(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンにおいて、
シリンダ毎のエンジン回転速度を検出する手段と、
前記回転速度検出手段からの出力に基づいて、所定シリンダのエンジン回転速度と、全シリンダのエンジン回転速度の平均回転速度と、所定シリンダ燃料噴射時の直前に燃料噴射したシリンダのエンジン回転速度と、所定シリンダ燃料噴射時の直後に燃料噴射したシリンダのエンジン回転速度とを算出し、所定シリンダのエンジン回転速度と平均回転速度との差、所定シリンダのエンジン回転速度と所定シリンダ燃料噴射時の直前に燃料噴射したシリンダのエンジン回転速度との差および所定シリンダのエンジン回転速度と所定シリンダ燃料噴射時の直後に燃料噴射したシリンダのエンジン回転速度との差のすべてが所定の第１目標回転速度差以上であるときに所定シリンダに過剰トルクが生じていると判断する手段とを備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの異常検出装置。
【請求項２】
前記過剰トルク判断装置は、前記回転速度差に応じて定めたカウント数を予めテーブルにして記憶し、算出された回転速度差に応じてカウント数を読込み、カウント数の総和が所定カウント数以上の時に所定シリンダに過剰トルクが生じていると判断することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの異常検出装置。
【請求項３】
前記回転速度差は、所定シリンダのエンジン回転速度と全シリンダのエンジン回転速度の平均回転速度との差であることを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの異常検出装置。
【請求項４】
前記平均回転速度は１サイクル毎に更新することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの異常検出装置。
【請求項５】
前記テーブルは、エンジン回転速度毎に複数設定されることを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの異常検出装置。
【請求項６】
前記テーブルのカウント数は、エンジン回転速度が大きいほど小さく設定することを特徴とする請求項５に記載のディーゼルエンジンの異常検出装置。
【請求項７】
前記テーブルのカウント数は、エンジン回転速度差が大きいほど大きく設定することを特徴とする請求項２から６のいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの異常検出装置。
【請求項８】
前記過剰トルク判断装置は、エンジン回転速度差が所定の第２目標回転速度差以下の状態が所定回数継続した時にカウント数の総和を０にリセットすることを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの異常検出装置。
【請求項９】
前記所定回数を１回としたことを特徴とする請求項８に記載のディーゼルエンジンの異常検出装置。
【請求項１０】
前記過剰トルク判断装置は、エンジン回転速度差が所定の第２目標回転速度差以下の状態が所定回数継続した時にカウント数の総和からエンジン回転速度差に応じて定めた所定カウント数を減算することを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの異常検出装置。
【請求項１１】
前記所定回数を１回としたことを特徴とする請求項１０に記載のディーゼルエンジンの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン、特に燃焼室内への燃料漏れを検出する装置を備えたディーゼルエンジンの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンは圧縮着火方式の燃焼機関であり、適正な時期に噴射された燃料のほかに何らかの経路で燃焼室内に燃料が供給された場合、ある温度、圧力の条件下で着火、燃焼に至ることが知られている。
【０００３】
