JPH0619305B2 - 着火センサの故障検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、着火センサの故障検出装置に係り、特に、自
動車用の電子制御デイーゼルエンジンに用いるのに好適
な、着火センサの出力レベルに応じて、その故障を検出
するようにした着火センサの故障検出装置の改良に関す
る。

【従来の技術】

デイーゼルエンジン、特に自動車用デイーゼルエンジン
の排気ガス浄化性能等を最適化するための噴射時期制御
に際して、特開昭５７−２８８４２、特開昭５８−２５
５８２、特開昭５８−１９２９３５、特開昭５９−１５
３９４２等において、燃焼室に火炎センサ等の着火セン
サを設置し、該着火センサによる燃焼室内の着火時期
（シリンダ内の圧力が燃焼により急激に立上る時期、又
は、着火による燃焼光が立上る時期）の検出結果をフイ
ードバツクすることにより、実着火時期が、エンジン負
荷とエンジン回転数により定まる要求着火時期となるよ
うに噴射時期をフイードバツク制御することが提案され
ている。 このような着火センサの出力に基づく噴射時期のフイー
ドバツク制御に際して、通常、第７図に実線Ａで示す如
く、着火センサからの信号をある一定の閾値Ｖthで波形
整形し、その信号（着火信号）と基準位置、例えば上死
点（ＴＤＣ）との差から着火時期を演算している。 一方、着火センサが断線や切損等により故障して着火信
号が出力されなくなつたときの故障対策として、着火セ
ンサ出力の着火信号の有無を監視し、着火信号が設定時
間内に入力されず、故障検出条件が成立したときは、例
えば、燃料噴射量を減らすフエイルセーフの制御を行つ
て、エンジン破壊を防ぐと共に、自己診断信号（以下ダ
イアグ信号と称する）を記憶して、着火センサの交換を
促すことが考えられている。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、着火センサは、その先端面がエンジン燃
焼室内に露出されているため、低温始動時や低速高負荷
時のような運転状態では、着火時期センサ先端のガラス
先端面にカーボンが付着することがある。カーボンが付
着し易い運転条件としては、始動時、特に始動を失敗し
た場合、極低温の始動時、グロー断線時、又はグロー予
熱なしで始動したとき、低回転で全負荷走行したとき、
吸気絞りで吸気をカツトしてエンジンを停止する方法が
採用されたエンジンでは、エンジン停止時等が挙げられ
る。 このような場合、着火センサの出力は著しく低下するた
め、甚しい場合には、前出第７図に破線Ｂで示した如
く、閾値Ｖthを超えることはできず、着火信号が出力さ
れなくなつて、故障検出を誤つて行ってしまい、例えば
燃料噴射量を減らすフエイルセーフの制御を行つたり、
故障を表示して、不必要な部品交換がされてしまうこと
があるという問題点を有していた。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、くすぶり領域が終了して通常の運転状態に戻つた
後も残る着火センサーのカーボン等で誤つて故障が検出
されことがなく、くすぶり解除領域を経て着火センサに
付着したカーボン等が取れた時に、正確に故障を検出す
ることができる着火センサの故障検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、燃焼光により着火を検出する着火センサの出
力レベルに応じて、その故障を検出するようにした着火
センサの故障検出装置において、エンジン運転条件が、
着火センサにカーボン等が付着し易いくすぶり領域にあ
るか否かを判定する手段と、該くすぶり領域にあるとき
は、着火センサの故障検出を禁止する手段と、エンジン
運転条件が、着火センサに付着したカーボン等が除去さ
れるくすぶり解除領域を経過したか否かを判定する手段
