JP5220122B2 - 圧力センサ診断方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
そのようなセンサの一つとして、コモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧を検出する圧力センサは、適切な燃料噴射を実現する上で重要であり、故障検出のための方策が種々提案されている。
前記ピエゾインジェクタへ所定の駆動電流を所定駆動時間の間通電し、当該通電期間中において生ずる前記ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化を取得し、当該取得された前記ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化に対して生ずべき標準レール圧を、予め定められた前記端子電圧の変化と標準レール圧との所定の相関関係に基づいて求め、
前記圧力センサにより得られた検出レール圧と、前記所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差が所定閾値より大である場合に、前記圧力センサの異常と判定するよう構成されてなる圧力センサ診断方法が提供される。
本発明の第2の形態によれば、燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、電子制御ユニットにより前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記ピエゾインジェクタへ所定の駆動電流を所定駆動時間の間通電し、当該通電期間中において生ずる前記ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化を取得し、当該取得された前記ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化に対して生ずべき標準レール圧を、予め定められた前記端子電圧の変化と標準レール圧との所定の相関関係に基づいて算出し、
前記圧力センサにより得られた検出レール圧と、所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差が所定閾値より大であるか否かを判定し、前記圧力センサにより得られた検出レール圧と、所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差が所定閾値より大であると判定された場合に、前記圧力センサの異常と判定するよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置が提供される。
本発明の第3の形態によれば、燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における圧力センサ診断方法であって、
前記ピエゾインジェクタへの通電開始後に生ずる端子電圧の脈動における最初のピーク電圧と前記ピエゾインジェクタの通電終了時における端子電圧に基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定するよう構成されてなる圧力センサ診断方法が提供される。
本発明の第4の形態によれば、燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、電子制御ユニットにより前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記ピエゾインジェクタへの通電開始後に生ずる端子電圧の脈動における最初のピーク電圧と前記ピエゾインジェクタの通電終了時における端子電圧とに基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定するよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置が提供される。
本発明の第5の形態によれば、燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における圧力センサ診断方法であって、
前記ピエゾインジェクタへの通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧と、前記通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧の目標電圧とに基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定するよう構成されてなる圧力センサ診断方法が提供される。
本発明の第6の形態によれば、燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、電子制御ユニットにより前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記ピエゾインジェクタへの通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧を取得し、当該取得されたピエゾインジェクタの端子電圧と、前記ピエゾインジェクタの通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧の目標電圧とに基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定するよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置が提供される。
