(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共同噴射系等の高圧燃料噴射装置付き内燃機関における燃料供給系の漏れ識別方法であって、少なくとも１つのポンプからの燃料が低圧領域から高圧領域へ供給され、高圧領域における圧力が少なくとも１つの圧力制御手段によって制御され、圧力センサが高圧領域内の圧力値を検出する形式の高圧燃料噴射装置付き内燃機関における燃料供給系の漏れ識別方法において、
内燃機関の始動時に圧力制御手段のうちの少なくとも１つを、漏れが発生していない状態における圧力の期待値まで上昇するように制御し、
検出された圧力値が所定の期間内に、漏れが発生していない状態における圧力期待値に達しない場合には漏れを識別することを特徴とする、高圧燃料噴射装置付き内燃機関における燃料供給系の漏れ識別方法。
【請求項２】
圧力が圧力期待値に達した場合に第２の圧力期待値が設定され、検出された圧力値が第２の所定期間内に前記第２の圧力期待値に達しない場合には漏れを識別する、請求項１記載の高圧燃料噴射装置付き内燃機関における燃料供給系の漏れ識別方法。
【請求項３】
前記期待値は、燃料の特性又は高圧ポンプの特性又はコモンレールの容積Ｖ又は内燃機関の回転数Ｎに依存して設定可能である、請求項１または２記載の高圧燃料噴射装置付き内燃機関における燃料供給系の漏れ識別方法。
【請求項４】
共同噴射系等の高圧燃料噴射装置付き内燃機関における燃料供給系の漏れ識別装置であって、少なくとも１つのポンプからの燃料が低圧領域から高圧領域へ供給され、高圧領域における圧力が少なくとも１つの圧力制御手段によって制御され、圧力センサが高圧領域内の圧力値を検出する形式の高圧燃料噴射装置付き内燃機関における燃料供給系の漏れ識別装置において、
内燃機関の始動時に圧力制御手段のうちの少なくとも１つを漏れが発生していない状態における圧力の期待値まで上昇するように制御して検出された圧力値が所定の期間内に、漏れが発生していない状態における圧力期待値に達しない場合に漏れを識別する手段が設けられていることを特徴とする、高圧燃料噴射装置付き内燃機関における燃料供給系の漏れ識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも１つのポンプからの燃料が低圧領域から高圧領域へ供給され、高圧領域における圧力が少なくとも１つの圧力制御手段によって制御され、圧力センサが高圧領域内の圧力値を検出する、例えば共同噴射系等の高圧燃料噴射装置付き内燃機関における燃料供給系の漏れ識別方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を備えた自動車では、燃料が電動ポンプを用いて燃料タンクから燃料導管を介して燃料噴射弁に供給される。過量の燃料は、通常は戻し導管を介して燃料タンクに戻される。特に自己着火式内燃機関等の高圧燃料噴射装置付きの内燃機関の場合には、燃料ポンプに続けて高圧領域で非常に高い圧力を形成する別のポンプが接続される。この高圧領域は燃料噴射弁に接続する。
【０００３】
この種の燃料供給系では、弁や噴射ノズルに欠陥がある場合には燃料が相応の燃焼室に常に噴射される危険性がある。その他にも外部への燃料漏れの可能性もある。この場合は高圧下の燃料がエンジンルームに漏出する。それ故に例えばドイツ連邦共和国特許出願第３１２６３９３号明細書からは、燃料噴射系の高圧領域内の圧力を連続的に測定し、所定値を下回る蓄圧器内の圧力低下から漏れの識別を導く手段が公知である。そのような状況下では燃料が常にエンジンに噴射されるので、公知装置では漏れ識別の後にエンジンを遮断するか燃料供給のカットが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記したような従来装置の欠点に鑑みこれを解消すべく改善を行うことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明により、内燃機関の始動時に圧力制御手段のうちの少なくとも１つを、漏れが発生していない状態における圧力の期待値まで上昇するように制御し、
検出された圧力値が所定の期間内に、漏れが発生していない状態における圧力期待値に達しない場合には漏れを識別するようにして解決される。
【０００６】
