JP2956302B2 - 内燃機関の異常診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の異常診断装置
に係わり、特に内燃機関の燃料噴射弁の閉弁状態の異常
を検出する内燃機関の異常診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から内燃機関の負荷に基づいて決定
される基本燃料供給量を排気通路に設置され排気ガス中
の残存酸素量を検出する空燃比センサの検出値に応じて
補正することによりエミッションを正常状態に維持する
空燃比制御装置は公知である。このような空燃比制御装
置にあっては、燃料噴射弁を空燃比制御装置で定められ
た時間開弁することにより内燃機関に燃料を供給する。

【０００３】従って燃料噴射弁の正常な開弁あるいは閉
弁ができなければ正確に空燃比を制御することはできな
いばかりでなく、状況によっては内燃機関に損傷を与え
るおそれがある。この問題点を解決するために、燃料噴
射弁に供給される燃料圧力（以下燃圧という）を監視す
ることによって燃料漏洩を検出し内燃機関を非常停止す
るものが提案されている（実開昭６１−１６０２４７公
報参照）。

【０００４】この装置は車両停車中の燃圧が所定範囲か
ら逸脱したことをもって異常状態を判別している。しか
しながら例えば燃料噴射弁の閉弁状態異常のような漏洩
量が少量である場合は燃圧の変化は少なく異常の検出は
できない。そこで燃料を各燃料噴射弁に供給するデリバ
リパイプの燃圧の変動を監視することにより燃料噴射弁
の異常を検出するものが提案されている（特開昭６２−
１５３５６４公報参照）。

【０００５】この装置は燃料噴射弁の開弁によりデリバ
リパイプの燃圧が変動することを利用するものであり、
逆に開弁しても燃圧の変動が所定幅以内である燃料噴射
弁の異常を検出するものである。しかし燃料噴射弁の異
常といっても開弁状態が異常である場合と閉弁状態が異
常である場合とがあり、いずれの状態の異常かによって
影響が異なることに注目する必要がある。

【０００６】即ち例えば６気筒の内燃機関にあっては１
つの気筒の燃料噴射弁の開弁状態が異常であっても内燃
機関の運転は継続することができる。反対に１つの気筒
の燃料噴射弁の閉弁状態が異常の場合には、内燃機関停
止中に燃料が気筒内に漏洩し、再起動時、気筒内に溜っ
た燃料により内燃機関がロック・損傷するおそれがあ
る。

【０００７】また燃圧によらずに異常を検出するものも
提案されている（特開平１−１１０８５７）。この装置
にあっては空燃比センサの出力が所定時間内に所定回数
以上反転した場合に燃料供給系統に異常が発生したもの
と判別する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この装
置にあっては異常となったのが燃料噴射弁であるのか、
燃圧レギュレータであるのかという異常の部位を特定す
ることはできず、さらに異常が燃料漏洩を引き起こすよ
うなものであるか否かを判別することは不可能である。

【０００９】本発明かかかる問題点に鑑みなされたもの
であって、燃料噴射弁に異常が発生したこと、および異
常が少量の燃料漏洩を引き起こす閉弁状態異常であるこ
とを精度よく検出することのできる内燃機関の異常検出
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１は本発明に係る内燃
機関の異常診断装置の基本構成図であって第１の発明
は、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段１０１と、
内燃機関の排気通路に設置された空燃比検出手段１０２
と、負荷検出手段１０１により検出された負荷に基づい
て決定される基本燃料噴射量を空燃比検出手段１０２の
検出値に基づいて補正することにより燃料噴射量を決定
する空燃比制御手段１０３と、空燃比制御手段１０３で
決定された燃料噴射量を内燃機関に供給するための燃料
噴射手段１０４と、燃料噴射手段１０４に供給される燃
料圧力を測定する燃圧検出手段１０５と、空燃比制御手
段１０３において空燃比検出手段１０２の検出値に基づ
いて決定される補正量が所定の範囲外であることを判別
する空燃比制御異常検出手段１０６と、燃圧検出手段１
０５で検出された燃料圧力が内燃機関停止後所定時間経
過後に所定圧力以下となったことを判別する燃圧異常検
出手段１０７と、空燃比制御異常検出手段１０６により
補正量が所定範囲外であると判別されかつ燃圧異常検出
手段１０７により所定時間経過後に所定圧力以下となっ
たと判別された場合に燃料噴射手段１０４の閉状態が異
常であると判別する燃料噴射手段閉状態異常検出手段１
０８と、燃料噴射手段閉状態異常検出手段１０８により
燃料噴射手段１０４の閉状態が異常であると判別された
時に異常であることを報知する異常報知手段１０９と、
を具備する。

