JP2012026371A - エミッション悪化報知装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知の低減を図ったエミッション悪化報知装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力(供給圧力Pc)が所定の閾値Pth1,Pth2よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段S40と、低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、を備え、燃料噴射弁からの燃料噴射が許可された噴射制御時(S10:YES)にはエミッション悪化報知手段による報知を許可し(S80)、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御時(S10:NO)にはエミッション悪化報知手段による報知を禁止する(S100)。
【選択図】 図5
【解決手段】燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力(供給圧力Pc)が所定の閾値Pth1,Pth2よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段S40と、低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、を備え、燃料噴射弁からの燃料噴射が許可された噴射制御時(S10:YES)にはエミッション悪化報知手段による報知を許可し(S80)、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御時(S10:NO)にはエミッション悪化報知手段による報知を禁止する(S100)。
【選択図】 図5
Description
本発明は、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している場合に、その旨を報知するエミッション悪化報知装置に関する。
火花点火式の内燃機関のうち、燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式内燃機関においては、ポート噴射式の場合に比べて高圧の燃料を噴射させて燃料の微粒化を促進させることが、排気エミッションを良好にする上で重要である(特許文献1参照)。
そのため、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定値未満である場合には、警告ランプ等のエミッション悪化報知手段を作動させて、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を運転者へ報知することが要求される。
ここで、内燃機関の運転中であっても、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御を実施する場合がある。例えば、内燃機関の始動を開始して燃料ポンプの作動を開始させてから、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が上昇して所定値に達するまでの燃圧上昇期間や、機関回転速度が上限値を超えて高回転になっている時、減速走行運転に伴うフューエルカット時には、噴射停止制御を実施する。
そして、このように噴射停止制御を実施している時であれば、燃圧が所定値未満であっても排気エミッションの悪化を招くことはないので、このような場合にまで警告ランプを点灯させることは運転者への不要な報知であり、警告ランプの点灯は必要最小限に留めたい。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知の低減を図ったエミッション悪化報知装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。なお、以下の発明では、火花点火式の内燃機関のうち、燃料噴射弁から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用されることを前提とする。
請求項1記載の発明では、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、を備え、前記燃料噴射弁からの燃料噴射が許可された噴射制御時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させることを特徴とする。
上記発明によれば、燃料噴射を停止させる噴射停止制御時には、前記低燃圧状態であったとしてもエミッション悪化報知手段による報知を禁止する。或いは、低燃圧状態の判定に用いる閾値を低下させることで報知されにくくする。一方、燃料噴射が許可された噴射制御時には、低燃圧状態になっていれば排気エミッション悪化を報知する。よって、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知の低減を図ることができる。
請求項2記載の発明では、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、を備え、触媒装置が触媒活性化温度に達していない非活性化時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、前記触媒装置が前記触媒活性化温度以上である活性化時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させることを特徴とする。
ここで、触媒装置が活性化していれば、燃圧低下によるエミッション悪化分を触媒装置によりある程度は浄化できるので、エミッション悪化報知手段による報知の必要性が低くなる。この点を鑑みた上記発明によれば、触媒装置の活性化時には、前記低燃圧状態であったとしてもエミッション悪化報知手段による報知を禁止する。或いは、低燃圧状態の判定に用いる閾値を低下させることで報知されにくくする。一方、非活性化時には、低燃圧状態になっていれば排気エミッション悪化を報知する。よって、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知の低減を図ることができる。
