JP2015017523A - 燃料添加弁の故障検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料添加弁の作動不良を検出することができ、パティキュレートフィルタ再生のための燃料添加を確実に行い得る燃料添加弁の故障検出装置を提供する。【解決手段】圧力センサで検出された燃料の圧力変動の振幅が圧力閾値α以上であるときに、実際に燃料が噴射されたと認識し、圧力センサで検出された燃料の圧力変動の振幅が圧力閾値α未満であるときに、実際に燃料が噴射されなかったと認識して、実際燃料噴射回数Ｎを求め、該実際燃料噴射回数Ｎの燃料噴射指示回数Ｓに対する比（Ｎ／Ｓ）が回数比閾値β以上であるときに、燃料添加弁が正常に作動していると判定し、実際燃料噴射回数Ｎの燃料噴射指示回数Ｓに対する比（Ｎ／Ｓ）が回数比閾値β未満であるときに、燃料添加弁に作動不良が生じていると判定する制御装置を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料添加弁の故障検出装置に関するものである。
一般に、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質からなる煤分と、高沸点炭化水素成分からなるＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、該パティキュレートは、排ガスが流通する排気管の途中に装備されたパティキュレートフィルタで捕集されるようになっている。
前記パティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックスからなる多孔質のハニカム構造を有し、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排ガスのみが下流側へ排出されるようになっている。
そして、排ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない。
このため、例えば、アルミナに白金を担持させたものにセリウム等の希土類元素を添加してなる酸化触媒を一体的にパティキュレートフィルタに担持させ、該パティキュレートフィルタ内に捕集されたパティキュレートの酸化反応を前記酸化触媒により促進して着火温度を低下せしめ、従来のものより低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去できるようにしている。
但し、このようにした場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上回ってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞があり、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階でパティキュレートフィルタを強制的に加熱して捕集済みパティキュレートを焼却する必要がある。
より具体的には、パティキュレートフィルタの前段にフロースルー型の酸化触媒を備えると共に、該酸化触媒より上流側の排気管に燃料添加弁を設置し、該燃料添加弁により添加した燃料を前記酸化触媒で酸化反応させ、その反応熱により昇温した排ガスをパティキュレートフィルタへ導入して触媒床温度を上げ、これによりパティキュレートを燃やし尽くしてパティキュレートフィルタの再生化を図るようにしている。
尚、この種のパティキュレートフィルタの強制再生と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
特開２００３−１９３８２４号公報
ところで、近年においては、車両の排ガス対策システムにおける故障発生の有無を監視し、故障発生時には警告灯を点灯させたり、或いはブザー音を鳴らしたりすることにより、運転者に故障の発生箇所や内容を報知すると共に、故障内容に応じたコードを記録しておく、いわゆる車載式故障診断装置（ＯＢＤ：On-Board Diagnosis）を装備することが各国で義務付けられている。
しかしながら、現状の車載式故障診断装置では、万一、前記燃料添加弁の作動部に異物が噛み込む等して閉じたまま固着し、パティキュレートフィルタの再生を図るための燃料添加が行えなくなってしまったような場合、それを検知することは困難となっているため、該燃料添加弁の作動不良の診断を実施できるようにすることが求められている。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、燃料添加弁の作動不良を検出することができ、パティキュレートフィルタ再生のための燃料添加を確実に行い得る燃料添加弁の故障検出装置を提供しようとするものである。