請求項１及び７の特徴部分に記載された本発明によって得られる利点は、高圧燃料供給系全体に亘る気密性の監視が行われ、漏れの識別においても燃料噴射弁が常時開放された場合だけでなく、外部への漏れがあった場合も識別可能となったことである。特に本発明の顕著な利点は手段の簡易性にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１には高圧燃料噴射装置付き内燃機関における燃料供給系のうちの本発明の説明に必要な構成部分が示されている。図示のシステムは一般的に共同噴射方式と称されている。符号１０で燃料タンクが示されている。この燃料タンク１０は、燃料供給導管を介してフィルタ１５と、予備吐出ポンプ２０と、遮断弁２５と、高圧吐出ポンプ３０と、レール３５に接続されている。この高圧吐出ポンプ３０とレール３５との間の燃料供給導管には圧力制御弁ないし圧力制限弁４０が配設されている。この弁を介して供給導管は戻し導管４５と接続可能である。この戻し導管４５を介して燃料はタンク１０に戻される。
【０００８】
遮断弁２５はコイル２６を用いて作動可能である。相応に弁４０もコイル４１を用いて作動可能である。レール３５にはセンサ５０が配設されている。このセンサ５０は有利には圧力センサである。この圧力センサはレール内の燃圧に相当する信号を供給する。レール３５はそれぞれ１つの導管を介して個々の噴射器６１〜６６に接続されている。これらの噴射器は電磁弁７１〜７６を含み、この電磁弁を用いて噴射器を通る燃料量が制御可能である。さらにこれらの噴射器はそれぞれ１つの接続部を介して戻し導管４５に接続されている。
【０００９】
圧力センサ５０の出力信号とさらなるセンサ８０の出力信号は、制御ユニット１００に供給される。この制御ユニット１００は、電磁弁７１〜７６と、予備吐出ポンプのコイル２６と、圧力制御弁４０のコイル４１と、高圧吐出ポンプを制御する。圧力制御弁又は高圧ポンプ４０によって高圧領域内の圧力が制御される。それ故にこの高圧ポンプと圧力制御弁は圧力制御手段とも称される。
【００１０】
燃料タンクと高圧ポンプ４０の間の領域は低圧領域と称され、高圧ポンプ４０と噴射器との間の領域は高圧領域と称される。
【００１１】
この装置は以下のように動作する。予備吐出ポンプ２０（これは電動ポンプ又は機械式ポンプとして構成され得る）は、燃料タンク１０内にある燃料をフィルタ１５を介して高圧吐出ポンプ３０に供給する。この高圧吐出ポンプ３０は燃料をレール３５内に供給し、そこで圧力を形成する。通常は火花点火式内燃機関に対しては約３０〜１００ｂａｒの圧力が形成され、自己着火式内燃機関に対しては１０００〜２０００ｂａｒの圧力が形成される。
【００１２】
高圧吐出ポンプ３０と予備吐出ポンプ２０の間には遮断弁２５が配設される。これは燃料流を中断するために制御ユニット１００によって制御される。
【００１３】
種々のセンサ８０の信号に基づいて制御ユニット１００は、噴射器６１〜６６の電磁弁７１〜７６を負荷する制御信号を決定する。電磁弁７１〜７６の開閉によって内燃機関の燃料噴射の開始と終了が制御される。
【００１４】
圧力センサ５０を用いてレール３５と高圧領域内の圧力が検出される。この検出値に基づいて制御ユニット１００は圧力制御弁４０の負荷のための信号を算出する。有利には圧力が圧力制御弁４０の作動によって所定の値に制御される。この所定の値はとりわけ、センサ８０によって検出される内燃機関の動作条件に依存する。
【００１５】
漏れが発生した場合には燃料供給は遮断弁２５によって中断可能である。さらに漏れが識別された場合には圧力制御弁４０はレール３５内の圧力が低下するように制御される。また電磁弁７１〜７６は継続的に遮断され燃料噴射が生じないように制御される。
【００１６】
この種のシステムでも漏れは生じ得る。この場合高圧下にある高圧領域からの燃料が一方では噴射器を介して内燃機関内に達し、また漏れ個所を介して車両のエンジンルーム内にも漏出する。そのようなエンジンルーム内の漏れないしは正確に動作しない噴射器は、確実に識別されなければならない。特に内燃機関を遮断した後の新たな始動の際には漏れを確実に識別することが重要である。
【００１７】
それ故に本発明によれば、始動機の作動の後で、圧力が第１の所定期間内に第１の圧力閾値に達しているいるか否かが検査される。達していない場合には、実質的にシステム漏れが存在するかないしは燃料調量系のエアー抜きを行わなければならない。続いて第２の期間内で圧力が第２の圧力閾値まで上昇しているか否かが問合せされる。この場合も同様に第２の圧力閾値まで上昇していない場合には漏れの発生を表すエラービットがセットされる。圧力が上昇している場合には通常のスタートプログラムへの変更が行われる。
