(57)【要約】【課題】演算負荷を軽減しつつあらゆる回転域においても燃料洩れによる異常を早期に発見でき、排ガス中の黒煙の増大や出力の低下を迅速に解消することができる蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法を提供する。【解決手段】高圧ポンプから燃料供給配管を介して圧送されてコモンレールに貯留された燃料をインジェクタによりエンジンの燃焼室に向けて噴射する蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法として、コモンレール内に貯留された燃料の圧力を検出する圧力センサが正常であるとき、その圧力センサにより検出された検出値がエンジン始動後に基準時間Ｔ０経過しても異常判定圧力ＰＸ以下であれば、高圧ポンプの故障または燃料供給配管の破損による異常であると判定するようにしている。【選択図】図３
2006029098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ポンプから配管を介して圧送されてコモンレールに貯留された燃料を燃料噴射弁によりエンジンの燃焼室に向けて噴射する蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法であって、
上記コモンレール内に貯留された燃料の圧力を検出するレール圧力センサが正常であるとき、上記レール圧力センサにより検出された検出値がエンジン始動後に所定時間経過しても一定圧力以下であれば、燃料ポンプ故障または配管破損による異常であると判定するようにしていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法。
【請求項２】
燃料ポンプから配管を介して圧送されてコモンレールに貯留された燃料を燃料噴射弁によりエンジンの燃焼室に向けて噴射する蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法であって、
上記コモンレール内に貯留された燃料の圧力を検出するレール圧力センサが正常であるとき、上記レール圧力センサにより検出された検出値が所定の規定値に到達するまでに要する時間があるしきい値よりも大きければ、燃料ポンプ故障または配管破損による異常であると判定するようにしていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法。
【請求項３】
燃料ポンプから配管を介して圧送されてコモンレールに貯留された燃料を燃料噴射弁によりエンジンの燃焼室に向けて噴射する蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法であって、
上記コモンレール内に貯留された燃料の圧力を検出するレール圧力センサが正常であるとき、上記レール圧力センサにより検出されたエンジン始動後の圧力上昇率があるしきい値を下回っていれば、燃料ポンプ故障または配管破損による異常であると判定するようにしていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄圧式（コモンレール式）燃料噴射装置の異常判定方法に関し、特に、燃料ポンプ故障または配管破損による異常を早期に判定する対策に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多気筒ディーゼルエンジン等の燃料供給系として、メカニカルな燃料噴射ポンプ−ノズル方式に比べて制御性に優れた蓄圧式燃料噴射装置が提案されている（例えば、下記の特許文献１及び特許文献２）。
【０００３】
この種の燃料噴射装置は、高圧ポンプによって所定圧力に加圧された燃料を配管を介してコモンレールに貯留しておき、このコモンレールに貯留した燃料を燃料噴射タイミングに合わせて所定のインジェクタから燃焼室内に噴射する構成となっている。また、エンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で燃料が噴射されるように、コントローラが演算処理を行ってコモンレール内燃料圧力（以下、コモンレール内圧という）の制御や各インジェクタの制御を行う。
【０００４】
このように、蓄圧式燃料噴射装置は、燃料噴射量及びその噴射時期に加えて、コモンレール内圧によって決定される燃料噴射圧力をもエンジンの運転状態に応じて制御可能であるため、制御性に優れた噴射装置として注目されている。
