JP2000018139A

JP2000018139A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2000018139A
Application number: JP10188542A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Nogi; 利治野木; Minoru Osuga; 大須賀　　稔; Takuya Shiraishi; 拓也白石; Yoko Nakayama; 容子中山; Takashige Oyama; 宜茂大山
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料噴射装置の故障（誤動作，燃料の漏れ等）
を検出できるようにすること。【解決手段】燃料ポンプ７の有効ストロークによって、
燃料噴射弁２の誤動作，燃料の漏れを把握する。また、
エンジン停止後の圧力の変化から燃料噴射弁の漏れを検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリンエンジ
ン，ディーゼルエンジン等の内燃機関に用いられる燃料
噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】第１３回内燃機関シンポジウム（１９９
６年７月９日〜１１日開催）の講演論文集７３−７７
頁、及び特開平7−83134号，特開平6−200857号に記載
されているごとく、電磁弁を用いて制御される噴射弁に
よって、共通配管内の高圧燃料をエンジンの燃焼室内へ
直接噴射するシステムが開示されている。

【０００３】（１）燃料配管の圧力を検出して、システ
ムの動作の異常を判断する手段として下記のものがあ
る。

【０００４】（ａ）特開平8−4577 号には、上記システ
ムにおいて、噴射弁の動作の異常を、共通配管内（蓄圧
室）の圧力の降下量によって判断する。

【０００５】（ｂ）過渡的な圧力波を検出して、燃料噴
射装置の作動の遅延を求め、燃料噴射弁の誤動作を検出
する方法が特開平7−279799 号に開示されている。

【０００６】（ｃ）特開平5−44549号には、上記システ
ムにおいて、燃料圧力を検出し、燃料供給手段（ポン
プ，レギュレータ）の故障を判定する手段が開示されて
いる。（ｄ）各気筒に対応する蓄圧室の圧力値関連物理量を基
準値と比較し、その偏差の大きさに基づいて、特定の気
筒の燃料噴射手段に関連した異常を判断する（特開平5
−141301号)。

【０００７】（ｅ）燃料圧低下量から噴射弁の実際噴射
量を推定する(特開平5−86944号)。（ｆ）マルチポイントインジェクションシステムで吸気
通路内の基準圧力が安定している運転状態で燃料圧力を
検出し、所定範囲外のときは燃料供給手段の故障と判定
する（特開平5−44549号）。

【０００８】（ｇ）インジェクタの動的リークによる圧
力上昇を検出し、リーク上昇に対応する整形波か所定の
サンプリング期間内にあるかを判断し、整形波が１つも
ない場合は、インジェクタに関連した異常があると判断
する（特開平6−185432号)。上記の手段のうちで燃料圧
力の定常値を基準圧力と比較するもの((ｃ)，(ｆ))は、
ポンプ，レギュレータの故障は判断できるが、噴射弁の
異常は、定常値に影響を及ぼさず、噴射弁の故障を判断
するのは困難である。上記手段のうちで、噴射弁の動作
に伴う圧力の時間的変化を測定して、噴射弁の動作を判
定するもの((ａ)，(ｄ)，(ｇ))は、噴射弁のつまりによ
る流量の変化等、大きく噴射量が変化するときの異常は
判定できるが、噴射弁動作周期中の圧力の時間的変化は
小さく微小漏れを検出することは困難である。

【０００９】上記手段のうちで、圧力波を検出して燃料
噴射弁の誤動作を検出する方法（(ｂ)）は、プランジャ
式の燃料ポンプを用いるとき、プランジャの往復動に伴
う圧力脈動の影響を受け、高精度の判断を行うのが困難
である。

【００１０】（２）エンジン停止時、燃料がエンジンの
熱で加熱され、システムが誤動作するのを回避する手段
としては、下記のものが開示されている。

【００１１】（ａ）エンジン停止判定直後の燃圧の低下
を防止し、再始動を容易にする。時間が経過したとき
は、圧力を減じ、燃料配管の負荷を軽減する(特開平4−
339143号）。

