JPH06213051A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関の負荷変動や回転数に関わらず、燃料洩
れを正確に検出することのできる蓄圧式燃料噴射装置を
提供する。 【構成】 インジェクタ駆動パルスが停止されるタイミ
ングＴｉから、燃料供給ポンプの燃料供給が開始される
タイミングＴｅまでの期間では、コモンレール圧Ｐｃは
通常ほぼ一定に保持される。ところが、燃料供給ポンプ
からインジェクタに至る燃料供給系からの燃料洩れが発
生すると、この期間中にコモンレール圧Ｐｃが有意に低
下する。また、この挙動は、ディーゼル機関の負荷変動
や回転数に関わりない。そこで、上記期間中の二つの時
点でコモンレール圧Ｐｃ1 ，Ｐｃ2を測定し、その差に
基づいて上記燃料供給系からの燃料洩れを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料供給ポンプから圧
送されてくる燃料を蓄圧室（コモンレール）内に高圧状
態で蓄え、その高圧燃料を内燃機関の各気筒に設けられ
た燃料噴射弁に供給する蓄圧式燃料供給装置に関し、詳
しくは、その燃料供給系からの燃料洩れを検出すること
のできる蓄圧式燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭６２−２５８１
６０号公報に開示されているように、燃料供給ポンプか
ら圧送されてくる燃料を一旦コモンレールに蓄え、これ
を燃料噴射弁を介してディーゼル機関に噴射供給する装
置が知られている。また、この種の蓄圧式燃料噴射装置
では、コモンレール内の燃料圧力（コモンレール圧）に
より燃料噴射弁からの燃料噴射圧が決定されるため、コ
モンレール圧を検出する圧力センサを設け、該検出され
たコモンレール圧に基づいて燃料供給ポンプからの燃料
圧送量を制御している。

【０００３】このように、コモンレールに高圧燃料を一
旦蓄えるようにした装置では、コモンレール圧により燃
料噴射圧を制御でき、また燃料噴射弁の開弁時間および
開弁時期により燃料噴射量および燃料噴射時期を夫々制
御できる。このため、燃料噴射ポンプとノズルからなる
一般的な燃料噴射装置に比べて、この種の装置では燃料
噴射制御を緻密に行なうことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この種の燃
料噴射装置では、燃料供給ポンプから燃料噴射弁に至る
燃料供給系においてパイプ割れなどの異常が発生した場
合、次のような問題が発生していた。このような場合、
燃料が洩れることによりコモンレール圧が低下する。こ
のため、コモンレール圧を所望の値に制御するために
は、燃料供給ポンプからの燃料の圧送量を増加しなけれ
ばならない。すると、これにより燃料の洩れ量が更に増
加する、といった悪循環に陥ることがあったのである。

【０００５】そこで本願出願人は、こうした燃料供給系
での燃料洩れを特別なセンサを使用することなく速やか
に検出可能な装置として、特願平３−９７３２４号など
により、燃料供給ポンプからの燃料圧送量を決定する制
御量などから燃料洩れを判定するようにした装置を提案
した。しかしながら、ディーゼル機関の負荷が変動する
と、コモンレール圧の目標値（以下目標コモンレール圧
と記載）も変化する。すると、燃料供給ポンプの上記制
御量も大きく変化し、燃料洩れの判定が不可能となるこ
とがあった。このため、ディーゼル機関の運転中、燃料
洩れを常時検出することができなかった。

【０００６】また、燃料洩れの判定に用いる上記制御量
のしきい値はディーゼル機関の回転数によって変化す
る。なぜならば、通常燃料供給ポンプはディーゼル機関
に同期して回転するので、燃料供給ポンプの上記制御量
と燃料圧送量との対応関係は、ディーゼル機関の回転数
によって変化する。このため、目標コモンレール圧や燃
料噴射量が同一であっても、上記制御量のしきい値がデ
ィーゼル機関の回転数によって変化するのである。とこ
ろが、ディーゼル機関のあらゆる回転数に対して上記し
きい値を算出するためのマップを設定するのは困難であ
る。従って、上記装置では、通常ディーゼル機関のあら
ゆる回転数において燃料洩れを正確に検出することは容
易なことではなかった。

