JP3933954B2

JP3933954B2 - Failure detection method for an injected fuel heating device of an internal combustion engine

Info

Publication number: JP3933954B2
Application number: JP2002039609A
Authority: JP
Inventors: 恵三平工; 弘金井; 徹木所; 英樹鈴木; 和樹佐藤
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: JP2003214267A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車輌の内燃機関に係わり、更に詳細には、内燃機関の燃料供給系に設けられた燃料加熱装置の故障を検出する方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年の自動車等の車輌に於ける内燃機関は、大気環境保全の観点から、その冷温始動時に排気中に含まれるＣＯやＨＣを可及的に低減すべく、燃料供給系に燃料加熱装置を備え、かかる燃料加熱装置を内燃機関の冷温始動時に作動させて、燃料噴射装置より吸気ポート内あるいは燃焼室内へ噴射される燃料のより良い霧化をはかり、燃料のより良い燃焼を達成するようになっている。かかる燃料加熱装置は、内燃機関の各気筒毎に個別に設けられた燃料噴射弁のハウジング部あるいは燃料噴射弁へ燃料を供給する燃料供給通路の燃料噴射弁入り口近くに設けられ、電流により電気抵抗あるいは電磁誘導を介して生じた熱により、燃料噴射弁より噴射される燃料を加熱するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如き燃料加熱装置は、その作動中常時激しい振動と高温に曝されるので、使用条件が過酷であり、故障を生ずる可能性がある。故障は、それが生じたときには、早期に検出されるのが望ましく、またかかる燃料加熱装置が気筒毎等に複数個設けられているときには、いずれの燃料加熱装置に故障が生じたかが判別できることが望まれる。
【０００４】
自動車等の車輌の内燃機関は、４気筒あるいはそれ以上の数の気筒を有する多気筒内燃機関であり、燃料加熱装置が燃料噴射弁またはその近傍に設けられるときには、一つの内燃機関には、その気筒数に等しい数の燃料加熱装置が設けられるが、これら複数の燃料加熱装置は、同一の設計に基づき同一の製造過程を経て製造され、同時に一つの内燃機関に取りつけられたとしても、個々の加熱装置についての仕上がりに於ける不可避のばらつきと、個々の作動環境の僅かな違いとの相乗効果によって、故障が生ずるとすれば、不特定のいずれかに生ずる。従って、燃料加熱装置について、故障が生じたとき、それを検出できることもさることながら、複数の気筒のいずれに対する燃料加熱装置に故障が生じたかを知ることができることが重要である。
【０００５】
この種の燃料加熱装置は、上記の通り電流により作動する装置であり、その故障は通常通電部の断線により電流を通じなくなることであるので、その故障は、個々の燃料加熱装置の通電回路に電流計ないしそれに準ずる電流検知手段を設けておけば、いずれの燃料加熱手段に故障が生じても、それを検出することができる。しかし、４ないしそれ以上の多気筒内燃機関の場合に４ないしそれ以上の複数の燃料加熱装置の各々に対しそのような電流検知手段を設けることは、それだけ内燃機関のコストを上昇させることになる。
【０００６】
本発明は、上記の如き燃料加熱装置の故障を、通常の電流検出手段の付加により検出することによるコスト上昇を来すことなく、現今の自動車等車輌に常備されているマイクロコンピュータを備えた車輌運転制御装置のマイクロコンピュータを使用し、そのための入力情報としては、この種の車輌が既に備えている空燃比センサあるいはクランク軸回転速度センサの如き計測手段からの情報を利用することにより、実質的にソフトウエアの追加のみによって燃料加熱装置の故障を検出することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は、内燃機関の燃料供給系に設けられた燃料加熱装置の故障を検出する方法にして、
噴射される燃料が所定の加熱度まで加熱されているべきところ加熱されていないことにより内燃機関の作動状態に関する少なくとも一つのパラメータに変化が現れるヒータ故障検出実行条件が成立しているときを選んで前記燃料加熱装置を所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させたときの前記パラメータと前記燃料加熱装置を作動させないで内燃機関を作動させたときの前記パラメータとの間に実質的な差が生じないことにより前記故障を検出することを特徴とする方法を提案するものである。
【０００８】
上記の如き燃料加熱装置の故障検出方法に於いて、前記パラメータに現れる実質的な差は、空燃比であってよい。
【０００９】
或はまた、上記の如き燃料加熱装置の故障検出方法に於いて、前記パラメータに現れる実質的な差は、内燃機関の回転速度あるいは加速度またはそれらの変化の少なくとも一つの各気筒に対する対応性の変化であってよい。
【００１２】
更にまた、燃料加熱装置を所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させたときの前記パラメータと前記燃料加熱装置を作動させないで内燃機関を作動させたときの前記パラメータの間の差を見るため、多気筒内燃機関の各気筒について時期をずらせて燃料加熱装置を作動させてよい。
【００１３】
多気筒内燃機関の各気筒について時期をずらせて燃料加熱装置を作動させるためには、各気筒に対する燃料加熱装置を時期をずらせて始動させてよく、あるいは各気筒に対する燃料加熱装置の作動を時期をずらせて停止させてよく、更にまた両方を行ってもよい。
【００１４】
或いはまた、燃料加熱装置を所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させたときの前記パラメータと燃料加熱装置を作動させないで内燃機関を作動させたときの前記パラメータの間の差を見るため、多気筒４サイクル内燃機関の互いに位相が最も大きくずれた２つの気筒を一対とし、各対の間に時期をずらせて燃料加熱装置を作動させてもよい。
【００１５】
この場合にも、各対の間に時期をずらせて燃料加熱装置を作動させるため、各対の気筒に対する燃料加熱装置を時期をずらせて始動させてよく、あるいは各対の気筒に対する燃料加熱装置を時期をずらせて停止させてよく、更にまた両方を行ってもよい。
【００１６】
【発明の作用及び効果】
燃料加熱装置の作動が求められ、またそれが効果を発揮するのは、内燃機関が冷温状態より始動されたときの始動から十数秒にわたる運転中である。かかる冷温始動直後には、内燃機関の燃焼室壁の温度が低いので、燃料噴射弁より噴射された燃料は、吸気ポートや燃焼室の壁面に液体として付着しやすい。かかる吸気ポート壁面や燃焼室壁面への燃料の付着が生ずると、それだけ混合気は薄くなり、内燃機関の始動に失敗が生じたり、あるいは内燃機関の回転が不規則になる。かかる壁面への燃料付着に対しては、燃料噴射量を一時的に増量することにより対処できるが、壁面に付着した燃料は、やがて一部は燃焼しまた他の部分は燃焼せずあるいは不完全燃焼のまま、排気ポートを経て排出されるが、その移動は不規則であり、始動直後の内燃機関の回転を不規則にし、また排気浄化の劣化をもたらす。
【００１７】
そこで、燃料加熱装置は、燃料噴射弁より噴射される燃料を加熱し、噴射された燃料の霧化を良くし、燃料が吸気ポートや燃焼室の壁面に液体となって付着することを抑止し、始動の初期から理論空燃比通りの燃料噴射が行われても内燃機関を滑らかに回転させ、また排気を理論空燃比通りにさせるものである。
【００１８】
しかるところ、もし何れか一つの気筒に於ける燃料加熱装置が故障し、噴射される燃料が加熱されなくなると、その気筒に於いては吸気ポートや燃焼室壁面への燃料の付着が生じ、該気筒に於ける混合気は過薄になってその空燃比は増大し、またそれよって失火が生じ、トルクを発生しなくなり、該気筒からの排気は燃料の未燃成分と共に酸素を含んだ排気となる。
【００１９】
従って、排気の空燃比や回転速度の如き内燃機関の作動状態に関する少なくとも一つのパラメータについて、燃料が燃料噴射装置により所定の加熱度まで加熱されているときに該パラメータがあるべき状態より燃料が所定の加熱度まで加熱されていないことを示す方向に変化していることが検出されれば、当該気筒の燃料加熱装置が故障していることを検出することが出来る。
【００２０】
かかるパラメータとしては、上述の如く内燃機関の各気筒に対応する排気の空燃比であってよく、該バラメータに現れる変化は、噴射される燃料が所定の加熱度まで加熱されているときの空燃比に比して空燃比が増大していることにより判断されて良い。
【００２１】
或はまた、上記の通りある一つの気筒の燃料噴射装置が故障すると、該気筒に於いてはトルクの発生が抜け落ち、それによって内燃機関の回転速度あるいは回転角速度の各気筒に対する変化の対応性に不整合が生ずるので、該パラメータに現れる変化は、内燃機関の回転速度あるいは加速度またはそれらの変化の少なくとも一つの各気筒に対する対応性の変化とされてよい。
【００２２】
また、一つのパラメータに現れる変化の認識にあたって、燃料加熱装置を所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させたときのパラメータと燃料加熱装置を作動させないで内燃機関を作動させたときのパラメータとの間に実質的な差が生じていないことをもってこれを認識するようにしておけば、燃料加熱装置の故障により該パラメータに現れる変化をより的確に把握することができる。
【００２３】
或はまた、自動車等の車輌の内燃機関は４乃至それ以上の数の気筒を有する多気筒内燃機関であり、これら４個乃至それ以上の数の燃料加熱装置について、マイクロコンピュータの通常の演算処理サイクルである数十〜数百マイクロセカンドの時間内に二つまたはそれ以上の燃料加熱装置が同時に故障する確率（一つが故障したのを放置している内に更に他の一つが故障する確率ではない）は０と考えてよいので、一つのパラメータに現れる変化を、該パラメータについて気筒間で実質的な差が生ずることとすることにより、上記の如く燃料加熱装置を所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させることに加えて燃料加熱装置を作動させないで内燃機関を作動させることを行わなくても、燃料加熱装置を一通りの所定の態様にて作動させる間にもいずれかの気筒に於いて燃料加熱装置が故障したことを検出することができる。このことは、特に排気空燃比や機関の回転速度あるいは回転加速度の測定技術が改良され、より迅速な測定がより高精度にて得られるようになることにより、本発明による燃料加熱装置の故障検出を、特に故障検出のために燃料加熱装置を作動させなくても、燃料加熱装置の通常の作動時に行なうことを可能とするものである。
【００２４】
また、内燃機関が多気筒内燃機関であるときには、各気筒について時期をずらせて燃料加熱装置を作動させることにより、燃料加熱装置を所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させたときの一つのパラメータと燃料加熱装置を作動させないで内燃機関を作動させたときの該一つのパラメータの間の差をより明瞭に見分けることができる。各気筒に対する燃料加熱装置の作動時期を互いにずらせるには、その一つの方法として、各気筒に対する燃料加熱装置の始動の時期をずらせればよく、また他の一つの方法として、各気筒に対する燃料加熱装置の作動を停止させる時期をずらせればよい。また、これら二つの結果を重ね合わせ、両者が一致することにより燃料加熱装置の故障の有無を確認するようにすれば、確認の精度を更に上げることができる。
【００２５】
或いはまた、内燃機関が多気筒内燃機関であるときには、互いに位相が最も大きくずれた２つの気筒を一対とし、各対の間に時期をずらせて燃料加熱装置を作動させることにより、燃料加熱装置を所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させたときの一つのパラメータと燃料加熱装置を作動させないで内燃機関を作動させたときの該一つのパラメータの間の差をより明瞭に見分けることができる。この場合にも、各対の間に時期をずらせて燃料加熱装置を作動させる方法としては、各対の気筒に対する燃料加熱装置の始動時期をずらせることと、各対の気筒に対する燃料加熱装置の作動停止時期をずらせることの両方があり、また両方を重ね合わせて燃料加熱装置の故障の有無を確認することにより、確認の精度を更に上げることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記の「発明が解決しようとする課題」の項にて記載した通り、それ自身種々の態様にて既に周知のマイクロコンピュータを備えた車輌運転制御装置を使用し、またかかる車輌運転制御装置を備えた車輌であれば間違いなく備えている排気空燃比センサあるいはクランク軸の回転速度センサの如きそれ自身種々の態様にて周知のセンサの出力を利用してソフト的に構成される発明であり、また内燃機関の燃料噴射装置を備えた燃料供給系およびそれに設けられる燃料加熱装置も種々の態様にて周知であり、本発明はこれら周知の燃料供給系及び燃料加熱装置に対し適用されてよいので、これらのハードウエアについての図示を伴う実施例の説明は、明細書及び図面の冗長化を避けるため省略する。尚、内燃機関に於いて燃料噴射弁及び燃料加熱装置をマイクロコンピュータによる車輌運転制御装置により制御し、また車輌運転制御装置にその入力信号の一つとして排気系に設けられた空燃比センサ（酸素センサ）の出力信号が供給されている構成の概略は、例えば特開平１１−１４８４４１号公報に示されている。また燃料加熱装置をハウジングに組み込んだ燃料噴射弁の詳細構造の一例は、特開平１０−２３８４２４号公報に示されている。本発明は、これらの図に示されている如き内燃機関用燃料加熱構成に基づいて実施されてよい。
