JPS637258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料噴射系の作動検出装置に関する。

例えば、デイーゼル機関の燃料噴射系は第１図
に示されるように、燃料ポンプ１、高圧管２、燃
料噴射弁３などの要素から構成される。カム（図
示せず）によつて駆動される燃料ポンプ１のプラ
ンジヤ４が上昇〔矢印Ｘ方向〕を開始すると、プ
ランジヤ室５内の燃料油は急速圧縮され、吐出弁
６を押し上げて高圧管２を通つて燃料噴射弁３に
到達する。プランジヤ４が更に上昇すると、それ
と共に系内の圧力が上昇し、その圧力が燃料噴射
弁３のばね７の付勢力に打ち勝つとニードル８が
上昇〔矢印Ｙ方向〕を始め、加圧燃料油が、噴孔
９から噴出して燃料噴射が開始される。そしてプ
ランジヤ４が更に上昇する間は燃料噴射が続く
が、プランジヤ４の切欠部１０が燃料供給孔１１
に達すると、系内の燃料油は逆流を始め、系内の
圧力は急速に低下してニードル８が降下し、燃料
噴射が終了する。

従来、このような燃料噴射系の高圧管２内圧
力、燃料噴射弁３のニードル揚程などの挙動異常
を検出するためには、高圧管２内圧力の計測、ニ
ードル揚程などの計測が行われる。しかし、この
ような方法によると、圧力検出器、変位検出器な
どを取り付ける必要があり、そのためには高圧管
２の継手部のねじを取り外したり、燃料噴射弁３
内部を一部加工してニードル揚程の変位検出用の
触針を取り付けるなどの工事が必要であり、完成
品の作動を各製品毎にチエツクすることに適した
ものではなく、また多気筒機関の場合には、この
ような検出器を全気筒に取付けることは事実上不
可能に近い。

ところで、このような燃料噴射系にあつては燃
料噴射の開始と共に燃料油の急激な流動が起り、
それと共に燃料噴射系からは振動、音響の信号が
発せられており、これらの信号と高圧管２内圧力
および燃料噴射弁３のニードル揚程の間には一定
の関係がある。しかしながらこの信号は非常に変
化が速い信号であるため信号を処理するための装
置として処理速度が速いものの使用を強いられ
る。

そこで本発明は上記問題点に鑑みて成されたも
のであつて、急速に変化する信号を処理できるよ
うなアナログ回路を構成し、中央処理装置によつ
て信号の処理制御を行うと共に、その出力を解析
して燃料噴射系の作動状態の適否および特定のあ
る期間が正常な長さであるか否かを判別できるも
のを提供するものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第２図は６気筒デイーゼルエンジンの燃料噴射
系の外観を示し、前述のように燃料ポンプ１、高
圧管２、燃料噴射弁３などから構成され、燃料ポ
ンプ１の出口〔取付個所Ａで表わす〕と各燃料噴
射弁３の頭部〔取付個所Ｂで表わす〕には、それ
ぞれ第３図に示す加速度センサが装着されてい
る。１２は高圧管２の結合ナツト、１３は取付面
に対向する永久磁石、１４は永久磁石１３の裏面
側に貼附された圧電素子、１５は圧電素子１４を
保護するケース、１６は前記結合ナツト１２への
装着を確実にするための押えばね、１７は圧電素
子１４のリード線である。

燃料ポンプ１の出口と特定シリンダの燃料噴射
弁３の頭部にそれぞれ取付けられた第１、第２の
加速度センサ，の検出信号から目的とするデ
ータが得られることを第４図で説明する。第４図
イ，ロは、それぞれ第１、第２の加速度センサ
，の検出信号を適当な周波数帯域のフイルタ
を介してフイルタリングし、更に適当な処理を施
した信号波形で、第４図ハ，ニ，ホはこの際のシ
リンダ内圧力、燃料噴射弁３のニードル揚程、高
圧管２内圧力を表わす。第４図ニにおいて矢印
Ａ，Ｂは燃料噴射の開始、終了のタイミングを表
わし、第４図ロの矢印Ｃ，Ｄは燃料噴射の開始と
終了に対応する信号の立上がりと立下がりのタイ
ミングを示す。この第４図ニの矢印Ａ，Ｂのタイ
ミングと第４図ロの矢印Ｃ，Ｄのタイミングとの
相関を種々の運転条件のもとに得られたデータか
ら求めると第５図のようになり、燃料噴射弁ニー
ドル揚程と第２の加速度センサ検出信号とが強い
相関をもつていることがわかる。

更に、第５図の相関から、燃料噴射の開始・終
了時期より一定時間遅れて燃料噴射弁頭部検出信
号が立上がり・立下がりしており、したがつて前
記矢印Ｃ，Ｄの時期を検出することによつて燃料
噴射弁の開・閉の時期を検出することができる。
このことは、上述のような適当な処理信号を用い
ることによつて燃料噴射系の作動の状態を検出で
きることを示している。

