JPH06346825A - 内燃機関の補助空気制御装置における異常検出装置 - Google Patents

内燃機関の補助空気制御装置における異常検出装置

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JPH06346825A
JPH06346825A JP5137932A JP13793293A JPH06346825A JP H06346825 A JPH06346825 A JP H06346825A JP 5137932 A JP5137932 A JP 5137932A JP 13793293 A JP13793293 A JP 13793293A JP H06346825 A JPH06346825 A JP H06346825A
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pressure
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Hisashi Iida
飯田　　寿
Keiji Honjo
恵二 本庄
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御弁の応答性悪化等の異常を判定すること
ができる内燃機関の補助空気制御装置における異常検出
装置を提供することにある。 【構成】 吸気通路５でのスロットル弁７下流には燃料
噴射弁１０が設けられ、スロットル弁７上流と燃料噴射
弁１０とがアシストエア通路１７にて接続されている。
そして、アシストエア通路１７にて空気が燃料噴射弁１
０の燃料噴射孔に導かれる。アシストエア通路１７の途
中にはエア制御弁１８が設けられている。アシストエア
通路１７でのエア制御弁１８の下流にアシストエア通路
用圧力センサ２０が設けられ、アシストエア通路１７の
圧力を検出する。そして、ＥＣＵ２１は、エア制御弁１
８の開閉動作時のアシストエア通路用圧力センサ２０に
よるアシストエア通路１７の圧力Ｐａに基づき、エア制
御弁１８の応答性悪化やエア噴射孔の目詰まり等の異常
を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の補助空気
制御装置における異常検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の燃料噴射装置として、噴射燃
料にアシストエアを衝突させ燃料の微粒化を促進させた
ものがある。この装置の異常判定のための装置が実公平
４−５５２５５号公報に開示されている。これは、吸気
通路内の圧力を検出する第１の圧力センサを設けるとと
もにエア導入通路内の圧力を検出する第２の圧力センサ
を設け、この両センサにより吸気通路内の圧力とエア導
入通路内の圧力との差が予め設定された値よりも大とな
った時にエアアシスト機構の異常を判定するものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の内燃
機関の燃料噴射装置における異常検出装置では、エア導
入通路の途中に設けた制御弁の応答性を確保することが
必要とされているが、その異常判定は行われていなかっ
た。
【０００４】そこで、この発明の目的は、制御弁の応答
性悪化等の異常を判定することができる内燃機関の補助
空気制御装置における異常検出装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、内燃機関の
吸気通路でのスロットル弁下流に空気を導くためのエア
通路と、前記エア通路の途中に設けられた制御弁とを備
えた内燃機関の補助空気制御装置において、前記エア通
路での制御弁の下流に設けられ、エア通路の圧力を検出
