(57)【要約】【課題】気筒毎に複数設置された燃料噴射弁に故障が発生した場合に適切な噴射制御を実行する燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】燃料噴射制御装置は、気筒毎に設置された複数の燃料噴射弁が故障しているか否かを検出し（Ｓ４００）、各気筒において複数の燃料噴射弁が同じ噴射開始タイミングで燃料を噴射する場合、複数の燃料噴射弁のうちいずれか１本だけが故障して無噴射になると（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、故障している燃料噴射弁の噴射量を正常な燃料噴射弁の噴射量に加算して正常な燃料噴射弁の噴射量を増加させる（Ｓ４０８）。燃料噴射制御装置は、正常気筒においてはＳ４０４で設定された噴射量の噴射開始タイミングを算出し、故障気筒においてはＳ４０８で設定された噴射量の噴射開始タイミングを算出する（Ｓ４１０）。故障気筒においては、正常な燃料噴射弁の噴射終了タイミングは変更せず、噴射開始タイミングを早めて噴射量を増加させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎に複数設置された燃料噴射弁の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置（５０）であって、
同一気筒内の複数の前記燃料噴射弁（３０、３２）のいずれかが故障していることを示す故障情報を取得する故障情報取得手段（Ｓ４０２、Ｓ４０６、Ｓ４２２、Ｓ４２６、Ｓ４４２、Ｓ４４６）と、
前記故障情報を前記故障情報取得手段が取得すると、故障の前記燃料噴射弁が存在する故障気筒において、前記燃料噴射弁の故障により噴射量が不足する場合、正常な前記燃料噴射弁に対して噴射量を増加させる制御値を設定する制御値設定手段（Ｓ４０８、Ｓ４１０、Ｓ４２８、Ｓ４３０、Ｓ４４８、Ｓ４５０、Ｓ４５２）と、
前記故障気筒において、前記制御値設定手段が設定する前記制御値に基づいて正常な前記燃料噴射弁に対する噴射制御を実行する噴射制御手段（Ｓ４１２、Ｓ４３２、Ｓ４５４）と、
を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記制御値設定手段（Ｓ４０８、Ｓ４１０）は、前記故障気筒において、正常な前記燃料噴射弁と故障の前記燃料噴射弁との噴射開始タイミングが同じ場合、前記制御値として正常な前記燃料噴射弁の噴射期間を長くすることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記制御値設定手段（Ｓ４１０）は、前記故障気筒において、前記制御値として正常な前記燃料噴射弁の噴射期間を長くする場合、噴射開始タイミングを早めることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記制御値設定手段（Ｓ４２８、Ｓ４３０）は、前記故障気筒において、正常な前記燃料噴射弁と故障の前記燃料噴射弁との噴射開始タイミングが異なる場合、正常な前記燃料噴射弁に対し、前記制御値として本来の噴射開始タイミングに加え故障の前記燃料噴射弁の噴射開始タイミングを設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記制御値設定手段（Ｓ４４８、Ｓ４５０、Ｓ４５２）は、前記故障気筒において正常な前記燃料噴射弁に対して噴射量を増加させる前記制御値を設定したことにより生じる噴射状態と同じ噴射状態になるように、故障の前記燃料噴射弁が存在しない正常気筒において、正常な前記燃料噴射弁に対する噴射制御の制御値を設定し、
前記噴射制御手段は、前記故障気筒および前記正常気筒において前記制御値設定手段が設定する前記制御値に基づいて正常な前記燃料噴射弁に対して噴射制御を実行する、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒毎に複数設置された燃料噴射弁の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１箇所に設置した複数の燃料噴射弁から内燃機関の各気筒に燃料を噴射する技術が公知である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、複数の燃料噴射弁のいずれかに故障が発生すると、残りの正常な燃料噴射弁が故障の燃料噴射弁の噴射量を補って燃料を噴射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−６９２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に対し、気筒毎に複数の燃料噴射弁を設置し、複数の燃料噴射弁から気筒毎に燃料を噴射する技術が公知である。この構成において、いずれかの気筒の燃料噴射弁に故障が発生することがある。
【０００５】