本発明の第3乃至及第9の形態によれば、ピエゾインジェクタの駆動時における所定のタイミングの端子電圧とレール圧との相関関係に基づいて、圧力センサの異常の有無を検出できるようにしたので、異常の有無の診断のための専用の回路を新たに設けることなく、ソフトウェアによる簡易な構成で圧力センサの異常検出を実現することができるという効果を奏すると共に、かかる診断方法を適用することで、信頼性の高いコモンレール式燃料噴射制御装置を提供することができるという効果を奏するものである。
2−1〜2−n…燃料噴射弁
3…ディーゼルエンジン
4…電子制御ユニット
11…圧力センサ
50…高圧ポンプ装置
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の第1の形態及び第9の形態における圧力センサの診断方法が適用される内燃機関噴射制御装置の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
この図1に示された内燃機関噴射制御装置は、具体的には、特に、コモンレール式燃料噴射制御装置が構成されたものとなっている。
かかる構成自体は、従来から良く知られているこの種の燃料噴射制御装置の基本的な構成と同一のものである。
かかる構成において、燃料タンク9の燃料は、供給ポンプ5により汲み上げられ、調量弁6を介して高圧ポンプ7へ供給されるようになっている。調量弁6には、電磁式比例制御弁が用いられ、その通電量が電子制御ユニット4に制御されることで、高圧ポンプ7への供給燃料の流量、換言すれば、高圧ポンプ7の吐出量が調整されるものとなっている。
なお、供給ポンプ5の出力側と燃料タンク9との間には、戻し弁8が設けられており、供給ポンプ5の出力側の余剰燃料を燃料タンク9へ戻すことができるようになっている。
また、供給ポンプ5は、高圧ポンプ装置50の上流側に高圧ポンプ装置50と別体に設けるようにしても、また、燃料タンク9内に設けるようにしても良いものである。
本発明の実施の形態において、燃料噴射弁2−1〜2−nは、ピエゾインジェクタを用いてなるものである。かかるピエゾインジェクタ(図示せず)は、本発明特有のものではなく、従来の構成を有してなるものであり、電子制御ユニット4によって、その駆動制御が行われ、エンジン3の気筒への高圧燃料の噴射を可能としてなるものである。なお、ピエゾインジェクタは、駆動電圧の印加によって、燃料噴射弁2−1〜2−nの噴射孔(図示せず)が開成される構成のものが一般的であり、本発明の実施の形態においても、かかる構成のものであるとする。
すなわち、その2つの内の一方の制御パターンは、燃料噴射弁2−1〜2−nの駆動電圧がレール圧毎に設定されており、レール圧に応じた駆動電圧で燃料噴射弁2−1〜2−nが駆動されるものである。なお、かかる制御パターンを、便宜的に「駆動電圧選択型」と称することとする。
いずれの制御パターンを選択するかは、車両の種類や排気量等を考慮して定められるべきものである。
かかる電子制御ユニット4には、コモンレール1の圧力を検出する圧力センサ11の検出信号が入力される他、エンジン回転数、アクセル開度、エンジン冷却水温、燃料温度などの各種の検出信号が、エンジン3の動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。
また、電子制御ユニット4には、後述する本発明の実施の形態における圧力センサ診断処理において必要とされるピエゾインジェクタの端子電圧が読み込まれるようになっている。
この第1の構成例は、電子制御ユニット4による燃料噴射弁2−1〜2−nの駆動制御が、先に述べた駆動電圧選択型の制御パターンで行われるように構成されたものである場合に適するものである。
まず、図2には、この第1の構成例における圧力センサ診断処理の全体的な手順がサブルーチンフローチャートに示されており、以下、同図を参照しつつ、その内容について説明する。
電子制御ユニット4による圧力センサ診断処理が開始されると、最初に、車両の動作状態が、圧力センサ診断を行うに適した状態か否か、すなわち、エンジン3の運転状態が安定しているか否か、オーバーランの状態にあるか否かの判断処理が行われる(図2のステップS102〜S112参照)。
次いで、演算算出により取得された水温変化量ΔTcが所定水温変化量K1より小さいか否かが判定され(図2のステップS104参照)、所定水温変化量K1より小さいと判定された場合(YESの場合)には、電子制御ユニット4による処理は、次述するステップS106の処理へ進むこととなる。一方、ステップS104において、電子制御ユニット4により、エンジン冷却水の水温変化量が所定水温変化量K1より小さくない、換言すれば、エンジン冷却水の水温変化量が所定水温変化量K1を超えていると判定された場合(NOの場合)には、車両の動作状態が圧力センサ診断を行うに適した状態ではないとして一連の処理が終了され、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
なお、K1は、車両の規模等によって種々適切な値が異なるので、特定の値に限定される必要はないが、本発明の実施の形態においては、例えば、K1=5℃と設定されている。
次いで、演算算出により取得された燃温変化量ΔTfが所定燃温変化量K2より小さいか否かが判定され(図2のステップS108参照)、所定燃温変化量K2より小さいと判定された場合(YESの場合)には、電子制御ユニット4による処理は、次述するステップS110の処理へ進むこととなる。
なお、K2は、車両の規模等によって種々適切な値が異なるので、特定の値に限定される必要はないが、本発明の実施の形態においては、例えば、K2=5℃と設定されている。
このように、本発明の実施の形態においては、エンジン冷却水の水温変化量、燃料温度の燃温変化量によって、エンジン3の運転状態が安定状態にあるか否かを判定するようにしている。
そして、ステップS112において、電子制御ユニット4によりアクセル開度Accが0%であると判定された場合(YESの場合)には、車両がオーバーラン状態にあるとして、電子制御ユニット4の処理は、ステップS200へ進み、次述する診断処理が実行され、しかる後、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