【００１２】（ｂ）エンジン停止時に、圧力が上昇する
のを防止する減圧手段（減圧弁）を設け、燃料漏れを防
止する（特開平2−119669号）。

【００１３】（ｃ）燃料通路に一方向弁と蓄圧タンクと
を配設し、エンジン停止中、燃料の圧力を一定に保持
し、始動性を向上させる（特開平2−9947号）。

【００１４】（ｄ）燃料噴射弁の近くに燃料圧力を所定
の高さに保持するアキュレータを設け、燃料内のベーパ
ーの発生を抑制する（特開平7−83137号）。

【００１５】（ｅ）レギュレータをバイパスする開閉弁
を設け、エンジンの始動時に開放し、ベーパーを迅速に
排出する（特開平7−77119号）。

【００１６】（ｆ）エンジン停止後に燃料油温度上昇に
より、燃料噴射弁の作動限界圧力を越えるのを防止する
ため、作動圧力を越える温度と推定されるときは、噴射
弁から気筒内に燃料を噴射して、圧力を低下させる手段
か特開平7−253041 号に開示されている。

【００１７】（ｇ）燃料配管内に貯留されたガスを、噴
射弁を介して、吸気側にパージする手段が特開平7−243
365 号に開示されている。

【００１８】（ｈ）エンジン停止時、圧力リリーフ弁を
開き、高圧燃料配管の圧力を低下させ、燃料噴射弁から
の燃料のもれを防止する（特開平7−158536弁）。

【００１９】（ｉ）イグニッションスイッチのオフ時、
燃料ポンプから蓄圧室への燃料供給を停止すると共に、
圧力が低下するまで、燃料の噴射，燃焼を続けることに
より燃料の漏れを防止する（特開平7−103097号）。

【００２０】このうち、圧力上昇を抑える手段（(ａ)，
(ｂ)，(ｆ)，(ｈ)，(ｉ)）を具備したものは燃料配管内
のベーパーの発生を回避することができず、始動性が低
下する。蓄圧タンクで圧力を一定に保持するもの
（(ｂ)，(ｄ)）は、エンジン停止中の噴射弁からの燃料
の漏れを回避するのが困難である。ベーパーを排出する
パージバルブを設けるもの（(ｅ)，(ｇ)）は、ベーパー
の有無にかかわらず動作するので、燃料ポンプの仕事が
むだになる。

【００２１】（３）その他、システムの動作の異常を判
断する手段としては、下記のものがある。

【００２２】（ａ）特開平4−358738 号には、流量計量
手段で実燃料噴射量を計測し、燃料系の異常を判断する
手段が開示されているが、コスト高を招く。

【００２３】（ｂ）燃料圧力を検出し、燃料ポンプの圧
送量を制御（燃料ポンプの回転数を減少）し、燃料ポン
プの耐久性を向上する手段が、特開平8−177592 号に開
示されている。

【００２４】（ｃ）また、特開平5−321738 号には、上
記システムの燃圧レギュレータの制御系の故障を検出す
るため、燃料圧力を２段階に切換制御したときの空燃比
の検出値を用いる方法が開示されている。しかし、この
方法は過渡運転時等、空燃比が変動するときは適用する
のが困難である。

【００２５】（ｄ）アイドル時は燃圧を調節し、高流量
域では、高燃圧とし、パルス幅を増減して、燃料量を制
御する（特開平6−200813号）。

【００２６】（ｅ）蓄圧配管を多数設け、それぞれにポ
ンプ，レギュレータ，故障検出手段を設け、故障した噴
射弁に接続した高圧燃料の供給を停止する(特開平2−11
2643号）。

【００２７】（ｆ）燃料圧力の変動に起因する各気筒毎
の燃料噴射量低下率を測定し、燃料噴射量の気筒間バラ
ツキを補正する（特開平8−200123号）。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】前述の公知例では、噴
射弁が固着し、常時開放状態になったとき、機械的にし
ゃ断弁を動作させ、燃料の流出を防止しているが、微小
の漏れに対しては、しゃ断弁が動作せず、排ガス浄化，
安全性確保の障害となっている。

【００２９】エンジン停止後、噴射弁から燃料がエンジ
ン内に漏れても検出できず、再始動に際して、混合気が
過濃になり、排ガス浄化の障害となっている。

【００３０】燃料噴射弁の上流に配置されているしゃ断
弁には、ダンパーがなく、流量が大量に流れないとしゃ
断しないようばねが設定されているので、噴射弁故障
時、大量の燃料がエンジンに流出し、燃焼が不安定にな
りやすい。