と、該くすぶり解除領域を経過したとの判定により、着
火センサに付着したカーボン等が取れたとして、着火セ
ンサの故障検出を許容する手段とを含むことにより、前
記目的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記くすぶり領域を、エンジ
ン始動時、又は、エンジンの低回転高負荷状態が設定時
間以上継続したときとして、くすぶり領域が、容易に且
つ適確に設定できるようにしたものである。 又、本発明の他の実施態様は、前記くすぶり解除領域
を、エンジンの暖機が終了しており、且つ、高回転中高
負荷状態が設定時間以上継続したときとして、くすぶり
解除領域が、容易に且つ適確に設定できるようにしたも
のである。

【作用】

本発明は、着火センサが故障していないにも拘らず、故
障ありのと誤診断してしまうことがあることに着目し、
どのような場合にこのような誤診断がなされてしまうか
見出してなされたものである。又、本発明は、このよう
な誤診断を低減すると共に、実際に着火センサが故障し
ている場合には、これをより確実に検出できるように特
に配慮されている。 本発明においては、着火センサの出力レベルに応じてそ
の故障を検出するに際して、エンジン運転条件が、着火
センサにカーボン等が付着し易いくすぶり領域にあると
きは、着火センサの故障検出を禁止し、一方、前記くす
ぶり領域を経過したときは、該くすぶり領域で着火セン
サ先端の表面に付着したカーボン等による誤検出を防止
するため、その後、燃焼温度が上り前記カーボン等が燃
えて着火センサに付着したカーボン等が除去されるくす
ぶり解除領域を経過して、着火センサに付着したカーボ
ン等が取れた後で、着火センサの故障検出を許容するよ
うにしている。従つて、着火センサに付着したカーボン
等による誤った故障検出が行われることがなく、誤つた
故障表示を行つたり、不必要な部品の交換が行われるこ
とがない。又、くすぶり領域を経過したときは、くすぶ
り解除領域を経過した後で着火センサの故障検出を許容
するようにしているので、くすぶり領域を経て通常の運
転状態に戻った時に、正確に故障検出が行われる。即
ち、実際に着火センサが故障している場合には、これを
より確実に検出することができる。従って、より適切な
ダイアグ表示やフエイルセーフ処理が行われ、エンジン
破壊が防止される。

【実施例】

以下、図面を参照して、本発明に係る着火センサの故障
検出装置が採用された、自動車用の電子制御デイーゼル
エンジンの実施例を詳細に説明する。 本実施例には、第２図に示す如く、エアクリーナ（図示
省略）の下流に配設された、吸入空気の温度を検出する
ための吸気温センサ１２が備えられている。該吸気温セ
ンサ１２の下流には、排気ガスの熱エネルギにより回転
されるタービン１４Ａと、該タービン１４Ａと連動して
回転されるコンプレツサ１４Ｂからなるターボチヤージ
ヤ１４が備えられている。該ターボチヤージヤ１４のタ
ービン１４Ａの上流側とコンプレツサ１４Ｂの下流側
は、吸気圧が上昇し過ぎるのを防止するためのウエスト
ゲート弁１５を介して連通されている。 前記コンプレツサ１４Ｂ下流側のベンチユリ１６には、
アイドル時等に吸入空気の流量を制限するための、運転
席に配設されたアクセルペダル１７と連動して非線形に
回動するようにされた主吸気絞り弁１８が備えられてい
る。前記アクセルペダル１７の開度（以下、アクセル開
度と称する）Ａccpは、アクセル位置センサ２０によつ
て検出されている。 前記主吸気絞り弁１８と並列に副吸気絞り弁２２が備え
られており、該副吸気絞り弁２２の開度は、ダイヤフラ
ム装置２４によつて制御されている。該ダイヤフラム装
置２４には、負圧ポンプ２６で発生した負圧が、負圧切
換弁（以下、ＶＳＶ称する）２８又は３０を介して供給
