JP5724953B2

JP5724953B2 - 燃料噴射弁の異常判定装置

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Publication number: JP5724953B2
Application number: JP2012134596A
Authority: JP
Inventors: 嘉浩村上; 正和阪田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2032-06-14
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Description

本発明は、エンジンで燃焼させる燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁を備える燃料噴射システムに適用される異常判定装置に関する。

特許文献１は、出荷前の工場で、燃料噴射弁による燃料の噴射に伴う燃料圧力の変化及び噴射率の変化を検出している。そして、駆動信号がオンされてから噴射に伴う燃料圧力の変化が検出されるまでの時間である検出遅れ時間と、基準値とを比較して、燃料噴射弁又は燃圧センサの異常の有無を判定している。そして、異常があると判定された場合には、駆動信号がオンされてから噴射率の変化が検出されるまでの時間である噴射開始遅れ時間と基準値とを比較して、燃料噴射弁か燃圧センサのどちらに異常があるか判定している。

特開２００９−７４５３６号公報

しかしながら、特許文献１は、燃料噴射弁か燃圧センサのどちらに異常があるか判定しているものの、燃料噴射弁の異常の種類までは判定していない。

本発明は、上記実情を鑑み、燃料噴射弁の異常の種類を判定することができる燃料噴射弁の異常判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、燃料噴射弁の異常判定装置であって、エンジンで燃焼させる燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁を備える燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量と前記燃料噴射弁へ供給する燃料の供給圧とから定まる調整点について、前記燃料噴射弁による噴射における噴射率の時間に対する変動である噴射率波形を特定する所定のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、前記調整点について、前記パラメータ算出手段により算出された前記所定のパラメータと、既知の基準噴射率波形を特定する前記所定のパラメータとの相違を、パラメータごとに算出する相違算出手段と、前記相違算出手段により算出された各パラメータの相違に基づいて、前記燃料噴射弁の異常の有無を判定するとともに、異常があると判定された場合には前記相違が閾値を超えているパラメータに対応させて異常の種類を判定する異常判定手段と、を備える。

第１の発明によれば、噴射量と供給圧とから定まる調整点について、噴射率波形、すなわち噴射状態を特定する所定のパラメータが算出される。そして、算出された各パラメータと基準噴射率波形を特定する各パラメータとの相違が、パラメータごとに算出される。したがって、燃料噴射弁の噴射状態を特定するパラメータごとに、異常の有無を判定することができる。そして、燃料噴射弁に異常があると判定した場合には、相違が閾値を超えているパラメータに対応させて、噴射状態の異常部分を特定できる。噴射状態の異常部分を特定できれば、噴射状態の異常原因となっている、燃料噴射弁の異常の種類を判定することができる。さらに、異常判定装置により燃料噴射弁の異常の種類が判定されれば、燃料噴射弁の異常原因を取り除く対応ができる。

第２の発明は、燃料噴射弁の異常判定装置であって、エンジンで燃焼させる燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁へ供給される燃料圧力を逐次検出する燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量と前記燃料噴射弁へ供給する燃料の供給圧とから定まる調整点について、噴射に伴い生じる燃料圧力の変化を前記燃圧センサの検出値に基づいて圧力波形として検出する圧力波形検出手段と、前記調整点について、前記圧力波形検出手段により検出された圧力波形に基づいて、噴射率の時間に対する変動である噴射率波形を特定する所定のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、前記調整点について、前記パラメータ算出手段により算出された前記所定のパラメータと、既知の基準噴射率波形を特定する前記所定のパラメータとの相違を、パラメータごとに算出する相違算出手段と、前記相違算出手段により算出された各パラメータの相違に基づいて、前記燃料噴射弁の異常の有無を判定するとともに、異常があると判定された場合には前記相違が閾値を超えているパラメータに対応させて異常の種類を判定する異常判定手段と、を備える。

第２の発明によれば、噴射量と供給圧とから定まる調整点について、燃料圧力の圧力波形が検出され、検出された圧力波形に基づいて、噴射率波形、すなわち噴射状態を特定する所定のパラメータが算出される。そして、算出された各パラメータと基準噴射率波形を特定する各パラメータとの相違が、パラメータごとに算出される。したがって、第１の発明と同様の効果を奏する。

