JP2014214612A - 燃料供給ユニットの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料フィルタとサプライポンプとの間に圧力センサを配設しなくても、燃料フィルタの詰まりの有無を正確に検出することができる燃料供給ユニットの異常検出装置を提供する。【解決手段】異常検出装置のコントローラは、サプライポンプの圧送電流値が所定電流値以下であるかどうかを判断し、サプライポンプの圧送電流値が所定電流値よりも高いと判断されたときは、温度センサにより検出された触媒温度が所定温度に達しているかどうかを判断する。触媒温度が所定温度に達していると判断されたときは、サプライポンプ自体の異常であると判定し、触媒温度が所定温度に達していないと判断されたときは、燃料フィルタの詰まりが発生していると判定する。【選択図】図４

Description

本発明は、サプライポンプ、燃料タンク及び燃料フィルタを有する燃料供給ユニットの異常検出装置に関するものである。

エンジンシステムに具備される燃料供給ユニットは、例えば特許文献１に記載されているように、エンジンの気筒毎に設けられた複数のインジェクタと接続されるコモンレールとエンジンの排気通路に設置された燃料添加弁とに燃料を供給するサプライポンプと、燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクとサプライポンプとの間に設けられた燃料フィルタとを備えている。燃料フィルタは、燃料内に混入している不純物を除去するものであるが、目詰まりを起こすことがある。

燃料フィルタの目詰まりを検出する手法としては、例えば特許文献２に記載されているものが知られている。特許文献２に記載の技術は、燃料フィルタと燃料昇圧ポンプ（サプライポンプ）との間の燃料配管に圧力センサを設け、その圧力センサにより検出された圧力を、エンジン回転数及びサプライポンプの吐出量に基づいて算出された目詰まり判定閾値と比較して、燃料フィルタの目詰まり寿命の判定を行うというものである。

特開２０１０−３８１３９号公報 特開２０１０−１０６６８２号公報

しかしながら、上記従来技術においては、燃料フィルタの詰まりを検出するためには、燃料フィルタとサプライポンプとの間の燃料配管に圧力センサを追加配設する必要がある。また、燃料フィルタとサプライポンプとの間の圧力を目詰まり判定閾値と比較するだけでは、燃料フィルタの詰まりの有無を正確に検出することができない。

本発明の目的は、燃料フィルタとサプライポンプとの間に圧力センサを配設しなくても、燃料フィルタの詰まりの有無を正確に検出することができる燃料供給ユニットの異常検出装置を提供することである。

本発明は、エンジンに設けられた複数のインジェクタと接続されたコモンレールとエンジンの排気系に設けられた燃料添加弁とに燃料を供給するサプライポンプと、燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクとサプライポンプとの間に設けられた燃料フィルタとを有する燃料供給ユニットの異常検出装置において、エンジンの排気系に設けられた触媒の温度を検出する温度検出手段と、コモンレールの圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値であるかどうかを判断する第１判断手段と、温度検出手段により検出された触媒の温度が所定温度に達していないかどうかを判断する第２判断手段と、第１判断手段によりコモンレールの圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値であると判断されると共に、第２判断手段により触媒の温度が所定温度に達していないと判断されたときに、燃料フィルタが詰まっていると判定する燃料フィルタ異常判定手段とを備えることを特徴とするものである。

燃料供給ユニットにおいては、サプライポンプによって燃料タンク内の燃料が燃料フィルタを介して吸い上げられてコモンレール及び燃料添加弁に供給される。このとき、燃料フィルタの詰まりが発生すると、燃料添加弁への燃料供給量の減少タイミングがコモンレールへの燃料供給量の減少タイミングよりも早くなる。その結果、エンジンの排気系に設けられた触媒の温度が低下する。

本発明の異常検出装置は、そのような知見に基づいて成されたものである。即ち、コモンレールの圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値であるかどうかを判断すると共に、触媒の温度を検出し、その触媒の温度が所定温度に達していないかどうかを判断する。そして、コモンレールの圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値であると判断されると共に、触媒の温度が所定温度に達していないと判断されたときは、燃料添加弁への燃料供給量が減少したために触媒の温度が低下したものと断定し、その原因が燃料フィルタの詰まりであると判定する。これにより、燃料フィルタとサプライポンプとの間に圧力センサを配設しなくても、燃料フィルタの詰まりの有無を正確に検出することができる。その結果、燃料供給ユニットの異常検出を精度良く行うことができる。