される。 前記吸気絞り弁１８、２２の下流側には吸入空気の圧力
を検出するための吸気圧センサ３２が備えられている。 デイーゼルエンジン１０のシリンダヘツド１０Ａには、
エンジン燃焼室１０Ｂに先端が臨むようにされた噴射ノ
ズル３４、グロープラグ３６及び着火センサ３８が備え
られている。又、デイーゼルエンジン１０のシリンダブ
ロツク１０Ｃには、エンジン冷却水温を検出するための
水温センサ４０が備えられている。 前記噴射ノズル３４には、噴射ポンプ４２から燃料が圧
送されてくる。該噴射ポンプ４２には、デイーゼルエン
ジン１０のクランク軸の回転と連動して回転される駆動
軸４２Ａと、該駆動軸４２Ａに固着された、燃料を加圧
するためのフイードポンプ４２Ｂ（第２図は９０゜展開
した状態を示す）と、燃料供給圧を調整するための燃圧
調整弁４２Ｃと、前記駆動軸４２Ａに固着されたギヤ４
２Ｄの回転変位から基準位置、例えば上死点（ＴＤＣ）
を検出するための、例えば電磁ピツクアツプからなる基
準位置センサ４４と、同じく駆動軸４２Ａに固着された
ギヤ４２Ｅの回転変位からエンジン回転数を検出するた
めの、例えば電磁ピツクアツプからなるエンジン回転数
センサ４６と、フエイスカム４２Ｆとプランジヤ４２Ｇ
を往復動させ、又、そのタイミングを変化させるための
ローラリング４２Ｈと、該ローラリング４２Ｈの回動位
置を変化させるためのタイマピストン４２Ｊ（第２図は
９０゜展開した状態を示す）と、該タイマピストン４２
Ｊの位置を制御することによつて噴射時期を制御するた
めのタイミング制御弁（以下、ＴＣＶと称する）４８
と、スピルポート４２Ｋを介してのプランジヤ４２Ｇか
らの燃料逃し時期を変化させることによつて燃料噴射量
を制御するための電磁スピル弁５０と、燃料をカツトす
るための燃料カツトソレノイド５２と、燃料の逆流や後
垂れを防止するためのデリバリバルブ４２Ｌと、が備え
られている。 前記グロープラグ３６には、グローリレー３７を介して
グロー電流が供給されている。 前記着火センサ３８は、第３図に詳細に示す如く、デイ
ーゼルエンジン１０のシリンダヘツド１０Ａに挿入固定
される筒状のケース３８Ａと、該ケース３８Ａの中央部
に挿入された、燃焼光を伝送するための、例えば石英ガ
ラス製の光導体３８Ｂと、該光導体３８Ｂによつて伝送
されてきた光を検出して電気信号に変換するための、例
えばシリコンフオトダイオードからなる受光素子３８Ｃ
とが備えられている。 前記吸気温センサ１２、アクセル位置センサ２０、吸気
圧センサ３２、着火センサ３８、水温センサ４０、基準
位置センサ４４、エンジン回転数センサ４６、前記グロ
ープラグ３６に流れるグロー電流を検出するグロー電流
センサ５４、エアコンスイツチ、ニユートラルセーフテ
イスイツチ出力、車速信号等は、電子制御ユニツト（以
下、ＥＣＵと称する）５６に入力されて処理され、該Ｅ
ＣＵ５６の出力によつて、前記ＶＳＶ２８、３０、グロ
ーリレー３７、ＴＣＶ４８、電磁スピル弁５０、燃料カ
ツトソレノイド５２等が制御される。 前記ＥＣＵ５６は、第４図に詳細に示す如く、各種演算
処理を行うための中央処理ユニツト（以下、ＣＰＵと称
する）５６Ａと、バツフア５６Ｂを介して入力される前
記水温センサ４０出力、バツフア５６Ｃを介して入力さ
れる前記吸気温センサ１２出力、バツフア５６Ｄを介し
て入力される前記吸気圧センサ３２出力、バツフア５６
Ｅを介して入力される前記アクセル位置センサ２０出
力、バツフア５６Ｆを介して入力される位相補正電圧信
号、バツフア５６Ｇを介して入力されるτ補正電圧信号
等を順次取込むためのマルチプレクサ（以下、ＭＰＸと
称する）５６Ｈと、該ＭＰＸ５６Ｈ出力のアナログ信号
をデジタル信号に変換してＣＰＵ５６Ａに取込むための
アナログ−デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称す
