JPS6069243A - 燃料噴射装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ガソリンエンジンなどの内燃機関における電
子制御燃料噴射装置Ｋ係り、特に複数の燃料噴射弁を吸
入通路の特定の部分にまとめて配置した燃料噴射装置の
制御方式に関する。

〔発明の背景〕

電子制御燃料噴射装置は、電磁弁の一種である燃料噴射
弁（インジェクタという）を用いてエンジンの吸入管内
に燃料を噴射させ、気化器を用いないで混合気を得る装
置であり、このときの混合気の空燃比（Ａ／Ｆという）
はインジェクタの開弁状態を電気信号で制御することに
よって行なうようになっている。そして、従来は、エン
ジンが多気筒エンジンの場合には、各気筒ごとに独立に
インジェクタを用いる方式のものが主として使用されて
いた。

しかして、近年、主としてコストの低減などを狙って、
複数のインジェクタを吸気マニフォールドの吸入端以前
の部分にまとめて配置し、全ての気筒に対して共通に燃
料の供給を行なうようにした、いわゆるシングル・ポイ
ント・インジェクタ方式（ａＰＩ方式という）の燃料噴
射装置が使用されるようになってきた。この−例として
、例えば特開昭５５−３２９１３号がある。

ところで、このＳＰＩ方式においては、複数個、例えば
２個のインジェクタを用い、これらを同時に、或いは交
互に周期的に開閉させ、この開閉周期と１回当りの開弁
時間を制御することＫより燃料供給量の制御が行なわれ
るようになっており、このため、複数個のインジェクタ
のうちのいづれかに断線や目詰り、或いは出力回路のシ
ョートなどの異常を生じると、直ちに全ての気筒に対す
る混合気のＡ／Ｆが大きく！化し、エンジンが停止い したり、或いは停止しｎでもその出力が大きく低下して
しまったり、排ガスが大きく悪化してしまったりすると
いう欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、ＳＰ
Ｉ方式の燃料噴射装置において、インジェクタの異常時
にもエンジンが停止したり、その出力が大きく低下した
り、或いは排ガスが大きく悪化したりすることのない燃
料噴射装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、インジェクタの動
作を常時監視し、複数のインジェクタのうちのいずれか
に異常が発生したとき罠は、それ以外の残りのインジェ
クタによって、この異常が発生する前と同じ量の燃料供
給が行なわれるようにした点を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明による燃料噴射装置の実施例について、図
面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例で、１はエンジン、２は吸気
マニフオールド、３は排気マニフォールド、４はスロッ
トル弁、５．６はインジェクタ、７は空燃比センサ、８
．９はパワートランジスタ、１０は制御回路、１１．１
２は検出回路、１３゜１４はラッチ回路、１５は電流し
ゃ断駆動回路、１６は異常表示回路、１７は電流しゃ断
回路である。

この実施例は、スロットル弁４の上流側に２個のインジ
ェクタ５．６を配置したＳＰＩ方式のもので、エンジン
１及び吸気マユフォールド２．排気マニフォールド３な
どは周知のものである。

空燃比センサ７は例えば０２センサなどと呼ばれるもの
で、エンジン排ガスのＡ／Ｆを検出し、混合気のＡ／Ｆ
をフィードバック制御するために用いられているもので
、これも周知のものである。

パワートランジスタ８．９は制御信号Ｔ、１　とＴ、、
によって導通・しゃ断し、インジェクタ５゜６に流れる
電流をオン・オフして燃料の噴射を制御する働きをする
。

制御回路１０はマイクロコンピュータ（図テハＣＰＵで
表わしである、なお、Ｉｌｏはその入出力装置である）
を備え、図示してない各種のセンサなどによってエンジ
ン１の運転状態を表わす種々のデータを取り込み、これ
らのデータに基づいて制御信号ＴｔｔｓＴ’ｔｇを演算
する働きをし、さらに、その他のニンジン制御に必要な
処理を行な５゜ 検出回路１１．１２はそれぞれ例えば第２図に示すよう
な構成のもので、インジェクタ５．６とパワートランジ
スタ８．９の接続点Ａの電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２で適当な
値になるよさに分割し、さらにツェナーダイオードＺで
所定値ｖ２に制限してＢ点に取り出し、それを電圧比較
器ＣＰで所定の比較電圧ｖＲと比較してＢ点の電圧が比
較電圧ＶＢより高いときにはＩ　１．　ｌに、そしてＢ
点の電圧が比較電圧Ｖ、以下のときにはＩ□Ｉになる出
力Ｃを発生する働きをする。

ラッチ回路１８．１４はそれぞれ１ビツトのラッチ機能
をもち、制御信号Ｔ１□ｅ　Ｔｌ１１がレベルＩＨ＠か
らＩＬＩに立下ったタイ之ングで電圧比較器ＣＰの出力
Ｃをラッチし、それをＩｌｏからＣＰＵに与える働きを
する。

