(57)【要約】【課題】高圧ポンプの故障時にインジェクタから噴射する低圧燃料の霧化を促進する。【解決手段】本開示の燃料噴射制御装置は、低圧ポンプから供給される燃料を高圧ポンプで加圧し、高圧ポンプから供給される燃料をインジェクタから内燃機関に噴射する燃料噴射システムに適用される。Ｓ４００において判定部は、高圧ポンプが正常か故障かを判定する。制御部は、Ｓ４１２において高圧ポンプが故障であると判定部が判定すると、インジェクタの噴射タイミングを高圧ポンプの正常時よりも吸気行程の上死点側に早めるか、Ｓ４１４において吸気弁のバルブタイミングを進角させるかの少なくともいずれかを実行する。【選択図】図２
2018076795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧ポンプ（３０）から供給される燃料を高圧ポンプ（４０）で加圧し、前記高圧ポンプから供給される燃料をインジェクタ（６０）から内燃機関（２）に噴射する燃料噴射システム（１０）に適用される燃料噴射制御装置（７０）において、
前記高圧ポンプが正常か故障かを判定する判定部（Ｓ４００）と、
前記高圧ポンプが故障であると前記判定部が判定すると、前記インジェクタの噴射タイミングを、前記高圧ポンプの正常時よりも吸気行程の上死点側に早める制御部（Ｓ４１２）と、
を備える燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
さらに、前記制御部（Ｓ４１４）は、前記高圧ポンプが故障であると前記判定部が判定すると、前記高圧ポンプの正常時よりも吸気弁のバルブタイミングを進角させる、
燃料噴射制御装置。
【請求項３】
低圧ポンプ（３０）から供給される燃料を高圧ポンプ（４０）で加圧し、前記高圧ポンプから供給される燃料をインジェクタ（６０）から内燃機関（２）に噴射する燃料噴射システム（１０）に適用される燃料噴射制御装置（７０）において、
前記高圧ポンプが正常か故障かを判定する判定部（Ｓ４００）と、
前記高圧ポンプが故障であると前記判定部が判定すると、前記高圧ポンプの正常時よりも吸気弁のバルブタイミングを進角させる制御部（Ｓ４１４）と、
を備える燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の燃料噴射制御装置において、
前記制御部は、前記高圧ポンプが故障であると前記判定部が判定すると、前記吸気弁のバルブタイミングを制御範囲内で最進角させる、
燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項１または２または請求項２を引用する請求項４に記載の燃料噴射制御装置において、
前記制御部は、前記高圧ポンプが故障であると前記判定部が判定すると、前記インジェクタの噴射タイミングを前記吸気行程の上死点に設定する、
燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタに加圧した燃料を供給する高圧ポンプが故障したときの燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
低圧ポンプから供給される燃料を高圧ポンプで加圧し、高圧ポンプから供給される燃料をインジェクタから内燃機関に噴射する燃料噴射システムが知られている。このような燃料噴射システムでは、高圧ポンプが故障すると、インジェクタからの燃料噴射をカットすることがある。しかし、インジェクタからの燃料噴射をカットすると、車両を安全な場所まで退避させる退避走行ができなくなる。
【０００３】
そこで、特許文献１に開示されている技術では、高圧ポンプが供給する燃料をコモンレールで蓄圧してインジェクタに供給する燃料噴射システムにおいて、低圧ポンプから高圧ポンプを迂回してコモンレールに燃料を供給する迂回通路を設置している。迂回通路には、コモンレール内の燃料圧力が低圧ポンプの吐出圧力よりも低下すると開弁し、低圧ポンプから迂回通路を経てコモンレールへの燃料供給を許可するチェック弁が設置されている。
