JP4218218B2 - コモンレール式燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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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