JP6622859B1 - 燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃圧センサの故障が確定する前に、故障可能性を検知することで、エンストや失火を防止することが可能な燃料供給システムを提供する。【解決手段】燃圧センサ５３を備える燃料供給システム１であって、燃圧センサ５３の故障を検知する故障検知部１０１を備え、故障検知部１０１は、目標燃圧に対して第１の所定値だけ乖離した第１閾値と、目標燃圧に対して第１の所定値よりも大きい第２の所定値だけ乖離した第２閾値とを設定する閾値設定部１０２と、燃圧センサの出力値と目標燃圧との差分の絶対値が、第２閾値と目標燃圧との差分の絶対値を超えた場合に、直ちに故障可能性の検知を行う故障可能性検知部１０３と、燃圧センサの出力値と目標燃圧との差分の絶対値が、第１閾値と目標燃圧との差分の絶対値を所定時間以上超えた場合に、燃圧センサの故障の確定を行う故障確定部１０４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料供給システムに関する。より詳しくは、当該燃料供給システムで用いられる燃圧センサの故障可能性を検知したり故障を確定したりする燃料供給システムに関する。

従来、内燃機関において、燃圧センサにより検出した燃圧の測定値に応じて燃料ポンプをフィードバック制御することがある。このようなフィードバック制御において、燃圧センサが故障したために、燃圧センサの出力値が実際の燃圧（実燃圧）よりも低くなると、実際の燃圧が目標燃圧よりも高く制御されてしまい、燃圧センサの出力値が実際の燃圧（実燃圧）よりも高くなると、実際の燃圧が目標燃圧よりも低く制御されてしまう。

そこで、燃圧センサの故障を検知する技術として、特許文献１は、燃圧フィードバック補正制御量に基づいて燃圧センサの故障判定タイミングを設定し、この故障判定タイミングにおける燃圧センサの出力値と実燃圧値との偏差が所定値以上のときに燃圧センサを異常であると判定する技術を開示している。

特開２００１−３３６４６０号公報

しかし、高圧で燃料を供給する燃料供給システムにおいて燃圧センサが用いられる場合、燃圧センサの設定範囲が従来のシステムよりも拡大されるため、燃圧センサが断線・短絡した場合、燃料噴射量の演算に用いられる補正値が過大又は過小となり、故障が確定する前にエンストや失火が発生し、燃料供給システムで用いられる触媒にダメージを与えてしまう恐れがある。

本発明は、燃圧センサの故障が確定する前に、故障可能性を検知することで、エンストや失火を防止することが可能な燃料供給システムを提供することを目的とする。

（１） 本発明に係る燃圧センサ（例えば、後述の「燃圧センサ５３」）を備える燃料供給システム（例えば、後述の「燃料供給システム１」）は、燃圧センサの故障を検知する故障検知部（例えば、後述の「故障検知部１０１」）を備え、前記故障検知部は、目標燃圧に対して第１の所定値だけ乖離した第１閾値と、前記目標燃圧に対して前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値だけ乖離した第２閾値とを設定する閾値設定部（例えば、後述の「閾値設定部１０２」）と、前記燃圧センサの出力値と前記目標燃圧との差分の絶対値が、前記第２閾値と前記目標燃圧との差分の絶対値を超えた場合に、直ちに故障可能性の検知を行う故障可能性検知部（例えば、後述の「故障可能性検知部１０３」）と、前記燃圧センサの出力値と前記目標燃圧との差分の絶対値が、前記第１閾値と前記目標燃圧との差分の絶対値を所定時間以上超えた場合に、前記燃圧センサの故障の確定を行う故障確定部（例えば、後述の「故障確定部１０４」）とを備えることを特徴とする。

上記（１）によれば、燃圧センサの設定範囲が、従来よりも拡大される燃料供給システムにおいて燃圧センサが断線・短絡した場合に、燃圧センサの故障が確定する前に、燃圧センサの故障可能性を検知することができ、エンスト・失火が発生することを防止することができる。また、燃圧センサの故障可能性を検知した場合には、第２閾値を目標燃圧に対して設定することにより、過剰な補正を抑制することが可能となる。

