(57)【要約】【課題】潤滑不良に伴って発生する燃料供給ポンプ２の異常を検出できる異常検出装置（ＥＣＵ４）の提供。【解決手段】ＥＣＵ４は、燃料供給ポンプ２のカム室１７を通る燃料の温度変化ΔＴを求め、そのΔＴがΔＴｋより小さい時は「正常運転」と判定する。ΔＴがΔＴｋ以上の時は、燃料供給ポンプ２に何らかの異常が発生したことを表示あるいは経歴を残す。その後、所定時間ｔ経過した時点で、ΔＴがΔＴｋ以上の時は、ΔＴの一時的な変動による誤判定ではなく、燃料供給ポンプ２に何らかの異常が発生した結果、第２の燃温センサ３３で検出される燃料温度が持続的に上昇していると判断できるので、燃料供給ポンプ２の負荷（吐出量）を軽くする方向に制御する。この方法によれば、燃料供給ポンプ２の故障が大きくなる前に、燃料供給ポンプ２に発生する比較的に軽度な異常を検出できるので、信頼性および安全性の高い燃料噴射システムを提供できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄圧式燃料噴射システムに用いられる燃料供給ポンプの異常検出装置であって、
前記燃料供給ポンプの内部を流れる燃料の温度または前記燃料供給ポンプのハウジングの温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段によって検出された燃料温度または前記ハウジングの温度に基づいて、前記燃料供給ポンプの異常を判定する異常判定手段とを備えたことを特徴とする燃料供給ポンプの異常検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載した燃料供給ポンプの異常検出装置において、
前記異常判定手段は、前記温度検出手段によって検出された燃料温度または前記ハウジングの温度が所定以上の温度上昇をした時に、前記燃料供給ポンプが異常であると判定することを特徴とする燃料供給ポンプの異常検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載した燃料供給ポンプの異常検出装置において、
前記異常判定手段は、前記温度検出手段によって検出された燃料温度または前記ハウジングの温度が所定温度以上の時に、前記燃料供給ポンプが異常であると判定することを特徴とする燃料供給ポンプの異常検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載した何れかの燃料供給ポンプの異常検出装置において、
前記燃料供給ポンプは、エンジンに駆動されて回転するカム軸と、このカム軸に駆動されて燃料タンクから燃料を汲み上げるフィードポンプと、このフィードポンプによって汲み上げられた燃料をシリンダ内に吸入して加圧するプランジャと、カム軸の回転運動を直線運動に変換して前記プランジャに伝達するカム手段とを有し、このカム手段が収容されるカム室に、前記フィードポンプより吐出される燃料の一部が潤滑油として供給され、その潤滑油が前記カム室よりオーバーフローする構成であって、
前記温度検出手段は、前記カム室の燃料温度あるいは前記カム室からオーバーフローした燃料の温度を検出する燃温センサであることを特徴とする燃料供給ポンプの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄圧式燃料噴射システムに用いられる燃料供給ポンプの異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄圧式燃料噴射システムに用いられる燃料供給ポンプは、エンジンに駆動されて回転するカム軸と、このカム軸に駆動されて燃料タンクから燃料を汲み上げるフィードポンプと、このフィードポンプによって汲み上げられた燃料をシリンダ内に吸入して加圧するプランジャと、カム軸の回転運動を直線運動に変換してプランジャに伝達するカム手段等を備えている。
フィードポンプによって汲み上げられた燃料の一部は、カム手段を収容するカム室に供給されて、カム手段の摺動部等を潤滑する潤滑油として利用されている。
【特許文献１】特開２００３−２９３８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記の燃料供給ポンプは、日本国内だけでなく、海外でも広く使用され、多様な環境下で使われるようになっている。このため、粗悪燃料が使用されることもあり、その場合、燃料供給ポンプに悪影響を与える恐れがある。