特許文献１の技術は、１箇所に設置した複数の燃料噴射弁から内燃機関の各気筒に燃料を噴射する構成を前提としているため、気筒毎に複数の燃料噴射弁を設置する構成において、いずれかの気筒の燃料噴射弁に故障が発生した場合に、どのような噴射制御を実行するかは想定されていない。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、気筒毎に複数設置された燃料噴射弁に故障が発生した場合に適切な噴射制御を実行する燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の燃料噴射制御装置は、気筒毎に複数設置された燃料噴射弁の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置であって、故障情報取得手段と、制御値設定手段と、噴射制御手段とを備えている。
【０００８】
故障情報取得手段は、複数の燃料噴射弁のいずれかが故障していることを示す故障情報を取得し、制御値設定手段は、故障情報を故障情報取得手段が取得すると、故障の燃料噴射弁が存在する故障気筒において、燃料噴射弁の故障により噴射量が不足する場合、正常な燃料噴射弁に対して噴射量を増加させる制御値を設定する。
【０００９】
噴射制御手段は、故障気筒において、制御値設定手段が設定する制御値に基づいて正常な燃料噴射弁に対する噴射制御を実行する。
これにより、複数設置された燃料噴射弁のいずれかに故障が発生した故障気筒において、正常な燃料噴射弁が噴射量を増加して故障の燃料噴射弁のために不足する噴射量を補うので、故障気筒において適切な噴射制御を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態による燃料噴射システムを示す機能ブロック図。
【図２】燃料噴射弁の故障時の噴射制御処理を示すフローチャート。
【図３】燃料噴射弁の故障時の噴射制御処理を示すタイムチャート。
【図４】燃料噴射弁の故障時の他の噴射制御処理を示すフローチャート。
【図５】燃料噴射弁の故障時の他の噴射制御処理を示すタイムチャート。
【図６】燃料噴射弁の故障時の他の噴射制御処理を示すフローチャート。
【図７】燃料噴射弁の故障時の他の噴射制御処理を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１に示す燃料噴射システム１０は、ガソリンエンジン（以下、単にエンジンとも言う。）２に燃料を噴射するシステムである。本実施形態では、３気筒のガソリンエンジン２について説明する。
【００１２】
吸気弁２０は吸気ポート１００を開閉し、排気弁２２は排気ポート１０２を開閉する。各気筒の吸気ポート１００には２個の燃料噴射弁３０、３２が設置されており、デュアルインジェクションの構成になっている。燃料噴射弁３０、３２が噴射する燃料は吸気と混合してエンジン２の燃焼室１１０に吸入され、点火プラグ４０により点火される。
【００１３】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどを備えるマイクロコンピュータを搭載している。ＥＣＵ５０は、ＲＯＭまたはフラッシュメモリに記憶されている制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、各気筒の燃料噴射弁３０、３２の噴射量および噴射開始タイミングを制御する。
【００１４】
（噴射制御処理１）
図２に、燃料噴射弁３０、３２に対してＥＣＵ５０が実行する噴射制御処理１のフローチャートを示す。図２および後述する図４、６の噴射制御処理は、各気筒において燃料噴射前の所定の角度タイミングで実行される。図２、図４および図６において「Ｓ」はステップを表わしている。
【００１５】
ＥＣＵ５０は、気筒毎に設置された燃料噴射弁３０、３２が故障しているか否かを検出し（Ｓ４００）、Ｓ４００の検出結果を示す故障情報に基づき、各気筒において２個の燃料噴射弁３０、３２が両方共に正常であるか否かを判定する（Ｓ４０２）。
【００１６】
燃料噴射弁３０、３２の故障は、例えば、燃料噴射弁３０、３２を駆動したときに発生する逆起電力のレベル、排気中の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサの検出値、エンジン回転数センサの検出値などに基づいて検出できる。図３、ならびに後述する図５、７では、燃料噴射弁３０、３２を駆動したときに発生する逆起電力のレベルに基づいて燃料噴射弁３０、３２の故障を検出している。
【００１７】
図３、ならびに後述する図５、７では、＃ｍ−ｎのｍが気筒番号を表わし、ｎが気筒毎に２個設置された燃料噴射弁３０、３２のいずれかを表わしており、＃ｍ−ｎが該当する気筒の燃料噴射弁を駆動したときの逆起電力の信号レベルを表わしている。燃料噴射弁３０、３２に断線等の故障が発生すると、故障の燃料噴射弁を駆動しても信号レベルが変化しない。
【００１８】
