(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料システムを診断するための診断装置であって、
低圧燃料源から高圧燃料を供給するため、ポンプ指令信号に応答する第１燃料ポンプと、
前記第１燃料ポンプからの前記高圧燃料を受けるアキュムレータと、
前記アキュムレータから高圧燃料を取り出すため、バルブ制御信号に応答するバルブと、
前記アキュムレータ内の燃料圧を感知し、それに対応する圧力信号を発生する手段であって、前記圧力信号が、前記第１燃料ポンプによってそこへ供給される燃料のピーク圧に相当するピーク値と、そこから取り出される燃料により生じる前記アキュムレータ内の燃料のバレー圧に相当するより低いバレー値とを有する、前記の手段と
制御コンピュータであって、前記圧力信号の前記ピーク値のうちの別々の１つに各々ある多数の第１圧力値と、前記バレー値のうちの別々の１つに各々ある多数の第２圧力値をサンプリングし、それらに基づき平均圧力値を決定し、かつ、前記多数の第１と第２の圧力値の各々を前記平均圧力値と比較し、前記多数の第１と第２の圧力値のうちの少なくとも１つが、前記平均圧力値を含むある範囲から外れている場合に、エラー・カウンタを増分する、前記の制御コンピュータと、
を備えた診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記制御コンピュータは、前記多数の第１と第２の圧力値のうちの少なくともいくつかが、前記範囲内にある場合、前記エラー・カウンタを減分するよう動作可能であること、を特徴とする診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、前記制御コンピュータは、前記エラー・カウンタが前もって決めたカウント値を超過した場合、障害コードを記録するよう動作可能であること、を特徴とする診断装置。
【請求項４】
請求項２記載の装置において、前記制御コンピュータは、前記エラー・カウンタが前もって決めたカウント値を超過した場合、リンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行するよう動作可能であること、を特徴とする診断装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置であって、さらに
前記低圧燃料源から高圧燃料を前記アキュムレータに供給するため、前記ポンプ指令信号に応答する第２燃料ポンプを含み、
前記圧力信号が、前記第２燃料ポンプによってそこへ供給される燃料のピーク圧に相当する追加のピーク値と、そこから取り出される燃料によって生じる前記アキュムレータ内の燃料のバレー圧に相当する追加のより低いバレー値とを有すること、
を特徴とする診断装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記制御コンピュータは、前記ポンプ指令信号と前記バルブ制御信号を発生するよう動作可能であり、
前記ポンプ指令信号は、前記アキュムレータ内の所望のピーク燃料圧に相当する目標ピーク圧値に基づくこと、
を特徴とする診断装置。
【請求項７】
内燃機関の燃料システムを診断する方法であって、
第１燃料ポンプを作動して、目標燃料圧力値に基づいて燃料源からアキュムレータに燃料を供給するステップと、
前記第１燃料ポンプの作動により生じる、実際のピーク圧力値における前記アキュムレータ内の第１圧力値を測定するステップと、
制御バルブを作動して、前記第１燃料ポンプの作動により生じる前記アキュムレータからの加圧燃料を取り出すステップであって、前記アキュムレータがその後にそこのバレー燃料圧を定める、前記のステップと、
前記バレー燃料圧力における前記アキュムレータ内の第２圧力値を測定するステップと、
多数の前記第１と第２の圧力値に基づき平均圧力値を決定するステップと、
前記多数の第１と第２の圧力値の各々を前記平均圧力値と比較するステップと、
前記多数の第１と第２の圧力値のうちの少なくとも１つが、前記平均圧力値を含むある範囲から外れた場合に、エラー・カウンタを増分するステップと、
を備えた診断方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、さらに、前記多数の第１と第２の圧力値のうちの少なくともいくつかが、前記範囲内にある場合、前記エラー・カウンタを減分するステップを含むこと、を特徴とする診断方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法であって、さらに、前記エラー・カウンタが前もって決めたカウント値を超過した場合、障害コードを記録するステップ、を含むことを特徴とする診断方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法であって、さらに、前記エラー・カウンタが前記前もって決めたカウント値を超過した場合、リンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行するステップ、を含むことを特徴とする診断方法。
【請求項１１】
請求項７記載の方法であって、さらに、
第２燃料ポンプを作動して、前記目標燃料圧力値に基づいて前記アキュムレータに燃料を供給するステップと、
前記第２燃料ポンプを作動したことにより生ずる、実際のピーク圧力値における前記アキュムレータ内の第３圧力値を測定するステップと、
前記制御バルブを作動して、前記第２燃料ポンプを作動したことにより生ずる、供給された前記アキュムレータからの加圧燃料を取り出すステップであって、前記アキュムレータが、その後にそこの別のバレー燃料圧を定める、前記のステップと、
前記別のバレー燃料圧における前記アキュムレータ内の第４の圧力値を測定するステップと、
を含み、
前記決定するステップが、前記多数の前記第３と第４の圧力値に更に基づいて前記平均圧力値を決定することを含み、
前記比較するステップが、更に、前記多数の第３と第４の圧力値の各々を前記平均圧力値と比較することを含み、
前記増分するステップが、更に、前記第３と第４の圧力値のうちの少なくとも１つが、前記範囲から外れた場合に、前記エラー・カウンタを増分することを含むこと、
を特徴とする診断方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、さらに、前記多数の第１、第２、第３および第４の圧力値のうちの少なくともいくつかが、前記範囲内にある場合、前記エラー・カウンタを減分するステップ、を含むことを特徴とする診断方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、さらに、前記エラー・カウンタが前もって決めたカウント値を超過した場合、障害コードを記録するステップ、を含むことを特徴とする診断方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法であって、さらに、前記エラー・カウンタが前記前もって決めたカウント値を超過した場合、リンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行するステップ、を含むことを特徴とする診断方法。
【請求項１５】
内燃機関の燃料システムを診断するための装置であって、
低圧燃料源から高圧燃料を供給するため、ポンプ指令信号に応答する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプから前記高圧燃料を受けるアキュムレータと、
燃料要求信号を発生するための手段と、
前記アキュムレータ内の燃料圧を感知し、それに対応する圧力信号を発生するための手段と、
エンジンの速度を感知し、それに対応するエンジン速度信号を発生するための手段と、
前記圧力信号、エンジン速度信号、および燃料要求信号を受け取り、前記ポンプ指令信号を発生する制御コンピュータであって、前記エンジン速度信号および燃料要求信号に基づいて燃料指令を決定するよう動作可能であり、かつ、前記圧力信号、前記エンジン速度信号および前記燃料指令の現在値に基づいて予想のポンプ指令を決定し、前記ポンプ指令信号の現在値と前記予想ポンプ指令との差がしきい値レベルより大きい場合障害コードを記録する、前記の制御コンピュータと、
