(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給する燃料の供給圧力を制御する手段を有する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の吸入空気量と回転数又は車両の運転条件に基づいて設定される燃料供給圧力値が所定の範囲内であるか否かを検出し、前記燃料供給圧力値が前記所定の範囲を逸脱したときに燃料供給圧力を変化させる手段の異常を検出する異常検出手段と、前記異常が検出されたときに燃料の供給圧力を変化させる手段を定常の動作周波数とは異なる周波数にて動作させる手段とを有することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載において、前記非定常周波数による動作は、車両の少なくとも減速時または燃料カット時のいずれか一方において行われることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１記載において、前記異常検出手段は、少なくとも内燃機関の回転数，吸入空気量、または内燃機関温度のいずれか一つによって予め定められた供給燃料圧力値によって決定される値と相関関係を有する燃料圧力値によって、前記燃料供給圧力を変化させる手段の異常を検出することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３記載において、前記燃料圧力値は、内燃機関の運転条件によって定められる所定の判定幅を有することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１記載において、前記燃料供給圧力値が所定の範囲内であるか否かを検出する設定値の範囲にヒステリシスを持たせたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１記載において、前記燃料供給圧力を変化させる手段は、定常時において高周波のＯＮ−ＯＦＦ信号によって平均的に動作する燃圧調整弁を備えていることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項６記載において、異常の検出後に定常の動作周波数とは異なる周波数での動作を複数回行った場合に正常な状態に戻らない場合、前記燃圧調整弁の開弁信号を所定のデューティに固定することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に筒内噴射式内燃機関において燃料圧力（以下「燃圧」とする）を調整する電子制御プレッシャレギュレータに混入された異物を除去する機能を持つ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関における供給燃圧は、所定の一定値に制御されることが多い。しかし筒内噴射システムにおいては、燃焼性能を充分に引き出すにために燃圧を可変にすべきであり、例えば５ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度に制御されている。
【０００３】
この制御には、燃圧を平滑化するためにデューティ駆動の比例電制プレッシャレギュレータが使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関を筒内噴射システムにすることで大幅な燃費向上と排気ガス性能の向上を得ることができるが、超希薄空燃比でエンジンを運転するためには高圧の燃料が必要である。しかし上記電制レギュレータに異物が混入してバルブのシート部に詰まった場合には燃圧の制御が不可能になるという問題を有する。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて、燃圧を制御する電制プレッシャレギュレータが異物によって制御が不能となった時に、電制プレッシャレギュレータシートを掃除することができる制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、内燃機関に供給する燃料の供給圧力を制御する手段を有する筒内噴射式内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の吸入空気量と回転数又は車両の運転条件に基づいて設定される燃料供給圧力値が所定の範囲内であるか否かを検出し、前記燃料供給圧力値が前記所定の範囲を逸脱したときに燃料供給圧力を変化させる手段の異常を検出する異常検出手段と、前記異常が検出されたときに燃料の供給圧力を変化させる手段を定常の動作周波数とは異なる周波数にて動作させる手段とを有することにより達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態を、図を用いて詳細に説明する。
【０００８】
図２は本発明が適用されたエンジンシステムの一例を示したもので、図においてエンジンが吸入すべき空気はエアクリーナ１の入口部２から取り入れられ、吸入空気量を制御する絞弁５を設置した絞弁ボディ６を通り、コレクタ７に入る。ここで、絞弁５は、これを駆動するモータ１０と連結しており、モータ１０を駆動することにより絞弁５を操作して、吸入空気量を制御できるようになっている。コレクタ７に至った吸入空気はエンジン８の各シリンダに接続された各吸気管９に分配され、シリンダ内に導かれる。この吸気管ではそれぞれの気筒にスワールコントロールバルブ３１が設けられており、ここで吸入空気に偏向力を与える。偏向した力を与えられた空気はエンジンのシリンダ内で、後で述べる燃料の噴霧と混合される。