第９の発明は、燃料噴射弁の異常判定方法であって、エンジンで燃焼させる燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁を備える燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量と前記燃料噴射弁へ供給する燃料の供給圧とから定まる調整点について、前記燃料噴射弁による噴射における噴射率の時間に対する変動である噴射率波形を特定する所定のパラメータを算出するパラメータ算出工程と、前記調整点について、前記パラメータ算出工程において算出された前記所定のパラメータと、既知の基準噴射率波形を特定する前記所定のパラメータとの相違を、パラメータごとに算出する相違算出工程と、前記相違算出工程により算出された各パラメータの相違に基づいて、前記燃料噴射弁の異常の有無を判定するとともに、異常があると判定された場合には前記相違が閾値を超えているパラメータに対応させて異常の種類を判定する異常判定工程と、を備える。

第９の発明の異常判定方法によれば、第１の発明と同様の効果を奏する。

第１０の発明は、燃料噴射弁の異常判定方法であって、エンジンで燃焼させる燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁へ供給される燃料圧力を逐次検出する燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量と前記燃料噴射弁へ供給する燃料の供給圧とから定まる調整点について、噴射に伴い生じる燃料圧力の変化を前記燃圧センサの検出値に基づいて圧力波形として検出する圧力波形検出工程と、前記調整点について、前記圧力波形検出工程において検出された圧力波形に基づいて、噴射率の時間に対する変動である噴射率波形を特定する所定のパラメータを算出するパラメータ算出工程と、前記調整点について、前記パラメータ算出工程において算出された前記所定のパラメータと、既知の基準噴射率波形を特定する前記所定のパラメータとの相違を、パラメータごとに算出する相違算出工程と、前記相違算出工程において算出された各パラメータの相違に基づいて、前記燃料噴射弁の異常の有無を判定するとともに、異常があると判定された場合には前記相違が閾値を超えているパラメータに対応させて異常の種類を判定する異常判定工程と、を備える。

第１０の発明の異常判定方法によれば、第２の発明と同様の効果を奏する。

燃料噴射システムの概略を示す模式図。第１実施形態に係る燃料噴射弁の異常判定試験の概要を示す図。噴射指令信号に対応する燃料圧力の変化及び噴射率パラメータを示す図。噴射率パラメータと燃料噴射弁の異常の種類との対応関係を示す図。第２実施形態に係る燃料噴射弁の異常判定試験の概要を示す図。

（第１実施形態）
まず、図１を参照しつつ、燃料噴射弁の異常判定装置が適用される燃料噴射システムの概略を説明する。本実施形態に係る燃料噴射システムは、ディーゼルエンジンに搭載されることを想定している。本燃料噴射システムは、エンジンの気筒に搭載された燃料噴射弁１０と、各燃料噴射弁１０に搭載され、各燃料噴射弁１０へ供給される燃料圧力を逐次検出する燃圧センサ２０と、ＥＣＵ３０（電子制御装置）と、燃料タンク４０とを備える。

燃料タンク４０は、エンジンの気筒に供給される燃料（軽油）を溜めておくためのタンクである。燃料タンク４０内の燃料は、エンジンのクランク軸に連動して駆動される燃料ポンプ４１により、コモンレール４２に圧送されて蓄圧される。コモンレール４２内の圧力が、各気筒の燃料噴射弁１０へ供給される燃料の供給圧Ｐｃとなる。コモンレール４２内に蓄圧された燃料は、燃料流入口１１ｆから燃料噴射弁１０へ供給される。

燃料噴射弁１０は、ボデー１１と、ニードル弁１２（先端摺動部）と、アクチュエータ１３（駆動部）とを備えて構成される。ボデー１１は、内部に、高圧通路１１ａと、低圧通路１１ｄとが形成されている。また、ボデー１１の先端ノズル部には、高圧通路１１ａと繋がる噴孔１１ｂが形成されている。コモンレール４２から供給された燃料は、高圧通路１１ａを通って噴孔１１ｂから噴射される。

また、ボデー１１の先端には、高圧室１７が形成されている。高圧室１７は、ニードル弁１２の先端外周面とボデー１１の先端内周面との間に形成され、ニードル弁１２が開弁方向に変位した際に噴孔１１ｂと連通する。さらに、ボデー１１の内部には、ニードル弁１２に背圧を付与する背圧室１６と、背圧室１６の燃料圧力を制御する制御室１５が形成されている。制御室１５は、高圧通路１１ａと低圧通路１１ｄ、及び背圧室１６と接続している。そして、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと制御室１５との連通状態は、制御室１５に収納されている制御弁１４により切り替えられる。

