JP6417889B2 - 排気管燃料噴射器用故障診断装置 - Google Patents

排気管燃料噴射器用故障診断装置 Download PDF

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Description

本発明は、排気管燃料噴射器の正常/異常を診断するための排気管燃料噴射器用故障診断装置に関する。
従来、ディーゼル機関が搭載されている自動車においては、ディーゼルパティキュレートフィルタの温度を再生可能温度まで昇温させると共にディーゼルパティキュレートフィルタの温度を再生持続時間に亘り再生可能温度に維持してディーゼルパティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を燃焼させることを目的としてディーゼルパティキュレートフィルタの排気上流側で指示燃料噴射量に応じて燃料を噴射する排気管燃料噴射器が採用されている(例えば、特許文献1又は特許文献2を参照)。
特開2006−316757号公報 特開2006−316758号公報
しかしながら、排気管燃料噴射器においては、経時劣化による噴口の閉塞で実燃料噴射量が徐々に低下していき、指示燃料噴射量に応じて燃料を噴射することができなくなるため、排気管燃料噴射器の正常/異常を診断するための排気管燃料噴射器用故障診断装置が必要となる。
そこで、本発明の目的は、排気管燃料噴射器の正常/異常を診断するための排気管燃料噴射器用故障診断装置を提供することにある。
この目的を達成するために創案された本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタの温度を再生可能温度まで昇温させると共に前記ディーゼルパティキュレートフィルタの温度を再生持続時間に亘り再生可能温度に維持して前記ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を燃焼させることを目的として前記ディーゼルパティキュレートフィルタの排気上流側で指示燃料噴射量に応じて燃料を噴射する排気管燃料噴射器の正常/異常を診断するための排気管燃料噴射器用故障診断装置において、再生持続時間と再生持続時間中における指示燃料噴射量を記憶する記憶部と、再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量を演算する演算部と、再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量が故障閾値を超えている時に前記排気管燃料噴射器が異常であると診断し、再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量が故障閾値を超えていない時に前記排気管燃料噴射器が正常であると診断する故障診断部と、再生持続時間中における車速に応じて故障閾値を変更する故障閾値変更部と、を備えている排気管燃料噴射器用故障診断装置である。
再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量と故障閾値との乖離度に基づいて前記故障診断部により前記排気管燃料噴射器が異常であると診断されるまでの余裕度を告知する告知部を更に備えていることが好ましい。
本発明によれば、排気管燃料噴射器の正常/異常を診断するための排気管燃料噴射器用故障診断装置を提供することができる。
本発明に係る排気管燃料噴射器用故障診断装置が実装されるディーゼルパティキュレートフィルタ装置の一例を示す概略図である。 総走行距離と再生持続時間中における指示燃料噴射量の積算値との関係の一例を示す概略図である。 再生持続時間と再生持続時間中における指示燃料噴射量の車速依存性の一例を示す概略図である。
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に順って説明する。
図1に示すように、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)装置100は、ディーゼル機関等の内燃機関101から排出される排気中の粒子状物質(PM)を捕集して大気中に排出される粒子状物質の排出量を低減させるディーゼルパティキュレートフィルタ102を備えており、ディーゼルパティキュレートフィルタ102における粒子状物質の堆積量が閾値を超えた時にディーゼルパティキュレートフィルタ102の温度を再生可能温度(例えば、500℃程度)まで昇温させると共にディーゼルパティキュレートフィルタ102の温度を再生持続時間(例えば、5分程度)に亘り再生可能温度に維持してディーゼルパティキュレートフィルタ102に捕集されている粒子状物質を燃焼させてディーゼルパティキュレートフィルタ102の再生を実施する装置である。
内燃機関101は、吸気管103に接続されると共に吸気管103を通じて内燃機関101に導入される吸気を内燃機関101の各燃焼室に分岐させる吸気多岐管104と、排気管105に接続されると共に内燃機関101の各燃焼室から排出される排気を排気管105に合流させる排気多岐管106と、を備えている。
吸気多岐管104と排気多岐管106は、排気再循環(EGR)管107を通じて連通されているため、内燃機関101から排出される排気が再び内燃機関101に導入される吸気として環流される。このとき、排気再循環管107に設置された排気再循環冷却器108を介して排気が冷却されて吸気として環流される。