【００２７】
図１は、本発明による燃料加熱装置の故障検出方法を一つの実施例について示すフローチャートである。
【００２８】
図には示されていない車輌のイグニッションスイッチが閉じられることによりこのフローチャートによる制御が開始されると、ステップ１にてヒータ（以下の実施例の記載の於いて、燃料加熱装置をヒータと称する）の故障を検出する操作を実行すべき車輌運転状態が成立しているか否かが判断される。かかる条件としては、車輌の内燃機関が冷温状態より始動されつつあること、車輌は未だ停止状態にあること、アクセルペダルが運転者により踏み込まれていないこと等が採用されてよく、更にはパーキングブレーキが尚まだ作動されていること等が条件とされてもよい。尚、これらの条件は、排気空燃比センサあるいはクランク軸の回転速度センサ等の検出速度および検出精度によって異なるものであり、これらセンサの検出速度や検出精度が向上すれば、例えば、内燃機関が始動直後の冷温状態でなく、暖機した後でも故障検出が可能なよう、内燃機関の運転状態に関する条件は弛められ、終局的には故障検出実行のための内燃機関の運転条件を問わないことになり得る。
【００２９】
判断結果がイエスのときには、制御はステップ２へ進み、ここでフラグＦ２が１であるか否かが判断される。フラグＦ２は後述のステップ６にて１に設定されるものであり、この種の制御の常として毎回の制御の開始に先立って０にリセットされるものである。従って、制御が最初にステップ２に至ったときには、Ｆ２は０であり、制御はステップ３へ進む。
【００３０】
ステップ３に於いては、全気筒のヒータが所定の作動状態とされる。かかるヒータは通常の作動時には排気空燃比センサの出力信号に基づいてフィードバック制御されてよいが、ヒータの故障を検出せんとする操作に於けるこのステップ３に於いては、全気筒のヒータの作動は、フィードバックによらず、燃料に所定の加熱度を与える作動とされるのが好ましい。全気筒のヒータを作動させた後、制御はステップ４へ進み、ここでフラグＦ１が１にセットされる。次いで制御はステップ５へ進み、始動されて作動を開始した内燃機関の各気筒ｎに対応する排気の空燃比Ｒｎ（今、内燃機関が４気筒機関であるとして、ｎ＝１，２，３，４）が順次検出される。このように各気筒に対応する排気の空燃比を検出することは、排気マニホールドの合流部に設けられた単一の空燃比センサによっても、その検出時点をクランク軸回転角度に基づいて各気筒に合わせて設定することにより可能である。次いで制御はステップ６へ進み、フラグＦ２を１にセットした後、ステップ１の前に戻る。
【００３１】
次いで再びステップ１にて、ヒータ故障検出実行条件が尚成立しているか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はステップ２へ進み、フラグＦ２が１であるか否かが判断される。このときには答はイエスであり、制御はこれよりステップ７へ進む。尚、ステップ２および６は省略されてもよく、即ちステップ5が終了したときには、ヒータ故障検出実行条件が尚成立しているか否かを再度確認することなく直ちにステップ７進むようになっていてもよい。
【００３２】
ステップ７に於いては、一旦全気筒のヒータの作動が停止される。次いで制御はステップ８へ進み、ここでは簡単のため、全気筒からの排気の空燃比の平均値Ｒｏが検出される。これは、今何れの気筒に於いてもヒータは作動されていないので、ヒータの作動、非作動に基づく気筒間の排気空燃比の差は無いとし、ヒータ非作動時の排気空燃比を平均的単一値と見なすものである。
【００３３】
次いで制御はステップ９へ進み、ここでヒータ非作動時の排気空燃比Ｒｏとヒータが作動しているはずの気筒１の空燃比Ｒ１の間にある所定のしきい値ΔＲａ以上の差があるか否かが判断される。ヒータの作動が停止されたときの排気空燃比Ｒｏは、ヒータの停止により噴射された燃料の一部が吸気ポートあるいは燃焼室の壁面に付着することにより一時的に上昇するはずである。従って、もし気筒１のヒータが故障していなければ、ＲｏとＲ１の間にはある適当しきい値ΔＲａを越える差が生じるはずである。逆に、かかる差が生じていないときには、気筒１のヒータは故障していることが推定される。そこでステップ９の答がノーのときには、制御はステップ１０へ進み、気筒１のヒータが故障している旨の表示を行なう。ヒータは一気筒についてでも故障したときには早急に取り換えられるべきものであるので、制御はここで適当な故障表示を保持した状態にて終了する。
【００３４】
気筒１のヒータに故障が無く、ステップ９の答がイエスのときには、制御はステップ１１へ進み、Ｒｏと気筒２に対する排気の空燃比Ｒ２の間にしきい値ΔＲａを越える差があるか否かが判断される。同様に答がノーのときには、気筒２のヒータが故障したと推定されるので、制御はステップ１２へ進み、気筒２のヒータが故障したことを示す表示を残して制御は終了する。気筒２のヒータにも故障がなく、ステップ１１の答がイエスのときには、制御はステップ１３へ進み、ここでＲｏと気筒３に対応する排気の空燃比Ｒ３の間にしきい値ΔＲａを越える差があるか否かが判断される。同様に答がノーのときには、気筒３のヒータが故障したと推定されるので、制御はステップ１４へ進み、気筒３のヒータが故障したことを示す表示を残して制御は終了する。
【００３５】
気筒３のヒータにも故障がなく、ステップ１３の答がイエスのときには、制御はステップ１５へ進み、Ｒｏと気筒４に対する排気の空燃比Ｒ４の間にしきい値ΔＲａを越える差があるか否かが判断される。同様に答がノーのときには、気筒４のヒータが故障したと推定されるので、制御はステップ１６へ進み、気筒４のヒータが故障したことを示す表示を残して制御は終了する。気筒４のヒータにも故障がなく、ステップ１５の答がイエスのときには、制御はそのまま終了する。
【００３６】
ヒータ故障検出を実行すべき条件が成立しておらず、スタート後制御が初めてステップ１に至ったときその答がノーであるとき、または当初ステップ１の答がイエスであり、制御がステップ２〜６を経て再びステップ１へ戻ったとき、車輌運転状態の変化により最早ヒータ故障検出実行条件が成立しなくなっていたときには、制御はステップ１よりステップ１７へ進み、フラグＦ１が１であるか否かが判断される。制御がステップ２〜６を経た後ステップ１７に至ったときには、フラグＦ１は１にセットされているので、答はイエスであり、このときには制御はステップ１８へ進み、ステップ３にてヒータ故障検出のために行なった全気筒ヒータの作動を停止させ、次いでステップ１９にてフラッグＦ１およびＦ２を０にリセットし、制御を終了する。
【００３７】
制御がステップ２〜６を経ることなく、当初よりステップ１の答がノーであって制御がステップ１７に至ったときには、フラグＦ１は当初０にリセットされたままであるので、制御はステップ１８及び１９を経ることなく直ちに終了する。
【００３８】
図２は、本発明によるヒータ故障検出方法の他の一つの実施例を示すフローチャートである。
【００３９】
図１の実施例と同様に図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により制御が開始されると、図１に於けるステップ１と同様のステップ１０１に於いて、ヒータ故障検出実行条件が成立しているか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はステップ１０２へ進み、全気筒のヒータが故障検出のために作動される。その作動要領はステップ３について説明したのと同じであってよい。次いで制御はステップ１０３へ進み、フラグＦが１にセットされる。
【００４０】
次いで制御はステップ１０４へ進み、ステップ５に於けると同様に各気筒ｎに対応する排気の空燃比Ｒｎが検出される。次いでステップ１０５に於いて、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の平均値Ｒｍが計算される。この場合、気筒１〜４の全てに故障がなければ、Ｒｍはヒータの全てが故障なく正常に作動している状態で検査のために実行されている内燃機関の運転状態に於ける排気の空燃比、例えば理論空燃比、による内燃機関作動時の全気筒の平均的空燃比を表す。しかし、何れかの気筒のヒータが故障していると、その気筒の排気空燃比はヒータが正常に作動しているときよりも高くなるので、Ｒｍはそれに応じて増大する。ただ、前述の通り、２個またはそれ以上のヒータが同時に故障する確率（これは１個のヒータが故障した状態を放置しているうちに他の１つのヒータが故障する確率ではない）は限りなく０に近いので、何れか一つのヒータの故障により平均値Ｒｍが増大する度合は僅かである。
【００４１】
ステップ１０６に於いては、気筒１に対応する排気の空燃比Ｒ１と平均値Ｒｍの差がある所定のしきい値ΔＲｂを越えているか否かが判断される。この答がイエスであることは、気筒１のヒータが故障したことを推測させるものである。
【００４２】
更にこの実施例に於いては、そのような推測をより確実にするため、そのとき制御はステップ１０７へ進み、車輌運転制御装置のマイクロコンピュータの一部にソフト的に構成されたカウンタのカウント値Ｎ１が当初リセットされた０より１だけ増分される。次いで制御はステップ１０８へ進み、カウント値Ｎ１が例えば３〜５の如きある所定のしきい値を越えたか否かが判断される。そしてこの答がイエスになったとき、制御はステップ１０９へ進み、気筒１のヒータが故障したことを示す表示がなされ、かかる表示を残して制御は終了する。ステップ１０８の答が未だノーのときには、制御はステップ１１０へ進み、同様にマイクロコンピュータの一部にソフト的に設けられた総合カウンタのカウント値Ｎが０にリセットされた状態から出発して１だけ増分される。ついで制御は１１１へ進み、Ｎがあるしきい値Ｎ１００を超えたか否かが判断される。このしきい値Ｎ１００は後程理解される通り、例えば８〜１０程度の値とされてよいものである。
【００４３】
ステップ１１１の答がノーのときには、制御はステップ１０１へ戻り、再度ヒータ故障検出実行条件が尚成立しているか否かが判断される。そして答がイエスのときには、制御は再びステップ１０２及び１０３を通過し、ステップ１０４にて再び各気筒ｎに対応する排気の空燃比Ｒｎが検出され、ステップ１０５にてそれらの平均値Ｒｍが算出され、ステップ１０６にてＲ１とＲｍの差がΔＲｂを越えているか否かが判断される。そしてその結果がやはりイエスのときには制御１０７へ進み、カウント値Ｎ１が更に1だけ増分される。こうしてステップ１０４〜１０６の制御が数度繰り返され、ステップ１０６の答がイエスになることがしきい値Ｎ１０を越える回数だけ確認されたとき、初めて気筒１のヒータが故障している旨の表示がなされる。
【００４４】
制御が初めてステップ１０６に至ったときの答がノーであるとき、或はステップ１０１〜１０８、１１０、１１１を通る制御がＮ１０に満たない回数にて繰り返された後、ステップ１０６の答がノーとなったときには、制御はステップ１１２へ進み、ここで気筒２に対応する排気の空燃比Ｒ２と平均値Ｒｍの間の差がΔＲｂを越えたか否かが判断される。答がイエスのときには、制御は１１３へ進み、同じくマイクロコンピュータの一部に設けられた他の一つのソフト的カウンタのカウント値Ｎ２が０より出発して１だけ増分され、次いでステップ１１４にてＮ２が同様に３〜５程度であってよいしきい値Ｎ２０を越えたか否かが判断される。同じくこの場合にも、ステップ１１４の答がイエスとなったとき、制御はステップ１１５へ進み、気筒２のヒータが故障している旨の表示が残され、制御は終了する。
【００４５】
ステップ１１４の答がノーのときには、制御はステップ１１０及び１１１へ進み、気筒１に関するステップ１０６の答がイエスとなったことによりカウントされたカウント値Ｎを更に増分する。そしてこれらの回数を合計したカウント値Ｎが未だしきい値Ｎ１００を超えない限り、制御はステップ１０１へ戻り、ヒータ故障検出実行条件が成立していることを確認の上、ステップ１０２以下の検出制御が繰り返される。
【００４６】
ステップ１０６の答がノーであり、ステップ１１２の答もノーであるときには、制御はステップ１１６へ進み、気筒３に対応する排気の空燃比Ｒ３と平均空燃比Ｒｍとの間の差がΔＲｂを越えたか否かが判断される。答がイエスのとき、他の一つのソフト的カウンタのカウント値Ｎ３及びそのためのしきい値Ｎ３０を用い、ステップ１１６に於ける答がイエスであることをステップ１１７、１１８にて複数回確認し、その上でステップ１１９にて気筒３のヒータが故障している旨の表示を行なう制御操作は、気筒１及び２について説明したのと同様である。
【００４７】
更に気筒１、２、３のヒータには故障がなく、制御がステップ１２０へ至ったとき、気筒４のヒータについてＲ４とＲｍとの差がΔＲｂを超えているか否かを判断し、他の一つのソフトカウンタのカウント値Ｎ４及びそのためのしきい値Ｎ４０を用い、ステップ１２１及び１２２にて複数回の確認を行ない、その上でステップ１２３にて気筒４のヒータが故障していることを表示する制御操作も気筒１〜３について説明したものと同様である。
