JPH0463944A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は電動の燃料ポンプにより燃料供給量を制御する
と共に燃料噴射弁により燃料噴射時期と噴射期間とを制
御する燃料噴射制御装置に関する。

【従来技術】

従来、内燃機関への燃料の供給を電動モータによる燃料
ポンプで行う装置が知られている。 特に、特公昭６１−１６２１号公報、特開昭５９−１５
０９７１号公報、特開昭５９−１５０９７２号公報に見
られるように、内燃機関の負荷や回転数に応じて燃料ポ
ンプへの印加電圧を調整して燃料供給量を制御する装置
が知られている。 このように、上記の装置は、燃料ポンプによる燃料供給
量を内燃機関の燃料要求量に応じて適切に調整すること
で、燃料ポンプの耐久性の向上、燃料ポンプの回転によ
る振動防止、バッテリの放電防比を図っている。

【発明が解決しようとする課！ｉｉｌ このよう、な装ぼでは、燃料ポンプの制御系統に燃料供
給量が不足する故障が生じた場合には、エンジンの高負
荷時に、空燃比がリーンになり過ぎる結果、排気温が上
昇し、エンジンを損傷するという問題がある。 それに対して、故障時に燃料ポンプを最大燃料供給量に
固定すると、低負荷時には、燃料の過供給量が圧力レギ
ュレータの圧力調整可能範囲を越えることになり、燃圧
が上昇する。この結果、空燃比がオーバーリッチになり
、加速不良、エンジン停止等のトラブルが発生するとい
う問題がある。 本発明は上記課題を解決するために成されたものであり
、その目的は、燃料供給系統に故障が生じた場合にも、
トラブルのない運転継続を可能とすることである。 【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するための発明の構成は、第７図に示す
ように、内燃機関ＸＩの燃料要求量に応じて、燃料ポン
プｘ２から燃料噴射弁Ｘ３に供給される燃料の燃料供給
量を制御すると共に燃料噴射弁×３から内燃機関ｘ１に
供給される燃料の燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装
置において、 燃料ポンプｘ２による燃料供給量が制御目標値に制御で
きない故障状態であるか否かを検出する故障検出手段Ｘ
４と、故障検出手段Ｘ４により故障状態が検出された場
合には、燃料ポンプｘ２による燃料供給量を最大とする
故障時燃料供給制御手段ｘ５と、燃料噴射弁ｘ３に供給
される燃料の圧力に関連する値を検出する圧力関連値検
出手段Ｘ６と、故障検出手段ｘ４により故障状態が検出
された場合には、圧力関連値検出手段ｘ６により検出さ
れた圧力関連値に応じて、燃料の圧力が高い程、燃料噴
射弁ｘ３の燃料噴射時間が短くなるように補正する噴射
補正手段ｘ７とを設けたことである。

【作用】

燃料ポンプによる燃料供給量が制御目標値に制御できな
い故障状態が発生した場合には、故障時燃料供給制御手
段により、燃料ポンプの燃料供給量は最大値に制御され
る。それと同時に、燃料噴射ポンプに供給される燃料の
圧力に関連した値が検出され、その圧力関連値に応じて
、燃料の圧力が高い程、燃料噴射弁の燃料噴射期間が短
くなるように補正される。 この結果、燃料供給系統に故障が生じても、燃料供給量
は最大値に制御されるので、内燃機関が高負荷状態にあ
っても、空燃比がリーンになり過ぎることがない。又、
内燃機関が低負荷状態になっても、燃料噴射弁による燃
料噴射時間が燃料の圧力が高い程、短くなるように補正
制御されるので、空燃比がオーバーリッチになることが
ない。