【０００７】そこで本発明は、機関の負荷変動や回転数
に関わらず、燃料洩れを正確に検出することのできる蓄
圧式燃料噴射装置を提供することを目的としてなされ
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明は、図８に例示するように、燃料を高
圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を圧送する燃
料供給ポンプと上記蓄圧室に蓄えられた高圧燃料を内燃
機関の各気筒に噴射供給する燃料噴射弁と、上記蓄圧室
内の燃料圧を検出する燃料圧検出手段とを備えた蓄圧式
燃料噴射装置において、上記燃料供給ポンプによる燃料
圧送、および上記燃料噴射弁による燃料噴射が、いずれ
も実行されない所定の判定期間を検出する判定期間検出
手段と、上記判定期間に、上記燃料圧検出手段にて検出
される上記蓄圧室内の燃料圧変化を算出する燃料圧変化
算出手段と、該算出された燃料圧変化に基づき、上記燃
料供給ポンプから上記燃料噴射弁に至る燃料供給系から
の燃料洩れを判定する燃料洩れ判定手段と、を設けたこ
とを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置を要旨としている。

【０００９】

【作用】このように構成された本発明では、燃料供給ポ
ンプは蓄圧室に燃料を圧送し、燃料噴射弁は蓄圧室に蓄
えられた燃料を各気筒に噴射する。このため、燃料圧検
出手段が検出する蓄圧室内の燃料圧は、燃料供給ポンプ
による燃料圧送時に増加し、燃料噴射弁による燃料噴射
時に減少する。一方、燃料圧送および燃料噴射がいずれ
も実行されない所定の判定期間には、蓄圧室内の燃料圧
は通常ほぼ一定に保持される。そして、この判定期間に
おける燃料圧は、機関の負荷変動や回転数に関わらず上
記挙動を示す。

【００１０】ところが、燃料供給ポンプから燃料噴射弁
に至る燃料供給系からの燃料洩れが発生すると、判定期
間中に蓄圧室内の燃料圧が有意に低下する。本発明で
は、判定期間に検出される蓄圧室内の燃料圧変化を算出
し、その燃料圧変化に基づいて上記燃料供給系からの燃
料洩れを判定しているので、機関の負荷変動や回転数に
関わらず、燃料洩れを正確に検出することができる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。先ず図１は実施例の蓄圧式燃料噴射装置全体の構成
を表す概略構成図である。図に示す如く本実施例の蓄圧
式燃料噴射装置１は、６気筒のディーゼルエンジン２
と、ディーゼルエンジン２の各気筒に燃料を噴射供給す
る燃料噴射弁（インジェクタ）３と、このインジェクタ
３に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧室（コモンレー
ル）４と、コモンレール４に高圧燃料を圧送する燃料供
給ポンプ５と、これらを制御する電子制御回路６とを備
える。

【００１２】電子制御回路６は、回転数センサ７および
アクセルセンサ８にて検出したディーゼルエンジン２の
回転数ＮＥやアクセル開度ＡＦ（ディーゼルエンジン２
の負荷に対応する）を取り込み、ディーゼルエンジン２
の燃焼状態がこの検出した運転状態に応じて最適となる
ような燃料噴射圧を実現するための目標コモンレール圧
を算出し、燃料圧検出手段としての圧力センサ９にて検
出したコモンレール４内の実際の燃料圧力（コモンレー
ル圧Ｐｃ）が上記目標コモンレール圧と一致するように
燃料供給ポンプ５を駆動制御するフィードバック制御を
行う。