を備えた診断装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置において、前記制御コンピュータは、前記ポンプ指令信号の前記現在値と前記予想ポンプ指令との差が前記しきい値レベルより大きい場合、リンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行するよう動作可能であること、を特徴とする診断装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の装置において、前記制御コンピュータは、各々異なる範囲のエンジン速度に対する多数のルックアップ・テーブルを含み、前記多数のルックアップ・テーブルのそれぞれが、ある範囲の圧力信号値とある範囲の燃料指令の関数としての複数の予想ポンプ指令を含み、
前記制御コンピュータは、前記制御コンピュータ内の前記多数のルックアップ・テーブルの１つから、前記予想ポンプ指令を決定するよう動作可能であること、
を特徴とする診断装置。
【請求項１８】
内燃機関の燃料システムを診断する方法であって、
燃料要求信号を感知するステップと、
エンジン速度信号を感知するステップと、
燃料システムの一部を形成するアキュムレータ内の燃料圧を示す圧力信号を感知するステップと、
前記燃料要求信号およびエンジン速度信号に基づいて燃料指令を決定するステップと、
前記燃料要求信号および圧力信号に基づいて燃料ポンプ指令を決定するステップであって、前記ポンプ指令が燃料ポンプを作動して前記アキュムレータに燃料を供給する、前記のステップと、
前記エンジン速度信号、前記圧力信号および前記燃料指令の現在値に基づいて予想の燃料ポンプ指令を決定するステップと、
前記ポンプ指令の現在値と前記予想ポンプ指令との差がしきい値より大きい場合、障害コードを記録するステップと、
を備えた診断方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法であって、さらに、前記ポンプ指令の現在値と前記予想ポンプ指令との差が前記しきい値より大きい場合、リンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行するステップ、を含むことを特徴とする診断方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法において、前記予想燃料ポンプ指令を決定するステップは、前記予想燃料ポンプ指令を、それぞれが異なるエンジン速度範囲に基づく多数のルックアップ・テーブルの中の１つから引き出すことを含み、前記多数のルックアップ・テーブルのそれぞれが、ある範囲の圧力信号値とある範囲の燃料指令値の関数として複数の予想燃料ポンプ指令を含むこと、を特徴とする診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は概して燃料システム制御技術に関係し、特に燃料システム中の故障および障害状態を診断するための技術に関係する。
【０００２】
【従来の技術】
電子制御された高圧燃料システムが知られており、自動車産業および大型トラック産業で一般に使用される。そのようなシステムは、１本以上の燃料噴射管に加圧燃料を供給する蓄積ユニットに対し高圧燃料を供給するよう動作可能な燃料ポンプを含んでもよい。一般的に１つ以上の圧力センサが、システム全体にわたって燃料圧力をモニターし制御するために提供される。
【０００３】
そのような１つのシステムの例が、本発明の譲受人に譲渡されているＴｈｏｍｐｓｏｎ等の、米国特許５，６７８，５２１号に記述される。Ｔｈｏｍｐｓｏｎ等の燃料システムは、低圧燃料源からアキュムレータまで燃料を汲み上げるよう動作可能な一対のカム駆動高圧燃料ポンプを含む。アキュムレータは、分配器ユニットに燃料を供給するための電子制御が可能な単一噴射制御バルブに高圧燃料を渡す。その分配器は、次に、多数の燃料噴射管のすべてに燃料を分配する。アキュムレータはアキュムレータ圧力をモニターするための圧力センサを含む。電子制御ユニットは、アキュムレータ圧力、絞り弁の位置、およびエンジン速度を調節し、それらに従って燃料システムの稼働を制御する。
【０００４】
今記述されたタイプの高圧燃料システムは、従来の機械システムに対して多くの利点を持つ一方、それに関連するある欠点を持つ。例えば、システムの電気構成部品や、機械構成部品の故障が、全体的なシステム障害になるかもしれず、その場合には、エンジンが車両を放置してしばしば停止し、乗員が立ち往生させられるかもしれない。ひどい場合は、そのような構成部品の故障が、燃料システム構成部の悲惨な破壊に結びつくことがある。
【０００５】
したがって、必要とされるのは、ちょうど記述されたタイプの電子制御燃料システム内の障害や故障を診断するためのシステムである。そのようなシステムは、理想的には、困難な修理工程を支援する燃料システム関連の故障を示す障害コードを記録すべきであり、さらに車両が危険から離れ、そして（あるいは）修理設備まで運転されることができるように、１つ以上のリンプ・ホーム燃料供給運用モードを提供すべきである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従来技術に関する先の欠点が、本発明によって解決される。本発明の１つの側面に従って、内燃機関の燃料システムを診断するための装置は、低圧燃料源から高圧燃料を供給するためのポンプ指令信号に反応する第１燃料ポンプと、第１燃料ポンプから高圧燃料を受け取るアキュムレータと、アキュムレータから高圧燃料を取り出すためのバルブ制御信号に反応するバルブと、アキュムレータ内の燃料圧を感知しそれに対応する圧力信号を作り出す手段で、その圧力信号が、第１燃料ポンプによってそこへ供給される燃料のピーク圧に相当するピーク値と、そこから取り出される燃料に起因するアキュムレータ内の燃料のバレー（谷）圧に相当するバレー値とを持つ、手段とからなる。制御コンピュータは、圧力信号のピーク値のうちの別々の１つの近くに各々ある多数の第１圧力値と、圧力信号のバレー値のうちの別々の１つの近くに各々ある多数の第２圧力値を各々サンプリングし、それらに基づく平均圧力値を決定するために提供される。制御コンピュータは、第１と第２の多数の圧力値の各々を平均の圧力値と比較し、そして第１と第２の多数の圧力値のうちの少なくとも１つが、平均圧力値のしきい値の範囲から外れている場合に、エラー・カウンタを増加させるよう動作可能である。
【０００７】
本発明の別の側面に従って、内燃機関の燃料システムを診断する方法は、燃料源から目標燃料圧力値に基づいてアキュムレータに燃料を供給するために、第１燃料ポンプを稼動させるステップと、第１燃料ポンプを稼働させたことに起因する、実際のピーク圧力値に近いアキュムレータ内の第１圧力値を測定するステップと、第１燃料ポンプを稼働させたことに起因して、その後、そこのバレー燃料圧を定義するアキュムレータから加圧燃料を取り出すために制御バルブを稼動させるステップと、バレー燃料圧力に近いアキュムレータ内の第２圧力値を測定するステップと、多数の第１と第２圧力値に基づく平均圧力値を決定するステップと、第１と第２の多数の圧力値の各々を平均圧力値と比較するステップと、そして第１と第２の多数の圧力値のうちの少なくとも１つが、平均圧力値のしきい値の範囲から外れている場合に、エラー・カウンタを増加させるステップとからなる。
【０００８】
本発明のさらなる側面に従って、内燃機関の燃料システムを診断するための装置は、低圧燃料源から高圧燃料を供給するためのポンプ指令信号に反応する第１燃料ポンプと、第１燃料ポンプから高圧燃料を受け取るアキュムレータと、アキュムレータ内の燃料圧を感知しそれに対応する圧力信号を作り出すための手段と、圧力信号を受け取り第１ポンプ制御信号を作り出す制御コンピュータで、燃料供給ゼロの指令に相当する多数の第１ポンプ指令信号を生み出し、それに対応する圧力信号の第１対応変化をモニターする制御コンピュータで、圧力信号の第１対応変化の少なくとも１つが、前もって決められたしきい値である圧力変化を超過するなら、エラー・カウンタを増加させる制御コンピュータとからなる。
【０００９】
本発明のまた別の側面に従って、内燃機関の燃料システムを診断する方法は、燃料源からアキュムレータにゼロ指令された燃料を供給する第１燃料ポンプを稼動させるステップと、ゼロ指令された燃料をもって第１燃料ポンプを稼動させることに起因するアキュムレータ内での圧力における第１対応変化を測定するステップと、稼動させるステップと測定するステップを何度も繰り返すステップと、多数の圧力における第１対応変化のそれぞれを圧力変化のしきい値と比較するステップと、多数の圧力における第１対応変化の少なくとも１つが圧力変化のしきい値を超過するなら、エラー・カウンタを増加させるステップとからなる方法。
【００１０】