第６図は第１、第２の加速度センサ，から
第４図イ，ロのような信号波形を得るための作動
検出装置の構成を示す。１８は前記第１の加速度
センサの検出信号が入力される第１の信号入力
端子、１９₁〜１９₆は各第２の加速度センサの
検出信号が入力される第２の信号入力端子、２
０，２１はデータセレクト信号２２に従つて６つ
の第２の加速度センサのうちの一つの検出信号
を択一的に出力するマルチプレクサ、２３ａ，２
３ｂ，２３ｃはそれぞれに対して各別に出力され
る第１のゲイン切換信号２４によつてゲインが切
換えられる高入力インピーダンスの増幅器で、第
１の加速度センサ、マルチプレクサ２０，２１
出力を所定ゲインでそれぞれ増幅すると共に後段
の各処理回路とのマツチングをとつている。２５
ａ，２５ｂ，２５ｃは抽出周波数がそれぞれに対
して各別に出力される第１のカツトオフ周波数切
換信号２６によつて切換えられる特徴抽出フイル
タで、ハイパスフイルタ、バンドパスフイルタま
たはローパスフイルタが用いられる。２７ａ，２
７ｂ，２７ｃはそれぞれに対して各別に出力され
る第２のゲイン切換信号２８によつて切換えられ
るレベル変換増幅器で、特徴抽出フイルタ２５
ａ，２５ｂ，２５ｃ出力にあらわれる特徴を更に
強調するために信号レベルを高める。２９ａ，２
９ｂ，２９ｃ，２９ｄは絶対値回路で基準レベル
を中心として正方向と負の方向に振分けて発生す
る第１、第２の加速度センサ，の検出信号を
両波整流して片振幅の信号とする。３０ａ，３０
ｂ，３０ｃ，３０ｄは包絡線検波回路で検波部と
検波した信号を平滑する低域通過フイルタ部とか
ら成り、被検査エンジンの回転数に応じて低域通
過フイルタ部の高域カツトオフ周波数が第２のカ
ツトオフ周波数切換信号２６′で切換えて抽出し
た特徴成分を損わないよう構成されている。３１
ａ，３１ｂ，３１ｃはアナログ信号を量子化する
高速度のサンプルホールド回路、３２ａ，３２
ｂ，３２ｃはサンプルホールド回路３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ出力を数値化する高速度のアナログ・
デジタル変換器ADCである。以上のような各信
号処理回路によつて、３つの信号処理経路、すな
わち２つの第１の信号処理経路（第６図のＸおよ
びX′）および１つの第２の信号処理経路（第６
図のＹ）が構成されている。ここで、第１の信号
処理経路における前記特徴抽出フイルタ２５ａ，
２５ｃにはそれぞれ増幅器２３ａ，２３ｂ出力が
処理信号として入力されており、第２の信号処理
経路における特徴抽出フイルタ２５ｂには切換信
号３３によつて接続状態が切換えられるアナログ
スイツチ３４を介して増幅器２３ａ又は２３ｂ出
力が入力される。また、被検査エンジンの回転検
出信号を得るために、第３の信号処理経路（第６
図のＺ）が設けられている。この経路には特定シ
リンダにおける第２の加速度センサの検出信号が
マルチプレクサ２１を介して選択的に入力され
る。すなわち、増幅器２３ｃは第２の加速度セン
サの検出信号から回転検出信号を得る処理経路
中に介装されており、特定シリンダの信号のみが
強調されて他のシリンダ信号が零レベルに近くな
るようなゲインが設定されている。３５はノイズ
成分を除去するためのハイパスフイルタ、３６は
波形整形回路で、クランク軸に直結された回転検
出センサからの信号を正規化して出力する。３７
は包絡線検波回路３０ｄと波形整形回路３６の一
方を選択するスイツチで、切換信号３８によつて
切換状態が選択される。３９は周波数・電圧変換
器で、スイツチ３７出力信号をアナログ電圧に変
換して出力する。４０はCPU（中央処理装置）
で、入力装置４１に設定される被検査エンジンの
機種とスイツチ３７を介して入力される回転検出
信号に応じて、前記増幅器２３ａ，２３ｂ，２３
ｃとレベル変換増幅器２７ａ，２７ｂ，２７ｃと
のゲインと特徴抽出フイルタ２５ａ，２５ｂ，２
５ｃのカツトオフ周波数を予め決定されているも
のに変更などの処理を指示してADC３２ａ，３
２ｂ，３２ｃからの処理信号を受入れて、処理結
果をCRTなどのデイスプレイを有する出力装置
４２に出力する。４３はメモリ装置である。