このような燃料の漏れを検出するものとして、各運転領域でエンジンの消費する燃料の量と、ポンプが供給する燃料の量とを比較し、これらの乖離が大きい時に燃料が漏れていると判断し、エンジンを停止する制御がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の制御においては、診断精度に影響するポンプ、インジェクタの摺動部から燃焼室への漏れ量が燃料の温度に対する粘度変化に依存するため、誤診断を防止するために漏れ量の判断基準量を余裕を持った設定、例えば、過大な燃焼圧が発生する１０ｍｍ3／１８０°ＣＡ（クランク回転角）より大きな判断基準量にしなければならないという問題があった。
【０００５】
また、特開２０００−３１０１４６号公報に記載のような蓄圧式直接筒内燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンでは、燃料噴射弁の上流に燃料を高圧に蓄圧する蓄圧室を設置するため、燃料噴射弁が開いた状態で固着した場合等に燃焼室内に大量の燃料が流入し、その過大な燃焼圧によって過剰トルクが発生し、エンジン回転速度の異常上昇やエンジン自体が劣化するという問題を生じる。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上記問題点を解決するディーゼルエンジンを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ディーゼルエンジンにおいて、シリンダ毎のエンジン回転速度を検出する手段と、前記回転速度検出手段からの出力に基づいて、所定シリンダのエンジン回転速度と、全シリンダのエンジン回転速度の平均回転速度と、所定シリンダ燃料噴射時の直前に燃料噴射したシリンダのエンジン回転速度と、所定シリンダ燃料噴射時の直後に燃料噴射したシリンダのエンジン回転速度とを算出し、所定シリンダのエンジン回転速度と平均回転速度との差、所定シリンダのエンジン回転速度と所定シリンダ燃料噴射時の直前に燃料噴射したシリンダのエンジン回転速度との差および所定シリンダのエンジン回転速度と所定シリンダ燃料噴射時の直後に燃料噴射したシリンダのエンジン回転速度との差のすべてが所定の第１目標回転速度差以上であるときに所定シリンダに過剰トルクが生じていると判断する手段とを備えた。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記過剰トルク判断手段は、前記回転速度差に応じて定めたカウント数を予めテーブルにして記憶し、算出された回転速度差に応じてカウント数を読込み、カウント数の総和が所定カウント数以上の時に所定シリンダに過剰トルクが生じていると判断する。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、前記回転速度差は、所定シリンダのエンジン回転速度と全シリンダのエンジン回転速度の平均回転速度との差である。
【００１０】
第４の発明は、第１から３のいずれか一つの発明において、前記平均回転速度は１サイクル毎に更新する。
【００１１】
第５の発明は、第２の発明において、前記テーブルは、エンジン回転速度毎に複数設定される。
【００１２】
第６の発明は、第５の発明において、前記テーブルのカウント数は、エンジン回転速度が大きいほど小さく設定する。
【００１３】
第７の発明は、第２から６のいずれか一つの発明において、前記テーブルのカウント数は、エンジン回転速度差が大きいほど大きく設定する。
【００１４】
第８の発明は、第２の発明において、前記過剰トルク判断手段は、エンジン回転速度差が所定の第２目標回転速度差以下の状態が所定回数継続した時にカウント数の総和を０にリセットする。
【００１５】
第９の発明は、第８の発明において、前記所定回数を１回とした。
【００１６】
第１０の発明は、第２の発明において、前記過剰トルク判断手段は、エンジン回転速度差が所定の第２目標回転速度差以下の状態が所定回数継続した時にカウント数の総和からエンジン回転速度差に応じて定めた所定カウント数を減算する。
【００１７】
第１１の発明は、第１０の発明において、前記所定回数を１回とした。
【００１８】
【発明の効果】
第１の発明では、エンジン回転速度差の３つの条件をすべて満たした時に始めて所定シリンダに過剰トルクが生じたと判断するので、燃料漏れに基づく過剰トルクの発生を精度よく検出することができる。
【００１９】
第２の発明では、テーブルのカウント数を任意に設定できるので、過剰トルクが発生したと判断するまでの時間を制御することができる。
【００２０】
第３の発明では、車両の加減速時、悪路走行時等で所定シリンダの前後のシリンダで回転速度が変動した場合でも、この外乱の影響を抑制することができる。
【００２１】