この第1の構成例における圧力センサ診断処理は、先に述べたように、電子制御ユニット4による燃料噴射弁2−1〜2−nの駆動制御のパターンが、駆動電圧選択型であることを前提としているが、この駆動電圧選択型の場合、車両の動作状態がオーバーラン状態、すなわち、アクセル(図示せず)が踏まれていない状態、換言すれば、アクセル開度が零の状態において、診断処理を行うことが車両動作への影響を極力少なくし、ドライバーへ違和感を与えないと考えられるからである。これは、詳細は後述するように、診断処理における燃料噴射弁2−1〜2−nへの通電電流が比較的高く設定されているため、車両の動作状態によっては、診断処理による燃料噴射弁2−1〜2−nへの通電による噴射によって、エンジン回転数に大きな変動を生じさせ、さらには、ドライバー、乗員に不快感を与えかねない虞があるからである。
まず、この図3に示された一連の処理は、燃料噴射弁2−1〜2−nの1つ1つに対して、それぞれ実行されるものとなっている。すなわち、図3に示された一連の処理は、予め定めた順番に沿って燃料噴射弁2−1〜2−n毎に実行されるものとなっている。これは、本発明の実施の形態における圧力センサ診断では、詳細は後述するように、それぞれの燃料噴射弁2−1〜2−nにおける診断処理の結果を総合的に判断して、最終的に、圧力センサ11の異常か否かを判定するようにしているためである。
ここで、図6を参照しつつ、本発明の実施の形態における所定駆動電流Isの通電による診断処理の基本原理について説明することとする。
図6は、燃料噴射弁2−1〜2−nを通電駆動した際の端子電圧の時間変化の一例を示したもので、横軸は通電開始からの経過時間を、縦軸は電圧を、それぞれ表している。
一方、実線で表された特性線は、駆動電流Isで燃料噴射弁2−1〜2−nを駆動した場合の電圧変化を示すものである。
本願発明者は、ピエゾインジェクタの動作とレール圧との関連性について鋭意研究を行った結果、ある一定値以上の高い駆動電流でピエゾインジェクタを駆動すると、ピエゾインジェクタの端子電圧の変化は、ピエゾインジェクタの大きさが違ってもレール圧に対して同じ傾向を示すという結論を得るに至った。
さらに、上述のような第1のピーク値と第2のピーク値との電位差とレール圧との相関関係のみならず、例えば、第1のピーク値に対する電位差(第1のピーク値と第2のピーク値との差)の比の絶対値とレール圧との間にも同様な相関関係が成立するという結論を得るに至った。
本発明の実施の形態における圧力センサ診断は、本願発明者によって得られたかかる知見に基づくもので、概括的に言えば、ピエゾインジェクタへ所定の駆動電流を所定駆動時間の間通電し、その通電期間中において生ずるピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化を取得し、その取得されたピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化に対して生ずべき標準レール圧を、予め定められたピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化と標準レール圧との所定の相関関係に基づいて求め、圧力センサ11により得られた検出レール圧と、先の所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差によって圧力センサ11の異常の有無を診断するようにしたものであるということができるものである。
ここで、最初のピーク電圧V1は、図6に例示された電圧変化の実線の特性線において、時刻t1の時点の電圧である。
ステップS206においては、電子制御ユニット4により、かかる第2ピーク電圧が検出され、電子制御ユニット4内の所定の記憶領域(図示せず)に暫定的に記憶されることとなる。
次いで、上述のようにして算出された電位差を基に、電位差・レール圧換算処理が行われる(図3のステップS210参照)。
かかる電位差・レール圧換算処理は、先に図6を参照しつつ説明したように、所定駆動電流Isによるピエゾインジェクタの駆動においては、第1ピーク電圧V1と第2ピーク電圧との電位差ΔVが、その際のレール圧と相関関係を有していることに基づくものである。
そして、上述のようにして求められた絶対圧力差Lが、所定の閾値を超えているか否かが電子制御ユニット4により判定され(図3のステップS216参照)、所定の閾値を超えていないと判定された場合(NOの場合)には、圧力センサ11は正常であるとして一連の処理が終了され、電子制御ユニット4における処理は、一旦、図示されないメインーチンへ戻ることとなる。
ここで、ステップS218におけるセンサ異常との判定は、燃料噴射弁2−1〜2−nの内の1つに対して、上述した一連の診断処理を実行した結果であるので、この1つのセンサ異常との判定のみで、即座に異常報知などの対応処理を行うよりは、診断の慎重を記する観点から、後述するように、複数の燃料噴射弁における診断処理においてセンサ異常と判定された場合に、異常報知などの処理を行うようにすると好適である。
すなわち、先に述べたように、第1のピーク電圧V1に対する第1のピーク電圧V1と第2のピーク電圧V2との差ΔVの比、すなわち、ΔV/V1とレール圧(標準レール圧)との間にも相関関係が成立する。
そこで、このΔV/V1とレール圧(標準レール圧)との相関関係に基づいて、ΔV/V1を取得する毎に、そのΔV/V1に対する標準レール圧を求め(図3のステップS210の処理に相当)、以下、図3のステップS214以降の処理を同様に行うことでも、圧力センサ11の診断が可能である。
