JP2749345B2 - 内燃機関の安全停止装置を監視する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の安全停止装置を監視する方法及び
装置に係り、さらに詳細には燃料調節アクチュエータを
制御する電子ディーゼル制御装置（EDCとも呼ばれる）
を有し、障害が発生した場合には電磁安全遮断弁として
形成された安全停止装置によってエンジンへの燃料供給
が遮断される内燃機関、特にディーゼルエンジンの付加
的な安全停止装置を監視する方法とこの方法を実施する
装置に関するものである。

［従来の技術］ ディーゼルエンジンの公知の燃料噴射ポンプ（ドイツ
特許公開公報第2945484号）においては、燃料噴射ポン
プのハウジング内に配置されたポンプピストンは往復移
動されると同時に回転される。このときに燃料は吸引室
を形成する噴射ポンプのハウジング内部からピストンへ
流れる。燃料はそこからそれぞれ調節量に従ってディー
ゼルエンジンのシリンダへ連通する圧力導管へ達する。
吸引室とポンプピストンの供給管とを接続する接続管内
に安全装置が配置されており、この安全装置は所定の安
全条件を越えた場合に吸引室からポンプピストンへそれ
以上燃料を供給することを中断するものである。例えば
アクセルペダルによって作動される調節レバーがアイド
リング位置にあり、しかも燃料噴射ポンプのハウジング
内のポンプ圧力がアイドリング状態より高い回転数にな
っている場合に、この種の安全条件を上回ることにな
る。

他の公知の、特にディーゼルエンジンの燃料噴射シス
テムの非常制御装置（ドイツ特許公開公報第3238191
号）の場合には、燃料供給制御装置を有する信号処理装
置と並んで手動あるいは自動で作動できる非常制御系が
設けられている。この非常制御系には少なくとも過給圧
調整器が設けられ、かつその過給圧調整器の出力信号は
障害検出回路によって障害が検出された場合には、内燃
機関の駆動に最低必要な燃料供給量に対応した値に切り
替えられる。他の運転条件を参照するために、非常制御
系に最小値選択回路を設けることも可能である。

ドイツ特許公開公報第1962570号によれば、ディーゼ
ルエンジンの燃料噴射システムに使用する噴射量制御部
材を調節する調節装置が記載されており、この調節装置
は障害が発生した場合に作動され、例えば制御回路自体
あるいはいずれかのセンサからのリード線が遮断され、
その結果として噴射量制御部材がより少ない噴射量を噴
射するように調節される。この場合に、このように供給
する燃料の量を少なくする方向へ調節が行われる制御方
法においては、内燃機関の出力が減少されて例えば路面
が悪い場合には運転を維持できなくなる惧れがある、と
いう問題が生じる。

自己着火式内燃機関すなわちディーゼルエンジンの運
転を電子制御するために、電気信号によって作動される
電気的なアクチュエータを使用することが一般に知られ
ている（ドイツ特許公開公報第3531198号を参照）が、
この場合には機械的な燃料制御装置及び制御装置の代わ
りに中央制御装置（SG）を用いて必要な調節信号を発生
している。ディーゼルエンジンの機械的な燃料制御シス
テムはエラーがないという点では確実であるが、場合に
よっては多数の異なる運転条件や環境の影響を考慮する
能力に乏しい。

電子ディーゼル制御装置（EDC）と電子的な要素とを
組み合わせて使用する場合には、個々のユニットが故障
を識別でき、場合によっては故障を除去する能力を有し
ている場合でも、広範な安全手段、監視手段及び非常走
行手段を設けることが好ましい。

従って自己着火式内燃機関の安全装置においてはさら
に、例えばアクセルペダル位置、演算されたコントロー
ルロッドの目標値、回転数、ブレーキペダル位置等内燃
機関の運転パラメータに関する所定の信号を連続的に検
出して、電子ディーゼル制御装置の制御器へ供給するこ
とが知られている（ドイツ特許公開公報第3301742号を
参照）。この運転パラメータにより補正されたコントロ
ールロッドの目標値は同時に、フィードバックされたコ
ントロールロッドの実際値と比較され制御偏差を決定す
るのにも使用される。所定の限界値を越えた場合には、
公知の安全装置は燃料噴射ポンプを停止させ、アクチュ
エータの出力段の電流を遮断しあるいは非常走行運転を
開始する。しかしこの公知の安全装置においては問題が
発生する場合がある。というのは安全条件を考える場合
に、起こり得るすべての周辺条件を参照できるわけでは
ないからである。すなわちアクセルペダルをアイドリン
グに切り換えることによってアイドリング信号は得られ
るが、これは例えば内燃機関に走行速度調節器が設けら
れている場合には当てはまらない。さらに、例えばレー
スの場合や、高速で走っていて後続のドライバーから警
告があった場合、ドライバーはブレーキペダルを短時間
操作するか、あるいはわずかに踏むだけであり、しかも
このときアクセルペダルは踏み込まれたままになってお
り、従ってアイドリング位置には来ていないということ
も考えられる。