【特許文献１】特開２０００−１８０５２号公報
【特許文献２】特開２００３−３２８８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の如き蓄圧式燃料噴射装置にあっては、経時的な劣化などによって高圧ポンプなどの燃料ポンプの故障または配管破損による異常が発生すると、コモンレール内圧が、正常時に設定されるコモンレール内圧と比較して低下するため、排ガス中に黒煙が増大する上、出力の低下も否めないことから、早期の異常発見および修理の必要性が高いものであった。
【０００６】
燃料ポンプならびに配管破損の検知方法として、目標通電開始時期に基づいて算出された高圧ポンプからの燃料吐出量と、燃料温度とコモンレール内圧と回転速度とから算出された燃料噴射弁の内部リーク量と、燃料温度とコモンレール内圧とから算出された燃料噴射弁のスイッチングリーク量と、コモンレール内圧の変化分に相当する燃料量とから燃料洩れ量を算出し、この燃料洩れ量が予め設定した所定値以上になったか否かの判定によって燃料洩れによる異常を早期に発見し、その判定結果から燃料洩れが発生しているときには、燃料洩れ量に基づいて燃料洩れ量が大きいほど小さくなるようにコモンレール内圧の上限値を決定して最終目標コモンレール内圧の上限値を制限することで、排ガス中の黒煙の増大や出力の低下を迅速に解消できるようにすることが提案されている（例えば、特開平９−１７７５８６号公報参照）。
【０００７】
しかしながら、上記提案のものでは、燃料洩れの発生を判定する際に算出される高圧ポンプからの燃料吐出量、インジェクタの内部リーク量、燃料噴射弁のスイッチングリーク量、燃料洩れ量などの演算負荷が非常に大きなものとなる上、燃料噴射量や吐出量の演算が実施されるエンジン起動後にのみ異常検知可能であり、エンジン始動時では困難であるという欠点を有する。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、演算負荷を軽減し、排ガス中の黒煙の増大や出力の低下を迅速に解消することができる始動時の蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、燃料ポンプから配管を介して圧送されてコモンレールに貯留された燃料を燃料噴射弁によりエンジンの燃焼室に向けて噴射する蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法として、上記コモンレール内に貯留された燃料の圧力を検出するレール圧力センサが正常であるとき、上記レール圧力センサにより検出された検出値がエンジン始動後に所定時間経過しても一定圧力以下であれば、燃料ポンプ故障または配管破損による異常であると判定するようにしている。
【００１０】
この特定事項により、レール圧力センサにより検出された検出値がエンジン始動後に所定時間経過しても一定圧力以下であるとき、蓄圧式燃料噴射装置の経時的な劣化などによって燃料ポンプの故障または配管破損による異常が発生していると判定されるので、既存のレール圧力センサにより低い演算負荷にて燃料洩れによる異常の発生を簡単にかつ早期に発見することが可能となり、排ガス中の黒煙の増大や出力の低下を迅速かつ円滑に解消することが可能となる。
【００１１】
また、蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法として、コモンレール内に貯留された燃料の圧力を検出するレール圧力センサが正常であるとき、上記レール圧力センサにより検出された検出値が所定の規定値に到達するまでに要する時間があるしきい値よりも大きければ、燃料ポンプ故障または配管破損による異常であると判定するようにしている場合には、既存のレール圧力センサにより検出された検出値が所定の規定値に到達するまでに要する時間とあるしきい値との大小比較によって低い演算負荷にて燃料洩れによる異常の発生を発見することが可能となり、同様に排ガス中の黒煙の増大や出力の低下を迅速かつ円滑に解消することが可能となる。
【００１２】
