JPH074333A - 内燃機関及びオンボード燃料噴射装置状態検出の方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関作動中に内燃機関における劣化した燃料
噴射装置を検出するためのオンボード診断システムを提
供する。 【構成】 燃料噴射装置制御手段２０は燃料流路２４に
作動的に接続された燃料噴射装置１１〜１６を個々に作
動させるために設けられている。圧力センサ手段３４は
個々の燃料噴射装置１１〜１６の作動から生ずる過渡燃
料圧力波を感知するために燃料流路２４に設けられてい
る。信号処理手段３７は圧力センサ手段３４からの圧力
信号を処理するために設けられている。信号処理手段３
７からの出力信号は燃料流路２４を通る燃料流量割合に
対応する。そのような出力信号は劣化した燃料噴射装置
を機関操作者に注意させるために使用され及び／又は噴
射装置作動の期間を調整して個々の作動につき望ましい
燃料流量を達成するために燃料噴射装置制御手段２０に
対し設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、劣化した燃料噴射装置
を検出するための内燃機関用診断システムに向けられて
いる。より具体的には、本発明は、機関作動中に劣化し
た燃料噴射装置を検出するためのオンボード診断システ
ムに向けられている。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関を分解してその各構成要素の状
態を決定することが長らく習慣となっていた。しかしな
がら、ある重大な機関性能基準に関し主要な影響をもつ
各構成要素のためのオンボード診断手段を提供すること
がますます望ましくなっている。これは、自動車産業に
おいて特に真実であり、そこにおいては、燃料流量の制
御における高い精度が、ますます厳しい排出、性能、運
転し易さ及び保守目標を満たすように設計された色々な
現在のそして計画された機関管理特色にとって不可欠と
なってきた。従って、機関の燃料噴射装置の作動のタイ
ミング及び期間を電子的に制御することにより機関の排
気ガス規制を満たすための望ましい空気／燃料混合比を
維持するように機関の各気筒への燃料流量を如何に調整
すべきかが今よく知られている。電子的な燃料噴射装置
制御が現在有効でそして特により進んだ自動車の機関に
おいて使用されている。制御機能は、種々様々な機関制
御機能を実行する電子的な機関制御（ＥＥＣ）モジュー
ル内に取り入れられ得る。そのような既知のシステムに
よれば、噴射装置作動のタイミングが、制御モジュール
により送られる対応作動信号のタイミングにより制御さ
れる。燃料が燃料流路或いは同様の燃料供給手段から噴
射装置を通される噴射装置作動の期間は、制御モジュー
ルからの作動信号の期間によって、即ち、その信号のパ
ルス幅によって制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】燃料噴射装置の燃料供
給をその作動信号パルス幅を制御することにより信頼性
よく制御することは、燃料噴射装置が開かれているとき
その指定された流量割合にて或いはその近くにて動作し
ていることを要求する。しかしながら、燃料噴射装置
は、使用の期間を超えると詰まるようになり、減少され
た機関効率、望ましくない燃焼生成物の増加された排出
等に潜在的に終わる。従って、燃料噴射装置の作動を制
御することにより空燃比を制御するために適用される電
子的な機関管理装置の効能を維持することを擁護して、
詰まった或いは他の劣化した燃料噴射装置を検出するた
めの手段を提供することが、非常に望ましいと今認識さ
れている。特に、機関の分解を要求することなく機関作
動中に機関の燃料噴射装置を周期的に試験するためにオ
ンボード診断システムを提供することが特に望ましいと
思われる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のオンボード診断
システムは、燃料噴事象により即ち燃料噴射作動により
開始される燃料圧力の過渡現象の解析を使用する。制御
される作動周期に対する燃料噴射装置の作動へのここで
の言及は、燃料噴射装置の非作動をその周期の終わりに
て含むように意図されていることが理解されるべきであ
る。本発明のより好ましい実施例によれば、機関燃料流
路上に設けられた単一の圧力変換器により獲得される燃
料圧力過渡現象のそのような解析が、燃料流路に沿い間
隔を置かれた個々の燃料噴射装置の動的な燃料流量を正
確に予知しそしてまた劣化した燃料噴射装置を確認し得
ることが発見された。

【０００５】本発明によれば、内燃機関が機関作動中に
劣化した燃料噴射装置を検出するためのオンボード診断
システムを備えている。そのような機関及びオンボード
診断システムは、燃料流路に作動的に接続された複数の
燃料噴射装置を含んで、圧力を受けて液体燃料を機関の
各燃焼気筒に供給するための燃料供給手段を含む。燃料
噴射装置制御手段は各燃料噴射装置を個々に作動させて
制御される作動周期中に燃料流路からの燃料を通過させ
るために設けられている。圧力センサ手段は燃料流路内
の燃料圧力を感知しそして感知された圧力と共に変化す
る圧力信号を発生する。圧力センサ手段は、圧力変換器
を使用し、この圧力変換器は、例えば、燃料流路内の燃
料に晒された圧力応答ダイアフラム及び連続的なアナロ
グ電圧出力信号を発生するための信号調節器を含む。圧
力センサ手段からの圧力信号は、燃料噴射装置の各々の
作動から生ずる燃料流路内の過渡燃料圧力変動に応答し
て時間と共に変化する。各燃料噴射装置の作動から生ず
る燃料流路圧力におけるこれらの測定可能な変化はその
噴射装置を通る流量割合に信頼性よく対応する。これに
より、圧力信号の値における変化が測定され、そしてそ
の差の値が作動中の燃料流量割合に信頼性よく対応す
る。実際には、本発明は、燃料流路におけるそのような
測定可能な過渡燃料圧力波、特に低周波数圧力波の燃料
噴射装置のその作動中の現実の燃料流量割合に対する有
用な対応の認識に対しそして各々測定された過渡燃料圧
力波に対応する圧力信号を使用して機関作動中に劣化し
た燃料噴射装置を検出するという現実に開示された手段
及び方法に対し、電子的な機関制御において部分的に重
要な進歩を提供する。

