JP2021042680A - 異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィードポンプの異常を早期に検出する。【解決手段】燃料タンク２と、燃料タンク２に連通されて燃料タンク２から燃料を吸い上げるフィードポンプ３と、フィードポンプ３に連通されてフィードポンプ３で吸い上げた燃料を濾過する燃料フィルタ５と、燃料タンク２からフィードポンプ３に供給される燃料の温度を検出する第一温度センサ８と、フィードポンプ３から燃料フィルタ５に供給される燃料の温度を検出する第二温度センサ９と、第一温度センサ８で検出した燃料の温度Ｔ１と第二温度センサ９で検出した燃料の温度Ｔ２とに基づいてフィードポンプ３の異常を判定する異常判定部１０と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、燃料タンクから燃料を吸い上げるフィードポンプの異常を検出する異常検出装置に関する。

近年、ディーゼルエンジンを搭載したトラック等の車両として、フィードポンプで吸い上げられた燃料の一部を、駆動系の潤滑に利用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２４９０２７号公報

ところで、駆動系の潤滑を確保するためには、高清浄度の燃料を用いた潤滑が必要になる。高清浄度の燃料は、フィードポンプで吸い上げた燃料を燃料フィルタで濾過することにより得られる。しかしながら、濾過効率の高い燃料フィルタを用いたとしても、燃料フィルタの定期交換時や関連部品の交換時における燃料への異物混入を防ぐことは難しい。また、フィードポンプには燃料フィルタで濾過される前の燃料が入り込むため、燃料に異物が混入すると、フィードポンプに異物が入り込み、異物引き摺りによる焼き付きや異常摩耗によりフィードポンプが破損する可能性がある。フィードポンプが破損すると、エンストや再始動不能等のエンジン不調へ繋がることもある。一方で、ドライバはエンジンの不調を予見することが難しいため、フィードポンプの破損を予防するために、フィードポンプそのもののコンタミネーション耐性向上と、メンテナンス時の異物混入防止に対する啓蒙活動に頼っているのが現状である。

そこで、本発明は、フィードポンプの異常を早期に検出することができる異常検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る異常検出装置は、燃料タンクと、燃料タンクに連通されて燃料タンクから燃料を吸い上げるフィードポンプと、フィードポンプに連通されてフィードポンプで吸い上げた燃料を濾過する燃料フィルタと、燃料タンクからフィードポンプに供給される燃料の温度を検出する第一温度センサと、フィードポンプから燃料フィルタに供給される燃料の温度を検出する第二温度センサと、第一温度センサで検出した燃料の温度と第二温度センサで検出した燃料の温度とに基づいてフィードポンプの異常を判定する異常判定部と、を備える。

この異常検出装置では、燃料に異物が混入すると、当該異物がフィードポンプに噛み込むことにより、フィードポンプが発熱する。その結果、フィードポンプから排出される燃料の温度は、フィードポンプに供給される燃料の温度よりも高くなる。そして、この傾向は時間の経過とともに大きくなる。このため、燃料タンクからフィードポンプに供給される燃料の温度とフィードポンプから燃料フィルタに供給される燃料の温度とを比べることで、フィードポンプの異常の有無を判定することができる。つまり、第二温度センサで検出した燃料の温度が、第一温度センサで検出した燃料の温度よりも所定の閾値以上である場合は、フィードポンプが異常であると判定することができる。これにより、フィードポンプの異常を早期に検出することができる。

第一温度センサは、燃料タンクからフィードポンプに流れる燃料の第一流路におけるフィードポンプの近傍において燃料の温度を検出し、第二温度センサは、フィードポンプから燃料フィルタに流れる燃料の第二流路におけるフィードポンプの近傍において燃料の温度を検出してもよい。フィードポンプの上流側及び下流側では、フィードポンプから離れるほど燃料の温度が変わる可能性がある。そこで、この異常検出装置では、第一温度センサ及び第二温度センサがフィードポンプの近傍において燃料の温度を検出することで、フィードポンプの異常検出精度を更に高めることができる。

