(57)【要約】【課題】コストアップを伴う回路の付加やセンサを追加することなく、インジェクタ駆動回路のオン故障時に、過剰な燃料供給を行うことなく、リンプホーム走行を実現する内燃機関の燃料供給制御装置を得る。【解決手段】インジェクタ駆動回路のオン故障時に、燃料噴射量の制御対象を、インジェクタ開弁時間のオン／オフ駆動から、燃料ポンプ７のデューティ駆動へ切り替える。燃料ポンプ７の駆動デューティ比率は、エンジン１の回転数および運転負荷状態に応じて決定する。【選択図】図２
2016176361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料タンクに貯蔵される燃料を吸引して吐出する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプから吐出された燃料の余剰分を前記燃料タンクに戻すことにより予め設定された圧力に調整する燃料圧力調整手段と、
前記内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動回路及び前記燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ駆動回路を有する電子制御ユニットと、を備えた内燃機関用燃料供給制御装置において、
前記電子制御ユニットは、
前記インジェクタ駆動回路のオン故障を検出する手段と、
前記インジェクタ駆動回路のオン故障時に、前記燃料ポンプをデューティ駆動する駆動手段と、
前記内燃機関の回転数と負荷状態に基づいて予め定められた燃料ポンプ駆動デューティ比率を記憶する記憶手段と、
前記内燃機関の回転数と運転負荷状態の検出手段と、
前記内燃機関の回転数と負荷状態、および前記記憶手段に記憶された前記燃料ポンプ駆動デューティ比率に基づいて制御量を演算し、前記燃料ポンプ駆動デューティ比率を決定する制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記燃料圧力調整手段を前記燃料タンクの付近に配置することにより燃料リターン配管を廃止する燃料リターン配管レス式システム内燃機関の燃料供給制御装置において、
前記電子制御ユニットは、
大気圧を検出する大気圧検出手段と、
前記大気圧と前記内燃機関の吸気管圧力との差圧に応じて前記燃料ポンプ駆動デューティ比率を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項３】
前記燃料ポンプ駆動デューティ比率を決定する制御手段は、複数のインジェクタ駆動回路がオン故障時に、オン故障したインジェクタ駆動回路の数に応じて、前記燃料ポンプ駆動デューティ比率を補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関への燃料供給を制御する内燃機関の燃料供給制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関への燃料供給を行うインジェクタの駆動回路としては、一端を電源に接続すると共に、他端を駆動回路を介して接地し、オン／オフ駆動する駆動回路が一般的である。しかし、この駆動回路がオン故障した場合には、インジェクタは常時オンとなって燃料が噴射し続けることになり、過剰の燃料が供給される問題があった。
【０００３】
これに対し、例えば筒内噴射式のインジェクタによく用いられる駆動回路は、一端を駆動回路を介して電源に接続し、他端を別の駆動回路を介して接地する、所謂プッシュプル回路を用いて、一方が常時オン故障した場合に他方を遮断し、インジェクタの駆動を止める方法が提案されている。しかし、前記プッシュプル回路は気筒毎に設ける必要があり、回路及び配線が複数必要となって、コストアップに繋がることになる。また、過剰の燃料供給を防止するために燃料ポンプの駆動を停止すると、エンジンが停止し、車両が走行できなくなって、車両を路肩に退避させる運転、即ち、リンプホーム走行も行えない問題があった。
【０００４】
前記のように、回路及び配線の追加によるコストアップを招くことなく、過剰の燃料供給を防止するフェールセーフ制御手段として、例えば特開２００８−１２８１２５号公報（特許文献１）には、燃料供給系に異常が生じたときに、目標燃圧を異常時用の目標値に切り換えて燃料ポンプを駆動し、安全性を確保しつつ安定的に機関の運転を継続することができる内燃機関の燃料供給装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２８１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１の燃料供給装置は、電磁式のリリーフ弁を有し、電気的に制御可能な電気式の燃料圧力調整手段、および燃圧センサを用いており、燃圧センサで検出される実際の燃圧が前記目標燃圧になるように、燃料ポンプの印加電圧及び電磁弁の開閉を制御するシステムを特徴としている。
