JP2017505400A - ヂーゼルエンジンの噴射制御装置及び噴射装置の故障を検知する方法 - Google Patents

Abstract

１シリンダー当たり２〜ｎ個の燃料噴射装置を持つヂーゼルエンジンの噴射装置の故障を検知する方法及び前記方法を適用することが可能な噴射制御装置であり、エンジンの作動パラメータの異常時に、作動されたセットの観察された作動パラメータがその正常状態から明確に異なるとき、シリンダー内の噴射装置が、１〜（ｎ−１）の噴射装置の少なくとも２セットでシーケンス制御で作動させられ、比較し、その比較から故障を持つ噴射装置を特定し、それを表示する。

Description

本発明は、ヂーゼルエンジンの噴射制御装置及び噴射装置の故障を検知する方法に関する。

それぞれの独立請求項に記載された特徴の一部を持つヂーゼルエンジンにおける噴射制御装置及び噴射装置の故障を検知する方法は知られている。

本発明の課題は、ヂーゼルエンジンの燃料噴射装置の保守を改良することにある。

それぞれの独立請求項に記載された特徴を持つヂーゼルエンジンにおける噴射制御装置及びヂーゼルエンジンの噴射装置の故障を検知する方法が上記課題を達成する。

本発明は、特にヂーゼルエンジンの噴射装置の故障を検知する方法を提供するものであり、ヂーゼルエンジンは、１シリンダー当たり、２〜ｎ（ｎ＞２）個の燃料噴射装置を持ち、前記方法は、以下のステップを有する。

ヂーゼルエンジンの少なくとも１つの作動パラメータを監視し、１つの作動パラメータの異常性を認識し、前記作動パラメータが所定の範囲外にあるとき、シリンダー内の噴射装置を、シーケンス制御の下で、１〜（ｎ−１）個の噴射装置のうちの少なくとも２のセットのシーケンス制御が、他の少なくとも１つの噴射装置が停止している間に、シリンダー内への燃料の噴射を排他的に実行するようにして作動させ、作動している各噴射装置のセットのための作動パラメータを観察し、作動した噴射装置のセットの観察された作動パラメータが正常の状態から明確に異なるとき、作動した噴射装置の１つのセットが故障を持つ噴射装置を含むものと決定し、噴射装置のセットの観察された作動パラメータを比較することにより、故障を持つ噴射装置を特定し、その噴射装置が故障していることを指示する信号を出力する。

上記の方法は、より短時間で目的とする修復が実行されるように、故障の原因を自動的に決定し、それを作業員に示すことが可能となる。
したがって、ヂーゼルエンジンは極めて短時間においてのみ作動不能の状態となるだけである。噴射装置の複数のセットの観察された作動パラメータの比較は、噴射装置の１つのセットの比較が、同数の同じ配置の噴射装置を持つ噴射装置の同じセットの正常状態について予めセットされた目標とする作動パラメータ或いは作動パラメータ範囲に基づき実行されることを意味するものであることは、 もちろん理解されるべきである。
また、噴射装置の１つのセットの観察された作動パラメータの比較は、そのような噴射装置のセットの正常な状態に対する予め記録された目標作動パラメータ或いは目標作動パラメータ範囲に基づくものとすることができる。その他の理論的可能性は、噴射装置の１セットの観察された作動パラメータの比較が、異常な作動パラメータを持たない同じエンジンの同じシリンダー或いは他のシリンダーのいずれかの噴射装置の他のセットの観察された他の作動パラメータとの比較によるものである。
前記の他の観察される作動パラメータは、それが、もし１つの観察された作動パラメータと明確に差異があり、観察された作動パラメータが、正常に作動する噴射装置と期待される方向において異なるときは、正常な状態のものとして解釈される。各噴射装置のセットに対する作動パラメータの正常な状態は、予め設定されることが有利である。