請求項3記載の発明では、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、を備え、前記内燃機関の温度が所定温度に達していない低温時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、前記内燃機関の温度が前記所定温度以上である高温時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させることを特徴とする。
ここで、内燃機関の温度が前記所定温度以上であれば、噴射した燃料が内燃機関のピストンやシリンダに付着しても直ぐに気化するので、排気エミッションが著しく悪化する可能性は低く、エミッション悪化報知手段による報知の必要性が低くなる。この点を鑑みた上記発明によれば、内燃機関の高温時には、前記低燃圧状態であったとしてもエミッション悪化報知手段による報知を禁止する。或いは、低燃圧状態の判定に用いる閾値を低下させることで報知されにくくする。一方、低温時には、低燃圧状態になっていれば排気エミッション悪化を報知する。よって、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知の低減を図ることができる。
請求項4記載の発明では、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の下限値よりも低くなっている燃圧異常状態であるか否かを判定する異常判定手段と、前記燃圧異常状態であると判定された場合に、燃料噴射システムに異常が生じている旨を示すダイアグ信号を出力するダイアグ信号出力手段と、を備え、前記低燃圧判定手段の判定で用いられる前記閾値は、前記異常判定手段の判定で用いられる前記下限値とは異なる値に設定されていることを特徴とする。
ここで、異常時のダイアグ信号出力と排気エミッション悪化の報知とではその目的が異なる。つまり、異常時のダイアグ信号は、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化しているか否かに拘わらず、燃料噴射システムに異常があると判定されれば出力される信号である。そのため、排気エミッション悪化の判定に用いる閾値と、燃料噴射システム異常の判定に用いる下限値とを異なる値に設定することが望ましい。また、エミッション悪化の旨は運転者に報知させることが望ましいのに対し、燃圧異常状態である旨は修理作業者に報知させるようにダイアグ信号を出力させておくことが望ましい。
これらの点を鑑みた上記発明によれば、異常判定手段及びダイアグ信号出力手段と、低燃圧判定手段及びエミッション悪化報知手段とを別々に備え、各々の判定に用いる閾値及び下限値を異なる値に設定しているので、異常判定及びその報知態様と、エミッション悪化判定及びその報知態様とを、各々の目的に合った判定基準及び報知態様にできる。
請求項5記載の発明では、燃料ポンプにより圧送されて前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が目標圧力となるよう、前記燃料ポンプの作動を制御する燃料噴射システムに適用され、前記閾値は、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の実圧力又は前記目標圧力に応じて可変設定されていることを特徴とする。
上記発明によれば、エミッション悪化判定に用いる閾値を目標圧力又は実圧力に応じて可変設定するので、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化しているか否かを精度良く判定して報知できる。例えば、内燃機関の圧縮行程時に燃料を噴射する場合には、吸気行程時に噴射する場合に比べて目標圧力が高くなるが、このような目標圧力の上昇に伴い判定閾値を高く設定すればよい。また、目標圧力が高い場合には、目標圧力に対して実圧力が僅かに低い場合であっても排気エミッションが許容範囲を超えて悪化する場合があるので、目標圧力と判定閾値との差分を、目標圧力が高いほど小さく設定することが望ましい。
請求項6記載の発明では、前記内燃機関の始動を開始してから、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が上昇して所定の閾値に達するまでの期間、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止させる噴射禁止制御手段と、前記噴射禁止制御手段により燃料噴射が禁止されている期間に、燃料を誤噴射していないかを確認する確認手段と、前記確認手段により誤噴射していると確認された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、を備えることを特徴とする。
内燃機関の始動時において、燃料圧力が上昇して所定の閾値に達するまでの期間に燃料を噴射すると、噴射燃料の微粒化を十分に促進させることができないため排気エミッションの悪化を招く。そこで、燃料圧力が上昇して所定の閾値に達するまでの期間は燃料噴射を禁止して排気エミッション悪化の回避を図ることが望ましい。しかしながら、燃料噴射弁の制御プログラムにバグが存在している場合等、制御に不具合があることに起因して、燃料噴射が禁止されている期間であっても燃料を誤噴射する場合があり、その場合には排気エミッションの悪化を招くこととなる。
この点を鑑みた上記発明では、燃料噴射が禁止されている期間に誤噴射していないかを確認し、誤噴射していると確認された場合には、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するので、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知を低減して適切に報知できる。