電流しゃ断駆動回路１５はＣ’ＰＵからの信号により動
作し、電流しゃ断回路１７を駆動してインジェクタ５又
は６のいずれか一方に異常が検出されたとき、その異常
になった方のインジェクタに対するバッテリ電圧ｖＩＩ
の供給をしゃ断する働きをする。

異常表示回路１６は、警報ランプなどを含み、インジェ
クタ５又は６に異常が検出されたときにそれを表示する
働きをする。

電圧、この実施例の動作について説明する。

いま、インジェクタ５．６に異常がなく、共に正常に動
作していたとする。

制御回路１０のＣＰＵはセンサから取込んだエンジン回
転数データＮ、吸入空気流量ＱＡ、冷却水温Ｔｗに基づ
いてパワートランジスタ８．９を動作させるための制御
信号Ｔｔｔ　ｅ　Ｔｔｓ　のパルス＠ｔＰの計算を行な
い、インジェクタ５．６をオン−オフ動作させてエンジ
ンの制御を行なっている。

このときのパルス幅ｔＰは次式で決められる。

＋ｐ　”ｆ　（Ｎ−ＱＡ　＊　Ｔｗ） このときの動作は以下のとおりである。

パワートランジスタ８．９が導通すると、バッテリから
の電流がインジェクタ５，６に流れ、これらのインジェ
クタ５．６は開弁して燃料をエンジンの吸気管内に噴射
し、パワートランジスタ８゜９がしゃ断するとインジェ
クタ５．６には電流が流れなくなって燃料の噴射は止む
。そして、これらのインジェクタ５．６の１回当りの開
弁時間は制御信号Ｔｌ　１　＠　Ｔ１２　のパルス幅１
Ｐで決まるから、結局、このパルス幅１．を変えてやれ
ば燃料供給量を制御することができることになる。

一方、このようにしてインジェクタ５．６が正常に動作
していると、これらとパワートランジスタ８．９のコレ
クタとの間の点Ａ　１　、　Ａ　２には第３図（１）、
　（２）に示すような電圧が制御信号Ｔ、、（３１１Ｔ
ｌ□（４）に同期して現われる。つまり、インジェクタ
５．６の入出力端子間にはかなりの大きさのインダクタ
ンスがあり、このため、制御信号Ｔ。

、ＴＩ、によってパワートランジスタ８．７が導通、し
ゃ断して電流がオン・オフされると、そのオフ点でバッ
テリ電圧ＶＢよりかなり大きな逆起電圧が発生し、従っ
て、第３図（１）、　（２）に示すようなピークを含ん
だ電圧が得られるのである。

そこで、比較回路ＣＰの比較電圧ｖＲを、バッテリの電
圧ＶＢよりは大で、かつツェナーダイオードＺのツェナ
ー電圧ｖ２よりは小さい値に設定しておけば、インジェ
クタ５．６が正常に動作している限り、ラッチ回路１３
．１４には常にデータ“Ｉ″がラッチされることになり
、制御回路１０のＣＰＵはこれらのラッチ回路１３．１
４からのデータＩＩＩが入力されていることにより、イ
ンジェクタ５．６は正常であると判断し、通常の制御を
続ける。

次に、第３図の時点ｔ０において、インジェクタ５の電
磁コイルや、それに対する接続回路中に断線が生じたり
したとする。

そうすると、この時点ｔ０で第１図のＡ１点の電圧は、
それまでの電圧ＶＢからアース電位に変り、その後で制
御信号Ｔ、１が発生してもＡ１点の電圧は変らずにアー
ス電位のままとなるので、時点ｔ０の直後の制御信号Ｔ
、１の立ち下り時点ｔ１以後、ラッチ回路１３の出力は
それまでの１１（１から１Ｌ田になる。

一方、制御回路１０のＣＰＵは、このラッチ１３の出力
データを常時監視しており、それがＩＩＩ′になってい
る間は、上記したようにパルス幅ｔ、の演算を行ない、
それにより制御信号Ｔ１１、ＴＩ、Ｉの供給を行なって
いるが、ラッチ回路１３からのデータがＩ　Ｌ　Ｉに変
ったら、その後は制御信号Ｔ、１のパルス幅ｔＰを０に
し、他方、これに応じて制御信号Ｔ、２のパルス幅を２
倍にし、ｔＰ→２ｔＰとする。つまり、このときには、
制御信号Ｔ２、の発生を停止し、制御信号Ｔ、２だけを
継続させ、かつそのパルス幅１Ｐを通常の場合の２倍に
してやるのである。

