(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関駆動されるノンリークタイプの燃料ポンプによって燃料噴射弁に燃料を供給する構成の内燃機関の燃料噴射装置において、
スタータスイッチＯＮからの前記燃料ポンプの積算回転数を計数する積算回転数計数手段と、
該積算回転数計数手段で計数される前記積算回転数に基づいて始動時用の燃料制御と通常運転時用の燃料制御とを切り換える切り換え手段と、
前記積算回転数計数手段で計数される機関始動完了までの積算回転数が所定の故障判定回転数を越えるときに、燃料供給系の故障判定を行う積算回転数による故障判定手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記ノンリークタイプの燃料ポンプが高圧燃料ポンプであると共に、該高圧燃料ポンプに対して燃料を供給する低圧燃料ポンプを備え、前記始動時用の燃料制御が前記低圧燃料ポンプで得られる所定低圧に燃料圧力を調整して燃料噴射弁に供給し、前記通常運転時用の燃料制御が前記高圧燃料ポンプで得られる所定高圧に燃料圧力を調整して燃料噴射弁に供給することであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記積算回転数計数手段が、機関の積算回転数を前記燃料ポンプの積算回転数に相当する値として計数することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【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燃料噴射装置に関し、詳しくは、例えば筒内噴射式内燃機関等のように比較的高い燃料圧力を用いる内燃機関の燃料噴射装置において、機関始動時及び始動直後における噴射量制御精度を維持するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の燃料噴射装置としては、例えば特開平７−０８３１３４号公報に開示されるようなものがあった。このものは、図４に示すように、燃料噴射弁１が取付けられるフューエルギャラリー３と燃料タンク２との間を結ぶ燃料フィード配管８と、該燃料フィード配管８の上流に設けられた電動式低圧燃料ポンプ４と、該低圧燃料ポンプ４と前記フューエルギャラリー３との間に設けられた機関駆動式高圧燃料ポンプ５とを備える一方、燃料噴射弁１における燃料圧力を所定の高圧に調整する高圧調整手段12と、該高圧調整手段12をバイパスするバイパス通路13と、該バイパス通路13を開閉する開閉弁14と、前記低圧燃料ポンプ４から高圧燃料ポンプ５に供給する燃料圧力を所定の低圧に調整する低圧調整手段15と、前記開閉弁14の開閉を制御するコントローラ17とを備えて構成される。
【０００３】
ところで、機関の始動時には、高圧燃料ポンプ５の作動速度が遅く、燃料を圧送する際に高圧側から低圧側へ逆流する燃料のために、高圧調整手段12で調整される所定の高圧まで燃料圧力が上昇せず、高圧燃料ポンプ５の回転速度が所定速度まで上昇するまでは、燃料圧力が一定にならない。一方、燃料噴射量は、燃料噴射弁の開弁時間と燃料圧力とによって変化するため、上記のようにして燃料圧力が定まらないと、燃料噴射量を所定量に制御できなくなってしまう。
【０００４】
そこで、上記構成において、コントローラ17は、機関の始動後一定時間だけ前記開閉弁14を開制御してバイパス通路13を開き、燃料ポンプ作動開始後に素早く到達できる低圧制御弁15で調整される低圧に燃料圧力を一定させて、該低圧条件下で燃料噴射を制御するようにしてある。そして、前記一定時間経過後は、前記バイパス通路13を閉じることで、前記高圧調整手段12で調整される所定の高圧が得られるようにする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、機関や気温などの温度条件や経時変化等の条件によって始動時のクランキング速度が変化するために、機関駆動される高圧燃料ポンプの回転速度が前記条件によって変化し、以て、始動直後の高圧燃料ポンプの吐出圧力の上昇特性が各種条件に応じて変化することになる。
