JPH05187300A - 燃料装置の異常原因判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃料噴射時期制御不良が生じた場合の故障原因
を判定することができる燃料装置の異常原因判定装置を
提供する。 【構成】目標噴射時期ＴＲＧＣＡと実際の噴射時期ＡＣ
ＴＣＡとの偏差が所定値Ｓｔｏ以上であるか否かを判定
し（ステップＳ３）、偏差が所定値以上である場合に
は、この状態が所定時間Ｔｏ以上継続しているか否かを
判定し（ステップＳ５）、所定時間Ｔｏ以上である場合
には、ディーゼルエンジン３が安定状態であるか否かを
判定する（ステップＳ６）。エンジン３が安定状態であ
れば、目標噴射時期ＴＲＧＣＡと実際の噴射時期ＡＣＴ
ＣＡとの差が一定であるか否かを判定し（ステップＳ
７）、一定であればハード故障と判定し（ステップＳ
８）、一定でなければエア混入と判定する（ステップＳ
１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実際の燃料噴射時期を
目標噴射時期にフィードバック制御する燃料噴射時期制
御に異常が生じたとき、その異常原因を判定する燃料装
置の異常原因判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディーゼル機関では、エンジンの
燃料噴射ノズルから噴射される燃料の目標噴射時期を、
該機関の運転状態から演算し、実際の噴射時期が該目標
燃料噴射時期に一致するように燃料噴射ポンプのフィー
ドバック制御を行っている。

【０００３】このような燃料噴射時期フィードバック制
御系の異常判定技術として、目標噴射時期と実噴射時期
との偏差がある値以上になる状態が所定時間継続した場
合に異常と判定することが従来より知られている（特公
平３−１８０２３号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料噴
射時期は、ポンプ内燃料による内圧を用いて制御されて
いるので、燃料不足時や燃料供給配管途中からのエア混
入による内圧不良時にも、目標噴射時期と実噴射時期と
の偏差が所定値以上となり、異常が検出される。このた
め、異常判定を行なう際、ポンプ自体の不良によるもの
か、エア混入によるものかを判断できないという問題が
あった。

【０００５】本発明は、燃料噴射時期制御不良が生じた
場合の故障原因を判定することができる燃料装置の異常
原因判定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は図１に例示するように、内燃機関の運転状
態に応じて、燃料噴射ポンプから機関に供給する燃料の
目標噴射時期を算出する目標噴射時期算出手段と、前記
内燃機関の実際の燃料噴射時期を検出する実噴射時期検
出手段と、前記実際の噴射時期を前記目標噴射時期に一
致させるフィードバック制御を行なう燃料噴射時期制御
手段とを備えた燃料装置において、前記実際の噴射時期
と前記目標噴射時期とを比較し、その偏差が所定の範囲
外にある場合、異常が生じたことを判別する異常判別手
段と前記異常判別手段により異常と判別された場合、前
記実際の噴射時期の変動幅が所定の範囲内か否かを判別
し、実際の噴射時期の変動幅が所定の範囲内であると
き、前記燃料噴射ポンプの故障であることを判定する判
定手段と、を備えたことを特徴とする燃料装置の異常原
因判定装置を要旨とする。

【０００７】

【作用】上記構成を有する本発明では、異常判別手段
が、実際の噴射時期と目標噴射時期との偏差が所定の範
囲内にあるか否かを判別し、異常判別手段により異常と
判別された場合、判定手段が、実際の噴射時期の変動幅
が所定の範囲内か否かを判別し、実際の噴射時期の変動
幅が所定の範囲内であるとき、燃料噴射ポンプの故障で
あることを判定する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２は、本実施例が適用されたディーゼルエンジ
ンシステムの構成図である。分配型燃料噴射ポンプ１
は、ディーゼルエンジン３のクランク軸にベルト等を介
して連結されたドライブプーリ５の回転により駆動さ
れ、ディーゼルエンジン３の燃料噴射ノズル７に燃料を
圧送する。また、ドライブプーリ５に接続された燃料噴
射ポンプ１のドライブシャフト９には、燃料フィードポ
ンプ１１及び外周面に複数の突起を有するパルサ１３が
取り付けられ、図示しないカップリングを介してカムプ
レート１５に接続されている。

