JPH0575906B2

JPH0575906B2 -

Info

Publication number: JPH0575906B2
Application number: JP11912084A
Authority: JP
Inventors: Rei Sekiguchi
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1984-06-12
Publication date: 1993-10-21
Also published as: JPS611852A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は内燃機関用の燃料噴射装置に関し、更
に特定して述べると、燃料調節部材の位置を示す
信号が該燃料調節部材を駆動するアクチエータの
駆動制御系にフイードバツクされている電子制御
式の燃料噴射装置に関する。

従来の技術従来の、この種の電子式燃料噴射装置は、機関
の回転数、アクセル位置等の如き機関の運転状態
を示す情報に従つてその時々の最適燃料噴射量を
演算し、この演算された噴射量を得るのに必要な
目標燃料調節部材位置と実際の燃料調節部材位置
との差が零となるように燃料調節部材の位置制御
を行なうものである。従つて、燃料調節部材の位
置を示す信号を出力するセンサが設けられてお
り、この信号がフイードバツクされて閉ループ制
御系を構成しているのであるが、この位置検出の
ためのセンサが何らかの理由により故障すると制
御が全く不能となつてしまい、機関の運転を停止
せざるを得なかつた。しかし、燃料調節部材の位
置を検出するセンサが故障しただだけで機関の運
転を停止しなければならないのは装置の信頼性を
著しく損うものである。特に車輛用の装置におい
ては、機関の運転が全く不能となることは自力で
の移動が不可能となるので、極めて不都合である
上に、上述の障害の発生によつて機関を停止させ
たままにするのでは、場合によつては、乗員の生
命にかかわる事故が発生する虞れがある。

このため、上述のセンサに何らかの故障が生じ
た場合には、制御系の帰還路を変更し、機関の回
転基準を帰還信号として利用し、噴射量の制御を
続行するように構成した装置が提案されている
（実開昭57−53040号公報）。しかし、車輛の走行
中において上述の如く帰還路が切換えられると、
トルクの急変等により、急減速、急加速等が突然
発生することとなり、運転性が悪化するという問
題点を有している。

発明の目的本発明の目的は、従つて、燃料調節部材の位置
を検出するセンサにおいて障害が発生した場合に
おいて、機関の運転を一旦中止した後、所望によ
り、機関の運転を上記センサからの信号なしで安
定に行なえるようにした電子式燃料噴射装置を提
供することにある。

発明の構成本発明の構成は、内燃機関に燃料を噴射供給す
るための燃料噴射ポンプと、前記内燃機関のクラ
ンク軸が所定の基準回転位置に達する毎に基準パ
ルスを出力する手段と、前記燃料噴射ポンプの燃
料調節部材の位置を示す位置信号を出力する位置
センサを含み前記基準パルスと前記位置信号とに
少なくとも応答し前記内燃機関のその時々の運転
状態の応じた所要の目標噴射量が得られるよう前
記燃料調節部材の位置決めを行なうためのサーボ
信号を出力するサーボ制御部と、該サーボ信号に
応答して前記燃料調節部材の位置決め操作を行う
駆動部とを備えて成る電子制御式の燃料噴射装置
において、前記サーボ制御部に障害が生じたか否
かの判別を行なう判別手段と、該判別手段の判別
結果に応答し前記サーボ制御部に障害が発生した
場合に前記内燃機関の運転を停止させると共に故
障表示を行なう手段と、アクセル操作部材の操作
量を示すアクセル信号を出力する手段と、該アク
セル信号と前記基準パルスとに応答し前記燃料調
節部材の制御目標位置を演算する演算手段と、前
記判別手段により前記サーボ制御部に故障が生じ
ていることが判別されている場合において始動ス
イツチがオンとなつたことに応答し前記内燃機関
の運転停止状態を解除する手段と、前記サーボ信
号に代えて前記演算手段における演算結果を示す
信号を前記駆動部に供給しうる手段とを備えた点
に特徴を有する。

