JP2015117691A - ガソリン直接噴射エンジンの故障診断方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ガソリン直接噴射（ＧＤＩ）エンジンの故障発生時に関連装置（部品）の強制駆動制御を通じて故障を起こした装置（部品）を診断することができる故障診断方法およびシステムを提供する
【解決手段】ＧＤＩエンジンの故障診断方法は、エンジンを制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）で故障コードが出力されるかを確認するステップと、エンジン制御装置で故障コードが出力されれば、エンジンの燃料系統装置を設定された制御値で強制駆動制御して燃料系統装置の故障有無を診断するステップとを含むことを特徴とする。
燃料系統装置は、燃料圧力センサー、低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプおよびインジェクターを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射するガソリン直接噴射（ｇａｓｏｌｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ：ＧＤＩ）エンジンの故障を診断するガソリン直接噴射エンジンの故障診断方法およびシステムに関する。

ガソリン直接噴射（Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ：以下、ＧＤＩと略す）エンジンは、燃焼室内に燃料を直接噴射するガソリンエンジンであり、燃焼室内に燃料を直接噴射するために、燃料タンクに設置された低圧燃料ポンプから供給された燃料を再び高圧燃料ポンプで昇圧させてインジェクターに供給する。
ＧＤＩエンジンは、高圧調節バルブ、高圧燃料ポンプ、燃料圧力センサー、インジェクターからなる高圧システムと、低圧燃料ポンプ、燃料ポンプ制御器、燃料圧力センサーからなる低圧システムと組合わせからなる。
ＧＤＩエンジンシステムでは、燃焼室に高圧で燃料を噴射しなければならないので、燃料供給システムは、低圧システムで一次的に加圧した燃料を高圧システムでさらに加圧する。
高圧システムで加圧された燃料は、インジェクターを通じて燃焼室内に直接噴射される。
このようなＧＤＩエンジンでは、燃料系部品の故障は出力不足や燃料の過多な消耗などの問題が発生するため、故障診断が必要である。

既存のＧＤＩエンジン故障診断（テスト）は、例えば、ＧＤＩエンジンの蒸発系部品の故障が疑われる時、エンジン制御装置（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）の制御ロジックを利用して、パージバルブを制御して燃料タンク内の圧力を測定することで、蒸発系部品のうちどの部品が故障しているかを判定する蒸発漏れ（ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｌｅａｋ）テストがある。
また、燃料タンク内に燃料圧力センサーを装着し、タンク内の圧力変化を感知して、不良原因の部品を探し出す方法もある（例えば、特許文献１，２参照）。
しかし、従来のＧＤＩエンジンの場合、部品の断線、短絡でない性能異常による故障の場合、エンジン制御装置は、「目標圧力対比圧力が低い」または「目標圧力対比圧力が高い」といった故障コードのみを表出するため、問題の現象を起こす原因部品（装置）が特定できなかった。
従って、従来は、ＧＤＩエンジンの燃料部品のインジェクター、ポンプ、圧力センサーなどを任意に交換するため、問題が再発することがあった。

韓国公開特許公報第１０−２０１１−００５４４６９号 韓国公開特許公報第１０−２００１−００７１１００号

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ＧＤＩエンジンの故障発生時に関連装置（部品）の強制駆動制御を通じて故障を起こした装置（部品）を診断することができ、これにより、故障の再発を防止することはもちろん、故障原因装置（部品）を迅速に整備することができるＧＤＩエンジンの故障診断方法およびシステムを提供することにある。

上記の目的を達成するためになされた、本発明のガソリン直接噴射（ｇａｓｏｌｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ：ＧＤＩ）エンジンの故障診断方法は、エンジンを制御するエンジン制御装置（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）で故障コードが出力されるかを確認するステップと、エンジン制御装置で故障コードが出力されれば、エンジンの燃料系統装置を設定された制御値で強制駆動制御して燃料系統装置の故障有無を診断するステップとを含むことを特徴とする。

燃料系統装置は、燃料圧力センサー、低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプおよびインジェクターを含むことができる。

エンジン制御装置で故障コードが出力されれば、低圧燃料ポンプを第１設定下降圧力になるまで下降圧力制御するステップと、低圧燃料ポンプの圧力が第１設定下降圧力になれば、燃料圧力センサーを正常であると診断するステップと、低圧燃料ポンプを第２設定下降圧力になるまでさらに下降圧力制御するステップと、低圧燃料ポンプの圧力が第２設定下降圧力になれば、第１設定下降圧力から第２設定下降圧力への変化傾きを算出するステップと、変化傾きが設定値範囲内にあれば、低圧燃料ポンプを正常であると診断し、変化傾きが設定値範囲内になければ、低圧燃料ポンプを故障であると診断するステップとを含むことができる。