第一温度センサ及び第二温度センサは、フィードポンプに取り付けられていてもよい。この異常検出装置では、第一温度センサ及び第二温度センサがフィードポンプに取り付けられていることで、第一温度センサ及び第二温度センサがフィードポンプの入口及び出口において燃料の温度を検出することができる。このため、フィードポンプの異常検出精度を更に高めることができ、更には、装置を小型化することができる。

異常判定部でフィードポンプが異常であると判定した場合に、エンジンの回転を低下させるための異常処理を行う異常処理部を更に備えてもよい。この異常検出装置では、異常判定部でフィードポンプが異常であると判定した場合に、エンジンの回転を低下させるための異常処理部を行うことで、フィードポンプの異常によりエンジン不調が生じるのを抑制することができる。

フィードポンプに連通されて燃料フィルタで濾過された燃料を圧送する圧送ポンプと、圧送ポンプに連通されて圧送ポンプから圧送された燃料を複数の燃料噴射装置に供給するコモンレールと、を更に備えてもよい。この異常検出装置では、圧送ポンプ及びコモンレールを備えることで、複数の燃料噴射装置に均一な圧力の燃料を供給することができる。

本発明によれば、フィードポンプの異常を早期に検出することができる。

実施形態に係る異常検出装置の模式構成図である。 実施形態に係る異常検出装置の機能構成を示すブロック図である。 正常時の燃料の温度と時間の経過との関係の一例を示すグラフである。 異常時の燃料の温度と時間の経過との関係の一例を示すグラフである。 実施形態に係る異常検出装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明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。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の異常検出装置１は、燃料タンク２と、フィードポンプ３と、圧送ポンプ４と、燃料フィルタ５と、コモンレール６と、複数の燃料噴射装置７と、第一温度センサ８と、第二温度センサ９と、異常判定部１０と、異常処理部１１と、を備える。なお、フィードポンプ３及び圧送ポンプ４は、例えば、サプライポンプ１２としてユニット化されている。但し、フィードポンプ３及び圧送ポンプ４は、サプライポンプ１２としてユニット化されることなく、別体として構成されていてもよい。

フィードポンプ３は、燃料タンク２に連通されて燃料タンク２から燃料を吸い上げる低圧ポンプである。燃料タンク２とフィードポンプ３との間には、燃料が流通する流路１３が形成されており、フィードポンプ３は、流路１３を通じて燃料タンク２から燃料を吸い上げる。また、フィードポンプ３は、サプライポンプ１２内に形成された流路１４を通じて燃料を圧送ポンプ４に送り出す。フィードポンプ３としては、例えば、トコロイドポンプが挙げられる。

圧送ポンプ４は、フィードポンプ３に連通されてフィードポンプ３で吸い上げた燃料をコモンレール６に圧送する高圧ポンプである。圧送ポンプ４とコモンレール６との間には、燃料が流通する流路１５が形成されており、圧送ポンプ４は、流路１５を通じて燃料をコモンレール６に圧送する。圧送ポンプ４は、例えば、フィードポンプ３から供給された燃料を２００〜２５０ＭＰａに加圧してコモンレール６に送り出す。圧送ポンプ４としては、例えば、プランジャが挙げられる。

燃料フィルタ５は、フィードポンプ３に連通されてフィードポンプ３で吸い上げた燃料を濾過する濾過装置である。フィードポンプ３と燃料フィルタ５との間には、燃料が流通する流路１６及び流路１７が形成されている。そして、フィードポンプ３から送り出された燃料は、流路１６を通って燃料フィルタ５に供給されて、燃料フィルタ５で濾過される。燃料フィルタ５で濾過された燃料は、流路１７を通ってフィードポンプ３に戻され、その後、流路１４を通って圧送ポンプ４に送り出される。つまり、フィードポンプ３は、燃料タンク２から吸い上げた燃料を燃料フィルタ５に送り出して燃料フィルタ５で濾過させ、その後、燃料フィルタ５で濾過された燃料を圧送ポンプ４に送り出す。