る）５６Ｊと、前記エンジン回転数センサ４６出力を波
形整形してＣＰＵ５６Ａに取込むための波形整形回路５
６Ｋと、前記基準位置センサ４４出力を波形整形してＣ
ＰＵ５６Ａの取込むための波形整形回路５６Ｌと、前記
着火センサ３８出力を波形整形してＣＰＵ５６Ａに取込
むための波形整形回路５６Ｍと、スタータ信号をＣＰＵ
５６Ａに取込むためのバツフア５６Ｎと、エアコン信号
をＣＰＵ５６Ａに取込むためのバツフア５６Ｐと、トル
コン信号をＣＰＵ５６Ａに取込むためのバツフア５６Ｑ
と、前記ＣＰＵ５６Ａの演算結果に応じて前記燃料カツ
トソレノイド５２を駆動するための駆動回路５６Ｒと、
前記ＣＰＵ５６Ａ演算結果に応じて前記ＴＣＶ４８を駆
動するための駆動回路５６Ｓと、前記ＣＰＵ５６Ａの演
算結果に応じて前記電磁スピル弁５０を駆動するための
駆動回路５６Ｔと、前記電磁スピル弁５０に流れる電流
を検出して前記駆動回路５６Ｔにフイードバツクするた
めの電流検出回路５６Ｕと、低電圧を検出して前記駆動
回路５６Ｔに入力するための低電圧検出回路５６Ｖと、
前記ＣＰＵ５６Ａの演算結果に応じてダイアグ信号を出
力するための駆動回路５６Ｗと、前記ＣＰＵ５６Ａの演
算結果に応じて警告灯を駆動するための駆動回路５６Ｘ
とから構成されている。 ここで、前記位相補正電圧信号は、噴射ポンプ４２に基
準位置センサ４４を取付ける際に発生する正規の位置と
実際の取付け位置との位相差等を補正するための信号で
ある。又、前記τ補正電圧信号は、前記噴射ポンプ４２
における各部品の個体差による応答性のずれを補正する
ための信号である。 以下実施例の作用を説明する。 本実施例における噴射時期制御のためのくすぶり領域の
検出は、第５図に示すような流れ図に従つて実行され
る。即ち、例えば一定時間経過毎にステツプ１１０に入
り、スタータＳＴＡがオンであるか否かを判定する。判
定結果が否であり、エンジン始動時でないと判断される
ときには、ステップ１１２に進み、前記エンジン回転数
センサ４６出力から求められるエンジン回転数Ｎｅが設
定値、例えば１２００rpm 未満の低回転時であるから否
かを判定する。判定結果が正である場合には、ステツプ
１１４に進み、例えばエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル
開度Ａccp から既に求められている燃料噴射量Ｑが設定
値、３５mm^３／stより大の高負荷時であるか否かを判定
する。判定結果が正である場合には、ステツプ１１６に
進み、前出ステツプ１１２及び１１４の判定結果がいず
れも正である状態が設定時間、例えば５秒経過したか否
かを判定する。該ステツプ１１６の判定結果が正である
か、あるいは前出ステツプ１１０の判定結果が正の始動
時であり、いずれにしても、エンジン運転条件が、着火
センサにカーボン等が付着し易いくすぶり領域にあると
判断されるときには、ステツプ１１８に進み、くすぶり
領域にないことを示すくすぶり解除フラグＦＬＡＧＡを
リセツトして、このルーチンを抜ける。即ち、このくす
ぶり解除フラグＦＬＡＧＡがリセツトされている時は、
着火センサ３８にカーボン等が付着して、くすぶつてい
る可能性があることを示している。 一方、前出ステツプ１１２、１１４又は１１６の判定結
果が否であり、くすぶり難い状態にあると判断されると
きには、そのままこのルーチンを抜ける。 前出第５図に示すルーチンでリセツトされるくすぶり解
除フラグＦＬＡＧＡの状態に応じた噴射時期の制御は、
第６図に示すような流れ図に従つて実行される。即ち、
例えば設定時間経過毎に、ステツプ２１０に入り、前記
水温センサ４０で検出されるエンジン冷却水温ＴＨＷが
設定値、例えば６０℃以下のエンジン暖機中であるか否
かを判定する。判定結果が正である場合には、ステツプ
２１２に進み、エンジン回転数Ｎｅが設定値、例えば３