低圧燃料ポンプの下降圧力制御時間が設定時間を超えても低圧燃料ポンプの圧力が第１設定下降圧力にならなければ、燃料圧力センサーを故障であると診断するステップとを含むことができる。

高圧燃料ポンプを設定された目標最高圧力値で制御するステップと、高圧燃料ポンプの圧力が目標最高圧力値になれば、目標最高圧力値になるまでの上昇圧力変化傾きを算出するステップと、上昇圧力変化傾きが設定値範囲内にあれば、高圧燃料ポンプを正常であると診断し、上昇圧力変化傾きが設定値範囲内になければ、高圧燃料ポンプを故障であると診断するステップとを含むことができる。

インジェクターの動作を禁止するステップと、インジェクターの動作禁止後に、インジェクターに対応するシリンダーにおける不点火（ｍｉｓｆｉｒｅ）を確認するステップと、シリンダーで不点火を確認すれば、インジェクターを正常であると診断し、シリンダーで不点火が確認されなければ、インジェクターが故障であると診断するステップとを含むことができる。
燃料系統装置の故障有無の診断は、燃料圧力センサー、低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプ、インジェクターの順に故障の診断が進行される。

そして、課題を解決するための本発明の他の実施例に係るガソリン直接噴射（ｇａｓｏｌｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ：ＧＤＩ）エンジンの故障診断システムは、エンジンを制御するためのエンジン制御装置（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）と、燃料タンクのガソリン燃料を１次加圧するための低圧燃料ポンプと、低圧燃料ポンプで加圧された燃料を２次加圧するための高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプで加圧された燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射するためのインジェクターと、低圧燃料ポンプおよび高圧燃料ポンプの燃料圧力を検出するための燃料圧力センサーと、エンジン制御装置で故障コードが出力されれば、燃料圧力センサー、低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプおよびインジェクターの故障有無を診断する故障診断機とを含み、故障診断機は、ＧＤＩエンジンの故障診断方法を行うための命令を実行することを特徴とする。

本発明によれば、ＧＤＩエンジンの故障発生時に関連装置（部品）の強制駆動制御を通じて故障を起こした装置（部品）を診断することができ、これにより、故障の再発を防止することはもちろん、故障原因の装置（部品）を迅速に整備することができる。

本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの故障診断システムを示すブロック構成図である。 本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの燃料圧力センサー及び低圧燃料ポンプの故障診断方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの高圧燃料ポンプの故障診断方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンのインジェクターの故障診断方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの故障診断方法およびシステムの動作を説明するためのグラフである。

以下、添付した図面を基に、本発明の実施例について、詳しく説明する。しかし、本発明は、以下で説明する実施例に限定されず、他の形態に具体化することもできる。
図１は、本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの故障診断システムを示したブロック構成図である。

本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの故障診断システムは、ＧＤＩエンジンの故障原因となった装置または部品を診断して確認する故障診断システムである。
本発明のＧＤＩエンジンの故障診断システムは、ＧＤＩエンジン１０（以下、「エンジン」と略称する）を全体的に制御するためのエンジン制御装置（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏ ｌｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１００、燃料タンク５０のガソリン燃料を１次加圧するための低圧燃料ポンプ４０、低圧燃料ポンプ４０で加圧された燃料を２次加圧するための高圧燃料ポンプ３０、高圧燃料ポンプ３０で加圧された燃料をエンジン１０の燃焼室内に直接噴射するためのインジェクター２０、低圧燃料ポンプ４０および高圧燃料ポンプ３０の燃料圧力を検出するための燃料圧力センサー６０、及びエンジン制御装置１００で故障コードが出力されるとき、燃料圧力センサー６０、低圧燃料ポンプ４０、高圧燃料ポンプ３０およびインジェクター２０の故障有無を診断する故障診断機２００を含む。

本発明の実施例において、エンジン１０、ＥＣＵ１００、燃料タンク５０、低圧燃料ポンプ４０、高圧燃料ポンプ３０、インジェクター２０、燃料圧力センサー６０は、既存に使用しているものをそのまま使用することができるため、本明細書でのこれらに対する詳細な説明は省略する。
ＥＣＵ１００で出力される故障コードも、既存の技術で使用されるものをそのまま使用することができる。
故障診断機２００は、設定されたプログラムによって動作する一つ以上のマイクロプロセッサーおよび／またはマイクロプロセッサーを含むハードウェアであり、設定されたプログラムは、後述する本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの故障診断方法を行うための一連の命令で形成される。
本発明の実施例において、故障診断機２００は、もちろん独立して構成してもよく、また、設計的な側面を考慮してＥＣＵ１００を含む構成にしてもよく、さらにＥＣＵ１００に含まれる構成にしてもよい。

