(57)【要約】【課題】個体差を有する複数の内燃機関において、一律の基準で燃料供給の異常検出を行う場合に、異常の誤検知や検出漏れを防止し、内燃機関の異常を正確に検知する。【解決手段】冷媒により冷却される内燃機関における燃料供給異常を判定する燃料供給異常判定装置１であって、上記内燃機関の燃焼室の温度と上記冷媒の温度との相関に基づいて、燃料供給異常があることを検出する異常判定手段１ｂを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒により冷却される内燃機関における燃料供給異常を判定する燃料供給異常判定装置であって、
前記内燃機関の燃焼室の温度と前記冷媒の温度との相関に基づいて、燃料供給異常があることを検出する異常判定手段を有することを特徴とする燃料供給異常判定装置。
【請求項２】
基準値に対して燃料噴射量が増加した場合に、前記異常判定手段による判定が実行されることを特徴とする請求項１記載の燃料供給異常判定装置。
【請求項３】
前記異常判定手段は、前記燃焼室の温度と前記冷媒の温度との差分に基づいて燃料供給異常があることを検出することを特徴とする請求項１または２記載の燃料供給異常判定装置。
【請求項４】
前記異常判定手段は、前記燃焼室の温度と前記冷媒の温度との差分が第１閾値を上回ったとき、前記燃料供給異常である燃料供給量不足であることを検出することを特徴とする請求項３記載の燃料供給異常判定装置。
【請求項５】
前記異常判定手段は、前記燃焼室の温度と前記冷媒の温度との差分が第２閾値を下回ったとき、前記燃料供給異常である燃料供給量過剰であることを検出することを特徴とする請求項３または４記載の燃料供給異常判定装置。
【請求項６】
前記異常判定手段は、燃料供給量不足であると暫定的に判定された回数、または、燃料供給量過剰であると暫定的に判定された回数が、所定の回数を上回るときに、燃料供給量不足または燃料供給量過剰であることを検出することを特徴とする請求項４または５記載の燃料供給異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料供給異常判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室に供給される燃料は、燃料供給装置により適切な量となるように吸入空気量に対して制御されている。しかしながら、燃焼室に燃料を供給する燃料供給装置の異常や、吐出ノズルの詰まり等が発生すると、燃焼室内の空燃比が適切な状態とならない可能性がある。燃料供給異常判定装置には、このような燃料供給異常を検出する機能が設けられている。例えば、特許文献１には、ディーゼル機関のコモン−レール装置の燃料調量装置（燃料供給装置）を監視する監視装置（燃料供給異常判定装置）が開示されている。この監視装置では、温度センサまたは圧力センサの信号の異常に基づいて調量装置の故障を識別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５１２３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関には製造段階において個体差が存在しており、個体ごとに燃料噴射異常時における燃焼室の温度や、圧力などの状態にはバラツキが存在する。したがって、特許文献１の監視装置では、個体差を有する複数の内燃機関において、一律の基準で燃料供給の異常検出を行う場合、例えば、実際には燃料供給の異常が発生していない場合についても異常と検知する誤検知や、異常の検出漏れ等が発生する可能性が高まる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、個体差を有する複数の内燃機関において、一律の基準で燃料供給の異常検出を行う場合に、異常の誤検知や検出漏れを防止し、内燃機関の異常を正確に検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、冷媒により冷却される内燃機関における燃料供給異常を判定する燃料供給異常判定装置であって、上記内燃機関の燃焼室の温度と上記冷媒の温度との相関に基づいて、燃料供給異常があることを検出する、という構成を採用する。
【０００７】
第２の手段として、上記第１の手段において、基準値に対して燃料噴射量が増加した場合に、上記異常判定手段による判定が実行される、という構成を採用する。
【０００８】
