JPH0569374U - 筒内直噴式エンジンの異常警告装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧ポンプによる高い燃圧の燃料を直接筒内
に噴射する高圧燃料噴射方式において、高圧ポンプの異
常を早期に検出して警告し、走行や修理の不能等を防止
する。 【構成】 高圧燃料噴射系５０において、高圧ポンプ３
８により高圧の燃料を生じ、この燃圧を高圧レギュレー
タ４３で調整して、インジェクタ１０により各気筒に直
接噴射してエンジン運転され、このとき高圧ポンプ３８
の異常の有無を異常警告制御系６０ｂで常に判定し、異
常を生じた場合は異常表示手段６９で警告表示して、ド
ライバに早期に知らせる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、筒内直噴式の２サイクルまたは４サイクルのエンジンにおいて、特 に、高圧燃料噴射系の高圧ポンプの異常警告装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

車両用エンジンとして、燃焼室に高圧一流体式のインジェクタを装着し、この インジェクタを電気的に開閉し、燃料を高圧で直接筒内に噴射する高圧燃料噴射 方式が既に提案されている。この高圧燃料噴射方式では、高圧ポンプにより燃料 を高圧で吐出し、この燃圧を制御ユニットからの電気信号により高圧レギュレー タを作動することにより制御するように構成されている。このため、高圧ポンプ が異常や経時変化を生じる場合において、初期の段階では目標燃圧に対し電気信 号を大幅に変更してでも燃圧が一致するようにフィードバック制御され、この限 りでは問題なくエンジンが運転される。そして、電気信号の制御が不能になり、 燃圧が不充分になって実際に出力低下を生じ、これにより運転者が初めて異常を 感じる状況になる。ところで、高圧ポンプの異常がここまで進行すると、ポンプ 自体の破損が大きくなり、走行不能になったりエンジンに与えるダメージも増大 し、修理費用が大幅に増す等の不具合を生じる。このため、高圧ポンプの作動状 態を常に監視して、異常を生じた場合には早期に警告を発生して、修理等を促す ことが望まれる。

【０００３】 従来、上記燃料噴射系の燃料ポンプに関しては、例えば特開昭６３−３８６３ ９号公報の先行技術があり、始動時に燃料ポンプと共に圧電アクチュエータを駆 動して、燃料圧力が所定値に達した後にスタータを駆動させることが示されてい る。また、特開昭６２−１２９５４１号公報の先行技術においては、始動時に燃 料圧力が所定値以下に低下している場合は、燃料噴射弁の作動を停止させること が示されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記先行技術の前者にあっては、始動性を向上するものであり、後 者にあっては、始動時の排気ガスや燃費を改善するものであり、いずれも高圧ポ ンプの異常に対して警告を発生することができない。

【０００５】 本考案は、この点に鑑みてなされたもので、高圧ポンプによる高い燃圧の燃料 を直接筒内に噴射する高圧燃料噴射方式において、高圧ポンプの異常を早期に検 出して警告し、走行や修理の不能等を防止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考案は、高圧ポンプにより燃料が供給されるコモン レールを有し、このコモンレールに燃圧を調整する高圧レギュレータ、各気筒で 直接高圧燃料を筒内に噴射するインジェクタ等が連通される高圧燃料噴射系と、 各運転状態に応じた目標燃圧と実燃圧との差圧に対応した燃圧信号を高圧ポンプ に出力して燃圧制御する燃圧制御系とを備えた筒内直噴式エンジンにおいて、燃 圧信号の補正状態から高圧ポンプの異常の有無を判定する異常判定制御系と、異 常の際に警告を発生する異常表示手段とを備えるものである。

【０００７】

【作用】

上記構成に基づき、エンジン運転時には高圧燃料噴射系の高圧ポンプにより高 圧の燃料を生じ、このとき高圧レギュレータが燃圧制御系の燃圧信号により作動 して燃料の燃圧が目標燃圧に一致するようにフィードバック制御され、この燃料 がインジェクタにより各気筒に直接噴射される。この場合に、異常判定制御系で 燃圧信号の補正状態等から常に正確に高圧ポンプの異常の有無が判定され、異常 を生じた場合は異常表示手段で警告表示され、これによりドライバは早期に異常 を知ることができて、種々の不具合を回避することが可能になる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図６において、筒内直噴式 エンジンとして、２サイクルエンジンの場合の全体の構成について説明する。符 号１は２サイクルエンジンの本体であり、シリンダ２にピストン３が往復動可能 に挿入され、クランク室４のクランク軸５に対し偏心して設けられたコンロッド ６によりピストン３が連結し、クランク軸５にはピストン３の往復動慣性力を相 殺するようにバランサ７が設けられる。燃焼室８はオフセット、ウェッジ、カマ ボコ等の形状であり、中心頂部付近の高い位置に高圧１流体式インジェクタ１０ が、パルス信号により高圧燃料を筒内直噴するように設置される。また、点火プ ラグ９は電極９ａがインジェクタ１０の噴射方向直下に位置するように傾いて取 付けられる。