【００１３】燃料供給ポンプ５は、２４０°ＣＡ周期で
燃料を圧送する一対のプランジャポンプ（以下、第１ポ
ンプ５ａ，第２ポンプ５ｂと記載）からなっている。各
ポンプ５ａ，５ｂは、各プランジャの位相を１２０°Ｃ
Ａ異にしている。また、各ポンプ５ａ，５ｂは、電子制
御回路６からの制御指令に従って、燃料タンク１０に蓄
えられた燃料を低圧ポンプ１１を経て吸入し、自身の内
部にて高圧に加圧し、この加圧された高圧燃料を供給配
管１２ａ，１２ｂを介してコモンレール４に圧送する。
なお、燃料供給ポンプ５に対する制御指令は、回転数セ
ンサ７や図示しない気筒判別センサなどからの検出値に
基づいた所定のタイミングで出力される。また、各ポン
プ５ａ，５ｂの内部構造は周知であるのでここでは詳述
しない。

【００１４】各インジェクタ３は、配管１３によって、
高圧燃料を蓄圧したコモンレール４と連結されている。
そして、各インジェクタ３に配設されたコントロール弁
１４を開閉動作することで、このコモンレール４にて蓄
圧されて目標燃料圧力となった高圧燃料が、ディーゼル
エンジン２の各気筒の燃焼室へ噴射される。このインジ
ェクタ３のコントロール弁１４の開閉動作は、電子制御
回路６からのインジェクタ駆動パルスに基づいて実行さ
れる。

【００１５】次に、このように構成された蓄圧式燃料噴
射装置１におけるコモンレール圧Ｐｃの変化を、図２の
タイムチャートに基づいて説明する。（ｂ），（ｄ）に
示すように、第１ポンプ５ａ，第２ポンプ５ｂの図示し
ないプランジャは、２４０°ＣＡ周期で摺動している。
プランジャが上昇中のポンプ（第１ポンプ５ａまたは第
２ポンプ５ｂ）に、電子制御回路から（ａ），（ｃ）に
示す駆動パルスを入力すると、当該ポンプは、所定の遅
れ時間ＴＣ後にコモンレール４へ燃料の圧送を開始す
る。当該ポンプは、そのプランジャが上死点に達するま
での間燃料を圧送し続け、その間のプランジャ移動量に
比例する量の燃料をコモンレール４へ圧送する。すなわ
ち、電子制御回路６が所定タイミングＴＦで第１ポンプ
駆動パルスまたは第２ポンプ駆動パルスを出力すると、
それからＴＣ後のタイミングＴｅにコモンレール圧Ｐｃ
が上昇し始める。

【００１６】また、電子制御回路６はディーゼルエンジ
ン２の各気筒が点火時期に達する度に、その点火気筒に
属するインジェクタ３のコントロール弁１４に、（ｅ）
に示すインジェクタ駆動パルスを出力する。すると、そ
のパルス出力とほぼ同時に当該インジェクタ３が開弁
し、コモンレール４内に蓄えられた燃料が気筒内に噴射
される。従って、電子制御回路６が所定タイミングでイ
ンジェクタ駆動パルスを出力すると、ほぼ同時にコモン
レール圧Ｐｃが減少する。また、所定タイミングＴｉに
てインジェクタ駆動パルスを停止すると、当該インジェ
クタ３が閉弁して燃料噴射が終了する。なお、上記タイ
ミングＴＦ，Ｔｅ，およびＴｉは、気筒判別のための基
準信号から当該タイミングまでの時間で定義されてい
る。

【００１７】コモンレール圧Ｐｃはこのような挙動を示
すので、インジェクタ駆動パルスが停止されるタイミン
グＴｉから、燃料供給ポンプ５の燃料供給が開始される
タイミングＴｅまでの期間では、コモンレール圧Ｐｃは
通常ほぼ一定に保持される。ところが、燃料供給ポンプ
５からインジェクタ３に至る燃料供給系からの燃料洩れ
が発生すると、この期間中にコモンレール圧Ｐｃが有意
に低下する。そこで本実施例では、上記期間中の二つの
時点でコモンレール圧Ｐｃを測定し（これをＰｃ1 ，Ｐ
ｃ2 とする）、両コモンレール圧Ｐｃ1 ，Ｐｃ2 の圧力
差に基づいて上記燃料供給系からの燃料洩れを検出して
いる。続いて、電子制御回路６にて実行されるこの燃料
洩れ検出処理について、図３〜図７に基づいて説明す
る。