第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記異常判定手段は、上記燃焼室の温度と上記冷媒の温度との差分に基づいて燃料供給異常があることを検出する、という構成を採用する。
【０００９】
第４の手段として、上記第３の手段において、上記異常判定手段は、上記燃焼室の温度と上記冷媒の温度との差分が第１閾値を上回ったとき、上記燃料供給異常である燃料供給量不足であることを検出する、という構成を採用する。
【００１０】
第５の手段として、上記第３または第４の手段において、上記異常判定手段は、上記燃焼室の温度と上記冷媒の温度との差分が第２閾値を下回ったとき、上記燃料供給異常である燃料供給量過剰であることを検出する、という構成を採用する。
【００１１】
第６の手段として、上記第４または第５の手段として、上記異常判定手段は、燃料供給量不足であると暫定的に判定された回数、または、燃料供給量過剰であると暫定的に判定された回数が、所定の回数を上回るときに、燃料供給量不足または燃料供給量過剰であることを検出するという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃焼室温度と冷媒温度とを測定して相関を評価することで、燃焼室の冷却余裕を評価する。本発明に係る燃料供給異常判定装置は、この燃焼室温度と冷媒温度との相関に基づいて、内燃機関の異常を判定することで、個体差に影響されにくい指標で燃料供給異常を判定することができる。したがって、個体差を有する複数の内燃機関に対して、一律の基準によって燃料供給の異常を検出すると共に、誤検知や検出漏れを防止することができる。これにより、本実施形態に係るＥＣＵ１は、内燃機関の異常を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料供給異常判定装置により制御される内燃機関の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る燃料供給異常判定装置を含むシステム構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る燃料供給異常判定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る燃料供給異常判定装置の異常判定のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る燃料供給異常判定装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１５】
まず、本実施形態におけるＥＣＵ１（Engine Control Unit）が装備された自動二輪車の内燃機関１００について説明する。図１は、本実施形態に係るＥＣＵ１により制御される内燃機関１００の模式図である。この内燃機関１００は、燃焼室Ｎにおいて点火及び燃焼が行われる装置であり、吸気通路Ｒ１、及び排気通路Ｒ２と接続されている。内燃機関１００は、燃焼室Ｎの外壁に燃焼室Ｎの壁面を冷却する冷却ジャケット１１０が設けられると共に、吸気通路Ｒ１の出口に設けられる吸気バルブ１２１と、排気通路Ｒ２の入口に設けられる排気バルブ１２２と、点火装置１３０と、ピストン１４０とを備えている。排気バルブ１２２と点火装置１３０と、ピストン１４０とを備えている。また、燃焼室Ｎの内壁には、燃焼室Ｎの壁面温度を計測する燃焼室壁温センサ４が設けられている。さらに、内燃機関１００は、不図示のクランクシャフトを備えている。このクランクシャフトには、クランク角度を計測するクランクセンサ３（図２参照）が設けられている。また、内燃機関１００にはスロットルバルブが接続されており、スロットルバルブには、スロットル開度を計測するスロットルセンサ２（図２参照）が設けられている。
【００１６】
また、吸気通路Ｒ１には、燃焼室Ｎへと流入する空気量を調整するスロットルバルブ１５０が設けられており、スロットルバルブ１５０には、スロットル開度を計測するスロットルセンサ２が設けられている。さらに、吸気通路Ｒ１のスロットルバルブ１５０よりも下流側には、吸気通路Ｒ１内に燃料を噴射する燃料噴射弁１６０が設けられている。
【００１７】
冷却ジャケット１１０は、内部に冷却水（冷媒）が流通し、冷却水が燃焼室Ｎの外壁において熱交換することにより、燃焼室Ｎを冷却している。この冷却ジャケット１１０には、冷却水の温度を計測する水温センサ５が設けられている。吸気バルブ１２１及び排気バルブ１２２は、燃焼室Ｎへの混合気の供給及び排気を行うバルブである。この吸気バルブ１２１から燃焼室Ｎに混合気が供給され、排気バルブ１２２から燃焼ガスが排出される。点火装置１３０は、燃焼室Ｎの内部に向けて設置され、混合気が充満した燃焼室Ｎ内に火花を発生させることで混合気に点火する。ピストン１４０は、燃焼室Ｎの体積を減少させることで、燃焼室Ｎ内の混合気を圧縮する装置であり、不図示のクランクシャフトと接続されている。
