KR100559024B1

KR100559024B1 - 증압형 연료 분사 장치

Info

Publication number: KR100559024B1
Application number: KR1020030051373A
Authority: KR
Inventors: 타나베케이키; 코케츠스스무; 나카야마신지
Original assignee: 미츠비시 후소 트럭 앤드 버스 코포레이션
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2006-03-10
Also published as: CN1479004A; US20040020465A1; KR20040011365A; DE10334776A1; CN1303318C; DE10334776B4; JP4096652B2; JP2004060561A; US6840224B2

Abstract

본 발명은, 커먼 레일(6)에 저장된 연료와, 동 연료의 공급을 받은 증압 기구(21)에 의해 증압된 증압 연료를 전환하여 인젝터(5)에 의해 연소실(4)로 연료 분사하는 증압형 연료 분사 장치에 있어서, 엔진(2)의 운전 상태에 따른 크랭크 펄스 신호를 출력하는 크랭크각 센서(32)와, 각각의 크랭크 펄스 신호 사이의 펄스 폭(Tn)을 연산하는 펄스 폭 연산 수단(A3)과, 펄스 폭(Tn)의 변화량(δt)이 판정 임계치(δta)를 상회하면 증압 기구(21)가 이상(異常)이라고 판정하는 판정 수단(A4)을 구비한다.

엔진, 연소실, 인젝터, 커먼 레일, 연료탱크

Description

증압형 연료 분사 장치{Apparatus of fuel injection pressure type}

도 1은 본 발명의 한 실시 형태로서의 증압형 연료 분사 장치와 동 장치를 장착하는 엔진의 개략 구성도.

도 2는 도 1의 증압형 연료 분사 장치의 크랭크각 펄스 폭 확인 설명도.

도 3은 도 1의 증압형 연료 분사 장치가 이용하는 듀티비(Duty比)-지시 레일 압력(pcr) 맵의 특성 선도.

도 4는 도 1의 증압형 연료 분사 장치가 이용하는 고장 내용 판정 설명도.

도 5는 도 1의 증압형 연료 분사 장치가 이상 판정시에 이용하는 운전영역을 도시한 특성 선도로서, (a)는 커먼 레일 압력 엔진 회전수 제어 특성영역을, (b)는 분사량-엔진 회전수 제어 특성영역을 도시한 도면.

도 6은 도 1의 증압형 연료 분사 장치의 이상 판정 루틴의 플로우 차트.

도 7은 도 1의 증압형 연료 분사 장치의 크랭크각 펄스 폭 확인 루틴의 플로우 차트.

도 8은 도 1의 증압형 연료 분사 장치의 조절량 밸브 듀티비 확인 루틴의 플로우 차트.

도 9는 연료 분사 장치의 분사율 설명 선도.

도 10은 도 1의 증압형 연료 분사장치의 조절량 밸브 듀티비 확인 루틴의 플로우 차트.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 증압형 연료 분사 장치 2 : 엔진
4 : 연소실 5 : 인젝터
6 : 커먼 레일 7 : 고압 연료 공급 장치
11 : 연료 탱크 12 : 공급관
13 : 필터 32 : 크랭크각 센서
A2 : 펄스 폭 산출 수단 A4 : 판정 수단

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본 발명은, 축압실에 저장된 연료와 증압 기구에 의해 증압된 증압 연료를 전환하여 인젝터에 의해 연소실로 분사하는 증압형 연료 분사 장치, 특히 증압 기구의 이상시에도 적확하게 분사 처리할 수 있는 증압형 연료 분사 장치에 관한 것이다.

(종래의 기술)

내연 기관의 연소실에 인젝터에 의해 연료 분사하는 연료 분사 장치의 하나로 증압형 연료 분사 장치가 있다. 이 증압형 연료 분사 장치는, 축압실을 이루는 커먼 레일에 연료 공급계로부터의 고압 연료를 저장하고, 이 커먼 레일에 연결되는 인젝터의 노즐부를 연소실에 대향 설치하고 있다. 게다가, 커먼 레일과 인젝터를 연결하는 고압 연료로의 도중에 분기로를 마련하고 증압 기구를 연결한다. 이 증압 기구는 고압 연료로의 연료압을 분기로를 통하여 파워 피스톤에서 받아서 고압 연료로의 인젝터측으로 증압 연료를 공급하는 것으로, 파워 피스톤의 작동을 증압 피스톤 전자 밸브에서 전환하여 작동하고 있다. 이 증압형 연료 분사 장치는, 예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 인젝터 전자 밸브의 구동 신호(s1)가 온 시(ta)에 연료 분사를 시작하고, 증압 피스톤 전자 밸브의 구동 신호(s2)가 온 시(tb)에 커먼 레일 압(Pc)이 증압되고, 부호(Ph)로 나타내는 증압 연료의 경시 압력을 발생하고, 부호(M1)로 나타내는 분사율의 연료 분사 작동을 행한다.

