JP2006329135A

JP2006329135A - 燃料供給系の診断方法

Info

Publication number: JP2006329135A
Application number: JP2005156647A
Authority: JP
Inventors: Sautto Umerjan; ウメルジャン・サウット; Hirohisa Yamamura; 博久山村
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】エンジン燃料供給系の燃料圧力センサ、燃料遮断弁、燃料噴射弁の故障を混同することなく正確に診断する。
【解決手段】イグニッションスイッチをオフからオンとした瞬間から出力値がＰ₀またはＰ₁の一定値のままであれば燃料圧力センサが故障と判断する。イグニッションスイッチをオン−オフ−オンとし、燃料圧力センサの出力値のオフの瞬間の値Ｐ₁とオンの瞬間の値Ｐ₂との差Ｐａとオフの時間長Ｔａとの比が基準値よりも大きければ燃料遮断弁が故障と判断する。イグニッションスイッチをオン−オフ−オンとし燃料圧力センサの出力値のオフの瞬間の値Ｐ₁とオンから或る時間後の到達値Ｐ₅との差Ｐｄとオフ時間長Ｔｂとの比が基準値よりも大きければ燃料噴射弁が故障と判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は車両、一般には自動車のエンジンに燃料を供給する系の異常、詳しくは燃料供給系の燃料圧力センサ、燃料遮断弁、燃料噴射弁の故障、劣化を診断する方法に関するものである。

燃料タンク内の燃料をエンジン停止時に閉弁し運転時に開弁する燃料遮断弁を設けた供給管を通って燃料噴射弁に送り、これよりエンジン運転状態に応じた要求流量の燃料を吸気管内に噴射することによりエンジンに供給する周知の燃料供給系において、燃料としてＬＰＧが使用されこれを液相状態で噴射するものにおいては温度や燃料組成による燃料圧力の変動、ＣＮＧが使用されるものにおいては温度による燃料圧力の変動を検出して噴射量補正を行なう必要があるので燃料圧力センサが使用される。

前記の燃料圧力センサおよび燃料遮断弁を具えた燃料供給系が故障したとき、故障個所を適確に知ることは車両はもとより運転者や同乗者の安全を図るうえで重要であり、そのための故障診断技術が多数提案されている。

即ち、燃料圧力センサについては、エンジン始動後所定時間内における出力値変化が所定値よりも小さいときに故障と判断するようにしたもの（特許文献１参照）、エンジン停止後の燃料供給系内が大気圧に低下していると判断される条件での出力値が同条件で予め設定した大気圧相当出力値範囲から外れているとき低出力側に異常があると判断するようにしたもの（特許文献２参照）、出力値が使用設定値範囲内に入っていないとき故障と判断するようにしたもの（特許文献３参照）がある。

また、燃料遮断弁については、閉弁後の燃料圧力センサ出力値と閉弁経過時間とに基いて算出した圧力低下率が予め設定した圧力低下率しきい値よりも小さいとき、故障と判断するようにしたものがある（特許文献４参照）。

前記特許文献１，２に記載されている燃料圧力センサの故障診断はそれのみの診断を行なうものであり、また前記特許文献４に記載されている燃料遮断弁の故障診断もそれのみの診断を行なうものであって、一つの燃料供給系についてこれらの診断を行なう場合、互いに無関係の診断システムで行なわれるものとなる。従って、例えば燃料圧力センサの出力値を利用する前記特許文献４記載の燃料遮断弁診断において、燃料圧力センサが故障していることを知らずに診断を行なって誤診することになる、という心配がある。

これに対して、特許文献３に記載されている故障診断は、出力値が予め設定した範囲に入っていないときは故障と判断する燃料圧力センサの故障診断において、出力値が予め設定した範囲に入っていると判断されたときに、燃料遮断弁と燃料噴射弁との間に設置した減圧弁の故障診断を行なうものとしている。この診断は減圧弁二次側に設定した燃料圧力センサが検出した燃料圧力と吸気管圧力との差を算出して予め設定した燃料噴射弁の燃料差圧と比較し、算出した燃料差圧が許容範囲上限を越えたとき故障と判断するものである。しかしながら、このものはボンベのＣＮＧを減圧弁で減圧して燃料噴射弁より噴射させる、という特定の燃料供給系について、燃料圧力センサと減圧弁との診断を行なうものであって、一般的な燃料供給系に設置されている燃料圧力センサ、燃料遮断弁、燃料噴射弁の診断を行なうものではない。
特許第２６８８６７４号公報特開２００３−２２２０４号公報特開平１１−３２４８０７号公報特開２０００−２７４３１１号公報