図３に示す第２気筒および第３気筒のように、燃料噴射弁３０、３２が両方共に正常な気筒であれば（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は２個の燃料噴射弁３０、３２に対してエンジン運転状態に基づいて要求噴射量を設定し（Ｓ４０４）、Ｓ４１０に処理を移行する。要求噴射量に応じて、燃料噴射弁３０、３２の噴射期間が設定される。
【００１９】
図３に示すように、各気筒において２個の燃料噴射弁３０、３２が同じ噴射開始タイミングで燃料を噴射する場合、第１気筒のように２個の燃料噴射弁３０、３２のうちいずれか１個だけが故障して無噴射になると（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は故障している燃料噴射弁への要求噴射量を正常な燃料噴射弁への要求噴射量に加算して正常な燃料噴射弁への要求噴射量を設定し（Ｓ４０８）、Ｓ４１０に処理を移行する。
【００２０】
故障の燃料噴射弁の噴射量を補うために、正常な燃料噴射弁に対する噴射制御の制御値として噴射期間を長くすることにより正常な燃料噴射弁の噴射量を増加させる場合、正常な燃料噴射弁の噴射期間に故障している燃料噴射弁の噴射期間を加算するのではなく、噴射期間のうち有効期間と無効期間とを考慮して正常な燃料噴射弁の噴射期間を長くすることが望ましい。
【００２１】
噴射期間を長くして１回で噴射する場合、燃料噴射弁３０、３２がそれぞれ燃料を噴射する場合よりも無効期間が減少するので、正常な燃料噴射弁の噴射期間に故障している燃料噴射弁の噴射期間を加算するよりも、正常な燃料噴射弁の噴射期間は短く設定される。
【００２２】
２個の燃料噴射弁３０、３２が両方共に故障して無噴射の場合（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、故障気筒において噴射量の不足を補うことができないので、ＥＣＵ５０は本処理を終了する。
【００２３】
Ｓ４１０においてＥＣＵ５０は、正常気筒においてはＳ４０４で設定された噴射期間の噴射開始タイミングを算出し、故障気筒においてはＳ４０８で設定された噴射期間の噴射開始タイミングを算出し、算出した噴射開始タイミングで正常な燃料噴射弁に対する噴射制御が開始されるようにタイマに噴射開始タイミングをセットする。
【００２４】
故障気筒において正常な燃料噴射弁の噴射期間を長くして噴射量を増加させる場合、噴射終了タイミングは変更せず、噴射開始タイミングを早めて噴射期間を長くすることが望ましい。これにより、故障気筒の吸気行程において燃焼室１１０に吸入される混合気の混合状態を、燃料噴射弁３２が故障していない場合と同等の状態にすることができる。したがって、故障気筒が存在する場合にも、気筒毎の燃焼状態のばらつきを低減することができる。
【００２５】
タイマにセットした噴射開始タイミングになると、ＥＣＵ５０は、Ｓ４０４またはＳ４０８で設定した噴射期間に基づいて、各気筒の正常な燃料噴射弁に対して噴射制御を実行する（Ｓ４１２）。
【００２６】
（噴射制御処理２）
図４に、燃料噴射弁３０、３２に対してＥＣＵ５０が実行する他の噴射制御処理２のフローチャートを示す。図４のＳ４２０〜Ｓ４２４、Ｓ４３２は図２のＳ４００〜Ｓ４０４、Ｓ４１２と実質的に同一処理であるから説明を省略する。噴射制御処理２では、図５に示すように、各気筒において２個の燃料噴射弁３０、３２が異なる噴射開始タイミングで燃料を噴射する場合の噴射制御を実行する。
【００２７】
第１気筒のように２個の燃料噴射弁３０、３２のうちいずれか１個だけが故障して無噴射になると（Ｓ４２６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、正常な燃料噴射弁に、他方の燃料噴射弁が故障していない場合の本来の要求噴射量と、故障している燃料噴射弁に対する要求噴射量とを分割噴射としてそれぞれ設定し（Ｓ４２８）、Ｓ４３０に処理を移行する。
【００２８】
Ｓ４３０においてＥＣＵ５０は、正常気筒においては２個の正常な燃料噴射弁に対し、それぞれ異なる噴射開始タイミングを算出し、故障気筒においては正常な燃料噴射弁に対する噴射制御の制御値として、分割したそれぞれの要求噴射量に対応する噴射開始タイミングを算出し、Ｓ４３２に処理を移行する。これにより、故障気筒において、正常な燃料噴射弁の噴射量は本来の噴射量よりも増加し、故障の燃料噴射弁により不足する噴射量を補うことができる。
【００２９】
さらに、故障気筒において、正常な燃料噴射弁が、本来の噴射開始タイミングに加え、故障の燃料噴射弁の噴射開始タイミングで故障の燃料噴射弁の噴射量を噴射するので、故障気筒の吸気行程において燃焼室１１０に吸入される混合気の混合状態を、故障前と同等の状態にすることができる。したがって、故障気筒が存在する場合にも、気筒毎の燃焼状態のばらつきを低減することができる。
【００３０】
（噴射制御処理３）
図６に、燃料噴射弁３０、３２に対してＥＣＵ５０が実行する他の噴射制御処理３のフローチャートを示す。図６のＳ４４０、Ｓ４５４は図２のＳ４００、Ｓ４１２と実質的に同一処理であるから説明を省略する。噴射制御処理３では、図７に示すように、各気筒において２個の燃料噴射弁３０、３２が同じ噴射開始タイミングで燃料を噴射する場合の噴射制御を実行する。