また、フィードポンプ３と燃料タンク２との間には、クランクシャフト等の駆動系を通る流路１８が形成されており、フィードポンプ３は、燃料フィルタ５により濾過された燃料を、流路１８を通じて燃料タンク２に戻す。流路１８に供給された燃料は、駆動系の潤滑に供される。

コモンレール６は、圧送ポンプ４から圧送された燃料を一時的に貯留して、高圧の燃料を複数の燃料噴射装置７に供給する。コモンレール６と燃料噴射装置７との間には、燃料が流通する流路１９が形成されており、流路１９を通じてコモンレール６から燃料噴射装置７に燃料が供給される。また、コモンレール６と燃料タンク２との間には、燃料が流通する流路２０が形成されており、コモンレール６の減圧弁（不図示）から排出された燃料が流路１９を通って燃料タンク２に戻される。

複数の燃料噴射装置７は、エンジンの各気筒に対応して設けられている。燃料噴射装置７は、コモンレール６から供給された高圧の燃料を、エンジンの気筒又は気筒に続く吸気管に噴射する。燃料噴射装置７と燃料タンク２との間には、燃料が流通する流路２１が形成されており、燃料噴射装置７から戻された燃料が流路２１を通って燃料タンク２に戻される。

第一温度センサ８は、燃料タンク２からフィードポンプ３に供給される燃料の温度Ｔ１を検出する温度センサである。つまり、第一温度センサ８は、燃料タンク２からフィードポンプ３に流れる燃料の流路１３において燃料の温度Ｔ１を検出する。ここで、フィードポンプ３の上流側に位置する流路１３では、フィードポンプ３から離れるほど燃料の温度Ｔ１が変わる可能性がある。このため、フィードポンプ３の近傍において燃料の温度Ｔ１を検出することが好ましい。そこで、第一温度センサ８は、例えば、フィードポンプ３又はサプライポンプ１２に取り付けられて、流路１３におけるフィードポンプ３の入口で燃料の温度Ｔ１を検出してもよい。第一温度センサ８は、検出した燃料の温度Ｔ１を異常判定部１０に送信する。

第二温度センサ９は、フィードポンプ３から燃料フィルタ５に供給される燃料の温度Ｔ２を検出する温度センサである。つまり、第二温度センサ９は、フィードポンプ３から燃料フィルタ５に流れる燃料の流路１６において燃料の温度Ｔ２を検出する。ここで、フィードポンプ３の下流側に位置する流路１６では、フィードポンプ３から離れるほど燃料の温度Ｔ２が変わる可能性がある。このため、フィードポンプ３の近傍において燃料の温度Ｔ２を検出することが好ましい。そこで、第二温度センサ９は、例えば、フィードポンプ３又はサプライポンプ１２に取り付けられて、流路１６におけるフィードポンプ３の出口で燃料の温度Ｔ２を検出してもよい。第二温度センサ９は、検出した燃料の温度Ｔ２を異常判定部１０に送信する。

異常判定部１０は、第一温度センサ８及び第二温度センサ９と電気的に接続されている。そして、異常判定部１０は、第一温度センサ８で検出した燃料の温度Ｔ１と第二温度センサ９で検出した燃料の温度Ｔ２とに基づいてフィードポンプ３の異常を判定する。異常判定部１０は、例えば、ＥＣＵ［Electronic Control Unit］により構成されている。ＥＣＵは、ＣＰＵ[CentralProcessing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵでは、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、各種の制御を実行する。ＥＣＵは、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

ここで、燃料は、フィードポンプ３によっても僅かに加圧される。このため、燃料は、フィードポンプ３を通過する際に、フィードポンプ３に加圧されて昇温する。フィードポンプ３による燃料の加圧は、例えば、１ＭＰａ程度である。そして、フィードポンプ３が正常である場合は、図３に示すように、燃料がフィードポンプ３を通過する際の昇温温度は、時間の経過に大きく影響されない。つまり、フィードポンプ３に供給される燃料の温度Ｔ１とフィードポンプ３から排出される燃料の温度Ｔ２とは、時間が経過しても所定の範囲内に維持される。