（２） （１）に記載の燃料供給システムは、前記故障可能性検知部が故障可能性の検知を行った場合に、燃料演算用の燃圧値を前記第２閾値に変更する燃圧値変更部（例えば、後述の「燃圧値変更部１０５」）を更に備えてもよい。

上記（２）によれば、燃圧センサの出力値と目標燃圧との差分の絶対値が、第２閾値と目標燃圧との差分の絶対値の差分を超えても、第１閾値と目標燃圧との差分の絶対値を所定時間以上超過しない場合には、燃圧センサの故障を確定させず、フィードバック制御を継続するので、エンスト・失火を防止しながら高圧な燃料ポンプのフィードバック制御をより適切に行うことができる。

本発明によれば、燃圧センサの故障が確定する前に故障可能性を検知することで、エンストや失火を防止することが可能な燃料供給システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る燃料供給システムの全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る燃料供給システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る燃料供給システムの動作例を示すタイムチャートである。

図１〜図３を参照することにより本実施形態に係る燃料供給システムの構成と動作について説明する。図１は、本実施形態に係る燃料供給システムの全体構成図である。図２は、本実施形態に係る燃料供給システムの動作を示すフローチャートである。図３は、本実施形態に係る燃料供給システムの動作例を示すタイムチャートである。

〔１ 発明の構成〕
例えば、従来のシステムである２０ＭＰａシステムにおいて、センサフルスケールが０−２４ＭＰａの燃圧センサが用いられている一方で、高圧で燃料を供給する燃料供給システムである３５ＭＰａシステムにおいて、リリーフ弁が内圧を逃がす基準となるリリーフ圧の高燃圧化に伴いセンサレンジが変更され、センサフルスケールが０−６０ＭＰａの燃圧センサが用いられている場合を仮定する。この場合、従来のシステムにおいては、正常時の燃圧センサの出力値が４ＭＰａの所、燃圧センサが断線したために故障した際の燃圧センサの出力値は２４ＭＰａとなる可能性があり、燃料補正係数は正常時と比べて最も偏差が大きい場合でも０．４倍にしかならないため、エンストは発生しない。一方、燃料供給システムにおいて、正常時の燃圧センサの出力値が同じく４ＭＰａの所、故障時の燃圧センサの出力値は６０ＭＰａとなる可能性があり、燃料補正係数が正常時と比べて最も偏差が大きい場合には０．２５倍となるため、燃料値が足りなくなりエンストに至るケースが発生する。
すなわち、高圧で燃料を供給する燃料供給システムにおいては、従来のシステムに比較して、センサフルスケールの広い燃圧センサを用いるために、燃料補正係数が過大又は過小となりエンストが発生することがある。

そこで、本実施形態に係る燃料供給システム１は、図１に示すように、主として、燃料タンク１０、フィードポンプ１１、高圧燃料ポンプ３０、デリバリパイプ５１、燃圧センサ５３、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１００を備え、ＥＣＵ１００は故障検知部１０１を備える。以下、基本的には、燃料タンク１０に貯蔵される燃料の流れに従って燃料供給システム１の構成について説明する。

フィードポンプ１１は、燃料タンク１０に貯蔵された燃料を高圧燃料ポンプ３０に送り出すためのポンプである。フィードポンプ１１によって燃料タンク１０から導出される燃料は、プレッシャレギュレータ１２及び低圧燃料通路２１を経由して、高圧燃料ポンプ３０に送出される。ここで、プレッシャレギュレータ１２とは、低圧燃料通路２１を通過する燃料の燃圧を一定に保つための装置である。

高圧燃料ポンプ３０は、加圧室３１、プランジャ３２、カム３３、スピル弁３４、ソレノイド３５、ソレノイドバルブ３６を備える。カム３３が回転してプランジャ３２が加圧室３１内を往復運動することにより、加圧室３１の容積は増減する。プランジャ３２が加圧室３１の容積を小さくする方向へ移動することにより、加圧室３１内の燃料は高圧に加圧される。

