JPH0291448A - ディーゼル式内燃機関の燃料噴射ポンプの噴射量調節アクチュエータを安全遮断させる方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はディーゼル式内燃機関の燃料噴射ポンプの噴射
量調節アクチュエータを安全遮断させる方法及び装置に
関するものである。

［従来の技術］ 自己着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンの電
子制御を行うために、電気信号で作動される電気的なア
クチュエータを使用することが知られている（ドイツ特
許公開公報３５３１１９８号）。この場合には必要な操
作信号は機械的な燃料供給量制御装置からではなく、中
央の電子ディーゼル制御装置（ＥＤＣ）によって発生さ
れる。

ディーゼルエンジンの場合には機械的な燃料供給量制御
装置はエラーが少ないので信頼性がある。

しかし機械的な燃料供給量制御装置では多数の運転条件
や環境の影響を考慮することが次第に困難になってきて
いる。

電子ディーゼル制御によってもたらされる電子的な要素
を使用する場合には、個々の部材群がそれ自体ですでに
故障を識別しかつ場合によっては故障を排除する手段を
有している場合でも、さらに安全手段、監視手段及び非
常走行手段があった方が望ましい。

すなわち、自己着火式内燃機関の公知の安全装置の場合
には（ドイツ特許公開公報３３０１７４２号）、アクセ
ルペダル位置、演算により求められたコントロールロッ
ドの目標値、ブレーキペダル位置、回転数等の内燃機間
の運転に対応する所定の信号を連続的に検出し、最小値
を選択することによって補正されたコントロールロッド
の目標値を発生させ、この目標値がディーゼル制御装置
のアクチュエータに供給される。この補正されたコント
ロールロッドの目標値からは同時に、フィードバックさ
れるコントロールロッドの実際値を参照することによっ
て制御偏差が求められる。制御偏差が所定の限界値を上
回った場合には公知の安全装置が反応して、燃料噴射ポ
ンプを停止させ、ディーゼル制御装置の制御器の出力段
の電流を遮断し、あるいは非常走行運転を導入する。し
かしこの公知の安全装置の場合には、必ずしもすべての
周辺条件を考慮することはできないので、場合によって
は問題が発生する惧れがある。

公知の電子ディーゼル制御装置には付加的な（冗長的な
）安全遮断装置が電磁安全遮断弁の形状で設けられてい
る。この安全遮断弁は燃料噴射ポンプの領域に配置され
ており、作動されると燃料噴射ポンプへの燃料の供給を
遮断する。

この場合に電子ディーゼル制御装置によれば、噴射量調
節アクチュエータに故障があれば、特に制御回路に制御
偏差が残存していることによって、噴射量調節アクチュ
エータの故障を検出することができる。すると電子ディ
ーゼル制御装置は適当な安全論理処理を介して電磁安全
遮断弁を作動させて燃料の供給を遮断する。このように
して例えば噴射量調節アクチュエータが固着している場
合、あるいは出力段（電子ディーゼル制御装置）が故障
している場合でも、エンジンを停止させることができる
。そのためには電磁安全遮断弁を連続的に監視すること
が望ましいが、電磁安全遮断弁の機能を監視していても
、故障が発生して電磁安全遮断弁が機能しなくなってい
る場合には、故障を検出しても燃料供給の遮断を行うこ
とができないという問題が生じる。

［発明が解決しようとする課題］ 従って希なケースであるが十分に考えられるディーゼル
式内燃機関の運転中に後述のような二重の故障が発生す
るということが起きた場合に、その二重の故障を検出す
る必要がある。二重の故障というのは噴射量調節アクチ
ュエータが何らかの故障によって意図に反して最大量の
燃料を供給し、同時に電磁安全遮断弁の機能を介して燃
料供給を遮断することができなくなっている場合である
。

なお、前記の故障は例えば制御装置の故障かあるいはポ
ンプのコントロールロッドの固着が考えられる。

従って本発明の課題は、前記のような故障が起きた場合
の運転者の反応を参照して燃料噴射ポンプの電磁的に作
動する噴射量調節アクチュエータに作用を及ぼすことに
よってディーゼルエンジンが作動を続けることを阻止し
、ないしはその好ましくない運転を確実に阻止すること
のできる、電子ディーゼル制御装置の安全遮断させる方
法及び装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するために本発明方法によれば、請求
項第１項の構成が採用されている。

さらに本発明装置によれは、請求項第３項の構成が採用
されている。

［作用］ 本発明は上記のように構成されているので、電磁安全遮
断弁が故障するというレアケースにおいても、内燃機関
がアイドリング回転数より高い限界回転数以上で回転し
ていると仮定して、自動車の運転者がブレーキを踏み込
んだ場合には、燃料噴射が確実に中断され、従って内燃
機関のそれ以上の運転が確実に中断されるという効果が
得られる。