【００１８】
このような内燃機関１００において、吸気バルブ１２１を介して燃焼室Ｎ内に混合気が供給され、点火装置により着火されることで、燃料の燃焼が行われる。この際、吸気通路Ｒ１から燃焼室Ｎへと吸入される混合気が、燃料過少または空気過多であることにより、燃焼室Ｎ内の燃焼状態がオーバーリーン状態（燃料供給量不足）となる場合がある。また、吸気通路Ｒ１から燃焼室Ｎへと吸入される混合気が、燃料過多または燃料過少であることにより、燃焼室Ｎ内の燃焼状態がオーバーリッチ状態（燃料供給量過剰）となる場合がある。
【００１９】
図２は、本実施形態に係るＥＣＵ１を含むシステム構成図である。ＥＣＵ１（燃料供給異常判定装置）は、運転状態判定部１ａと、異常判定部１ｂ（異常判定手段）と、差分温度算出部１ｃと、閾値設定部１ｄと、駆動部１ｅとを有し、スロットルセンサ２、クランクセンサ３、燃焼室壁温センサ４及び水温センサ５からの信号を取得している。これにより、ＥＣＵ１は、内燃機関における吸入空気に対する燃料の供給の異常を検知する。なお、本実施形態に係る燃料供給異常判定装置は、例えば、ＥＣＵに一機能として組み込まれている。本実施形態におけるＥＣＵは、ＩＣチップやメモリ等のハードウェアと、メモリ等に記憶されるソフトウェアとを備えている。運転状態判定部１ａ、異常判定部１ｂ、差分温度算出部１ｃ及び閾値設定部１ｄは、上述のハードウェアとソフトウェアが協働することにより具現化されている。
【００２０】
運転状態判定部１ａは、スロットルセンサ２及びクランクセンサ３からデータを取得して、スロットルバルブのスロットル開度及び内燃機関回転数を算出している。また運転状態判定部１ａは、スロットル開度及び内燃機関回転数を異常判定部１ｂに伝えている。
【００２１】
異常判定部１ｂは、運転状態判定部１ａから運転状態を取得し、例えば内燃機関１００の始動直後における燃料供給量（始動後増量）の増量を行う期間において、燃焼室Ｎ内への燃料供給量の異常の有無を判定する。具体的には、異常判定部１ｂは、閾値設定部１ｄより上側閾値Ａｌｍｔ及び下側閾値Ｂｌｍｔ（基準値）を取得し、さらに、差分温度算出部１ｃより差分温度ＴＣＣＤを取得し、現在の差分温度ＴＣＣＤと上側閾値Ａｌｍｔ及び下側閾値Ｂｌｍｔとの比較を行う。異常判定部１ｂは、この比較により、差分温度ＴＣＣＤが上側閾値Ａｌｍｔを上回る場合にはオーバーリーン異常があると暫定的に判定し、差分温度ＴＣＣＤが下側閾値Ｂｌｍｔを下回る場合にはオーバーリッチ異常があると暫定的に判定する。なお、オーバーリーン異常（燃料供給異常）は、燃焼室Ｎにおける燃料噴射量が不足している状態を示し、オーバーリッチ異常（燃料供給異常）は、燃焼室Ｎにおける燃料噴射量が過剰である状態を示している。さらに、異常判定部１ｂは、オーバーリーン異常があるとの暫定判定回数が所定の回数を上回る場合に、オーバーリーン異常があることを検出し、オーバーリーン異常があると確定する。また、異常判定部１ｂは、オーバーリッチ異常があるとの暫定判定回数が所定の回数を上回る場合に、オーバーリッチ異常があることを検出し、オーバーリッチ異常があると確定する。
【００２２】
差分温度算出部１ｃは、燃焼室壁温センサ４及び水温センサ５から燃焼室温度Ｔｃｃ及び冷却水温度Ｔｗを取得し、下式１に基づいて差分温度ＴＣＣＤを算出する。燃焼室温度Ｔｃｃが上昇すると相対的に冷却水温度Ｔｗとの差が大きくなるため、差分温度ＴＣＣＤの値が大きくなり、冷却余裕は小さくなる。したがって、差分温度ＴＣＣＤは値が小さいほど冷却余裕が大きいことを示している。オーバーリーン状態においては、燃焼室温度Ｔｃｃが上昇し、正常な燃料供給状態の場合と比較して差分温度ＴＣＣＤが増加方向に変化する。また、オーバーリッチ状態においては、燃焼室温度Ｔｃｃが低下し、正常な燃料供給状態の場合と比較して差分温度ＴＣＣＤが減少方向に変化する。
【数１】
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【００２３】
