JP4218218B2 - コモンレール式燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はコモンレールに蓄圧された高圧燃料をインジェクタを介してエンジンへ供給するコモンレール式燃料噴射装置に関する技術であり、特にコモンレール式燃料噴射装置における燃料のリーク検出技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コモンレール式燃料噴射装置は、蓄圧センサによって検出されるコモンレール圧力(実コモンレール圧力)を検出し、この実コモンレール圧力が運転状態に基づいて設定された目標コモンレール圧力となるように燃料供給ポンプの吐出量をフィードバック制御している。
そして、フィードバックの補正値が所定値よりも大きい場合、あるいはフィードバックの補正値が長期に亘って所定値よりも大きい場合に燃料がリークしていると制御装置が判断するように設けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したように、従来では燃料供給ポンプの吐出量をフィードバック制御しているため、燃料のリークが発生してもその漏れをフィードバック制御によって補償してしまう。つまり、従来のコモンレール式燃料噴射装置はリークの検出精度が悪く、長期に亘ってリークが発生する可能性があった。
【0004】
【発明の目的】
本発明は目的は、コモンレールの圧力挙動による異常を精度良く検出することのできるコモンレール式燃料噴射装置の提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
〔請求項1の手段〕
請求項1の手段では、コモンレール圧力が定常状態の時、制御装置は燃料供給ポンプの制御をフィードバック制御からオープン制御へ切り替える。このオープン制御中に、蓄圧センサによって検出される実コモンレール圧力が目標コモンレール圧力より所定範囲外れた場合は、制御装置の異常判定手段が異常と判断する。
このように、フィードバック制御の影響を無くしてコモンレール圧力の挙動を検出するため、コモンレール圧力の異常を高い精度で検出できる。
【0006】
〔請求項2の手段〕
請求項2の手段では、コモンレール圧力が定常状態の時、制御装置は燃料供給ポンプの制御をフィードバック制御からオープン制御へ切り替える。このオープン制御中に、蓄圧センサによって検出される実コモンレール圧力が所定範囲より下回った場合は、制御装置の異常判定手段が燃料漏れ異常と判断する。
このように、フィードバック制御の影響を無くしてコモンレール圧力の挙動を検出するため、燃料漏れを高い精度で検出できる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、実施例および変形例を用いて説明する。
〔実施例〕
図1〜図3は実施例を説明するための図面であり、図3を参照してコモンレール式燃料噴射装置の構成を説明する。この実施例のコモンレール式燃料噴射装置は、図示しない多気筒ディーゼルエンジン(以下、エンジン)の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射するインジェクタ1と、高圧燃料を蓄圧するサージタンクの一種であるコモンレール2と、燃料タンク3から燃料を汲み上げる周知の低圧供給ポンプ4(以下、フィードポンプ)と、このフィードポンプ4より汲み上げた燃料を高圧に加圧してコモンレール2に供給する燃料供給ポンプ5と、複数のインジェクタ1および燃料供給ポンプ5の吐出圧を制御する電子制御装置6(以下、ECU)とを備えるものである。
【0008】
インジェクタ1は、周知構成のものであり、ノズルニードル11、ノズルボディ12、油圧ピストン13、ノズルホルダー14等よりなる燃料噴射ノズルと、この燃料噴射ノズルを駆動する噴射制御電磁弁15とから構成されている。なお、ノズルボディ12の先端部には、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する噴射孔16が形成されている。
ここで、噴射制御電磁弁15は、第1オリフィス17を介して油圧ピストン13の背圧室18(制御室)の圧力を制御するものであり、背圧室18は第2オリフィス19を介して高圧燃料通路20に連通している。
この高圧燃料通路20は、コモンレール2の分岐管21と逆止弁22および燃料配管23を介して連通される通路であり、コモンレール2から供給された高圧燃料をインジェクタ1の先端の燃料溜まりへ導くものである。
【0009】
そして、インジェクタ1による燃料噴射は、ECU6から図示しないインジェクタ駆動回路を介して出力された信号により制御されるものであり、噴射制御電磁弁15が開弁している間、背圧室18の燃料が第1オリフィス17を介してリークされるので、ノズルニードル11がノズルボディ12の弁座よりリフトする。これによって、高圧燃料が供給される燃料溜まりと噴射孔16が連通して、燃焼室内に高圧燃料が噴射される。
