JP7131492B2 - 故障部位特定装置、故障部位特定システムおよび故障部位特定方法 - Google Patents

Description

本開示は、故障部位特定装置、故障部位特定システムおよび故障部位特定方法に関する。

従来、コモンレール等を搭載する、内燃機関への燃料供給装置が知られている。このような燃料供給装置では、燃料供給ポンプによってコモンレールに高圧燃料を供給し、コモンレール内の高圧燃料を順次、インジェクタで気筒の燃焼室内に噴射する。

コモンレール内の圧力は目標圧力になるように設定されているが、燃料供給装置内で何らかの故障が発生すると、コモンレール内の圧力が目標圧力を超える異常値となる場合がある。この場合、故障部位を特定するために燃料供給装置の各部品を分解調査する必要が生じるので、燃料供給装置の修理期間が発生するとともに、修理における費用がかかる。

上記のような燃料供給装置の故障部位を特定するため、例えば特許文献１には、燃料供給ポンプの駆動電流値が通常範囲外のとき、燃料供給ポンプの故障とし、コモンレールの圧力検出部の検出値が通常範囲外のとき、圧力検出部の故障とする構成が開示されている。

特開２００３－１６１１９６号公報

しかしながら、燃料供給ポンプの駆動電流値が通常範囲内であっても、例えば燃料供給ポンプの調量弁が故障した場合、コモンレール内の圧力が異常値となる場合がある。この場合、特許文献１に記載の構成では、圧力検出部の故障と判断されることとなる。つまり、特許文献１に記載の構成は、燃料供給装置における故障部位を特定する構成として一定の限界があった。

本開示の目的は、燃料供給装置における故障部位を精度良く特定することが可能な故障部位特定装置、故障部位特定システムおよび故障部位特定方法を提供することである。

本開示に係る故障部位特定装置は、
コモンレールおよび燃料供給ポンプを含む、内燃機関への燃料供給装置における故障部位特定装置であって、
前記コモンレール内の圧力を検出する圧力検出部の圧力検出値に応じて前記燃料供給装置における故障部位の特定を開始するか否かについて判定する判定部と、
前記判定部により前記故障部位の特定を開始すると判定された場合、前記燃料供給ポンプの駆動電流値と、前記圧力検出値とに基づいて前記故障部位を特定する特定部と、
を備え、
前記特定部は、
前記燃料供給ポンプの目標電流値に対する前記駆動電流値の差分値に応じて、前記故障部位が前記燃料供給ポンプの駆動回路であるか否かについて特定し、
前記圧力検出値の時間変動量に応じて、前記故障部位が前記圧力検出部であるか否かについて特定し、
前記故障部位が前記駆動回路および前記圧力検出部ではないと特定した場合、前記故障部位が前記燃料供給ポンプの調量弁であると特定する。

本開示に係る故障部位特定システムは、
コモンレールおよび燃料供給ポンプを含み、内燃機関へ燃料を供給する燃料供給装置と、
上記の故障部位特定装置と、
を備える。

本開示に係る故障部位特定方法は、
コモンレールおよび燃料供給ポンプを含む、内燃機関への燃料供給装置における故障部位特定方法であって、
前記コモンレール内の圧力を検出する圧力検出部の圧力検出値に応じて前記燃料供給装置における故障部位の特定を開始するか否かについて判定するステップと、
前記故障部位の特定を開始すると判定した場合、前記燃料供給ポンプの駆動電流値と、前記圧力検出値とに基づいて前記故障部位を特定するステップと、を含み、
前記故障部位を特定するステップにおいて、
前記燃料供給ポンプの目標電流値に対する前記駆動電流値の差分値に応じて、前記故障部位が前記燃料供給ポンプの駆動回路であるか否かについて特定し、
前記圧力検出値の時間変動量に応じて、前記故障部位が前記圧力検出部であるか否かについて特定し、
前記故障部位が前記駆動回路および前記圧力検出部ではないと特定した場合、前記故障部位が前記燃料供給ポンプの調量弁であると特定する。

