JP4382199B2 - 内燃機関の燃料供給装置における漏れ識別方法および漏れ識別装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置における漏れ識別方法および漏れ識別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃料供給装置において漏れを識別するための方法および装置はＤＥ１９５２０３００（ＵＳ５７１５７８６）から公知である。そこでは所定の動作状態で圧力制御弁が、圧力が上昇するように制御される。圧力が上昇しなければ、漏れのあることが推定される。
【０００３】
圧力制御が制御式高圧ポンプにより行われるシステムでは、この種の漏れ識別は簡単には可能でない。
【０００４】
ＤＥ１９５１３１５８から、内燃機関の燃料供給装置における漏れの識別方法および識別装置が公知である。ここでは、内燃機関の遮断時に圧力が所期のように低下するか否かが検査される。検査は遮断時にのみ行われる。動作中に発生するエラーを識別することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、制御式高圧ポンプによるシステムにおいても漏れの確実な識別が可能であるような方法および装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、エンジンブレーキ動作時に第１の時間区分で、圧力信号が所期のように低下するか否かを検査し、圧力信号が所定の閾値よりも急速に低下する場合に漏れを識別し、
漏れが識別されない場合には、時間的に第１の時間区分の後に続く第２の時間区分で、圧力を目標値に維持するためにポンプに印加される調整量を少なくとも１つの最大値と比較し、前記調整量が最大値よりも大きい場合に漏れを識別し、
前記第２の時間区分の持続はエンジンブレーキ動作が終わる時に終了することにより解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
エンジンブレーキ動作時に漏れを識別するために、ポンプの制御信号を少なくとも１つの閾値と比較し、かつ圧力信号が所期のように下降するか否かが検査することにより、確実な漏れ識別が可能である。
【０００８】
本発明では、圧力信号が所定の閾値よりも急速に低下するときに漏れを識別する。かつ制御信号が閾値よりも大きいときにも漏れを識別する。なぜなら付加的センサが必要ないからである。
【０００９】
有利には、閾値を圧力に基づいてメモリに記憶する。なぜなら、正確な閾値を設定することができ、安全性が向上するからである。
【００１０】
漏れが小さいときには非常走行動作を行うことができ、漏れが大きいときには内燃機関が遮断されるように構成して、内燃機関の使用可能性が高められている。
【００１１】
本発明では、エンジンブレーキ動作の開始直後に始める第１の時間間隔で、圧力信号が所期のように降下するか否かを検査する。かつ時間的に第１の時間間隔の後の第２の時間間隔で、制御信号を閾値と比較する。
【００１２】
本発明の有利な構成は、従属請求項に記載されている。
【００１３】
【実施例】
図１には、高圧噴射を行う内燃機関の燃料供給装置のうち、本発明に必要な構成部材が示されている。図示の装置は通常、コモンレールシステムと称される。
【００１４】
１００により燃料備蓄容器が示されている。この容器はフィルタ１１５を介して、有利には機械的予搬送ポンプ１１０と接続されている。予搬送ポンプ１１０から燃料は管路を介して調量弁１２０に達する。予搬送ポンプ１１０と調量弁１２０との間の接続管路は低圧制限弁１４５を介して備蓄容器１００と接続されている。弁１２０は高圧ポンプ１２５を介してレール１３０と接続している。レールはリザーバとも称され、燃料管路を介して種々のインジェクタ１３１と接続している。
【００１５】
装置のそれぞれの実施例に依存して、レールは圧力制御弁１３５または圧力排出弁を介して燃料備蓄容器１００と接続することができる。圧力制御弁または圧力排出弁１３５はコイル１３６によって制御可能である。