【0010】
コモンレール2は、高圧燃料を吐出する燃料供給ポンプ5の吐出管31と逆止弁32および燃料配管33を介して接続されている。また、コモンレール2には、内部のコモンレール圧力が所定の限界圧力を越えないようにするためのプレッシャリミッタ34が設けられている。
【0011】
燃料供給ポンプ5は、エンジンのクランク軸35の回転によって燃料タンク3内の燃料をプランジャ室36(ポンプ室)へ汲み上げるためのフィードポンプ4を内蔵している。燃料供給ポンプ5は、フィードポンプ4によってプランジャ室36に供給された燃料を加圧して高圧燃料としてコモンレール2へ圧送するためのプランジャ37が設けられている。このプランジャ37は、クランク軸35の回転に伴って回転するカム38によって駆動されるものであり、このカム38とプランジャ37との間には、ローラ39と摺動子40が介在されており、ローラ39がカム38の表面に沿うようにスプリング41が配置されている。
この結果、クランク軸35の回転に伴ってカム38が回転すると、カム38の高低差によりプランジャ37が往復駆動される。
【0012】
燃料供給ポンプ5には、燃料の吐出圧(吐出量)を制御するための吐出制御電磁弁42が取り付けられている。この吐出制御電磁弁42は、ECU6から図示しないポンプ駆動回路を介して出力された信号により制御されるものであり、吐出制御電磁弁42の開弁率が可変することで、コモンレール2への燃料の吐出圧(吐出量)が調整される。
【0013】
ECU6は、エンジンの運転状態に応じて、噴射量、噴射タイミング、噴射圧力(以下、コモンレール圧力)を決定し、その噴射量、噴射タイミング、コモンレール圧力が得られるように上述した噴射制御電磁弁15および吐出制御電磁弁42を制御するものである。
ECU6は、エンジンの運転に係わる各種の状態を検出する手段として、気筒判別センサ51、クランク角センサ52、蓄圧センサ53、アクセル開度センサ54、冷却水温センサ55、吸気温度センサ56、吸気圧センサ57等が接続されている。
【0014】
気筒判別センサ51およびクランク角センサ52は、各気筒のピストン位置を検出するための手段であり、気筒判別センサ51はクランク軸35と一体に回転するGパルスロータ51aを備え、クランク角センサ52もクランク軸35と一体に回転するNEパルスロータ52aを備える。
蓄圧センサ53は、コモンレール2内に蓄圧されたコモンレール圧力を検出する手段である。
アクセル開度センサ54、冷却水温センサ55、吸気温度センサ56、吸気圧センサ57等は、噴射量、噴射タイミング、コモンレール圧力を決定するエンジンパラメータを検出する手段である。
【0015】
ECU6には、蓄圧センサ53によって検出されるコモンレール圧力(以下、実コモンレール圧力)が、エンジンパラメータを基に設定された目標コモンレール圧力となるように、吐出制御電磁弁42(つまり、燃料供給ポンプ5の吐出量)をフィードバック制御するプログラム(フィードバック制御手段)が搭載されている。
【0016】
一方、ECU6には、コモンレール圧力が定常状態となっている時に、フィードバック制御からオープン制御に所定時間に亘って切り換え、このオープン制御中に実コモンレール圧力が所定範囲より下回った時に、燃料漏れ異常と判断するプログラム(異常判定手段)が搭載されている。
なお、上記オープン制御は、エンジンパラメータを基に設定された値によって吐出制御電磁弁42をフィードフォワード制御するプログラム(オープン制御手段)である。
【0017】
この実施例のECU6による吐出制御電磁弁42の制御を図1を参照して説明する。
ECU6は、エンジンパラメータ(例えば、エンジン回転数NE、アクセル開度ACCP)から目標コモンレール圧力を演算する目標圧力演算手段M10と、目標コモンレール圧力と実コモンレール圧力の差に基づいて吐出制御電磁弁42の補正値(PCF)を演算するフィードバック補正値演算手段M20と、エンジンパラメータを基に設定された吐出制御電磁弁42のオープン指令値(PCO)を演算するオープン制御指令値演算手段M30とを備える。
【0018】
さらに、ECU6は、目標圧力演算手段M10の演算した目標コモンレール圧力の変化割合を監視して、吐出制御電磁弁42の制御状態が非定常状態(図2▲1▼参照)か定常状態(図2▲2▼参照)かを検出し、定常状態と判別した際にフィードバック制御からオープン制御へ所定時間(図2▲3▼参照)に亘って切り替える定常状態判別切り替え手段M40と、このオープン制御中に実コモンレール圧力が所定範囲より下回った時に、燃料漏れ異常と判断する異常判定手段M50とを備える。
【0019】
上記構成を採用するECU6の作動を図2のタイムチャートを参照して説明する。