実際の作動パラメータは前記パラメータの既にプログラムされた値と迅速に比較でき、故障を持つ噴射装置が、噴射装置の最後のセットが作動している以前においても認定できるため、上記手段は、故障の原因を決定する速度を上げることができる。
正常な状態が、各噴射装置のセットについて作動パラメータを記録することにより設定されることは、更に有利である。

ヂーゼルエンジンの寿命に亘って監視される作動パラメータの僅かな変化は正常なものであり、このことは、その変化を監視し、記録することが有利である理由となる。

噴射装置の各セットの作動パラメータを演算することは正常な状態を有利に設定する。それにより、全ての作動パラメータを監視するのに必要な処理能力を減らすことができる。

更なる有利な実施例においては、正常な状態は、同じエンジンの異なるシリンダーの同じ噴射装置のセットの作動パラメータに対応させて設定される。
これは、同時に直接に比較できるため、異常を認識する方法として非常に信頼できるものである。
噴射装置の各セットにおける噴射装置の数が１の場合は有利である。１時点における１つの明確な噴射装置に対する作動パラメータを観察することは、シリンダ内で故障を持つ噴射装置を決定するための信頼できる方法である。異常性の認識の正確な選択によっては、第１の噴射装置の観察された作動パラメータが正常な状態より明確に異なっている場合、噴射装置の故障の全体的な検出は、シリンダー内の第１の噴射装置、即ち、第１の噴射装置のセットの作動パラメータを観察するのみで、すでに成功したものとなるであろう。したがって、このシナリオでは、請求項に記載された方法は、３個の噴射装置を持つシリンダー内の故障を持つ噴射装置を指示する時間を、２個の噴射装置のセットにおける噴射装置の作動に比較して、３３．３％減らすことができる。

１つのシリンダーのいくつかの噴射装置のセットがそのセットの作動パラメータの正常な状態に達していない場合、噴射装置の共通のフローヒューズが故障していることを示す信号が出力されるようにすると、更に有利なものとなる。

上記の手段は、シーケンス制御されるシリンダー内の噴射装置の全てを作動させた後、あまりあり得ないことではあるが、全ての単一の噴射装置が故障していることが決定されず、シリンダー内の全ての噴射装置のための共通のフローヒューズが作動パラメータの異常の原因であると結論付けた場合には、噴射装置の保守を更に改良することとなる。

作動パラメータの異常が検出されたとき、光学的、音響的及び/又は触覚警報信号が出力されるようにすると、有利である。このことは、運転者が緊急事態を認識し、必要な措置を時間内に講ずることを確実にする。

作動パラメータの異常が認識されたとき、エンジン負荷が減少されることは特に有利である。上記の方法において、中間のステップとして、エンジン負荷は、エンジンの他の構成要素への更なる損傷を避けるために、自動的に減少させることができる。請求項に記載される方法において、エンジン負荷を減少させることを含ませることにより、運転者のマニュアルによるエンジン負荷の減少に比較して、より迅速なエンジン負荷の減少を達成することができる。

ヂーゼルエンジンは２ストロークヂーゼルエンジンが有利である。２ストロークヂーゼルエンジンは典型的には、しばしば船舶に使用される、長期に亘り停止の状態とするこができない高出力エンジンであり、エンジンの保守に要する時間を短縮するための上記方法は大きき利点をもたらす。更に、このような大きな２ストロークエンジンは、シリンダー内で点火に先立ち燃料の分散を改善するために、シリンダー毎に多数の噴射装置を組み込むことを可能にする。したがって、シリンダー毎の噴射装置の数を多くすることにより、噴射装置の故障の検出はより有用性が増す。
作動パラメータがシリンダー圧力及び/又は排ガス温度及び/又はエンジン速度及び/又は噴射速度とすることが更に有利である。