しかしながら、燃料に異物が混入すると、当該異物がフィードポンプ３に噛み込み、フィードポンプ３が発熱する。その結果、図４に示すように、フィードポンプ３から排出される燃料の温度Ｔ２は、フィードポンプ３に供給される燃料の温度Ｔ１よりも高くなる。そして、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも高くなる傾向は時間の経過とともに大きくなる。このため、燃料タンク２からフィードポンプ３に供給される燃料の温度Ｔ１とフィードポンプ３から燃料フィルタ５に供給される燃料の温度Ｔ２とを比べることで、フィードポンプ３に異常が生じているか否かを判定することができる。

そこで、異常判定部１０は、第二温度センサ９で検出した燃料の温度Ｔ２が、第一温度センサ８で検出した燃料の温度Ｔ１よりも所定の閾値Ｔ以上でない場合は、フィードポンプ３が正常であると判定する。一方、異常判定部１０は、第二温度センサ９で検出した燃料の温度Ｔ２が、第一温度センサ８で検出した燃料の温度Ｔ１よりも所定の閾値Ｔ以上である場合は、フィードポンプ３が異常であると判定する。なお、所定の閾値Ｔは、エンジンの仕様、フィードポンプ３の異常判定基準等により適宜設定することができる。

なお、フィードポンプ３に異常が発生すると、圧送ポンプ４及びサプライポンプ１２にも異常が発生する可能性が高い。このため、異常検出装置１は、フィードポンプ３が異常であると判定すると、圧送ポンプ４及びサプライポンプ１２も異常であると判定してもよい。

異常処理部１１は、異常判定部でフィードポンプが異常であると判定した場合に、エンジンの回転を低下させるための異常処理を行う。異常処理としては、エンジン回転数を低下させ又はエンジン回転数を所定値以下とするようエンジンＥＣＵを制御させる処理、ドライバに対してエンジン回転数又は車速を低下させるように表示装置又は音声出力装置から画像又は音声で報知させる処理等が挙げられる。異常処理部１１は、例えば、ＥＣＵにより構成されている。なお、異常判定部１０及び異常処理部１１がＥＣＵによりより構成されている場合、異常判定部１０及び異常処理部１１は同じＥＣＵにより構成されていてもよく、異なるＥＣＵにより構成されていてもよい。

次に、図５を参照して、本実施形態の異常検出装置１の処理動作について説明する。

図５に示すように、第一温度センサ８は、燃料タンク２からフィードポンプ３に供給される燃料の温度Ｔ１を検出する（ステップＳ１）。また、第二温度センサ９は、フィードポンプ３から燃料フィルタ５に供給される燃料の温度Ｔ２を検出する（ステップＳ２）。

次に、異常判定部１０は、第一温度センサ８で検出した燃料の温度Ｔ１と第二温度センサ９で検出した燃料の温度Ｔ２とに基づいてフィードポンプ３の異常を判定する。つまり、異常判定部１０は、第二温度センサ９で検出した燃料の温度Ｔ２から第一温度センサ８で検出した燃料の温度Ｔ１を引いた値が、所定の閾値Ｔ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、ステップＳ３において温度Ｔ２から温度Ｔ１を引いた値が所定の閾値Ｔ未満であると判定すると（ステップＳ３：ＮＯ）、一旦処理を終了し、再度ステップＳ１から上記処理を繰り返す。一方、ステップＳ３において温度Ｔ２から温度Ｔ１を引いた値が所定の閾値Ｔ以上であると判定すると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、異常判定部１０は、フィードポンプ３が異常であると判定し、異常処理部１１は、異常処理を行う（ステップＳ４）。そして、一旦処理を終了し、再度ステップＳ１から上記処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態の異常検出装置１では、燃料タンク２からフィードポンプ３に供給される燃料の温度Ｔ１とフィードポンプ３から燃料フィルタ５に供給される燃料の温度Ｔ２とを比べることで、フィードポンプ３の異常の有無を判定することができる。つまり、第二温度センサ９で検出した燃料の温度Ｔ２が、第一温度センサ８で検出した燃料の温度Ｔ１よりも所定の閾値Ｔ以上である場合は、フィードポンプ３が異常であると判定することができる。これにより、フィードポンプ３の異常を早期に検出することができる。

