JP2000345902A

JP2000345902A - 電子燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2000345902A
Application number: JP11153528A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Shioi; 謙三塩井; Keiichi Iida; 桂一飯田; Tomoo Nishikawa; 朋男西川
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2000-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】タイミングコントロールバルブを介してディー
ゼルエンジンの燃料噴射ポンプの燃料噴射時期を制御す
る電子燃料噴射装置において、該バルブの駆動電流路に
故障が発生してもその故障原因を認識できるとともに安
全な燃料噴射を実行できるようにする。【解決手段】タイミングコントロールバルブ24の電流供
給路に設けた電流検出回路５によって検出された電圧検
出レベルと実際の燃料噴射時期とにより電流供給路が地
絡状態、断線状態、及びバッテリ・ショート状態の内の
いずれの故障状態にあるかを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子燃料噴射装置に
関し、特にタイミングコントロールバルブを介してディ
ーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの燃料噴射時期を制御
する電子燃料噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図5は本発明に係る電子燃料噴射装置の
一実施例を示したもので、概略的に言うと、噴射ポンプ
1と、エンジンコントロールコンピュータ(以下、ECCと
略称する)2と、電磁スピル弁制御回路(EDU)3とで構成さ
れている。

【０００３】ECC2は、噴射ポンプ１に設けられた回転数
センサー11からのエンジン回転速度信号と、燃温センサ
ー12からの燃料温度信号と、いずれも図示しないアクセ
ル開度センサー、圧力センサー、水温センサー、スピー
ドセンサー、吸気温センサー、及びクランクポジション
センサーからそれぞれ出力される各アクセル開度信号
と、吸気圧力信号と、冷却水温信号と、車速信号と、吸
気温度信号と、クランク角信号とを入力し、所定の演算
を行って電磁スピル弁の制御回路３に対してコマンド信
号CMDを与え、タイミングコントロールバルブ(以下、TC
Vと略称する）24に制御信号を与えるようにしている。

【０００４】また、制御回路3はこのようなコマンド信
号CMDを受けて、噴射ポンプ１に設けられた電磁スピル
弁13におけるソレノイド14に対して駆動信号を送ってい
る。このような電子燃料噴射装置において、まず、よく
知られているが噴射ポンプ1の動作を以下に簡単に説明
する。

【０００５】エンジンのクランクシャフト(図示せず)に
同期回転させられるドライブシャフト15が回転すると、
パルサー16が回転し、この回転状態を検出するセンサー
11からECC2に対してエンジン回転速度信号が与えられ
る。ドライブシャフト15が回転することにより、プラン
ジャ17も回転し、このプランジャ17に結合されたカムプ
レート18が同時に回転すると、このカムプレート18に設
けられたカムが、対向する固定のローラーリング19に乗
り上げることにより、プランジャ17は図示の矢印の如く
往復運動を行う。

【０００６】プランジャ17が図の右方向に移動すると、
圧力室20における燃料が圧縮され、このときに電磁スピ
ル弁13のソレノイド14がONになっており、マチュアを兼
ねる開閉弁21が図示のように閉じた状態に制御されてい
ると、圧力室20の燃料が分配ポート22から噴射ノズル
(図示せず)へ圧送されることとなる。

【０００７】また、プランジャ17が図の左方向に移動
し、ソレノイド14がOFFになると、開閉弁21が開くの
で、圧力室20の燃料はポンプ室へ押し戻され、燃料の圧
送が終了するとともに、燃料は吸入ポート23から圧力室
20へ再び吸入される。このように、電磁スピル弁13のOF
Fタイミングを制御することにより噴射ポンプ1の燃料噴
射量を決定している。

【０００８】一方、燃料噴射時期の制御機構としては、
油圧によって移動するタイマピストン27と、プランジャ
17の周囲で回動することによりプランジャ17の往復運動
のタイミングを変更するローラリング19及びタイマピス
トン27を連結するスライドピン26と、タイマピストン27
に加わる油圧の大きさを調整するTCV24とが設けられて
いる。なお、図では90度展開されて示されている。

【０００９】そして、ECC2がTCV24のデューティ比を制
御することにより、燃料が封入される圧力室25を介して
タイマピストン27が動かされ、タイマピストン27の位置
を決定し、スライドピン26を介してローラーリング19の
位置が回転させられることになり、カムプレート18のリ
フト開始点が制御され、以て、噴射開始時期を制御して
いる。