本開示によれば、燃料供給装置における故障部位を精度良く特定することができる。

本開示の実施の形態に係る故障部位特定システムの構成の一例を示す図である。 駆動回路における駆動電流値の時間変化の一例を示す図である。 圧力検出値の時間変化の一例を示す図である。 圧力検出値の時間変化の一例を示す図である。 圧力検出値の時間変化の一例を示す図である。 故障部位特定装置における故障部位特定制御の動作例を示すフローチャートである。 故障部位特定制御の詳細に係る動作例を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る故障部位特定システム１の構成の一例を示す図である。

図１に示すように、故障部位特定システム１は、車両の内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）に搭載される燃料供給装置１０の故障部位を特定するシステムである。故障部位特定システム１は、燃料供給装置１０と、故障部位特定装置１００とを備える。

燃料供給装置１０は、内燃機関の気筒に燃料を噴射するインジェクタ（図示せず）に高圧燃料を供給する装置であり、燃料タンク２０、フィードポンプ３０、燃料フィルタ４０、燃料供給ポンプ５０、コモンレール６０および記憶部７０等を備える。

燃料タンク２０は、内燃機関に供給するための燃料を貯留するタンクである。フィードポンプ３０は、燃料タンク２０から燃料を汲み上げるポンプである。燃料フィルタ４０は、フィードポンプ３０によって汲み上げられた燃料に含まれる異物を捕集するフィルタである。

燃料供給ポンプ５０は、調量弁５１と、高圧ポンプ５２とを有しており、燃料フィルタ４０を通過した燃料をコモンレール６０に吐出する。

調量弁５１は、燃料フィルタ４０を通過した燃料の流量を調整する弁である。調量弁５１の開度は、コモンレール６０に蓄えられた燃料の圧力が、運転状況に基づいて設定される目標圧力値となるように、図示しない制御装置（例えば、電子制御ユニット等）によって制御される。

調量弁５１には、駆動回路５１Ａと、駆動回路５１Ａを流れる電流値を検出する電流検出部５１Ｂとが設けられている。駆動回路５１Ａの駆動電流値は、電流検出部５１Ｂの検出値を、上記の制御装置が監視しながら、燃料の圧力の目標圧力値に対応する目標電流値になるように制御される。

調量弁５１は、停止状態のとき等、駆動回路５１Ａに駆動電流が流れていない場合、全開状態となり、駆動回路５１Ａへの駆動電流が大きくなるにつれ、開度が小さくなる。

高圧ポンプ５２は、調量弁５１からの燃料を高圧に加圧するポンプである。

コモンレール６０は、燃料供給ポンプ５０から吐出される高圧燃料を蓄圧しており、蓄圧した高圧燃料をインジェクタに供給する。コモンレール６０には、コモンレール６０内の圧力を検出する圧力検出部６１が設けられる。

記憶部７０は、例えば、駆動回路５１Ａの駆動電流値の時系列データ、当該駆動電流値に対応する目標電流値の時系列データおよびコモンレール６０内の圧力検出値の時系列データ等を記憶する。

故障部位特定装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。故障部位特定装置１００は、予め設定されたプログラムに基づいて、燃料供給装置１０の故障部位を特定するように構成されている。

故障部位特定装置１００は、例えば車両の外部のデータセンター等に設けられており、通信部１１０と、判定部１２０と、特定部１３０とを有する。

通信部１１０は、燃料供給装置１０とデータの送受信を行う。通信部１１０は、燃料供給装置１０における圧力検出部６１の圧力検出値のデータ、および、記憶部７０に記憶された各時系列データ等を受信する。

判定部１２０は、圧力検出部６１の圧力検出値に応じて燃料供給装置１０における故障部位の特定を開始するか否かについて判定する。具体的には、判定部１２０は、圧力検出値が所定圧力値以上である場合、故障部位の特定を開始すると判定する。所定圧力値は、例えば、コモンレール６０内の目標圧力値を大幅に超える値等、適宜設定可能な値である。

より具体的には、判定部１２０は、圧力検出値が所定圧力値以上となってから所定時間以内で圧力検出値が所定圧力値以上となる頻度が所定頻度以上、または、所定圧力値以上であり続ける場合、故障部位の特定を開始すると判定する。