【００４８】
内燃機関の運転状態が不安定であると、今例えば気筒１のヒータが故障していても、制御はステップ１０６より１０７へ進むコースを連続しては繰り返さず、カウント値Ｎ１がＮ１０を超える以前の途中にてステップ１０６よりステップ１１２へ、また更にステップ１１６へ、あるいは更にステップ１２０へ逸れ、恰も他の気筒のヒータが故障しているかの如き検出結果を生ずる虞れがある。そのようなときにも、ヒータ故障検出実行条件が成立している間に検査サイクルが繰り返されると、やがてカウント値Ｎ１はしきい値Ｎ１０を超えるので、検査に於けるノイズを顧みた上で故障ヒータの検出が確実に行われる。
【００４９】
また逆に、何れのヒータも故障していないにも拘わらず、内燃機関の運転状態が不安定であることにより気筒１〜４についてステップ１０６、１１２、１１６、１２０の何れかに於いて、まばらにイエスの判定が出るときには、カウント値Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４の何れもがそれぞれのしきい値Ｎ１０、Ｎ２０、Ｎ３０、Ｎ４０に達する以前に、総合カウント値Ｎがしきい値Ｎ１００を越えるので、そのときには制御はステップ１２４へ進み、このときフラグＦは１に設定されているので、更に制御はステップ１２５へ進み、ステップ１０２にて始められたヒータ故障検査のための全気筒ヒータ作動（非フィードバック作動等）を停止し、ステップ１２６にてカウント値Ｎ、Ｎ１〜Ｎ４、フラグＦをリセットした後、故障検出操作を終える。
【００５０】
一方、制御の開始後、最初のステップ１０１にてヒータ故障検出実行条件が成立していないと判断されたとき、あるいは制御が一旦ステップ１０２以降へ進んだ後、ステップ１１１を経て制御がステップ１０１へ戻り、再度ヒータ故障検出実行条件が成立しているか否かが判断されたときに答がノーとなったときには、制御は１２４へ進む。このときにもステップ１２４に於いて、制御が一旦ステップ１０２を通ることにより全気筒ヒータが検査のために作動されたか否かに応じて、ヒータ故障検出制御は、ステップ１２５及び１２６を経るか、これらのステップを経ることなく、終了する。
【００５１】
尚、以上に説明したカウント値Ｎ１〜Ｎ４およびＮを用いて各気筒に対するヒータの故障を数回の検出結果に基づいて判断する要領は、図１のフローチャートに示す実施例に於いても、ステップ９と１０の間、ステップ１１と１２の間、ステップ１３と１４の間、ステップ１５と１６の間に同様に組み込まれてよいものである。
【００５２】
図３は、本発明によるヒータ故障検出方法の更に他の一つの実施例を示すフローチャートである。図３のフローチャートによる故障検出操作の流れは、図１のフローチャートによる故障検出操作の流れに類似しているが、図３のフローチャートによる故障検出操作に於いては、各気筒ｎのヒータが故障しているか否かを検出するパラメータとして、ステップ２０５に於いて全気筒ヒータ作動時の各気筒ｎに対応するクランク軸回転角速度Ｔｈｎ（同じく機関は４気筒であると仮定してｎ＝１、２、３、４）が検出されている。また図１のフローチャートに於けるステップ８にて全気筒ヒータ作動停止時の全気筒の平均排気空燃比Ｒｏが検出されているのに比して、これに対応するステップ２０８に於いては、ヒータが作動されていない内燃機関の作動状態に於いて各気筒ｎに対応するクランク軸回転角速度Ｔｏｎ（ｎ＝１、２、３、４）が検出されている。尚、クランク軸回転角速度は、任意の敏感なクランク軸回転角度センサの出力を車輌運転制御装置のマイクロコンピュータにて時間的に微分したものであってよい。
【００５３】
クランク軸の回転には、各気筒に於ける爆発行程に対応して間歇的に加速度のピークができるが、もしいづれか一つの気筒に於ける爆発が正常に生じないと、それに対応して加速度のピークが低下し或は消滅する。かかる加速度ピークの低下或は抜け落ちは、内燃機関の燃料加熱装置を作動させた冷温始動中に、いずれか一つの気筒に対するヒータが故障したとき、噴射された燃料の一部が吸気ポートや燃焼室の壁面に付着して燃焼に関与しなくなることによっても現れる。そこで、これらのクランク軸回転角速度Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３、Ｔｈ４およびＴｏ１、Ｔｏ２、Ｔｏ３、Ｔｏ４の間の差がある所定のしきい値ΔＴaを超えているか否かに応じて、図１のフローチャートに於けると同じ要領により、気筒１〜４のヒータの何れかが故障したか否かを判断することができる。
【００５４】
その他の点に於いて、図３のフローチャートに示すヒータ故障検出制御の要領は、図１のフローチャートに於けるそれと同様である。かかる対応を示すよう、図３のフローチャートに於いては、図１のフローチャートに於ける各ステップに対応するステップは、図１のフローチャートに於けるステップ番号を２００番台の数字としたステップ番号が付されている。この様に燃料加熱ヒータの何れかが故障したことをクランク軸回転角速度をパラメータとして検出することが、図１に示す如く気筒毎の排気の空燃比をパラメータとして判断するのと同様の要領にて行なえることが理解されよう。
【００５５】
また、図３のフローチャートに示すヒータ故障検出制御に於いても、図２のフローチャートに示したカウント値Ｎ１〜Ｎ４およびＮを用いて各気筒に対するヒータの故障を数回の検出結果に基づいて判断する要領は、ステップ２０９と２１０の間、ステップ２１１と２１２の間、ステップ２１３と２１４の間、ステップ２１５と２１６の間に同様に組み込まれてよいことも明らかであろう。
【００５６】
図４は、ヒータ故障検出制御用パラメータとしてクランク軸回転角速度を用い、故障検出制御の過程を図２に示した実施例と同様の要領にて進める、更に他の一つの実施例を示すフローチャートである。この実施例に於いては、全気筒ヒータ作動時にステップ３０４にて各気筒ｎについて検出されたクランク軸回転角速度Ｔｈｎ（ｎ＝１，２，３，４）はステップ３０６、３１２、３１６、３２０にてＴｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３，Ｔｈ４の平均値Ｔｍと比較されており、その差が所定の検出回数以上に亙って所定のしきい値ΔＴｂ以上であるとき、対応する気筒のヒータが故障したと判断される。その他の点に於いて、この実施例に於ける故障検出制御の進行は、図２に示す実施例と同様であるので、各ステップには図２のフローチャートに於ける１００番台のステップ番号を対応する３００番台にしたステップ番号を付し、更なる説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。
【００５７】
図５は、上記の排気空燃比やクランク軸回転角速度の如き内燃機関の運転パラメータが、ヒータを所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させたときと、ヒータを作動させないで内燃機関を作動させたときとで異なることを、各気筒についてより明確に見極めるため、多気筒内燃機関の各気筒に対するヒータの作動時期をずらせる要領の一例を示す線図である。この例は４気筒内燃機関に於いて、第１気筒〜第４気筒の各々に対するヒータの作動または非作動が検出すべき運転パラメータに及ぼす影響をより明確に見極めるため、各気筒に対するヒータの作動開始時期（未作動から作動）を順次ずらせるものである。またこの例は、同時に、同じ目的のために、各気筒に対するヒータ他の作動を停止する時期（作動から作動停止）を順次ずらせることも示している。このように各気筒に対するヒータの作動を開始する時期あるいは作動を停止する時期を他の気筒に対するそれらの時期に対しずらせることにより、各気筒のヒータの作動時期が他の気筒のヒータの作動時期に対しずれている間に、当該気筒に対するヒータが故障したとき、そのことをより明確に見極めることができる。
【００５８】
図６は、同じ目的のために多気筒内燃機関の各気筒に対するヒータの作動時期をずらせる要領の他の一つの例を示す図５と同様の線図である。この例に於いては、多気筒内燃機関の互いに位相が最も大きくずれた二つの気筒（４気筒の場合第１気筒と第４気筒、あるいは第３気筒と第２気筒）を一対とし、各対のヒータについては同時期に作動させ、異なる対の間でヒータの作動時期をずらせることが行われている。この場合、同時期に作動される各対のヒータは、それらが属する気筒の作動位相が大きく異なっているので、排気空燃比やクランク軸回転角速度の如き内燃機関の運転パラメータの対応するデータの検出時点は互いに異なり、従って各対に於ける二つのヒータのいずれかに故障が生じたとき、それがどちらのヒータであるかを特定することの精度が向上する。
【００５９】
図７は、図１の実施例に図５に示す如く各気筒のヒータを順次ずらせて作動させる修正を組み込んだ実施例を示すフローチャートである。この実施例は、特にヒータが未作動状態から作動状態とされるときの時期を各気筒毎に順次ずらせるものである。制御が開始されると、ステップ４０１に於いて、ヒータ故障検出実行条件が成立しているか否かが判断され、答がイエスであると制御はステップ４０２へ進み、気筒を特定するｎが０より始まって１だけ増分される。尚、このｎによる気筒の特定は、図５に示す如くヒータの作動がずらされる気筒の順番を特定するものであり、内燃機関における第１気筒、第２気筒等の気筒番号を特定するものではない。次いでステップ４０３に於いて気筒ｎ、即ち、先ず気筒１のヒータの作動が開始される。次いでステップ４０４にてヒータの作動が開始されたことを示すフラグＦが１に設定される。次いでステップ４０５に於いて気筒１に対応する排気の空燃比Ｒ１が検出される。次いで、この機関は４気筒内燃機関であるとして、ステップ４０６に於いてｎが４に達したか否かが判断される。答がノーのときにはこれより制御はステップを４０１へ戻り、この実施例では再度ヒータ故障検出実行条件が尚成立しているか否かを確認の上、答がイエスのときには制御は再びステップ４０２へ進み、ｎを更に１だけ増分し、ステップを４０３にて気筒２のヒータの作動が開始される。
【００６０】
こうして４つの気筒についての空燃比Ｒ１〜Ｒ４が検出される。この場合、空燃比Ｒ１〜Ｒ４の検出は、図１の実施例に於ける如く全気筒のヒータが同時に作動開始される場合に比して、各気筒に於ける個別のヒータの作動をより確実に見極めやすい状態にて行なわれる。４つの気筒について空燃比Ｒ１〜Ｒ４が求まり、ステップ４０６の答がイエスになると、制御はステップ４０７へ進み、全気筒のヒータの作動が停止され、次いでステップ４０８にて全気筒のヒータが作動されていない状態に於ける排気空燃比の平均値Ｒｏが検出される。これ以後のヒータ故障検出制御は、ＲｏとＲ１〜Ｒ４の間の差の限界値としてそれぞれに対し適当な値ΔＲｃ１〜ΔＲｃ４を定め、図１の実施例におけると同じ要領にて行なわれる。図７においては、図１の実施例におけるステップ９〜１９に対応するステップを４０９〜４１９にて示すこととし、これらのステップについての更なる説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。
【００６１】
図８は、図７の実施例と同じく、図１の実施例に図５に示す如く各気筒のヒータを順次ずらせて作動させる修正を組み込んだものであるが、特にヒータが作動状態から停止されるときの時期を各気筒毎にずらせるものである。制御が開始されると、ステップ５０１にて、ヒータ故障検出実行条件が成立しているか否かが判断され、答がイエスであると制御はステップ５０１aへ進み、フラグｆが１であるか否かが判断される。最初のサイクルに於いてはフラグｆは０リセットされているので制御はステップ５０２へ進み、ここですべてのヒータがオンにされ，そしてステップ５０３にてそのことを示すフラグＦが１にセットされる。次いで制御はステップ５０４へ進み、各シリンダに対する排気空燃比Ｒｓｎ（ｎ＝１，２，３，４）が検出される。次いでステップ５０４ａにてフラグｆが１にセットされ、これによってそれ以後のサイクルに於いてはステップ５０２からステップを５０４ａがバイパスされる。次いで、ステップ５０５にて気筒を特定するｎが０より始まって１だけ増分される。そしてステップ５０６にて、先ず気筒１から始まってそのヒータの作動が停止される。そして各気筒のヒータの作動が停止される毎に該気筒に対応する排気の空燃比Ｒｏｎ（ｎ＝１，２，３，４）が検出される。
【００６２】
こうして全ての気筒のヒータの作動が停止され、ステップ５０８の答がイエスになると、上に得られたＲｓ１〜Ｒｓ４とＲｏ１〜Ｒｏ４とに基づき、それぞれの間の差の限界値としてそれぞれに適当な値ΔＲｄ１〜ΔＲｄ４を定め、図１の実施例におけると同じ要領にて、ヒータ故障検出制御が行なわれる。図８においては、図１の実施例におけるステップ９〜１９に対応するステップを５０９〜５１９にて示すこととし、これらのステップについての更なる説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。
【００６３】