【０００９】カムプレート１５はプランジャ１７と一体
的に接合され、ドライブシャフト９の回転に応じて、回
転される。また、カムプレート１５はタイマ装置１９に
よって位置決めされるローラリング２１に接続されてお
り、ローラリング２１に取り付けられたカムローラ２３
によって図中左右方向に往復動される。

【００１０】プランジャ１７は、図示しない燃料カット
バルブにより開閉される吸気ポートを介して、ポンプハ
ウジング２５内の燃料室２７と連通されたポンプシリン
ダ２９内に嵌挿され、その往復動により燃料を加圧し、
デリバリバルブ３１を介してディーゼルエンジン３の各
気筒に燃料を圧送する。すなわち、プランジャ１７の先
端部には気筒数と対応する燃料通路１７ａが形成され、
図中左方向に移動する際、燃料室２７内の燃料を加圧室
２９ａ内に吸入し、図中右方向に移動する際、加圧室２
９ａ内の燃料を加圧して分配ポート１７ｂから燃料を圧
送するように構成されている。

【００１１】また、ポンプシリンダ２９からポンプハウ
ジング２５にわたって、該シリンダ２９の加圧室２９ａ
と連通して、スピルポート２９ｂが形成され、電磁スピ
ル弁３３を介して燃料室２７と連通される。電磁スピル
弁３３は、図示しないニードル弁の開閉により動作さ
れ、プランジャ１７の図中右方向への移動時、即ち燃料
加圧圧送時に加圧室２９ａと燃料室２７とを連通し、加
圧室２９ａ内の燃料を溢流してディーゼルエンジン３へ
の燃料供給を停止する。また、プランジャ１７の燃料通
路１７ａには、ポンプシリンダ２９の燃料導入通路２９
ｃが連通し、図示しない燃料遮断弁により吸入工程で開
放し、その他の工程では、遮断される。

【００１２】タイマ装置１９は、タイマハウジング１９
ａと、タイマハウジング１９ａ内に嵌挿され、ローラリ
ング２１と接続されたタイマピストン１９ｂと、タイマ
ピストン１９ｂを図中右方向に押圧付勢するスプリング
１９ｃとから構成され、燃料室２７内の高圧燃料が導入
される高圧室１９ｄの燃料圧によりタイマピストン１９
ｂを位置決めすることによって、ローラリング２１の位
置を決定し、燃料噴射時期を調節する。また、高圧室１
９ｄの燃料圧は、高圧室１９ｄと低圧室１９ｅとの連通
通路３５に設けられ、デューティ比の制御されたパルス
信号によって開閉制御される油圧制御電磁弁３７によっ
て、調圧される。

【００１３】ポンプハウジング２５内の上記パルサ１３
と対向する位置には、パルサ１３の外周面に形成された
突起が横切る度に検出信号を発生するエンジン回転数セ
ンサ４１が設けられている。ディーゼルエンジン３は、
シリンダ４３、ピストン４５により主燃焼室４７を形成
し、該主燃焼室４７にはグロープラグ４９ａを備えた副
燃焼室４９が連設されて、燃料噴射ノズル７は、該副燃
焼室４９に燃料を噴射する。また、吸気管５１にはター
ボチャージャ５３のコンプレッサ５５が配設され、一
方、排気管５７にはタービン５９が設けられている。ま
た、排気管５７には、過給圧を調節するウエートゲート
バルブ６１も配設されている。

【００１４】検出器としては、燃料噴射ポンプのエンジ
ン回転数センサ４１、アクセル操作量を検出するポテン
ショメータよりなるアクセル開度センサ６３、ディーゼ
ルエンジン３の吸気管５１に設けられ、吸入空気温度を
検出する吸気温センサ６５、吸気管５１に連通する通路
６７ａに設けられ、過給圧力を検出する過給圧センサ６
７、シリンダブロック４３ａに設けられ、冷却水温を検
出する水温センサ６９、シリンダ４３に設けられ、クラ
ンク角を検出するクランク角センサ７１等を備えてい
る。

【００１５】上記各センサの検出信号は、電子制御装置
（以下、ＥＣＵとよぶ）８１に入力される。ＥＣＵ８１
は、燃料遮断弁、電磁スピル弁３３および油圧制御電磁
弁３７を駆動してディーゼルエンジン３の制御を行な
い、更に、グローバルブ４９ａ等の制御を行なう。ＥＣ
Ｕ８１は、マイクロコンピュータ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及び
入出力回路等から構成される。