ニードル弁１２は、ボデーの内部に収容される。ニードル弁１２には、高圧室１７の燃料圧力と背圧室１６の燃料圧力との差に相当する燃料圧力が印加される。印加される燃料圧力がノズルスプリング１６ａの付勢力より大きくなると、ニードル弁１２は、噴孔１１ｂを開く。

アクチュエータ１３は、ピエゾ素子を多数積層してなるピエゾスタックにより構成されたピエゾアクチュエータが採用されており、ピエゾ素子への通電をオンオフすることで、伸長状態と縮小状態とが切り替えられる。よって、アクチュエータ１３は、駆動信号を受信すると下向き（噴孔１１ｂに向かう向き）の駆動力を発生する。

アクチュエータ１３へ通電されると、アクチュエータ１３が発生する駆動力により、シリンダ１９は、ピエゾスプリング１８の付勢に抗して下向きに押される。そして、制御弁１４は、シリンダ１９により高圧シート面１５ａに押し付けられる。それにより、制御室１５及び背圧室１６は低圧通路１１ｄと連通して、制御室１５及び背圧室１６内の高圧燃料は低圧通路１１ｄに流出し、背圧室１６の燃料圧力は低下する。その結果、ニードル弁１２に印加される燃料圧力は、ノズルスプリング１６ａの付勢力より大きくなり、ニードル弁１２のシート面１２ａが、ボデー１１のシート面１１ｅから離座するので、噴孔１１ｂから燃料が噴射される。なお、低圧通路１１ｄに流出した燃料は、燃料排出口１１ｇを経て燃料タンク４０に戻される。

一方、アクチュエータ１３への通電がオフにされると、図１に示すように、制御弁１４は低圧シート面１５ｂに接する。それにより、制御室１５及び背圧室１６は高圧通路１１ａに接続され、制御室１５及び背圧室１６には高圧燃料が導入される。その結果、ニードル弁１２に印加される燃料圧力はノズルスプリング１６ａの付勢力より小さくなるので、ニードル弁１２のシート面１２ａは、ボデー１１のシート面１１ｅに着座し、燃料噴射が停止される。

よって、制御室１５は、アクチュエータ１３が発生する駆動力により、ニードル弁１２に印加される燃料圧力を制御する。また、ニードル弁１２は、印加される燃料圧力に基づいて、噴孔１１ｂを開閉する。

燃圧センサ２０は、燃料噴射弁１０に搭載されており、ステム２１（起歪体）と圧力センサ素子２２とを備える。ステム２１は、ボデー１１に取り付けられており、ダイヤフラム部２１ａを有している。ダイヤフラム部２１ａは、高圧通路１１ａを流通する高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する。圧力センサ素子２２は、ダイヤフラム部２１ａに取り付けられており、ダイヤフラム部２１ａの弾性変形量に応じた圧力信号をＥＣＵ３０へ送信する。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵとメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）等からなる周知のマイクロコンピュータとして構成され、アクセルペダルの操作量、エンジン負荷、エンジン回転速度等に基づき、目標噴射状態を算出する。例えば、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対応する最適噴射状態を噴射状態マップにして記憶させておく。そして、現状のエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき、噴射状態マップを参照して目標噴射状態を算出する。

次に、図２を参照して、燃料噴射弁１０の異常判定試験の概略について説明する。本異常判定試験は、出荷前の製造工場や市場出荷後に各種修理や検査を行うサービス工場等において、燃料噴射弁１０と、燃圧センサ２０と、燃料噴射弁１０に高圧燃料を供給する試験用ポンプ７１と、計測器７０（燃料噴射弁の異常判定装置）を用いて行われる。

計測器７０は、ＣＰＵとメモリから構成されるマイコン等からなる制御部（圧力波形検出手段、パラメータ算出手段、相違算出手段、異常判定手段）を備える。まず、計測器７０の制御部が、噴射量Ｑと供給圧Ｐｃとから定まる調整点を設定する。試験用ポンプ７１は、供給圧Ｐｃの燃料を、燃料噴射弁１０の燃料流入口１１ｆに供給し、計測器７０の制御部は、噴射量Ｑに対応する駆動信号を燃料噴射弁１０へ送信して、燃料噴射弁１０を駆動させる。そして、噴射時の燃料圧力を燃圧センサ２０により検出し、検出値を計測器７０へ送信する。

