JP4207010B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
従来から、エンジンの状態に応じた目標圧力で燃料が蓄圧されるように燃料の供給を受けるコモンレールを備え、このコモンレールを介してエンジンに燃料を噴射供給する蓄圧式の燃料噴射装置が知られている。
ところで、減圧弁は、ソレノイドへの通電により発生する磁気吸引力を利用して、可動子を固定子の方に磁気吸引することで、コモンレールの内部を逃し流路に対して開放するノーマリクローズ型である。このため、開弁動作の異常判定は、従来から実施されていたが、閉弁動作の異常判定は、ほとんど検討されていない。また、閉弁動作に異常が発生しても、安全側に状態が移行する(つまり、コモンレールから過剰に燃料が逃され実レール圧(すなわち、噴射圧力)が低下することで、エンジンが停止する)ので、閉弁動作の異常判定に対する需要は小さいものであった。
請求項1に記載の燃料噴射装置は、エンジンの状態に応じた目標圧力で燃料が蓄圧されるように燃料の供給を受けるコモンレールを備え、コモンレールを介してエンジンに燃料を噴射供給するものである。また、開弁してコモンレールから燃料を逃すことで、コモンレールに蓄圧された燃料の実圧力を減圧する減圧弁と、減圧弁に与える指令値を算出し減圧弁に出力することで、実圧力が目標圧力に略一致するように減圧弁の動作を制御するレール圧制御手段と、減圧弁の開弁に起因する実圧力の最大降下量を示す最大逃し減圧量を、減圧弁からの燃料の逃し量が減圧弁の性能規格の上限にあると仮定することにより推定する最大逃し減圧量推定手段と、レール圧制御手段の実行に伴う実圧力の降下量を示す実減圧量が、減圧弁の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量と最大逃し減圧量との和である判定減圧量以上になったときに、減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断する閉弁異常判定手段とを備える。
請求項2に記載の燃料噴射装置は、コモンレールと連通し、コモンレールに蓄圧された燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタを備える。また、実圧力は、インジェクタから燃料がリークすることでも減圧され、閉弁異常判定手段は、インジェクタからの燃料のリークに起因する実圧力の最大降下量を示す最大リーク減圧量を、インジェクタからの燃料のリーク量がインジェクタの性能規格の上限にあると仮定することにより推定し、他減圧量とする。
請求項3に記載の燃料噴射装置における閉弁異常判定手段は、エンジンが停止する時に実行される。
エンジンが停止する時(いわゆる、イグニッションオフ時)は、確実に、無噴射かつ減圧実行状態であり、減圧弁の開弁以外の減圧要因(例えば、インジェクタからの燃料のリーク)による他減圧量は、極めて予測しやすい。よって、イグニッションオフ時に、閉弁異常判定手段を実行すれば、さらに高精度に閉弁動作の異常判定を行うことができる。
請求項4に記載の燃料噴射装置における最大リーク減圧量は、インジェクタの内部の摺動部を通して燃料がリークする静的リークに起因する実圧力の最大降下量を示す。
イグニッションオフ時には、静的リークにより、インジェクタから燃料がリークすると考えられ、背圧制御における燃料の給排のように、意図的なリークである動的リークは、リーク要因として考慮する必要性が低いと考えられる。よって、イグニッションオフ時に閉弁動作の異常判定を行う場合には、リーク要因として静的リークを取り上げることで、判定精度を向上できるとともに、動的リークのような他のリーク要因を考慮しないことで、マイコン等の演算負荷を低減することができる。
請求項5に記載の燃料噴射装置におけるレール圧制御手段は、逃し量と実圧力との相関を示す減圧特性に基づき、指令値を算出する。
これにより、減圧弁は実レール圧に応じて動作を変えることができる。
請求項6に記載の燃料噴射装置は、実減圧量と、減圧特性により推定した推定減圧量との差に応じて、減圧特性を修正する減圧特性修正手段を備え、閉弁異常判定手段は、減圧特性修正手段の実行により減圧特性が修正された後に実行される。
減圧特性修正手段により、減圧特性は、個々の減圧弁の製品における逃し量の偏り方に応じて、製品ごとに修正され、個々の製品の制御に適したものに変化していく。この結果、減圧弁の性能規格の上限にある逃し量も、製品ごとに修正できるので、個々の製品に適した最大逃し減圧量を算出できるようになる。
以上により、閉弁動作の異常判定を行う際、減圧弁の製品ごとに、個々の製品に適した閾値(判定減圧量)を設定できる。
請求項7に記載の燃料噴射装置における指令値は、減圧弁が開弁している期間を示す開指令期間であり、閉弁異常判定手段は、実減圧量が判定減圧量以上であるときに、減圧特性に基づき算出された開指令期間よりも短い仮開指令期間を減圧弁に与えることで生じる実減圧量に応じて、減圧弁の閉弁動作に異常が発生しているか否かを判断する。
これにより、閉弁動作の異常判定の確認を行うことができる。すなわち、仮開指令期間に基づく減圧弁の動作により生じる実減圧量が、予想される減圧量よりも大きい場合は、確実に閉弁動作に異常が発生していると判断することができる。なお、予想される減圧量とは、例えば、仮開指令期間を減圧弁に与えたときの実減圧量を、閉弁異常が発生していないと仮定して予想した減圧量である。
