Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ（以下ＥＣＵ）１００と、から主に構成されている。ＥＣＵ１００は、各インジェクタ３の電磁弁４を開閉動作することによって、最適な時期に最適量の燃料をディーゼルエンジン本体２の各気筒に噴射できる。
なお、本発明は燃料噴射弁の開弁時間を個別制御できるエンジンであれば、コモンレール式ディーゼルエンジン１に限定されるものではない。また、気筒数も限定するものではない。
図１に示すように、コモンレール式ディーゼルエンジン１は、４気筒４サイクルのディーゼルエンジン本体（以下エンジン）２と、電磁弁４を備え燃料噴射弁として各気筒に備えられる４つのインジェクタ３、高圧燃料を蓄圧し各インジェクタ３に分配するコモンレール５、Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ（以下ＥＣＵ）１００と、から主に構成されている。ＥＣＵ１００は、各インジェクタ３の電磁弁４を開閉動作することによって、最適な時期に最適量の燃料をディーゼルエンジン本体２の各気筒に噴射できる。
なお、本発明は燃料噴射弁の開弁時間を個別制御できるエンジンであれば、コモンレール式ディーゼルエンジン１に限定されるものではない。また、気筒数も限定するものではない。
また、個別実回転数算出手段としてのエンジン回転数センサー６は、クランク軸７の角度変化を計測できるように、ＥＣＵ１００と接続されている。エンジン回転数センサー６は、パルサー６ｂとパルスセンサー６ａとから構成され、所定のクランク角度変化の所要時間（パルス検出時間間隔）に基づいて、回転数を算出する。
まず、図８を用いて、基準回転数Ｎｓｔｄ、個別実回転数Ｎｉについて説明する。図８は、横軸をクランク角度（Ｃｒａｎｋ Ａｎｇｌｅ（ＣＡ））、縦軸を回転数（Ｎｅ）として、各気筒の回転数（角速度）変化を表している。本実施例のエンジン２は、４気筒４サイクルディーゼルエンジンであることから、燃料噴射順序を＃１、＃３、＃４、＃２としてクランク軸が２回転（７２０ｄｅｇＣＡ）する、１燃焼サイクルを有している。また、各気筒の上死点（ＴＤＣ）となるＣＡにおいて最小回転数となる。Ｎｓｔｄは、図７で２点鎖線にて示す回転数であり、各気筒の燃料噴射に伴う角速度の平均値を算出したものである。各気筒の燃料噴射に伴う角速度が、個別実回転数Ｎｉである。ここでＮｉは、ある気筒のＴＤＣと次気筒のＴＤＣとの中央点（図８では最大回転数点）のＣＡをその気筒の基準ＣＡとし、その気筒のＴＤＣ・ＣＡから基準ＣＡまでの回転数の平均値である。すなわち、図８で網掛け部分の回転数の平均値が、各気筒の個別実回転数Ｎｉである。なお、全ての燃料噴射弁が初期状態のときのＮｉを、各気筒の個別基準回転数Ｎｓｔｄｉとしている。初期状態とは、出荷時やメンテナンス直後等の整備が行き届いた状態を意味し、本明細書では初期状態を正常状態とする。また、Ｎｉをその気筒のＴＤＣ・ＣＡから基準ＣＡまでの回転数の平均値としたが、起点をＴＤＣ・ＣＡでなく、その前後にシフトしても良い。要するに、その気筒での燃焼行程の回転数が反映されるように基準ＣＡに到る起点ＣＡを設定すれば良い。
次に、図２を用いて、本実施例の燃料噴射不良検知手段１０について、詳細に説明する。
図２に示すように、燃料噴射不良検知手段１０は、ＥＣＵ１００に備えられ、各気筒の燃料噴射不良を検知する手段である。燃料噴射不良検知手段１０は、基本噴射量出力手段２０、個別基準回転数出力手段３０、差分演算手段４０、仮判定手段６０、差分記憶手段７０、対比演算手段８０、及び強制停止手段９０とから構成されている。以下に各手段２０〜９０について順に説明する。