図９および図１０は端子Ａの部分にて互いに接合されることにより図７に示すヒータ故障検出制御と図８に示すヒータ故障検出制御とを重ね合わせて実行することにより、いずれかの気筒のヒータに故障が生じたとき、そのことをより一層確実に検出する実施例を示す。この場合、ヒータは順次オンとされ、全てのヒータがオンとなった後、これに続いてヒータは順次オフとされるので、図７に於ける全てのヒータをオフにするステップ（４０７）および図８に於ける全てのヒータをオンにするステップ（５０２）が節約できる。また、図７に対応する図９に於いては、図７のステップ４０７および４０８がそれぞれステップ４０７ａおよび４０８ａとしてステップ４０１と４０２の間に移動され、ステップ４０１ａと４０８ｂおよびフラグｆ１による初回サイクルのみを通過させるシステムによりステップ４０７ａおよび４０８ａは一度だけ実行されるようになっている。また図１０に於いては、すでに全てオンとなっているので、先ずステップ５０４にて各気筒についてヒータオンによる排気空燃比Ｒｓｎが検出される。尚、図７においては、ステップ４０３は、ヒータ故障検出制御の際といえどもヒータを可及的早期に作動させるよう、このように配置されている。図７に示すヒータ故障検出制御に相当する図９に示すヒータ故障検出制御においては、各ヒータを順次ずらせて作動を開始させたときのデータを採取し、制御がステップ４１０ａ、４１２ａ、４１４ａ、４１６ａに至ったときには、それぞれフラグＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を１にセットし、次いで図８に示すヒータ故障検出制御に相当する図１０に示すヒータ故障検出制御において、各ヒータを順次ずらせて作動停止させてデータを採取し、ステップ５０９、５１１、５１３、５１５における答がイエスとなったとき、制御をそれぞれステップ５０９ａ、５１１ａ、５１３ａ、５１５ａへ進め、これらのステップにてフラグＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が１にセットされているか否かを確かめた上で、ステップは５１０、５１２、５１４、５１６との組み合わせにより、各気筒のヒータについて故障判断を行うようになっている。
【００６４】
図１１は、図１の実施例に、図６に示す如く多気筒内燃機関の互いに位相が最も大きくずれた二つの気筒を一対とし、各対のヒータについては同時期に作動させ、異なる対の間でヒータの作動時期をずらせる修正を組み込んだ実施例を示すフローチャートである。この実施例は、特にヒータが未作動状態から作動状態とされるときの時期を各気筒対の間でずらせるものである。制御が開始されると、ステップ６０１に於いて、ヒータ故障検出実行条件が成立しているか否かが判断され、答がイエスであると制御はステップ６０２へ進み、ここでは機関は４気筒内燃機関であるとし、第１気筒と第４気筒のヒータの作動が開始される。次いでステップ６０３にて第１気筒と第４気筒に対応する排気の空燃比Ｒ１とＲ４が検出される。次いで制御はステップ６０４へ進み、第３気筒と第２の気筒のヒータの作動が開始され、更にステップ６０５にて第３気筒と第２気筒に対応する排気の空燃比Ｒ３とＲ２が検出される。そしてステップ６０６にてヒータの作動が開始されたことを示すフラグＦが１にセットされる。次いでステップ６０７にて全気筒のヒータの作動が停止され、更にステップ６０８にてヒータ非作動時の平均排気空燃比Ｒｏが検出される。
【００６５】
以上において得られた第１気筒〜第４気筒の作動に対応する排気空燃比Ｒ１〜Ｒ４とヒータ非作動時の平均排気空燃比Ｒｏとに基づいて、いずれかの気筒のヒータが故障したとき、それを特定して検出する要領は以下のステップ６０９〜６１６の通りである。ステップ６０９以下の各ステップは図１のステップ９〜１６に対応しており、ステップ９〜１６に対応するステップは６００番台のステップ番号にて示されている。尚、この実施例ではステップ６０１の答がノーであるときには制御は直ちに終了する。これらのステップにおいてなされる制御は図１の実施例におけるものと同じであるので、これらのステップについての更なる記述は明細書の冗長化を避けるため省略する。
【００６６】
図１２は、図１１の実施例と同じく、図１の実施例に図６に示す如く多気筒内燃機関の互いに位相が最も大きくずれた二つの気筒を一対とし、各対のヒータについては同時期に作動させ、異なる対の間でヒータの作動時期をずらせる修正を組み込んだものであるが、この実施例は、特にヒータが未作動状態から作動状態とされるときの時期を各気筒対の間でずらせるものである。制御が開始されると、ステップ７０１に於いて、ヒータ故障検出実行条件が成立しているか否かが判断され、答がイエスであると制御はステップ７０２へ進み、全気筒のヒータの作動が開始される。次いでステップ７０４にて全気筒ヒータ作動時の各気筒に対する排気空燃比Ｒｓｎ（ｎ＝１，２，３，４）が検出される。次いで制御はステップ７０５へ進み、ここでは機関は４気筒内燃機関であるとし、第１気筒と第４気筒のヒータの作動が停止され、次のステップ７０６にて第１気筒と第４気筒に対応する排気の空燃比Ｒｏ１とＲｏ４が検出される。次いで制御はステップ７０７へ進み、第３気筒と第２の気筒のヒータの作動が停止され、次のステップ７０８にて第３気筒と第２気筒に対応する排気の空燃比Ｒｏ３とＲｏ２が検出される。
【００６７】
以上において得られた全ヒータ作動時の第１気筒〜第４気筒に対する排気空燃比Ｒｓｎと第１気筒〜第４気筒の順次の作動停止に対応する排気空燃比Ｒｏ１〜Ｒｏ４とに基づいて、いずれかの気筒のヒータが故障したとき、それを特定して検出する要領は以下のステップ７０９〜７１６の通りである。ステップ７０９以下の各ステップは図１のステップ９〜１６に対応しており、ステップ９〜１６に対応するステップは７００番台のステップ番号にて示されている。これらのステップにおいてなされる制御は図１の実施例におけるものと同じであるので、これらのステップについての更なる記述は明細書の冗長化を避けるため省略する。
【００６８】
図１３および図１４は端子Ｂの部分にて互いに接合されることにより図１１に示すヒータ故障検出制御と図１２に示すヒータ故障検出制御とを重ね合わせて実行することにより、いずれかの気筒のヒータに故障が生じたとき、そのことをより一層確実に検出する実施例を示す。この場合、図１１のステップ６０７および６０８はそれぞれステップ６０７ａおよび６０８ａとしてステップ６０１と６０２の間に移動され、全てのヒータをオフにしたときの平均排気空燃比Ｒｏがまず検出されるようになっている。図１１に示すヒータ故障検出制御に相当する図１３に示すヒータ故障検出制御においては、互いに位相が最も大きくずれた二つの気筒を一対とし、各対のヒータについては同時期に作動させ、異なる対の間でヒータの作動時期をずらせたときのデータを採取し、制御がステップ６１０ａ、６１２ａ、６１４ａ、６１６ａに至ったときには、それぞれフラグＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を１にセットし、次いで図１２に示すヒータ故障検出制御に相当する図１４に示すヒータ故障検出制御において、各対のヒータについては同時期に作動を停止させ、異なる対の間でヒータの作動停止時期をずらせたときのデータを採取し、ステップ７０９、７１１、７１３、７１５における答がイエスとなったとき、制御をそれぞれステップ７０９ａ、７１１ａ、７１３ａ、７１５ａへ進め、これらのステップにてフラグＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が１にセットされているか否かを確かめた上で、ステップは７１０、７１２、７１４、７１６との組み合わせにより、各気筒のヒータについて故障判断を行うようになっている。
【００６９】
以上、図７〜図１４においては、各気筒に対するヒータを図５または図６に示す如き要領にて、互いに順次ずらせたり、あるいは対に組み合わせて対をずらせたりして作動させる修正を、特に図１に示した実施例について行う場合を示したが、かかる修正は図２〜図３に示した実施例についても同様に実行可能であることは明らかであろう。
【００７０】
以上に於いては本発明をいくつかのの実施例について詳細に説明したが、これらの実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関の噴射燃料加熱装置の故障検出方法の一つの実施例を示すフローチャート。
【図２】本発明による内燃機関の噴射燃料加熱装置の故障検出方法の他の一つの実施例を示すフローチャート。
【図３】本発明による内燃機関の噴射燃料加熱装置の故障検出方法の更に他の一つの実施例を示すフローチャート。
【図４】本発明による内燃機関の噴射燃料加熱装置の故障検出方法の更に他の一つの実施例を示すフローチャート。
【図５】排気空燃比やクランク軸回転角速度の如き内燃機関の運転パラメータのヒータ作動と非作動による差をより明確に見極めるため、多気筒内燃機関の各気筒に対するヒータの作動時期をずらせる要領の一例を示す線図。
【図６】他の一つの要領を示す図５と同様の線図。
【図７】図１の実施例に図５に示す如く各気筒のヒータを順次ずらせて作動開始させる修正を組み込んだ実施例を示すフローチャート。
【図８】図１の実施例に図５に示す如く各気筒のヒータを対としてずらせて作動停止させる修正を組み込んだ実施例を示すフローチャート。
【図９】図７と図８の制御を組み合わせて使用する実施例の図７の制御部分に相当するフローチャート。
【図１０】図７と図８の制御を組み合わせて使用する実施例の図８の制御部分に相当するフローチャート。
【図１１】図１の実施例に図６に示す如く各気筒のヒータを対にしてずらせて作動開始させる修正を組み込んだ実施例を示すフローチャート。
【図１２】図１の実施例に図６に示す如く各気筒のヒータを対にしてずらせて作動停止させる修正を組み込んだ実施例を示すフローチャート。
【図１３】図１１と図１２の制御を組み合わせて使用する実施例の図１１の制御部分に相当するフローチャート。
【図１４】図１１と図１２の制御を組み合わせて使用する実施例の図１２の制御部分に相当するフローチャート。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine of a vehicle such as an automobile, and more particularly to a method for detecting a failure of a fuel heating device provided in a fuel supply system of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, internal combustion engines in vehicles such as automobiles are provided with a fuel heating device in the fuel supply system in order to reduce CO and HC contained in the exhaust as much as possible at the time of cold start from the viewpoint of air environment conservation. The fuel heating device is operated at the time of cold start of the internal combustion engine to achieve better atomization of the fuel injected from the fuel injection device into the intake port or the combustion chamber, thereby achieving better combustion of the fuel. ing. Such a fuel heating device is provided near the fuel injection valve inlet of a fuel supply passage for supplying fuel to the housing of the fuel injection valve provided individually for each cylinder of the internal combustion engine or to the fuel injection valve, and has an electric resistance due to electric current. Alternatively, the fuel injected from the fuel injection valve is heated by heat generated through electromagnetic induction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Since the fuel heating device as described above is exposed to intense vibration and high temperature at all times during its operation, the use conditions are severe and there is a possibility of causing a failure. When a failure occurs, it is desirable to detect it early, and when a plurality of such fuel heating devices are provided for each cylinder, it is desirable to be able to determine which fuel heating device has failed. It is.
