JP5774521B2 - Fuel leak detection device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料噴射システムの異常な燃料漏れを検出する燃料漏れ検出装置に関する。 The present invention relates to a fuel leak detection device that detects an abnormal fuel leak in a fuel injection system.
従来、コモンレール式の燃料噴射システムにおいて、異常な燃料漏れが生じていることを検出するものがある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のものでは、燃料ポンプの吐出量QT、インジェクタの内部リーク量QI、インジェクタのスイッチングに伴うスイッチングリーク量QS、コモンレール圧の変化分に相当する燃料量QP、及び目標燃料噴射量QFを算出している。そして、燃料漏れ量QL=QT−(QI+QS+QP+QF)を算出し、燃料漏れ量QLが所定値以上である場合に、異常な燃料漏れが生じていると判定している。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a common rail type fuel injection system that detects an abnormal fuel leakage (see, for example, Patent Document 1). In the device described in
しかしながら、特許文献1に記載のものでは、予め設定された演算式やマップを用いて、上記のQT、QI、QS、QP、及びQFを算出している。このため、これらの量を必ずしも正確に算出することができず、これらの量の算出誤差を見込んで判定値を設定する必要がある。したがって、異常な燃料漏れの検出精度を向上させるには限度がある。
However, in the thing of
本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その目的は、異常な燃料漏れの検出精度を向上させることのできる燃料漏れ検出装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a fuel leakage detection device capable of improving the detection accuracy of abnormal fuel leakage.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
第1の発明は、蓄圧容器(12)から供給される燃料を燃料噴射弁(20)により噴射させる燃料噴射システム(50)に適用される燃料漏れ検出装置(30、20a)であって、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射孔(20f)までの燃料通路(22)内の燃料圧力を逐次検出する燃圧センサ(20a)と、前記燃圧センサにより逐次検出される前記燃料圧力の波形に基づいて、前記燃料噴射弁により前記燃料が噴射されている噴射期間を算出する噴射期間算出手段と、前記噴射期間を含む所定期間の始点において前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力から、前記所定期間の終点において前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力までの変化量である第1変化量を算出する第1算出手段と、前記噴射期間の始点において前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力から、前記噴射期間の終点において前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力までの変化量である第2変化量を算出する第2算出手段と、前記所定期間と前記噴射期間との差、及び前記第1変化量と前記第2変化量との差から算出される単位期間当たりの変化量に基づいて、前記燃料通路からの前記燃料の異常な漏れを検出する漏れ検出手段と、を備えることを特徴とする。 A first aspect of the invention is a fuel leak detection device (30, 20a) applied to a fuel injection system (50) in which fuel supplied from a pressure accumulating vessel (12) is injected by a fuel injection valve (20), Based on the fuel pressure sensor (20a) for sequentially detecting the fuel pressure in the fuel passage (22) from the pressure accumulating container to the injection hole (20f) of the fuel injection valve, and the waveform of the fuel pressure sequentially detected by the fuel pressure sensor. An injection period calculating means for calculating an injection period during which the fuel is injected by the fuel injection valve, and the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the start point of the predetermined period including the injection period, A first calculating means for calculating a first change amount that is a change amount up to the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the end point of Second calculation means for calculating a second change amount that is a change amount from the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor to the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the end of the injection period; and the predetermined period; Abnormal leakage of the fuel from the fuel passage is detected based on a change amount per unit period calculated from a difference from the injection period and a difference between the first change amount and the second change amount. And a leak detection means.
上記構成によれば、燃圧センサにより、蓄圧容器から燃料噴射弁の噴射孔までの燃料通路内の燃料圧力が逐次検出される。このため、蓄圧容器内で燃料圧力の変動が減衰する前に、噴射孔での燃料圧力の変動を正確に検出することができる。そして、燃圧センサにより逐次検出される燃料圧力の波形に基づいて、燃料噴射弁により燃料が噴射されている噴射期間が算出されるため、実際の噴射期間を正確に算出することができる。 According to the above configuration, the fuel pressure in the fuel passage from the pressure accumulating container to the injection hole of the fuel injection valve is sequentially detected by the fuel pressure sensor. For this reason, the fluctuation of the fuel pressure at the injection hole can be accurately detected before the fluctuation of the fuel pressure in the pressure accumulating vessel is attenuated. And since the injection period in which the fuel is injected by the fuel injection valve is calculated based on the waveform of the fuel pressure sequentially detected by the fuel pressure sensor, the actual injection period can be accurately calculated.
さらに、噴射期間を含む所定期間の始点において燃圧センサにより検出される燃料圧力から、所定期間の終点において燃圧センサにより検出される燃料圧力までの変化量である第1変化量が算出される。この第1変化量は、噴射期間を含む所定期間において、燃料圧力が変化した量を示している。また、噴射期間の始点において燃圧センサにより検出される燃料圧力から、噴射期間の終点において燃圧センサにより検出される燃料圧力までの変化量である第2変化量が算出される。この第2変化量は、噴射期間において燃料圧力が変化した量、すなわち燃料噴射弁での燃料噴射による燃料圧力の変化量を示している。 Further, a first change amount that is a change amount from the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the start point of the predetermined period including the injection period to the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the end point of the predetermined period is calculated. The first change amount indicates the amount by which the fuel pressure has changed during a predetermined period including the injection period. Further, a second change amount that is a change amount from the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the start point of the injection period to the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the end point of the injection period is calculated. The second change amount indicates the amount of change in the fuel pressure during the injection period, that is, the change amount of the fuel pressure due to fuel injection at the fuel injection valve.
ここで、所定期間と噴射期間との差は、所定期間のうち噴射期間を除く期間、すなわち燃料噴射弁により燃料が噴射されていない非噴射期間を示している。また、第1変化量と第2変化量との差は、所定期間での燃料圧力の変化量と噴射期間での燃料圧力の変化量との差、すなわち非噴射期間での燃料圧力の変化量を示している。そして、これらから算出される単位期間当たりの変化量は、噴射の影響を除いた上での燃料圧力の変化速度を示しており、燃料漏れの程度を正確に反映する指標となる。したがって、非噴射期間での単位期間当たりの燃料圧力の変化量に基づいて、燃料通路からの燃料の異常な漏れを検出することにより、異常な燃料漏れの検出精度を向上させることができる。しかも、燃料噴射弁により燃料噴射が行われている状態であっても、異常な燃料漏れの検出を行うことができる。 Here, the difference between the predetermined period and the injection period indicates a period excluding the injection period in the predetermined period, that is, a non-injection period in which fuel is not injected by the fuel injection valve. Further, the difference between the first change amount and the second change amount is the difference between the change amount of the fuel pressure during the predetermined period and the change amount of the fuel pressure during the injection period, that is, the change amount of the fuel pressure during the non-injection period. Is shown. The amount of change per unit period calculated from these indicates the rate of change of the fuel pressure after excluding the influence of injection, and is an index that accurately reflects the degree of fuel leakage. Therefore, the detection accuracy of abnormal fuel leakage can be improved by detecting abnormal fuel leakage from the fuel passage based on the amount of change in fuel pressure per unit period in the non-injection period. Moreover, even when fuel is being injected by the fuel injection valve, abnormal fuel leakage can be detected.
第2の発明では、1燃焼サイクルあたりに同一の前記燃料噴射弁により前記燃料を複数回噴射する燃料噴射システムに適用され、前記噴射期間算出手段は、前記燃料噴射弁による複数回の噴射の各々について前記噴射期間を算出し、前記第1算出手段は、複数の前記噴射期間を含む前記所定期間について前記第1変化量を算出し、前記第2算出手段は、複数の前記噴射期間の各々について前記第2変化量を算出し、前記漏れ検出手段は、前記所定期間と、複数の前記噴射期間の合計との差、及び前記第1変化量と、複数の前記第2変化量の合計との差から算出される前記単位期間当たりの変化量に基づいて、前記燃料通路からの前記燃料の異常な漏れを検出する。 In the second invention, the present invention is applied to a fuel injection system in which the fuel is injected a plurality of times by the same fuel injection valve per combustion cycle, and the injection period calculation means is configured to each of a plurality of injections by the fuel injection valve. The first calculation means calculates the first change amount for the predetermined period including a plurality of the injection periods, and the second calculation means calculates each of the plurality of the injection periods. The second change amount is calculated, and the leak detection means calculates the difference between the predetermined period and the sum of the plurality of injection periods, and the first change amount and the sum of the plurality of second change amounts. An abnormal leakage of the fuel from the fuel passage is detected based on the amount of change per unit period calculated from the difference.
燃料噴射システムにおいて、1燃焼サイクルあたりに同一の燃料噴射弁により燃料が複数回噴射されることがある。この場合には、燃料通路内の燃料圧力に対して、複数回の燃料噴射がそれぞれ影響を及ぼすこととなる。 In a fuel injection system, fuel may be injected multiple times by the same fuel injection valve per combustion cycle. In this case, multiple fuel injections affect the fuel pressure in the fuel passage.