【０００９】 インジェクタ１０と電極９ａとの距離は、低・中負荷で点火直前に噴射される コーン型の燃料噴霧を考慮して設定される。即ち、距離が短い場合は霧化が不足 し、長くなると噴霧が拡散することから、両者の間で噴霧の後端部に着火して成 層燃焼することが可能になっている。また、インジェクタ１０はシリンダ２の略 中心線上に配置されていることから、高負荷で早い時期に噴射された多量の燃料 は、シリンダ２の内部中心から全体に迅速に拡散して均一に予混合し、均一燃焼 することが可能になっている。

【００１０】 シリンダ２には、ピストン３により所定のタイミングで開閉する排気ポート１ １が開口し、排気ポート１１からの排気管１２に触媒装置１３、マフラ１４が設 けられる。ここで排気ポート１１には、排気ロータリ弁１５が設置され、ベルト 手段１６によりクランク軸５に連結して排気ポート１１の開閉を各別に定めてい る。即ち、ピストン３が下死点側から上昇し始めると排気ロータリ弁１５により 排気ポート１１を早目に閉じ、空気の吹き抜けを低減すると共に、高負荷での均 一燃焼方式において燃料噴射の時期を早く設定することが可能になっている。

【００１１】 また、シリンダ２において排気ポート１１に対して円周方向に１８０度ないし 略９０度前後ずれた位置に、同様にピストン３により所定のタイミングで開閉す る掃気ポート１７が開口して設けられる。そして、掃気ポート１７の吸気管１８ には、エアクリーナ１９、アクセル開度に応じて開くスロットル弁２０が設けら れ、スロットル弁２０の下流には掃気ポンプ２１が、ベルト手段２２によりクラ ンク軸５に連結し、エンジン動力より常にポンプ駆動して掃気圧が生じるように 設けられる。ここで、スロットル弁２０はアクセル全閉でも少し開いて掃気ポン プ２１の吸込みが可能に設定され、この遊び範囲を越えるとアクセル開度に応じ スロットル弁２０が開いて空気量を制御する。そして空気のみの掃気圧で強制的 に掃気作用し、空気を高い充填効率で供給するようになっている。

【００１２】 図５において、高圧燃料噴射系等について説明する。高圧燃料噴射系５０は、 燃料タンク３０からの燃料の通路３１がフィードポンプ３２に連通し、このフィ ードポンプ３２の吐出側の通路３３が低圧フィルタ３４を介して低圧レギュレー タ３５に連通し、低圧レギュレータ３５からの戻り通路３６が燃料タンク３０に 連通して、所定の低圧燃料を生じる。低圧レギュレータ３５からの低圧燃料の通 路３７は高圧ポンプ３８に連通し、この高圧ポンプ３８の吐出側の通路３９が高 圧フィルタ４０を介して所定の容量のコモンレール４１に連通する。コモンレー ル４１の戻り通路４２には高圧レギュレータ４３が設けられて所定の燃圧に調整 し、アキュムレータ４５により燃圧の変動を低減して高圧燃料を安定して生じる ようになっており、このコモンレール４１から通路４７によりバンクレール４６ のインジェクタ１０に高圧燃料を供給するように連通して構成される。

【００１３】 制御系について説明すると、コモンレール４１に実燃圧を検出する燃圧センサ ５１が取付けられている。また、イグニッションスイッチ５２、各種センサ５３ を有し、これらのセンサ、スイッチ信号が制御ユニット６０に入力して処理され る。即ち、制御ユニット６０はイグニッションスイッチ５２の信号によりエンジ ン始動を判断するとフィードポンプ３２に駆動信号を出力し、エンジン運転中に 燃圧信号を高圧レギュレータ４３に出力する。また各運転状態に応じた燃料噴射 量、噴射時期を演算してこの噴射信号を各気筒のインジェクタ１０に出力し、同 様に点火時期を決定してこの点火信号を点火プラグ９に出力するように構成され ている。