【００１８】先ず、図３は本実施例の燃料洩れ検出処理
のメインルーチンを表すフローチャートである。なお、
この処理はディーゼルエンジン２の運転中所定期間（例
えば３ｍsec.）毎に実行される。処理を開始すると、先
ずステップ３０１にて燃料洩れの判断に用いる圧力低下
率ＤＰｃのしきい値Ｐｔを、コモンレール圧Ｐｃの平均
値Ｐｃｃと、燃料温度とに基づいて図４のマップにより
算出する。なお、圧力低下率ＤＰｃは、コモンレール圧
ＰｃがＰｃ1 からＰｃ2 まで変化する間の、１ｍsec.当
りの圧力低下率であり、後述の処理によって算出され
る。また、平均値Ｐｃｃは、所定のタイミング（例えば
タイミングＴｉとタイミングＴｅとの中間）で検出した
コモンレール圧Ｐｃによって代用することができる。更
に、燃料温度は、燃料タンク１０に設けた周知の燃料温
度センサ２０によって検出される。

【００１９】またここで、図４のマップは次のような特
性を有している。コモンレール４への燃料の供給・噴射
が行われないタイミングＴｉからタイミングＴｅに至る
期間では、燃料供給系が正常であっても、インジェクタ
３の弁の隙間などから若干の燃料が流出する。従って、
この間にコモンレール圧Ｐｃは、図５に例示するように
若干減少する。また、このコモンレール圧Ｐｃの減少傾
向は、同図に一点鎖線で例示するように、コモンレール
圧Ｐｃが高いほど顕著になり、燃料の粘度が低いほど、
例えば燃料温度が高いほど顕著になる。そこで、図４の
マップも、コモンレール圧Ｐｃの平均値Ｐｃｃが高いほ
ど、燃料温度が高いほど、しきい値Ｐｔが大きくなるよ
うに作製されている。なお、図５では、比較のためコモ
ンレール圧Ｐｃの最大値を揃えて記載している。また、
図４，図５では、燃料温度を粘性のパラメータとしてい
るが、燃料の粘性は温度以外のパラメータ、例えば燃料
の種類などによっても変化する。そこで、これらのパラ
メータを加味した更に高次のマップを作製してもよい。

【００２０】図３に戻って、続くステップ３０３では、
コモンレール圧Ｐｃ1 ，Ｐｃ2 の圧力差に基づいて後述
の処理で算出される圧力低下率ＤＰｃがしきい値Ｐｔを
上回ったか否かを判断する。ＤＰｃ＞Ｐｔのときは続く
ステップ３０５へ移行し、ＤＰｃ≦Ｐｔのときはそのま
ま一旦処理を終了する。ステップ３０３で肯定判断して
ステップ３０５へ移行すると、ディーゼルエンジン２始
動時にリセットされる異常カウンタＮをインクリメント
して、ステップ３０７へ移行する。ステップ３０７で
は、異常カウンタＮの値が１０を超えたか否かを判断す
る。１０を超えた場合はステップ３０９にて、燃料洩れ
を表す異常フラグＥｒをセットして一旦処理を終了し、
Ｎ≦１０の場合はそのまま一旦処理を終了する。なお、
この異常フラグＥｒをセットすると、図示しない他のル
ーチンにより運転者への異常報知など所定の処理がなさ
れる。

【００２１】次に、前述の圧力低下率ＤＰｃを算出する
ための処理を説明する。図６は、コモンレール圧Ｐｃ1
を検出すると共に、コモンレール圧Ｐｃ2 の検出タイミ
ングを設定する検出タイミング設定ルーチンを表すフロ
ーチャートである。なお、このルーチンは、タイミング
Ｔｉから２ｍsec.経過すると、上記メインルーチンへの
割込処理として実行される。