【０００６】
従って、前記従来の内燃機関の燃料噴射装置にあっては、始動後にバイパス通路を開く時間を充分に長くしないと、条件によっては所定の高圧が得られない状態でバイパス通路が閉じられて、高圧制御に切り換わってしまう惧れがある。しかし、高圧燃料ポンプによって確実に高圧燃料が得られる状態で切り換え（バイパス通路の閉塞）が行われるように、バイパスさせる時間を条件変化を見込んで充分に長く設定すると、低圧に制御される状態が過剰に長くなって、始動後、排気性状の改善に有利である高圧制御状態に速やかに切り換えることができなくなってしまうという問題が発生する。
【０００７】
ここで、高圧燃料ポンプの吐出圧力をセンサによって検出し、圧力が充分に上昇したときに低圧制御から高圧制御に切り換えるように制御すれば、始動時における低圧制御期間を適正に設定できることになるが、かかる構成では、吐出圧力を検出するセンサの設置によって構成部品数が増加し、かつ、システムが複雑化し、コストも上昇してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、高圧燃料ポンプによって所定の高圧が得られるようになってから高圧制御状態に確実に切り換えられる簡便な構成の燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明は、機関駆動されるノンリークタイプの燃料ポンプによって燃料噴射弁に燃料を供給する構成の内燃機関の燃料噴射装置であって、スタータスイッチＯＮからの前記燃料ポンプの積算回転数を計数する積算回転数計数手段と、該積算回転数計数手段で計数される前記積算回転数に基づいて始動時用の燃料制御と通常運転時用の燃料制御とを切り換える切り換え手段と、前記積算回転数計数手段で計数される機関始動完了までの積算回転数が所定の故障判定回転数を越えるときに、燃料供給系の故障判定を行う積算回転数による故障判定手段と、を含んで構成される。
【００１０】
かかる構成において、燃料ポンプは、燃料を圧送する際に高圧側から低圧側へ逆流する燃料が殆どないダイヤフラム式やベローズ式等のノンリークタイプのものである。そして、かかるノンリークタイプの燃料ポンプでは、燃料ポンプが停止した状態から作動開始した際の吐出圧力の上昇は、その回転開始からの積算回転数に依存する。従って、機関駆動される燃料ポンプのスタータスイッチＯＮからの積算回転数を計数すれば、燃料ポンプによる吐出圧力が所定圧にまで達するようになったか否かを確実に判定でき、以て、始動時用の燃料制御から通常運転時用の燃料制御への切り換えを適切に行わせることが可能となる。
【００１１】
また、燃料ポンプの積算回転数が所定の故障判定回転数を越えても始動が完了しない場合や、始動完了した時点における前記積算回転数が所定の故障判定回転数を越えていた場合には、積算回転数からは燃料圧力が安定状態になっているものと推定されるのに、実際には燃料圧力の過不足があったり、燃料圧力が不安定であったりして、始動に手間取ったものと推定されるので、この場合には、燃料供給系に故障を判定する。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記ノンリークタイプの燃料ポンプが高圧燃料ポンプであると共に、該高圧燃料ポンプに対して燃料を供給する低圧燃料ポンプを備え、前記始動時用の燃料制御が前記低圧燃料ポンプで得られる所定低圧に燃料圧力を調整して燃料噴射弁に供給し、前記通常運転時用の燃料制御が前記高圧燃料ポンプで得られる所定高圧に燃料圧力を調整して燃料噴射弁に供給する構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、前記積算回転数に基づく切り換え制御によって、始動時用の低圧燃料制御から通常運転時用の高圧燃料制御へ精度良く切り換えることが可能で、高圧燃料ポンプの吐出圧力が所望圧力になった段階で直ちに高圧燃料制御に切り換えて、高圧燃料噴射による排気性状の改善効果を速やかに得られる。
