JP2010053691A - 蓄圧式燃料噴射装置の燃料漏れ診断装置及び燃料漏れ診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の蓄圧式燃料噴射装置の燃料漏れ診断装置において、燃料フィルタの目詰まりによる圧力低下と燃料漏れによる圧力低下とを区別し、燃料漏れの診断の精度を向上させることにある。
【解決手段】車両の蓄圧式燃料噴射装置における燃料漏れの有無を診断する燃料漏れ診断装置であって、燃料タンク１から蓄圧室７に至る燃料配管２を流れる燃料中に含まれる気泡量を検出する気泡検出装置１８と、気泡検出装置１８の検出値に基づいて燃料中の気泡量が所定量以上であると判定した場合に、燃料漏れ診断を保留させる燃料漏れ診断保留判定部１５と、を備える燃料漏れ診断装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の蓄圧式燃料噴射装置における燃料漏れの有無を診断する燃料漏れ診断装置及び燃料漏れ診断方法に関する。

車両の燃料噴射装置として、燃料供給ポンプから圧送されてくる燃料を蓄圧室（コモンレール）内に一旦高圧状態で蓄え、蓄圧室内の高圧燃料を内燃機関（エンジン）内に噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置がある。この種の燃料噴射装置では、燃料漏れを検出してエンジンを停止する燃料漏れ診断が実行される。例えば、特許文献１に記載された燃料漏れ診断装置では、燃料供給ポンプ５からの燃料吐出量を制御する電磁弁６０の目標通電開始時期ＴＦが予め設定された基準値ＴＬ未満であるか否かを判定して、目標通電開始時期ＴＦが基準値ＴＬ未満である場合に燃料漏れと診断している。また、この燃料漏れ診断装置では、基準値ＴＬから目標通電開始時期ＴＦを減算することによって燃料漏れ程度ΔＴを算出し、燃料漏れ程度ΔＴが小さくなるようにコモンレールの上限値ＰＬを制御している。

特開平５−５２１４６（段落４１−５３，第７図）

しかしながら、特許文献１に記載の燃料漏れ診断装置では、０℃以下程度の低温時に発生するディーゼル燃料のワックス（蝋状物質）が燃料フィルタに詰まることによって、コモンレール圧が上昇し難くなり、燃料漏れと同様の現象が生じる。このため、ワックスによる燃料フィルタ目詰まりを燃料漏れと誤診断する可能性がある。

本発明の目的は、車両の蓄圧式燃料噴射装置の燃料漏れ診断装置において、燃料フィルタの目詰まりによる圧力低下と燃料漏れによる圧力低下とを区別し、燃料漏れの診断の精度を向上させることにある。

本発明に係る燃料漏れ診断装置は、車両の蓄圧式燃料噴射装置における燃料漏れの有無を診断する燃料漏れ診断装置であって、燃料タンクから蓄圧式燃料噴射装置に至る燃料配管を流れる燃料中に含まれる気泡量を検出する気泡検出装置と、前記気泡検出装置の検出値に基づいて燃料中の気泡量が所定量以上であると判定した場合に、燃料漏れ診断を保留させる燃料漏れ診断保留判定部と、を備える。
本発明によれば、気泡検出装置によって、燃料フィルタの異物の目詰まりによる圧力低下に起因して、キャビテーションによって発生する気泡や、低温時に燃料内に発生するワックスが燃料フィルタに目詰まりすることによる圧力低下に起因して、キャビテーションによって発生する気泡を検出し、燃料フィルタの異物やワックスによる目詰まりに起因する燃料圧力の低下を検出することが可能である。気泡量が所定量以上である場合には、燃料漏れ診断を保留することにより、燃料フィルタの目詰まり状態を燃料漏れと誤診断することを防止できる。
従って、本発明によれば、燃料フィルタの目詰まりに起因する燃料圧力の低下と、燃料漏れによる圧力低下とを区別し、誤診断を防止できる。この結果、誤判定による不要な原因究明や交換作業を防止することができる。

前記燃料漏れ診断保留判定部は、前記気泡検出装置の検出値に基づいて燃料中の気泡量が所定量以上であると判定した場合に、燃料フィルタの目詰まりと判定する。気泡量が所定量以上の場合には、燃料漏れ診断を留保し、燃料フィルタが目詰まりしている旨の表示等の適切な処理を行うことができる。