여기서 인젝터 전자 밸브의 온 시(ta)와 증압 피스톤 전자 밸브의 온 시(tb)의 사이에서 초기분사(j1)가, 증압 피스톤 전자 밸브의 온 시(tb)와 인젝터 전자 밸브의 오프 시(tc)의 사이에서 후분사(j2)가 2단계로 이루어지고, 이로써 엔진의 배기 가스 특성 개선이나 소음 저감을 도모하도록 하고 있다.

그런데, 증압형 연료 분사 장치는 축압실에 고압 연료를 공급하는 연료 분사 펌프의 복귀 연료로에 조절량 밸브를 배치하고, 증압 기구에 파워 피스톤이나 증압 기구의 작동을 온·오프 전환하는 증압 기구 작동 전자 밸브나, 분기로의 오리피스 등의 유압 제어 부재를 배치한다. 이들의 유압 제어 부재가 전부 적절히 작동함으로써 증압형 연료 분사 장치는, 축압실에 저장된 연료와 증압 기구에 의해 증압된 증압 연료를 전환하여 인젝터에 의해 연소실로 연료 분사하도록 작동할 수 있다. 그런데, 이와 같은 유압 제어 부재는 경시 열화 등에 의해 작동 불량이 생기는 경우가 있다.

예를 들면, 파워 피스톤의 작동 불량에 의해 증압 연료의 공급이 정체되고, 적절히 분사량을 확보할 수 없는 압송 불량이 생기면, 토오크 변동, 배기 가스 성능 악화가 생긴다.

또는, 증압 기구 작동 전자 밸브가 배치된 리턴 통로에 해당 전자 밸브와 직렬로 배치된 유량 조정 오리피스의 균열이나 파손에 의해 파워 피스톤의 과도한 가압 작동이 생겨서 과잉 압송을 야기하면, 토오크 변동, 매연 발생, 압력 허용치 초과에 의한 고압계의 파손이 생긴다.

또는 파워 피스톤의 마모에 의해 리크 연료 증대가 생기고, 파워 피스톤이 적확하게 작동할 수 없고, 증압 연료의 공급이 정체되고, 압송 불량이 생기면, 토오크 변동, 배기 가스 성능 악화, 리턴 연료 증가에 의한 커먼 레일 압력 제어 불량이 생긴다.

또는, 증압 기구의 작동을 전환하는 증압 기구 작동 전자 밸브의 작동 불량으로, 리턴 연료의 유출이 생기고, 파워 피스톤이 적확하게 정지할 수 없고 과도한 가압 작동이 생기고 과잉 압송을 야기하면, 토오크 변동, 매연 발생이 생긴다.

또한, 일본 특개평5-141301호 공보에는 증압형 연료 분사 장치를 구비한 다기통 엔진에 있어서, 각 기통마다의 연료압치 관련 물리량을 받아들이고, 그 평균치에 대한 각 기통의 편차가 소정치를 초과하면 각 기통마다의 증압형 연료 분사 장치의 이상을 판정하는 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이 경우, 이상 기통의 판단을 할 수 있을 뿐이고, 유압 제어 부재인지 제어계인지, 그 밖의 부위가 작동 불량인지가 불명하여, 적확한 대책을 취하는데 시간이 걸리기 때문에, 긴급시에 적확 한 대책을 취하기가 어렵고, 엔진, 나아가서는 차량에 손상을 줄 가능성이 높다.

본 발명은, 이상과 같은 과제에 의거하여, 증압 기구의 이상을 신속하게 판단할 수 있고, 적확하게 엔진 본체나 차량의 고장을 회피할 수 있는 증압형 연료 분사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 증압형 연료 분사 장치에서는, 축압실에 저장된 연료와, 동 연료의 공급을 받은 증압 기구에 의해 증압된 증압 연료를 전환하여 인젝터에 의해 연소실로 연료 분사하는 연료 분사 장치와, 엔진의 운전 상태에 따른 크랭크 펄스 신호를 출력하는 크랭크각 센서와, 상기 크랭크 펄스 신호 각각의 사이의 펄스 폭을 연산하는 펄스 폭 산출 수단과, 상기 펄스 폭의 변화량이 판정 임계치를 상회하면 상기 증압 기구가 이상이라고 판정하는 판정 수단을 구비하고 있다.