【０００９】
一方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク１１から低圧燃料ポンプ５８により吸引、高圧燃料ポンプ１２で加圧された上で燃料噴射弁１３，燃圧センサ１４が配管されている燃料系に供給される。
【００１０】
そして、この燃料は上記した燃圧レギュレータ１４（図３および図４で詳細に説明する）により所定の圧力に調圧され、それぞれのシリンダに燃料噴射口を開口している燃料噴射弁１３からシリンダ１８内に噴射される。また、空気流量計３からは吸気流量を表わす信号が出力され、コントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【００１１】
さらに、上記絞弁ボディ６には絞弁５の開度を検出するスロットルセンサ１８が取り付けられており、その出力もコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【００１２】
次に、１６はクランク角センサであり、カム軸によって回転駆動され、クランク軸の回転位置を表わす信号を少なくとも２〜４°程度の精度で出力する。この信号もコントロールユニット１５に入力されるようになっている。これらの信号により燃料の噴射タイミングおよび点火のタイミングは制御される。
【００１３】
２０は、排気管に設けられたＡ／Ｆセンサで、排気ガスの成分から実運転空燃比を検出，出力して、その信号は同じくコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【００１４】
コントロールユニット１５はエンジンの運転状態を検出する各種のセンサなどからの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、上記した燃料噴射弁１３や点火コイル
１７や絞弁操作のモータ１０に所定の制御信号を出力し、燃料供給制御，点火時期制御，吸入空気量制御を実行する。
【００１５】
このようなエンジンシステムにおける燃料系の構成を図１に示した。燃料タンク１１の中に設けられた低圧ポンプ５８によりフィードされた燃料は高圧ポンプ１２のポンプ部４２において１０ＭＰａを超す高圧に加圧される。この燃料はインジェクタ１３に要求されるが、その圧力は電制プレッシャレギュレータ４１でタンクへのリターン量を調整することにより制御される。この燃圧は燃圧センサ１４により測定されており、燃圧は予め決められた値に電制プレッシャレギュレータで調整制御される。
【００１６】
図３は図１において１２で示した高圧燃料ポンプの構造を示したもので、ポンプ部４２はピストンプランジャ型であり、このピストンの往復動によって燃料を高圧にしている。一方４１は電制プレッシャレギュレータであり、コイルにデューティ信号を与える事で後に説明する性能を得ることができる。図中のバルブ部４３については図４を用いて更に詳しく説明する。図４においてバルブはプランジャ４４とバルブ４６とバルブシート４７から構成をされており、図５に示すようにプランジャ４４はコイルに作用されるデューティに対して「変位」で示すような位置の変化をする。また、この時の燃料の圧力は制御燃圧で示されるように変位が大きいほどリターン燃料量は増加するために、燃圧が低い値に制御される。図４で示したシート４５に、万が一異物が混入して付着した場合は、ここに隙間が生じることとなり、デューティがゼロの時にもリタンが生じるために燃圧が低い値となってしまい、エンジンに充分な燃料量を供給できないと共にインジェクタから霧化の良い燃料を供給できないためにエンジンが不調になってしまう。
以上の不具合を解決するのが本発明である。
【００１７】
図６は制御系の入出力に関して示したもので、コントロールユニットに対して入力はエンジンの運転状態を示す、空気量，エンジン回転数，運転者からの指示値であるアクセル開度，アクセル開度に呼応するスロットル開度に加えて燃料の圧力を検出する燃圧センサなどがある。一方、出力としては燃料の量と噴射タイミングを決定するインジェクタ出力、この燃料に対し点火をさせるための点火信号、アクセル開度に呼応したスロットル開度の指令値に加えて、燃料の圧力を制御する電制プレッシャレギュレータへの指令値などがある。これらは、コントロールユニットのマイクロコンピュータにプログラムされたソフトウエアによって演算されエンジン制御システム全体を制御している。
【００１８】
次に、燃圧の制御方法と異常の検出方法について説明をする。図７はポンプ回転数（エンジンによりカップリングで直接駆動されるためにエンジン回転数と相関を持つ）と吐出圧力の関係の測定結果であり、電制プレッシャレギュレータの作動デューティを固定した場合のデータである。燃料系が正常である場合は図中の斜線で示した範囲に燃圧が設定されることになる。
【００１９】
図８は制御状態での燃料圧力のデータで、ポンプ回転数と電制プレッシャレギュレータへの作用デューティによって燃圧がマップ状に決定されることになる。従って運転条件に応じて設定燃圧が作用デューティマップとして記憶されている。
【００２０】
図９は実使用条件（ポンプ回転一定）、例えばロードロード条件における作用デューティと制御燃圧の関係を示したもので、図中Ａで示した部分は燃料系が正常に作動をしている場合である。一方、Ｂの領域は所定の制御燃圧よりも低い領域であり、電制プレッシャレギュレータのシート部に何らかの異物が付着した場合にこの様な特性になる。また、Ｃ領域は逆に充分に作動をしていない電制プレッシャレギュレータの作動不良である。
【００２１】
