JP2011236868A

JP2011236868A - 燃料噴射装置の異常検知方法

Info

Publication number: JP2011236868A
Application number: JP2010111012A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Funahashi; 博舟橋
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2011-11-24

Abstract

【課題】燃料の実噴射量の異常を直ちに検出し且つその異常が何番気筒でどのように発生しているかまで検出し得るようにした燃料噴射装置の異常検知方法を提供する。
【解決手段】燃料タンク１から導いた燃料を燃料ポンプ２により昇圧してコモンレール４に蓄圧し、該コモンレール４から各気筒頂部のインジェクタ８に燃料を導いて気筒内に噴射させるようにした燃料噴射装置の異常検知方法に関し、エンジンの運転状態に応じた正常時のコモンレール圧の変化パターンを演算装置１１に記憶しておき、該演算装置１１にてコモンレール圧の実測の変化パターンを測定時の運転状態に対応する正常時の変化パターンと比較し、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に生じた相違に基づき燃料の実噴射量の異常を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射装置の異常検知方法に関するものである。

従来より、エンジンの燃料噴射に関し、噴射圧力の高圧化を図り且つ燃料の噴射タイミング及び噴射量等の噴射条件をエンジンの運転状態に応じて最適に制御する方式としてコモンレール式の燃料噴射装置が知られている。

図５はコモンレール式の燃料噴射装置の概要を模式的に示すものであり、ここに図示している燃料噴射装置では、燃料タンク１内の燃料が燃料ポンプ２により加圧されるようになっている。

この燃料ポンプ２は、エンジン出力により駆動されるもので、燃料を要求される所定圧力に昇圧した上で圧送パイプ３を介しコモンレール４に供給して蓄圧状態で貯留させ得るようにしてある。

前記燃料ポンプ２には、コモンレール４における燃料圧を所定圧力に維持するための流量制御弁５が備えられており、また、燃料ポンプ２からリリーフされた燃料は、オーバーフローパイプ６により燃料タンク１に戻されるようにしてある。

また、コモンレール４内の燃料は、インジェクションパイプ７を介しエンジンの各気筒毎に装備された複数のインジェクタ８に向け供給されて前記各気筒内に噴射されるようにしてあり、インジェクションパイプ７からインジェクタ８に供給された燃料のうち、各気筒への噴射に費やされなかった燃料は、各インジェクタ８からリーク燃料として連絡パイプ９を介しリーケージパイプ１０に集められて燃料タンク１へ戻されるようになっている。

尚、この種のコモンレール式の燃料噴射装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。

特開２００５−３０７８８５号公報

しかしながら、斯かるコモンレール式の燃料噴射装置において、燃料の噴射量の制御は、コモンレール４の燃料圧を一定としてインジェクタ８の開弁時間を制御装置で指示することで行われるようになっているが、実際に制御装置の指示に従い作動しているのはインジェクタ８の電磁系だけであり、その最終稼働部である機械部分が正しく作動しているか否かを確認する手段がなかった。

尚、インジェクタ８の機械部分が緩慢に作動していた場合には、燃料の実噴射量が多くなったり少なくなったりすることになり、燃料の実噴射量が過多の場合には、過加速や黒煙発性等を招き、燃料の実噴射量が不足の場合には、出力不足によりドライバビリティの低下を運転者が感じるといった不具合を招くことになる。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、燃料の実噴射量の異常を直ちに検出し且つその異常が何番気筒でどのように発生しているかまで検出し得るようにした燃料噴射装置の異常検知方法を提供することを目的とする。

本発明は、燃料タンクから導いた燃料を燃料ポンプにより昇圧してコモンレールに蓄圧し、該コモンレールから各気筒頂部のインジェクタに燃料を導いて気筒内に噴射させるようにした燃料噴射装置の異常検知方法であって、エンジンの運転状態に応じた正常時のコモンレール圧の変化パターンを演算装置に記憶しておき、該演算装置にてコモンレール圧の実測の変化パターンを測定時の運転状態に対応する正常時の変化パターンと比較し、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に生じた相違に基づき燃料の実噴射量の異常を判定するものである。

