(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧作動式電子制御燃料噴射器と、
該油圧作動式電子制御燃料噴射器に接続された加圧された油圧作動流体と、
前記油圧作動式電子制御燃料噴射器に電気的に接続された電子コントローラと、
前記加圧された油圧作動流体に組み合わされ、前記電子コントローラに接続された第一センサと、
燃料噴射に関連する一つのエンジンパラメータを検出するための前記電子コントローラに接続された第二センサと、
を備え、
前記加圧油圧作動流体に組み合わされた前記第一センサは、前記油圧作動流体の圧力を表す圧力信号を発生し、
前記電子コントローラは、前記エンジンパラメータの検出された状態に応答して噴射信号を発生し、それに応答して前記第一センサから第一圧力レベルを入力し、
前記電子コントローラは、前記第一圧力レベルより小さい第二圧力レベルを計算し、その後、前記第一センサからの前記圧力信号を周期的に入力し、少なくとも所定回数にわたり連続して入力される前記圧力信号が前記第二圧力レベルを下回らないことに応答して噴射器故障信号を発生し、
前記電子コントローラは、前記所定回数の連続した読み取り値の前記圧力信号の少なくとも一つが前記第二圧力レベルを下回った場合には前記噴射器故障信号を発信しない、
ことを特徴とする油圧作動式電子制御ユニット噴射燃料システム。
【請求項２】
連続した読み取り値の前記所定回数は、前記エンジンパラメータの検出された状態の関数として計算されることを特徴とする請求項１に記載の油圧作動式電子制御ユニット噴射燃料システム。
【請求項３】
前記第二圧力レベルは、前記第一圧力レベルよりも少なくとも１メガパスカル（ＭＰａ）だけ小さいことを特徴とする請求項１に記載の油圧作動式電子制御ユニット噴射燃料システム。
【請求項４】
燃料噴射器に電気的に接続されたマイクロプロセッサと、流体供給部に接続され、前記噴射器に加圧流体を与える油圧流体ポンプと、前記マイクロプロセッサへの入力である圧力信号を発信する、前記加圧油圧流体に組み合わされた圧力センサと、を備え、前記マイクロプロセッサは、制御バルブに接続されており、前記油圧流体の前記圧力を制御するように、所望の圧力と前記圧力信号との間の差の関数である差分信号を発生するようになった内燃エンジンにおける故障した油圧作動式電子制御燃料噴射器を検出する方法であって、
噴射器駆動信号を発生し、
噴射器駆動信号を発生する前記段階に応答してエンジンシリンダに燃料を噴射して前記加圧された油圧流体の第一圧力レベルを計測し、
該第一圧力レベルよりも小さい第二圧力レベルを形成し、
噴射駆動信号を発生する前記段階に応答して、少なくとも所定回数だけ前記加圧油圧流体の圧力を検出し、
前記検出段階から得られた前記所定回数の圧力値の全てについて、それに対応する前記圧力が前記第二圧力レベルを下回らないことに応答して噴射器故障信号を発生し、
前記検出の段階から得られた前記所定回数の圧力値の少なくとも一つに対応する前記圧力が前記第二圧力レベルを下回ることに応答して前記噴射器故障信号の発生を制止する、
段階からなる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、油圧作動式電子制御燃料システムに関する。より詳細には、本発明は、このようなシステムを用いて燃焼噴射器の故障を検出する装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧作動式電子制御ユニット噴射燃料システムの例が米国特許第５、１９１、８６７号にみられる。この特許において開示される燃料システムは、燃料噴射器を開き、燃料をエンジンシリンダに噴射させるのに用いる加圧された油圧作動流体を含む。油圧センサが油圧作動流体の圧力を検出して、システムが油圧作動流体圧の閉ループ制御を実行できるように含まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第５、１９１、８６７号に開示されたシステムでは油圧流体圧を適切に制御するが、このシステムには燃料噴射器がいつ故障したかを判定する手段が設けられていない。
