JP2692106B2

JP2692106B2 - 燃圧制御システムの異常診断装置

Info

Publication number: JP2692106B2
Application number: JP63034389A
Authority: JP
Inventors: 国章沢本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-02-17
Filing date: 1988-02-17
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JPH01211637A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、燃圧制御システムの異常診断装置に係り、
詳しくは、自動車等の内燃機関において、インジェクタ
への燃料圧力の制御を行っている燃圧制御システムの異
常を診断する装置に関する。

（従来の技術）いわゆるインジェクタはエンジンの燃焼室（正確には
インテークマニホールド）へ勢いよく燃料を噴射するア
クチュエータであるが、燃料の噴射圧力はインジェクタ
に入る前の燃料の圧力（通称、燃圧）で決まってしま
い、インジェクタ自身ではコントロールできない。とこ
ろで、この燃圧は、インテークマニホールド圧との“差
圧”が一定となるように設定されなければならない。一
般に、空燃比を精密に制御するために、排気中の酸素濃
度に基づく燃料噴射量のフィードバック制御を行うが、
この制御対象はインジェクタの開弁時間であり、実際の
燃料噴射量は開弁時間と燃圧の積で決まるからである。
なお、差圧はアイドル運転や加速運転といった運転状態
ごとに定められることもあるが、以下では、便宜的に一
定とする。

こうした背景から、空燃比をフィードバック制御する
エンジンでは、インテークマニホールド圧と燃圧との差
圧を一定に保持するための“機構”（本発明の実施例で
はプレッシャレギュレータ６）を必ず有している。

実施例でも説明するが、プレッシャレギュレータは、
燃圧をインテークマニホールド圧力との差圧で例えば、
2.55kg/cm²一定に保持する。インテークマニホールド圧
は電磁制御型のバルブ（本発明の実施例では燃圧制御ソ
レノイドバルブ11;以下、燃圧制御ソレノイドバルブで
統一する）を通してプレッシャレギュレータに導入され
ている。燃圧制御ソレノイドバルブは、燃圧を一時的に
上昇させるために特に設けられた機構であり、空燃比を
フィードバック制御するエンジンに必須の機構ではな
い。この燃圧制御ソレノイドバルブは、通常の状態では
オフになっており、インテークマニホールド圧をプレッ
シャレギュレータに伝えるが、制御信号（本発明の実施
例では燃圧制御信号Sp）が出力された場合にはインテー
クマニホールド圧の代わりに大気圧をプレッシャレギュ
レータに伝える。プレッシャレギュレータは導入圧力と
の差圧で燃圧を決めるため、大気圧（正圧）を導入した
場合には、必然的に燃圧が上昇することになる。

燃圧を一時的に上昇させるのは高温下（例えばエンジ
ン水温が60°以上）の始動時という特定の状況下だけで
ある。このような状況では、ベーパー・ロック（燃料の
蒸発;Vapour locking）が発生しやすく、燃焼に関与す
る燃料量が不足して始動性が損なわれるからである。燃
圧を上昇させて必要な燃料量を確保することにより、始
動性を回復できる。なお、空燃比制御における始動時増
量補正も始動性向上の点で共通するが、燃圧の上昇によ
るものに比べて精密かつ控え目（若干量の補正）である
点で基本的に異なる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の燃圧制御システムに
あっては、燃圧制御システムが故障した場合の診断を検
出する手当が全くなされておらず、燃圧制御ソレノイド
バルブやプレッシャレギュレータはもちろんのこと、そ
れにかかわる配管や信号ケーブル、並びにコントロール
ユニットの燃圧制御関連部分が故障したような場合には
高温時の始動性が悪化するという問題点があった。した
がって、燃圧制御システムの異常の有無を診断する装置
の開発が望まれる。

（発明の目的）そこで本発明は、燃圧を一定に保持するための機構及
び燃圧を一時的に上昇するための機能を含む燃圧制御シ
ステムの異常を判定することを目的とする。

（発明を解決するための手段）本発明による燃圧制御システムの異常診断装置は上記
目的達成のため、その基本概念図を第１図に示すよう
に、燃圧を一定に保持するための燃圧保持機構ａと、燃
圧を一時的に上昇するための燃圧上昇機構ｂと、排気中
の酸素濃度に基づいて空燃比をフィードバック制御する
制御手段ｃと、強制的に前記燃圧上昇機構ｂを作動させ
る強制作動手段ｄと、前記燃圧上昇機構ｂが強制的に作
動させられたときの前記制御手段ｃの制御量若しくは該
制御量に相関する量と燃圧の上昇を停止したときの前記
制御手段ｃの制御量若しくは該制御量に相関する量との
差を求め、該差が所定値に達しない場合に警報信号を出
力する判定手段ｅと、を備えることを特徴とする。