【００１６】
インジェクタから燃料は帰還管路を介して同様にタンク１００に達する。
【００１７】
高圧ポンプ１２５の出口と、インジェクタ１３１および圧力制御弁１３５の入口との間の管路は高圧領域と称される。この領域では燃料は高圧下にある。高圧領域の圧力はセンサ１４０によって検出される。センサ１４０は、リザーバ内の圧力を表す圧力信号を送出する。タンク１００と高圧ポンプ１２５との間の管路は低圧領域と称される。
【００１８】
制御部１６０は圧力制御器を有しており、相応の調整素子、例えば調量弁１２０に調整量ＰＳを供給する。さらに圧力制御器が圧力制御弁または圧力排出弁１３５のコイル１３６に制御信号Ａを供給するように構成することができる。制御部１６０は、種々のセンサ１６５の種々の信号を処理する。これらの信号は、内燃機関および／または内燃機関が駆動する自動車の動作状態を表す。このような動作状態は例えば内燃機関の回転数Ｎである。
【００１９】
制御器は有利にはＰＩ制御器として構成されている。他の成分、例えばＤ成分を有する制御器を設けることもできる。
【００２０】
図示の装置は単に例として選択されたものである。種々の素子を省略することができ、また他の箇所に配置することもできる。重要なことは、タンク１００が管路を介して予搬送ポンプ１１０と接続されていることである。この予搬送ポンプは管路を介して高圧ポンプ１２５と接続されている。高圧ポンプは燃料をレールに搬送し、そこから燃料はインジェクタに達する。インジェクタからは少量の燃料がタンクに戻される。
【００２１】
この装置は次のように動作する。備蓄容器にある燃料が予搬送ポンプ１１０によりフィルタ手段１１５を通して吸引される。予搬送ポンプ１１０の出口側で燃料には４から約６ｂａｒの圧力が加えられる。
【００２２】
低圧領域の圧力は、低圧制限弁１４５により調整される。この弁は圧力が過度に高い場合に、予搬送ポンプ１１０の出口と備蓄容器１００との間の接続を開放する。
【００２３】
高圧ポンプ１２５は燃料を低圧から高圧に圧縮する。高圧ポンプ１２５はレール１３０内に非常に高い圧力を形成する。通常、外部点火式内燃機関に対する装置では圧力値は約３０から１００ｂａｒであり、自己着火式内燃機関では圧力値は約１０００から２０００ｂａｒである。インジェクタ１３１を介して燃料は高圧下で内燃機関の個々のシリンダに調量することができる。
【００２４】
センサ１４０によってレールないしは高圧領域全体の圧力が検出される。制御可能な高圧ポンプ１２５を用いて高圧領域の圧力を制御することができる。例えば、高圧ポンプが電磁弁を有し、この電磁弁が搬送される燃料量を制御するよう構成することができる。この弁は有利には、高圧ポンプの流入口に配置される。調整量ＰＳに依存して高圧ポンプは燃料量を搬送する。
【００２５】
予搬送ポンプ１１０として、通常は機械的に駆動される歯車ポンプが使用される。択一的に電気的燃料ポンプを使用することもできる。
【００２６】
高圧領域の圧力Ｐを制御するために、付加的に別の調整素子を使用することができる。この調整素子は例えば、電気的に調整可能な圧力排出弁１３５または圧力制御弁１３５である。
【００２７】
高圧ポンプ１２５から搬送量ＱＰがレール１３０に搬送される。レール１３０から調量量ＱＩがインジェクタ１３１に達する。この量ＱＩは、噴射される燃料量ＱＫ、インジェクタ漏れ量ＱＬ、およびインジェクタの調整量ＱＳから合成される。インジェクタ漏れ量ＱＬと制御量ＱＳは低圧領域に戻される。噴射される燃料量ＱＫは内燃機関の燃焼室に達する。
【００２８】
圧力制御弁１３５が開放しているとき、余剰制御量ＱＡがタンクに戻される。
【００２９】
インジェクタ漏れ量ＱＬは常に発生し、これは動作状態に依存する。この量は、インジェクタにおける不可避の非密閉性に基づくものである。調整量ＱＳは、燃料の噴射時にだけゼロよりも大きな値をとる。この量は噴射を調整するために用いる。
【００３０】
装置に外部に対する非気密性が発生すると、これは外部漏れである。インジェクタの１つが完全に閉じない、遅れて閉じる、または常時開放すると、噴射すべき燃料量ＱＫに対して高められた燃料量が燃焼室に達する。このことは内部漏れと称される。