本発明の実施の形態においては、先に説明したように、図3に示された一連の処理は、燃料噴射弁2−1〜2−nの1つ1つ、換言すれば、エンジン3の気筒の1つ1つに対して順に実行されるものとなっており、その1つの燃料噴射弁における診断処理によってセンサ異常と判定されても、直ぐに、異常報知などの対応処理を行うのではなく、次述するように、最終診断処理によって、異常報知の要否を選択するようにしている。
電子制御ユニット4により、処理が開始されると、最初に、電子制御ユニット4の所定の記憶領域(図示せず)に記憶されている、各燃料噴射弁2−1〜2−nにおける先の図3に示された診断処理の結果J1〜Jnが読み出されることとなる(図3のステップS216及びS218並びに図4のステップS302参照)。
次いで、上述のようにして読み出された診断結果の中で、診断結果がセンサ異常(図3のステップS218参照)とされている数が電子制御ユニット4により計数され、異常診断数の計数値Nが確定される(図4のステップS304参照)。
一方、ステップS306において、計数値Nが所定の基準計数値Nsより大であると電子制御ユニット4により判定された場合(YESの場合)には、圧力センサ11が異常であるとして、電子制御ユニット4により異常報知が行われることとなる(図4のステップS308参照)。
なお、異常報知は、警報の発生や異常表示等を適宜行うようにすると好適であるが、勿論、これらに限定される必要はなく、適宜任意に選定されるべきものである。
この第2の構成例は、電子制御ユニット4による燃料噴射弁2−1〜2−nの駆動制御が、先に述べた駆動電圧固定型の制御パターンで行われるように構成されたものである場合に適するものである。
図5は、この第2の構成例における圧力センサ診断処理の全体的な手順をサブルーチンフローチャートに示したものであるが、先に第1の構成例における圧力センサ診断処理の全体的な手順が示された図2のサブルーチンフローチャートと異なる点は、図2におけるステップS110及びS112の処理が省かれている点のみである。なお、図5においては、図2の処理内容と同一処理のステップについては、同一のステップ番号を付して、その詳細な説明を省略することとする。
なお、診断処理の具体的な内容は、先に図3及び図4で説明した通りであるので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
このような場合に対する対処として、次述するようにして、ピエゾインジェクタの経年劣化の有無を診断する処理を実行してピエゾインジェクタの経年劣化に起因する圧力センサ11を異常とするような誤診断の発生を回避するようにしても好適である。
ここで、所定閾値Aを比較的小さな値(微少値)に設定し、所定閾値Bを比較的大きな値に設定することで、ピエゾインジェクタの経年劣化の可能性の有無を検出することが可能である。これは、ピエゾインジェクタの経年劣化により、ピエゾインジェクタの端子電圧に、上述の微少値に相当する電圧のずれが徐々に積み重ねられてゆき、換言すれば、微少値のずれが積分されたと等価な状態となり遂には、圧力センサ11の異常の有無を診断するに適した端子電圧の変化状態ではなくなると考えられるからである。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
まず、本発明の実施の形態における圧力センサの診断方法は、先に図1を参照しつつ説明した構成を有する内燃機関噴射制御装置において適用されるのに適するものである。
ここで、図1に示された内燃機関噴射制御装置の構成について、再度説明することとする。
このコモンレール式燃料噴射制御装置は、高圧燃料の圧送を行う高圧ポンプ装置50と、この高圧ポンプ装置50により圧送された高圧燃料を蓄えるコモンレール1と、このコモンレール1から供給された高圧燃料をディーゼルエンジン(以下「エンジン」と称する)3の気筒へ噴射供給する複数の燃料噴射弁2−1〜2−nと、燃料噴射制御処理や後述する圧力センサ診断処理などを実行する電子制御ユニット(図1においては「ECU」と表記)4を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる構成自体は、従来から良く知られているこの種の燃料噴射制御装置の基本的な構成と同一のものである。
かかる構成において、燃料タンク9の燃料は、供給ポンプ5により汲み上げられ、調量弁6を介して高圧ポンプ7へ供給されるようになっている。調量弁6には、電磁式比例制御弁が用いられ、その通電量が電子制御ユニット4に制御されることで、高圧ポンプ7への供給燃料の流量、換言すれば、高圧ポンプ7の吐出量が調整されるものとなっている。
なお、供給ポンプ5の出力側と燃料タンク9との間には、戻し弁8が設けられており、供給ポンプ5の出力側の余剰燃料を燃料タンク9へ戻すことができるようになっている。
また、供給ポンプ5は、高圧ポンプ装置50の上流側に高圧ポンプ装置50と別体に設けるようにしても、また、燃料タンク9内に設けるようにしても良いものである。
本発明の実施の形態において、燃料噴射弁2−1〜2−nは、ピエゾインジェクタを用いてなるものである。かかるピエゾインジェクタ(図示せず)は、本発明特有のものではなく、従来の構成を有してなるものであり、電子制御ユニット4によって、その駆動制御が行われ、エンジン3の気筒への高圧燃料の噴射を可能としてなるものである。なお、ピエゾインジェクタは、駆動電圧の印加によって、燃料噴射弁2−1〜2−nの噴射孔(図示せず)が開成される構成のものが一般的であり、本発明の実施の形態においても、かかる構成のものであるとする。
すなわち、その2つの内の一方の制御パターンは、燃料噴射弁2−1〜2−nの駆動電圧がレール圧毎に設定されており、レール圧に応じた駆動電圧で燃料噴射弁2−1〜2−nが駆動されるものである。なお、かかる制御パターンを、便宜的に「駆動電圧選択型」と称することとする。
いずれの制御パターンを選択するかは、車両の種類や排気量等を考慮して定められるべきものである。