する圧力センサと、前記制御弁の開閉動作時の前記圧力
センサによるエア通路の圧力に基づき、前記制御弁の応
答性悪化等の異常を判定する異常判定手段とを備えた内
燃機関の補助空気制御装置における異常検出装置をその
要旨とするものである。
【０００６】
【作用】圧力センサにより、エア通路での制御弁の下流
の圧力が検出される。又、異常判定手段により、制御弁
の開閉動作時の圧力センサによるエア通路の圧力に基づ
き、制御弁の応答性悪化等の異常が判定される。
【０００７】
【実施例】以下、この発明を燃料噴射弁の補助空気制御
装置に具体化した一実施例を図面に従って説明する。こ
の燃料噴射弁の補助空気制御装置は、燃料噴射弁の燃料
噴射に同期してアシストエアと衝突させ燃料の微粒化を
促進させるものである。
【０００８】図１には、燃料噴射弁の補助空気制御装置
の全体概略図を示す。この図１において、エンジン本体
１におけるシリンダブロック（図示略）のシリンダボア
にピストン２が摺動可能に嵌装されている。燃焼室３は
吸気バルブ４を介して吸気通路５と連通している。吸気
通路５の途中にはサージタンク６が設けられている。こ
のサージタンク６よりも上流にはスロットル弁７が設け
られている。吸気通路５の最上流部には、エアクリーナ
８が設けられている。又、エアクリーナ８とスロットル
弁７との間にはエアフローメータ９が設けられ、同エア
フローメータ９により吸気通路５に流入する吸気の流量
が測定される。
【０００９】吸気バルブ４の直上流には、燃焼室３内に
向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１０が設けられてい
る。燃料噴射弁１０は、図２に示すように、先端部分が
シールリング１１を介してシリンダヘッド１２に固定さ
れている。燃料噴射弁１０は、燃料を計量する燃料噴射
孔１３を有しており、燃料噴孔１３から噴出する燃料が
噴射孔１４ａ，１４ｂによって２方向に分岐されるよう
になっている。又、噴射孔１４ａ，１４ｂは、エア噴出
部としての通路１５ａ，１５ｂを介してその外周に位置
する環状のエア導入室１６に接続されている。このエア
導入室１６はアシストエア通路１７と接続されている。
即ち、燃料噴射孔１３から噴射される燃料は、燃料噴射
孔１３の直下流において通路１５ａ，１５ｂから噴出す
るアシストエアと衝突するようになっている。
【００１０】図１に示すように、アシストエア通路１７
の上流端は、電磁式のエア制御弁１８を介して吸気通路
５でのスロットル弁７とエアフロメータ９との間に接続
されている。又、吸気通路５でのサージタンク６には、
この吸気通路５内の絶対圧力を検出する吸気通路用圧力
センサ１９が設けられている。さらに、アシストエア通
路１７での燃料噴射弁１０とエア制御弁１８との間に
は、このアシストエア通路１７内の絶対圧力を検出する
アシストエア通路用圧力センサ２０が設けられている。
尚、アシストエア通路用圧力センサ２０にて絶対圧力を
計るのではなく、相対圧力（ゲージ圧）を計るようにす
れば、後述の大気圧センサ２２は不要となる。
【００１１】吸気通路用圧力センサ１９およびアシスト
エア通路用圧力センサ２０は、エンジン本体１の運転を
制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵという）２１に接
続されている。又、ＥＣＵ２１には、エアフローメータ
９と、エンジンのクランク角を検出する回転角センサ
と、エンジンの冷却水温を検出する水温センサと、吸入
空気の温度を検出する吸気温センサと、排気ガス中の酸
素濃度を検出する酸素濃度センサとが接続されている。
さらに、ＥＣＵ２１には大気圧を検出する大気圧センサ
２２が接続されている。つまり、ＥＣＵ２１には、吸気
通路５内の圧力Ｐｍ、アシストエア通路１７内の圧力Ｐ