上述の構成によれば、サーボ制御部に何らかの
障害が生じると、内燃機関の運転が一旦停止せし
められると共に適宜の故障表示を行ない、運転者
に故障の発生を知らせ、しかる後に、始動スイツ
チをオンにした場合、機関の運転停止状態を解除
することができる。そして、この解除動作に伴な
つて、燃料調節部材の位置を開ループ制御により
位置制御することができ、これにより内燃機関の
制御を継続して行なうことができる。従つて、車
輛用内燃機関の場合であれば、サーボ制御部が故
障しても自力での移動が可能となる。

尚、開ループ制御による燃料調節部材の位置制
御の際にも故障表示はつづけて行なわれているの
で、運転者に非常運転であることを認識させるこ
とができ、安全対策上極めて好ましいものであ
る。

実施例以下、図示の実施例により本発明を詳細に説明
する。

第１図には、本発明による電子制御式の燃料噴
射装置の一実施例のブロツク図が示されている。
燃料噴射装置１は、燃料噴射ポンプ２の燃料調節
部材であるコントロールスリーブ（図示せず）の
位置制御を電子的に行ない、デイーゼル機関４へ
の供給燃料をその運転状態に見合つた所要の値と
なるように制御するための装置である。その時々
の機間の運転状態に従つた最適な燃料噴射量を演
算するため、アクセルペダル６の操作量を示すア
クセルデータＡ、デイーゼル機関４の回転速度を
示す速度データＮ及びデイーゼル機関４のブース
ト圧を示すブースト圧データ９が夫々入力されて
いる第１演算部５が設けられている。アクゼルデ
ータＡはアクセルペダル６の操作量を電気信号に
変換するアクセルセンサ７から出力される。速度
データＮを得るため、デイーゼル機関４のクラン
ク軸には、デイーゼル機関４のシリンダピストン
が上死点に達したときのクランク軸の回転角度位
置にて上死点パルスTDCを出力するTDCセンサ
８が装着されており、この上死点パルスTDCの
周期を速度演算器９で演算することにより、デイ
ーゼル機関４のその時々の回転速度を示す速度デ
ータＮが速度演算器９から出力される。

上述のデータ、Ａ，Ｎ，Ｐに基づき、第１演算
部５において演算された演算結果は、目標噴射量
Q_tを示すデータD₁として出力される。データD₁
は、変換部１０に入力され、ここで目標噴射量
Q_tを得るのに必要なコントロールスリーブの目
標位置R_tを示す目標位置データD₂に変換され、
誤差検出部１１及び故障判別部１２に夫々入力さ
れる。

誤差検出部１１には、コントロールスリーブの
その時々の位置R_aを示すデータD₃が位置センサ
１３から夫々入力されている。誤差検出部１１で
は、データD₂，D₃に基づき、位置R_aの目標位置
R_tからの偏差が演算され、該偏差ΔR（＝R_t−R_a）
を示すデータD₄が出力される。データD₄はPID
演算部１４に入力され、PID制御を行なうのに必
要なデータ処理が施され、この結果、偏差ΔRに
基づいてコントロールスリーブの位置R_aが目標
位置R_tに一致するようアクチユエータ１５をPID
制御するためのPID制御データD₅が出力される。
PID制御データD₅は、切換スイツチ１６を介して
駆動回路１７に入力され、ここで制御信号S₁に変
換され、この制御信号S₁がアクチユエータ１５に
印加される。

位置センサ１３から出力されるデータD₃がフ
イードバツクデータとして入力されている上述の
サーボ制御部においては、第１演算部５で演算さ
れた目標噴射量Q_Aが得られるように閉ループ制
御が行なわれ、該サーボ制御部の出力として、デ
ータD₅が出力される。