更に、蓄圧式燃料噴射装置の異常判定方法として、コモンレール内に貯留された燃料の圧力を検出するレール圧力センサが正常であるとき、上記レール圧力センサにより検出されたエンジン始動後の圧力上昇率があるしきい値を下回っていれば、燃料ポンプ故障または配管破損による異常であると判定するようにしている場合には、既存のレール圧力センサにより検出されたエンジン始動後の圧力上昇率とあるしきい値との大小比較によって低い演算負荷にて燃料洩れによる異常の発生を発見することが可能となり、同様に排ガス中の黒煙の増大や出力の低下を迅速かつ円滑に解消することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、要するに、エンジン始動から所定時間経過後のレール圧力センサの検出値が一定圧力以下であるときに蓄圧式燃料噴射装置の経時的な劣化などによる異常発生を判定したり、レール圧力センサの検出値が所定の規定値に到達するまでに要する時間とあるしきい値との大小比較により異常発生を判定したり、レール圧力センサにより検出したエンジン始動後の圧力上昇率とあるしきい値との大小比較により異常発生を判定したりすることで、低い演算負荷にて燃料洩れによる異常の発生を発見することができ、排ガス中の黒煙の増大や出力の低下を迅速かつ円滑に解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施例１では、６気筒舶用ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明する。
【００１６】
−燃料噴射装置の構成説明−
先ず、本実施例に係る異常判定方法を適用した燃料噴射装置の全体構成について説明する。図１は６気筒舶用ディーゼルエンジンに備えられた蓄圧式燃料噴射装置を示している。
【００１７】
この蓄圧式燃料噴射装置は、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の各気筒に対応して取り付けられた複数の燃料噴射弁（以下、インジェクタという）１，１，…と、比較的高い圧力（コモンレール内圧：例えば１００ＭＰａ）の高圧燃料を蓄圧するコモンレール２と、燃料タンク４から低圧ポンプ（フィードポンプ）６を経て吸入した燃料を高圧に加圧してコモンレール２内に吐出する燃料ポンプとしての高圧ポンプ８と、上記インジェクタ１，１，…及び高圧ポンプ８を電子制御するコントローラ（ＥＣＵ）１２とを備えている。
【００１８】
上記高圧ポンプ８は、例えばエンジンによって駆動され、燃料を運転状態等に基づいて定められる高圧に昇圧して配管としての燃料供給配管９を通じてコモンレール２に供給する所謂プランジャ式のサプライ用燃料供給ポンプである。例えば、この高圧ポンプ８は、エンジンのクランク軸に対してギアを介して動力伝達可能に連繋されている。また、このギヤの他の構成として、高圧ポンプ８の駆動軸及びエンジンのクランク軸のそれぞれにプーリを設け、このプーリにベルトを架け渡して動力伝達可能にしたり、各軸にスプロケットを設け、このスプロケットにチェーンを架け渡して動力伝達可能にしてもよい。
【００１９】
各インジェクタ１，１，…は、コモンレール２にそれぞれ連通する燃料配管の下流端に取り付けられている。このインジェクタ１からの燃料の噴射は、例えばこのインジェクタに一体的に組み込まれた図示しない噴射制御用電磁弁への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により制御される。つまり、インジェクタ１は、この噴射制御用電磁弁が開弁している間、コモンレール２から供給された高圧燃料をエンジンの燃焼室に向けて噴射する。
【００２０】
また、上記コントローラ１２は、エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報が入力され、これらの信号より判断される最適の燃料噴射時期及び燃料噴射量が得られるように上記噴射制御用電磁弁に制御信号を出力する。同時に、コントローラ１２はエンジン回転数やエンジン負荷に応じて燃料噴射圧力が最適値となるように高圧ポンプ８に対して制御信号を出力する。更に、コモンレール２にはコモンレール内圧を検出するためのレール圧力センサとしての圧力センサ１３が取り付けられており、この圧力センサ１３の信号がエンジン回転数やエンジン負荷に応じて予め設定された最適値となるように高圧ポンプ８からコモンレール２に吐出される燃料吐出量が制御される。
【００２１】
