JPS5893937A - 自己点火式内燃機関の安全装置 - 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】 本発明は、自己点火式内燃機関（ディーゼル機関）の安
全装置、特に種々の動作特性量を測定するセ／すを備え
た自己点火式内燃機関の安全装置に関する。

自己点火式内燃機関の場合、回転数を監視することがき
わめて重要な問題となる。このために燃料供給量が機械
的に制御される場合には、遠心力ガバナーが用いられ、
それぞれ駆動状態に従−９て回転数がより大きくなった
りあるいは小さくなった場合に噴射量が制御されるよう
に構成されている。

一方、電子的に制御が行われる場合にも安全性の理由か
ら、回転数信号を処理することがきわめて重要な意味を
もつので、回転数セ／すからの信号は信頼性のあるもの
でなければならない。しかし、従来の装置ではこのため
に複雛な装置を必要とし、その結果、費用のかかるもの
となっていた。

従って、本発明はこのような従来の欠点を除去するもの
で、簡単な手段により回転数信号を監視でき、エラーが
発生した場合対応した処置をこうしることができる自己
点火式内燃機関の安全装置を提供することを目的とする
。

本発明によれば特に回転数セ／すが正常に機能している
か否かが監視される。そのために本発明による安全装置
では、噴射開始、燃料供給量、空気量、過給圧、電源電
圧、あるいは排気ガスなど回転数セ／すの信号の発生と
関係のある信号が処理される。エラーが発生した場合燃
料噴射−が減少されて、非常走行運転が可能になるよう
にされるか、あるいは、燃料供給が完全に遮断される。

このようにして本発明によれば回転数と関係のある補助
信号を比較信号として用いるようにしているので、本来
の回転数セッサにエラーが発生した場合、補助信号を用
いて種々の処置をこうしるようにすることができるとい
う利点が得られる。

以下図面に示された実施例に基づいて本発明の詳細な説
明する。

第１図は、ディーゼル（自己点火）式内燃機関の電子制
御装置に関する要部の概略構成図である。

内燃機関は符号１０で示され、吸気管１１と排気管１２
を有している。吸気管１１の領域には空気量センサ１３
並びに過給器１４と過給圧セ／す１５が配置されている
。排気管１２内では、過給器１４に連結されたターピ／
１６の後方に排気ガスセ／す１７（排気ガス温度ないし
排気ガス組成を検知する）が配置されている。燃料ボ／
プは符号１９で示されており、その出口側は給油管２０
を介して、噴射開始セ／す２２を有した噴射弁２１に連
結されている。符号２４はスタータを示し、符号２５は
発電機、符号２６は回転数セ／すを示し、内燃機関、駆
動軸２７の（ロ）転数を環状突起２８を介ｊ２て検知す
る。また、燃焼室セッサには符号２９が付されている。

１だ各々のセッサ並びにスタータ２４および発電機２５
ハ、燃料ポンプ１９への燃料供給１や噴射開始（ＳＢ）
等の燃料供給データを決める制御装置間に接続されてい
る。

本発明に関して重要なことは、回転数セッサ２６以外の
全てのセッサによってもまた回転数に関係こ した（補助）信号を得ることができ、その信号を用いる
ことにより回転数セ／す２６が監視されることである。

この意味において発電機２５も寸たセッサとして考えら
れ、同様にスタータ２４の切り替え信号により対応した
比較信号（補助信号）が得られる。

第１図に示された構成の場合には、噴射開始セッサ２２
と燃焼室センサ２９により、回転数に最も近似１〜だ信
号が得られる。というのは、自己点火式内燃機関の場合
、ノリノブ−内へ燃料を噴射する結果、回転数と噴射は
正確に対応しており、それにより噴射開始信号と燃焼室
信号とは回転数セ／す２６の出力値に対する比較信号と
ｉ−で一番適切なものとなる。

噴射開始信号を検出することによる回転数センサを監視
する安全装置が第２図に流れ図として図示されている。

内燃機関と制御装置には第２図中参照符号おが付されて
いる。それに続くフローチャート図は２つの主要部分に
区分され、その一つは始動プログラムであり、他の一つ
は周期的に継続される動作プログラムである。始動プロ
グラムでは回転数信号の出力の有無の検知が噴射開始セ
ッサから比較信号を介して行なわれる。詳細には具体的
な例として次のような流れとなる。