【００３１】
このような内部漏れおよび外部漏れを確実に識別しなければならない。
【００３２】
図２には、本発明の手段がフローチャートで示されている。
【００３３】
ここに示された手段は実質的に、図示の装置では圧力制御が量制御される高圧ポンプを介して行われるということに基づく。圧力制御弁または圧力排出弁１３５が設けられていれば、それが閉じた状態にあるよう制御することができ、従って量ＱＡがゼロになる。内燃機関が燃料の噴射されないエンジンブレーキ動作にあれば、このことは噴射される量ＱＫと調整量ＱＳがゼロになることを意味する。単に漏れ量ＱＬだけがゼロよりも大きな値をとる。このような動作状態において、高圧ポンプは燃料を搬送しないように制御される。その結果、レール内の圧力減少は漏れ量ＱＬだけを介して行われる。漏れ量ＱＬは内燃機関の動作状態に依存している。実質的に漏れ量は、リザーバ１３０内の圧力Ｐとリザーバ内の容積に依存する。従って、レール１３０内の圧力Ｐの関数として、単位時間当たりの圧力減少に対する最大可能値ＰＡＭを設定することができる。
【００３４】
本発明では、燃料が噴射されないエンジンブレーキ動作に移行する際に、圧力の減少を高圧ポンプの非制御状態で評価する。圧力が予期されるよりも急速に低下すれば漏れが識別される。ここで予期される値は圧力に依存する。
【００３５】
さらに本発明では、高圧ポンプ１２０に印加される、圧力目標値を維持するための調整量ＰＳが評価される。調整量ＰＳが、最大許容漏れ量ＱＬに相応する所定の値を上回れば、同じように漏れが識別される。
【００３６】
本発明では、前記２つの手段を組み合わせる。
【００３７】
第１のステップ２００で、漏れを検査できる動作状態が存在するか否か検査される。このような動作状態は例えば、噴射すべき燃料量ＱＫがゼロに等しいときに存在する。これは例えば、内燃機関がエンジンブレーキ動作にある場合である。内燃機関がレール圧の高い動作状態からレール圧の低い動作状態に移行し、しかも同時に燃料の噴射されない動作状態において検査を実行すると有利である。これは例えば、内燃機関が加速過程の後にエンジンブレーキ動作に移行する場合である。このような動作状態が存在しなければ新たに問い合わせ２００が実行される。
【００３８】
相応の動作状態が存在すれば、ステップ２０５で制御信号Ａが圧力制御弁１３５に対してこれを閉じるように設定される。このステップは、このような圧力制御弁が装備されている場合にだけ行われる。続いてステップ２１０で、レール圧の変化ＰＡが検出される。このために例えば圧力信号Ｐが微分される。
【００３９】
引き続く問い合わせ２２０で、圧力の変化ＰＡが第１の最大値ＰＡＭ１より小さいか否かが検査される。値ＰＡＭ１は、この動作点において許容される圧力変化ＰＡＭよりも第１の公差値だけ大きく選択される。
【００４０】
小さくなければステップ２３５に続く。圧力変化ＰＡが第１の値ＰＡＭ１より小さければ、ステップ２２５で圧力変化ＰＡが第２の最大値ＰＡＭ２より小さいか否かが検査される。この値ＰＡＭ２は、この動作点において許容される圧力変化ＰＡＭよりも第２の公差値だけ大きく選択される。
【００４１】
小さい場合にはステップ２６０でエラーが識別される。圧力変化ＰＡが第１の値ＰＡＭ１より小さく、かつ第２の値ＰＡＭ２より大きい場合には、ステップ２３０で非常動作に移行される。続いてステップ２３５が実行される。
【００４２】
レールの圧力が予期されるよりも急速に低下すればエラーが識別される。第１の値においては非常動作に移行する。非常に急速に低下する場合には、装置はエラーを識別する。このことは通常、非常遮断につながる。この手段により内燃機関の使用可能性を高めることができる。漏れが小さい場合には、圧力低下の度合いが促進されることにしか結び付かないから、装置は非常走行に移行する。非常に急速な圧力低下につながるような比較的大きな漏れの場合に初めて、非常遮断が行われる。
【００４３】