計測器７０の制御部は、燃圧センサ２０の検出値に基づいて、噴射に伴い生じる燃料圧力の変化を圧力波形Ｗｂとして検出する。そして、検出した圧力波形Ｗｂに基づいて、噴射率の時間に対する変動である噴射率波形を特定する噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅを算出する。さらに、算出された噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅと、メモリに予め記憶されている基準噴射率波形を特定する噴射率パラメータＲｍａｘｍ，ｔｄｍ，ｔｅｍとの相違を、噴射率パラメータごとに算出する。

そして、計測器７０の制御部は、算出した各パラメータの相違に基づいて、燃料噴射弁１０の異常の有無を判定する。さらに、異常があると判定した場合には、相違が閾値を超えているパラメータに対応させて、異常の種類を判定する。以下に、噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅを算出する手順、及び噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅを用いて、燃料噴射弁１０の異常の有無と異常の種類とを判定する手順を詳しく述べる。

図３を参照して、計測器７０の制御部が、検出した圧力波形Ｗｂに基づいて、噴射率パラメータを算出する手順を説明する。図３（ａ）は燃料噴射弁１０に対する駆動信号、（ｂ）は噴射率波形、（ｃ）は圧力波形Ｗｂを示す。

圧力波形Ｗｂのうち、噴射開始に伴い燃圧降下を開始する変曲点Ｐ１から降下が終了する変曲点Ｐ２までの降下波形を、最小二乗法等により直線に近似した降下近似直線Ｌαを算出する。そして、降下近似直線Ｌαと基準値Ｂαとの交点時期ＬＢαを算出する。算出した交点時期ＬＢαに基づき、交点時期ＬＢαと相関が高い噴射開始時期Ｒ１を算出する。例えば、交点時期ＬＢαよりも所定の遅れ時間Ｃαだけ前の時期を噴射開始時期Ｒ１として算出する。

また、圧力波形Ｗｂのうち、噴射終了に伴い燃圧上昇を開始する変曲点Ｐ３から降下が終了する変曲点Ｐ５までの上昇波形を、最小二乗法等により直線に近似した上昇近似直線Ｌβを算出する。そして、上昇近似直線Ｌβと基準値Ｂβとの交点時期ＬＢβを算出する。算出した交点時期ＬＢβに基づき、交点時期ＬＢβと相関が高い噴射終了時期Ｒ４を算出する。例えば、交点時期ＬＢβよりも所定の遅れ時間Ｃβだけ前の時期を噴射終了時期Ｒ４として算出すればよい。

次に、噴射率波形のうち噴射増加を示す直線Ｒαの傾きを、直線Ｒαと相関が高い降下近似直線Ｌαの傾きに基づき算出する。例えば、降下近似直線Ｌαの傾きに所定の係数を掛けて直線Ｒαの傾きを算出すればよい。同様にして、噴射率波形のうち噴射減少を示す直線Ｒβの傾きを、直線Ｒβの傾きと相関が高い上昇近似直線Ｌβの傾きに基づき算出する。

次に、両直線Ｒα，Ｒβの交点を算出する。そして、その交点時期を、噴射終了を指令したことに伴い、ニードル弁１２がリフトダウンを開始する時期（閉弁作動開始時期Ｒ２３）とする。さらに、噴射開始時期Ｒ１の駆動開始時期ｔ１に対する遅れ時間（噴射開始遅れ時間ｔｄ）、及び、噴射終了時期Ｒ４の噴射終了指令時期ｔ２に対する遅れ時間（噴射終了遅れ時間ｔｅ）を算出する。なお、噴射終了遅れ時間ｔｅとして、閉弁作動開始時期Ｒ２３の噴射終了指令時期ｔ２に対する遅れ時間を採用することもできる。

また、降下近似直線Ｌα及び上昇近似直線Ｌβの交点に対応した圧力を交点圧力Ｐαβとして算出し、基準圧力Ｐbaseと交点圧力Ｐαβとの圧力差ΔＰγを算出する。基準圧力Ｐbaseは、圧力波形Ｗｂのうち、噴射開始に伴い燃圧が降下を開始するまでの部分の平均燃圧である。そして、算出した圧力差ΔＰγに基づき、圧力差ΔＰγと相関が高い最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。具体的には、圧力差ΔＰγに相関係数Ｃγを掛けて、最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。但し、圧力差ΔＰγが所定値ΔＰγｔｈ未満である小噴射の場合には、上述の如くＲｍａｘ＝ΔＰγ×Ｃγとするが、ΔＰγ≧ΔＰγｔｈである大噴射の場合には、予め設定しておいた値（設定値Ｒγ）を最大噴射率Ｒｍａｘとして算出する。

