JPWO2011046074A1 - 圧力センサ診断方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そのようなセンサの一つとして、コモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧を検出する圧力センサは、適切な燃料噴射を実現する上で重要であり、異常や故障検出のための方策が種々提案されている。
このような問題を回避しつつ、センサの異常、故障を確実に検出する方策としては、例えば、2つの圧力センサを備え、その出力を対比することで、圧力センサの故障を検出する方法があるが、高価な圧力センサを2つ設けなければならず、装置の高価格化を招くため、必ずしも現実的ではない。
前記インジェクタへの通電終了時点から、前記通電終了後に前記インジェクタに生ずる逆起電流のピークが生ずるまでの時間を閉弁時間として計測し、予め求められた閉弁時間とレール圧との相関関係に基づいて、前記計測された閉弁時間に対するレール圧を推定レール圧として求め、当該推定レール圧と前記圧力センサにより求められた実レール圧とを比較し、その比較結果に基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定するよう構成されてなる圧力センサ診断方法が提供される。
本発明の第2の形態によれば、燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたインジェクタを介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、電子制御ユニットにより前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記インジェクタへの通電終了時点から、前記通電終了後に前記インジェクタに生ずる逆起電流のピークが生ずるまでの時間を閉弁時間として計測し、予め求められた閉弁時間とレール圧との相関関係に基づいて、前記計測された閉弁時間に対するレール圧を推定レール圧として求め、当該推定レール圧と前記圧力センサにより求められた実レール圧とを比較し、その比較結果に基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定するよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置が提供される。
また、診断の実行にあたって車両の特別な運転条件を必要としないため、ドライバビィリティを悪化させることなく、円滑に診断を行うことができる。
2−1〜2−n…燃料噴射弁
3…ディーゼルエンジン
4…電子制御ユニット
11…圧力センサ
50…高圧ポンプ装置
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における圧力センサの診断方法が適用される内燃機関噴射制御装置の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
この図1に示された内燃機関噴射制御装置は、具体的には、特に、コモンレール式燃料噴射制御装置が構成されたものとなっている。
かかる構成自体は、従来から良く知られているこの種の燃料噴射制御装置の基本的な構成と同一のものである。
かかる構成において、燃料タンク9の燃料は、供給ポンプ5により汲み上げられ、調量弁6を介して高圧ポンプ7へ供給されるようになっている。調量弁6には、電磁式比例制御弁が用いられ、その通電量が電子制御ユニット4に制御されることで、高圧ポンプ7への供給燃料の流量、換言すれば、高圧ポンプ7の吐出量が調整されるものとなっている。
なお、供給ポンプ5の出力側と燃料タンク9との間には、戻し弁8が設けられており、供給ポンプ5の出力側の余剰燃料を燃料タンク9へ戻すことができるようになっている。
また、供給ポンプ5は、高圧ポンプ装置50の上流側に高圧ポンプ装置50と別体に設けるようにしても、また、燃料タンク9内に設けるようにしても良いものである。
本発明の実施の形態におけるインジェクタ2−1〜2−nは、従来から用いられているいわゆる電磁弁タイプのものであるが、特に、通電により生ずる電磁力によって変位するコア(図示せず)と弁体(図示せず)とが一体的に構成されてなるものが好適である。
かかるインジェクタ2−1〜2−nは、電子制御ユニット4によって、その駆動制御が行われ、エンジン3の気筒への高圧燃料の噴射を可能としてなるものである。なお、インジェクタ2−1〜2−nは、駆動電圧の印加によって、噴射孔(図示せず)が開閉成される構成のものが一般的であり、本発明の実施の形態においても同様の構成であるとする。
かかる電子制御ユニット4には、コモンレール1の圧力を検出する圧力センサ11の検出信号が入力される他、エンジン回転数、アクセル開度、エンジン冷却水温、燃料温度などの各種の検出信号が、エンジン3の動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。
