JP3879137B2 - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料供給ポンプから圧送されてくる燃料を蓄圧室(コモンレール)内に一旦高圧状態で蓄え、蓄圧室内の高圧燃料をディーゼル機関に噴射供給するディーゼル機関の蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の蓄圧式燃料噴射装置では、ディーゼル機関の運転状態(回転数、負荷等)に基づき、コモンレール内の燃料圧力(コモンレール圧)、燃料噴射量、及び燃料噴射時期の目標値を算出し、コモンレール圧がその算出した目標値となるように燃料供給ポンプからの燃料吐出量をフィードバック制御するとともに、上記算出した燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じて、高圧燃料をディーゼル機関に噴射供給するインジェクタを開閉制御している。
【0003】
この種の装置によれば、コモンレール圧により燃料噴射圧を、またインジェクタの開弁時間及び開弁時期により燃料噴射量及び燃料噴射時期を、夫々制御できるため、燃料噴射ポンプとノズルからなる一般的な燃料噴射装置に比べて、燃料噴射制御を緻密に行うことができるのであるが、燃料供給ポンプからコモンレールを通ってインジェクタに至る燃料噴射系にて配管の割れ等による燃料洩れや、インジェクタ不具合などによる気筒内への噴放しが発生した場合、コモンレール圧が低下するため上記フィードバック制御により燃料供給ポンプからの燃料の吐出量が増加し、これにより燃料洩れ、噴放しが続いてしまうといった不具合があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
こうした問題を解消するため、例えば特開平5−52146号公報や特開平5−272425号公報に開示される装置では、燃料ポンプの目標制御量と基準値とを比較して異常な燃料洩れを検知するようにしている。
【0005】
しかし、これら公報に開示された装置では、配管系への燃料洩れも気筒内への燃料噴き放しも同じ「異常な燃料洩れ」と判定されてしまい、燃料洩れと燃料噴き放しを区別することができない。このため、燃料噴射系統の異常時に最適な対応をとることができない場合があり、ダイアグノーシスも十分に行えないという問題がある。
【0006】
また、燃料噴射系統の異常の中には、この他、気筒への燃料無噴射状態も考えられるが、上記従来技術では、これを検知することができていない。
そこで、本発明は、燃料噴射系統の異常が生じている場合に、燃料洩れと燃料噴放しとを的確に区別できるようにすることを第1の目的とし、併せて、原因別の最適な制御を行う様にすることを第2の目的とする。さらに、これらの目的に加えて、燃料無噴射の状態も適切に判定できるようにすることを第3の目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記第1の目的を達成するためになされた本発明(請求項1)の蓄圧式燃料噴射装置は、吐出量制御手段による目標吐出量自体又はその補正量に基づいて、燃料漏れ及び燃料噴放しによる燃料漏れ量を算出し、この算出された燃料漏れ量に基づいて、燃料噴射系に異常が生じているか否かを判定する燃料系異常判定手段を備え、ディーゼル機関の回転速度に基づいて、気筒間での回転変動量を算出する回転変動量算出手段と、燃料噴射系に異常が発生していると判定されている場合に、回転変動量が所定の基準値以上のときは気筒内への燃料の噴放しによる異常と判定し、回転変動量が基準値未満のときは燃料噴射系からの燃料洩れによる異常と判定する異常原因判別処理手段と、所定の基準値より大きい回転変動量が算出されているにも拘らず、燃料系に異常が生じていると判定されていない場合には、燃料無噴射の気筒が生じていると判別する燃料無噴射判別手段とを備えることを特徴とする。
【0008】
燃料系異常判定手段は、例えば、吐出量制御手段による目標吐出量自体又はその補正値が所定値を越える場合に燃料系に異常ありと判定する手段として構成することができる。あるいは、燃料噴射弁の機構的に高圧部から低圧経路へとリークが予定されている燃料の量(予定リーク量)を算出し、この予定リーク量及び目標燃料噴射量の合計と、目標吐出量とに基づいて、予定外の燃料リークが発生しているか否かを判定し、予定外の燃料リーが発生しているならば、燃料系に何等かの異常があるものと判定する手段として構成することができる。いずれにしても、燃料洩れや燃料噴放しが生じると、目標吐出量自体又はその補正値が通常より大きく算出されるので、簡単に異常の有無を判別することができる。
【0009】
そして、異常ありと判別された場合、燃料噴放しであるなら、気筒間で回転変動が生じることから、上記の如く構成することで簡単に燃料噴放しによる異常と判別することができ、それ以外であれば、配管の割れなどによる燃料洩れによる異常であると判別することができるのである。