なお、上記「小噴射」とは、噴射率がＲγに達する前にニードル弁１２がリフトダウンを開始する態様の噴射を想定しており、シート面１１ｅ，１２ａで燃料が絞られて、噴射量が制限されている時の噴射率が最大噴射率Ｒｍａｘとなる。一方、上記「大噴射」とは、噴射率がＲγに達した後にニードル弁１２がリフトダウンを開始する態様の噴射を想定しており、噴孔１１ｂで燃料が絞られて、噴射量が制限されている時の噴射率が最大噴射率Ｒｍａｘとなる。要するに、駆動期間Ｔｑが十分に長く、最大噴射率Ｒｍａｘに達した以降も開弁状態を継続させる場合においては、図３（ｂ）に示すように噴射率波形は台形となる。一方、最大噴射率Ｒｍａｘに達する前に閉弁作動を開始させるような小噴射の場合には、噴射率波形は三角形となる。本実施形態では、噴射率波形が台形となる大噴射を想定している。

以上により、圧力波形Ｗｂから噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅを算出することができる。

続いて、計測器７０の制御部が、噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅを用いて、燃料噴射弁１０の異常の有無と異常の種類とを判定する手順について説明する。

まず、設定された調整点に対応する基準噴射率波形を特定する噴射率パラメータＲｍａｘｍ，ｔｄｍ，ｔｅｍを、メモリから読み出す。

大噴射の場合、最大噴射率Ｒｍａｘは、噴孔１１ｂで燃料が絞られて、噴射量が制限されている時の噴射率であるから、最大噴射率Ｒｍａｘと噴孔１１ｂの大きさ（面積）とには相関がある。すなわち、噴孔１１ｂが大きくなればＲｍａｘは大きくなり、噴孔１１ｂが小さくなればＲｍａｘは小さくなる。よって、ＲｍａｘとＲｍａｘｍとの相違から、高い精度で燃料噴射弁１０の噴孔１１ｂの異常を判定することができる。

また、燃料噴射弁１０の何種類かの異常は、噴射開始遅れ時間ｔｄと噴射終了遅れ時間ｔｅとに表れやすい。よって、ｔｄとｔｄｍとの相違、及びｔｅとｔｅｍとの相違から、高い精度で燃料噴射弁１０の異常の種類を判定することができる。

したがって、算出した噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅと、基準噴射率波形を特定する噴射率パラメータＲｍａｘｍ，ｔｄｍ，ｔｅｍとの相違、ΔＲｍａｘ＝Ｒｍａｘ−Ｒｍａｘｍ，Δｔｄ＝ｔｄ−ｔｄｍ，Δｔｅ＝ｔｅ―ｔｅｍを算出する。

次に、算出された噴射率パラメータの相違ΔＲｍａｘ，Δｔｄ，Δｔｅに基づいて、燃料噴射弁１０の異常の有無を判定する。具体的には、ΔＲｍａｘ，Δｔｄ，Δｔｅと、閾値Ｔｈｒ，Ｔｈｄ，Ｔｈｅとをそれぞれ比較して、閾値を超えるものがある場合には、燃料噴射弁１０に異常があると判定する。さらに、燃料噴射弁１０に異常があると判定された場合は、閾値を超えている噴射率パラメータに基づいて、異常の種類を判定する。図４は、閾値を越えているパラメータの相違と異常の種類との対応関係を示す。なお、閾値Ｔｈｒ，Ｔｈｄ，Ｔｈｅは、それぞれ正の値である。

（１）ＲｍａｘとＲｍａｘｍとの相違が閾値Ｔｈｒよりも大きい場合は（｜ΔＲｍａｘ｜＞Ｔｈｒ）、噴孔１１ｂの孔径が異常であると判定できる。燃料噴射弁１０の噴孔１１ｂが異常であると判定されれば、燃料噴射弁１０の先端ノズル部を交換することにより対応できる。