図２に示すように、燃料噴射不良検知手段１０は、ＥＣＵ１００に備えられ、各気筒の燃料噴射不良を検知する手段である。燃料噴射不良検知手段１０は、基本噴射量出力手段２０、個別基準回転数出力手段３０、差分演算手段４０、仮判定手段６０、差分記憶手段７０、対比演算手段８０、及び強制停止手段９０とから構成されている。以下に各手段２０〜９０について順に説明する。
基本噴射量出力手段２０は、エンジン目標回転数Ｎｍとエンジン実回転数Ｎｇｏｖとから基本噴射量Ｑｂａｓを出力する手段である。すなわち、基本噴射量出力手段２０は、エンジン実回転数Ｎｇｏｖがエンジン目標回転数Ｎｍに近づくように基本噴射量Ｑｂａｓを出力する。本実施例の基本噴射量出力手段２０は、例えばＰＩＤ制御によって、エンジン目標回転数Ｎｍとエンジン実回転数Ｎｇｏｖとの偏差が小さくなるように基本噴射量Ｑｂａｓを出力する。
ここで、基本噴射量出力手段２０は、エンジン２全体としての回転数を安定させることを目的としている。本実施例のエンジン実回転数Ｎｇｏｖは、直近のＮｉから数気筒前までのＮｉの移動平均値としている。
ここで、基本噴射量出力手段２０は、エンジン２全体としての回転数を安定させることを目的としている。本実施例のエンジン実回転数Ｎｇｏｖは、直近のＮｉから数気筒前までのＮｉの移動平均値としている。
個別基準回転数出力手段３０は、前記基本噴射量Ｑｂａｓとエンジン基準回転数Ｎｓｔｄとから個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉを出力する手段である。
ここで、特記すべき事項として、個別基準回転数出力手段３０は、エンジン２の４つの気筒にそれぞれ対応する選定手段としての個別基準回転数差分マップ３１〜３４を備えている。個別基準回転数差分マップ３１〜３４については、詳しくは後述する。
ここで、特記すべき事項として、個別基準回転数出力手段３０は、エンジン２の４つの気筒にそれぞれ対応する選定手段としての個別基準回転数差分マップ３１〜３４を備えている。個別基準回転数差分マップ３１〜３４については、詳しくは後述する。
演算手段４０は、前記エンジン基準回転数Ｎｓｔｄと前記個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉとから個別基準回転数Ｎｓｔｄｉを演算する手段である。
差分記憶手段７０は、各気筒の前記個別基準回転数Ｎｓｔｄｉと前記個別実回転数Ｎｉとの回転数差分ΔＮｉをそれぞれ記憶する手段である。
仮判定手段６０は、各気筒のＮｓｔｄｉとＮｉに基づいて当該気筒のΔＮｉを演算して、ΔＮｉの中で所定値βを超えるものが出現したとき、少なくとも１つの気筒が燃料噴射不良であると一旦仮判定する手段である。
対比演算手段８０は、仮判定時の各気筒の回転数差分ΔＮｉと強制停止手段９０によって気筒別に燃料噴射が停止されたときの各気筒の回転数差分ΔＮｉとをそれぞれ対比演算する手段である。
強制停止手段９０は、ある気筒が燃料噴射不良であると仮判定されたとき、気筒別に燃料噴射を強制的に停止する手段である。
次に、図３を用いて、燃料噴射不良検知制御（Ｓ１００）について、詳細に説明する。
図３に示すように、燃料噴射不良検知手段１０は、上述の構成とすることで、燃料噴射不良気筒を検知できる。
すなわち、まず、仮判定手段６０は、各気筒の個別基準回転数Ｎｓｔｄｉと個別実回転数Ｎｉとから各気筒の回転数差分ΔＮｉを演算し、回転数差分ΔＮｉの中で所定値β以上であるかを判定する（Ｓ１１０のＹ）。ΔＮｉ≧βとなるΔＮｉが出現した場合、仮判定手段６０は、少なくとも１つの気筒が燃料噴射不良であると一旦仮判定する（Ｓ１２０）。他方、全てのΔＮｉがΔＮｉ＜βの場合、仮判定手段６０は、Ｓ１１０のステップに戻る（Ｓ１１０のＮ）。なお、前記βは、設定変更可能であり、誤差や回転変動等を考慮して設定される燃料噴射不良かどうかの許容範囲値（しきい値）である。