［発明が解決しようとする課題］ 内燃機関に付加的な（冗長的な）安全停止装置として
の電磁安全遮断弁（ELAB）を設けて、障害が発生した場
合に最終的には燃料の供給を遮断し、それによって走り
続けるのを阻止するような装置において、本発明は電磁
安全遮断弁自体の正確な機能を連続的に監視できるよう
にすることを目的としている。

通常運転においては電子ディーゼル制御装置は、燃料
調節アクチュエータに障害があると制御器において制御
偏差が存在し続けるので、燃料調節アクチュエータに障
害があることを検出することができる。すると電子ディ
ーゼル制御装置は然るべき安全論理回路を介して電磁安
全遮断弁により燃料の供給を遮断する。従って電磁安全
遮断弁は安全手段として、燃料調節アクチュエータが動
作しなくなった場合あるいは例えば電子ディーゼル制御
装置において出力段が故障した場合にエンジンを停止さ
せることができる。従って電磁安全遮断弁の持つ意味を
考えると電磁安全遮断弁を連続的に監視することが必要
である。もちろんこの場合には、電磁安全遮断弁自体は
他のすべての要素及びシステムと同様に燃料供給量制御
装置の一部であって、従って電磁安全遮断弁の機能だけ
を別に試験することはできないという困難もある。電磁
安全遮断弁の機能はエンジンを停止させることだけに向
けられている。従って電磁安全遮断弁を時間的に制御
し、すなわち自動車が通常運転されている場合に所定の
時間間隔で電磁安全遮断弁の機能を検査する必要性ある
いは可能性は走行安全性の見地からは当然有り得ない。
というのはこの検査そのものがエンジンの停止につなが
るからである。

電磁安全遮断弁の障害はドライバーにも検知すること
ができない。というのは電源供給を遮断した場合には障
害が発生しているかもしれない電磁安全遮断弁に電流が
流れなくなるだけでなく、燃料調節アクチュエータ及び
他の構成要素への電源供給も遮断されて、電流が流れな
くなるからである。さらにこのようなシステムを搭載し
た自動車のドライバーあるいは利用者が連続的に電磁安
全遮断弁に注意を払うことも、あるいは自動車の燃料供
給量制御の所定の安全要素の試験にだけ心を傾けるとい
うことも期待できないからである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記課題を解決するために、内燃機
関、特にディーゼルエンジンの電磁安全遮断弁として形
成された安全停止装置を監視する方法であって、エンジ
ンの燃料調節アクチュエータが電子ディーゼル制御装置
によって駆動され、障害が発生した場合前記安全停止装
置によりエンジンへの燃料供給が遮断される内燃機関の
安全停止装置を監視する方法において、燃料機関を停止
させる場合、電磁安全遮断弁（ELAB）をオフにして燃料
供給を遮断させ、かつ電子ディーゼル制御装置を同制御
装置によって駆動される燃料調節アクチュエータと共に
時間的に遅延して停止させ、この停止時に内燃機関の移
行特性を観察することによって電磁安全遮断弁の機能障
害を検出する構成を採用している。

また、本発明では、この方法を実施するために、内燃
機関を停止させる手段と、内燃機関の停止時燃料供給を
遮断するために電磁安全遮断弁をオフさせる手段と、内
燃機関の停止時電子ディーゼル制御装置を同制御装置に
よって駆動される燃料調節アクチュエータと共に時間的
に遅延して停止させる手段と、内燃機関の停止時内燃機
関の移行特性に基づき電磁安全遮断弁の機能障害を検出
する手段とを有する構成も採用している。

［作用］ 本発明によれば、電子ディーゼル制御装置（従って燃
料調節アクチュエータも含まれる）への電源供給と電磁
安全遮断弁への電源供給を分離することによって、電磁
安全遮断弁の機能試験が規則的に、かつ例えば燃料機関
が停止される場合に自動車の利用者によって強制的に行
われるという利点が得られる。