따라서 본 발명에 의하면, 엔진의 운전 상태에 따른 크랭크 펄스 폭이 이상이라고 판정되는 것으로 증압 기구의 이상을 판정할 수 있고, 이상 판정을 용이하게 행할 수 있고, 게다가, 엔진 진동의 발생이나 배출 가스 성능의 악화를 초래하는 것을 회피할 수 있다.

본 발명의 한 실시 형태로서의 증압형 연료 분사 장치를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

여기서의 증압형 연료 분사 장치(1)는, 도시하지 않은 차량에 탑재된 다기통 디젤 엔진(이후 단지 엔진이라고 기재한다)(2)에 장착된다.

엔진(2)은 그 엔진 본체(3)상에 증압형 연료 분사 장치(1)를 장착하고 있고, 엔진 본체(3) 내의 각 연소실(하나만 도시한다)(4)로 증압형 연료 분사 장치(1)에 의해 후술하는 부츠형 분사 모드(M1) 또는 직사각형형 분사 모드(M2)에서의 증압 연료 분사를 행한다.

증압형 연료 분사 장치(1)는, 엔진 본체(3) 내의 각 연소실(4)로 연료 분사를 행하는 인젝터(5)와, 각 인젝터(5)에 고압 연료를 공급하는 커먼 레일(6)과, 커먼 레일(6)로 고압 연료를 공급하는 고압 연료 공급 장치(7)와, 각 인젝터(5)의 인젝터 전자 밸브(8)를 구동 제어하는 엔진 제어 장치로서의 컨트롤러(9)를 구비한다.

고압 연료 공급 장치(7)는 연료 탱크(11)와, 동 연료 탱크(11)의 연료를 커먼 레일(6)로 압송하는 공급관(12)과, 공급관(12)상에 배치되고, 동 연료 탱크(11)의 연료를 필터(13)를 통하여 흡입하고 고압화 하여 커먼 레일(6)로 압송하는 연료압 펌프(14)를 구비한다.

연료압 펌프(14)는 펌프 본체 내에 각 기통과 연결된 플런저실(40) 및 각 플런저실(40) 내에서 가압 작동하는 각 플런저(41)를 구비하고, 각 플런저(41)는 펌프 캠축(42), 도시하지 않은 회전 전달계를 통하여 엔진의 크랭크축(43)에 의해 구동된다.

플런저실(40)에는 공급관(12)의 유입부(121)와 유출부(122) 및 복귀로(44)가 연결되고, 복귀로(44)는 복귀 전자 밸브(45)에 의해 소정 듀티비로 개폐된다.

이로써 복귀로(44)의 복귀 연료량을 조정하고, 축압실인 커먼 레일(6)의 고압 연료의 연료압을 목표 연료압인 지시 레일 압력(pcr)으로 증감 조정한다.

축압실을 이루는 커먼 레일(6)은 기통 배열 방향(지면 수직 방향)을 향한 상태에서 엔진 본체(3)에 지지되고, 공급관(12)으로부터의 고압 연료를 저장하고, 각 인젝터(5)와의 대향 위치부터 동 부분을 향하는 주분사로(16)를 분기하여 연장된다. 또한, 이 커먼 레일(6)에는 고압 연료의 연료압 신호(Pc)를 출력하는 연료압 센서(46)가 배치되고, 연료압 신호(Pc)는 컨트롤러(9)로 출력되고 있다.

각 인젝터(5)는 동일 구성을 채택하고, 노즐부(17)와 인젝터 전자 밸브(8)와 압력 조정부(19)를 구비한다. 노즐부(17)는 연소실(4)로 연료 분사 가능하게 엔진 본체(3)에 지지된다. 인젝터 전자 밸브(8)는 컨트롤러(9)의 구동 신호로 온오프 작동하여 주분사로(16)의 고압 연료를 노즐부(17)를 통하여 연소실(4)로 분사 공급 가능하게 구성된다.

압력 조정부(19)에는 주분사로(16)가 형성되고, 게다가, 주분사로(16)에 분기되어 접속되는 증압 기구(21)를 구비한다. 증압 기구(21)는, 주분사로(16)에 대해, 병렬 상태로 대소의 내경 실린더실(22, 23)을 구비하고, 여기에 대소의 외경으로 일체화 하거나 또는 2개의 원통으로 별체로 형성된 증압 피스톤(241, 242)을 수용한다. 대경의 실린더실(22) 단부는 분기로 상류부(451)를 통하여 주분사로(16)의 상류 분기부(커먼 레일측)(b1)에 연통하고, 소경의 실린더실(23) 단부는 분기로 하류부(452)를 통하여 주분사로(16)의 하류 분기부(인젝터측)(b2)에 연통한다.