従って、この実施例によれば、インジェクタ５に断線な
どによる故障が発生したときには、他方のインジェクタ
６の開弁時間がそのときに会所な値の２倍になり、イン
ジェクタ５の動作が停止して燃料の噴射が行なわれなく
なったにもかかわらず、正常な動作状態にある方のイン
ジェクタ６だけによって必要な量の燃料が以前と変らず
に供給されるようにされ、インジェクタ５の異常による
Ａ／Ｆの便化をなくし、エンジン停止などの事態の発生
をなくすことができる。

ところで、以上の動作はインジェクタ６に断線故障が生
じた場合も同様で、この場合にはラッチ回路１４の出力
データがＩＩ□１になり、インジェクタ６に対する制御
信号Ｔ５．が停止され、インジェクタ５に対する制御信
号Ｔ、１　のパルス幅が２１、となってＡ／Ｆが元のま
まに保たれるように動作する。このときのＣＰＵによる
動作をフローチャートで示すと第４図のとおりとなる。

そして、いずれの場合も、制御回路１０のＣＰＵは異常
表示回路１６を動作させ、運転者に対して異常発生を表
示させて検点や修理が必要になったことを知らせる。

従って、この実施例によれば、インジェクタ５゜６の継
続が可能になるばかりではなく、インジェクタ５．６の
いずれかが故障した状態のままで運転が長期間行なわれ
てしまう事態の発生を除くことができる。

また、この実施例では、ラッチ回路１３又は１４の出力
データがｌ１Ｏ１１になり、これが制御回路１０のＣＰ
Ｕで検知されると電流しゃ断駆動回路１５に制御信号が
供給され、電流しゃ断回路１７が動作して対応したイン
ジェクタ５又は６のうちのいずれか一方に対するバッテ
リ電圧ＶＢの供給がしゃ断されるよ５になっている。

そこで、この実施例によれば１以上のようにインジェク
タ５又は６に発生した故障が断線によるものであったと
きに限らず、インジェクタ５又は６の出力端子側の回路
がアースした場合の異常についても動作させ・ることが
できる。なお、出力端子側の回路がアースしたインジェ
クタは、その弁が開きつばなしになるから、エンジンに
対する燃料供給量は当然必要量を大きく超え、エンスト
（エンジンストール）したり、排ガスが悪化したりして
しまうことになるのである。

さ【、インジェクタ６又は６の出力端子側の回路がアー
スすると、それに応じて検出回路１１又は１２の入力点
Ａ１又はＡ！の電圧は、制御信号Ｔ１□、Ｔ、、　と無
関係に、０電圧を保ったままとなり、この結果、ラッチ
回路１３又は１４の出力データもＩｇｌにな、る。そこ
で、制御回路１０のＣＰＵは上記したように、異常が検
出された方のインジェクタに対する制御信号Ｔｉ□又は
Ｔ、□のいずれか一方のバス幅Ｔ、を０にすると共に他
方のパルス幅を２倍の２ｔνするが、さらにこれと共に
しゃ断回路１７を動作させ、異常が検出さレタ方ノイン
ジエクタ５又は６の一方に対するバッテリ電圧■、の供
給をしゃ断させる。従って、異常発生により弁が開きっ
ばなしになった方のインジェクタの弁は閉じられ、正常
なインジェクタだけＫよって必要な量の燃料が噴射され
てエンジンは正常に近い状態で運転を継続させることが
できるのである。

また、出力端子側がアースした場合には、そのインジェ
クタのコイルに過大な電流が連続的に流れるようになり
、過熱、損傷の虞れを生じるが、上記実施例によれば、
このような事態の発生を防ぐことができる。

さらに、この実施例によれば、インジェクタの異常が入
出力端子間のショートによる場合でも検出可能である。

すなわち、第２図の検出回路１１゜１２及び第３図（１
）、　（２）の波形図から明らかなように、上記実施例
においてはインジェクタ５．６のインダクタンスによる
逆起電圧を検出してラッチ回路１３．１４の出力データ
に１１１が得られるよさにしており、このため、インジ
ェクタの入出力端子間のショート（コイルのシ田−トも
含む）によっても異常の検出が行なわれ、Ａ／Ｆの適正
な制御の継続が可能になる上、異常なインジェクタに対
するバッテリ電圧ＶＢのしゃ断により、ショートしたイ
ンジェクタに接続されているパワートランジスタ８又は
９が過負荷状態になるのを防止することができる。

次に、上記実施例においては、０３センサ７からの信号
が制御回路１０のＣＰＵに取り込まれ、これによっても
インジェクタ５．６の異常を検出するようになっており
、以下、この点について説明する。

周知のように、インジェクタは電磁弁の一種であり、ソ
レノイドコイルが発生する磁束によってプランジャを吸
引し、ニードルパルプを開くようになっている。従って
、プランジャやニードルパルプにゴミなど微小な異物が
侵入すると、プランジャに噛込みを生じてプランジャが
動かなくなったり、ニードルパルプに目詰まりを生じた
りする。