この点、上記構成によれば、燃料噴射弁による複数回の噴射の各々について噴射期間が算出される。そして、複数の噴射期間を含む所定期間について上記第1変化量が算出され、複数の噴射期間の各々について上記第2変化量が算出される。このため、第1変化量は、複数の噴射期間を含む所定期間において、燃料圧力が変化した量を示すようになる。また、各々の第2変化量は、各々の噴射期間において燃料圧力が変化した量、すなわち燃料噴射弁での各々の燃料噴射による燃料圧力の変化量を示すようになる。 In this regard, according to the above configuration, the injection period is calculated for each of a plurality of injections by the fuel injection valve. Then, the first change amount is calculated for a predetermined period including a plurality of injection periods, and the second change amount is calculated for each of the plurality of injection periods. For this reason, the first change amount indicates the amount by which the fuel pressure has changed in a predetermined period including a plurality of injection periods. Each second change amount indicates an amount of change in fuel pressure during each injection period, that is, a change amount of fuel pressure due to each fuel injection at the fuel injection valve.
さらに、所定期間と、複数の噴射期間の合計との差、及び第1変化量と、複数の第2変化量の合計との差から算出される単位期間当たりの変化量に基づいて、燃料通路からの燃料の異常な漏れが検出される。このため、算出される単位期間当たりの変化量は、複数回の噴射の影響を除いた上での燃料圧力の変化速度を示しており、燃料漏れの程度を正確に反映する指標となる。したがって、1燃焼サイクルあたりに同一の燃料噴射弁により燃料が複数回噴射される燃料噴射システムにおいても、異常な燃料漏れの検出精度を向上させることができる。 Further, based on the difference between the predetermined period and the sum of the plurality of injection periods and the difference between the first change amount and the sum of the plurality of second change amounts, the fuel passage is based on the change amount per unit period. An abnormal leak of fuel from is detected. For this reason, the calculated amount of change per unit period indicates the rate of change of the fuel pressure after excluding the influence of multiple injections, and is an index that accurately reflects the degree of fuel leakage. Therefore, even in a fuel injection system in which fuel is injected a plurality of times by the same fuel injection valve per combustion cycle, the detection accuracy of abnormal fuel leakage can be improved.
第3の発明は、蓄圧容器(12)から供給される燃料を燃料噴射弁(20)により噴射させる燃料噴射システム(50)に適用される燃料漏れ検出装置(30、20a)であって、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射孔(20f)までの燃料通路(22)内の燃料圧力を逐次検出する燃圧センサ(20a)と、前記燃圧センサにより逐次検出される前記燃料圧力の波形に基づいて、所定期間のうち前記燃料噴射弁により前記燃料が噴射されている噴射期間を除いた非噴射期間を算出する非噴射期間算出手段と、前記非噴射期間での前記燃料圧力の変化速度に基づいて、前記燃料通路からの前記燃料の異常な漏れを検出する漏れ検出手段と、を備えることを特徴とする。 A third invention is a fuel leak detection device (30, 20a) applied to a fuel injection system (50) in which fuel supplied from a pressure accumulating vessel (12) is injected by a fuel injection valve (20), Based on the fuel pressure sensor (20a) for sequentially detecting the fuel pressure in the fuel passage (22) from the pressure accumulating container to the injection hole (20f) of the fuel injection valve, and the waveform of the fuel pressure sequentially detected by the fuel pressure sensor. A non-injection period calculating means for calculating a non-injection period excluding an injection period in which the fuel is injected by the fuel injection valve in a predetermined period, and a change speed of the fuel pressure in the non-injection period. And a leak detecting means for detecting an abnormal leak of the fuel from the fuel passage.
上記構成によれば、第1の発明と同様に、噴射孔での燃料圧力の変動を正確に検出することができる。そして、燃圧センサにより逐次検出される燃料圧力の波形に基づいて、所定期間のうち燃料噴射弁により燃料が噴射されている噴射期間を除いた非噴射期間が算出される。このため、実際の噴射期間を算出する場合と同様に、実際の非噴射期間を正確に算出することができる。そして、噴射の影響が及ばない非噴射期間での燃料圧力の変化速度に基づいて、燃料通路からの燃料の異常な漏れが検出されるため、異常な燃料漏れの検出精度を向上させることができる。しかも、燃料噴射弁により燃料噴射が行われている状態であっても、異常な燃料漏れの検出を行うことができる。 According to the above configuration, the fuel pressure fluctuation at the injection hole can be accurately detected, as in the first invention. Then, based on the fuel pressure waveform sequentially detected by the fuel pressure sensor, a non-injection period excluding an injection period in which fuel is injected by the fuel injection valve in a predetermined period is calculated. For this reason, the actual non-injection period can be accurately calculated as in the case of calculating the actual injection period. And since the abnormal leak of the fuel from the fuel passage is detected based on the change speed of the fuel pressure in the non-injection period where the influence of the injection does not reach, the detection accuracy of the abnormal fuel leak can be improved. . Moreover, even when fuel is being injected by the fuel injection valve, abnormal fuel leakage can be detected.
以下、各実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態では、例えば4輪自動車用エンジン(内燃機関)を対象とするコモンレール式の燃料噴射システムとして具体化している。このシステムは、ディーゼルエンジンの燃焼室(気筒)内に、直接的に高圧燃料(例えば噴射圧力「1000気圧」以上の軽油)を噴射する際に用いられる。 Each embodiment will be described below with reference to the drawings. Each embodiment is embodied as a common rail fuel injection system for a four-wheeled vehicle engine (internal combustion engine), for example. This system is used when high-pressure fuel (for example, light oil having an injection pressure of “1000 atm” or higher) is directly injected into a combustion chamber (cylinder) of a diesel engine.
(第1実施形態)
はじめに、図1を参照して、コモンレール式の燃料噴射システムの概略について説明する。なお、本実施形態では多気筒(例えば直列4気筒)の4ストローク、レシプロ式ディーゼルエンジンを想定している。このエンジンでは、吸排気弁のカム軸に設けられた気筒判別センサ(電磁ピックアップ)にてその時の対象シリンダが逐次判別され、4つのシリンダ#1〜#4について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の4行程による1燃焼サイクルが「720°CA」周期で実行される。詳しくは、各シリンダ間で「180°CA」ずらして、シリンダ#1,#3,#4,#2の順で1燃焼サイクルが逐次実行される。
(First embodiment)
First, an outline of a common rail fuel injection system will be described with reference to FIG. In this embodiment, a multi-cylinder (for example, inline 4-cylinder) 4-stroke, reciprocating diesel engine is assumed. In this engine, a cylinder discrimination sensor (electromagnetic pickup) provided on the camshaft of the intake / exhaust valve sequentially discriminates the target cylinder at that time, and intake, compression, combustion, and exhaust for each of the four
同図に示されるように、この燃料噴射システム50は、大きくは、ECU30(電子制御ユニット)が、各種センサからのセンサ出力を取り込み、それら各センサ出力に基づいて燃料供給系を構成する各装置の駆動を制御するように構成されている。ECU30は、吸入調整弁11cに対する電流供給量を調整して燃料ポンプ11の燃料吐出量を所望の値に制御することで、コモンレール12(蓄圧容器)内の燃料圧力を目標値にフィードバック制御(例えばPID制御)する。そして、その燃料圧力に基づいて、対象エンジンの所定シリンダに対する燃料噴射量、ひいては同エンジンの出力(出力軸の回転速度やトルク)を所望の大きさに制御する。
As shown in the figure, the
燃料供給系を構成する諸々の装置は、燃料上流側から、燃料タンク10、燃料ポンプ11(ポンプ)、コモンレール12、及びインジェクタ20(燃料噴射弁)の順に配設されている。このうち、燃料タンク10と燃料ポンプ11とは、燃料フィルタ10bを介して配管10aにより接続されている。
Various devices constituting the fuel supply system are arranged in order of the
燃料ポンプ11は、駆動軸11dによって駆動される高圧ポンプ11a及び低圧ポンプ11bを有している。低圧ポンプ11bによって上記燃料タンク10から汲み上げられる燃料は、高圧ポンプ11aにて加圧されて吐出される。そして、高圧ポンプ11aへの燃料の圧送量、ひいては燃料ポンプ11の燃料吐出量は、燃料ポンプ11の燃料吸入側に設けられた吸入調整弁(SCV:Suction Control Valve)11cによって調量される。すなわち、この燃料ポンプ11では、吸入調整弁11c(例えば非通電時に開弁するノーマリオン型の調整弁)の駆動電流量(ひいては弁開度)を調整することで、同ポンプ11からの燃料吐出量が所望の値に制御される。
The fuel pump 11 has a high-pressure pump 11a and a low-pressure pump 11b that are driven by a drive shaft 11d. The fuel pumped up from the
燃料ポンプ11を構成する2種のポンプのうち、低圧ポンプ11bは、例えばトロコイド式のフィードポンプとして構成されている。これに対し、高圧ポンプ11aは、例えばプランジャポンプからなり、図示しない偏心カムにて所定のプランジャ(例えば3本のプランジャ)をそれぞれ軸方向に往復動させることにより、加圧室に送られた燃料を逐次所定のタイミングで圧送する。いずれのポンプも、駆動軸11dによって駆動されるものである。ちなみにこの駆動軸11dは、対象エンジンの出力軸であるクランク軸41に連動し、例えばクランク軸41の1回転に対して「1/1」又は「1/2」等の比率で回転する。すなわち、上記低圧ポンプ11b及び高圧ポンプ11aは、対象エンジンの出力によって駆動される。 Of the two pumps constituting the fuel pump 11, the low-pressure pump 11b is configured as a trochoid feed pump, for example. On the other hand, the high-pressure pump 11a is composed of, for example, a plunger pump, and fuel sent to the pressurizing chamber by reciprocating predetermined plungers (for example, three plungers) in the axial direction by eccentric cams (not shown). Are sequentially pumped at a predetermined timing. Both pumps are driven by the drive shaft 11d. Incidentally, the drive shaft 11d is interlocked with the crankshaft 41, which is the output shaft of the target engine, and rotates, for example, at a ratio of "1/1" or "1/2" with respect to one rotation of the crankshaft 41. That is, the low pressure pump 11b and the high pressure pump 11a are driven by the output of the target engine.