第４の発明では、エンジン回転速度差を確実に精度よく算出することができる。
【００２２】
第５の発明では、エンジン回転速度毎の過剰トルクに対する感度の違いを補正し精度よく過剰トルクの診断をすることができる。
【００２３】
第６の発明では、過剰トルク発生の診断時間を低回転と高回転とで同一に設定することができる。
【００２４】
第７の発明では、エンジン回転速度差が大きいほどカウント数が大きくなることでより早く過剰トルクの発生を診断でき、エンジン等への影響を最小限とすることができる。
【００２５】
第８、９の発明では、車両の悪路走行等で突発的に回転速度差が大きくなる場合に、診断カウンタ数が蓄積されることで過剰トルク発生との診断結果となる可能性が生じるが、診断カウンタ数をキャンセルすることでこのような誤診断を防止することができる。
【００２６】
第１０、１１の発明では、一時的に適正なエンジン回転速度差が検出された後に再び不適切なエンジン回転速度差が生じた時に過剰トルク発生を判断するまでの診断時間を短縮することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のディーゼルエンジンの概略構成を示す図であり、本実施形態においては４気筒４サイクルディーゼルエンジンを例として説明する。なお、シリンダ数やエンジン形式（直列式やＶ型等）、さらには燃料噴射方式（コモンレール式等）にかかわらず本発明は適用可能である。
【００２８】
エンジン１の各シリンダを１、２、３、４として各シリンダの頂部に備えられた燃料噴射弁の噴射順序は＃１（１シリンダ）→＃２（３シリンダ）→＃３（４シリンダ）→＃４（２シリンダ）とする。
【００２９】
エンジン１の図示しないクランクシャフトケースにはクランクシャフト２の回転速度（すなわちエンジン回転速度）を検出するセンサ３が取り付けられており、このセンサ３の出力はコントローラ（過剰トルク判断手段）４に出力される。
【００３０】
センサ３が検出するエンジン回転速度は、各シリンダ毎に上死点後の所定の角度で検出すればよいが、上死点での過剰トルクの要因であるシリンダ内の燃料漏れの有無による各シリンダでの爆発力の相違による回転速度の違いを検出できるような角度、例えば上死点後４５°（上死点の位置を０°とする）の位置でエンジン回転速度を検出するものとする。
【００３１】
次に各シリンダへの燃料の漏れが生じているかどうかの判断のためにコントローラ４が行う制御について説明する。
【００３２】
ここでは１シリンダでの燃料漏れの判断を行うとすると（他の実施形態についても同様）、コントローラ４には１シリンダの回転速度ＮＥ#1と、１シリンダ燃料噴射前の１サイクルの各シリンダ１から２のシリンダの回転速度ＮＥ#1-1、ＮＥ#2-1、ＮＥ#3-1、ＮＥ#4-1と、１シリンダ燃料噴射直後の３シリンダの回転速度ＮＥ#2とが入力される。
【００３３】
次に１シリンダ燃料噴射前の各シリンダ１から２までの回転速度ＮＥ#1-1、ＮＥ#2-1、ＮＥ#3-1、ＮＥ#4-1の平均回転速度ＮＥAVを算出して１シリンダの回転速度ＮＥ#1と比較し、その差分を算出する。なお平均回転速度ＮＥＡＶは１サイクル毎に更新することで、精度の向上を図るものとする。
【００３４】
さらに１シリンダの回転速度ＮＥ#1と２シリンダの回転速度ＮＥ#4-1（つまり１シリンダ燃料噴射直前に燃料噴射した２シリンダの回転速度）と比較し、差を求める。
【００３５】
続いて１シリンダの回転速度ＮＥ#1と３シリンダの回転速度ＮＥ#2（つまり１シリンダ燃料噴射直後に燃料噴射した３シリンダの回転速度）との比較、差の算出を実施する。
【００３６】
上記３つの比較条件において１シリンダの回転速度ＮＥ#1と他の回転速度との差がすべて予め定めた第１目標回転速度差ＮＥＣＲより大きい時に１シリンダに燃料漏れ、つまり過剰トルクが生じていると判断するものである。
【００３７】
上記の回転速度の関係をまとめたものが図２であり、またコントローラ４が実施する制御内容を説明するフローチャートが図３である。
【００３８】
図３のフローチャートについて説明すると、ステップＳ１からステップＳ３で１シリンダの回転速度ＮＥ#1と３シリンダの回転速度ＮＥ#2と１シリンダ燃料噴射前の各シリンダ１から２のシリンダの回転速度ＮＥ#1-1、ＮＥ#2-1、ＮＥ#3-1、ＮＥ#4-1とを読み込む。なおステップＳ３で平均回転速度ＮＥAVを算出しておく。
【００３９】
