JP3994790B2

JP3994790B2 - 内燃機関の異常箇所検出装置

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Publication number: JP3994790B2
Application number: JP2002137240A
Authority: JP
Inventors: 光人坂井; 真也古澤; 龍彦秋田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2022-05-13
Also published as: JP2003328847A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の異常を検出する技術に関し、より詳しくは、燃料供給系の異常箇所を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関は、自動車や船舶などの輸送機器、あるいは定置式機械などの動力源として広く使用されている。これら内燃機関は、燃料を燃焼させたときに発生する熱エネルギを機械的なエネルギに変換することを動作原理としている。内燃機関を適切に運転して効率よく動力を発生させるためには、空気と燃料とを適切な比率で燃焼させることが重要であり、このため燃焼室内に吸い込まれる空気量に合わせて適切な分量の燃料を正確に供給する必要がある。
【０００３】
燃料を必要な分量だけ正確に計量して供給する技術としては、燃料噴射弁を利用する技術が広く使用されている。これは、燃料噴射弁に供給する燃料を燃料ポンプを用いて所定圧力に加圧しておき、所定時間だけ燃料噴射弁を開弁させて燃料を供給する技術である。こうすれば、燃料噴射弁の開弁時間を制御することで燃料供給量を自由に変更することが可能であり、また、燃料噴射弁の開弁時間は正確に制御することができるので、かかる技術を用いれば必要な分量の燃料を充分な精度で内燃機関に供給することができる。
【０００４】
もっとも、こうした技術は、燃料が常に適切な圧力で燃料噴射弁に供給されることを前提としている。従って、燃料圧力を正確に制御することができなくなると、例え燃料噴射弁を適切な時間だけ開弁させても、適切な分量の燃料を供給することができず、内燃機関を効率よく運転することができなくなってしまう。そこで、燃料噴射弁に供給される燃料圧力が、設計上の目標圧力と一致しているか否かを検出し、実際の燃料圧力が目標圧力と異なっている場合は警報を発して、内燃機関の整備あるいは修理を促す技術が開示されている（特開平５−２７２４２５号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした警報が発せられた場合に、内燃機関の整備あるいは修理を適切に行うことは必ずしも容易なことではないと言う問題がある。なぜならば、燃料噴射弁に加わる燃料圧力が目標圧力と異なっている原因には、燃料ポンプの昇圧不良や、燃料ポンプからの燃料供給通路での燃料漏れなど、種々の原因が考えられ、更に燃料漏れに関しても、漏れが発生している箇所には種々の箇所が考えられるからである。
【０００６】
例えば、内燃機関には通常、燃料圧力が異常に高くなったときに開弁して燃料を逃がすことで、燃料圧力を低下させるための安全弁がもうけられている。燃料漏れの原因として、この安全弁が故障して開弁したままになっている可能性や、燃料噴射弁の故障、あるいは燃料供給通路を構成する部品の破損などの種々の可能性が考えられる。燃料の供給に関係する部品を１つずつ付け替えて、正常状態に復帰するか否かを確認していけば、異常の原因を特定して故障した部品のみを交換し、故障を適切に修理することができるが、これら部品のほとんどは、着脱するためには内燃機関の分解を要する場合が多く、部品を１つずつ着脱しながら確認していくことはきわめて困難な作業となる。いきおい、燃料の供給に関連する部品をまとめて交換することとなってしまうので、適切な修理を行うことは、それほど容易なことではない。
【０００７】
この発明は従来技術における上述した課題を解決するためになされたものであり、燃料噴射弁に供給される燃料圧力の異常が検出された場合に、内燃機関の整備あるいは修理を、適切にかつ簡便に行うことを可能とする技術の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の異常箇所検出装置は次の構成を採用した。すなわち、
燃料ポンプで所定圧力に加圧した燃料を燃料噴射弁から供給することによって運転される内燃機関の、異常箇所を検出する異常箇所検出装置であって、
前記内燃機関の運転条件を、前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が異なる複数の運転条件に制御する運転条件制御手段と、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、
前記複数の運転条件において前記燃料ポンプで加圧すべき前記所定圧力と、該運転条件で検出された燃料圧力との圧力差を検出する燃料圧力差検出手段と、
前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加すると前記検出した圧力差が小さくなる場合に、前記燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生していると判断する燃料漏れ位置検出手段と
を備えることを要旨とする。
【０００９】
また、上記の異常箇所検出装置に対応する本発明の異常箇所検出方法は、
燃料ポンプで所定圧力に加圧した燃料を燃料噴射弁から供給することによって運転される内燃機関の、異常箇所を検出する異常箇所検出方法であって、
前記内燃機関の運転条件を、前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が異なる複数の運転条件に制御する工程と、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する第２の工程と、
前記複数の運転条件において前記燃料ポンプで加圧すべき前記所定圧力と、該運転条件で検出された燃料圧力との圧力差を検出する第３の工程と、
前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加すると前記検出した圧力差が小さくなる場合に、前記燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生していると判断する第４の工程と
を備えることを要旨とする。
【００１０】
かかる内燃機関の異常箇所検出装置および異常箇所検出方法においては、燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が異なる複数の運転条件で、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出し、該運転条件において燃料ポンプで加圧すべき所定圧力との圧力差を検出する。そして、燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加した場合に、該検出した圧力差が小さくなっている場合には、燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生していると判断する。
【００１１】
燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生すると、燃料噴射弁に供給される燃料圧力は低下する。しかし、燃料が漏れる速度は、燃料圧力が大きく変化しない限りはほぼ一定である。このため、内燃機関が時間あたりに多くの燃料を消費するような運転条件、すなわち燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が多い条件では、燃料漏れによる圧力の低下は相対的に小さくなるものと考えることができる。このことから、燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が異なる複数の運転条件で、燃料噴射弁に供給される燃料圧力と燃料ポンプが供給すべき圧力との圧力差を検出し、燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加すると該検出した圧力差が小さくなる場合には、燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生していると判断することができる。
【００１２】
燃料噴射弁に供給する燃料の圧力が低下する要因としては、種々の要因が存在しているので、燃料圧力の低下が検出されたとしても、内燃機関を正常な状態に整備あるいは修理することは必ずしも容易ではない。しかし、本発明を適用することで、燃料ポンプの下流側で燃料漏れが発生していることを検出しておけば、内燃機関の整備あるいは修理を容易に且つ適切に行うことが可能となるので好ましい。