好ましくは、コモンレールの圧力に相当する値は、コモンレールの圧力が所定圧になるように燃料をコモンレールに圧送するためのサプライポンプの圧送電流値であり、第１判断手段は、サプライポンプの圧送電流値が所定値を超えたかどうかを判断する手段であり、燃料フィルタ異常判定手段は、第１判断手段によりサプライポンプの圧送電流値が所定値を超えたと判断されると共に、第２判断手段により触媒の温度が所定温度に達していないと判断されたときに、燃料フィルタが詰まっていると判定する。

このような構成では、コモンレールの圧力が所定圧になるようにサプライポンプの圧送電流値が設定されるが、燃料フィルタの詰まりが発生すると、燃料がコモンレールに供給されにくくなるため、サプライポンプの圧送電流値を上げていっても、コモンレールの圧力が所定圧に到達しなくなる。そこで、サプライポンプの圧送電流値が所定値を超えたと判断されると共に、触媒の温度が所定温度に達していないと判断されたときに、燃料フィルタが詰まっていると判定することにより、燃料フィルタの詰まりの有無をより正確に検出することができる。

また、好ましくは、第１判断手段によりコモンレールの圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値であると判断されると共に、第２判断手段により触媒の温度が所定温度に達していると判断されたときに、サプライポンプが異常であると判定するサプライポンプ異常判定手段を更に備える。

コモンレールの圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値となる原因としては、燃料フィルタの詰まり以外に、サプライポンプ自体の異常が考えられる。ただし、サプライポンプ自体の異常によって触媒の温度が低下することは殆ど無い。そこで、コモンレールの圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値であると判断されると共に、触媒の温度が所定温度に達していると判断されたときは、サプライポンプが異常であると判定することにより、燃料供給ユニットの異常検出をより精度良く行うことができる。

本発明によれば、燃料フィルタとサプライポンプとの間に圧力センサを配設しなくても、燃料フィルタの詰まりの有無を正確に検出することができる。これにより、部品点数を増やすこと無く、燃料供給ユニットの異常検出を精度良く行うことが可能となる。

本発明に係る燃料供給ユニットの異常検出装置の一実施形態を備えたエンジンシステムを示す概略構成図である。 燃料フィルタの詰まりが発生した時におけるコモンレール及び燃料添加弁への燃料供給率の減少タイミングを比較して示すグラフである。 燃料フィルタの正常時と燃料フィルタの詰まり発生時とにおける触媒温度の変化を比較して示すグラフである。 図１に示した異常検出部により燃料供給ユニットの異常を検出する処理手順の詳細を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る燃料供給ユニットの異常検出装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る燃料供給ユニットの異常検出装置の一実施形態を備えたエンジンシステムを示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係るエンジンシステム１は、４気筒直列式のディーゼルエンジン２（以下、単にエンジン２）を備え、このエンジン２には４つのシリンダ（気筒）３が設けられている。各シリンダ３には、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）４がそれぞれ配設されている。

エンジン２には、燃焼室内に空気を吸入するための吸気通路５が接続されている。吸気通路５には、上流側から下流側に向けてエアクリーナ６、ターボ過給機７のコンプレッサ８、インタークーラ９及びスロットルバルブ１０が設けられている。

また、エンジン２には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路１１が接続されている。排気通路１１には、上流側から下流側に向けてターボ過給機７のタービン１２、ＮＳＲ触媒１３及びＤＰＮＲ触媒１４が設けられている。ＤＰＮＲ触媒１４は、排気ガス中に含まれるＰＭ（煤等の粒子状物質）及びＮＯｘ（窒素酸化物）等をＮＳＲ触媒１３と共に浄化する触媒である。タービン１２とＮＳＲ触媒１３との間には、還元剤としての燃料を排気通路１１内に添加する燃料添加弁１５が配設されている。