所定時間は、例えば数秒程度の比較的短い時間であり、適宜設定され得る。また、所定頻度は、所定時間内で圧力検出値が振動状態となっていると認識可能な頻度であり、適宜設定され得る。

特定部１３０は、判定部１２０により故障部位の特定を開始すると判定された場合、燃料供給ポンプ５０の駆動電流値、つまり、調量弁５１の駆動回路５１Ａの駆動電流値の時系列データ、および、圧力検出値の時系列データに基づいて故障部位を特定する。

なお、通信部１１０は、判定部１２０が故障部位の特定を開始すると判定したタイミングで記憶部７０から各時系列データを受信するようにしても良いし、常時記憶部７０から各時系列データを受信するようにしても良い。

また、通信部１１０に受信される各時系列データは、故障部位の特定の開始タイミングの前後の時間に係るデータを含む。時系列データの範囲は、記憶部７０の容量等に応じて適宜設定され得る。

特定部１３０は、燃料供給ポンプ５０の目標電流値に対する駆動電流値の差分値に応じて、故障部位が燃料供給ポンプ５０の駆動回路５１Ａであるか否かについて特定する。具体的には、特定部１３０は、燃料供給ポンプ５０の目標電流値に対する駆動電流値の差分値が所定電流値以上である場合、故障部位が燃料供給ポンプ５０の駆動回路５１Ａであると特定する。

所定電流値は、駆動電流値が目標電流値に対してある程度以上低いと認識できるような値であり、かつ、これ以上駆動電流値が低下した場合、所望の燃料供給ポンプ５０の動作とならなくなる程度の値であり、適宜設定され得る。

特定部１３０は、圧力検出部６１の圧力検出値の時間変動量に応じて、故障部位が圧力検出部６１であるか否かについて特定する。具体的には、特定部１３０は、故障部位が駆動回路５１Ａではないと特定した場合であり、かつ、圧力検出値の時間変動量が所定変動量以上である場合、故障部位が圧力検出部６１であると特定する。

所定変動量は、通常の動作において発生し得る圧力の変動量を大幅に超える程度の変動量であり、適宜設定され得る。

特定部１３０は、故障部位が駆動回路５１Ａおよび圧力検出部６１ではないと特定した場合、故障部位が燃料ポンプ５の調量弁５１であると特定する。

図２に示すように、駆動回路５１Ａの駆動電流値は、制御装置によって目標電流値になるように制御される。駆動回路５１Ａが正常である場合、駆動電流値は、目標電流値付近の値となる。図２では、目標電流値が一定となっている運転状況のときの例を示している。

しかし、例えば、駆動回路５１Ａでハーネスの断線が発生した場合、駆動電流値が０となる。そのため、駆動回路５１Ａの駆動電流値が目標電流値に対して大幅に低くなる。

そうすると、調量弁５１が駆動しないので、調量弁５１が全開状態となる。その結果、コモンレール６０内が高圧状態となる。

このような場合には、特定部１３０は、故障部位が燃料供給ポンプ５０の駆動回路５１Ａであると特定する。また、特定部１３０は、駆動電流値が目標電流値付近の値、または、目標電流値に対して所定電流値以内の範囲である場合、故障部位が駆動回路５１Ａではない特定する。

また、故障部位が駆動回路５１Ａではない場合、駆動電流値は、上記したように、目標電流値付近の値となる。この場合において、図３に示すように、圧力検出部６１が故障していると、圧力検出値が所望の値である目標圧力値付近の値で安定せず、比較的大きな変動による振動状態となる場合がある。

このような場合には、特定部１３０は、故障部位が圧力検出部６１であると特定する。また、特定部１３０は、圧力検出値の時間変動量が所定変動量未満のように、微小な変動量である場合、故障部位が圧力検出部６１ではないと特定する。

また、調量弁５１が故障している場合、図４に示すように、調量弁５１は全開状態となるので、コモンレール６０内が高圧状態となる。そのため、この場合、圧力検出部６１における圧力検出値が目標圧力値を大幅に超えた、一定の値となる。