動作点において許容される圧力変化ＰＡＭは有利には特性マップからレール圧Ｐに依存して読み出される。このような特性マップが図３ａにプロットされている。そこには圧力の最大許容変化ＰＡＭがレール圧の上にプロットされている。この図から圧力が上昇すると、圧力の最大許容変化ＰＡＭに対する値が低下することがわかる。このことは圧力が高い場合には、圧力低下は圧力が低い場合よりも急峻であることを意味する。非常走行動作に切り替わる値ＰＡＭ１はＰＡＭ２の値よりも小さな値をとる。
【００４４】
圧力が所定の値ＰＡＭ１よりも緩慢に降下すれば、問い合わせ２３５で圧力値Ｐが目標値ＰＷより大きいか否かが検査される。大きければ、すなわち圧力がその目標値よりも大きければ、新たにステップ２１０が実行される。圧力が目標値ＰＷより小さいかまたは等しければ、問い合わせ２４０が実行される。
【００４５】
圧力値がその目標値に達してれば、圧力制御器は高圧ポンプ１２０を制御するための調整量ＰＳを送出する。この調整量ＰＳは、圧力が目標値に常に留まるような燃料を高圧ポンプ１２０が搬送するように選定される。エンジンブレーキ動作時にはこのことは、高圧ポンプから搬送される量が漏れ量ＱＬに相応することを意味する。
【００４６】
本発明ではこの調整量ＰＳがエラー監視のために評価される。問い合わせ２４０では、調整量ＰＳが最大値ＰＡＭ１より小さいか否かが検査される。小さくなければ、ステップ２６０でエラーが識別され、内燃機関は遮断される。この値ＰＳＭ１は、第１の公差値だけこの時点で許容される調整量ＰＳＭよりも大きく選択されている。
【００４７】
問い合わせ２４０で調整量ＰＳが閾値ＰＳＭ１より小さいことが識別されると、問い合わせ２４５で調整量ＰＳが第２の閾値ＰＳＭ２より小さいか否かが検査される。この値ＰＳＭ２は、第２の公差値だけこの時点で許容される調整量ＰＳＭより大きく選択されている。第２の公差値は第１の公差値よりも大きい。
【００４８】
調整量ＰＳが第１の閾値と第２の閾値の間の値をとる場合、ステップ２５０で非常走行動作に移行する。調整量ＰＳが第２の閾値ＰＳＭ２より小さければ、エラーのない状態が識別され、プログラムはステップ２５５で終了する。第２の閾値による第２の問い合わせ２４５は問い合わせ２２５に相応し、特に有利な構成を示すものであり、省略することもできる。
【００４９】
有利には第２の閾値ＰＳＭ２は第１の閾値よりも小さく、非常走行動作への移行が必要な小さな漏れだけが存在することを指示する。調整量が許容調整量ＰＳＭから僅かしか偏差しなければ、非常走行動作が開始される。調整量ＰＳが許容調整量ＰＳＭから格段に偏差すれば、装置はエラーを識別し、内燃機関の非常遮断を開始する。
【００５０】
最大可能圧力降下ＰＡＭの推定には漏れ量の公差しか入り込まないから、閾値形成に用いる公差値を、従来の方法よりも格段に小さく選択することができる。このことは、圧力変化に対する最大許容値と閾値との間の偏差、並びに許容調整量と閾値との間の偏差を非常に小さく選択できることを意味する。漏れ量の公差は例えば、個々のインジェクタ間のばらつき、漏れ量の経年変化、および漏れ量の燃料温度に対する依存性に関係するものである。
【００５１】
２つの閾値を導入し、エラー時に漏れの大きな場合での遮断と、漏れが小さい場合での非常走行動作とを区別することによって、内燃機関の使用可能性が格段に向上する。
【００５２】
図３ｂには種々の量が時間ｔについてプロットされている。実線によりレール内の圧力に対する目標値ＰＷが、一点鎖線によりレール内の真の圧力Ｐが示されている。破線により最大許容圧力低下時の圧力Ｐが示されている。二重実線により高圧ポンプに対する制御信号が、二重破線により制御信号に対する最大許容値ＰＳＭが示されている。
【００５３】
時点ｔ０までに高い閾値が圧力に対して設定される。時点ｔ０で内燃機関はエンジンブレーキ動作へ移行する。このことは圧力目標値が下方の値に低下することを意味する。このために圧力がまず急速に下方の目標値に低下され、次に回転数減少に起因して緩慢に比較的低い目標値へ移行する。一点鎖線により示された圧力の実際値Ｐは目標値ＰＷよりも格段に緩慢に低下する。この時間区分で制御部１６０は高圧ポンプ１２０を、これが燃料を搬送しないように制御する。