以下、本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの故障診断方法を添付した図面を基に詳しく説明する。
図２は、本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの燃料圧力センサーおよび低圧燃料ポンプの故障診断方法を示したフローチャートである。図３は、本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの高圧燃料ポンプの故障診断方法を示したフローチャートである。図４は、本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンのインジェクターの故障診断方法を示したフローチャートである。図５は、本発明の実施例に係るＧＤＩエンジンの故障診断方法およびシステムの動作を説明するためのグラフである。
図２に示したとおり、故障診断機２００は、ＥＣＵ１００で故障コードが出力されたとき（Ｓ１１０）、低圧燃料ポンプ４０を第１設定下降圧力である、例えば５ｂａｒになるまで下降圧力制御する（Ｓ１２０）（Ｓ１３０）。

ＥＣＵ１００で出力される故障コードは、既存のものを利用することができる。
低圧燃料ポンプ４０の圧力が第１設定下降圧力になれば、故障診断機２００は、燃料圧力センサー６０が第１設定下降圧力を正常に検出したと判断して、燃料圧力センサー６０を正常であると診断する（Ｓ１４０）。
故障診断機２００は、燃料圧力センサー６０を正常であると診断した後、低圧燃料ポンプ４０を第２設定下降圧力である、例えば４ｂａｒになるまでさらに下降圧力制御する（Ｓ１５０）。
低圧燃料ポンプ４０の圧力が第２設定下降圧力になれば（Ｓ１６０）、故障診断機２００は、図５に示したとおり、第１設定下降圧力から第２設定下降圧力への変化傾きを算出する（Ｓ１７０）。

Ｓ１７０ステップで算出された変化傾きが設定値範囲である、例えば１〜１０の内にあれば（Ｓ１８０）、故障診断機２００は、低圧燃料ポンプ４０が正常に動作すると判断して、低圧燃料ポンプ４０を正常であると診断する（Ｓ１９０）。Ｓ１７０ステップで算出された変化傾きが設定値範囲である、例えば１〜１０の内になければ、低圧燃料ポンプ４０を故障であると診断する（Ｓ１９５）。設定値範囲は、設計的な側面および／または実験値によって決定することができることは、当業者にとって自明である。
一方、低圧燃料ポンプ４０の下降圧力制御時間が設定時間である、例えば１０〜６０秒を超えても、低圧燃料ポンプ４０の圧力が第１設定下降圧力にならなければ（Ｓ１３５）、故障診断機２００は、燃料圧力センサー６０を故障であると診断する（Ｓ１４５）。設定時間は、設計的な側面および／または実験値によって決定することができることは、当業者にとって自明である。

図３に示したとおり、故障診断機２００は、低圧燃料ポンプ４０を診断した後、高圧燃料ポンプ３０を診断するために設定された目標最高圧力値である、例えば１５０ｂａｒで高圧燃料ポンプ３０を制御する（Ｓ２１０）。
故障診断機２００の制御により高圧燃料ポンプ３０の圧力が目標最高圧力値になれば（Ｓ２２０）、故障診断機２００は、図５に示したとおり目標最高圧力値になるまでの上昇圧力変化傾きを算出する（Ｓ２３０）。
算出された上昇圧力変化傾きが設定値範囲である、例えば１〜１０の内にあれば（Ｓ２４０）、故障診断機２００は、高圧燃料ポンプ３０が正常に作動したと判断して、高圧燃料ポンプ３０を正常であると診断する（Ｓ２５０）。算出された上昇圧力変化傾きが設定値範囲である、例えば１〜１０の内になければ、故障診断機２００は、高圧燃料ポンプを故障であると診断する（Ｓ２５５）。設定値範囲は、設計的な側面および／または実験値によって決定することができることは、当業者にとって自明である。

図４に示したとおり、故障診断機２００は、高圧燃料ポンプ３０を診断した後、インジェクター２０を診断するために当該インジェクターの動作を禁止する（Ｓ３１０）。
インジェクター２０の動作禁止後に、故障診断機２００は、インジェクター２０に対応するシリンダーにおける点火（ｍｉｓｆｉｒｅ）の有無を確認する（Ｓ３２０）。
Ｓ３２０ステップで点火有無を確認した結果、シリンダーで不点火を確認した場合、故障診断機２００はインジェクター２０が正常であると診断する（Ｓ３３０）。Ｓ３２０ステップで点火有無を確認した結果、シリンダーで不点火を確認できなかった場合にはインジェクター２０が異常に動作したと判断し、インジェクター２０を故障であると診断する（Ｓ３３５）。
上記のとおり、故障診断機２００は、燃料圧力センサー６０、低圧燃料ポンプ４０、高圧燃料ポンプ３０、インジェクター２０の順に故障の診断を進行させる。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明は、特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を逸脱しない限度内で、多様に改良及び変化することができることは、当業界において通常の知識を有する者にとって自明である。