【００１１】第２の発明にあっては、噴射手段閉状態異
常検出手段１０８により燃料噴射手段１０２の閉状態が
異常であると判別された時にスタータモータへの給電を
遮断するスタータモータ給電遮断手段１１０を具備す
る。

【００１２】

【作用】第１の発明においては空燃比センサの検出信号
に基づく燃料供給量補正値が所定範囲から逸脱し、内燃
機関停止後所定時間経過後の燃圧が所定圧力以下に低下
した場合は燃料噴射弁の閉弁状態異常であると判断して
警報を出力する。従って異常が発生した部位と異常の状
況を正確に認識することが可能である。

【００１３】第２の発明にあっては、燃料漏洩の可能性
のある異常が検出された場合に、スタータモータへの給
電を遮断して内燃機関の再起動を禁止することにより内
燃機関の損傷を未然に防止する。

【００１４】

【実施例】図２は本発明に係る内燃機関の異常診断装置
の実施例の構成図である。内燃機関２０１はピストン２
０２、点火プラグ２０３、排気マニホールド２０４を有
している。排気マニホールド２０４には排気ガス中の残
存酸素濃度を検出する空燃比センサ２０５が設置されて
いる。

【００１５】燃料タンク２４１中の燃料は燃料ポンプ２
４０によって加圧されフィルタ２４２を介して燃料配管
２４３に供給される。燃料配管中の燃圧はプレッシャレ
ギュレータ２４４により調整され、余剰燃料は戻り配管
２４５によって燃料タンク２４１に戻される。燃料配管
２４３には燃圧センサ２４９が設置され、燃圧に比例し
た出力電圧を出力する。

【００１６】燃料は吸気マニホールド２０７によって供
給される吸気中に燃料噴射弁２０６によって噴射され
る。なお吸気の温度は吸気マニホールド２０７に設置さ
れた吸気温センサ２０８によって、吸気圧力はサージタ
ンク２１４に設置された吸気圧センサ２１５によってそ
れぞれ測定される。

【００１７】また吸気量は吸気マニホールドの中間に設
置されたスロットル弁２１０によって調節され、その開
度はスロットルセンサ２１１によって検出される。気筒
周囲に設けられたウォータジャケット中の冷却水温度Ｔ
ＨＷは水温センサ２０９によって検出される。イグナイ
タ２１６において発生された高電圧はクランク軸（図示
せず）に連動して回転するディストリビュータ２１７に
よって各気筒に設置された点火プラグ２０３に分配され
る。

【００１８】ディストリビュータ２１７にはクランク軸
の２回転即ちディストリビュータ２１７の１回転毎に２
４個のパルスを発生する第１の回転角センサ２１８と、
ディストリビュータ２１７の１回転毎に１個のパルスを
発生する第２の回転角センサ２１９が設置されている。
制御回路２２０はバッテリ２２２によって駆動される
が、給電はメインリレイ２４８によって制御される。

【００１９】即ち運転席に設置されたキースイッチ２２
１がオンされるとメインリレイ２４８は接続状態となり
制御回路２２０に電力が供給される。車速は変速機２２
４に設置された車速センサ２２６によって検出される。
また制御回路で検出された異常はインジケーパネルに設
置されるランプおよび／あるいはスピーカである異常報
知器２２８によって運転者に通報される。

【００２０】制御回路は例えばマイクロコンピュータシ
ステムとして構成することができ、バス２２０７を中心
として、演算を実行するＣＰＵ２２０１、制御プログラ
ムが記憶されているＲＯＭ２２０２、各検出値および中
間データを格納するＲＡＭ２２０３、一定時間毎に割り
込み信号を発生するタイマ２２０４、制御回路２２０に
各検出値を取り込む入力ポート２２０５および制御回路
で演算された制御信号を出力する出力ポート２２０６か
ら構成される。

【００２１】入力ポート２２０５にはアナログ信号であ
る空燃比センサ２０５、吸気温センサ２０８、吸気圧セ
ンサ２１５、スロットルセンサ２１１および水温センサ
２０９の出力が供給されるとともに、パルス信号である
第１、第２の回転角センサ２１８、２１９の出力および
スロットルセンサ２１１から出力されるスロットル弁全
閉信号が供給される。

【００２２】出力ポート２２０６からは燃料噴射弁２０
６に対する開弁指令信号が出力される。以下制御回路２
２０で実行される異常診断の詳細をフローチャートに基
づいて説明する。図３は制御回路２２０で実行される初
期化ルーチンのフローチャートであってキースイッチ２
２１がオンとなると１回だけ実行される。