それによってディーゼル式内燃機関の運転時に極めて高
い安全性が得られる。というのは、めったに生じない二
重の故障ということによって内燃機関の回転自体が不可
能になるからである。その場合に人間の判断力すなわち
ドライバーがブレーキを操作するということが特に重要
な要素となっている。

好ましくはざらに、特にアクチュエータの位置のフィー
ドバック信号を監視することによって、電子ディーゼル
制御装置自体の安全遮断機能が正確であるかどうかを再
び監視することができる。

そして他の利点は、燃料噴射量調節アクチュエータを本
発明に従って緊急遮断するために、装置にさほど大きな
変更を加える必要がないことである。

［実施例］ 本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に説明する。

本発明の基本的な考え方は、自分が運転している自動車
のエンジンが意図に反して高速回転したらドライバーは
誰でもブレーキを踏み込むという、確実な前提に基づい
ている。アクセルペダル（アイドリング時にはスイッチ
が閉成される）とブレーキペダル（ブレーキを踏むとス
イッチが閉成される）を直列に接続することによって、
ドライバーが意図する内燃機関の走行特性、特に回転数
を判断する基準を設けることができる。この場合には所
定の限界回転数を越えると、安全回路が作動して燃料ポ
ンプの電磁弁（噴射量調節アクチュエータ）をそれ以上
作動させないようにし、燃料供給を遮断する。

本発明の詳細な説明に入る前に、個々の回路装置あるい
は機能ステップを用いて本発明を説明するブロック回路
図は本発明を限定するものではなく、特に機能的な基本
動作を視覚化し、具体的な機能の流れを説明するために
用いられるものであることを断わっておく。個々の構成
部材及びブロックはアナログ技術、ハイブリッド技術、
そしたまた特にディジタル技術で構成することができ、
あるいはまたその全体あるいは一部を組み合わせて、該
当する領域をプログラム制御のディジタルシステム、す
なわち例えばマイクロプロセッサ、マイクロコンピュー
タ、ディジタルあるいはアナログの論理回路等で形成す
ることも可能である。

従って以下の説明は、本発明を全体の流れ及び時間約な
流れと、前記ステップによって得られる作用効果とステ
ップの関わりに間して示す好ましい実施例と考えるべき
ものであって、後述のフローチャート図に示すように、
安全回路もその機能試験もマイクロプロセッサあるいは
コンピュータの領域に適当なプログラムを組み込むこと
によって実現することができる。

第１図において電子ディーゼル制御装置（以下単に制御
装置と称する）は符号１０で示され、回転数センサ１１
の値を処理する具体的な回路が符号１０ａで示されてい
る。制御装置の内部にはさらに燃料噴射量調節アクチュ
エータとして機能する電磁弁１２を作動させる出力段ト
ランジスタ１０ｂが記入されており、前記電磁弁１２は
燃料噴射ポンプ１３内に、コントロールロッドの位置を
検出してフィードバックするフィードバック装置１４と
共に設けられている。公知の電磁安全遮断弁は符号１５
で示されており、故障の場合には別設の制御線１６を介
して制御装置１０から駆動信号が印加され、燃料供給を
遮断する。

制御装置１０にはざらにアクセルペダルセンサ及びブレ
ーキランプセンサとして形成されている外部のセンサか
らアクセルペダル信号とブレーキランプ信号が供給され
る。制御装置１０内の出力段１０ｂによる電磁弁１２の
作動は往路の導線１９ａと復路の導線１９ｂを介して行
われる。ここで本発明による安全回路２０を紺み込むた
めに、好ましくは往路の導線と場合によっては復路の導
線に接続箇所を設けてスイッチ２１ａが組み込まれる。

なお、前記往路の導線には本実施例においては＋１２Ｖ
の正の電圧が供給される。スイッチ２１ａは安全回路２
０の一部であって、安全回路２０はアクセルペダル位置
とブレーキペダル位置とそれぞれの回転数を監視して、
この３つの状態のすべての条件を満たした場合に、電磁
弁を作動させる制御線を遮断するように形成されでいる
。

そのためにアクセルペダルセンサ１７’が示されており
、同様にブレーキペダルセンサ１８′もそれぞれ付属の
スイッチ１７ａと１８ａと共に示されている。前記スイ
ッチ１７ａと１８ａは、アクセルペダルがアイドリング
位置にあるときにスイッチ１７ａが閉成され、ブレーキ
ペダルが踏み込まれたときにスイッチ１８ａが閉成され
るように形成されている。従って符号２２′で示す点に
電源電圧を印加することにより、安全回路２０内部でス
イッチリレー２１を作動させる作動電圧が発生する。前
記スイッチリレー２１は制御線２２に接続された他のス
イッチ２３ａが閉成されたときに応答する。前記スイッ
チ２３ａによって回転数を判断する判断基準が安全回路
に取り込まれる。