内燃機関101においては、吸気管103を通じて内燃機関101に吸気が導入されると共に燃焼行程を経て排気管105を通じて内燃機関101から排気が排出される。このとき、吸気管103に設置された吸気浄化装置109を介して内燃機関101に導入される吸気が浄化されると共に排気管105に設置された排気浄化装置110を介して大気中に排出される排気が浄化される。
排気浄化装置110は、排気管105を通じて大気中に排出される排気に含まれている粒子状物質中の可溶性有機(SOF)成分や排気管105を通じて大気中に排出される排気中の一酸化窒素を酸化させる酸化触媒(DOC)111と、酸化触媒111の排気下流側に設置されたディーゼルパティキュレートフィルタ102と、を備えており、酸化触媒111とディーゼルパティキュレートフィルタ102との間にディーゼルパティキュレートフィルタ102の温度(即ち、ディーゼルパティキュレートフィルタ102の入口における排気の温度)を検出する排気温度検出器112が設置されている。
なお、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置100においては、吸気管103と排気管105との間に過給機113が設置されているため、排気管105に設置された過給機113の原動機114が内燃機関101から排出される排気で駆動されることにより、吸気管103に設置された過給機113の圧縮機115が駆動されて吸気管103を通じて内燃機関101に導入される吸気が過給される。
さて、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置100は、排気管105を通じて大気中に排出される排気中に未燃燃料を添加すると共に未燃燃料を酸化触媒111で酸化燃焼させることにより、排気管105を通じて大気中に排出される排気の温度を昇温させてディーゼルパティキュレートフィルタ102の温度を再生可能温度まで昇温させてその状態を維持するため、排気管105を通じて大気中に排出される排気中に未燃燃料を添加する手段として、ディーゼルパティキュレートフィルタ102の排気上流側で指示燃料噴射量に応じて燃料を噴射する排気管燃料噴射器116を搭載している。
排気管燃料噴射器116においては、前述の通り、経時劣化による噴口の閉塞で実燃料噴射量が徐々に低下していき、指示燃料噴射量に応じて燃料を噴射することができなくなるため、排気管燃料噴射器116の正常/異常を診断するための排気管燃料噴射器用故障診断装置117が必要となる。
本発明の好適な実施の形態に係る排気管燃料噴射器用故障診断装置117は、プログラムやハードウェア等で実現されると共に内燃機関制御装置(ECU)118に実装されており、再生持続時間と再生持続時間中における指示燃料噴射量を記憶する記憶部119と、再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量(再生持続時間中における指示燃料噴射量の積算値/再生持続時間)を演算する演算部120と、再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量が故障閾値を超えている時に排気管燃料噴射器116が異常であると診断し、再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量が故障閾値を超えていない時に排気管燃料噴射器116が正常であると診断する故障診断部121と、を備えている。
ここで、再生持続時間は、ディーゼルパティキュレートフィルタ102における粒子状物質の堆積量が多い場合は粒子状物質の燃焼に時間が掛かるので長くなるし、ディーゼルパティキュレートフィルタ102における粒子状物質の堆積量が少ない場合は粒子状物質の燃焼に時間が掛からないので短くなる。また、運転者による操作でディーゼルパティキュレートフィルタ102の再生が中断されることもあるため、再生持続時間が一定であるとは限らない。
そのため、単に再生持続時間中における指示燃料噴射量の積算値の多少に基づいて排気管燃料噴射器116の正常/異常を診断する場合、再生持続時間が長ければ指示燃料噴射量の積算値は大きくなり、再生持続時間が短ければ指示燃料噴射量の積算値は小さくなるため、再生持続時間が同一である時だけしか排気管燃料噴射器116の正常/異常を診断することができず、再生持続時間が規定時間に満たない又は規定時間を超える場合のデータが無駄になってしまう。
例えば、図2に示すように、再生持続時間が規定時間に満たない場合は再生持続時間中における指示燃料噴射量の積算値が極端に小さくなるため、再生持続時間中における指示燃料噴射量の積算値と故障閾値との乖離度が大きくなり、排気管燃料噴射器116が正常であると判断されることになるが、実際は、再生持続時間の割に指示燃料噴射量が多く、排気管燃料噴射器116が異常であることも想定される。
つまり、再生持続時間が規定時間に満たない又は規定時間を超える場合のデータの利用は誤診断を招く虞があり、再生持続時間が規定時間に満たない又は規定時間を超える場合のデータを排気管燃料噴射器116の正常/異常を診断するために活用することができない。
これに対して、排気管燃料噴射器用故障診断装置117においては、故障診断部121が再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量に基づいて排気管燃料噴射器116の正常/異常を診断するため、再生持続時間が規定時間に満たない又は規定時間を超える場合のデータも排気管燃料噴射器116の正常/異常を診断するために有効活用することが可能となる。