ブロック馴では始動時に所定の量の燃料が供給きれる。

それに続くブロック３５では、回転数信号の出力の有無
が検知される。

それに対応して、噴射開始セ／す２２の出力信号の有無
が噴射開始信号検知ブロック３６において判別される。

両検知ブロックア、３６のＹＥＳの出力はアンドゲート
３７に導かれ、アンドゲート３７の出力がプラスである
場合には続いて正常走行運転プログラムが行なわれる（
ブロック３８）。

さらに噴射開始信号検知ブロック３６のＹＥＳ出力には
、回転数制限を行なう最大値検知ブロック４０が接続き
れている。最大値が得られた場合には、それに対応して
続くブロック４１で噴射燃料の削減が行なわれる。

回転数信号と噴射開始信号の検知ブロック３５゜３６か
らの両出力は第２図の場合更に、真理値表ブロック４２
に導かれる。真理値表ブロック４２からの信号線４３．
４４には回転数センサないしは噴射開始センサに関する
エラー信号が現われる。この信号線４３．４４はオアゲ
ート４５に導ひかれ、そのプラスの出力信号によりブロ
ック４１において噴射される燃料が削減（場合によって
遮断）きれる。捷だ、点線で示１．た線４６を介して正
常走行運転のプログラムに対応したブロック簡に入って
もよい。

真理値表ブロック４２のそれぞれの領域にはＩ〜■のロ
ーマ数字が付されている。領域１においては内燃機関は
運転されていないか、または運転されているが両セッサ
の出力信号が発生しない。この場合はブロック田に対応
した正常時のプログラムは行なわれない。

真理値表ブロック４２の領域「では、内燃機関は駆動き
れているが、回転数セ／すの出力信号が発生しない。こ
の場合燃料供給量は削減され、それにより非常走行運転
になるか、または供給量が０にまで削減された場合は内
燃機関は停市される。

領域■は噴射開始セッサ２２の出力が無いが内燃機関は
運転きれている場合に対応する。この場合、非常走行運
転が選択される。領域■により示されるのは内燃機関は
運転されておりセッサも正しく作動していることであり
、その結果正常走行運転のプログラムが行なわれる。こ
の領域■は、アンドゲート３７から出力信号が得られる
ことに対応している。

正常走行運転の場合には噴射開始信号を介して、回転数
がオーバーしないような保護（検知ブロック菊において
）が行なわれる。

従って第２図の実施例で重要なことは、クランク軸の２
回転毎にパルスを発する噴射開始センサ２２を用いるこ
とにより、 ａ）回転数セッサ２６の機能チェック及びｂ）回転数の
チェック（監視） が行なわれることである。

噴射開始信号は、回転数信号に密接に結び付いている理
由により、回転数信号を示す補助信号にもなる。これと
同じことが燃焼室信号にも当てはまる。このような代用
になる信号が得られない場合は、回転数セ／す２６の監
視に、内燃機関が駆動されていることを示す他の信号が
用いられる。

この他の補助信号には種々の性質のものがある。

第３図のフローチャート図においてその信号に符号Ｘ１
が付されている。第３図においてブロック５０で信号Ｘ
ｉはし゛きい値ＸｉＭと比較される。信号がしきい値に
到達すると、ブロック５１で回転数検知が行なわれる。

回転数が所定の値（ｎ８）より低いと、噴射される燃料
は削減される。信号ＸＩがしきい値より低く、回転数が
しきい値より高い場合には正常走行運転用のプログラム
が行なわれるっ第３図のフローチャート図の具体例を第
４図により説明する。第４図において発電機２５の出力
信号が時間に関連して線図で示きれている。同図から、
スタータの動作時には出力信号ｌｘ、）のレベルは比較
的に低く、それに続いて内燃機関が正常に運転される場
合には、出力信号がヒ昇することが理解される。始動が
失敗すると、発電機２５の出力信号はしばらく低いレベ
ルにとどまっているが、続いて再び下降する。これは第
４図中点線で示されている。第３図のフローチャート図
に従って動作する監視機構においてＸ＋−Ｕｂｌｌａ　
（バッテリー電圧）の場合、水平線で示きれたしきい値
に出力信号ＸＩＯ値が到達したか否かが検知される。し
きい値に到達しない限り正常時のスタートプログラムが
行なわれる。内燃機関が高い回転数で運転されている場
合には、出力信号Ｘ、はこのしきい値より太きくなり、
続いて回転数の検知が行なわれる。回転数と出力信号が
適正である場合には、ブロックおに対応する正常走行運
転のプログラムが有効になる。回転数がしきい値（ｎ８
）よりも低いと同時にバッテリー電圧が高い場合は、回
転数センサが誤動作していることを示しているので、そ
の結果ブロック４１に対応して噴射燃料が削減ないし遮
断される。