（２）ｔｄがｔｄｍよりも大きい度合いが閾値Ｔｈｄを超えており、かつｔｅがｔｅｍよりも大きい度合いが閾値Ｔｈｅを超えている場合は（Δｔｄ＞ＴｈｄかつΔｔｅ＞Ｔｈｅ）、ニードル弁１２の移動速度が遅くなっていると推定できる。ニードル弁１２の移動速度が遅くなる原因は、ニードル弁１２の周囲に異物が混入したことによる、ニードル弁１２の周囲のクリアランスの減少（ニードル弁１２の移動抵抗の増大）である。したがって、この場合、異常の種類は、ニードル弁１２の周囲に異物が混入していることと判定できる。ニードル弁１２の周囲に異物が混入していると判定されれば、燃料噴射弁１０の先端部を分解して洗浄することにより対応できる。

（３）ｔｄがｔｄｍよりも大きい度合いが閾値Ｔｈｄを超えており、かつｔｅがｔｅｍよりも小さい度合いが閾値Ｔｈｅを超えている場合は（Δｔｄ＞ＴｈｄかつΔｔｄ＜−Ｔｈｅ）、駆動信号オンのときにニードル弁１２を噴孔１１ｂからリフトアップさせる力が小さいと推定できる。ニードル弁１２をリフトアップさせる力が小さくなる原因は、アクチュエータ１３が発生する駆動力の低下である。したがって、この場合、アクチュエータ１３が発生する駆動力が低下していると判定できる。アクチュエータ１３は、静的容量が大きいと、変位量が小さくなり、発生する駆動力が低下する。アクチュエータ１３が発生する駆動力が低下していると判定されれば、アクチュエータ１３を交換することにより対応できる。

（４）ｔｄがｔｄｍよりも小さい度合いが閾値Ｔｈｄを超えており、かつｔｅがｔｅｍよりも小さい度合いが閾値Ｔｈｅを超えている場合は（Δｔｄ＜−ＴｈｄかつΔｔｅ＜−Ｔｈｅ）、駆動信号のオンオフに対するニードル弁１２の反応速度が上昇していると推定できる。ニードル弁１２の反応速度が上昇する原因は、制御室１５に異物が混入して制御室１５の容積が小さくなったことによる、ニードル弁１２に印加される燃料圧力の変化速度の上昇である。制御室１５の容積が小さくなると、駆動信号のオンに伴い、背圧室１６の燃料圧力が低圧に変化する速度が上昇し、駆動信号のオフに伴い、背圧室１６の燃料圧力が高圧に変化する速度が上昇する。したがって、この場合、制御室１５に異物が混入していると判定できる。制御室１５に異物が混入していると判定されれば、燃料噴射弁１０を分解して制御室１５を洗浄することにより対応できる。

以上説明した第１実施形態は、以下の効果を奏する。

・計測器７０は、燃料噴射弁１０の噴射状態を特定する噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅごとに、燃料噴射弁１０の異常の有無を判定することができる。そして、燃料噴射弁１０に異常があると判定した場合には、相違が閾値を超えているパラメータに対応させて、噴射状態の異常部分を特定できる。噴射状態の異常部分を特定できれば、噴射状態の異常原因となっている、燃料噴射弁１０の異常の種類を判定することができる。さらに、計測器７０により燃料噴射弁１０の異常の種類が判定されれば、燃料噴射弁１０の異常原因を取り除く対応ができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る燃料噴射弁１０の異常判定試験は、図５に示す態様にて行われる。本異常判定試験は、出荷前の製造工場や市場出荷後のサービス工場等において行われる。詳しくは、燃料噴射弁１０と、燃料噴射弁１０に高圧燃料を供給する試験用ポンプ７１と、計測器７０（燃料噴射弁の異常判定装置）と、内周に歪みゲージ８１を備える容器８０を用い、燃料噴射弁１０の先端を容器８０内に入れた状態で行われる。

まず、計測器７０の制御部が、噴射量Ｑと供給圧Ｐｃとから定まる調整点を設定する。試験用ポンプ７１は、供給圧Ｐｃの燃料を、燃料噴射弁１０の燃料流入口１１ｆに供給し、計測器７０の制御部は、噴射量Ｑに対応する駆動信号を燃料噴射弁１０へ送信して、燃料噴射弁１０を駆動させる。

そうすると、燃料噴射弁１０の噴孔１１ｂから燃料が容器８０内に噴射され、噴射された燃料が歪みゲージ８１に及ぼす圧力が電気信号に変換されて計測器７０へ送信される。
計測器７０へ送信された電気信号の時間変動は、噴射率波形（図３（ｂ）の台形）に相当する。計測器７０の制御部は、計測した噴射率波形から、噴射率波形を特定する噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅを算出する。