本発明は、燃料ポンプから燃料添加管を介して供給される燃料を、排気管を流れる排ガスに噴射する燃料添加弁の故障検出装置であって、
前記燃料添加管途中に設けられ且つ前記燃料添加弁による燃料噴射時の燃料の圧力変動を検出する圧力センサと、
該圧力センサで検出された燃料の圧力変動の振幅が圧力閾値以上であるときに、実際に燃料が噴射されたと認識し、該圧力センサで検出された燃料の圧力変動の振幅が圧力閾値未満であるときに、実際に燃料が噴射されなかったと認識して、実際燃料噴射回数を求め、該実際燃料噴射回数の燃料噴射指示回数に対する比が回数比閾値以上であるときに、前記燃料添加弁が正常に作動していると判定し、前記実際燃料噴射回数の燃料噴射指示回数に対する比が回数比閾値未満であるときに、前記燃料添加弁に作動不良が生じていると判定する制御装置と
を備えたことを特徴とする燃料添加弁の故障検出装置にかかるものである。
前記燃料添加弁の故障検出装置においては、前記回数比閾値をβとし、
０＜β＜１
と設定することが、誤検出を避ける上で有効となる。
本発明の燃料添加弁の故障検出装置によれば、燃料添加弁の作動不良を検出することができ、パティキュレートフィルタ再生のための燃料添加を確実に行い得るという優れた効果を奏し得る。
本発明の燃料添加弁の故障検出装置の実施例を示す全体概要構成図である。 本発明の燃料添加弁の故障検出装置の実施例において、燃料噴射指示に対し燃料添加弁が正常に作動している状態での燃料の圧力変動の振幅を示す線図である。 本発明の燃料添加弁の故障検出装置の実施例において、燃料噴射指示に対し燃料添加弁が作動不良を起こしている状態での燃料の圧力変動の振幅を示す線図である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図３は本発明の燃料添加弁の故障検出装置の実施例であって、エンジン１から排出される排ガス２が排気管３を通して車外へ排出されるようになっており、該排気管３の途中には、前段に酸化触媒４を備えたパティキュレートフィルタ５がフィルタケース６により抱持されて介装されている。
前記エンジン１に設けられた燃料ポンプ７には燃料添加管８を介して燃料添加弁９が接続され、該燃料添加弁９は、前記フィルタケース６より上流側の排気管３にその内部へ燃料を噴射するように取り付けられており、前記パティキュレートフィルタ５内に堆積するパティキュレートの量が増加してきた段階で前記フィルタケース６より上流側の排気管３内部へ燃料を噴射することにより、前記パティキュレートフィルタ５の再生が行われるようになっている。
本実施例の場合、前記燃料添加管８の途中に、前記燃料添加弁９による燃料噴射時の燃料の圧力変動を検出する圧力センサ１０を設け、該圧力センサ１０の検出信号１０ａを制御装置（ＥＣＵ）１１に入力するようにしてある。
そして、前記制御装置１１は、図２に示す如く、前記圧力センサ１０で検出された燃料の圧力変動の振幅が圧力閾値α以上であるときに、実際に燃料が噴射されたと認識して実際燃料噴射回数Ｎを求め、該実際燃料噴射回数Ｎの燃料噴射指示回数Ｓに対する比（Ｎ／Ｓ）が回数比閾値β以上であるときに、前記燃料添加弁９が正常に作動していると判定するよう構成してある。尚、前記圧力閾値αは、エンジン１の機種毎に行われる試験に基づいて予め設定されるようになっている。
又、前記制御装置１１は、図３に示す如く、前記圧力センサ１０で検出された燃料の圧力変動の振幅が圧力閾値α未満であるときに、実際に燃料が噴射されなかったと認識して実際燃料噴射回数Ｎを求め、該実際燃料噴射回数Ｎの燃料噴射指示回数Ｓに対する比（Ｎ／Ｓ）が回数比閾値β未満であるときに、前記燃料添加弁９に固着等の作動不良が生じていると判定するよう構成してある。
尚、前記燃料添加弁９に対する燃料噴射指示は、前記制御装置１１から出力され、その回数をカウントすることにより、前記燃料噴射指示回数Ｓが求められるようになっている。
又、前記回数比閾値βは、１とすることが理想的ではあるが、誤検出を避けるために
０＜β＜１
と設定することが好ましく、例えば、０．３という値を設定することができる。
次に、上記実施例の作用を説明する。
エンジン１の運転時、パティキュレートフィルタ５内に堆積するパティキュレートの量が増加してきた段階で、燃料添加弁９に対する燃料噴射指示が制御装置１１から出力され、その回数がカウントされて燃料噴射指示回数Ｓが求められる。
前記燃料添加弁９による燃料噴射時の燃料の圧力変動は、燃料添加管８の途中に設けられた圧力センサ１０によって検出され、該圧力センサ１０の検出信号１０ａが制御装置１１に入力される。
前記制御装置１１において、前記圧力センサ１０で検出された燃料の圧力変動の振幅が圧力閾値α以上であるときには、実際に燃料が噴射されたと認識され、又、前記圧力センサ１０で検出された燃料の圧力変動の振幅が圧力閾値α未満であるときには、実際に燃料が噴射されなかったと認識され、これにより、実際燃料噴射回数Ｎが求められる。