このサーボ制御部に何らかの異常が生じ上述の
サーボ制御が正常に作動しなくなつた場合にも、
噴射量制御を所望により行なわせることができる
ように、第２演算部１８が設けられている。第２
演算部１８には、アクセルデータＡ、速度データ
Ｎ及び上死点パルスTDCが入力されており、ア
クセルデータＡ及び速度データＮに従つて、開ル
ープ制御用のための目標噴射量の演算が行なわ
れ、この演算結果に従う噴射量を得るために必要
なコントロールスリーブの位置を示すデータが予
備制御データD₆として出力される。第２演算部
１８における上述の演算は、開ループ制御用に予
め定められた調速特性に従つたデータを予めメモ
リにストアしておき、各データＡ，Ｎの内容に応
じたデータを、その時のコントロールスリーブの
制御目標位置を示すデータとしてメモリから読出
すように構成することができる。第２演算部１８
における上述の演算は、上死点パルスTDCの発
生タイミングに同期して行なわれる構成となつて
いる。予備制御データD₆の演算が上死点パルス
TDCの発生タイミングに同期して実行されると、
デイーゼル機関４の運転条件が常に同一の状態で
予備制御データD₆を得ることができるので、予
備制御データD₆によるデイーゼル機関４の制御
を安定に行なうことができる。

このようにして得られた予備制御データD₆は、
切換スイツチ１６に入力され、後述の如くしてサ
ーボ制御部に何らかの障害が発生していることが
判別されると、データD₅に代えてデータD₆が駆
動回路１７に印加される。

サーボ制御部における障害の有無を判別するた
め、データD₂，D₃が入力されている故障判別部
１２が設けられている。故障判別部１２では、デ
ータD₂，D₃に基づき、コントロールスリーブの
目標位置R_tを実際の位置R_aとの差分の値が所定
時間以上連続して所定値以上となつているか否か
が判別され、この判別結果に基づいてサーボ制御
部に何らかの障害が生じたか否かの判別が行なわ
れる。即ち、その差分が、所定時間以上連続して
所定値以上となつている場合にはサーボ制御部に
何らかの障害が生じたものと判別され、それ以外
の場合にはサーボ制御部は正常に作動しいると判
別される。この判別結果を示す判別信号S₂が故障
判別部１２から出力され、スイツチ制御部２３及
び表示器２４に夫々入力される。

表示器２４は、判別信号S₂によつてサーボ制御
部の障害が示された場合、ランプ、ブザー等の適
宜の手段により障害発生の表示を行なう。スイツ
チ制御部２３は、切換スイツチ１６の切換制御及
び燃料噴射ポンプ２に設けられていて、燃料の供
給、停止制御を行なう燃料カツト電磁弁２５のオ
ン、オフ制御を行なうためのものであり、スイツ
チ制御部２３は、デイーゼル機関４を始動させる
ための始動スイツチ２６がオンとされることによ
り出力される始動信号STと判別信号S₂とに応答
して作動する。

スイツチ制御部２３は、機関の運転中において
判別信号S₂がサーボ制御部に障害が生じた旨の内
容になつたとき、燃料カツト電磁弁２５を閉じて
燃料をカツトし、機関の始動時、即ち始動信号
STが出力されている状態において、判別信号S₂
の内容が、障害の発生を示しているときに、切換
スイツチ１６を実線で示される状態から点線で示
される状態に切換えると共に燃料カツト電磁弁２
５を開き、始動信号STが出力されている状態に
おいて、判別信号S₂の内容がサーボ制御等が正常
である旨を示す状態であれば、切換スイツチ１６
を実線の如く切換えた状態で燃料カツト電磁弁２
５を開くよう、燃料カツト電磁弁２５を開閉制御
するための制御信号S₃及び切換スイツチ１６を制
御するための制御信号S₄とを出力する。

このような構成によれば、デイーゼル機関４の
運転中にサーボ制御部に何らかの障害が生じたこ
とが故障判別部８において判別されると、燃料カ
ツト電磁弁２５が閉じられ、デイーゼル機関４が
運転停止状態となる。このとき、表示器２４によ
り障害の発生が表示されるので、運転者は障害の
発生を直ちに知ることができ、デイーゼル機関４
の運転停止による必要な措置を直ちにとることが
できる。