０００rpm より大の高回転状態にあるか否かを判定す
る。判定結果が正である場合には、ステツプ２１４に進
み、燃料噴射量Ｑが設定値、例えば２０mm^３／stより大
である中高負荷状態であるか否かを判定する。判定結果
が正である場合には、ステツプ２１６に進み、前出ステ
ツプ２１０、２１２及び２１４がいずれも正である状態
が設定時間、例えば３秒経過したか否かを判定する。判
定結果が正である場合、即ち、くすぶりが解除される条
件が成立したと判断されるときには、ステツプ２１８に
進み、くすぶり解除フラグＦＬＡＧＡをセツトする。 ステツプ２１８終了後、又は、前出ステップ２１０、２
１２、２１４、又は２１６の判定結果が否であり、くす
ぶり解除条件が成立していないと判断されるときには、
ステツプ２２０に進み、前記着火センサ３８から着火信
号が入力されているか否かを判定する。判定結果が否で
あり、フイードバツク制御が不可能である場合には、ス
テツプ２２２に進み、例えばエンジン回転数Ｎｅ及びア
クセル開度Ａccp に応じて噴射時期のオープンループ制
御を行う。次いでステツプ２２４に進み、くすぶり解除
フラグＦＬＡＧＡがセツトされているか否かを判定す
る。判定結果が正である場合、即ち、くすぶリ解除条件
が既に成立しているにも拘わらず着火信号が入力されて
いないと判断されるときには、ステツプ２２６に進み、
燃料噴射量Ｑを減量する等のフエイルセーフ処理を行う
と共に、故障を知らせるダイアグ信号を記憶して、この
ルーチンを抜ける。 一方、前出ステツプ２２４の判定結果が否であり、くす
ぶり易い状態にあると判断されるときには、そのままこ
のルーチンを終了する。即ち、この場合、着火信号が入
力されなくても、前述のステツプ２２６のようなフエイ
ルセーフ処理を行わず、又ダイアグ信号の記憶は行わな
い。このようなくすぶり易い状態で着火信号が入力され
ないのは、前記着火センサ３８の異常ではなく、一時的
なくすぶりが原因であることがほとんどだからである。
又、このようなくすぶり易い状態とは一時的なものであ
るので、着火信号が入力されない場合にフエイルセーフ
処理を停止したとして問題とはならない。なお、本実施
例では、前述のステツプ２１２の判定により、エンジン
の負担が増大するエンジン高回転状態は、このようなく
すぶり易い状態に含まれてにいない。本実施例では、
又、前述のステツプ１１２の判定により、このようなく
すぶり易い状態は、エンジン始動時、又はエンジン低回
転状態とされている。 又、前出ステツプ２２０の判定結果が正であり、着火信
号が正常に入力されていると判断されるときには、ステ
ツプ２２８に進み、着火時期のフイードバツク制御を行
つて、このルーチンを抜ける。 このようにして、エンジン運転状態がくすぶり領域にあ
るときには、くすぶり解除フラグＦＬＡＧＡをリセツト
してフエイルセーフ処理及びダイアグ信号のメモリが行
われないようにし、くすぶり解除領域を経過した後で、
着火センサ３８の故障検出を許容することによつて、着
火センサのくすぶりによる誤つたフエイルセーフ処理や
ダイアグ信号のメモリが防止される。 本実施例においては、くすぶり領域を、エンジン回転数
Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに基づいて判定しているので、く
すぶり領域の判定が簡単に且つ適確に行われる。なおく
すぶり領域を判定する方法はこれに限定されず、例え
ば、吸入空気量が少ないときにくすぶり領域にあると判
定することも可能である。 又、本実施例においては、くすぶり解除領域を、エンジ
ン冷却水温ＴＨＷ、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量
Ｑに基づいて判定するようにしているので、くすぶり解
除領域の判定が、簡単に且つ適確に行われる。なお、く