さらに、本発明のさらなる側面に従って、内燃機関の燃料システムを診断するための装置は、低圧燃料源から高圧燃料を供給するための第１ポンプ指令信号に反応する第１燃料ポンプと、低圧燃料源から高圧燃料を供給するための第２ポンプ指令信号に反応する第２燃料ポンプと、第１と第２燃料ポンプから高圧燃料を受け取るアキュムレータと、アキュムレータ内の燃料圧を感知しそれに対応する圧力信号を作り出すための手段と、多数の第１と第２ポンプ指令信号を生み出し、それに対応する第１と第２圧力信号の変化をモニターする制御コンピュータで、対応する多数の第１と第２圧力信号の変化のそれぞれに基づく第１と第２平均圧力変化を決定する制御コンピュータで、第１と第２平均圧力変化の差が、第１圧力変化の限界より大きくて、第２圧力変化の限界より小さいなら、エラー・カウンタを増加させる制御コンピュータとからなる。
【００１１】
さらに、本発明の別の側面に従って、内燃機関の燃料システムを診断する方法は、目標燃料圧力値に基づいてアキュムレータに燃料を供給するために、第１燃料ポンプを稼動させるステップと、目標燃料圧力値に基づいてアキュムレータに燃料を供給するために、第２燃料ポンプを稼動させるステップと、第１燃料ポンプを稼働させたことに起因する、アキュムレータ内の燃料圧力の変化に対応する第１圧力の変化値を決定するステップと、第２燃料ポンプを稼働させたことに起因する、アキュムレータ内の燃料圧力の変化に対応する第２圧力の変化値を決定するステップと、稼働させるステップと決定するステップを何度も繰り返すステップと、第１圧力の多数の変化値の平均として、第１平均圧力変化値を計算するステップと、第２圧力の多数の変化値の平均として、第２平均圧力変化値を計算するステップと、第１と第２平均圧力変化値の差が、第１圧力変化の限界より大きくて、第２圧力変化の限界より小さいなら、エラー・カウンタを増加させるステップとからなる。
【００１２】
本発明のまた別の側面に従って、内燃機関の燃料システムを診断するための装置は、低圧燃料源から高圧燃料を供給するためのポンプ指令信号に反応する燃料ポンプと、燃料ポンプから高圧燃料を受け取るアキュムレータと、燃料要求信号を作り出すための手段と、アキュムレータ内の燃料圧を感知し、それに対応する圧力信号を作り出すための手段と、エンジンの速度を感知し、それに対応するエンジン速度信号を作り出すための手段と、圧力信号、エンジン速度信号、および燃料要求信号を受け取り、ポンプ指令信号を作り出す制御コンピュータで、エンジン速度信号および燃料要求信号に基づいて燃料指令を決定するよう動作可能な制御コンピュータで、圧力信号、エンジン速度信号、および燃料指令の現在値に基づいて予想されるポンプ指令を決定する制御コンピュータで、ポンプ指令信号の現在値と予想されるポンプ指令との差がしきい値より大きいなら、障害コードを記録する制御コンピュータとからなる。
【００１３】
本発明のまたさらなる側面に従って、内燃機関の燃料システムを診断する方法は、燃料要求信号を感知するステップと、エンジン速度信号を感知するステップと、燃料システムの一部を形成するアキュムレータ内の燃料圧を示す圧力信号を感知するステップと、燃料要求およびエンジン速度信号に基づいて燃料指令を決定するステップと、燃料要求および圧力信号に基づいて燃料ポンプ指令を決定するステップで、そのポンプ指令がアキュムレータに燃料を供給するための燃料ポンプを稼働させる、ステップと、エンジン速度信号、圧力信号、および燃料指令の現在値に基づいて予想される燃料ポンプ指令を決定するステップと、ポンプ指令の現在値と予想されるポンプ指令との差がしきい値より大きいなら、障害コードを記録するステップとからなる。
【００１４】
本発明の１つの目的は、電子制御燃料システム内の障害状態を診断するためのシステムを提供することである。
本発明の別の目的は、イン・レンジ圧力センサの障害を診断するための、そのようなシステムを提供することである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、燃料ポンプ噴射器のブロー・シャット障害を診断するための、そのようなシステムを提供することである。
本発明のまた別の目的は、複式ポンプ燃料システム内の１つの燃料ポンプの障害を診断するための、そのようなシステムを提供することである。
【００１６】
さらに本発明の別の目的は、電子制御燃料システムへの高圧燃料のポンピング過剰を診断するための、そのようなシステムを提供することである。
本発明のこれらのそして他の目的が、参照される実施例についての以下の説明からより明確になるだろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の原理についての理解を促進する目的のために、これから、図面に示される１つの望ましい実施例が参照され、その同じことを記述するために具体的な言葉が使用されるだろう。しかしながら、そのことが本発明の範囲を制限するものではないことが理解されるだろう、そしてそこに示されるような実施例の変更や、さらなる修正や、本発明の原理を用いるさらなる応用は、当業者ならば、通常思い浮かぶものであるだろうことが予想される。
【００１８】
次に図１を参照すると、これには、本発明に従った燃料システムおよび関連する制御システム１０が示される。システム１０は、低圧燃料ポンプ１６へ伸びる燃料フロー経路１５を持つ、燃料タンク１２あるいは燃料１４が入った同様の源を含む。低圧ポンプ１６は、好ましくは、手動の歯車機構１８および燃圧調整器２０を持つ、周知の歯車ポンプである。燃料フロー導管２４ａは、第１（前部）ポンプ・エレメント２４ｂ、および第２（後部）ポンプ・エレメント２４ｃを持つ高圧燃料ポンプ２２へ伸びる。ポンプ・エレメント２４ｂおよび２４ｃは、カム２６ａおよび２６ｂを通してエンジン駆動機構２８によって機械的にそれぞれ運転される。燃料フロー導管２４ａは、ポンプ・エレメント２４ｂに接続される出力燃料フロー導管２４ｄを持つ第１ポンプ制御バルブ３０ａに燃料を供給する。さらに燃料フロー導管２４ａは、ポンプ・エレメント２４ｃに接続されている出力燃料フロー導管２４ｆを持つ第２ポンプ制御バルブ３０ｂに燃料を供給する燃料フロー導管２４ｅに接続される。第１ポンプ・エレメント２４ｂは、それとの間に配置された逆止め弁３２ａを持つ導管３６ａを通して高圧燃料アキュムレータ３４に接続される。同様に、第２ポンプ・エレメント２４ｃは、それとの間に配置された逆止め弁３２ｂを持つ導管３６ｂを通してアキュムレータ３４に接続される。
【００１９】
高圧アキュムレータ３４は、導管４０を通して噴射制御バルブ３８に接続される。噴射制御バルブ３８は、排出導管４２、および燃料分配器４８の流入部４６に燃料を供給する出力導管４４を含む。分配器４８は多数の流出ポートを含み、その６つの流出ポート５０1〜５０6が図１に示される。しかしながら、分配器４８は、多数の燃料噴射器あるいは燃料噴射器グループに燃料を分配するための任意の数の流出ポートを含んでよいことが理解されることになる。図１では、そのような１つの燃料噴射器５２が、燃料フロー経路５４を通して流出ポート５０2に接続され、そして噴射器５２はエンジン・シリンダに燃料を噴射するための噴射器出力５６を持つ。
【００２０】
システム１０は、多数のセンサと、エンジンや車両の稼働状況に反応する制御コンピュータ５８によって電子制御される。アクセル・ペダル６０は、好ましくは、信号経路６２を通して制御コンピュータ５８の入力ＩＮ１に、アクセル・ペダル位置を示す信号かパーセンテージを提供するアクセル・ペダル位置センサ（示されていない）を含むが、本発明は、アクセル・ペダル６０からの燃料要求信号を制御コンピュータ５８に提供するためのよく知られた任意の感知機構を利用することも意図している。周知のクルーズ・コントロール装置６４は、この分野の知識を持つ人達に知られているように、クルーズ・コントロールの作動が選択される時に、望む車両速度を示す燃料要求信号を信号経路６６を通して制御コンピュータ５８の入力ＩＮ２に提供する。
【００２１】
エンジン速度センサ６８は、エンジン速度を示す信号を制御コンピュータ５８に提供するために、信号経路７０を通して制御コンピュータ５８の入力ＩＮ３に接続される。１つの実施例では、エンジン速度センサ６８は、よく知られたＨＡＬＬ効果センサであるが、本発明は、可変抵抗センサのようなエンジン速度と好ましくはエンジン位置を検知できるよく知られた任意のセンサを使用することも意図している。高圧アキュムレータ３４は、アキュムレータ３４内の圧力を感知できるそれに接続された圧力センサ７２を含む。圧力センサ７２は、信号経路７４を通して制御コンピュータ５８の入力ＩＮ４に、アキュムレータ圧力を示す圧力信号を提供する。好ましくは、圧力センサ７２はよく知られた圧力センサおよび燃料温度センサの組み合わせであるが、本発明は、アキュムレータ３４、導管３６ａ、導管３６ｂ、あるいは導管４０内の燃料圧力を示す信号を制御コンピュータ５８に提供するために、よく知られた任意の装置、機構、あるいは技術を利用すること、ならびに、アキュムレータ３４、導管３６ａ、導管３６ｂ、あるいは導管４０内の燃料温度を示す信号を制御コンピュータ５８に提供するために、よく知られた任意の装置、機構、あるいは技術を利用することも意図している。このように圧力／温度センサ７２は、アキュムレータ３４内の燃料圧力および燃料温度を示す信号を制御コンピュータに５８に提供することができるが、本発明は、燃料圧力と燃料温度の情報を制御コンピュータ５８に提供する別個のセンサを準備することも意図している。さらに制御コンピュータ５８は、信号経路７６を通して噴射制御バルブ３８に接続された第１出力ＯＵＴ１、および信号経路７８を通してポンプ制御バルブ３０ａと３０ｂに接続された第２出力ＯＵＴ２を含む。燃料システム１０および関連する制御システムの一般的な操作が、図１〜４を参照して記述されるだろう。