このように構成したため、第１、第２の加速度
センサ，からの信号が高速で変化するもので
あつても、包絡線検波回路３０ａ，３０ｂ，３０
ｃを介してCPU４０側に信号を入力するため、
CPU４０側の処理速度が低速度であつても十分
に追従でき、ここでADC３２ａ，３２ｂ，３２
ｃ出力はDMA方式でメモリ装置４３に一旦書込
んでから処理される。ここで、第１の加速度セン
サ出力信号の第１の信号処理経路（第６図の
Ｘ）における前記包絡線検波回路３０ａ出力に
は、ほぼ前記第４図イのような信号波形が得られ
る。また、入力装置４１に観測したいシリンダを
指定すると、CPU４０はマルチプレクサ２０に
デタセレクト信号を出力して第２の加速度センサ
から増幅器２３ｂへの入力信号を選択する。こ
れによつて第２の加速度センサの第１の信号処理
経路（第６図のX′）における包絡線検波回路３
０ｃの出力にはほぼ第４図ロのような信号波形が
得られる。なお、第１の信号処理経路における該
包絡線検波回路３０ｃ出力および前記包絡線検波
回路３０ａ出力は出力装置４３を介して実時間で
観測することもできるよう構成されている。
CPU４０の処理としては、メモリ装置４３から
エンジン１サイクル毎の特定シリンダの信号を読
み出し、これを平均化してこの多数サイクル平均
化信号を出力装置４２に出力する。第４図イ，ロ
はそれぞれこの多数サイクル平均化信号で、平均
化処理することによつて包絡線検波回路３０ａ，
３０ｃ出力に比べ一層読取り易い波形となつてい
る。CPU４０は更に特定シリンダ信号を多数平
均化した信号の変化状態から、例えば第２の加速
度センサ側からの信号の場合には、第４図ロの
矢印Ｃで表わされる立上がり時刻〔開弁時期〕と
矢印Ｄで表わされる立下がり時刻〔閉弁時期〕と
を検出し、この両者の間隔から燃料噴射期間を算
出する。CPU４０は予め書き込まれている標準
燃料噴射期間と算出された被検査エンジンの燃料
噴射期間とを比較して「良」「否」を判定するこ
ともできる。

また、CPU４０では第１の加速度センサ側
からでも同じように燃料噴射期間等を検出でき
る。更に、第４図イのような信号では吐出時期を
検出できないが、アナログスイツチ３４を介して
第１の加速度センサ検出信号を第２の信号処理経
路（第６図のＹ）に入力し、すなわち特徴抽出フ
イルタ２５ｂに増幅器２３ａ出力を供給して、第
２のゲイン切換信号２８によつてレベル変換増幅
器２７ｂのゲインをレベル変換増幅器２７ａより
も高くすると、第４図イの部分ｅでは観測できな
かつた吐出に対応する低レベルの信号が第７図イ
のように浮きあがる。第７図において部分ｆはレ
ベル変換増幅器２７ｂのゲインが大きいために出
力が飽和した信号立ち上がり部である。第７図ロ
は高圧管２内圧力を表わす。また第８図イ，ロは
多数平均化信号の要部となる特定期間〔数ミリセ
コンド〕を抽出したもので、この場合CPU４０
では、第２の信号処理経路の出力信号をもとに前
記部分ｅの立ち上がりＥから吐出時刻を検出し、
さらに前述のように飽和してしまつて包絡線検波
回路３０ｂ出力から検出できない開弁、閉弁時刻
を第１の信号処理経路における包絡線検波回路３
０ａ側の多数平均化信号の信号立上がりＣと立下
がりＤ時期から検出して燃料噴射期間を得ること
もできる。第８図ハ，ニ，ホはそれぞれ燃料弁ニ
ードル揚程燃料ポンプ１出口圧力、クランク角度
信号である。

なお、第２の加速度センサ側から第１の信号
処理経路を介して燃料噴射期間を求める際におい
ても開弁時期の信号が閉弁時期の信号に比べて大
幅にレベルが小さい場合には、アナログスイツチ
３４を介して増幅器２３ｂ出力を第２の信号処理
経路に供給し、第２のゲイン切換信号２８によつ
てレベル変換増幅器２７ｃよりも２７ｂのゲイン
を大きくし、包絡線検波回路３０ｂ側の多数平均
化信号と包絡線検波回路３０ｃ側の多数平均化信
号とから同様に燃料噴射期間を求めることができ
る。

更に、このようにして得られる第４図イ，ロに
示した第１、第２の加速度センサ，側の信号
の多数サイクル平均化信号は、燃料噴射弁の開弁
圧力を低下させた場合に、第４図の各波形に対し
て第９図のようにそれぞれ変化し、CPU４０は、
この第９図イと第４図イ、第９図ロと第４図ロを
比較して被検査エンジンが正常運転であるか否か
を判定することもできる。第１０図は開弁圧力を
変化させた場合の特定シリンダの第２の加速度セ
ンサ側の多数サイクル平均化信号の変化を表わ
し、このパターンを比較することによつても被検
査エンジンの開弁圧力がどれ程であるかを判定す
ることもできる。