【００１３】
こうした異常箇所検出装置および異常箇所検出方法においては、異常箇所を検出するための運転条件として、所定の第１の運転条件と、前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が該第１の運転条件よりも多い所定の第２の運転条件とを予め設定しておくこととしてもよい。そして、これら運転条件において、燃料噴射弁に供給された燃料の圧力と、前記燃料ポンプで供給すべき燃料圧力との圧力差を検出し、該第１の運転条件で検出した前記圧力差が所定の閾値より大きく、前記第２の運転条件で検出した圧力差が該閾値よりも小さい場合に、前記燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生していると判断することとしてもよい。
【００１４】
こうして、異常箇所を検出するための適切な運転条件を、第１の運転条件および第２の運転条件として設定しておけば、正確に且つ簡便に異常箇所を検出することが可能となるので好適である。
【００１５】
あるいは、これら第１の運転条件および第２の運転条件で、燃料噴射弁に供給された燃料の圧力と、前記燃料ポンプで供給すべき圧力との圧力差を検出し、いずれの運転条件で検出された圧力差も所定の閾値より大きい場合には、該燃料ポンプで異常が発生していると判断することとしてもよい。
【００１６】
前述したように、燃料ポンプの下流側で燃料漏れが発生している場合は、燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加した場合に、燃料噴射弁に供給される燃料圧力と燃料ポンプが供給すべき圧力との圧力差は小さくなると考えることができる。これに対して、燃料ポンプに異常が発生した場合は、適正な量の燃料を吐出できないので、時間あたりの燃料吐出量が多くなっても、燃料噴射弁に供給される燃料圧力と燃料ポンプが供給すべき圧力との圧力差が小さくなることはない。このことから、第１の運転条件および第２の運転条件で、燃料噴射弁に供給された燃料の圧力と、前記燃料ポンプで供給すべき圧力との圧力差を検出し、いずれの運転条件で検出された圧力差も所定の閾値より大きい場合には、該燃料ポンプで異常が発生していると判断することができる。
【００１７】
この様にして燃料ポンプの異常を検出すれば、燃料の圧力低下が検出された場合に、内燃機関の整備および修理を適切に且つ簡便に行うことが可能となるので好ましい。
【００１８】
こうした異常箇所検出装置においては、前記内燃機関の運転条件を、機関回転速度が異なる複数の運転条件に制御し、これら運転条件において、前記燃料噴射弁に供給された燃料の圧力と、前記燃料ポンプで供給すべき圧力との圧力差を検出することとしてもよい。
【００１９】
機関回転速度を増加させれば、燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量を容易に且つ確実に増加させることができ、延いては、異常箇所を簡便に検出することが可能となるので好ましい。
【００２０】
内燃機関が、運転条件に応じて、前記燃料噴射弁に供給すべき燃料の圧力たる目標圧力を予め記憶している場合には、上述した異常箇所検出装置は、次のようにして異常箇所を検出することとしても良い。すなわち、該燃料噴射弁に供給された燃料の圧力を複数の運転条件において検出し、該運転条件について記憶されている目標圧力との圧力差を検出する。そして、燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加した場合に、該検出した圧力差が小さくなっている場合には、燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生していると判断する。
【００２１】
内燃機関の中には、機関性能を向上させるために、燃料噴射弁に供給すべき燃料圧力を、運転条件に応じて予め設定しておいた適切な値を用いているものもある。このような内燃機関に対しては、燃料噴射弁に供給された燃料の圧力を複数の運転条件において検出し、該運転条件について記憶されている目標圧力との圧力差を検出すれば、内燃機関の異常箇所を適切に検出することが可能となるので好ましい。
【００２２】
内燃機関が、複数の前記燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の各々に燃料を分配する燃料分配通路と、前記燃料分配通路内の燃料圧力が所定の許容値を超えると開弁して該燃料分配通路内の燃料を外部に流出させる安全弁とを備えおり、燃料が、該燃料分配通路を介して複数の燃料噴射弁に供給されている場合には、次のようにして異常箇所を検出することとしても良い。すなわち、複数の運転条件において該燃料分配通路内の燃料圧力を検出し、これら運転条件で燃料ポンプが加圧すべき燃料圧力との圧力差を検出する。そして、該燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加すると該検出した圧力差が小さくなる場合に、前記安全弁で燃料漏れが発生していると判断することとしてもよい。
【００２３】
内燃機関に複数の燃料噴射弁が設けられている場合には、これら燃料噴射弁に燃料分配通路から燃料を供給することで、燃料系の構成を簡略化させることができ、更に、かかる方式を採用することで、燃料噴射の制御自由度の向上も可能なことが知られている。こうした構成では、燃料分配通路の燃料圧力が許容値を超えることの無いように安全弁を設けられることが多いが、その一方で異物が噛み込むなどして安全弁から燃料が漏れる可能性も生じる。経験上、燃料漏れはかかる安全弁で生じていることが多く、また、安全弁以外の箇所での燃料漏れは、燃料臭や内燃機関の運転状態などから判断可能な場合も多い。従って、複数の運転条件において、該燃料分配通路内の燃料圧力と該燃料ポンプが加圧すべき燃料圧力との圧力差を検出し、該燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加すると該検出した圧力差が小さくなる場合に、前記安全弁で燃料漏れが発生していると判断することとすれば、こうした内燃機関の異常箇所を適切に検出することが可能となるので好ましい。
【００２４】
こうした内燃機関が、燃焼室内に前記燃料噴射弁から燃料を直接噴射することによって運転される機関である場合には、上述した異常箇所検出装置を好適に適用することができる。
【００２５】
すなわち、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を直接噴射する方式の内燃機関では、燃料系の部品を交換するためには内燃機関自体を分解しなければならない場合が多く、その分だけ、燃料圧力の低下が検出された場合に整備あるは修理することが困難となる。従って、かかる内燃機関に上述した異常箇所検出装置を適用すれば、異常箇所を検出することができるので、内燃機関の整備あるいは修理を簡便に行うことが可能となるので好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の作用・効果をより明確に説明するために、次のような順序に従って、本発明の実施例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ａ−１．エンジンの構成：
Ａ−２．高圧ポンプの動作：
Ａ−３．エンジン制御の概要：
Ｂ．異常検出時の処理：
Ｃ．変形例：
Ｃ−１．第１の変形例：
Ｃ−２．第２の変形例：
【００２７】
Ａ．装置構成：
図１は、本実施例の異常箇所検出装置が適用されるエンジン１０の概略構成を示す説明図である。図１では、エンジン１０は燃焼室内に燃料を直接噴射する方式の、いわゆる筒内噴射式内燃機関であるものとして説明するが、もちろんこれに限られず、燃料を吸気ポートに噴射する方式の、いわゆるポート噴射式内燃機関に適用することも可能である。以下では、先ずエンジン１０の構成について概要を説明した後、かかるエンジン１０を適切に制御するための制御について説明する。
【００２８】
Ａ−１．エンジンの構成：
内燃機関は、燃焼室内で燃料および空気の混合気を燃焼させ、そのときに発生する燃焼熱を機械的仕事に変換して動力として取り出すことを動作原理としている。図１で中央に「＃１」，「＃２」，「＃３」，「＃４」と表示されている円は、それぞれ燃焼室を模式的に示したものである。各燃焼室には、吸入空気を取り入れるための吸気通路１００と、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁１０２と、噴射した燃料に点火するための図示しない点火プラグと、燃焼室内で発生した燃焼ガスを排出するための排気通路１０４などが接続されている。
【００２９】