【００３１】共通配管に気泡ぬきがなく、ガソリンのよ
うに揮発性の高い燃料の場合、気泡がたまり、噴射弁か
らの燃料の供給が低下し、エンジンの出力が低下しやす
い。燃料がエンジンの熱によって加熱され、気泡が発生
し、噴射弁からの燃料噴射量が低下し、エンジンの出力
が低下しやすい。また、ポンプで加圧された燃料が燃料
タンクに戻るときのエネルギーをすてているので、ポン
プの消費動力が大きく、燃費低減のあい路となってい
る。

【００３２】また、排ガスセンサが取付けられていない
ので、噴射弁の誤動作によって、空燃比が設定値よりず
れ、排気浄化のあい路となりやすい。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明においては、燃料
ポンプの有効ストロークによって、燃料噴射弁の誤動
作，燃料の漏れを把握する。また、本発明においては、
エンジン停止後の圧力の変化から燃料噴射弁の漏れを検
出する。

【００３４】また、しゃ断弁に流量の変動の影響を回避
できるダンパーが接続されているので噴射弁の誤動作で
設定流量よりわずかに燃料が増加しても、確実に燃料を
しゃ断することができる。

【００３５】また、本発明では、噴射弁への気泡の流入
を防止するため浮子を利用した気泡ぬきを設けてある。

【００３６】燃料がエンジンの熱によって加熱されるの
を防止するため空気冷却器を設ける。空気冷却器は吸気
管の中に設け、高圧の燃料がエンジン室の方に直接漏れ
るのを回避する。

【００３７】加圧された燃料が燃料タンクに戻るときの
エネルギーをジェットポンプによって圧力に変換し、ポ
ンプの消費動力を低減する。

【００３８】圧力の変化から燃料噴射弁の漏れを検出す
る際、公知例の欠点を回避するため、圧力波とポンプの
往復動に伴う定常値の変化の周波数の差を利用して、お
互いの影響を回避し、かつ、燃料配管内の蒸気を常時排
出する手段を設け、蒸気の影響も回避し、高精度の判断
を可能にしたものである。燃料配管の長さを１ｍとする
と、圧力波は１ｍｓで伝播する。したがって、周波数は
１ｋＨｚ程度である。これに対し、ポンプはエンジン回
転に同期して駆動されるのでプランジャが１個のとき１
０−１００Ｈｚの圧力変動になる。プランジャが５個の
ときは、５０−５００Ｈｚ程度になる。したがって、圧
力センサの出力を電気的フィルタを通して処理し、圧力
波と定常値を分離する。

【００３９】また、蒸気の発生の防止に関しては公知例
の欠点を回避するため、積極的に冷却して温度上昇を抑
止するとともに、蒸気が発生したときのみ排出用のバル
ブ（浮子を利用した気泡ぬき）を動作させ、燃料ポンプ
のむだな仕事を防止するとともに、噴射弁からの燃料の
漏れを回避する。

【００４０】本発明の第１の目的は、共通配管に接続さ
れている燃料噴射弁の漏れを検出し、かつ誤動作を防護
することにあり、このためには、燃料ポンプ，レギュレ
ータが正常に動作しているかどうかをまず判定する必要
がある。その後、燃料ポンプ，レギュレータが正常に動
作しているときは、燃料噴射弁の動作の確認に入る。こ
の際、共通配管内の気泡の排出，気泡の発生の抑止が不
可欠であり、これが第１の目的に従属している。

【００４１】ここに、燃料ポンプ，レギュレータの動作
を、ポンプのピストン，レギュレータの弁の有効ストロ
ークで確認する際、燃料噴射弁の漏れか，共通配管から
の漏れか，ピストンの漏れかを区別することは困難であ
る。エンジンの回転中に、燃料噴射弁からの燃料が漏れ
たり、弁のつまりによって、燃料の供給量が少なくなっ
たときは、排気の空燃比が変化する。したがって、空燃
比から噴射弁から供給されている燃料量を推定し、これ
を基に、燃料ポンプ，レギュレータの動作を確認するこ
とになる。したがって、空燃比のずれの判定に、第１の
目的に従属している。ジェットポンプによって、燃料の
圧力に変換し、ポンプの動力を低減する手段は、燃料の
温度上昇を回避し、蒸気の発生を抑止することができ、
これも、第１の目的に従属している。請求項４のしゃ断
弁は、燃料噴射弁の漏れによる誤動作を防護する具体的
手段を提供するもので、第１の目的に従属している。