【００１６】尚、図２では、分かり易くするために、燃
料フィードポンプ１１及びタイマ装置１９を９０度回転
した状態で示した。図３は、図２に示すディーゼルエン
ジンシステムにおける信号の流れ及びタイマ装置の動作
を説明するためのブロック図である。図３に示すよう
に、ＥＣＵ８１は、基本的にアクセル開度センサ６３か
らの位置信号ＡＣＣＰとエンジン回転数センサ４１から
の信号に基づいて目標燃料噴射時期ＴＲＧＣＡを演算す
る。

【００１７】ＥＣＵ８１は、エンジン３に取りつけられ
たクランク角センサ７１からのクランク角信号ＴＤＣと
エンジン回転数センサ４１からの信号とのずれに基づい
て算出された実際の噴射時期ＡＣＴＣＡと、目標噴射時
期ＴＲＧＣＡとを比較して、フィードバック制御を行な
い、油圧制御電磁弁３７を開閉させるための指令値Ｔｄ
ｕｔｙを算出し、該指令値に対応したパルス信号を油圧
制御電磁弁に送る。

【００１８】油圧制御電磁弁３７は、該パルス信号のデ
ューティ比が大きい程、つまり信号一周期の通電時間が
非通電時間に比べて長くなる程、弁３７ａが開くように
なっている。弁３７ａが開くと、高圧室１９ｄと低圧室
１９ｅとが連通され、高圧室１９ｄの圧力が低下して、
タイマピストン１９ｂはスプリング１９ｃに付勢されて
図中右方向に移動する。これにより、ローラリング２１
は矢印Ａ方向に回動し、カムローラ２３のカムプレート
１５に当接する位置が変わり、燃料噴射時期は遅角され
る。

【００１９】油圧制御電磁弁３７に印加されるパルス信
号のデューティ比が小さくなると、弁３７ａが閉じ、燃
料室２７の燃料圧が高圧室１９ｄに加わる。これによ
り、タイマピストン１９ｂ及びローラリング２１は上述
とは反対方向に移動し、燃料噴射時期は進角される。

【００２０】図４は、本実施例の動作を説明するための
フローチャートである。ステップＳ１では、エンジン回
転数，アクセル開度ＡＣＣＰ，クランク角信号ＴＤＣ等
から算出された実際の噴射時期ＡＣＴＣＡ等の各種デー
タを読み込む処理が行われる。続いて、ステップＳ２で
は、エンジン回転数，アクセル開度ＡＣＣＰを基に目標
噴射時期ＴＲＧＣＡが算出される。続いて、ステップＳ
３では、目標噴射時期ＴＲＧＣＡと実際の噴射時期ＡＣ
ＴＣＡとの偏差が所定値Ｓｔｏ以上であるか否かが判定
され、否であればステップＳ４にて、実際の噴射時期を
目標噴射時期に一致させるべく、指令値Ｔｄｕｔｙに対
応した電気信号が油圧制御電磁弁３７に出力される。

【００２１】一方、ステップＳ３にて上記偏差が所定値
以上であると判定された場合には、ステップＳ５にて、
この状態が所定時間Ｔｏ以上継続しているか否かが判定
され、所定時間Ｔｏ以下の場合にはステップＳ４に進
む。上記偏差が所定値以上である状態が、所定時間以上
継続するのは、燃料系に異常が発生した場合である。ス
テップＳ５にて所定時間Ｔｏ以上と判定された場合に
は、ステップＳ６に進み、ディーゼルエンジン３が安定
状態であるか否かが判定される。これは、エンジンが安
定状態でない過渡的な場合には、タイマピストン１９ｂ
等の応答遅れによる誤判定が生じるので、これを防ぐた
めである。ここで、安定状態とは、エンジンの回転数が
一定で、かつアクセル開度ＡＣＣＰが一定の状態をい
い、例えばアイドリング状態であれば安定状態であると
判断される。