図３に示すように、燃料噴射不良検知手段１０は、上述の構成とすることで、燃料噴射不良気筒を検知できる。
すなわち、まず、仮判定手段６０は、各気筒の個別基準回転数Ｎｓｔｄｉと個別実回転数Ｎｉとから各気筒の回転数差分ΔＮｉを演算し、回転数差分ΔＮｉの中で所定値β以上であるかを判定する（Ｓ１１０のＹ）。ΔＮｉ≧βとなるΔＮｉが出現した場合、仮判定手段６０は、少なくとも１つの気筒が燃料噴射不良であると一旦仮判定する（Ｓ１２０）。他方、全てのΔＮｉがΔＮｉ＜βの場合、仮判定手段６０は、Ｓ１１０のステップに戻る（Ｓ１１０のＮ）。なお、前記βは、設定変更可能であり、誤差や回転変動等を考慮して設定される燃料噴射不良かどうかの許容範囲値（しきい値）である。
また、仮判定手段６０は、少なくとも１つの気筒が燃料噴射不良であると仮判定したときは、その仮判定時の各気筒の回転数差分ΔＮｉを差分記憶手段７０に記憶し（Ｓ１３０）、気筒数カウント係数ｍを初期化する（Ｓ１４０）。強制停止手段９０は、前記仮判定を受けて、全ての気筒の燃料噴射順序が一巡する、１燃焼サイクル期間中(Ｓ１４０、Ｓ１９０、Ｓ２００のステップで判定)、燃料噴射を順番に停止する（Ｓ１５０）。例えば、燃料噴射量指令値Ｑｉｎｊを０に設定する。
さらに、対比演算手段８０は、仮判定手段６０から、ある気筒の燃料噴射強制停止中の各気筒のΔＮｉの演算結果を受取る（Ｓ１６０）。また、差分記憶手段７０から、Ｓ１３０で記憶した仮判定時のΔＮｉを受取り、ある気筒の燃料噴射強制停止中の各気筒のΔＮｉと、各気筒の仮判定時のΔＮｉとを対比し、それぞれ対応する各気筒の正負が全て一致し、かつ、全てのΔＮｉの絶対値が対応する気筒の仮判定時のΔＮｉの絶対値以上となるか否かを判定する（Ｓ１７０）。
ここで、対比演算手段８０は、Ｓ１７０の判定条件を満たすときは、強制停止中の気筒が燃料噴射不良であると判定する（Ｓ１７０のＹ、Ｓ１８０）。その後、仮判定手段６０が、気筒数カウント係数ｍを更新する（Ｓ１９０）。
他方、Ｓ１７０の判定条件を満たさないときは、気筒数カウント係数ｍの更新ステップにジャンプする（Ｓ１７０のＮ）。
そして、仮判定手段６０および対比演算手段８０は、気筒数カウント係数ｍが気筒数に達するまで燃料噴射強制停止運転を繰返し（Ｓ２００のＮ）、気筒数に達すれば、Ｓ１１０のステップから燃料噴射不良検知制御を繰返す（Ｓ２００のＹ）。
他方、Ｓ１７０の判定条件を満たさないときは、気筒数カウント係数ｍの更新ステップにジャンプする（Ｓ１７０のＮ）。
そして、仮判定手段６０および対比演算手段８０は、気筒数カウント係数ｍが気筒数に達するまで燃料噴射強制停止運転を繰返し（Ｓ２００のＮ）、気筒数に達すれば、Ｓ１１０のステップから燃料噴射不良検知制御を繰返す（Ｓ２００のＹ）。
このようにして、燃料噴射不良の発生した気筒の圧縮上死点後の回転数が必ずしも最低とならない挙動を示す場合のあるエンジンでも燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。また、経年劣化等で全ての気筒で燃料噴射弁が劣化している場合であっても各気筒の燃料噴射弁の正常状態のときの個別基準回転数に基づく判定なので燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。
また、図４を用いて、燃料噴射不良検知手段１０を用いる燃料噴射不良検知制御（Ｓ１００）のタイミングについて説明する。
図４は、エンジン回転数センサー６によって検出されるエンジン実回転数Ｎｇｏｖの時系列変化を表している。図４に示すように、上述の燃料噴射不良検知手段１０を用いる燃料噴射不良検知制御は、エンジン実回転数Ｎｇｏｖが所定のエンジン回転数幅ΔＮｇｏｖ内に所定時間Δｔの間収束したときのみ行うものとする。
すなわち、整定時に個別基準回転数Ｎｓｔｄｉに基づく燃料噴射不良検知制御を行い、過渡時は燃料噴射不良検知制御を休止する。