而して、このようにすれば、インジェクタの最終稼働部である機械部分が正しく作動している限り、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に大きな相違は生じないため、インジェクタの実噴射量が制御装置の指示通りに実施されていることが確認され、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に大きな相違が生じていれば、インジェクタの機械部分が正しく作動していないことが検知される。

この際、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間で相違が生じている箇所が、クランク角における何度の位置であるかを確認すれば、その異常が何番気筒の噴射タイミングで生じたものかが判別され、しかも、正常時の変化パターンに対する実測の変化パターンの相違が圧力降下として現れていれば、異常が確認された気筒のインジェクタの実噴射量が過多であることが判り、その相違が圧力上昇として現れていれば、異常が確認された気筒のインジェクタの実噴射量が不足していることが判る。

上記した本発明の燃料噴射装置の異常検知方法によれば、コモンレール圧の変化パターンを実測し、その測定時の運転状態に対応する正常時の変化パターンと比較することによって、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に生じた相違に基づき燃料の実噴射量の異常を直ちに判定することができ、しかも、その相違がクランク角における何度の位置で生じているかを確認することによって、異常が何番気筒に発生しているかを検出することができ、更には、正常時の変化パターンに対する実測の変化パターンの相違が圧力降下として現れているか圧力上昇として現れているかによって、その異常がインジェクタの実噴射量の過多と不足の何れであるかまで検出することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。正常時のコモンレール圧の変化パターンの一例を示すグラフである。実測のコモンレール圧の変化パターンの一例を示すグラフである。実測のコモンレール圧の変化パターンの別の例を示すグラフである。従来例を示す概略図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例の特徴とするところは、先の図５と略同様に構成した燃料噴射装置に関し、エンジンの運転状態に応じた正常時のコモンレール圧（コモンレール４内の燃料圧）の変化パターンを記憶した演算装置１１を備え、該演算装置１１において、コモンレール圧の実測の変化パターンを測定時の運転状態に対応する正常時の変化パターンと比較し、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に生じた相違に基づき異常を判定する点にある。

ここで、前記演算装置１１には、コモンレール圧を実測する圧力センサ１２からの検出信号１３が入力されるようになっていると共に、図示しないエンジンの制御装置から導いたエンジンの回転数を示す検出信号１４と、エンジンの燃料噴射量（指示値）を示す検出信号１５と、エンジンのクランク角を示す検出信号１６とが入力されるようになっている。

尚、コモンレール圧は、燃料噴射の制御系により所定圧力に維持されるように制御されているが、燃料ポンプ２内でプランジャの押し上げを行うカムの形状に応じ時々刻々細かく波打つように変化しており、例えば、正常時のコモンレール圧の変化パターンの一例は図２の如きものである。

この図２に示している例では、１＃から４＃までの４気筒のエンジンを対象とし、１＃，３＃，４＃，２＃の順番に燃料噴射が行われるようになっており、図２の下段側に併記した燃料の噴射圧と照らし合わせれば明らかな通り、基本的に波打つように変化するコモンレール圧は、周期的に迎えるピーク圧付近で燃料噴射により一時的に圧力降下するようになっており、全ての気筒のインジェクタ８が正しく作動していれば、前記ピーク圧付近での圧力降下は、全ての気筒の噴射タイミングにおいて一様に圧力降下するはずである。

而して、適宜な測定点において圧力センサ１２により実測されたコモンレール圧の変化パターンが演算装置１１に入力されると、該演算装置１１にてエンジンの回転数と燃料噴射量（指示値）を示す検出信号１４，１５に基づき現在の運転状態が判断され、該運転状態に対応する正常時の変化パターンが選択されて前記実測のコモンレール圧の変化パターンと比較され、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に生じた相違に基づき異常が判定される。

即ち、演算装置１１内には、エンジンの回転数と燃料噴射量（指示値）との二次元制御マップが作成されており、現在のエンジンの回転数と燃料噴射量（指示値）とが判れば、前記二次元制御マップから当該運転状態における正常時のコモンレール圧の変化パターンが読み出され、この読み出された変化パターンと実測の変化パターンとが演算装置１１内で照らし合わされて相互の相違が検出されることになる。