例えば、水分の多い燃料が燃料供給ポンプに吸入されると、燃料の潤滑性が劣るため、カム手段に対する潤滑不良を招き、延いてはプランジャの作動不良を引き起して、燃料を吐出できなくなる恐れがあった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、潤滑不良に伴って発生する燃料供給ポンプの異常を検出できる異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（請求項１の発明）
蓄圧式燃料噴射システムに用いられる燃料供給ポンプの異常検出装置であって、燃料供給ポンプの内部を流れる燃料の温度または燃料供給ポンプのハウジングの温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段によって検出された燃料温度またはハウジングの温度に基づいて、燃料供給ポンプの異常を判定する異常判定手段とを備えたことを特徴とする。
燃料供給ポンプの内部で摺動不良等の異常が発生すると、潤滑油である燃料の温度が上昇するため、その燃料の温度を基に燃料供給ポンプの異常を検出できる。また、燃料の温度がハウジングに伝わるため、ハウジングの温度を基に燃料供給ポンプの異常を検出することも可能である。
【０００５】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した燃料供給ポンプの異常検出装置において、異常判定手段は、温度検出手段によって検出された燃料温度またはハウジングの温度が所定以上の温度上昇をした時に、燃料供給ポンプが異常であると判定することを特徴とする。
燃料供給ポンプに何ら異常が発生していない場合と比較して、燃料供給ポンプの内部を流れる燃料の温度上昇が大きくなれば、燃料供給ポンプに何らかの異常が発生していると判断できる。従って、検出された燃料の温度上昇あるいはハウジングの温度上昇が所定以上の時は、燃料供給ポンプが異常であると判定する。
【０００６】
（請求項３の発明）
請求項１に記載した燃料供給ポンプの異常検出装置において、異常判定手段は、温度検出手段によって検出された燃料温度またはハウジングの温度が所定温度以上の時に、燃料供給ポンプが異常であると判定することを特徴とする。
燃料供給ポンプに何ら異常が発生していない場合と比較して、燃料供給ポンプの内部を流れる燃料の温度が高くなれば、燃料供給ポンプに何らかの異常が発生していると判断できる。従って、検出された燃料温度あるいはハウジングの温度が所定温度以上の時は、燃料供給ポンプが異常であると判定する。
【０００７】
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかの燃料供給ポンプの異常検出装置において、燃料供給ポンプは、シリンダ内を往復運動するプランジャと、カム軸の回転をプランジャの往復運動に変換するカム手段とを有し、このカム手段が収容されるカム室に、フィードポンプより吐出される燃料の一部が潤滑油として供給され、その潤滑油がカム室よりオーバーフローする構成であって、温度検出手段は、カム室の燃料温度あるいはカム室からオーバーフローした燃料の温度を検出する燃温センサであることを特徴とする。
【０００８】
燃料供給ポンプに何ら異常が発生していなければ、カム室に流入する燃料の温度と、カム室からオーバーフローする燃料の温度とを比較した時に、両者の温度差は小さく（例えば１０〜２０度程度）なる。これに対し、例えば、カム手段に摺動不良が発生すると、摺動部の発熱量が増大して、潤滑油である燃料の温度が急激に上昇するため、カム室に流入する燃料の温度と、カム室からオーバーフローする燃料の温度との温度差が大きく（例えば５０度以上）なる。このため、カム手段を収容するカム室の燃料温度あるいはカム室からオーバーフローした燃料の温度を検出することで、燃料供給ポンプの異常の有無を精度良く判断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は燃料供給ポンプの断面図、図２は燃料供給ポンプを含む蓄圧式燃料噴射システムの構成図である。
