JP5744634B2

JP5744634B2 - 燃料添加弁の故障検出装置

Info

Publication number: JP5744634B2
Application number: JP2011128796A
Authority: JP
Inventors: 亮介松川
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2031-06-09
Also published as: JP2012255379A

Description

本発明は、燃料添加弁の故障検出装置に関するものである。

従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯx（窒素酸化物）と還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものもあるが、このような選択還元型触媒の還元剤としてＨＣガスを用いる場合には、選択還元型触媒より上流側の排気管に燃料添加弁を設け、該燃料添加弁により排気ガスに燃料を添加することが行われている。

また、前述の如き選択還元型触媒以外にも、排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス中の酸素濃度が低下した時に未燃ＨＣやＣＯ等の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化する性質を備えたＮＯx吸蔵還元触媒が知られているが、このＮＯx吸蔵還元触媒の場合にも、その上流側の排気管に燃料添加弁を備え、該燃料添加弁により排気ガスに燃料を添加し、その添加燃料を還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒上で酸素と反応させて排気ガス中の酸素濃度を低下させ、ＮＯx吸蔵還元触媒のＮＯxの分解放出及び還元浄化を促すことが行われている（下記の特許文献１を参照）。

このように選択還元型触媒やＮＯx吸蔵還元触媒等といった排気浄化用触媒の上流側に燃料添加弁を設け、該燃料添加弁により排気ガス中に燃料を添加することは従来より行われていることであるが、この種の燃料添加弁が正常に作動しているか否かを判定するにあたっては、例えば、選択還元型触媒の下流側に備えられているＮＯxセンサ等の検出値に基づき、燃料添加弁から燃料を噴射しているはずなのにＮＯx値が意図した通りに下がってこないといった事象を間接的に検出し、このような正常でない事象が確認された時に、燃料添加弁に何らかの故障が生じているものと推定するようにしているのが実情である。

特開２００７−２９６４４２号公報

しかしながら、燃料添加弁から燃料を噴射しているはずなのにＮＯx値が意図した通りに下がってこないといった事象は、触媒劣化による性能低下と区別することが難しく、燃料添加弁に故障が生じていないのに、該燃料添加弁に故障が生じているものと判定されてしまうことがあり、不要な燃料添加弁の交換を行うことになったり、燃料添加弁の故障か触媒劣化かを特定するまでに時間がかかったりする虞れがあった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、従来よりも確度の高い燃料添加弁の故障検出を行い得るようにして不要な部品交換を減らし且つ点検時間の短縮化を図ることを目的とする。

本発明は、排気管の途中に装備されて排気ガスに燃料を添加する燃料添加弁の故障検出装置であって、燃料添加弁に燃料を導く供給ラインの途中に設けられた遮断弁と、該遮断弁の入側で燃料の圧力を検出する前段圧力センサと、遮断弁の出側で燃料の圧力を検出する後段圧力センサと、前段圧力センサ及び後段圧力センサの検出値と遮断弁及び燃料添加弁の作動状況とに基づいて燃料添加弁の故障を診断する制御装置とを備え、遮断弁及び燃料添加弁の特定の作動状況下における遮断弁の入側の圧力変化と出側の圧力変化との関係が正常時の関係と符合しない場合に燃料添加弁の故障を診断するように前記制御装置を構成したことを特徴とするものである。

より具体的には、遮断弁が開で燃料添加弁が噴射状態にある作動状況下で遮断弁の入側の圧力降下に対し出側が圧力変化無しとなっている場合と、遮断弁が閉で燃料添加弁が噴射状態にある作動状況下で遮断弁の出側が圧力変化無しとなっている場合に、燃料添加弁の故障を診断するように制御装置が構成されていることが好ましい。

即ち、遮断弁が開で燃料添加弁が噴射状態にある作動状況下で遮断弁の入側が圧力降下となっていれば、遮断弁の出側は燃料添加弁の噴射が継続されることで圧力降下するのが当然であるが、これが圧力変化無しとして検出されたならば、燃料添加弁が開弁不良により閉じていて燃料噴射が成されていないことが判る。

尚、一般的に、この種の遮断弁にはオリフィスが内蔵されているので、遮断弁の入側が圧力降下しても遮断弁の出側の圧力が直ぐに追従することはなく、燃料添加弁が開弁不良により閉じていて燃料噴射が成されなければ、遮断弁の出側では圧力変化無しとして検出されることになる。

また、遮断弁が閉で燃料添加弁が噴射状態にある作動状況下であれば、遮断弁の入側の圧力変化がどのようになっていようと、閉じた遮断弁の出側は燃料添加弁の噴射が継続されることで圧力降下するのが当然であるが、これが圧力変化無しとして検出されたならば、燃料添加弁が開弁不良により閉じていて燃料噴射が成されていないことが判る。

更に、遮断弁が開で燃料添加弁が停止状態にある作動状況下で遮断弁の入側の圧力上昇又は圧力変化無しに対し出側が圧力降下となっている場合にも、燃料添加弁の故障を診断するように制御装置が構成されていると良い。