ここで、駆動電流値および圧力検出値が、故障部位の特定対象となるような値ではない場合、特定部１３０は、故障部位が駆動回路５１Ａおよび圧力検出部６１ではないと特定する。そして、特定部１３０は、故障部位が調量弁５１であると特定する。

以上のように、本実施の形態では、特定部１３０によって、燃料供給装置１０の故障部位を、駆動回路５１Ａ、圧力検出部６１および調量弁５１の何れかであることを容易に切り分けることができる。その結果、燃料供給装置１０における故障部位を精度良く特定することができる。

また、特定部１３０は、内燃機関の停止中に圧力検出部６１の圧力検出値が０で一定とならない場合、故障部位が圧力検出部６１であると特定する。

記憶部７０より取得した時系列データにおいて、内燃機関の停止期間が含まれる場合、内燃機関の停止（時間Ｔ）に伴って、コモンレール６０内の圧力も低下して０になる。そのため、圧力検出部６１が故障していない場合、図５に示すように、圧力検出値が徐々に０まで低下して一定となる（実線参照）。

しかし、圧力検出部６１が故障していると、圧力検出値が０まで低下しない（破線Ｐ１）、または、０付近まで低下した後、変動する（破線Ｐ２）。本実施の形態では、このような場合に、特定部１３０が、圧力検出部６１が故障部位であると特定する。

これにより、圧力検出部６１が故障部位であることを容易に特定することができる。

また、通信部１１０は、特定部１３０により故障部位が特定された場合、特定部１３０の特定結果を外部に送信する。当該特定結果は、例えば、車両が受け取った場合、車両に設けられる表示部等に表示される。これにより、車両の乗員や、燃料供給装置の分解調査を行う作業者が、どの部位が故障部位であるかを容易に判断することができる。

また、当該特定結果は、車両外の装置に表示されても良いし、故障部位特定装置そのものに表示されても良い。

以上のように構成された故障部位特定装置１００における故障部位特定制御の動作例について説明する。図６は、故障部位特定装置１００における故障部位特定制御の動作例を示すフローチャートである。図６における処理は、例えば、車両が走行を開始した際に適宜実行される。

図６に示すように、故障部位特定装置１００は、圧力検出部６１による圧力検出値が所定圧力値以上であるか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。判定の結果、圧力検出値が所定圧力値未満である場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、本制御は終了する。

一方、圧力検出値が所定圧力値以上である場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、故障部位特定装置１００は、圧力検出値が所定時間内で継続的に所定圧力値以上または所定圧力値以上である頻度が所定頻度以上であるか否かについて判定する（ステップＳ１０２）。

判定の結果、所定圧力値以上または所定頻度以上ではない場合（ステップＳ１０２、ＮＯ）、本制御は終了する。一方、所定圧力値以上または所定頻度以上である場合（ステップＳ１０２、ＹＥＳ）、故障部位特定装置１００は、故障部位特定制御を開始する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の後、本制御は終了する。

次に、故障部位特定装置１００における故障部位特定制御の詳細について説明する。図７は、故障部位特定制御の詳細に係る動作例を示すフローチャートである。図７における処理は、図６におけるステップＳ１０３の処理が実行された際に適宜実行される。

図７に示すように、故障部位特定装置１００は、時系列データの中に、内燃機関の停止期間があるか否かについて判定する（ステップＳ２０１）。判定の結果、内燃機関の停止期間がない場合（ステップＳ２０１、ＮＯ）、処理はステップＳ２０３に遷移する。

一方、内燃機関の停止期間がある場合（ステップＳ２０１、ＹＥＳ）、故障部位特定装置１００は、圧力検出部６１の圧力検出値が、内燃機関の停止後、０で一定となるか否かについて判定する（ステップＳ２０２）。

判定の結果、圧力検出値が０で一定とならない場合（ステップＳ２０２、ＮＯ）、処理はステップＳ２０６に遷移する。一方、圧力検出値が０で一定となる場合（ステップＳ２０２、ＹＥＳ）、故障部位特定装置１００は、目標電流値と駆動電流値の差分値が所定電流値以上であるか否かについて判定する（ステップＳ２０３）。