【０００６】信号処理手段は圧力センサ手段からの圧力
信号を処理しそしてそれに応答して出力信号を発生する
ために設けられている。その信号処理手段は、好ましく
は、非作動周期に対応する平均的な圧力信号値及び作動
周期に対応する平均的な圧力信号値を生ずる。自動車機
関における本発明の典型的な応用に対して、その信号処
理手段は、非作動値に対して２或いは３ミリ秒の周期に
亘り取られる百個の信号値の平均を取ることができそし
て作動値に対して３〜５ミリ秒の期間に亘り同じサンプ
リング割合を使用し得る。

【０００７】本発明のある特により好ましい実施例にお
いては、オンボード診断システムは適応可能な空気／燃
料制御手段と統合されている。そのような実施例によれ
ば、燃料噴射装置の作動周期はそれらの状態が材令と共
に変化するように調整され得る。最も著しくは、適応可
能な空気／燃料制御手段は燃料噴射装置の作動周期を増
加して詰まり或いは同様の劣化の結果としてその減少さ
れた燃料流量割合を補償し得る。かくして、より好まし
くは、作動値及び非同値の間の差に（そしてそれ故、上
述したように、問題の噴射装置を通る燃料流量割合に）
対応する信号処理手段の出力信号が燃料噴射装置制御手
段に送られる。信号処理手段の出力信号は与えれた噴射
装置を通る流量割合に対応するので、燃料噴射装置制御
手段はその出力信号に依存して燃料流量を決定しそして
制御し得る。即ち、燃料噴射装置制御手段は、好ましく
は、信号処理手段から受領される出力信号により、典型
的にはその噴射装置に対するその作動信号のパルス幅を
増加させ或いは減少させることより示されるように、個
々の燃料噴射装置の作動周期をその燃料流量割合に基づ
き調整して各噴射装置の各作動に対する望ましい全体の
燃料流量を生ずる。従って、燃料噴射装置が詰まるよう
になるより好ましい実施例においては、信号処理手段か
らのその燃料噴射装置に対する出力信号は減少された燃
料流量割合を示し、そして燃料噴射装置制御手段は、噴
射装置が燃料流路からの燃料を通すために開かれている
作動周期を長くするための対応した拡大パルス幅を有す
る作動信号をその噴射装置に送る。

【０００８】操作者信号手段は機関の操作者、例えば自
動車の運転者への信号を発生するために設けられてい
る。これにより、機関の操作者は劣化した噴射装置につ
いて注意を向けそして洗浄性のある燃料の使用或いは燃
料噴射装置の清浄添加剤の付加のような予防保守の義務
を負う。

【０００９】上述したように、詰まりに起因した噴射装
置の燃料供給の変わり易さは、排気放出、機関性能等の
制御を非常に低下させ得る。それ故、噴射装置の詰まり
等に起因した流量悪化の本発明のオンボード診断システ
ムによる検出は、機関の稼働中そのような検出を実行で
きるが、排気放出及び機関性能を制御する援助をし、そ
して低下した燃料噴射装置性能をもつ機関において燃料
流量を管理するための適応可能な戦略において使用され
得る。本発明のこれら及び他の特徴及び利点はある好ま
しい各実施例の次の詳細な記述に鑑みてよりよく理解さ
れるであろう。

【００１０】ある好ましい各実施例が添付の各図面との
関連にて以下に述べられる。

【００１１】

【実施例】本発明は、燃料流路を介し各燃料噴射装置に
供給される液体燃料を燃焼させるどのような内燃機関に
も一般的に適用可能であるが、それは、ガソリン燃焼多
気筒機関、特に自動車の機関にとって特に有利である。
従って、本発明の範囲を制限しようと意図することな
く、以下の議論は、色々な機関性能特性のオンボード診
断が非常に重要となりつつあるガソリン燃焼自動車機関
上に主として焦点を合わせる。本発明は劣化した各燃料
噴射装置を検出するためのオンボード診断システムを提
供することによりこの必要性に注意を向ける。燃料噴射
装置の詰まりは正常な機関の使用を通じて起こりそして
ラフアイドル及び出力低下を生じさせる得る。本発明の
オンボード診断システムは、稼働機関上での噴射装置の
詰まりの開始を検出し得る。本発明のオンボード診断シ
ステムのより好ましい実施例は、具体的な劣化噴射装置
を確認することができ、これにより、機関の完全なセッ
トの燃料噴射装置を置換する必要を避け及び／又は適応
可能な燃料噴射装置制御手段により矯正作用を促進して
各噴射装置の作動でもって望ましい全体の燃料流量を達
成する。後者に関しては、より具体的には、オンボード
診断システムからの出力が、適応可能な空燃比制御のた
めの電子的な機関制御（ＥＥＣ）に対する、即ち、電子
的な機関制御コンピュータに噴射装置作動期間を調整さ
せて詰まり或いは同様の劣化から生ずる噴射装置を通し
ての減少された流量割合を補償するための入力信号とし
て役立ち得る。