【００１８】
特に有利には、漏れの存在を表すエラービットがセットされた場合にのみ検査が行われる。このエラービットは、漏れが識別された場合に通常の動作の間にセットされる。このような場合の検査は、先行する動作の際に漏れが識別された場合にのみ行われる。これにより一方で、漏れがまだ取り除かれていない場合には新たな始動が回避され、そして漏れが取り除かれた場合にはこれが可能となる。
【００１９】
有利には、点検整備ないしは最初の運転開始の際に漏れの有無を検査するテストルーチンをスタートするために、欠陥ビットが最初の運転開始前あるいは整備の後でセットされる。この場合特別なデータ、すなわち特別な時間閾値と圧力閾値が選択される。
【００２０】
各始動時に、つまり欠陥ビットＦに依存することなく検査が行われるならば、時間閾値は相応に短く選択される。
【００２１】
本発明によれば内燃機関の始動時に圧力制御手段が、漏れのない状態で圧力が上昇するように制御される。圧力が予測通りに上昇しない場合には漏れが識別される。
【００２２】
次に本発明の手法を図２のフローチャートに基づいて説明する。最初のステップ２００では第１のタイムカウンタＺ１と第２のタイムカウンタＺ２が０にセットされる。第２のステップ２０５ではエラービットＦが１にセットされたかどうかの問合せが行われる。このエラービットＦが１にセットされたならば、これは内燃機関の最後の運転の際に漏れが識別され、エンジンが遮断弁２５、圧力制御弁４０および（又は）噴射器の噴射量を０にする制御を介して遮断されていたことを意味する。問合せステップ２０５にてエラービットＦがセットされていないことが識別された場合には、検査プログラムはステップ２７０にて終了し、通常のスタートルーチンが行われ内燃機関が始動される。前記ビットが１にセットされている場合にはテストプログラムによって漏れ識別が開始される。
【００２３】
問合せステップ２１０では、回転数がＮ１よりも大きいか否かが検査される。Ｎ１よりも大きくない場合には、後の時点でこの問合せステップ２１０が新たに行われる。問合せステップ２１０にて回転数がＮ１よりも大きいことが識別された場合には、問合せステップ２１５にて回転数が値Ｎ２よりも小さいか否かが検査される。回転数が値Ｎ２よりも小さくない場合、これは回転数がＮ２よりは大きいことを意味し、この場合はステップ２７０の通常のスタートプログラムに移行される。問合せステップ２１０と２１５において回転数が、値Ｎ１とＮ２で規定される回転数範囲（以下では回転数窓と称する）にあるかどうかが検査される。例えば回転数Ｎ１に対しては毎分１００回転、回転数Ｎ２に対しては毎分３００回転の値が選択される。
【００２４】
目下の回転数が値Ｎ１〜Ｎ２の間の回転数窓に存在する場合には、ステップ２２０にて所定のデューティ比ＴＶ１が圧力制御弁４０の制御のために設定される。このデューティ比ＴＶ１は、次のように選択される。すなわち漏れのないシステムのもとで圧力が約２００ｂａｒになるように選択される。引き続きステップ２２５ではタイムカウンタＺ１が１だけカウントアップされる。続いて問い合わせステップ２３５では圧力Ｐが第１の閾値Ｐ１以上か否かが検査される。閾値Ｐ１以上ではない場合には、問合せステップ２３０にてタイムカウンタＺ１の内容が第１の閾値Ｓ１以上か否かが検査される。閾値Ｓ１以上の場合には、ステップ２４０において重度の漏れが識別され、場合によっては相応のエラー通知が行われる。タイムカウンタがその最終値Ｓ１にまだ達していないときは、新たなステップ２２０が行われる。
【００２５】
問合せステップ２３５において圧力の値が第１の圧力閾値Ｐ１以上に上昇していることが識別された場合には、ステップ２４５において第２のデューティ比ＴＶ２が設定される。この圧力制御弁４０に対する第２のデューティ比ＴＶ２は、第２の圧力値が約１０００ｂａｒになるように選択される。引き続きステップ２５０において第２のタイムカウンタＺ２が１だけカウントアップされる。
【００２６】