燃料ポンプ11により燃料タンク10から燃料フィルタ10bを介して汲み上げられた燃料は、コモンレール12へ加圧供給(圧送)される。そして、コモンレール12は、燃料ポンプ11から圧送された燃料を高圧状態で蓄える。コモンレール12は、蓄えられた燃料を、シリンダ毎に設けられた高圧配管14を通じて、各シリンダ#1〜#4のインジェクタ20へそれぞれ分配供給する。これらインジェクタ20(#1)〜(#4)の燃料排出口21は、それぞれ余分な燃料を燃料タンク10へ戻すための配管18とつながっている。また、コモンレール12と高圧配管14との間には、コモンレール12から高圧配管14へ伝播する燃料の圧力脈動を減衰させるオリフィス12a(燃料脈動軽減手段)が備えられている。
The fuel pumped up from the
図2に、上記インジェクタ20の詳細構造を示す。なお、上記4つのインジェクタ20(#1)〜(#4)は同様の構造(例えば図2に示す構造)となっている。いずれのインジェクタ20も、燃焼用の燃料(燃料タンク10内の燃料)を利用した油圧駆動式の燃料噴射弁である。そして、燃料噴射に際して、駆動動力の伝達が油圧室Cd(制御室)を介して行われる。同図に示されるように、このインジェクタ20は、非通電時に閉弁状態となるノーマリクローズ型の燃料噴射弁として構成されている。
FIG. 2 shows a detailed structure of the
インジェクタ20のハウジング20eに形成された燃料流入口22には、コモンレール12から供給される高圧燃料が流入する。流入した高圧燃料の一部は油圧室Cdに流入し、他は噴射孔20fに向けて流れる。油圧室Cdには、制御弁23により開閉されるリーク孔24が形成されている。制御弁23によりリーク孔24が開放されると、油圧室Cdの燃料はリーク孔24から燃料排出口21を経て燃料タンク10に戻される。
High-pressure fuel supplied from the
このインジェクタ20の燃料噴射に際しては、二方電磁弁を構成するソレノイド20bに対する通電状態(通電/非通電)に応じて制御弁23を作動させる。これにより、油圧室Cdの密閉度合、ひいては同油圧室Cd内の圧力(ニードル弁20cの背圧に相当)が増減される。そして、その圧力の増減により、スプリング20d(コイルばね)の伸張力に従って又は抗して、ニードル弁20cがハウジング20e内を往復動(上下)する。これにより、噴射孔20fまでの内部燃料通路25が開閉される。詳しくは、往復動に基づいて、ニードル弁20cが弁座部に対して着座又は離座させられる。
When fuel is injected from the
ここで、ニードル弁20cの駆動制御は、オンオフ制御を通じて行われる。すなわち、ニードル弁20cの駆動部(上記二方電磁弁)には、ECU30からオンオフを指令するパルス信号(通電信号)が送られる。そして、オン信号(又はオフ信号)に基づいてニードル弁20cがリフトアップさせられ、噴射孔20fが開放される。一方、オフ信号(又はオン信号)に基づいてニードル弁20cがリフトダウンさせられ、噴射孔20fが閉塞される。
Here, drive control of the
ちなみに、上記油圧室Cdの増圧処理は、コモンレール12からの燃料供給によって行われる。他方、油圧室Cdの減圧処理は、ソレノイド20bへの通電により制御弁23を作動させて、リーク孔24を開放させることによって行われる。これにより、インジェクタ20と燃料タンク10とを接続する配管18(図1)を通じて、油圧室Cd内の燃料が上記燃料タンク10へ戻される。すなわち、油圧室Cd内の燃料圧力を制御弁23の開閉作動により調整することで、噴射孔20fを開閉するニードル弁20cの作動が制御される。なお、インジェクタ20では、噴射孔20fが閉塞されている状態であっても、部品の隙間等から燃料がリークすることにより、内部リーク量QIが生じている。
Incidentally, the pressure increasing process of the hydraulic chamber Cd is performed by supplying fuel from the
インジェクタ20の非駆動状態では、定常的に付与される閉弁側への力(スプリング20dによる伸張力)により、ニードル弁20cが閉弁側へ変位させられる。一方、駆動状態では、上記のように駆動力が付与されることにより、上記スプリング20dの伸張力に抗してニードル弁20cが開弁側へ変位させられる。この際に、非駆動状態と駆動状態とでは、ニードル弁20cのリフト量が略対称に変化する。
In the non-driving state of the
インジェクタ20には、燃料圧力を検出する燃圧センサ20a(図1も併せ参照)が取り付けられている。具体的には、ハウジング20eに形成された燃料流入口22と高圧配管14とを治具20jで連結させ、この治具20jに燃圧センサ20aを取り付けている。このようにインジェクタ20の燃料流入口22に燃圧センサ20aを取り付けることで、燃料流入口22内における燃料圧力(インレット圧)の随時の検出が可能とされている。具体的には、この燃圧センサ20aの出力により、インジェクタ20の噴射動作に伴う燃料圧力の変動や、燃料圧力レベル(安定圧力)、燃料噴射圧力等を検出(測定)することができる。
A
燃圧センサ20aは、複数のインジェクタ20(#1)〜(#4)の各々に対して設けられている。そして、これら燃圧センサ20aの出力に基づいて、所定の噴射について、インジェクタ20の噴射動作に伴う燃料圧力の波形を、高い精度で検出することができる(詳しくは後述)。
The
また、図示しない車両(例えば4輪乗用車又はトラック等)には、上記各センサの他にもさらに、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えば対象エンジンの出力軸であるクランク軸41の外周側には、所定クランク角毎に(例えば30°CA周期で)クランク角信号を出力するクランク角センサ42(例えば電磁ピックアップ)が設けられている。クランク角センサ42は、同クランク軸41の回転角度位置や回転速度(エンジン回転速度)等を検出する。また、車両のアクセルペダルには、アクセルペダルの状態(変位量)に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ44が設けられている。アクセルセンサ44は、運転者によるアクセルペダルの操作量(踏み込み量)を検出する。
A vehicle (not shown) (for example, a four-wheel passenger car or a truck) is provided with various sensors for vehicle control in addition to the above sensors. For example, a crank angle sensor 42 (for example, an electromagnetic pickup) that outputs a crank angle signal at every predetermined crank angle (for example, at a cycle of 30 ° CA) is provided on the outer peripheral side of the crankshaft 41 that is the output shaft of the target engine. . The
こうしたシステムの中で、エンジン制御を行う部分がECU30である。このECU30は、周知のマイクロコンピュータを備えて構成され、上記各種センサの検出信号に基づいて対象エンジンの運転状態やユーザの要求を把握する。そして、それらに応じて上記吸入調整弁11cやインジェクタ20等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジンに係る各種の制御を行う。
In such a system, the part that performs engine control is the
また、このECU30に搭載されるマイクロコンピュータは、各種の演算を行うCPU(基本処理装置)、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのRAM、プログラムメモリとしてのROM、データ保存用の不揮発性メモリ、バックアップRAM等を備えて構成されている。そして、ROMには、燃料噴射制御に係るプログラムを含めたエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用の不揮発性メモリには、対象エンジンの設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。
The microcomputer mounted on the
本実施形態では、ECU30が、随時入力される各種のセンサ出力(検出信号)に基づいて、その時に出力軸(クランク軸41)に生成すべきトルク(要求トルク)、ひいてはその要求トルクを満足するための燃料噴射量を算出する。こうして、インジェクタ20の燃料噴射量を可変設定することで、各シリンダ内(燃焼室)での燃料燃焼を通じて生成されるトルク(生成トルク)、ひいては実際に出力軸(クランク軸41)へ出力される軸トルク(出力トルク)を制御する(要求トルクへ一致させる)。
In the present embodiment, the
すなわち、このECU30は、例えば時々のエンジン運転状態や運転者によるアクセルペダルの操作量等に応じた燃料噴射量を算出し、所望の噴射時期に同期して、その燃料噴射量での燃料噴射を指示する噴射制御信号(噴射指令信号)を上記インジェクタ20へ出力する。これにより、インジェクタ20の駆動量(例えば開弁期間)に基づいて、対象エンジンの出力トルクが目標値へ制御されることになる。
That is, the
なお周知のように、ディーゼルエンジンにおいては、定常運転時、新気量増大やポンピングロス低減等の目的で、同エンジンの吸気通路に設けられた吸気絞り弁(スロットル弁)が略全開状態に保持される。したがって、定常運転時の燃焼制御(特にトルク調整に係る燃焼制御)としては燃料噴射量のコントロールが主となっている。 As is well known, in a diesel engine, the intake throttle valve (throttle valve) provided in the intake passage of the engine is maintained in a substantially fully open state for the purpose of increasing the amount of fresh air and reducing pumping loss during steady operation. Is done. Therefore, control of the fuel injection amount is mainly used as combustion control during steady operation (particularly combustion control related to torque adjustment).