【００１２】図１のグラフはパルス波形、即ち新しいそ
して詰まった各燃料噴射装置を試験することにより得ら
れる、燃料流路圧力を感知する圧力変換器からの出力信
号を示す。そのグラフは、燃料流路に設けられた圧力変
換器からの出力信号の電圧をプロットする。パルス波形
は、燃料流路内の圧力に比例する可変電圧出力信号を有
する圧力変換器を使用して得られた。零電圧は燃料噴射
装置作動を伴わない（圧力調整器のそばに設けられた）
燃料流路内の静的な平衡圧に実質的に対応する。グラフ
上の時間０．００にて始まる作動を与えられると、燃料
流路内の圧力が波伝播遅延周期後のそのような作動に応
答して圧力変換器の位置にて降下する。圧力変換器の出
力電圧は対応して低下し、そしてそれからその作動後、
即ち燃料噴射装置が閉じられた後に復活するように見え
る。噴射装置を通るより高い燃料流量割合は、燃料流路
内のより大きな圧力降下、そして、それ故、圧力変換器
から（上記波伝播遅延周期を考慮して）作動中のより負
の出力電圧に終わる。詰まった燃料噴射装置の作動から
生ずるパルス波形は、新しい詰まっていない燃料噴射装
置の作動よりもより小さな負の電圧値を有することが図
１において見られ得る。同一の作動周期が、新しいそし
て詰まった各燃料噴射装置に対して使用されていた。新
しい燃料噴射装置の詰まった各燃料噴射装置に対するパ
ルス波形における差は、噴射装置を通るその動作周期中
の燃料流量割合における量的な差と非常によく関連する
ことが発見された。

【００１３】本発明の第１実施例は図２にて示されてお
り、ここにおいて、６気筒機関１０がその機関の燃焼気
筒に圧力を受けてガソリンを供給するための燃料供給シ
ステムを含むように見られる。その燃料供給システム
は、高圧の電気的なゲロータ形（Ｇｅｒｏｔｏｒ−ｔｙ
ｐｅ）ポンプ３２からなり、このポンプは、貯蔵タンク
３３からの燃料をインライン形燃料噴射装置２８を通し
固体のそして柔軟性のある燃料ラインを介して燃料充填
マニホールドアッセンブリ２４へ供給する。一般には燃
料流路として言及されるこの燃料充填マニホールドアッ
センブリは、機関の吸気バルブの各々の上方にて吸気マ
ニホールド上に直接設けられた電子的に作動される燃料
噴射装置１１−１６に燃料を供給する。その機関に入る
空気は質量空気流センサにより測定される。他の機関セ
ンサ１９からの空気流情報及び入力は、オンボード機関
電子制御コンピュータ２０により使用されて、与えられ
た機関作動の対して指示を与えられた空燃比を維持する
に必要な要求された燃料流量割合を計算する。エネルギ
ーで満たされたとき、噴射装置は、機関要求に応じて
（もしも詰まっていなければ）予め定められた量の燃料
を吸気流内に噴射する。噴射装置がエネルギーで満たさ
れている作動周期であって作動信号パルス幅により決定
される期間は、自動車の電子機関制御コンピュータ２０
により制御される。かくして、電子機関制御コンピュー
タは燃料噴射装置制御手段としての役割を果たし、そし
て、典型的には、色々の付加的な機関制御機能を実行す
る。

【００１４】燃料噴射装置は、機関に供給される燃料を
霧化する電子機械的な装置である。噴射装置は、典型的
には、それらの先端が機関の吸気バルブに燃料を向ける
ように配置されている。バルブボデーは、固定された大
きさのオリフィス上に着座するソレノイドで作動される
ピントル或いはニードルバルブアッセンブリからなる。
一定の圧力降下が圧力調整器を介して噴射装置のノズル
を横切って維持される。電子機関制御ユニットからの電
気的な信号がソレノイドを活性化させ、ピントルを着座
部から離れるように内方へ移動させ、燃料をオリフィス
を通して流させる。かくして、６つの燃料噴射装置１１
−１６の各々は、ノズルアッセンブリを含んでおり、こ
のノズルアッセンブリは詰まるようになりそして燃料噴
射装置制御手段からの作動信号に応答してその噴射装置
の駆動器アッセンブリにより作動中において減少される
燃料流量割合を提供する。もしも十分に機能する（例え
ば、新しい）燃料噴射装置よりも与えられた作動周期中
にその個々の燃焼室へより少ない燃料を通すことによ
り、特に、その意図されたレベル以下で、動作している
ならば、噴射装置は、本発明のために詰まりそして劣化
されたと思われるであろう。

【００１５】図２の実施例においては、燃料噴射制御手
段２０は、燃料噴射装置１１−１６の噴射装置駆動器に
接続された噴射装置信号出力手段２２を有する。燃料噴
射制御手段２０からの噴射装置信号は、各燃料噴射装置
が順次開かれて燃料流路２４からの燃料をそれぞれの燃
焼室に通す作動周期の期間を含んで、燃料噴射装置の作
動のシーケンス及びタイミングを制御する。圧力調整器
３０は、燃料供給ライン２６内、そして従って、燃料流
路２４内の燃料圧を調整するために設けられている。圧
力調整器３０は、燃料ポンプ３２に最も近く配置されて
いる。即ち、それは燃料流路２４に対してよりも燃料ポ
ンプ３２により近いそして燃料フィルタ２８の上流にあ
る。燃料ポンプに最も近く圧力調整器３０を位置させる
ことは、燃料流路２４上に設けられた圧力センサ手段３
４により、高められた正確さの圧力の読み取り値を提供
するために見出される。燃料圧力調整器は、典型的に
は、燃料圧力を感知するダイアフラムの一側及び吸気圧
を受け易い他側を有するダイフラムで作動されるリリー
フバルブである。正味の燃料圧力は、ダイアフラムに与
えられるばね予荷重により設定される。吸気圧力に対す
るダイアフラムの一側を参照することは、噴射装置を横
切る一定の圧力降下を維持する手助けとなる。機関によ
り使用される燃料を超過する燃料は、調整器を通り通過
しそして分路ライン３１を介し燃料タンク３３に戻る。