というのはこのスイッチ２３ａは瞬間回転数がｎ＞　ｎ
　ｇ　ｒになったときに閉成されるからである。

前記の判断基準（所定の限界回転数を上回る）を判別す
るために安全回路２０は、回転数センサ１１あるいはも
う一つの付加的な回転数センサ１１′から出力される回
転数に同期したパルス周波数をアナログディジタル変換
器２７を介して直流電圧に変換する。その直流電圧は後
段に接続されたフィードバック抵抗２４ａを有する比較
器２４て、抵抗２５と２６から形成される分圧器から出
力される所定の限界回転数と比較される。抵抗２４ａは
比較器にヒステリシスを形成するために設けられている
。比較器２４はリレー２３を作動させ、それによってリ
レーは前述のスイッチ２３ａを作動させる。

この種の安全回路は、噴射量調節アクチュエータ（電磁
弁）が意図に反して最大量を出力し、同時に安全遮断回
路の電磁安全遮断弁が機能しなくなった場合をカバーす
ることができる。その場合にはドライバーがブレーキを
踏むということが前提となっているので、ブレーキ信号
とアクセルペダル信号の論理処理によってリレー２１を
作動させる作動信号が形成され、この信号は内燃機関の
瞬間回転数がアイドリング回転数制御（回転数の急落を
支えるだの手段を含む）の領域より上にある限界回転数
ｎｇｒを越えた時にリレー２１に供給される。リレー２
１が作動されると、スイッチ２１ａが開放し、それによ
り電磁弁１２に制御電圧が供給されなくなり、燃料供給
が遮断される。なお、前記の限界回転数は通常は１５０
０から２０００７分に設定される。

フィードバック抵抗２４ａを介して比較器でヒステリシ
スが形成されることによって、回転数が（例えば山路を
下るときに）比較的長い間限界回転数ｎｇｒの範囲に留
まる場合に、反復切り替えが生じるのが防止される。

安全回路２０にリレーの代わりに例えばアンド素子など
の電子スイッチを設けることも可能なのはもちろんであ
る。

さらにすでに説明したように、回転数検出装置と比較器
と論理回路を有する安全回路をマイクロプロセッサを使
用して、そのプログラム制御の作業の流れの一部として
実現することも可能である。

回転数信号をシステムのメインの回転数センサ１１から
得ることも可能である。その場合には安全装置２０にお
ける回転数信号の処理が制御装置１０の通常の機能に影
響を与えないように構成することが必要である。この方
法、すなわちメインの回転数センサを安全回路に利用す
ることの利点は、制御装置内で回転数センサ１１の機能
が正しいことを監視し、それによって誤りがないことで
ある。

しかしまた、冗長的な安全を達成するために、別体の第
２の回転数センサ１１”を使用することも可能である。

さらに好ましくは、安全回路２０の機能の正しさを制御
装置自体で監視することも可能である。

実際に制御装置にも安全回路２０に必要なのと同じ外部
センサの人力信号が供給されるの・で、制御装置は次に
示す条件、すなわち ａ）ブレーキが踏まれ、 ｂ）アクセルペダル位置がアイドリング位置であって、 Ｃ）　ｎ　＞　ｎ　ｇｒ をただちに判断することができ、リード線１４ａを介し
て制御装置に印加される電磁弁の位置の検出信号と比較
が行われる。

安全遮断機能をコンピュータあるいはマイクロプロセッ
サで実現する場合には、第２図のフローチャートに示す
ように行うことができる。すなわち制御装置を作動させ
た後、各プログラムを通過する毎に（代表的には数ミリ
セカンド）順次ステップ３１でアクセルペダル位置、ス
テップ３２でブレーキペダル位置及びステップ３３で限
界回転数を越えたかどうかが検出され、それぞれが肯定
された場合にはステップ３４で電磁弁の制御線を遮断す
る制御が行われる。前記条件のいずれかが欠けている場
合には、ステップ３５で通常の走行駆動が行われる。

同様にしてこのフローチャートに線の右にある機能のス
テップを追加して、電子ディーゼル制御装置内の安全回
路の機能を監視するのに使用することもできる。制御装
置はすでに説明した３つの判断基準すなわちアイドリン
グとブレーキと限界回転数を検出した後に、ステップ３
６で電磁弁の位置を示す検出信号がゼロか否かを検出し
て、安全回路の機能が故障している（ステップ３８）か
あるいは機能している（ステップ３７）かを決定する。