以下、図3を参照して、燃料噴射制御の基本的な処理手順について説明する。なお、この制御において用いられる各種パラメータの値は、例えばECU30に搭載されたRAMや不揮発性メモリ、あるいはバックアップRAM等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。
Hereinafter, a basic processing procedure of the fuel injection control will be described with reference to FIG. Note that the values of various parameters used in this control are stored as needed in a storage device such as a RAM, a non-volatile memory, or a backup RAM mounted on the
同図に示すように、この一連の処理においては、まずステップS11で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度(クランク角センサ42による実測値)及び燃料圧力(燃圧センサ20aによる実測値)、さらには運転者によるその時のアクセル操作量(アクセルセンサ44による実測値)等を読み込む。
As shown in the figure, in this series of processing, first, in step S11, predetermined parameters, for example, the engine speed at that time (actually measured value by the crank angle sensor 42) and fuel pressure (actually measured value by the
続くステップS12では、上記ステップS11で読み込んだ各種パラメータに基づいて噴射パターンを設定する。例えば単段噴射の場合にはその噴射の噴射量Q(噴射時間)が、また多段噴射の噴射パターンの場合にはトルクに寄与する各噴射の総噴射量Q(総噴射時間)が、それぞれ上記出力軸(クランク軸41)に生成すべきトルク(アクセル操作量等から算出される要求トルク)に応じて可変設定される。 In subsequent step S12, an injection pattern is set based on the various parameters read in step S11. For example, in the case of single-stage injection, the injection amount Q (injection time) of the injection, and in the case of the injection pattern of multi-stage injection, the total injection amount Q (total injection time) of each injection that contributes to torque is described above. It is variably set according to the torque to be generated on the output shaft (crankshaft 41) (requested torque calculated from the accelerator operation amount or the like).
この噴射パターンは、例えば上記ROMに記憶保持された所定のマップ(噴射制御用マップ、数式でも可)及び補正係数に基づいて取得される。詳しくは、例えば予め所定パラメータ(ステップS11)の想定される範囲について試験により最適噴射パターン(適合値)を求め、その噴射制御用マップに書き込んでおく。 This injection pattern is acquired based on, for example, a predetermined map (an injection control map, which may be a mathematical expression) stored in the ROM and a correction coefficient. Specifically, for example, an optimal injection pattern (adapted value) is obtained in advance for a range of the predetermined parameter (step S11) that is assumed, and is written in the injection control map.
この噴射パターンは、例えば噴射段数(1燃焼サイクル中の噴射回数)、並びにそれら各噴射の噴射時期(噴射タイミング)及び噴射時間(噴射量に相当)等のパラメータにより定められるものである。こうして、上記噴射制御用マップは、それらパラメータと最適噴射パターンとの関係を示すものとなっている。 This injection pattern is determined by parameters such as the number of injection stages (the number of injections in one combustion cycle), the injection timing (injection timing) and the injection time (corresponding to the injection amount) of each injection. Thus, the injection control map shows the relationship between these parameters and the optimal injection pattern.
そして、この噴射制御用マップで取得された噴射パターンを、別途更新されている補正係数(例えばECU30内の不揮発性メモリに記憶)に基づいて補正する(例えば「設定値=マップ上の値/補正係数」なる演算を行う)。これにより、その時に噴射すべき燃料の噴射パターン、ひいてはその噴射パターンに対応した上記インジェクタ20に対する噴射指令信号を得る。補正係数は、別途の処理により内燃機関の運転中に逐次更新されている。
Then, the injection pattern acquired in the map for injection control is corrected based on a separately updated correction coefficient (for example, stored in a nonvolatile memory in the ECU 30) (for example, “set value = value on map / correction”). "Coefficient" is calculated). As a result, an injection command signal for the
なお、上記噴射パターンの設定(ステップS12)には、同噴射パターンの要素(上記の噴射段数等)毎に別々に設けられた各マップを用いるようにしても、あるいはこれら噴射パターンの各要素を幾つか(例えば全て)まとめて作成したマップを用いるようにしてもよい。 It should be noted that, for the setting of the injection pattern (step S12), each map provided separately for each element of the injection pattern (the number of injection stages, etc.) may be used, or each element of these injection patterns may be used. Several (for example, all) maps created together may be used.
こうして設定された噴射パターン、ひいてはその噴射パターンに対応する指令値(噴射指令信号)は、続くステップS13で使用される。すなわち、同ステップS13では、その指令値をインジェクタ20へ出力して、同インジェクタ20の駆動を制御する。そして、このインジェクタ20の駆動制御をもって、図3の一連の処理を終了する。
The injection pattern thus set, and thus the command value (injection command signal) corresponding to the injection pattern, is used in the subsequent step S13. That is, in step S13, the command value is output to the
次に、燃料噴射システム50における異常な燃料漏れの検出の処理手順について、図4を用いて説明する。図4に示す一連の処理は、所定周期(例えば先述のCPUが行う演算周期)又は所定のクランク角度毎に実行される。
Next, a processing procedure for detecting abnormal fuel leakage in the
まずステップS21で、燃圧センサ20aによる検出圧力(出力値)を取り込む。この取り込み処理は複数の燃圧センサ20aの各々について実行される。以下、ステップS21の取り込み処理について、図5を用いて詳細に説明する。
First, in step S21, the detected pressure (output value) from the
図5(a)は、図3のステップS13にてインジェクタ20に出力される噴射指令信号(パルス信号)を示しており、この指令信号のオン信号によりソレノイド20bが作動して噴射孔20fが解放される。すなわち、噴射指令信号のオン時期t1により噴射開始が指令され、オフ時期t2により噴射終了が指令される。よって、指令信号のオン期間(噴射指令期間)により噴射孔20fの解放時間Tqを制御することで、噴射量Qを制御している。図5(b)は、上記噴射指令に伴い生じる噴射孔20fからの燃料噴射率の変化(噴射率波形)を示し、図5(c)の実線は、噴射率の変化に伴い生じる燃圧センサ20aによる検出圧力の変化(検出圧力波形)を示す。
FIG. 5A shows the injection command signal (pulse signal) output to the
そして、ECU30は、図4の処理とは別のサブルーチン処理により、燃圧センサ20aの出力値を逐次検出している。そのサブルーチン処理では、燃圧センサ20aの出力値を、その出力により圧力波形(圧力の推移)を描くことができる程度に短い間隔(図4の処理周期よりも短い間隔)にて逐次取得している。具体的には、50μsecよりも短い間隔(より望ましくは20μsec)でセンサ出力を逐次取得する。
Then, the
燃圧センサ20aによる検出圧力の変化と噴射率の変化とは以下に説明する相関があるため、検出圧力の波形から噴射率の波形を推定することができる。すなわち、先ず、図5(a)に示すように噴射開始指令がなされたt1時点の後、噴射率がR1の時点で上昇を開始して噴射が開始される。一方、検出圧力は、R1の時点で噴射率が上昇を開始したことに伴い変化点P1にて下降を開始する。その後、噴射率がR2の時点で最大噴射率に到達したことに伴い、検出圧力の下降は変化点P2にて停止する。次に、噴射率がR2の時点で下降を開始したことに伴い、検出圧力は変化点P2にて上昇を開始する。その後、噴射率がR3の時点でゼロになり実際の噴射が終了したことに伴い、検出圧力の上昇は変化点P3にて停止する。
Since the change in the detected pressure by the
以上により、燃圧センサ20aによる検出圧力の波形のうち変化点P1及びP3を検出することで、噴射率の上昇開始時点R1(実噴射開始時点)及び下降終了時点R3(実噴射終了時点)を算出(推定)することができる。また、以下に説明する検出圧力の変化と噴射率の変化との相関関係に基づき、検出圧力の変化から噴射率の変化を推定できる。
As described above, by detecting the change points P1 and P3 in the waveform of the pressure detected by the
すなわち、検出圧力の変化点P1からP2までの圧力下降率Pαと、噴射率の変化点R1からR2までの噴射率上昇率Rαとは相関がある。変化点P2からP3までの圧力上昇率Pγと変化点R2からR3までの噴射率下降率Rγとは相関がある。変化点P1からP2までの圧力下降量Pβ(最大落込量)と変化点R1からR2までの噴射率上昇量Rβとは相関がある。よって、燃圧センサ20aによる検出圧力の波形から圧力下降率Pα、圧力上昇率Pγ、及び圧力下降量Pβを検出することで、噴射率上昇率Rα、噴射率下降率Rγ、及び噴射率上昇量Rβを算出(推定)することができる。よって、図5(b)に示す燃料噴射率の波形(燃料噴射率の推移)を算出(推定)することができる。
That is, there is a correlation between the pressure decrease rate Pα from the detected pressure change point P1 to P2 and the injection rate increase rate Rα from the injection rate change point R1 to R2. There is a correlation between the pressure increase rate Pγ from the change points P2 to P3 and the injection rate decrease rate Rγ from the change points R2 to R3. There is a correlation between the pressure drop amount Pβ (maximum drop amount) from the change points P1 to P2 and the injection rate increase amount Rβ from the change points R1 to R2. Therefore, the injection rate increase rate Rα, the injection rate decrease rate Rγ, and the injection rate increase amount Rβ are detected by detecting the pressure decrease rate Pα, the pressure increase rate Pγ, and the pressure decrease amount Pβ from the waveform of the pressure detected by the