図４は、エンジン回転数センサー６によって検出されるエンジン実回転数Ｎｇｏｖの時系列変化を表している。図４に示すように、上述の燃料噴射不良検知手段１０を用いる燃料噴射不良検知制御は、エンジン実回転数Ｎｇｏｖが所定のエンジン回転数幅ΔＮｇｏｖ内に所定時間Δｔの間収束したときのみ行うものとする。
すなわち、整定時に個別基準回転数Ｎｓｔｄｉに基づく燃料噴射不良検知制御を行い、過渡時は燃料噴射不良検知制御を休止する。
このようにして、加減速や負荷変動による過渡時の回転変動の影響を除外した燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。
ここで、図５を用いて、選定手段としての個別基準回転数差分マップ３１〜３４について、詳細に説明する。まず、個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉとは、全ての燃料噴射弁が正常状態のときの、各気筒の個別実回転数Ｎｉ（＝個別基準回転数Ｎｓｔｄｉ）と基準回転数Ｎｓｔｄとの回転数差であり、エンジン負荷毎および基準回転数Ｎｓｔｄ毎に気筒別に予め準備される。個別基準回転数差分マップ３１〜３４は、行をエンジン負荷としての基本噴射量Ｑｂａｓとし、列をエンジン回転数としての前記エンジン基準回転数Ｎｓｔｄとする行列で表されるマップである。つまり、個別基準回転数差分マップ３１〜３４は、各負荷状態および各基準回転数における個々の気筒の基準回転数Ｎｓｔｄに対するばらつきを表している。
例えば、図５中において、セルαは、個別基準回転数差分マップ３１を持つ気筒について、基本噴射量Ｑｂａｓが２５ｍｍ３／ｓｔ、エンジン基準回転数Ｎｓｔｄが１２００ｒｐｍの運転状態のとき個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉが＋５であることから、個別基準回転数Ｎｓｔｄｉは１２０５ｒｐｍであることを示している。
ここで、エンジン負荷を、基本噴射量Ｑｂａｓによって代替しているが、エンジン負荷が発電機や油圧ポンプのときのように明らかにできる場合にはエンジン負荷自体を引数にしても良い。
例えば、図５中において、セルαは、個別基準回転数差分マップ３１を持つ気筒について、基本噴射量Ｑｂａｓが２５ｍｍ３／ｓｔ、エンジン基準回転数Ｎｓｔｄが１２００ｒｐｍの運転状態のとき個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉが＋５であることから、個別基準回転数Ｎｓｔｄｉは１２０５ｒｐｍであることを示している。
ここで、エンジン負荷を、基本噴射量Ｑｂａｓによって代替しているが、エンジン負荷が発電機や油圧ポンプのときのように明らかにできる場合にはエンジン負荷自体を引数にしても良い。
エンジン回転数域毎または負荷域毎において燃料噴射不良の発生した気筒の圧縮上死点後の回転数が必ずしも最低とならない挙動を示す場合のあるエンジンでも燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。
さらに、図６及び図７を用いて、別実施例である燃料噴射不良検知手段１１０について、詳細に説明する。
図６に示すように、個別基準回転数マップ１３１〜１３４は、個別基準回転数Ｎｓｔｄｉ自体を表すマップである。個別基準回転数マップ１３１〜１３４は、行をエンジン負荷の代替指標としてとしての基本噴射量Ｑｂａｓとし、列をエンジン回転数としてエンジン基準回転数Ｎｓｔｄとする行列を表すマップである。