【００１６】図２にて示されたより好ましい実施例にお
いては、圧力センサ手段３４が燃料流路２４に設けられ
ている。適当な圧力センサ手段は商業的に入手すること
ができそして、例えば、可変レラクタンス、差圧変換器
を含む。好ましくは、その変換器は、低周波数過渡圧力
波に対し良好な過渡応答を有し、ここで低周波数は１Ｋ
Ｈｚ或いはそれ以下を意味する。好ましくは、圧力セン
サ手段はまた、電気的なノイズに対する低感受性及び自
動車機関環境にて経験される振動やショックに耐える良
好な耐久性を有する高出力信号をもつ。一側にて大気に
開口する変換器ダイアフラムを有する圧力センサ手段を
使用することは、圧力（ＰＳＩＧ）のゲージ測定を許容
する。好ましくは、圧力変換器からの出力信号は、連続
的なアナログ電圧出力信号であり、ここにおいて、信号
電圧は燃料圧力と共に直接変化する。零電圧は、燃料流
路に対し設定された正味の燃料圧力にセットされ得る。
圧力センサ手段３４からの圧力信号は、さらに、信号で
調整する手段を含み得る。これにより、圧力変換器はシ
ールドされたケーブルにより信号調節器に接続され得
る。色々の適当な圧力変換器のための適当な信号調節器
は、商業的に入手可能でそして本開示に鑑みてその技術
にて熟練した者達にとって明らかであろう。そのような
好ましい実施例によれば、変換器信号調整器が励磁パワ
でもって圧力変換器の源をなしそして変換器出力を増幅
する。結果生ずる圧力信号、即ち、圧力センサ手段３４
のアナログ出力３５は、従って、圧力変換器により感知
される燃料流路圧力に比例する。

【００１７】圧力信号は、それに応答して出力信号を発
生するための信号処理手段３７に対する入力である。信
号処理手段３７は、例えば、プログラマブル波形アナラ
イザであって、その色々な型式が商業的に入手可能でそ
してこの開示に鑑みその技術にて熟練した者達にとって
明らかであろう。そのようなアナライザが、典型的に
は、秒毎の約１００キロサンプルの割合にて、アナログ
電圧信号をディジタル化しそして記憶する。好ましく
は、信号処理手段は、燃料噴射装置制御手段２０からの
タイミング信号３９に応答して圧力波形の獲得を個々の
噴射装置の作動と同期させる。作動信号の送出と結果生
ずる過渡燃料圧力波形の圧力センサ手段への到達との間
の遅延は、本発明のどのような与えれた応用に対しても
（例えば、どのような与えられた機関配置に対しても）
容易に経験的に得られる。その技術にて熟練した者達
は、そのような伝播遅延が、圧力センサ手段と個々の噴
射装置との間の燃料流路に沿う距離のような要因に依存
して、噴射装置から噴射装置へ変化するということを認
めるであろう。信号処理手段３７は、好ましくは、伝播
遅延時間が燃料噴射装置制御手段２０からのタイミング
信号３９のその受領に従い経過した後に開始される作動
サンプリング周期に亘り圧力信号３５の多重値をとる。
そのような作動周期中にサンプリングされた多重値を平
均することが作動値を生ずる。本発明のこの特別な好ま
しい実施例によれば、信号処理手段はまた、非作動サン
プリング周期を導く。即ち、それは、変換器からの圧力
信号が噴射装置作動事象により実質的には減じられない
流路における圧力に対応する非作動周期に亘る圧力信号
の多重値をとる。そのような多重値を平均することが、
非作動値を生ずる。それから、信号処理手段が、作動値
及び非作動値の間の差に基づき、燃料噴射装置制御手段
２０への出力信号４０を発生する。理論により束縛され
ることなく、信号処理手段の出力（本質的には上述の好
ましい実施例におけるΔ電圧値）が問題の噴射装置を通
る静的な流量割合によく関連し、そして順番に、その静
的な流量割合が動的な流量割合によく関連する。かくし
て、信号処理手段からの出力信号４０の値が問題の個々
の噴射装置を通る燃料流量割合に対応する。噴射装置が
詰まるようになると、作動値と非作動値との間の差が減
少する。

【００１８】典型的には、信号処理手段は２から３ミリ
秒の試験期間を使用して、非作動値を決定するためのそ
のような試験周期に亘り圧力信号の１００個のサンプル
値を獲得する。好ましくは、作動値は、非作動試験周期
に対して使用される同様なサンプリング割合にて、３か
ら５ミリ秒の試験周期に亘り決定される。