また、低圧燃料通路２１と加圧室３１との間に設置されたソレノイド３５への印加電圧により、ソレノイドバルブ３６はスピル弁３４を開閉する。プランジャ３２が加圧室３１の容積を大きくする方向に移動する際に、ソレノイド３５への電圧の印加が停止されることにより、スピル弁３４は開かれ、低圧燃料通路２１と加圧室３１とは連通する。一方、プランジャ３２が加圧室３１の容積を小さくする方向に移動する際に、ソレノイド３５に電圧が印加されることにより、スピル弁３４は閉じ、低圧燃料通路２１と加圧室３１とは遮断される。
すなわち、ソレノイド３５に電圧を印加したり電圧の印加を停止したりすることで、スピル弁３４を開閉することにより、加圧室３１内の燃料の圧力を制御することが可能となる。

高圧燃料ポンプ３０により高圧化された燃料は、プレッシャレギュレータ３７及び高圧燃料通路４１を経由して、デリバリパイプ５１に送出される。ここで、プレッシャレギュレータ３７とは、高圧燃料通路４１を通過する燃料の燃圧を一定に保つための装置である。

デリバリパイプ５１は、主として、燃料噴射装置５２、燃圧センサ５３、リリーフバルブ５４を備える。燃料噴射装置５２は、高圧燃料をエンジン７０内に噴射する装置である。燃圧センサ５３は、デリバリパイプ５１内の燃圧を検知するセンサであり、燃圧センサ５３の出力値はＥＣＵ１００に出力される。リリーフバルブ５４は、デリバリパイプ５１内の圧力が所定値を超えた場合に開かれることで、デリバリパイプ５１内の圧力を下げるバルブである。リリーフバルブ５４が開かれることにより、燃料通路５５に排出された燃料は、燃料通路５５を通過するに従い圧力を下げ、燃料タンク１０に戻される。

ＥＣＵ１００は、燃圧センサ５３等のセンサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、各種制御プログラムやデータ等を記憶するＲＡＭやＲＯＭ、上記プログラムに従って各種演算処理を実行するＣＰＵ等で構成されるコンピュータである。ＥＣＵ１００には、以上のようなハードウェア構成によって実現される制御モジュールとして、故障検知部１０１に含まれる閾値設定部１０２、故障可能性検知部１０３、故障確定部１０４と、燃圧値変更部１０５とが構成されている。

故障検知部１０１は、燃圧センサ５３の故障を検知する箇所であり、閾値設定部１０２、故障可能性検知部１０３、及び故障確定部１０４を含む。

閾値設定部１０２は、後述の故障可能性検知部１０３が故障可能性を検知し、故障確定部１０４が故障を確定する際に判断基準となる閾値を設定する。より詳細には、閾値設定部１０２は、目標燃圧に対して第１の所定値だけ乖離した第１閾値と、目標燃圧に対して第１の所定値よりも大きい第２の所定値だけ乖離した第２閾値とを設定する。
なお、第１閾値は目標燃圧に対して第１の所定値を加算した値でもよく、目標燃圧から第１の所定値を減算した値でもよい。同様に、第２閾値は目標燃圧に対して第２の所定値を加算した値でもよく、目標燃圧から第２の所定値を減算した値でもよい。

故障可能性検知部１０３は、燃圧センサ５３の出力値と目標燃圧との差分の絶対値が、第２閾値と目標燃圧との差分の絶対値を超えた場合に、直ちに故障可能性の検知を行う。より詳細には、第２閾値が目標燃圧よりも高い値である場合には、故障可能性検知部１０３は、燃圧センサ５３の出力値が第２閾値を超えた時点で、直ちに燃圧センサ５３の故障可能性の検知を行う。一方、第２閾値が目標燃圧よりも低い値である場合には、故障可能性検知部１０３は、燃圧センサ５３の出力値が第２閾値を下回った時点で、直ちに燃圧センサ５３の故障可能性の検知を行う。