かかる電子制御ユニット4には、コモンレール1の圧力を検出する圧力センサ11の検出信号が入力される他、エンジン回転数、アクセル開度、エンジン冷却水温、燃料温度などの各種の検出信号が、エンジン3の動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。
また、電子制御ユニット4には、後述する本発明の実施の形態における圧力センサ診断処理において必要とされるピエゾインジェクタの端子電圧が読み込まれるようになっている。
まず、図7には、この第1の構成例における圧力センサ診断処理の全体的な手順がサブルーチンフローチャートに示されており、以下、同図を参照しつつ、その内容について説明する。
電子制御ユニット4による圧力センサ診断処理が開始されると、最初に、車両の動作状態が、圧力センサ診断を行うに適した動作状態にあるか否か、すなわち、エンジン3の運転状態が安定しているか否かの判断処理が行われる(図7のステップS502〜S512参照)。
次いで、演算算出により取得された水温変化量ΔTcが所定水温変化量K1より小さいか否かが判定され(図7のステップS504参照)、所定水温変化量K1より小さいと判定された場合(YESの場合)には、電子制御ユニット4による処理は、次述するステップS506の処理へ進むこととなる。
なお、K1は、車両の規模等によって種々適切な値が異なるので、特定の値に限定される必要はないが、本発明の実施の形態においては、例えば、K1=5℃と設定されている。
次いで、演算算出された燃温変化量ΔTfが所定燃温変化量K2より小さいか否かが判定され(図7のステップS508参照)、所定燃温変化量K2より小さいと判定された場合(YESの場合)には、電子制御ユニット4による処理は、次述するステップS510の処理へ進むこととなる。
このように、本発明の実施の形態においては、エンジン冷却水の水温変化量、燃料温度の燃温変化量によって、エンジン3の運転状態が安定状態にあるか否かが判定されるものとなっている。
そして、ステップS512において、通電時間tは、所定通電時間Tsより大ではないと判定された場合(NOの場合)には、診断処理を行うに適した状態ではないとして、一連の処理が終了され、一旦、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。
一方、ステップS512において、通電時間tは、所定通電時間Tsより大であると判定された場合(YESの場合)には、診断処理を行うに適した状態であるとして、電子制御ユニット4の処理は、ステップS600へ進み、次述する診断処理が実行され、しかる後、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
まず、この図8に示された一連の処理は、燃料噴射弁2−1〜2−nの1つ1つに対して、それぞれ実行されるものとなっている。すなわち、図8に示された一連の処理は、予め定めた順番に沿って燃料噴射弁2−1〜2−n毎に実行されるものとなっている。これは、本発明の実施の形態における圧力センサ診断では、詳細は後述するように、それぞれの燃料噴射弁2−1〜2−nにおける診断処理の結果を総合的に判断して、最終的に、圧力センサ11の異常か否かを判定するようにしているためである。
ここで、図11を参照しつつ、本発明の実施の形態における診断処理の基本原理について説明することとする。
はじめに、本願発明者は、ピエゾインジェクタの動作とレール圧との関連性について鋭意研究を行った結果、圧力センサ11の故障等により出力信号に異常を生じ、電子制御ユニット4において実際のレール圧とは異なる誤ったレール圧が認識されて、ピエゾインジェクタの駆動がなされた場合、ピエゾインジェクタの端子電圧の変化に一定の規則性があり、それを利用することによって圧力センサ11の故障、異常を診断することができるという結論を得るに至った。
同図において実線で表された特性線は、圧力センサ11が正常であり、車両動作全体も正常である場合において、あるレール圧におけるピエゾインジェクタの通電駆動時の端子電圧の時間変化例を示したものである。
すなわち、ピエゾインジェクタの端子電圧は、通電開始後、上下に変化するいわゆる脈動状態を示すのが一般的であり、通電開始直後、比較的早い変化速度で上昇し、ある電圧で最初のピーク(図11において時刻t1の箇所の電圧値)に達し、その直後下降に転じ、立ち上がりとほぼ同様の時間変化で低下してゆく。
なお、この通電開始直後における最初のピーク電圧を、便宜的に「充電開始ピーク電圧」と称することとする。
実際には、ピエゾインジェクタの駆動制御は、上述の時刻t1において予め設定した電圧でピークとなるように、また、通電終了時となる時刻t2における電圧が目標として予め定められた電圧となるように、ピエゾインジェクタの通電電流の大きさや、通電時間等が設定されて、駆動されるものとなっている。
したがって、車両装置全体が正常動作状態にある場合、上述の時刻t1における電圧V1、時刻t2における電圧V2は、予め設定された電圧、又は、所定のずれの範囲内の電圧となる。
すなわち、まず、実際のレール圧に対して、圧力センサ11により検出されたレール圧が低い場合、ピエゾインジェクタの端子電圧の変化は、例えば、図11において一点鎖線で表された特性線のように、時刻t1における電圧V1は正常時よりも高い電圧にシフトし、そのシフト量は、本来のレール圧との差に応じたものとなる一方、時刻t2における電圧V2は、正常時(図11において実線の特性線参照)とほぼ同程度となる。
また、時刻t1における実際の電圧V1と時刻t2における実際の電圧V2との差が所定閾値βより大きい場合には、圧力センサ11により検出されたレール圧が、実際のレール圧より低くなる異常な状態にあると判断できる。