대경 실린더실(22)의 소경 실린더실(23)측 부위에는 대경 실린더실(22)의 연료압을 개방하는 증압 전자 밸브(25)를 구비한 개방로(30)와, 주분사로(16)의 중간 분기부(b3)에 조리개(28)를 통하여 연통하는 조절압로(27)가 접속된다.

또한, 주분사로(16)의 하류 분기부(b1)와 중간 분기부(b3)의 사이에는 인젝터(5)측으로부터 커먼 레일(6)측으로의 연료 유동을 방지하는 역지 밸브(check valve;29)가 배설된다.

대경의 실린더실(22)에 형성된 개방구(301)는 개방로(30)를 통하여 연료 탱크(11)에 연통 가능하게 형성되고, 그 도중에 증압 전자 밸브(25)를 배치한다. 개방로(30)에는, 대경의 실린더실(22)로부터 배출되는 고압 연료의 유동 속도를 조정하여 증압 피스톤(241, 242)의 가압 작동 속도를 규제하는 유량 조정 오리피스(47)가 배치된다.

증압 전자 밸브(25)는 컨트롤러(9)의 구동 신호로 온오프 작동하여 개방로(30) 및 대경의 실린더실(22)을 개폐하고, 대경 증압 피스톤(241)의 표리면에 압력차가 생기게 하여 대소경의 증압 피스톤(241, 242)을 도면중 좌측으로 가압 작동시키고, 소경 실린더실(23) 및 하류 분기부(인젝터측)(b2)측의 연료압을 가압할 수 있다.

컨트롤러(9)는 그 입출력 회로에 다수의 포트를 가지며, 엔진의 운전 정보를 검출하기 위한 각종 센서를 접속하고 있고, 특히, 엔진(2)의 액셀 페달 개방도(θa)를 검출하는 액셀 페달 개방도 센서(31)와, 크랭크축(43)에 일체 결합된 로터의 기통 판별 신호를 포함한 크랭크각 펄스를 출력하는 크랭크각 센서(32), 수온(wt)을 검출하는 수온 센서(33)가 접속된다. 여기서 크랭크각 펄스는 컨트롤러(9)에서 경시적으로 차례로 기억 처리되고, 전회 크랭크각 펄스와 금회의 크랭크각 펄스와의 펄스 폭(Tn)(도 2 참조 : 기통간의 시간 폭)을 경시적으로 차례로 연산하는데 이용되고, 또한 엔진 회전수(Ne)의 도출에도 이용된다.

컨트롤러(9)는 주지의 엔진 제어 처리 기능을 구비하고, 특히, 증압형 연료 분사 장치(1)의 제어 기능으로서, 분사 제어 수단(A1)과, 펄스 폭 산출 수단(A2)과, 개폐 구동 신호 편차 산출 수단(A3)과, 판정 수단(A4)으로서의 기능을 갖는다.

여기서 증압형 연료 분사 장치(1)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 인젝터 전자 밸브(18)의 구동 신호(s1)가 온 하는 개방 시기(ta)에 연료 분사를 시작하고, 증압 전자 밸브(25)의 구동 신호(s2)가 온 하는 온 시작 시기(tb)(개방 시기)에 주분사로(16)의 하류 분기부(인젝터측)(b2)의 연료압이 증압되고, 부호(Ph)로 나타내는 증압 연료의 경시 압력을 발생하고, 부츠형 분사 모드(M1), 또는 2점 쇄선으로 나타내는 직사각형형 분사 모드(M2)로 분사 작동을 행한다.

부츠형 분사 모드(M1)로 분사 작동한 경우, 인젝터 전자 밸브(8)의 개방 시기(ta)와 증압 전자 밸브(25)의 온 시작 시기(tb)의 사이에서 초기분사(j1)가, 증압 전자 밸브(25)의 온 시작 시기(tb)와 인젝터 전자 밸브의 오프 시(tc)의 사이에서 후분사(j2)가 2단계로 형성되고, 이로써 실린더 내압력의 급격한 상승을 회피한 적절한 연료 상태를 얻을 수 있고, NOx, PM, 연비의 저감이 도모될 수 있다.

분사 제어 수단(A1)은 엔진 회전수, 액셀 페달 개방도에 따른 목표 연료 분사량을 도시하지 않은 목표 연료 분사량 맵으로부터 산출하고, 또한, 엔진 회전수 및 액셀 페달 개방도에 의거하여 부츠형 분사 모드(M1) 또는 직사각형형 분사 모드(M2)를 선택한다.