請求項7記載の発明では、前記内燃機関の運転状態に応じて設定された噴射指令信号を出力する噴射指令手段と、前記噴射指令信号に基づき、前記燃料噴射弁へ供給される駆動電力を制御する駆動回路と、を備える燃料噴射システムに適用され、前記確認手段は、前記駆動回路により制御される前記駆動電力(例えば駆動電力の電圧値又は電流値)に基づき前記誤噴射の有無を確認することを特徴とする。
ここで、燃料噴射弁の噴孔を開閉する弁体のリフト量を検出するリフトセンサを設ければ、検出したリフト量に基づき誤噴射の有無を確認できる。しかし、リフトセンサを要するためコストアップを招く。また、噴射指令手段から出力される噴射指令信号に基づけば誤噴射の有無を確認できる。しかし、駆動回路に異常が有る場合等、駆動電力の制御状態が噴射指令信号に対応していない場合には、誤噴射の有無を正しく確認できない。これらの点を鑑みた上記発明では、燃料噴射弁へ供給される駆動電力に基づき誤噴射の有無を確認するので、リフトセンサを不要にでき、かつ、駆動回路の異常発生時であっても誤噴射の有無を正しく確認できる。
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態にかかるエミッション悪化報知装置が適用される、内燃機関10及び燃料噴射システムを示す図である。この内燃機関10は、車両に搭載されて走行駆動源として機能するものであり、点火プラグ11を有した火花点火式内燃機関であるとともに、燃焼室10aへ燃料を直接噴射する直噴式内燃機関である。図1の例では、内燃機関10のシリンダブロック10bに、燃料を噴射する燃料噴射弁12が取り付けられている。燃料噴射弁12の作動は、制御ユニット(ECU20)から出力される噴射指令信号により、駆動ユニット(EDU30)を介して制御される。
図1は、本実施形態にかかるエミッション悪化報知装置が適用される、内燃機関10及び燃料噴射システムを示す図である。この内燃機関10は、車両に搭載されて走行駆動源として機能するものであり、点火プラグ11を有した火花点火式内燃機関であるとともに、燃焼室10aへ燃料を直接噴射する直噴式内燃機関である。図1の例では、内燃機関10のシリンダブロック10bに、燃料を噴射する燃料噴射弁12が取り付けられている。燃料噴射弁12の作動は、制御ユニット(ECU20)から出力される噴射指令信号により、駆動ユニット(EDU30)を介して制御される。
燃料噴射弁12は、噴孔12aを開閉するニードル弁12b(弁体)、ニードル弁12bを開閉作動させる電磁ソレノイド12c等を有しており、噴孔12aが燃焼室10aに露出するよう配置されている。そして、EDU30により制御される駆動電力が電磁ソレノイド12cに供給されると、ニードル弁12bは開弁作動して噴孔12aから燃料が噴射される。また、駆動電力の供給を停止すると、ニードル弁12bは閉弁作動して噴孔12aからの燃料噴射が停止する。したがって、駆動電力の供給開始時期を制御することで噴孔12aの開弁時期を制御して噴射開始時期を制御でき、駆動電力の供給時間を制御することで噴孔12aの開弁時間を制御して噴射量を制御できる。
燃料タンク40内の燃料は、高圧ポンプ41(燃料ポンプ)によりデリバリパイプ42(蓄圧容器)へ圧送され、デリバリパイプ42に蓄圧された高圧燃料が各気筒の燃料噴射弁12へ分配供給されるよう構成されている。デリバリパイプ42内の圧力(供給圧力Pc)に対する目標圧力値(目標供給圧Ptrg)は、機関回転速度及び機関負荷等、内燃機関10の運転状態に応じて設定される。そして、デリバリパイプ42に取り付けられた燃圧センサ42aの検出値(供給圧力Pc)が目標供給圧Ptrgに一致するよう、高圧ポンプ41の吐出量が制御される。なお、高圧ポンプ41は、内燃機関10の出力軸から伝達されるトルクにより駆動する機械式ポンプである。
次に、燃料噴射弁12の作動を制御する燃料噴射制御装置、つまり、電磁ソレノイド12cへの電力供給状態を制御するECU20(噴射指令手段)及びEDU30(駆動回路)について説明する。
ECU20には、クランク角を検出するクランク角センサ13、吸気量を検出するエアフローメータ14、内燃機関10を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサ15等、各種センサの検出値が入力されている。そしてECU20は、クランク角センサ13の検出値に基づきエンジン回転速度を算出し、エアフローメータ14の検出値に基づきエンジン負荷を算出する。そして、これらの回転速度、負荷及び水温センサ15により検出された水温に基づき、点火プラグ11による点火時期、燃料の目標噴射量及び目標噴射時期を算出する。そして、算出した目標噴射量及び目標噴射時期となるように設定された噴射指令信号をEDU30に出力する。ちなみに、図2に示すようにECU20が有するCPU21がパルス出力回路22にパルスオン発生を指令すると、その指令したタイミングでパルス出力回路22から噴射指令信号のパルスが出力される。
さらにECU20は、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき、成層燃焼及び均質燃焼のいずれで燃焼させるかを切り替える。例えば、アイドル運転時や市街地走行時の如く低回転速度かつ低負荷の領域においては、希薄空燃比(例えば17〜50)による成層燃焼に切り替えて燃費向上を図る。一方、高速走行時や加速走行、登坂走行時の如く高回転速度かつ高負荷の領域においては、ストイキ近傍の空燃比(例えば12〜15)による均質燃焼に切り替えてエンジン出力の向上を図る。
成層燃焼では、ピストン16が上昇する圧縮行程の後半で燃料を噴射する。すると、噴射した燃料を含む混合気がピストン頂面16aの形状に沿って点火プラグ11の近傍に濃い混合気として集められる。一方、均質燃焼では、ピストン16が下降する吸気行程で燃料を噴射する。すると、噴霧した燃料は圧縮行程中に燃焼室10aで攪拌されて均質な混合気となる。
次に、図2を用いてEDU30の構成を説明する。EDU30は、車両に搭載されたバッテリの電圧を昇圧して高電圧を発生する高電圧発生回路31,32と、発生させた高電圧の電力を噴射指令信号に基づき燃料噴射弁12(電磁ソレノイド12c)へ供給するスイッチ手段と、を備えてユニット化された装置である。