【０００７】
しかし、前記特許文献１のフェールセーフ制御を実施するためには、電気式の燃料圧力調整手段、および燃圧センサを実装する必要があり、機械式の燃料圧力調整手段を備えた燃料供給装置では、電気式の燃料圧力調整手段への置換および燃圧センサの付加が必要となりコストアップに繋がる問題点がある。
【０００８】
この発明は、コストアップを伴う回路の付加やセンサを追加することなく、インジェクタ駆動回路のオン故障時に、過剰な燃料供給を行うことなく、リンプホーム走行を実現する内燃機関の燃料供給制御装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置は、内燃機関の燃料タンクに貯蔵される燃料を吸引して吐出する燃料ポンプと、前記燃料ポンプから吐出された燃料の余剰分を前記燃料タンクに戻すことにより予め設定された圧力に調整する燃料圧力調整手段と、前記内燃機関に燃料を噴射するインジェクタを駆動するインジェクタ駆動回路及び前記燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ駆動回路を有する電子制御ユニットと、を備えた内燃機関用燃料供給制御装置において、
前記電子制御ユニットは、前記インジェクタ駆動回路のオン故障を検出する手段と、
前記インジェクタ駆動回路のオン故障時に、前記燃料ポンプをデューティ駆動する駆動手段と、前記内燃機関の回転数と負荷状態に基づいて予め定められた燃料ポンプ駆動デューティ比率を記憶する記憶手段と、前記内燃機関の回転数と運転負荷状態の検出手段と、前記内燃機関の回転数と負荷状態、および前記記憶手段に記憶された前記燃料ポンプ駆動デューティ比率に基づいて制御量を演算し、前記燃料ポンプ駆動デューティ比率を決定する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の別の発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置は、燃料圧力調整手段を燃料タンクの付近に配置することにより燃料リターン配管を廃止する燃料リターン配管レス式システム内燃機関の燃料供給制御装置であって、電子制御ユニットは、大気圧を検出する大気圧検出手段と、前記大気圧と前記内燃機関の吸気管圧力との差圧に応じて燃料ポンプ駆動デューティ比率を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の別の発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置は、複数のインジェクタ駆動回路がオン故障時に、オン故障したインジェクタ駆動回路の数に応じて、燃料ポンプ駆動デューティ比率を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置によれば、燃料噴射量の調整をインジェクタのオン／オフ制御から燃料ポンプのデューティ駆動へ切り替えることにより、インジェクタ駆動回路がオン故障時でも燃料料噴射量を調整することができる。このため、リンプホーム走行が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料供給制御装置を説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料供給制御装置の処理順序を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料供給制御装置の運転状態に適した燃料ポンプのデューティ比率のマップの図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る内燃機関の燃料供給制御装置を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る内燃機関の燃料供給制御装置の大気圧と吸気管圧力の差における燃料ポンプ駆動デューティ補正係数の概略図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る内燃機関の燃料供給制御装置のオン故障したインジェクタ数における燃料ポンプ駆動デューティ補正係数の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料供給制御装置を説明する図で、燃料リターン配管を有する燃料供給制御装置の概略図を示すものである。