또한, 분사 제어 수단(A1)은 인젝터(5)로부터의 연료 분사를 분사 상태와 비분사 상태로 전환하는 인젝터 전자 밸브(8)의 개방 시기(ta)와, 증압 기구(21)의 작동을 온·오프 전환하는 증압 전자 밸브(25)(증압 기구 작동 전자 밸브)의 온 시작 시기(tb)와의 시간차(△tini)(전기 분사 기간)를 도시하지 않은 시간차 맵으로부터 산출한다. 그리고 나서, 목표 연료 분사량을 확보할 수 있는 후기 분사 기간(△tmain)을 시간차(△tini)(전기 분사 기간)를 고려하여 설정하고, 또한, 후기 분사 기간(△tmain)과 시간차(△tini)(전기 분사 기간)를 가산하여 인젝터 개방 기간(△t)을 산출한다. 또한, 직사각형형 분사 모드(M2)의 경우도 마찬가지로서 설명을 생략한다.

펄스 폭 산출 수단(A2)에서는, 서로 이웃하는 크랭크각 펄스 사이의 펄스 폭(Tn)을 연산한다. 여기서 크랭크각 펄스는 컨트롤러(9)에서 경시적으로 차례로 기억 처리되고, 전회의 크랭크각 펄스와 금회의 크랭크각 펄스의 펄스 폭(Tn)(도 2 참조 : 기통간의 시간 폭)을 경시적으로 차례로 연산 처리한다.

개폐 구동 신호 편차 산출 수단(A3)은, 조절량 밸브(45)의 실제 개폐 구동 신호인 듀티비와 커먼 레일(6)의 목표 연료압 상당의 기준 개폐 구동 신호인 기준 듀티비와의 듀티 편차(δD)를 연산한다.

판정 수단(A4)은 펄스 폭(Tn)의 변화량(δt)이 판정 임계치(δta)를 상회하며 또한 실제 개폐 구동 신호인 듀티비의 듀티 편차(δD)가 허용 편차 폭(δDa)을 상회하면 증압 기구(21)가 이상이라고 판정한다.

다음에, 도 1의 증압형 연료 분사 장치의 작동을 컨트롤러(9)의 제어 처리에 따라 설명한다.

도시하지 않은 차량의 엔진(2)의 구동시에 있어서, 컨트롤러(9)는 도시하지 않은 엔진 제어 처리로 들어가고, 도시하지 않은 엔진 제어 처리, 예를 들면, 연료 분사계, 연료 공급계에서 적절히 구동되고 있는 관련 기기, 센서류의 자기 체크 결과를 받아들이고, 이것이 정상이였는지의 여부를 확인하고, 그 도중에서 연료 분사 제어 처리, 이상 판정 제어 처리, 그 밖의 엔진 제어 처리를 차례로 실행한다.

연료 분사 제어 수단에서는 상술한 바와 같이, 목표 연료 분사량, 부츠형 분사 모드(M1) 또는 직사각형형 분사 모드(M2)의 어느 하나의 선택, 인젝터 전자 밸브(8)의 개방 시기, 증압 전자 밸브(25)의 온 시작 시기(tb), 시간차(△tini), 후기 분사 기간(△tmain), 인젝터 개방 기간(△t)을 산출한다.

그리고 나서, 인젝터 전자 밸브(8)의 개방 시기(ta), 증압 전자 밸브(25)의 온 시작 시기(tb), 및 양 전자 밸브(8, 25)의 폐쇄 시기(tc)에 상당하는 정보를 포함한 출력을 연료 분사용 드라이버(도시 생략)에 세트한다. 이로써 연료 분사용 드라이버는 단위 크랭크 신호(δθ)에 의거하여, 인젝터 전자 밸브(8)에 개방 시기(ta)를, 증압 전자 밸브(25)에 온 시작 시기(tb)를, 또한 양 전자 밸브에 폐쇄 시기(tc)를 각각 카운트하고, 카운트업 때에 밸브 전환 출력을 발하고, 부츠형 분사 모드(M1) 또는 직사각형형 분사 모드(M2)로 인젝터(5)가 분사 구동한다.

엔진 제어 처리가 도시하지 않은 메인 루틴의 도중에서 이상 판정 루틴을 실 행한다.

여기서, 이상 판정 루틴에서는 스텝 s1에서 크랭크각 펄스 폭 확인 처리를, 스텝 s2에서 조절량 밸브 듀티비의 확인 처리를 이 순서로 실행하고, 그리고 나서 스텝 s3의 고장 내용 판정 처리, 스텝 s4의 계속 주행 제어 처리를 실행한다.