高電圧発生回路31,32は、車載バッテリBの電圧(12V)を昇圧するDC−DCコンバータ31と、DC−DCコンバータ31で昇圧した高圧の電力をチャージ(逐電)する昇圧コンデンサ32と、を備えて構成される。スイッチ手段は、ECU20からの噴射指令信号に応じてオン・オフ作動する複数のスイッチング素子SW1,SW2,SW3を備えて構成され、燃料噴射弁12の電磁ソレノイド12cへの電力供給状態を制御する。つまり、電磁ソレノイド12cに対し、昇圧コンデンサ32にチャージされた高電圧の電力を供給するか、車載バッテリBの給電による低電圧の電力を供給するか、いずれの電力をも供給しないかを切り替え制御する。
さらにEDU30は、ECU20からの噴射指令信号に応じたスイッチ指令信号を、スイッチング素子SW1,SW2,SW3の各ゲートへ出力する制御回路33を備えており、このスイッチ指令信号にしたがって、スイッチング素子SW1,SW2,SW3は作動する。スイッチング素子SW3の作動により、各気筒の電磁ソレノイド12cのいずれに通電させるかが選択される。つまり、オン作動したスイッチング素子SW3に対応する燃料噴射弁12が噴射可能な状態となる。
また、スイッチング素子SW1,SW2の作動により、昇圧コンデンサ32からの高電圧電力及び車載バッテリBからの低電圧電力のいずれを供給するかが切り替えられる。例えば、低電圧電力を供給する場合には、スイッチング素子SW2をオン作動させるとともにスイッチング素子SW1をオフ作動させる。また、高電圧電力を供給する場合には、スイッチング素子SW1をオン作動させるとともにスイッチング素子SW2をオフ作動させる。なお、スイッチング素子SW1をオフ作動させている期間中は、DC−DCコンバータ31からの高電圧電力が昇圧コンデンサ32にチャージされ、スイッチング素子SW1をオン作動させている期間中は、昇圧コンデンサ32にチャージされた電力が電磁ソレノイド12cへ放電可能となる。
次に、ニードル弁12bを1回だけ開閉作動させた場合におけるECU20及びEDU30の作動の一態様を、図3を用いて説明する。
図3(a)はECU20からEDU30へ出力される噴射指令信号を示し、当該信号のオン期間中は噴射させ、オフ期間中は噴射を停止させる。図3(b)はスイッチング素子SW1,SW2の作動状態を示し、スイッチング素子SW1のオン期間中は高電圧電力が燃料噴射弁12の電磁ソレノイド12cに供給され、スイッチング素子SW2のオン期間中は低電圧電力が電磁ソレノイド12cに供給される。図3(c)は昇圧コンデンサ32の電圧変化(チャージ状態)を示す。図3(d)は電磁ソレノイド12cへ印加する電圧の変化を示す。図3(e)は電磁ソレノイド12cを流れる駆動電流の変化を示す。
そして、噴射指令信号により噴射開始が指令されると(符号ts参照)、先ずスイッチング素子SW1を1回オンさせて(図3(b)参照)、昇圧コンデンサ32から電磁ソレノイド12cへ放電する(図3(c)参照)。これにより、高電圧電力が電磁ソレノイド12cへ供給され、印加電圧が急激に上昇するとともに駆動電流が急激に上昇する(符号T10参照)。その結果、ニードル弁12bが開弁作動を開始する。
上述の如くスイッチング素子SW1のオン作動により高電圧電力を供給させた後には、スイッチング素子SW1をオフ作動させるとともにスイッチング素子SW2をオン作動させて低電圧電力を電磁ソレノイド12cへ供給させる。この低電圧電力供給では、スイッチング素子SW2のオン・オフ切替作動を複数回繰り返す(図3(b)参照)。これにより、車載バッテリBから電磁ソレノイド12cへ低電圧電力が繰り返し供給されるとともに、一定の駆動電流(定電流)が流れる(符号T20参照)。その結果、高電圧電力供給により最大リフト位置までリフトアップ作動したニードル弁12bは、そのリフト位置を保持する。
その後、噴射指令信号により噴射停止が指令されると(符号te参照)、両スイッチング素子SW1,SW2をオフ作動させる(図3(b)参照)。すると、電磁ソレノイド12cへの電力供給が停止され(図3(d)(e)参照)、ニードル弁12bが閉弁作動(リフトダウン)を開始する。以上により、噴射指令を1回オン・オフさせることで、ニードル弁12bの1回の開閉作動が完了する。
ところで、上述した直噴式の内燃機関10においては、ポート噴射式の場合に比べてデリバリパイプ42内の圧力(供給圧力Pc)を高く設定して、圧縮行程時での噴射を可能にすることが要求される。また、供給燃圧を高圧にして噴射燃料の微粒化を促進させることが、排気エミッションを良好にする上で重要である。そこで本実施形態では、供給圧力Pcが所定値(後述するEM用閾値Pth1,Pth2)未満である場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化しているエミッション悪化状態であると判定して、図1に示す警告ランプ17(エミッション悪化報知手段)を点灯させるよう制御する。
但し、内燃機関10の運転中であっても、燃料噴射弁12からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御を実施する場合がある。例えば、機関回転速度NEが上限値を超えて高回転になっている時には、噴射停止制御を実施して内燃機関10を構成する各種部品の損傷回避を図る。また、減速走行運転時において、噴射停止制御を実施して燃費向上を図る場合がある。
また、図4に示す燃圧上昇期間Taにおいて噴射停止制御を実施する場合がある。この場合の噴射停止制御の技術的意義について、図4を用いて以下に説明する。図4(a)は内燃機関10の始動時の機関回転速度NEの時間変化を示し、図4(b)は供給圧力Pcの時間変化を示す。
先ず、t1時点においてスタータモータを駆動させると、高圧ポンプ41が駆動を開始して供給圧力Pcが徐々に上昇していく。そして、水温センサ15により検出された冷却水温度が所定値未満である冷間始動時においては、供給圧力Pcが所定値Paにまで上昇するのを待って、Pc=Paとなったt2時点に燃料噴射弁12からの燃料噴射を開始させる。或いは、予め設定した所定時間Taが経過するのを待って燃料噴射を開始させる。なお、冷却水温度が所定値以上であれば、機関回転速度NEが所定値NEthにまで上昇した時点で燃料噴射弁12からの燃料噴射を開始させる。ちなみに、前記所定時間Taは、機関回転速度NEが所定値NEthに達するのに要する時間よりも長い時間に設定されている。
