JPH0211731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多気筒の内燃機関、特にデーゼルエ
ンジン用燃料噴射制御装置に関し、特に気筒毎に
燃料噴射装置を備えた電子制御式の燃料噴射制御
装置に関する。

従来の多気筒内燃機関用の燃料噴射制御装置で
は、気筒毎に電気アクチユエータを用いた燃料噴
射装置を備え、制御装置からの制御電気信号によ
り燃料噴射を個別に制御している（例えば特開昭
49−12229号公報）。しかし、例えば燃料噴射装置
の調量系に故障が生じ、噴射量が制御できなくな
つた時たまたま噴射量増大側であると機関はオー
バーランし、極めて危険な状態になる。これに対
して何らの防止機能ももつていない。また突然あ
る気筒への噴射を停止する故障が生ずると機関の
バランスが保てなく異常振動を発生するが、これ
も防止できない。

特に、上述の調量系の故障により噴射量増大の
まま制御不能になると機関はオーバーランし、時
には人命にもかかわる危険性を持つていた。とり
わけコンピユータをもつ電子制御装置でも、この
故障の時には噴射を停止させて機関の運転を止め
る安全機能を持つ程度であつた、しかしながらこ
の安全機能には次の欠点があり、近年のユーザー
ニーズにそぐわないものである。即ちこの故障が
高速道路、冬の山道、人家の稀な畑道を運転中で
あつたり、または機関が作業中の油圧機器の油圧
源用動力として用いられていたりすれば運転を停
止することにより第２次の危険を発生する為であ
る。従つて、故障が生じても万難を排して機関を
停止させずに運転を続け安全な場所迄到達するこ
とが重要である。

本発明の目的は、いずれかの気筒の燃料噴射装
置の燃料に異常が生じた場合でも機関の運転を停
止することなく、故障運転モードにより運転を継
続できる多気筒内燃機関用燃料噴射制御装置を提
供することである。

本発明においては、気筒毎に設けられた各燃料
噴射装置について、機関の運転状態を検知するセ
ンサからの検知データに基づいて制御装置は燃料
噴射の異常の有無を判別し、何れかの気筒の燃料
噴射装置の異常が判別されたときは、制御装置は
通常運転時とは異なつた制御モードにより制御電
気信号を各気筒毎の燃料噴射装置に供給して、機
関の運転を継続させる。

この通常運転時とは異なつた制御モードにおい
ては、例えば異常を生じた燃料噴射装置に対して
は燃料噴射を停止させる制御信号を送ると共に、
異常を生じた燃料噴射装置の関係する気筒の配列
順位と出力発生のバランス上特定の配列順位関係
にある少くとも１つの他の気筒の燃料噴射装置に
対して、燃料噴射を停止し、または燃料噴射回数
を減少させる制御信号を供給する。

従つて、従来は、何れかの気筒の燃料噴射装置
が異常となつた場合、機関の運転を停止しなけれ
ばならなかつたが、本発明においては通常運転時
とは異なつた制御モードの制御信号を各気筒の燃
料噴射装置に供給することにより、機関の運転性
能は通常運転より低下するが、機関の各気筒間の
出力のアンバランスによる異常振動による機関の
損傷を生ずることなく運転を継続できる。このた
め、高速道路、冬季の山道等での機関運転停止に
よる種々の危険を防止し、安全機能を改善するこ
とができる。

本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明における気筒毎の燃料噴射装
置の１例としての電子制御油圧駆動式デイーゼル
燃料噴射装置（１気筒分）を示す。

第１図において１はインジエクタ、２は高圧圧
力源、３は低圧圧力源、４は制御装置を包括的に
示す。インジエクタ１はスプール弁５、プランジ
ヤ８、ピストン９、ノズル１０と第１、２、３の
電磁弁１１，１２，１３そして絞り２２、逆止弁
２４からなり、圧力源２，３はポンプ、リリーフ
弁、フイルタ、蓄圧器から成る通常の定油圧源を
構成する。また制御装置４は図示しない各種セン
サと接続されかつ前記３つの電磁弁１１，１２，
１３に接続されている。

第２図は、本発明による燃料噴射制御装置の６
気筒機関の実施例である。機関１００には第１図
に示したスプール弁５、プランジヤ８、ピストン
９、ノズル１０、電磁弁１１，１２，１３などを
含む燃料噴射装置１を６個塔載し、また機関１０
０にはクランク角度、水温などのセンサが装備さ
れ制御装置４に接続されている。一方第１図に示
した油圧源２，３からの圧力配管は各燃料噴射装
置１に接続されると共に設置された圧力センサが
制御装置４に接続されている。制御装置４はマイ
クロコンピユータを中心に電磁弁駆動回路などに
より構成され、各種センサにより機関の運転状態
を検出し、プログラムに従い制御を行なう。制御
装置４は各気筒の燃料噴射装置１を各々独立に制
御する事が可能である。又、近年のマイクロコン
ピユータの発達により、各種の演算処理が高速に
なつたためこれを利用することで、各気筒のみな
らず各気筒の毎回の噴射そのものも独立して制御
することができる。