크랭크각 펄스 폭 확인 루틴의 스텝 a1에서는, 차례로 받아들여지고 있는 크랭크각 펄스와 서로 이웃하는 각 크랭크 펄스와의 간격을 펄스 폭(Tn)으로서 차례로 연산하고 기억 처리한다. 여기서 컨트롤러(9)는 크랭크각 펄스를 경시적으로 차례로 기억 처리하고 있고, 전회 펄스 폭(Tn-1)과 금회의 펄스 폭(Tn)(각 기통간의 시간 폭)을 차례로 연산하고, 그 데이터를 경시적으로 기억한다.

뒤이어, 스텝 a2에서는 금회의 펄스 폭(Tn)과, 전회, 전전회의 각 펄스 폭의 평균치(Tfn){예를 들면, (Tn-2 + Tn-1 + Tn)/3 등}를 연산한다. 여기서는, 금회, 전회, 전전회의 각 펄스 폭의 값은 1제어 주기마다 차례로 보내어 갱신되고, 이것에 따라 금회의 평균치(Tfn)도 갱신된다. 또한, 금회 평균치(Tfn)에 대해, 지금까지의 평균치는 전회의 평균치(Tfn-1)에 차례로 보내여진다.

뒤이어, 스텝 a3에서는, 금회의 평균치(Tfn)와 전회의 평균치(Tfn-1)에 의해 펄스 폭(Tn)의 변화량(δt = |Tfn - Tfn-1|)을 산출한다. 또한, 스텝 a4에서는 펄스 폭(Tn)의 변화량(δt)이 판정 임계치(δta)를 상회하는지 판단한다.

여기서, 펄스 폭 변화량(δt)이 판정 임계치(δta)보다 작고 변화가 없는 경우는 이번 회의 제어를 종료하고, 상회하면 스텝 a5로 진행하고, 여기서는 상회하는 상태가 일정 시간(Time1) 계속하는 것을 기다리고, 스텝 a6에 이른다.

스텝 a6에서는 금회의 평균치(Tfn)와 전회의 평균치(Tfn-1)가 대비되고, Tfn<Tfn-1이면 가속영역이라고 간주하고, 스텝 a7에서, 분사량 과잉(도 4에서는 분사량 과대라고 기재한다)으로 되는 경향이 있다고 하여 고장 플래그(FlgA)를 「1」로 설정하고, Tfn>Tfn-1이면 감속영역이라고 간주하고, 스텝 a8에서, 분사량 과소로 되는 경향이 있다고 하여 고장 플래그(FlgB)를 「1」로 설정하고, 스텝 s2(이상 판정 루틴)로 리턴한다.

도 8에 도시한 조절량 밸브 듀티비 확인 루틴의 스텝 b1에 이르면, 커먼 레일(6)의 고압 연료의 목표 연료압인 지시 레일 압력(pcr)과, 현재의 조절량 밸브(45)의 실제 개폐 구동 신호인 듀티비를 받아들인다. 여기서의 조절량 밸브(45)의 듀티비는 엔진 운전 상태에 따라, 연료 분사 제어 처리에서 설정되고 있다.

스텝 b2에서는 도 3에 도시한 조절량 밸브 듀티비-지시 레일 압력(pcr) 맵(m1)을 이용하여, 동 맵에 미리 설정된 정상 Duty비 기준 라인 및 허용영역에 현재의 지시 레일 압력(pcr) 상당의 듀티비가 위치하는지 여부의 판단으로 들어간다.

여기서 이용하는 맵(m1)은, 허용 편차 폭이 커먼 레일의 지시 레일 압력(pcr)의 증가에 따라서 증가하도록 설정된다. 이 경우, 지시 레일 압력(pcr)이 증가할수록 연료압 변동 폭이 커지도록 설정되어 있고, 이로써, 펄스 폭의 변화량도 커진다는 실정에 응하여, 판정 폭을 비교적 크게 설정하여, 제어 안정성을 확보할 수 있도록 하고 있다.

여기서, 허용영역에 현재의 지시 레일 압력(pcr) 상당의 듀티비가 위치하는 경우는, 정상시라고 간주하고 금회의 제어를 종료시키고, 스텝 s3(이상 판정 루틴)으로 진행한다.