【００１４】
請求項３記載の発明では、前記積算回転数計数手段が、機関の積算回転数を前記燃料ポンプの積算回転数に相当する値として計数する構成とした。
【００１５】
かかる構成によると、燃料ポンプの回転を直接検出する必要がなく、機関の積算回転数を計数することで、燃料ポンプの積算回転数を検知できる。従って、燃料ポンプの回転を検出する専用のセンサを必要とせず、燃料噴射量の電子制御に必要となる機関回転の情報に基づいて、燃料ポンプによる吐出圧力の変化を判定できることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。図１は、内燃機関の燃料噴射装置のシステム構成図であり、燃料タンク２内の燃料は、燃料フィルタ６を介して電動式低圧ポンプ４によって吸引され、途中に燃料フィルタ７が介装された燃料フィード管８を介して機関駆動式の高圧燃料ポンプ５に供給される。
【００１７】
そして、高圧燃料ポンプ５から吐き出される高圧の燃料は、燃料ギャラリー３に取付けられた燃料噴射弁１それぞれから機関に噴射供給される。前記燃料ギャラリー３下流側の燃料配管10には、高圧燃料調整手段12が介装されており、該高圧燃料調整手段12によって燃料噴射弁１に供給される燃料圧力が所定の高圧に調整される。前記高圧燃料調整手段12からの余剰燃料は、タンクリターン配管11を介して燃料タンク２に戻される。
【００１８】
また、前記高圧燃料調整手段12をバイパスするバイパス通路13が設けられており、このバイパス通路13には、開閉弁14が介装されている。前記開閉弁14が開制御されてバイパス通路13が開くと、燃料が高圧燃料調整手段12をバイパスして流れ、燃料配管10に介装された低圧燃料調整手段15により所定の低圧に調整されるようになる。
【００１９】
前記開閉弁14は、スタータスイッチ16の信号等が入力されるコントロールユニット17によって開閉制御されるようになっている。尚、図１において、９は燃料ギャラリー３の上流側に介装されたアキュムレータである。
【００２０】
また、前記機関駆動式の高圧燃料ポンプ５としては、燃料ポンプが燃料を圧送する際に高圧側から低圧側へ逆流する燃料が殆どないダイヤフラム式やベローズ式等のノンリークタイプのものが使用されており、燃料ポンプが停止した状態から作動開始した際の吐出圧力の上昇は、その回転開始からの積算回転数に依存するようになっている。
【００２１】
図２は、第１の実施形態の動作を示すフローチャートであり、スタータスイッチのＯＮ操作によりステップ30（図中ではＳ30としてある。以下同様）で本制御ルーチンがスタートすると、高圧燃料ポンプ５の作動開始からの積算回転数をカウントさせるべく、まず、ステップ31で高圧燃料ポンプ５の積算回転数をリセットさせ、次のステップ32で、スタータスイッチ16ＯＮ後、換言すれば、機関駆動式高圧燃料ポンプ５のクランキング開始に伴う作動開始後の積算回転数をカウントする。
【００２２】
機関駆動式である高圧燃料ポンプ５の場合には、高圧燃料ポンプ５の回転を直接検出する代わりに、機関の積算回転数をカウントさせるようにすれば良い。この部分が、積算回転数計数手段に相当する。ステップ33では、機関の始動が完了したか否かを、機関回転速度等に基づいて判別する。
【００２３】
そして、機関の始動が完了するまでは、ステップ36へ進んで、開閉弁14（バイパス弁）を開制御してバイパス通路13を開き、高圧燃料調整手段12をバイパスさせ、低圧燃料調整手段15によって燃料圧力が所定の低圧に調整される状態（始動時用の燃料制御状態）とし、また、ステップ37では、バイパス通路13が開かれた低圧調整状態に対応して、燃料噴射弁１による噴射量（開弁時間）の制御として低圧時用の制御をセットする。
【００２４】
尚、前記低圧時用の制御とは、前記低圧燃料調整手段15によって燃料圧力が所定の低圧に調整される状態に対応して、かかる低圧下で所望の燃料噴射量を噴射させるべく、燃料噴射弁１の開弁時間を演算する機能を示し、同様に、後述する高圧時用の制御とは、前記高圧燃料調整手段12によって燃料圧力が所定の低圧に調整される状態に対応して、かかる高圧下で所望の燃料噴射量を噴射させるべく、燃料噴射弁１の開弁時間を演算する機能を示す。