即ち、遮断弁が開で燃料添加弁が停止状態にある作動状況下で遮断弁の入側が圧力上昇又は圧力変化無しとなっていれば、遮断弁の出側は燃料添加弁の噴射が停止されていることから少なくとも圧力降下しないのが当然であるが、これが圧力降下として検出されたならば、燃料添加弁が閉弁不良により開いていて燃料漏れが生じている可能性が高いことが判る。

ただし、これらの遮断弁が開で燃料添加弁が停止状態にある作動状況下での燃料添加弁の閉弁不良の診断に関しては、遮断弁より下流での配管漏れによる圧力降下の可能性も完全には否定できないため、燃料添加弁が閉弁不良の可能性が高いという診断に留めておくことが好ましい。

上記した本発明の燃料添加弁の故障検出装置によれば、遮断弁及び燃料添加弁の特定の作動状況下における遮断弁の入側の圧力変化と出側の圧力変化との関係が、燃料添加弁の故障に直接的に関連して正常時の関係と符合しなくなる事象に着目し、この事象の検出を燃料添加弁の故障として捉えることにより、従来よりも確度の高い燃料添加弁の故障検出を行うことができるので、不要な部品交換を減らし且つ点検時間の短縮化を図ることができるという優れた効果を奏し得る。

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。図１の制御装置で燃料添加弁の故障が診断される条件を示す表である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、ここに図示している例では、コモンレール式の燃料噴射装置への適用例を示しており、燃料タンク１内の燃料が、エンジン出力により駆動される燃料ポンプ２により昇圧され、圧送パイプ３を介しコモンレール４に供給されて蓄圧状態で貯留されるようになっており、前記燃料ポンプ２には、コモンレール４における燃料圧を所定圧力に維持するための流量制御弁５が備えられ、燃料ポンプ２からリリーフされた燃料は、オーバーフローパイプ６により燃料タンク１に戻されるようにしてある。

また、コモンレール４内の燃料は、インジェクションパイプ７を介しエンジンの各気筒毎に装備された複数のインジェクタ８に向け供給されて前記各気筒内に噴射されるようになっており、インジェクションパイプ７からインジェクタ８に供給された燃料のうち、各気筒への噴射に費やされなかった燃料は、各インジェクタ８からリーク燃料として連絡パイプ９を介しリーケージパイプ１０に集められて燃料タンク１へ戻されるようになっている。

一方、図示しない排気浄化用触媒の上流側に相当する排気管１１には、該排気管１１内を流れ排気ガス１２に燃料を添加する燃料添加弁１３が設けられており、該燃料添加弁１３には、前記圧送パイプ３の途中から燃料を分岐して導く供給ライン１４が接続されるようになっている。

更に、この供給ライン１４には、適宜に燃料の流通を遮断する遮断弁１５が設けられていると共に、該遮断弁１５の入側に前段圧力センサ１６が装備され、前記遮断弁１５の出側には後段圧力センサ１７が装備されており、これら前段圧力センサ１６及び後段圧力センサ１７の検出信号１６ａ，１７ａが制御装置１８に入力されるようになっている。

前記制御装置１８においては、前段圧力センサ１６及び後段圧力センサ１７の検出値と遮断弁１５及び燃料添加弁１３の作動状況とに基づき、遮断弁１５及び燃料添加弁１３の特定の作動状況下における遮断弁１５の入側の圧力変化と出側の圧力変化との関係が正常時の関係と符合しない場合に燃料添加弁１３の故障が診断されるようになっている。

尚、前記制御装置１８で遮断弁１５及び燃料添加弁１３の作動状況を把握するにあたっては、これら遮断弁１５及び燃料添加弁１３の制御系から現在の作動状況を示す信号を入力させて用いるようにすれば良いが、この制御装置１８自体が遮断弁１５及び燃料添加弁１３の制御を担うようになっていても良い。

図２の表は前記制御装置１８にて燃料添加弁１３の故障が診断される条件を示すもので、表中の矢印は前段圧力センサ１６又は後段圧力センサ１７で検出された燃料の圧力変化が圧力上昇（燃料の検出圧力を微分した値がプラス）を示す場合に右肩上がりとなり、圧力変化無し（燃料の検出圧力を微分した値がゼロ）を示す場合に水平となり、圧力降下（燃料の検出圧力を微分した値がマイナス）を示す場合に右肩下がりとなっている。

図２の表の上四段に示してある通り、遮断弁１５が開で燃料添加弁１３が噴射状態にある作動状況下で遮断弁１５の入側の圧力降下に対し出側が圧力変化無しとなっている場合に燃料添加弁１３の開弁不良が診断され、また、遮断弁１５が閉で燃料添加弁１３が噴射状態にある作動状況下で遮断弁１５の入側の圧力上昇，圧力変化無し，活力降下の何れに対しても遮断弁１５の出側が圧力変化無しとなっている場合に燃料添加弁１３の開弁不良が診断されるようになっている。