このようにしてデイーゼル機関４の運転が停止
された後、始動スイツチ２６をオンとすると、ス
イツチ制御部２３からの制御信号S₃により燃料カ
ツト電磁弁２５が開かれ、このとき切換スイツチ
１６は制御信号S₄により点線で示される如く切換
えられる。このため、データD₅に代えて、デー
タD₆が駆動回路１７に供給され、第２演算部１
８の制御演算に基づいて調速特性となるよう、開
ループ制御によりコントロールスリーブの位置制
御が行なわれる。上述の各制御動作中において、
デイーゼル機関４の回転速度が所定の上限回転速
度N_nax以上となつた場合に、デイーゼル機関４
の運転を停止させるため、回転速度N_naxの値を
示すデータD₆と速度データＮとが入力されてい
る速度判別部２７を備えており、Ｎ＞N_naxとな
つた場合に、燃料カツト電磁弁２５を閉じる制御
信号S₅が速度判別部２７より出力される。このた
め、データD₅又はD₆に基づく制御動作中に、何
らかの理由によつて機関速度が異常に増大した場
合、該速度判別部２７によりデイーゼル機関４へ
の燃料供給が停止され、機関の安全な運転を確保
することができる。

上述の如く、本装置では、サーボ制御部に障害
が発生した場合、データD₆に従つた開ループ制
御に切換えられるので、例えば車輛用の内燃機関
装置の場合であれば、車輛を自力で安全な場所へ
移動させることができる。尚、この場合において
も、表示器２４により非常運転モードである旨の
表示が行なわれるので、運転者の注意を喚起させ
ることができ、安全運転に役立つものである。

第２図及び第３図には、第１図に示した装置の
制御系のうち、一点鎖線で囲んだ部分をマイクロ
コンピユータを用いて構成する場合の制御プログ
ラムのフローチヤートが示されている。

第２図を参照して制御プログラムの説明を行な
うと、プログラムのスタート後、先ずステツプ３
１において初期化が行なわれ、各フラグF_E，F_ST
がリセツトされると共に、カウンタCTRも零に
リセツトされる。次いで、データＡ，Ｎ，Ｐ等の
データの読込みが行なわれ（ステツプ３２）、フ
ラグF_Eが「１」であるか否かの判別が行なわれ
る（ステツプ３３）。フラグF_Eは、サーボ制御系
に何らかの異常が生じた場合に「１」にセツトさ
れるフラグであり、今の場合、フラグF_Eは「０」
となつている。次いで、ステツプ３４においてデ
ータＮ，Ａ，Ｐに基づく目標噴射量Q_tの演算が
行なわれ、この演算結果Q_tは対応する目標スリ
ーブ位置R_tに変換され（ステツプ３５）、その変
換データがデータD₂として出力される（ステツ
プ３６）。

次にデータD₃が読込まれ（ステツプ３７）、デ
ータD₂，D₃に基づいて偏差ΔRの演算が実行され
（ステツプ３８）、ΔRが所定値Ａより小さいか否
かの判別が行なわれる（ステツプ３９）。ΔR＜
Ａの場合にはカウンタCTRの値が零にリセツト
され（ステツプ４０）、ステツプ３２に戻る。

若し、ΔR≧Ａであると、カウンタCTRの内容
に１が加えられ（ステツプ４１）、カウンタCTR
の値が所定値Ｂより大きいか否かの判別が行なわ
れる（ステツプ４２）。カウンタCTRの値がＢ以
下の場合には、ステツプ３２に戻るが、CTR＞
Ｂとすると、ステツプ４３に進みフラグF_Eが
「１」にセツトされる。即ち、ΔRの値が所定値
Ａより大きい状態が所定値Ｂで示される時間以上
継続すると、フラグF_Eが「１」にセツトされ、
サーボ制御部に何らかの障害が生じた旨の表示が
行なわれ、燃料カツト電磁弁２５が閉じられる
（ステツプ４４）。

フラグF_Eが「１」となると、ステツプ３３の
判別結果はYESとなり、ステツプ４５において
始動スイツチ２６がオンか否かの判別が行なわ
れ、始動スイツチ２６がオフの場合にはステツプ
４６でフラグF_STが「１」か否かの判別が行なわ
れる。フラグF_STは、フラグF_Eが「１」の状態に
おいて始動スイツチ２６がオンとされたか否かを
示すフラグである。従つて、この場合フラグF_ST
は「０」であり、ステツプ４４に進むことにな
る。従つて、サーボ制御部に障害が発生したこと
が検出されると、始動スイツチ２６がオンとなる
まで、燃料カツト電磁弁２５を閉じ、障害の発生
の表示を表示器１６により表示しつづけることと
なる。