【００２２】処理を開始すると、ステップ６０１にて、
そのとき検出されているコモンレール圧Ｐｃをコモンレ
ール圧Ｐｃ1 とする。続くステップ６０３では、タイミ
ングＴｉからタイミングＴｅに至る期間が７ｍsec.より
長いか否かを判断する。ここで肯定判断すると、続くス
テップ６０５へ移行し、判定期間フラグＦを２に設定す
る。続いて、ステップ６０７にてタイマＴｍを４ｍsec.
に設定して処理を終了する。なお、判定期間フラグＦ
は、コモンレール圧Ｐｃ1 の検出タイミングからコモン
レール圧Ｐｃ2 の検出タイミングに至る期間（以下、判
定期間と記載）の長さを表すフラグである。

【００２３】また、Ｔｅ−Ｔｉ≦７（ｍsec.）であり、
ステップ６０３にて否定判断すると、ステップ６１１へ
移行する。ステップ６１１では、Ｔｅ−Ｔｉが４ｍsec.
より長いか否かを判断する。ここで肯定判断すると、続
くステップ６１３へ移行し、判定期間フラグＦを１に設
定する。続いて、ステップ６１５にてタイマＴｍを１ｍ
sec.に設定して処理を終了する。

【００２４】一方、Ｔｅ−Ｔｍ≦４（ｍsec.）であり、
ステップ６１１にて否定判断すると、ステップ６１７に
て判定期間フラグＦを０に設定した後処理を終了する。
なお、判定期間フラグＦを０に設定した場合、電子制御
回路６は次に述べる圧力低下率算出ルーチンを実行しな
い。次に、図７はコモンレール圧Ｐｃ2 を検出すると共
に、圧力低下率ＤＰｃを算出する圧力低下率算出ルーチ
ンを表すフローチャートである。なお、このルーチン
は、前述のステップ６０７または６１５でタイマＴｍを
設定した後、その設定時間が経過すると、上記メインル
ーチンへの割込処理として実行される。

【００２５】処理を開始すると、ステップ７０１にて、
そのとき検出されているコモンレール圧Ｐｃをコモンレ
ール圧Ｐｃ2 とする。続くステップ７０３では、前述の
ステップ６０１にて検出したコモンレール圧Ｐｃ1 から
ステップ７０１にて検出したコモンレール圧Ｐｃ2 を差
し引き、その値を圧力低下率ＤＰｃとする。続くステッ
プ７０５では、判定期間フラグＦが１であるか否かを判
断する。Ｆ＝１のときはそのまま処理を終了し、Ｆ≠１
すなわちＦ＝２のときは続くステップ７０７へ移行す
る。ステップ７０７では、ステップ７０３にて算出した
圧力低下率ＤＰｃを４で除し、これを新たに圧力低下率
ＤＰｃとして処理を終了する。

【００２６】すなわち、判定期間フラグＦが１であると
きは判定期間は１ｍsec.である。このため、Ｐｃ1 −Ｐ
ｃ2 はそのままで１ｍsec.当りの圧力低下率である。と
ころが、判定期間フラグＦが２であるときは判定期間は
４ｍsec.である。このため、Ｐｃ1 −Ｐｃ2 は４ｍsec.
当りの圧力低下率となる。そこで、Ｆ＝２の場合、ステ
ップ７０７にて（Ｐｃ1 −Ｐｃ2 ）／４を圧力低下率Ｄ
Ｐｃとするのである。