本発明は燃料供給系に設置されている燃料圧力センサ、燃料遮断弁、燃料噴射弁の診断を総合的に行なう診断システムがなかった、という点を解決しようとするものであって、これらについて故障の判定、故障または劣化の判定を系統立てて行ない、それぞれに対する診断を総合的に行なうことができる診断方法を提供することを目的とする。

本発明は燃料噴射弁入口側燃料圧力を検出する燃料圧力センサ、イグニッションスイッチのオン・オフに連動してエンジン停止時に閉弁し運転時に開弁する燃料遮断弁、およびエンジン運転状態に応じた要求流量の燃料を噴射する燃料噴射弁の診断を次の手順で行なうことによって前記課題の解決を図ったものである。

即ち、先ず燃料圧力センサについて、エンジンのイグニッションスイッチをオフ状態からオンとし、オンの瞬間から出力値が正常状態でのオフ時およびオン時の各設定出力値のいずれかとほぼ同一のままであるとき故障と判断し、出力値がオフ時の設定出力値またはその附近からオン時の設定出力値またはその附近まで変化したとき正常と判断するものとした。

このように、イグニッションスイッチをオンとしたとき燃料圧力センサの出力値がオフ時の値からオン時の値へと増加するきわめて短かい時間における出力値の変化の様子を調べる、という簡単な手法で燃料圧力センサの故障を正確に知ることができる。

次に、前述の診断によって燃料圧力センサが正常と判断されたとき、或いはこれに加えて後述する燃料噴射弁の診断を行なって燃料圧力センサおよび燃料噴射弁がともに正常と判断されたとき、燃料遮断弁について、イグニッションスイッチをオンの状態からオフとして或る時間経過後に再びオンとし、オフとした瞬間およびオンとした瞬間における燃料圧力センサの各出力値の差を算出してオフ時間長との比を求め、この比の値が予め設定した基準値よりも大きいとき故障と判断し、小さいとき正常と判断するものとした。

イグニッションスイッチをオフとし燃料遮断弁が閉弁しているときに、閉弁不良などによる燃料漏れがあればこれより燃料噴射弁に至る区間の圧力が低下する。従って、オフとした瞬間およびオンとした瞬間の圧力差、即ち燃料圧力センサの出力値の差が正常状態での差よりも大きい値となるので、この差の値とオフ時間長との比を求めることによって圧力低下の度合い、即ち燃料漏れの程度を知ることができ、故障の判断を適確に下すことができるものである。

更に、前述の診断によって燃料圧力センサが正常と判断されたとき、或いは燃料圧力センサおよび燃料遮断弁がともに正常であると判断されたとき、燃料遮断弁について、イグニッションスイッチをオンの状態からオフとして或る時間経過後に再びオンとし、燃料圧力センサのオフとした瞬間における出力値とオンして或る時間後の到達出力値との差を算出してオフ時間長との比を求め、この比の値が予め設定した基準値よりも大きいとき故障と判断し、小さいとき正常と判断するものとした。

イグニッションスイッチをオフとし燃料噴射弁が閉弁しているときに、閉弁不良などによる燃料漏れがあればこれより燃料遮断弁に至る区間の圧力が低下する。従って、オフとした瞬間における出力値およびオンとして或る時間後、一般には正常状態で設定出力値に達したときと同じ時間後における到達出力値の差が正常状態での一般にはゼロとなる差よりも大きい値となるので、この差の値とオフ時間長との比を求めることによって圧力低下の度合い、即ち燃料漏れの程度を知ることができ、故障の判断を適確に下すことができる。

更にまた、前述の診断によって燃料圧力センサが正常と判断されたとき、或いは燃料圧力センサおよび燃料遮断弁がともに正常と判断されたとき、燃料噴射弁について、燃料圧力センサのイグニッションスイッチをオンの状態からオフとした瞬間における出力値と、或る時間経過後に再びオンとした瞬間における出力値およびそれより或る時間後の到達出力値とのそれぞれの差を算出してそれらとオフ時間長との比を求め、これらの比がともに予め設定した基準値よりも大きいとき故障とし、小さいとき正常と判断するものとした。

このことにより、燃料噴射弁の故障をより適確に下すことができるものとなる。

本発明によると、イグニッションスイッチをオン・オフしてそのときの燃料圧力センサの出力値の変化の様子や大きさ、所定時点における出力値の差の大きさ、オフ時間長との比を計算する、という簡単な手順で燃料圧力センサ、燃料遮断弁、燃料噴射弁の総合的な診断を混同することなくそれぞれ正確に行なうことができるものである。