第４図のバッテリー電圧について述べたことは、第５図
の空気量メータ１３、過給圧センサ１５、燃料供給量メ
ータ、排気ガスセ／す１７の信号についてもあてはまる
。

第５図には回転数に関連して過給圧（Ｐ　Ｌ）、空気量
信号（４ｒ、）、燃料供給量信号＋ＱＫ）、温度（θ）
が示きれている。それぞれの曲線は無負荷運転時の回転
数ｎＬＬから始まっている。これらの信号は単独又は組
み合わせて監視に用いられる。それぞれの信号にはその
特性に適切なしきい値（Ｘ、、）が決められており、そ
の場合しきい値より大きくなると回転数センサのチェッ
クが行なわれ、また最大しきい値に達すると回転数がオ
ーバーになるのを防１トする処置が行なわれる。

Ｆ記の比較信号は回転数セッサ信号に同期して得られる
（噴射開始セ／す信号まだは燃焼室センサ信号の場合）
かまたはアナログ値（燃料供給量。

バッテリー電圧、空気量、過給圧、排気ガスに関する信
号の場合）として存在するが、一方スタータ信号にも所
定の情報が含まれておゆ、スタータ信号を用いても本発
明による安全装置を実現することができる。このことを
第６ａ図、第６１）図により説明する。第６ａ図に示し
たように、始動動作開始時点ｔｅｌ。から所定の時間へ
ｔの経過後回転数信号の出力の有無が検知される。回転
数信号の出力がある場合には、正常なスタートのプログ
ラムとそれに続く動作プログラムが制御装置内で処理さ
れる。

一方、回転数信号の出力の無い場合には、噴射弁の燃料
供給量制御部材を制御する電流が削減される。というの
は、その場合は回転数セッサ２６は多分故障しているか
らである。

これに対して第６ｂ図には、スタータ信号の終了時点ｔ
ａＢｓに関連した検知が示されている。第６３図と第６
ｂ図に示した方法の違いは、スタータ信号の塙 立ち一ヒり輛を検出して回転数検知を開始するのかそれ
ともスタータ信号の立ち下り端を検出して回転数検知を
行なうのかにある。その場合第６ａ図による解決方法の
場合には遅延時間△ｔを形成しておかなければならない
。

さらに第７図に示すフローチャート図は、各始動前に回
転数セッサの機能検査を行なうものであり、その場合始
動時の燃料供給開始を始動とみなして検査が行なわれる
。フローチャート図は始動プログラムと、それに続く周
期的に行なわれる動作プログラムとに分かれている。ブ
ロック６０はスタータ２４の操作を示す。それに回転数
最小値検知ブロック６１が続く。回転数ｎが最小の回転
数ｎＭｉｉｖに達しない間は、始動用燃料は供給されな
い（ブロック６２）。回転数が最小値を超過して初めて
燃料増量が行われ、その結果ブロック６３を介ｌ〜で始
動用濃縮が行なわれる。一方それに続いて回転数検知（
ブロック６４）が行なわれ、それにより検知される回転
数の値が０１に達しない間は始動用燃料が供給きれる。

しかしこの値に達した場合には、正常時の動作プログラ
ムが行なわれる。第７図のフローチャート図において、
正常時のプログラムのブロック簡の前に回転数検知のブ
ロック６５が接続されているが、このブロック６５は正
常時のプログラムループ６６内に配置きれている。何ら
かの理由によってＮ転数信号の出力が突然無くなり、ブ
ロック６８で計数される所定の時間にわたって回転数信
号が出力されない場合には、燃料供給量は削減ないし遮
断される。この所定時間としては絶対的な時間かあるい
は所定の回転数の期間に従って前もって決められるが、
また例えば噴射開始の検出により決めることもできる。