始動スイツチ２６がオンとなると、ステツプ４
５の判別結果がYESとなり、フラグF_STが「１」
にセツトされ（ステツプ４７）、燃料カツト電磁
弁２５が開かれる（ステツプ４８）。しかる後、
スイツチ１６が第１図中点線で示される如く切換
えられ、非常制御モードとなる（ステツプ４９）。

ステツプ４６における判別結果がYESの場合、
即ち、フラグF_Eが「１」の状態において始動ス
イツチ２６がオンとされた場合には、ステツプ４
８に進み、燃料カツト電磁弁２５を開き、非常制
御モードとなる（ステツプ４９）。

第３図には、非常制御モードとなつた場合のプ
ログラムの詳細フローチヤートが示されている。
第３図のフローチヤートについて説明すると、先
ず、ステツプ５０においてスイツチ１６が第１図
中点線で示される如く切換えられる。

次いで、速度データＮ及びブースト圧データＰ
が夫々所定の最高値N_nax，P_naxより大きいか否
かの判別が行なわれ（ステツプ５１，５２）、ス
テツプ５１，５２の判別結果のいずれもがNOの
場合には、第２図のステツプ３２に戻る。

若し、ステツプ５１，５２の少なくともいずれ
か一方において判別結果がYESとなると、燃料
カツト電磁弁２５が閉じられ（ステツプ５３）、
これによりデイーゼル機関４の運転が中止され、
F_STを「０」にして（ステツプ６１）、第２図のス
テツプ３２に戻る。

即ち、Ｎ＞N_nax又はＰ＞P_naxとなつた場合に
は、機関の運転を継続することに危険があるた
め、強制的に機関の運転が中止される構成であ
る。

上死点パルスTDCが出力されると、第３図に
示す割込みプログラムINTが実行される。割込
みプログラムは、ステツプ５４において、フラグ
F_Tが「１」か否かの判別を行なう。フラグF_Tは
上死点パルスTDCの周期を計測するため上死点
パルスTDCに応答して作動するタイマが作動中
であるか否かを判別するためのものである。F_T
＝「０」の場合にはタイマが作動停止状態にある
ことを示し、従つて、上死点パルスTDCの入力
に応答してタイマをスタートさせ、フラグF_Tを
「１」とする（ステツプ５５）。ステツプ５４の判
別結果がNOの場合には、上述のステツプ５５の
みの実行でこの割込みプログラムの実行が終了
し、第２図に示す制御プログラムに戻る。尚、こ
の場合においてもタイマの動作は行なわれてお
り、次の上死点パルスTDCの発生に応答して割
込みプログラムINTが実行されると、この場合
には、ステツプ５４の判別結果はYESとなり、
ステツプ５６においてタイマがストツプされ、フ
ラグF_Tが「０」にリセツトされる。従つて、タ
イマの計時内容は１つの上死点パルスTDCが出
力されてから次の上死点パルスTDCが出力され
るまでの時間を示しており、このタイマの計時内
容に基づいて、デイーゼル機関４のその時の回転
速度を示す速度データＮが演算され（ステツプ５
７）、フラグF_Eが「１」か否かの判別が行なわれ
る（ステツプ５８）。

フラグF_Eが「０」の場合には、データＮの演
算を行なつただけで再び第２図の制御プログラム
に戻り、サーボ制御部に何らかの障害が生じてお
りフラグF_Eが「１」となつている場合には、ス
テツプ５９に進み、開ループ制御のためのデータ
D₆の演算が行なわれる。データD₆の演算につい
ては第１図を参照して詳しく説明したので、ここ
ではその演算内容の詳細については省略する。こ
のように、データD₆の演算は上死点パルスTDC
が出力された時に実行され、データD₆はステツ
プ６０において出力される。即ち、データD₆の
演算は、上死点パルスTDCの発生に同期して実
行される構成となつており、サーボ制御部に障害
が生じた場合に実行される、コントロールスリー
ブの開ループ制御による位置制御を安定に行なう
ことができる。