【００１９】好ましくは、燃料噴射装置制御手段２０
は、記憶手段４２、例えば、ルックアップテーブルを含
み、このルックアップテーブルからそれは信号処理手段
３７からの出力信号４０の値に基づき与えられた噴射装
置のための調整値を得る。好ましい実施例によれば、燃
料噴射制御手段２０は、そのような調整手段を使用し
て、その噴射装置に送られる作動信号のパルス幅を相応
じて増加させることにより、その噴射装置のための作動
周期の期間を調整（典型的には増加）する。この方法に
おいて、適応可能な燃料制御システムが達成されること
ができ、ここにおいて、個々の噴射装置の詰まりの度合
いが決定されそして修正作用が機関制御コンピュータに
よりとられる。ルックアップテーブルのための較正デー
タ或いは潜在的な噴射装置流量変化を修正するための調
整要素を決定する燃料噴射装置制御手段の他の記憶手段
が、本来の機関アッセンブリにおけるラインの終わりの
経験的な試験から得られ得る。

【００２０】代わりとして、流量割合の悪化の増分度合
いに対応する調整要素の値が、多くの応用に対する十分
な正確さでもって、次のアルゴリズムを使用して、記憶
手段４２のルックアップテーブルに対し決定され得る。

【数１】 ここにおいて、ＡＶＦは、作動パルス幅、そして、相応
じて、燃料噴射装置のための作動周期の期間を（乗算に
より）調整するための調整要素の値であり、βは、正味
の燃料流路圧力における（１００％詰まりのない）噴射
装置の容積測定の流量割合に等しい無次元定数であり、
正味の燃料流路圧力（流量割合の双方がルーチンフロー
スタンド試験（ｒｏｕｔｉｎｅ ｆｌｏｗ ｓｔａｎｄ
ｔｅｓｔ）により容易に測定される）にてもまたポン
プ流量割合により割られる。

【００２１】Φ_sim は与えられた燃料システム及び正味
の燃料流路圧力に対して実質的に一定である無次元の値
であって、（波伝播遅延周期に対して許容される）作動
に直接従う正味の燃料流路圧力からの初期的な降下に等
しい。当該正味の燃料流路圧力は、圧力調整器をその予
備作動セッティング（その圧力降下の双方がルーチンフ
ロースタンド試験により容易に測定される）にて開いた
ままにして（１００％詰まりのない）噴射装置を全開に
したときの正味の燃料流路圧力からの定常状態の圧力降
下により割られる。

【００２２】αは正味の燃料流路圧力であり、そしてΔ
Ｖは、与えられた作動事象に対する信号処理手段からの
出力信号の値であり、１ＰＳＩ／ボルトの目盛りを有
し、過渡圧力降下に対応する測定された電圧降下に等し
い。

【００２３】与えられた噴射装置作動と関連する波形
は、圧力センサ手段により感知されるように、典型的に
は、噴射装置の開閉事象により発生され複雑な干渉パタ
ーン及び燃料流路にて伝播されるそれらの仲間のエコー
を含むということが認識されるべきである。理論により
束縛されることなく、個々の噴射装置作動から生ずる波
形が、すぐ次の作動（即ち、問題となっている作動と共
に接近した連続的順序にて生ずる噴射装置作動）により
発生される波形と実質的に直線的に結合する。本発明の
特に好ましい実施例は、今述べられる波形抽出技術に基
づく噴射装置診断を含む。図２の実施例にて示されたハ
ードウェア配置はそのような波形抽出方法を実行するの
に適している。そのような方法によれば、燃料噴射装置
制御手段は、標準モードにおいて燃料噴射装置を作動す
るために適用され、当該標準モードにおいては、燃料噴
射装置のすべてが標準の機関サイクルのシーケンスにお
いて順番に作動される。その燃料噴射装置制御手段はさ
らに燃料噴射装置を試験モードにおいて作動するために
適用され、当該試験モードにおいては、燃料噴射装置の
各々の作動が他の標準機関サイクルのシーケンスから順
に削除される。従って、個々の燃料噴射装置に対して対
応する試験サイクルのシーケンスを設定するための一連
の他の標準機関サイクルのシーケンスであってその各々
のシーケンス中にては燃料噴射装置の対応する一つが作
動されないものがある。与えられた燃料噴射装置の作動
に対する圧力信号は、それから、標準機関サイクルのシ
ーケンスに対する圧力信号からそれを抽出することによ
り信号処理手段によって発生される。特に、問題となっ
ている噴射装置のための試験サイクルシーケンスに対す
る圧力信号は、標準機関サイクルのシーケンスのための
圧力信号から減算されそうでなければ取り消される。圧
力信号は、上に述べたように、実質的に直線的に結合す
ることが発見されているので、この作動は、丁度問題と
なっている噴射装置の作動に実質的に対応する圧力信号
を残す。このようにして、個々の噴射装置の作動に対す
る圧力信号が、機関が稼働している間、得られ得る。そ
れから、信号処理手段は上述の方法において実質的にサ
ンプリング周期を導き、各噴射装置に対して抽出された
作動圧力信号を順番に発生しそして使用する。

【００２４】図３を今参照すれば、圧力センサ手段の
（電圧における）出力信号が時間に関してプロットされ
ている。図３Ａにおいては、圧力信号が上に述べた標準
モードにおける機関作動に対して示されており、当該標
準モードにおいては、燃料噴射装置のすべてが標準機関
サイクルのシーケンスにおいて順番に作動される。図３
Ｂは上述の試験モードにおける機関作動に対しての圧力
信号を示しており、当該試験モードにおいて、一燃料噴
射装置の作動が他の標準機関サイクルのシーケンスから
削除される。図３Ｃは、試験サイクルのシーケンスから
削除された燃料噴射装置に対する抽出された波形を示し
ている。図３Ｃの波形は、図３Ｂの波形を図３Ａのそれ
から減算することにより信号処理手段によって得られ
る。上述したように、燃料噴射装置制御手段から信号処
理手段へのタイミング信号は伝播遅延周期を開始させ、
その後に信号サンプリングが図３Ｃの抽出された波形に
基づき生ずる。特に自動車応用に対しては、すべての燃
料噴射装置の完全なフロー解析に対して必要なデータ
が、機関が実質的に正常な作動にて稼働している間、自
動車の操作者により知覚し得る事実上の効果を伴うこと
なく、導かれ得る。