すぶり解除領域を判定する方法もこれに限定されず、例
えば、エンジン冷却水温ＴＨＷに応じた判定を省略する
ことも可能である。 なお前記実施例においては、アクセル位置センサ２０出
力のアクセル開度Ａccp からエンジン負荷を検出するよ
うにしていたが、エンジン負荷を検出する方法はこれに
限定されない。 前記実施例においては、本発明が、電磁スピル弁５０に
よつて燃料噴射量を制御するようにされた過給機付きデ
イーゼルエンジンに適用されていたが、本発明の適用範
囲はこれに限定されず、電磁スピル弁以外の燃料噴射量
制御アクチユエータを備えた一般のデイーゼルエンジン
に同様に適用できることは明らかである。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、着火センサのくす
ぶりにより故障検出が誤つて行われることがない。従つ
て、フエイルセーフ検出が誤つて行われることがなく、
燃料噴射量を減らす等のフエイルセーフの処理によつて
通常走行時の運転性が悪化するのを防ぐことができる。
又、車両運転者や整備者に不要な故障検出情報を与え
て、不安感を与えたり、不必要な部品の交換を促すこと
がない。更に、くすぶり領域を経て通常の運転状態に戻
つた時は、直ちに故障判定を許容するのではなく、くす
ぶり解除領域を経てくすぶりが取れた後で初めて故障判
定が許容されるので、くすぶり領域終了後も残るくすぶ
りによつて生じる誤判定によるエンジン故障を防ぐこと
ができる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る着火センサの故障検出装置で行
われる故障検出の要旨を示す流れ図、第２図は、本発明
が採用された自動車用電子制御デイーゼルエンジンの実
施例の全体構成を示す、一部ブロツク線図を含む断面
図、第３図は、前記実施例で用いられている着火時期セ
ンサの構成を示す縦断面図、第４図は、同じく、電子制
御ユニツトの構成を示すブロツク線図、第５図は、同じ
く、くすぶり領域を検出するためのルーチンを示す流れ
図、第６図は、同じく、噴射時期制御を行うためのルー
チンを示す流れ図、第７図は、着火センサの出力信号の
例を示す線図である。 １０……デイーゼルエンジン、 ３４……噴射ノズル、 ３８……着火センサ、 ４０……水温センサ、 ４２……噴射ポンプ、 ４６……エンジン回転数センサ、 Ｎｅ……エンジン回転数、 ５６……電子制御ユニツト（ＥＣＵ）、 ＦＬＡＧＡ……くすぶり解除フラグ、 Ｑ……燃料噴射量。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼光により着火を検出する着火センサの
   出力レベルに応じて、その故障を検出するようにした着
   火センサの故障検出装置において、 エンジン運転条件が、着火センサにカーボン等が付着し
   易いくすぶり領域にあるか否かを判定する手段と、 該くすぶり領域にあるときは、着火センサの故障検出を
   禁止する手段と、 エンジン運転条件が、着火センサに付着したカーボン等
   が除去されるくすぶり解除領域を経過したか否かを判定
   する手段と、 該くすぶり解除領域を経過したとの判定により、着火セ
   ンサに付着したカーボン等が取れたとして、 着火センサの故障検出を許容する手段と、 を含むことを特徴とする着火センサの故障検出装置。
2. 【請求項２】前記くすぶり領域を、エンジン始動時、又
   は、エンジンの低回転高負荷状態が設定時間以上継続し
   たときとした特許請求の範囲第１項記載の着火センサの
   故障検出装置。
3. 【請求項３】前記くすぶり解除領域を、エンジンの暖機
   が終了しており、且つ、高回転中高負荷状態が設定時間
   以上継続したときとした特許請求の範囲第１項記載の着
   火センサの故障検出装置。