【0010】
この様に、本発明は、回転変動にも着目することで、目標吐出量やその補正値に現れる燃料系の異常の原因を的確に区別することができるのである。
さらに、本発明は、回転変動量算出手段により所定の基準値より大きい回転変動量が算出されているにも拘らず、燃料系異常判定手段により燃料系に異常が生じていると判定されていない場合には、燃料無噴射の気筒が生じていると判別する燃料無噴射判別手段をも備えている。これにより、第3の目的(燃料無噴射の気筒の判別)を達成できる。
また、燃料無噴射の気筒が生じている場合には警告を発する無噴射警告手段を備えるようにすると、運転者に修理を促すことができ、適切な措置をとり易くするという利点がある。
そして、この様に異常原因を的確に区別できる結果、異常原因判別処理手段の原因判別結果に応じて、警告、目標吐出量の上限ガード又は車両停止のいずれかの措置をとる原因別異常処理手段を備えさせ、原因別の最適な制御を行う様にするという第2の目的を簡単に達成することができる。
【0011】
ここで、より具体的には、燃料洩れによる異常が生じているとき、燃料洩れの量を算出する燃料洩れ量算出手段を備えさせ、原因別異常処理手段は、燃料洩れによる異常に対しては目標吐出量を燃料洩れの量に応じた値に制限し、気筒内への燃料の噴放しによる異常に対しては燃料噴射を実質的に停止する手段として構成するとよい。気筒内への燃料の噴放しは、そのまま放置すると機関の損傷を招くおそれがあるので、実質的に燃料噴射を停止して機関の損傷を未然に防止するためである。この一方、単なる燃料洩れである場合は、過剰燃料噴射による機関の損傷は生じないので、燃料噴射を停止させる必要はなく、むしろ、修理工場等へ自力走行できる様にしておく方がよいからである。ただし、この場合も、燃料洩れが大きいような場合には、燃料噴射系の圧力をできるだけ低下させて燃料洩れが加速しないようにするのがよく、この意味で、燃料洩れの量に応じて目標吐出量を制限するようにしているのである。
【0012】
ここで、燃料噴射を実質的に停止するに当たっては、目標圧力を強制的に0にするとよい。
【0013】
もちろん、こうした処理と共に警告も行う様にしてもよいし、燃料洩れによる異常の場合には、燃料洩れ量が小さいときは単に警告のみに留める様にしても構わない。
【0014】
なお、本発明において、燃料噴射弁の機構的に、高圧部から低圧経路へとリークが予定されている燃料の量を算出する予定リーク量算出手段と、予定リーク量算出手段及び目標燃料噴射量算出手段の算出した燃料の量の合計と、目標吐出量算出手段の算出した目標吐出量とに基づいて、予定外の燃料リークが発生しているか否かを判定する予定外リーク判定手段とを備えるようにし、特に、蓄圧室内の燃料圧力の変化分に相当する燃料の量を算出する圧力変化相当燃料量算出手段を備え、予定外リーク判定手段は、燃料の量の合計を求めるに当り圧力変化相当燃料量算出手段の算出した燃料の量を加えて判定を行うよう構成するとよい。このようにしておくことで、過渡時故に目標吐出量が増減するときも、圧力変化相当燃料量がこれに伴って増減することから両者が相殺し合い、燃料噴射系に異常が発生しているか否かを的確に判定することができる。
【0015】
ここで、予定リーク量算出手段を、燃料噴射弁の閉弁中に燃料噴射弁から定常的にリークする燃料の量を算出する定常リーク量算出手段と、燃料噴射弁を開弁することによって燃料噴射弁から低圧経路へリークする燃料の量を算出する開弁時リーク量算出手段とを備える手段として構成するとよい。これは、燃料噴射弁からは、閉弁時であっても高圧燃料が燃料噴射弁内部に常時加わっているために内部の弁体の隙間などからわずかずつリークが生じていることと、開弁時には弁体の動作に伴って高圧燃料がリークする点に着目し、原因別に燃料の予定リーク量を算出するためである。
【0016】
ここで、この蓄圧式燃料噴射装置において、燃料の温度を検出する燃料温度検出手段を備え、定常リーク量算出手段及び開弁時リーク量算出手段は、リークする燃料の量を算出するに当り燃料の温度を考慮するように構成しておくとよい。燃料温度は燃料の粘度と関係があり、粘度が低くなればリークし易くなるからである。この他のパラメータとしては、燃料圧力もリーク量に影響を与える。燃料圧力が高いほど燃料の予定リーク量が大きくなる。
【0017】
なお、定常リーク量算出手段では1ストローク当りのリーク量として算出を行う様に、さらに、ディーゼル機関の回転速度もパラメータとするとよい。
また、開弁時リーク量算出手段は、燃料噴射弁が2方制御弁の場合には、さらに、燃料噴射期間を考慮することが必要である。2方制御弁においては開弁中は高圧部と低圧経路とが連通状態となるからである。なお、燃料噴射期間は目標燃料噴射量に対応することから、目標燃料噴射量でこのパラメータを代用することができる。