それぞれに対応するセンサーが、すでにそれらの値のいくつかを監視している。したがって、上記方法を組み入れることは、構成要素の追加を必要とすることなく、ソフトウエアによってのみ実現できる。
更に、本発明は、特に、１シリンダー当たり、２からｎ（ｎ＞２）の噴射装置を持つヂーゼルエンジンのための噴射制御装置を提供するものであり、
前記噴射制御装置は、ヂーゼルエンジンの少なくとも１つの作動パラメータを受け取るように構成された受信セクションと、前記作動パラメータが所定の範囲を超えているとき、作動パラメータの異常を認識するように構成された監視セクションと、個々に且つ独立して前記噴射装置を制御するように構成された制御セクションと、診断セクションであって、観察セクションが１つの作動パラメータの異常を認識したとき、作動可能となる診断セクションを有し、前記診断セクションは、前記観察セクションが１の作動パラメータの異常を認識した後、１個から（１−ｎ）個の噴射装置の少なくとも２つのセットを、それぞれ、少なくとも１のピストンストロークに対して、シーケンス作動させるように構成され、且つ、前記１個から(ｎ−１)個の噴射装置の少なくとも２セットによる噴射に応答する対応する作動パラメータを記録するように構成され、
前記診断セクションは、故障を持つ噴射装置は、故障を持つ噴射装置を含む作動された噴射装置のセットであって、作動された噴射装置のセットについての作動パラメータがその正常状態より明確に異なると観察されたセットの観察された作動パラメータを、他の噴射装置のセットの観察された作動パラメータと比較することによって特定された噴射装置である、ことを示す信号を出力するように構成されている。

上記の噴射制御装置は、故障の原因を自動的に決定し、運転者に示す手段及び/又はセクションを持ち、それにより、目標に向けた修理が短時間の内に実行されることを可能とする。したがって、ヂーゼルエンジンは、極めて短時間でのみ停止の状態としてとどまるのみである。

上述の噴射制御装置においては、監視セクションはエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に或いはその一部に接続することが有利である。これにより、多くの必要となる構成要素を減らすことが可能となる。

更なる有利な点として、エンジンのエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）の１セクションとなる噴射制御装置にある。このことは、更に必要な構成要素を減らすことを可能にする。

特に有利な点は、上述のように噴射装置の故障を検知する方法を実行することのできる噴射制御装置にある。

シリンダー当たり２つの噴射装置を持つ本発明によるヂーゼルエンジンにおける噴射装置の故障を検知する方法のフローチャートを示す。 シリンダー当たり３つの噴射装置を持つ本発明によるヂーゼルエンジンにおける噴射装置の故障を検知する方法のフローチャートを示す。

第１実施例
図１に示される第１実施例は、１シリンダー当たり２つの燃料噴射装置を持つ２−ストロークヂーゼルエンジンにおける噴射装置の故障を検知する方法を示している。以下は、１つの異常な作動パラメータの場合、シリンダー内の１つのみの噴射装置が、ある１時点において１つの故障を持つという前提にも基づくものである。シリンダー内の２つの噴射装置、或いは１つの噴射装置と噴射装置の間の共通のフローヒューズが同時に故障となることは統計的にきわめてあり得ないことである。

したがって、本方法は以下の連続するステップで実行される。

各シリンダーの排ガス温度Ｔを監視するステップＳ１、排ガス温度が所定の範囲を超えているとき、異常を認識するステップＳ２，
噴射装置の各セットにおける噴射装置の数が１である、１噴射装置毎の２セットのシーケンス制御が、他の噴射総装置が停止している間に噴射装置に燃料をシリンダー内に単独で噴射させるようにして、シリンダー内の複数の噴射装置をシーケンス制御の下で作動させるステップＳ３、
各作動において排ガス温度を観察するステップＳ４，
作動された噴射装置のセットについて観察された排ガス温度Ｔが正常状態のものと明確に差異があり、且つ、２つのセットの観察された排ガス温度Ｔを比較により、前記の比較から噴射装置が故障していることを決定することによる、 作動された２つの噴射装置のうちの１の噴射装置が故障していると決定するステップＳ５，であって、
該ステップにおいて、作動パラメータが排ガス温度である場合、図１に示すように、排ガス温度がＴより高い結果を示す噴射装置のセットは正常状態にある噴射装置であり、より低い温度Ｔの結果を示す作動された噴射装置のセットは故障している噴射装置であるとなるように、各噴射装置のセットについて排ガス温度Ｔを記録することにより正常状態が設定されるステップ５、及び
噴射装置が故障していることを作業員に示すステップＳ６。