請求項8に記載の燃料噴射装置は、コモンレールに燃料を加圧して供給する燃料供給ポンプを備え、閉弁異常判定手段は、燃料供給ポンプによる燃料の供給量が、減圧弁の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定できるときに、減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断する。
燃料供給ポンプによる燃料の供給量が、減圧弁の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加しているにもかかわらず、実減圧量が大きいという状態は、減圧弁に閉弁動作の異常が発生している可能性が極めて高い。そこで、「燃料供給ポンプによる燃料の供給量が、減圧弁の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定できる」という条件を判定条件に加えることで、さらに閉弁動作の異常について判定精度を向上することができる。
そして、燃料噴射装置は、開弁してコモンレールから燃料を逃すことで、コモンレールに蓄圧された燃料の実圧力を減圧する減圧弁と、減圧弁に与える指令値を算出し減圧弁に出力することで、実圧力が目標圧力に略一致するように減圧弁の動作を制御するレール圧制御手段と、減圧弁の開弁に起因する実圧力の最大降下量を示す最大逃し減圧量を、減圧弁からの燃料の逃し量が減圧弁の性能規格の上限にあると仮定することにより推定する最大逃し減圧量推定手段と、レール圧制御手段の実行に伴う実圧力の降下量を示す実減圧量が、減圧弁の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量と最大逃し減圧量との和である判定減圧量以上になったときに、減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断する閉弁異常判定手段とを備える。
実施例1の燃料噴射装置1の構成を、図1ないし図5を用いて説明する。
燃料噴射装置1は、図1に示すように、エンジン(図示せず)の状態に応じた目標圧力で燃料が蓄圧されるように燃料の供給を受けるコモンレール3を備え、コモンレール3を介してエンジンに燃料を噴射供給するものである。
マイコン8および減圧弁駆動回路12は、実レールが目標レール圧に略一致するように減圧弁7の動作を制御するレール圧制御手段として機能する。この制御は、減圧弁7からの燃料の逃し量(以下、逃し量と呼ぶ)と実レール圧との相関を示す減圧特性に基づき、減圧弁指令値としての開指令期間を算出し減圧弁7に出力することで実行される。
実施例1の制御方法を、図5に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS1で、減圧弁7の閉弁異常を判定することが可能な条件(判定条件)が成立したか否かを判定する。この判定条件とは、エンジンの状態がイグニッションオフ時のように確実に無噴射かつ減圧実行状態にあること、および減圧特性修正手段の実行により減圧特性が修正されたことをマイコン8が確認していることなどである。そして、判定条件が成立したら(YES)、ステップS2に進み、判定条件が成立しなかったら(NO)、処理を終了する。
実施例1の燃料噴射装置1では、マイコン8が、減圧弁7の開弁に起因する実レール圧の最大降下量を示す最大逃し減圧量を、逃し量が減圧弁7の性能規格の上限にあると仮定することにより推定する最大逃し減圧量推定手段、およびレール圧制御手段の実行に伴う実レール圧の降下量を示す実減圧量が、減圧弁7の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量と最大逃し減圧量との和である判定減圧量以上になったときに、減圧弁7に閉弁異常が発生していると判断する閉弁異常判定手段として機能する。
インジェクタ6はコモンレール3に連通しているため、インジェクタ6からの燃料のリーク量は、実減圧量に大きな影響を及ぼす。そこで、他減圧量として、インジェクタ6からの燃料のリーク量がインジェクタ6の性能規格の上限にあると仮定したときの最大リーク減圧量を用いれば、さらに高精度に閉弁異常の判定を行うことができる。
イグニッションオフ時は、確実に、無噴射かつ減圧実行状態であり、減圧弁7の開弁以外の減圧要因(例えば、インジェクタ6からの燃料のリーク)による他減圧量は、極めて予測しやすい。よって、イグニッションオフ時に、閉弁異常判定手段を実行すれば、さらに高精度に閉弁異常の判定を行うことができる。
イグニッションオフ時には、静的リークにより、インジェクタ6から燃料がリークすると考えられ、動的リークは、リーク要因として考慮する必要性が低いと考えられる。よって、イグニッションオフ時に閉弁異常の判定を行う場合には、リーク要因として静的リークを取り上げることで、判定精度を向上できるとともに、動的リークのような他のリーク要因を考慮しないことで、マイコン8の演算負荷を低減することができる。
これにより、減圧弁7は実レール圧に応じて動作を変えることができる。
減圧特性修正手段により、減圧特性は、減圧弁7の製品個々の逃し量の偏り方に応じて、製品ごとに修正され、個々の製品の制御に適したものに変化していく。この結果、減圧弁7の性能規格の上限の逃し量も、製品ごとに修正できるので、個々の製品に適した最大逃し減圧量を算出できるようになる。
以上により、減圧弁7の閉弁異常の判定を行う際に、個々の製品に適した逃し量の性能規格上限を設定できる。
これにより、閉弁異常の発生の確認を行うことができる。すなわち、仮開指令期間に基づく減圧弁7の動作により生じる実減圧量が、予想される減圧量よりも大きい場合は、確実に閉弁異常が発生していると判断することができる。