次いで、先の図11で説明した時刻t2、すなわち、換言すれば、ピエゾインジェクタへの通電終了時における電圧(第2実測電圧)V2が電子制御ユニット4により読み込まれて、電子制御ユニット4内の所定の記憶領域(図示せず)に一時的に記憶されることとなる(図8のステップS604参照)。
目標第2電圧V2Tは、先に図11を参照しつつ説明したように、予め定められており、電子制御ユニット4の所定の記憶領域(図示せず)に記憶されているものである。
そして、電子制御ユニット4により、V2−V2T>αであると判定された場合(YESの場合)には、圧力センサ11が異常であるとされ(図8のステップS612参照)、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
そして、V1−V2>βであると判定された場合(YESの場合)には、圧力センサ11が異常であるとされ(図8のステップS612参照)、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
本発明の実施の形態においては、先に説明したように、図8に示された一連の処理は、燃料噴射弁2−1〜2−nの各々、換言すれば、エンジン3の気筒の各々に対して順に実行されるものとなっており、その1つの燃料噴射弁における診断処理によってセンサ異常と判定されても、直ちに、異常報知などの対応処理を行うのではなく、次述するように、最終診断処理によって、異常報知の要否を選択するようにしている。
電子制御ユニット4により、処理が開始されると、最初に、電子制御ユニット4の所定の記憶領域(図示せず)に記憶されている、各燃料噴射弁2−1〜2−nにおける先の図8に示された診断処理の結果J1〜Jnが読み出されることとなる(図8のステップS612及び図9のステップS802参照)。
次いで、上述のようにして読み出された診断結果の中で、診断結果がセンサ異常(図8のステップS612参照)とされている数が電子制御ユニット4により計数され、異常診断数の計数値Nが確定される(図9のステップS804参照)。
一方、ステップS806において、計数値Nが所定の基準計数値Nsより大であると電子制御ユニット4により判定された場合(YESの場合)には、圧力センサ11が異常であるとして、電子制御ユニット4により異常報知が行われることとなる(図9のステップS808参照)。
なお、異常報知は、警報の発生や異常表示等を適宜行うようにすると好適であるが、勿論、これらに限定される必要はなく、適宜任意に選定されるべきものである。
最初に、図12を参照しつつ本発明の第7及び第9の形態における圧力センサ診断処理の基本的な概念について説明する。
図12は、先の図11と同様にピエゾインジェクタの通電の際の端子電圧の変化例を示すもので、横軸は通電開始からの経過時間を、縦軸はピエゾインジェクタ電圧を、それぞれ示している。
同図において、実線の特性線は、圧力センサ11が正常であると共に、車両装置全体が正常な動作状態である場合にあって、あるレール圧におけるピエゾインジェクタの端子電圧の変化例である。
これに対して、二点鎖線で示された特性線は、圧力センサ11の出力の異常等により、本来のレール圧よりも高いレール圧が圧力センサ11により出力されることにより、ピエゾインジェクタの端子電圧変化が、本来の変化、すなわち、実線の特性線に対して、電圧が上昇する方向に変位した場合の一例を示すものである。
なお、図12における時刻t1,t2は、いずれも先に図11で説明した時刻t1,t2と同一である。
すなわち、圧力センサ11の特性のばらつきによって、検出レール圧が本来のレール圧と異なることによって、電子制御ユニット4によって指示されるピエゾインジェクタへの駆動電圧が本来の値からずれる結果、図12において二点鎖線の特性線のようになることがある。なお、この図12の二点鎖線の特性線は、圧力センサ11により検出されたレール圧が、本来の正しいレール圧よりも高い場合のピエゾインジェクタの端子電圧の変化例である。
すなわち、まず、ピエゾインジェクタの駆動制御においては、先に図11を参照しつつ述べたように時刻t2(図11参照)における目標とする電圧である目標第2電圧V2Tがレール圧に応じて定められている。そして、電子制御ユニット4により、ある噴射タイミングにおける時刻t2において検出されたピエゾインジェクタの実際の端子電圧と、その目標第2電圧VTとの差が補正量U2として算出されると、次回の噴射タイミングにおいては、この補正量U2を加味した電圧印加(電圧補正)がピエゾインジェクタに対して行われるようになっている。
圧力センサ11の出力特性のばらつきや、ピエゾインジェクタの特性のばらつき等を考慮すれば、ピエゾインジェクタの端子電圧の目標第2電圧VTからのずれは、ある程度生じ得るものであるが、補正量U2の大きさが、圧力センサ11やピエゾインジェクタの特性のばらつき等の影響によるものと考えられる範囲を大きく逸脱するような場合には、圧力センサ11の異常、故障であると考えることが可能である。
この第7の形態は、かかる点に着目し、補正量U2の大きさによって圧力センサ11の診断を行うようにしたものである。
まず、上述したように電子制御ユニット4によるピエゾインジェクタの通電制御において、電圧補正が行われていることが前提である。
しかして、電子制御ユニット4により処理が開始されると、最初に、所定回数の補正量U2の記憶が行われる(図10のステップS702参照)。
ここで、補正量U2は、先に図12を参照しつつ説明した通りのものである。
そして、上述のようにして得られた平均補正量U2avと、この時点における最新の補正量U2との差の絶対値Kが電子制御ユニット4により算出される(図8のステップS706参照)。
一方、ステップS708において、絶対値Kが所定閾値Ksを超えていると判定された場合(YESの場合)には、圧力センサ11が異常(センサ異常)であるとされ(図10のステップS710参照)、一連の処理が終了され、電子制御ユニット4における処理は、一旦、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。