従って、電子ディーゼル制御装置と電磁安全遮断弁の
電源供給領域にリレーを配置して、それによって内燃機
関を停止させる場合にまず電磁安全遮断弁を停止させ、
次に所定時間遅延して電子ディーゼル制御装置（と燃料
調節アクチュエータ）を停止させるようにすることによ
って、非常にわずかなコスト及び手間で特に簡単かつ確
実に本発明の課題を解決することができる。

電磁安全遮断弁が故障している場合その故障を検査す
ることができるようにするためには、ハードウエアで構
成する場合にはさらにアンド回路を接続し、ソフトウエ
アで構成する場合にはさらにプログラムを追加するだけ
で十分である。

特に故障を記憶しておく構成を有するシステムの場合
には、検出されている電磁安全遮断弁の故障を次回の走
行時に、警告灯によりあるいは例えば燃料噴射量の減少
や最大回転数の減少など走行特性を然るべく変化させる
ことによって、ドライバーに報告することができる。

また本発明によれば、内燃機関を停止させる場合に、
電磁安全遮断弁の機能が正しいことによって即座に停止
される（回転数＝０）かあるいはその機能が異常な場合
電子ディーゼル制御装置が時間的に遅延して応答するこ
とを介して停止されるまでさらに回転が続行されるかと
いう２つの場合のいずれであるかが検出される。電磁安
全遮断弁に故障がある場合には所定の時間（１秒）を越
えてエンジンが回転し続けていることによって故障であ
ることの報告が行われる。

また本発明によれば、電子ディーゼル制御装置（SG）
に電流を供給する電源供給線内に配置された時間遅延素
子は自動車停止時から所定の遅延時間を経て遮断される
リレーのリレー接点として構成されている。

［実施例］ 本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に説明す
る。

図は本発明をハードウエアで実施する例を著しく簡略
化して示すものである。

本発明の基本的な考え方は、電子ディーゼル制御装置
及びこれに接続されている燃料調節アクチュエータへの
電源供給と電磁安全遮断弁への電源供給を分離すること
である。電磁安全遮断弁が上述のような基本機能を有す
る場合に、電源が供給されている場合には燃料供給が自
由に行われるが、電源がなくなると燃料供給が中断され
る。上述した電源供給の分離によって電磁安全遮断弁を
電子ディーゼル制御装置よりも早くオフにすることがで
きるので、例えば２、３秒早く電磁安全遮断弁をオフす
ることにより電磁安全遮断弁の機能が正確であるかどう
かを十分試験することができる。電磁安全遮断弁の方を
早く遮断することによって、その機能が正常な場合には
エンジンは同時に停止されることになり、これは然るべ
きセンサを用いて検出される。もしエンジンが停止して
いない場合には、電磁安全遮断弁の機能に障害があるこ
とになる。

図には本発明をハードウエアで実現した場合の例が示
されている。しかし本発明は直接図示した実施例に限定
されるものではなく、この実施例は単に本発明の基本的
な作用効果を視覚化し、その場合に考えられる機能の流
れ（ハードウエア）を示しているに過ぎないことを付言
しておく。個々の素子及び回路はアナログ技術、ディジ
タル技術あるいはハイブリッド技術で構成することがで
き、あるいはまた全部の領域あるいは一部の領域を例え
ばマイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ディジ
タルあるいはアナログの論理回路などプログラム制御さ
れるディジタルシステムの該当する領域を用いて実施す
ることもでき、従って特にプログラムの流れとして作成
し記憶することもできる。

従って以下に述べる本発明の説明は、機能の全体の流
れ及び時間的な流れを示す単なる実施例として評価され
るべきであって、本発明を理解しやすくするために前述
の回路を用いて基本的な作用効果を述べるものである。

ここでは詳しく説明しないが他の多数の課題を解決す
ることのできる電子ディーゼル制御装置SGには少なくと
も１つの安全論理回路SLoが設けられており、この安全
論理回路は運転条件を検出する多数のセンサからの信号
を処理することができ、安全論理処理として電磁安全遮
断弁ELABを介して燃料の供給を遮断する。