また、電子制御ユニット4には、後述する本発明の実施の形態における圧力センサ診断処理において必要とされるインジェクタの通電終了後に生ずる逆起電流が読み込まれるようになっている。
本発明の実施の形態における電子制御ユニット4は、マイクロコンピュータ(図2においては「CPU」と表記)21と共に、インジェクタ2−1〜2−nの駆動のための従来同様の構成を有するインジェクタ駆動回路(図2においては「DRV」と表記)22及び電流モニタ回路(図2においては「I−MONI」と表記)23が設けられている。
電流モニタ回路23は、インジェクタ2−1〜2−nに流れる電流を検出するための回路であり、通電時間ET内における電流のみならず、先に図5で説明した逆起電流の検出も可能に構成されたものとなっており、その検出電流は、マイクロコンピュータ21へ入力されるようになっている。
かかる構成は、本発明特有のものではなく、電磁式のインジェクタ2−1〜2−nを用いた従来の装置と基本的に同一のものである。
なお、電子制御ユニット4内には、車両の他の動作制御に必要な回路等が従来同様に設けられるが、これについては、図を簡潔として本願発明の理解を容易にする観点から図示を省略することとする。
まず、本発明の実施の形態における圧力センサ診断処理について、概括的に説明する。
インジェクタ2−1〜2−nに、駆動電圧が印加され、通電が開始されると(図5(B)の「on」と表記された時点参照)、通常、通電電流は、図5(A)に示されたように通電開始から所定時間の間は、所定の通電電流(ピーク電流)とされた後、より低い所定のホールド電流に維持されるものとなっている。すなわち、図示されない弁体を所定位置に変位させるに必要なピーク電流が供給された後は、弁体(図示せず)を変位後の位置に保持するにはピーク電流ほどの電流の供給は必要がないために、その位置に保持するに必要な電流に低下せしめられるものとなっている。
具体的には、本願発明者は、例えば、図6に一例が示されたように、インジェクタ2−1〜2−nへの駆動電圧の通電時間が所定以上の範囲においては、閉弁時間は、レール圧に応じてほぼ一定の値となるという知見を得るに至った。
本発明の実施の形態における圧力センサ診断処理は、電子制御ユニット4において車両の動作制御のための種々実行され制御処理の1つとしてサブルーチン処理されるものとなっている。
これは、エンジン3が、本発明の実施の形態における圧力センサ故障診断処理を実行するに適した十分な回転状態にあるか否かを判定するものである。
具体的には、エンジン冷却水温TCが最小水温K1minより大で、かつ、最大水温K1maxより小であるか否かが判定されることとなる。ここで、最小水温K1min及び最大水温K1maxは、エンジン3の大きさ等の個々の装置の具体的な条件よって異なるものであるので、装置の具体的な条件等を考慮し、試験やシュミレーション等により最適値を選択するのが好適である。
すなわち、本発明の実施の形態における電子制御ユニット4は、エンジン制御処理が実行されるものであることを前提としており、かかるエンジン制御処理においては、電子制御ユニット4に入力されるエンジン回転数、アクセル開度等に基づいてのインジェクタ2−1〜2−nの駆動電圧の通電時間ETが演算算出され、インジェクタ駆動回路23へ指示されるようになっている。
したがって、このステップS300においては、エンジン制御処理において演算算出された通電時間ETを流用するのが好適である。
すなわち、取得された通電時間ETが、所定の最小通電時間Tminより大で、かつ、所定の最大通電時間Tmaxより小であるか否かが判定され、Tmin<ET<Tmaxであると判定された場合(YESの場合)には、圧力センサ故障診断が具体的に実行されることとなる(図3のステップS500参照)一方、Tmin<ET<Tmaxではないと判定された場合(NOの場合)には、圧力センサ故障診断処理を実行するに適した状態ではないとして、一連の処理は終了されることとなる。
なお、ここで、最大通電時間Tmax、最大通電時間Tmaxは、先の最小水温K1minなどと同様に、装置の具体的な条件等を考慮し、試験やシュミレーション等により最適値を選択するのが好適である。
電子制御ユニット4による処理が開始されると、最初に閉弁時間を計測するためのカウンタTがリセットされる(図4のステップS502参照)。
次いで、駆動電流ISで通電時間ETの間、インジェクタ2−1〜2−nへの駆動電圧の印加が開始される(図4のステップS504参照)。
ここで、駆動電流IS、通電時間ETは、電子制御ユニット4におけるエンジン制御処理によって、エンジン3の動作状態に応じて演算算出されるものである。
ここで、カウンタTは、閉弁時間を計測するためのソフトウェアカウンタである。また、閉弁時間は、先に、図5を参照しつつ本発明の実施の形態における圧力センサ故障診断処理の概要説明で言及したように、インジェクタ2−1〜2−nに対する駆動電圧の印加終了時点から逆起電流のピークが出現するまでの時間であり、図5において符号Tclで示された区間である。
このステップS508で取得された誘導電流を最新のものとしてIei(n)と表し、前回のステップS508の処理で取得された誘導電流をIei(n-1)と表すと、次のステップS510において、今回取得された誘導電流と前回取得された誘導電流との差が零よりも大であるか否か、すなわち、Iei(n)−Iei(n-1)>0であるか否かが判定されることとなる。