図１は本発明による診断が行なわれる燃料供給系を含むエンジンの配置図であって、燃料タンク１の燃料は燃料ポンプ２で加圧されて供給管３より燃料ギャラリ４に入り、燃料噴射弁５に分配されてエンジン１１の吸気管１２に噴射させられる。燃料の噴射圧力は圧力レギュレータ６によって一定圧力に調整され、燃料噴射弁５で噴射されなかった余剰の燃料は戻し管７より燃料タンク１に戻る。供給管３にはエンジン１１の停止時、即ちイグニッションスイッチ１５のオフ時に閉弁しエンジン１１の運転時、即ちイグニッションスイッチ１５のオン時に開弁する燃料遮断弁８が設けられている。

一方、電子式コントロールユニット１６は周知のように吸気空気流量センサ１７、エンジン冷却水温度センサ１８、絞り弁開度センサ１９、排気酸素センサ２０などエンジン１１の運転状態を検知するセンサの出力信号が入力され、エンジン運転状態に応じた要求流量の燃料を吸気管１２内に噴射するように燃料噴射弁５に駆動信号を送る。尚、本実施の形態ではＬＰＧを燃料に使用してこれを液体の状態で噴射させるものとしており、温度の圧力への影響が大きいのでこれらの関係を予めコントロールユニット１６に入力、記憶させておき、供給管３の燃料遮断弁８から燃料噴射弁５に至る区間に設置した燃料圧力センサ２１、燃料温度センサ２２が検知した値に基いて燃料噴射量を補正するようにしている。

図２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は燃料遮断弁８、燃料圧力センサ２１、燃料噴射弁５を具えた燃料供給系が正常であるときのイグニッションスイッチ１５のオン・オフ操作、およびそれに伴う燃料噴射弁５の入力電圧値、燃料圧力センサ２１の出力値を示す波形図であって、イグニッションスイッチ１５の最初のオンによりエンジン１１を始動させた場合のシミュレーション結果に基いている。燃料圧力センサ２１の出力値は燃料圧力に換算して表示してあり、イグニッションスイッチ１５のオフ時にＰ₀であったものがオン時にＰ₁となり、これが設定出力値としてコントロールユニット１６に入力、記憶される。

次に、図２（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）の波形図と図３，図４，図５のフローチャートとを参照して、燃料供給系の診断手順の一形態を説明する。

最初に、燃料圧力センサ２１について、図２（Ｄ）および図３を参照して、イグニッションスイッチ１５をオフとした状態（ステップ３１）からステップ３２でオンとし、ステップ３３でオンとした瞬間から出力値が正常状態でのＰ₀またはＰ₁とほぼ同一のままであるか（ステップ３４）、或いはＰ₀から増加してＰ₁に達したか否かを調べ、Ｐ₀またはＰ₁とほぼ同一のままであるとき燃料圧力センサ２１が故障していると判断する（ステップ３５）。一方、Ｐ₀からＰ₁またはその近くまで変化したとき、このことをステップ３６で確認して、燃料圧力センサ２１が正常であると判断する（ステップ３７）。

前述の診断によって燃料圧力センサ２１が正常と判断されたとき、燃料遮断弁８についての診断を行なう。即ち、図２（Ｅ）および図４を参照して、イグニッションスイッチ１５をオンとした状態（ステップ３８）からステップ３９でオフとし、オフとした瞬間における出力値Ｐ₁を検知してコントロールユニット１６に記憶させる（ステップ４０）。そして、或る時間経過後にイグニッションスイッチ１５を再びオンとし（ステップ４１）、オンとした瞬間における出力値Ｐ₂を検知してコントロールユニット１６に記憶させる（ステップ４２）とともに、コントロールユニット１６でオフ時間長Ｔａを算出し記憶させ（ステップ４３）、続いて正常状態でオンしたときに出力値がＰ₀からＰ₁となるのに要する時間Ｔｃと同一の時間後における到達出力値Ｐ₃を検知してコントロールユニット１６に記憶させる（ステップ４４）。そして、ステップ４５でＰ₁とＰ₂との差Ｐａを算出し、ステップ４６でＰａとＴａとの比Ａａを計算し、ステップ４７でＰ₂とＰ₃との差Ｐｂを算出する。