本実施例の蓄圧式燃料噴射システムは、例えば、４気筒のディーゼル機関に適用されるもので、図２に示す様に、燃料を蓄圧するコモンレール１と、このコモンレール１に燃料を圧送する燃料供給ポンプ２と、コモンレール１より供給される高圧燃料をディーゼル機関の筒内に噴射するインジェクタ３等を備え、電子制御ユニット（以下ＥＣＵ４と呼ぶ）により制御される。
【００１１】
コモンレール１は、燃料供給ポンプ２より圧送された燃料を目標レール圧まで蓄圧する。目標レール圧は、ディーゼル機関の運転状態（例えば、アクセル開度とディーゼル機関の回転速度）に応じてＥＣＵ４により算出される。
燃料供給ポンプ２は、図２に示す様に、軸受５を介してポンプハウジング６に回転自在に支持されるカム軸７と、このカム軸７に駆動されるフィードポンプ８と、このフィードポンプ８の吐出圧力を調整するレギュレートバルブ９と、ポンプハウジング６に液密に組み付けられるシリンダブロック１０と、このシリンダブロック１０に形成されたシリンダ１１の内部に挿入されるプランジャ１２と、カム軸７の回転運動を直線運動に変換してプランジャ１２に伝達するカム手段（後述する）等より構成される。
【００１２】
フィードポンプ８は、例えば、周知のトロコイドポンプによって構成され、カム軸７に駆動されて回転することで、燃料タンク１３より燃料を汲み上げて吐出する。フィードポンプ８より吐出された燃料は、二方向に分岐して流れ、一方は吸入通路１４を通ってシリンダ１１の内部（加圧室１５と呼ぶ）に供給され、他方はオーバーフロー通路１６を通ってカム室１７（後述する）に供給される。なお、フィードポンプ８からシリンダ１１の加圧室１５に供給される燃料は、吸入通路１４の途中に設けられる電磁調量弁１８によって調量される。この電磁調量弁１８は、ディーゼル機関の運転状態に基づき、ＥＣＵ４により開弁状態が制御される。
【００１３】
シリンダブロック１０には、吸入通路１４を開閉する吸入弁１９と、吐出通路２０を開閉する吐出弁２１とが組み付けられている。
吸入弁１９は、加圧室１５に燃料が吸入される時に開弁して、加圧室１５からフィードポンプ８側へ燃料が逆流することを防止する逆止弁である。
吐出弁２１は、加圧室１５より燃料が吐出される時に開弁して、吐出された燃料が加圧室１５へ逆流することを防止する逆止弁である。
【００１４】
カム手段は、図１に示す様に、カム軸７に設けられた断面円形の偏心カム２２と、この偏心カム２２の外周にメタルブッシュ２３を介して相対回転自在に嵌合するカムリング２４と、このカムリング２４の外周面に当接するタペット２５等より構成され、このタペット２５がプランジャ１２の端部に一体に設けられると共に、スプリング２６によってカムリング２４の外周面に押圧されている。
偏心カム２２は、カム軸７の回転中心Ｏａから所定距離だけずれた位置に回転中心Ｏｂが設けられ、カム軸７が回転すると、カム軸７の回転中心Ｏａに対し偏心回転する。
【００１５】
カムリング２４は、タペット２５が当接する外周面が平坦面として設けられ、カム軸７が回転すると、上記平坦面にタペット２５が常時当接した状態で、偏心カム２２に相対回転しながら偏心カム２２と共に偏心回転する。
タペット２５は、カムリング２４の偏心回転に応じて、カムリング２４の平坦面に摺接しながら上下動する。プランジャ１２は、カムリング２４の偏心回転がタペット２５を介して直線運動に変換されることで、シリンダ１１の内部を往復運動する。
【００１６】
ポンプハウジング６は、例えばアルミニウム製であり、シリンダブロック１０を組み付けることで区画されるカム室１７が形成され、このカム室１７に前記カム手段が収容されている。カム室１７には、フィードポンプ８より吐出された燃料の一部がオーバーフロー通路１６を通って潤滑油として供給される。カム室１７より溢れ出た燃料は、オーバーフロー通路１６の下流端に接続されるオーバーフロー配管２７（図２参照）を通って燃料タンク１３へ戻される。
【００１７】
この燃料供給ポンプ２の作動について説明する。
ディーゼル機関によりカム軸７が駆動されて回転すると、フィードポンプ８が燃料タンク１３より燃料を汲み上げて、燃料フィルタ２８（図２参照）で濾過された燃料をシリンダ１１内の加圧室１５およびカム室１７へ吐出する。フィードポンプ８より加圧室１５に向けて吐出される燃料は、レギュレートバルブ９により一定の圧力に調圧される。
【００１８】