Claims (20)
- 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における圧力センサ診断方法であって、
前記ピエゾインジェクタへ所定の駆動電流を所定駆動時間の間通電し、当該通電期間中において生ずる前記ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化を取得し、当該取得された前記ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化に対して生ずべき標準レール圧を、予め定められた前記端子電圧の変化と標準レール圧との所定の相関関係に基づいて求め、
前記圧力センサにより得られた検出レール圧と、前記所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差が所定閾値より大である場合に、前記圧力センサの異常と判定することを特徴とする圧力センサ診断方法。 - ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化は、前記ピエゾインジェクタへの所定駆動時間の通電期間中において生ずる前記ピエゾインジェクタの端子電圧の脈動における前記所定の駆動電流の通電開始後に現れる第1のピーク電圧と第2のピーク電圧の電位差であることを特徴とする請求項1記載の圧力センサ診断方法。
- ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化は、前記ピエゾインジェクタへの所定駆動時間の通電期間中において生ずる前記ピエゾインジェクタの端子電圧の脈動における前記所定の駆動電流の通電開始後に現れる第1のピーク電圧と第2のピーク電圧の電位差の前記第1のピーク電圧に対する比であることを特徴とする請求項1記載の圧力センサ診断方法。
- エンジンの気筒に対応して設けられたピエゾインジェクタ毎に順に、圧力センサにより得られた検出レール圧と、所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差が所定閾値より大であるか否かを判定し、所定数を超えるピエゾインジェクタにおいて、圧力センサにより得られた検出レール圧と、所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差が所定閾値より大であると判定された場合に、圧力センサが異常であるとすることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれか記載の圧力センサ診断方法。
- エンジンの運転状態が安定している場合に、ピエゾインジェクタへの所定の駆動電流による通電を開始することを特徴とする請求項1乃至請求項4いずれか記載の圧力センサ診断方法。
- エンジン冷却水の水温変化量、燃料温度の温度変化量及びアクセル開度の少なくともいずれか1つに基づいてエンジンの運転状態が安定しているか否かを判定することを特徴とする請求項5記載の圧力センサ診断方法。
- 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、電子制御ユニットにより前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記ピエゾインジェクタへ所定の駆動電流を所定駆動時間の間通電し、当該通電期間中において生ずる前記ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化を取得し、当該取得された前記ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化に対して生ずべき標準レール圧を、予め定められた前記端子電圧の変化と標準レール圧との所定の相関関係に基づいて算出し、
前記圧力センサにより得られた検出レール圧と、所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差が所定閾値より大であるか否かを判定し、前記圧力センサにより得られた検出レール圧と、所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差が所定閾値より大であると判定された場合に、前記圧力センサの異常と判定することを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。 - ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化は、前記ピエゾインジェクタへの所定駆動時間の通電期間中において生ずる前記ピエゾインジェクタの端子電圧の脈動における前記所定の駆動電流の通電開始後に現れる第1のピーク電圧と第2のピーク電圧の電位差であることを特徴とする請求項7記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
- ピエゾインジェクタの端子電圧の所定区間における変化は、前記ピエゾインジェクタへの所定駆動時間の通電期間中において生ずる前記ピエゾインジェクタの端子電圧の脈動における前記所定の駆動電流の通電開始後に現れる第1のピーク電圧と第2のピーク電圧の電位差の前記第1のピーク電圧に対する比であることを特徴とする請求項7記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
- 電子制御ユニットは、