作動を述べると各種センサからの情報に従つて
制御装置４から制御信号が電磁弁１１，１２，１
３に出力される。電磁弁１１，１２によつてスプ
ール弁５が作動し、これによつてプランジヤ８を
駆動するピストン９に印加される油圧を制御す
る。プランジヤ８ピストン９は圧力源３から供給
される油圧を増圧し、燃料をノズル１０から噴射
させる。噴射量の制御は制御装置４によつて演算
され出力された制御電気信号に従つて電磁弁１３
が開閉し、第１図の状態（プランジヤ８、ピスト
ン９が上昇）で噴射燃料がプランジヤ８の下部に
導入され、この電磁弁１３が開いている時間を制
御することで行なわれる。この時時間に対する噴
射量の変化割合を小さくする為に絞り２２が設け
てある。ここに一例として示した噴射装置はすで
に公知であつたその作動も十分知られているので
これ以上の詳しい説明は省略する。

次に本発明の主眼である噴射異状発生時の安全
機能について説明すると、前述のようにして通常
運転をしている時、例えば電磁弁１３が開いたま
ま復帰不能になつたり絞り２２が脱落したり、さ
らに電磁弁１３の信号線の短絡、制御装置出力段
の故障圧力源の圧力異常などが発生すると、噴射
量が極めて多くなり制御困難となる。これは前述
のように機関のオーバーランにつながり極めて危
険な現象を引き起こす。特に６気筒全てにかかわ
る制御装置内の故障の時はいつそう危険度が高
い。このような状態は前記の各種センサ例えばク
ランク角度、排気温度、排気エミツシヨンなどの
情報によりコンピユータは適格に認識できる。ま
た、各気筒毎の噴射装置の異常の有無について
も、各気筒の燃焼時期に対応した機関回転数の変
動により判別できる。そこで制御装置４のコンピ
ユータは運転条件を故障モードに切り換え故障を
運転者に知らせつつ安全に最小限の運転を継続す
る。

さて故障モードの運転についてさらに詳しく説
明すれば、本発明の構成では、前述のように各気
筒、各噴射をそれぞれ独立に自由に制御できると
いう大きな特徴をもつている。そこで故障が発生
した時故障気筒が１本のみなどと少ない時、即
ち、噴射異常の噴射装置が１個の時には故障気筒
のみ停止させ機関の機械的、熱的バランスの必要
に応じ他の必要な気筒にも噴射停止させ、または
間欠的に噴射休止をさせる。また、機関全体とし
ての必要トルクを確保する為に他の運転気筒の噴
射量を増すことも減らすことも可能である。全気
筒にわたる故障の時には作動させる気筒数を機関
出力とのかねあいで決定し、それ以外の気筒を停
止させて全体として噴射量を減少させた効果を出
す。この時機械的バランスを考慮して作動気筒の
位置を時間的に移動し運転してもよい。これは各
噴射毎に制御できることは前に述べた。この場合
も前述の少数故障の場合もバランスをとる為の気
筒の選択は気筒数気筒の配列、機関の種類機関の
設計上のパラメータによつてどれが最適かは機関
毎に異なるが明らかであるから事前に設定するこ
とが可能である。

第３図は、この制御の流れを示すフローチヤー
トである。ここで特に注意すべきは、これらの制
御は時々刻々繰り返し行なわれることでその結果
として噴射毎に条件を変更できることは前に述べ
た通りである。

次にタイミング図によつてさらに詳しく説明す
ると、第４図は公知であるところの噴射装置１
（インジエクタ）の作動を示すタイミング図であ
る。図からわかるように１噴射で３ケの電磁弁信
号が出力される。ここで１噴射分をひとまとめに
して機関的回転のタイミングを示すと第５図のよ
うになる。ここで図中のＡで示したものがひとま
とめにした１気筒１噴射分である。例では１−５
−３−６−２−４の順で爆発する６気筒機関の場
合が示してある。

ここで例として第６気筒が噴射量を異常に多く
して故障した場合の故障モード運転について述べ
る、第６図が故障モード運転の一例でまず故障の
第６気筒はもちろん通電をカツトし、作動を止め
る。さらに機関のバランスをとる為に第４、第５
気筒も作動を止めて運転を継続するわけである。
ここでは出力は1/2になるので必要であつて条件
が許せば第１、２、３気筒の噴射量を増してもよ
い。