ａ、吸入空気量Ｑ、エンジン回転数ＮＥ、大気圧Ｐo 等
がそれぞれ入力される。
【００１２】又、ＥＣＵ２１には燃料噴射弁１０とエア
制御弁１８が接続され、ＥＣＵ２１は燃料噴射弁１０の
噴射制御とエア制御弁１８の開閉制御を行うようになっ
ている。
【００１３】そして、ＥＣＵ２１は所定の燃料噴射タイ
ミングになると、エア制御弁１８を開弁するとともに燃
料噴射弁１０を開弁動作する。このようにして、燃料噴
射弁１０での噴射燃料にアシストエア通路１７からのア
シストエアを衝突させ燃料の微粒化を促進する。
【００１４】又、ＥＣＵ２１には異常警報ランプ２３が
接続されている。次に、このように構成した燃料噴射弁
の補助空気制御装置における異常検出装置の作用を説明
する。
【００１５】図３はＥＣＵ２１が実行する燃料噴射弁１
０とエア制御弁１８の制御ルーチンを示すフローチャー
トである。又、図４は燃料噴射弁１０とエア制御弁１８
の制御信号を示すタイムチャートである。
【００１６】図３に示すルーチンは所定のタイミング、
例えば、クランク角で１８０度毎に実行される。まず、
ＥＣＵ２１はステップ１００で燃料噴射弁１０について
開弁時間を算出する。
【００１７】即ち、ＥＣＵ２１はエアフローメータ９に
て測定された吸入空気量Ｑを、回転角センサにて検出さ
れたエンジン回転数Ｎｅで割って基本噴射量Ｑ／Ｎｅを
算出する。そして、ＥＣＵ２１はその基本噴射量Ｑ／Ｎ
ｅに、水温センサにて検出された冷却水温、吸気温セン
サにて測定された吸入空気温度及び酸素濃度センサから
出力された空燃比信号等に対応する各種補正係数を乗じ
て、燃料噴射弁１０の開弁時間ＴＡＵを算出する。さら
に、ＥＣＵ２１は予めバッテリ電圧に応じてマップ化さ
れた無効噴射時間ＴＡＵＶを加算して、燃料噴射弁１０
の励磁時間である開弁時間ＴＡＵ＋ＴＡＵＶとする（図
４参照）。
【００１８】次いで、ＥＣＵ２１はステップ１０１で燃
料噴射弁１０に対応するエア制御弁１８の開弁時間ＴＡ
ＣＶを算出する。このエア制御弁１８の開弁時間ＴＡＣ
Ｖは、燃料噴射弁１０の開弁タイミングに対してエア制
御弁１８をどの程度先行して開弁させるかを示す立ち上
げ補正時間Ｔ１、及び燃料噴射弁１０の閉弁タイミング
に対してエア制御弁１８をどの程度遅延して閉弁させる
かを示す立下げ補正時間Ｔ２を、燃料噴射弁１０の開弁
時間ＴＡＵ＋ＴＡＵＶに加算して算出する（図４参
照）。
【００１９】その後、ＥＣＵ２１はステップ１０２でエ
ア制御弁１８の開弁タイミング、つまり、予め設定され
た燃料噴射弁１０の開弁タイミング（例えば、クランク
角でＢＴＤＣ５度ＣＡ）に対して前記立ち上げ補正時間
Ｔ１だけ先行するタイミングに達したか否かを判定す
る。そして、ＥＣＵ２１は未だ達していないときにはス
テップ１０３に移行して、燃料噴射弁１０の開弁タイミ
ングに達したか否かを判定する。前述したように、燃料
噴射弁１０は常にエア制御弁１８より遅れて開弁するた
め、この時点で未だ燃料噴射弁１０の開弁タイミングに
達していないとして、ステップ１０４に移行する。
【００２０】次いで、ＥＣＵ２１はステップ１０４でエ
ア制御弁１８の閉弁タイミングに達したか否か判定し、
エア制御弁１８は未だ開弁していないため、閉弁タイミ
ングにも達していないとしてステップ１０５に移行す
る。さらに、ＥＣＵ２１はステップ１０５で燃料噴射弁
１０の閉弁タイミングに達したか否か判定し、この燃料
噴射弁１０も開弁していないため、閉弁タイミングに達
していないとしてステップ１０６に移行する。そして、
ＥＣＵ２１はステップ１０６でエア制御弁１８と燃料噴
射弁１０の開閉動作が終了したか否かを判定し、終了し
ていないため前記ステップ１０２に戻り、このステップ
１０２〜１０６の処理を繰り返す。
【００２１】そして、ＥＣＵ２１はステップ１０２でエ