【００２５】本発明の第２実施例は図４にて図解的に示
されている。図４の実施例はより伝統的な燃料噴射供給
ラインを含み、ここにおいて、燃料リターンラインが燃
料流路の下流にて設けられている。しかしながら、その
システムは、今述べるように、燃料噴射装置を試験する
間はそのシステムをデッドヘッド（ｄｅａｄｈｅａｄか
ら回り）するように修正される。加えるに、圧力調整器
は図２の実施例におけるように燃料ポンプに接近した位
置に再配置される。適当な調整器は、商業的に入手可能
で、そして本開示に鑑みその技術にて熟練した者達にと
って明らかであろう。この実施例は図２の実施例におけ
るように、予め選択された生成レベルに燃料圧力を調整
する。燃料流路から離れて調整器を配置することは、よ
り一様なパルス対パルスの振幅及び符号を有する集合し
た波形における個々の噴射装置の過渡現象を提供し得
る。

【００２６】図４の実施例において、燃料ポンプ１３２
は慣習的な方法において燃料タンク１３３内に設けられ
ている。燃料は燃料フィルタ１２８を通して燃料流路１
２４へ通る供給ライン１２６を介し正常な機関作動中に
おいて供給される。燃料流路１２４は、燃料噴射装置制
御手段１２０からの作動信号１２２により作動される６
つの燃料噴射装置１１１〜１１６に燃料を供給する。図
２の実施例におけるように、燃料噴射装置制御手段１２
０は、好ましくは、色々な付加的な機関制御機能を実行
する電子的な機関制御モジュール或いはコンピュータ内
に取り込まれる。

【００２７】図４の実施例における機関１１０は、正常
な機関作動に対して適用され、この機関作動中において
燃料噴射装置により提供される燃料流量は必ずしも解析
されない。機関１１０はまた、燃料噴射装置試験作動に
対して適用され、この試験作動中において機関作動が継
続し、一方燃料噴射装置により提供される燃料流量が解
析される。燃料噴射装置試験作動中において、燃料供給
ラインが、燃料噴射装置試験作動中にて燃料流路をデッ
ドヘッドさせるための燃料リターンライン１２７内に第
１のバルブ手段１５０を含んで、適当なバルブ調整によ
り変更される。特に、試験作動中において、バルブ手段
１５０は燃料流路からの燃料流量に対する燃料リターン
ラインを閉じる。正常な機関作動中においてバルブ手段
１５０は燃料流路１２４からの燃料流量に対し燃料リタ
ーンライン１２７を開く。第２のバルブ手段１５５は、
正常機関作動中に燃料分路ラインを閉じるためそして燃
料噴射装置試験作動中に燃料分路ラインを開くために燃
料分路ライン１３１内に設けられている。管中に溜めら
れた蒸気はシステムの周波数応答をひどく低下させ得る
ので、そのシステムは好ましくはパージ（圧力ぬき）さ
れるように適用される。これはバルブ１５５を閉じそし
てバルブ１５０を開くことで図４の実施例において正常
に生ずる。正常な機関作動中において、第１バルブ手段
１５０を開きそして第２バルブ手段１５５を閉じて、燃
料流路における圧力が燃料リターンライン１２７におけ
る圧力調整器１３０により調整される。試験作動中にお
いて、第１バルブ手段１５０を閉じて燃料流路をデッド
ヘッドしそして第２バルブ手段１５５を開くことで、圧
力が分路ライン１３１における圧力調整器１６０により
調整される。

【００２８】図４の実施例における燃料噴射装置診断は
上述の色々な技術に応じて実質的に実行される。従っ
て、タイミング信号１３９が燃料噴射装置制御手段１２
０により信号処理手段１３７に送られて伝播遅延周期の
測定をトリガーしその後信号処理手段１３７が圧力セン
サ１３４から信号１３５の信号サンプリングを導く。あ
る好ましい実施例によれば、作動周期サンプリングは、
圧力波形の谷間の（時間において）より遅い部分におい
てなされ、初期のより高い周波数過渡状態を処理するこ
とにおいて含まれる複雑さを減少させそして圧力降下の
定常状態レベルをより精密に評価する。

【００２９】図２の実施例の場合のように、上述の波形
抽出方法の方が好まれる。圧力波伝播遅延周期後開始さ
れた作動サンプリング周期に亘り取られる圧力信号の多
重値を平均化することにより、信号処理手段１３７が、
個々の燃料噴射装置に対応する作動値を決定する。非作
動サンプリング周期に亘り取られる圧力信号の多重値を
平均化することは非作動値を生ずる。信号処理手段は、
作動及び非作動の値の間の差に基づいて燃料噴射装置制
御手段１２０に出力信号１４０を送る。好ましい実施例
によれば、上述したように、燃料噴射装置制御手段１２
０が好ましくはルックアップテーブルのようなメモリ手
段１４２を使用して問題の燃料噴射装置に対する作動周
期の期間を調整するための調整要素を決定する。付加的
な入力１１９はまた、作動期間、例えば、排気ガスセン
サ、質量空気流センサ等からの入力を決定するための燃
料噴射装置制御手段１２０に供給され得る。