一方、カム軸７の回転により、プランジャ１２がシリンダ１１の内部を上死点から下死点に向かって移動すると、加圧室１５の圧力が低下するため、フィードポンプ８より吐出された燃料が吸入弁１９を押し開いて加圧室１５に吸入される。その後、下死点に到達したプランジャ１２が上死点に向かってシリンダ１１の内部を移動すると、加圧室１５に吸入された燃料が加圧され、その燃料圧力が吐出弁２１の開弁圧を超えると、吐出弁２１が開弁して、加圧室１５の燃料がコモンレール１へと圧送される。
【００１９】
インジェクタ３は、ディーゼル機関の各気筒にそれぞれ取り付けられ、図２に示す様に、高圧配管２９を介してコモンレール１に接続されている。このインジェクタ３は、ＥＣＵ４によって電子制御される電磁弁３ａと、この電磁弁３ａを介して燃料の噴射時期および噴射量が制御されるノズル３ｂとを有している。
電磁弁３ａは、コモンレール１より高圧燃料が供給される制御室（図示せず）の燃料圧力を制御するもので、制御室に通じる低圧通路（図示せず）を開くことで、制御室の燃料圧力が低下し、低圧通路を閉じることで、制御室の燃料圧力が上昇する。
【００２０】
ノズル３ｂは、噴孔（図示せず）を開閉するためのニードル（図示せず）を内蔵し、前記制御室の燃料圧力がニードルの背圧（ニードルを閉弁方向に付勢する力）として作用している。従って、電磁弁３ａが低圧通路を開いて制御室の燃料圧力が低下し、ニードルを開弁方向に付勢する開弁力が制御室の燃料圧力を上回ると、ニードルが開弁して、コモンレール１より供給された高圧燃料が噴孔（図示せず）より噴射される。一方、電磁弁３ａが低圧通路を閉じて制御室の燃料圧力が上昇し、ニードルを開弁方向に付勢する開弁力より制御室の燃料圧力の方が大きくなると、ニードルが閉弁して噴射が終了する。
【００２１】
ＥＣＵ４は、ディーゼル機関の運転状態を検出する各種センサ類（例えば、ディーゼル機関の回転速度を検出するＮＥセンサ３０、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３１、コモンレール１に蓄圧される燃料圧力を検出する圧力センサ３２等）で検出されたセンサ情報を入力し、これらのセンサ情報を基に、コモンレール１に蓄圧される燃料圧力、インジェクタ３より噴射される噴射量および噴射時期等を制御する。
また、ＥＣＵ４は、燃料供給ポンプ２のカム室１７を通る燃料の温度変化を基に、燃料供給ポンプ２における異常の有無を判定する異常判定手段の機能を有している。
【００２２】
次に、燃料供給ポンプ２の異常検出処理に係わるＥＣＵ４の処理手順を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１０…燃温センサより温度情報を入力する。ＥＣＵ４には、燃料供給ポンプ２に吸入される燃料の温度を検出する第１の燃温センサ（図示せず）と、燃料供給ポンプ２のカム室１７の燃料温度を検出する第２の燃温センサ３３（図２参照）より、それぞれ温度情報が入力される。
【００２３】
第１の燃温センサは、例えば、燃料供給ポンプ２の燃料吸入口３４（図２参照）に接続される燃料配管３５に取り付けて、燃料供給ポンプ２に吸入される燃料の温度を検出する。あるいは、燃料供給ポンプ２のポンプハウジング６に取り付けて、フィードポンプ８によって吸入される燃料の温度を検出する。
一方、第２の燃温センサ３３は、例えば、図２に示す様に、燃料供給ポンプ２のポンプハウジング６に取り付けて、カム室１７の燃料温度を検出する。あるいは、オーバーフロー配管２７に取り付けて、カム室１７からオーバーフローする燃料の温度を検出しても良い。
【００２４】
ステップ２０…第１の燃温センサで検出された燃料温度と第２の燃温センサ３３で検出された燃料温度との温度差ΔＴを求め、そのΔＴが閾値ΔＴｋ以上であるか否かを判定する。
ステップ３０…ΔＴがΔＴｋより小さい時は、「正常運転」と判定する。この場合、何も表示されることはなく、ディーゼル機関の運転状態に係わる制御指令値（例えば、機関回転数、レール圧、噴射量等）が変更されることもない。
ステップ４０…ΔＴがΔＴｋ以上の時は、燃料供給ポンプ２に何らかの異常が発生したことを表示あるいは経歴を残す。
【００２５】