ア制御弁１８の開弁タイミングに達したと判定すると、
ステップ１０７でエア制御弁１８への制御信号を立ち上
げて開弁させた後、再びステップ１０２〜１０６の処理
を繰り返す。次いで、ＥＣＵ２１は立ち上げ補正時間Ｔ
１が経過して、ステップ１０３で燃料噴射弁１０の開弁
タイミングに達したと判定すると、ステップ１０８で燃
料噴射弁１０への制御信号を立ち上げて開弁させる。さ
らに、ＥＣＵ２１は燃料噴射弁１０が開弁してから開弁
時間ＴＡＵ＋ＴＡＵＶが経過して、ステップ１０５で燃
料噴射弁１０の閉弁タイミングに達したと判定すると、
ステップ１１０で燃料噴射弁１０への制御信号を立ち下
げて閉弁させる。その後、ＥＣＵ２１はエア制御弁１８
が開弁してから開弁時間ＴＡＣＶが経過して、ステップ
１０４でエア制御弁１８の閉弁タイミングに達したと判
定すると、ステップ１０９でエア制御弁１８への制御信
号を立ち下げて閉弁させる。さらに、ＥＣＵ２１は、ス
テップ１０６でエア制御弁１８と燃料噴射弁１０の開閉
動作が終了したと判定してこのルーチンを終了する。
【００２２】図５，６，７には、ＥＣＵ２１によって実
行される異常検出処理ルーチンを示す。又、図８には異
常検出処理を説明するためのタイムチャートを示す。図
５に示すように、所定時期にＥＣＵ２１が割り込み処理
を行う。
【００２３】ＥＣＵ２１はステップ２０１でエア制御弁
１８が閉弁状態から開弁状態になったか否か判定する。
そして、ＥＣＵ２１はエア制御弁１８が閉弁状態から開
弁状態になると（図８のｔ１のタイミング）、ステップ
２０２でエア制御弁１８が閉弁状態から開弁状態になっ
てから所定時間（２ｍｓｅｃ）経過したか否か判断す
る。ＥＣＵ２１は所定時間（２ｍｓｅｃ）経過してしな
いとリターンする。
【００２４】そして、ＥＣＵ２１はエア制御弁１８が閉
弁状態から開弁状態になってから所定時間（２ｍｓｅ
ｃ）経過すると（図８のｔ２のタイミング）、ステップ
２０３でアシストエア通路１７内のエア制御弁１８下流
の圧力Ｐａを検出する。この２ｍｓｅｃという設定時間
は、エア制御弁１８の応答性，エア噴射孔部絞り，アシ
ストエア通路容積等を考慮して決定したものである。つ
まり、正常時にはアシストエア通路１７内の圧力Ｐａが
確実にスロットル弁７上流の圧力近傍になるように設定
されている。
【００２５】引き続き、ＥＣＵ２１はステップ２０４で
スロットル弁７の上流圧力、即ち、大気圧Ｐｏを検出す
る。そして、ＥＣＵ２１はステップ２０５でエア制御弁
１８が開弁状態になる圧力になっているか否か判断す
る。これは、アシストエア通路１７内の圧力Ｐａが、ス
ロットル弁７の上流圧力（大気圧）Ｐｏから誤判定を防
止するための値αを差し引いた値（＝Ｐｏ−α）以上か
否か判断するものである。そして、ＥＣＵ２１は（Ｐｏ
−α）以上にアシストエア通路１７内の圧力Ｐａが上昇
していればエア制御弁１８が正常に作動していると判断
する。又、ＥＣＵ２１は（Ｐｏ−α）以上にアシストエ
ア通路１７内の圧力Ｐａが上昇していなければ、エア制
御弁１８の応答性の悪化やエア噴射孔部の目詰まりが発
生したとしてステップ２０６で異常警報ランプ２３を点
灯させる。
【００２６】一方、ＥＣＵ２１はステップ２０１におい
てエア制御弁１８が閉→開状態になっていないと、ステ
ップ２０７に移行してエア制御弁１８が開弁状態から閉
弁状態になったか否か判定する。そして、ＥＣＵ２１は
エア制御弁１８が開弁状態から閉弁状態になると（図８
のｔ３のタイミング）、ステップ２０８で閉弁状態にな
ってから所定時間（４ｍｓｅｃ）経過したか否か判定す
る。ＥＣＵ２１は所定時間（４ｍｓｅｃ）経過してしな
いとリターンする。
【００２７】ＥＣＵ２１はエア制御弁１８が開弁状態か
ら閉弁状態になってから所定時間（４ｍｓｅｃ）経過す
ると（図８のｔ４のタイミング）、ステップ２０９でア