[0004]
An internal combustion engine of a vehicle such as an automobile is a multi-cylinder internal combustion engine having four or more cylinders, and when a fuel heating device is provided at or near a fuel injection valve, Although the number of fuel heating devices equal to the number of cylinders is provided, the plurality of fuel heating devices are manufactured through the same manufacturing process based on the same design and are individually attached to one internal combustion engine. If a failure occurs due to a synergistic effect of the inevitable variation in the finish of the heating device and slight differences in the individual operating environments, it will occur unspecified. Therefore, it is important to be able to know which of the plurality of cylinders has failed, as well as being able to detect when a failure has occurred in the fuel heating device.
[0005]
This type of fuel heating device is a device that operates with electric current as described above, and the failure is normally caused by the disconnection of the current-carrying part to stop the current from flowing. If a current detection means corresponding to the meter is provided, any fuel heating means can be detected even if a failure occurs. However, in the case of four or more multi-cylinder internal combustion engines, providing such current detection means for each of the four or more fuel heating devices increases the cost of the internal combustion engine accordingly. .
[0006]
The present invention provides a vehicle equipped with a microcomputer that is normally used in current vehicles such as automobiles, without causing an increase in cost by detecting a failure of the fuel heating device as described above by adding a normal current detection means. By using the microcomputer of the operation control device and using the information from the measuring means such as the air-fuel ratio sensor or the crankshaft rotation speed sensor already provided in this type of vehicle as the input information for this, Another problem is to detect a failure of the fuel heating device only by adding software.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a method for detecting a failure of a fuel heating device provided in a fuel supply system of an internal combustion engine,
Select when the fuel failure detection execution condition is met, in which at least one parameter related to the operating state of the internal combustion engine changes because the fuel to be injected should be heated to a predetermined heating degree but not heated A substantial difference between the parameter when the internal combustion engine is operated by operating the fuel heating device in a predetermined manner and the parameter when the internal combustion engine is operated without operating the fuel heating device. Does not occur According to the present invention, a method for detecting the failure is proposed.
[0008]
In the failure detection method of the fuel heating device as described above, it appears in the parameter Substantial difference May be an air-fuel ratio.
[0009]
Alternatively, in the failure detection method of the fuel heating device as described above, it appears in the parameter. Substantial difference May be a change in the correspondence of the rotational speed or acceleration of the internal combustion engine or at least one of these changes to each cylinder.
[0012]
Furthermore, the difference between the parameter when the fuel heating device is operated in a predetermined manner and the internal combustion engine is operated and the parameter when the internal combustion engine is operated without operating the fuel heating device is seen. Therefore, the fuel heating device may be operated while shifting the timing for each cylinder of the multi-cylinder internal combustion engine.
[0013]
In order to operate the fuel heating device at different times for each cylinder of the multi-cylinder internal combustion engine, the fuel heating device for each cylinder may be started at different times, or the operation of the fuel heating device for each cylinder may be started at different times. It may be shifted and stopped, or both may be performed again.
[0014]
Alternatively, to see the difference between the parameter when the internal combustion engine is operated with the fuel heating device operating in a predetermined manner and the parameter when the internal combustion engine is operated without operating the fuel heating device Alternatively, the two cylinders of the multi-cylinder four-cycle internal combustion engine may be paired, and the fuel heating device may be operated with the timing shifted between each pair.
[0015]
Also in this case, in order to operate the fuel heating device with the timing shifted between each pair, the fuel heating device for each pair of cylinders may be started with the timing shifted, or the fuel heating device for each pair of cylinders may be started. It may be stopped at different times, or both may be performed again.
[0016]
[Action and effect of the invention]
The operation of the fuel heating device is required, and it is effective when the internal combustion engine is operated for more than ten seconds from the start when the internal combustion engine is started from the cold state. Immediately after such cold start, the temperature of the combustion chamber wall of the internal combustion engine is low, so the fuel injected from the fuel injection valve tends to adhere as a liquid to the intake port and the wall surface of the combustion chamber. When the fuel adheres to the wall surface of the intake port or the combustion chamber, the air-fuel mixture becomes so thin that the start of the internal combustion engine fails or the rotation of the internal combustion engine becomes irregular. The fuel adhering to the wall surface can be dealt with by temporarily increasing the fuel injection amount, but the fuel adhering to the wall surface will eventually burn partly and other parts will not burn or will be incomplete. Although it is exhausted through the exhaust port as it is burned, its movement is irregular, making the rotation of the internal combustion engine immediately after starting irregular, and deteriorating exhaust purification.
[0017]
Therefore, the fuel heating device heats the fuel injected from the fuel injection valve, improves the atomization of the injected fuel, and prevents the fuel from adhering as a liquid to the intake port or the wall of the combustion chamber. Even if fuel injection is performed according to the stoichiometric air-fuel ratio from the beginning of startup, the internal combustion engine rotates smoothly, and the exhaust gas is caused to meet the stoichiometric air-fuel ratio.
[0018]
However, if the fuel heating device in any one of the cylinders fails and the injected fuel is not heated, the fuel adheres to the intake port and the combustion chamber wall in that cylinder, The air-fuel ratio in the cylinder becomes too thin and its air-fuel ratio increases, thereby causing misfire and no torque, and the exhaust from the cylinder is combined with the unburned components of the fuel and the oxygen-containing exhaust. Become.
[0019]
Therefore, for at least one parameter relating to the operating state of the internal combustion engine, such as the air-fuel ratio of the exhaust gas and the rotational speed, when the fuel is heated to a predetermined heating degree by the fuel injection device, the fuel is more predetermined than the state where the parameter should be. If it is detected that the fuel heating device has been changed to a direction indicating that it is not heated to the degree of heating, it can be detected that the fuel heating device of the cylinder has failed.
[0020]
The parameter may be the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to each cylinder of the internal combustion engine as described above, and the change appearing in the parameter is the air-fuel ratio when the injected fuel is heated to a predetermined heating degree. In ratio Thus, it may be judged that the air-fuel ratio has increased.
[0021]
Alternatively, when a fuel injection device of one cylinder as described above fails, the generation of torque is lost in the cylinder, thereby responding to changes in the rotational speed or rotational angular speed of the internal combustion engine for each cylinder. Since a mismatch occurs, the change appearing in the parameter may be a change in the rotational speed or acceleration of the internal combustion engine or the correspondence of those changes to at least one of the cylinders.
[0022]
Also, when recognizing changes appearing in one parameter, parameters when the internal combustion engine is operated by operating the fuel heating device in a predetermined manner and parameters when the internal combustion engine is operated without operating the fuel heating device If this is recognized when there is no substantial difference between the two, the change appearing in the parameter due to the failure of the fuel heating device can be grasped more accurately.
[0023]
Alternatively, the internal combustion engine of a vehicle such as an automobile is a multi-cylinder internal combustion engine having four or more cylinders, and the microcomputer performs normal calculation processing for these four or more fuel heating devices. The probability that two or more fuel heaters will fail at the same time within a cycle of tens to hundreds of microseconds (the probability that one will fail and the other will fail) No) may be considered to be 0, so that the change appearing in one parameter causes a substantial difference between the cylinders for the parameter, thereby operating the fuel heating device in a predetermined manner as described above. In addition to operating the internal combustion engine, the fuel heating device is operated in a predetermined manner without operating the internal combustion engine without operating the fuel heating device. The fuel heating system has failed even in the one of the cylinders can be detected. This is because, in particular, the technology for measuring the exhaust air-fuel ratio, the engine rotational speed or the rotational acceleration is improved, and more rapid measurement can be obtained with higher accuracy. This can be performed during normal operation of the fuel heating device without particularly operating the fuel heating device for fault detection.
[0024]
Further, when the internal combustion engine is a multi-cylinder internal combustion engine, the fuel heating device is operated at different timings for each cylinder, whereby the fuel heating device is operated in a predetermined manner and the internal combustion engine is operated. The difference between one parameter and the one parameter when the internal combustion engine is operated without operating the fuel heating device can be more clearly distinguished. In order to shift the operation timing of the fuel heating device for each cylinder, one method is to shift the start timing of the fuel heating device for each cylinder. Another method is to shift the fuel timing for each cylinder. What is necessary is just to shift the time which stops the action | operation of a heating apparatus. Moreover, if these two results are overlapped and the two match to confirm the presence or absence of a failure in the fuel heating device, the accuracy of confirmation can be further increased.
[0025]
Alternatively, when the internal combustion engine is a multi-cylinder internal combustion engine, a pair of two cylinders whose phases are greatly shifted from each other is paired, and the fuel heating device is operated by shifting the timing between each pair. It is possible to more clearly distinguish a difference between one parameter when the internal combustion engine is operated in a predetermined mode and when the internal combustion engine is operated without operating the fuel heating device. it can. Also in this case, as a method of operating the fuel heating device by shifting the timing between each pair, the start timing of the fuel heating device for each pair of cylinders can be shifted, and the fuel heating device for each pair of cylinders can be operated. There are both cases in which the operation stop time is shifted, and the accuracy of the confirmation can be further improved by superimposing both to confirm whether or not the fuel heating device has failed.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention uses a vehicle operation control device equipped with a microcomputer already known in various modes as described in the above section “Problems to be Solved by the Invention”, and also provides such vehicle operation. An invention constructed in software using the output of a well-known sensor in various modes such as an exhaust air / fuel ratio sensor or a crankshaft rotational speed sensor that is definitely provided in a vehicle equipped with a control device. Further, a fuel supply system including a fuel injection device for an internal combustion engine and a fuel heating device provided in the fuel supply system are also known in various aspects, and the present invention is applied to these known fuel supply system and fuel heating device. Therefore, the description of the embodiments with illustrations of these hardware is omitted to avoid redundancy of the specification and drawings. In an internal combustion engine, a fuel injection valve and a fuel heating device are controlled by a vehicle operation control device using a microcomputer, and an air-fuel ratio sensor (oxygen sensor) provided in an exhaust system as one of the input signals to the vehicle operation control device. An outline of a configuration in which an output signal of a sensor is supplied is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-148441. An example of a detailed structure of a fuel injection valve in which a fuel heating device is incorporated in a housing is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-238424. The present invention may be implemented based on a fuel heating configuration for an internal combustion engine as shown in these drawings.
[0027]
FIG. 1 is a flow chart illustrating a failure detection method for a fuel heating apparatus according to one embodiment of the present invention.