【００２２】
図１および２を参照して、制御コンピュータ５８の内部機能のいくつかが、本発明に関係するように、示される。アクセル・ペダル信号およびクルーズ・コントロール信号は、信号経路６２および６６をそれぞれ通して制御コンピュータ５８に入る。この分野の知識を持つ人達に知られているように、オペレータが起こした両方の信号は、望ましい燃料供給に従うのであり、制御コンピュータ５８は、それに対応して燃料システム１０を制御するためにいずれの信号にも反応する。これ以降、アクセル・ペダルおよび（または）クルーズ・コントロール信号は、一般に燃料要求信号と呼ぶ。どんな場合も、燃料要求信号は、燃料リクエスト変換ブロック９０に提供され、そこで、周知の技術に従って、燃料要求信号が燃料リクエスト信号に変換される。一般的に、燃料リクエスト変換ブロック９０は、適切な燃料リクエスト値を決定するために、燃料要求信号に加えて、多数の燃料マップを含み、多数のエンジン／車両の稼働状況に反応する。
【００２３】
燃料リクエスト値は、望ましいアキュムレータ圧力設定値を示す参照圧力を決定するために、燃料リクエスト値に反応する参照圧力計算ブロック９２に提供される。参照圧力は、参照圧力値、および信号経路７４上の圧力センサ７２によって提供されるアキュムレータ圧力に基づいて、信号経路７８上にポンプ指令信号を用意するアキュムレータ圧力制御ループに提供される。１つの実施例では、参照圧力値が、信号経路７４に接続されるマイナス入力も持つ、合計ノードΣｌのプラス入力に提供される。合計ノードΣｌの出力は、その出力が信号経路７８に接続される調速機ブロック９６に提供される。１つの実施例では、調速機ブロック９６は周知のＰＩＤ調速機を含むが、本発明は他の周知の調速機あるいは調速機技術を利用することも意図している。
【００２４】
燃料リクエスト値はさらに、望ましいエンジン速度を示す参照速度を決定する、燃料リクエスト値に反応する参照速度計算ブロック９４に提供される。参照速度は、それに従って燃料指令値を作り出す、つまりこの分野の知識を持つ人達に知られているように、その参照速度と、信号経路７０上のエンジン速度センサ６８によって提供される実際のエンジン速度とに基づいて燃料指令値を作り出すエンジン速度制御ループに、提供される。１つの実施例では、参照速度値が、信号経路７０に接続されるマイナス入力も持つ、合計ノードΣ２のプラス入力に提供される。合計ノードΣ２の出力は、調速機ブロック９８に提供され、その出力は燃料指令値を提供する。１つの実施例では、調速機ブロック９８は周知のＰＩＤ調速機を含むが、本発明は他の周知の調速機あるいは調速機技術を利用することも意図している。
【００２５】
制御コンピュータ５８はさらに、信号経路７４上に提供される実際のアキュムレータ圧力信号、および調速機９８によって提供される燃料指令に基づいて、噴射制御バルブ（ＩＣＶ）３８を稼動させるための「オン・タイム」を決定することができる、ＩＣＶオン・タイム計算ブロックを含む。ＩＣＶオン・タイム計算ブロック１００は、噴射器制御バルブ３８の稼働／非稼働を制御するために信号経路７６上に燃料信号を作り出す。
【００２６】
では図３Ａ〜３Ｇから構成される図３を参照して、燃料システム１０の一般的な点火時調整される事のいくつかが示される。制御コンピュータ５８は、ポンプ制御バルブ２４ｂおよび２４ｃを制御することにより、アキュムレータ３４内の燃料圧を制御することができる。バルブの１つである２４ｂの制御がここで記述されるが、その操作がバルブ２４ｃにも同様に当てはまることが理解される。ポンプ・プランジャが、カム２６ａの動きに従ってポンプ・エレメント２４ｂ内で引っ込むとともに、低圧燃料ポンプ１６によって供給される燃料が、バルブ３０ａが活動しない限り、燃料ポンプ・エレメント２４ｂの取り込み容積の中へ流れ込む。ポンプ・プランジャが上昇するとともに、バルブ３０ａが活動しないままの状態であるなら、取り込み容積内の燃料が低圧燃料ポンプ１６に還流し出ていく。ポンプ制御バルブ３０ａが活動させられると、外へ向かう燃料フロー経路が閉じられ、ポンプ・エレメント２４ｂの取り込み容積内の燃料は、ポンプ・プランジャが上昇するとともに、気圧調節されるようになる。取り込み容積内の燃料圧が指定された圧力レベルに達すると、逆止め弁３２ａが開き、取り込み容積内の加圧燃料がアキュムレータへ流れる。参照圧力（図２のブロック９２）と実際のアキュムレータ圧力（信号経路７４上に提供される）の間の差に基づいて、図２の圧力制御ループが、ポンプ制御バルブ３０ａが活動させられるポンプ・プランジャ上死点（ＴＤＣ）の前の角度を特定する。これ以降、この角度はバルブ閉じ角度（ＶＣＡ）と呼ぶ。
【００２７】
燃料システム１０の１つの実施例においては、図３Ｂ〜３Ｇに示されるように、ポンプ・プランジャＴＤＣ（前部および後部カムとして図３Ｄおよび３Ｆにそれぞれ示される）と、シリンダＴＤＣ（図３Ｂ）は、６０クランク度離して整列させている（図３Ｃ）。指令されたＶＣＡ（ポンプ指令）は、ポンプ・プランジャＴＤＣの前の０度と１２０度の間のいかなる場所に生じてもよい（図３Ｄ〜３Ｇ参照）。参照圧力および実際のアキュムレータ圧力の間の差が大きい場合、それぞれの指令されたＶＣＡは大きくなり、その逆も成り立つ。異なる指令がなされたＶＣＡの例は図３Ｅと３Ｇに示され、そこでポンプ指令稼働時間が、ポンプ稼働遅延時間Ａとポンプ稼働時間Ｂを持つように示される。６５度と３０度に相当するＶＣＡが、それぞれＣとＦによって図３Ｅに示され、１２０度のＶＣＡがＤによって図３Ｇに示される。実際のアキュムレータ圧力が参照圧力より大きい場合、図３ＧのＥで示されるように、ポンプ制御バルブ３０ａが活動していないことを反映して、指令されるＶＣＡは自動的に０度に設定される。制御コンピュータ５８はさらに、図３Ａ、３Ｂ、３Ｄ、および３Ｆに示されるように、ポンプ・プランジャＴＤＣおよびシリンダＴＤＣの間で、噴射制御バルブ３８を稼動させたり（燃料供給のタイミングを制御するため）、バルブ３８の稼働を止めたり（燃料供給量を制御するため）するよう動作可能である。燃料システム１０および関連する制御システムのさらなる運用上かつ構造の詳細は、Ｔｈｏｍｐｓｏｎ等による、米国特許５，６７８，５２１号で与えられるが、その特許は本発明の譲受人に譲渡されており、その内容は言及により本文に含めるものとする。
【００２８】
燃料がアキュムレータ３４に入るとともに、アキュムレータ圧力は上昇し始め、ポンプ・プランジャＴＤＣ後およそ３０度で参照圧力（図２）に達する。各ポンピング・イベントのポンプ・プランジャＴＤＣ後の３０度において、コンピュータ５８はアキュムレータ圧力をサンプリングし、アキュムレータ圧力の最高点のサンプルとして、そのようなサンプルを維持する。ポンプ・プランジャＴＤＣ後のおよそ４５〜７５度において、制御コンピュータ５８は噴射イベントを始めるために噴射制御バルブ３８（図３Ａ）を稼動させる。燃料が、噴射制御バルブ３８の活動の結果として、アキュムレータ３８から引き出されると、アキュムレータの圧力が減少し、ポンプ・プランジャＴＤＣ後およそ８０度で、アキュムレータ圧が最小に達する。制御コンピュータ５３は、ポンプ・プランジャＴＤＣ後の８０度で再びアキュムレータ圧力をサンプリングし、バレー・アキュムレータ圧力サンプルとして、そのようなサンプルを維持する。アキュムレータ圧力１１０対クランク度のプロット図が、参照圧力１１２と対比して、図４に示される。図４は、６気筒（シリンダ）エンジンのカムの完全な１回転に対するアキュムレータ圧力の変化図を示す。波形１１０によって示されるように、前部（２４ｂ）および後部（２４ｃ）ポンプ・エレメントが交互に稼働し、そして制御コンピュータ５８は各カムの回転に対して６つのピーク圧力値と、６つのバレー圧力値をサンプリングする。
【００２９】
