(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャの往復動により拡縮するポンプ室に燃料を供給する供給流路と、前記ポンプ室から燃料を逃すスピル弁とを備え、
過給機付内燃機関の回転数とアクセル開度とを含む運転条件に基づいて算出した噴射量指令値に応じて前記スピル弁の開閉を制御する燃料噴射装置において、
過給機により加圧された過給圧を検出する過給圧センサと、
前記過給機付内燃機関の回転数と前記噴射量指令値とから過給圧基準値を算出する算出手段を備え、
前記過給圧センサにより検出された前記過給圧と前記算出手段により算出された前記過給圧基準値とを比較して、前記スピル弁の閉弁異常を判断する故障判断手段を設けたことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記故障判断手段により異常と判断されたときには、該異常を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記故障判断手段は、異常であるときに前記供給流路に介装された燃料遮断弁を閉弁して前記供給流路を遮断することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記故障判断手段は、異常であるときに前記内燃機関の吸気通路に設けた吸気絞り弁を閉じることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機を備えた内燃機関の燃料噴射装置に関し、特に、ポンプ室からの燃料圧送途中で開弁して燃料を逃すスピル弁を備えた燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プランジャの往復動により拡縮するポンプ室からの燃料圧送途中で開弁して燃料を逃すスピル弁の開閉を制御して燃料噴射量を制御する燃料噴射装置が用いられている。このような燃料噴射装置では、スピル弁が閉弁した状態で故障した場合には、燃料噴射量の制御ができなくなるばかりでなく、オーバラン状態となってしまう。
【０００３】
そこで、内燃機関の回転数を検出して、オーバラン状態を示す回転数となったときには、アクセル開度に応じて開閉される吸気絞り弁等を閉じて、運転を停止するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来のものでは、実際にオーバラン状態となった後に、内燃機関の運転を停止するので、内燃機関の破損を招く場合があり、また、運転の安全を確保する上で問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、内燃機関がオーバランする前にスピル弁の故障を検出することができる燃料噴射装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
プランジャの往復動により拡縮するポンプ室に燃料を供給する供給流路と、前記ポンプ室から燃料を逃すスピル弁とを備え、
過給機付内燃機関の回転数とアクセル開度とを含む運転条件に基づいて算出した噴射量指令値に応じて前記スピル弁の開閉を制御する燃料噴射装置において、
過給機により加圧された過給圧を検出する過給圧センサと、
前記過給機付内燃機関の回転数と前記噴射量指令値とから過給圧基準値を算出する算出手段を備え、
前記過給圧センサにより検出された前記過給圧と前記算出手段により算出された前記過給圧基準値とを比較して、前記スピル弁の閉弁異常を判断する故障判断手段を設けたことを特徴とする燃料噴射装置がそれである。
【０００７】
また、前記故障判断手段により異常と判断されたときには、該異常を報知する報知手段を備えた構成としてもよい。更に、前記故障判断手段は、異常であるときに前記供給流路に介装された燃料遮断弁を閉弁して前記供給流路を遮断するようにしてもよい。あるいは、前記故障判断手段は、異常であるときに前記内燃機関の吸気通路に設けた吸気絞り弁を閉じるようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は噴射ポンプで、噴射ポンプ１は往復動可能に支持されたプランジャ２を備えている。プランジャ２にはカムプレート４が取り付けられており、カムプレート４に対向してカムローラ６が設けられている。内燃機関本体２０の回転と共にカムプレート４が回転されると、カムプレート４がプランジャ２と共に往復動される。
【０００９】