なお、実噴射開始から終了までの噴射率の積分値(斜線を付した符号Sに示す部分の面積)は噴射量に相当する。そして、検出圧力の変動波形のうち実噴射開始から終了までの噴射率変化に対応する部分(変化点P1〜P3の部分)の圧力の積分値と噴射率の積分値Sとは相関がある。よって、燃圧センサ20aによる検出圧力の波形から圧力積分値を算出することに基づいて、噴射量Qに相当する噴射率積分値Sを算出(推定)することができる。
Note that the integral value of the injection rate from the start to the end of actual injection (the area of the portion indicated by the hatched symbol S) corresponds to the injection amount. The integral value of the pressure and the integral value S of the injection rate in the portion corresponding to the change in the injection rate from the start to the end of the actual injection (the change points P1 to P3) in the fluctuation waveform of the detected pressure have a correlation. Therefore, the injection rate integrated value S corresponding to the injection amount Q can be calculated (estimated) based on calculating the pressure integrated value from the waveform of the detected pressure by the
図4の説明に戻り、ステップS21以降のステップS22〜S28における処理内容は、単段噴射実行時と多段噴射実行時とで異なる。以下、先ずは図5を用いて単段噴射実行時の処理内容を説明し、その後、図7を用いて多段噴射実行時の処理内容を説明する。また、以降のステップS22〜S28では、噴射と非噴射が順次実行される複数の気筒のうち、噴射気筒に対応する燃圧センサ20aによる検出圧力の波形を用いる。
Returning to the description of FIG. 4, the processing contents in steps S22 to S28 after step S21 are different between when single-stage injection is executed and when multistage injection is executed. Hereinafter, first, the processing content when the single-stage injection is executed will be described with reference to FIG. 5, and then the processing content when the multi-stage injection is executed will be described with reference to FIG. In subsequent steps S22 to S28, the waveform of the detected pressure by the
また、高圧ポンプ11aからコモンレール12へ燃料が圧送されている期間では、燃圧センサ20aによる検出圧力に、高圧ポンプ11aの燃料圧送による圧力上昇分が含まれている。そこで、本実施形態では、複数の燃圧センサ20aの各々について取得した検出圧力波形のうち、高圧ポンプ11aからコモンレール12への燃料圧送期間が、インジェクタ20による噴射期間を含む所定期間と重複していない部分を用いて、以降のステップS22〜S28の処理を実行する。
Further, during the period in which the fuel is being pumped from the high pressure pump 11a to the
<単段噴射実行時>
先述のステップS21に続くステップS22において、ステップS21で取得した検出圧力の波形に基づいて、実噴射開始時点及び実噴射終了時点を算出する。具体的には、変化点P1,P3の出現時期を算出する。検出圧力の波形の1階微分値を演算し、噴射指令のオン時期t1以降、微分値が最初に閾値を超えたことをもって変化点P1の出現を検出する。また、変化点P1の出現以降、微分値が閾値内で変化する安定状態となった場合に、その安定状態以前において微分値が最後に閾値を下回ったことをもって変化点P3の出現を検出する。
<When single-stage injection is performed>
In step S22 following step S21 described above, the actual injection start point and the actual injection end point are calculated based on the detected pressure waveform acquired in step S21. Specifically, the appearance times of the change points P1 and P3 are calculated. The first-order differential value of the waveform of the detected pressure is calculated, and the appearance of the change point P1 is detected when the differential value first exceeds the threshold after the on-time t1 of the injection command. In addition, after the appearance of the change point P1, when the stable state where the differential value changes within the threshold value is reached, the appearance of the change point P3 is detected when the differential value finally falls below the threshold value before the stable state.
続くステップS23では、ステップS22で算出した実噴射開始時点及び実噴射終了時点から、インジェクタ20により燃料が実際に噴射されている実噴射期間(単位は時間)を算出する。具体的には、実噴射開始時点から実噴射終了時点までの時間を実噴射期間として算出する。
In subsequent step S23, an actual injection period (unit: time) in which the fuel is actually injected by the
続くステップS24では、ステップS23で算出した実噴射期間を含む所定期間における検出圧力の変化量である第1変化量を算出する。具体的には、燃料圧力を検出する対象となる気筒のピストンにおいて、圧縮上死点の90°CA前から圧縮上死点の90°CA後までの期間を上記所定期間(単位は時間)としている。すなわち、この所定期間は、1燃焼サイクルのうち圧縮行程から燃焼行程にかけての期間であり、且つ上記実噴射期間を含む期間である。そして、ステップS21で取得した検出圧力の波形に基づいて、この所定期間の始点において燃圧センサ20aにより検出された燃料圧力から、所定期間の終点において燃圧センサ20aにより検出された燃料圧力までの変化量を、上記第1変化量として算出する。
In subsequent step S24, a first change amount that is a change amount of the detected pressure in a predetermined period including the actual injection period calculated in step S23 is calculated. Specifically, in the piston of the cylinder whose fuel pressure is to be detected, a period from 90 ° CA before compression top dead center to 90 ° CA after compression top dead center is set as the predetermined period (unit is time). Yes. That is, this predetermined period is a period from the compression stroke to the combustion stroke in one combustion cycle and includes the actual injection period. Then, based on the waveform of the detected pressure acquired in step S21, the amount of change from the fuel pressure detected by the
続くステップS25では、ステップS23で算出した実噴射期間における検出圧力の変化量である第2変化量を算出する。具体的には、ステップS21で取得した検出圧力の波形に基づいて、上記実噴射期間の始点において燃圧センサ20aにより検出された燃料圧力から、実噴射期間の終点において燃圧センサ20aにより検出された燃料圧力までの変化量を、上記第2変化量として算出する。この第2変化量は、上記実噴射期間において燃料圧力が変化した量、すなわちインジェクタ20での燃料噴射による燃料圧力の変化量を示している。
In subsequent step S25, a second change amount that is a change amount of the detected pressure in the actual injection period calculated in step S23 is calculated. Specifically, based on the detected pressure waveform acquired in step S21, the fuel detected by the
続くステップS26では、上記所定期間のうちステップS23で算出した実噴射期間を除いた非噴射期間を算出する。具体的には、上記所定期間から上記実噴射期間を引いて、非噴射期間(単位は時間)を算出する。この非噴射期間は、上記所定期間のうち、インジェクタ20により燃料が噴射されていない期間である。
In subsequent step S26, a non-injection period excluding the actual injection period calculated in step S23 in the predetermined period is calculated. Specifically, the non-injection period (unit is time) is calculated by subtracting the actual injection period from the predetermined period. This non-injection period is a period during which fuel is not injected by the
続くステップS27では、ステップS24で算出した第1変化量とステップS25で算出した第2変化量との差を算出する。具体的には、上記第1変化量から上記第2変化量を引いて、これら変化量の差を算出する。第1変化量と第2変化量との差は、上記所定期間での燃料圧力の変化量と上記実噴射期間での燃料圧力の変化量との差、すなわち上記非噴射期間での燃料圧力の変化量を示している。 In the subsequent step S27, the difference between the first change amount calculated in step S24 and the second change amount calculated in step S25 is calculated. Specifically, the difference between these changes is calculated by subtracting the second change from the first change. The difference between the first change amount and the second change amount is the difference between the change amount of the fuel pressure in the predetermined period and the change amount of the fuel pressure in the actual injection period, that is, the fuel pressure in the non-injection period. The amount of change is shown.
続くステップS28では、ステップS26で算出した非噴射期間とステップS27で算出した第1変化量と第2変化量との差から、単位期間当たりの変化量を算出する。具体的には、第1変化量と第2変化量との差を非噴射期間で割って、非噴射期間での単位期間当たりの燃料圧力の変化量を算出する。 In the subsequent step S28, a change amount per unit period is calculated from the difference between the non-injection period calculated in step S26 and the first change amount and the second change amount calculated in step S27. Specifically, the difference between the first change amount and the second change amount is divided by the non-injection period to calculate the change amount of the fuel pressure per unit period in the non-injection period.