本発明の１つの側面に従って、制御コンピュータ５８は、そのサンプルとして図４に示されるアキュムレータ圧力波形をモニターし、さまざまな燃料システムの故障および障害状態を診断する。そのような燃料システムの故障および障害状態の一例は、圧力センサ７２のスタック・イン・レンジ障害である。制御コンピュータ５８は信号経路７４を通してアキュムレータ圧力をモニターすることにより、そして予期される圧力変化に対してこの信号を処理することによって、そのような障害状態を検知するよう動作可能である。アキュムレータ圧力の変化が予期されたものより小さい場合、制御コンピュータ５８はそこで障害コードを記録し、そして圧力センサ関連の故障用のリンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行する。
【００３０】
では図５を参照して、圧力センサ７２のスタック・イン・レンジ障害状態を診断するためのソフトウェア・アルゴリズム１２０の１つの望ましい実施例が示される。好ましくは、制御コンピュータ５８はその中にアルゴリズム１２０を格納し、この分野の知識を持つ人達に知られているように、アルゴリズム１２０を毎秒多数の回数、実行できることが望ましい。アルゴリズムはステップ１２２で始まり、ステップ１２４で、エラー・カウンタが任意の値、この場合は０にセットされる。その後、ステップ１２６で、制御コンピュータ５８は、信号経路７４上に提供されるアキュムレータ圧力信号をサンプリングする。上に示され記述される燃料システム実施例の中で、制御コンピュータ５８は、好ましくは、図４で示されるようなアキュムレータ圧力信号、つまり６気筒エンジンに対する６つのピーク圧力信号、および６つのバレー圧力信号をサンプリングする。しかしながら、ステップ１２６は好ましくは、少なくともすべての圧力ピークとバレーのサンプリングを含む、他のアキュムレータ圧力変化図が使用されてもよいことが、理解されるべきである。いずれにしても、アルゴリズム１２０はステップ１２６からステップ１２８へ続く。
【００３１】
ステップ１２８で、制御コンピュータ５８は、アキュムレータ圧力サンプルの少なくともいくつかに基づいた平均の圧力値を計算する。好ましくは、１２のサンプルすべてがその平均圧力値を計算するために使用されるが、１２未満の数のサンプルがこの計算に使用されてもよい。１つの実施例では、制御コンピュータ５８は、圧力サンプル値の代数平均として平均圧力値を計算するが、本発明は、例えば平方２乗平均（root mean square）計算、中央値（median）計算、あるいは他のもっと複雑な平均する技術のような他の平均する技術を使用することも意図している。どんな場合も、アルゴリズムの実行は、ステップ１２８から、制御コンピュータ５８が、好ましくはよく知られた方程式に従って、アキュムレータ圧力サンプルの少なくともいくつかを平均の圧力値と比較する操作ができるステップ１３０に続く。好ましくは、制御コンピュータ５８は、ステップ１３０で平均の圧力値と圧力サンプル（本例では１２個）の各々を比較するよう動作可能であることが望ましい。
【００３２】
その後、ステップ１３２で制御コンピュータ５８は、比較ステップ１３０の結果として、アキュムレータ圧力サンプルの少なくとも１つ以上が、平均圧力値のしきい値ＴＨから外れているかどうかを決定する。好ましくは、制御コンピュータ５８は、ステップ１３２の実行を、サンプルがすべて平均圧力値のＴＨ内にあるかどうかを判定することにより行う。もし、ＴＨ内にある場合、アルゴリズム実行は、ステップ１３４に続行し、ここで、制御コンピュータ５８は、エラー・カウンタを減少させる（しかし、好ましくは、ゼロより下ではない）。ステップ１３２で、サンプルがすべて平均圧力値のＴＨ内にないと制御コンピュータ５８が判定する場合、アルゴリズムの実行は、制御コンピュータ５８がステップ１３６においてエラー・カウンタを増加させる。ステップ１３４あるいは１３６のどちらかから、アルゴリズムの実行はステップ１３８に続く。１つの実施例では、ＴＨが１００ｐｓｉに設定されるが、本発明はＴＨに対して他のｐｓｉ値を使用することも意図している。
【００３３】
ステップ１３８で、制御コンピュータ５８は、前もって決められた（好ましくは校正可能な）カウント値とエラー・カウンタを比較する。エラー・カウンタが前もって決められたカウント値未満である場合、アルゴリズムの実行はステップ１２６にループする。ステップ１３８で、エラー・カウンタが前もって決められたカウント値以上であると制御コンピュータ５８が判定する場合、スタック・イン・レンジ圧力センサ故障を示す障害コードを制御コンピュータ５８が記録するステップ１４０へとアルゴリズムは続く。１つの実施例では、前もって決められたカウント値が３６に設定されるが、本発明は他のカウント値を利用することも意図している。アルゴリズムの実行は、ステップ１４０から、制御コンピュータ５８がリンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行することができるステップ１４２に続く。好ましくは、リンプ・ホーム・アルゴリズムは、少なくとも車両が危険から遠ざけられ、そして（または）サービス／修理設備へと運転されるように、エンジン稼働を保持するために少なくとも最低限の燃料を供給するように方向づけられるのが望ましい。そのようなリンプ・ホーム・アルゴリズムの一例は、係属中の米国特許出願番号０９／０３３，３３８のＯｌｓｏｎ等によってファイルされた題名「内燃機関の燃料システムを制御するための装置（APPARATUS FOR CONTROLLING A FUEL SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE）」に詳述されているが、その特許は本発明の譲受人に譲渡され、その内容は言及により本文に含めるものとする。アルゴリズムはステップ１４２から、アルゴリズムの実行が呼び出しルーチンに戻るステップ１４４へと続く。あるいは、ステップ１４２は、アルゴリズム１２０を連続的に実行するために、ステップ１２４にループしてもよい。
【００３４】
次に図６を参照すると、一例であるアキュムレータ圧力波形１５０が、参照圧力値１４８と対比して示されるが、その波形１５０はスタック・イン・レンジ圧力センサ７２に起因する。１２の圧力サンプルをすべて使用した平均圧力値は、１１，５０６ｐｓｉであり、７．３２４ｐｓｉの平均プラス変化および２１．９７３ｐｓｉの平均マイナス変化を持つ。対照的に、図４の波形１１０の平均の圧力値は、１４，３２０．４ｐｓｉであり、７３４．８６ｐｓｉの平均プラス変化および７５９．２８ｐｓｉの平均マイナス変化を持つ。あるエンジン稼働状況の下では、指令されたＶＣＡ（ポンプ指令）および燃料信号（噴射制御バルブ３８に提供される）が０に近く、その結果、アキュムレータ圧力が、１カム回転に渡って平坦なラインとなることは注目されるべきである。噴射制御のオン・タイムは図２のブロック１００で決定されるが、その噴射制御バルブの平均オン・タイムが、カム回転（この場合、６つの噴射イベント）のある低燃料供給しきい値に満たないならば、スタック・イン・レンジ圧力センサ故障が誤って検知されることを回避するために、アルゴリズム１２０は実行されるべきではないことが勧められる。
【００３５】
本発明に従って診断可能である、燃料システムの故障あるいは障害状態の別の例は、ポンプ制御バルブ・ブロー・シャット障害である。あるエンジンに燃料を供給する条件（例えば、高いクランク速度、バルブ中の砕片など）の下では、ポンプ・エレメント２４ｂあるいは２４ｃのいずれかのポンプ部屋から流れ出る燃料の力が、機械的にそれぞれのポンプ制御バルブ３０ａあるいは３０ｂを閉じるのに、あるいは稼動させるのに十分である。この現象は一般的にポンプ制御バルブ・ブロー・シャットと呼ばれる。一般に、ブロー・シャットされた（吹き閉じられた）ポンプ制御バルブは、ポンプ・プランジャＴＤＣの前０度より大きいＶＣＡに対応するバルブ位置で起こる。したがって、指令されたＶＣＡがブロー・シャット状態に起因するＶＣＡより大きい場合は、燃料システム１０の通常の稼働が影響されないけれども、もしブロー・シャット状態に起因するＶＣＡが、指令されるＶＣＡより大きい場合は、要求されるより多くの燃料がアキュムレータ３４に吸い込まれるだろう。その結果、アキュムレータ内の燃料圧は参照圧力（アキュムレータ圧力設定値）を越えるだろう、そして、その場合に、制御コンピュータ５８はゼロＶＣＡを指令することにより反応するだろう。ゼロＶＣＡが指令されても、ある量の燃料がブロー・シャット状態の結果として、アキュムレータになお汲い込まれるだろう。制御コンピュータ５８は、信号経路７８に提供される指令されたＶＣＡをモニターすること、および信号経路７４を通るアキュムレータ圧をモニターすること、および予期される圧力変化に対してこの信号を処理することによって、そのような障害状態を検知できる。アキュムレータ圧力が予想された以上に変化する場合、制御コンピュータ５８は障害コードを記録し、ポンプに関連する故障用のリンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行する。