図１において、符号１は内燃機関（エンジンともいう。）を示し、エンジン１に吸入された混合気を燃焼させる燃焼室２を備えている。燃焼室２には、吸気管３が接続されており、この吸気管３は吸入空気入口から燃焼室２へ繋がる吸気通路を構成している。また、吸気管３には吸気通路の開度を変化させ、燃焼室２の内部に供給される吸入空気量を調整するスロットルバルブ４が設けられている。吸気管３には吸気通路の一部としてサージタンク５が形成されており、サージタンク５で各気筒の吸気管３に吸入空気が分配される。
【００１６】
車両の後部などに設けられる燃料タンク６の内部には、エンジン１に供給される燃料が貯蔵される。燃料タンク６には、この燃料タンク６から燃料を吸引して加圧し、吐出する燃料ポンプ７が設置されており、この燃料ポンプ７には燃料供給パイプ８が接続されている。燃料供給パイプ８の先端部にデリバリパイプ９が接続され、デリバリパイプ９にインジェクタ１０が接続されている。インジェクタ１０から噴射されるガソリンと空気は混合して、エンジン１の燃焼室２に吸入される。
【００１７】
デリバリパイプ９には燃圧レギュレータ１１が接続され、この燃圧レギュレータ１１は燃料ポンプ７から圧送される燃料の圧力を調整する燃料圧力調整手段として機能する。燃圧レギュレータ１１は、燃料ポンプ７から吐出された燃料のうち、その一部を燃料タンク６に戻すことにより、燃料の圧力を実際のサージタンク５の内部圧力より、所定圧力だけ高い圧力に調整する。
【００１８】
燃圧レギュレータ１１の具体的な構成は図示されていないが、ハウジング内をダイヤフラムによって燃料室とサージタンク内圧室とに分け、燃料室に、燃料供給パイプ側と戻りパイプ側とを開閉するバルブを設けると共に、サージタンク内圧室側にこのバルブを閉じる方向に付勢するスプリングを設けている。燃圧レギュレータ１１で燃料圧力が調整される際に過剰になった燃料は、燃圧レギュレータ１１に接続される燃料リターン配管１２により燃料タンク６に戻される。
【００１９】
サージタンク５、即ち、吸気管３のスロットルバルブ４の下流側には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１３が設けられている。この吸気管圧力センサ１３の検出信号は、電子制御ユニット（Engine Control Unit（以下、ＥＣＵという。））１４に送られる。ＥＣＵ１４には、図示されていないが、エンジン回転センサからのエンジン回転速度やその他の情報も入力される。ＥＣＵ１４では、上記各種センサの検出信号で得られるエンジン状態、車両状態に応じて最適な燃料噴射量を決定し、この燃料噴射量に応じたインジェクタ１０の噴射時間を制御している。また、ＥＣＵ１４は、インジェクタ１０や燃料ポンプ７への駆動信号を伝達する出力回路を有し、さらに、インジェクタ１０の駆動回路のオン故障検出手段を備えている。
【００２０】
実施の形態１に係る内燃機関の燃料供給制御装置は前記のように構成されており、次にその処理手順について説明する。図２は、実施の形態１に係る内燃機関の燃料供給制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
前述のように、ＥＣＵ１４はインジェクタ１０の駆動回路のオン故障検出手段を有しており、ステップＳ２０１では、そのオン故障検出手段の結果を元に、インジェクタ１０の駆動回路がオン故障しているか、オン故障していないかを判定する。
【００２１】
インジェクタ１０の駆動回路がオン故障していない場合、ステップＳ２０１ではＮＯと判定され、ステップＳ２０２、ステップＳ２０３、ステップＳ２０４へ進む。インジェクタ１０の駆動回路がオン故障していない時は、燃料の噴射量を調整する対象はインジェクタ１０である(ステップＳ２０２)。そのため、燃料ポンプ７は常時オン駆動で燃料の汲み出しを行い（ステップＳ２０３)、インジェクタ１０の開弁時間をオン／オフ制御することにより燃料噴射量を調整する（ステップＳ２０４)。
【００２２】
一方、複数のインジェクタ１０の駆動回路のうち、いずれかのインジェクタ１０の駆動回路がオン故障している場合、ステップＳ２０１では、ＹＥＳと判定され、ステップＳ２０５、ステップＳ２０６、ステップＳ２０７、ステップＳ２０８へ進む。インジェクタ１０の駆動回路がオン故障時は、そのインジェクタ１０の開弁時間のオン／オフ制御を、オフにする（ステップＳ２０７)。しかし、インジェクタ１０の開弁時間をオフにしても、駆動回路がオン故障しているため、常時オン駆動となる。
【００２３】
そこで、この実施の形態では、燃料の噴射量を調整する対象を燃料ポンプ７へ切り替え（ステップＳ２０５)、インジェクタ１０の駆動回路がオン故障していない時に常時オン駆動していた燃料ポンプ７を、デューティ駆動する（ステップＳ２０６)。また、オン故障を検出したインジェクタ１０以外のインジェクタの開弁時間は、燃料ポンプ７をオン駆動からデューティ駆動にすることで減少する燃料噴射量を補う分を増加させ、オン／オフ制御を実施する（ステップＳ２０８)。