即ち、遮断弁１５が開で燃料添加弁１３が噴射状態にある作動状況下で遮断弁１５の入側が圧力降下となっていれば、遮断弁１５の出側は燃料添加弁１３の噴射が継続されることで圧力降下するのが当然であるが、これが圧力変化無しとして検出されたならば、燃料添加弁１３が開弁不良により閉じていて燃料噴射が成されていないことが判る。

尚、一般的に、この種の遮断弁１５にはオリフィスが内蔵されているので、遮断弁１５の入側が圧力降下しても遮断弁１５の出側の圧力が直ぐに追従することはなく、燃料添加弁１３が開弁不良により閉じていて燃料噴射が成されなければ、遮断弁１５の出側では圧力変化無しとして検出されることになる。

また、遮断弁１５が閉で燃料添加弁１３が噴射状態にある作動状況下であれば、遮断弁１５の入側の圧力変化がどのようになっていようと、閉じた遮断弁１５の出側は燃料添加弁１３の噴射が継続されることで圧力降下するのが当然であるが、これが圧力変化無しとして検出されたならば、燃料添加弁１３が開弁不良により閉じていて燃料噴射が成されていないことが判る。

ここで、遮断弁１５は、エンジン停止時に安全面から閉じられるのが基本的な作動であり、遮断弁１５が閉で燃料添加弁１３が噴射状態にある作動状況というのは、通常の運転状態で起こる作動状況ではないので、燃料添加弁１３の故障を診断する目的で敢えてそのような作動状況を指令して診断を行うようにしている。

更に、本形態例においては、図２の表の下二段に示してある通り、遮断弁１５が開で燃料添加弁１３が停止状態にある作動状況下で遮断弁１５の入側の圧力上昇又は圧力変化無しに対し出側が圧力降下となっている場合にも燃料添加弁１３の故障が診断されるようになっている。

即ち、遮断弁１５が開で燃料添加弁１３が停止状態にある作動状況下で遮断弁１５の入側が圧力上昇又は圧力変化無しとなっていれば、遮断弁１５の出側は燃料添加弁１３の噴射が停止されていることから少なくとも圧力降下しないのが当然であるが、これが圧力降下として検出されたならば、燃料添加弁１３が閉弁不良により開いていて燃料漏れが生じている可能性が高いことが判る。

ただし、これらの遮断弁１５が開で燃料添加弁１３が停止状態にある作動状況下での燃料添加弁１３の閉弁不良の診断に関しては、遮断弁１５より下流での配管漏れによる圧力降下の可能性も完全には否定できないため、燃料添加弁１３が閉弁不良の可能性が高いという診断に留めておくことが好ましい。

以上に述べた通り、遮断弁１５及び燃料添加弁１３の特定の作動状況下における遮断弁１５の入側の圧力変化と出側の圧力変化との関係が、燃料添加弁１３の故障に直接的に関連して正常時の関係と符合しなくなる事象に着目し、この事象の検出を燃料添加弁１３の故障として捉えることにより、従来よりも確度の高い燃料添加弁１３の故障検出を行うことができるので、不要な部品交換を減らし且つ点検時間の短縮化を図ることができる。

尚、本発明の燃料添加弁の故障検出装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、どのような目的で排気管途中に装備された燃料添加弁についても同様に適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１１排気管
１２排気ガス
１３燃料添加弁
１４供給ライン
１５遮断弁
１６前段圧力センサ
１６ａ検出信号
１７後段圧力センサ
１７ａ検出信号
１８制御装置

Claims

排気管の途中に装備されて排気ガスに燃料を添加する燃料添加弁の故障検出装置であって、燃料添加弁に燃料を導く供給ラインの途中に設けられた遮断弁と、該遮断弁の入側で燃料の圧力を検出する前段圧力センサと、遮断弁の出側で燃料の圧力を検出する後段圧力センサと、前段圧力センサ及び後段圧力センサの検出値と遮断弁及び燃料添加弁の作動状況とに基づいて燃料添加弁の故障を診断する制御装置とを備え、遮断弁及び燃料添加弁の特定の作動状況下における遮断弁の入側の圧力変化と出側の圧力変化との関係が正常時の関係と符合しない場合に燃料添加弁の故障を診断するように前記制御装置を構成したことを特徴とする燃料添加弁の故障検出装置。
遮断弁が開で燃料添加弁が噴射状態にある作動状況下で遮断弁の入側の圧力降下に対し出側が圧力変化無しとなっている場合と、遮断弁が閉で燃料添加弁が噴射状態にある作動状況下で遮断弁の出側が圧力変化無しとなっている場合に、燃料添加弁の故障を診断するように制御装置が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料添加弁の故障検出装置。
遮断弁が開で燃料添加弁が停止状態にある作動状況下で遮断弁の入側の圧力上昇又は圧力変化無しに対し出側が圧力降下となっている場合にも、燃料添加弁の故障を診断するように制御装置が構成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料添加弁の故障検出装置。