後述するように筒内噴射式内燃機関は、吸入空気が圧縮された高圧の燃焼室内に、充分に霧化された状態で燃料を噴射してやることが望ましい。このため、エンジン１０には高圧ポンプ１５０が設けられており、高圧ポンプ１５０で８ＭＰａ〜１３ＭＰａ程度に加圧した燃料を噴射する。本実施例では高圧ポンプ１５０は、エンジン１０によって駆動されるプランジャ式のポンプを使用しているが、充分な圧力を発生させることができれば異なる方式のポンプを用いることが可能である。また、駆動方式もエンジン１０によって駆動されるものに限らず、例えば電動式のポンプを用いることとしてもよい。高圧ポンプ１５０には、燃料タンク１５２内の燃料を低圧ポンプ１５４を用いて汲み上げて供給する。
【００３０】
高圧ポンプ１５０で加圧された燃料は、デリバリパイプ１１２を介して各燃料噴射弁１０２に供給される。デリバリパイプ１１２には燃圧センサ１１４が設けられており、燃料噴射弁１０２に供給されている燃料の圧力を検出して、常に適切な圧力となるように燃料圧力を制御することが可能である。燃料圧力の制御については後述する。また、デリバリパイプ１１２にはリリーフ弁１１６が設けられており、デリバリパイプ１１２内の圧力が異常に高くなった場合は、リリーフ弁１１６が開弁するようになっている。こうしてリリーフ弁１１６が開弁すれば、デリバリパイプ１１２内から燃料が流出するので、パイプ内圧力が異常に高くなることを防止することができる。リリーフ弁１１６から流出した燃料は、リターン通路１１８を介して燃料タンク１５２に戻される。高圧ポンプ１５０はエンジン１０の運転条件に応じて適切な分量の燃料を吐出する事により、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が適切な圧力となるように制御している。高圧ポンプ１５０の構造および高圧ポンプ１５０が適切な分量の燃料を吐出するメカニズムについては、後ほど詳しく説明する。高圧ポンプ１５０には、燃料タンク１５２から低圧ポンプ１５４で燃料を汲み上げて、燃料供給通路１５６を介して供給する。低圧ポンプ１５４は燃料タンク１５２内に設けられている。また、低圧ポンプ１５４から高圧ポンプ１５０に至る経路には、燃料中の異物を取り除くための燃料フィルタ１５８が設けられており、異物によって高圧ポンプ１５０が故障しないようになっている。
【００３１】
吸気通路１００内には、各燃焼室内に吸入される空気量を調整するためのスロットルバルブ１０６が設けられている。スロットルアクチュエータ１０８を駆動してスロットルバルブ１０６を開いてやると、燃焼室内に吸入する空気量が増加するので、燃料の供給量を増やして機関出力を増加させることが可能となる。逆にスロットルバルブ１０６を閉じてやれば、燃焼室内に吸入される空気量が減少するので、供給可能な燃料量も減少し、これに伴って機関出力を減少させることが可能となる。あるいは筒内噴射式の内燃機関では、スロットルバルブ１０６はそのままにしておき、燃料噴射弁１０２から供給する燃料量だけを減少させて、機関出力を低下させることも可能である。
【００３２】
エンジン１０は、エンジン制御用コンピュータ（以下、ＥＣＵ）１２０によって制御されている。ＥＣＵ１２０は、算術論理演算回路を中心としてＲＯＭ、ＲＡＭなどがバスで相互に接続された周知のマイクロコンピュータ（以下、ＭＰＵ）である。燃焼室に吸入された空気量あるいは要求出力に応じて適切な分量の燃料が噴射されるように、燃料噴射弁１０２を駆動する処理、あるいはデリバリパイプ１１２内の燃料圧力が運転条件に応じた適切な圧力となるように、高圧ポンプ１５０の動作を制御する処理、更にはスロットルアクチュエータ１０８を駆動してスロットルバルブ１０６を開閉させる処理などは、ＥＣＵ１２０によって行われる。ＥＣＵ１２０は、スロットル開度センサ１０９やクランク角度センサ１２２、アクセル開度センサ１２３などから、スロットルバルブ１０６の開度やクランク角度、アクセル開度などの情報を検出して、これらの処理を行う。その結果、エンジン１０を適切に運転することが可能となっている。また、何らかの原因でデリバリパイプ１１２内の燃料圧力を制御できない事態が生じた場合は、ＥＣＵ１２０は警報ランプ１７５を点灯して、エンジン１０の整備・修理を促すようになっている。ＥＣＵ１２０が行うエンジン制御の内容については後述する。
【００３３】
前述したように、エンジン１０は燃料を燃焼室内に直接噴射しているので、高圧ポンプ１５０を用いて燃料を高い圧力に昇圧してから噴射する必要がある。以下では、図２を参照しながら、この理由を簡単に説明する。
【００３４】
図２は、任意の燃焼室の中心でエンジン１０の横断面を取って、燃焼室の構造を概念的に示した説明図である。エンジン１０の燃焼室は、シリンダブロック１４０内に設けられた円筒形のシリンダ１４１と、シリンダ１４１内を上下に摺動するピストン１４２と、シリンダブロックの上部に設けられたシリンダヘッド１３０などによって形成されている。シリンダヘッド１３０には、吸入空気が流入する吸気バルブ１３２と、排気ガスが流出する排気バルブ１３４と、燃料噴射弁１０２と、点火プラグ１３６などが設けられている。
【００３５】
エンジン１０は、次のようにして動作する。先ず、吸気バルブ１３２が開いてピストン１４２が降下し始めると、燃焼室内に吸入空気が吸い込まれ、ピストン１４２が下がりきると吸気バルブ１３２が閉じる。ピストンが最も下がりきった位置は、特に「下死点」と呼ばれる。吸気バルブ１３２は、図示しないカム機構によって駆動されている。こうして吸入空気を吸い込んだら、今度はピストン１４２が上昇して、吸い込んだ空気を圧縮していく。筒内噴射式の内燃機関は、ピストン１４２が上昇する途中で燃料を噴射する。エンジン１０のクランクシャフトの先端には、クランクの回転角度を検出するためのクランク角度センサ１２２が設けられており（図１参照）、ＥＣＵ１２０はクランク角度センサ１２２の出力からピストン１４２の位置を検出して、適切なタイミングで燃料を噴射する。図２（ａ）は、こうして吸入した空気の圧縮途中に燃料を噴射している様子を、概念的に示した説明図である。図中の符番１３８は、噴射された燃料噴霧を模式的に示したものである。
【００３６】
燃料の噴射後もピストン１４２は上昇していき、ほぼ上がりきった付近で、点火プラグ１３６で火花を飛ばして燃料と空気の混合気に点火する。ピストン１４２が最も上がりきった位置は、特に「上死点」と呼ばれる。図２（ｂ）は、点火プラグ１３６で混合気に点火している様子を概念的に示す説明図である。ピストン１４２の上面は、噴射した燃料噴霧を点火プラグ１３６付近に導くためのガイドとなるような特殊な形状となっている。このガイドによって、燃料噴霧を点火プラグ１３６付近に導いているために、混合気に確実に点火することが可能となっている。燃料と空気の混合気はピストン１４２によって圧縮されているので、点火プラグ１３６で点火してやると爆発的に燃焼し、その結果、燃焼室内の圧力が急激に上昇してピストン１４２を下方に押し下げる。エンジン１０は、この力をクランク機構によって回転力に変換して、動力として取り出している。こうして動力を出力しながらピストン１４２が下死点の位置まで下がりきると、今度は排気バルブ１３４が開き、次いでピストン１４２が上昇して燃焼によって生じた排気ガスを排出する。ピストン１４２が上死点まで上昇して全ての排気ガスを排出したら、排気バルブ１３４を閉じ、吸気バルブ１３２を開いて、再び空気を吸入する。
【００３７】
このように、筒内噴射式のエンジン１０は、ピストン１４２が上昇して圧縮された空気中に燃料を噴射することになるので、空気の圧力に打ち勝って燃料を噴射するために、燃料を加圧して噴射する必要がある。また、燃料噴射後、ピストン１４２が上がりきったら直ちに点火することになる。燃料を良好に燃焼させるためには、燃料と空気とが適度に混合している必要があるが、筒内噴射式のエンジン１０は、燃料を噴射してから点火するまでに燃料と空気とを混合させるための時間が短いので、これを補うために、できるだけ燃料を細かい噴霧状にして噴射してやることが望ましい。このように燃料をできるだけ細かい噴霧状に微粒化して噴射するためにも、筒内噴射式のエンジン１０では、燃料を高い圧力まで加圧して噴射しているのである。
【００３８】
Ａ−２．高圧ポンプの動作：
図３は、高圧ポンプ１５０の構造を概念的に示した説明図である。本実施例では、高圧ポンプ１５０として、プランジャを摺動させることによって燃料を吐出する方式のいわゆるプランジャ式のポンプを採用している。図示するように高圧ポンプ１５０は、円筒形のシリンダ１６０と、シリンダ１６０内で上下方向に摺動するプランジャ１６２と、プランジャ１６２を駆動するカムシャフト１６４などから構成されており、シリンダ１６０とプランジャ１６２との間には、吸入した燃料を圧送する圧送室１６６が形成されている。また、圧送室１６６には、ソレノイドバルブ１６８とチェックバルブ１７０とが設けられており、圧送室１６６はソレノイドバルブ１６８を介して低圧ポンプ１５４の吐出口に接続され、チェックバルブ１７０を介してデリバリパイプ１１２に接続されている。ソレノイドバルブ１６８の開閉動作は、ＥＣＵ１２０によって制御されている。
【００３９】