１０：ＧＤＩエンジン
２０：インジェクター
３０：高圧燃料ポンプ
４０：低圧燃料ポンプ
５０：燃料タンク
６０：燃料圧力センサー
１００：エンジン制御装置（ＥＣＵ）
２００：故障診断機

Claims (8)

1. ガソリン直接噴射（ｇａｓｏｌｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ：ＧＤＩ）エンジンの故障診断方法であって、
   前記エンジンを制御するエンジン制御装置で故障コードが出力されるかを確認するステップと、
   前記エンジン制御装置で故障コードが出力されれば、前記エンジンの燃料系統装置を設定された制御値で強制駆動制御して前記燃料系統装置の故障有無を診断するステップと、
   を含むことを特徴とするガソリン直接噴射エンジンの故障診断方法。
2. 前記燃料系統装置は、燃料圧力センサー、低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプおよびインジェクターを含むことを特徴とする請求項１に記載のガソリン直接噴射エンジンの故障診断方法。
3. 前記エンジン制御装置で故障コードが出力されれば、前記低圧燃料ポンプを第１設定下降圧力になるまで下降圧力制御するステップと、
   前記低圧燃料ポンプの圧力が前記第１設定下降圧力になれば、前記燃料圧力センサーを正常であると診断するステップと、
   前記低圧燃料ポンプを第２設定下降圧力になるまでさらに下降圧力制御するステップと、
   前記低圧燃料ポンプの圧力が前記第２設定下降圧力になれば、前記第１設定下降圧力から前記第２設定下降圧力への変化傾きを算出するステップと、
   前記変化傾きが設定値範囲内にあれば、前記低圧燃料ポンプを正常であると診断し、前記変化傾きが設定値範囲内になければ、前記低圧燃料ポンプを故障であると診断するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のガソリン直接噴射エンジンの故障診断方法。
4. 前記低圧燃料ポンプの下降圧力制御時間が設定時間を超えても前記低圧燃料ポンプの圧力が前記第１設定下降圧力にならなければ、前記燃料圧力センサーを故障であると診断するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載のガソリン直接噴射エンジンの故障診断方法。
5. 前記高圧燃料ポンプを設定された目標最高圧力値で制御するステップと、
   前記高圧燃料ポンプの圧力が前記目標最高圧力値になれば、前記目標最高圧力値になるまでの上昇圧力変化傾きを算出するステップと、
   前記上昇圧力変化傾きが設定値範囲内にあれば、前記高圧燃料ポンプを正常であると診断し、前記上昇圧力変化傾きが設定値範囲内になければ、前記高圧燃料ポンプを故障であると診断するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のガソリン直接噴射エンジンの故障診断方法。
6. 前記インジェクターの動作を禁止するステップと、
   前記インジェクターの動作禁止後に、前記インジェクターに対応するシリンダーにおける不点火（ｍｉｓｆｉｒｅ）を確認するステップと、
   前記シリンダーで不点火を確認すれば、前記インジェクターを正常であると診断し、前記シリンダーで不点火が確認されなければ、前記インジェクターが故障であると診断するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のガソリン直接噴射エンジンの故障診断方法。
7. 前記燃料系統装置の故障有無の診断は、前記燃料圧力センサー、低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプ、インジェクターの順に故障の診断が進行されることを特徴とする請求項２に記載のガソリン直接噴射エンジンの故障診断方法。
8. ガソリン直接噴射（ｇａｓｏｌｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ：ＧＤＩ）エンジンの故障診断システムであって、
   前記エンジンを制御するためのエンジン制御装置（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）と、
   燃料タンクのガソリン燃料を１次加圧するための低圧燃料ポンプと、
   前記低圧燃料ポンプで加圧された燃料を２次加圧するための高圧燃料ポンプと、
   前記高圧燃料ポンプで加圧された燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射するためのインジェクターと、
   前記低圧燃料ポンプおよび高圧燃料ポンプの燃料圧力を検出するための燃料圧力センサーと、
   前記エンジン制御装置で故障コードが出力されれば、前記燃料圧力センサー、低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプおよびインジェクターの故障有無を診断する故障診断機とを含み、
   前記故障診断機は、請求項１乃至７のいずれか一項の方法を行うための命令を実行することを特徴とするガソリン直接噴射エンジンの故障診断システム。

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