判定の結果、差分値が所定電流値以上である場合（ステップＳ２０３、ＹＥＳ）、故障部位特定装置１００は、故障部位が駆動回路５１Ａであると特定する（ステップＳ２０４）。

一方、差分値が所定電流値未満である場合（ステップＳ２０３、ＮＯ）、故障部位特定装置１００は、圧力検出値の時間変動量が所定変動量以上であるか否かについて判定する（ステップＳ２０５）。

判定の結果、時間変動量が所定変動量以上である場合（ステップＳ２０５、ＹＥＳ）、故障部位特定装置１００は、故障部位が圧力検出部６１であると特定する（ステップＳ２０６）。

一方、時間変動量が所定変動量未満である場合（ステップＳ２０５、ＮＯ）、故障部位特定装置１００は、故障部位が調量弁５１であると特定する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０４、ステップＳ２０６またはステップＳ２０７の後、本制御は終了する。

以上のように構成された本実施の形態によれば、特定部１３０が、燃料供給ポンプ５０の駆動電流値と、圧力検出部６１の圧力検出値とに基づいて燃料供給装置１０の故障部位を特定する。

具体的には、特定部１３０は、燃料供給ポンプ５０の目標電流値に対して駆動電流値の差分値が所定電流値以上である場合、故障部位が燃料供給ポンプ５０の駆動回路５１Ａであると特定する。

また、特定部１３０は、故障部位が駆動回路５１Ａであると特定しない場合、圧力検出値の時間変動量が、所定変動量以上である場合、故障部位が圧力検出部６１であると特定する。

また、特定部１３０は、故障部位が駆動回路５１Ａおよび圧力検出部６１であると特定しない場合、故障部位が燃料供給ポンプ５０の調量弁５１であると特定する。

このように、本実施の形態では、故障部位が駆動回路５１Ａ、圧力検出部６１、および、調量弁５１の何れかであることを容易に特定することができるので、燃料供給装置１０における故障部位を精度良く特定することができる。

また、燃料供給装置１０を分解することなく、故障部位を特定することができるので、燃料供給装置１０の交換作業者が故障部位に該当する部品のみを交換するだけで良くなる。その結果、燃料供給装置１０の部品交換における作業工数を削減することができる。

また、時系列データ内に内燃機関の停止期間がある場合であって、当該停止期間内で圧力検出値が０で一定とならない場合、特定部１３０が、詳細な特定を行う前に、故障部位が圧力検出部６１であると特定する。

つまり、各部位における故障部位の特定に加えて、別途、圧力検出部６１が故障部位であることを特定できるので、燃料供給装置１０における故障部位をさらに精度良く特定することができる。また、圧力検出部６１が故障部位であると特定された場合、各部位における故障部位の特定を行う必要がなくなるので、処理を簡素化することができる。

また、判定部１２０が、圧力検出値が所定圧力値以上である時間に応じて、故障部位の特定を開始すると判定するので、例えば、ノイズの影響で圧力検出値が所定圧力値以上となった場合、判定部１２０が故障部位の特定を開始しないと判定する。その結果、無駄に故障部位特定制御を行わないので、処理を簡素化することができる。

なお、上記実施の形態では、故障部位特定装置１００が車両の外部に設けられていたが、本開示はこれに限定されず、車両内に設けられていても良い。

また、上記実施の形態では、特定部１３０が、故障部位が駆動回路５１Ａではないと特定した場合、故障部位が圧力検出部６１であるか否かについて特定していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、特定部１３０が、駆動回路５１Ａおよび圧力検出部６１が故障部位であるか否かについての特定を並列に行っても良いし、圧力検出部６１が故障部位であるか否かについての特定を駆動回路５１Ａよりも先に行っても良い。

また、上記実施の形態では、フィードポンプ３０、燃料フィルタ４０の順に燃料タンク２０からの燃料が供給される構成となっていたが、本開示はこれに限定されず、燃料フィルタ、フィードポンプの順に燃料が供給される構成であっても良い。

その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本開示の故障部位特定装置は、燃料供給装置における故障部位を精度良く特定することが可能な故障部位特定装置、故障部位特定システムおよび故障部位特定方法として有用である。