各インジェクタ１への燃料供給動作は、コモンレール２から燃料流路の一部を構成する分岐管３を通じて行われる。つまり、燃料タンク４からフィルタ５を経て低圧ポンプ６によって取り出されて所定の吸入圧力に加圧された燃料は、燃料管７を通じて高圧ポンプ８に送られる。そして、この高圧ポンプ８に供給された燃料は所定圧力に昇圧された状態で燃料供給配管９を介してコモンレール２に貯留され、コモンレール２から各インジェクタ１，１，…に供給される。インジェクタ１は、エンジンの型式（気筒数、本形態では６気筒）に応じて複数個設けられており、コントローラ１２の制御によって、コモンレール２から供給された燃料を最適な噴射時期に最適な燃料噴射量でもって、対応する燃焼室内に噴射する。インジェクタ１から噴射される燃料の噴射圧はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力に略等しいので、燃料噴射圧を制御するにはコモンレール２内の圧力を制御することになる。
【００２２】
また、分岐管３からインジェクタ１に供給された燃料のうち燃焼室への噴射に費やされなかった燃料やコモンレール内圧が過上昇した場合の余剰燃料は、戻し管１１を通じて燃料タンク４に戻される。
【００２３】
電子制御ユニットである上記コントローラ１２には、気筒番号及びクランク角度の情報が入力されている。このコントローラ１２は、エンジン出力が運転状態に即した最適出力になるようにエンジン運転状態に基づいて予め定められた目標燃料噴射条件（例えば，目標燃料噴射時期、目標燃料噴射量、目標コモンレール内圧）を関数として記憶しており、各種センサが検出した現在のエンジン運転状態を表す信号に対応して目標燃料噴射条件（即ち、インジェクタ１による燃料噴射タイミング及び噴射量）を演算により求めて、その条件で燃料噴射が行われるようにインジェクタ１の作動とコモンレール内燃料圧力とを制御している。
【００２４】
図２は燃料噴射量を決定するためのコントローラ１２の制御ブロックである。この図２に示すように、燃料噴射量の算出は、ユーザが操作するレギュレータの開度信号を指令回転数算出手段１２Ａが受け、この指令回転数算出手段１２Ａがレギュレータの開度に応じた「指令回転数」を算出する。そして、エンジン回転数がこの指令回転数となるように噴射量演算手段１２Ｂが燃料噴射量を演算する。エンジンＥのインジェクタ１では、この演算により求められた燃料噴射量で燃料噴射動作が行われ、この状態で回転数算出手段１２Ｃが実際のエンジン回転数を算出し、この実際のエンジン回転数と上記指令回転数とを比較して、この実際のエンジン回転数が指令回転数に近付くように燃料噴射量を補正（フィードバック制御）するようになっている。
【００２５】
そして、上記コントローラ１２は、圧力センサ１３が正常であるとき、図３に示すように、この圧力センサ１３により検出されたコモンレール内圧（検出値）がエンジン始動後から基準時間Ｔ０（所定時間）経過しても異常判定圧力ＰＸ（一定圧力）以下であれば、高圧ポンプ８の故障または燃料供給配管９の破損による異常であると判定するようにしている。
【００２６】
この場合、コントローラ１２による異常判定を行う際に基準となる異常判定圧力ＰＸは、図４に示すように、始動してから基準時間Ｔ０経過した後のエンジンＥの運転時間中において個体間および燃料温度条件などのばらつきによる変動幅（下限値を一点鎖線で、上限値を二点差線でそれぞれ示している）を見越したコモンレール内圧が下回らない値に設定されている上、図３に太実線で示すように、高圧ポンプ８の故障または燃料供給配管９の破損による異常が発生していない正常時に基準時間Ｔ０に達した際に圧力センサ１３により検出された検出値Ｐ１と、図３に太波線で示すように、高圧ポンプ８の故障または燃料供給配管９の破損による異常が発生している異常時に基準時間Ｔ０に達した際に圧力センサ１３により検出された検出値Ｐ２との間に設定されている。
【００２７】
したがって、上記実施例１では、圧力センサ１３により検出された検出値がエンジン始動後に基準時間Ｔ０経過しても異常判定圧力ＰＸ以下であるとき、蓄圧式燃料噴射装置の経時的な劣化などによって高圧ポンプ８の故障または燃料供給配管９の破損による異常が発生していると判定されるので、既存の圧力センサ１３によるエンジン始動から基準時間Ｔ０経過後の検出値によって低い演算負荷にて燃料洩れによる異常の発生を発見することができ、排ガス中の黒煙の増大や出力の低下を迅速かつ円滑に解消することができる。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の実施例２を図５に基づいて説明する。