また、エンジンシステム１は、燃焼後の排気ガスの一部を排気再循環（ＥＧＲ）ガスとして燃焼室内に還流するためのＥＧＲ通路１６と、吸気通路１１から吸気通路５へのＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブ１７とを備えている。

さらに、エンジンシステム１は、各インジェクタ４及び燃料添加弁１５に燃料を供給する燃料供給ユニット１８を備えている。燃料供給ユニット１８は、各インジェクタ４と接続されたコモンレール１９と、コモンレール１９及び燃料添加弁１５に燃料を送り出すサプライポンプ２０と、燃料を貯留する燃料タンク２１と、燃料タンク２１とサプライポンプ２０との間に設けられ、燃料内に混入している不純物を除去する燃料フィルタ２２とを有している。

サプライポンプ２０とコモンレール１９とは配管２３を介して接続され、コモンレール１９と燃料添加弁１５とは配管２４を介して接続され、燃料添加弁１５と燃料タンク２１とは配管２５を介して接続されている。

サプライポンプ２０は、燃料タンク２１から燃料を吸い上げて、その燃料をコモンレール１９に圧送する。このとき、サプライポンプ２０は、燃料を昇圧してコモンレール１９に圧送する。従って、コモンレール１９は、燃料を高圧状態で貯留することとなる。コモンレール１９において余った燃料は、配管２４，２５を介して燃料タンク２１に戻る。つまり、燃料タンク２１に戻る燃料の一部が燃料添加弁１５に供給されることとなる。

また、エンジンシステム１は、コモンレール１９の圧力（コモンレール圧）を検出する圧力センサ２６と、ＤＰＮＲ触媒１４の温度（触媒温度）を検出する温度センサ２７と、コントローラ２８と、表示部２９とを備えている。

コントローラ２８は、サプライポンプ２０を制御するポンプ制御部３０と、燃料供給ユニット１８の異常を検出する異常検出部３１とを有している。表示部２９は、異常検出部３１による燃料供給ユニット１８の異常検出結果を表示する。

ポンプ制御部３０は、圧力センサ２６により検出されたコモンレール圧が燃料噴射圧となるようにサプライポンプ２０の圧送電流値を設定し、その圧送電流値に応じてサプライポンプ２０を制御する。燃料噴射圧は、インジェクタ４から燃料を噴射する時の圧力である。圧送電流値は、サプライポンプ２０を開弁して燃料を圧送するための電流値である。

異常検出部３１は、温度センサ２７により検出された触媒温度とポンプ制御部３０により設定されたサプライポンプ２０の圧送電流値とに基づいて、燃料フィルタ２２の詰まり（目詰まり）を含む燃料供給ユニット１８の異常を検出する。

温度センサ２７及びコントローラ２８は、本実施形態の異常検出装置３２を構成するものである。

ここで、異常検出部３１において燃料フィルタ２２の詰まりを検出する考え方について説明する。上述したように、サプライポンプ２０により燃料がコモンレール１９に圧送される。そして、コモンレール１９から燃料タンク２１に戻る燃料の一部が燃料添加弁１５に供給される。このため、燃料フィルタ２２の詰まりが発生すると、図２に示すように、まず燃料添加弁１５の燃料供給率（太線Ｐ参照）が減少し始め、燃料フィルタ２２の詰まり割合の増加に伴い、燃料添加弁１５の燃料供給率が０となる。その後も燃料フィルタ２２の詰まりが進行すると、コモンレール１９の燃料供給率（細線Ｑ参照）が減少し始めることとなる。燃料添加弁１５の燃料供給率が減少すると、図３に示すように、燃料フィルタ２２の詰まりが発生した時の触媒温度（太線Ｐ参照）が、燃料フィルタ２２の詰まりが発生していない正常時の触媒温度（細線Ｑ参照）よりも低くなる。

また、燃料フィルタ２２の詰まりが発生すると、燃料タンク２１からサプライポンプ２０へのスムーズな燃料の吸い上げが阻害されるため、サプライポンプ２０からコモンレール１９に燃料が供給されにくくなり、これに伴って燃料添加弁１５に燃料が供給されにくくなる。従って、コモンレール圧が低下するため、コモンレール圧を燃料噴射圧まで昇圧させるには、サプライポンプ２０の圧送電流値を増やす必要がある。