【0018】
以上説明した様に、本発明の蓄圧式燃料噴射装置によれば、燃料噴射系に異常がるか否かだけでなく、異常の原因をも的確に判別するので、その後の処理を適切に行うことができ、ディーゼル機関の損傷を的確に防止する等の効果を発揮することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき説明する。
まず図1は実施の形態としての蓄圧式燃料噴射装置全体の構成を表す概略構成図である。
【0020】
図に示す如く本実施の形態の蓄圧式燃料噴射装置1は、6気筒のディーゼルエンジン2と、ディーゼルエンジン2の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁(インジェクタ)3と、このインジェクタ3に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧室(コモンレール)4と、コモンレール4に高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプ5と、これらを制御する電子制御装置(ECU)6とを備える。
【0021】
ECU6は、回転速度センサ7及びアクセルセンサ8にて検出されるエンジン回転速度NEやエンジン負荷を表すアクセル開度ACCを取り込み、ディーゼルエンジン2の燃焼状態がこの検出された運転状態に応じて最適となるような燃料噴射圧を実現するための目標燃料圧力(後述の最終目標コモンレール圧PF)を算出し、コモンレール4に設けたコモンレール圧センサ9にて検出された実燃料圧力(実コモンレール圧PA)が目標燃料圧力と一致するように燃料供給ポンプ5を駆動制御してコモンレール圧のフィードバック制御を行う。
【0022】
燃料供給ポンプ5は、このECU6からの制御指令に従って、燃料タンク10に蓄えられた燃料を低圧ポンプ11を経て吸入し、自身の内部にて高圧に加圧し、この加圧された高圧燃料を供給配管12を介してコモンレール4に圧送する。
各インジェクタ3は、配管13によって、高圧燃料を蓄圧したコモンレール4と連結されている。そして、各インジェクタ3に配設されたコントロール弁14を開閉動作することで、このコモンレール4にて蓄圧されて目標燃料圧力となった高圧燃料が、ディーゼルエンジン2の各気筒の燃焼室へ噴射される。このインジェクタ3のコントロール弁14の開閉動作は、ECU6からのインジェクタ制御指令に基づいて実行される。このインジェクタ制御指令は燃料噴射量や燃料噴射時期を調節するためのものであって、回転速度センサ7やアクセルセンサ8等からの検出信号に基づいて算出され、回転速度センサ7や後述の気筒判別センサ38等の検出値に基づいて、所定のタイミングでECU6から出力される。なお、燃料供給ポンプ5に対する制御指令も回転速度センサ7や気筒判別センサ38等からの検出値に基づいた所定のタイミングで出力される。
【0023】
また、本実施例の装置においては、燃料温度を検出するための燃料温度センサ15も備えられている。この燃料温度センサ15の検出値THFもまたECU6に入力されている。
次に、燃料供給ポンプ5の構成を図2及び図3に基づき説明する。
【0024】
燃料供給ポンプ5は、ハウジング20と、その下端部に配設されたカム室30と、ハウジング20内に配設されたポンプシリンダ21と、ポンプシリンダ21に連通し、前記低圧ポンプ11から低圧燃料の供給を受ける導入管22と、ポンプシリンダ21の上端部に螺着された燃料吐出制御弁としての電磁弁60とを備える。
【0025】
ポンプシリンダ21の内部にはプランジャ23が液密を保って摺動自在に嵌挿されている。プランジャ23は円柱形状をなし、その上端面はポンプシリンダ21の内周面とによりポンプ室24を形成する。ポンプシリンダ21には、コモンレール4への供給配管12が連結される吐出孔41が穿設されている。
【0026】
また、ポンプシリンダ21とハウジング20との間には燃料溜26が形成され、導入管22からハウジング20内へ導入された低圧燃料はここへ溜るようになっている。なお、燃料溜26は、ポンプ室24から溢流する燃料の逃がしとしても作用する。
【0027】
吐出孔41は、逆止弁42を介して吐出口45に連通している。ポンプ室24で加圧された燃料は、この逆止弁42の弁体43を、リターンスプリング44の付勢力やコモンレール圧に抗して押し開くことで、吐出口45から供給配管12を通り、コモンレール4に圧送されるのである。
【0028】
プランジャ23の下端部は弁座35に連結され、弁座35はプランジャスプリング27によりカムローラ33を備えたタペット34に押圧されている。
カム室30内には、ディーゼルエンジン2の回転速度の1/2で回転するカム軸31が挿通され、カム軸31にはカムローラ33と接触するカム32が固定されている。そして、カム軸31の回転によりプランジャ23は、カムローラ33,タペット34を介してカム32のカムプロフィルに沿って上下に往復動する。