【００１４】 図１において、制御ユニット６０の燃圧制御系とポンプ異常警告制御系につい て説明する。先ず燃圧制御系６０ａについて説明すると、アクセル開度センサ５ ４とエンジン回転数センサ５５の信号が入力する目標燃圧設定部６１を有し、ア クセル開度θとエンジン回転数Ｎによる各運転状態に応じた目標燃圧Ｐｆｄを、 マップを参照して設定する。この目標燃圧Ｐｆｄとエンジン回転数Ｎは電流変換 部６２に入力し、目標燃圧Ｐｆｄに対応した電流Ｉｆに変換する。また目標燃圧 Ｐｆｄと燃圧センサ５１の実燃圧Ｐｆａは差圧算出部６３に入力し、両燃圧Ｐｆ ｄ，Ｐｆａの差圧ΔＰを、ΔＰ＝Ｐｆｄ−Ｐｆａにより算出する。この差圧ΔＰ は補正量算出部６４に入力して、差圧ΔＰに対応した補正量の補正電流Ｉｒを定 める。これらの電流Ｉｆと補正電流Ｉｒは制御電流決定部６５に入力して制御電 流Ｉｃを、Ｉｃ＝Ｉｆ＋Ｉｒにより算出して定めるのであり、この制御電流Ｉｃ を駆動部６６を介して高圧レギュレータ４３に供給するようになっている。

【００１５】 ポンプ異常警告制御系６０ｂについて説明すると、目標燃圧Ｐｆｄとエンジン 回転数Ｎが入力する許容幅設定部６７を有し、目標燃圧Ｐｆｄとエンジン回転数 Ｎに対する補正許容幅の上限値Ｉｒｍａｘと下限値Ｉｒｍｉｎとを、マップを参 照して設定する。そしてこれらの上限値Ｉｒｍａｘと下限値Ｉｒｍｉｎ、上述の 燃圧制御系の補正電流Ｉｒは異常判定部６８に入力する。異常判定部６８は補正 電流Ｉｒを上限値Ｉｒｍａｘと下限値Ｉｒｍｉｎによる許容幅と比較して補正状 態を判断し、この許容幅以内の場合は正常を判断し、許容幅を越える場合は高圧 ポンプ３８の異常を判断して、異常信号を異常表示手段６９に出力するように構 成される。

【００１６】 次に、この実施例の作用について説明する。先ず、２サイクルエンジン運転時 にアクセル開度等に応じてスロットル弁２０が開き、空気が掃気ポンプ２１に吸 入されて所定の掃気圧を生じ、ピストン３の下降時に排気ポート１１が開き、次 に掃気ポート１７も開くと、この加圧空気が掃気ポート１７からシリンダ２の内 部に流入する。そしてこの給気の縦スワール流によりシリンダ２の残留ガスを排 気ポート１１から押し出し、給気を高い充填効率で満すように掃気作用される。 一方、ピストン３が下死点から上昇し始めると、排気ロータリ弁１５が閉じて掃 気が終了し、燃料の吹き抜けを生じること無く燃料噴射することが可能になり、 次いで掃気ポート１７が閉じて圧縮行程に移行する。

【００１７】 このとき、高圧燃料噴射系５０のフィードポンプ３２と高圧ポンプ３８が駆動 し、燃料タンク３０の燃料がフィードポンプ３２により吸入され且つ低圧レギュ レータ３５により所定の低圧に調整して高圧ポンプ３８に圧送されるのであり、 こうして常に所定の燃料が円滑に高圧ポンプ３８に供給される。高圧ポンプ３８ から吐出する高圧の燃料はコモンレール４１に流入し且つ高圧レギュレータ４３ で燃圧調整されることで、常に所定量の燃料が一定の高い燃圧で貯えられること になり、このコモンレール４１の燃料は更にアキュムレータ４５に流入し、種々 の要因による燃圧の変動が吸収して平滑化される。そして、制御ユニット６０か ら上述の圧縮行程で各気筒のインジェクタ１０に噴射信号が出力すると、コモン レール４１の平滑化した高圧燃料が噴射パルス幅に応じた噴射量で筒内に直接噴 射され、点火プラグ９で着火して成層または均一燃焼される。

【００１８】 また、上述のエンジン運転時に制御ユニット６０の燃圧制御系６０ａでは、運 転状態に応じた目標燃圧Ｐｆｄを設定して、これに対応した電流Ｉｆに変換され る。また目標燃圧Ｐｆｄと燃圧センサ５１による実燃圧Ｐｆａとの差圧ΔＰを算 出して、これに対応した補正電流Ｉｒが定められる。そしてこれらの電流Ｉｆと 補正電流Ｉｒによる制御電流Ｉｃが高圧レギュレータ４３に流れて燃圧調整する のであり、こうして実燃圧Ｐｆａが常に目標燃圧Ｐｆｄと一致するようにフィー ドバック制御される。

【００１９】 一方、上述のように燃圧制御される際には、同時にポンプ異常警告制御系６０ ｂも作用するのであり、この作用を図２のフローチャートを用いて説明する。先 ず上述の燃圧制御と同様に、ステップＳ１でアクセル開度θとエンジン回転数Ｎ を読込み、ステップＳ２でこれらのアクセル開度θとエンジン回転数Ｎによる各 運転状態に応じた目標燃圧Ｐｆｄを設定し、ステップＳ３で実燃圧Ｐｆａを読込 み、ステップＳ４で両者の差圧ΔＰを算出し、ステップＳ５で差圧ΔＰに対応し た補正電流Ｉｒを定める。その後ステップＳ６に進んで、目標燃圧Ｐｆｄ等に対 する補正許容幅の上限値Ｉｒｍａｘと下限値Ｉｒｍｉｎを設定し、ステップＳ７ で補正電流Ｉｒと上限値Ｉｒｍａｘ、下限値Ｉｒｍｉｎを比較する。