【０００４】
この構成により、特許文献１に開示されている技術では、高圧ポンプが故障してコモンレールに燃料を供給できないためにコモンレール内の燃料圧力が低下すると、低圧ポンプから迂回通路を通ってコモンレールに燃料を供給しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３１９８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高圧ポンプの故障時に低圧ポンプが供給する燃料をインジェクタから噴射する場合、高圧燃料をインジェクタが噴射する場合に比べて噴射圧力が低いので、噴射燃料の霧化が不十分になる。噴射燃料の霧化が不十分であると、気筒内での噴射燃料の良好な燃焼が妨げられるので、車両を退避走行させるために必要なトルクを内燃機関が発生できないおそれがある。
【０００７】
本開示の一側面は、高圧ポンプの故障時にインジェクタから噴射する低圧燃料の霧化を促進する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様は、低圧ポンプ（３０）から供給される燃料を高圧ポンプ（４０）で加圧し、高圧ポンプから供給される燃料をインジェクタ（６０）から内燃機関（２）に噴射する燃料噴射システム（１０）に適用される燃料噴射制御装置（７０）において、判定部（Ｓ４００）と、制御部（Ｓ４１２）と、を備えている。
【０００９】
判定部は、高圧ポンプが正常か故障かを判定する。制御部は、高圧ポンプが故障であると判定部が判定すると、インジェクタの噴射タイミングを、高圧ポンプの正常時よりも吸気行程の上死点側に早める。
【００１０】
このように、インジェクタの噴射タイミングを、高圧ポンプの正常時よりも吸気行程の上死点側に早めることにより、吸気行程において、吸気弁から気筒内に吸入される吸気によりインジェクタから噴射される燃料が撹拌される時間が長くなる。これにより、インジェクタから噴射される燃料が低圧であっても、噴射燃料の霧化が促進される。
【００１１】
本開示の他の態様は、低圧ポンプ（３０）から供給される燃料を高圧ポンプ（４０）で加圧し、高圧ポンプから供給される燃料をインジェクタ（６０）から内燃機関（２）に噴射する燃料噴射システム（１０）に適用される燃料噴射制御装置（７０）において、判定部（Ｓ４００）と、制御部（Ｓ４１４）と、を備えている。
【００１２】
判定部は、高圧ポンプが正常か故障かを判定する。制御部は、高圧ポンプが故障であると判定部が判定すると、高圧ポンプの正常時よりも吸気弁のバルブタイミングを進角させる。
【００１３】
このように、吸気弁のバルブタイミングを高圧ポンプの正常時よりも進角させることにより、吸気行程において、インジェクタから燃料噴射を開始するときの吸気弁の開度が大きくなる。吸気弁の開度が大きくなると、気筒内に吸入される吸気量が増加し、気筒内の吸気の流れが激しくなる。この状態で気筒内に燃料を噴射することにより、インジェクタから噴射される燃料が低圧であっても、噴射燃料の霧化が促進される。
【００１４】
尚、この欄および特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態による燃料噴射システムを示す構成図。
【図２】本実施形態による制御処理を示すフローチャート。
【図３】噴射タイミングを説明する説明図。
【図４】噴射タイミングを説明する模式図。
【図５】バルブタイミングを示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態を説明する。
［１．構成］
図１に示す燃料噴射システム１０は、例えば、内燃機関として自動車用の直噴式のガソリンエンジン２に燃料を噴射するためのものである。以下、ガソリンエンジンを単にエンジンとも言う。燃料噴射システム１０は、燃料タンク２０と、低圧ポンプ３０と、高圧ポンプ４０と、デリバリパイプ５０と、インジェクタ６０と、ＥＣＵ７０とを備えている。ＥＣＵはElectronic Control Unitの略である。