図７に示すように、燃料噴射不良検知手段１１０は、基本噴射量出力手段２０、個別基準回転数出力手段３０、仮判定手段６０、差分記憶手段７０、対比演算手段８０、及び強制停止手段９０とから構成されている。つまり、個別基準回転数マップ１３１〜１３４を個別基準回転数Ｎｓｔｄｉの値を表すマップとすることで、エンジン基準回転数Ｎｓｔｄと前記個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉとから個別基準回転数Ｎｓｔｄｉを演算する必要がないため、差分演算手段４０を省略することができる。
このような構成としても、上述の燃料噴射不良検知手段１０と同様の効果が得られる。
図６に示すように、個別基準回転数マップ１３１〜１３４は、個別基準回転数Ｎｓｔｄｉ自体を表すマップである。個別基準回転数マップ１３１〜１３４は、行をエンジン負荷の代替指標としてとしての基本噴射量Ｑｂａｓとし、列をエンジン回転数としてエンジン基準回転数Ｎｓｔｄとする行列を表すマップである。
図７に示すように、燃料噴射不良検知手段１１０は、基本噴射量出力手段２０、個別基準回転数出力手段３０、仮判定手段６０、差分記憶手段７０、対比演算手段８０、及び強制停止手段９０とから構成されている。つまり、個別基準回転数マップ１３１〜１３４を個別基準回転数Ｎｓｔｄｉの値を表すマップとすることで、エンジン基準回転数Ｎｓｔｄと前記個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉとから個別基準回転数Ｎｓｔｄｉを演算する必要がないため、差分演算手段４０を省略することができる。
このような構成としても、上述の燃料噴射不良検知手段１０と同様の効果が得られる。
また、図９を用いて、前記基準回転数Ｎｓｔｄｉの別選定例を説明する。
ここで、個別基準回転数出力手段３０は、全ての前記燃料噴射弁が正常状態のときの、ある気筒の圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点に達するまでの最大回転数（図８における白丸）をその気筒の個別基準回転数Ｎｓｔｄｉとして選定する。個別実回転数Ｎｉについても同様に算出する。
ここで、個別基準回転数出力手段３０は、全ての前記燃料噴射弁が正常状態のときの、ある気筒の圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点に達するまでの最大回転数（図８における白丸）をその気筒の個別基準回転数Ｎｓｔｄｉとして選定する。個別実回転数Ｎｉについても同様に算出する。
このように各気筒の個別基準回転数Ｎｓｔｄｉを選定することで、各気筒で圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点までの回転数変化がクランク角度に対して非対称の場合でも、燃焼行程に相当する回転数を基にするので燃料噴射不良の発生気筒の検知精度が向上できる。
次に、個別基準回転数出力手段３０（１３０）における前記個別基準回転数差分マップ３１〜３４（１３１〜１３４）の前記個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉ（個別基準回転数Ｎｓｔｄｉ）を選定する方法について詳細に説明する。
まず、前記個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉの一選定方法について説明する。
本選定方法は、コモンレール式ディーゼルエンジン１の工場出荷時、或いはインジェクタ３の調整時における気筒毎の回転数のばらつきを個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉとする。つまり、工場出荷時又はインジェクタ３の調整時において前述の気筒毎の各データを取得して、エンジン負荷及び回転数における各気筒のばらつきを前記個別基準回転数差分マップ３１〜３４に記憶させる。