そして、スタータモータの駆動を開始したt1時点からt2時点までの期間、或いは所定時間Taが経過するまでの期間が、「噴射停止制御」を実施する期間(冷間始動時噴射停止期間)に相当する。この期間には供給圧力Pcが十分に上昇していないため噴射燃料の微粒化が期待できない。しかも冷間始動時であるため、供給圧力Pcが十分に上昇していないと排気エミッションが悪くなることが懸念される。そこで本実施形態では、上述した冷間始動時噴射停止期間には、噴射停止制御を実施している。
t2時点で燃料噴射を開始すると、期間回転速度NEが急激に上昇することに伴って供給圧力Pcも急上昇する。その後、供給圧力Pcが目標供給圧Ptrgに一致するよう高圧ポンプ41の吐出量が制御される。
その後、t1時点から所定時間Tbが経過した後において、供給圧力PcがEM用閾値Pth1,Pth2未満である場合に、低燃圧状態に起因したエミッション悪化状態であると判定して警告ランプ17を点灯させる。ここで、成層燃焼を実施している場合には、均質燃焼を実施している場合に比べて燃圧不足によるエミッション悪化が顕著となる。そこで本実施形態では、成層燃焼時のEM用閾値Pth1を均質燃焼時のEM用閾値Pth2よりも高い値に設定している。
また、ECU20(異常判定手段、ダイアグ信号出力手段)は、供給圧力Pcが、所定の下限値(異常用下限値Pthb)及び上限値(異常用下限値Pthc)の範囲から外れた燃圧異常状態であるか否かを判定する。この燃圧異常状態は、例えば、高圧ポンプ41の異常によりポンプ吐出量が低下する異常や、デリバリパイプ42と高圧ポンプ41とを接続する配管の損傷等に起因して供給圧力Pcが下限値Pthbより低くなることを想定している。また、高圧ポンプ41の異常によりポンプ吐出量が上昇する異常や、噴孔12aへの異物付着が進行することに起因して供給圧力Pcが上限値Pthcより高くなることを想定している。
要するに、燃圧異常状態の判定は、高圧ポンプ41、デリバリパイプ42、燃料噴射弁12、配管等の燃料噴射システムに異常が生じているか否かを判定するものであり、この判定は、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化しているか否か(エミッション悪化状態であるか否か)とは無関係に判定するものである。そして、燃圧異常状態であると判定された場合には、燃料噴射システムに異常が生じている旨を示すダイアグ信号を出力する。このダイアグ信号は、ディーラー等における修理作業者に報知するよう出力されて記憶される信号であり、警告ランプ17を点灯させるものではない。但し、本実施形態の変形例として、燃圧異常状態であると判定されてダイアグ信号が出力された場合に警告ランプ17を点灯させるように構成してもよい。
燃圧異常状態の判定に用いる異常用下限値Pthbは、エミッション悪化状態の判定に用いるEM用閾値Pth1,Pth2よりも高い値に設定されている。つまり、燃圧異常状態であると判定される機会よりもエミッション悪化状態であると判定される機会の方が少なくなるよう設定されている。
図5は、ECU20が有するマイクロコンピュータによる警告ランプ17の作動を制御する手順を示すフローチャートであり、当該処理は、所定周期(例えば先述のCPUが行う演算周期)で繰り返し実行される。
先ず、図5に示すステップS10において、噴射停止制御を実施している最中であるか否かを判定する。噴射停止制御を実施しておらず噴射制御中であると判定されれば(S10:YES)、続くステップS20において、燃圧センサ42aの検出値に基づく供給圧力Pcを取得する。続くステップS30では、取得した供給圧力Pcに基づき判定閾値Pth1,Pth2を算出する。例えば、供給圧力Pcに所定値α(0<α<1)を乗じて得られた値を判定閾値Pth1,Pth2として算出する。そして、成層燃焼制御時には均質燃焼制御時に比べて前記所定値αを高い値に設定する。例えば、成層燃焼制御時にはα=0.8に設定してPth1=Pc×αとし、均質燃焼制御時にはα=0.7に設定してPth2=Pc×αとする。
なお、供給圧力Pcに基づき判定閾値Pth1,Pth2を算出することに替え、目標供給圧Ptrgに基づき判定閾値Pth1,Pth2を算出するようにしてもよい。ちなみに、目標供給圧Ptrgは、成層燃焼制御時の方が均質燃焼制御時よりも高い値に設定されている。
続くステップS40(低燃圧判定手段)では、ステップS20で取得した供給圧力Pcが、ステップS30で算出した判定閾値Pth1,Pth2よりも低くなっているか否かを判定する。そして、Pc<Pth1,Pth2と判定(S40:YES)される毎に、次のステップS50において異常カウンタを1ずつインクリメントしていく。そして、続くステップS60にて異常カウンタが所定値以上であると判定されれば、続くステップS70において、先述したエミッション悪化状態であると判定し、続くステップS80にて、警告ランプ17を点灯させるよう警告ランプ17の作動を制御する。要するに、Pc<Pth1,Pth2の状態が所定時間以上継続していることを条件としてエミッション悪化状態であると判定する。
一方、ステップS10にて噴射停止制御中であると判定された場合(S10:NO)、又はPc≧Pth1,Pth2と判定された場合(S40:NO)には、次のステップS90にて異常カウンタの値をゼロにリセットするとともに、次のステップS100にて、警告ランプ17を消灯させるよう警告ランプ17の作動を制御する。
以上により、本実施形態によれば、噴射制御中である場合(S10:YES)には警告ランプ17の点灯作動を許可し、噴射停止制御中である場合(S10:NO)には、供給圧力Pcが判定閾値Pth1,Pth2未満であるか否かに拘わらず警告ランプ17の点灯作動を禁止する。そのため、噴射停止制御中でありエミッション悪化状態になる筈のない時にまで警告ランプ17が点灯してしまうことを回避でき、かつ、噴射制御中に供給圧力Pcが判定閾値Pth1,Pth2未満となった場合には警告ランプ17を点灯させることにより、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知を低減して適切に報知できる。