【００２４】
よって、インジェクタ１０の駆動回路のオン故障で、燃料が噴射し続ける状態であっても、燃料ポンプ７をオン駆動からデューティ駆動へ切り替えることにより、インジェクタ１０が正常な場合と概ね等しい燃料供給量制御を継続できるため、過剰の燃料噴射を抑制し、リンプホーム走行を可能とする。リンプホーム走行の実現が目的であるので、インジェクタ１０が正常な場合と同じ精度の燃料供給量制御でなくても良い。
【００２５】
インジェクタ１０の駆動回路がオン故障時に、燃料噴射量の補正制御をインジェクタ１０のオン／オフ駆動から燃料ポンプ７のデューティ駆動へ切り替えた際、ＥＣＵ１４にて、燃料ポンプ７をデューティ駆動するためのデューティ比率を演算する。その時、燃料ポンプ７を駆動するためのデューティ比率は、エンジン運転状態に応じた最適な比率を決定する必要がある。
【００２６】
図３は、エンジン運転状態において適合されたマップであり、また、その軸は、エンジン負荷情報としての吸気管圧力Ｐｂと、エンジン回転数Ｎｅとで構成されており、予め適合されたデータがＥＣＵ１４に記憶されている。
【００２７】
前記マップの適合されたデータの傾向は、エンジン負荷が高いほど燃料噴射量を多く、また、エンジン負荷が低いほど燃料噴射量は少なく設定する必要がある。よって、エンジン回転数Ｎｅが高いほど、また、吸気管圧力Ｐｂが高いほど燃料供給量を多く設定するために、燃料ポンプ駆動デューティ比率は高く設定する。エンジン回転数Ｎｅが低いほど、また、吸気管圧力Ｐｂが低いほど燃料供給量を少なく設定するために、燃料ポンプ駆動デューティ比率は低く設定する。
【００２８】
予め適合したデータとして燃料ポンプ駆動デューティ比率のマップをＥＣＵ１４で記憶しておくことにより、各種センサによって検出したエンジン回転数およびエンジン負荷状態に応じた燃料ポンプを駆動するデューティ比率を演算し、その比率に応じて燃料ポンプ７をデューティ駆動することが可能である。
【００２９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る内燃機関の燃料供給制御装置について説明する。実施の形態１の燃料リターン配管１２を有するシステムは、デリバリパイプ９に設けた燃圧レギュレータ１１より余剰な燃料を、燃料リターン配管１２を介して燃料タンク６に戻す構成である。実際には、車体の前方に配置されたデリバリパイプ９から、後方に配置された燃料タンク６まで、長い燃料リターン配管１２を設ける必要がある。それに対し、コストの低減や蒸散ガス抑制対策から、燃料リターン配管１２を廃止した、所謂、燃料リターン配管レス式システムが存在する。
【００３０】
図４は、実施の形態２に係る内燃機関の燃料供給制御装置を説明する図で、燃料リターン配管レス式システムの構成図である。図４において、実施の形態１と同一もしくは相当部分には同一符号を付している。図４に示す燃料リターン配管レス式システムの場合、燃圧レギュレータ１１は燃料タンク６の内部に設置された燃料ポンプ７に設けられており、燃料リターン配管１２は燃料タンク６の内部に存在する。そのために燃料タンク６に燃圧レギュレータ１１を設け、余剰の燃料を燃料供給パイプ８の手前で燃圧レギュレータ１１から直接燃料タンク６に戻すようになっている。
【００３１】
その場合、燃圧レギュレータ１１の基準圧力をサージタンク５の内部における吸気管圧力以外にしなければならない。サージタンク５の内部における吸気管圧力を使用すると、燃料リターン配管１２に相当する長さの負圧パイプが必要となるため、燃料リターン配管１２を廃した意味がなくなってしまうからである。そのため、燃圧レギュレータ１１の基準圧として、大気圧を利用することが考えられており、ＥＣＵ１４に大気圧を検出する大気圧センサ１５を備えている。なお、その他の構成並びに動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００３２】
前記のように、燃料リターン配管レス式システムの燃料噴射制御装置において、燃圧レギュレータ１１の基準圧力を大気圧とした場合、車両が高地に移動することや、天候の変化によって大気圧が変動することを考慮しなければならない。
【００３３】
そこで、燃料リターン配管レス式システムの燃料噴射制御装置の場合は、前記の大気圧Ｐａと、吸気管圧力Ｐｂの差圧に適した燃料ポンプ駆動デューティ比率を補正する補正係数Ｋａをマップとして記憶し、実施の形態１で算出した燃料ポンプ７の駆動デューティ比率に対し、その補正係数Ｋａを積算することにより補正を行う。