【００２３】ステップ３０１においてＣＰＵ２２０１中
のレジスタ等をクリアし、ステップ３０２において制御
演算に使用するデータに初期値をセットするとともに内
燃機関の運転状態を示すフラグをリセットしてこのルー
チンを終了する。図４はメインルーチンのフローチャー
トであって、所定のクランク角毎に割り込み処理として
実行される。

【００２４】ステップ４０１ キースイッチ２２１がオ
フであるか否かを判定する。キースイッチ２２１ オン
であればステップ４０１で否定判定されてステップ４０
２に進み、空燃比センサ２０５、吸気温センサ２０８、
吸気圧センサ２１５、スロットルセンサ２１１および水
温センサ２０９の出力を読み込む。ステップ４０２にお
いて各センサ出力の読み込み値に基づいて、空燃比制御
に使用する内燃機関の運転状態を表す諸量例えば内燃機
関負荷、内燃機関回転数等を算出する。

【００２５】ステップ４０４において点火時期制御演算
を行ったのち、ステップ４０５に進み、空燃比のフィー
ドバック制御が許容される状態であるか否かが判定され
る。フィードバック条件が成立している場合はステップ
４０６に進み、後述する空燃比学習制御で燃料噴射量が
決定され、ステップ４０８に進む。

【００２６】例えば内燃機関始動直後で空燃比センサ２
０５の暖機が完了していない場合のようにフィードバッ
ク条件が成立していない場合はステップ４０７に進み、
内燃機関の運転状態に応じて予め定められたプログラム
に基き燃料噴射量を決定するオープン制御が実行され、
ステップ４０８に進む。ステップ４０８において、燃料
噴射量に応じて燃料噴射弁２０６に対し開弁指令が出力
され燃料が気筒内に噴射され、このルーチンを終了す
る。

【００２７】ステップ４０１においてキースイッチ２２
１がオフであり肯定判定された場合はステップ４０９に
進みタイマ２２０４に起動指令を与え例えば２秒である
所定時間が経過したか否かをステップ４１０で監視す
る。所定時間経過するとステップ４１０で肯定判定さ
れ、ステップ４１１において後述される異常診断を実行
する。

【００２８】そしてステップ４１２においてメインリレ
イ２４８をオフとしてこのルーチンの実行を終了する。
図５はメインルーチンのステップ４０６で実行される空
燃比学習制御ルーチンのフローチャートを示す。ステッ
プ４０６ａで空燃比センサ２０５の出力がリーン状態を
示しているか否かが判定され、リーン状態にあれば肯定
判定されステップ４０６ｂで空燃比フラグＦＲの状態が
判定される。

【００２９】空燃比フラグＦＲが“０”即ち空燃比のリ
ーン状態が継続している場合はステップ４０６ｃに進
み、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを所定量α１
増量してこのルーチンを終了する。空燃比フラグＦＲが
“１”即ち空燃比がリッチ状態からリーン状態に反転し
た場合にはステップ４０６ｄに進み空燃比フラグＦＲを
リセットする。

【００３０】ステップ４０６ｅで空燃比フィードバック
補正係数ＦＡＦをスキップ的にＳＫＰ１増量してこのル
ーチンの実行を終了する。空燃比センサ２０５の出力が
リッチ状態を示している場合はステップ４０６ａで否定
判定されステップ４０６ｆに進み空燃比フラグＦＲの状
態が判定される。空燃比フラグＦＲが“１”即ち空燃比
のリッチ状態が継続している場合はステップ４０６ｇに
進み、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを所定量α
２減量してこのルーチンを終了する。

【００３１】空燃比フラグＦＲが“０”即ち空燃比がリ
ーン状態からリッチ状態に反転した場合にはステップ４
０６ｈに進み空燃比フラグＦＲを“１”にセットする。
そしてステップ４０６ｊで空燃比フィードバック補正係
数ＦＡＦをスキップ的にＳＫＰ２減量し、ステップ４０
６ｋにおいて学習値ＫＧを算出してこのルーチンの実行
を終了する。

【００３２】図６は空燃比学習制御による空燃比制御の
タイミング図であって、横軸は時間を表す。 （イ）は空燃比センサ２０５の出力を表したグラフであ
って、いわゆるストイキに相当する基準電圧を中心とし
てリーン側とリッチ側を変動している。 （ロ）は空燃比センサ２０５の出力に基づいて判定され
た空燃比フラグＦＲである。