【００２９】
この実施例２では、コントローラによる異常判定基準を変更している。なお、コントローラによる異常判定基準を除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同じ部分については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３０】
すなわち、本実施例では、コントローラ１２は、圧力センサ１３が正常であるとき、圧力センサ１３により検出された検出値が基準圧力Ｐ０（所定の規定値）に到達するまでに要する時間があるしきい値としての異常判定時間ＴＸよりも大きければ、高圧ポンプ８の故障または燃料供給配管９の破損による異常であると判定するようにしている。この場合、コントローラ１２による異常判定を行う際に基準となる異常判定時間ＴＸは、図５に太実線で示すように、高圧ポンプ８の故障または燃料供給配管９の破損による異常が発生していない正常時に圧力センサ１３により検出された検出値が基準圧力Ｐ０に到達するまでに要する時間Ｔ１と、図５に太波線で示すように、高圧ポンプ８の故障または燃料供給配管９の破損による異常が発生している異常時に圧力センサ１３により検出された検出値が基準圧力Ｐ０に到達するまでに要する時間Ｔ２との間に設定されている。
【００３１】
したがって、上記実施例２では、既存の圧力センサ１３により検出された検出値が基準圧力Ｐ０に到達するまでに要する時間と異常判定時間ＴＸとの大小比較によって演算負荷を軽減しつつあらゆる回転域での燃料洩れによる異常の発生を簡単にかつ早期に発見することができ、同様に排ガス中の黒煙の増大や出力の低下を迅速かつ円滑に解消することができる。
【００３２】
なお、上記各実施例では、コントローラによる異常判定基準を、圧力センサ１３の検出値がエンジン始動後に基準時間Ｔ０経過しても異常判定圧力ＰＸ以下であるとき、または圧力センサ１３の検出値が基準圧力Ｐ０に到達するまでに要する時間が異常判定時間ＴＸよりも大きいときとしたが、圧力センサにより検出されたエンジン始動後の圧力上昇率があるしきい値を下回っているときに、高圧ポンプの故障または燃料供給配管の破損による異常であると判定するようにしてもよい。この場合には、既存の圧力センサにより検出されたエンジン始動後の圧力上昇率とあるしきい値との大小比較によって低い演算負荷にて燃料洩れによる異常の発生を発見することができ、同様に排ガス中の黒煙の増大や出力の低下を迅速かつ円滑に解消することができることになる。
【００３３】
また、上記各実施例では、６気筒舶用ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、４気筒舶用ディーゼルエンジン等、種々の形式のエンジンに対して適用可能である。また、舶用エンジンに限らず、車両用など他の用途に使用されるエンジンへの適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１に係る蓄圧式燃料噴射装置を示す図である。
【図２】同じく燃料噴射量を決定するための制御ブロック図である。
【図３】同じくエンジン始動開始からの時間に対する正常時と異常時とのコモンレール圧の特性を示す特性図である。
【図４】同じく基準時間経過後のエンジンＥの運転時間中において個体間および燃料温度条件などのばらつきによる変動幅を見越して異常判定圧力を決定する場合のコモンレール内圧の特性を示す特性図である。
【図５】本発明の実施例２に係るエンジン始動開始からの時間に対する正常時と異常時とのコモンレール圧の特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      インジェクタ（燃料噴射弁）
２      コモンレール
８      高圧ポンプ（燃料ポンプ）
９      燃料供給配管（配管）
１３    圧力センサ（レール圧力センサ）
Ｅ      エンジン
Ｔ０    基準時間（所定時間）
ＰＸ    異常判定圧力（一定圧力）
Ｐ０    基準圧力（所定の規定値）
ＴＸ    異常判定時間（あるしきい値）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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