【００３６】
では図７Ａおよび７Ｂから構成される図７を参照して、ポンプ制御バルブ３０ａあるいは３０ｂに引き起こされたブロー・シャット障害状態を診断するためのソフトウェア・アルゴリズム１６０の１つの望ましい実施例が示される。好ましくは、制御コンピュータ５８は、その中にアルゴリズム１６０を格納し、この分野の知識を持つ人達に知られているように、アルゴリズム１６０を毎秒多くの回数、実行するよう動作可能であることが望ましい。アルゴリズムはステップ１６２で始まり、ステップ１６４で制御コンピュータ５８が、第１と第２のエラー・カウンタを任意の値、この場合はゼロに前もって設定する。その後、ステップ１６６で、制御コンピュータ５８は、ループ・カウンタであるｃｙｌを設定する。そのｃｙｌは、ポンピング／噴射イベント（ここでは６）の数に等しいが、任意の値、この場合１に設定される。その後、ステップ１６３で制御コンピュータ５８は、指令されたＶＣＡが、少なくとも１つの完全なカム回転に対してゼロに等しいかどうかを、信号経路７８上に提供された燃料指令出力をモニターすることによって判定する。ステップ１６８で、指令されたＶＣＡがゼロと等しくない場合、アルゴリズムの実行はステップ１６４にループする。ステップ１６８で、指令されたＶＣＡがゼロと等しい場合、アルゴリズムの実行はステップ１７０に続く。
【００３７】
燃料システム１０が通常運転を行っている場合、ゼロに等しい指令されたＶＣＡは、カム回転によって生じるアキュムレータ圧力の変化を最小にすべきである。従って、制御コンピュータ５８は、ステップ１６８でゼロに等しいＶＣＡを指令することにより、ステップ１７０でアキュムレータ圧力（ΔＡＰ）の変化を判定するよう動作可能である。制御コンピュータ５８はステップ１７０で、現状のポンピング／噴射イベントに対応するΔＡＰを格納し、ステップ１７２でｃｙｌに１を加え、その後、ポンピング／噴射イベントのすべてが処理されたかどうかを判定するためにｃｙｌを検査する。本例では、そのような６回のポンピング／噴射イベントが生じ、そのため制御コンピュータは６つのそのようなΔＡＰ値を格納する。したがってステップ１７４で、制御コンピュータ５８は、ｃｙｌを数値６と対照させて検査し、もし６以下なら、アルゴリズムの実行はステップ１６８にループする。一方、ステップ１７４でｃｙｌが６を越えていると制御コンピュータが判定する場合、アルゴリズムの実行はステップ１７６に続く。
【００３８】
ステップ１７６で、制御コンピュータ５８は、ΔＡＰ値の少なくともいくつかが、第１（正面）燃料ポンプ２４ｂのためのある圧力変化しきい値ＴＨより大きいかどうかを判定する。１つの実施例では、制御コンピュータが、ステップ１７６でΔＡＰ値がすべてＴＨより大きいかどうかを判定することができるが、本発明はステップ１７６で、全数未満のΔＡＰ値が、ＴＨ未満であることを検査することも意図している。１つの実施例では、ＴＨが４５０ｐｓｉに設定されるが、本発明はＴＨの他の値を利用することも意図している。とにかく、ステップ１７６ですべてのΔＡＰ値がＴＨより大きな場合、アルゴリズムの実行は、制御コンピュータ５８が第１エラー・カウンタを追加するステップ１７８に続く。逆に、ステップ１７６ですべてのΔＡＰ値がＴＨより大きくないか等しいなら、アルゴリズムの実行は、制御コンピュータ５８が第１エラー・カウンタ（好ましくは０以下でないことが望ましい）を減らすステップ１８０に続く。アルゴリズムの実行は、ステップ１７８か１８０のどちらかから、ステップ１８２に続く。
【００３９】
ステップ１８２で、制御コンピュータ５８は、ΔＡＰ値の少なくともいくつかが第２（後部）燃料ポンプ２４ｃ用の圧力変化しきい値ＴＨより大きいかどうかを判定する。１つの実施例では、ステップ１８２で制御コンピュータ５８が、すべてのΔＡＰ値がＴＨより大きいかどうかを判定することができるが、本発明はステップ１８２で、全数未満のΔＡＰ値が、ＴＨ未満であることを検査することも意図している。１つの実施例では、ＴＨが４５０ｐｓｉに設定されるが、本発明は他のＴＨの値を利用することも意図し、さらに、第１（前部）ポンプ２４ｂ用のＴＨ値とは異なるＴＨ値を用いることも意図している。とにかく、ステップ１８２ですべてのΔＡＰ値がＴＨより大きな場合、アルゴリズムの実行は、制御コンピュータ５８が第２エラー・カウンタを増加させるステップ１８４に続く。逆に、ステップ１８２ですべてのΔＡＰ値がＴＨより大きくないか等しいなら、アルゴリズムの実行は、制御コンピュータ５８が第２エラー・カウンタ（好ましくは０以下でないことが望ましい）を減少させるステップ１８６に続く。アルゴリズムの実行は、ステップ１８４か１８６のどちらかから、制御コンピュータ５８が、第１または第２のエラー・カウンタのいずれかが、前もって決められた（好ましくは校正可能な）カウント値を超過したどうかを検査するステップ１８８に続く。１つの実施例では、前もって決められたカウント値が３６であるが、本発明は他のカウント値を利用することも意図している。エラー・カウンタのどちらも、前もって決められたカウント値を超過しなかった場合、アルゴリズムの実行はステップ１６６にループして戻る。一方、エラー・カウンタのどちらかが、前もって決められたカウント値を超過した場合、制御コンピュータが対応する障害コードを記録するステップ１９０へ進み、それから制御コンピュータ５８がリンプ・ホーム燃料アルゴリズムを実行するステップ１９２へ進む。好ましくはリンプ・ホーム・アルゴリズムは、少なくとも車両が危険から遠ざけられ、そして（または）サービス／修理設備へと運転されるように、エンジン稼働を保持するために少なくとも最低限の燃料を供給するように方向づけられるのが望ましい。そのようなリンプ・ホーム・アルゴリズムの一例は、保留中の米国特許番号０９／０３３，３３８のＯｌｓｏｎ等によってファイルされた題名「内燃機関の燃料システムを制御するための装置（APPARATUS FOR CONTROLLING A FUEL SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE）」に詳述されているが、その特許は本発明の譲受人に譲渡され、その内容は言及により本文に含めるものとする。アルゴリズムはステップ１９２から、アルゴリズムの実行が呼び出しルーチンに戻るステップ１９４へと続く。あるいは、ステップ１９２は、アルゴリズム１６０を連続的に実行するために、ステップ１６４にループしてもよい。
【００４０】
では図８を参照して、一例であるアキュムレータ圧力波形１９６が参照圧力値１９８と対比して示されるが、その波形１９６は、前部（第１）ポンプ・エレメント２４ｂで引き起こされた燃料ポンプ制御バルブ・ブロー・シャット障害状態に起因する。波形１９６に関して、および前部ポンプ・エレメント２４ｂに対して、ΔＡｐｆｌ＝１２０１ｐｓｉ、ΔＡｐｆ２＝１２０１ｐｓｉ、およびΔＡｐｆ３＝１２０１ｐｓｉである一方、ＶＣＡｆ１＝０、ＶＣＡｆ２＝０、およびＶＣＡｆ３＝０。対照的に、ゼロ指令されたＶＣＡに反応する通常運転中の燃料システム１０のアキュムレータ圧力波形は、図６で示された波形１５０のようになるだろう。波形１５０に関して、および前部ポンプ・エレメント２４ｂに対して、ΔＡｐｆｌ＝８７．８ｐｓｉ、ΔＡｐｆ２＝０ｐｓｉ、およびΔＡｐｆ３＝０ｐｓｉである一方、ＶＣＡｆ１＝０、ＶＣＡｆ２＝０、およびＶＣＡｆ３＝０。
【００４１】
本発明に従って診断可能である、燃料システムの故障あるいは障害状態の別の例は、ポンプ・エレメント（２４ｂあるいは２４ｃ）の故障である。もしポンプ・エレメント２４ｂあるいは２４ｃのうちの１つが故障（例えば、ソレノイド障害、動かないポンプ・プランジャなど）するなら、それは動作不能のポンプとなるが、制御コンピュータ５８は、それら各ポンプによるアキュムレータ圧力変化を検知し、ポンプのうちの１つが故障したかどうかを判定することができる。通常のポンピング運転では、連続する前部と後部のポンピング・イベントによるアキュムレータ圧力の上昇は、ほぼ等しい。ポンプ・エレメント２４ｂあるいは２４ｃが故障する場合、操作可能なポンプ・エレメントが故障したポンプ・エレメントを補うためにより激しくポンピングをする一方で、故障したポンプによるアキュムレータ圧力の上昇は無視できる。したがって、制御コンピュータ５８は、各ポンプ・エレメントによるアキュムレータ圧力の平均上昇を判定し、その間の違いを判定し、しきい値とこの違いを比較することができる。