ここで、例えば、図２に示す如く、６回の燃料噴射指示回数Ｓが出された場合に、前記圧力センサ１０で検出された燃料の圧力変動の振幅が全て圧力閾値α以上であるときには、前記実際燃料噴射回数Ｎが６回としてカウントされ、該実際燃料噴射回数Ｎの燃料噴射指示回数Ｓに対する比（Ｎ／Ｓ）が
Ｎ／Ｓ＝６回／６回
＝１．０≧回数比閾値β（例えば、０．３）
となるため、前記制御装置１１において前記燃料添加弁９が正常に作動していると判定される。
前記燃料添加弁９により添加された燃料は、図１に示す酸化触媒４で酸化反応し、その反応熱により昇温した排ガスがパティキュレートフィルタ５へ導入されて触媒床温度が上昇し、これによりパティキュレートが燃やし尽くされてパティキュレートフィルタ５の再生化が図られる。
一方、例えば、図３に示す如く、６回の燃料噴射指示回数Ｓが出された場合に、前記圧力センサ１０で検出された燃料の圧力変動の振幅が全て圧力閾値α未満であるときには、前記実際燃料噴射回数Ｎが０回としてカウントされ、該実際燃料噴射回数Ｎの燃料噴射指示回数Ｓに対する比（Ｎ／Ｓ）が
Ｎ／Ｓ＝０回／６回
＝０．０＜回数比閾値β（例えば、０．３）
となるため、前記制御装置１１において前記燃料添加弁９に作動不良が生じていると判定される。
因みに、６回の燃料噴射指示回数Ｓが出された場合に、前記実際燃料噴射回数Ｎが２回としてカウントされたときには、該実際燃料噴射回数Ｎの燃料噴射指示回数Ｓに対する比（Ｎ／Ｓ）が
Ｎ／Ｓ＝２回／６回
＝０．３３≧回数比閾値β（例えば、０．３）
となるため、前記制御装置１１において前記燃料添加弁９はとりあえず正常に作動していると判定されるが、前記実際燃料噴射回数Ｎが１回としてカウントされたときには、該実際燃料噴射回数Ｎの燃料噴射指示回数Ｓに対する比（Ｎ／Ｓ）が
Ｎ／Ｓ＝１回／６回
＝０．１７＜回数比閾値β（例えば、０．３）
となるため、前記制御装置１１において前記燃料添加弁９に作動不良が生じていると判定される。
又、前記回数比閾値βを仮に１に設定してしまうと、前記燃料噴射指示回数Ｓに対し実際燃料噴射回数Ｎがたった１回少なくなっただけでも前記燃料添加弁９に作動不良が生じていると判定され、誤検出が頻発する可能性が高まるが、本実施例の場合、前記回数比閾値βは、
０＜β＜１
と設定してあるため、誤検出を避ける上で有効となっている。
こうして、燃料添加弁９の作動不良を検出することができ、パティキュレートフィルタ５の再生のための燃料添加を確実に行い得る。
尚、本発明の燃料添加弁の故障検出装置は、上述の実施例即ち後処理装置がパティキュレートフィルタである場合にのみ限定されるものではなく、例えば、酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒や、排気空燃比がリーンの時に排ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス中の酸素濃度が低下した時に未燃ＨＣやＣＯ等の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化する性質を備えたＮＯx吸蔵還元触媒等を後処理装置とした場合に用いる燃料添加弁に対しても同様に適用できること等、その他、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 エンジン
２ 排ガス
３ 排気管
７ 燃料ポンプ
８ 燃料添加管
９ 燃料添加弁
１０ 圧力センサ
１１ 制御装置
Ｎ 実際燃料噴射回数
Ｓ 燃料噴射指示回数
α 圧力閾値
β 回数比閾値

Claims (2)

  1. 燃料ポンプから燃料添加管を介して供給される燃料を、排気管を流れる排ガスに噴射する燃料添加弁の故障検出装置であって、
    前記燃料添加管途中に設けられ且つ前記燃料添加弁による燃料噴射時の燃料の圧力変動を検出する圧力センサと、
    該圧力センサで検出された燃料の圧力変動の振幅が圧力閾値以上であるときに、実際に燃料が噴射されたと認識し、該圧力センサで検出された燃料の圧力変動の振幅が圧力閾値未満であるときに、実際に燃料が噴射されなかったと認識して、実際燃料噴射回数を求め、該実際燃料噴射回数の燃料噴射指示回数に対する比が回数比閾値以上であるときに、前記燃料添加弁が正常に作動していると判定し、前記実際燃料噴射回数の燃料噴射指示回数に対する比が回数比閾値未満であるときに、前記燃料添加弁に作動不良が生じていると判定する制御装置と
    を備えたことを特徴とする燃料添加弁の故障検出装置。
  2. 前記回数比閾値をβとし、
    ０＜β＜１
    と設定した請求項１記載の燃料添加弁の故障検出装置。
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