【００２２】エンジン３が安定状態でない場合には、ス
テップＳ４へ進み、通常のフィードバック制御が行なわ
れる。エンジン３が安定状態であればステップＳ７に進
み、目標噴射時期ＴＲＧＣＡと実際の噴射時期ＡＣＴＣ
Ａとの差が一定であるか否かが判定される。もし、故障
がタイマピストン１９ｂの固着、油圧制御電磁弁３７あ
るいは電磁スピル弁３３等の動作不良のようなハード的
要因であれば、高圧室１９ｄ側圧力が異常に高い状態或
いは異常に低い状態が継続し、目標噴射時期ＴＲＧＣＡ
と実際の噴射時期ＡＣＴＣＡとの差は一定となる。

【００２３】この場合には、ステップＳ８にてハード故
障と判定されて、ハード故障を表す異常コードが記憶さ
れる。続いて、ステップＳ９にて燃料の噴射量が必要以
上に増えないようにするために、噴射量演算係数が所定
の値に固定され、ステップＳ１０にて図示しないウォー
ニングランプが点灯される。

【００２４】一方、ステップＳ７にて目標噴射時期ＴＲ
ＧＣＡと実際の噴射時期ＡＣＴＣＡとの差が一定でない
と判定された場合、つまり、実際の噴射時期ＡＣＴＣＡ
の変動幅が所定範囲を超えている場合には、燃料不足あ
るいは燃料配管の一部分からのエア混入による高圧室１
９ｄ側圧力の不足によるものと考えられる。ステップＳ
１１では、エア混入と判定する処理が行われる。そし
て、先のハード故障とは別の異常コードが記憶され、ス
テップＳ１０にてウォーニングランプが点灯される。

【００２５】尚、ステップＳ１の処理の実行が実噴射時
期検出手段として働き、ステップＳ２の処理の実行が目
標噴射時期算出手段として働き、ステップＳ４の処理の
実行が燃料噴射時期制御手段として働き、ステップＳ
３，Ｓ５，Ｓ６の処理の実行が異常判別手段として働
き、ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ１１の処理の実行が判定手
段として働く。

【００２６】図５は、燃料噴射ポンプの正常時、ハード
故障時及びエア混入時のポンプ内圧を示すグラフであ
り、図６は、上記各場合の実際の燃料噴射時期を示すグ
ラフである。図５，６に示すように、噴射時期異常とな
るときの高圧室１９ｄ側圧力（ポンプ内圧）は、ハード
故障の場合であって、燃料噴射ポンプ１内へ燃料が汲み
上げられない時は異常に低い圧力となり、また、燃料噴
射ポンプ１内の燃料がポンプ外へ供給されない時は異常
に高い圧力となる。尚、図示では圧力が低下した場合の
み示している。

【００２７】このようなハード故障では油圧制御電磁弁
３７への電気信号をいくら変化させても目標噴射時期と
実際の噴射時期が一致せず、その偏差が所定値以上であ
り、かつ実際の噴射時期はほぼ一定であるため、上記フ
ローチャートに示す異常判定条件（ステップＳ３，Ｓ
５，Ｓ６，Ｓ７）により、ハード故障が検出される（ス
テップＳ８）。

【００２８】一方、エア混入時等には、圧力が時間と共
に大きく変動を繰り返すため、高圧室１９ｄ側圧力も変
動し、これによりタイマピストン１９ｂの位置が安定せ
ず、実際の噴射時期も変動することとなる。この場合に
は、目標噴射時期と実際の噴射時期との偏差が所定値以
上であり、かつ実際の噴射時期が所定幅を超えて変動す
るので、上記異常判定条件により、エア混入が検出され
る（ステップＳ１１）。

【００２９】以上のように本実施例によれば、実際の燃
料噴射時期と目標噴射時期との差が一定か否かにより、
ポンプのハード故障かエア混入かを判定することができ
る。この結果、燃料噴射時期制御不良が生じた場合、故
障箇所を絞り込めるため修理等を迅速に行なうことがで
きるようになる。

【００３０】他の実施例を以下に示す。この例では、目
標噴射時期と実際の噴射時期との差の代わりに、油圧制
御電磁弁３７への指令値Ｔｄｕｔｙを基に判定を行な
う。油圧制御電磁弁３７は、上述の通り通電状態で弁３
７ａが開く構造となっているため、ハード故障で高圧室
１９ｄ側圧力が異常に高い場合、圧力を下げる方向、つ
まり通電時間が長くなるよう指令値Ｔｄｕｔｙが送られ
るが、高圧室１９ｄ側圧力を所定圧力以下に下げること
ができず、指令値Ｔｄｕｔｙの最大ガード値に達した状
態となりそれ以上変化することができなくなる。