【００１７】
低圧ポンプ３０は、モータで駆動される電動ポンプである。低圧ポンプ３０は燃料タンク２０内の燃料を吸い上げて高圧ポンプ４０に供給する。
高圧ポンプ４０は、低圧ポンプ３０から加圧室に供給される燃料をカムにより駆動される図示しないプランジャの往復移動で加圧する。加圧室からデリバリパイプ５０に燃料を供給する燃料出口側には、逆止弁が設置されている。逆止弁は、加圧室の燃料圧力とデリバリパイプ５０の燃料圧力との差が所定圧以上になると開弁する。逆止弁が開弁すると、加圧室の燃料がデリバリパイプ５０に供給される。
【００１８】
低圧ポンプ３０から燃料を供給される高圧ポンプ４０の加圧室の燃料入り口側には、高圧ポンプ４０の吐出量を調量する図示しない調量弁が設置されている。調量弁は、通電されると閉弁し、通電が遮断されると開弁する電磁駆動式の弁である。調量弁への通電は、ＥＣＵ７０が制御する。
【００１９】
ＥＣＵ７０は、プランジャが下降して低圧ポンプ３０から供給される燃料を加圧室に吸入する高圧ポンプ４０の吸入行程では、調量弁を開弁させる。ＥＣＵ７０は、プランジャが上昇する高圧ポンプ４０の加圧行程では、所定タイミングで調量弁を閉弁する。加圧行程において調量弁が閉弁することにより加圧室の燃料が加圧され、高圧ポンプ４０から高圧燃料が吐出される。調量弁を閉弁するタイミングを制御することにより、高圧ポンプ４０の吐出量が調量される。
【００２０】
デリバリパイプ５０は、高圧ポンプ４０から供給される燃料を蓄圧してインジェクタ６０に供給する中空の部材である。圧力センサ５２は、デリバリパイプ５０に設置されており、デリバリパイプ５０内の燃料圧力を検出する。
【００２１】
インジェクタ６０は、エンジン２の各気筒に設置されており、燃料吸入口をデリバリパイプ５０に挿入されている。インジェクタ６０は、通電を制御されることにより、デリバリパイプ５０から供給される燃料をエンジン２の気筒内に直接噴射する。
【００２２】
ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ７４とを備えるマイクロコンピュータを中心に構成されている。以下、半導体メモリを単にメモリとも言う。尚、ＥＣＵ７０を構成するマイクロコンピュータの数は一つでも複数でもよい。
【００２３】
ＥＣＵ７０の各種機能は、ＣＰＵ７２が非遷移的実体的記録媒体に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ７４が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。このプログラムをＣＰＵ７２が実行することで、プログラムに対応する方法が実行される。
【００２４】
ＥＣＵ７０の各種機能を実現する手法は、ソフトウェアに限るものではなく、その一部または全部の要素を、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いてもよい。
【００２５】
ＥＣＵ７０は、圧力センサ５２を含む各種センサから取り込んだ検出信号に基づき、以下に説明するような燃料噴射システム１０の各種制御を実行する。
ＥＣＵ７０は、インジェクタ６０の噴射量と噴射タイミングとを制御する。さらに、ＥＣＵ７０は、図示しない吸気弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置８０に、吸気弁のバルブタイミングをどの程度、進角させるか遅角させるかを指令する。さらに、ＥＣＵ７０は、圧力センサ５２から取得するデリバリパイプ５０内の圧力が目標圧力となるように、調量弁を制御して高圧ポンプ４０の吐出量を制御する。
【００２６】
［２．処理］
ＣＰＵ７２が実行する制御処理を図２のフローチャートに基づいて説明する。図２のフローチャートは常時実行される。
【００２７】
Ｓ４００においてＣＰＵ７２は、高圧ポンプ４０が故障であるか、故障ではなく正常であるかを判定する。ＣＰＵ７２は、以下の条件（１）、（２）の少なくともいずれかが成立すると、高圧ポンプ４０が故障であると判定する。