【００２０】 ここで上述の燃圧制御において高圧ポンプ３８が正常な場合は、実燃圧Ｐｆａ も正常に変化して補正電流Ｉｒは常に許容幅の以内にあり、このためステップＳ ７で正常を判断してそのまま戻る。一方、高圧ポンプ３８が故障したりまたは経 年変化により吐出圧が異常に低下すると実燃圧Ｐｆａも低下するため、上述の燃 圧制御系６０ａで制御電流Ｉｃが例えば図３の破線のように上限値Ｉｃｍａｘを 越えた大きい値になって、実燃圧Ｐｆａを増大するようにフィードバック制御さ れる。また逆に何らかの異常で実燃圧Ｐｆａが上昇気味になると、制御電流Ｉｃ が図３の一点鎖線のように下限値Ｉｃｍｉｎより小さい値になって、実燃圧Ｐｆ ａを低下するように制御される。そこでこのような場合には、ステップＳ７で異 常判定され、ステップＳ８に進んで異常信号により警告表示されるのであり、こ れによりドライバは早期にこの異常状態を把握して、修理等の対策を行うことが 可能になる。

【００２１】 本考案の他の実施例について説明すると、クランキング時の実燃圧の上昇状態 を検出することで高圧ポンプ３８の異常の有無を判定することができる。そこで 異常警告制御系６０ｂではクランキング時に実燃圧Ｐｆａを検出し、図５の実線 の正常な場合に対して、一点鎖線のように上昇の度合いが小さい場合には、異常 を判定して警告表示することで、同様の効果を得ることができる。

【００２２】 以上、本考案の実施例について述べたが、異常判定の制御値は電圧であっても 良い。

【００２３】

【考案の効果】 以上説明したように、本考案によれば、筒内直噴式エンジンの高圧ポンプを備 えた高圧燃料噴射系において、高圧ポンプの異常の有無を常に判定して、異常な 場合には警告を発生するように構成されるので、走行や修理の不能に至る前にド ライバは異常状態を把握することができる。このため、突然に走行不能になるこ とがなくなり、破損も軽くなって修理や交換も容易になる。燃圧調整の電気信号 や始動時の燃圧上昇の状態により高圧ポンプの異常の有無を判定するので、制御 が容易で、正確に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る筒内直噴式エンジンの異常警告装
置の実施例を示すブロック図である。

【図２】異常警告の作用を示すフローチャートである。

【図３】正常時と異常時の補正電流の状態を示す図であ
る。

【図４】異常判定の他の実施例に使用するマップを示す
図である。

【図５】筒内直噴式エンジンの高圧燃料噴射系を示す回
路図である。

【図６】本考案が適応される２サイクル筒内直噴式エン
ジンを示す断面図である。

【符号の説明】

１ ２サイクルエンジン本体 １０ インジェクタ ３８ 高圧ポンプ ４１ コモンレール ４３ 高圧レギュレータ ５０ 高圧燃料噴射系 ６０ 制御ユニット ６０ａ 燃圧制御系 ６０ｂ 異常警告制御系 ６９ 異常表示手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 55/02 ３４０ Ｅ 9248−3Ｇ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧ポンプにより燃料が供給されるコモ
   ンレールを有し、このコモンレールに燃圧を調整する高
   圧レギュレータ、各気筒で直接高圧燃料を筒内に噴射す
   るインジェクタ等が連通される高圧燃料噴射系と、各運
   転状態に応じた目標燃圧と実燃圧との差圧に対応した燃
   圧信号を高圧ポンプに出力して燃圧制御する燃圧制御系
   とを備えた筒内直噴式エンジンにおいて、燃圧信号の補
   正状態から高圧ポンプの異常の有無を判定する異常警告
   制御系と、異常の際に警告を発生する異常表示手段とを
   備えることを特徴とする筒内直噴式エンジンの異常警告
   装置。
2. 【請求項２】 上記異常警告制御系は、目標燃圧等に応
   じた補正許容幅の上限値と下限値とを設定する許容幅設
   定手段と、燃圧信号の補正量とその上限値、下限値を比
   較して異常の有無を判定する異常判定手段とを備えるこ
   とを特徴とする請求項１記載の筒内直噴式エンジンの異
   常警告装置。
3. 【請求項３】 上記異常警告制御系は、始動時の燃圧の
   上昇状態を検出し、高圧ポンプの異常の有無を判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の筒内直噴式エンジンの
   異常警告装置。