以下、高圧ポンプ１５０が、カムシャフト１６４によってプランジャ１６２を上下に摺動させながら、適切なタイミングでソレノイドバルブ１６８を駆動することによって、所定量の燃料を加圧してデリバリパイプ１１２に吐出する動作について説明する。初めはプランジャ１６２が上がりきった位置にあるものとする。プランジャ１６２が上がりきった状態では、図３に示すように、ソレノイドバルブ１６８は閉弁状態となっていて、低圧ポンプ１５４側から圧送室１６６内に燃料が流入することはない。次いで、カムシャフト１６４を回転させながら、ソレノイドバルブ１６８を開弁状態とする。ソレノイドバルブ１６８は、電力の供給を停止すれば、内蔵したスプリング１６９の力によって自動的に開弁状態となる。こうしてソレノイドバルブ１６８を開弁させた状態でプランジャ１６２を下降させると、燃料が低圧ポンプ１５４側から圧送室１６６内に流入する。この様子を、図４を参照しながら説明する。
【００４０】
図４は、高圧ポンプ１５０が、カムシャフト１６４の回転に合わせてソレノイドバルブ１６８を適切なタイミングで開閉させることにより、所定量の燃料を加圧して吐出する動作を示した説明図である。図４には、プランジャ１６２のリフト量およびソレノイドバルブ１６８の開閉状態が、時間の経過とともに変化していく様子を示すタイムチャートと、それぞれのタイミングでの高圧ポンプ１５０の動作状態を示す概念図とが示されている。プランジャ１６２が上がりきった位置（図３参照）から下降し始めると、ソレノイドバルブ１６８は開弁状態となっているので、低圧ポンプ１５４側から圧送室１６６内に燃料が吸入される。圧送室１６６とデリバリパイプ１１２との間にはチェックバルブ１７０が設けられているので、プランジャ１６２が下降中にデリバリパイプ１１２側から圧送室１６６内に燃料が逆流することはない。このように、プランジャ１６２が下降中で、ソレノイドバルブ１６８が開弁している状態を「状態Ａ」と呼ぶことにする。タイムチャートの上側の、状態Ａに対応する位置には、状態Ａにおいて燃料が圧送室１６６に吸入される様子を概念的に示している。
【００４１】
プランジャ１６２は、一番下まで下がりきると反転して上昇し始める。このように、ソレノイドバルブ１６８が開いたまま、プランジャ１６２が上昇している状態を「状態Ｂ」と呼ぶことにする。状態Ｂでは、プランジャ１６２の上昇に伴って圧送室１６６の容積は次第に小さくなっていくが、デリバリパイプ１１２側への通路はチェックバルブ１７０に内蔵されたスプリング１７２よって閉塞されている。このため、圧送室１６６内の燃料は、状態Ｂでは低圧ポンプ１５４側に逆流することになる。タイムチャートの上側の、状態Ｂに対応する位置には、状態Ｂにおいて圧送室１６６から低圧ポンプ側に燃料が逆流している様子を概念的に示している。
【００４２】
ソレノイドバルブ１６８は、プランジャ１６２の上昇中の適切なタイミングで閉弁状態に切り変わる。このように、ソレノイドバルブ１６８を閉弁した状態でプランジャ１６２が上昇していく状態を「状態Ｃ」と呼ぶことにする。状態Ｃでは、プランジャ１６２の上昇に伴って圧送室１６６の容積は小さくなって行くが、ソレノイドバルブ１６８は閉弁状態となっているので、もはや燃料は低圧ポンプ１５４側に逆流することはできない。このため、圧送室１６６内の圧力は速やかに上昇し、チェックバルブ１７０を押し開いてデリバリパイプ１１２側に流出する。状態Ｃでは、こうしてプランジャ１６２の上昇に伴って圧送室１６６からデリバリパイプ１１２に燃料が圧送される。タイムチャートの上側の、状態Ｃに対応する位置には、状態Ｃにおいて、開弁したチェックバルブ１７０を経由して加圧された燃料がデリバリパイプ１１２に吐出される様子を概念的に示している。
【００４３】
プランジャ１６２が一番上まで上がりきったら、プランジャ１６２が下降に転じると同時にソレノイドバルブ１６８を再び開弁させて、状態Ａとする。こうして高圧ポンプ１５０は、状態Ａないし状態Ｃの３つの状態を繰り返しながら、低圧ポンプ１５４側から燃料を吸い込んで、デリバリパイプ１１２側に圧送する。その結果、プランジャ１６２が状態Ｃの期間に押し退けた体積に相当する分量の燃料が、デリバリパイプ１１２に供給されることになる。
【００４４】
以上の説明から明らかなように、燃料の圧送量は、プランジャ１６２の上昇中にソレノイドバルブ１６８を閉弁させるタイミングによって決定される。すなわち、プランジャ１６２が上昇してもソレノイドバルブ１６８が閉弁していなければ燃料は逆流してしまい、デリバリパイプ１１２側に圧送されることはない。従って、ソレノイドバルブ１６８を早めに閉弁するほど燃料の圧送量が増加することになる。
【００４５】
図１を用いて説明したように、デリバリパイプ１１２には燃圧センサ１１４が設けられており、ＥＣＵ１２０はデリバリパイプ１１２内の燃料圧力を絶えず監視している。そして、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が目標圧力より低い場合は、圧送室１６６に設けたソレノイドバルブ１６８の閉弁時期を早めてやる。こうすれば、高圧ポンプ１５０から吐出される燃料が増加するので、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力を増加させることができる。逆に、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が目標圧力よりも高い場合はソレノイドバルブ１６８の閉弁時期を遅くする。こうすれば、高圧ポンプ１５０の燃料吐出量が減少するので、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力を減少させることができる。
【００４６】
Ａ−３．エンジン制御の概要：
図５は、エンジン１０の制御を行うＥＣＵ１２０の機能を概念的に示した説明図である。ＥＣＵ１２０は、エンジンの運転条件を検出し、これに応じて、点火プラグ１３６、燃料噴射弁１０２、高圧ポンプ１５０、スロットルアクチュエータ１０８などを駆動することによって、エンジン１０が適切に運転されるよう制御している。また、エンジン１０に異常が発生した場合には、ＥＣＵ１２０のＭＰＵに専用の異常箇所検出コントローラ２００を接続してＥＣＵ１２０を介してエンジン１０の動作を制御しながら所定のデータを収集することにより、異常箇所を判定することも可能となっている。異常箇所検出コントローラ２００を用いて異常箇所を特定する様子については後述する。
【００４７】
ＥＣＵ１２０はエンジン運転条件として、アクセル開度、クランク角度、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力などの情報や、スロットル開度、エンジン冷却水の温度、吸入空気温度などの各種情報を検出する。ここで、アクセル開度はアクセル開度センサ１２３によって、クランク角度はクランク角度センサ１２２によって、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力は燃圧センサ１１４によって、スロットル開度はスロットル開度センサ１０９によって、それぞれ検出することができる。また、エンジン冷却水の温度や、吸入空気温度なども、それぞれ図示しない水温センサや吸気温センサによって検出する。以下では、ＥＣＵ１２０が、これらの検出値に基づいてエンジン１０を制御する様子について簡単に説明する。
【００４８】
各種センサで検出された検出値は、ＥＣＵ１２０に内蔵された入力インターフェース回路を介してＭＰＵに入力される。ＭＰＵは、エンジンを制御するための主なパラメータとして、「要求トルク」および「エンジン回転速度」を使用する。要求トルクとは、エンジン１０が出力するよう要求されているトルクである。要求トルクは、次の理由からアクセル開度に基づいて算出することができる。エンジン１０の操作者は、エンジン１０の出力しているトルクが不足していると感じるとアクセルを開き、逆にトルクが多すぎると感じるとアクセルを閉じる操作を行う。従って、アクセルの開度は操作者がエンジン１０に要求しているトルクを代表していると考えることができ、このことから、アクセル開度に基づいて要求トルクを算出することができるのである。また、エンジン回転速度はクランク角度センサ１２２の出力から求めることができる。
【００４９】
図２を参照して前述したように、エンジン１０を適切に運転するためには、ピストン１４２の動きに合わせて、適切なタイミングで適切な量の燃料を噴射し、適切なタイミングで点火してやる必要がある。燃料の噴射時期および噴射量は、予め適切な値が実験的に求められて、エンジン回転速度および要求トルクをパラメータとするマップに設定されている。同様に、点火プラグ１３６から火花を飛ばすタイミングも、予め適切な値が実験的に求められて、エンジン回転速度および要求トルクをパラメータとするマップに設定されている。これらマップは、ＭＰＵに内蔵されたＲＯＭに記憶されており、ＭＰＵは、算出したエンジン回転速度および要求トルクに応じた適切な燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量、点火タイミングを、これらマップを参照することによって算出する。次いで、クランク角度センサ１２２によって検出したピストン１４２の動きの同期して、適切なタイミングで燃料噴射弁１０２および点火プラグ１３６を駆動することにより、適切なタイミングで適切な量の燃料を噴射するとともに、適切なタイミングで火花を飛ばして燃焼室内の燃料を燃焼させる。