【００２８】
（１）圧力センサ５２の出力がハイレベルまたはローレベルに固定されている。この場合、デリバリパイプ５０からインジェクタ６０に供給される燃料圧力を検出できないので、高圧ポンプ４０の故障と判定する。
【００２９】
（２）圧力センサ５２の出力から検出するデリバリパイプ５０の燃料圧力が、継続してＣＰＵ７２による圧力制御範囲よりも低圧または高圧である。この場合、高圧ポンプ４０の吐出量が異常であり、高圧ポンプ４０の故障と判定する。
【００３０】
Ｓ４００の判定がＮｏであり、高圧ポンプ４０が故障ではなく正常の場合、Ｓ４０２においてＣＰＵ７２は、エンジン回転数と吸気流量とに基づいて、インジェクタ６０の噴射タイミングを設定する。Ｓ４０４においてＣＰＵ７２は、エンジン運転状態に基づいて、吸気弁のバルブタイミングを設定し、本処理を終了する。
【００３１】
Ｓ４００の判定がＹｅｓであり、高圧ポンプ４０が故障の場合、Ｓ４０６においてＣＰＵ７２は、高圧ポンプ４０の調量弁への通電を遮断し、加圧行程においても調量弁を開弁する。これにより、低圧ポンプ３０が供給する燃料は高圧ポンプ４０で加圧されない。
【００３２】
そして、低圧ポンプ３０が加圧室に供給する燃料圧力とデリバリパイプ５０の燃料圧力との差が所定圧以上になると逆止弁が開弁し、低圧ポンプ３０が加圧室に供給する燃料がデリバリパイプ５０に供給される。
【００３３】
Ｓ４０８においてＣＰＵ７２は、エンジン回転数を低回転数に制限するか否かを判定する。エンジン回転数を低回転数に制限するのは、高圧ポンプ４０の故障のために低圧ポンプ３０が供給する低圧燃料をインジェクタ６０が噴射する場合、吸気行程の時間を長くし吸気行程中に燃料の噴射を終了させるためである。エンジン回転数を低回転数に制限することにより、車両は退避走行を行う。
【００３４】
これに対し、エンジン回転数を低回転数に制限する制御がない場合、高圧ポンプ４０の故障のために低圧ポンプ３０が供給する低圧燃料をインジェクタ６０が噴射しても、吸気行程の時間が短いために吸気行程中に噴射を完了できないエンジン回転数の領域が存在する。この場合、ＣＰＵ７２は、退避走行をすることは困難であると判断し、フューエルカットを行う。つまり、ＣＰＵ７２は、Ｓ４０８においてＮｏと判定する。
【００３５】
Ｓ４０８の判定がＮｏであり、エンジン回転数を低回転数に制限する制御がない場合、Ｓ４１０においてＣＰＵ７２は、フューエルカットを実行し、インジェクタ６０からの燃料噴射を停止し、本処理を終了する。
【００３６】
Ｓ４０８の判定がＹｅｓであり、エンジン回転数を低回転数に制限する場合、ＣＰＵ７２は、例えばエンジン回転数をアイドル回転数よりもやや高い低回転数に制限する。そして、Ｓ４１２においてＣＰＵ７２は、図３に示すように、インジェクタ６０が燃料噴射を開始する噴射開始タイミングを、吸気行程において高圧ポンプ４０の正常時よりも吸気行程の上死点側に早める。
【００３７】
インジェクタ６０の噴射開始タイミングを高圧ポンプ４０の正常時よりも吸気行程の上死点側に早めると、図４に示すように、高圧ポンプ４０の正常時の噴射開始タイミングよりも、気筒４内でピストン６のリフト位置が大きいときにインジェクタ６０から燃料が噴射される。
【００３８】
これにより、インジェクタ６０が燃料を噴射してからピストン６が下降する移動量が大きくなる。その結果、インジェクタ６０から噴射された燃料１００が気筒４内に吸入される吸気により撹拌される時間が長くなるとともに、ピストン６の下降に伴い気筒４内に吸入される吸気流れの勢いが大きくなるので、噴射燃料の霧化が促進される。
【００３９】
さらに、Ｓ４１４においてＣＰＵ７２は、吸気弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置８０に指令して、吸気弁が開弁を開始するバルブタイミングを、図５の点線３１０で示す高圧ポンプ４０の正常時よりも実線３００で示すように進角させる。
【００４０】