【0029】
カム32は、カムプロフィルのプランジャ23の下死点をカム角度0度とすると、カム角度0度から約30度程度までの間をカム32の外側に中心を有する曲率R1 の円弧状の凹曲面32cと、カム32の内側に曲率の中心を有する曲面32dとからなり、カム角度90度でプランジャ23が上死点に至る様なカムプロフィルを有するほぼ楕円形状のものである。
【0030】
ポンプシリンダ21の上端に螺着された電磁弁60は、ポンプ室24に開口する低圧通路61を開閉する弁体62を備えている。弁体62は、いわゆる外開弁である。従って、弁体62は、通常はスプリング65によりポンプ室24内へ開いた状態となって低圧通路61を開口する状態にあり、通電されるとスプリング65の付勢力に抗して移動し、低圧通路61とポンプ室24とを遮断する状態になる。また、弁体62は、ポンプ室24の内部の燃料圧力を閉弁方向の圧力として受けることになるので、燃料圧力が高くなるほど閉弁時のシール性が良くなる。
【0031】
この弁体62によって開閉される低圧通路61は、ギャラリー63及び通路64を介して燃料溜26に連通している。
一方、プランジャ23は、カム軸31の回転に伴ってポンプシリンダ21内を上下動する。なお、プランジャ23の下降は、プランジャスプリング27の復帰力によってなされる。
【0032】
プランジャ23が下降する際に、通常開弁状態にある電磁弁60を介して、低圧燃料が燃料溜26からポンプ室24へと吸入される。ポンプ室24へ吸入された燃料はプランジャ23の上昇に伴って加圧傾向になるが、電磁弁60が通電されていない場合は、低圧通路61,ギャラリー63及び通路64を通って燃料溜26に溢流し、ポンプ室24内の燃料の実質的な加圧は行われない。
【0033】
これに対し、プランジャ23の上昇中に電磁弁60に通電がなされると、弁体62が低圧通路61を遮断するため、ポンプ室24内の燃料は溢流することができなくなり、加圧され始める。そして、ポンプ室24内の燃料圧力が上昇して、逆止弁42のリターンスプリング44の付勢力及び弁体43に加わっているコモンレール4の圧力に打ち勝つと、逆止弁42が押し開かれ、高圧燃料が吐出孔41,吐出口45及び供給配管12を通ってコモンレール4へ圧送される。
【0034】
カム軸31には、図3に示す様に、一つのタイミングギヤ36と、ディーゼルエンジン2の気筒数の1/2の個数の燃料供給ポンプ5(本実施例においては3個)とが配設される。なお、図では便宜的に、燃料供給ポンプの一つは省略し、2個の燃料供給ポンプ5a,5bだけを示している。また、図2に示したものと同じ構成には、それぞれ添字a,bを付してあるので、それら添字a,bの付された構成の詳細な構造等は図2を参照されたい。
【0035】
タイミングギヤ36には、合計6個の突起37が配設されている。また、タイミングギヤ36と近接対向して、電磁ピックアップからなる気筒判別センサ38が設けられている。
タイミングギヤ36に設けられた突起37は、カム軸31が1回転する間の各カム32a,32b、…の作用によって、各高圧ポンプ5a,5b,…で実行されるプランジャ23a,23b,…の上昇行程の開始タイミング(即ち、下死点到達時期)を気筒判別センサ38にて検出するためのものである。この気筒判別センサ38で検出されたタイミング信号は、ECU6に入力される。
【0036】
ECU6は、この気筒判別センサ38によるタイミング信号に基づいて電磁弁60a,60b,…へ駆動パルスを出力する。
この実施の形態では、インジェクタ3として、図4に示す様な3方制御弁を用いている。
【0037】
この3方制御弁の下部のケーシング部材71はボディロア72と連結部73とノズルボディ74からなり、リテーリングナット75により各部材72,73,74が一体化されている。そのノズルボディ74内には弁体摺動孔76およひ燃料溜り室77が形成され、先端にはその燃料溜り室77に連通するノズル孔78が形成されている。上記弁体摺動孔76にはノズルニードル79の大径部80が摺動自在に嵌合されている。このノズルニードル79の大径部80には連結部81が形成されるとともに、下方先端部には小径部82および弁体部83が一体形成されている。そして、この弁体部83によりシート部Xが開閉されノズル孔78からの噴射がオンオフされる。
【0038】
上記ノズルニードル79の連結部81の先端には、フランジ84、ピストンピン85およびピストン86が一体的に連結されている。また、ノズルニードル79は、バネ87により閉方向に付勢されている。前記ピストン86はボディロア72に形成されたシリンダ88内に摺動自在に嵌合され、また、シリンダ88内には前ピストン86の端部を臨ませる圧力制御室89が形成されている。圧力制御室89上部にはオリフィスを有するプレート弁90が設けられるとともに、そのプレート弁90を押圧するバネ91が配設されている。