前記気泡量の所定量は、エンジン回転数に応じて変更することが好ましい。燃料配管中を単位時間に通過する燃料量は、エンジン回転数が高いほど高くなるため、燃料全体に含まれる気泡量が同一であっても、単位時間に通過する気泡量は多くなる。従って、エンジン回転数が高くなるほど、所定量を大きく設定することにより、気泡量の正確な検出が可能である。

前記燃料漏れ保留判定部は、前記蓄圧式燃料噴射装置の目標燃料圧力と実燃料圧力との差が所定値以上の場合に、燃料中の気泡量が所定量以上か否かの判定を実行する、ように構成することが好ましい。この場合、燃料漏れが疑われる状況において気泡量の検出値に基づいてフィルタ目詰まりの有無を判定し、燃料漏れ状態とフィルタ目詰まりとを区別することができる。

前記燃料漏れ保留判定部は、前記蓄圧式燃料噴射装置の目標燃料圧力と実燃料圧力との差が所定値以上であり、かつ、前記燃料タンク内の燃料残量が燃欠診断開始燃料量以下でない場合に、燃料中の気泡量が所定量以上か否かの判定を実行する。
この場合、燃欠状態において燃料タンク内で空気を吸込んで燃料中に気泡が混入する状態と、フィルタ目詰まりによる燃料中の気泡とを区別することができる。

前記燃料漏れ保留判定部は、燃料中の気泡量が所定量以上と判定した場合に、環境温度がワキシング温度以下であれば、燃料がワキシングしている旨の表示を行うようにすることができる。ワキシング温度は、燃料がワキシングする可能性がある閾値の温度であり、予め設定される。
この場合、燃料がワキシングしている旨をユーザに知らせることができる。これにより、寒冷地軽油への燃料交換を警告することができる。

前記燃料漏れ保留判定部は、燃料中の気泡量が所定量以上と判定した場合に、環境温度がワキシング温度を超えていれば、燃料フィルタ交換の表示を行うようにすることができる。
この場合、燃料フィルタを交換する必要があることをユーザに知らせることができる。これにより、フィルタの交換を警告することができる。

前記気泡検出装置は、燃料中の気泡量を光学的に検出する装置とすることが可能である。例えば、前記気泡検出装置は、前記燃料配管中を流れる燃料に向かって光を照射する光源と、前記燃料を通過した光を検出する受光素子とを備える装置とすることが可能である。光源は、例えばレーザ光源を用いることができる。受光素子は、例えばフォトトランジスタを用いることができる。なお、気泡検出装置は、光学式のものに限らず、超音波を利用するものなどその他の方式を採用することができる。

本発明の別の側面によれば、車両の蓄圧式燃料噴射装置における燃料漏れの有無を診断する燃料漏れ診断方法であって、燃料タンクから蓄圧式燃料噴射装置に至る燃料配管を流れる燃料中に含まれる気泡量を検出する気泡検出ステップと、前記気泡量が所定量以上か否か判定し、前記気泡量が所定量以上である場合に、燃料漏れ診断を保留させる燃料漏れ診断保留判定ステップと、を備える。

図１は、本発明の一実施形態に係る蓄圧式燃料噴射装置の概略構成図である。
この蓄圧式燃料噴射装置１００は、ディーゼルエンジンの各気筒に対応して取り付けられた複数の燃料噴射弁（インジェクタ）１１と、これらのインジェクタ１１に供給する高圧燃料を蓄圧するコモンレール（蓄圧室）７と、燃料タンク１からフィルタ３（燃料フィルタ）を介して吸入した燃料を高圧に加圧してコモンレール７に圧送する高圧ポンプ４と、インジェクタ１１、コモンレール７及び高圧ポンプ４を電子制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５と、を備えている。また、燃料タンク１から高圧ポンプ４に至る配管２には、気泡検出装置１８が配置されている。