以上により得られたデータを基に、ステップ４８で、Ａａを予め設定されている基準値Ａ₀と比較させ、Ａａ＞Ａ₀であれば燃料遮断弁８が劣化または故障と推定する。更に、ステップ４９でＰｂを予め設定されている基準値Ｐｍと比較させ、Ｐｂ＞Ｐｍでなければ燃料遮断弁が正常であると判断する（ステップ５０）。一方、Ａａ＞Ａ₀であり且つＰｂ≦Ｐｍであれば、このことをステップ５１で確認して燃料遮断弁８が劣化していると判断し、（ステップ５２）、Ａａ≦Ａ₀であっても、Ｐｂ＞Ｐｍであればステップ５３で、或いは、Ａａ＞Ａ₁且つＰｂ＞Ｐｍであればこのことをステップ５４で確認してステップ５５でそれぞれ燃料遮断弁８が故障していると判断する。

燃料遮断弁８が正常であればイグニッションスイッチ１５をオフとしたときの閉弁時に、供給管３を完全に閉止していればＡａはＡ₀よりも小さく、また閉弁不良などによる燃料漏れがあってもＡａとＡ₀との差が微少であれば正常と判断して差支えない。そして、ＰａとＴａとの比Ａａ、即ち単位時間当りの供給管３内の燃料圧力低下割合いを基準値Ａ₀と比較することにより、燃料遮断弁８に異常があるか否か、即ち故障しているか正常であるかの判断を正確に下すことができるものである。

尚、ＡａがＡ₀よりも大きいときは常に故障と判断させてもよいが、Ａ₀よりも大きい領域に或る判定値を予め設定しておき、ＡａがＡ₀と判定値との間であれば劣化と判定し、判定値を越えていれば故障と判定させることもできる。このようにすると、燃料遮断弁８についてきめこまかい診断を行なうことができる。

前述の診断によって燃料圧力センサ２１が正常と判断されたとき、或いは燃料圧力センサ２１および燃料遮断弁８がともに正常と判断されたとき、燃料噴射弁５についての診断を行なう。即ち、図２（Ｆ）および図５を参照して、イグニッションスイッチ１５をオンとした状態（ステップ５６）からステップ５７でオフとし、オフとした瞬間における出力値Ｐ₁を検知してコントロールユニット１６に記憶させる（ステップ５８）。そして、或る時間経過後にイグニッションスイッチ１５を再びオンとし（ステップ５９）、オンとした瞬間における出力値Ｐ₄を検知してコントロールユニット１６に記憶させる（ステップ６０）とともに、コントロールユニット１６でオフ時間長Ｔｂを算出し記憶させ（ステップ６１）、続いて正常状態でオンしたときに出力値がＰ₀からＰ₁となるのに要する時間Ｔｃと同一の時間後における到達出力値Ｐ₅を検知してコントロールユニット１６に記憶させる（ステップ６２）。

そして、ステップ６３でＰ₁とＰ₄との差Ｐｃを算出し、ステップ６４でＰ₁とＰ₅との差Ｐｄを算出し、更にステップ６５でＰｃとＴｂとの比Ａｂを計算し、ステップ６６でＰｄとＴｂとの比Ａｃを計算し、ステップ６７でＡｂを予め設定されている基準値Ａ₁と比較させてＡｂがＡ₁よりも大きくないときは、更にステップ６８でＡｃを予め設定されている基準値Ａ₂と比較させてＡｃがＡ₂よりも大きくないとき燃料噴射弁５が正常であると判断する（ステップ６９）。一方、ステップ６７でＡｂがＡ₁よりも大きいと判断し、ステップ６８でＡｃがＡ₂よりも大きいと判断したとき、ステップ７０でこれらを確認して燃料噴射弁５が故障していると判断する（ステップ７１）。

燃料噴射弁５が正常であればイグニッションスイッチ１５をオフとしたときの不作動時に燃料漏れがないのでＡｂ，ＡｃはそれぞれＡ₁，Ａ₂よりも小さく、また燃料漏れがあってもＡｂとＡ₁，ＡｃとＡ₂との差がともに微少であれば正常と判断して差支えない。そして、ＡｂおよびＡｃ、即ち単位時間当たりの供給管３内の燃料圧力低下割合を基準値Ａ₁およびＡ₂とそれぞれ比較することにより、燃料噴射弁５に異常があるか否か、即ち故障しているか否かの判断を適確に下すことができるものである。

尚、Ａｂ，ＡｃがＡ₁，Ａ₂よりも大きいときは常に故障と判断させてもよいが、Ａ₁，Ａ₂よりも大きい領域に或る判定値を設定しておき、Ａｂ，ＡｃがともにＡ₁，Ａ₂と判定値との間であれば劣化と判定し、少なくとも一方が判定値を越えていれば故障と判定させることもできる。このようにすると燃料噴射弁５についても前述の燃料遮断弁８と同様のきめこまかい診断を行なうことができる。