閾値設定部１ｄは、上側閾値Ａｌｍｔ（第１閾値）及び下側閾値Ｂｌｍｔ（第２閾値）を算出するためのテーブルを予め記憶しており、上記差分温度ＴＣＣＤを差分温度算出部１ｃより取得し、この差分温度ＴＣＣＤに基づいて上側閾値Ａｌｍｔ及び下側閾値Ｂｌｍｔを予め決定する。また、閾値設定部１ｄは、上側閾値Ａｌｍｔを異常判定部１ｂに伝えている。なお、この閾値設定部１ｄは、車両整備時において予め設定された上側閾値Ａｌｍｔ及び下側閾値Ｂｌｍｔを記憶する構成としてもよい。
【００２４】
駆動部１ｅは、燃料供給状態が正常であると異常判定部１ｂが判定した場合に、運転状態判定部１ａから取得したスロットル開度、内燃機関回転数等の運転状態に基づき、燃料噴射弁１６０、点火装置１３０及びスロットルバルブ１５０を制御する。また、駆動部１ｅは、オーバーリーン異常またはオーバーリッチ異常があると異常判定部１ｂが確定した場合に、燃料噴射弁１６０、点火装置１３０の駆動を停止することや、スロットルバルブ１５０の制御により吸入空気量を抑制することにより、内燃機関１００のフェールセーフ制御を行うことが可能である。
【００２５】
続いて、本実施形態に係るＥＣＵ１の動作を説明する。図３は、本実施形態におけるＥＣＵ１の燃料供給異常判定装置としての動作を説明するフローチャートである。また、図４は、本実施形態におけるＥＣＵ１の燃料供給異常判定装置としての異常判定動作のタイミングチャートである。
まず運転状態判定部１ａにより、燃料供給量が増量中であるかが判定される（ステップＳ１）。ステップＳ１では、運転状態判定部１ａは、スロットルセンサ２及びクランクセンサ３からデータを取得して、燃料供給量が増量中であるかを判定する。ステップＳ１において、燃料供給量が増量中であると判定されると、ステップＳ２へと進む。次に、差分温度算出部１ｃにより、差分温度ＴＣＣＤが算出される（ステップＳ２）。また、ステップＳ１において、増量中ではないと判断された場合、すなわち、判断がＮＯの場合、フローを終了する。ステップＳ２では、差分温度算出部１ｃが、燃焼室壁温センサ４及び水温センサ５から燃焼室温度Ｔｃｃと、冷却水温度Ｔｗを取得し、式１に基づいて差分温度ＴＣＣＤを算出する。
【００２６】
次に、閾値設定部１ｄにより、上側閾値Ａｌｍｔ及び下側閾値Ｂｌｍｔが算出される（ステップＳ３）。ステップＳ３では、閾値設定部１ｄは、運転状態判定部１ａから取得したスロットル開度及び内燃機関回転数から、内燃機関負荷を推定し、上側閾値Ａｌｍｔ及び下側閾値Ｂｌｍｔを設定する。
【００２７】
続いて、異常判定部１ｂにより、差分温度ＴＣＣＤと上側閾値Ａｌｍｔとの比較が行われる（ステップＳ４）。ステップＳ４の比較において、差分温度ＴＣＣＤが上側閾値Ａｌｍｔを上回る場合、すなわち、判断がＹＥＳの場合、異常判定部１ｂにより、オーバーリーン異常と暫定的に判定される（ステップＳ５）。ステップＳ５では、図４の上側の実線で示すように、上側閾値Ａｌｍｔよりも差分温度ＴＣＣＤが値を上回った際に、異常判定部１ｂにより、オーバーリーン異常と判定される。さらに、異常判定部１ｂにより、オーバーリーン異常暫定判定の回数が、所定回数を上回っているかが判定される（ステップＳ６）。ステップＳ６では、異常判定部１ｂは、ステップＳ５の判定の回数をカウントし、所定回数と比較する。異常判定部１ｂは、ステップＳ６において、所定回数をオーバーリーン異常判定の回数が上回る場合、オーバーリーン異常と確定する（ステップＳ７）。
【００２８】
また、ステップＳ４の判断において、差分温度ＴＣＣＤが上側閾値Ａｌｍｔを下回る場合、すなわち、判断がＮＯの場合、異常判定部１ｂにより、差分温度ＴＣＣＤと下側閾値Ｂｌｍｔとの比較が行われる（ステップＳ８）。ステップＳ８の比較において、差分温度ＴＣＣＤが下側閾値Ｂｌｍｔを下回る場合、すなわち、判断がＹＥＳの場合、異常判定部１ｂにより、オーバーリッチ異常と暫定的に判定される（ステップＳ９）。ステップＳ９では、図４の下側の実線で示すように、下側閾値Ｂｌｍｔよりも差分温度ＴＣＣＤが値を下回った際に、異常判定部１ｂはオーバーリッチ異常と暫定的に判定する。
【００２９】
さらに、異常判定部１ｂにより、オーバーリッチ異常暫定判定の回数が、所定回数を上回っているかが判定される（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、異常判定部１ｂは、ステップＳ９の判定の回数をカウントし、予め定められた回数と比較する。異常判定部１ｂは、ステップＳ１０において、所定回数をオーバーリッチ異常暫定判定の回数が上回る場合、オーバーリッチ異常と確定する（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ４及びステップＳ８の何れにおいても判断がＮＯの場合、異常判定部１ｂは、吸入空気に対する燃料供給は正常と判断する。