【００１０】上記燃料噴射時期の制御は、エンジンの運
転状態から目標燃料噴射時期を決定し、実際の燃料噴射
時期(以下、実燃料噴射時期と称することがある)が目標
燃料噴射時期に近づくようタイミングコンロールバルブ
24を制御するという、いわゆるフィードバック制御が行
われている。実燃料噴射時期の検出手段として、クラン
クケース（図示せず）内に設けたクランクポジションセ
ンサーから検出したクランク角信号と燃料噴射ポンプ１
の回転数センサー１１で検出したカム角度信号との位相
差からＥＣＣ２は実燃料噴射時期を算出している。

【００１１】このような電子燃料噴射装置において、TC
V24や回転数センサーなどの燃料噴射時期を制御する部
品(又は機構)が何らかの原因で故障すると、正常な燃料
噴射時期制御ができなくなるので、ＥＣＣ２は異常発生
が起きているか否かを判定し、異常時にはバックアップ
制御するという、いわゆるフェイルセーフ制御が行われ
ている。

【００１２】このような制御方法としては、特開平9-31
7542号公報や特公平3-18023号公報などに示されたもの
が挙げられる。こららの従来技術は、目標燃料噴射時期
と実燃料噴射時期との差分が所定値を越えた場合、異常
と判定するように構成している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術においては、TCVが正常に作動すれば実施
可能であるが、TCVの駆動電流供給路に障害（地絡、断
線、又はバッテリ・ショート）が起きた時、全く制御不
能の状態に陥ってしまう。このとき、原因が不明なため
放置すると、異常な燃料噴射を招き、エンジン等を損傷
させてしまうという問題があった。

【００１４】さらには、実燃料噴射時期が進角側か、そ
れとも遅角側で異常状態になったのかが不明なため、も
し実燃料噴射時期が進角側で異常状態になった場合に
は、遅角側と同様な燃料噴射を行うと筒内圧が上昇して
しまい、燃焼室回りの部品が損傷してしまうという問題
もあった。

【００１５】したがって本発明は、タイミングコントロ
ールバルブを介してディーゼルエンジンの燃料噴射ポン
プの燃料噴射時期を制御する電子燃料噴射装置におい
て、該バルブの駆動電流路に故障が発生してもその故障
原因を認識できるとともに安全な燃料噴射を実行できる
ようにすることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る電子燃料噴射装置は、実際の燃料噴射
時期を検出する手段と、該バルブへの電流供給路に設け
られた電圧検出回路と、該実際の燃料噴射時期と該電圧
検出回路の検出結果に基づいて該電流供給路が地絡状
態、断線（負荷オープン）状態、及びバッテリ・ショー
ト状態の内のいずれの故障状態にあるかを判定する演算
装置と、を備えている。

【００１７】すなわち、本発明においては、TCVの電流
供給路に設けられた電圧検出回路によって検出された電
圧レベルによって地絡状態、断線状態、及びバッテリ・
ショート状態のどれかが該当することが分かる。従っ
て、これと実際の燃料噴射時期が進角側にあるか遅角側
にあるかを組み合わせることによって地絡状態、断線状
態、及びバッテリ・ショート状態のいずれの故障状態が
起きているのかを判定することが可能となる。

【００１８】具体的に言うと、該バルブから該演算装置
に向かう該電流供給路に駆動電流が流れる時、演算装置
は、該電圧検出回路が一定時間Lレベルになった該電流
供給路の状態を検出した時、該地絡状態及び該断線状態
のいずれかであることが分かるが、これに加えて、実際
の燃料噴射時期が遅角側にあることを示している時には
該地絡状態と判定し、実際の燃料噴射時期が進角側にあ
ると判定した時には該断線状態と判定することができ
る。

【００１９】また、該電圧検出回路が一定時間Hレベル
状態になった該電流供給路の状態を検出した時には該バ
ッテリ・ショート状態にあると判定することができる。
このようにして、燃料噴射時期の異常の原因を求めるこ
とができ、エンジン等の損傷を未然に防止する対策を講
ずることが可能となる。

【００２０】なお、該故障状態と判定した場合は該エン
ジンの運転状態から求められる目標燃料噴射量に上限値
を設定することが好ましい。さらに、進角側で故障した
と判定した該断線状態又は該バッテリ・ショート状態で
の該上限値を、遅角側で故障したと判定した該地絡状態
での該上限値よりも小さく設定することが好ましい。