全ての噴射装置のセットが噴射装置のセットの排ガス温度Ｔの正常状態に達しない場合、即ち、それらの温度Ｔがほぼ同じの場合、噴射装置の共通のフローヒューズに故障があることを示す信号を出力する。この場合の信号は、プリントアウト形式で光学的信号である。

第２実施例
図２に示される実施例は、第１実施例と比較して、２−ストロークエンジンがシリンダー当たり、２つの替わりに３つ燃料噴射装置を持つ点において異なる。
更に、ステップＳ３におけるシーケンス制御が、各セットにおいて２つの噴射装置を同時に作動させることにより３セットで実施される。

更に、排ガスパラメータが排ガス温度Ｔである場合については、正常状態が、より高い排ガス温度Ｔとなるセットはその正常状態を示すものであり、より低い排ガス温度Ｔを示す２つのセットは故障している、となるように、各セットについて排ガス温度Ｔを記録することにより設定され、もし、作動されたセットの観察された排ガス温度Ｔがその正常な状態から明確に異なっているとき、且つ、図２に示すように、３つのセットについて観察された排ガス温度Ｔを比較することにより、その比較から噴射装置が故障していると結論付けることにより、３つの作動されたセットの１が故障を持つことが決定されるＳ５。
したがって、低い温度Ｔを示す両方のセットにおいては、噴射装置が故障していると結論付けられる。第１実施例のように、全てのセットがそのセットの排ガス温度Ｔの正常状態に達しない場合、即ち、それらの温度が略同じの場合は、光学的信号は。噴射装置の共通のフローヒューズが故障していることを示すこととなる。

この実施例においては、作動された各セットは、排ガス温度Ｔは、個別に ３つの噴射装置のそれぞれとの間で比較できるように、１つのみの噴射装置を含むことができる。３つの噴射装置のセットの２つが、噴射装置の第３のセットの単一の作動により生じる排ガス温度から明確に異なる同様な排ガス温度Ｔを示す場合、その第３の噴射装置のセットは故障していると結論付けられる。
全ての噴射装置のセットが同じ排ガス温度Ｔを生じた場合、共通のフローヒューズが故障していると結論付けられる。

図に示されていない好ましい実施例において、噴射装置の各セットの作動パラメータの正常状態は、比較のための基準となるように予め設定される。このようにすれば、最終のセットが作動される前でも、故障している噴射装置を検出することができる。例えば、上記の両方の実施例において、１つの噴射装置のセットを作動させ、得られる１つのセットの作動パラメータを予め比較することは、Ｎｏ．１の噴射装置のセットが故障しているという結論を導くことができ、他の噴射装置のセットを作動させる必要をなくすことができる。
このことは、第１実施例については、５０％の時間の節約をもたらし、第２実施例では、６６．６％の時間の節約をもたらす。

上述の方法は、従属請求項及び/又は本発明の概要に記載された更なる実施例に適用することができる。また、上記方法のうちの１つを実行するための必要なセクションを持つ噴射制御装置（図示せず）は、基本的には、ソフトウエアの適用の問題である。

Claims (15)