高圧ポンプ４は、例えばエンジンによって駆動され、燃料タンク１内の燃料を配管２、低圧ポンプ（図示せず）及びフィルタ３を通じて吸入し、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、配管６を通じてコモンレール７に供給する。高圧ポンプ４は、アクチュエータ５を有しており、ＥＣＵ１５からの制御信号がアクチュエータ５に入力されることによって燃料の圧送量が制御される。また、高圧ポンプ４には、過剰な燃料を燃料タンク１に戻すための配管１４が連結されている。
コモンレール７には、コモンレール内圧を検出するための圧力センサ８が取り付けられている。圧力センサ８は、検出した圧力検出信号をＥＣＵ１５に出力する。また、コモンレール７には、圧力調整弁９が設けられている。圧力調整弁９は、コモンレール内圧が過剰とならないようにコモンレール７内の余分な燃料を、配管１３を介して燃料タンク１に戻す。

各インジェクタ１１は、燃料配管１０を介してコモンレール７に連結されている。インジェクタ１１は、内蔵されたコントロール弁（図示せず）の開閉によって、コモンレール７内の燃料をエンジンの気筒内に噴射する。燃料噴射時期及び燃料噴射量は、コントロール弁の開閉タイミング及び開弁時間によって制御され、燃料噴射圧力は、コモンレール７内の圧力によって制御される。また、各インジェクタ１１には、余分な燃料を燃料タンク１に戻すための配管１２が接続されている。

ＥＣＵ１５は、回転速度センサ１６及びアクセルセンサ１７からエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷を表すアクセル開度ＡＣＣの検出信号を受け取り、エンジン回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣに基づいて、目標燃料圧力、燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出する。そして、ＥＣＵ１５は、圧力センサ８によって検出される実燃料圧力が目標燃料圧力と一致するように、高圧ポンプ４（アクチュエータ５）及び圧力調整弁９に制御信号を出力し、コモンレール圧のフィードバック制御を行う。また、ＥＣＵ１５は、燃料噴射時期及び燃料噴射量の算出値に基づいて、インジェクタ１１に制御信号を出力し、インジェクタ１１による燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御する。また、ＥＣＵ１５は、図３のフローチャートを参照して後述するように、燃料漏れ診断装置として機能する。

気泡検出装置１８は、図２に示すように、光源１８１及び受光素子１８２を備え、配管２内を流れる燃料中に含まれる気泡１９を検出する。ここで、少なくとも気泡検出装置１８が配置される部分では、配管２は透明に構成されている。光源１８１は、例えば、レーザ光源であり、配管２内を流れる燃料に光を照射する。受光素子１８２は、例えば、フォトトランジスタであり、燃料を通過した光を検出し、光の強度に対応する電気信号をＥＣＵ１５に出力する。ここで、気泡量が多いほど、照射光の散乱が大きいため、受光素子１８２からの電気信号が小さくなる関係がある。

ＥＣＵ１５は、気泡検出装置１８から取得する電気信号の電圧（検出電圧）を所定電圧値と比較し、検出電圧が所定電圧値以下であれば、気泡量が所定量以上である（気泡量が多い）と判定する。一方、検出電圧が所定電圧値よりも大きければ、気泡量が所定量未満である（気泡量が少ない）と判定する。所定電圧値は、燃料漏れと同様の現象を引き起こす可能性が生じ得る気泡量に対応して決定される。また、エンジン回転数が高いと、燃料中に含まれる総気泡量が同一であっても、単位時間に気泡検出装置１８を通過する気泡量が多くなるので、所定電圧値を低く（気泡量が多い方向に）設定する。従って、所定電圧値は、エンジン回転数ごとに、燃料漏れと同様の現象を引き起こす可能性が生じ得る気泡量に対応して決定される。

また、ＥＣＵ１５は、気泡量が所定量以上と判定した場合には、環境温度に基づいて、異物がフィルタに詰まることによってキャビテーションを引き起こして発生する気泡か、低温時に燃料内に発生するワックスがフィルタに詰まることによってキャビテーションを引き起こして発生する気泡かを判別し、「フィルタ交換」が必要な場合か「燃料フィルタのワキシング」の場合かをユーザに知らせる。環境温度は、フィルタ３に配置された温度センサ（図示せず）によって検出される温度検出値を用いる。なお、環境温度は、外気温、燃料温度などフィルタ温度以外の温度を用いることもできる。
より詳細には、環境温度とワキシング温度とを比較することによって、異物によるフィルタ目詰まりかワックスによるフィルタ目詰まりかを判別する。ワキシング温度は、燃料がワキシングする可能性がある閾値の温度であり、予め実験を行って決定される。