【００２７】なお、上記処理において、ステップ６０３
〜６１５が判定期間検出手段に、ステップ７０３が燃料
圧変化算出手段に、ステップ３０１〜３０９が燃料洩れ
判定手段にそれぞれ相当する処理である。以上の処理に
より、本実施例では図２（ｆ）に例示するように、イン
ジェクタ駆動パルスが停止するタイミングＴｉの２ｍse
c.後にコモンレール圧Ｐｃ1 を検出し、その１ｍsec.ま
たは４ｍsec.後にコモンレール圧Ｐｃ2 を検出してい
る。更に、コモンレール圧Ｐｃ2 の検出タイミングと、
燃料供給ポンプ５がコモンレール４に燃料を圧送するタ
イミングＴｅとの間には、少なくとも１ｍsec.の間隔が
ある。このため、上記判定期間では、インジェクタ３に
よる燃料噴射や燃料供給ポンプ５による燃料供給がコモ
ンレール圧Ｐｃの変化に殆ど影響を与えない。従って、
上記判定期間には、ディーゼルエンジン２の負荷変動や
回転数に関わらず、コモンレール圧Ｐｃは、通常ほぼ一
定に保持される。また、燃料洩れのときは、上記判定期
間にコモンレール圧Ｐｃが有意に低下する。

【００２８】本実施例では、上記判定期間における１ｍ
sec.当りの圧力低下率ＤＰｃを算出し、これがしきい値
Ｐｔを上回った回数が１０回を超えたとき、燃料供給ポ
ンプ５からインジェクタ３に至る燃料供給系からの燃料
洩れを判定している。このため本実施例の蓄圧式燃料噴
射装置１では、ディーゼルエンジン２の負荷変動や回転
数に関わらず、燃料洩れを正確に検出することができ
る。

【００２９】なお、本発明は、ディーゼル機関に限らず
種々の内燃機関、例えば、筒内噴射式の火花点火式ガソ
リン機関などにも適用可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の蓄圧式燃
料噴射装置では、燃料圧送および燃料噴射がいずれも実
行されない所定の判定期間における蓄圧室内の燃料圧変
化に基づいて、上記燃料供給系の燃料洩れを検出してい
る。この判定期間には、機関の負荷変動や回転数に関わ
らず、蓄圧室内の燃料圧は通常ほぼ一定に保持される。
また、燃料洩れのときは、上記判定期間にその燃料圧が
有意に低下する。このため、本発明では、機関の負荷変
動や回転数に関わらず、燃料洩れを正確に検出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の蓄圧式燃料噴射装置全体の構成を表す
概略構成図である。

【図２】実施例におけるコモンレール圧の変化を表すタ
イムチャートである。

【図３】実施例の燃料洩れ検出処理のメインルーチンを
表すフローチャートである。

【図４】圧力低下率のしきい値とコモンレール圧，燃料
温度との関係を表すマップである。

【図５】コモンレール圧力変化の、平均コモンレール
圧，燃料温度による相違を表すタイムチャートである。

【図６】実施例の検出タイミング設定ルーチンを表すフ
ローチャートである。

【図７】実施例の圧力低下率算出ルーチンを表すフロー
チャートである。

【図８】本発明の構成例示図である。

【符号の説明】

１…蓄圧式燃料噴射装置 ２…ディーゼルエンジ
３…インジェクタ ４…コモンレール ５…燃料供給ポンプ
６…電子制御回路 ９…圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、 該蓄圧室に燃料を圧送する燃料供給ポンプと上記蓄圧室
   に蓄えられた高圧燃料を内燃機関の各気筒に噴射供給す
   る燃料噴射弁と、 上記蓄圧室内の燃料圧を検出する燃料圧検出手段とを備
   えた蓄圧式燃料噴射装置において、 上記燃料供給ポンプによる燃料圧送、および上記燃料噴
   射弁による燃料噴射が、いずれも実行されない所定の判
   定期間を検出する判定期間検出手段と、 上記判定期間に上記燃料圧検出手段にて検出される上記
   蓄圧室内の燃料圧変化を算出する燃料圧変化算出手段
   と、 該算出された燃料圧変化に基づき、上記燃料供給ポンプ
   から上記燃料噴射弁に至る燃料供給系からの燃料洩れを
   判定する燃料洩れ判定手段と、 を設けたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。