シストエア通路１７内の圧力Ｐａを検出する。この４ｍ
ｓｅｃという設定時間は、エア制御弁１８の応答性，エ
ア噴射孔部絞り，アシストエア通路容積等を考慮して決
定したものである。つまり、正常時にはアシストエア通
路１７内の圧力Ｐａが確実に吸気通路内圧力Ｐｍ近傍に
なるように設定されている。
【００２８】そして、ＥＣＵ２１は、ステップ２１０で
吸気通路１５のサージタンク６内の圧力Ｐｍを検出す
る。引き続き、ＥＣＵ２１はステップ２１１でエア制御
弁１８が閉弁状態になる圧力になっているか否か判断す
る。これは、アシストエア通路１７内の圧力Ｐａが、吸
気通路内圧力Ｐｍから誤判定を防止するための値βを加
えた値（＝Ｐｍ＋β）以下か否か判断するものである。
そして、ＥＣＵ２１は（Ｐｍ＋β）以下にアシストエア
通路内圧力Ｐａが下がっていればエア制御弁１８が正常
に作動していると判断する。又、ＥＣＵ２１は（Ｐｍ＋
β）以下にアシストエア通路内圧力Ｐａが下がっていな
ければ、エア制御弁１８の応答性の悪化やエア噴射孔部
の目詰まりが発生したとしてステップ２０６で異常警報
ランプ２３を点灯させる。
【００２９】一方、ＥＣＵ２１は図６の処理を所定時間
毎に実行する。まず、ＥＣＵ２１はステップ３０１でエ
ア制御弁１８の閉弁状態が所定時間（５ｍｓｅｃ）以上
継続したか否か判定し、閉弁状態が所定時間（５ｍｓｅ
ｃ）以上継続していると（例えば、図８でｔ0 のタイミ
ング）、ステップ３０２に移行する。ＥＣＵ２１はステ
ップ３０２でアシストエア通路１７内の圧力Ｐａと吸気
通路内圧力Ｐｍを検出する。さらに、ＥＣＵ２１はステ
ップ３０３でエア制御弁１８が閉弁状態になる圧力にな
っているか否か判断する。これは、アシストエア通路１
７内の圧力Ｐａが、吸気通路内圧力Ｐｍから誤判定を防
止するための値βを加えた値（＝Ｐｍ＋β）以下か否か
判断するものである。そして、ＥＣＵ２１は（Ｐｍ＋
β）以下にアシストエア通路内圧力Ｐａが下がっていれ
ばエア制御弁１８が正常に作動していると判断する。
又、ＥＣＵ２１は（Ｐｍ＋β）以下にアシストエア通路
内圧力Ｐａが下がっていなければ、アシストエア通路１
７の洩れあるいはエア制御弁１８の洩れが発生したとし
てステップ３０４で異常警報ランプ２３を点灯させる。
【００３０】一方、ＥＣＵ２１は図７の処理を所定時間
毎に実行する。まず、ＥＣＵ２１はステップ４０１でエ
ア制御弁１８の開弁状態が所定時間（４ｍｓｅｃ）以上
継続したか否か判定し、開弁状態が所定時間（４ｍｓｅ
ｃ）以上継続していると（例えば、図８でｔ３のタイミ
ング）、ステップ４０２に移行する。ＥＣＵ２１はステ
ップ４０２でアシストエア通路１７内の圧力Ｐａを検出
するとともに、スロットル弁７の上流圧力、即ち、大気
圧Ｐｏを検出する。そして、ＥＣＵ２１はステップ４０
３でエア制御弁１８が開弁状態になる圧力になっている
か否か判断する。これは、アシストエア通路１７内の圧
力Ｐａが、スロットルバルブ７の上流圧力（大気圧）Ｐ
ｏから誤判定を防止するための値αを差し引いた値（＝
Ｐｏ−α）以上か否か判断するものである。そして、Ｅ
ＣＵ２１は（Ｐｏ−α）以上にアシストエア通路１７内
の圧力Ｐａが上昇していればエア制御弁１８が正常に作
動していると判断する。又、ＥＣＵ２１は（Ｐｏ−α）
以上にアシストエア通路１７内の圧力Ｐａが上昇してい
なければ、エア制御弁１８が開弁不良（全開にならな
い）等が発生したとしてステップ４０４で異常警報ラン
プ２３を点灯させる。
【００３１】このように本実施例では、アシストエア通
路１７でのエア制御弁１８の下流にアシストエア通路用
圧力センサ２０を設け、アシストエア通路１７の圧力を
検出するようにする。そして、ＥＣＵ２１（異常判定手
段）は、エア制御弁１８の開閉動作時のアシストエア通