以下、本実施形態に係る燃料漏れ診断処理を図３のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１０では、ＥＣＵ１５で算出される目標燃料圧力と、圧力センサ８によって測定されたコモンレール７内の燃料の実燃料圧力との差が、所定値以上か否かを判定する。この所定値は、目標燃料圧力と実燃料圧力との差が燃料漏れ診断を必要とするほど大きいか否かを判定するために設定される圧力差の値である。ステップＳ１０において、（目標燃料圧力−実燃料圧力）が所定値以上になると、ステップＳ２０に移行する。
ステップＳ２０では、燃料タンク１内の燃料残量が燃欠診断開始燃料量以下か否かを判定する。燃料残量が燃欠診断開始燃料量以下であれば、ステップＳ７０に移行して燃欠診断を実行する。一方、燃料残量が燃欠診断開始燃料量を超えている場合には、ステップＳ３０に移行する。
ステップＳ３０では、燃料中の気泡量が所定量以上か否かを判定する。具体的には、前述したように、気泡検出装置１８から取得する検出電圧値を所定電圧値と比較し、検出電圧値が所定電圧値以下であれば、気泡量が所定量以上である（気泡量が多い）と判定する。一方、気泡検出装置１８から取得する検出電圧値が所定電圧値よりも大きければ、気泡量が所定量未満である（気泡量が少ない）と判定する。
ステップＳ３０において、気泡量が所定値未満と判定された場合には、ステップＳ８０に移行して燃料漏れ診断を実行する。一方、ステップＳ３０において、気泡量が所定値以上と判定された場合には、フィルタ３が目詰まりしている場合であるので、ステップＳ４０以降のステップでフィルタ目詰まり時の処理を実行する。
ステップＳ４０では、環境温度がワキシング温度以下であるか否かを判定する。
ステップＳ４０において、環境温度がワキシング温度を超えている場合には、燃料中にワックスが析出する状況ではないので、異物による燃料フィルタ３の目詰まりに起因する気泡が発生している場合である。よって、この場合には、ステップＳ５０に移行して燃料フィルタ交換ランプを点灯する。
ステップＳ４０において、環境温度がワキシング温度以下である場合には、燃料中にワックスが析出することによって、気泡が発生している場合である。この場合には、環境温度が上昇すれば、ワックスが消滅して燃料フィルタ３の目詰まりが解消する。従って、燃料フィルタ交換ランプの点灯の必要はなく、燃料フィルタのワキシングを表示する。この表示は、例えばランプの点灯により行えば良い。

以上述べた本実施形態によれば、異物によって燃料フィルタが目詰まりすることに起因する気泡や、低温時に燃料中に発生するワックスによって燃料フィルタが目詰まりすることに起因する気泡を検出し、異物やワックスによる燃料フィルタの目詰まりに起因する燃料圧力の低下を検出することが可能である。これにより、異物やワックスによる燃料フィルタの目詰まりに起因する燃料圧力の低下と燃料漏れとを区別して、誤診断を防止できる。この結果、誤判定による不要な原因究明や交換作業を防止することができる。

また、気泡量の判定に用いる所定電圧値（気泡の所定量に対応する）は、エンジン回転数に応じて変更しているので、運転状態に関わらず、気泡量の正確な検出が可能である。

また、コモンレールの目標燃料圧力と実燃料圧力との差が所定値以上の場合に、燃料中の気泡量が所定量以上か否かの判定を実行するので、燃料漏れが疑われる状況において気泡量の検出値に基づいてフィルタ目詰まりの有無を判定し、燃料漏れ状態とフィルタ目詰まりとを区別することができる。

また、コモンレールの目標燃料圧力と実燃料圧力との差が所定値以上であり、かつ、前記燃料タンク内の燃料残量が燃欠診断開始燃料量以下でない場合に、燃料中の気泡量が所定量以上か否かの判定を実行する。よって、燃欠状態において燃料タンク内で空気を吸込んで燃料中に気泡が混入する状態と、フィルタ目詰まりによる燃料中の気泡とを区別することができる。