目標コモンレール圧力の変化割合が所定値よりも大きい非定常時(図2▲1▼参照)には、オープン制御指令値演算手段M30で演算されたオープン指令値(PCO)にフィードバック補正値演算手段M20で演算された補正値(PCF)を加算した加算値(PCO+PCF)によって吐出制御電磁弁42を制御する。
【0020】
目標コモンレール圧力の変化割合が所定値よりも小さい定常時(図2▲2▼参照)を定常状態判別切り替え手段M40が判別すると、所定時間(図2▲3▼参照)に亘ってオープン制御指令値演算手段M30で演算されたオープン指令値(PCO)のみで吐出制御電磁弁42を制御する。
このオープン制御時に、蓄圧センサ53の検出する実コモンレール圧力が目標コモンレール圧力に対して所定範囲内であれば、燃料漏れは無い(正常)と判断する。しかし、このオープン制御時に、蓄圧センサ53の検出する実コモンレール圧力が目標コモンレール圧力に対して所定範囲より下回った時、異常判定手段M50が異常を判定し、ランプ等で乗員に燃料漏れ異常を知らせる。
なお、オープン制御中に目標コモンレール圧力の変化割合が所定値よりも大きくなった場合(非定常時へ変化した場合)は、ただちにオープン制御からフィードバック制御に切り替えられるものである。
【0021】
上記の作動で説明したように、この実施例で示すコモンレール式燃料噴射装置は、コモンレール圧力が定常状態の時に一時的にフィードバック制御の影響を無くす制御を行い、その時にコモンレール圧力の挙動を検出している。つまり、フィードバック制御の影響が無い状態で実コモンレール圧力の挙動を検出しているため、燃料漏れを高い精度で検出することができる。
【0022】
〔変形例〕
上記の実施例では、オープン制御を実施する期間を所定時間と限定した例を示したが、目標コモンレールが変化するまで、つまり運転状態が変化するまでオープン制御を行って、燃料のリークを検出するように設けても良い。
上記の実施例では、オープン制御時に、蓄圧センサ53の検出する実コモンレール圧力が所定範囲より下回った場合のみ説明したが、所定範囲より上回った場合であってもコモンレール式燃料噴射装置のどこかに異常が発生していると判断するように設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】吐出制御電磁弁の制御ブロック図である。
【図2】作動を説明するタイムチャートである。
【図3】コモンレール式燃料噴射装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
1 インジェクタ
2 コモンレール
5 燃料供給ポンプ
6 ECU(制御装置)
53 蓄圧センサ
M10 目標圧力演算手段
M20 フィードバック補正値演算手段
M30 オープン制御指令値演算手段
M40 定常状態判別切り替え手段
M50 異常判定手段
Claims (2)
- 燃料供給ポンプより吐出された高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、
このコモンレールに蓄圧された高圧燃料を噴射するインジェクタと、
このインジェクタが搭載されたエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記コモンレールに蓄圧された燃料のコモンレール圧力を検出する蓄圧センサと、
この蓄圧センサによって検出される実コモンレール圧力が、前記運転状態検出手段で検出された運転状態に基づいて設定された目標コモンレール圧力となるように、前記燃料供給ポンプの吐出量をフィードバック制御する制御装置と、
を具備するコモンレール式燃料噴射装置において、
前記制御装置は、コモンレール圧力が定常状態の時に、前記フィードバック制御から、前記運転状態検出手段で検出された運転状態に基づいて前記燃料供給ポンプの吐出量を制御するオープン制御へ切り替え、
このオープン制御中に、前記蓄圧センサによって検出される実コモンレール圧力が前記定常状態の目標コモンレール圧力より所定範囲外れた場合に、異常と判断する異常判定手段を備え、
この異常判定手段は、前記燃料供給ポンプの吐出量をフィードバック制御して、実コモンレール圧力が安定している状態とし、前記蓄圧センサによって検出される実コモンレール圧力が安定している状態であることが確認されてから、前記燃料供給ポンプの吐出量の制御をオープン制御に変更することを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。 - 請求項1のコモンレール式燃料噴射装置において、
前記異常判定手段は、前記オープン制御中に、前記蓄圧センサによって検出される実コモンレール圧力が、前記所定範囲より下回った場合に、燃料漏れ異常と判断することを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
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