従って、サプライポンプ２０の圧送電流値が必要以上に高くなると共に、触媒温度が燃料フィルタ２２の正常時における触媒目標温度（図３の温度ｔ_０）まで上昇しないような状態では、燃料添加弁１５への燃料供給量が減少することから、燃料フィルタ２２が詰まっていると断定することができる。

図４は、異常検出部３１により燃料供給ユニット１８の異常を検出する処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理手順は、上記の燃料フィルタ２２の詰まりを検出する考え方に基づいたものである。

同図において、まず燃料添加弁１５が断線していないかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。燃料添加弁１５が断線していないかどうかは、例えば燃料添加弁１５に断線検査信号を送出したときに、燃料添加弁１５から検査正常信号が返ってくるかどうかによって判断することができる。具体的には、燃料添加弁１５から検査正常信号が返ってくるときは、燃料添加弁１５が断線しておらず、燃料添加弁１５から検査正常信号が返ってこないときは、燃料添加弁１５が断線していると判定することができる。燃料添加弁１５が断線していると判断されたときは、燃料添加弁１５自体が異常（開閉不能）であると判定し、その判定結果を表示部２９に送出する（手順Ｓ１０２）。

燃料添加弁１５が断線していないと判断されたときは、ポンプ制御部３０により設定されたサプライポンプ２０の圧送電流値が所定電流値以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。ここで、サプライポンプ２０の圧送電流値が所定電流値以下である場合は、コモンレール圧が燃料噴射圧に達しているということであり、サプライポンプ２０の圧送電流値が所定電流値よりも高い場合は、コモンレール圧が燃料噴射圧に達していないということである。

サプライポンプ２０の圧送電流値が所定電流値以下であると判断されたときは、温度センサ２７により検出された触媒温度が所定温度に達しているかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。ここで、所定温度は、例えば燃料フィルタ２２の正常時における触媒目標温度（図３の温度ｔ_０）である。触媒温度が所定温度に達していると判断されたときは、燃料フィルタ２２が正常であると判定し、その判定結果を表示部２９に送出する（手順Ｓ１０５）。

触媒温度が所定温度に達していないと判断されたときは、燃料添加弁１５の噴孔異常、具体的には燃料添加弁１５の噴孔が詰まっていると判定し、その判定結果を表示部２９に送出する（手順Ｓ１０６）。

手順Ｓ１０３でサプライポンプ２０の圧送電流値が所定電流値よりも高いと判断されたときは、触媒温度が上記所定温度に達しているかどうかを判断する（手順Ｓ１０７）。触媒温度が所定温度に達していると判断されたときは、サプライポンプ２０自体の異常、具体的にはサプライポンプ２０の摺動不良であると判定し、その判定結果を表示部２９に送出する（手順Ｓ１０８）。触媒温度が所定温度に達していないと判断されたときは、燃料フィルタ２２が詰まっていると判定し、その判定結果を表示部２９に送出する（手順Ｓ１０９）。

以上において、温度センサ２７は、エンジン２の排気系に設けられた触媒１４の温度を検出する温度検出手段を構成する。コントローラ２８の異常検出部３１は、コモンレール１９の圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値であるかどうかを判断する第１判断手段と、温度検出手段により検出された触媒１４の温度が所定温度に達していないかどうかを判断する第２判断手段と、第１判断手段によりコモンレール１９の圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値であると判断されると共に、第２判断手段により触媒の温度が所定温度に達していないと判断されたときに、燃料フィルタが詰まっていると判定する燃料フィルタ異常判定手段と、第１判断手段によりコモンレール１９の圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値であると判断されると共に、第２判断手段により触媒１４の温度が所定温度に達していると判断されたときに、サプライポンプ２０が異常であると判定するサプライポンプ異常判定手段とを構成する。このとき、図４に示す手順Ｓ１０３が第１判断手段として機能し、同手順Ｓ１０７が第２判断手段として機能し、同手順Ｓ１０９が燃料フィルタ異常判定手段として機能し、同手順Ｓ１０８がサプライポンプ異常判定手段として機能する。