以下に、フローチャートを用いて説明を行う。図１０は図９で説明をした異常状態の検出のためのフローチャートであり、流れに沿って説明をする。ステップ１０１はエンジンの運転条件によって決定されている制御燃圧のマップを検索するステップであり、ここで決定されたデューティに電制プレッシャレギュレータがステップ１０２で作動をする。次にステップ１０３でその結果の燃圧を測定し、図９で示したＢ領域であれば、ステップ１０７にて「お掃除モード」を選定する事になる。ステップ１０５に流れてこない場合は電制プレッシャレギュレータに詰りに関する問題はないとして処理される。
【００２２】
次に、図１１は「お掃除モード」を適用する条件に関しての規定を説明するためのフローチャートで、ステップ１１１にてお掃除モードを選択した場合、更にエンジン運転条件をステップ１１２にて計測し、ステップ１１３において減速の燃料カット領域かどうか判断し、該領域であれば、ステップ１１４にて後述する「お掃除デューティ」を作用させる。一方減速の燃料カット条件以外では通常の制御を行う。
【００２３】
次に図１２は、図１１で示したお掃除モード設定条件について、設定にヒステリシスを持たせる必要性があることから、エンジン回転数及び又はエンジン吸気量にてヒステリシスを与えることを示すフローチャートである。
【００２４】
次に、図１３ないし図１５にて、電制プレッシャレギュレータの掃除方法について説明をする。図１３は作動デューティについて説明するもので、通常の制御時において作動デューティのサイクルは１０〜５０ｍＳ（１００〜２０ＨＺ）程度であり、この状態では電制プレッシャレギュレータは図１４で示すように平滑な動きをしており、開弁パルス幅Ｂと比例する形で燃圧が制御される。
【００２５】
一方、「お掃除モード」になった時の作動デューティを図１５に示した。ここでは開弁のサイクルＡが定常の周波数から充分に低い周波数（例えば５Ｈｚ）に変更されており、電制プレッシャレギュレータは確実にこの信号に追従して動作する。この低いサイクルにより、電制プレッシャレギュレータのプランジャが作動するパルスが与えられ、その結果プランジャはシートに叩きつけられることとなる。この衝撃によって付着した異物が脱落し、シート部を清掃，清潔にすることができる。この結果、制御燃圧の異常値が解消されて、正規のエンジン制御を行うことができる。
【００２６】
また、異常の検出後に定常の動作周波数とは異なる周波数で複数回動作を行っても、付着した異物が脱落しない場合には、プランジャの作動デューティを所定の値に固定することが有効である。
【００２７】
【発明の効果】
燃料供給圧力を変化させる手段の異常が検出されたときに、燃料の供給圧力を変化させる手段を定常の動作周波数とは異なる周波数にて動作させることにより、燃料供給圧力を変化させる手段へ混入された異物を排出することができ、部品の交換をする事なく筒内噴射式内燃機関の性能を安定して引き出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態をなす筒内噴射装置の燃料系を示す。
【図２】図１の全体システムの構成図を示す。
【図３】図１の高圧燃料ポンプと電制プレッシャレギュレータの構造図を示す。
【図４】図３のシート部の構造図を示す。
【図５】図３の電制プレッシャレギュレータの特性図を示す。
【図６】図１の入出力系統を表わすブロック図を示す。
【図７】図３のポンプ回転数と吐出圧力の関係を表わすグラフを示す。
【図８】図３の燃圧データを示す。
【図９】図３の作用デューティと制御燃圧の関係を表わすグラフを示す。
【図１０】図９の異常状態検出フローチャートを示す。
【図１１】本発明の一実施形態をなす「お掃除モード」適用のフローチャートを示す。
【図１２】本発明の一実施形態をなす「お掃除モード」適用のフローチャートを示す。
【図１３】通常の作業デューティを示す。
【図１４】通常の作業デューティを示す。
【図１５】「お掃除モード」時の作業デューティを示す。
【符号の説明】
１…エアクリーナ、２…エアクリーナ入り口、３…空気流量計、５，５２…絞弁、６…絞弁ボディ、７…コレクタ、８，５１…エンジン、９…吸気管、１０…モータ、１１…燃料タンク、１２…高圧燃料ポンプ、１３…燃料噴射弁、１４…燃圧センサ、１５…コントロールユニット、１６…クランク角センサ、１７…点火コイル、２０…Ａ／Ｆセンサ、２１…ＥＧＲ弁、３１…スワールコントロールバルブ、４１…電制プレッシャレギュレータ、４３…電制プレッシャレギュレータのバルブ部、４４…電制プレッシャレギュレータ稼動プランジャ、４５…バルブシート、４６…バルブシート（１）、４７…バルブシート（２）、５３…バキュームタンク、５４…圧力センサ、５５…ブレーキブースタ、５６…チェックバルブ、５７…圧力センサ、５８…ポンプ。
【図１】
0003663870.tif 000002
【図２】
0003663870.tif 000003
【図３】
0003663870.tif 000004
【図４】
0003663870.tif 000005
【図５】
0003663870.tif 000006
【図６】
0003663870.tif 000007
【図７】
0003663870.tif 000008
【図８】
0003663870.tif 000009
【図９】
0003663870.tif 000010
【図１０】
0003663870.tif 000011
【図１１】
0003663870.tif 000012
【図１２】
0003663870.tif 000013
【図１３】
0003663870.tif 000014
【図１４】
0003663870.tif 000015
【図１５】
0003663870.tif 000016