電子ディーゼル制御装置SGの２つの入力端子E1とE2は
電源供給線に接続されており、入力端子E1は不図示の燃
料調節アクチュエータを含む電子ディーゼル制御装置の
回路素子群に電流を供給するのに用いられ、入力端子E2
は電磁安全遮断弁ELABに電流を供給するのに用いられ
る。この２つの入力端子は次のように分離されている。
すなわち入力端子E1はリレースイッチを介して電源電
圧、特に電池UBのプラス電圧（端子30（Kl30）とも称す
る）に接続されている。入力端子E2は、自動車の走行運
転の開始時に閉成され、終了時に開放されてエンジンを
停止させる適当な走行スイッチＳを介して電源電圧に接
続されている。この接点も端子15（Kl15）と称される。
リレー接点は遮断時遅延して遮断されるリレーRAによっ
て切り換えられ、入力端子E2と共に端子15に接続されて
おり、従って走行スイッチＳから電流を供給される。

入力端子E2は図示の実施例においてはアンドゲートUG
を介して電磁安全遮断弁ELABを作動させるのに使用さ
れ、前記アンドゲートのもう一方の入力はすでに説明し
た安全論理回路と接続されている。従って電磁安全遮断
弁ELABには、入力端子E2に端子15を介してバッテリー信
号が印加され、かつ安全論理回路からも他の回路素子が
完ぺきに機能していることを示すハイレベルの信号が印
加されている場合にだけ電流が印加されて、例えば作動
された状態において弁遮断部材を引き付けることによっ
て燃料供給を行わせることができる。

このような構成では次のような機能が行われる。すな
わち走行スイッチＳが開放され、従って端子15からの電
源供給が遮断されると、アンドゲートUGを介して電磁安
全遮断弁ELABが遮断され、従って正しく機能している場
合には直ちに燃料供給が阻止される。

一方電子ディーゼル制御装置SG及びこの制御装置を有
する燃料供給量制御を行う燃料調節アクチュエータはリ
レーRAの遮断遅延時間（２、３秒）の間端子E1を介して
電源電圧を供給されている。電磁安全遮断弁ELABの遮断
によってエンジンは所定の短い時間（例えば１秒）以内
で停止するので、回転数＝０となり、ニードル移動セン
サからの信号（制御装置の入力信号として燃料噴射ノズ
ルに設けられたセンサからの信号）が消失し、エンジン
の停止が検出される。

そうでない場合、従って例えば電磁安全遮断弁が吸引
され、あるいはその作動が阻止された場合には、電子デ
ィーゼル制御装置によってこの機能障害が検出される。
というのはエンジンは相変わらず回転しており、電磁安
全遮断弁ELABを介して遮断が行われないからであり、最
も簡単な場合には故障表示が行われる。

ここではリレーRAが遅延して開放されると、電子ディ
ーゼル制御装置は停止し、通常内燃機関は燃料調節アク
チュエータによって燃料が供給されなくなり、遮断され
るようになっている。

さらに他の実施例も可能であって、その場合には電子
ディーゼル制御装置に故障メモリが接続されており、そ
れによれば電磁安全遮断弁の機能の障害を検出すること
によって次の走行のときに故障表示が繰り返され、ない
しはさらに燃料噴射量が減少されるか最大回転数が減少
される。

走行スイッチＳを介して電流が供給される入力端子E2
（ないしは端子15）を有し、従来の制御装置において電
磁安全遮断弁ELABを作動させる本発明安全論理回路SLo
の論理制御は、公知のシステムの制御装置の内部でハー
ドウエアあるいはソフトウエアによって実現することが
でき、あるいはまた制御装置の外部においても実現する
ことができる。通常運転の場合には、燃料供給の中断は
常に燃料調節アクチュエータを介して行われるので、電
磁安全遮断弁の機能ないし機能障害を検出することがで
きないという意味では電磁安全遮断弁は冗長な、すなわ
ち付加的な部材であるあるが、本発明によればこの電磁
安全遮断弁の障害ないし障害を最も簡単かつ確実に検出
することができる。

なお、以上の説明、図面及び請求の範囲に記載されて
いる諸特徴は単独でも互いに組み合わせても本発明の核
心を構成することができることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明によれば、内燃
機関に冗長的な安全停止装置としての電磁安全遮断弁を
設けて、障害が発生した場合に最終的には燃料の供給を
遮断し、それによって走り続けるのを阻止する装置にお
いて、電磁安全遮断弁自体の正確な機能を連続的に監視
でき、かつ電磁安全遮断弁の故障ないし障害を最も簡単
かつ確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をハードウエアで実現する例を示す概略
的なブロック回路図である。 E1、E2……入力端子 ELAB……電磁安全遮断弁 RA……リレー、Ｓ……走行スイッチ SG……ディーゼル制御装置 SLo……安全論理回路 UG……アンドゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルハルト・シュトゥンプ ドイツ連邦共和国 7000 シュトゥット ガルト 80・ボーゲンシュトラーセ 29 ハー