【００５０】
図２を用いて前述したように、筒内噴射式のエンジン１０では、燃焼室内に直接に燃料を噴射しており、噴射した燃料は直ちに点火されることになる。このため、燃料噴射弁１０２は、単に適切なタイミングで適切な量の燃料を噴射するだけでなく、点火プラグの近傍にしかも、できるだけ均一に分散した状態で燃料噴霧を形成する役割も担っている。このため、筒内噴射式のエンジン１０に用いられる燃料噴射弁１０２には種々の工夫が施されているが、燃料の噴射圧力もエンジンの運転条件に応じて最適化されている。ＥＣＵ１２０のＭＰＵに内蔵されたＲＯＭの中には、エンジン回転速度および要求トルクに対して最適な燃料噴射圧力がマップとして予め記憶されている。図６は、エンジン回転速度および要求トルクをパラメータとするマップに最適な燃料噴射圧力が記憶されている様子を概念的に示した説明図である。
【００５１】
ＥＣＵ１２０のＭＰＵは、燃圧センサ１１４からデリバリパイプ１１２内の燃料圧力を検出すると、この燃料圧力がマップに記憶されている最適な燃料圧力と一致しているか否かを判断し、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が最適圧力となるよう高圧ポンプを制御する。すなわち、燃圧センサ１１４で検出した燃料圧力が最適な圧力よりも低い場合は、高圧ポンプ１５０のソレノイドバルブ１６８の閉弁時期を早め、逆に、検出した燃料圧力が最適圧力よりも高い場合は、ソレノイドバルブ１６８の閉弁時期を遅らせてやる。図４を用いて前述したように、プランジャ１６２の上昇中にソレノイドバルブ１６８が閉弁するタイミングを早めてやれば、高圧ポンプ１５０の燃料吐出量が増加するのでデリバリパイプ１１２内の燃料圧力を高くすることができる。逆に、プランジャ１６２の上昇中にソレノイドバルブ１６８が閉弁するタイミングを遅くしてやれば、燃料吐出量が減少するのでデリバリパイプ１１２内の燃料圧力を低くすることができる。このように、ＥＣＵ１２０は、燃圧センサ１１４で検出した燃料圧力が最適な圧力となるように高圧ポンプ１５０の吐出量を制御している。
【００５２】
しかし、何らかの原因でデリバリパイプ１１２内の燃料圧力が低下し、スロットルバルブ１３８の閉弁時期をプランジャ１６２が下がりきったタイミングまで早めてもデリバリパイプ１１２内の燃料圧力を目標圧力まで上昇させることができない場合は、ＥＣＵ１２０は警報ランプ１７５を点灯してエンジン１０に異常が発生し、エンジン１０の操作者にもはや正常な運転が困難なことを報知するようになっている。
【００５３】
Ｂ．異常検出時の処理：
警報ランプ１７５が点灯した場合、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が低下した原因には種々の原因が考えられる。例えば、高圧ポンプ１５０が故障して、ＥＣＵ１２０の制御通りの燃料を吐出できなくなっていたり、小さな異物が噛み込むなどしてリリーフ弁１１６が完全には閉弁できずに、リリーフ弁１１６から燃料が漏れていたりと、種々の要因が考えられる。そこで、警報ランプ１７５が点灯した場合はエンジン１０の整備あるいは修理に先立ち、以下に説明するようにして、異常箇所を検出する処理を行う。
【００５４】
図７は、燃料の圧力を目標値に制御することができず警報ランプ１７５が点灯した場合に、エンジン１０の修理に先立って異常の発生原因を検出するために行う処理の流れを示すフローチャートである。かかる処理は、図５に示したように専用の異常箇所検出コントローラ２００をＥＣＵ１２０に接続して、コントローラからＥＣＵ１２０の機能を用いて間接的にエンジン１０を制御することによって行われる。以下、図７のフローチャートに従って説明する。
【００５５】
異常箇所検出処理を開始すると、先ず初めに異常箇所検出コントローラ２００は、エンジン１０の運転条件をアイドル運転に設定する（ステップＳ１００）。かかる設定は、エンジン１０をアイドル条件で運転するよう、異常箇所検出コントローラ２００からＥＣＵ１２０のＭＰＵに対してコマンドを送信することによって行う。異常箇所検出コントローラ２００からコマンドを受け取ると、ＥＣＵ１２０は図５を用いて前述したように、エンジンの各種運転条件を検出しながら、燃料噴射弁１０２や点火プラグ１３６、高圧ポンプ１５０などを制御することにより、エンジン１０をアイドル条件で運転する。
【００５６】
次いで、異常箇所検出コントローラ２００は、アイドル条件で運転中のデリバリパイプ１１２内の燃料圧力Ｐr1と、アイドル運転条件での燃料の目標圧力Ｐt1とを取得する（ステップＳ１０２）。ここで、デリバリパイプ１１２内の実際の燃料圧力Ｐr1とは燃圧センサ１１４によって検出された燃料の圧力であり、アイドル運転条件での目標圧力Ｐt1とは、図６を用いて説明したＥＣＵ１２０のＲＯＭにマップとして記憶されている圧力である。ＥＣＵ１２０は、エンジン１０の制御のためにこれらの値を使用しており、異常箇所検出コントローラ２００はＥＣＵ１２０のＭＰＵからこれらの値を取得する。
【００５７】
次いで、アイドル運転条件における実際の燃料圧力Ｐr1と目標圧力Ｐt1との大小関係を判断する（ステップＳ１０４）。そして、実際の燃料圧力Ｐr1が目標圧力Ｐt1に達していない場合は（ステップＳ１０４：ｙｅｓ）、異常の発生を示すＦＬＡＧの値を「ＯＮ」に設定し（ステップＳ１０６）、そうでない場合は異常の発生を示すＦＬＡＧの値を「ＯＦＦ」に設定する（ステップＳ１０８）。
【００５８】
こうしてアイドル運転条件での異常の有無を検出したら、異常箇所検出コントローラ２００は、今度は、エンジン１０の回転速度を所定の回転速度（ここでは、５０００ｒｐｍ）に設定する（ステップＳ１１０）。かかる運転条件の設定も、異常箇所検出コントローラ２００からＥＣＵ１２０に対してコマンドを送信することによって行う。ＥＣＵ１２０のＭＰＵはコマンドを受け取ると、エンジンの各種運転条件を検出しながら、燃料噴射弁１０２や点火プラグ１３６、高圧ポンプ１５０などを制御することにより、エンジン１０が回転速度５０００ｒｐｍで運転されるように制御する。
【００５９】
次いで、異常箇所検出コントローラ２００は、エンジン１０が回転速度５０００ｒｐｍで運転されている時のデリバリパイプ１１２内の燃料圧力Ｐr2と、燃料の目標圧力Ｐt2とを取得する（ステップＳ１１２）。これらの値は、ＥＣＵ１２０から異常箇所検出コントローラ２００に送信される。
【００６０】
こうして異常箇所検出コントローラ２００は、エンジン回転速度５０００ｒｐｍにおける実際の燃料圧力Ｐr2と目標圧力Ｐt2とを取得すると、これらの大小関係を判断する（ステップＳ１１４）。そして、実際の燃料圧力Ｐr2が目標圧力Ｐt2に達していない場合は（ステップＳ１１４：ｙｅｓ）、高圧ポンプ１５０に異常が発生していると判断する（ステップＳ１１６）。燃料圧力Ｐr2が目標圧力Ｐt2に達していなければ、高圧ポンプ１５０に異常が発生していると判断することができる理由については後述する。高圧ポンプ１５０に異常が発生していると判断された場合は、異常箇所検出コントローラ２００は、異常箇所が高圧ポンプ１５０であることを示すランプを点灯させる。
【００６１】
エンジン回転速度５０００ｒｐｍにおける実際の燃料圧力Ｐr2と目標圧力Ｐt2とを比較して、実燃圧Ｐr2が目標圧力Ｐt2に達していると判断された場合は（ステップＳ１１４：ｎｏ）、ＦＬＡＧが「ＯＮ」に設定されているか否かを判断する（ステップＳ１１８）。前述の説明から明らかなように、ＦＬＡＧはアイドル運転条件において異常が検出されたか否かを記憶している変数である。このことから、ステップＳ１１８でＦＬＡＧが「ＯＮ」と判断された場合は（ステップＳ１１８：ｙｅｓ）、アイドル条件では異常が検出されたが、エンジン回転速度５０００ｒｐｍの運転条件では異常が検出されなかったことを示している。このことから、ステップＳ１１８でＦＬＡＧが「ＯＮ」と判断された場合は、エンジン回転速度が低い場合は、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力は目標圧力に達しないが、エンジン回転速度が高くなると目標圧力に達することになる。次の理由から、このような現象は、高圧ポンプ１５０に異常が発生したのではなく燃料通路のどこかで燃料が漏れていることによる現象と考えられる。
【００６２】
今、燃料通路のどこかで燃料漏れが発生しているものとする。燃料漏れは、リリーフ弁１１６に異物が噛み込んで、リリーフ弁１１６が完全には閉まらなくなった場合や、あるいはデリバリパイプ１１２などの亀裂発生、更には燃料噴射弁１０２の異物噛み込みなどによって生じ得る。デリバリパイプ１１２内などの燃料圧力は、エンジン１０の運転条件によって多少は変動するものの大きく変動することはないから、リリーフ弁１１６や通路の亀裂などからは、ほぼ一定の流量で燃料が流出するものと考えられる。こうした燃料漏れによる燃料圧力の低下度合いは、高圧ポンプ１５０からの燃料吐出量に対する燃料漏れ量の比率によって異なってくる。すなわち、燃料の漏れ量がある流量であったとしても、高圧ポンプ１５０の吐出量が少ない場合は、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力は大きく低下する。これに対して、高圧ポンプ１５０からの吐出量が多い場合は漏れ量の割合が小さくなるのでデリバリパイプ１１２内の圧力低下は小さくなると考えられる。