【実施例】

以下、本発明を具体的な一実施例に基づいて説明する。 第１図において、内燃機関（エンジン）ｌには吸気通路
２及び排気通路３が接続されており、その吸気通路２に
は燃料噴射弁４が配設されている。 その燃料噴射弁４には燃料供給通路５が接続されており
、その燃料供給通路５には、燃料タンク６から燃料噴射
弁４に対して燃料を供給する燃料ポンプ７が設けられて
いる。燃料ポンプ７は電動モータで構成されており、そ
の印加電圧を調整することでその回転数を制御し、その
回転数に応じて燃料供給量を制御できるようになってい
る。 燃料供給通路５の燃料ポンプ７の前後にはそれぞれフィ
ルタ８，９が配設され、それらのフィルタ８．９は燃料
ポンプ７及び燃料噴射弁４の異物による故障等の発生を
防止している。 又、燃料噴射弁４より上流側の燃料供給通路５からはリ
ターン通路１０が分岐しており、そのリタン通路１０は
圧力レギュレータ１１を介して燃料タンク６につながっ
ている。圧力レギュレータ１１には燃料噴射弁４の近傍
の吸気通路２の吸気負圧が導入されており、圧力レギユ
レータ１１はこの吸気負圧と燃料供給通路５の燃料圧力
との差が一定となるようにリターン通路１０を通る燃料
帰還量を調整している。 燃料噴射弁４には、燃料噴射弁４の温度により燃料温度
を検出する温度センサ１２が配設されている。 一方、エンジン１の吸気通路２には、エアクリーナ１３
の下流側にエンジン１の負荷量を示す吸入空気量を検出
するエアフローメータ１４が配設されており、このエア
フローメータ１４の下流側で且つ燃料噴射弁４の上流側
の吸気通路２にスロットル弁１５が介在されている。そ
のスロットル弁１５にはアイドルスイッチ２６を有した
スロットルセンサ２５が作動的に結合されている。アイ
ドルスイッチ２６はスロットル弁１５が全閉状態にある
ことを検出するスイッチである。 又、吸気通路２の外側で、スロットル弁１５をバイパス
して吸入空気を流すバイパス通路２７が配設されており
、そのバイパス通路２７にはアイドルスピードコントロ
ール弁（以下、ｒｌｓｃ弁」と記す）２４が介在されて
いる。このＩＳＣ弁２４は電磁弁であり、その電磁弁を
デユーティ制御することにより、スロットル弁１５が全
開時のバイパス吸入空気量を電気的に制御できる。 又、燃料ポンプ７による燃料供給量の制御、燃料噴射弁
４による燃料噴射量と噴射時期の制御及びＩＳＣ弁２４
の制御を行う制御装置１６が設けられている。 燃料ポンプ７はＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力する平
均電圧に応じて回転数を変化させ、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ２１は制御装置１６から指令された制御信号に応じて
、出力平均電圧を制御する。そして、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２１から燃料ポンプ７に供給される電流を検出する
ために、電流検出器２２が配設されており、その電流検
出器２２の検出信号は制御装置１６に入力している。 その他、制御装置１６には、エアフローメータ１４から
エンジン１の負荷量を示す吸入空気量信号、温度センサ
１２から燃料温度信号、同性センサ１７からエンジンの
回転数信号が入力し、燃料ポンプ７が異常状態であるこ
とを示す警告灯２３が接続されている。 制御装置１６は、第３図に示すように、基本的には、エ
アフローメータ１４により検出された吸入空気量（エン
ジン１の負荷量）に応じて、燃料ポンプ７による燃料供
給量を制御している。そして、その燃料供給量は、その
時のエンジン１の燃料要求量より所定量だけ多い値にな
るように制御されている。即ち、燃料供給量が、常に、
実際の燃料消費量より幾分多くなり、一定の燃料帰還量
が生じるように設計されている。 又、温度センサ１２で検出された燃料温度が設定値以上
の高温になると、制御装置１６は、リターン通路１０を
流れる燃料帰還量を増大させるようにＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２１を介して燃料ポンプ７の回転数を向上させる。 さらに、制御装置１６は、回転センサ１７により検出さ