【００２５】
一方、機関の始動が完了すると、ステップ34へ進み、かかる始動完了時点における前記積算回転数が予め設定された故障判定回転数を越えたか否かを判別する。ここで、積算回転数が故障判定回転数を越えている場合には、ステップ40へ進んで、燃料供給系の故障を判定する（積算回転数による故障判定手段）。
【００２６】
即ち、機関は始動したものの、高圧燃料ポンプ５の積算回転数、換言すれば、クランキングの積算回転数が、異常に大きくなるまで始動に要した場合には、積算回転数からは燃料圧力の安定状態が推定されるのに、燃料供給系に何らかの故障が発生しているために実際には燃料圧力の過不足があったり、燃料圧力が不安定であるために始動に手間取ったものと推定するものである。
【００２７】
従って、本実施形態においては、機関駆動式の高圧燃料ポンプ５の積算回転数に基づいて、適正な燃圧制御切り換えが行えると共に、燃料供給系の故障をも診断できることになる。ステップ34で、始動に要した高圧燃料ポンプ５の積算回転数（クランキングの積算回転数）が故障判定回転数を越えていないと判別された場合には、ステップ35へ進み、前記積算回転数が切り換え設定回転数を越えたか否かを判別する。
【００２８】
そして、前記切り換え設定回転数を越えた段階で、ステップ38へ進んで、開閉弁14（バイパス弁）を閉制御してバイパス通路13を閉じ、高圧燃料調整手段12によって燃料噴射弁１に対する供給圧が所定の高圧に調整される状態（通常運転時用の燃料制御状態）とする。そして、次のステップ39では、バイパス通路13が閉じられた高圧調整状態に対応して、燃料噴射弁１による噴射量（開弁時間）の制御として低圧時用から高圧時用の制御に切り換え、ステップ41で本制御ルーチンを終了させる。また、前記切り換え設定回転数を越えるまでは、ステップ36，37へ進んで、低圧調整状態，低圧用燃料噴射制御を保持する。
【００２９】
上記ステップ35〜ステップ39の部分が切り換え手段に相当する。即ち、高圧燃料ポンプ５は前述のようにノンリークタイプであって、その吐出圧力の上昇は回転（作動）開始からの積算回転数に依存するから、積算回転数によって吐出圧力がどの程度上昇しているかを推定できることになり、所望の吐出圧力になっているものと推定される所定の積算回転数になった段階で、バイパス通路13を閉じて高圧燃料調整手段12により調整される状態とすれば、所定の高圧を安定的に得られることになる。
【００３０】
そして、かかる低圧から高圧への切り換えに同期して燃料噴射弁１による開弁時間の演算制御を切り換えれば、所望量の燃料を燃料噴射弁１から安定的に供給できることになると共に、高圧制御への切り換えが遅れることがなく、高圧燃料噴射による排気性状の改善などの効果を速やかに得ることができる。ステップ39で高圧時用の制御に切り換えた後は、バイパス通路13の閉状態と高圧制御状態とを保持するものとして、ステップ41で本制御ルーチンを終了させる。
【００３１】
図３は、第２の実施形態の動作を示すフローチャートであり、ステップ50で高圧燃料ポンプ５の作動開始からの積算回転数をカウントさせるべく制御ルーチンを開始させると、まず、ステップ51で前記積算回転数をリセットさせ、次のステップ52で前記積算回転数のカウントを実行させる（積算回転数計数手段）。
【００３２】
ステップ53では、機関が始動したか否かを判別し、始動していない場合には、ステップ54へ進んで、前記積算回転数が故障判定回転数を越えたか否かを判別する。ここで、積算回転数が故障判定回転数を越えている場合には、ステップ60へ進んで、燃料供給系の故障を判定する（積算回転数による故障判定手段）。
【００３３】
即ち、高圧燃料ポンプ５の積算回転数、換言すれば、クランキングの積算回転数が、異常に大きくなっても機関が始動しない場合には、積算回転数からは燃料圧力の安定状態が推定されるのに、燃料供給系に何らかの故障が発生しているために実際には燃料圧力の過不足があったり、燃料圧力が不安定であるために始動に手間取ったものと推定するものである。