続く問合せステップ２６０では、レール内の圧力Ｐが第２の圧力閾値Ｐ２以上か否かが検査される。圧力閾値Ｐ２以上ではない場合には、問合せステップ２５５にてタイムカウンタＴ２の内容が第２の閾値Ｓ２以上か否かが検査される。閾値Ｓ２以上でない場合には、新たなステップ２４５が行われる。閾値Ｓ２以上である場合、すなわち時間閾値Ｓ２を上回っている場合には、ステップ２６５においてシステムの漏れが識別される。問合せステップ２５５において圧力Ｐが圧力閾値Ｐ２以上であることが識別された場合には、ステップ２７０において通常のスタートプログラムが行われる。
【００２７】
検査は、エラービットがセットされた場合にのみ行われる。すなわち先行の運転期間中に１つの漏れが識別された場合にのみ行われる。このような場合には閾値に対して例えば次のような値が選定される。すなわち第１の時間閾値Ｓ１に対しては例えば２秒の時間が選択され、第２の時間閾値Ｓ２に対しては例えば１秒の時間が選択される。また圧力閾値Ｐ１に対しては例えば２００ｂａｒが選択され、第２の圧力閾値Ｐ２に対しては例えば１０００ｂａｒが選択される。
【００２８】
特に有利には検査は各始動毎に行われる。つまり問合せステップ２０５が省略される。この場合はスタートが遅れないように、より短い時間閾値とより小さな圧力閾値が選択される。
【００２９】
特に有利には、内燃機関の最初の運転開始の前にエラービットＦが１にセットされ同時にハードな閾値が設定される。このことは、時間閾値がより小さく選定され、及び／又は圧力閾値がより高く選定されることを意味する。これにより検査条件が保守整備の特性に適合化され得る。つまりこれは、最初の運転開始の際に及び／又は整備後の各始動毎に行われることを意味する。
【００３０】
欠陥に基づいてディーゼル機関の緊急遮断が行われた場合には、所定の条件の存在のもとで内燃機関の新たな始動が可能である。内部の漏れに基づいた緊急遮断が行われた場合には、内燃機関の再始動は内燃機関の著しい損傷を引き起こすおそれがある。このような場合には内燃機関の再始動は不可能である。
【００３１】
低圧領域内の漏れに基づいて緊急遮断が行われた場合には、内燃機関の再始動は可能にすべきである。
【００３２】
本発明によればこれに対して次のようなことが行われる。すなわち始動時に圧力制御弁及び／又は高圧ポンプが圧力を上昇させるように制御される。始動過程中は制御装置が圧力形成を監視する。制御装置は測定された圧力形成値を、制御装置によって算出された理論的な圧力形成値と比較する。この理論的に達成される圧力値の算出は、高圧ポンプの効率と燃料の弾性係数に関する最も不都合な前提条件をもとにして行われる。
【００３３】
所定の待ち時間内に達成された燃圧が、算出された理論値よりも大きい場合には、漏れは存在しない。圧力形成が何も行われない場合には、漏れが存在するか又は低域領域内の欠陥に基づいて圧力形成が遅延している。
【００３４】
漏れが生じているのか又は燃料タンクが空なのかを識別するために、次のことが行われる。すなわちレール圧力が引き続き監視され、圧力上昇が識別された時点から圧力上昇の新たな計算と、圧力期待値との新たな比較が行われる。
【００３５】
付加的に又は選択的に回転数が監視される。なぜなら燃料噴射が行われないので、さらなる回転数上昇の監視が何も許可されないからである。選択的に回転数は最大始動回転数まで監視可能である。
【００３６】
相応の方法ステップは図３にフローチャートで示されている。最初は第１のステップ３００において高圧吐出ポンプ３０及び／又は圧力制御弁４０が次のように制御される。すなわち最大の圧力形成が得られるように制御される。引き続きステップ３０２ではタイムカウンタｔが０にセットされる。続いてステップ３０４においてタイムカウンタｔがカウントアップされる。問合せステップ３０６では、待ち時間ｔｓが経過したか否かが検査される。経過していない場合には新たなステップ３０４が行われる。
【００３７】
待ち時間ｔｓの経過後にステップ３０８においてレール内の圧力に対する期待値ＰＳが算出される。これは以下の式に従って行われる。
【００３８】
0003995118.tif 000002
【００３９】
この場合前記Ｅは、燃料の弾性係数を表し、前記Ｑは高圧ポンプの吐出容量に相応する電流容量を表し、前記Ｖはレールの容積を表している。前記電流容量Ｑは回転数Ｎに依存するポンプ回転数との乗算による高圧ポンプの吐出出力から形成される。
【００４０】
レール内の圧力に対する期待値ＰＳは、燃料の特性と及び／又は高圧ポンプと、及び／又はリレーの容量（Ｖ）と、及び／又は内燃機関の回転数Ｎに依存して設定可能である。この場合は前記パラメータの１つ又は全てが考慮可能である。