1. １シリンダー当たり２〜ｎ（ｎ＞２）個の燃料噴射装置を持つヂーゼルエンジンの噴射装置の故障を検知する方法であって、
   −ヂーゼルエンジンの少なくとも１つの作動パラメータを監視するステップ（Ｓ１）、
   −前記作動パラメータが所定の範囲を外れているとき、作動パラメータの異常を認識するステップ（Ｓ２）、
   −少なくとも１の残りの噴射装置を停止状態として、シリンダー内への燃料噴射を排他的に行うために、１〜（ｎ−１）の噴射装置の少なくとも２セットのシーケンス制御が実行されるようにして、シリンダー内の噴射装置をシーケンス制御で作動させるステップ（Ｓ３）、
   −噴射装置の各セットの作動パラメータを観察するすステップ（Ｓ４）、
   −作動された噴射装置のセットについて観察された作動パラメータがその正常な状態から明確に異なるとき、作動された噴射装置のセットは故障の噴射装置を含むものと決定し、噴射装置のセットの観察パラメータを比較することにより、その比較から故障している噴射装置を特定するステップ（Ｓ５），
   −噴射装置が故障していることを示す信号を出力するステップ（Ｓ６）
   を有する方法。
2. 噴射装置の各セットについての前記作動パラメータの正常状態は、予め設定されている、請求項１に記載の方法。
3. 前記正常状態は、噴射装置の各セットについて、作動パラメータを記録することにより設定される、請求項２に記載の方法。
4. 前記正常状態は、噴射装置の各セットについて、作動パラメータを演算することにより設定される、請求項２に記載の方法。
5. 前記正常状態は、同じエンジンの異なるシリンダーの噴射装置の同じセットの作動パラメータに対応させて設定される、請求項２乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 噴射装置の各セットにおける噴射装置お数は１である、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. １シリンダー内の噴射装置のセットのいずれもそのセットの正常状態に到達しないとき、噴射装置の共通のフローヒューズが故障していることを示す信号が出力される、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. 作動パラメータの異常が検出されたとき、光学的、音響的及び/又は触覚的信号が出力される、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 作動パラメータが認識されたとき（Ｓ５）、エンジン負荷が減少される、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
10. 前記ヂーゼルエンジンは、２−ストロークヂーゼルエンジンである、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
11. 前記作動パラメータは、シリンダー圧力、及び/又は排ガス温度及び/又はエンジン速度及び/又は燃料噴射流速度である、請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
12. １シリンダー当たり２〜ｎ（ｎ＞２）の燃料噴射装置を持つヂーゼルエンジンに使用する噴射制御装置であって、
    
    −前記ヂーゼルエンジンの少なくとも１つの作動パラメータを受信するように構成された受信セクションと、
    −前記作動パラメータが所定の範囲を超えたとき、作動パラメータの異常を認識するように構成された監視セクションと、
    −噴射装置を個別的に且つ独立して制御するように構成された制御セクションと、
    −監視セクションが作動パラメータの異常を認識したとき、作動可能とされる診断セクションであって、
    観察セクションが作動パラメータの異常を認識した後、前記診断セクションは、少なくとも１のピストンストロークに対して、１〜（ｎ−１）の噴射装置の少なくとも２セットを、それぞれ、順次に作動させ、１〜（ｎ−１）の噴射装置の少なくとも２セットの噴射に対応させて対応する作動パラメータを記録する、診断セクションを、有し、
    −前記診断セクションは、故障を持つ噴射装置は、故障を持つ噴射装置を含む作動された噴射装置のセットであって、作動された噴射装置のセットについての作動パラメータがその正常状態より明確に異なると観察されたセットの観察された作動パラメータを他の噴射装置のセットの観察された作動パラメータと比較することによって特定された噴射装置であることを示す信号を出力するように構成される、
    噴射制御装置。
13. 前記監視セクションは、エンジン制御ユニット（ECU）に又はエンジン制御ユニット（ECU）の一部に接続されている、請求項１２に記載の噴射制御装置。
14. 前記噴射制御装置は、エンジンのエンジン制御ユニットのセクションである、請求項１３に記載の噴射制御装置。
15. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の噴射装置の故障を検知する方法を実行することが可能な請求項１２乃至１４のいずれかに記載の噴射制御装置。
    

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