（作用）燃圧の変化と制御手段ｃの制御量との間には、一定の
相関関係が成立する。例えば、フィードバック補正係数
αと燃圧との間には指数関数的な関係があるため、一方
の値から他方の値を求めることができる。したがって、
このような関係を利用して、燃圧の上昇に伴って変化し
得るであろう制御量（典型的にはフィードバック補正係
数α）を予測しておき、強制的に燃圧を上昇させた場合
に、実際の制御量がその予測値に達すれば燃圧制御系の
正常を、達しなければ異常を判定できる。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２、３図は本発明の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において、１はＶ型気
筒のエンジンであり、吸入空気はエアクリーナ２より吸
気管３およびインテークマニホールド3a,3bを通してＶ
型気筒の左右バンクの各気筒に供給され、燃料は噴射信
号Siに基づいてインジェクタ４により噴射される。そし
て、各気筒の混合気は所定の点火タイミングで点火、爆
発し、排気となって排気管５を通して外部に排出され
る。なお、第２図中では、インジェクタ４は左側のバン
クに配置されたもののみが示されている。

燃料は燃料タンク（図示略）からインレット通路、プ
レッシャレギュレータ６および燃料通路７を通してイン
ジェクタ４に供給されており、余剰燃料はリターン通路
（図示略）を通して燃料タンクに戻される。プレッシャ
レギュレータ６は、冒頭でも述べたように、燃圧をイン
テークマニホールド圧力Pmとの差圧で例えば、2.55Kg/c
m²一定に保持するもので、燃圧保持機構として機能す
る。インテークマニホールド圧Pmは燃圧制御ソレノイド
バルブ11を通してプレッシャレギュレータ６に導入され
ている。燃圧制御ソレノイドバルブ11は、始動時に燃圧
を一時的に上昇させるための燃圧上昇機構として機能す
る。この燃圧制御ソレノイドバルブ11は、通常の状態で
はオフになっており、インテークマニホールド圧Pmをプ
レッシャレギュレータ６に伝えるが、高温下の始動時や
後述の自己診断時に出力される燃圧制御信号Spに応答し
てオンし、インテークマニホールド圧Pmの代わりに大気
圧をプレッシャレギュレータ６に伝える。プレッシャレ
ギュレータ６は導入圧力との差圧で燃圧を決めるため、
大気圧（正圧）を導入した場合には、必然的に燃圧が上
昇することになる。

吸入空気の流量Qaはエアフローメータ12により検出さ
れ、吸気管３内の絞弁14a,14bによって制御される。ま
た、エンジン１の回転数Ｎはクランク角センサ15により
検出され、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度、
すなわち壁温Twは壁温センサ16により検出される。さら
に、排気中の酸素濃度は酸素センサ17により検出され
る。

また、エンジン１のスタートはキースイッチ18の出力
信号Stが所定の“HI"状態となることで検出されるとと
もに、燃圧制御システムの自己診断を行う際（一般に定
期点検や故障整備時）の操作は自己診断スイッチ20によ
り行われ、自己診断スイッチ20には直列にバッテリ21が
接続されている。なお、キースイッチ18の出力信号Stの
“HI"状態とは、キースイッチ18がON状態、すなわち、
エンジン１のクランキング中を表わすような信号であ
り、通常は“LO"信号が出力されている。また、自己診
断スイッチ20の操作は自己診断スイッチ20の出力信号Sa
が自己診断スイッチ20のON状態で“HI"信号となること
で検出され、通常自己診断スイッチ20はOFF状態で“LO"
信号が出力されている。

上記エアフローメータ12、クランク角センサ15および
壁温センサ16は運転状態検出手段22を構成しており、運
転状態検出手段22、酸素センサ17、キースイッチ18およ
び自己診断スイッチ20からの信号はコントロールユニッ
ト30に入力される。

コントロールユニット30は制御手段及び判定手段とし
ての機能を有し、CPU31、ROM32、RAM33およびI/Oポート
34より構成される。CPU31はROM32に書き込まれているプ
ログラムにしたがってI/Oポート34により必要とする外
部データを取り込んだり、またRAM33との間でデータの
授受を行ったりしながら燃圧制御システムの異常診断に
必要な処理値等を演算処理し、必要に応じて処理したデ
ータをI/Oポート34へ出力する。I/Oポート34には運転状
態検出手段22、酸素センサ17、キースイッチ18および自
己診断スイッチ20からの出力が入力されるとともに、I/
Oポート34からは噴射信号Si、燃圧制御信号Spおよび警
報信号Arが出力される。ROM32はCPU31における演算プロ
グラムを格納しており、RAM33は演算に使用するデータ
をマップ等の形で記憶している。