１ 故障部位特定システム
１０ 燃料供給装置
２０ 燃料タンク
３０ フィードポンプ
４０ 燃料フィルタ
５０ 燃料供給ポンプ
５１ 調量弁
５１Ａ 駆動回路
５１Ｂ 電流検出部
５２ 高圧ポンプ
６０ コモンレール
６１ 圧力検出部
７０ 記憶部
１００ 故障部位特定装置
１１０ 通信部
１２０ 判定部
１３０ 特定部

Claims (8)

1. コモンレールおよび燃料供給ポンプを含む、内燃機関への燃料供給装置における故障部位特定装置であって、
   前記コモンレール内の圧力を検出する圧力検出部の圧力検出値に応じて前記燃料供給装置における故障部位の特定を開始するか否かについて判定する判定部と、
   前記判定部により前記故障部位の特定を開始すると判定された場合、前記燃料供給ポンプの駆動電流値と、前記圧力検出値とに基づいて前記故障部位を特定する特定部と、
   を備え、
   前記特定部は、
   前記燃料供給ポンプの目標電流値に対する前記駆動電流値の差分値に応じて、前記故障部位が前記燃料供給ポンプの駆動回路であるか否かについて特定し、
   前記圧力検出値の時間変動量に応じて、前記故障部位が前記圧力検出部であるか否かについて特定し、
   前記故障部位が前記駆動回路および前記圧力検出部ではないと特定した場合、前記故障部位が前記燃料供給ポンプの調量弁であると特定する、
   故障部位特定装置。
2. 前記特定部は、
   前記差分値が所定電流値以上である場合、前記故障部位が前記燃料供給ポンプの駆動回路であると特定し、
   前記時間変動量が所定変動量以上である場合、前記故障部位が前記圧力検出部であると特定する、
   請求項１に記載の故障部位特定装置。
3. 前記特定部は、前記内燃機関の停止中に前記圧力検出値が０で一定とならない場合、前記故障部位が前記圧力検出部であると特定する、
   請求項２に記載の故障部位特定装置。
4. 前記特定部は、前記判定部により前記故障部位の特定を開始すると判定された場合、前記駆動電流値の時系列データ、および、前記圧力検出値の時系列データに基づいて前記故障部位を特定し、
   各時系列データは、前記故障部位の特定の開始タイミングの前後の時間に係るデータを含む、
   請求項１～３の何れか１項に記載の故障部位特定装置。
5. 前記判定部は、前記圧力検出値が所定圧力値以上である場合、前記故障部位の特定を開始すると判定する、
   請求項１～４の何れか１項に記載の故障部位特定装置。
6. 前記判定部は、前記圧力検出値が前記所定圧力値以上である時間に応じて、前記故障部位の特定を開始すると判定する、
   請求項５に記載の故障部位特定装置。
7. コモンレールおよび燃料供給ポンプを含み、内燃機関へ燃料を供給する燃料供給装置と、
   請求項１～６の何れか１項に記載の故障部位特定装置と、
   を備える故障部位特定システム。
8. コモンレールおよび燃料供給ポンプを含む、内燃機関への燃料供給装置における故障部位特定方法であって、
   前記コモンレール内の圧力を検出する圧力検出部の圧力検出値に応じて前記燃料供給装置における故障部位の特定を開始するか否かについて判定するステップと、
   前記故障部位の特定を開始すると判定した場合、前記燃料供給ポンプの駆動電流値と、前記圧力検出値とに基づいて前記故障部位を特定するステップと、を含み、
   前記故障部位を特定するステップにおいて、
   前記燃料供給ポンプの目標電流値に対する前記駆動電流値の差分値に応じて、前記故障部位が前記燃料供給ポンプの駆動回路であるか否かについて特定し、
   前記圧力検出値の時間変動量に応じて、前記故障部位が前記圧力検出部であるか否かについて特定し、
   前記故障部位が前記駆動回路および前記圧力検出部ではないと特定した場合、前記故障部位が前記燃料供給ポンプの調量弁であると特定する故障部位特定方法。

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