【００３１】
３気筒の全気筒において２個の燃料噴射弁３０、３２が正常な場合（Ｓ４４２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、今回の角度タイミングにおける処理対象の正常気筒の２個の燃料噴射弁３０、３２に対し、エンジン運転状態に基づいて要求噴射量を設定し（Ｓ４４４）、Ｓ４５２に処理を移行する。要求噴射量に応じて、燃料噴射弁３０、３２の噴射期間が設定される。
【００３２】
全気筒において２個の燃料噴射弁３０、３２が正常ではなく（Ｓ４４２：Ｎｏ）、第１気筒のように２個の燃料噴射弁３０、３２のうちいずれか１個だけが故障して無噴射になっている故障気筒が存在する場合（Ｓ４４６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、故障気筒だけではなく正常気筒を含む全気筒に対し、噴射方式をデュアルインジェクションからシングルインジェクションに切り換える（Ｓ４４８）。
【００３３】
つまり、正常気筒においても、２個の燃料噴射弁３０、３２のうち片方の燃料噴射弁の噴射量を０にして無噴射にし、他方の燃料噴射弁だけから燃料を噴射する方式に切り換える。
【００３４】
そしてＳ４５０において、第１気筒のように故障気筒に対しては、噴射制御処理１で説明したように、ＥＣＵ５０は正常な燃料噴射弁に対する制御値として噴射期間を長くすることにより正常な燃料噴射弁に対する要求噴射量を増加させ、Ｓ４５２に処理を移行する。
【００３５】
第２気筒および第３気筒のように正常気筒に対しては、故障気筒である第１気筒において故障している燃料噴射弁３２と設置位置が対応している正常な燃料噴射弁３２に対する要求噴射量を０に設定する。そして、第２気筒および第３気筒の正常な燃料噴射弁３０に対する制御値として、噴射期間を長くすることにより正常な燃料噴射弁３０の噴射量を増加させる。
【００３６】
Ｓ４５２においてＥＣＵ５０は、全気筒において燃料噴射弁３０、３２が正常な場合には、Ｓ４４４で設定された要求噴射量に応じた噴射期間の噴射開始タイミングを算出する。一方、故障気筒が存在する場合には、故障気筒においては正常な燃料噴射弁に対し、Ｓ４５０で設定された噴射期間の噴射開始タイミングを算出し、正常気筒においては故障気筒の故障の燃料噴射弁に対応していない正常な燃料噴射弁に対し、Ｓ４５０で設定された要求噴射量に応じた噴射期間の噴射開始タイミングを算出する。
【００３７】
故障気筒が存在する場合に各気筒において１個の燃料噴射弁の噴射期間を長くして噴射量を増加させる場合、噴射制御処理１と同様に、噴射終了タイミングは変更せず、噴射開始タイミングを早めて噴射期間を長くすることが望ましい。
【００３８】
噴射制御処理３では、正常気筒においても故障気筒と同じシングルインジェクションによる噴射状態になるように、正常な燃料噴射弁３０、３２に対する噴射制御の制御値を設定する。これにより、故障気筒が存在する場合にも、全気筒の吸気行程において燃焼室１１０に吸入される混合気の混合状態を同じ状態にすることができる。したがって、気筒毎の燃焼状態のばらつきを低減することができる。
【００３９】
以上説明した本実施形態によると、２個設置された燃料噴射弁３０、３２のいずれかに故障が発生した故障気筒において、正常な燃料噴射弁が故障の燃料噴射弁のために不足する噴射量を補うので、故障気筒において故障前と同等の適切な噴射制御を実行できる。
【００４０】
［他の実施形態］
気筒毎に設置する燃料噴射弁の個数は２個に限るものではなく、気筒毎に３個以上設置してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では吸気ポート１００に設置した燃料噴射弁３０、３２がポート噴射を行った。これに対し、燃焼室１１０に燃料を直接噴射する所謂直噴式のガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。
【００４２】
上記実施形態では、噴射を指令しても無噴射の燃料噴射弁を故障の燃料噴射弁とした。これ以外にも、例えば、Ａ／Ｆセンサの検出値、エンジン回転数の変動量から、指令噴射量よりも噴射量が少ないと判定できる燃料噴射弁を故障の燃料噴射弁としてもよい。この場合も、故障気筒において、故障の燃料噴射弁により不足する噴射量の不足分を補うために、正常な燃料噴射弁の噴射量を増加させればよい。
【００４３】
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
２：エンジン、１０：燃料噴射システム、３０、３２：燃料噴射弁、５０：ＥＣＵ（燃料噴射制御装置、故障情報取得手段、制御値設定手段、噴射制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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