【0039】
前記ボディロア72上には三方制御弁92(電磁弁)を有する上部のケーシング部材93が密着接続されている。すなわち、円筒形状のボディアッパ94をボディロア72に螺着し、そのボディアッパ94の内部孔に三方弁ボディ25を配置し、リテーリングナット96がボディアッパ94の内部孔内に螺入されている。
【0040】
前記三方弁ボディ95内にアウタバルブ97が摺動自在に嵌合され、そのアウタバルブ97の内部孔にはインナバルブ98が配設されている。そして、コイル99が消磁されているときにはアウタバルブ97はバネ100の力により下方位置にあり、高圧側通路101と圧力制御室89とが油通路102を介して連通される。また、コイル99が励磁されているときにはアウタバルブ97は上動し、圧力制御室89とドレイン通路(低圧側通路)103とが油通路102を介して連通される。
【0041】
前記下部のケーシング部材71には燃料供給通路104が形成され、その一端がケーシング部材(ボディロア72)71の表面に露出され、他端が前記燃料溜り室77に連通されるとともに、上部のケーシング部材93の高圧側通路101に連通されている。さらに、その下部のケーシング部材(ボディロア72)71の表面部においてインレット105が螺入され、燃料供給通路104と連通している。
【0042】
そして、後記コモンレール108の高圧燃料は前記インレット105、燃料供給通路104を介して燃料溜り室77に供給されるとともに、三方制御弁92に供給される。また、前記ドレイン通路103の燃料はドレインタンクに抜くことができるようになっている。したがって、圧力制御室89に対して高圧の燃料が供給されているときにはこの圧力を受けてピストン86からノズルニードル79に加わる閉弁方向の力が燃料溜り室77の圧力によって開弁方向に加わる力を上回つてノズルニードル79はノズル孔78を閉じている。この状態から三方制御弁92が制御され圧力制御室89が低圧側のドレイン通路103と連通して、圧力制御室89の燃料が低圧側に流出することによりノズルニードル79が開弁方向に移動して燃料が噴射されることとなる。このとき、液圧はプレート弁90のオリフィスの作用によりゆっくり降下する。
【0043】
このような各気筒毎に設けられるインジェクタ3は、図1に示すように、配管13を介してコモンレール4に接続している。
次に、コモンレール圧、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するためにECU6にて実行される制御量算出処理及びコモンレール圧制御処理について図5〜図7に示すフローチャートに沿って説明する。
【0044】
制御量算出処理は、ECU6にて繰り返し実行されるメインルーチンであり、図5に示すように、まずステップ110にて回転速度センサ7からの検出信号に基づきエンジン回転速度NEを算出し、続くステップ120にてアクセルセンサ8からの検出信号をA/D変換してアクセル開度ACCを算出する。
【0045】
次にステップ130では、上記算出したエンジン回転速度NEとアクセル開度ACCとに基づき、図8に示す如き目標燃料噴射量算出マップを用いて目標燃料噴射量QFを算出する。また続くステップ140では、この算出された目標燃料噴射量QFとエンジン回転速度NEとに基づいて、図9に示す如き目標コモンレール圧算出マップを用いてコモンレール4内の目標燃料圧力,即ち目標コモンレール圧(図には目標圧力と記載)PSを算出する。
【0046】
次にステップ150では、後述のコモンレール圧制御処理にてセットされるフラグK1,K2がセットされているか否かを判断する。そして、このフラグK1,K2がリセット状態であれば、ステップ160に移行して、上記ステップ140にて求めた目標コモンレール圧PSを、制御に実際に用いる最終目標コモンレール圧PFとして設定する。
【0047】
一方、フラグK1,K2がセットされている場合には、ステップ170に移行する。そしてステップ170では、上記ステップ140にて求めた目標コモンレール圧PSと、後述のコモンレール圧制御処理にて設定されたコモンレール圧の上限値PLとを比較し、その小さい方を制御に用いる最終目標コモンレール圧PFとして設定する。
【0048】
また次に続くステップ180では、上記算出したエンジン回転速度NEとアクセル開度ACCとに基づき、燃料噴射時期を算出する周知の燃料噴射時期算出処理を実行し、再度ステップ110に移行する。
このように制御量算出処理では、ディーゼルエンジン2の運転状態、即ちエンジン回転速度NE及びアクセル開度ACCに基づき、燃料噴射制御のための目標燃料噴射量QF、最終目標コモンレール圧PF及び燃料噴射時期を算出する。
【0049】