燃料供給ポンプ5による燃料の供給量が、減圧弁7の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加しているにもかかわらず実減圧量が大きいという状態は、減圧弁7に閉弁異常が発生している可能性が極めて高い。そこで、「燃料供給ポンプ5による燃料の供給量が、減圧弁7の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定できる」という条件を判定条件に加えることで、さらに閉弁異常の判定について精度を向上することができる。
本実施例では最大リーク減圧量を推定する際に静的リークのみを考慮したが、インジェクタ6に、いわゆる「空打ち駆動」を行わせることで実レール圧を減圧する場合等には、動的リークを考慮してもよい。なお、空打ち駆動とは、電磁弁22による背圧室31の開放から噴射弁体25による噴孔24の開放に至るまでの時間(噴射遅延時間)よりも短い噴射期間をインジェクタ6に与えることで、実質的に噴射を行わせず背圧の給排のみを行わせて実レール圧を低下させることである。
3 コモンレール
5 燃料供給ポンプ
6 インジェクタ
7 減圧弁
8 マイコン(レール圧制御手段、最大逃し減圧量推定手段、閉弁異常判定手段、減圧特性修正手段)
12 減圧弁駆動回路(レール圧制御手段)
Claims (8)
- エンジンの状態に応じた目標圧力で燃料が蓄圧されるように燃料の供給を受けるコモンレールを備え、このコモンレールを介して前記エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置において、
開弁して前記コモンレールから燃料を逃すことで、前記コモンレールに蓄圧された燃料の実圧力を減圧する減圧弁と、
前記減圧弁に与える指令値を算出し前記減圧弁に出力することで、前記実圧力が前記目標圧力に略一致するように前記減圧弁の動作を制御するレール圧制御手段と、
前記減圧弁の開弁に起因する前記実圧力の最大降下量を示す最大逃し減圧量を、前記減圧弁からの燃料の逃し量が前記減圧弁の性能規格の上限にあると仮定することにより推定する最大逃し減圧量推定手段と、
前記レール圧制御手段の実行に伴う前記実圧力の降下量を示す実減圧量が、前記減圧弁の開弁以外の減圧要因から推定される他減圧量と前記最大逃し減圧量との和である判定減圧量以上になったときに、前記減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断する閉弁異常判定手段とを備えることを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項1に記載の燃料噴射装置において、
前記コモンレールと連通し、前記コモンレールに蓄圧された燃料を前記エンジンの気筒内に噴射するインジェクタを備え、
前記実圧力は、前記インジェクタから燃料がリークすることでも減圧され、
前記閉弁異常判定手段は、前記インジェクタからの燃料のリークに起因する前記実圧力の最大降下量を示す最大リーク減圧量を、前記インジェクタからの燃料のリーク量が前記インジェクタの性能規格の上限にあると仮定することにより推定し、前記他減圧量とすることを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項2に記載の燃料噴射装置において、
前記閉弁異常判定手段は、前記エンジンが停止する時に実行されることを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項3に記載の燃料噴射装置において、
前記最大リーク減圧量は、前記インジェクタの内部の摺動部を通して燃料がリークする静的リークに起因する前記実圧力の最大降下量を示すことを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項1に記載の燃料噴射装置において、
前記レール圧制御手段は、前記逃し量と前記実圧力との相関を示す減圧特性に基づき、前記指令値を算出することを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項5に記載の燃料噴射装置において、
前記実減圧量と、前記減圧特性により推定した推定減圧量との差に応じて、前記減圧特性を修正する減圧特性修正手段を備え、
前記閉弁異常判定手段は、前記減圧特性修正手段の実行により前記減圧特性が修正された後に実行されることを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項5に記載の燃料噴射装置において、
前記指令値は、前記減圧弁が開弁している期間を示す開指令期間であり、
前記閉弁異常判定手段は、前記実減圧量が前記判定減圧量以上であるときに、前記減圧特性に基づき算出された開指令期間よりも短い仮開指令期間を前記減圧弁に与えることで生じる前記実減圧量に応じて、前記減圧弁の閉弁動作に異常が発生しているか否かを判断することを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項1ないし請求項7に記載の燃料噴射装置において、
前記コモンレールに燃料を加圧して供給する燃料供給ポンプを備え、
前記閉弁異常判定手段は、前記燃料供給ポンプによる燃料の供給量が、前記減圧弁の閉弁動作が正常である時よりも所定量以上に増加していると判定できるときに、前記減圧弁の閉弁動作に異常が発生していると判断することを特徴とする燃料噴射装置。
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