【００２１】これにより、進角側の燃料噴射による筒内
圧力上昇及び燃料室回りの損傷を抑えることができ且つ
遅角側では或る程度のエンジン出力を得ることができる
ことになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る電子燃料噴
射装置の実施例を示したもので、この図では特に図5に
おけるECC2とTCV24との接続関係のみを強調して示して
いる。

【００２３】すなわち、ECC2はTCV24との間の電流供給
路に電圧検出回路5を設け、この電圧検出回路5で検出し
た電圧レベルVを常に監視している。なお、この電圧検
出回路5は、電圧検出用の抵抗r1と逆電流阻止用のダイ
オードD1とを備えている。ECC2においては、入力インタ
フェース回路31が上記の電圧検出回路5からの電圧検出
レベルVを入力するとともに、上述した水温信号と吸気
温信号と吸気圧信号とを入力してそれぞれレベル修正す
る。

【００２４】また、クランク角信号及びエンジン回転数
信号は入力インタフェース回路32に与えられ波形整形さ
れ出力される。これらの入力インタフェース回路31及び
32の出力信号はCPU33に送られ、後述する図2〜図4に示
す制御プログラムをROM35から読み出すとともに、メモ
リー(RAM)36を介して演算を行うことによりTCV24を制御
するための論理信号を出力インタフェース回路34に送
る。

【００２５】出力インタフェース回路34は駆動回路37を
介してTCV24にソレノイド駆動電流を与えるようにして
おり、図示のようにインタフェース回路34にベースが接
続され、エミッタが接地されるとともに、コレクタがTC
V24に接続されている。図2は、本発明に係る電子燃料噴
射装置における燃料噴射時期制御のアルゴリズムを示し
たものであり、以下、このフローチャートを図5の構成
例を参照しながら説明する。

【００２６】まずECC2は、後述する燃料噴射量制御アル
ゴリズムにより得られる最終燃料噴射量Qfnl及び回転数
センサー11からのエンジン回転数Neに基づき基本燃料噴
射時期(TMbase)を求める(図1のステップS11)。次に、後
述するフラグA及びBの状態をチェックし(同S12及びS1
3)、最初はともにフラグA及びBは"0"になっているので
ステップS14に進み、実燃料噴射時期(TMact)を読み込
む。これは上記のように、クランクポジションセンサー
からのクランク角信号と回転数センサー11からのエンジ
ン回転数Neとの位相差から求めることができる。

【００２７】次に目標燃料噴射時期(TMtarget)を求める
(同S15)。これは、圧力センサーからの吸気圧力(Pbar
o)と吸気温センサーからの吸気温度(Tb)に基づいてステ
ップS11で算出した基本燃料噴射時期(TMbase)を補正す
ることにより求められる。そしてさらに、実燃料噴射時
期(TMact)と目標燃料噴射時期(TMtarget)との差分(ΔT
M)を求める(同S16)。

【００２８】そしてさらに、ステップS16で求めた差分
(ΔTM)に応じたフィードバック補正項(TMfd)を求める
(同S17)。フィードバック補正項は差分(ΔTM)に補正係
数(Kp)を乗算した値である。そしてさらに、ステップS1
7 で求めたフィードバック補正項(TMfd)をステップS11
で求めた基本燃料噴射時期(TMbase)に加えて最終的な燃
料噴射時期(TMfnl)を求める(同S18)。

【００２９】このようにして求めた最終燃料噴射時期
（TMfnl）に基づき、ECC2はTCV24に対してそのデューテ
ィ比を制御するためのパルス信号を出力する(同S19)。
なお、上記のステップS12及びS13においてフラグA及び
フラグBの少なくとも一方が"1"であった場合には、ステ
ップS20に進み、TCV24への出力をOFFにしてフィードバ
ック制御を中止する。この時にはECC2は警告ランプ4を
点灯させる。

【００３０】次に、電圧検出回路5によって検出された
電圧レベルVによってECC2が故障判定する手順を図3のフ
ローチャートにより以下に説明する。通常、電圧検出回
路5によって検出される電圧レベルVは、ECC2からTCV24
へ送られるコマンド信号がONの場合はLレベル、コマン
ド信号がOFFの場合はHレベルとされている。

【００３１】まず電圧検出回路5によって検出された電
圧レベルVがLレベルにあるか否かを判定し(ステップS2
1)、Lレベルにあることが分かった時には、後述するカ
ウンタCHを"0"にリセットするとともにフラグAを"0"に
リセットする(同S22及びS23)。この後、カウンタCLを"
1"だけインクリメントし(同S24), このカウンタCLが所
定回数を超えたか否か、すなわち、一定時間経過したか
否かを判定する(同S25)。