次にコモンレール圧制御処理は、ディーゼルエンジン2の回転に同期して実行される割り込みルーチンであり、図6に示す如く処理が開始されると、まずステップ210を実行し、最終目標コモンレール圧PFと目標燃料噴射量QFとに基づき、図10に示す如き基本通電開始時期算出マップを用いて、電磁弁60の基本通電開始時期TSを算出する。
【0050】
また続くステップ220では、コモンレール圧センサ9からの検出信号に基づき実コモンレール圧PAを検出し、この値PAと最終目標コモンレール圧PFとの偏差(PA−PF)に基づき、予め設定された演算式{TB=f(PA−PF)}を用いて上記基本通電開始時期TSに対するフィードバック補正量TBを算出する。
【0051】
そしてステップ230では、この算出されたフィードバック補正量TBとステップ210にて算出された基本通電開始時期TSとを加算することにより、電磁弁60を実際に駆動するのに使用する目標通電開始時期TFを算出する。
算出された上記目標通電開始時期TFに基づき、ステップ240にて、燃料洩れ量QLを算出する。この燃料洩れ量QLの算出は、図7に示す様にして実行される。
【0052】
まず、上記目標通電開始時期TFに基づき、ステップ241にて、燃料供給ポンプ5からの燃料吐出量QTを、予め設定された演算式{QT=f(TF)}を用いて算出する。燃料吐出量はQTは、目標通電開始時期TFが早いタイミングとなるほど大きな値となる。
【0053】
次にステップ242にて、インジェクタの内部リーク量QIを、燃料温度センサ15より検出された燃料温度THFとコモンレール圧センサ9より検出されたコモンレール圧PAと回転速度センサ7より検出された回転速度NEの関数として予め設定された演算式{QI=f(THF,PA,NE)}を用いて算出する。内部リークは、インジェクタ閉弁中において、部品の隙間から燃料がリークすることにより生じる燃料洩れである。そして、その量QIは、燃料温度THFが高いほど多くなり、コモンレール圧PAが高いほど多くなる。回転速度NEは、1ストローク当りの内部リーク量を求めるためのパラメータとして用いられている。
【0054】
そして、ステップ243にて、インジェクタのスイッチングリーク量QSを、燃料温度センサ15より検出された燃料温度THFとコモンレール圧センサ9より検出されたコモンレール圧PAの関数として予め設定された演算式{QI=f(THF,PA)}を用いて算出する。インジェクタスイッチングリーク量は、ノズルを開弁する際に、圧力制御室89からドレイン通路103へと抜ける燃料量に相当する。その量QSは、燃料温度THFが高いほど多くなり、コモンレール圧PAが高いほど多くなる。
【0055】
続いてステップ244にて、コモンレール圧の変化分に相当する燃料量QPを、演算式{QP=V・(PAi −PAi-1 )/E}(V:高圧径路容積,E:燃料弾性係数,PAi-1 :前回の噴射後圧力,PAi :今回の噴射後圧力)を用いて算出する。
【0056】
そしてステップ245にて、燃料洩れ量QLを演算式{QL=QT−(QI+QS+QP+QF)}にて算出する。ここで、QFは今回の燃料噴射量である。この燃料洩れ量QLの演算式にコモンレール圧の変化分に相当する燃料量QPを入れることにより、すべての運転状態(過渡運転)において演算式は成り立つので、ほぼすべての運転条件において燃料洩れの判定が可能ということになる。
【0057】
このように、燃料洩れ量QLが算出されると、ステップ250に移行し、燃料洩れ量QLが予め設定された所定値KQL以上か否かによって燃料洩れの発生を判定する(図6参照)。
このステップ250にて燃料洩れがないと判定されると、ステップ370にて、燃料洩れの判定に使用する燃料洩れ判定カウンタN1、燃料洩れ判定フラグK1をリセットした後、当該コモンレール圧制御処理を一旦終了する。一方、燃料洩れがあると判定されるとステップ260にて、燃料洩れ判定カウンタN1をイクリメントする。
【0058】
次に、ステップ270にて回転変動偏差DTNEを算出する。なお、回転変動偏差DTNEは、図11,図12,図13に示す様に、前回気筒と今回気筒との回転変動偏差が算出されるものであればどのような算出方法を採用してもよい。回転変動偏差DTNEが算出されると、ステップ280に移行し、回転変動偏差DTNEが予め設定された所定値KDTNE以上か否かによって噴放しの発生を判定する。
【0059】
噴放し発生が判定されるとステップ290に移行し、噴放し判定カウンタN2をインクリメントする。
そして、ステップ300にて噴放し判定カウンタN2が所定値3であれば、ステップ310にて噴放し判定フラグK2をセットし、ステップ320にてコモンレール圧の上限値PLを0にし、当該コモンレール圧制御処理を終了する。
【0060】
ステップ280にて噴放し発生がないと判定されると、ステップ330に移行し噴放し判定カウンタN2及び噴放し判定フラグK2をリセットする。