エンジンの気筒に対応して設けられたピエゾインジェクタ毎に順に、圧力センサにより得られた検出レール圧と、所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差が所定閾値より大であるか否かを判定し、所定数を超えるピエゾインジェクタにおいて、圧力センサにより得られた検出レール圧と、所定の相関関係に基づいて得られた標準レール圧との差が所定閾値より大であると判定された場合に、圧力センサが異常であると判定するよう構成されてなることを特徴とする請求項7乃至請求項9いずれか記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。 - 電子制御ユニットは、エンジンの運転状態が安定しているか否かを判定し、
エンジンの運転状態が安定していると判定された場合に、ピエゾインジェクタへの所定の駆動電流による通電を開始するよう構成されてなることを特徴とする請求項7乃至請求項10いずれか記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。 - 電子制御ユニットは、
エンジン冷却水の水温変化量、燃料温度の温度変化量及びアクセル開度の少なくともいずれか1つに基づいてエンジンの運転状態が安定しているか否かを判定するよう構成されてなることを特徴とする請求項11記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。 - 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における圧力センサ診断方法であって、
前記ピエゾインジェクタへの通電開始後に生ずる端子電圧の脈動における最初のピーク電圧と前記ピエゾインジェクタの通電終了時における端子電圧に基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定することを特徴とする圧力センサ診断方法。 - ピエゾインジェクタへの通電開始後に生ずる端子電圧の脈動における最初のピーク電圧と前記ピエゾインジェクタの通電終了時における端子電圧との差が所定の閾値を超える場合に圧力センサの異常と判定することを特徴とする請求項13記載の圧力センサ診断方法。
- 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における圧力センサ診断方法であって、
前記ピエゾインジェクタへの通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧と、前記通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧の目標電圧とに基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定することを特徴とする圧力センサ診断方法。 - ピエゾインジェクタへの通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧と、前記通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧の目標電圧との差が所定の閾値を超える場合に圧力センサの異常と判定することを特徴とする請求項15記載の圧力センサ診断方法。
- 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、電子制御ユニットにより前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記ピエゾインジェクタへの通電開始後に生ずる端子電圧の脈動における最初のピーク電圧と前記ピエゾインジェクタの通電終了時における端子電圧とに基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定するよう構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。 - 電子制御ユニットは、前記ピエゾインジェクタへの通電開始後に生ずる端子電圧の脈動における最初のピーク電圧と前記ピエゾインジェクタの通電終了時における端子電圧との差が所定の閾値を超える場合に圧力センサの異常と判定するよう構成されてなることを特徴とする請求項17記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
- 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたピエゾインジェクタを用いてなる燃料噴射弁を介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、電子制御ユニットにより前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記ピエゾインジェクタへの通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧を取得し、当該取得されたピエゾインジェクタの端子電圧と、前記ピエゾインジェクタの通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧の目標電圧とに基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定するよう構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。 - 電子制御ユニットは、ピエゾインジェクタへの通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧と、前記ピエゾインジェクタの通電終了時における前記ピエゾインジェクタの端子電圧の目標電圧との差が所定の閾値を超える場合に圧力センサの異常と判定するよう構成されてなることを特徴とする請求項19記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
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