この単位期間当たりの変化量は、噴射の影響を除いた上での燃料圧力の変化速度を示しており、燃料漏れの程度を正確に反映する指標となる。すなわち、燃料噴射システム50に異常な燃料漏れが生じている場合には、非噴射期間においても燃料圧力が正常時よりも速く低下することとなる(図5(c)の一点鎖線参照)。異常な燃料漏れとしては、高圧配管14に亀裂が生じている場合や、インジェクタ20の噴射孔20fが解放されたままの状態となっている場合等がある。なお、燃料噴射システム50では、異常な燃料漏れが生じていない場合(正常状態)であっても、上述したインジェクタ20の内部リーク量QI等のリークが生じている。
The amount of change per unit period indicates the rate of change of fuel pressure after excluding the influence of injection, and is an index that accurately reflects the degree of fuel leakage. That is, when an abnormal fuel leak occurs in the
続くステップS29では、ステップS28で算出した非噴射期間での単位期間当たりの燃料圧力の変化量に基づいて、燃料噴射システム50の異常な燃料漏れを検出する。具体的には、上記単位期間当たりの燃料圧力の変化量(燃料圧力の変化速度)の絶対値が、判定値よりも大きい場合には、燃料噴射システム50に異常な燃料漏れが生じていると判定する。この判定値は、インジェクタ20の内部リーク量QI等による燃料圧力の低下よりも大きな燃料圧力の低下が、燃料噴射システム50で生じていることを検出することのできる値に設定されている。
In the following step S29, an abnormal fuel leakage of the
<多段噴射実行時>
単段噴射時の検出圧力の波形は図5(c)に示す態様となるのに対し、多段噴射時には図6(c)に示す態様となる。図6に示す例では1燃焼サイクル中にパイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射及びアフター噴射を順次行っており、図6(c)中の符号P11,P21,P31,P41は各噴射段の噴射開始に伴い波形に現れる変化点を示し、符号P13,P23,P33,P43は各噴射段の噴射終了に伴い波形に現れる変化点を示す。ここで、図6(c)において、実線は正常状態を示しており、一点鎖線は燃料噴射システム50において異常な燃料漏れが生じている状態を示している。異常な燃料漏れが生じている状態であっても、実噴射開始時点(変化点P11,P21,P31,P41)、及び実噴射終了時点(変化点P13,P23,P33,P43)は、正常状態と同じ時点(時期)として算出される。なお、図6(b)中の斜線に示す面積S1,S2,S3,S4は、各噴射段の噴射量Q1,Q2,Q3,Q4に相当する。
<When performing multi-stage injection>
The waveform of the detected pressure at the time of single-stage injection is as shown in FIG. 5C, whereas at the time of multi-stage injection, the waveform is as shown in FIG. In the example shown in FIG. 6, pilot injection, pre-injection, main injection, and after-injection are sequentially performed during one combustion cycle, and symbols P11, P21, P31, and P41 in FIG. The reference points P13, P23, P33, and P43 indicate the change points that appear in the waveform as the injection ends in each injection stage. Here, in FIG. 6C, the solid line indicates a normal state, and the alternate long and short dash line indicates a state where abnormal fuel leakage occurs in the
図6に示す多段噴射の場合には、上記ステップS22において、ステップS21で取得した検出圧力の波形に基づいて、複数回の噴射の各々について実噴射開始時点及び実噴射終了時点を、単段噴射の場合と同様の手法で算出する。続くステップS23では、ステップS22で算出した複数回の噴射の各々の実噴射開始時点及び実噴射終了時点から、複数回の噴射の各々について実噴射期間(単位は時間)を算出する。続くステップS24では、ステップS23で算出した複数の実噴射期間を含む所定期間における検出圧力の変化量である第1変化量を、単段噴射の場合と同様の手法で算出する。続くステップS25では、ステップS23で算出した複数の実噴射期間の各々について、実噴射期間における検出圧力の変化量である第2変化量を、単段噴射の場合と同様の手法により算出する。 In the case of the multistage injection shown in FIG. 6, in step S22, the actual injection start time and the actual injection end time are determined for each of the multiple injections based on the waveform of the detected pressure acquired in step S21. It is calculated by the same method as in. In subsequent step S23, an actual injection period (unit: time) is calculated for each of the plurality of injections from the actual injection start time and the actual injection end time of each of the plurality of injections calculated in step S22. In subsequent step S24, a first change amount that is a change amount of the detected pressure in a predetermined period including the plurality of actual injection periods calculated in step S23 is calculated by the same method as in the case of single-stage injection. In subsequent step S25, for each of the plurality of actual injection periods calculated in step S23, a second change amount that is a change amount of the detected pressure in the actual injection period is calculated by the same method as in the case of single-stage injection.
続くステップS26では、上記所定期間のうちステップS23で算出した複数の実噴射期間を除いた非噴射期間を算出する。すなわち、上記所定期間と、複数の実噴射期間の合計との差を算出する。この非噴射期間は、上記所定期間のうち、インジェクタ20により燃料が噴射されていない期間の合計である。続くステップS27では、ステップS24で算出した第1変化量と、ステップS25で算出した複数の第2変化量の合計との差を算出する。第1変化量と、複数の第2変化量の合計との差は、上記所定期間での燃料圧力の変化量と、上記複数の実噴射期間での燃料圧力の変化量の合計との差、すなわち上記非噴射期間での燃料圧力の変化量を示している。
In subsequent step S26, a non-injection period excluding the plurality of actual injection periods calculated in step S23 in the predetermined period is calculated. That is, the difference between the predetermined period and the total of a plurality of actual injection periods is calculated. This non-injection period is the total of the period during which fuel is not injected by the
続くステップS28では、ステップS26で算出した非噴射期間と、ステップS27で算出した第1変化量と、複数の第2変化量の合計との差から、単位期間当たりの変化量を算出する。この単位期間当たりの変化量は、複数回の噴射の影響を除いた上での燃料圧力の変化速度を示しており、燃料漏れの程度を正確に反映する指標となる。すなわち、燃料噴射システム50に異常な燃料漏れが生じている場合には、非噴射期間においても燃料圧力が正常時よりも速く低下することとなる(図6(c)の一点鎖線参照)。続くステップS29では、ステップS28で算出した非噴射期間での単位期間当たりの燃料圧力の変化量に基づいて、単段噴射の場合と同様の手法により、燃料噴射システム50の異常な燃料漏れを検出する。
In the subsequent step S28, the change amount per unit period is calculated from the difference between the non-injection period calculated in step S26, the first change amount calculated in step S27, and the sum of the plurality of second change amounts. The amount of change per unit period indicates the rate of change of fuel pressure after excluding the influence of multiple injections, and is an index that accurately reflects the degree of fuel leakage. That is, when an abnormal fuel leak occurs in the
なお、燃圧センサ20a及びECU30は燃料漏れ検出装置を構成し、S22及びS23の処理が噴射期間算出手段としての処理に相当し、S24の処理が第1算出手段としての処理に相当し、S25の処理が第2算出手段としての処理に相当し、S26の処理が非噴射期間算出手段としての処理に相当し、S27〜S29の処理が漏れ検出手段としての処理に相当する。
The
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。 The embodiment described in detail above has the following advantages.