なお、図3に示すように、再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量は、車速依存性が高く、車速が速い場合は再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量が多くなり、車速が遅い場合は再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量が少なくなる。
これは、車速が速い場合は走行風による冷却効果の影響が大きくなるため、ディーゼルパティキュレートフィルタ102の温度を再生可能温度に維持するために必要な燃料が多くなり、車速が遅い場合は走行風による冷却効果の影響が小さくなるため、ディーゼルパティキュレートフィルタ102の温度を再生可能温度に維持するために必要な燃料が少なくなるからである。
そのため、排気管燃料噴射器用故障診断装置117は、再生持続時間中における車速が規定範囲内にある時のみ故障診断部121による診断を許可する故障診断許可部122又は再生持続時間中における車速に応じて故障閾値を変更する故障閾値変更部123を更に備えていることが好ましい。
これらにより、走行風による冷却効果の影響を無くし、排気管燃料噴射器116の正常/異常をより正確に診断することが可能となる。
なお、従来、排気管燃料噴射器116の経時劣化により実燃料噴射量が大幅に低下し、ディーゼルパティキュレートフィルタ102の温度を再生可能温度まで昇温させることができなくなり、ディーゼルパティキュレートフィルタ102の再生が行えなくなった場合、運転席の計器板に設置された警告灯を点灯させる等して運転者に警告を発する警告装置が搭載されている。
しかし、警告が発せられた時点においては、既に排気管燃料噴射器116が異常を来しているため、運転者が自動車を利用して業務を行っている最中であっても、早急に排気管燃料噴射器116の洗浄や交換等のメンテナンスを行う必要があり、従来の警告装置は運転者にとって非常に利便性が悪いものであった。
そこで、排気管燃料噴射器用故障診断装置117は、再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量と故障閾値との乖離度に基づいて故障診断部121により排気管燃料噴射器116が異常であると診断されるまでの余裕度(例えば、走行距離)を表示器(図示せず)等を介して告知する告知部124を更に備えていることが好ましい。
これらにより、排気管燃料噴射器116の洗浄時期や交換時期等を運転者が予め知ることができるため、業務に支障を来さないタイミングでメンテナンスを行う等することができ、メンテナンスインターバルの最適化により、運転者の利便性を著しく向上させることが可能となる。
なお、表示器等を備えないまでも、故障診断部121により排気管燃料噴射器116が異常であると診断されるまでの余裕度を自動車メーカが知ることができれば、定期点検時等において排気管燃料噴射器116の故障を予期することができ、排気管燃料噴射器116の洗浄等の予防措置をユーザに提案することが可能となる。
以上の通り、本発明によれば、排気管燃料噴射器の正常/異常を診断するための排気管燃料噴射器用故障診断装置を提供することができる。
100 ディーゼルパティキュレートフィルタ装置
101 内燃機関
102 ディーゼルパティキュレートフィルタ
103 吸気管
104 吸気多岐管
105 排気管
106 排気多岐管
107 排気再循環管
108 排気再循環冷却器
109 吸気浄化装置
110 排気浄化装置
111 酸化触媒
112 排気温度検出器
113 過給機
114 原動機
115 圧縮機
116 排気管燃料噴射器
117 排気管燃料噴射器用故障診断装置
118 内燃機関制御装置
119 記憶部
120 演算部
121 故障診断部
122 故障診断許可部
123 故障閾値変更部
124 告知部

Claims (2)

  1. ディーゼルパティキュレートフィルタの温度を再生可能温度まで昇温させると共に前記ディーゼルパティキュレートフィルタの温度を再生持続時間に亘り再生可能温度に維持して前記ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を燃焼させることを目的として前記ディーゼルパティキュレートフィルタの排気上流側で指示燃料噴射量に応じて燃料を噴射する排気管燃料噴射器の正常/異常を診断するための排気管燃料噴射器用故障診断装置において、
    再生持続時間と再生持続時間中における指示燃料噴射量を記憶する記憶部と、
    再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量を演算する演算部と、
    再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量が故障閾値を超えている時に前記排気管燃料噴射器が異常であると診断し、再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量が故障閾値を超えていない時に前記排気管燃料噴射器が正常であると診断する故障診断部と、
    再生持続時間中における車速に応じて故障閾値を変更する故障閾値変更部と、
    を備えている
    ことを特徴とする排気管燃料噴射器用故障診断装置。
  2. 再生持続時間中における単位時間あたりの指示燃料噴射量と故障閾値との乖離度に基づいて前記故障診断部により前記排気管燃料噴射器が異常であると診断されるまでの余裕度を告知する告知部を更に備えている請求項に記載の排気管燃料噴射器用故障診断装置。
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