【００４１】
ステップ３１０では高圧領域内の実際の圧力ＰＩが検出される。問合せステップ３１２では、この圧力ＰＩが圧力期待値ＰＳよりも大きいか否かが検査される。圧力期待値ＰＳよりも大きい場合にはステップ３１４において漏れなしの運転状態が識別され、通常のプログラムが開始される。
【００４２】
圧力期待値ＰＳよりも大きくない場合には、つまり圧力ＰＩが期待値ＰＳ以下である場合には、様々な原因が考えられる。１つには漏れの存在が考えられ、その他では燃料タンクの空が考えられる。燃料タンクが空である場合には圧力期待値は達成できない。
【００４３】
このようなケースを区別するためには次のようなステップが行われる。すなわち、問い合わせステップ３１２に続いてステップ３１６において古い圧力値ＰＩＡが目下の圧力値ＰＩに書き換えられる。続いて目下の回転数ＮＡがステップ３１８においてファイルされる。
【００４４】
引き続きステップ３２２では、圧力ＰＩＮと回転数ＮＮに対する新たな値が検出される。続くステップ３２４では圧力値ＰＩＮが古い圧力値ＰＩＡ以上であったか否かが検査される。古い圧力値ＰＩＡ以上でなかった場合には、つまり最後のプログラムシーケンス以来何も圧力の上昇が生じていない場合には問合せステップ３２６が行われる。この問合せステップ３２６では新たな回転数ＮＮが古い回転数ＮＡ以上であるか否かが検査される。古い回転数ＮＡ以上である場合には、これは圧力上昇が何も生じていなかったにもかかわらず回転数が上昇していることを意味する。このようなことは、漏れに基づいて燃焼室への燃料の噴射が生じていた場合にのみ可能である。この場合にはステップ３３０において漏れが識別される。
【００４５】
問合せステップ３２６において回転数上昇が何も識別されなかった場合には、問合せステップ３２８において回転数ＮＮが始動機回転数ＮＳ以上か否かが検査される。始動機回転数ＮＳ以上の場合には、ステップ３３０において漏れが識別される。なぜならこれは漏れなしの運転状態ではあり得ないからである。燃焼前の始動の際には内燃機関が始動機を駆動する回転数ＮＳよりも大きい回転数が生じることはない。
【００４６】
問合せステップ３２６,３２８は、相前後してあるいは選択的に行われてもよい。
【００４７】
回転数上昇が生じないか又は回転数ＮＮが始動機回転数よりも小さい場合には、ステップ３３２において古い回転数値ＮＡが新たな値ＮＮに書き換えられ、古い圧力値ＰＩＡが新たな圧力値ＰＩＮに書き換えられる。引き続き新たなステップ３２２が行われる。
【００４８】
問合せステップ３２４において圧力上昇の発生が識別された場合には、積分器が圧力期待値ＰＳの算出のためにゼロにセットされる。同時にタイムカウンタもゼロにリセットされる。続いてステップ３４２においてタイムカウンタが再びカウントアップされる。問合せステップ３４４では所定の待ち時間ｔｓが経過したか否かが検査される。待ち時間ｔｓが経過していない場合には新たなステップ３４２が行われる。待ち時間ｔｓが経過している場合には、ステップ３５０においてステップ３０８のようにレール内の圧力期待値ＰＳが検出される。
【００４９】
続いてステップ３５５において実際のレール圧力ＰＩが検出される。問合せステップ３６０では、圧力ＰＩが圧力期待値ＰＳよりも大きいか否かが検査される。圧力期待値ＰＳよりも大きい場合には、ステップ３１４において漏れなしの運転状態が識別され、圧力期待値ＰＳよりも大きくない場合にはステップ３７０において漏れが識別される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は燃料調量系のブロック回路図である。
【図２】  図２は本発明の第１実施例のフローチャートである。
【図３】  図３は本発明の第２実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
１０      燃料タンク
１５      フィルタ
２０      予備吐出ポンプ
２６      コイル
３０      高圧吐出ポンプ
４０      圧力制御弁
４１      コイル
５０      圧力センサ
６１〜６６  噴射器
７１〜７６  電磁弁
１００      制御装置
【図１】
0003995118.tif 000003
【図２】
0003995118.tif 000004
【図３】
0003995118.tif 000005