・燃圧センサ20aにより、コモンレール12からインジェクタ20の噴射孔20fまでの燃料通路内、詳しくは燃料流入口22内の燃料圧力が逐次検出される。このため、コモンレール12内で燃料圧力の変動が減衰する前に、噴射孔20fでの燃料圧力の変動を正確に検出することができる。そして、燃圧センサ20aにより逐次検出される燃料圧力の波形に基づいて、インジェクタ20により実際に燃料が噴射されている実噴射期間が算出されるため、実噴射期間を正確に算出することができる。
The
さらに、実噴射期間を含む所定期間の始点において燃圧センサ20aにより検出される燃料圧力から、所定期間の終点において燃圧センサ20aにより検出される燃料圧力までの変化量である第1変化量が算出される。この第1変化量は、実噴射期間を含む所定期間において、燃料圧力が変化した量を示している。また、実噴射期間の始点において燃圧センサ20aにより検出される燃料圧力から、実噴射期間の終点において燃圧センサ20aにより検出される燃料圧力までの変化量である第2変化量が算出される。この第2変化量は、実噴射期間において燃料圧力が変化した量、すなわちインジェクタ20での燃料噴射による燃料圧力の変化量を示している。
Further, a first change amount that is a change amount from the fuel pressure detected by the
ここで、所定期間と実噴射期間との差は、所定期間のうち実噴射期間を除く期間、すなわちインジェクタ20により燃料が噴射されていない非噴射期間を示している。また、第1変化量と第2変化量との差は、所定期間での燃料圧力の変化量と実噴射期間での燃料圧力の変化量との差、すなわち非噴射期間での燃料圧力の変化量を示している。そして、これらから算出される単位期間当たりの変化量は、噴射の影響を除いた上での燃料圧力の変化速度を示しており、燃料漏れの程度を正確に反映する指標となる。したがって、非噴射期間での単位期間当たりの燃料圧力の変化量に基づいて、燃料通路からの燃料の異常な漏れを検出することにより、異常な燃料漏れの検出精度を向上させることができる。
Here, the difference between the predetermined period and the actual injection period indicates a period excluding the actual injection period in the predetermined period, that is, a non-injection period in which the fuel is not injected by the
・インジェクタ20による複数回の噴射の各々について実噴射期間が算出される。そして、複数の実噴射期間を含む所定期間について上記第1変化量が算出され、複数の実噴射期間の各々について上記第2変化量が算出される。このため、第1変化量は、複数の実噴射期間を含む所定期間において、燃料圧力が変化した量を示すようになる。また、各々の第2変化量は、各々の実噴射期間において燃料圧力が変化した量、すなわちインジェクタ20での各々の燃料噴射による燃料圧力の変化量を示すようになる。
The actual injection period is calculated for each of the multiple injections by the
さらに、所定期間と、複数の実噴射期間の合計との差、及び第1変化量と、複数の第2変化量の合計との差から算出される単位期間当たりの変化量に基づいて、燃料通路からの燃料の異常な漏れが検出される。このため、算出される単位期間当たりの変化量は、複数回の噴射の影響を除いた上での燃料圧力の変化速度を示しており、燃料漏れの程度を正確に反映する指標となる。したがって、1燃焼サイクルあたりに同一のインジェクタ20により燃料が複数回噴射される燃料噴射システム50においても、異常な燃料漏れの検出精度を向上させることができる。
Further, based on the difference between the predetermined period and the total of the plurality of actual injection periods, and the change amount per unit period calculated from the difference between the first change amount and the sum of the plurality of second change amounts, the fuel Abnormal fuel leakage from the passage is detected. For this reason, the calculated amount of change per unit period indicates the rate of change of the fuel pressure after excluding the influence of multiple injections, and is an index that accurately reflects the degree of fuel leakage. Therefore, even in the
・上記所定期間は、1燃焼サイクルのうち圧縮行程から燃焼行程にかけての期間であり、且つ上記実噴射期間を含む期間である。詳しくは、上記所定期間は、燃料圧力を検出する対象となる気筒のピストンにおいて、圧縮上死点の90°CA前から圧縮上死点の90°CA後までの期間である。このように、インジェクタ20により燃料噴射が行われている期間であっても、異常な燃料漏れの検出を行うことができる。なお、エンジンの燃料カット制御等の実行により、この所定期間においてインジェクタ20により燃料噴射が行われない場合であっても、燃料噴射システム50の異常な燃料漏れの検出を行うことができる。この場合には、実噴射期間が0となることにより、所定期間が全て非噴射期間となる。
The predetermined period is a period from the compression stroke to the combustion stroke in one combustion cycle and includes the actual injection period. Specifically, the predetermined period is a period from 90 ° CA before the compression top dead center to 90 ° CA after the compression top dead center in the piston of the cylinder for which the fuel pressure is detected. Thus, even during the period when fuel injection is performed by the
・複数の燃圧センサ20aの各々について取得した検出圧力波形のうち、高圧ポンプ11aからコモンレール12への燃料圧送期間が、インジェクタ20による噴射期間を含む所定期間と重複していない部分を用いて、図4のステップS22〜S28の処理を実行している。このため、燃料圧送による圧力上昇分が加算されていない検出圧力に基づき、上記第1変化量及び第2変化量を算出でき、ひいては異常な燃料漏れの検出精度の向上を図ることができる。
Of the detected pressure waveforms acquired for each of the plurality of
・燃圧センサ20aをインジェクタ20に取り付けているため、コモンレール12とインジェクタ20とを接続する高圧配管14に燃圧センサ20aを取り付ける場合に比べて、燃圧センサ20aの取り付け位置が噴射孔20fに近い位置となる。よって、噴射孔20fでの圧力変動が高圧配管14にて減衰した後の圧力変動を検出する場合に比べて、噴射孔20fでの圧力変動をより的確に検出することができる。
Since the
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、複数の燃圧センサ20aの各々について取得した検出圧力波形のうち、高圧ポンプ11aからコモンレール12への燃料圧送期間が、インジェクタ20による噴射期間を含む所定期間と重複していない部分を用いて、図4のステップS22〜S28の処理を実行している。これに対し本実施形態では、高圧ポンプ11aによる燃料圧送期間が、インジェクタ20による噴射期間を含む所定期間と重複する部分を用いても、燃料噴射システム50の異常な燃料漏れを検出できるようにしている。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, among the detected pressure waveforms acquired for each of the plurality of
以下、本実施形態に係る燃料噴射システム50の異常な燃料漏れ検出の処理手順について、図7を用いて説明する。図7(a)にはインジェクタ20に対する噴射指令信号の推移が、(b)には噴射率の推移が、(c)には噴射気筒についての燃圧センサ20aの検出圧力の波形が、(d)には非噴射気筒についての燃圧センサ20aの検出圧力の波形が、(e)には燃料圧送による圧力上昇分に相当する圧力波形が、それぞれ示されている。
Hereinafter, an abnormal fuel leak detection processing procedure of the
なお、(c)及び(d)中、一点鎖線で示す波形L11,L13は、燃料圧送による圧力上昇分の影響がない場合(圧送成分ゼロとした場合)の燃料圧力の波形である。そして、(d)中に実線で示す波形L12は、インジェクタ20により燃料噴射が行われていないため、燃料圧送に伴い生じる上昇成分((e)に示す圧送成分と連動して上昇する成分)のみが現れている状態の波形である。一方、(c)中の実線の波形L10は、インジェクタ20による燃料噴射と燃料ポンプ11による燃料圧送とが重複して行われた場合の波形であり、燃料噴射に伴い生じる検出圧力の減少成分(一点鎖線で示す波形L11)と、燃料圧送に伴い生じる上昇成分((e)に示す圧送成分と連動して上昇する成分、すなわち(d)中に実線で示す波形L12)とが合成された波形である。
In addition, in (c) and (d), waveforms L11 and L13 indicated by alternate long and short dash lines are fuel pressure waveforms when there is no influence of the pressure increase due to fuel pumping (when the pumping component is zero). And the waveform L12 shown by the solid line in (d) is only the rising component (the component rising in conjunction with the pumping component shown in (e)) caused by fuel pumping because the fuel injection is not performed by the
本実施形態では、先ず、非噴射気筒に対応する燃圧センサ20aの検出圧力に現れる、ポンプ圧送成分としての波形((d)中に実線で示す波形L12)を取得する。次に、燃料圧送期間が、上記所定期間及び上記実噴射期間の少なくとも一部と重複している時の噴射気筒について、対応する燃圧センサ20aの検出圧力の波形((c)中に実線で示す波形L10)を取得する。
In the present embodiment, first, a waveform (a waveform L12 indicated by a solid line in (d)) as a pump pressure component that appears in the detected pressure of the
次に、取得した波形L10から、非噴射気筒に対応する燃圧センサ20aの波形L12(ポンプ圧送成分)を差し引くことにより、(c)中に一点鎖線で示す波形L11を算出する。なお、非噴射気筒に対応する燃圧センサ20aが複数存在する場合には、非噴射気筒に対応する各々の燃圧センサ20aの波形について平均値を算出し、この平均値による波形を波形L10から差し引くことで、波形L11を算出するようにしてもよい。そして、このように算出された波形L11を用いて、図4のステップS22〜S28の処理を実行する。以上により、第1実施形態と同様に、燃料噴射システム50における異常な燃料漏れを検出することができ、異常な燃料漏れの検出精度を向上させることができる。
Next, by subtracting the waveform L12 (pump pumping component) of the
(他の実施形態)
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments can be implemented with the following modifications.
・上記各実施形態では、第1変化量と第2変化量との差を非噴射期間で割って、非噴射期間での単位期間当たりの燃料圧力の変化量(燃料圧力の変化速度)を算出している。しかしながら、非噴射期間において逐次検出される燃料圧力を、最小二乗法等により曲線(又は直線)に近似して、この曲線の傾きとして単位期間当たりの燃料圧力の変化量を算出してもよい。この場合には、非噴射期間の一部について単位期間当たりの燃料圧力の変化量を算出して、燃料噴射システム50の異常な燃料漏れの検出を行うこともできる。
In each of the above embodiments, the difference between the first change amount and the second change amount is divided by the non-injection period to calculate the change amount of fuel pressure per unit period (fuel pressure change rate) in the non-injection period. doing. However, the fuel pressure detected sequentially in the non-injection period may be approximated to a curve (or a straight line) by the least square method or the like, and the amount of change in fuel pressure per unit period may be calculated as the slope of this curve. In this case, the amount of change in the fuel pressure per unit period can be calculated for a part of the non-injection period, and abnormal fuel leakage of the
・上記各実施形態では、実噴射期間及び所定期間の単位を時間としたが、所定のエンジン回転速度で異常な燃料漏れ検出を行うようにすれば、実噴射期間及び所定期間の単位をCA(クランク角度)とすることもできる。または、実噴射期間及び所定期間の単位をCAとして、エンジン回転速度で実噴射期間及び所定期間を補正することもできる。 In each of the above embodiments, the unit of the actual injection period and the predetermined period is time. However, if abnormal fuel leakage is detected at a predetermined engine speed, the unit of the actual injection period and the predetermined period is CA ( Crank angle). Alternatively, the unit of the actual injection period and the predetermined period can be CA, and the actual injection period and the predetermined period can be corrected with the engine speed.