【００３４】
従って、第２の実施形態においても、機関駆動式の高圧燃料ポンプ５の積算回転数に基づいて、適正な燃圧制御切り換えが行えると共に、燃料供給系の故障をも診断できることになる。ステップ54で、高圧燃料ポンプ５の積算回転数（クランキングの積算回転数）が故障判定回転数を越えていないと判別された場合、及び、機関が始動した後は、ステップ55へ進み、前記積算回転数が切り換え設定回転数を越えたか否かを判別する。
【００３５】
そして、前記切り換え設定回転数を越えた段階で、ステップ58へ進んでバイパス通路13を閉じて高圧燃料調整手段12によって圧力調整される状態とし、次のステップ59では、高圧調整状態に対応する燃料噴射制御に切り換え、ステップ61で本制御ルーチンを終了させる。また、前記切り換え設定回転数を越えるまでは、ステップ56，57へ進んで、低圧調整状態，低圧用燃料噴射制御を保持する。上記ステップ55〜ステップ59の部分が切り換え手段に相当する。
【００３６】
尚、クランキングは、第１の実施形態と同様にバイパス通路13を解放した低圧制御状態で行わせる。従って、始動するまで（クランキング中）は低圧制御が行われ、始動後も切り換え設定回転数を越えるまでは低圧制御状態が保持されることになる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によると、燃料を圧送する際に高圧側から低圧側へ逆流する燃料が殆どないノンリークタイプの燃料ポンプでは、燃料ポンプが停止した状態から作動開始した際の吐出圧力の上昇は、その回転開始からの積算回転数に依存するから、機関駆動される燃料ポンプのスタータスイッチＯＮからの積算回転数を計数することで、燃料ポンプによる吐出圧力が所定圧にまで達するようになったか否かを確実に判定でき、以て、始動時用の燃料制御から通常運転時用の燃料制御への切り換えを遅れなく適切に行わせることができると共に、燃料ポンプの積算回転数が所定の故障判定回転数を越えても始動が完了しない場合や、始動完了した時点における前記積算回転数が所定の故障判定回転数を越えていた場合に、燃料供給系における何らかの故障によって、燃料圧力の過不足があったり燃料圧力が不安定であったりして始動に手間取ったものと推定して、燃料供給系の故障を判定できるという効果がある。
【００３８】
請求項２記載の発明によると、前記積算回転数に基づく切り換え制御によって、始動時用の低圧燃料制御から通常運転時用の高圧燃料制御へ応答遅れなく精度良く切り換えることができるので、燃料噴射量制御の精度を悪化させることなく、高圧燃料噴射による排気性状の改善効果を速やかに得られるという効果がある。
【００３９】
請求項３記載の発明によると、燃料ポンプの回転を検出する専用のセンサを必要とせず、燃料噴射量の電子制御に必要となる機関回転の情報に基づいて燃料ポンプの積算回転数を計数して、燃料ポンプによる吐出圧力の変化を判定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における燃料噴射装置のシステム構成図。
【図２】第１の実施形態における燃料圧力切り換え制御を示すフローチャート。
【図３】第２の実施形態における燃料圧力切り換え制御を示すフローチャート。
【図４】従来の燃料噴射装置を示すシスム構成図。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁
２…燃料タンク
３…燃料ギャラリー
４…低圧燃料ポンプ
５…高圧燃料ポンプ
12…高圧燃料調整手段
13…バイパス通路
14…開閉弁
15…低圧燃料調整手段
16…スタータスイッチ
17…コントロールユニット
【図１】
0003796786.tif 000002
【図２】
0003796786.tif 000003
【図３】
0003796786.tif 000004
【図４】
0003796786.tif 000005