【００３０】選択的には、システムは、さらに、燃料噴
射装置の各々を通して受け入れ可能な燃料流量割合に対
応する値を記憶するための記憶手段１４３及び信号処理
手段からの出力信号を記憶された値と比較するための比
較器手段を含む。記憶された値は選択的には問題の噴射
装置に対する信号処理手段からの初期的な出力信号の値
であり得る。代わりとして、記憶された値は周期的に更
新され或いは固定され、予め選択された値であり得る。
出力信号のその対応する記憶された値との比較が劣化し
た噴射装置を示すとき、操作者信号１６５が発生され
る。自動車の機関の場合には、そのような操作者信号は
計器パネル警告灯等の照明を生じさせ得る。そのような
操作者信号は、詰まった噴射装置の修理或いは交換を求
めるようにそして／又は洗浄性の燃料等の使用のような
救済保守を始めるように操作者に警告し得る。

【００３１】その技術において熟練した者たちは、ここ
に述べられた課題は、従属の請求項により規定されるよ
うに、本発明の真実の範囲及び精神から逸脱することな
く代わりの実施例において修正されそして／又は満たさ
れるということを認識するだろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】時間の関数として電圧にて表され、詰まった燃
料噴射装置及び新しい詰まりのない燃料噴射装置の作動
から生ずる燃料流路内の過渡燃料圧力波を示す、圧力セ
ンサにより発生される出力信号の波形を表すグラフであ
る。

【図２】本発明の第１実施例に応じて機関作動中に劣化
した燃料噴射装置を検出するためのオンボード診断シス
テムを含む内燃機関燃料システムの図解的な例示であ
る。

【図３】機関作動中に燃料噴射装置の作動から生ずる燃
料流路内の過渡燃料圧力波に基づき、図３の実施例にお
いて圧力センサにより発生される圧力信号を示すグラフ
である。

【図４】本発明の第２実施例に応じて劣化した燃料噴射
装置を検出するためのオンボード診断システムをもつ内
燃機関燃料システムの図解的な例示である。

【符号の説明】

１０ ６気筒機関 １１〜１６ 燃料噴射装置 ２０ オンボード機関電子制御コンピュータ ２４ 燃料流路 ３０，１３０ 圧力調整器 ３２ ポンプ ３３ 貯蔵タンク ３４ 圧力センサ手段 ３７ 信号処理手段 ４２ 記憶手段 １１０ 機関 １２７ 燃料リターンライン １５０ 第１バルブ手段 １５５ 第２バルブ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウーング − チュル ヤング アメリカ合衆国ミシガン州アン アーバ ー，グリーンブライアー 3535，ナンバー 58−ビー

