JPS6170151A - 燃料噴射量制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの燃料噴射量を制御する燃
料噴射量制御装置のフェイルセーフに関するものである
。

〔従来技術〕

従来よりディーゼルエンジンのフェイルセーフとして、
機関の回転数が許容される最高回転数より大幅に上回っ
たときに異常と判断し、機関への燃料の供給を停止する
装置があった。しかるにこの場合は一旦機関がオーバー
ランした後でないと異常を検出できないという問題があ
った。

また他の技術として、例えば特開昭５７−１６２３１号
公報に示される如く、噴射量調節部材を操作する燃料調
量手段であるサーボモータへの指令位置と実位置とを検
出し、これらの誤差が一定値異常となったときに異常と
判断し燃料の供給を停止する装置があった。しかるにこ
の場合はサーボモータの固着等の異常は検出できるが、
サーボモータが操作する噴射量調節部材の燃料漏れ等の
異常は検出できないといった問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、
空気過剰率検出器よりの信号をもとに燃料調量手段周辺
の広範囲の異常を検出すること、また、この異常時にす
みやかに燃料供給停止等のフェイルセーフの処置を行う
ことにより機関燃焼室の異常な温度上昇や機関のオーバ
ーラン等を未然に防止することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕 かかる目的を達するための本発明の構成は第１図に示す
如く、機関の排気ガス中の空気過剰率を検出する空気過
剰率検出器■を含む運転状態検出器群Ｉと、運転状態検
出器群Ｉよりの信号を受は目標噴射量を演算する目標噴
射量演算手段■と、目標噴射量演算手段■よりの信号に
より噴射量調節部材を操作する燃料重量子段■と、空気
過剰率検出器■と目標噴射量演算手段■の信号により燃
料調量手段周辺の異常を検出する異常検出手段■とから
構成され、特にフェイルセーフを行う場合は異常検出手
段■の信号により例えば機関の燃料の供給を停止するフ
ェイルセーフ手段■を設けるように構成される。

〔実施例〕

以下に本発明を、実施例を挙げて図面と共に説明する。

第２図は本発明の燃料噴射装置とその関連部のシステム
部である。図において、１はディーゼル１幾関、２は電
磁弁調量型燃料噴射ポンプ、３はインテークマニホルド
、４はエフソーストマニホルド、５は空気過剰率検出器
、６Ａないし６Ｃは運転状態検出器群に該当し、６Ａは
ボテンショメー夕を利用し、アクセル開度を電圧レベル
に変換するアクセルセンサ、６Ｂは電磁ピックアンプを
利用した回転数センサ、６Ｃは６Ｂと同様に電磁ピンク
アンプを利用した基準角センサである。

また７は電子制御ユニットであり、Ａ／Ｄ変換器８、入
力回路９．１０．１１、マイクロコンピュータ１２、駆
動回路１３．１４等より構成され目標噴射量演算手段■
及び異常検出手段■に該当する。ここで入力回路１０は
回転数検出器６Ｂよりの信号を波形整形して回転数に比
例した周波数の矩形波を出力する波形整形回路である。

入力回路１１は基準角センサ６Ｃよりの信号を受け、本
実施例では下死点にてパルスを発生する回路であり、入
力回路１０と同一の回路を用いることができる。また駆
動回路１３はマイクロコンピュータ１２よりの駆動信号
を受けて燃料カットバルブ（ＦＣＶ）１６のソレノイド
に電流を流すソレノイド駆動回路である。駆動回路１４
は駆動回路１３と同様の回路で、スピルバルブ（ＳＰＶ
）１５のソレノイドに電流を流すソレノイド駆動回路で
ある。ＳＰＶ及びＦＣＶは電流により駆動されるバルブ
でそれぞれ燃料調量手段■及びフェイルセーフ手Ｂｖ＋
に該当する。なお上述の入力回路１０．１１及び駆動回
路１３．１４は、特開昭５７−１７９３４６号公報に示
されるものが通用可能である。