また、燃料噴射システム異常の判定とエミッション悪化の判定とを別々に実施しており、排気エミッション悪化の判定に用いる判定閾値Pth1,Pth2を、燃料噴射システム異常の判定に用いる下限値Pthbよりも低い値に設定している。そのため、燃圧異常状態であると判定される機会はエミッション悪化状態であると判定される機会よりも多くなるものの、燃圧異常状態時には警告ランプ17を点灯させることなくダイアグ信号を出力するに留めるので、必要以上に警告ランプ17が点灯作動することを回避できる。
また、排気エミッション悪化の判定に用いる判定閾値Pth1,Pth2は、目標供給圧Ptrg又は供給圧力Pcに応じて可変設定されるので、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化しているか否かを精度良く判定して報知できる。
また、図5のステップS10において噴射停止制御中であるか否かを判定するにあたり、t1時点から所定時間Tbが経過するまでの期間は噴射停止制御中であるとみなして警告ランプ17の点灯作動を禁止する。これによれば、内燃機関10の始動時の燃圧上昇中に、Pc<Pth1,Pth2と判定されて警告ランプ17が点灯作動することを回避できるので、必要以上に警告ランプ17が点灯作動することを回避できる。なお、燃料噴射を開始したt2時点から所定時間が経過するまでの期間を噴射停止制御中であるとみなして警告ランプ17の点灯作動を禁止するようにしてもよい。
(第1実施形態の変形例1)
本変形例1では、内燃機関10の排気管に、排気中の特定成分(例えばHC、CO、NOx等)を浄化する触媒が担持された触媒装置(図示せず)が取り付けられていることを前提とする。そして、図5のステップS10の処理内容を、「触媒装置が触媒活性化温度に達しているか否かの判定」に変更している。そして、触媒活性化温度に達していない非活性化時には(S10:YES)、ステップS20〜S80の処理を実施して警告ランプ17の点灯作動を許可する。一方、触媒活性化温度に達している活性化時には(S10:NO)、ステップS90,S100の処理を実施して警告ランプ17の点灯作動を禁止する。
本変形例1では、内燃機関10の排気管に、排気中の特定成分(例えばHC、CO、NOx等)を浄化する触媒が担持された触媒装置(図示せず)が取り付けられていることを前提とする。そして、図5のステップS10の処理内容を、「触媒装置が触媒活性化温度に達しているか否かの判定」に変更している。そして、触媒活性化温度に達していない非活性化時には(S10:YES)、ステップS20〜S80の処理を実施して警告ランプ17の点灯作動を許可する。一方、触媒活性化温度に達している活性化時には(S10:NO)、ステップS90,S100の処理を実施して警告ランプ17の点灯作動を禁止する。
なお、非活性化時か否かを判定するにあたり、排気管に設けられた排気温度センサの検出値(排気温度)に基づき判定してもよいし、触媒装置に設けられた触媒温度センサの検出値(触媒温度)に基づき判定してもよい。或いは、内燃機関10の始動開始から所定時間が経過した以降であれば触媒活性化温度に達している、と判定してもよい。
本変形例1によれば、燃圧低下によるエミッション悪化分を触媒装置によりある程度浄化できる活性化時には、警告ランプ17の点灯作動を禁止するので、エミッション悪化状態になる可能性の低い時にまで警告ランプ17が点灯してしまうことを回避でき、かつ、非活性化時に供給圧力Pcが判定閾値Pth1,Pth2未満となった場合には警告ランプ17を点灯させることにより、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知を低減して適切に報知できる。
(第1実施形態の変形例2)
本変形例2では、図5のステップS10の処理内容を、「内燃機関10の温度が所定温度に達しているか否かの判定」に変更している。そして、所定温度に達していない低温時には(S10:YES)、ステップS20〜S80の処理を実施して警告ランプ17の点灯作動を許可する。一方、所定温度に達した高温時には(S10:NO)、ステップS90,S100の処理を実施して警告ランプ17の点灯作動を禁止する。
本変形例2では、図5のステップS10の処理内容を、「内燃機関10の温度が所定温度に達しているか否かの判定」に変更している。そして、所定温度に達していない低温時には(S10:YES)、ステップS20〜S80の処理を実施して警告ランプ17の点灯作動を許可する。一方、所定温度に達した高温時には(S10:NO)、ステップS90,S100の処理を実施して警告ランプ17の点灯作動を禁止する。
なお、内燃機関10の温度が低温時であるか否かの判定するにあたり、水温センサ15の検出値(水温)に基づき判定してもよいし、内燃機関10の始動開始から所定時間が経過した以降であれば高温時である、と判定してもよい。
本変形例2によれば、ピストン16やシリンダ10cに噴射燃料が付着することによるエミッション悪化の程度が低い、内燃機関10の暖機運転が完了後(高温時)には、警告ランプ17の点灯作動を禁止するので、エミッション悪化状態になる可能性の低い時にまで警告ランプ17が点灯してしまうことを回避でき、かつ、低温時に供給圧力Pcが判定閾値Pth1,Pth2未満となった場合には警告ランプ17を点灯させることにより、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知を低減して適切に報知できる。
(第2実施形態)
図4に示すように、内燃機関10の始動を開始したt1時点から、スタータモータによる高圧ポンプ41の駆動に伴い供給圧力Pcが上昇して所定の閾値Paに達するまでの燃圧上昇期間Taには、供給圧力Pcが十分に上昇していないため噴射燃料の微粒化が期待できないため、排気エミッションが悪くなることが懸念される。そこで本実施形態では、第1実施形態にかかる「噴射停止制御」と同様にして、上述した燃圧上昇期間Taには、ECU20(噴射禁止制御手段)は燃料噴射弁12からの燃料噴射を禁止する。