【００４２】流量計量手段を噴射量を測定する（３)−
(ａ）の公知例はコスト高を招くので、ここでは、空燃
比から燃料量を推定している。空燃比の検出値を用いて
燃圧レギュレータの故障を検出する手段が（３)−(ｃ）
に開示されているが、燃圧の変化による燃料量の変化を
利用したもので、レギュレータのストロークを検出して
いないので燃料噴射弁の異常とレギュレータの異常を分
離することは困難である。

【００４３】エンジンの運転状態に応じて、設定の燃料
圧力を制御する手段が（３)−(ｄ）に開示されている
が、燃料の制御精度を向上することを目的としたもの
で、本願の目的とは異なる。燃料圧力を検出し、燃料ポ
ンプの圧送量を制御する（燃料ポンプの回転数を減少）
する（３)−(ｂ）の手段は、燃料ポンプの耐久性を向上
することを目的としたもので、燃料ポンプの動作を確認
するためのものではない。故障したときの損害を最小に
するため、蓄圧配管を多数設ける（３)−(ｅ）の手段の
かわりに、本発明では、共通配管ではなく、燃料噴射弁
それぞれにしゃ断弁を配している。（３)−(ｅ）では圧
力センサを複数個設ける必要があるが、本発明では、圧
力センサは１個ですむ。（３)−(ｆ）の燃料噴射量の気
筒間バラツキを補正する手段は、燃料量の制御精度の向
上を目的としたもので、本発明とは目的が異なる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。図１は本発明の一実施例を示す図である。

【００４５】エンジン１に燃料噴射弁２が配置されてい
る。噴射弁２はしゃ断弁３を介して、共通配管４に接続
される。配管４には圧力センサ５が接続され、かつ、チ
ェック弁６を介して、ポンプ７に接続される。ポンプ７
は、予圧ポンプ８を介して、燃料タンク９に接続され
る。ポンプ７には、吐出量を加減する制御弁１０が配置
され、圧力センサ５，噴射弁２，制御弁１０は、コント
ロールユニット１１に電気的に接続されている。ポンプ
７のピストン１２は、カム１３によって往復動する。

【００４６】燃料タンク９の燃料は予圧ポンプ８によっ
て、３〜５気圧に加圧され、ポンプ７に供給される。燃
料は、ピストン１２によって１００気圧程度まで加圧さ
れ、チェック弁６を介して、共通配管４に圧送される。
共通配管４の燃料は、しゃ断弁３，噴射弁２を通って、
噴射弁２の開時に、エンジン１に供給される。噴射弁２
は、コントロールユニット１１の制御信号によって、エ
ンジン１のサイクルに同期して、任意の時間開かれ、燃
料をエンジン１に噴射する。圧力センサ５の出力がコン
トロールユニット１１に入り、共通配管４の圧力が設定
値になるよう、制御弁１０が制御される。

【００４７】圧力センサ５の出力は、ローパスフィルタ
（１００Ｈｚ以下），ハイパスフィルタ（１ｋＨｚ以
上）を介して、コントロールユニット１１内に入る。ロ
ーパスフィルタによって、圧力波に伴う高周波成分をカ
ットする。また、ハイパスフィルタによって、高周波成
分の圧力波のみを抽出する。

【００４８】圧力の低周波分が設定値より高くなると、
ピストン１２の上昇に対して、制御弁１０を閉じるのを
遅らせ、余分の燃料を燃料タンク９に戻し、共通配管４
への燃料の圧送を少なくする。圧力が設定値より低くな
ると、制御弁１０が閉じるのを早め、共通配管４への燃
料の圧送を増大する。

【００４９】しゃ断弁３はばね１５，ボール１４から構
成される。噴射弁２が故障して開放状態になると、流体
力によって、ばね１５の力に抗して、ボール１４が下方
に押され、燃料の流出をしゃ断する。

【００５０】コントロールユニット１１には、アクセル
踏込量，エンジン回転数が入力され、噴射量が定めら
れ、この量に応じて、噴射弁２の開弁時間が制御され
る。一方、ピストン１２の有効ストロークは制御弁１０
の閉じ時間によって定まる。したぎって、上記の噴射量
ｍ_fと制御弁１０の閉じ時間ｔ_cの間には、カム１３の
プロフィルが図２のごとく線型のとき、