【００３０】
このような本実施形態に係るＥＣＵ１によれば、燃焼室温度Ｔｃｃと、冷却水温度Ｔｗとの差分温度ＴＣＣＤに基づいて、吸入空気に対する燃料供給の異常の有無を判定している。これにより、燃焼室Ｎにおける冷却余裕に基づいて吸入空気に対する燃料供給の異常の有無を判定することができる。したがって、燃焼室Ｎが激しく温度変化した場合においても、燃焼室Ｎの温度変化に直接的に影響されない。また、内燃機関１００の個体差に影響されにくい指標で吸入空気に対する燃料供給の異常の有無を判定することができるため、内燃機関１００の個体差を考慮して内燃機関１００の吸入空気に対する燃料供給の異常を正確に検知することができる。すなわち、個体差を有する複数の内燃機関１００に対して、一律の基準によって吸入空気に対する燃料供給の異常を検出すると共に、誤検知や検出漏れを防止することができる。これにより、本実施形態に係るＥＣＵ１は、内燃機関１００の異常を正確に検知することができる。
【００３１】
また、本実施形態に係るＥＣＵ１によれば、差分温度ＴＣＣＤが上側閾値Ａｌｍｔを上回ると、オーバーリーン異常と暫定的に判定している。これにより、内燃機関１００の排気通路Ｒ２にＯ２センサ等が無い場合にも、容易にオーバーリーン異常を検出することができる。したがって、内燃機関１００の個体差を考慮して内燃機関１００の吸入空気に対する燃料供給の異常を正確に検知することができる。
【００３２】
また、本実施形態に係るＥＣＵ１によれば、差分温度ＴＣＣＤが下側閾値Ｂｌｍｔを下回ると、オーバーリッチ異常と暫定的に判定している。オーバーリッチ異常は内燃機関１００の停止を引き起こす可能性のある異常であり、このような異常をリアルタイムで検出することにより、吸入空気に対する燃料供給を適切に制御することができる。
【００３３】
また、本実施形態に係るＥＣＵ１は、冷却水が流通する冷却ジャケット１１０が設けられた内燃機関１００に設けられている。冷却水は液体であるため、冷却水温度Ｔｗを計測しやすい。したがって、ＥＣＵ１は、より正確に冷却余裕を見積もることが可能であり、内燃機関１００の個体差を考慮して内燃機関１００の吸入空気に対する燃料供給の異常を正確に検知することができる。
【００３４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせなどは一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３５】
（１）上記実施形態においては、ＥＣＵ１の閾値設定部１ｄは、燃焼室温度Ｔｃｃと、冷却水温度Ｔｗとの差分である差分温度ＴＣＣＤに基づいて吸入空気に対する燃料供給の異常の有無の判定を行う構成を採用したが、本発明はこれに限定されない。閾値設定部１ｄは、燃焼室温度Ｔｃｃと冷却水温度Ｔｗとの温度比の時間変化量に基づいて吸入空気に対する燃料供給の異常の有無の判定を行うことも可能である。
【００３６】
（２）また、上記実施形態においては、内燃機関１００は、冷却ジャケット１１０に流通する冷却水により冷却されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。内燃機関１００は、例えば油冷方式にて冷却される構成とすることも可能である。この場合、閾値設定部１ｄは、内燃機関１００における潤滑油の油温を取得し、燃焼室温度Ｔｃｃと油温との差分温度ＴＣＣＤに基づいて異常燃焼の判定を行うことが可能である。
また、内燃機関１００が空冷の場合には、燃焼室温度Ｔｃｃと外気温度との差分温度に基づいて吸入空気に対する燃料供給の異常の有無の判定を行うことが可能である。
【００３７】
（３）さらに、上記実施形態においては、内燃機関１００の始動後増量を行う期間における異常検知について説明したが、内燃機関１００の加速中に燃料噴射量を増量する期間にも同様に、吸入空気に対する燃料供給の異常の有無の判定を実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１……ＥＣＵ
１ａ……運転状態判定部
１ｂ……異常判定部
１ｃ……差分温度算出部
１ｄ……閾値設定部
１００……内燃機関
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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