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関作動中に劣化した燃料噴射装置を検
   出するためのオンボード診断システムを有する内燃機関
   であって、 燃料流路に作動的に接続された少なくとも一燃料噴射装
   置を含み、前記機関の各燃焼気筒に圧力を受けて液体燃
   料を供給するための燃料供給手段、 前記燃料噴射装置を個々に作動させて制御された作動周
   期中に前記燃料流路からの燃料を通過させる燃料噴射装
   置制御手段、 前記燃料噴射装置の作動から生ずる前記燃料流路内の各
   過渡燃料圧力波を感知しそしてそれに基づき作動中に前
   記燃料噴射装置により通される燃料の量に対応して各圧
   力信号を発生するための圧力センサ手段、及び前記圧力
   センサ手段からの各圧力信号を処理しそしてそれに応答
   して出力信号を発生するための信号処理手段を含む内燃
   機関。
2. 【請求項２】 前記燃料噴射装置を通して受入れ可能な
   燃料流量の割合に対応する値を記憶するための記憶手段
   及び出力信号を前記記憶された値と比較するための比較
   器手段をさらに含む請求項１に記載の内燃機関。
3. 【請求項３】 前記各圧力信号が本質的に各低周波数過
   渡燃料圧力波に応答して前記圧力センサ手段により発生
   される請求項１に記載の内燃機関。
4. 【請求項４】 前記信号処理手段が、前記燃料噴射装置
   制御手段からのタイミング信号に応答して、このタイミ
   ング信号に従う予め定められた圧力波伝播遅延周期後に
   開始される作動サンプリング周期中に取られる前記圧力
   信号の多重値を平均化して作動値を生じさせ、非作動サ
   ンプリング周期中に取られる前記圧力信号の多重値を平
   均化して非作動値を生じさせ、そして前記作動値及び前
   記非作動値の間の差に基づき前記燃料噴射装置制御手段
   への前記出力信号を発生する請求項１に記載の内燃機
   関。
5. 【請求項５】 前記燃料噴射装置制御手段が、前記信号
   処理手段からの前記出力信号に応答して前記燃料噴射装
   置の作動周期の期間を調整するように適用される請求項
   ４に記載の内燃機関。
6. 【請求項６】 複数の前記燃料噴射装置を含む前記燃料
   供給手段が、さらに、燃料タンクに作動的に設けられた
   燃料ポンプ、前記燃料ポンプから前記燃料流路へ燃料を
   通過させるための燃料供給ライン、及び前記燃料ポンプ
   に接近して前記燃料供給ラインに作動的に設けられて前
   記燃料流路内の燃料圧力を調整する圧力調整手段を含
   み、そして前記燃料噴射装置制御手段が、 前記燃料噴射装置が標準機関サイクルのシーケンスにて
   順次作動される標準モードにおいて、及び前記燃料噴射
   装置の各々の作動が一連の他の標準機関サイクルのシー
   ケンスのうちの対応する一つから順番に削除されて各燃
   料噴射装置に対してそれが作動されなかった対応試験サ
   イクルのシーケンスを提供する試験モードにおいて、 燃料噴射装置試験周期中に、前記燃料噴射装置を作動さ
   せるように適用され、そして各燃料噴射装置の作動サン
   プリング周期のための前記圧力信号が標準機関サイクル
   のシーケンスのための前記圧力信号及び前記対応試験サ
   イクルのシーケンスのための前記圧力信号の間の差とし
   て決定される請求項４に記載の内燃機関。
7. 【請求項７】 前記圧力センサ手段が、前記燃料流路内
   で感知される圧力とともに変化する出力電圧を前記圧力
   信号として発生するように適用される圧力変換器を含む
   請求項６に記載の内燃機関。
8. 【請求項８】 前記信号処理手段が波形アナライザを含
   む請求項７に記載の内燃機関。
9. 【請求項９】 前記燃料流路がデッドヘッド（ｄｅａｄ
   ｈｅａｄ）されている請求項６に記載の内燃機関。
10. 【請求項１０】 前記各燃料噴射装置により提供される
    燃料流量が解析されない間中、正常機関作動に対して適
    用され、そして機関作動が継続し一方前記各燃料噴射装
    置により提供される燃料流量が解析されている間中、燃
    料噴射装置試験作動に対して適用され、 前記燃料供給ラインが、超過燃料を前記燃料タンクに戻
    し、前記燃料流路を迂回させるための分路ラインを含
    み、前記圧力調整手段が前記分路ライン内に設けられて
    前記燃料噴射装置試験作動中に前記燃料流路内の燃料圧
    力を調整し、そして前記燃料供給手段が、さらに、 前記燃料流路から前記燃料タンクへ燃料を戻すための燃
    料リターンライン、 前記燃料リターンライン内において前記燃料流路からの
    燃料流量に対し前記燃料リターンラインを閉じることに
    より燃料噴射装置試験作動中に前記燃料流路をデッドヘ
    ッドさせ、そして正常機関作動中に前記燃料流路からの
    燃料流量に対し前記燃料リターンラインを開くための第
    １バルブ手段、 前記燃料分路ラインにおいて正常機関作動中に前記燃料
    分路ラインを閉じそして燃料噴射装置試験作動中に前記
    燃料分路ラインを開くための第２バルブ手段、及び前記
    燃料リターンライン内に設けられて正常機関作動中に前
    記燃料流路における燃料圧力を調整する第２圧力調整手
    段を含み、 前記圧力センサが、前記燃料流路との流体連通状態にて
    設けられて燃料噴射装置作動により引き起こされる前記
    燃料流路内の低周波数過渡圧力波を測定するための圧力
    変換器であるようにした請求項６に記載の内燃機関。
11. 【請求項１１】 複数の燃料噴射装置、 燃料流路に作動的に接続された複数の燃料噴射装置を含
    み、圧力を受けて液体燃料を機関の各燃焼気筒に供給す
    るための燃料供給手段、 前記各燃料噴射装置を個々に作動させて制御された作動
    周期中に前記燃料流路からの燃料を通過させるための燃
    料噴射装置制御手段、 個々の燃料噴射装置の作動から生ずる前記燃料流路内の
    各過渡燃料圧力波を感知しそしてそれに基づき作動中に
    前記各燃料噴射装置により通される燃料の量に対応する
    各圧力信号を発生する圧力センサ手段、及び前記圧力セ
    ンサ手段からの各圧力信号を処理しそしてそれに応答し
    て出力信号を発生するための信号処理手段を含む内燃機
    関における劣化した各燃料噴射装置を検出する方法であ
    って、 前記各燃料噴射装置が標準機関サイクルのシーケンスに
    て順に作動される標準モードにおいて、そして前記各燃
    料噴射装置の各々の作動が一連の他の標準機関サイクル
    のシーケンスのうちの対応する一つから順に削除されて
    各燃料噴射装置に対しそれが作動されない対応試験サイ
    クルのシーケンスを提供する試験モードにおいて、燃料
    噴射試験周期中に前記燃料噴射装置を作動させ、 前記標準機関サイクルのシーケンスに応答して標準圧力
    信号をそして前記対応試験サイクルのシーケンスに応答
    して各燃料噴射装置のための試験圧力信号を発生し、 前記標準圧力信号及び前記試験圧力信号を互いに比較す
    ることによりその作動周期中に通される燃料の量に対応
    して、個々に、各燃料噴射装置のための燃料流量値を決
    定し、そして各燃料噴射装置のための前記出力信号を前
    記燃料噴射装置制御手段に通しそしてそれに基づき前記
    燃料噴射装置の作動周期を調整する各ステップを含む内
    燃機関における劣化した燃料噴射装置を検出する方法。
12. 【請求項１２】 各燃料噴射装置のための前記燃料流量
    値を、個々に、記憶された基準値と比較して、もしあれ
    ば、前記燃料噴射装置のいずれが劣化した燃料噴射装置
    であるかを確認し、そして劣化した燃料噴射装置が確認
    されれば操作者信号を発生するステップをさらに含む請
    求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記信号処理手段が波形アナライザを
    含みそして各劣化した燃料噴射装置のための前記燃料噴
    射装置制御手段への前記出力信号がその劣化度合いを表
    しそして各劣化した燃料噴射装置の作動周期がその劣化
    度合いに対応する量を増加させる請求項１１に記載の方
    法。