れたエンジン回転数とエアフローメータ１４により検出
された吸入空気量とから演算された噴射時期及び噴射量
に応じて、燃料噴射弁４の噴射時期と噴射期間とを制御
している。 上記の基本動作を行う制御装置１６は、ＣＰＵ１６０、
制御プログラム及び燃料供給量を決定するデユーティ比
と吸入空気量との関係をマツプ形式で記憶したＲＯＭ１
６１．入力データ及び−時記憶データを記憶するＲＡＭ
１６２、入出力インタフェース１６３．１６４とで構成
されている。 尚、１８は吸気弁、１９は排気弁、２０は点火プラグを
示す。 次に、本装置の作動を制御装置１６のＣＰＵ１１６０の
処理手順をフローチャートにしたがって説明する。 （１）燃料ポンプの電圧制御 燃料ポンプの電圧制御は、第２図のプログラムにしたが
って、行われる。本プログラムは、回転センサ１７の出
力する１８０度クランク角信号に同期して、繰り返し実
行される。 ステップ１００において、後述するプログラムにより設
定されたフラグＦが１又は２であるか否かが判定される
。即ち、燃料供給系統が故障状態か否かが判定される。 故障状態でない場合には、ステップ１０２以下が実行さ
れる。 ステップ１０２では、本プログラムの起動間隔、即ち、
回転センサ１７の出力する１８０度クランク角信号の周
期が測定され、その間隔から現在のエンジン回転数ＮＢ
が演算される。 次に、ステップ１０４において、温度センサ１２から燃
料温度Ｔが読込まれる。 次に、ステップ１０６に移行して、エアフローメータ１
４の出力する吸入空気量が読込まれる。 次に、ステップ１０８において、その吸入空気量及び燃
料温度Ｔに応じて、第５図に示す特性図から、燃料ポン
プ７による最適な燃料供給量が演算され、その燃料供給
量を実現するためのデユーティ比りが演算される。 実際には、吸入空気量とデユーティ比りとの関係を示し
た特性が、燃料温度Ｔ毎（高温状態と低温状！！りにマ
ツプ形式でＲＯＭ　１６１に記憶されており、そのマツ
プをサーチすることで、現在の吸入空気量と燃料温度Ｔ
に応じた最適なデユーティ比りが求められる。 尚、エンジン１の燃料要求量は、詳しくは、後述する燃
料噴射時間の決定方法と同様に、理論空燃比と吸入空気
量から決定される単位時間当たりの基本燃料噴射量に、
冷却水温、吸入空気温等の各種の状態による補正が施さ
れて求められるべきである。従って、最適な燃料供給量
をエンジン１の運転状態に拘わらずエンジンｌの燃料要
求量より一定量だけ多い値とする場合には、燃料供給量
も補正された正確な燃料要求量に従って求めるのが良い
。更に、デユーティ比口にバッテリ電圧による補正を行
うのが良い。 次に、ステップ１１０において、決定された現在のデユ
ーティ比りに応じた制御信号がＤＣ−ＤＣコンバータ２
１に出力される。そして、燃料ポンプ７に印加される平
均電圧が制御されることで、現在のエンジン１の負荷状
態及び燃料温度Ｔにおける最適な燃料ポンプ７による燃
料供給量が実現される。 一方、ステップ１００において、燃料供給系統が故障状
態であると判定された場合には、ステップ１１２におい
て、デユーティ比りが最大値に設定される。そして、次
のステップ１１０において、その最大デユーティ比０に
応じた制御信号がＤＣ−ＤＣコンバータ２１に出力され
、燃料ポンプ７には最大電圧が印加され、燃料ポンプ７
の燃料供給量は最大値となる。 （２）燃料供給系統の故障検出 燃料供給系統の故障検出は、第３図に示すフローチャー
トにしたがって実行される。本プログラムは１秒毎に実
行される。 ステップ２００では、運転状態が安定しているか否かが
判定される。例えば、バッテリ電圧は安定しているか、
スタータスイッチがオンでないか等が判断される。もし
も、安定状態でないと、故障検出が正確に行われないの
で、ステップ２２４に移行して、各カウンタＣ□ｘ＋ｃ
ｓｌａがＯにクリアされる。 ステップ２００で、故障検出を正確に行うことができる
程、エンジン１の運転状態が安定していると判定された
場合には、ステップ２０２へ移行する。 ステップ２０２では、第２図の燃料ポンプの電圧制御プ
ログラムで既に決定されている現在の最適なデユーティ