本発明が実施される燃料供給系を具えたエンジンの配置図。（Ａ）は燃料供給系が正常であるときのイグニッションスイッチのオン・オフ操作、（Ｂ）はそれに伴う燃料圧力センサの出力値、（Ｃ）はそのときの燃料噴射弁の入力電圧値の各波形図、（Ｄ）は燃料圧力センサの故障時におけるイグニッションスイッチのオン・オフ操作に伴う燃料圧力センサの出力値の波形図、（Ｅ）は燃料遮断弁の故障時におけるイグニッションスイッチのオン・オフ操作に伴う燃料圧力センサの出力値の波形図、（Ｆ）は燃料噴射弁の故障時におけるイグニッションスイッチのオン・オフ操作に伴う燃料圧力センサの出力値の波形図。燃料圧力センサ診断のフローチャート。燃料遮断弁診断のフローチャート。燃料噴射弁診断のフローチャート。

符号の説明

３供給管、５燃料噴射弁、８燃料遮断弁、１１エンジン、１５イグニッションスイッチ、１６コントロールユニット、２１燃料圧力センサ

Claims

燃料タンクからの燃料をエンジンに送るための供給管に、エンジン停止時に閉弁し運転時に開弁する燃料遮断弁を備えた燃料供給系において、エンジンのイグニッションスイッチをオフ状態からオンとした瞬間に、前記燃料噴射弁の入口側燃料圧力を検出する燃料圧力センサの出力値が正常状態でのオフ時およびオン時における燃料圧力センサの出力値のいずれかとほぼ同一のままであるときに前記燃料圧力センサが故障していると判断し、前記燃料圧力センサの出力値が前記オフ時における出力値またはその附近から前記オン時の出力値またはその附近まで変化したときに前記燃料圧力センサが正常であると判断することを特徴とする燃料供給系の診断方法。
請求項１に記載した燃料供給系の診断方法を行なって燃料圧力センサが正常と判断された場合において、前記イグニッションスイッチをオンからオフの状態として一定時間経過後に再びオンの状態とし、前記イグニッションスイッチをオンからオフとした瞬間および次にオフからオンとした瞬間における前記燃料圧力センサの各出力値の差を算出して前記オフ時間長との比を求め、この比の値が予め設定した基準値よりも大きいとき前記燃料遮断弁が故障していると判断し、小さいとき前記燃料遮断弁が正常であると判断することを特徴とする燃料供給系の診断方法。
前記請求項２に記載した比の値が前記基準値よりも大きい領域に予め設定した判定値内の大きさのとき前記燃料遮断弁が劣化していると判断し、それ以上の大きさのとき前記燃料遮断弁が故障していると判断することを特徴とする燃料供給系の診断方法。
請求項１に記載した燃料供給系の診断方法を行なって前記燃料圧力センサが正常と判断された場合、或いは請求項２に記載した燃料供給系の診断方法を行なって前記燃料圧力センサおよび燃料遮断弁がともに正常であると判断された場合において、前記イグニッションスイッチをオンの状態からオフの状態として一定時間経過後に再びオンの状態とし、前記イグニッションスイッチをオフとした瞬間における前記燃料圧力センサの出力値と一定時間経過後に再びオンとしたときの到達出力値との差を算出して前記オフ時間長との比を求め、この比の値が予め設定した基準値よりも大きいとき前記燃料噴射弁が故障していると判断し、小さいとき前記燃料噴射弁が正常と判断することを特徴とする燃料供給系の診断方法。
請求項１に記載した燃料供給系の診断方法を行なって前記燃料圧力センサが正常と判断されたとき、或いは請求項２に記載した燃料供給系の診断方法を行なって前記燃料圧力センサおよび燃料遮断弁がともに正常であると判断された場合において、前記イグニッションスイッチをオンの状態からオフの状態として一定時間経過後に再びオンの状態とし、前記イグニッションスイッチをオフとした瞬間
における前記燃料圧力センサの出力値と、それより一定の時間経過後に再びオンとした瞬間における前記燃料圧力センサの出力値およびそれより一定の時間後の到達出力値とのそれぞれの差を算出してそれらとオフ時間長との比を求め、これらの比の値がともに予め設定した基準値よりも大きいとき前記燃料噴射弁が故障している判断し、小さいとき前記燃料噴射弁が正常であると判断することを特徴とする燃料供給系の診断方法。
前記比の値が前記基準値よりも大きい領域に予め設定した判定値内の大きさのとき前記燃料噴射弁が劣化と判定し、それ以上の大きさのとき故障と判定する請求４または５に記載した燃料供給系の診断方法。