【００３３】（ハ）は空燃比学習制御の結果算出された
空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦであって、リッチ
状態からリーン状態にあるいは逆にリーン状態からリッ
チ状態に反転した場合はスキップ状に増量あるいは減量
され、リーン状態あるいはリッチ状態が継続している場
合は積分状に変化する。空燃比学習制御ルーチンによっ
て算出された空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの４
つのピーク値をＡ、Ｂ、ＣおよびＤとする。

【００３４】図７はステップ４０６ｋで実行される学習
値ＫＧの演算ルーチンのフローチャートである。即ちス
テップ４０６ｋ１で次式に基づき空燃比フィードバック
補正係数ＦＡＦの相加平均ＦＡＦＡＶが算出される。 ＦＡＦＡＶ ＝｛（Ａ＋Ｂ）／２｝・｛（Ｂ＋Ｃ）／２｝ ・｛（Ｃ＋Ｄ）／２｝・・・・・ ステップ４０６ｋ２において相加平均が所定上限値（例
えば１．０２）以上であるか否かが判定され、肯定判定
された場合は学習値ＫＧは所定値ΔＫ増量される。

【００３５】ステップ４０６ｋ２で否定判定された場合
はステップ４０６ｋ３において相加平均が所定下限値
（例えば０．９８）以下であるか否かが判定され、肯定
判定された場合はステップ４０６ｋ５で学習値ＫＧは所
定値ΔＫ減量される。ステップ４０６ｋ４で否定判定さ
れた場合即ち学習値ＫＧが所定上限値と所定下限値の間
にある場合は学習値ＫＧは修正されない。

【００３６】なお学習値ＫＧは吸気圧力をパラメータと
する２以上の値であってもよく、この場合は吸気圧力に
基づき修正するべき学習値を予め選択しておく。図８は
メインルーチンのステップ４０８で実行される燃料噴射
ルーチンのフローチャートである。ステップ４０８ａに
おいて、内燃機関の負荷を表す吸気圧力に基づいて基本
燃料噴射量ＴＰを算出する。

【００３７】ステップ４０８ｂにおいて、基本燃料噴射
量ＴＰを空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦおよび学
習値ＫＧによって補正して燃料噴射量ＴＡＵを算出す
る。 ＴＡＵ＝ＴＰ・ＦＡＦ・ＫＧ・（１＋α） ただしαは定数 図９は空燃比制御異常診断ルーチンのフローチャートで
あって、上記の空燃比学習制御ルーチンと同時に一定時
間間隔毎に実行される。

【００３８】ステップ９０１において、上記空燃比制御
ルーチンで算出された空燃比フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦおよび学習値ＫＧが取り込む。ステップ９０２にお
いて空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦと学習値ＫＧ
とが乗算され、補正量ＥＭＧが算出される。この補正量
ＥＭＧは基本燃料噴射量ＴＰに対する補正の量を表して
いる。

【００３９】次にステップ９０３において補正量ＥＭＧ
が予め定められた最小値ＭＩＮより小であるか否かが判
定される。ステップ９０３で否定判定された場合はステ
ップ９０４に進み、空燃比制御異常フラグＸＡＦＦをリ
セットする。ステップ９０３で肯定判定された場合はス
テップ９０５に進み、空燃比制御異常フラグＸＡＦＦを
“１”にセットする。

【００４０】図１０はメインルーチンのステップ４１１
で実行される第１の発明の燃料噴射弁異常診断ルーチン
のフローチャートであって、キースイッチ２２１がオフ
後２秒経過後に実行される。ステップ１００１において
燃圧センサ２４９によって燃料配管中の燃圧を読み取
る。

【００４１】ステップ１００２で燃圧が所定閾値（例え
ば０．５ｋｇ／ｃｍ² ）以下であるか否かが判定され
る。ステップ１００２で否定判定された場合は直ちにこ
のルーチンを終了する。逆にステップ１００２で肯定判
定された場合は、燃料配管２４３に充満されている燃料
が漏洩しているものと判断してステップ１００３に進
み、上記の空燃比制御異常診断ルーチンで決定された空
燃比制御異常フラグＸＡＦＦが“１”であるか否かが判
定される。

【００４２】ステップ１００３で否定判定された場合は
直ちにこのルーチンを終了する。逆にステップ１００３
で肯定判定された場合はステップ１００４に進み、異常
発生信号を出力する。この異常発生信号は異常報知器２
２８に送られランプを点灯し、あるいはスピーカから警
報音を発生する。