故障確定部１０４は、燃圧センサ５３の出力値と目標燃圧との差分の絶対値が、第１閾値と目標燃圧との差分の絶対値を所定時間以上超えた場合に、燃圧センサ５３の故障の確定を行う。より詳細には、第１閾値が目標燃圧よりも高い値である場合には、故障確定部１０４は、燃圧センサ５３の出力値が第１閾値を超えた状態が所定時間以上続いた時点で、燃圧センサ５３の故障を確定する。一方、第１閾値が目標燃圧よりも低い値である場合には、故障確定部１０４は、燃圧センサ５３の出力値が第１閾値を下回った状態が所定時間以上続いた時点で、燃圧センサ５３の故障を確定する。

燃圧値変更部１０５は、故障可能性検知部１０３によって燃圧センサ５３の故障可能性の検知がされた場合に、燃料演算用の燃圧値を第２閾値に変更する。これにより、燃料演算のための補正値が過大又は過小となることが防止される。また、燃圧値変更部１０５は、故障確定部１０４によって燃圧センサ５３の故障が確定された場合に、燃料演算用の燃圧値を固定値に変更する。

燃料供給システム１は、上記の構成を有することにより、燃圧センサ５３の故障が確定する前に、燃圧センサ５３の故障可能性を検知することができ、エンスト・失火が発生することを防止することができる。また、燃料供給システム１は、燃圧センサ５３の故障可能性を検知した場合には、第２閾値を目標燃圧に対して設定することにより、過剰な補正を抑制することが可能となる。

〔２ 燃料供給システムの動作〕
図２は、本実施形態に係る燃料供給システム１の動作を示すフローチャートである。以下、図２を参照することにより燃料供給システム１の動作について説明する。

ステップＳ１において、出力値と目標差圧との差分の絶対値が、第１閾値と目標差圧との差分の絶対値よりも大きい場合（Ｓ１：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ２に移行する。一方、出力値と目標差圧の差分の絶対値が、第１閾値と目標差圧との差分の絶対値以下の場合（Ｓ１：ＮＯ）には、処理はステップＳ１に移行する。

ステップＳ２において、燃圧センサ５３の故障を確定するために用いられるオンボードのタイマがカウントを開始する。

ステップＳ３において、タイマによって所定時間が経過したことがカウントされた場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ４に移行する。タイマによって未だ所定時間が経過したことがカウントされていない場合（Ｓ３：ＮＯ）には、処理はステップＳ７に移行する。

ステップＳ４において、故障確定部１０４は、燃圧センサ５３の故障を確定する。
ステップＳ５において、ＥＣＵ１００は、高圧燃料ポンプ３０へのフィードバック制御を停止する。

ステップＳ６において、燃圧値変更部１０５は、燃料噴射量の補正等で用いられる燃圧値を固定値に変更する。

ステップＳ７において、出力値と目標差圧との差分の絶対値が、第２閾値と目標差圧との差分の絶対値よりも大きい場合（Ｓ７：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ８に移行する。一方、出力値と目標差圧との差分の絶対値が、第２閾値と目標差圧との差分の絶対値以下の場合（Ｓ７：ＮＯ）には、処理はステップＳ３に移行する。

ステップＳ８において、故障可能性検知部１０３は、燃圧センサ５３の故障可能性を検知する。

ステップＳ９において、燃圧値変更部１０５は、燃料噴射量の補正等で用いられる燃圧値を第２閾値に変更する。

図３は、本実施形態に係る燃料供給システム１の各制御値の変遷を示すタイムチャートである。以下、図３を参照することにより、燃料供給システム１における各々の値の変化について説明する。なお、図３においては、簡略化のため、第１閾値及び第２閾値が共に目標燃圧よりも高い場合を図示するが、本発明の実施形態はこれには限定されない。