허용영역에 대해, 현재의 지시 레일 압력(pcr) 상당의 듀티비가 크고(개방측(e1)), 복귀 연료량이 많고, 레일 연료 소비량이 작으면, 스텝 b3으로 진행하여, 고장 플래그(Flga)를 「1」로 설정하고, 허용영역에 대해 현재의 지시 레일 압력(pcr) 상당의 조절량 밸브(45)의 듀티비가 작고(폐쇄측(e2)), 복귀 연료량이 적고, 레일 연료 소비량이 크면, 스텝 b4로 진행하여, 고장 플래그(Flgb)를 「1」로 설정하고, 스텝 s3(이상 판정 루틴)으로 리턴한다.

이 후, 이상 판정 루틴의 고장 내용 판정 처리 스텝 s3에서는, 고장 플래그(FlgA, B 및 Flga, b)의 어느 하나가 「1」이고 증압 기구가 이상이라고 판정된 때에, 동 증압 기구(21)의 작동을 정지시키고, 커먼 레일(6)에 저장된 연료를 이용하여 저압 연료 분사계를 구동시키도록 전환함으로써 커먼 레일의 연료압만을 증감 조정하고, 림프홈 모드의 운전영역으로 들어가서, 주행을 계속시킨다.

즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 분사량 과잉의 고장 플래그(FlgA)와 레일 연료 소비량이 큰 고장 플래그(Flgb)에서는, 예를 들면, 유량 조정 오리피스(47)의 균열에 의한 증압 피스톤 이상 압송이라고 고장 내용을 판단한다. 분사량 과소의 고장 플래그(FlgB)와 레일 연료 소비량이 큰 고장 플래그(Flgb)에서는, 예를 들면, 증압 전자 밸브(25)의 폐쇄 불량에 의한 개방로(30)에의 리크량 과대나, 증압 피스톤 활주부 간극 증가에 의한 작동 불량이라고 고장 내용을 판단한다. 분사량 과소의 고장 플래그(Flg B)와 레일 연료 소비량 소(小)의 고장 플래그(Flg a)에서는, 예를 들면, 증압 피스톤 활주부 간극 증가에 의한 증압 피스톤 작동 불량이라고 고장 내용을 판단한다.

이 후, 이상 판정 루틴의 스텝 s4에 이른다. 여기서는, 도 5(a)에 도시한 커먼 레일 압력-엔진 회전수 제어 특성영역(E1)에서의 제어로 전환하고, 커먼 레일압의 저하를 억제하고, 도 5(b)에 도시한 분사량-엔진 회전수 제어 특성영역(E2)에서의 제어로 전환하고, 과도한 연료 분사량의 증가를 억제하는 림프홈 모드로의 운전을 실효(實效)한다.

이와 같이 증압 기구(21)의 작동을 정지시킴으로써, 엔진 본체나 차량의 고장을 회피할 수 있다. 게다가, 커먼 레일(6)에 저장된 연료를 이용하여 저압 연료 분사계를 구동시키도록 전환시킴으로써, 수리 공장까지 안전하며 신속하게 자체로 주행할 수 있고, 그 때, 엔진의 과부하 운전이나 배기 온도 상승 등을 억제하고 차량을 주행할 수 있다.

도 1의 증압형 연료 분사 장치의 이상 판정 루틴에서는, 스텝 s3이 고장 내용 판정 처리에서의 판정 수단으로서 기능하고, 이로써, 증압 기구(21)가 이상이라고 판정된 때에, 동 증압 기구(21)의 작동을 정지시키고, 커먼 레일(6)의 연료압 및 인젝터 전자 밸브(8)의 분사량을 제어하고 있다. 여기서는, 증압 기구(21)의 이상시에, 이 작동을 정지시킴으로써, 엔진의 토오크 변동에 의한 진동을 회피할 수 있고, 또한 증압 기구를 정지시키고, 축압실에 저장된 연료를 이용하여 저압 연료 분사계를 구동시키고, 수리 공장까지 안전하며 신속하게 자체 주행할 수 있고, 그 때, 엔진의 과부하 운전이나 배기 온도 상승 등을 억제하고 차량을 주행할 수 있다.

또한, 도 5(a)에 도시한 커먼 레일 압력-엔진 회전수 제어 특성영역(E1)은 보통 제어 레일압 특성영역보다 엔진 회전수를 억제하고, 커먼 레일압을 비교적 높게 설정한다. 도 5(b)에 도시한 분사량-엔진 회전수 제어 특성영역(E2)은 보통 제어 레일압 특성영역보다 엔진 회전수를 억제하고, 분사량을 억제하도록 설정한다. 이것을 도 10의 계속 주행 제어 루틴의 흐름에 따라 설명하면, 우선 최초에 스텝 C1에서는, 현재의 엔진 회전수가 받아들여진다. 다음에 스텝 C2에서, 도 5(a)에 도시한 엔진 회전수 상당의 커먼 레일 압력(Pmax)의 값이 설정된다. 구체적으로는, 축압실의 압력을 엔진 회전수에 따른 압력(Pmax)으로 되도록, 조절량 밸브(45)의 개폐 구동 시간을 컨트롤함으로써 달성된다. 이 후, 스텝 C3에서는, 도 5(b)에 도시한 분사량 영역(E2) 내에서 연료 분사량을 설정하여 이상시의 분사량을 제한한다.