【００３２】この結果、カウンタCLが所定回数を超えて
いるような場合には、今度は図2のステップS14で求めた
実燃料噴射時期(TMact)に基づき実際の燃料噴射時期が
進角側に位置するか否かを判定する(同S26)。実際の燃
料噴射時期が進角側であることが分かった時には図1に
示した×印箇所において断線状態となり、電圧検出回路
の点Pが接地レベルにあることになり負荷オープン状態
を示すことになる。この時にはフラグAを"1"にセットす
る。

【００３３】一方、実際の燃料噴射時期が遅角側である
ことが分かった時には、この時は点Pが接地電位にショ
ートしているので、地絡故障としてフラグBを"1"にセッ
トする。また、ステップS21において、電圧検出レベルV
がHレベルであることが分かった時には、ステップS24で
インクリメントしたカウンタCLを"0"にリセットし(同S2
9)、フラグA及びBをともに"0"にリセットしておく(同S3
0)。

【００３４】そして、このHレベルにおいてもカウンタC
Hを"1"だけインクリメントし(同S31)、同様に所定回数
と比較し(同S32)、このHレベル状態が所定時間以上続い
たか否かを判定する。この結果、カウンタCHが所定回数
を超えていることが分かった時には、図1に示した×印
点箇所がバッテリレベル+Bにショートしていることを示
しているのでフラグAを"1"にセットする。

【００３５】なお、ここでフラグAが再び用いられてい
るのは、このバッテリ・ショート状態においては上記の
ステップS27における断線状態と同じであるので同様にT
CV24がOFFとなりTCV24が閉弁状態となるので進角側故障
として同等に扱えるからである。

【００３６】従って、ステップS28における地絡故障は
常にTCV24がONとなりTCV24が開弁状態となって過遅角状
態にあることを示している。なお、上記の例では、図1
のTCV24からECC2の方向に電流が流れる場合を示した
が、この逆に駆動電流を流すことも可能であり、その時
は上記のLレベルとHレベルは逆になる。

【００３７】このようにして求めたフラグA又はBは図2
においてステップS12及びS13において判定されいずれか
が"1"ならば前述したようにTCV24への出力をOFFにして
フィードバック制御を中止するわけであるが、さらにこ
の場合に燃料噴射量制御をどのようにするかが図4のア
ルゴリズムに示されている。

【００３８】すなわち、まず、アクセル開度センサーか
らのアクセル開度Aclとエンジン回転数センサー11から
のエンジン回転数からのNeなどのエンジン運転状態に基
づき基本燃料噴射量(Qbase)を求める(図4のステップS4
1)。次に、フラグAが"1"にセットされているか否かを判
定し(同S42)、"1"にセットされている場合にはステップ
S41で求めた基本燃料噴射量(Qbase)と進角側の故障リミ
ッター値(QAmax)とを比較し、低い方を選択する(同S4
3)。

【００３９】ステップS42においてフラグAが"1"でない
場合には、今度は基本燃料噴射量(Qbase)を遅角側故障
リミッタ値(QBmax)と比較し、同様に低い方を選択する
(同S44)。このようにしてステップS43又はS44にして求
めた燃料噴射量をリミッタ燃料噴射量(Qlmt)とする(同S
45)。

【００４０】そして、今度はフラグA又はBが"1"に設定
されているか否かを判定する(同S46)。これは、ステッ
プS42においてフラグAについてのみ判定したので、ステ
ップS44においてはフラグBが"1"又は"0"であるか否かに
関わり無く実行されているので、フラグA及びBのいずれ
かが"1"に設定されているか否かを判定するものであ
る。

【００４１】この結果、フラグA又はBが"1"に設定され
ている場合には、ステップS45で設定したリミッター燃
料噴射量(Qlmt)を最終燃料噴射量(Qfnl)に設定する(同S
47)。それ以外の場合には、ステップS41で求めた基本燃
料噴射量(Qbase)を最終燃料噴射量(Qfnl)とする。