図4に示すように、内燃機関10の始動を開始したt1時点から、スタータモータによる高圧ポンプ41の駆動に伴い供給圧力Pcが上昇して所定の閾値Paに達するまでの燃圧上昇期間Taには、供給圧力Pcが十分に上昇していないため噴射燃料の微粒化が期待できないため、排気エミッションが悪くなることが懸念される。そこで本実施形態では、第1実施形態にかかる「噴射停止制御」と同様にして、上述した燃圧上昇期間Taには、ECU20(噴射禁止制御手段)は燃料噴射弁12からの燃料噴射を禁止する。
なお、特に冷却水温度が所定値未満である冷間始動時においては、供給圧力Pcが十分に上昇していないと排気エミッションが悪くなることが懸念されるので、冷却水温度が所定値未満であるとの条件を満たす場合において、燃圧上昇期間Taにおける噴射禁止を実施してもよい。また、圧縮行程で燃料噴射する成層燃焼制御を実施する場合には、供給圧力Pcが十分に上昇していないと排気エミッションが悪くなることが懸念されるので、成層燃焼制御が要求されているとの条件を満たす場合において、燃圧上昇期間Taにおける噴射禁止を実施してもよい。
さらにECU20(確認手段)は、噴射が禁止されている燃圧上昇期間Taに燃料を誤噴射していないかを確認する。例えば、燃圧上昇期間TaにEDU30から駆動電力が出力されていないかを確認し、駆動電力の出力が検出された場合に誤噴射していると判定すればよい。より具体的には、スイッチング素子SW3と電磁ソレノイド12cとの間の電圧又は電磁ソレノイド12cを流れる電流を検出し、これらの検出値に基づき駆動電力の出力有無を判定すればよい。或いは、燃圧上昇期間TaにECU20から噴射指令信号が出力されていないかを確認し、噴射指令信号の出力が検出された場合に誤噴射していると判定すればよい。
そして、燃圧上昇期間Taに誤噴射している旨が確認された場合には、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化しているエミッション悪化状態であると判定して、警告ランプ17を点灯させるよう制御する。
図6は、ECU20が有するマイクロコンピュータによる警告ランプ17の作動を制御する手順を示すフローチャートであり、当該処理は、所定周期(例えば先述のCPUが行う演算周期)で繰り返し実行される。
先ず、図5に示すステップS11において噴射が禁止されているか否かを判定する。具体的には、供給圧力Pcが所定値Pa未満であれば噴射禁止中であると判定する。噴射禁止中と判定されれば(S11:YES)、続くステップS41(確認手段)において誤噴射が検知されたか否かを確認する。
そして、誤噴射が検知される(S41:YES)毎に、次のステップS50において異常カウンタを1ずつインクリメントしていく。そして、続くステップS60にて異常カウンタが所定値以上であると判定されれば、続くステップS70において、先述したエミッション悪化状態であると判定し、続くステップS80にて、警告ランプ17を点灯させるよう警告ランプ17の作動を制御する。要するに、誤噴射が検知される状態が所定時間以上継続していることを条件としてエミッション悪化状態であると判定する。
一方、ステップS11にて噴射禁止中でないと判定された場合(S11:NO)、又は誤噴射が検知されていないと判定された場合(S41:NO)には、次のステップS90にて異常カウンタの値をゼロにリセットするとともに、次のステップS100にて、警告ランプ17を消灯させるよう警告ランプ17の作動を制御する。
以上により、本実施形態によれば、ECU20が有するマイクロコンピュータの制御プログラムのバグや、EDU30の構成部品の故障等の不具合に起因して、燃料噴射が禁止されている燃圧上昇期間Taに誤噴射してしまっても、その誤噴射を検知して警告ランプ17を点灯させるので、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知を低減して適切に報知できる。
(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
・上記第1実施形態において、均質燃焼時には警告ランプ17の点灯作動を禁止して、成層燃焼であることを条件としてエミッション悪化状態の判定及び警告ランプ17の点灯作動を許可するようにしてもよい。
・上記第2実施形態において、噴射開始時点での供給圧力Pcを取得して記憶しておき、その供給圧力Pcが所定値以下であれば、噴射禁止期間中に誤噴射したと判定するようにしてもよい。
・ECU20の構成部品(例えばCPU21、パルス出力回路22等)や、EDU30の構成部品(例えばスイッチング素子SW1,SW2,SW3やコンバータ31、昇圧コンデンサ32、制御回路33等)の温度が動作保障温度範囲外である時には、警告ランプ17の点灯を禁止させることが望ましい。具体的には、ECU20又はEDU30の雰囲気温度が予め設定した温度の範囲外になった場合に、警告ランプ17の点灯を禁止させればよい。
・噴射停止制御中にエミッション悪化報知手段による報知を禁止するにあたり、図5に示す実施形態では、供給圧力Pcの取得(S20)及び低燃圧判定(S40)を実施することを噴射停止制御中には禁止することで、その結果、噴射停止制御中での報知を禁止させている。これに対し、供給圧力Pcの取得(S20)又は低燃圧判定(S40)を噴射停止制御中であっても実施するものの、噴射停止制御中での報知を禁止させるようにしてもよい。
・上記第1実施形態及びその変形例1,2では、ステップS10で否定判定された場合に、警告ランプ17の点灯作動を禁止している。これに対し、ステップS10で否定判定された場合に、警告ランプ17の点灯作動を許可しつつ判定閾値Pth1,Pth2を低下させるように補正した上で、ステップS20〜S80の処理を実行するようにしてもよい。これによっても、ステップS10の否定判定時には肯定判定時に比べて警告ランプ17が点灯作動されにくくなるので、不要な報知を低減して適切に報知できるとの効果を発揮できる。