【００６３】
前述したように、エンジン１０を制御するＥＣＵ１２０は、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が目標圧力に達しない場合、高圧ポンプ１５０を制御してソレノイドバルブ１６８の閉弁時期を早め、これによって燃料吐出量を増やしてデリバリパイプ１１２内の圧力を上昇させようとする。しかし、アイドル運転条件ではエンジン回転速度が低いので、ソレノイドバルブ１６８の閉弁時期を最大限に早めて１回あたりの燃料吐出量を増加させても時間あたりの吐出回数が少ないので、高圧ポンプ１５０が単位時間あたりに吐出する燃料量はさほど増加させることはできない。この結果、燃料漏れの影響が大きく現れることになる。すなわち、エンジン回転速度が低い場合は、ＥＣＵ１２０がデリバリパイプ１１２内の燃料圧力を制御しようとしても、制御可能量を越えて燃料漏れの影響が現れ、その結果、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が目標圧力まで上昇しないという現象が生じる。
【００６４】
これに対して、エンジン回転速度が高くなれば、単位時間あたりに高圧ポンプ１５０が燃料を吐出する回数が多くなるので、燃料漏れ量に対してポンプの吐出量を充分に増加させることができる。この結果、燃料漏れの影響を小さくすることができる。
【００６５】
このように、高圧ポンプ１５０は正常に動作しているにも関わらず燃料漏れが発生しているため、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が低下している場合は、エンジン回転速度を増加させるほど燃料圧力が目標圧力に近づく傾向を示す。これに対して高圧ポンプ１５０に異常が発生している場合は、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力は、エンジン回転速度に関わらず目標圧力に達しないものと考えられる。このことから、エンジン回転速度が高い条件で計測したデリバリパイプ１１２内の圧力が目標圧力に達しない場合、すなわち図７のステップＳ１１４でｙｅｓと判断された場合は、高圧ポンプ１５０に故障が発生していると判断することができるのである。
【００６６】
以上の説明から明らかなように、リリーフ弁１１６や、燃料噴射弁１０２、あるいはデリバリパイプ１１２で燃料漏れが発生した場合、エンジン回転速度が低い場合にはデリバリパイプ１１２内の燃料圧力は目標圧力に達しないが、エンジン回転速度を増加させるに従って、デリバリパイプ１１２内の圧力が増加して、目標圧力に達する傾向を示すことになる。このことから、図７のステップＳ１１８においてＦＬＡＧが「ＯＮ」と判断された場合、すなわち、エンジン回転速度が低い場合は、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力は目標圧力に達しないが、エンジン回転速度が高くなると目標圧力に達した場合は、燃料通路のどこかで燃料が漏れていると判断して、異常箇所検出コントローラ２００は、異常発生理由が高圧ポンプ１５０の異常ではなく、燃料漏れであることを示すランプを点灯させる。
【００６７】
また、図７のステップＳ１１８において、ＦＬＡＧの設定が「ＯＮ」では無いと判断された場合は（ステップＳ１１８：ｎｏ）、アイドル運転条件に於いても、エンジン回転速度５０００ｒｐｍの条件に於いても、いずれもデリバリパイプ１１２内の燃料圧力は目標圧力に達していると考えられるので、異常箇所は検出されなかったことを示すランプを点灯させる（ステップＳ１２２）。こうして、「高圧ポンプ故障」、「燃料漏れ」、「異常なし」のいずれかのランプを点灯させたら、異常箇所検出コントローラ２００は図７に示した異常箇所検出処理を終了する。
【００６８】
以上に説明した異常箇所検出処理に於いては、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が目標圧力に達しない原因が、高圧ポンプ１５０の故障によるものか、あるいはリリーフ弁１１６や燃料噴射弁１０２などでの燃料漏れによるものかを判断することができる。このため、エンジン１０の運転中に警報ランプ１７５が点灯した場合、エンジン１０の整備・修理に先立って、以上に説明した異常箇所検出処理を行えば、異常が発生した部品のみを修理あるいは交換すればよい。従って、エンジン１０の整備あるいは修理を、迅速に且つ適切に行うことが可能となる。
【００６９】
特に、高圧ポンプ１５０やデリバリパイプ１１２、あるいは燃料噴射弁１０２など、燃料を供給するための部品は、これら部品の交換にエンジンの分解を要するものが多く、しかも高額な部品が多いので、エンジン１０の整備・修理に先立って予め異常部品を絞り込むことができることにより、整備の工数あるいは費用の点でも大きなメリットを得ることができる。
【００７０】
尚、以上の説明に於いては、エンジン運転条件としては、アイドル条件とエンジン回転速度５０００ｒｐｍの条件とを採用したが、もちろん、これらの条件に限定されるものではなく、エンジン回転速度の異なる２つの条件を採用しても構わない。
【００７１】
また、上述した説明に於いては、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力を検出するエンジン運転条件は２つの条件であるものとした。もちろん、エンジン回転速度の異なる何点かの運転条件でデリバリパイプ１１２内の燃料圧力を検出してもよい。こうすれば、エンジン回転速度が上昇するに従って、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が目標圧力に次第に近づいていく様子も検出することができる。このため、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力の低下が、高圧ポンプ１５０の故障によるものであるか、燃料漏れによるものであるかをより正確に判断することが可能となるので好ましい。
【００７２】
Ｃ．変形例：
上述した異常箇所検出処理には種々の変形例が存在する。以下では、これら変形例について簡単に説明する。
【００７３】
Ｃ−１．第１の変形例：
上述した実施例においては、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力の低下が、高圧ポンプ１５０の故障によるものか、燃料漏れによるものかについては判断可能なものの、燃料漏れの発生箇所については検出していなかった。燃料漏れの発生箇所の主のものは、リリーフ弁１１６と燃料噴射弁１０２とが挙げられる。異常箇所検出処理において燃料漏れが検出された場合に、漏れの発生箇所がリリーフ弁１１６か燃料噴射弁１０２のいずれであるかを検出することも可能である。以下、こうした第１の変形例について説明する。
【００７４】
図８は、第１の変形例の異常箇所検出処理の流れを示すフローチャートである。第１の変形例の異常箇所検出処理は、図７を用いて前述した処理に対して、エンジン回転速度が５０００ｒｐｍに達したか否かを検出し、エンジン回転速度が５０００ｒｐｍに達しない場合は燃料噴射弁１０２で燃料漏れが発生しているものと判断している点が異なっている。以下では、かかる相違点を中心として、第１の変形例の異常箇所検出処理について簡単に説明する。
【００７５】
第１の変形例の異常箇所検出処理においても、図７を用いて説明した処理と同様に、先ず初めに、エンジン１０の運転条件をアイドル運転に設定して（ステップＳ２００）、アイドル条件で運転中のデリバリパイプ１１２内の燃料圧力Ｐr1と、アイドル運転条件での燃料の目標圧力Ｐt1とを取得する（ステップＳ２０２）。次いで、検出した実際の燃料圧力Ｐr1と目標圧力Ｐt1との大小関係を判断し（ステップＳ２０４）、実際の燃料圧力Ｐr1が目標圧力Ｐt1に達していない場合はＦＬＡＧの値を「ＯＮ」に設定し（ステップＳ２０６）、そうでない場合はＦＬＡＧの値を「ＯＦＦ」に設定する（ステップＳ２０８）。
【００７６】
こうしてアイドル運転条件での異常の有無を検出したら、異常箇所検出コントローラ２００は、今度は、エンジン１０の回転速度を５０００ｒｐｍに設定し（ステップＳ２１０）、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力Ｐr2と、燃料の目標圧力Ｐt2とを取得する（ステップＳ２１２）。次いで、エンジン回転速度５０００ｒｐｍにおける実際の燃料圧力Ｐr2と目標圧力Ｐt2との大小関係を判断し（ステップＳ２１４）、実際の燃料圧力Ｐr2が目標圧力Ｐt2に達していない場合は（ステップＳ２１４：ｙｅｓ）、高圧ポンプ１５０に異常が発生していると判断する（ステップＳ２１６）。