したがって、燃料噴射器の故障を発見できる油圧作動式電子制御燃料システムを提供することが好ましい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様において、本発明の油圧作動式電子制御ユニット噴射燃料システムは、油圧作動式電子制御燃料噴射器と、該油圧作動式電子制御燃料噴射器に接続された加圧された油圧作動流体と、前記油圧作動式電子制御燃料噴射器に電気的に接続された電子コントローラと、前記加圧された油圧作動流体に組み合わされ、前記電子コントローラに接続された第一センサと、エンジンパラメータに組み合わされた前記電子コントローラに接続された第二センサと、を備え、前記加圧油圧作動流体に対応した前記第一センサは、圧力信号を発信し、前記電子コントローラは、前記エンジンパラメータの検出された状態に応対して噴射信号を発信し、それに応答して前記第一センサから第一圧力レベルを入力し、前記電子コントローラは、前記第一圧力レベルより小さい第二圧力レベルを計算し、前記第一センサからの前記圧力信号を周期的に入力し、少なくとも所定数の連続した入力に対して前記圧力信号が前記第二圧力レベルを越えることに応対して噴射器故障信号を発信し、前記電子コントローラは、前記圧力信号が前記所定数の連続した読み取り値の少なくとも一つに対して前記第二圧力レベル以下に降下することに応対して前記噴射器故障信号を発信しない、ことを特徴とする。
【０００５】
本発明の別の態様において、燃料噴射器に電気的に接続されたマイクロプロセッサと、流体供給部に接続され、前記噴射器に加圧流体を与える油圧流体ポンプと、前記マイクロプロセッサへの入力である圧力信号を発信する、前記加圧油圧流体に組み合わされた圧力センサと、を備え、前記マイクロプロセッサは、制御バルブに接続されており、前記油圧流体の前記圧力を制御するように、所望の圧力と前記圧力信号の関数である誤差信号を発信するようになった内燃エンジンに用いられる故障した油圧作動式電子制御燃料噴射器を検出する方法を提供する。この方法は、噴射器駆動信号を発信し、噴射器駆動信号を発信する前記段階に応答してエンジンシリンダに燃料を噴射して前記加圧された油圧流体の第一圧力レベルを計測し、該第一圧力レベルよりも小さい第二圧力レベルを形成し、噴射駆動信号を発信する前記段階に応答して、少なくとも所定回数だけ前記加圧油圧流体の圧力を検出し、前記検出段階から得られた全ての前記所定数の圧力値に対して前記圧力が前記第二圧力レベルを越えることに応答して噴射器故障信号を発信し、前記検出の段階から得られた前記所定の圧力値の少なくとも一つに対して前記圧力が前記第二圧力レベル以下であることに応答して前記噴射器故障信号を制止する、段階からなる。
【０００６】
【実施例】
本発明は、油圧作動式電子制御ユニット噴射燃料システムに関して用いる電子制御システムに関する。油圧作動式電子制御ユニット噴射燃料システムは公知である。このようなシステムの一例が、米国特許第５、１９１、８６７号にみられる。本発明は、この先行技術を引用し、この特許明細書の記述を本明細書の記述の一部とする。
本明細書と、図面を通して、同じ符号は同じ成分、即ち部品を表す。まず、図１を参照すると、油圧作動式電子制御ユニット噴射燃料システムの電子制御システム１０の好ましい実施例が示されている。制御システムは、電子コントローラ１５を含んでおり、好ましい実施例ではマイクロコントローラ２０である。好ましい実施例において用いられたマイクロコントローラ２０は、モトロラマイクロコントローラモデル番号６８ＨＣ１１である。しかしながら、本分野の当業者に公知であるように本発明に関して多くの適当なコントローラを用いてもよい。
電子制御システム１０は、油圧作動式電子制御ユニット噴射器２５ａ−ｆを含んでおり、電気コネクタ３０ａ−ｆによってコントローラ２０の出力にそれぞれ接続されている。図１において、６個のこのようなユニット噴射器２５ａ−ｆが示されており、６気筒エンジン５５を備えた電子制御システム１０を用いることを表している。しかしながら、本発明は、６気筒エンジンを用いることに限定されない。あるいは、いろいろな数のシリンダ及びユニット噴射器２５を有するエンジンに用いるために容易に変更できる。各ユニット噴射器２５ａ−ｆは、公知のようにエンジンシリンダに対応している。このように図１に示した好ましい実施例を２つのユニット噴射器２５を加えて全部で８個の噴射器２５にすることによって、８気筒エンジンで操作するのに容易に変更できる。
【０００７】