プランジャ２の往復動によりポンプ室８の容積が拡縮し、ポンプ室８内の燃料が加圧されて、燃料噴射弁１０に供給される。ポンプ室８には供給流路１２とスピル流路１４とが接続されており、供給流路１２とスピル流路１４とは図示しない燃料室に連通されている。
【００１０】
供給流路１２には燃料遮断弁１６が介装されており、スピル流路１４にはスピル弁１８が介装されている。本実施形態では、スピル弁１８は励磁信号が入力されたときに閉弁し、図示しないばねの付勢力により開弁する構造のものを用いている。
【００１１】
燃料噴射弁１０に供給された燃料は、内燃機関本体２０の図示しない燃焼室内に噴射される。内燃機関本体２０は過給機２２を備え、過給機２２は吸気管２４からの吸入空気を、排気管２６から排出される排気を利用して昇圧する周知のものである。
【００１２】
この過給機２２により昇圧された吸入空気の過給圧を検出する過給圧センサ２８が設けられると共に、内燃機関本体２０の回転数を検出する回転数センサ３０が設けられている。また、運転者により操作される図示しないアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサ３２も設けられている。
【００１３】
これらの過給圧センサ２８、回転数センサ３０、アクセルセンサ３２は、電子制御回路５０に接続されており、電子制御回路５０は、周知のＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６を論理演算回路の中心として構成され、外部と入出力を行う入出力回路５８をコモンバス６０を介して相互に接続されている。
【００１４】
ＣＰＵ５２は、過給圧センサ２８、回転数センサ３０、アクセルセンサ３２からの信号を入出力回路５８を介して入力する。一方、これらの信号及びＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６内のデータや予め記憶された制御プログラムに基づいてＣＰＵ５２は、内燃機関本体２０の運転状態に応じた燃料噴射量等を算出し、その算出値に基づいて入出力回路５８を介してドライブ回路６２に駆動信号を出力する。ドライブ回路６２は駆動信号を受けて、燃料遮断弁１６、スピル弁１８に励磁信号を出力する。
【００１５】
次に、前述した電子制御回路５０において行われる開閉制御処理について、図２のフローチャートによって説明する。
まず、内燃機関本体２０の運転が開始されると、回転数センサ３０により検出された回転数ＮＥとアクセルセンサ３２により検出されたアクセル開度ＡＣＣＰＦとから図示しないマップ等に基づいて噴射量指令値ＱＦＩＮが算出される（ステップ１００）。
【００１６】
次に、スピル弁１８の閉弁時期ＱＰＡＮＧＦを回転数センサ３０により検出された回転数ＮＥと前回の開弁時期ＱＡＮＧＦとから算出する（ステップ１１０）。そして、スピル弁１８の開弁時期ＱＡＮＧＦを回転数センサ３０により検出された回転数ＮＥと噴射量指令値ＱＦＩＮとから算出する（ステップ１２０）。続いて、この算出した閉弁時期ＱＰＡＮＧＦと開弁時期ＱＡＮＧＦとに応じた駆動信号をドライブ回路６２に出力する（ステップ１３０）。ドライブ回路６２は、この駆動信号を受けてスピル弁１８に励磁信号を出力する。
【００１７】
本実施形態では、図４に示すように、ポンプ室８が圧縮された後、供給流路１２はプランジャ２の回転及びプランジャ２先端のスリットにより連通されて、プランジャ２の後退と共にポンプ室８には供給流路１２及びスピル流路１４から燃料が吸入される。そして、ポンプ室８が拡張された後、供給流路１２は遮断される。
【００１８】
スピル弁１８は、プランジャ２がポンプ室８を圧縮し始める閉弁時期ＱＰＡＮＧＦに閉弁され、これによりポンプ室８から圧縮された燃料が燃料噴射弁１０に供給される。また、開弁時期ＱＡＮＧＦとなると、スピル弁１８が開弁されて、ポンプ室８からスピル流路１４を通って燃料が燃料室に戻される。よって、閉弁時期ＱＰＡＮＧＦと開弁時期ＱＡＮＧＦとの間の期間で燃料噴射弁１０から燃料が噴射される。
【００１９】
開閉制御処理が繰り返し実行されている間、図３に示す故障時制御処理が繰り返し実行される。
この故障時制御処理では、まず、過給圧基準値ＰＩＭＢＡＳＥが回転数センサ３０により検出される回転数ＮＥと噴射量指令値ＱＦＩＮに基づいて算出される（ステップ２００）。図５に実線で示すように、スピル弁１８が正常に作動しているときには、過給圧ＰＩＭは噴射量指令値ＱＦＩＮに応じて増加する。また、図６に示すように、過給圧ＰＩＭと回転数ＮＥとは負荷の大小に応じた一定の関係がある。
【００２０】