【００４２】
図９Ａおよび９Ｂから構成される図９を参照して、燃料システム１０のポンプ・エレメント障害について診断するためのソフトウェア・アルゴリズム２００の１つの実施例が示される。好ましくは、制御コンピュータ５８は、その中にアルゴリズム２００を格納し、この分野の知識を持つ人達に知られているように、アルゴリズム２００を毎秒多くの回数、実行するよう動作可能であることが望ましい。アルゴリズムはステップ２０２で始まり、ステップ２０４で制御コンピュータ５８は、第１と第２エラー・カウンタを任意の値、この場合０に前もってセットする。その後、ステップ２０６で、制御コンピュータ５８は、ループ・カウンタであるｃｙｌを設定する。そのｃｙｌは、ポンピング／噴射イベント（ここでは６）の数に等しいが、任意の値、この場合１に設定される。その後、ステップ２０８で、制御コンピュータ５８は、ポンプ・エレメント２４ｂあるいは２４ｃのうちの１つの稼働によるアキュムレータ圧力ΔＡＰの上昇を判定する。アルゴリズム２００の目的のためには、ステップ２０４の各実行に用いられる参照圧力は好ましくは一定のままであることが望ましい。制御コンピュータ５８はステップ２０８で現状のポンピング／噴射イベントに対応するΔＡＰを格納し、ステップ２１０でｃｙｌに１を加え、その後、ポンピング／噴射イベントのすべてが処理されたかどうかを判定するためにｃｙｌを検査する。本例では、制御コンピュータがそのような６つのΔＡＰ値を格納できるように、そのような６つのポンピング／噴射イベントが生じる。こうして、ステップ２１２で、制御コンピュータ５８は、ｃｙｌを数値６と対照させて検査し、もし６以下なら、アルゴリズムの実行はステップ２０８にループする。一方、ステップ２１２でｃｙｌが６を越えていると制御コンピュータが判定する場合、アルゴリズムの実行はステップ２１４に続く。
【００４３】
ステップ２１４で、制御コンピュータ５８は、第１（前部）ポンプ・エレメント２４ｂによるアキュムレータ圧力ΔＡＰ１の平均上昇を決定する。好ましくは、制御コンピュータ５８は、第１ポンプ・エレメント２４ｂに起因するすべてのΔＡＰ値の代数平均としてΔＡＰ１を決定するが、本発明は、例えば平方２乗平均、中央値計算法、あるいは他のもっと複雑な平均する技術のような他の平均する技術に従って、ΔＡＰ１を決定することも意図している。さらに、本発明は、第１のポンプ・エレメント２４ｂに起因する全数未満のΔＡＰ値に基づいてΔＡＰｌを計算することも意図している。どんな場合も、アルゴリズムの実行はステップ２１４からステップ２１８に続く。
【００４４】
ステップ２１８で、制御コンピュータ５８は、第２（後部）ポンプ・エレメント２４ｃによるアキュムレータ圧力ΔＡＰ２の平均上昇を決定する。好ましくは、制御コンピュータ５８は、第２ポンプ・エレメント２４ｃに起因するすべてのΔＡＰ値の代数平均としてΔＡＰ２を決定するが、本発明は、例えば平方２乗平均、中央値計算法、あるいは他のもっと複雑な平均する技術のような他の平均する技術に従って、ΔＡＰ２を決定することも意図している。さらに、本発明は、第２のポンプ・エレメント２４ｃに起因する全数未満のΔＡＰ値に基づいてΔＡＰ２を計算することも意図している。どんな場合も、アルゴリズムの実行はステップ２１８からステップ２２０に続く。
【００４５】
ステップ２２０で、制御コンピュータ５８は、第１（前面）ポンプ・エレメント２４ｂおよび第２（後部）ポンプ・エレメント２４ｃの両方によるアキュムレータ圧力ΔＡＰＴの平均上昇を決定する。好ましくは、制御コンピュータ５８は、第１と第２ポンプ・エレメント２４ｂと２４ｃに起因するすべてのΔＡＰ値の代数平均としてΔＡＰＴを決定するが、本発明は、例えば平方２乗平均、中央値計算法、あるいは他のもっと複雑な平均する技術のような他の平均する技術に従って、ΔＡＰＴを決定することも意図している。さらに、本発明は、第１と第２ポンプ・エレメント２４ｂと２４ｃに起因する全数未満のΔＡＰ値に基づいてΔＡＰＴを計算することも意図しているが、好ましくは、第１と第２ポンプ・エレメント２４ｂと２４ｃに起因する同じ数のΔＡＰ値が計算に使用されることが望ましい。どんな場合も、アルゴリズムの実行はステップ２２０からステップ２２２に続く。
【００４６】
ステップ２２２で、制御コンピュータ５８はΔＡＰ１とΔＡＰ２を比較し、その間の差が圧力変化の限界値以下であるなら、エラー・カウンタｃｏｕｎｔｅｒ１およびｃｏｕｎｔｅｒ２の両方が１減らされ（好ましくは、０より小さくないことが望ましい）、その後、アルゴリズムの実行はステップ２０６にループして戻る。ステップ２２２で、ΔＡＰ１とΔＡＰ２の間の差が圧力変化の限界値より大きい場合、アルゴリズムの実行はステップ２２４に続く。１つの望ましい実施例では、ステップ２２２で使用される圧力変化の限界値は、しきい値ＴＨ＊ΔＡＰＴ／１００と等しいが、ただし他の圧力変化の限界値の使用も考慮に入れている。ＴＨに対する他の値も意図しているが、１つの望ましい実施例においては、しきい値ＴＨは１００％である。
【００４７】
ステップ２２４で、コンピュータ５８はポンプ・エレメント２４ｂと２４ｃのどちらが故障したかを判定するために、再びΔＡＰ1とΔＡＰ2を比較する。ΔＡＰ1とΔＡＰ2の間の差が０より大きい場合、第２（後部）ポンプ・エレメント２４ｃが故障したのであり、アルゴリズムの実行は第２エラー・カウンタに１が追加されるステップ２２６に続く。ステップ２２４で、ΔＡＰ1とΔＡＰ2の間の差が０未満である場合、第１（前部）ポンプ・エレメント２４ｂが故障したのであり、アルゴリズムの実行は第１エラー・カウンタに１が追加されるステップ２２８に続く。アルゴリズムの実行はステップ２２６か２２８のどちらかからステップ２３０に続く。
【００４８】
ステップ２３０で、制御コンピュータ５８は、エラー・カウンタｃｏｕｎｔｅｒ１かｃｏｕｎｔｅｒ２のどちらかが前もって決められた（好ましくは校正可能な）カウント値より大きいかどうか判定する。どちらのエラー・カウンタも前もって決められたカウント値より大きくない場合、アルゴリズムの実行はステップ２０６にループして戻る。ステップ２３０で、どちらかのエラー・カウンタが前もって決められたカウント値より大きいと制御コンピュータ５８が判定する場合、アルゴリズムの実行は、制御コンピュータ５８が対応する障害コードを記録するステップ２３２に続く。その後、ステップ２３４で、制御コンピュータ５８は、ポンプに関連する障害に向けられたリンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行する。好ましくはリンプ・ホーム・アルゴリズムは、少なくとも車両が危険から遠ざけられ、そして（または）サービス／修理設備へと運転されるように、エンジン稼働を保持するために少なくとも最低限の燃料を供給するように方向づけられるのが望ましい。そのようなリンプ・ホーム・アルゴリズムの一例は、保留中の米国特許番号０９／０３３，３３８のＯｌｓｏｎ等によってファイルされた題名「内燃機関の燃料システムを制御するための装置（APPARATUS FOR CONTROLLING A FUEL SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE）」に詳述されているが、その特許は本発明の譲受人に譲渡され、その内容は言及により本文に含めるものとする。アルゴリズムはステップ２３４から、アルゴリズムの実行が呼び出しルーチンに戻るステップ２３６へと続く。あるいは、ステップ２３４は、アルゴリズム２００を連続的に実行するために、ステップ２０４にループしてもよい。
【００４９】
では図１０を参照して、一例であるアキュムレータ圧力波形２３８が、参照圧力値２４０と対比して示されるが、その波形２３４は故障した第１（前部）ポンプ・エレメント２４ｂに起因する。波形２３８に関して、ΔＡｐｌ＝７８．０ｐｓｉ、ΔＡｐ２＝１０４４．７ｐｓｉ、およびΔＡｐＴ＝５６１．３ｐｓｉである。対照的に、ゼロ指令されたＶＣＡに反応する通常運転中の燃料システム１０のアキュムレータ圧力波形は、図４で示された波形１１０のようになるだろう。波形１１０に関して、ΔＡｐｌ＝１３３８．０ｐｓｉ、ΔＡｐ２＝１３６７．７ｐｓｉ、およびΔＡｐＴ＝１３５２．８ｐｓｉである。
【００５０】
本発明の別の側面に従って、制御コンピュータ５８は、信号経路７８上に提供されるポンプ指令信号をモニターし、その信号の現在値を制御コンピュータ５８に格納されている予想ポンプ指令値と比較することが可能であるが、その予想ポンプ指令値は、現在のエンジン速度、現在の燃料指令（図２）および現在のアキュムレータ圧力に対応するエンジン稼働状態に基づくものである。
【００５１】