第３図にフェイスカム式分配型電磁弁ｍＩｌ噴射ポンプ
２の部分断面図を示す。このポンプ２はフェイスカム２
０により回転往復運動するプランジャ２１により、吸入
ボート２２から吸入された燃料を加圧室としてのポンプ
室２３にて加圧し、各気筒への分配ボート２４より吸い
戻し弁２５を経て図示せぬノズルへと圧送する。そして
、ポンプ室２３の圧力が加わり常時連通している溢流ボ
ート２６の一端にスプール形弁体１５Ａを有するスピル
バルブ１５を配置し、このスピルバルブを開弁すると前
記ポンプ室２３内の高圧燃料が低圧ハウジング内へ溢流
するようにしており、このスピルバルブの開弁によりノ
ズルへの燃料の圧送を終了する。電子制御ユニット７は
、このスピルパルプの開弁時期を調整することにり噴射
量制御を行っている。

燃料カントバルブ１６は図示せぬフィードポンプと吸入
ボート２２の間に取付けられており、バルブに通電する
ことにより吸入ボートへ燃料を供給し、通電をやめるこ
とにより吸入ボートへの燃料の供給をストップするよう
な構造のものである。

基準角検出器６Ｃは、ポンプカム軸の各気筒下死点に対
応する位置に設けた突起により信号を発生するものであ
る。

第４図、第５図で空気過剰率検出器５及びその入力回路
９について説明する。第４図において５１は検出部であ
り、酸化イツトリウムＹ２Ｏ３あるいは酸化インテルビ
ウムＹｂ２Ｏ３を添加した安定化ジルコニアであり、雰
囲気中の酸素濃度に応じて外側電極５３と内側電極５２
間に流れる電流が決まるいわゆる限界電流方式のもので
ある。

５４は電極であり、内側電極５２と接触用バネ５５とを
電気的良導体として接続している。５６はリード線であ
り、５８は絶縁体、５７は外囲器であり先端部は機関の
排気ガスが通る様に穴が設けてあり、さらに排気管に取
りつける為のネジ部を設けである。又、検出器５１の外
側電極５３は、絶縁体５８、接触用バネ５５、及び電極
５４により外囲器５７に電気的に接続されている。次に
、その作動について説明する。空気過剰率検出器５はそ
の検出部５１が機関の排気ガスに曝される様に排気管に
取りつけられる。ここで、排気ガス中の酸素量に応じて
電流ｉが流れる。

その関係を示した特性が第５図（ａｌである。そして、
前記電流ｉを入力回路９内の電流検出抵抗Ｒにて電圧と
して検出しアンプにて増幅し、第５図（ｈ）に示す空気
過剰率λに対する電圧■λの関係を得る。

次にマイクロコンピュータ１２の動作について第６図（
Ａ）ないしくＤ）のフローチャートにしたがって説明す
る。第６図（八）はメインルーチインを表わし、イグニ
ッションスイッチＯＮと開時に電源が投入されプログラ
ムの実行が開始される。まずＳＩＯにおいてＦＣＶ１６
が開弁され、噴射ポンプの吸入ボートへ燃料が供給され
る。Ｓ１１でＡ／Ｄ変換器８を通して運転状態検出器群
よりの各種運転状態が入力される。３１２ではＳ１１で
得られたＡ／Ｄ値及び第６図（Ｄ＞に示すＮＥパルス割
込ルーチンにより得られるＮＥパルス間隔より、アクセ
ル開度ＡＣＣＰ、空気過剰率λ、エンジン回転数ＮＢ等
が求められる。続くステップＳ１３は目標噴射量演算手
段に該当し、エンジン回転数ＮＢ、アクセル開度ＡＣＣ
Ｐ、空気過剰率λの計算式あるいはマツプ補間により目
標噴射量が計算される。

Ｓ１４は異常検出手段■に該当する。機関が正常に働い
ている場合、目標噴射量Ｑ＝Ｏならば燃料の噴射は行わ
れないので空気過剰率λは大きく、ある値λ０を下回る
ことはない。しかし５ＰＶＩ５等の異常で燃料が噴きっ
ばなしになってしまったような場合には燃料の燃焼によ
り排気ガス中の酸素濃度が低下し、λ〈λ０となり異常
が検出される。尚ステップ３１４では前記条件がｔｏ秒
継続したときを異常としているが、これは機関が正常に
働いている場合でも、目標噴射量が急にゼロとなったと
きまだ古い排気ガスが排気管中に残っており、λが小さ
くなっていることがあろうるためである。ステップＳ１
４で異常と判定された場合は続くステップＳ１５が実行
される。３１５ではＦＣＶ１６が閉弁されて噴射ポンプ
の吸入ホードへの燃料の供給が遮断される。