【００３１】また、高圧室１９ｄの圧力が異常に低くな
った場合には、圧力を上げる方向、つまり通電時間が短
かくなるよう指令値Ｔｄｕｔｙが送られるが、高圧室１
９ｄ側圧力を所定圧力以上に上げることができず、指令
値Ｔｄｕｔｙの最小ガード値に達した状態となりそれ以
下に変化できなくなる。

【００３２】一方、エア混入時には高圧室１９ｄ側圧力
が変動し、タイマピストン１９ｂの位置が安定せず実際
の噴射時期が変動する。噴射時期制御はフィードバック
制御されているため、実際の噴射時期が変動するに伴な
い油圧制御電磁弁３７への指令値Ｔｄｕｔｙが変動する
こととなる。

【００３３】図７は、油圧制御電磁弁３７への指令値Ｔ
ｄｕｔｙを基に判定を行なうこの実施例の動作を説明す
るためのフローチャートである。ディーゼルエンジン３
が、安定状態であるか否かを判定するところまでは、図
４で説明したステップＳ１〜Ｓ６と同じであるので説明
を省略する。

【００３４】エンジン３が安定である場合には、ステッ
プＳ２３に進む。ステップＳ２３では油圧制御電磁弁３
７への指令値Ｔｄｕｔｙが一定であるか否かを判定し、
一定である場合はステップＳ２４に進み、ステップＳ２
４にてハード故障と判定されて、ハード故障を表す異常
コードが記憶される。続いて、ステップＳ２５にて燃料
の噴射量が必要以上に増えないようにするために、噴射
量演算係数が所定の値に固定され、ステップＳ２６にて
ウォーニングランプが点灯される。

【００３５】ステップＳ２３で否と判定された場合に
は、ステップＳ２７に進み、エア混入と判定する処理が
行われる。そして、先のハード故障とは別の異常コード
が記憶され、ステップＳ２６にてウォーニングランプが
点灯される。尚、ステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２７の処
理の実行が判定手段として働く。

【００３６】この実施例においても、燃料噴射時期制御
不良が生じた場合、修理等を迅速に行なうことができる
ようになる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、燃料噴射
時期制御不良が生じた場合の故障原因を判定することが
できるようになり、修理等を迅速に行なうことができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な構成を例示したブロック図で
ある。

【図２】本実施例が適用されたディーゼルエンジンシス
テムの構成図である。

【図３】図２に示すディーゼルエンジンシステムにおけ
る信号の流れ及びタイマ装置の動作を説明するためのブ
ロック図である。

【図４】本実施例の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図５】燃料噴射ポンプの正常時、ハード故障時及びエ
ア混入時のポンプ内圧を示すグラフである。

【図６】燃料噴射ポンプの正常時、ハード故障時及びエ
ア混入時の実際の燃料噴射時期を示すグラフである。

【図７】他の実施例の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１…分配型燃料噴射ポンプ ３…ディーゼルエンジン ７…燃料噴射ノズル １３…パルサ １５…カムプレート １７…プランジャ １９…タイマ装置 １９ｂ…タイマピストン １９ｄ…高圧室 ２１…ローラリング ２３…カムローラ ２７…燃料室 ３７…油圧制御電磁弁 ４１…エンジン回転数セ
ンサ ６３…アクセル開度センサ ７１…クランク角センサ ８１…ＥＣＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転状態に応じて、燃料噴射
   ポンプから機関に供給する燃料の目標噴射時期を算出す
   る目標噴射時期算出手段と、 前記内燃機関の実際の燃料噴射時期を検出する実噴射時
   期検出手段と、 前記実際の噴射時期を前記目標噴射時期に一致させるフ
   ィードバック制御を行なう燃料噴射時期制御手段とを備
   えた燃料装置において、 前記実際の噴射時期と前記目標噴射時期とを比較し、そ
   の偏差が所定の範囲外にある場合、異常が生じたことを
   判別する異常判別手段と前記異常判別手段により異常と
   判別された場合、前記実際の噴射時期の変動幅が所定の
   範囲内か否かを判別し、実際の噴射時期の変動幅が所定
   の範囲内であるとき、前記燃料噴射ポンプの故障である
   ことを判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とする燃料装置の異常原因判定装
   置。