そして、このような場合には、ソレノイドコイルやそれ
に対する入力回路や出力回路に異常がなくてもインジェ
クタの動作は異常になり、エンジンに対する燃料の供給
動作は正しく行なわれなくなってしまう。

しかして、この場合には％第１図のＡ１点やＡ、点の電
圧にはほとんど異常を生じないから、検出回路１１．１
２とラッチ回路１３．１４によってはインジェクタ５及
び６の異常を検出することはできない。

一方、このよさにインジェクタに噛込みや目詰まりが発
生すると、エンジンの出力Ａ／Ｆがリッチ（燃料供給量
が理論値より多い状態）になったり、リーン（燃料供給
量が理論値より少ない状態）になったりし、Ｏ，センサ
７によるＯ、フィードバック制御の有効動作範囲を超え
てしま５ため、０２センサ７の出力はリッチ状態或いは
り−ン状態にとどまったままとなる、いわゆるへばり付
き状態となる。

そこで、この実施例では、このような０□センサ７の出
力のへばり付きをＣＰＵが検知し、これによってもイン
ジェクタ５又は６の異常を検出するようにし、上記した
ようなプランジャの噛込みやニードルパルプの目詰まり
Ｋよる異常に対しても動作するようにしている。

例えば、いま、インジェクタ５に噛込みが発生し、ニー
ドルパルプが開かなくなったとすれば、エンジンの出力
Ａ／Ｆは次第にリーンになり、やがて０．センサ７の出
力はり一ン側にへばり付く。

そこで、このときには、ＣＰＵはインジェクタ６に対す
る制御信号Ｔｔ８のパルス幅を２倍にし、かつインジェ
クタ５に対するバッテリ電圧ＶＢの供給をしゃ断し、上
述したようにエンジンに対する燃料供給量が適正な値に
保たれるようにする。

また、目詰まりが生じた場合も同様であり、いずれの場
合も正しい燃料噴射量が保たれるようにすることができ
る。

なお、この場合、０．センサ７の出力のへばり付きだけ
では、インジェクタ５又は６のいずれに異常が発生した
のかを直ちに判別することはできないが、制御信号Ｔｉ
１　とＴｉ！の停止とパルス幅の２倍化とを交互に行な
い、０２センサ７の出力のへばり付きの解除をみるよさ
にして判別動作を行なうようにしてやればよい。

従って、この０２センサ７による動作を含めたＣＰＵの
動作を示すと第５図のよ５になる。

なお１以上の実施例では、インジェクタを２個用いたシ
ステムについて説明したが、本発明はインジェクタが２
個の場合に限らず適用可能なことはいうまでもなく、例
えばインジェクタを３個用いたシステムの場合では、イ
ンジェクタの１個が異常になったら残りの２個のインジ
ェクタのそれぞれによる燃料噴射量をそれぞれ１．５倍
にしてやればよく、２個のインジェクタが異常になった
ときには、残りの１個のインジェクタによる燃料噴射量
を３倍にしてやるよう圧すればよい。

〔発明の詳細な説明〕

以上説明したよさに、本発明によれば、インジェクタの
異常に際してのバックアップを充分に行ない、エンジン
の運転継続が可能になるため、従来技術の欠点を除き、
ＳＰＩ方式の信頼性を高め、ローコストの燃料噴射装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料噴射装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は検出回路の一実施例を示す回路図、
第３図は動作説明用のタイムチャー）、第４図及び第５
図は動作説明用のフローチャートである。 ４・・・・・・スロットル弁、５．６・・・・・・イン
ジェクタ（燃料噴射弁）、７・・・・・・０□センサ、
８，９・・・・・・パワートランジスタ、１０・・・・
・・制御回路、１１゜１２・・・・・・検出回路、１３
．１４・・・・・・ラッチ回路、１７・・・・・・しゃ
断回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数個の燃料噴射装置備え、混合気に必要な量の燃
   料の供給をこれら複数の燃料噴射弁により分担し【行な
   う方式の内燃機関における燃料噴射装置において、上記
   複数の燃料噴射弁のそれぞれの動作状態を監視して異常
   検出を行なう手段を設け、いずれかの燃料噴射弁に異常
   が検出されたときにはそれ以外の残りの燃料噴射弁に上
   記必要な量の燃料の供給を全て分担させるよさに構成し
   たことを特徴とする燃料噴射装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記異常検出を行
   なう手段が、燃料噴射弁の電磁コイルの導通状態を検査
   する手段を含むことを特徴とする燃料噴射装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記異常検出を行
   なう手段が、燃料噴射弁の電磁コイルの逆起電力を検出
   する手段を含むことを特徴とする燃料噴射装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、上記異常検出を行
   なう手段が、空燃比センサ出力信号のへばり付き状態を
   検出する手段を含むことを特徴とする燃料噴射装置。