吸気弁のバルブタイミングが進角すると、高圧ポンプ４０の異常時にインジェクタ６０の噴射タイミングを早めるか否かに関わらず、噴射タイミングにおける吸気弁の開度が大きくなるので、気筒４内に吸入される吸気流量が増加する。これにより、気筒４内に吸入される吸気流れの勢いが大きい状態でインジェクタ６０から燃料が噴射されるので、気筒４内に噴射された燃料の霧化が促進される。
【００４１】
［３．効果］
以上説明した上記実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（１）高圧ポンプ４０の故障時に、インジェクタ６０の噴射タイミングを吸気行程の上死点側に早め、さらに吸気弁のバルブタイミングを進角させることにより、インジェクタ６０に低圧燃料しか供給できなくても、噴射燃料の霧化を促進できる。これにより、低圧の噴射燃料でも霧化されて良好に燃焼するので、退避走行に必要なトルクをエンジン２が発生できる。
【００４２】
（２）インジェクタ６０の噴射タイミングを吸気行程の上死点側に早め、さらに吸気弁のバルブタイミングを進角させることは、ソフトウェアによる制御で実現できるので、新たな部品を追加する必要がない。
【００４３】
上記実施形態において、エンジン２が内燃機関に対応し、気筒４が気筒に対応し、燃料噴射システム１０が燃料噴射システムに対応し、低圧ポンプ３０が低圧ポンプに対応し、高圧ポンプ４０が高圧ポンプに対応し、インジェクタ６０がインジェクタに対応し、ＥＣＵ７０が燃料噴射制御装置に対応する。
【００４４】
また、上記実施形態において、Ｓ４００が判定部の処理に対応し、Ｓ４１２、Ｓ４１４が制御部の処理に対応する。
［４．他の実施形態］
（１）上記実施形態では、高圧ポンプ４０の故障時に高圧ポンプ４０の正常時よりも、インジェクタ６０の噴射タイミングを吸気行程の上死点側に早める処理と、吸気弁のバルブタイミングを進角させる処理との両方を実行した。これに対し、一方の処理だけを実行してもよい。
【００４５】
（２）高圧ポンプ４０の故障時に、インジェクタ６０の噴射タイミングを吸気行程の上死点側に早める場合、噴射タイミングを吸気行程の上死点に設定してもよい。また、高圧ポンプ４０の故障時に、吸気弁のバルブタイミングを進角させる場合、吸気弁のバルブタイミングを制御範囲内で最進角に設定してもよい。
【００４６】
（３）低圧ポンプから供給される燃料を高圧ポンプで加圧し、高圧ポンプから供給される燃料をインジェクタから内燃機関に噴射するのであれば、内燃機関は直噴式に限るものではない。
【００４７】
（４）上記実施形態における一つの構成要素が有する複数の機能を複数の構成要素によって実現したり、一つの構成要素が有する一つの機能を複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を一つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素が有する一つの機能を一つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００４８】
（５）上述した燃料噴射制御装置の他、当該燃料噴射制御装置を構成要素とする燃料噴射システム、当該燃料噴射制御装置としてコンピュータを機能させるための燃料噴射制御プログラム、この燃料噴射制御プログラムを記録した記録媒体、燃料噴射制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【００４９】
２：エンジン（内燃機関）、４：気筒、１０：燃料噴射システム、３０：低圧ポンプ、４０：高圧ポンプ、６０：インジェクタ、７０：ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）
【図１】
2018076795.tif 000003
【図２】
2018076795.tif 000004
【図３】
2018076795.tif 000005
【図４】
2018076795.tif 000006
【図５】
2018076795.tif 000007