【００３４】
図５には、大気圧Ｐａと吸気管圧力Ｐｂの差圧における、燃料ポンプ駆動デューティを補正する補正係数Ｋａの適合値の概略図を示す。燃料ポンプ駆動デューティ補正係数Ｋａは、大気圧Ｐａと吸気管圧力Ｐｂの差圧が大きいほど、燃料ポンプ駆動デューティ比率を下げるような係数が設定されている。
【００３５】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る内燃機関の燃料供給制御装置について説明する。なお、燃料供給制御装置の構成については、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様であり、図示説明は省略する。
実施の形態１および実施の形態２では、複数のインジェクタ駆動回路のうち、いずれかのインジェクタ駆動回路がオン故障を検出した場合について説明した。しかし、インジェクタ駆動回路がオン故障する可能性は、全てのインジェクタ数分存在する。複数のインジェクタ駆動回路がオン故障した時に、１つのインジェクタ駆動回路がオン故障した場合と同一燃料の設定にすると、オン故障したインジェクタが増えるほど燃料を過剰に噴射してしまう原因となる。
【００３６】
例えば、４つのインジェクタ１０のうち、１つのインジェクタ駆動回路がオン故障した場合には、そのインジェクタ１０が燃料を噴射し続けるため、故障した１気筒はリッチ状態となる。そのリッチ状態を解消するために燃料噴射量を減少させる。即ち、燃料ポンプ駆動デューティ比率を下げる。
【００３７】
また、４つのインジェクタのうち、２つのインジェクタ駆動回路がオン故障した場合には、故障した２気筒が常時燃料の噴射を続けるため、２気筒がリッチ状態となる。２気筒分のリッチ状態を解消するために燃料噴射量を減少させるのであるが、１つのインジェクタ駆動回路がオン故障した場合よりもさらに燃料噴射量を減少させる必要がある。即ち、燃料ポンプ駆動デューティ比率を更に下げる必要がある。つまり、故障したインジェクタ駆動回路数が増えるほど、燃料過剰（リッチ）になる気筒が増えるため、燃料噴射量を下げるために燃料ポンプ駆動デューティ比率を下げる必要がある。
【００３８】
図６は、実施の形態３に係る内燃機関の燃料供給制御装置を説明する図である。図６には、オン故障したインジェクタ駆動回路数における、燃料ポンプ駆動デューティ補正係数Ｋｂの適合値の概略図を示し、例として、前記のように４気筒の場合を示している。燃料ポンプ駆動デューティ補正係数Ｋｂは、オン故障したインジェクタ駆動回路数が増加するほど、燃料ポンプ７の駆動デューティを下げるような補正係数が設定されたマップになっており、実施の形態１で算出したエンジン運転状態における燃料ポンプ駆動デューティ比率にその補正係数Ｋｂをかけることにより補正を行う。
【００３９】
また、１つ以上のインジェクタ駆動回路がオン故障になった場合は、残りの正常なインジェクタ１０は通常通りオン／オフ駆動を実施している。しかし、１つ以上のインジェクタ駆動回路がオン故障した段階で、燃料ポンプ７がデューティ駆動に切り替わってしまうため、インジェクタ駆動回路オン故障の数が増加するほど燃料ポンプ駆動デューティ比率を下げた場合、正常なインジェクタ１０の付いた気筒はリーンになる。
【００４０】
そのため、インジェクタ駆動回路オン故障の数が増加するほど燃料ポンプ駆動デューティ比率を下げた場合には、正常なインジェクタ１０に対しては、インジェクタ１０のオン時間を長くするための開弁時間の補正を合わせて実施する。
【００４１】
前記においては、実施の形態１から３について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、これらの構成を適宜組み合わせたり、その構成に一部変形を加えたり、構成を一部省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  内燃機関（エンジン）、２  燃焼室、３  吸気管、４  スロットルバルブ、５  サージタンク、６  燃料タンク、７  燃料ポンプ、８  燃料供給パイプ、９  デリバリパイプ、１０  インジェクタ、１１  燃圧レギュレータ、１２  燃料リターン配管、１３  吸気管圧力センサ、１４  電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５  大気圧センサ
【図１】
2016176361.tif 000003
【図２】
2016176361.tif 000004
【図３】
2016176361.tif 000005
【図４】
2016176361.tif 000006
【図５】
2016176361.tif 000007
【図６】
2016176361.tif 000008