上記実施例において、アナログスイツチ３４を
介して増幅器２３ａ又は２３ｂ出力が入力された
特徴抽出フイルタ２５ｂが介装された第２の信号
処理経路を併せて使用する際において、メインと
なる第１の信号処理経路とはゲインを第２のゲイ
ン切換信号２８によつて異ならせるとして説明し
たが、これはゲインのみならず特徴抽出フイルタ
２５ｂのカツトオフ周波数を異ならせて必要とす
る波形を抽出してもよく、またゲインは同じでカ
ツトオフ周波数のみを異ならせて必要とする波形
を抽出しても良く、これは適宜選択される。

また、マルチプレクサ２０を切換えながら処理
することによつて、多数シリンダの各シリンダの
作動を同時処理することができ、極めて効率的に
運転状態をチエツクできる。

以上説明のように本発明によると、包絡線検波
回路を介してから測定情報を処理装置本体側へ出
力するため、変化が高速度の検出信号であつても
比較的処理が遅い低速度の処理装置本体を使用し
て、測定情報から燃料噴射系の作動にともなう燃
料の吐出時期、開閉弁時期を検出できる。また、
少なくともゲインあるいは特徴抽出フイルタのカ
ツトオフ周波数が異なる２つの信号処理経路を設
けているので、同時に２つの信号処理経路に加速
度センサからの信号を入力することによつて、例
えば開弁および閉弁時の特徴信号にレベル差があ
つても各信号処理経路で別個にその特徴信号を確
実にとらえることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はデイーゼル機関の燃料噴射系の概略断
面図、第２図〜第１０図は本発明の一実施例を示
し、第２図はデイーゼル自動車エンジンの要部外
観図、第３図は加速度センサの構成図、第４図
イ，ロとハ，ニ，ホは本発明装置によつて得られ
る正常時の信号波形とエンジン作動検出信号波形
図、第５図は第４図の相関関係説明図、第６図は
作動検出装置の構成図、第７図と第８図は第６図
の説明波形図、第９図は異常時の信号波形とエン
ジン作動検出信号波形図、第１０図は開弁圧変化
と信号パターン変化の説明図である。 １……燃料ポンプ、２……高圧管、３……燃料
噴射弁、１３……永久磁石、１４……圧電素子、
１６……押えばね、，……第１、第２の加速
度センサ、１８……第１の信号入力端子、１９₁
〜１９₆……第２の信号入力端子、２０，２１…
…マルチプレクサ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ……
特徴抽出フイルタ、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ……
レベル変換増幅器、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ……
絶対値回路、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ……包絡線
検波回路、４０……CPU。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料ポンプ、高圧管、燃料噴射弁などの要素
   から構成される燃料噴射系の外部適当箇所に装着
   された加速度センサの検出信号を処理する作動検
   出装置であつて、信号処理経路を前記センサから
   の検出信号を入力信号とする特徴抽出フイルタ
   と、該特徴抽出フイルタの出力を片振幅の信号に
   変換する絶対値回路と、この絶対値回路出力を検
   波する包絡線検波回路とがそれぞれ介装された第
   １および第２の信号処理経路により構成すると共
   に、この第１の信号処理経路におけるゲイン又は
   特徴抽出フイルタのカツトオフ周波数と、第２の
   信号処理経路におけるゲイン又は特徴抽出フイル
   タのカツトオフ周波数とを互いに異ならせ、かつ
   前記第１および第２の信号処理経路の信号のゲイ
   ンと特徴抽出フイルタのカツトオフ周波数のうち
   少なくとも一方を、各信号処理経路中の信号の特
   徴が強調されるように制御する中央処理装置を設
   けたことを特徴とする燃料噴射系の作動検出装
   置。 ２ 第１、第２の信号処理経路にそれぞれ装着場
   所が異なる第１、第２のセンサの検出信号を入力
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の燃料噴射系の作動検出装置。 ３ 第１または第２のセンサとして装着場所が異
   なる複数個のセンサを設け、この複数個のセンサ
   の検出信号をマルチプレクサを介して第１、第２
   の信号処理経路の一方に入力したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の燃料噴射系の作動
   検出装置。 ４ 装着場所が異なる第１、第２のセンサの検出
   信号をそれぞれ第１、第２の信号処理経路に入力
   する状態と前記第１または第２のセンサの検出信
   号を第１と第２の信号処理経路に入力する状態と
   を切換えられるよう構成した特許請求の範囲第１
   項記載の燃料噴射系の作動検出装置。