まず、前記個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉの一選定方法について説明する。
本選定方法は、コモンレール式ディーゼルエンジン１の工場出荷時、或いはインジェクタ３の調整時における気筒毎の回転数のばらつきを個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉとする。つまり、工場出荷時又はインジェクタ３の調整時において前述の気筒毎の各データを取得して、エンジン負荷及び回転数における各気筒のばらつきを前記個別基準回転数差分マップ３１〜３４に記憶させる。
このようにして、経年劣化等の影響を除外した燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。
また、前記個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉの別選定方法について説明する。
本選定方法は、コモンレール式ディーゼルエンジン１のクランク軸（出力軸）が作業機と接続している状態における各気筒の回転数のばらつきを個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉとして取得する。ここで、作業機とは、油圧ポンプ、発電機、又は減速機等が挙げられる。つまり、コモンレール式ディーゼルエンジン１単体ではなく、実際に使用される製品状態における各気筒のばらつきを前記個別基準回転数差分マップ３１〜３４に記憶させる。
本選定方法は、コモンレール式ディーゼルエンジン１のクランク軸（出力軸）が作業機と接続している状態における各気筒の回転数のばらつきを個別基準回転数差分ΔＮｓｔｄｉとして取得する。ここで、作業機とは、油圧ポンプ、発電機、又は減速機等が挙げられる。つまり、コモンレール式ディーゼルエンジン１単体ではなく、実際に使用される製品状態における各気筒のばらつきを前記個別基準回転数差分マップ３１〜３４に記憶させる。
このようにして、油圧ポンプや発電機等のエンジンと常時連結される作業機をユニット化される場合でも燃料噴射不良の発生した気筒の圧縮上死点後の回転数が必ずしも最低とならない挙動を示す場合のあるエンジンでも燃料噴射不良の発生気筒の検知ができる。
１ コモンレール式ディーゼルエンジン
２ ディーゼルエンジン本体
３ インジェクタ
４ 電磁弁
５ コモンレール
６ エンジン回転数センサー
１０ 燃料噴射不良検知手段
２０ 基本噴射量出力手段
３０ 個別基準回転数出力手段
３１〜３４ 個別基準回転数差分マップ
４０ 差分演算手段
６０ 仮判定手段
７０ 差分記憶手段
８０ 対比演算手段
９０ 強制停止手段
１００ ＥＣＵ
Ｑｂａｓ 基本噴射量
ΔＱ 噴射補正量
Ｑｉｎｊ 噴射量
Ｎｍ エンジン目標回転数
Ｎｇｏｖ エンジン実回転数
ΔＮｇｏｖ 所定エンジン回転数幅
Δｔ 所定時間
Ｎｓｔｄ エンジン基準回転数
ΔＮｓｔｄｉ 個別基準回転数差
Ｎｓｔｄｉ 個別基準回転数
Ｎｉ 個別実回転数
２ ディーゼルエンジン本体
３ インジェクタ
４ 電磁弁
５ コモンレール
６ エンジン回転数センサー
１０ 燃料噴射不良検知手段
２０ 基本噴射量出力手段
３０ 個別基準回転数出力手段
３１〜３４ 個別基準回転数差分マップ
４０ 差分演算手段
６０ 仮判定手段
７０ 差分記憶手段
８０ 対比演算手段
９０ 強制停止手段
１００ ＥＣＵ
Ｑｂａｓ 基本噴射量
ΔＱ 噴射補正量
Ｑｉｎｊ 噴射量
Ｎｍ エンジン目標回転数
Ｎｇｏｖ エンジン実回転数
ΔＮｇｏｖ 所定エンジン回転数幅
Δｔ 所定時間
Ｎｓｔｄ エンジン基準回転数
ΔＮｓｔｄｉ 個別基準回転数差
Ｎｓｔｄｉ 個別基準回転数
Ｎｉ 個別実回転数
Claims (7)
- 複数の気筒を有し、該気筒別に燃料噴射弁を備え、該各燃料噴射弁の開弁時間を個別に制御可能なエンジンにおいて、