次に、ステップ340にて燃料洩れ判定カウンタN1が所定値20以上であれば、ステップ350にて燃料洩れ判定フラグK1をセットし、ステップ360に移行し、ステップ240にて算出された燃料洩れ量QLに基づき、予め設定された演算式{PL=f(QL)}を用いて、燃料洩れ量が大きくなるほど小さな値となるようコモンレール圧の上限値PLを算出し、当該コモンレール圧制御処理を終了する。
【0061】
以上説明したように本実施の形態の蓄圧式燃料噴射装置1によれば、燃料洩れ量QLが予め設定された所定値KQLを越えた場合、さらに、回転変動偏差DTNEが所定値KDTNEを越えたか否かによって、配管系への燃料洩れかそれとも燃料の噴き放しかの判定を行う。QL>KQLかつDTNE>DTNEの燃料噴き放しの場合は、PL=0とすることによって燃料噴射を実質的に停止し、エンジンが損傷等を受けるのを未然に防止することができる。一方、QL>KQLでDTNE≦KDTNEの場合には、配管系への燃料洩れと判断し、燃料洩れ量QLに基づき、燃料洩れ量QLが大きいほど小さくなるようコモンレール圧上限値PLを決定して、最終目標コモンレール圧PFの上限を制限するようにされている。この結果、実施の形態によれば、燃料洩れと噴き放しとを区別することができ、しかも、それぞれの場合に最適な措置をとることができる。
【0062】
また、上述の実施の形態では、QLの算出に当たってQPを考慮していることにより、加速,減速等の過渡状態時における燃料洩れや噴き放しをも正確に判定することができる。よって、過渡状態時においても燃料系統の異常を見逃すことがなく、適切な措置を早期に採ることが可能になる。
【0063】
次に、第2の実施の形態について説明する。この実施の形態も、システム構成等は上述の実施の形態(以下、第1の実施の形態と呼ぶ。)と同じであるが、図6のフローチャートに代えて、次の様な処理を実行する。
図14に示す様に、基本通電時間TS,フィードバック補正量TB,目標通電開始時期TFを算出したら(S410)、燃料洩れ量QL及び回転変動偏差DTNEを算出する(S420,S430)。そして|DTNE|が所定値KDTNEより大きいか否かを判定する(S440)。
【0064】
|DTNE|>KDTNEの場合には、次に、QLが所定値KQLより大きいか否かを判定する(S450)。QL>KQLの場合には、回転変動偏差は燃料噴き放しによるものと考えられるため、フラグK2に1をセットし、コモンレール圧の上限値PLを0としてエンジンの損傷が拡大するのを未然に防止する(S460,S470)。一方、QL≦KQLの場合には、回転変動偏差は燃料停止によるものと判断できるので、警告ランプを点灯して早期の修理を促すようにする(S480)。また、|DTNE|≦KDTNEの場合にもQL>KQLか否かを判定し(S490)、QL>KQLなら配管系への燃料洩れと判断できるので、フラグK1=1とし(S500)、燃料洩れ量QLに基づき、予め設定された演算式{PL=f(QL)}を用いて、燃料洩れ量が大きくなるほど小さな値となるようコモンレール圧の上限値PLを算出し(S510)、当該コモンレール圧制御処理を終了する。なお、S490=NOであるときは、フラグK1,K2を共に0にリセットする(S520)。
【0065】
この第2の実施の形態によれば、燃料噴射、燃料停止及び燃料配管系のへの洩れのいずれによる異常が生じているかを的確に判断し、それぞれの原因に見合った対応をすることができる。
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明を実施するに当たっては、これらに限らず、例えば、上記警告や燃料停止等に加えて、ダイアグノーシス情報を記憶するようにするなど、さらに種々なる態様を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態のシステムを示す構成図である。
【図2】 燃料供給ポンプの構成を示す断面図である。
【図3】 燃料供給ポンプの構成を示す模式図である。
【図4】 インジェクタの構成を示す断面図である。
【図5】 ECUにて実行される制御量算出処理のフローチャートである。
【図6】 ECUにて実行されるコモンレール圧制御処理のフローチャートである。
【図7】 ECUにて実行される燃料洩れ量算出処理のフローチャートである。
【図8】 目標燃料噴射量算出用のマップを表す線図である。
【図9】 目標コモンレール圧算出用のマップを表す線図である。
【図10】 基準通電開始時期算出用のマップを表す線図である。
【図11】 回転変動偏差の算出方法の説明図である。
【図12】 回転変動偏差の算出方法の説明図である。
【図13】 回転変動偏差の算出方法の説明図である。
【図14】 ECUにて実行されるコモンレール圧制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