警報信号Arは発光ダイオード23に入力されており、発
光ダイオード23は警報信号Arが入力されると燃圧制御シ
ステムの異常を運転者に警報する。

次に、作用を説明する。

第３図はROM32に書き込まれている燃圧制御システム
の異常診断のプログラムを示すフローチャートであり、
本プログラムは所定期間毎に一度実行される。

まず、Ｐ₁でキースイッチ18の出力信号Stおよび壁温T
wを読み込み、次いでＰ₂でキースイッチ18の出力信号St
を所定値（HI）と比較し、Stが“HI"状態（キースイッ
チ18がON状態）であるか否かを判別する。信号Stが“H
I"であるときはキースイッチ18がON状態であると判断
し、Ｐ₃で壁温Twが60℃を超えているか否かを判別す
る。壁温Twが60℃を超えていれば高温下の始動時である
ものと判断し、Ｐ₄で燃圧制御信号Spを出力して燃圧制
御ソレノイドバルブ11をONとする。これにより、燃圧制
御ソレノイドバルブ11からプレッシャレギュレータ６の
負圧室９に大気が導入されて燃圧が上昇する。

次いで、燃圧を上昇した後再びＰ₂に戻る。したがっ
て、少なくともエンジン１からクランキング状態（キー
スイッチ18の出力信号Stが“HI"状態）にあってかつ壁
温Twが60℃以上のときはインジェクタ４への燃圧が高め
られて高温下での始動性が向上する。

一方、Ｐ₂でキースイッチ18の出力信号Stが“LO"状態
のときはＰ₅に進み、Ｐ₅で自己診断スイッチ20の出力信
号Saが“HI"状態であるか否かを判別する。自己診断ス
イッチ20は燃圧制御システムにおける燃圧制御ソレノイ
ドバルブ11の異常の有無を判断するときに操作されるス
イッチであり、強制作動手段として機能するものであ
る。自己診断スイッチ20がON（強制作動指示）のときは
自己診断スイッチ20の出力Ｓ_aが所定の“HI"状態とな
る。自己診断スイッチ20の出力信号Saが“LO"状態であ
るときは、Ｐ₆で燃圧制御信号Spの出力を停止して今回
のルーチンを終了する。また、燃圧制御信号Spが以前か
ら停止状態にあるときはその状態を継続する。すなわ
ち、自己診断スイッチ20の出力信号Saが“LO"状態のと
きは燃圧は何ら変わらない。

一方、自己診断スイッチ20の出力信号Saが“HI"状態
のときはＰ₇でカウンタCnをリセットする。このカウン
タは自己診断モードにおいて燃圧制御ソレノイドバルブ
11のON/OFFの回数をカウントするためのものである。次
いで、Ｐ₈で燃圧制御信号Spを燃圧制御ソレノイドバル
ブ11に出力し、プレッシャレギュレータ６に大気圧を供
給して燃圧Pfを上昇させる。次いで、Ｐ₉で燃圧制御ソ
レノイドバルブ11がONであるときの時間をカウントして
いるタイマＴ_ONをリセットする。次いで、Ｐ₁₀で空燃比
補正係数αの平均値であるα_ONを求める。なお、この空
燃比補正係数α_ONは酸素センサ17の出力Vsに基づいて空
燃比を目標空燃比に一致させるべく燃料供給量をフィー
ドバック補正するものであり、その演算方法は従来周知
であるからその細部説明は省略する。

次いで、Ｐ₁₁で上記ONタイマＴのカウント値Ｔ_ONをΔ
Ｔだけインクリメントし、Ｐ₁₂でインクリメント後の値
Ｔ_ONを所定値Ｔ′と比較する。ここで、所定値Ｔ′は燃
圧Pfを変えた後、空燃比が十分に変わるように考慮した
十分な時間であり、燃圧Pfの変化と実際の空燃比補正係
数αの変化との間に時間的なずれがあることを考慮した
ものである。

Ｐ₁₂でＴ_ON＜Ｔ′のときはＰ₁₀に戻る。そして、Ｔ_ON
≧Ｔ′になるとＰ₁₃で燃圧制御信号Spを停止して燃圧制
御ソレノイドバルブ11をOFFとする。これにより、イン
ジェクタ４への燃圧Pfの値が通常の値に復帰する。次い
で、Ｐ₁₄で第２のタイマＴ_OFFをリセットし、そのカウ
ント値Ｔ_OFFを初期値に戻し、Ｐ₁₅で空燃比補正係数α
の値を測定する。このときのαの値は燃圧制御ソレノイ
ドバルブ11がOFFになっていることからα_OFFと表わす。

次いで、Ｐ₁₆で燃圧制御ソレノイドバルブ11がOFFと
なっている時間を計測しているOFFタイマのカウント値
Ｔ_OFFをΔＴだけインクリメントし、そのインクリメン
トした後の値Ｔ_OFFをＴ′と比較する。このOFFタイマは
通常の燃圧Pfとなっているときの時間であり、前記ONタ
イマと同様に通常の燃圧Pfに戻してから空燃比補正係数
αが変わるまでに時間的なずれがあることを考慮したも
のである。