油圧作動式流体は機械的な圧力を与えて、ユニット噴射器２５を制御可能に開き、燃料をエンジンシリンダに噴射できる。好ましい実施例において、油圧作動流体はエンジンオイルからなる。低圧オイルがオイルパン３５から低圧ポンプ４０によって排出されてフィルタ４５を通り、エンジンオイルからの不純物を濾過する。フィルタ４５は、エンジン５５に機械的にリンク結合され、エンジンによって駆動される高圧定吐出量型供給ポンプ５０に接続されている。高油圧作動流体（好ましい実施例においてはエンジンオイル）が高圧供給ポンプ５０の出力６５に接続された導管６０に入る。導管７０の一端が導管６０に接続されており、他端が噴射作動コントローラ７５に接続されている。作動コントローラ７５と定吐出量ポンプ５０が別個の部品として示されている。しかしながら、双方の特性を含む単一の部品に容易にかつ簡単に置き換えることができる。これらの部品は本分野においてよく知られている。
好ましい実施例において、噴射作動コントローラ７５は、噴射作動制御バルブ７６に接続された定吐出量型ポンプ５０を備えている。本分野においてよく知られている他の装置を定吐出量型ポンプ５０、噴射作動制御バルブ７６と容易にかつ簡単に置き替えることができる。例えば、このような装置の一つには、可変吐出量型ポンプがある。
【０００８】
好ましい実施例において、制御バルブ７６と定吐出量ポンプ５０とを組合せることによってマイクロコントローラ２０は導管７０、６０、９０内の油圧作動流体を所望の圧力に維持できる。噴射作動制御バルブ７６は電気コネクタ８０によってマイクロコントローラ２０に接続されている。噴射作動圧センサ９５は、導管９０に対応しており、マイクロコントローラ２０に接続された電気コネクタ１００を通る出力信号を発生する。マイクロコントローラ２０は、部分的には圧力センサ９５のコネクタ１００上で出力圧力信号をサンプリングすることによって導管９０内の油圧作動流体の圧力に対して閉ループ制御を維持する。
マイクロコントローラ２０はエンジン速度、噴射されるべき燃料の所望量、及び他のエンジンパラメータの関数として所望の油圧作動圧を計算する。特定の所望の油圧作動圧の計算については本発明の範囲を越えておりこれ以上述べない。好ましい実施例において所望の油圧作動圧は、５メガパスカル乃至２３メガパスカル（ＭＰａ）であるが、他の圧力でもよい。
ユニット噴射器２５ａ−ｆに供給する導管９０内の油圧作動圧は、マイクロコントローラ２０によってコネクタ８０を通って制御バルブ７６に送信された信号の関数である。上述したように、コントローラは、油圧作動圧の閉ループ制御を実行する。本分野において公知のように、マイクロコントローラ２０によってコネクター８０を通って噴射作動制御バルブ７６に送信された信号は、マイクロコントローラ２０によって計算された所望の油圧作動圧と、コネクタ１００を通る圧力センサ９５からのフィードバック信号との間の差の関数である差分信号である。
【０００９】
チェックバルブ８５が導管６０、９０に接続されている。噴射作動圧センサ９５は、導管９０に対応しており、マイクロコントローラ２０に接続された電気コネクタ１００を通って出力信号を発信する。マイクロコントローラ２０は、エンジン作動パラメータを表す他のセンサ信号１０５を受信する。例えば、本発明の好ましい実施例において、カムシャフト速度／時期信号１１０は、エンジンに対応したカムシャフト速度／時期センサ５６からマイクロコントローラ２０への入力である。マイクロコントローラ２０への入力として冷却温度センサからの冷却温度１１５、ブースト圧センサからのブースト圧１２０、及び大気圧センサからの大気圧１２５のような信号が与えられる。これらの信号に対するセンサは、図１に示されていない。しかしながらエンジンに関してこのようなセンサを用いることは、本分野において公知である。当業者であれば、本発明を用いてエンジンに関するこのようなセンサを簡単にかつ容易に使用することができる。
米国特許第５、１９１、８６７号をより完全に説明すると、ユニット噴射器２５ａ−ｆによって特定のエンジンシリンダに噴射された燃料量は、個々の電気コネクタ３０ａ−ｆを通ってマイクロコントローラ２０によって噴射器２５に伝達された個々の駆動信号と、導管９０内の油圧作動流体圧との関数である。
【００１０】
例えば、マイクロコントローラ２０は、エンジン速度１１０、ブースト圧１２５、及び本分野において公知であるような他の信号を含む所定の検出パラメータに従って特定のエンジンシリンダに噴射されるのに必要とされる燃料量を計算する。本発明は、送られるべき燃料量の計算に直接関与しない。このため、必要とされる燃料量を求めるための特定の計算についてはこれ以上述べない。