続くステップＳ４で１シリンダの回転速度ＮＥ#1と平均回転速度ＮＥAVの差を算出し、第１目標回転速度差ＮＥＣＲより大きいかどうかを判定し、大きい時に続くステップＳ５に進み、以下の時には燃料漏れは生じていないとして制御を中止する。
【００４０】
ステップＳ５で１シリンダの回転速度ＮＥ#1と２シリンダの回転速度ＮＥ#4-1とを比較し、その差が第１目標回転速度差ＮＥＣＲより大きいかどうかを判定し、大きい時に続くステップＳ６に進み、以下の時には燃料漏れは生じていないとして制御を中止する。
【００４１】
ステップＳ６で１シリンダの回転速度ＮＥ#1と３シリンダの回転速度ＮＥ#2とを比較し、その差が第１目標回転速度差ＮＥＣＲより大きいかどうかを判定し、大きい時に続くステップＳ７に進み、以下の時には燃料漏れは生じていないとして制御を中止する。
【００４２】
ステップＳ７では燃料漏れ時の処理として、例えば１シリンダに燃料漏れが生じていることをドライバーに警告する。
【００４３】
本実施形態の燃料漏れの検出の概念を示したのが図４と図５である。
【００４４】
図４はエンジンが一定回転速度で運転されている時の燃料漏れを生じているシリンダでの回転速度の傾向を示すものである。この図では１シリンダでの回転速度が他のシリンダでの回転速度より突出しており、この回転速度が前述の３つの条件（図３のフローチャートのステップＳ４からＳ６）を満たした時に１シリンダ内で燃料漏れを生じていると判断する。
【００４５】
図５は車両が加減速を行った場合の燃料漏れを生じたシリンダでの回転速度の傾向を示しており、加速時には回転速度はほぼ一定の増分で増加していくことになるが、燃量漏れを生じているシリンダのみが回転速度が急激に上昇し（破線で示す。実線は通常の状態を示す）前後のシリンダとの回転速度差が大きくなり、燃料漏れを検出できる。また減速時には加速時とは逆に一定の減少分で回転速度が減少していくことになるが燃料漏れを生じているシリンダは回転速度が著しく上昇することになる。
【００４６】
このように過剰トルクが生じているシリンダをそのシリンダの回転速度と一つ前のシリンダの回転速度、一つ後のシリンダの回転速度、そのシリンダの燃料噴射前の１サイクル分の平均回転速度と比較し、すべての回転速度との差が目標回転速度より大きい場合にそのシリンダで燃料漏れ（過剰トルク）が生じていると判断するので、坂路走行、悪路走行や加減速といったエンジンの回転速度が変動する状況においても確実に燃料漏れを生じたシリンダをその回転速度から検出することができ、エンジンの劣化を防止できる。
【００４７】
図６と図７に示した第２の実施形態は、燃料漏れを検出するシリンダの回転速度と前述の他の回転速度との差（たとえば、平均回転速度ＮＥAV）を予め定めたカウント数によって重み付けを行い（カウント数は回転速度差が大きいほどに大きなカウント数とする）、この回転速度差に応じて定まるカウント数をテーブルとしてコントローラ４に記憶し、コントローラ４の診断カウンタで加算、記憶し、このシリンダのカウント数が所定のカウント数を越えた時にこのシリンダに燃料漏れが生じていると判断するものである。これを概念的に記載したのが図６であり、燃料漏れを生じているシリンダは前述の差分が大きく、よってカウント数も大きいために（破線で示す）早く所定カウント数に達することになり、燃料漏れが判断でき、一方燃料漏れを生じていないシリンダでは、差分が小さく（実線で示す）、所定カウント数に達するまでの時間が掛かり、燃料漏れが生じていないと判断できる。
【００４８】
図７に示す本実施形態の制御内容を示すフローチャートを説明すると、ステップ１１で燃料漏れの検出を行うシリンダの回転速度ＮＥ#1と前述の平均回転速度ＮＥAVとの差を算出する。なお、前述の他のエンジン回転速度との差を用いてよい。
【００４９】
この回転速度差と予め記憶した回転速度差とカウント数とのテーブルからカウント数を求め、診断カウンタへ加算する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。続くステップＳ１４で診断カウンタのカウント数が目標カウント数より大きいかどうかを判定し、大きい時にステップＳ１５に進み、以下の時にはステップＳ１１に戻り制御を繰り返す。
【００５０】
ステップＳ１５では燃料漏れが生じていると判断し、燃料漏れ発生時の処置、たとえばエンジン回転速度の制限等を実施する。
【００５１】