以ヒに説明ｊ７た安全装置の実施例の場合、内燃機関の
制御に重要なセッサが故障した場合に、確実に人や物に
危険が及ぶことが無くなり、さらにエラー信号の検出に
より非常走行運転を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明の詳細な説明するもので、第１図は本発明
が適用される電子制御による自己点火式内燃機関の全体
の概略構成図、第２図は補助信号として噴射開始センサ
の信号を用いて回転数セッサをチェックする実施例の構
成と動作を示す説明図、第３図は他の信号による回転数
セッサのチェックを行なう例を説明するフローチャート
図、第４図はチェックの補助信号として発電機のスター
ト時の出力電圧を用いた場合の出力電圧を示す線図、第
５図は他の補助信号の出力信号と回転数との関係を示す
線図、第６ａ図および第６ｂ図はそれぞれ補助信号とし
てスタート信号を用いた場合の異なった構成による動作
を説明するフローチャート図、第７図は各始動前に回転
数セッサのチェックを行なう場合の実施例の動作を説明
するフローチャート図である。 １３・・空気量メータ、　　１５・・・過給圧セッサ、
１７・・・排気ガスセ／す、　２１・・・噴射弁、η・
・・噴射開始セッサ、　２４・・・スタータ、２５・発
電機、　　　　　２６・・回転数セッサ、２９・・燃焼
室セ／す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　センサを監視する為の自己点火式内燃機関の
   安全装置において、補助信号が形成され、この補助信号
   と、セッサからの出力値が比較され、その比較結果に基
   づいて制御装置が駆動されることを特徴とする自己点火
   式内燃機関の安全装置。 （２）前記補助信号によって、間接的にセ／すからの信
   号を表わすように１−だ特許請求の範囲第１項に記載の
   自己点火式内燃機関の安全装置。 （３）　　前記補助信号は、回転数に従って変化する信
   号である特許請求の範囲第１項に記載の自己点史 化成内燃機関の安全装置。 （４）前記補助信号は、噴射開始セ／す（２２）の出力
   信号である特許請求の範囲第１項から第３項までのいず
   れか１項に記載の自己点火式内燃機関の安全装置。 （５）前記補助信号は発電機（２５）の出力信号、ある
   いは、バッテリー電圧に従って、変化する信号である特
   許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記
   載の自己点火式内燃機関の安全装置。 （６）　　前記補助信号は、送給される燃料の量に従っ
   て変化する信号である特許請求の範囲第１項から第３項
   までのいずれか１項に記載の自己点火式内燃機関の安全
   装置。 （７）　　前記補助信号として、吸気管に設けられた空
   気量セッサの出力信号が用いられる特許請求の範囲第１
   項から第３項までのいずれか１項に記載の自己点火式内
   燃機関の安全装置。 （８）過給動作をする内燃機関の場脅、過給圧が補助信
   号として用いられる特許請求の範囲第１項から第３項ま
   でのいずれか１項に記載の自己点火式内燃機関の安全装
   置。 （９）排気管に設けられたセ／すからの信号が補助信号
   として用いられる特許請求の範囲第１項から第３項まで
   のいずれか１項に記載の自己点火式内燃機関の安全装置
   。 （１０）噴射は路、燃料供給量、空気量、過給圧排気ガ
   ス、並びに電源電圧に関する信号の組み合せが補助信号
   として用いられる、特許請求の範囲第１項から第３項ま
   でのいずれか１項に記載の自己点火式内燃機関の安全装
   置。 （１１）前記補助信号は、スタータの操作に関連して形
   成される特許請求の範囲第１項に記載の自己点火式内燃
   機関の安全装置。 （１２１前記補助信号はスタータが動作された後、所定
   時間（△ｔ）経て形成される特許請求の範囲第１１項に
   記載の自己点火式内燃機関の安全装置。 （１３）前記補助信号は、スタータが遮断されたあとあ
   るいはその後、所定時間遅れて形成される特許請求の範
   囲第１１項に記載の自己点火内燃機関の安全装置。 （１４）前記安全装置を、回転数の監視に用いるように
   した特許請求の範囲第１項から第１３項一までのいずれ
   か１項に記載の自己点火式内燃機関の安全装置。 （１５）回転数センサ（２６）からの信号がなくなった
   場合、噴射開始セッサ（２２）の信号に基づき、非常走
   行運転が行われる特許請求の範囲第１項から第１３項ま
   でのいずれか１項に記載の自己点火式内燃機関の安全装
   置。 （１６）回転数セッサからの出力信号が得られたのちに
   、始動用燃料が供給される特許請求の範囲第１項から第
   １５項までのいずれか１項に記載の自己点火式内燃機関
   の安全装置。 ０η　内燃機関が作動している間、噴射される燃料は、
   所定の時間あるいは内燃機関の軸が所定数回転する間口
   転数セッサ（２６）からの出力信号が得られない時には
   、供給されなくなる特許請求の範囲第１項から第１６項
   までのいずれか１項に記載の自己点火式内燃機関の安全
   装置。