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関、特にディーゼルエンジンの電磁
   安全遮断弁（ELAB）として形成された安全停止装置を監
   視する方法であって、エンジンの燃料調節アクチュエー
   タが電子ディーゼル制御装置（SG）によって駆動され、
   障害が発生した場合前記安全停止装置によりエンジンへ
   の燃料供給が遮断される内燃機関の安全停止装置を監視
   する方法において、 内燃機関を停止させる場合、電磁安全遮断弁（ELAB）を
   オフにして燃料供給を遮断させ、かつ電子ディーゼル制
   御装置を同制御装置によって駆動される燃料調節アクチ
   ュエータと共に時間的に遅延して停止させ、この停止時
   に内燃機関の移行特性を観察することによって電磁安全
   遮断弁（ELAB）の機能障害を検出することを特徴とする
   内燃機関の安全停止装置を監視する方法。
2. 【請求項２】内燃機関を停止させる場合に、電磁安全遮
   断弁（ELAB）の機能が正しいことによって内燃機関の回
   転数が０になるかあるいは電子ディーゼル制御装置が時
   間的に遅延して動作することにより内燃機関が停止する
   までさらに回転が続行されるかのいずれかの現象が検出
   され、所定の時間を越えて内燃機関が回転し続けている
   ことによって障害が検出された場合には、故障の表示が
   行われることを特徴とする請求項第１頃に記載の方法。
3. 【請求項３】前記検出された電磁安全遮断弁（ELAB）の
   機能障害が記憶されて、運転パラメータを変化させるこ
   とによりドライバーにその障害が報告されることを特徴
   とする請求項第１項あるいは第２項に記載の方法。
4. 【請求項４】内燃機関、特にディーゼルエンジンの電磁
   安全遮断弁（ELAB）として形成された安全停止装置を監
   視する装置であって、エンジンの燃料調節アクチュエー
   タが電子ディーゼル制御装置（SG）によって駆動され、
   障害が発生した場合前記安全停止装置によりエンジンヘ
   の燃料供給が遮断される内燃機関の安全停止装置を監視
   する装置において、 内燃機関を停止させる手段と、 内燃機関の停止時燃料供給を遮断するために電磁安全遮
   断弁をオフさせる手段と、 内燃機関の停止時電子ディーゼル制御装置を同制御装置
   によって駆動される燃料調節アクチュエータと共に時間
   的に遅延して停止させる手段と、 内燃機関の停止時内燃機関の移行特性に基づき電磁安全
   遮断弁の機能障害を検出する手段と、 を有することを特徴とする内燃機関の安全停止装置を監
   視する装置。
5. 【請求項５】電子ディーゼル制御装置（SG）を内燃調節
   アクチュエータと共に時間的に遅延して停止させる前記
   手段は、内燃機関の停止時時間的遅延して動作するリレ
   ー（RA）のリレー接点であることを特徴とする請求項第
   ４項に記載の装置。
6. 【請求項６】電子ディーゼル制御装置（SG）が前記リレ
   ー（RA）のリレー接点を介して電源電圧に接続されてお
   り、また電磁安全遮断弁（ELAB）が内燃機関の運転時に
   閉成され使用されないときに開放される走行スイッチを
   介して電源電圧に接続されていることを特徴とする請求
   項第５項に記載の装置。
7. 【請求項７】電磁安全遮断弁（ELAB）は、走行スイッチ
   （Ｓ）からの電圧供給がなされ、かつ電子ディーゼル制
   御装置（SG）の安全論理回路（SLo）から正常信号が得
   られる場合にだけ応答することを特徴とする請求項第６
   項に記載の装置。
8. 【請求項８】電磁安全遮断弁（ELAB）の作動が、安全論
   理回路（SLo）と走行スイッチ（Ｓ）に接続された入力
   端子（E2）から信号を受けるアンドゲート（UG）の出力
   を介して行われることを特徴とする請求項第７項に記載
   の装置。