また、フィードポンプ３の上流側及び下流側では、フィードポンプ３から離れるほど燃料の温度が変わる可能性があるが、第一温度センサ８及び第二温度センサ９がフィードポンプ３の近傍において燃料の温度を検出することで、フィードポンプ３の異常検出精度を更に高めることができる。

また、第一温度センサ８及び第二温度センサ９がフィードポンプ３に取り付けられていることで、第一温度センサ８及び第二温度センサ９がフィードポンプ３の入口及び出口において燃料の温度を検出することができる。このため、フィードポンプ３の異常検出精度を更に高めることができ、更には、装置を小型化することができる。

また、フィードポンプ３が異常であると判定した場合に、エンジンの回転を低下させるための異常処理部を行うことで、フィードポンプ３の異常によりエンジン不調が生じるのを抑制することができる。

また、圧送ポンプ４及びコモンレール６を備えることで、複数の燃料噴射装置７に均一な圧力の燃料を供給することができる。

なお、圧送ポンプ４を備える場合、圧送ポンプ４の上流側と下流側とで燃料の温度を比べることで、圧送ポンプ４の異常を検出することもできる。しかしながら、フィードポンプ３が燃料を加圧することにより昇温させる昇温温度は、圧送ポンプ４が燃料を加圧することにより昇温させる昇温温度よりも極めて小さい。このため、圧送ポンプ４の上流側と下流側とで燃料の温度を比べることで圧送ポンプ４の異常を検出する場合よりも、本実施形態のようにフィードポンプ３の上流側と下流側とで燃料の温度を比べることでフィードポンプ３の異常を検出する場合の方が、異常検出精度を極めて高くすることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

１…異常検出装置、２…燃料タンク、３…フィードポンプ、４…圧送ポンプ、５…燃料フィルタ、６…コモンレール、７…燃料噴射装置、８…第一温度センサ、９…第二温度センサ、１０…異常判定部、１１…異常処理部、１２…サプライポンプ、１３…流路（第一流路）、１４…流路、１５…流路、１６…流路（第二流路）、１７…流路、１８…流路、１９…流路、２０…流路、２１…流路。

Claims (5)

1. 燃料タンクと、
   前記燃料タンクに連通されて前記燃料タンクから燃料を吸い上げるフィードポンプと、
   前記フィードポンプに連通されて前記フィードポンプで吸い上げた前記燃料を濾過する燃料フィルタと、
   前記燃料タンクから前記フィードポンプに供給される前記燃料の温度を検出する第一温度センサと、
   前記フィードポンプから前記燃料フィルタに供給される前記燃料の温度を検出する第二温度センサと、
   前記第一温度センサで検出した前記燃料の温度と前記第二温度センサで検出した前記燃料の温度とに基づいて前記フィードポンプの異常を判定する異常判定部と、を備える、
   異常検出装置。
2. 前記第一温度センサは、前記燃料タンクから前記フィードポンプに流れる前記燃料の第一流路における前記フィードポンプの近傍において前記燃料の温度を検出し、
   前記第二温度センサは、前記フィードポンプから前記燃料フィルタに流れる前記燃料の第二流路における前記フィードポンプの近傍において前記燃料の温度を検出する、
   請求項１に記載の異常検出装置。
3. 前記第一温度センサ及び前記第二温度センサは、前記フィードポンプに取り付けられている、
   請求項１又は２に記載の異常検出装置。
4. 前記異常判定部でフィードポンプが異常であると判定した場合に、エンジンの回転を低下させるための異常処理を行う異常処理部を更に備える、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の異常検出装置。
5. 前記フィードポンプに連通されて前記燃料フィルタで濾過された前記燃料を圧送する圧送ポンプと、
   前記圧送ポンプに連通されて前記圧送ポンプから圧送された前記燃料を複数の燃料噴射装置に供給するコモンレールと、を更に備える、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の異常検出装置。
   

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