[0028]
When the control according to this flowchart is started by closing the ignition switch of the vehicle not shown in the figure, in step 1 a heater (in the following description of the embodiment, the fuel heating device is referred to as a heater). It is determined whether or not a vehicle driving state in which an operation for detecting the failure is to be executed is established. Such conditions may include that the internal combustion engine of the vehicle is being started from a cold state, that the vehicle is still stopped, that the accelerator pedal is not depressed by the driver, and that the parking brake is used. It may be a condition that is still activated. These conditions vary depending on the detection speed and detection accuracy of the exhaust air-fuel ratio sensor or the crankshaft rotation speed sensor. If the detection speed and detection accuracy of these sensors improve, for example, the internal combustion engine starts. The conditions related to the operating state of the internal combustion engine are relaxed so that the failure can be detected even after the engine is warmed up, not just after the cold temperature, and eventually the operating condition of the internal combustion engine for executing the failure detection should not be questioned. Can be.
[0029]
When the determination result is yes, the control proceeds to step 2 where it is determined whether or not the flag F2 is 1. The flag F2 is set to 1 in step 6 to be described later, and is normally reset to 0 prior to the start of every control. Thus, when control first reaches step 2, F2 is 0 and control proceeds to step 3.
[0030]
In step 3, the heaters of all cylinders are brought into a predetermined operating state. Such a heater may be feedback-controlled based on the output signal of the exhaust air / fuel ratio sensor during normal operation, but in this step 3 in the operation of detecting a failure of the heater, the operation of the heaters of all cylinders is performed. Is preferably operated to give a predetermined degree of heating to the fuel, regardless of feedback. After operating all the cylinder heaters, control proceeds to step 4 where the flag F1 is set to 1. Control then proceeds to step 5 where the air-fuel ratio Rn of the exhaust gas corresponding to each cylinder n of the internal combustion engine that has been started and started operation (assuming that the internal combustion engine is a four-cylinder engine, n = 1, 2, 3, 4) are sequentially detected. The detection of the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to each cylinder in this way can be achieved by using a single air-fuel ratio sensor provided at the merging portion of the exhaust manifold to determine the detection time for each cylinder based on the crankshaft rotation angle. It is possible by setting together. Control then proceeds to step 6 where flag F2 is set to 1 and then returns to before step 1.
[0031]
Next, in step 1 again, it is determined whether or not the heater failure detection execution condition is still satisfied. If the answer is yes, control proceeds to step 2 where it is determined whether flag F2 is 1. At this time, the answer is yes and the control proceeds to step 7 from this point. Steps 2 and 6 may be omitted, that is, when Step 5 is completed, Step 7 may be immediately proceeded without reconfirming whether or not the heater failure detection execution condition is still satisfied. Good.
[0032]
In step 7, the operation of the heaters of all cylinders is once stopped. Next, the control proceeds to step 8 where, for simplicity, the average value Ro of the air-fuel ratio of exhaust from all cylinders is detected. This is because the heater is not activated in any of the cylinders, so there is no difference in the exhaust air / fuel ratio between the cylinders based on the operation / non-operation of the heater. It is considered as a single value.
[0033]
Next, control proceeds to step 9, where there is a difference greater than a predetermined threshold ΔRa between the exhaust air / fuel ratio Ro when the heater is not operating and the air / fuel ratio R1 of the cylinder 1 where the heater is supposed to be operating. It is determined whether or not. The exhaust air-fuel ratio Ro when the heater operation is stopped should increase temporarily when a part of the fuel injected by stopping the heater adheres to the intake port or the wall surface of the combustion chamber. Therefore, if the heater of the cylinder 1 has not failed, a difference exceeding an appropriate threshold value ΔRa should occur between Ro and R1. Conversely, when such a difference does not occur, it is estimated that the heater of the cylinder 1 has failed. Therefore, if the answer to step 9 is no, the control proceeds to step 10 to display that the heater of the cylinder 1 has failed. Since the heater is to be replaced as soon as possible even if one cylinder fails, the control is ended in a state where an appropriate failure display is held here.
[0034]
If there is no failure in the heater of the cylinder 1 and the answer to step 9 is yes, the control proceeds to step 11, and whether or not there is a difference exceeding the threshold value ΔRa between Ro and the air-fuel ratio R2 of the exhaust with respect to the cylinder 2 is determined. To be judged. Similarly, when the answer is no, it is presumed that the heater of the cylinder 2 has failed. Therefore, the control proceeds to step 12, and the control ends with a display indicating that the heater of the cylinder 2 has failed. If there is no failure in the heater of the cylinder 2 and the answer to step 11 is yes, the control proceeds to step 13, where there is a difference exceeding the threshold value ΔRa between Ro and the air-fuel ratio R3 of the exhaust corresponding to the cylinder 3. It is determined whether or not there is. Similarly, when the answer is no, it is presumed that the heater of the cylinder 3 has failed. Therefore, the control proceeds to step 14, and the control ends with a display indicating that the heater of the cylinder 3 has failed.
[0035]
If there is no failure in the heater of the cylinder 3 and the answer to step 13 is yes, the control proceeds to step 15, and whether or not there is a difference exceeding the threshold value ΔRa between Ro and the air-fuel ratio R4 of the exhaust gas to the cylinder 4. Is judged. Similarly, when the answer is no, it is presumed that the heater of the cylinder 4 has failed. Therefore, the control proceeds to step 16, and the control ends with a display indicating that the heater of the cylinder 4 has failed. If there is no failure in the heater of the cylinder 4 and the answer to step 15 is yes, the control is ended as it is.
[0036]
When the condition for executing the heater failure detection is not satisfied and the control reaches step 1 for the first time after the start, the answer is no, or the answer of step 1 is initially yes, and the control is in steps 2 to 2. When the process returns to step 1 after 6 again, if the heater failure detection execution condition is no longer satisfied due to a change in the vehicle operating state, the control proceeds from step 1 to step 17 to determine whether the flag F1 is 1 or not. Is judged. When the control reaches step 17 after passing through steps 2 to 6, the flag F1 is set to 1, so the answer is yes. At this time, the control advances to step 18, and in step 3, the heater failure detection is detected. Therefore, the operation of all the cylinder heaters performed for the purpose is stopped, and then, in step 19, the flags F1 and F2 are reset to 0 and the control is finished.
[0037]
When the control does not go through steps 2 to 6 and the answer to step 1 is no from the beginning and the control reaches step 17, the flag F1 remains initially reset to 0. Exit immediately without going through.
[0038]
FIG. 2 is a flowchart showing another embodiment of the heater failure detection method according to the present invention.
[0039]
As in the embodiment of FIG. 1, when the control is started by closing an ignition switch (not shown), in step 101 similar to step 1 in FIG. It is determined whether or not it is established. If the answer is yes, control proceeds to step 102 where all cylinder heaters are activated for fault detection. The operating procedure may be the same as described for step 3. Control then proceeds to step 103 where flag F is set to 1.
[0040]
Next, the control proceeds to step 104, and the air-fuel ratio Rn of the exhaust gas corresponding to each cylinder n is detected as in step 5. Next, at step 105, the average value Rm of R1, R2, R3, R4 is calculated. In this case, if there is no failure in all of the cylinders 1 to 4, Rm is an exhaust air exhaust in the operating state of the internal combustion engine that is being executed for inspection in a state where all of the heaters are operating normally without failure. It represents the average air-fuel ratio of all cylinders when the internal combustion engine is operated by the fuel ratio, for example, the stoichiometric air-fuel ratio. However, if the heater of any cylinder fails, the exhaust air / fuel ratio of that cylinder will be higher than when the heater is operating normally, so Rm will increase accordingly. However, as described above, the probability that two or more heaters will fail at the same time (this is not the probability that one heater will fail while the other heater is left alone) is limited. Since it is close to 0, the degree to which the average value Rm increases due to the failure of any one heater is small.
[0041]
In step 106, it is determined whether or not the difference between the air-fuel ratio R1 of the exhaust gas corresponding to the cylinder 1 and the average value Rm exceeds a predetermined threshold value ΔRb. If the answer is yes, it is assumed that the heater of the cylinder 1 has failed.
[0042]
Furthermore, in this embodiment, in order to make such a guess more reliable, the control then proceeds to step 107, where the count value of a counter configured in software in a part of the microcomputer of the vehicle operation control device is obtained. N1 is incremented by 1 from 0, which was initially reset. Control then proceeds to step 108 where it is determined whether the count value N1 has exceeded a predetermined threshold value such as 3-5. When the answer is yes, the control proceeds to step 109, where a display indicating that the heater of the cylinder 1 has failed is made, and the control ends with the display remaining. If the answer to step 108 is still no, the control proceeds to step 110, and similarly, only 1 is started from the state where the count value N of the general counter provided in software in a part of the microcomputer is reset to 0. Incremented. Control then proceeds to 111 where it is determined whether N has exceeded a certain threshold value N100. As will be understood later, the threshold value N100 may be a value of about 8 to 10, for example.
[0043]
If the answer to step 111 is no, the control returns to step 101 to determine again whether or not the heater failure detection execution condition is still satisfied. When the answer is yes, the control passes again through steps 102 and 103, and the air-fuel ratio Rn of the exhaust gas corresponding to each cylinder n is detected again at step 104, and the average value Rm thereof is calculated at step 105. In step 106, it is determined whether or not the difference between R1 and Rm exceeds ΔRb. When the result is also yes, the routine proceeds to control 107, where the count value N1 is further incremented by one. In this way, the control in steps 104 to 106 is repeated several times, and when it is confirmed that the answer to step 106 is yes for the number of times exceeding the threshold value N10, an indication that the heater of the cylinder 1 has failed is the first time. Made.
[0044]
When the control reaches step 106 for the first time, the answer is no, or after the control through steps 101 to 108, 110, and 111 is repeated less than N10, the answer to step 106 is no. When it becomes, the control proceeds to step 112, where it is determined whether or not the difference between the air-fuel ratio R2 of the exhaust corresponding to the cylinder 2 and the average value Rm exceeds ΔRb. If the answer is yes, control proceeds to 113 where the count value N2 of another soft counter, also provided in part of the microcomputer, is incremented by 1 starting from 0 and then at step 114, N2 Similarly, it is determined whether or not the threshold value N20, which may be about 3 to 5, has been exceeded. Also in this case, when the answer to step 114 is yes, the control proceeds to step 115, an indication that the heater of the cylinder 2 has failed is left, and the control ends.
[0045]
When the answer to step 114 is no, the control proceeds to steps 110 and 111, and the count value N counted when the answer to step 106 for cylinder 1 becomes yes is further incremented. Then, as long as the count value N obtained by summing these times still does not exceed the threshold value N100, the control returns to step 101, and after confirming that the heater failure detection execution condition is satisfied, the detection control after step 102 is performed. Is repeated.
[0046]
If the answer to step 106 is no and the answer to step 112 is also no, the control proceeds to step 116 where the difference between the air / fuel ratio R3 of the exhaust corresponding to the cylinder 3 and the average air / fuel ratio Rm exceeds ΔRb. It is determined whether or not. When the answer is yes, using the count value N3 of another soft counter and the threshold value N30 therefor, confirming that the answer at step 116 is yes multiple times at steps 117 and 118, Further, the control operation for displaying that the heater of the cylinder 3 has failed in step 119 is the same as that described for the cylinders 1 and 2.
[0047]
Further, when there is no failure in the heaters of the cylinders 1, 2, and 3 and the control reaches step 120, it is determined whether or not the difference between R4 and Rm for the heater of the cylinder 4 exceeds ΔRb. Using the count value N4 of one soft counter and the threshold value N40 therefor, confirmation is made a plurality of times in steps 121 and 122, and then, in step 123, it is displayed that the heater of the cylinder 4 has failed. The control operation is the same as that described for the cylinders 1 to 3.
[0048]
If the operating state of the internal combustion engine is unstable, even if the heater of the cylinder 1 has failed, for example, the control does not continuously repeat the course from step 106 to 107, and before the count value N1 exceeds N10. In the middle of the process, the routine proceeds from step 106 to step 112, further to step 116, or further to step 120, and there is a risk that a detection result will appear as if the heaters of other cylinders have failed. Even in such a case, if the inspection cycle is repeated while the heater failure detection execution condition is satisfied, the count value N1 eventually exceeds the threshold value N10. Detection of the heater is performed reliably.