【００４２】なお、上述した進角側故障リミッター値(Q
Amax)は遅角側故障リミッター値(QBmax)より小さく設定
することが望ましい。これは、進角側の燃料噴射による
筒内圧上昇及び燃料室回りの損傷を抑えることができる
からであり、且つ遅角側ではある程度のエンジン出力を
発生させることができるからである。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電子
燃料噴射装置によれば、タイミングコントロールバルブ
の電流供給路に設けた電流検出回路によって検出された
電圧検出レベルと実際の燃料噴射時期とにより該電流供
給路が地絡状態、断線状態、及びバッテリ・ショート状
態の内のいずれの故障状態にあるかを判定するように構
成したので、該バルブの故障状態を容易に判定でき、該
バルブが適正に駆動できなくなる異常状態を検出して安
全な燃料噴射に制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子燃料噴射装置に用いられる電
圧検出回路の実施例を示したブロック図である。

【図2】本発明に係る電子燃料噴射装置に用いられる燃
料噴射時期制御アルゴリズムを示したフローチャート図
である。

【図3】本発明に係る電子燃料噴射装置における電圧検
出レベルと実燃料噴射時期との関係で故障診断を行うた
めのフローチャート図である。

【図4】本発明に係る電子燃料噴射装置に用いられる燃
料噴射量制御アルゴリズムを示したフローチャート図で
ある。

【図5】本発明及び従来例に使用される電子燃料噴射装
置の構成を示した図である。

【符号の説明】

1 噴射ポンプ 2 エンジンコントロールコンピュータ(ECC) 3 電磁スピル弁制御回路(EDU) 4 警報ランプ 5 電圧検出回路 11 エンジン回転数センサー 12 燃温センサー 13 電磁スピル弁(SPV) 14 ソレノイド 15 ドライブシャフト 16 パルサー 17 プランジャ 18 カムプレート 19 ローラーリング 20,25 圧力室 21 開閉弁 22 分配ポート 23 吸入ポート 24 タイミングコントロールバルブ(TCV) 26 スライドピン 27 タイマピストン 31,32 入力インタフェース回路 33 CPU 34 出力インタフェース回路 35 ROM 36 メモリ（ＲＡＭ） 37 電流駆動回路図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ０２Ｄ 41/20 ３８５Ｆ０２Ｄ 41/20 ３８５Ｆ０２Ｍ 41/12 ３２０Ｆ０２Ｍ 41/12 ３２０Ａ 63/00 63/00 ＣＪ (72)発明者西川朋男神奈川県藤沢市土棚８番地いすゞ自動車株式会社藤沢工場内Ｆターム(参考） 3G060 AB03 AC10 BA20 BB12 BC06 CA01 CA02 CB00 CC02 CC08 DA08 GA00 GA03 GA04 GA11 3G066 AA07 AC04 AD02 BA29 BA69 CA20U CA41 CD26 CE13 CE16 CE22 DA01 DA04 DB00 DC00 DC05 DC09 DC11 DC26 3G301 HA02 JB02 JB08 JB09 JB10 KA00 LB16 LB19 LC02 LC10 MA11 MA18 NA06 NA08 ND15 NE17 NE23 PA07Z PB00Z PB03Z PB05Z PE01Z PE03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タイミングコントロールバルブを介してデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの噴射時期を制御す
る電子燃料噴射装置において、実際の燃料噴射時期を検出する手段と、該バルブの電流
供給路に設けられた電圧検出回路と、該実際の燃料噴射
時期と該電圧検出回路の検出結果に基づいて該電流供給
路が地絡状態、断線状態、及びバッテリ・ショート状態
の内のいずれの故障状態にあるかを判定する演算装置
と、を備えたことを特徴とする電子燃料噴射装置。
【請求項２】請求項１において、該電流供給路に該バルブから該演算装置へ駆動電流が流
れる場合、該演算装置は、該電圧検出回路が一定時間L
レベル状態を検出し且つ該実際の燃料噴射時期が遅角側
又は進角側にあることを示している時にはそれぞれ該地
絡状態又は該断線状態と判定し、さらに該電圧検出回路
が一定時間Hレベル状態にあることを検出した時には該
バッテリ・ショート状態にあると判定することを特徴と
した電子燃料噴射装置。
【請求項３】請求項1又は2において、該演算装置は、該故障状態と判定した場合は該エンジン
の運転状態から求められる目標燃料噴射量に上限を設定
することを特徴とした電子燃料噴射装置。
【請求項4】請求項3において、該演算装置は、進角側で故障したと判定した該断線状態
又は該バッテリ・ショート状態での該上限値を、遅角側
で故障したと判定した該地絡状態での該上限値よりも小
さく設定することを特徴とした電子燃料噴射装置。