第６図（Ｂ）は基準角信号割込ルーチンを示している。

本実施例のマイクロコンピュータでは、基準角センサよ
りの基準パルスにより割込が発生ずるようにしてあり、
このときステップ３２０〜３２３が実行される。Ｓ２０
で割込発生時刻が記憶される。３２１にて５ＰＶ１５が
閉弁され、次回の燃料噴射にそなえる。Ｓ２２にて５Ｐ
Ｖ１５の閉弁時期ＴＯＰＥＮが目標噴射ＩＱ及び機関の
回転数ＮＢの関数として計算式またはマツプ補間等によ
り求められる。続くステップＳ２３にてＳｐｖ開弁時期
５ＯＰＥＮと基準角信号発生時刻ＴＯの和としてＳＰＶ
開弁時刻が求められ、タイマ割込時刻レジスタＩＲＱＴ
に入れられ、本割込処理を終了する。

第６図（Ｃ）はタイマ割込処理ルーチンを示している。

このルーチンはタイマ割込時刻レジスタＩＲＱＴとフリ
ーランタイマＦＲＴの値とが一致したとき起動され、こ
こでＳＰ■が開弁される。

第６図（Ｄ）はＮＥパルス割込処理ルーチンを示してい
る。このルーチンは回転数センサよりの信号により駆動
され、ここでＮＥパルス間隔が計算される。面このＮＥ
パルス間隔は、第６図（Ａ）中のステップ３１２のエン
ジン回転数ＮＢの計算に用いられる。

以上第６図（Ａ）〜（Ｄ）のフローチャートに従って示
したように、マイクロコンピュータ１２は、目標噴射量
の演算、燃料調量手段の駆動、異常の検出、燃料遮断装
置の駆動を常時行っている。

尚、上記実施例においては、フェイルセーフ手段として
ＦＣＶＩ　６のみを用いたが、その他の装置、たとえば
吸気絞り弁等と併用する（あるいは単独で用いる）こと
も可能である。

また、上記実施例においては、分配型電磁弁調量噴射ポ
ンプを用いたが、これは一般のスピルリング調量式分配
型噴射ポンプ、さらには判型噴射ポンプを用いることも
可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、空気過剰率検出手
段の信号にもとづいて燃料調量手段周辺の広範囲にわた
る異常を検出でき、またすみやかに燃料の遮断等を行う
ことができるので、エンジンの異常加熱、オーバーラン
等を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表わすブロック図、第２図ない
し第６図は本発明の一実施例を表わしており、第２図は
全体構成図、第３図は電磁弁１ＩｉｌＩｌｔ型燃料噴射
ポンプと燃料カットバルブと基準角検出器を示す部分断
面図、第４図は空気過剰率検出器とその入力回路を示す
図、第５図はその特性図、第６図（Ａ）〜（Ｄ）はマイ
クロコンピュータにおける制御手順を示すフローチャー
トである。 １・・・ディーゼル機関、２・・・燃料噴射ポンプ、５
・・・空気過剰率検出器、６Ａ・・・アクセルセンサ、
６Ｂ・・・回転数センサ、７・・・電子制御ユニット、
１２・・・マイクロコンピュータ、１５・・・スピルバ
ルブ。 １６・・・燃料カントバルブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．ディーゼル機関の運転状態を検出する運転状態検出
   器群と、該運転状態検出器群よりの信号に基づいて目標
   噴射量を演算する目標噴射量演算手段と、該目標噴射量
   演算手段よりの信号にもとづいて燃料噴射量調節部材を
   操作する燃料調量手段とを備えた燃料噴射量制御装置に
   おいて、前記運転状態検出器群の中に排気ガス中の空気
   過剰率を検出する空気過剰率検出器を含み、かつ、該空
   気過剰率検出器よりの信号と目標噴射量信号とから前記
   燃料調量手段周辺の異常を検出する異常検出手段を設け
   たことを特徴とする燃料噴射量制御装置。
2. ２．前記異常検出手段により異常が検出されたとき機関
   のフェイルセーフを行うフェイルセーフ手段を設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射量
   制御装置。
3. ３．前記フェイルセーフ手段として機関への燃料供給を
   停止する燃料遮断装置を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の燃料噴射量制御装置。
4. ４．前記異常検出手段による異常検出は所定時間異常状
   態が継続したときとする事を特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第３項のいずれかに記載の燃料噴射量制御装
   置。