【００５１】

【数１】

【００５２】ここに、ｋ：比例定数ｔ_n：吸気行程の時間が成立する。ｍ_fに対するｔ_cが（１）式の関係から大
幅にずれている場合は、噴射弁２が故障しているか、共
通配管４から燃料が漏れている場合であり、警報を発す
る。ポンプ７の回転数を制御して共通配管４への燃料の
圧送量を加減するときは、回転数が設定値よりずれてい
る場合に異常と判定する。

【００５３】カム１３は、エンジン１によって駆動され
る。エンジン１が停止すると、共通配管４の燃料の圧力
は、チェック弁６によって１００気圧に保持される。噴
射弁２の漏れが大きいときは、圧力の低周波分の低下が
生じる。これを圧力センサ５で検出して、警報を発す
る。

【００５４】図１の実施例では、制御弁１０は、ピスト
ン１２の往復動に同期して開閉動作する。高速になる
と、開閉動作が追従できなくなる。このため、図３の実
施例ではスリーブ１７をソレノイド１８で動作する。ス
リーブ１７が上昇すると、孔２０が閉じられるのが遅く
なり、有効ストロークが小さくなる。スリーブ１７の位
置によって噴射量が把握でき、スリーブ１７の位置が設
定値より大幅にずれているときは、警報を発する。

【００５５】噴射弁２は、エンジン１のサイクルに同期
し、開閉動作を繰り返すので、しゃ断弁３を通る噴射流
量を図４に示すごとく、間欠的である。したがって、図
５に示すように、しゃ断弁３のボール１４にダンパー２
１が取付けられ、急激な動きが抑えられる。正常運転時
には、ボール１４が流体力によって、弁座２２に押され
ることはない。噴射弁２が故障し、噴射流量が常時大き
くなると、ボール１４が徐々に下降し、弁座２２に押し
付けられる。ボール１４が弁座２２に押し付けられる
と、ボール１４の差圧が大きくなり、流れは完全にしゃ
断される。エンジン１の燃料によるオーバーフローが防
止される。

【００５６】図１の構成では、共通配管４の気泡が排出
されにくい。気泡を排出するため排出管２５が設けられ
る。この出口を図１のごとく、燃料タンク９に設定する
と、排出管２５が長くなる。これを回避するため、エン
ジン１の吸気管２６に出口を設定する。図６に示すごと
く、共通配管４のレベルの高い個所に気泡室２７を設け
る。配管４の気泡は浮力の作用ですべて、ここに集ま
る。気泡室２７には、浮子２８、それに接続した弁２９
が設けられている。気泡がたまると浮子２８が下がり、
弁２９が開かれ、気泡が排出管２５を通って、吸気管２
６に排出される。気泡がぬけると、弁２９が上昇し、弁
２９が閉じられ、燃料の流出が防止される。

【００５７】共通配管４内の燃料が、エンジン１の熱に
よって過熱されるのを防止するため、図７のごとく、逃
がし弁３０を設け、ポンプ７の入口側に戻してもよい。
逃がし弁３０の出口に気泡分離器３１（図６の浮力２８
等から構成）が設けられ、気泡は排出管２５を通って、
吸気管２６に排出される。逃がし弁３０は圧力レギュレ
ータを兼用することができる。これによって、図１の制
御弁１０は不要になる。この際、ポンプ７は、常時、全
流量を吐出するので、消費動力は増大するが、ポンプ７
のピストン１２の有効ストロークを可変にする制御弁１
０、図３のスリーブ１７が不要になるので、機構が簡単
になる。低負荷時には燃料かポンプ７を循環するので、
温度が上昇しやすい。これを防止するため吸気管内に空
気冷却器３２が設けられる。予圧ポンプ８は電気的なモ
ータで駆動される。余分な燃料は圧力レギュレータ３３
を通って、燃料タンクに戻る。アイドリング運転時等、
噴射量が小さいときは、大部分の燃料はレギュレータ３
３を通って燃料タンクに戻る。逃がし弁３０で圧力が１
００気圧から４気圧に低下する際の絞り損失，レギュレ
ータ３３で圧力が４気圧から大気圧に低下する際の絞り
損失で、動力が失われる。

【００５８】この動力損失を低減するため、ジェットポ
ンプ４０とジェットポンプ４２を図８のごとく配置す
る。逃がし弁３０の流出エネルギーでジェットポンプ４
０を駆動し、予圧ポンプ８の燃料を加圧する。また、レ
ギュレータ３３の流出エネルギーで、ジェットポンプ４
２を駆動し、予圧ポンプ８の入口を燃料を加圧する。こ
れにより、予圧ポンプ８の消費動力を低減することがで
きる。ジェットポンプ４０，４２は、流体の運動エネル
ギーを利用して、流体を加圧するのに用いられる。