・上記第2実施形態では、ポンプ11による燃料の圧送で生じる燃料通路内の燃料圧力の変化量、すなわち燃料圧送に伴い生じる上昇成分を差し引いて第1変化量及び第2変化量を算出している。しかしながら、燃料圧送に伴い生じる上昇成分を差し引いて第1変化量及び第2変化量を算出することに代えて、非噴射期間での単位期間当たりの燃料圧力の変化量を判定する判定値を、燃料圧送に伴い生じる上昇成分を考慮して設定するようにしてもよい。すなわち、燃料圧送に伴い生じる上昇成分を上乗せして判定値を設定するようにしてもよい。 In the second embodiment, the first change amount and the second change amount are calculated by subtracting the change amount of the fuel pressure in the fuel passage caused by the fuel pumping by the pump 11, that is, the rising component caused by the fuel pumping. Yes. However, instead of calculating the first change amount and the second change amount by subtracting the rising component caused by fuel pumping, a determination value for determining the change amount of the fuel pressure per unit period in the non-injection period, You may make it set in consideration of the rising component which arises with fuel pumping. That is, the determination value may be set by adding a rising component generated by the fuel pumping.
・上記第1実施形態では、図4のステップS22〜S28で用いる波形として、燃料圧送期間が噴射期間を含む所定期間と重複していない非重複時に取得した波形を用いている。しかしながら、コモンレール12等の高圧燃料供給経路に減圧弁が設置されている場合においては、減圧弁が作動して燃圧が低下されていない減圧弁非作動時、かつ、上記非重複時に取得した波形を用いるようにしてもよい。これによれば、減圧弁作動による減圧成分が加算されていない検出圧力に基づいて、上記第1変化量及び第2変化量を算出できるので、異常な燃料漏れの検出精度の向上を図ることができる。
In the first embodiment, as the waveform used in steps S22 to S28 in FIG. 4, the waveform acquired when the fuel pumping period does not overlap with the predetermined period including the injection period is used. However, in the case where a pressure reducing valve is installed in the high pressure fuel supply path such as the
・燃圧センサ20aをインジェクタ20に取り付けるにあたり、上記実施形態では、インジェクタ20の燃料流入口22に燃圧センサ20aを取り付けている。しかしながら、図2中の一点鎖線に示すようにハウジング20eの内部に燃圧センサ200aを組み付けて、燃料流入口22から噴射孔20fに至るまでの内部燃料通路25の燃料圧力を検出するように構成してもよい。
In attaching the
そして、上述の如く燃料流入口22に燃圧センサ20a取り付ける場合には、ハウジング20eの内部に取り付ける場合に比べて燃圧センサ20aの取り付け部の構造を簡素にできる。一方、ハウジング20eの内部に取り付ける場合には、燃料流入口22に取り付ける場合に比べて燃圧センサ20aの取り付け位置が噴射孔20fに近い位置となるので、噴射孔20fでの圧力変動をより的確に検出することができる。
When the
・高圧配管14に燃圧センサ20aを取り付けるようにしてもよい。この場合、コモンレール12から一定距離だけ離間した位置に燃圧センサ20aを取り付けることが望ましい。
The
・燃圧センサ20aの数は任意であり、例えば1つのシリンダの燃料流通経路に対して2つ以上のセンサを設けるようにしてもよい。また、上記実施形態で説明した燃圧センサ20aに加えて、さらにコモンレール12内の圧力を測定するレール圧センサを備える構成としてもよい。
The number of
・図2に例示した電磁駆動式のインジェクタ20に替えて、ピエゾ駆動式のインジェクタを用いるようにしてもよい。また、リーク孔24等からの圧力リークを伴わない燃料噴射弁、例えば駆動動力の伝達に油圧室Cdを介さない直動式のインジェクタ(例えば直動式ピエゾインジェクタ)を用いることもできる。
A piezo drive injector may be used instead of the
・制御対象とするエンジンの種類やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。例えば、上記実施形態ではディーゼルエンジンに適用した場合について言及したが、例えば火花点火式のガソリンエンジン(特に直噴エンジン)等についても、基本的には同様に適用することができる。直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射システムでは、燃料(ガソリン)を高圧状態で蓄えるデリバリパイプを備えており、このデリバリパイプに対して燃料ポンプから燃料が圧送されるとともに、同デリバリパイプ内の高圧燃料が複数のインジェクタ20に分配され、エンジン燃焼室内に噴射供給される。なお、かかるシステムでは、デリバリパイプが蓄圧容器に相当する。
-The type and system configuration of the engine to be controlled can be changed as appropriate according to the application. For example, although the case where it applied to the diesel engine was mentioned in the said embodiment, it can apply fundamentally similarly, for example also to a spark ignition type gasoline engine (especially direct injection engine) etc., for example. The fuel injection system of a direct injection type gasoline engine is equipped with a delivery pipe that stores fuel (gasoline) in a high-pressure state. The fuel is pumped from the fuel pump to the delivery pipe, and the high-pressure fuel in the delivery pipe is The fuel is distributed to a plurality of
11…燃料ポンプ、12…コモンレール、20…インジェクタ、20a…燃圧センサ、20f…噴射孔、30…ECU、50…燃料噴射システム、200a…燃圧センサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Fuel pump, 12 ... Common rail, 20 ... Injector, 20a ... Fuel pressure sensor, 20f ... Injection hole, 30 ... ECU, 50 ... Fuel injection system, 200a ... Fuel pressure sensor.
Claims (5)
前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射孔(20f)までの燃料通路(14、22、25)内の燃料圧力を逐次検出する燃圧センサ(20a、200a)と、
前記燃圧センサにより逐次検出される前記燃料圧力の波形に基づいて、前記燃料噴射弁により前記燃料が噴射されている噴射期間を算出する噴射期間算出手段と、
前記噴射期間を含む所定期間の始点において前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力から、前記所定期間の終点において前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力までの変化量である第1変化量を算出する第1算出手段と、
前記噴射期間の始点において前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力から、前記噴射期間の終点において前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力までの変化量である第2変化量を算出する第2算出手段と、
前記所定期間と前記噴射期間との差、及び前記第1変化量と前記第2変化量との差から算出される単位期間当たりの変化量に基づいて、前記燃料通路からの前記燃料の異常な漏れを検出する漏れ検出手段と、
を備えることを特徴とする燃料漏れ検出装置。 A fuel leakage detection device (30, 20a, 200a) applied to a fuel injection system (50) for injecting fuel supplied from an accumulator (12) by a fuel injection valve (20),
A fuel pressure sensor (20a, 200a) for sequentially detecting the fuel pressure in the fuel passage (14, 22, 25) from the pressure accumulating container to the injection hole (20f) of the fuel injection valve;
An injection period calculating means for calculating an injection period in which the fuel is injected by the fuel injection valve based on a waveform of the fuel pressure sequentially detected by the fuel pressure sensor;
A first change amount that is a change amount from the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the start point of the predetermined period including the injection period to the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the end point of the predetermined period is calculated. First calculating means for
A second calculation that calculates a second change amount that is a change amount from the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the start point of the injection period to the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor at the end point of the injection period. Means,
Based on the change amount per unit period calculated from the difference between the predetermined period and the injection period, and the difference between the first change amount and the second change amount, an abnormal condition of the fuel from the fuel passage is obtained. Leak detection means for detecting leaks;
A fuel leak detection device comprising:
前記噴射期間算出手段は、前記燃料噴射弁による複数回の噴射の各々について前記噴射期間を算出し、
前記第1算出手段は、複数の前記噴射期間を含む前記所定期間について前記第1変化量を算出し、
前記第2算出手段は、複数の前記噴射期間の各々について前記第2変化量を算出し、
前記漏れ検出手段は、前記所定期間と、複数の前記噴射期間の合計との差、及び前記第1変化量と、複数の前記第2変化量の合計との差から算出される前記単位期間当たりの変化量に基づいて、前記燃料通路からの前記燃料の異常な漏れを検出する請求項1に記載の燃料漏れ検出装置。 Applied to a fuel injection system that injects the fuel multiple times by the same fuel injection valve per combustion cycle;
The injection period calculating means calculates the injection period for each of a plurality of injections by the fuel injection valve,
The first calculation means calculates the first change amount for the predetermined period including a plurality of the injection periods,
The second calculation means calculates the second change amount for each of the plurality of injection periods,
The leak detection means is configured to calculate the difference between the predetermined period and the sum of the plurality of injection periods, and the difference between the first change amount and the sum of the plurality of second change amounts per unit period. The fuel leakage detection device according to claim 1, wherein an abnormal leakage of the fuel from the fuel passage is detected based on a change amount of the fuel.
前記第1算出手段は、前記ポンプによる前記燃料の圧送で生じる前記燃料通路内の前記燃料圧力の変化量を差し引いて前記第1変化量を算出し、
前記第2算出手段は、前記ポンプによる前記燃料の圧送で生じる前記燃料通路内の前記燃料圧力の変化量を差し引いて前記第2変化量を算出する請求項1又は2に記載の燃料漏れ検出装置。 Applied to a fuel injection system in which fuel is pumped from the pump (11) to the pressure accumulating vessel during a period that overlaps at least a part of the predetermined period and the injection period;
The first calculation means calculates the first change amount by subtracting the change amount of the fuel pressure in the fuel passage caused by the pumping of the fuel by the pump,
3. The fuel leak detection device according to claim 1, wherein the second calculation unit calculates the second change amount by subtracting a change amount of the fuel pressure in the fuel passage caused by the pumping of the fuel by the pump. .
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