さらに、計測器７０の制御部は、算出された噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅと、予めメモリに記憶されている基準噴射率波形を特定する噴射率パラメータＲｍａｘｍ，ｔｄｍ，ｔｅｍとの相違ΔＲｍａｘ，Δｔｄ，Δｔｅを算出する。計測器７０の制御部は、第１実施形態と同様に、相違ΔＲｍａｘ，Δｔｄ，Δｔｅと閾値Ｔｈｒ，Ｔｈｄ，Ｔｈｅとをそれぞれ比較して、燃料噴射弁１０の異常の有無を判定する。そして、異常があると判定した場合には、相違が閾値を超えているパラメータに対応させて、異常の種類を判定する。

以上説明した第２実施形態は、以下の効果を奏する。

・調整点について、噴射率波形、すなわち噴射状態を特定する所定の噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅが算出される。そして、算出された噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅと、基準噴射率波形を特定する噴射率パラメータＲｍａｘｍ，ｔｄｍ，ｔｅｍとの相違ΔＲｍａｘ，Δｔｄ，Δｔｅが、噴射率パラメータごとに算出される。したがって、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（他の実施形態）
・第２実施形態の燃料噴射システムでは、燃料噴射弁１０に燃圧センサ２０が内蔵されているが、燃圧センサ２０は備えていなくてもよい。内周に歪みゲージ８１を備える容器８０を用いて噴射率波形を取得する場合は、燃圧センサ２０を備えていなくても、噴射率パラメータを取得できる。

・上記各実施形態では、噴射率波形が台形となる大噴射を想定しているが、噴射率波形が三角形となる小噴射でも、同じように噴射率パラメータＲｍａｘ，ｔｄ，ｔｅごとに閾値と比較して、燃料噴射弁１０の異常の有無及び異常の種類を判定できる。小噴射の場合、最大噴射率Ｒｍａｘは、シート面１１ｅ，１２ａで燃料が絞られている時の噴射率であるから、最大噴射率Ｒｍａｘと、シート面１１ｅ、１２ａで挟まれる流路の面積とには相関がある。よって、｜ΔＲｍａｘ｜＞Ｔｈｒとなる場合には、シート面１１ｅ、１２ａの異常と判定できる。この場合、燃料噴射弁１０のシート面１１ｅ、１２ａを交換することにより対応できる。

・第１実施形態では、出荷前の製造工場や出荷後のサービス工場等において、計測器７０が燃料噴射弁１０の異常判定試験を行うが、工場出荷後のエンジン運転中に、ＥＣＵ３０が、燃料噴射弁１０の異常判定試験を行ってもよい。

・上記各実施形態では、アクチュエータ１３として、ピエゾアクチュエータを採用しているが、電磁アクチュエータを採用してもよい。電磁アクチュエータを採用した場合でも、Δｔｄ＞ＴｈｄかつΔｔｄ＜−Ｔｈｅとなるときには、アクチュエータが発生する駆動力が低下していると判定できる。

１０…燃料噴射弁、１１ｂ…噴孔、１２…ニードル弁、１３…アクチュエータ、１５…制御室、２０…燃圧センサ、７０…計測器、Ｒｍａｘ…最大噴射率、ｔｄ…噴射開始遅れ時間、ｔｅ…噴射終了遅れ時間。