【００５９】逃がし弁３０のストロークが大きいとき
は、噴射量が小さく、ストロークが小さいときは、噴射
量が多い。噴射量とストロークには一定の関係があるの
で、ストロークを検出することによって、共通配管４の
漏れ、噴射弁２の故障を把握し、警報を発することがで
きる。

【００６０】図９に本発明の他の実施例を示す。

【００６１】図９において、エンジン１０１のシリンダ
１０２ａ，１０２ｂに、燃料噴射弁１０３ａ，１０３ｂ
が接続され、その上流に、共通通路１０４が配置され、
共通通路１０４と噴射弁１０３ａ，１０３ｂの間に、し
ゃ断弁１０５ａ，１０５ｂが設けられる。燃料タンク１
０７の燃料はポンプ１０８によって、通路１０４に圧送
され、余分の燃料は圧力レギュレータ１０６を介して、
燃料タンク１０６に戻る。

【００６２】通路１０４に配置される圧力センサ１１２
の低周波分の出力を、コントロールユニット１１０に入
力し、圧力が設定値より大きくなったら、圧力レギュレ
ータ１０６が開くように、コントロールユニット１１０
によって、レギュレータ106を制御する。これにより、
通路１０４の圧力を一定に維持する。噴射弁１０３ａ，
１０３ｂが故障し、常時開放状態になると、シリンダ１
０２ａ，１０２ｂが燃料で充満し、混合気が過濃にな
り、燃焼が不安定になる。これを回避するため、しゃ断
弁１０５ａ，１０５ｂを閉じて、燃料のたれ流しを防止
する。しゃ断弁１０５ａ，１０５ｂの両者を閉じると、
エンジン１０１の自力回転が不能になるので、故障した
方のみのしゃ断弁を動作させる。

【００６３】燃料噴射弁１０３ａ，１０３ｂは、従来の
吸気ポート噴射の場合と同じように間欠的に動作するも
のである。図１０に、回転数３０００rpm のときの噴射
弁の動作を示す。４０ｍｓ毎に、開閉を繰り返す。ここ
で、分岐管１２０の長さを１０cmとすると、音速１００
０ｍ／ｓに対し、通路４の圧力は時間０.２ｍｓで、図
１０に示すごとく変動する。ここで、噴射弁１０３ａ，
１０３ｂの閉じが不安全になると、高周波分の圧力の変
動が小さくなる。したがって、圧力センサ１１２によっ
て、圧力変動を測定して、噴射弁の動作を判定する。図
１１に示すごとく閉じ不良のときは、図１１のＢ曲線の
ごとく、正常時のＡ曲線に比べ、変動のピーク値が小さ
くなるとともに、ピークに達する時間が遅れる。したが
って、ピーク値，ピーク値に達する時間を測定して、閉
じ不良を判定する。

【００６４】また、噴射弁１０３ａ，１０３ｂの閉じ不
良で、高圧の燃料が常時漏れたとき、図１０に示すよう
な漏れによる流体音，ジェット音が発生する。この音
は、圧力センサ１２の高周波分で検出される。ジェット
音は数ｋＨｚ以上の周波数帯にあり、測定に際しては圧
力センサ１１２の応答性を速くする必要がある。

【００６５】圧力センサ１２が故障したとき、しゃ断弁
１０５ａ，１０５ｂを機械的に作動させる。

【００６６】図１２において、シリンダ１２０の中にピ
ストン１２１を設け、ピストン121にオリフィス１２２
を設ける。ピストン１２１には弁１２５が接続されてい
る。ピストン１２１上部の室１２３と、下部の室１２４
の圧力が同じときは、ばね１２６の作用で、弁１２５は
上昇し、開いた状態になっている。噴射弁１０３ａ，１
０３ｂが動作しているときは、オリフィス１２７の差圧
によって、室１２４の圧力の方が高くなり、ピストン１
２１がばね１２６がなくても引き上げられ、弁１２５が
開く。噴射弁１０５ａが動作しなくなると、差圧がなく
なり、ばね１２９によって、ピストン１２１が下降し、
弁１２５が閉じ、噴射弁１０５ａからの燃料のむだな流
出を防止する。オリフィス１２７の下流の圧力は図１３
に示すごとく、ステップ的に変化するので、オリフィス
１３０，１３１によって、圧力変動を平滑化している。
この構成は、始動時に、強制的に、ピストン１２１を電
磁石等によって、引き上げておく必要がある。