次いで、このステップS512で取得された誘導電流Iei(n)と、直近の誘導電流、すなわち、ステップS508で取得された誘導電流がIei(n-1)とされて両者の差が零を下回っているか否か、すなわち、Iei(n)−Iei(n-1)<0であるか否かが判定されることとなる(図4のステップS514参照)。
ステップS516においては、先のステップS514において、Iei(n)−Iei(n-1)<0であると判定されたことに伴い、誘導電流はピークを過ぎて下降状態に入ったとして、先に述べたカウンタTの時間計測を停止させ、その計測値Tctを取得する。
そして、先に取得されたカウンタ値Tctを基にレール圧の推定値(推定レール圧Pv)が算出されることとなる(図4のステップS520参照)。
すなわち、本発明の実施の形態においては、電子制御ユニット4内に、閉弁時間から推定レール圧を求めるための推定レール圧算出テーブルが予め記憶されており、この推定レール圧算出テーブルを用いてステップS516において取得されたカウンタ値Tctに対する推定レール圧が算出されるものとなっている。
先に説明したように、ある印加時間以上の範囲においては、レール圧によって閉弁時間がほぼ一定となるため、閉弁時間が定まれば、その際のあるべきレール圧(推定レール圧)が特定できることとなる。本発明の実施の形態においては、かかる関係を推定レール圧算出テーブルとして予め電子制御ユニット4の適宜な記憶領域に記憶せしめ、ステップS516において取得された閉弁時間Tctから、これに対応する推定レール圧Pvを読み出し可能として推定レール圧Pvが特定できるようにしたものである。
そして、ステップS522において、実レール圧Pacと推定レール圧Pvとの差の絶対値が所定誤差α以下であると判定された場合(YESの場合)には、圧力センサ11に異常は無いとして(図4のステップS524参照)、一連の処理が終了されメインルーチンへ戻ることとなる。
ここで、警報処理は、ランプLEDなどの点灯素子による警報表示、ブザーなどの鳴動素子の警報音の発生、文字表示可能な表示素子による警報メッセージの表示等さまざまなものがあるが、特定の警報処理に限定される必要はなく、適宜選択されるべきものである。かかる警報処理の後は、一連の処理が終了されメインルーチンへ戻ることとなる。
Claims (4)
- 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたインジェクタを介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における圧力センサ診断方法であって、
前記インジェクタへの通電終了時点から、前記通電終了後に前記インジェクタに生ずる逆起電流のピークが生ずるまでの時間を閉弁時間として計測し、予め求められた閉弁時間とレール圧との相関関係に基づいて、前記計測された閉弁時間に対するレール圧を推定レール圧として求め、当該推定レール圧と前記圧力センサにより求められた実レール圧とを比較し、その比較結果に基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定することを特徴とする圧力センサ診断方法。 - 推定レール圧と実レール圧との差の絶対値が所定誤差を超える場合に、圧力センサの異常と判定することを特徴とする請求項1記載の圧力センサ診断方法。
- 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続されたインジェクタを介して内燃機関へ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、電子制御ユニットにより前記コモンレールの圧力が、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサの検出信号に基づいて制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記インジェクタへの通電終了時点から、前記通電終了後に前記インジェクタに生ずる逆起電流のピークが生ずるまでの時間を閉弁時間として計測し、予め求められた閉弁時間とレール圧との相関関係に基づいて、前記計測された閉弁時間に対するレール圧を推定レール圧として求め、当該推定レール圧と前記圧力センサにより求められた実レール圧とを比較し、その比較結果に基づいて前記圧力センサの異常の有無を判定するよう構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。 - 電子制御ユニットは、推定レール圧と実レール圧との差の絶対値が所定誤差を超える場合に、圧力センサの異常と判定するよう構成されてなることを特徴とする請求項3記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
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