また、燃料中の気泡量が所定量以上と判定した場合に、環境温度がワキシング温度以下か否かに応じて、異物による燃料フィルタの目詰まりとワックスによる燃料フィルタの目詰まりとを区別することができる。また、異物による目詰まりの場合には、フィルタ交換ランプを点灯させてユーザにフィルタの交換を促すことができ、一方、ワックスによる目詰まりの場合には、ワックスによる目詰まりであることを表示することにより、フィルタ交換の必要がないことをユーザに知らせることができる。これにより、フィルタ交換及び寒冷地軽油への燃料交換を警告することができる。

上記実施形態では、気泡検出装置１８は、光源と受光素子とから構成したが、気泡検出装置１８は、光学式のものに限らず、超音波を利用するものなどその他の方式を採用することができる。

本発明の一実施形態に係る蓄圧式燃料噴射装置の概略構成図。 本発明の一実施形態に係る気泡検出装置の拡大図。 本発明の一実施形態に係る燃料漏れ診断処理のフローチャート。

符号の説明

１ 燃料タンク
３ フィルタ
４ 高圧ポンプ
５ アクチュエータ
７ コモンレール
８ 圧力センサ
９ 圧力調整弁
１１ 燃料噴射弁（インジェクタ）
２，６，１０，１２，１３，１４ 配管
１５ ＥＣＵ
１６ 回転速度センサ
１７ アクセルセンサ
１８ 気泡検出装置
１００ 燃料噴射装置

Claims (9)

1. 車両の蓄圧式燃料噴射装置における燃料漏れの有無を診断する燃料漏れ診断装置であって、
   燃料タンクから蓄圧式燃料噴射装置に至る燃料配管を流れる燃料中に含まれる気泡量を検出する気泡検出装置と、
   前記気泡検出装置の検出値に基づいて燃料中の気泡量が所定量以上であると判定した場合に、燃料漏れ診断を保留させる燃料漏れ診断保留判定部と、
   を備える燃料漏れ診断装置。
2. 請求項１に記載の燃料漏れ診断装置において、
   前記燃料漏れ診断保留判定部は、前記気泡検出装置の検出値に基づいて燃料中の気泡量が所定量以上であると判定した場合に、燃料フィルタの目詰まりと判定する、
   燃料漏れ診断装置。
3. 請求項１又は２に記載の燃料漏れ診断装置において、前記気泡量の所定量は、エンジン回転数に応じて変更される、燃料漏れ診断装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の燃料漏れ診断装置において、
   前記燃料漏れ保留判定部は、前記蓄圧式燃料噴射装置の蓄圧室における目標燃料圧力と実燃料圧力との差が所定値以上の場合に、燃料中の気泡量が所定量以上か否かの判定を実行する、
   燃料漏れ診断装置。
5. 請求項４に記載の燃料漏れ診断装置において、
   前記燃料漏れ保留判定部は、前記蓄圧式燃料噴射装置の蓄圧室における目標燃料圧力と実燃料圧力との差が所定値以上であり、かつ、前記燃料タンク内の燃料残量が燃欠診断開始燃料量より大きい場合に、燃料中の気泡量が所定量以上か否かの判定を実行する、
   燃料漏れ診断装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の燃料漏れ診断装置において、
   前記燃料漏れ保留判定部は、燃料中の気泡量が所定量以上と判定した場合に、環境温度がワキシング温度以下であれば、燃料中にワックスが発生している旨の表示を行う、
   燃料漏れ診断装置。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の燃料漏れ診断装置において、
   前記燃料漏れ保留判定部は、燃料中の気泡量が所定量以上と判定した場合に、環境温度がワキシング温度よりも高ければ、燃料フィルタ交換の表示を行う、
   燃料漏れ診断装置。
8. 請求項１乃至７の何れかに記載の燃料漏れ診断装置において、
   前記気泡検出装置は、燃料中の気泡量を光学的に検出する、燃料漏れ診断装置。
9. 車両の蓄圧式燃料噴射装置における燃料漏れの有無を診断する燃料漏れ診断方法であって、
   燃料タンクから蓄圧室に至る燃料配管を流れる燃料中に含まれる気泡量を検出する気泡検出ステップと、
   前記気泡量が所定量以上か否か判定し、前記気泡量が所定量以上である場合に、燃料漏れ診断を保留させる燃料漏れ診断保留判定ステップと、
   を備える燃料漏れ診断方法。

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