1・・・蓄圧式燃料噴射装置、2・・・ディーゼルエンジン、3・・・インジェクタ、4・・・コモンレール、5・・・燃料供給ポンプ、6・・・ECU、7・・・回転速度センサ、8・・・アクセルセンサ、9・・・コモンレール圧センサ、10・・・燃料タンク、11・・・低圧ポンプ、12・・・供給配管、13・・・配管、14・・・コントロール弁、15・・・燃料温度センサ、38・・・気筒判別センサ、45・・・吐出口、60・・・電磁弁。
Claims (5)
- 燃料ポンプにより吐出される燃料を高圧状態で一旦蓄えておく蓄圧室と、
該蓄圧室から燃料の供給を受けてディーゼル機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
ディーゼル機関の回転速度を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、
該検出される運転状態に基づいてディーゼル機関の1回の燃焼に必要な目標燃料噴射量を算出する目標燃料噴射量算出手段と、
該算出される目標燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射弁を開閉制御する燃料噴射制御手段と、
前記検出される運転状態に基づいて、前記蓄圧室内の燃料の目標圧力を算出する目標圧力算出手段と、
前記蓄圧室の燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、
該検出される燃料圧力と前記算出される目標圧力との差に基づいて、前記蓄圧室に対して前記燃料ポンプから吐出すべき燃料の目標吐出量を算出する目標吐出量算出手段と、
該算出される目標吐出量に基づいて、前記燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、
前記吐出量制御手段による目標吐出量自体又はその補正量に基づいて、燃料漏れ及び燃料噴放しによる燃料漏れ量を算出し、この算出された燃料漏れ量に基づいて、燃料噴射系に異常が生じているか否かを判定する燃料系異常判定手段と
を備える蓄圧式燃料噴射装置において、
前記検出されるディーゼル機関の回転速度に基づいて、気筒間での回転変動量を算出する回転変動量算出手段と、
前記燃料系異常判定手段により燃料噴射系に異常が発生していると判定されている場合に、前記算出される回転変動量が所定の基準値以上のときは気筒内への燃料の噴放しによる異常と判定し、回転変動量が前記基準値未満のときは燃料噴射系からの燃料洩れによる異常と判定する異常原因判別処理手段と、
前記回転変動量算出手段により所定の基準値より大きい回転変動量が算出されているにも拘らず、前記燃料系異常判定手段により燃料系に異常が生じていると判定されていない場合には、燃料無噴射の気筒が生じていると判別する燃料無噴射判別手段と
を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 請求項1記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
燃料無噴射の気筒が生じている場合には警告を発する無噴射警告手段を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 請求項1又は2記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
異常原因判別処理手段の原因判別結果に応じて、警告、目標吐出量の上限ガード又は車両停止のいずれかの措置をとる原因別異常処理手段を備えていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 請求項3記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
前記燃料洩れによる異常が生じているとき、燃料洩れの量を算出する燃料洩れ量算出手段を備え、前記原因別異常処理手段は、燃料洩れによる異常に対しては前記目標吐出量を燃料洩れの量に応じた値に制限し、気筒内への燃料の噴放しによる異常に対しては燃料噴射を実質的に停止する手段として構成されることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。 - 請求項4記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
前記原因別異常処理手段は、前記目標圧力を強制的に0にすることで燃料噴射を実質的に停止する手段として構成されていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
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