Ｐ₁₇でＴ_OFF＜Ｔ′のときはＰ₁₅に戻る。そしてＴ_OFF
≧Ｔ′になるとＰ₁₈に抜けて、Ｐ₁₈で燃圧制御ソレノイ
ドバルブ11のON/OFF回数をカウントしているON/OFFカウ
ンタの値Cnを１だけインクリメントし、インクリメント
後の値Cnを所定値Cn′と比較する。なお、所定値Cn運は
空燃比補正係数αの値に基づいて燃圧制御ソレノイドバ
ルブ11の異常を判断するのに十分な繰り返し回数を十分
考慮したものである。Ｐ₁₉でCn＜Cn′のときはＰ₈に戻
って同様の処理を繰り返し、繰り返し回数CnがCn≧Cn′
になるとＰ₂₀に抜け、Ｐ₂₀でΔαを次式に従い計算す
る。

Δα＝α_OFF−α_ON …… 次いでＰ₂₁でΔαを所定値Δα₀と比較する。Δα＜
Δα₀のときは燃圧制御信号Spを出力したのにも拘らず
空燃比補正係数αの値が変化しないことから、燃圧制御
ソレノイドバルブ11が異常であると判断し、Ｐ₂₂で警報
信号Arを出力して発光ダイオード23を点灯しその旨を運
転者に警告する。この場合、当然のことながら燃圧Pfを
高めれば仮にインジェクタ４の噴射パルスが同じであっ
ても空燃比はリッチ側にシフトするから、空燃比補正係
数αの値も当然の如く変わるはずである。したがって、
燃圧制御信号Spを出力したにも拘らずその時の空燃比補
正係数αの値が変わらないということは、燃圧制御ソレ
ノイドバルブ11が正常に動作していないことを意味し、
これから異常であることが判別される。

一方、Ｐ₂₁でΔα≧Δα₀であるときは燃圧制御信号S
pを出力すると空燃比補正係数αの値が所定値Δα₀以上
変わったことを意味しており、これは燃圧制御信号Spに
正確に応答して燃圧制御ソレノイドバルブ11が正常に動
作していることを意味する。したがって、Ｐ₂₃で警報信
号Arを停止してリターンする。なお、以前から警報信号
Arが停止しているときにはその状態を継続する。

このように本実施例では、燃圧を変えることにより噴
射信号Siのパルス幅が一定であってもインジェクタ４か
らの噴射量が変わり、これにより空燃比補正係数αの変
化から燃圧制御ソレノイドバルブ11の異常を正確に診断
することができる。また、運転者は発光ダイオード23の
点灯により燃圧制御ソレノイドバルブ11が異常であると
知った場合には近くの車両整備工場等に車両を持ち込む
ことにより、車両の出力性能の低下を最小限に抑えつつ
整備性を向上させることができる。その結果、燃圧制御
ソレノイドバルブ11の異常を的確に診断することで特に
高温時の始動性悪化を防ぐことができる。

さらに、本実施例では従来の燃圧制御システムに追加
する部品点数が少ないので、本システムを搭載すること
による製造コストの上昇を最小限度に抑えつつ、燃圧制
御システムの異常診断が的確にでき、燃圧制御システム
の信頼性を向上させることができる。

（効果）本発明によれば、燃圧を強制的に変化させ、そのとき
の制御手段による制御量の変化から、燃圧制御系の異常
を正確に判断できる有用な診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２、３図は本発明に係
る燃圧制御システムの異常診断装置の一実施例を示す図
であり、第２図はその全体構成図、第３図はその燃圧制
御システムの異常診断プログラムを示すフローチャート
である。 6:プレッシャレギュレータ（燃圧保持機構）、11:燃圧
制御ソレノイドバルブ（燃圧上昇機構、20:自己診断ス
イッチ（制御差動手段）、30:コントロールユニット
（制御手段、判定手段）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）インテークマニホールド圧と燃圧と
の差圧を一定に保持するための燃圧保持機構と、ｂ）始動時に燃圧を一時的に上昇するための燃圧上昇
機構と、ｃ）排気中の酸素濃度に基づいて空燃比をフィードバ
ック制御する制御手段と、ｄ）強制的に前記燃圧上昇機構を作動させる強制作動
手段と、ｅ）前記燃圧上昇機構が強制的に作動させられたとき
の前記制御手段の制御量若しくは該制御量に相関する量
と燃圧の上昇を停止したときの前記制御手段の制御量若
しくは該制御量に相関する量との差を求め、該差が所定
値に達しない場合に警報信号を出力する判定手段と、を
備えたことを特徴とする燃圧制御システムの異常診断装
置。