路用圧力センサ２０によるアシストエア通路１７の圧力
Ｐａに基づき（図５のステップ２０５あるいはステップ
２１１）、エア制御弁１８の応答性悪化やエア噴射孔の
目詰まり等の異常を判定するようにした。よって、開閉
弁の応答性悪化やエア噴射孔部の目詰まり等の異常を精
度よく検出できることとなる。
【００３２】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、上記実施例では燃料噴射弁１０の
開弁動作に同期してエア制御弁１８を開閉する際に異常
検出を行ったが、燃料噴射弁１０の開弁動作に無関係な
タイミングで強制的にエア制御弁１８を所定時間開閉し
て異常検出を行ってもよい。
【００３３】又、内燃機関の補助空気制御装置として燃
料噴射弁のアシストエアシステムの他にも、ＩＳＣシス
テム（アイドルスピードコントロールシステム）やエバ
ポパージシステム（燃料蒸発ガス拡散防止装置）に具体
化してもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
制御弁の応答性悪化等の異常を判定することができる優
れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の燃料噴射弁の補助空気制御装置におけ
る異常検出装置の全体概略図である。
【図２】燃料噴射弁の先端部の拡大断面図である。
【図３】燃料噴射弁の補助空気制御装置における異常検
出装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図４】燃料噴射弁の補助空気制御装置における異常検
出装置の作用を説明するためのタイムチャートである。
【図５】燃料噴射弁の補助空気制御装置における異常検
出装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図６】燃料噴射弁の補助空気制御装置における異常検
出装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】燃料噴射弁の補助空気制御装置における異常検
出装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図８】燃料噴射弁の補助空気制御装置における異常検
出装置の作用を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
５ 吸気通路 ７ スロットル弁 １７ アシストエア通路 １８ エア制御弁 ２０ アシストエア通路用圧力センサ ２１ 異常判定手段としてのＥＣＵ
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｊ Ｆ０２Ｍ 23/12 Ｚ 69/04 Ｇ 8923−3Ｇ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の吸気通路でのスロットル弁下
    流に空気を導くためのエア通路と、 前記エア通路の途中に設けられた制御弁とを備えた内燃
    機関の補助空気制御装置において、 前記エア通路での制御弁の下流に設けられ、エア通路の
    圧力を検出する圧力センサと、 前記制御弁の開閉動作時の前記圧力センサによるエア通
    路の圧力に基づき、前記制御弁の応答性悪化等の異常を
    判定する異常判定手段とを備えたことを特徴とする内燃
    機関の補助空気制御装置における異常検出装置。
JP5137932A 1993-06-08 1993-06-08 内燃機関の補助空気制御装置における異常検出装置 Pending JPH06346825A (ja)

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