이와 같은 설정에 의해, 커먼 레일에 저장되는 연료는 조절량 밸브(45)에 의해 허용 최대 연료 압력(도 5(a)의 부호(Pmax)의 제어 목표 라인)으로 조절압되고 나서, 인젝터에 의해 연소실로 연료 분사되게 된다. 이 때문에, 스모크의 발생을 방지하고, 엔진의 과부하 운전이나 배기 온도 상승 등을 확실하게 억제한 상태에서 커먼 레일의 연료를 허용 최대 연료 압력으로 조절압할 수 있고, 그 상태에서 차량을 수리 공장까지 안전하며 신속하게 자체 주행할 수 있으므로, 이상인 상태 그대로 엔진의 운전을 계속함으로서 엔진 나아가서는 차량에 손상을 준다는 것을 확실 하게 방지할 수 있다.

도 1의 증압형 연료 분사 장치는, 엔진의 운전 상태에 따른 크랭크 펄스 폭(Tn)의 변동이 크고 이상하며 또한 실제 듀티비(개폐 구동 신호)의 듀티 편차(δD)가 허용 편차 폭(δDa)을 상회한다고 판정됨으로써 증압 기구의 이상을 적확하게 판정할 수 있고, 이상 판정을 용이하게 행할 수 있고, 게다가, 엔진 진동의 발생이나 배출 가스 성능의 악화를 회피할 수 있다.

도 1의 증압형 연료 분사 장치의 이상 판정 루틴에서는 스텝 s1에서 크랭크각 펄스 폭 확인 처리를, 스텝 s2에서 조절량 밸브 Duty비 확인 처리를 이 순서로 실행하였지만, 경우에 따라 어느 한쪽만을 실행하고, 그리고 나서 스텝 s3의 고장 내용 판정 처리, 스텝 s4의 계속 주행 제어 처리를 실행하도록 하여, 장치의 이상 판정 루틴의 제어를 간소화 하여도 좋다.

Claims

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축압실에 저장된 연료와, 동 연료의 공급을 받은 증압 기구에 의해 증압된 증압 연료를 전환하여 인젝터에 의해 연소실로 연료 분사하는 증압형 연료 분사 장치에 있어서,

축압실에 연료를 공급하는 연료 공급 펌프와,

상기 연료 공급 펌프의 복귀 연료로에 배치되고 조절량 밸브의 개폐 조작에 의해 축압실 내의 연료 압력을 조절하는 조절압 장치와,

상기 조절량 밸브의 실제 개폐 구동 신호와 상기 축압실의 목표 연료압 상당의 기준 개폐 구동 신호와의 편차를 연산하는 개폐 구동 신호 편차 산출 수단과,

크랭크 펄스 신호 각각의 사이의 펄스폭의 변화량이 판정 임계치를 상회하고 또한 상기 실제 개폐 구동 신호의 편차가 허용 편차 폭을 상회하면 상기 증압 기구가 이상이라고 판정하는 판정 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 증압형 연료 분사 장치.
제 4항에 있어서,

상기 판정 수단에 의해 상기 증압 기구가 이상이라고 판정된 때에, 동 증압 기구의 작동을 정지시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 증압형 연료 분사 장치.
제 4항에 있어서,

상기 판정 수단에 의해 상기 증압 기구가 이상이라고 판정된 때에, 상기 조절량 밸브의 작동에 의해 상기 축압실의 연료 압력을 허용 최대 연료 압력으로 조절압하고, 인젝터에 의해 연소실로 연료 분사하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하 는 증압형 연료 분사 장치.
제 4항에 있어서,

상기 판정 수단에 의해 상기 증압 기구가 이상이라고 판정된 때에, 상기 조절량 밸브의 작동에 의해 상기 축압실의 연료 압력을 허용 최대 연료 압력으로 조절압함과 함께, 연료 분사량을 제한하여 인젝터에 의해 연소실로 연료 분사하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 증압형 연료 분사 장치.
제 4항에 있어서,

상기 허용 편차 폭은, 상기 축압실의 목표 연료압의 증가에 응하여 증가하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 증압형 연료 분사 장치.