【００６７】図１４の構成においては、ばね１２６によ
って、ピストン１２１は引き上げられ、弁１２５は開か
れている。噴射弁１０５ａが動作していると、弁１３４
が閉じオリフィス１２７の下流の圧力がしゃ断され、ピ
ストン１２１は上昇したままである。噴射弁１０５ａが
故障すると、弁１３４が開き、ピストン１２１が下降
し、弁１２５が閉じる。ダンパーオリフィス１３３は、
ピストン１２１の急激な動きを防止する。弁１３４は、
圧力センサ１１２の出力で制御される。

【００６８】図１５の構成においては、ピストン１２１
は、管１４０から導入される圧力によって、引き上げら
れ、弁１２５は開かれている。オリフィス１４１を介し
て、ピストン１２１の上部に燃料が入り、時間が経過す
ると、ピストン１２１の上下の圧力がつり合い、ピスト
ン１２１は、ばね１４２の作用で、降下し、弁１２５が
閉じる。噴射弁１０５ａが正常に動作しているときは、
チェックバルブ１４３が動作し、図１０の圧力変動時、
ピストン１２１の下部の圧力が高まり、ピストン１２１
の引き上げが維持される。噴射弁１０５ａが故障すると
圧力変動が小さくなり、ピストン１２１の上部，下部の
圧力がつり合い、ピストン１２１が下降し、弁１２５が
閉じる。

【００６９】図１６の構成では、弁１５０はピストン１
５１の差圧で動作する。オリフィス１５２を通って、室
１５３に燃料が供給され、室１５４の圧力とつり合い、
弁１５０は閉じている。ポンプ１０８が動作し、圧力が
上昇すると、チェック弁１５５が動作し、室１５３の圧
力が室１５４の圧力より低くなり、ピストン151が上昇
し、弁１５０が開く。噴射弁１０５ａの閉じ動作が不調
になり、圧力変動が小さくなると、チェック弁１５５が
閉じ、室１５３の圧力が上昇し、弁１５０が閉じる。

【００７０】図１７の構成において、噴射弁１０５ａが
開かれると、燃料が流れ、圧力差によって、弁１６０が
下降する。ダンパー１６１とばね１６２の作用で、弁１
６０は時間が経過すると、元の位置に戻る。このとき、
噴射弁１０５ａからの漏れがあると、管１６３の圧力が
大気圧近くなるので、弁１６０の上昇が抑止され、弁１
６０が閉じ、燃料の漏れを防止する。

【００７１】本発明においては、エンジンの排気管に空
燃比センサが取付けられ、常時、空燃比がモニターされ
る。空燃比の測定値から、燃料噴射弁の誤動作をチェッ
クすることができる。空気量一定，燃料圧力一定のと
き、噴射弁の有効開弁時間と空燃比は、図１８に示すご
とく、反比例の関係にある。この曲線からずれていると
きは、燃料噴射弁が誤動作しているので、警報を発す
る。空気量は、大気圧，温度によって変化するので、熱
線式空気流量計で、エンジンに入る空気量を実測する。
噴射弁の有効開弁時間をｔ_p，燃料圧力をｐ，シリンダ
圧力をｐ_cとすると、噴射量はｍ_f＝ｔ_p√(ｐ−ｐ_c)
となる。いま、空気量をｍ_aとすると、空燃比ｍ_a／
ｍ_f＝ｍ_a／(ｔ_p√ｐ−ｐ_c）となる。ｔ_pに対する空
燃比がこの関係からずれているときは、噴射弁の誤動作
と判定する。シリンダ圧力ｐ_cは、圧力と温度，容積の
関係から計算によって求められる。

【００７２】本発明の動作は下記の通りである。図１９
において、エンジン始動後、ブロック２０１で、燃料ポ
ンプ，レギュレータの動作を確認し、ブロック２０３で
コントロールユニット１１にある記憶装置に動作状況を
記憶する。ブロック２０５で、異常のときは警報を発す
る。異常でないときは、ブロック２０７で燃料噴射弁の
動作を確認し、異常のときはブロック２０９で警報を発
する。異常でないときは、ブロック２０１に戻り、燃料
ポンプ，レギュレータの動作を再度確認する。両者の動
作確認は、図１９に示すように、かたらずしも、時経列
的に進める必要はない。燃料ポンプ，レギュレータの動
作の確認は基本的には、圧力が設定値になっているかど
うかの確認であり、これが異常のときは、燃料噴射弁の
動作の確認の結果を使用しない、すなわち、燃料ポン
プ，レギュレータの動作の確認データを用いて、燃料噴
射弁の動作を確認すればよい。