この際、インジェクタ８の最終稼働部である機械部分が正しく作動している限り、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に大きな相違は生じないため、インジェクタ８の実噴射量が制御装置の指示通りに実施されていることが確認され、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に大きな相違が生じていれば、インジェクタ８の機械部分が正しく作動していないことが検知される。

そして、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間で相違が生じている箇所が、クランク角における何度の位置であるかを確認すれば、その異常が何番気筒の噴射タイミングで生じたものかが判別され、しかも、正常時の変化パターンに対する実測の変化パターンの相違が圧力降下として現れていれば、異常が確認された気筒のインジェクタ８の実噴射量が過多であることが判り、その相違が圧力上昇として現れていれば、異常が確認された気筒のインジェクタ８の実噴射量が不足していることが判る。

例えば、図３に示す如く、図２と同じ運転状態で実測されたコモンレール圧の変化パターンが、図２の正常時の変化パターンと比較してクランク角０゜と７２０゜の位置で仮想線で示す部分が相違している場合、該当クランク角が１番目の気筒１＃の噴射タイミングであることから１番目の気筒１＃に異常が生じていることが判別され、また、前記相違した部分が正常時の変化パターンと比較して圧力降下として現れていることから１番目の気筒１＃のインジェクタ８の実噴射量が過多となっていることが判る。

より具体的には、インジェクタ８の機械部分に対するカーボンの噛み込み等により閉弁のタイミングが遅れ、これにより燃料の噴射時間が制御装置の指示を超えて延長されてしまったがためにインジェクタ８の実噴射量が過多となっているものと推定できる。

また、図４に示す如く、図２と同じ運転状態で実測されたコモンレール圧の変化パターンが、図２の正常時の変化パターンと比較してクランク角０゜と７２０゜の位置で仮想線で示す部分が相違している場合、図３の場合と同じように、該当クランク角が１番目の気筒１＃の噴射タイミングであることから１番目の気筒１＃に異常が生じていることが判別され、また、前記相違した部分が正常時の変化パターンと比較して圧力上昇として現れていることから１番目の気筒１＃のインジェクタ８の実噴射量が不足していることが判る。

より具体的には、インジェクタ８の噴射口に対するカーボンの目詰まり等で開弁が不完全な状態となり、これにより燃料の単位時間当たりの燃料の噴射量が少なくなってしまったがためにインジェクタ８の実噴射量が不足しているものと推定できる。

尚、このように異常が何番気筒でどのように発生しているかまで判明したならば、この結果を燃料噴射系の制御装置におけるインジェクタ８の開弁時間の補正に利用して実噴射量の修正を行うようにしたり、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間における相違が著しい場合にアラームや警告表示により運転者へ燃料噴射系の異常を報知するようにしても良い。

従って、上記形態例によれば、コモンレール圧の変化パターンを実測し、その測定時の運転状態に対応する正常時の変化パターンと比較することによって、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に生じた相違に基づき燃料の実噴射量の異常を直ちに判定することができ、しかも、その相違がクランク角における何度の位置で生じているかを確認することによって、異常が何番気筒に発生しているかを検出することができ、更には、正常時の変化パターンに対する実測の変化パターンの相違が圧力降下として現れているか圧力上昇として現れているかによって、その異常がインジェクタ８の実噴射量の過多と不足の何れであるかまで検出することができる。

尚、本発明の燃料噴射装置の異常検知方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１燃料タンク
２燃料ポンプ
４コモンレール
８インジェクタ
１１演算装置
１２圧力センサ
１３検出信号
１４検出信号
１５検出信号
１６検出信号

Claims

燃料タンクから導いた燃料を燃料ポンプにより昇圧してコモンレールに蓄圧し、該コモンレールから各気筒頂部のインジェクタに燃料を導いて気筒内に噴射させるようにした燃料噴射装置の異常検知方法であって、エンジンの運転状態に応じた正常時のコモンレール圧の変化パターンを演算装置に記憶しておき、該演算装置にてコモンレール圧の実測の変化パターンを測定時の運転状態に対応する正常時の変化パターンと比較し、実測の変化パターンと正常時の変化パターンとの間に生じた相違に基づき燃料の実噴射量の異常を判定することを特徴とする燃料噴射装置の異常検知方法。