したがって、所定カウント数を任意に設定できるので、各シリンダの回転速度差が小さい時にはカウント数を小さく設定し、所定カウント数に達するまでの時間が長くなり、車両の加減速や悪路走行等による燃料漏れ診断のシリンダの前後のシリンダでの回転速度が大きく変動し、この外乱による影響を小さくすることができ、誤診断を防止できる。また回転速度差が大きい時にはカウント数を大きく設定し、所定カウント数に達する時間を短くでき、診断時間を短縮することができる。
【００５２】
なお図８に示すようにエンジン回転速度によって、燃料漏れ量に対する回転速度差の感度が異なっており、具体的には低回転ほど回転速度差が大きくなる傾向を示す。したがって、回転速度差に対するカウント数は、回転速度差が大きいほど、かつ回転速度が遅いほどにカウント数が大きくなるように設定してもよい。このようなカウント数の設定を複数のテーブルを用いて記憶しておくことで、誤診断防止のために診断精度を低下させていた運転領域の診断を適切に行うことができる。また回転速度毎の燃料漏れに対する感度の違いを補正し、診断精度を向上できる。さらにはエンジン回転速度が大きいほどカウント数が小さく設定するので、回転速度が高回転時と低回転時とで診断時間を同じにすることができる。
【００５３】
図９に概略を示す第３の実施形態は第２の実施形態の診断途中に診断するシリンダの回転速度差が第２目標回転速度差以下、例えば他のシリンダの回転速度との差がなくなった時に、このシリンダでの燃料漏れの発生が停止したと判断し、診断カウンタの値をキャンセルするようにしたものである。この場合に、この回転速度差が例えば１回生じなくなった時にキャンセルするようにすればよい。
【００５４】
したがって、悪路走行等で突発的に回転速度差が大きくなる場合では、診断カウンタの値が蓄積されることで燃料漏れ発生との診断結果となる可能性が生じるが、診断カウンタの値をキャンセルすることでこのような誤診断を防止することができる。
【００５５】
図１０に概略を示した第４の実施形態は第３の実施形態に類似するが、燃料漏れの診断途中に診断するシリンダの回転速度差が他のシリンダの回転速度との差が第２目標回転速度差以下、たとえば、回転速度差がなくなった時または略等しくなった時に、このシリンダでの燃料漏れの発生が停止したと判断し、診断カウンタの値をエンジン回転速度差に応じて所定のカウント数だけ減算させるようにしたものである。この場合、減算する所定カウント数は、回転速度差に対応して決まる、前述の加算されるカウント数と同じでもよい。
【００５６】
したがって、第３実施形態の場合には燃料漏れが生じていないとの判断した直後に再び燃料漏れが生じたような場合には、故障カウント数を０にリセットすると故障カウント数が０から診断を開始することになり、燃料漏れを診断するまでに時間が掛かることになるが、本実施形態のように所定のカウント数で減算させることで、再び燃料漏れが生じたような場合でも燃料漏れが発生したとする診断カウンタの値に達するまでの時間の短縮を図ることができる。
【００５７】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディーゼルエンジンの構成図である。
【図２】同じく回転速度差を説明する図である。
【図３】同じくコントローラが行う制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】同じく燃料漏れ診断の考え方を説明する図である。
【図５】同じく他の燃料漏れ診断の考え方を説明する図である。
【図６】第２実施形態の燃料漏れ診断の考え方を説明する図である。
【図７】同じくコントローラが実施する制御内容を説明するフローチャートである。
【図８】同じく回転速度による燃料漏れ量に対する回転速度差との感度を説明する図である。
【図９】第３実施形態の燃料漏れ診断の考え方を説明する図である。
【図１０】第４実施形態の燃料漏れ診断の考え方を説明する図である。
【符号の説明】
１    エンジン
２    クランクシャフト
３    センサ
４    コントローラ
【図１】
0003937761.tif 000002
【図２】
0003937761.tif 000003
【図３】
0003937761.tif 000004
【図４】
0003937761.tif 000005
【図５】
0003937761.tif 000006
【図６】
0003937761.tif 000007
【図７】
0003937761.tif 000008
【図８】
0003937761.tif 000009
【図９】
0003937761.tif 000010
【図１０】
0003937761.tif 000011