[0049]
Conversely, although none of the heaters have failed, the operation state of the internal combustion engine is unstable, so that the cylinders 1-4 are sparse in any one of steps 106, 112, 116, and 120. When the answer is yes, the total count value N exceeds the threshold value N100 before any of the count values N1, N2, N3, and N4 reaches the respective threshold values N10, N20, N30, and N40. At that time, the control proceeds to step 124. At this time, the flag F is set to 1. Therefore, the control further proceeds to step 125, and the all cylinder heater operation for the heater failure inspection started at step 102 (non-stop) is performed. Feedback operation, etc.) is stopped and the count values N, N1 to N4 and the flag F are reset in step 126, and then the failure detection operation is finished.
[0050]
On the other hand, when it is determined in the first step 101 that the heater failure detection execution condition is not satisfied after the start of the control, or after the control proceeds to step 102 and the subsequent steps, the control proceeds to step 101 through step 111. Returning to step S124, when it is determined whether or not the heater failure detection execution condition is satisfied again, the answer is no. At this time as well, in step 124, depending on whether or not all the cylinder heaters have been activated for inspection by passing the control once through step 102, the heater failure detection control passes through steps 125 and 126. Finish without going through these steps.
[0051]
The procedure for determining the failure of the heater for each cylinder based on the detection results of several times using the count values N1 to N4 and N described above is the same as in the embodiment shown in the flowchart of FIG. Between 9 and 10, between steps 11 and 12, between steps 13 and 14, and between steps 15 and 16 may be similarly incorporated.
[0052]
FIG. 3 is a flowchart showing still another embodiment of the heater failure detection method according to the present invention. The failure detection operation flow according to the flowchart of FIG. 3 is similar to the failure detection operation flow according to the flowchart of FIG. 1, but in the failure detection operation according to the flowchart of FIG. As a parameter for detecting whether or not the crankshaft rotation angular velocity Thn corresponding to each cylinder n when all cylinder heaters are operated in step 205 (also assuming that the engine has four cylinders, n = 1, 2, 3, 4) has been detected. Compared to the fact that the average exhaust air-fuel ratio Ro of all cylinders at the time when all cylinder heaters are stopped is detected in step 8 in the flowchart of FIG. The crankshaft rotational angular speed Ton (n = 1, 2, 3, 4) corresponding to each cylinder n is detected in the operating state of the internal combustion engine in which is not operated. The crankshaft rotation angular velocity may be obtained by temporally differentiating the output of any sensitive crankshaft rotation angle sensor with a microcomputer of the vehicle operation control device.
[0053]
Rotation of the crankshaft causes an acceleration peak intermittently corresponding to the explosion stroke in each cylinder, but if any explosion in one cylinder does not occur normally, the acceleration will The peak drops or disappears. Such a decrease in acceleration peak or dropout occurs when a heater for any one of the cylinders fails during a cold start with the fuel heating device of the internal combustion engine activated, and a part of the injected fuel is taken into the intake port or the combustion chamber. It also appears when it adheres to the wall surface and becomes no longer involved in combustion. Therefore, depending on whether or not the difference between these crankshaft rotation angular velocities Th1, Th2, Th3, Th4 and To1, To2, To3, To4 exceeds a predetermined threshold value ΔTa, the flowchart of FIG. In this way, it is possible to determine whether any of the heaters of the cylinders 1 to 4 has failed.
[0054]
In other respects, the procedure of the heater failure detection control shown in the flowchart of FIG. 3 is the same as that in the flowchart of FIG. In order to show such correspondence, in the flowchart of FIG. 3, steps corresponding to the steps in the flowchart of FIG. 1 are assigned step numbers in which the step numbers in the flowchart of FIG. Has been. In this way, detecting that one of the fuel heaters has failed using the crankshaft rotational angular velocity as a parameter is similar to determining the exhaust air-fuel ratio for each cylinder as a parameter as shown in FIG. It will be understood that this can be done.
[0055]
Further, in the heater failure detection control shown in the flowchart of FIG. 3, the heater failure for each cylinder is determined based on the detection results several times using the count values N1 to N4 and N shown in the flowchart of FIG. It will also be apparent that the procedure may be similarly incorporated between steps 209 and 210, between steps 211 and 212, between steps 213 and 214, and between steps 215 and 216.
[0056]
FIG. 4 is a flowchart showing still another embodiment in which the crankshaft rotation angular velocity is used as a heater failure detection control parameter, and the failure detection control process proceeds in the same manner as the embodiment shown in FIG. is there. In this embodiment, the crankshaft rotational angular velocity Thn (n = 1, 2, 3, 4) detected for each cylinder n in step 304 when all cylinder heaters are operated is shown in steps 306, 312, 316, 320. If the difference is equal to or greater than a predetermined threshold value ΔTb over a predetermined number of detections, the heater of the corresponding cylinder has failed, and is compared with the average value Tm of Th1, Th2, Th3, Th4. To be judged. In other respects, the progress of the failure detection control in this embodiment is the same as that in the embodiment shown in FIG. 2, so that each step corresponds to the step number in the 100s in the flowchart of FIG. Step numbers in the 300s are attached, and further explanation is omitted to avoid redundancy of the specification.
[0057]
FIG. 5 shows the operation parameters of the internal combustion engine such as the exhaust air-fuel ratio and the crankshaft rotational angular speed when the internal combustion engine is operated by operating the heater in a predetermined manner and when the internal combustion engine is operated without operating the heater. FIG. 3 is a diagram showing an example of a procedure for shifting the heater operation timing for each cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine in order to more clearly determine the difference between the cylinders when they are operated. In this example, in a four-cylinder internal combustion engine, in order to more clearly determine the influence of the heater operation or non-operation on each of the first cylinder to the fourth cylinder on the operating parameter to be detected, the heater operation on each cylinder is started. The timing (operation from non-operation) is shifted sequentially. This example also shows that for the same purpose, the timing of stopping the operation of the heaters and the like for each cylinder is sequentially shifted (from operation to operation stop). In this way, the timing of starting the heater for each cylinder or the timing for stopping the operation is shifted with respect to those timings for the other cylinders, so that the heater operating timing of each cylinder becomes the heater operating timing of the other cylinder. When the heater for the cylinder fails while it is deviating from that, it can be determined more clearly.
[0058]
FIG. 6 is a diagram similar to FIG. 5 showing another example of the procedure for shifting the heater operation timing for each cylinder of the multi-cylinder internal combustion engine for the same purpose. In this example, two cylinders of the multi-cylinder internal combustion engine whose phases are most shifted from each other (in the case of four cylinders, the first cylinder and the fourth cylinder, or the third cylinder and the second cylinder) are paired, These heaters are operated at the same time, and the operation timing of the heaters is shifted between different pairs. In this case, since each pair of heaters that are operated at the same time have different operating phases of the cylinders to which they belong, detection of data corresponding to the operating parameters of the internal combustion engine such as the exhaust air-fuel ratio and the crankshaft rotational angular velocity is detected. The time points are different from each other, so that when one of the two heaters in each pair fails, the accuracy of identifying which heater it is is improved.
[0059]
FIG. 7 is a flow chart showing an embodiment in which the embodiment of FIG. 1 is incorporated with a modification in which the heaters of the respective cylinders are sequentially operated as shown in FIG. In this embodiment, the timing when the heater is changed from the non-operating state to the operating state is sequentially shifted for each cylinder. When the control is started, it is determined in step 401 whether or not the heater failure detection execution condition is satisfied. If the answer is yes, the control proceeds to step 402 and n for specifying the cylinder is from 0. Starting and incremented by one. The cylinder identification by n specifies the order of the cylinders in which the heater operation is shifted as shown in FIG. 5, and does not specify the cylinder numbers of the first cylinder, the second cylinder, etc. in the internal combustion engine. Absent. Next, at step 403, the operation of the heater of the cylinder n, that is, the cylinder 1 is started first. Next, at step 404, a flag F indicating that the heater has been started is set to 1. Next, at step 405, the air-fuel ratio R1 of the exhaust gas corresponding to the cylinder 1 is detected. Next, assuming that the engine is a four-cylinder internal combustion engine, it is determined in step 406 whether n has reached 4. If the answer is no, the control returns to step 401. In this embodiment, it is checked again whether or not the heater failure detection execution condition is satisfied. If the answer is yes, the control advances to step 402 again. , N is further incremented by 1, and in step 403, the operation of the cylinder 2 heater is started.
[0060]
Thus, the air-fuel ratios R1 to R4 for the four cylinders are detected. In this case, the detection of the air-fuel ratios R1 to R4 is more reliable in the operation of the individual heaters in each cylinder than in the case where the heaters of all the cylinders are started simultaneously as in the embodiment of FIG. It is performed in a state that is easy to identify. When the air-fuel ratios R1 to R4 are obtained for the four cylinders and the answer to step 406 is yes, the control proceeds to step 407, the heaters of all the cylinders are stopped, and then the heaters of all the cylinders are operated in step 408. An average value Ro of the exhaust air-fuel ratio in a state where it is not is detected. Subsequent heater failure detection control is performed in the same manner as in the embodiment of FIG. 1 by determining appropriate values ΔRc1 to ΔRc4 for the respective limit values of differences between Ro and R1 to R4. In FIG. 7, steps 409 to 419 corresponding to steps 9 to 19 in the embodiment of FIG. 1 are indicated by 409 to 419, and further description of these steps is omitted to avoid redundancy of the specification.
[0061]
FIG. 8 is similar to the embodiment of FIG. 7 and incorporates a modification in which the heaters of the respective cylinders are sequentially operated as shown in FIG. 5 in the embodiment of FIG. This is to shift the timing of each cylinder for each cylinder. When the control is started, it is determined in step 501 whether or not the heater failure detection execution condition is satisfied. If the answer is yes, the control proceeds to step 501a and whether or not the flag f is 1 or not. Is judged. In the first cycle, since the flag f is reset to 0, the control proceeds to step 502 where all the heaters are turned on, and in step 503, the flag F indicating that is set to 1. . Control then proceeds to step 504 where the exhaust air / fuel ratio Rsn (n = 1, 2, 3, 4) for each cylinder is detected. Next, in step 504a, the flag f is set to 1, thereby bypassing step 504a from step 502 in subsequent cycles. Next, in step 505, n for specifying the cylinder starts from 0 and is incremented by 1. In step 506, the operation of the heater is stopped first, starting from the cylinder 1. Each time the heater operation of each cylinder is stopped, the air-fuel ratio Ron (n = 1, 2, 3, 4) of the exhaust corresponding to the cylinder is detected.
[0062]
Thus, when the heaters of all the cylinders are stopped and the answer to step 508 is yes, based on the Rs1 to Rs4 and Ro1 to Ro4 obtained above, a difference value between them is appropriate. Values ΔRd1 to ΔRd4 are determined, and heater failure detection control is performed in the same manner as in the embodiment of FIG. In FIG. 8, steps 509 to 519 corresponding to steps 9 to 19 in the embodiment of FIG. 1 are indicated by 509 to 519, and further description of these steps will be omitted to avoid redundancy of the specification.
[0063]
9 and 10 are joined to each other at the portion of terminal A, and the heater failure detection control shown in FIG. 7 and the heater failure detection control shown in FIG. An embodiment will be described in which when a failure occurs in the heater, this is detected more reliably. In this case, the heaters are sequentially turned on, and after all the heaters are turned on, the heaters are sequentially turned off. Therefore, the step (407) of turning off all the heaters in FIG. The step (502) of turning on all heaters in FIG. 8 can be saved. In FIG. 9 corresponding to FIG. 7, steps 407 and 408 in FIG. 7 are moved between steps 401 and 402 as steps 407a and 408a, respectively, and only the first cycle by steps 401a and 408b and flag f1 is performed. Steps 407a and 408a are executed only once by the passing system. In FIG. 10, since all of them are already turned on, first, at step 504, the exhaust air / fuel ratio Rsn is detected for each cylinder when the heater is turned on. In FIG. 7, step 403 is arranged in this way so that the heater is operated as early as possible even during the heater failure detection control. In the heater failure detection control shown in FIG. 9 corresponding to the heater failure detection control shown in FIG. 7, data is collected when each heater is sequentially shifted to start operation, and the control is performed in steps 410a, 412a, 414a, 416a. Are set to 1, respectively, and then in the heater failure detection control shown in FIG. 10 corresponding to the heater failure detection control shown in FIG. When data is collected and the answer in step 509, 511, 513, 515 is yes, the control proceeds to steps 509a, 511a, 513a, 515a, respectively, in which flags G1, G2, G3 After checking whether G4 is set to 1, the steps are 510, 512, 514, 516. The combination of, is adapted to perform failure judgment for the heaters of the respective cylinders.