他のモード運転例を第７図に示す。この例では
故障の第６気筒は噴射を停止し、第４、５気筒は
まびき運転をして、噴射回数を減少する。即ち、
第４気筒は１回おきに第５気筒は３回おきに爆発
（燃料噴射）する。この例は正常時運転と第６図
の例との中間的な運転になるわけである。

故障モードの別の例として、絞り２２がゆるん
だだけというような比較的軽徴な場合の対応をよ
り効果的にする為にそのような場合には故障気筒
の調量時間（電磁弁１３の通電時間第４図CD）
を短くするというものも追加可能である。

また実施例の故障モードでは気筒数のまびきを
行なつているがこれを全気筒作動させつつ時間的
なまびきをすることも可能であるし、両者を混合
することももちろん可能である。これら故障モー
ドでの運転条件は対象となる機関及び機関使用方
法、故障の状況によつて最適なパターンを選択す
べきである。

前記実施例で述べた調量系での故障モードは噴
射の制御系（図示した実施例ではスプール弁５、
プランジヤ８、ピストン９電磁弁１１，１２圧力
源２、制御装置４の該当出力部など）が異常とな
り正常に噴射が出来なくなつた時にも、判別アル
ゴリズムを付加することによりほぼそのまま適用
できることがわかる。即ち故障気筒を停止させる
ことにより発生する機関のバランスのくずれを防
止でき安全な運転が継続できる。ただしこの場合
には全気筒にわたる故障即ち全気筒噴射不能の場
合は適用できないので注意が必要である。

以上をまとめれば全ての噴射装置異常に対して
それに合つた故障モード運転に切り換えることに
より運転が継続できることがわかる。

例として噴射装置は燃料を油圧作動系の作動油
として用いる最も簡単なものであり、例えば作動
油を別のものを用いても圧力源の数、構成を変え
ても、蓄圧器の数、位置配管などを変えても適用
できることはいうまでもなく、噴射装置１自体の
構成も図示例以外のものでもよいことはもちろん
である。

また実施例では制御装置にマイクロコンピユー
タを用いているが、低速用機関などのように条件
が許せばこれをアナログ回路で構成することも可
能であるし、逆にマルチプロセツサーシステムと
することも可能である。

さらに故障モードでは１つのパターンに限るこ
となく、適当なモードを切換えあるいは組合わせ
ることがより有効である。

また故障モード中インテークシヤツタ、デコン
プレツサ等を装備しておき合せて制御することも
有効である。

本発明においては、各種センサ情報を入力し
て、アクチユエータ信号を出力する制御装置と、
各気筒独立に作動可能な各気筒毎の噴射装置とを
もち噴射装置の故障により機関運転上望ましくな
い状態になろうとした時、これを検知した制御装
置が運転を故障モードに切り換えることにより、
例えば調量系の故障の場合調量不能な部分をかか
えたままエンジンを止めることなく、機関の各気
筒間の出力のアンバランスによる異常振動による
機関の損傷を生ずることなく、安全に運転を継続
できるという効果をもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例中に用いた燃料噴射
装置の１気筒分の模式構成例を示す図、第２図は
６気筒機関の燃料噴射制御装置の実施例を示す
図、第３図は制御の流れを示すフローチヤート、
第４図は、１噴射についての燃料噴射装置の各電
磁弁、スプール等の作動のタイミング図、第５図
は、６気筒機関の制御信号についての正常時のタ
イミング図、第６図及び第７図は、６気筒機関の
制御信号について故障モード運転のタイミング図
である。 図において、１……燃料噴射装置、２，３……
圧力源、４……制御装置、５……スプール弁、８
……プランジヤ、９……ピストン、１０……ノズ
ル、１１，１２，１３……電磁弁、１００……機
関。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気信号により燃料噴射を制御できる気筒毎
   に設けられた燃料噴射装置、 機関の運転状態を検知するセンサ、 センサの検知した機関の運転状態に基づいて、
   気筒毎の燃料噴射装置における燃料噴射の異常の
   有無を判別し、何れかの気筒の燃料噴射装置の異
   常が判別された時は、機関の運転継続に必要な通
   常運転時とは異なつた制御電気信号を所定気筒の
   燃料噴射装置へ供給する制御装置からなり、 上記制御装置は、異常を生じた燃料噴射装置、
   及びその燃料噴射装置の関係する気筒の配列順位
   と出力発生のバランス上特定の配列順位関係にあ
   る少くとも１つの気筒の正常な燃料噴射装置に対
   して燃料噴射を強制的に制限する制御電気信号を
   供給することを特徴とする多気筒内燃機関用燃料
   噴射制御装置。