【００７７】
エンジン回転速度５０００ｒｐｍにおける実際の燃料圧力Ｐr2が目標圧力Ｐt2に達していると判断された場合は（ステップＳ２１４：ｎｏ）、ＦＬＡＧが「ＯＮ」に設定されているか否かを判断し（ステップＳ２１８）、ＦＬＡＧに「ＯＮ」が設定されていなければ、異常箇所は検出されなかったことを示すランプを点灯させる（ステップＳ２２６）。これに対して、ＦＬＡＧに「ＯＮ」が設定されている場合は、燃料漏れが発生していると考えられる。そこで、エンジン１０の回転速度のデータをＥＣＵ１２０から取得して、実際の回転速度が５０００ｒｐｍに達っしているか否かを判断する（ステップＳ２２０）。
【００７８】
図２を用いて説明したように、エンジン１０においては燃料噴射弁１０２は燃焼室内で燃料と空気との混合気を形成する役割も果たしている。このため、仮に燃料噴射弁１０２に異物が噛み込むなどして噴射弁で燃料漏れが生じていると、エンジン１０は燃料を適切に燃焼させることができなくなり、エンジンを正常の運転することができなくなる。エンジンの整備に熟練すれば、エンジンが正常に運転されていないことは目視によっても容易に判断することができるが、エンジン運転条件を高回転速度の条件に設定すれば、エンジン回転速度が設定した回転速度まで上昇しないので、異常箇所検出コントローラによっても容易に検出することができる。そこで、ステップＳ２２０では、エンジン回転速度が５０００ｒｐｍに達しているか否かを判断して、５０００ｒｐｍに達していなければ（ステップＳ２２０：ｎｏ）、燃料漏れの箇所は燃料噴射弁１０２であると判断して、燃料噴射弁で漏れが生じていることを示すランプを点灯する（ステップＳ２２２）。また、エンジン回転速度が５０００ｒｐｍに達っしている場合は、燃料漏れの箇所は燃料噴射弁１０２ではなく、おそれくリリーフ弁１１６などであると判断して、燃料噴射弁１０２以外の箇所で漏れが発生していることを示すランプを点灯する。こうして、いずれかのランプを点灯したら、第１の変形例の異常箇所検出処理を終了する。
【００７９】
以上の説明した第１の変形例の異常箇所検出処理に於いては、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力が目標圧力に達しないことが検出された場合に、燃料漏れが生じている箇所が燃料噴射弁１０２か否かについても判断することができる。燃料漏れの箇所は、ほとんどの場合、燃料噴射弁１０２かリリーフ弁１１６のいずれかであるので、第１の変形例の異常箇所検出処理によれば、エンジン１０の整備・修理に先立って、燃料漏れが発生している箇所も事実上、判断することが可能となるので好ましい。
【００８０】
Ｃ−２．第２の変形例：
以上に説明した各種実施例では、エンジン回転速度の異なる複数の条件で、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力を検出した。しかし、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力を検出する条件は、必ずしもエンジン回転速度の異なる条件には限られず、高圧ポンプ１５０が時間あたりに吐出する燃料量の異なる条件とすることができる。以下では、こうした第２の変形例の異常箇所検出処理について説明する。
【００８１】
図９は、第２の変形例の異常箇所検出処理の流れを示すフローチャートである。第２の変形例の異常箇所検出処理は、ＥＣＵ１２０の燃料圧力のフィードバック制御、すなわちデリバリパイプ１１２内の燃料圧力が目標圧力となるように高圧ポンプ１５０を制御する処理を行わない点が大きく異なっている。以下では、図９に従って、第２の変形例の異常箇所検出処理について説明する。
【００８２】
第２の変形例の異常箇所検出処理においては、異常箇所検出コントローラ２００は先ず初めに、エンジン１０を第１の運転条件で運転するよう、ＥＣＵ１２０に対してコマンドを送信する（ステップＳ３００）。ここで、第１の運転条件としては、エンジン１０の高圧ポンプ１５０の時間あたりの燃料吐出量の小さな条件（例えば、アイドル運転のような低負荷運転条件など）が異常箇所検出コントローラ２００に予め設定されている。異常箇所検出コントローラ２００からコマンドを受け取ると、ＥＣＵ１２０は図５を用いて前述したように、エンジンの各種運転条件を検出しながら、燃料噴射弁１０２や点火プラグ１３６などを制御することにより、エンジン１０を第１の運転条件で運転する。但し、第２の変形例の異常箇所検出処理に於いては、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力のフィードバック制御は、異常箇所検出コントローラ２００からのコマンドによって禁止されており、高圧ポンプ１５０のソレノイドバルブ１６８の閉弁時期は、第１の運転条件に対応して設定されている所定値に固定された状態で運転される。
【００８３】
次いで、異常箇所検出コントローラ２００は、第１の運転条件で運転中のデリバリパイプ１１２内の燃料圧力Ｐr1と、第１の運転条件での燃料の目標圧力Ｐt1とを取得する（ステップＳ３０２）。そして、これら圧力の差が、所定値ε以内に納まっているか否かを判断し（ステップＳ３０４）、圧力の差が所定値εよりも大きい場合は（ステップＳ３０４：ｎｏ）、異常の発生を示すＦＬＡＧの値を「ＯＮ」に設定し（ステップＳ３０６）、そうでない場合はＦＬＡＧの値を「ＯＦＦ」に設定する（ステップＳ３０８）。
【００８４】
こうして第１の運転条件での異常の有無を検出したら、異常箇所検出コントローラ２００は、今度は、エンジン１０を所定の第２の運転条件に設定する（ステップＳ３１０）。異常箇所検出コントローラ２００には、第２の運転条件として、第１の運転条件よりも、高圧ポンプ１５０の時間あたりの燃料吐出量の大きな条件（例えばエンジン回転速度の高い条件、あるいは高負荷の運転条件）が予め設定されている。かかる運転条件の設定も、異常箇所検出コントローラ２００からＥＣＵ１２０に対してコマンドを送信することによって行う。ＥＣＵ１２０のＭＰＵはコマンドを受け取ると、エンジンの各種運転条件を検出しながら、燃料噴射弁１０２や点火プラグ１３６などを制御することにより、エンジン１０を第２の運転条件で運転する。
【００８５】
次いで、異常箇所検出コントローラ２００は、第２の運転条件で運転している時のデリバリパイプ１１２内の燃料圧力Ｐr2と、第２の運転条件での燃料の目標圧力Ｐt2とを取得する（ステップＳ３１２）。これらの値は、ＥＣＵ１２０によって検出され、異常箇所検出コントローラ２００に送信される。その後、第２の運転条件における目標圧力Ｐt2と、実際の燃料圧力Ｐr2との偏差が所定値εより大きいか否かを判断する（ステップＳ３１４）。そして、検出した燃料圧力Ｐr2が目標圧力Ｐt2よりも所定値ε以上小さい場合は、高圧ポンプ１５０に異常が発生していると判断する（ステップＳ３１６）。逆に、燃料圧力Ｐr2と目標圧力Ｐt2との偏差が所定値εより小さくなっている場合は、ＦＬＡＧが「ＯＮ」に設定されているか否かを判断する（ステップＳ３１８）。そして、ＦＬＡＧが「ＯＮ」に設定されていれば燃料漏れが発生していると判断して燃料漏れが生じていることを示すランプを点灯する。また、ＦＬＡＧが「ＯＮ」に設定されていない場合は、異常な箇所は検出されなかったことを示すランプを点灯させて、第２実施例の変形例の異常箇所検出処理を終了する。
【００８６】
以上に説明した第２の変形例の異常箇所検出処理においては、デリバリパイプ１１２内の燃料圧力をフィードバックさせることなく、高圧ポンプ１５０が時間あたりに吐出する燃料量の異なる条件でデリバリパイプ１１２内の燃料圧力を検出し、この検出結果に基づいて、異常箇所を検出することができる。時間あたりに吐出する燃料量の異なる条件としては、エンジン回転数を変更する場合に限らず、エンジン負荷を増加させたり、これらを組み合わせた条件とすることもできる。このように、エンジン１０の整備・修理時に種々の運転条件を選択することができるので、異常箇所をより簡便に検出することが可能となる。また、燃料圧力のフィードバックを行わないこととしているので、燃料漏れや高圧ポンプの異常による燃料圧力の低下を、より顕著に検出することが可能であり、その分だけ故障発生箇所を容易に検出することが可能となる。
【００８７】
以上、各種の実施例について説明してきたが、本発明は上記すべての実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができる。
【００８８】
例えば、上述した各種実施例では、いずれも筒内噴射式の内燃機関の適用した場合について説明したが、筒内噴射式の内燃機関に限らず、デリバリパイプを介して燃料噴射弁から燃料を噴射する方式の各種内燃機関に適用することができる。例えば、ポート噴射式のガソリンエンジンや、いわゆるコモンレール方式のディーゼルエンジンにも同様に適用することができる。
【００８９】