Claims

エンジンで燃焼させる燃料を噴孔（１１ｂ）から噴射する燃料噴射弁（１０）を備える燃料噴射システムに適用され、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量と前記燃料噴射弁へ供給する燃料の供給圧とから定まる調整点について、前記燃料噴射弁による噴射における噴射率の時間に対する変動である噴射率波形を特定する所定のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記調整点について、前記パラメータ算出手段により算出された前記所定のパラメータと、既知の基準噴射率波形を特定する前記所定のパラメータとの相違を、パラメータごとに算出する相違算出手段と、
前記相違算出手段により算出された各パラメータの相違に基づいて、前記燃料噴射弁の異常の有無を判定するとともに、異常があると判定された場合には前記相違が閾値を超えているパラメータに対応させて異常の種類を判定する異常判定手段と、を備え、
前記所定のパラメータは、前記燃料噴射弁に対する駆動信号がオンされてから実際に噴射が開始されるまでの時間である噴射開始遅れ時間と、前記駆動信号がオフされてから実際に噴射が終了されるまでの時間である噴射終了遅れ時間と、を含み、
前記燃料噴射弁は、前記駆動信号を受信して駆動力を発生する駆動部（１３）と、前記駆動力に基づいて前記噴孔を開く先端摺動部（１２）と、を備え、
前記異常判定手段は、前記噴射率波形の噴射開始遅れ時間が前記基準噴射率波形の噴射開始遅れ時間よりも大きい度合いが閾値を超えており、かつ前記噴射率波形の噴射終了遅れ時間が前記基準噴射率波形の噴射終了遅れ時間よりも大きい度合いが閾値を超えている場合は、前記先端摺動部の周囲に異物が混入していると判定する燃料噴射弁の異常判定装置（７０）。
エンジンで燃焼させる燃料を噴孔（１１ｂ）から噴射する燃料噴射弁（１０）を備える燃料噴射システムに適用され、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量と前記燃料噴射弁へ供給する燃料の供給圧とから定まる調整点について、前記燃料噴射弁による噴射における噴射率の時間に対する変動である噴射率波形を特定する所定のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記調整点について、前記パラメータ算出手段により算出された前記所定のパラメータと、既知の基準噴射率波形を特定する前記所定のパラメータとの相違を、パラメータごとに算出する相違算出手段と、
前記相違算出手段により算出された各パラメータの相違に基づいて、前記燃料噴射弁の異常の有無を判定するとともに、異常があると判定された場合には前記相違が閾値を超えているパラメータに対応させて異常の種類を判定する異常判定手段と、を備え、
前記所定のパラメータは、前記燃料噴射弁に対する駆動信号がオンされてから実際に噴射が開始されるまでの時間である噴射開始遅れ時間と、前記駆動信号がオフされてから実際に噴射が終了されるまでの時間である噴射終了遅れ時間と、を含み、
前記燃料噴射弁は、前記駆動信号を受信して駆動力を発生する駆動部（１３）と、前記駆動力に基づいて前記噴孔を開く先端摺動部（１２）と、を備え、
前記異常判定手段は、前記噴射率波形の噴射開始遅れ時間が前記基準噴射率波形の噴射開始遅れ時間よりも大きい度合いが閾値を超えており、かつ前記噴射率波形の噴射終了遅れ時間が前記基準噴射率波形の噴射終了遅れ時間よりも小さい度合いが閾値を超えている場合は、前記駆動部が発生する駆動力が低下していると判定する燃料噴射弁の異常判定装置（７０）。
エンジンで燃焼させる燃料を噴孔（１１ｂ）から噴射する燃料噴射弁（１０）を備える燃料噴射システムに適用され、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量と前記燃料噴射弁へ供給する燃料の供給圧とから定まる調整点について、前記燃料噴射弁による噴射における噴射率の時間に対する変動である噴射率波形を特定する所定のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
前記調整点について、前記パラメータ算出手段により算出された前記所定のパラメータと、既知の基準噴射率波形を特定する前記所定のパラメータとの相違を、パラメータごとに算出する相違算出手段と、
前記相違算出手段により算出された各パラメータの相違に基づいて、前記燃料噴射弁の異常の有無を判定するとともに、異常があると判定された場合には前記相違が閾値を超えているパラメータに対応させて異常の種類を判定する異常判定手段と、を備え、
前記所定のパラメータは、前記燃料噴射弁に対する駆動信号がオンされてから実際に噴射が開始されるまでの時間である噴射開始遅れ時間と、前記駆動信号がオフされてから実際に噴射が終了されるまでの時間である噴射終了遅れ時間と、を含み、
前記燃料噴射弁は、前記駆動信号を受信して駆動力を発生する駆動部（１３）と、印加される燃料圧力に基づいて前記噴孔を開く先端摺動部（１２）と、前記駆動部が発生する駆動力により前記先端摺動部に印加される前記燃料圧力を制御する制御室（１５）と、を備え、
前記異常判定手段は、前記噴射率波形の噴射開始遅れ時間が前記基準噴射率波形の噴射開始遅れ時間よりも小さい度合いが閾値を超えており、かつ前記噴射率波形の噴射終了遅れ時間が前記基準噴射率波形の噴射終了遅れ時間よりも小さい度合いが閾値を超えている場合は、前記制御室に異物が混入していると判定する燃料噴射弁の異常判定装置（７０）。
前記所定のパラメータは、最大噴射率を含み、
前記異常判定手段は、前記噴射率波形の最大噴射率と前記基準噴射率波形の最大噴射率との相違が閾値よりも大きい場合は、前記噴孔の孔径が異常であると判定する請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射弁の異常判定装置。