全ての前記燃料噴射弁が正常状態のときの、前記各燃料噴射弁のそれぞれの燃料噴射に伴う前記燃料噴射弁に対応するそれぞれの気筒の個別基準回転数を出力する個別基準回転数出力手段と、
前記各燃料噴射弁のそれぞれの燃料噴射に伴う前記燃料噴射弁に対応する各気筒の個別実回転数を算出する個別実回転数算出手段と、
前記各気筒の個別基準回転数と個別実回転数に基づいて当該気筒の回転数差分を演算し、回転数差分の中で所定値を超えるものが出現したときに、少なくとも１つの気筒が燃料噴射不良であると仮判定する仮判定手段と、
前記各気筒の回転数差分を記憶する差分記憶手段と、
前記仮判定を受けて燃料噴射を気筒別に強制停止する強制停止手段と、
前記仮判定時の各気筒の回転数差分と、気筒別の燃料噴射強制停止時の各気筒の回転数差分とをそれぞれ対比演算する対比演算手段と、
からなる燃料噴射不良検知手段を具備し、
前記燃料不良検知手段は、前記対比演算の結果、気筒別の燃料噴射強制停止パターン中において、各気筒の回転数差分の正負が仮判定時と、ある１つの気筒の強制停止時で全て一致し、かつ、ある１つの気筒の強制停止時の各気筒の前記回転数差分が全て、仮判定時における回転数差分の絶対値以上となるとき、強制停止中の気筒が燃料噴射不良であると判定する
ことを特徴とするエンジン - 請求項１記載のエンジンにおいて、
前記個別基準回転数出力手段は、基準回転数との差をエンジン回転数域毎又は負荷域毎に記憶し、
エンジン回転数域毎又は負荷域毎に対応して前記各気筒の基準回転数との差を選定する選定手段を具備する
ことを特徴とするエンジン - 請求項１記載のエンジンにおいて、
前記個別基準回転数出力手段は、全ての前記燃料噴射弁が正常状態のときの、ある気筒の圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点までの中央点のクランク角度をその気筒の基準クランク角度とし、各気筒の基準クランク角度に到るまでの所定のクランク角度変化に基づく実回転数の平均値をその気筒の個別基準回転数として選定し、
前記個別実回転数算出手段は、ある気筒の圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点までの中央点のクランク角度をその気筒の基準クランク角度とし、各気筒の基準クランク角度に到るまでの所定のクランク角度変化に基づく実回転数の平均値をその気筒の個別実回転数として算出する
ことを特徴とするエンジン。 - 請求項１記載のエンジンにおいて、
前記個別基準回転数出力手段は、全ての前記燃料噴射弁が正常状態のときの、各気筒の圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点に達するまでの最大実回転数を個別基準回転数として選定し、
前記個別実回転数算出手段は、各気筒の圧縮上死点から次気筒の圧縮上死点に達するまでの最大実回転数を個別実回転数として算出する
ことを特徴とするエンジン。 - 請求項１記載のエンジンにおいて、
前記個別基準回転数出力手段は、生産出荷時又は燃料噴射弁調整時の回転数を個別基準回転数として選定する
ことを特徴とするエンジン - 請求項１記載のエンジンにおいて、
前記個別基準回転数出力手段は、全ての前記燃料噴射弁が正常状態のときの、作業機と接続している状態の回転数を個別基準回転数として選定する
ことを特徴とするエンジン。 - 請求項１記載のエンジンにおいて、
前記エンジンはエンジン運転状態を検知する検知手段を有し、
前記燃料噴射不良検知手段は、前記検知手段がエンジンを整定状態と検知したときに燃料噴射不良を検知する
ことを特徴とするエンジン。
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