現在のポンプ指令信号が、予想されたポンプ指令値の指定範囲外である場合、制御コンピュータ５８は障害コードを記録し、燃料ポンプ関連の障害用のリンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行する。本発明のこの側面は、燃料ポンプ・エレメント２４ｂあるいは２４ｃのいずれかによるポンピング過剰状態の診断に向けられる。
【００５２】
では図１１を参照して、ポンプ・エレメント２４ｂか２４ｃのどちらかに起因する過剰ポンピング状態に対して燃料システム１０を診断するためのソフトウェア・アルゴリズム２５０の１つの実施例が示される。好ましくは制御コンピュータ５８はその中にアルゴリズム２５０を格納し、この分野の知識を持つ人達に知られているように、アルゴリズム２５０を毎秒多くの回数、実行できることが望ましい。アルゴリズムはステップ２５２で始まり、ステップ２５４で制御コンピュータ５８は信号経路７８上に提供される現在のポンプ指令信号（ステップ２５４のＣＰＣ、または図２のポンプ指令）をサンプリングすることができるが、それは現在のＶＣＡ値（図３を参照）の決定に対応していることが望ましい。その後、ステップ２５６で、制御コンピュータ５８は現在の燃料指令値（ステップ２５６のＦＣ、または図２の燃料指令）を決定することができる。その後、ステップ２５８で、制御コンピュータ５８は、好ましくは信号経路７４上の圧力信号を感知することにより、現在のアキュムレータ圧力値（ＡＰ）を決定することができる。その後、ステップ２６０で、制御コンピュータ５８は、好ましくは信号経路７０上のエンジン速度信号を検知することにより、現在のエンジン速度値（ＥＳ）を決定することができる。その後、ステップ２６２で、制御コンピュータ５８は、燃料指令（ＦＣ）、アキュムレータ圧力信号（ＡＰ）およびエンジン速度信号（ＥＳ）の現在値に基づいて予想されたポンプ指令（ＥＰＣ）値を決定することができる。しかしながら、本発明は前述の信号や値のいずれかや、もっと多くのものに基づいてＥＰＣ値を決定することも意図していることが理解されるべきである。
【００５３】
１つの望ましい実施例では、制御コンピュータ５８が、その中に格納された多数のルックアップ・テーブルを含み、その多数のルックアップ・テーブルの各々が、ユニークなエンジン速度範囲および燃料温度範囲に対応しており、そして多数のルックアップ・テーブルの各々が有用な範囲のエンジン速度および燃料温度を補う。そのような１つのエンジン速度（ＥＳ）の範囲ＥＳ１＜ＥＳ＜ＥＳ２、および燃料温度の範囲ＦＴ１＜ＦＴ＜ＦＴ２のためのルックアップ・テーブルの一例が図１２に示される。図１２を参照して、ルックアップ・テーブル２８０の各縦列はアキュムレータ圧力（ＡＰ）値に相当し、各横行は燃料指令（ＦＣ）値に相当する。テーブル２８０は、現在のエンジン速度範囲ＥＳ１＜ＥＳ＜ＥＳ２、現在の燃料温度範囲ＦＴ１＜ＦＴ＜ＦＴ２、現在のアキュムレータ圧力値（ＡＰ）、および現在の燃料指令値（ＦＣ）に基づいて予想されたポンプ指令値（ＥＰＣ）で満たされている。本発明は、望ましい３つの変数の異なった１つ１つによって定義された横行および縦列を備えたテーブル２８０を交互に構築することも意図している。そのような交互の構築の一例は、各々が異なるアキュムレータ圧力範囲、および燃料温度範囲を持つ多数のルックアップ・テーブルを提供しており、その各縦列はエンジン速度値に相当し、各横行は燃料指令（ＦＣ）値に相当する。さらに他の組み合わせも意図している。代案となる実施例では、制御コンピュータが多数の３次元のテーブルを含み、その多数のルックアップ・テーブルの各々が、ユニークなエンジン速度範囲（あるいは残りのパラメータの１つによる他の運用範囲）に対応し、そしてその多数のルックアップ・テーブルが共にエンジン速度の有用な範囲を補う。さらに本発明は、指令された燃料、アキュムレータ圧力、エンジン速度、および燃料温度を用いて、数学的関数に基づいてＥＰＣ値を決定することも意図している。そのような数学的関数は、連続的であるか、区分的に連続しているか、非連続的であるだろう。
【００５４】
図１１を再び参照して、アルゴリズムの実行は、制御コンピュータ５８が好ましくはそれらの間の差を計算することによって、ＣＰＣをＥＰＣと比較するステップ２６４に続く。本発明の代案となる実施例では、多数の予想されたポンプ指令波形が、制御コンピュータ５８内に格納されてもよく、その各々が１つ以上の特定のエンジンの稼働状態に対応していて、ステップ２６２で制御コンピュータ５８が現在の稼働状態に基づく特定の波形の１つを取り出すことができ、そして次いで、ステップ２６４でテンプレート分析あるいは同様のよく知られた信号比較技術を実行することによって、それらの間の比較を行うことが可能である。どんな場合でも、ＣＰＣとＥＰＣの間の差がしきい値ＴＨ以下である場合、アルゴリズムの実行はステップ２６４から、制御コンピュータがステップ２５４にループして戻るステップ２６６に続く。制御コンピュータ５８がステップ２６６で、ＣＰＣとＥＰＣの間の差がＴＨより大きいと判定する場合、アルゴリズムの実行は、制御コンピュータ５８が過剰燃料供給障害コードを記録するステップ２６８に続く。その後、ステップ２７０で制御コンピュータ５８は、燃料ポンプに関連する障害用のリンプ・ホーム燃料供給アルゴリズムを実行する。好ましくはリンプ・ホーム・アルゴリズムは、少なくとも車両が危険から遠ざけられ、そして（または）サービス／修理設備へと運転されるように、エンジン稼働を保持するために少なくとも最低限の燃料を供給するように方向づけられるのが望ましい。そのようなリンプ・ホーム・アルゴリズムの一例は、保留中の米国特許番号０９／０３３，３３８のＯｌｓｏｎ等によってファイルされた題名「内燃機関の燃料システムを制御するための装置（APPARATUS FOR CONTROLLING A FUEL SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE）」に詳述されているが、その特許は本発明の譲受人に譲渡され、その内容は言及により本文に含めるものとする。アルゴリズムはステップ２７０から、アルゴリズムの実行が呼び出しルーチンに戻るステップ２７２へと続く。あるいは、ステップ２７０は、アルゴリズム２５０を連続的に実行するために、ステップ２５４にループしてもよい。
【００５５】
本発明は、先の図面および説明で詳細に記述されたが、同じことが実例として考慮され、性質において限定されるべきではなく、そしてその１つの望ましい実施例だけが示され記述されており、本発明の趣旨の範囲内のすべての変更および修正が保護されるよう望まれていることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従った、内燃機関用の燃料システムおよび関連する制御システムの図表を示す。
【図２】  本発明に関連する、通常の稼働状態にある図１の制御コンピュータの内部機能のいくつかのブロック図を示す。
【図３】  図３Ａ〜３Ｇから構成され、図１の燃料システムおよび関連する制御システムの通常の稼働状態での波形図を示す。
【図４】  図１の中のアキュムレータに関わる標準圧力波形のプロット図である。
【図５】  イン・レンジ圧力センサの故障に対して、図４の波形を診断するためのソフトウェア・アルゴリズムの１つの望ましい実施例を示すフローチャートである。
【図６】  イン・レンジ圧力センサが故障した状態を示す、図１のアキュムレータに関わる圧力波形のプロット図である。
【図７】  図７Ａと７Ｂから構成され、燃料ポンプ噴射器制御バルブのブロー・シャット障害状態に対して、図４の波形を診断するためのソフトウェア・アルゴリズムの１つの望ましい実施例を示すフローチャートである。
【図８】  燃料ポンプ噴射器制御バルブのブロー・シャット障害状態を示す、図１のアキュムレータに関わる圧力波形のプロット図である。
【図９】  図９Ａおよび９Ｂから構成され、障害を起こした燃料ポンプに対して、図４の波形を診断するためのソフトウェア・アルゴリズムの１つの望ましい実施例を示すフローチャートである。
【図１０】  燃料ポンプが障害を起こした状態を示す、図１のアキュムレータに関わる圧力波形のプロット図である。
【図１１】  図１の燃料システムでの燃料のポンピング過剰を診断するためのソフトウェア・アルゴリズムの１つの望ましい実施例を示すフローチャートである。
【図１２】  図１の燃料システムでの燃料のポンピング過剰を診断する際に使用するための望ましいルックアップ・テーブルの１部を示すテーブルである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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