図３に示す例においては、オンボードで故障を検知するクライテリアとしての第１閾値は、目標燃圧に５ＭＰａを加算した値とする。また燃圧センサ５３の故障確定に先行するアクションに用いる第２閾値は、目標燃圧に２０ＭＰａを加算した値とする。なお、これらの値はあくまで一例であって、これらには限定されない。

時刻ｔ１までは、燃圧センサ５３は壊れておらず、高圧燃料ポンプ３０のフィードバック制御をすることにより、燃圧センサ５３の出力値（実燃圧）と目標燃圧とは一致している。

時刻ｔ１において、燃圧センサ５３に故障が発生したことにより、燃圧センサ５３の出力値は、目標燃圧から乖離し、目標燃圧の変化の勾配よりも高い勾配で上昇する。

時刻ｔ２において、出力値は第１閾値を超える。これと同時に、オンボードの故障確定タイマはカウントをスタートする。

時刻ｔ３において、出力値は第２閾値を超える。これと同時に、燃圧値変更部１０５は、燃料噴射量の補正等に用いられる燃圧値を第２閾値に変更する。第２閾値は時間経過に伴って目標燃圧と共に変化するため、ここでの燃圧値もそれに伴って変化する。

時刻ｔ４において、タイマがカウントをスタートしてから所定時間（ｔ４−ｔ２）経過したことをもって、故障確定部１０４は燃圧センサ５３の故障を確定する。それと共に、ＥＣＴ１００は高圧燃料ポンプ３０のフィードバック制御を停止し、燃圧値変更部１０５は、燃料噴射量の補正等に用いられる燃圧値を固定値、例えば０．４ＭＰａに変更する。なお、この値はあくまで一例であって、これには限定されない。

本実施形態に係る燃料供給システム１によれば、以下の効果を奏する。
（１） 燃圧センサ５３の設定範囲が従来よりも拡大される燃料供給システム１において、燃圧センサ５３が断線・短絡した場合に、燃圧センサ５３の故障が確定する前に燃圧センサ５３の故障可能性を検知することができ、エンスト・失火が発生することを防止することができる。また、故障可能性を検知した場合には、第２閾値を目標燃圧に対して設定することにより、過剰な補正を抑制することが可能となる。

（２） 燃圧センサ５３の出力値が第２閾値を超えても第１閾値を所定時間以上超過しない場合には、燃圧センサ５３の故障を確定させず、フィードバック制御を継続するので、エンスト・失火を防止しながら高圧燃料ポンプ３０のフィードバック制御をより適切に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

１ 燃料供給システム
１０ 燃料タンク
１１ フィードポンプ
３０ 高圧燃料ポンプ
５１ デリバリパイプ
５３ 燃圧センサ
５４ リリーフバルブ
７０ エンジン
１００ ＥＣＵ
１０１ 故障検知部
１０２ 閾値設定部
１０３ 故障可能性検知部
１０４ 故障確定部
１０５ 燃圧値変更部

Claims (2)

1. 燃圧センサを備える燃料供給システムであって、
   燃圧センサの故障を検知する故障検知部を備え、
   前記故障検知部は、
   目標燃圧に対して第１の所定値だけ乖離した第１閾値と、前記目標燃圧に対して前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値だけ乖離した第２閾値とを設定する閾値設定部と、
   前記燃圧センサの出力値と前記目標燃圧との差分の絶対値が、前記第２閾値と前記目標燃圧との差分の絶対値を超えた場合に、直ちに故障可能性の検知を行う故障可能性検知部と、
   前記燃圧センサの出力値と前記目標燃圧との差分の絶対値が、前記第１閾値と前記目標燃圧との差分の絶対値を所定時間以上超えた場合に、前記燃圧センサの故障の確定を行う故障確定部とを備える、燃料供給システム。
2. 前記故障可能性検知部が故障可能性の検知を行った場合に、燃料演算用の燃圧値を前記第２閾値に変更する燃圧値変更部を更に備える、請求項１に記載の燃料供給システム。