図２、図３を参照すると、導管９０内の油圧作動式流体圧がグラフで示されている。図２は、通常に噴射器を点火する流体圧をグラフで表している。図３は、噴射器のうちの一つが点火されなかったときの流体圧をグラフで表している。
図２に示されているように、油圧作動流体圧は、一連の振動２００を含んでいる。各振動は、噴射器２５ａ−ｆの別個になったひとつが開いてエンジンシリンダに燃料を噴射することによって生じる。米国特許第５、１９１、８６７号において説明されているように、マイクロプロセッサ２０は計算された時間２２０において駆動信号を個々のコネクタ３０ａ−ｆに対して発信する。駆動信号は対応する個々の噴射器に開くように命令する。個々の噴射器が開くと、加圧された油圧作動流体が噴射器から出て油圧流体供給部、本実施例においてはエンジンオイルパン３５に戻る。解放されたオイルによって、導管９０内の作動圧がわずかに降下し、振動２００によって表される。全ての噴射器が適当に作動すると、導管９０内の油圧がわずかに振動し（図２の要素２００によって表されている）、各駆動信号がマイクロプロセッサによって噴射器に発信される。マイクロプロセッサ駆動信号を監視し、振動２００に対して圧力センサ９５信号をサンプリングすることによってマイクロプロセッサは、全ての噴射器が適当に燃焼しているかどうかを判定することができる。マイクロプロッサ２０は、これが駆動コマンドを発信するほぼその時間に導管９０内の第一圧力レベルを計測し、この第一の圧力レベルよりも小さい第二の圧力レベルを計算することによって振動２００が生じたことを確かめる。好ましい実施例において、第二の圧力レベルは第一の圧力レベルよりも小さい約１メガパスカル（ＭＰａ）であるが、他の値を用いることもできる。次いで、マイクロプロセッサは圧力センサ９５信号をサンプリングし、サンプリングされた値を第二圧力レベルと比較する。サンプリングされた値が第二の圧力レベル以下に降下すると振動２００が生じた。この方法で、マイクロプロセッサ２０は振動２００を検出できる。
【００１１】
図３では、油圧噴射器２５が作動しなかった場合を表す。図において、マイクロプロセッサは、第一の駆動信号を計算された時間２３０で発信し噴射器を点火させる。次いで、噴射器が点火することによって第一の振動２１０が発生する。次いで、マイクロプロセッサは第二駆動信号２４０を発信し、圧力センサ９５からの振動を再びサンプリングする。圧力センサ９５信号において振動がないために、マイクロプロセッサ２０は振動を表す圧力信号を入力せず、これにより噴射器２５ａ−ｆが点火に失敗したことを判定する。次いで、マイクロプロセッサはその情報を用いて、故障ライトを操作ディスプレイパネルに点灯させたり整備メモリ内に故障を記録したり、又は他の方法において故障情報を処理する。
本明細書において記載され、請求の範囲に述べられた検出方法及び装置の一実施例を用いることによって、本発明は、特定の噴射器がいつ故障したかを判定できる。このために本発明は、故障を推定するのに必要とされる、費用のかかる故障診断手順を除去することができる。さらに、本発明はオペレータを変えたり、噴射器の故障に対する整備用の技術者を変えることによってエンジン別の損傷を防ぐのに役立てることが可能である。この方法において、他の損傷が起きる前に噴射器を取り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御システムの好ましい実施例のブロック線図である。
【図２】故障噴射器を検出する際の好ましい実施例のレール圧力のグラフである。
【図３】故障噴射器を検出する際の好ましい実施例のレール圧力のグラフである。
【符号】
１０  電子制御システム
１５  電子コントローラ
２０  マイクロコントローラ
２５  噴射器
３５  オイルパン
４０  低圧ポンプ
４５  フィルタ
５０  低吐出量型供給ポンプ
５５  エンジン
６０、７０、９０  導管
７５  噴射作動コントローラ
７６  噴射作動制御バルブ
８０  コネクタ
９５  噴射作動圧力センサ
【図１】
0003709230.tif 000002
【図２】
0003709230.tif 000003
【図３】
0003709230.tif 000004