【００７３】

【発明の効果】本発明では、燃料噴射装置の故障に際
し、警報を発したり、燃料をしゃ断したりすることがで
きるので、排ガス浄化性，安全性を確保することができ
る。また、燃料中の気泡，燃料の過熱に伴うエンジンの
出力低下，燃料エネルギーのむだな流出に伴う燃費増を
回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図。

【図２】カムのプロフィル（ポンプのピストンのストロ
ークのプロフィル）を示す図。

【図３】本発明の他の実施例の要部を示す図。

【図４】しゃ断弁を通る燃料噴射流量の時間的変化を示
す図。

【図５】本発明に用いられるしゃ断弁の一例を示す図。

【図６】共通配管からの気泡排出のための一構成例を示
す図。

【図７】共通配管内の燃料の過熱を防止するため一構成
例を示す図。

【図８】燃料タンクへ燃料を戻す際に動力損失を低減す
るため一構成例を示す図。

【図９】本発明の他の実施例を示す図。

【図１０】本発明の噴射弁の動作を説明する図。

【図１１】噴射弁の閉じ不良を判定するための説明図。

【図１２】噴射弁からの燃料のむだな流出を防ぐための
一構成例を示す図。

【図１３】噴射弁の動作とオリフィスの流量，下流圧力
の関係を示す図。

【図１４】本発明の他の実施例を示す図。

【図１５】本発明の他の実施例を示す図。

【図１６】本発明の他の実施例を示す図。

【図１７】本発明の他の実施例を示す図。

【図１８】空燃比と噴射弁の有効開弁時間の関係を示す
図。

【図１９】本発明における燃料ポンプ，レギュレータの
動作確認の手順を説明する図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 55/02 ３５０Ｆ０２Ｍ 55/02 ３５０Ｆ３５０Ｇ (72)発明者大須賀稔茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者白石拓也茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者中山容子茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者大山宜茂茨城県ひたちなか市高場2477番地株式会社日立カーエンジニアリング内Ｆターム(参考） 3G066 AA01 AA07 AC09 BA29 CA03 CA09 CA15U CB00 CB07S CB11 CB12 CB15 CB16 DB19 DC00 DC03 DC04 DC08 DC09 DC11 DC17 DC18 3G301 HA01 HA02 JA08 JB02 JB09 JB10 KA28 LB00 LB06 LB07 LB11 LC01 MA01 NA08 NB07 NE23 PA00Z PA04Z PB00Z PB04B PB04Z PB08B PB08Z PC01Z PE01Z PF03Z PF16Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料ポンプ，レギュレータの動作を確認
し、確認データを用いて燃料噴射弁の動作を確認する手
段を具備したことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】燃料ポンプのピストン、あるいは圧力レギ
ュレータの弁の有効ストロークあるいはポンプの回転数
がエンジンの運転状態から定まる設定値よりずれている
場合、故障警報を発する機能を有する燃料噴射装置。
【請求項３】エンジン停止後の燃料の圧力の低下から噴
射弁の漏れを検出して、故障警報を発する機能を有する
燃料噴射装置。
【請求項４】燃料噴射弁の上流に配置されているしゃ断
弁に流量の変動の影響を回避するダンパーが接続されて
いる燃料噴射装置。
【請求項５】共通配管のレベルの高いところに気泡室を
設け、ここに集まった気泡を吸気管内に排出する手段を
具備した燃料噴射装置。
【請求項６】吸気管の中に燃料の温度上昇を抑止する空
気冷却器を設けたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項７】ジェットポンプによって、燃料の流出の際
の速度エネルギーを圧力に変換することを特徴とする燃
料噴射装置。
【請求項８】燃料噴射弁閉時の圧力あるいは音の変動か
ら噴射弁の閉じ不良を検出する機能を有する燃料噴射装
置。
【請求項９】噴射弁の開弁時間に対する空燃比の設定値
に対して、実際の空燃比がずれているとき故障警報を発
する機能を有する燃料噴射装置。