安全回路が正常である場合には、上記３つの条件が発生
した場合、電磁弁に制御電圧が供給されなくなり、検出
信号はゼロとなる。

なお、詳細な説明、請求の範囲及び図面に示される特徴
は単独でも任意に組み合わせても本発明の枠を逸脱する
ものでないことを付言しておく。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明によれば、ディー
ゼル式内燃機関の運転中に噴射量調節アクチュエータが
何らかの故障によって意図に反して最大量の燃料を供給
し、同時に電磁安全遮断弁の機能を介して燃料供給を遮
断することができなくなるという二重の故障が発生した
場合でも、運転者の反応を参照して燃料噴射ポンプの噴
射量調節アクチュエータに作用を及ぼすことによってデ
ィーゼルエンジンが作動を続けることを阻止し、ないし
はその好ましくない運転を確実に阻止することのできる
電子ディーゼル制御装置の安全遮断させる方法及び装置
が得られる

【図面の簡単な説明】

第１図は電子ディーゼル制御装置と燃料噴射ポンプとの
間の制御線に内燃機間の安全回路を組み込む方法を一部
回路図を用いて概略的に説明する説明図、第２図は安全
回路の機能を示すフローチャート図である。 ｌＯ・・・電子ディーゼル制御装置 １１．１１’・・・回転数センサ １２・・・電磁弁　１３・・・燃料噴射ポンプ１７′・
・・アクセルペダルスイッチ １８′・・・ブレーキスイッチ １９ａ、１９ｂ・・・制御線　２１・・・切替え素子２
１ａ・・・中断スイッチ 代理人　　弁理士　加藤　卓　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ディーゼル式内燃機関の燃料噴射量を調節するアク
   チュエータを安全遮断させる方法において、 アクセルペダルがアイドリング位置にあり同時にブレー
   キペダルが踏まれている場合に、内燃機関の回転数（ｎ
   ）が所定の限界回転数を越えたとき燃料噴射ポンプ（１
   ３）の電磁作動する噴射量調節アクチュエータ（１２）
   を作動させる制御線（１９ａ、１９ｂ）を遮断させるこ
   とを特徴とするディーゼル式内燃機関の燃料噴射ポンプ
   の噴射量調節アクチュエータを安全遮断させる方法。 ２）回転数センサ（１１、１１’）のパルス周波数が直
   流電圧に変換され、所定の限界回転数（ｎ＿ｇ＿ｒ）に
   相当する直流電圧と比較されて、それぞれ比較結果に従
   って前記アクチュエータ（１２）へ至る制御線（１９ａ
   ）が遮断されることを特徴とする請求項第１項に記載の
   方法。 ３）ディーゼル式内燃機関へ燃料を供給する噴射量調節
   アクチュエータを遮断する請求項第１項あるいは第２項
   に記載の方法を実施する安全遮断装置において、 ブレーキペダルスイッチ（１８ａ’）とアクセルペダル
   スイッチ（１７ａ’）の直列回路が設けられており、前
   記両スイッチからの信号並びに所定の限界回転数（ｎ＿
   ｇ＿ｒ）を越えたときに形成される信号に従って電子デ
   ィーゼル制御装置（１０）から燃料噴射ポンプ（１３）
   の噴射量調節アクチュエータ（１２）へ至る制御線（１
   ９ａ、１９ｂ）に設けられた中断スイッチ（２１ａ）が
   開放されることを特徴とする安全遮断装置。 ４）すでに設けられているあるいは別体に設けられたア
   クセルペダルセンサとブレーキペダルセンサ（１７、１
   ８、１７’、１８’）の出力信号が回転数センサ（１１
   ）ないしは別体に設けられた回転数センサ（１１’）の
   処理信号と共に論理処理されて、噴射量調節アクチュエ
   ータ（１２）を制御する制御線が遮断されることを特徴
   とする請求項第３項に記載の装置。 ５）回転数センサ（１１、１１’）のパルス周波数信号
   がディジタルアナログ変換器（２７）へ供給されて後段
   に接続された比較器（２４）で限界回転数信号と比較さ
   れて、比較器（２４）の出力信号が切り替え素子（２３
   ）を作動し、前記切り替え素子がリード線（２２）を閉
   成して他の切り替え素子（２１）を作動させ、前記切り
   替え素子が噴射量調節アクチュエータ（１２）へ至る制
   御線内に設けられた中断スイッチ（２１ａ）を開放し、
   前記リード線（２２）にはアクセルペダルスイッチ（１
   ７ａ’）とブレーキスイッチ（１８ａ’）の直列回路が
   接続されていることを特徴とする請求項第３項あるいは
   第４項に記載の装置。