・上述した各実施形態では、エミッション悪化報知手段に警告ランプ17(表示手段)を用いているが、このようなランプに限らず、例えば警告音を発生させるブザー等をエミッション悪化報知手段に用いてもよい。また、警告ランプ17や警告音を発生させることなくダイアグ信号を出力する手段を、エミッション悪化報知手段として用いてもよい。なお、警告ランプ17は、車室内のうちインストルメントパネルやメータ装置に取り付ける等、車両運転者に報知可能な位置に配置することが望ましい。
12…燃料噴射弁、17…エミッション悪化報知手段、20…ECU(異常判定手段、ダイアグ信号出力手段、噴射指令手段)、30…EDU(駆動回路)、S40…低燃圧判定手段、S41…確認手段。
Claims (7)
- 火花点火式の内燃機関のうち、燃料噴射弁から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用され、
前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、
前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、
を備え、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射が許可された噴射制御時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させることを特徴とするエミッション悪化報知装置。 - 火花点火式の内燃機関のうち、燃料噴射弁から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関であって、排気を浄化する触媒装置が設けられた内燃機関に適用され、
前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、
前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、
を備え、
前記触媒装置が触媒活性化温度に達していない非活性化時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、
前記触媒装置が前記触媒活性化温度以上である活性化時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させることを特徴とするエミッション悪化報知装置。 - 火花点火式の内燃機関のうち、燃料噴射弁から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用され、
前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、
前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、
を備え、
前記内燃機関の温度が所定温度に達していない低温時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、
前記内燃機関の温度が前記所定温度以上である高温時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させることを特徴とするエミッション悪化報知装置。 - 前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の下限値よりも低くなっている燃圧異常状態であるか否かを判定する異常判定手段と、
前記燃圧異常状態であると判定された場合に、燃料噴射システムに異常が生じている旨を示すダイアグ信号を出力するダイアグ信号出力手段と、
を備え、
前記低燃圧判定手段の判定で用いられる前記閾値は、前記異常判定手段の判定で用いられる前記下限値とは異なる値に設定されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のエミッション悪化報知装置。 - 燃料ポンプにより圧送されて前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が目標圧力となるよう、前記燃料ポンプの作動を制御する燃料噴射システムに適用され、
前記閾値は、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の実圧力又は前記目標圧力に応じて可変設定されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のエミッション悪化報知装置。 - 火花点火式の内燃機関のうち、燃料噴射弁から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用され、
前記内燃機関の始動を開始してから、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が上昇して所定の閾値に達するまでの期間、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止させる噴射禁止制御手段と、
前記噴射禁止制御手段により燃料噴射が禁止されている期間に、燃料を誤噴射していないかを確認する確認手段と、
前記確認手段により誤噴射していると確認された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、
を備えることを特徴とするエミッション悪化報知装置。 - 前記内燃機関の運転状態に応じて設定された噴射指令信号を出力する噴射指令手段と、
前記噴射指令信号に基づき、前記燃料噴射弁へ供給される駆動電力を制御する駆動回路と、
を備える燃料噴射システムに適用され、
前記確認手段は、前記駆動回路により制御される前記駆動電力に基づき前記誤噴射の有無を確認することを特徴とする請求項6に記載のエミッション悪化報知装置。
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