[0064]
FIG. 11 shows a pair of two cylinders of the multi-cylinder internal combustion engine having the largest phase shift as shown in FIG. 6 in the embodiment of FIG. It is a flowchart which shows the Example incorporating the correction | amendment which shifts the operation time of a heater between. In this embodiment, the timing when the heater is changed from the non-operating state to the operating state is shifted between the cylinder pairs. When the control is started, it is determined in step 601 whether or not the heater failure detection execution condition is satisfied. If the answer is yes, the control proceeds to step 602, where the engine is a four-cylinder internal combustion engine. As a result, the operation of the heaters of the first cylinder and the fourth cylinder is started. Next, at step 603, the air-fuel ratios R1 and R4 of the exhaust corresponding to the first cylinder and the fourth cylinder are detected. Next, the control proceeds to step 604, where the heaters of the third and second cylinders are activated, and in step 605, the air-fuel ratios R3 and R2 of the exhaust corresponding to the third and second cylinders are detected. . In step 606, a flag F indicating that the heater has been started is set to 1. Next, in step 607, the operation of the heaters of all cylinders is stopped, and in step 608, the average exhaust air-fuel ratio Ro when the heater is not operated is detected.
[0065]
Based on the exhaust air / fuel ratios R1 to R4 corresponding to the operations of the first to fourth cylinders obtained above and the average exhaust air / fuel ratio Ro when the heater is not operated, when the heater of any cylinder fails, The procedure for specifying and detecting it is as follows in steps 609 to 616. Steps after step 609 correspond to steps 9 to 16 in FIG. 1, and steps corresponding to steps 9 to 16 are indicated by step numbers in the 600s. In this embodiment, when the answer to step 601 is no, the control is immediately terminated. Since the control performed in these steps is the same as in the embodiment of FIG. 1, further description of these steps will be omitted to avoid redundancy of the specification.
[0066]
FIG. 12 is similar to the embodiment of FIG. 11 in which the two cylinders of the multi-cylinder internal combustion engine having the largest phase shift as shown in FIG. 6 are paired with the embodiment of FIG. However, in this embodiment, the timing when the heater is changed from the non-operating state to the operating state is particularly set for each cylinder pair. It is something that can be shifted between. When the control is started, it is determined in step 701 whether or not the heater failure detection execution condition is satisfied. If the answer is yes, the control proceeds to step 702 and the heaters of all cylinders are started. Is done. Next, at step 704, the exhaust air-fuel ratio Rsn (n = 1, 2, 3, 4) for each cylinder when all cylinder heaters are operated is detected. Control then proceeds to step 705, where the engine is a four-cylinder internal combustion engine, the heaters of the first and fourth cylinders are stopped, and the next step 706 corresponds to the first and fourth cylinders. The air-fuel ratios Ro1 and Ro4 of the exhaust to be detected are detected. Control then proceeds to step 707, where the heaters of the third and second cylinders are stopped, and in the next step 708, the air-fuel ratios Ro3 and Ro2 of the exhaust corresponding to the third and second cylinders are detected. The
[0067]
Based on the exhaust air / fuel ratio Rsn for the first to fourth cylinders and the exhaust air / fuel ratios Ro1 to Ro4 corresponding to the sequential operation stop of the first to fourth cylinders when all the heaters are operated, The procedure for identifying and detecting when a heater of the cylinder fails is as follows in steps 709 to 716. Steps 709 and subsequent steps correspond to steps 9 to 16 in FIG. 1, and steps corresponding to steps 9 to 16 are indicated by step numbers in the 700s. Since the control performed in these steps is the same as in the embodiment of FIG. 1, further description of these steps will be omitted to avoid redundancy of the specification.
[0068]
13 and 14 are joined to each other at the portion of terminal B, and the heater failure detection control shown in FIG. 11 and the heater failure detection control shown in FIG. An embodiment will be described in which when a failure occurs in the heater, this is detected more reliably. In this case, steps 607 and 608 in FIG. 11 are moved between steps 601 and 602 as steps 607a and 608a, respectively, and the average exhaust air-fuel ratio Ro when all the heaters are turned off is first detected. Yes. In the heater failure detection control shown in FIG. 13 corresponding to the heater failure detection control shown in FIG. 11, two cylinders whose phases are greatly shifted from each other are made into a pair, and the heaters of each pair are operated at the same time, and different pairs The data when the heater operation time is shifted between are collected, and when the control reaches steps 610a, 612a, 614a and 616a, the flags H1, H2, H3 and H4 are set to 1, respectively, and then FIG. In the heater failure detection control shown in FIG. 14 corresponding to the heater failure detection control shown in FIG. 14, the data when each pair of heaters is stopped at the same time and the heater stop timing is changed between different pairs. And when the answer in step 709, 711, 713, 715 is yes, control is in step 709a, 711a, 13a and 715a, and after confirming whether or not the flags H1, H2, H3, and H4 are set to 1 in these steps, the steps are combined with 710, 712, 714, and 716. A failure judgment is made on the heaters.
[0069]
As described above, in FIGS. 7 to 14, there is a modification in which the heaters for the respective cylinders are operated by sequentially shifting each other in combination as shown in FIG. 5 or FIG. Although the case of performing the embodiment shown in FIG. 1 is shown, it will be apparent that such a modification can be similarly performed for the embodiment shown in FIGS.
[0070]
While the invention has been described in detail with reference to a few embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to these embodiments within the scope of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing one embodiment of a failure detection method for an injection fuel heating apparatus of an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing another embodiment of the failure detection method for an injection fuel heating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing still another embodiment of the failure detection method for an injection fuel heating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing still another embodiment of the failure detection method for an injection fuel heating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 5 is a procedure for staggering the heater operation timing for each cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine in order to more clearly determine the difference between the operation parameters of the internal combustion engine such as the exhaust air-fuel ratio and the crankshaft rotation angular velocity due to the heater operation and non-operation. FIG.
FIG. 6 is a diagram similar to FIG. 5 showing another point.
7 is a flowchart showing an embodiment in which a modification for starting operation by sequentially shifting the heaters of the respective cylinders as shown in FIG. 5 is incorporated in the embodiment of FIG.
8 is a flowchart showing an embodiment in which a modification for stopping the operation by shifting the heaters of each cylinder as a pair as shown in FIG. 5 is incorporated in the embodiment of FIG.
9 is a flowchart corresponding to the control portion of FIG. 7 in an embodiment in which the controls of FIGS. 7 and 8 are used in combination.
FIG. 10 is a flowchart corresponding to the control portion of FIG. 8 in an embodiment in which the controls of FIGS. 7 and 8 are used in combination.
11 is a flowchart showing an embodiment in which a modification for starting operation by shifting the heaters of the respective cylinders in pairs as shown in FIG. 6 is incorporated in the embodiment of FIG.
12 is a flow chart showing an embodiment in which a modification for stopping the operation by shifting the heater of each cylinder in pairs as shown in FIG. 6 is incorporated in the embodiment of FIG.
13 is a flowchart corresponding to the control portion of FIG. 11 in an embodiment in which the controls of FIGS. 11 and 12 are used in combination.
14 is a flowchart corresponding to the control portion of FIG. 12 of an embodiment in which the controls of FIGS. 11 and 12 are used in combination.

Claims

内燃機関の燃料供給系に設けられた燃料加熱装置の故障を検出する方法にして、
噴射される燃料が所定の加熱度まで加熱されているべきところ加熱されていないことにより内燃機関の作動状態に関する少なくとも一つのパラメータに変化が現れるヒータ故障検出実行条件が成立しているときを選んで前記燃料加熱装置を所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させたときの前記パラメータと前記燃料加熱装置を作動させないで内燃機関を作動させたときの前記パラメータとの間に実質的な差が生じないことにより前記故障を検出することを特徴とする方法。In a method for detecting a failure of a fuel heating device provided in a fuel supply system of an internal combustion engine,
Select when the fuel failure detection execution condition is met, in which at least one parameter related to the operating state of the internal combustion engine changes because the fuel to be injected should be heated to a predetermined heating degree but not heated A substantial difference between the parameter when the internal combustion engine is operated by operating the fuel heating device in a predetermined manner and the parameter when the internal combustion engine is operated without operating the fuel heating device. Detecting the fault by not occurring .

前記パラメータに現れる実質的な差は、空燃比であることを特徴とする請求項１に記載の方法。The method of claim 1, wherein the substantial difference appearing in the parameter is an air-fuel ratio.

前記パラメータに現れる実質的な差は、内燃機関の回転速度あるいは加速度またはそれらの変化の少なくとも一つの各気筒に対する対応性の変化であることを特徴とする請求項１に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the substantial difference appearing in the parameter is a change in correspondence of at least one of the rotational speed or acceleration of the internal combustion engine or a change thereof to each cylinder.

前記燃料加熱装置を所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させたときの前記パラメータと前記燃料加熱装置を作動させないで内燃機関を作動させたときの前記パラメータの間の差を見るため、多気筒内燃機関の各気筒について時期をずらせて前記燃料加熱装置を作動させることを特徴とする請求項１、２または３に記載の方法。To see the difference between the parameter when operating the internal combustion engine with the fuel heating device operating in a predetermined manner and the parameter when operating the internal combustion engine without operating the fuel heating device, the method of claim 1, 2 or 3, characterized in that operating the fuel heating system by shifting the timing for each cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine.

多気筒内燃機関の各気筒について時期をずらせて前記燃料加熱装置を作動させるため、各気筒に対する前記燃料加熱装置を時期をずらせて始動させることを特徴とする請求項４に記載の方法。The method according to claim 4 , wherein the fuel heating device for each cylinder is started at a different time in order to operate the fuel heating device at a different time for each cylinder of the multi-cylinder internal combustion engine.

多気筒内燃機関の各気筒について時期をずらせて前記燃料加熱装置を作動させるため、各気筒に対する前記燃料加熱装置の作動を時期をずらせて停止させることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。For operating the fuel heating system by shifting the timing for each cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine, according to claim 4 or 5, characterized in that stop by shifting the timing of the operation of the fuel heating device for each cylinder Method.

前記燃料加熱装置を所定の態様にて作動させて内燃機関を作動させたときの前記パラメータと前記燃料加熱装置を作動させないで内燃機関を作動させたときの前記パラメータの間の差を見るため、多気筒内燃機関の互いに位相が最も大きくずれた２つの気筒を一対とし、各対の間に時期をずらせて前記燃料加熱装置を作動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。To see the difference between the parameter when operating the internal combustion engine with the fuel heating device operating in a predetermined manner and the parameter when operating the internal combustion engine without operating the fuel heating device, the two cylinders out of phase greatest each other for a multi-cylinder internal combustion engine with a pair, according to any one of claims 1 to 6, characterized in that operating the fuel heating system by shifting the timing between each pair the method of.

前記各対の間に時期をずらせて前記燃料加熱装置を作動させるため、各対の気筒に対する前記燃料加熱装置を時期をずらせて始動させることを特徴とする請求項７に記載の方法。8. The method of claim 7 , wherein the fuel heating device for each pair of cylinders is started at a different time to activate the fuel heating device between each pair.

前記各対の間に時期をずらせて前記燃料加熱装置を作動させるため、各対の気筒に対する前記燃料加熱装置を時期をずらせて停止させることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。For operating the fuel heating system by shifting the timing between each pair, the method according to claim 7 or 8, wherein the stopping by shifting the timing of the fuel heating system for the cylinders of each pair.