ステップ５０…所定時間ｔ（例えば５秒）経過したか否かを判定する。この判定処理は、ΔＴの一時的な変動による誤判定を防止するために行われる。例えば、アイドルソーク等で高速高負荷運転から機関回転数とレール圧が急激に下がった場合は、定常運転時に対してポンプ潜熱量が高いため、第２の燃温センサ３３で検出される燃料温度が一時的に上昇する。その結果、ΔＴがΔＴｋ以上となって「異常有り」と誤判定する恐れがある。そこで、所定時間ｔが経過するまで、燃温センサで検出された燃料温度を再度読み込んで、ステップ２０の判定処理を繰り返し実行する。
【００２６】
ステップ６０…所定時間ｔが経過した時点で、ΔＴがΔＴｋ以上の時は、ΔＴの一時的な変動による誤判定ではなく、燃料供給ポンプ２に何らかの異常（例えば、タペット２５の焼き付き）が発生した結果、第２の燃温センサ３３で検出される燃料温度が持続的に上昇していると判断できるので、燃料供給ポンプ２の負荷（吐出量）を軽くする方向（機関回転数、レール圧、噴射量等を抑制する待避モード）に制御する。
【００２７】
（実施例１の効果）
例えば、燃料供給ポンプ２のカム室１７に供給される燃料の潤滑性が悪くなると、カム手段に摺動不良（タペット２５の摺動不良等）が発生して発熱量が増加するため、潤滑油である燃料の温度が急激に上昇する。そこで、カム室１７に供給される燃料の温度変化をモニタすることで、燃料供給ポンプ２に異常が発生したか否かを早期に検出できる。すなわち、燃料供給ポンプ２の故障が大きくなる前（例えば作動停止する前）に、燃料供給ポンプ２に発生する異常（重大な故障ではなく、比較的に軽度な異常）を検出できるので、信頼性および安全性の高い燃料噴射システムを提供できる。
【００２８】
また、燃料供給ポンプ２の異常状態が進行して重大な故障に至る前に、保守点検を行うことができるので、市場でのメンテナンス費用を低減できる効果もある。
さらに、燃料供給ポンプ２に異常が検出された場合、待避モードに制御されるので、機関停止することなく、例えば、近くのサービスエリアまで待避モードのまま自力走行が可能である。
【００２９】
なお、実施例１では、ΔＴをΔＴｋと比較して異常の有無を判定しているが、例えば、ＰＶ値の高い高速高負荷（高レール圧かつポンプ吐出量大）と、潤滑の不十分な低速高負荷（高レール圧かつポンプ吐出量大）とでタペット２５の焼き付き等が発生する危険性が高くなるので、下記の例に示す様に、運転条件の変化を考慮してΔＴｋを決定することが望ましい。
Ｎｅ≧２５００ｒｐｍでは、ΔＴ≧ΔＴｋが５秒以上継続した時に「異常」と判定する。
Ｎｅ＜２５００ｒｐｍでは、レール圧≧８０ＭＰａかつΔＴ≧ΔＴｋが５秒以上継続した時に「異常」と判定する。
【００３０】
（変形例）
実施例１では、２個の燃温センサ（第１の燃温センサと第２の燃温センサ３３）を使用してΔＴを求め、そのΔＴをΔＴｋと比較して異常の有無を判定しているが、第２の燃温センサ３３だけを使用して異常の有無を判定する方法も可能である。つまり、第２の燃温センサ３３で検出される燃料温度が、正常運転時では起こり得ない所定温度以上を示した時に「異常」と判定することができる。
【００３１】
また、実施例１では、タペット２５の焼き付きによる燃料温度の上昇を検出する一例を記載しているが、フィードポンプ８に焼き付きが発生した場合でも、同様の方法で異常検出を行うことが可能である。
さらに、実施例１では、燃料の温度変化を基に異常を検出する方法を記載したが、熱伝導率の高いポンプハウジング６あるいはシリンダブロック１０等の温度変化を基に異常検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】燃料供給ポンプの断面図である。
【図２】燃料供給ポンプを含む蓄圧式燃料噴射システムの構成図である。
【図３】異常検出処理に係わるＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
２  燃料供給ポンプ
４  ＥＣＵ（異常検出装置／異常判定手段）
６  ポンプハウジング
７  カム軸
８  フィードポンプ
１１  シリンダ
１２  プランジャ
１３  燃料タンク
１７  カム室
２２  偏心カム（カム手段）
２４  カムリング（カム手段）
２５  タペット（カム手段）
３３  第２の燃温センサ（温度検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006194224.tif 000005