尚、上記実施例では、サーボ制御部に何らかの
障害が発生した場合、制御信号S₄により、スイツ
チ１６を自動的に点線の如く切換える構成とした
が、スイツチ１６の切換は運転者が所望により手
動で行なう構成としてもよい。この場合には、サ
ーボ制御部において障害が発生し、一旦機関の運
転が停止された後、始動スイツチ２６をオンとす
る前に、スイツチ１６を点線で示されるように切
換えておけば、障害発生後、機関を始動させる
と、開ループ制御によるコントロールスリーブの
位置制御を行うことができる。

発明の効果本発明によれば、上述の如く、サーボ制御部に
何らかの障害が生じると、デイーゼル機関の運転
が一旦停止せしめられると共に障害が発生した旨
の表示が行なわれ、運転者に障害の発生を知らせ
ることができる。そして、始動スイツチをオンに
すると、機関の運転停止状態が解除され、所望に
より非常制御モードで機関の運転を行なうことが
できる。従つて、サーボ制御部に障害が発生して
も、機関の運転が不能になることがなく、車輛等
においては自力での移動が可能となる。また、非
常モードでの運転は、機関が一旦停止したのち、
運転者により始動スイツチがオンとされたときに
実行されるので機関の運転中に突然制御モードが
変更されるのと異なり、機関が急加減速状態とな
ることが防止でき、障害の表示も行なわれるた
め、安全な運転を行なうことができ、安全対策上
極めて好ましいものである。また、非常制御モー
ドでの運転は、開ループ制御による燃料調節部材
位置の制御であるから、ほとんど通常の制御と変
らない制御を期待することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施を示すブロツク図、第
２図及び第３図は第１図に示されるブロツクの一
部分の機能をマイクロコンピユータにより実行さ
せる場合のプログラムを示すフローチヤートであ
る。１…燃料噴射装置、２…燃料噴射ポンプ、４…
デイーゼル機関、５…第１演算部、６…アクセル
ペダル、８…TDCセンサ、９…速度演算器、１
２…故障判別部、１３…位置センサ、１５…アク
チエータ、１６…切換スイツチ、１８…第２演算
部、２３…スイツチ制御部、２４…表示器、２５
…燃料カツト電磁弁、２６…始動スイツチ、D₅，
D₆…データ、Ｎ…速度データ、Ａ…アクセルデ
ータ、S₂…判別信号、S₃，S₄…制御信号、ST…
始動信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１内燃機関に燃料を噴射供給するための燃料噴
射ポンプと、前記内燃機関のクランク軸が所定の
基準回転位置に達する毎に基準パルスを出力する
手段と、前記燃料噴射ポンプの燃料調節部材の位
置を示す位置信号を出力する位置センサを含み前
記基準パルスと前記位置信号とに少なくとも応答
し前記内燃機関のその時々の運転状態に応じた所
要の目標噴射量が得られるよう前記燃料調節部材
の位置決めを行なうためのサーボ信号を出力する
サーボ制御部と、該サーボ信号に応答して前記燃
料調節部材の位置決め操作を行なう駆動部とを備
えて成る電子制御式の燃料噴射装置において、前
記サーボ制御部に障害が生じたか否かの判別を行
なう判別手段と、該判別手段の判別結果に応答し
前記サーボ制御部に障害が発生した場合に前記内
燃機関の運転を停止させると共に故障表示を行な
う手段と、と前記基準パルスとに応答し前記燃料
調節部材の制御目標位置を演算する演算手段と、
前記判別手段により前記サーボ制御部に故障が生
じていることが判別されている場合において始動
スイツチがオンとなつたことに応答し前記内燃機
関の運転停止状態を解除する手段と、前記サーボ
信号に代えて前記演算手段における演算結果を示
す信号を前記駆動部に供給しうる手段とを備えた
ことを特徴とする燃料噴射装置。