【００４３】即ち第１の発明にあっては、燃料噴射量の
空燃比センサで検出された空燃比に基づく補正量が所定
範囲を逸脱し、かつ内燃機関停止後燃圧が所定の閾値以
下となり燃料が漏洩していると判断された場合は燃料噴
射弁の閉状態が異常である即ち完全に閉弁していないと
いう警報を発生する。第２の発明においては、燃料噴射
弁の閉状態が異常であると判定された場合は警報を発生
すると共に、スタータモータへの給電が遮断される。

【００４４】即ち第２の発明においては、図２に示す実
施例構成図においてスタータモータ２４６への給電を制
御する遮断リレイ２４７が追設され、この遮断リレイ２
４７のオンオフは制御回路２２０によって制御される。
図１１は第２の発明において制御回路２２０で実行され
る第２の発明の燃料噴射弁異常診断ルーチンのフローチ
ャートであって、図１０に示すルーチンのステップ１０
０４がステップ１１０４に変更される。

【００４５】即ち内燃機関停止後２秒後の燃圧が所定の
閾値以下となり空燃比制御異常フラグが“１”である場
合は、ステップ１１０４においては異常発生信号ととも
にスタータモータ給電遮断指令が出力され遮断リレイ２
４７がオフとされる。即ち燃料遮断弁２０６が漏洩して
いると判断された場合はスタータモータへの給電が遮断
されて再起動が禁止され、気筒内に漏洩した燃料による
内燃機関のロック・損傷が防止される。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明によれ
ば、内燃機関において異常が発生した場合にその異常発
生場所が燃料噴射弁であることおよびその異常が弁閉止
が完全でないことが特定され、この情報が報知される。
さらに第２の発明によれば、異常が検出された場合はス
タータモータへの給電を遮断することによって再起動を
禁止し、再起動時の内燃機関のロック・損傷が防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る異常診断装置の基本構成図
である。

【図２】図２は本発明に係る異常診断装置の実施例の構
成図である。

【図３】図３は初期化ルーチンのフローチャートであ
る。

【図４】図４はメインルーチンのフローチャートであ
る。

【図５】図５は空燃比学習制御ルーチンのフローチャー
トである。

【図６】図６は空燃比学習制御のタイミング図である。

【図７】図７は学習値演算ルーチンのフローチャートで
ある。

【図８】図８は燃料噴射ルーチンのフローチャートであ
る。

【図９】図９は空燃比制御異常診断ルーチンのフローチ
ャートである。

【図１０】図１０は第１の発明の燃料噴射弁異常診断ル
ーチンノフローチャートである。

【図１１】図１１は第２の発明の燃料噴射弁異常診断ル
ーチンノフローチャートである。

【符号の説明】

１０１…負荷検出手段 １０２…空燃比検出手段 １０３…空燃比制御手段 １０４…燃料噴射手段 １０５…燃圧検出手段 １０６…空燃比制御異常検出手段 １０７…燃圧異常検出手段 １０８…燃料噴射手段閉状態異常検出手段 １０９…異常報知手段 １１０…スタータモータ給電遮断手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段
   と、 内燃機関の排気通路に設置された空燃比検出手段と、 該負荷検出手段により検出された負荷に基づいて決定さ
   れる基本燃料噴射量を該空燃比検出手段の検出値に基づ
   いて補正することにより燃料噴射量を決定する空燃比制
   御手段と、 該空燃比制御手段で決定された燃料噴射量を内燃機関に
   供給するための燃料噴射手段と、 該燃料噴射手段に供給される燃料圧力を測定する燃圧検
   出手段と、 該空燃比制御手段において該空燃比検出手段の検出値に
   基づいて決定される補正量が所定の範囲外であることを
   判別する空燃比制御異常検出手段と、 該燃圧検出手段で検出された燃料圧力が内燃機関停止後
   所定時間経過後に所定圧力以下となったことを判別する
   燃圧異常検出手段と、 該空燃比制御異常検出手段により補正量が所定範囲外で
   あると判別され、かつ該燃圧異常検出手段により所定時
   間経過後に所定圧力以下となったと判別された場合に該
   燃料噴射手段の閉状態が異常であると判別する燃料噴射
   手段閉状態異常検出手段と、 該燃料噴射手段閉状態異常検出手段により該燃料噴射手
   段の閉状態が異常であると判別された時に異常であるこ
   とを報知する異常報知手段と、を具備する内燃機関の異
   常診断装置。
2. 【請求項２】 該燃料噴射手段閉状態異常検出手段によ
   り該燃料噴射手段の閉状態が異常であると判別された時
   にスタータモータへの給電を遮断するスタータモータ給
   電遮断手段を具備する請求項１に記載された内燃機関の
   異常診断装置。