【００５４】
時点ｔ１で実際圧Ｐは目標値ＰＷに達する。この時点から調整量ＰＳは値０から値＞０に上昇する。図示の例では、調整量ＰＳの値は二重破線により示された最大調整量ＰＳＭより小さい。
【００５５】
圧力変化ＰＡの代わりに時点ｔ０とｔ１との間の持続時間を評価しても有利である。このことは、装置がｔ０とｔ１との間の持続時間が閾値よりも小さいときにエラーを識別することを意味する。
【００５６】
第１の時間区分では圧力低下が漏れ識別のために評価される。この時間区分は時点ｔ０でエンジンブレーキ動作への移行と共に開始し、時点ｔ１で圧力がその目標値に達したときに終了する。第２の時間区分では漏れ識別のために、高圧ポンプを制御する調整量ＰＳが評価される。この第２の時間区分は、圧力がその目標値に達した時点ｔ１で開始し、時点ｔ２で終了する。第２の時間区分の持続はエンジンブレーキ動作が終わるときに終了する。
【００５７】
本発明によれば、監視を２つの時間区分で行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射装置のブロック回路図である。
【図２】本発明の手段のフローチャートである。
【図３】種々の信号を時間ｔについて示す線図である。
【符号の説明】
１００ 燃料備蓄容器
１１５ フィルタ
１１０ 予搬送ポンプ
１２０ 調量弁
１２５ 高圧ポンプ
１３０ レール
１３５ 圧力制御弁

Claims (6)

1. 内燃機関の燃料供給装置における漏れ識別方法であって、
   燃料が制御式ポンプからリザーバに搬送され、リザーバ内の圧力を表す圧力信号が検出される漏れ識別方法において、
   エンジンブレーキ動作時に第１の時間区分（ｔ０〜ｔ１）で、圧力信号が所期のように低下するか否かを検査し、圧力信号が所定の閾値よりも急速に低下する場合に漏れを識別し、
   漏れが識別されない場合には、時間的に第１の時間区分（ｔ０〜ｔ１）の後に続く第２の時間区分（ｔ１〜ｔ２）で、圧力を目標値に維持するためにポンプに印加される調整量（ＰＳ）を少なくとも１つの最大値と比較し、前記調整量（ＰＳ）が最大値よりも大きい場合に漏れを識別し、
   前記第２の時間区分の持続はエンジンブレーキ動作が終わる時に終了する、
   ことを特徴とする漏れ識別方法。
2. 閾値を圧力信号に基づいて設定する、請求項１項記載の方法。
3. 第１の閾値を上回るときに小さな漏れを識別し、非常走行動作を開始し、第２の閾値を上回るときに大きな漏れを識別し、内燃機関の遮断を開始する、請求項１記載の方法。
4. 第１の最大値を上回るときに小さな漏れを識別し、非常走行動作を開始し、第２の最大値を上回るときに大きな漏れを識別し、内燃機関の遮断を開始する、請求項１記載の方法。
5. 前記第１の時間区分はエンジンブレーキ動作の開始直後に始まる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 内燃機関の燃料噴射装置における漏れ識別装置であって、
   制御式ポンプが燃料をリザーバに搬送し、リザーバ内の圧力を表す圧力信号が検出される形式の漏れ識別装置において、
   漏れを識別するための手段が設けられており、
   該手段は、エンジンブレーキ動作時に第１の時間区分（ｔ０〜ｔ１）で、圧力信号が所期のように低下するか否かを検査し、圧力信号が所定の閾値よりも急速に低下する場合に漏れを識別し、
   漏れが識別されない場合には、時間的に第１の時間区分（ｔ０〜ｔ１）の後に続く第２の時間区分（ｔ１〜ｔ２）で、圧力を目標値に維持するためにポンプに印加される調整量（ＰＳ）を少なくとも１つの最大値と比較し、前記調整量（ＰＳ）が最大値よりも大きい場合に漏れを識別し、前記第２の時間区分の持続はエンジンブレーキ動作が終わる時に終了するように構成されている、
   ことを特徴とする漏れ識別装置。

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