また、以上の説明においては、エンジンに異常が検出された場合に、ＥＣＵ１２０を専用のコントローラに接続して異常箇所を検出するものとして説明したが、これに限らず、ＥＣＵ１２０自体が異常箇所を検出することとしても良い。
【００９０】
更には、ＥＣＵ１２０がエンジン１０の通常の制御を行いながら、燃料噴射弁に供給される燃料圧力を監視することにより、異常箇所を検出することとしてもよい。すなわち、例えば、異常箇所を検出するための複数の運転条件を予め設定しておき、エンジン１０がかかる運転条件で運転されると燃料の圧力差を検出する。こうして検出した圧力差に基づいて、異常箇所を検出することとしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の異常箇所検出装置が適用される筒内噴射式内燃機関の構成概要を示す説明図である。
【図２】筒内噴射式内燃機関においては、燃料を高圧に加圧した状態で噴射する必要がある理由を示す説明図である。
【図３】筒内噴射式内燃機関に搭載された高圧ポンプの構造を概念的に示した説明図である。
【図４】筒内噴射式内燃機関に搭載された高圧ポンプが、燃料を加圧して吐出する動作を概念的に示した説明図である。
【図５】本実施例の異常箇所検出コントローラを内燃機関の制御装置に接続している様子を概念的に示した説明図である。
【図６】燃料噴射弁に供給すべき燃料圧力が、内燃機関の運転条件に応じて記憶されている様子を概念的に示した説明図である。
【図７】本実施例の異常箇所検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】第１の変形例の異常箇所検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】第２の変形例の異常箇所検出処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン
１００…吸気通路
１０２…燃料噴射弁
１０４…排気通路
１０６…スロットルバルブ
１０８…スロットルアクチュエータ
１０９…スロットル開度センサ
１１２…デリバリパイプ
１１４…燃圧センサ
１１６…リリーフ弁
１１８…リターン通路
１２０…ＥＣＵ
１２２…クランク角度センサ
１２３…アクセル開度センサ
１３０…シリンダヘッド
１３２…吸気バルブ
１３４…排気バルブ
１３６…点火プラグ
１３８…スロットルバルブ
１３８…符番
１４０…シリンダブロック
１４１…シリンダ
１４２…ピストン
１５０…高圧ポンプ
１５２…燃料タンク
１５４…低圧ポンプ
１５６…燃料供給通路
１５８…燃料フィルタ
１６０…シリンダ
１６２…プランジャ
１６４…カムシャフト
１６６…圧送室
１６８…ソレノイドバルブ
１６９…スプリング
１７０…チェックバルブ
１７２…スプリング
１７５…警報ランプ
２００…異常箇所検出コントローラ
Ｐr1…燃料圧力
Ｐr2…燃料圧力
Ｐt1…目標圧力
Ｐt2…目標圧力

Claims

燃料ポンプで所定圧力に加圧した燃料を燃料噴射弁から供給することによって運転される内燃機関の、異常箇所を検出する異常箇所検出装置であって、
前記内燃機関の運転条件を、前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が異なる複数の運転条件に制御する運転条件制御手段と、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、
前記複数の運転条件において前記燃料ポンプで加圧すべき前記所定圧力と、該運転条件で検出された燃料圧力との圧力差を検出する燃料圧力差検出手段と、
前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加すると前記検出した圧力差が小さくなる場合に、前記燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生していると判断する燃料漏れ位置検出手段と
を備える異常箇所検出装置。
請求項１記載の異常箇所検出装置であって、
前記運転条件制御手段は、前記内燃機関の運転条件を所定の第１の運転条件と、前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が該第１の運転条件よりも多い所定の第２の運転条件とに制御する手段であり、
前記燃料漏れ位置検出手段は、前記第１の運転条件で検出した前記圧力差が所定の閾値より大きく、前記第２の運転条件で検出した圧力差が該閾値よりも小さい場合に、前記燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生していると判断する手段である異常箇所検出装置。
請求項１記載の異常箇所検出装置であって、
前記運転条件制御手段は、前記内燃機関の運転条件を所定の第１の運転条件と、前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が該第１の運転条件よりも多い所定の第２の運転条件とに制御する手段であり、
前記燃料漏れ位置検出手段は、前記第１の運転条件で検出した前記圧力差と、前記第２の運転条件で検出した圧力差とが、いずれも所定の閾値よりも大きい場合に、前記燃料ポンプで異常が発生していると判断する手段である異常箇所検出装置。
請求項１記載の異常箇所検出装置であって、
前記運転条件制御手段は、前記内燃機関の運転条件を、機関回転速度が異なる複数の運転条件に制御する手段である異常箇所検出装置。
請求項１記載の異常箇所検出装置であって、
前記内燃機関は、運転条件に応じて、前記燃料噴射弁に供給すべき燃料の圧力たる目標圧力を予め記憶している目標圧力記憶手段を備えており、
前記燃料圧力差検出手段は、前記複数の運転条件で検出された燃料の圧力と、該検出を行った運転条件について記憶されている前記目標圧力との圧力差を検出する手段である異常箇所検出装置。
請求項１記載の異常箇所検出装置であって、
前記内燃機関は、
複数の前記燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の各々に燃料を分配する燃料分配通路と、
前記燃料分配通路内の燃料圧力が所定の許容値を超えると開弁して、該燃料分配通路内の燃料を外部に流出させる安全弁と
を備えており、
前記燃料ポンプは、前記燃料分配通路を介して前記複数の燃料噴射弁に燃料を供給するポンプであり、
前記燃料圧力検出手段は、前記燃料分配通路内の燃料圧力を検出する手段であり、
前記燃料漏れ位置検出手段は、前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加すると前記検出した圧力差が小さくなる場合に、前記安全弁で燃料漏れが発生していると判断する手段である異常箇所検出装置。
前記内燃機関は、燃焼室内に前記燃料噴射弁から燃料を直接噴射することによって運転される機関である請求項６記載の異常箇所検出装置。
燃料ポンプで所定圧力に加圧した燃料を燃料噴射弁から供給することによって運転される内燃機関の、異常箇所を検出する異常箇所検出方法であって、
前記内燃機関の運転条件を、前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が異なる複数の運転条件に制御する第１の工程と、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する第２の工程と、
前記複数の運転条件において前記燃料ポンプで加圧すべき前記所定圧力と、該運転条件で検出された燃料圧力との圧力差を検出する第３の工程と、
前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が増加すると前記検出した圧力差が小さくなる場合に、前記燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生していると判断する第４の工程と
を備える異常箇所検出方法。
請求項８記載の異常箇所検出方法であって、
前記第１の工程は、前記内燃機関の運転条件を所定の第１の運転条件と、前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が該第１の運転条件よりも多い所定の第２の運転条件とに制御する工程であり、
前記第４の工程は、前記第１の運転条件で検出した前記圧力差が所定の閾値より大きく、前記第２の運転条件で検出した圧力差が該閾値よりも小さい場合に、前記燃料ポンプより下流側で燃料漏れが発生していると判断する工程である異常箇所検出方法。
請求項８記載の異常箇所検出方法であって、
前記第１の工程は、前記内燃機関の運転条件を所定の第１の運転条件と、前記燃料ポンプの時間あたりの燃料吐出量が該第１の運転条件よりも多い所定の第２の運転条件とに制御する工程であり、
前記第４の工程は、前記第１の運転条件で検出した前記圧力差と、前記第２の運転条件で検出した圧力差とが、いずれも所定の閾値よりも大きい場合に、前記燃料ポンプで異常が発生していると判断する工程である異常箇所検出方法。