以上のように本実施形態にあっては、サプライポンプ２０の圧送電流値が所定電流値よりも高いと判断されると共に、触媒温度が所定温度に達していないと判断されたときは、燃料フィルタ２２が詰まっていると判定するようにしたので、燃料フィルタ２２とサプライポンプ２０との間に圧力センサを追加して設けなくても、燃料フィルタ２２の詰まりが発生しているかどうかを正確に検出することができる。

また、サプライポンプ２０の圧送電流値が所定電流値以下であると判断されると共に、触媒温度が所定温度に達していないと判断されたときは、燃料添加弁１５の噴孔異常であると判定し、サプライポンプ２０の圧送電流値が所定電流値よりも高いと判断されると共に、触媒温度が所定温度に達していると判断されたときは、サプライポンプ２０自体の異常であると判定する。このように燃料フィルタ２２の詰まりを含む燃料供給ユニット１８の異常を、特に新たな部品を追加すること無く、高精度に検出することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、コントローラ２８のポンプ制御部３０により設定されたサプライポンプ２０の圧送電流値が所定電流値以下であるかどうかを判断するようにしたが、特にその手段には限られず、例えばサプライポンプ２０の電流値を計測する電流センサを設け、その電流センサの計測値が所定電流値以下であるかどうかを判断しても良い。

また、上記実施形態では、サプライポンプ２０の圧送電流値が所定電流値よりも高いかどうかを判断することで、コモンレール圧が燃料噴射圧よりも低いかどうかを判断するようにしたが、特にその手段には限られず、圧力センサ２６によりコモンレール圧が燃料噴射圧よりも低いかどうかを直接検出しても良い。

２…エンジン、４…インジェクタ、１１…排気通路（排気系）、１４…ＤＰＮＲ触媒、１５…燃料添加弁、１８…燃料供給ユニット、１９…コモンレール、２０…サプライポンプ、２１…燃料タンク、２２…燃料フィルタ、２７…温度センサ（温度検出手段）、２８…コントローラ、３１…異常検出部（第１判断手段、第２判断手段、燃料フィルタ異常判定手段、サプライポンプ異常判定手段）、３２…異常検出装置。

Claims (3)

1. エンジンに設けられた複数のインジェクタと接続されたコモンレールと前記エンジンの排気系に設けられた燃料添加弁とに燃料を供給するサプライポンプと、前記燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料タンクと前記サプライポンプとの間に設けられた燃料フィルタとを有する燃料供給ユニットの異常検出装置において、
   前記エンジンの排気系に設けられた触媒の温度を検出する温度検出手段と、
   前記コモンレールの圧力に相当する値が所定圧よりも低い圧力に相当する値であるかどうかを判断する第１判断手段と、
   前記温度検出手段により検出された前記触媒の温度が所定温度に達していないかどうかを判断する第２判断手段と、
   前記第１判断手段により前記コモンレールの圧力に相当する値が前記所定圧よりも低い圧力に相当する値であると判断されると共に、前記第２判断手段により前記触媒の温度が前記所定温度に達していないと判断されたときに、前記燃料フィルタが詰まっていると判定する燃料フィルタ異常判定手段とを備えることを特徴とする燃料供給ユニットの異常検出装置。
2. 前記コモンレールの圧力に相当する値は、前記コモンレールの圧力が前記所定圧になるように前記燃料を前記コモンレールに圧送するための前記サプライポンプの圧送電流値であり、
   前記第１判断手段は、前記サプライポンプの圧送電流値が所定値を超えたかどうかを判断する手段であり、
   前記燃料フィルタ異常判定手段は、前記第１判断手段により前記サプライポンプの圧送電流値が前記所定値を超えたと判断されると共に、前記第２判断手段により前記触媒の温度が前記所定温度に達していないと判断されたときに、前記燃料フィルタが詰まっていると判定することを特徴とする請求項１記載の燃料供給ユニットの異常検出装置。
3. 前記第１判断手段により前記コモンレールの圧力に相当する値が前記所定圧よりも低い圧力に相当する値であると判断されると共に、前記第２判断手段により前記触媒の温度が前記所定温度に達していると判断されたときに、前記サプライポンプが異常であると判定するサプライポンプ異常判定手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の燃料供給ユニットの異常検出装置。

Images