過給圧基準値ＰＩＭＢＡＳＥは予め実験等により回転数ＮＥと噴射量指令値ＱＦＩＮに基づいてマップ等を作成して記憶しておく。このマップから回転数ＮＥと噴射量指令値ＱＦＩＮに基づいて過給圧基準値ＰＩＭＢＡＳＥを算出する。スピル弁１８が閉弁した状態で故障すると、過給圧は高いレベルで一定となる。スピル弁１８が正常に作動している状態のときの過給圧ＰＩＭと噴射量指令値ＱＦＩＮとの関係に所定値△αを加えて、過給圧基準値ＰＩＭＢＡＳＥとする。
【００２１】
次に、過給圧センサ２８により検出される過給圧ＰＩＭが、過給圧基準値ＰＩＭＢＡＳＥを超えているか否かを判断する（ステップ２１０）。過給圧ＰＩＭが、過給圧基準値ＰＩＭＢＡＳＥ以下であるときには、正常であると判断して一旦本制御処理を終了する。
【００２２】
一方、過給圧ＰＩＭが、過給圧基準値ＰＩＭＢＡＳＥを超えているときには、スピル弁１８の制御を中止し（ステップ２２０）、燃料遮断弁１６への励磁信号の出力を停止して燃料遮断弁１６を閉弁し、供給流路１２を遮断する（ステップ２３０）。これにより、内燃機関本体２０の運転が停止される。
【００２３】
そして、スピル弁１８が故障したことを運転者に報知するために、故障ランプ６４を点灯する等の報知を実行する（ステップ２４０）。尚、燃料遮断弁１６の閉弁に代えて、吸気通路に設けた図示しない吸気絞り弁を閉弁して、内燃機関本体２０の運転を停止するようにしてもよい。あるいは、燃料遮断弁１６を閉弁すると共に、吸気絞り弁を閉弁させて運転を停止するようにしてもよい。
【００２４】
スピル弁１８が故障して閉弁した状態となると、開弁時期ＱＡＮＧＦとなってもスピル弁１８が開弁しないので、ポンプ室８から加圧された燃料が燃料噴射弁１０に供給されて、燃料が噴射される。従って、内燃機関本体２０の回転が吹け上がり、回転数が増加する。これにより、過給機２２により昇圧された吸入空気の過給圧が上昇し、この過給圧ＰＩＭが過給圧センサ２８により検出される。
【００２５】
よって、スピル弁１８が閉状態で故障すると、過給圧ＰＩＭが上昇し、過給圧ＰＩＭが、過給圧基準値ＰＩＭＢＡＳＥを超えたときには、スピル弁１８が閉弁した状態で故障したと判断する。そして、燃料遮断弁１６を閉弁してポンプ室８への燃料の供給を遮断する。
【００２６】
過給機２２を備えた内燃機関では、スピル弁１８が正常に動作しているときには、噴射量指令値ＱＦＩＮに応じて過給圧ＰＩＭが増加する。スピル弁１８が閉弁した状態で故障すると、回転が吹け上がり、過給圧ＰＩＭが高いレベルとなる。従って、オーバランする前に、速やかにスピル弁１８が故障したことを検出できる。
【００２７】
尚、本実施形態では、ステップ２００の処理の実行が算出手段として働き、ステップ２１０，２３０の処理の実行が故障判断手段として働く。また、故障ランプ６４とステップ２４０の処理の実行が報知手段として働く。
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の燃料噴射装置は、スピル弁が閉弁した状態で故障すると、回転が吹け上がり、過給圧が高いレベルとなるので、オーバランする前に、速やかにスピル弁が故障したことを検出できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての燃料噴射装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態の電子制御回路で行われる開閉制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態の電子制御回路で行われる故障時制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態のスピル弁と供給流路の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】本実施形態の過給圧と噴射量指令値との関係を示すグラフである。
【図６】本実施形態の過給圧と回転数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…噴射ポンプ        ２…プランジャ
８…ポンプ室          １０…燃料噴射弁
１２…供給流路        １４…スピル流路
１６…燃料遮断弁      １８…スピル弁
２０…内燃機関本体    ２２…過給機
２８…過給圧センサ    ３０…回転数センサ
３２…アクセルセンサ  ５０…電子制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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