比口に基づいて、正常状態の場合に、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２１から燃料ポンプ７に給電される得る電流値の範
囲、即ち、最大値１ｍ＆Ｔ４＊最小値Ｌｔｈが求められ
る。 次に、ステップ２０４において、電流検出器２２がら燃
料ポンプ７の現在の負荷電流ＪＦＰが読み込まれる。 次に、ステップ２０６で、その負荷電流１　ｐｐが電流
の最大値１ｍａｙと比較される。負荷電流Ｉ　Ｐ＋’が
最大値１ｍａｘよりも大きいと判定されると、ステップ
２０８において、カウンタＣ□、の値が１だけ加算され
る。 次に、ステップ２１０において、カウンタＣＩＩＭＭの
値が１０より大きいか否かが判定され、大きい場合には
、次のステップ２１２において、フラグＦが「１」にセ
ットされ、燃料ポンプ７の燃料供給量は過剰状態と判定
される。このフラグＦの状態はＲＡＭ　１６２に記憶さ
れる。 又、ステップ２０６において、負荷電流ｒｐｐが正常値
の最大値Ｌａ＋ｔより小さいと判定された場合には、ス
テップ２１６へ移行する。 ステップ２１６では、負荷電流１２．が電流の最小値Ｌ
ｉｅと比較される。負荷電流ＩＦＦが最小値１１．ｎよ
りも小さいと判定されると、ステップ２１８において、
カウンタＣ１、の値が１だけ加算される。 次に、ステップ２２０において、カウンタｃ１１．の値
が１０より大きいか否かが判定され、大きい場合には、
次のステップ２２２において、フラグＦが「２」にセッ
トされ、燃料ポンプ７の燃料供給量は不足状態と判定さ
れる。このフラグＦの状態はＲＡＭ　１６２に記憶され
る。 上記のような、燃料供給量の過剰故障状態又は不足故障
状態が検出されると、共に、ステップ２１４以下が実行
される。 ステップ２１４では、故障を知らせるために、警告灯２
３が点灯され。 このようにして、エンジンの運転状態が安定した状態に
おいて、負荷電流Ｉ□が正常範囲の最大値１ｍａｙを１
０回越えたり、正常範囲の最小値Ｉ□。を１０回下回っ
た場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１等の故障と判定さ
れる。 （３）噴射制御 噴射制御は、第４図のプログラムにしたがって実行され
る。本プログラムは燃料噴射タイミング毎に実行される
。 ステップ３００において、現在のエンジン回転数ＮＥが
ＲＡＭ　１６２から読み取られ、エアーフローメータ１
４から吸入空気量Ｖが読み取られ、スロットルセンサ２
５の各出力信号が読み取られる。又、図示しない各種の
センサから冷却水温、吸入空気温、バッテリ電圧、スタ
ータスイッチの状態等が読み込まれる。そして、これら
の入力値に基づいて、良く知られたように、燃料噴射弁
４の噴射時間を制御するための噴射パルス輻τが演算さ
れる。尚、噴射パルス幅τのうち、基本パルス幅は吸入
空気量Ｖとエンジン回転数ＮＢとから決定され、噴射パ
ルス幅の補正項又は補正係数は、他の出力値から予めＲ
ＯＭ　１６１に記憶されたデータマツプを参照して決定
される。 次に、ステップ３０２において、既に、第３図の故障検
出プログラムによって、決定されているフラグＦの値に
より燃料供給系統が故障状態か否かが判定される。 故障状態であれば、ステップ３０４において、空燃比の
学習制御が禁止される。良く知られたように、噴射時間
は、図示しない０□七ンサの出力値に基づいて、実際の
空燃比が理論空燃比となるようにフィードバック制御に
より決定される。この時、フィードバック制御による噴
射時間の補正量のうちで、定常偏差成分を各エンジン毎
に時間の経過に連れて記憶し、その定常偏差成分をその
後の噴射時間を決定する１つの要素とし、フィードバッ
ク制御による補正量を少なくするのが噴射時間の学習制
御である。故障状態では、フィードバック制御量が正常
状態よりも大きくなることが考えられる。したがって、
この故障状態での学習値は正常状態では使用できないの
で、故障状態では、学習制御が禁止される。 次に、ステップ３０６において、噴射パルス輻τから求
められる噴射時間Ｔとエンジン回転数ＮＢと気筒数Ｓと
から単位時間当たりの燃料消費量りが演算される。 次に、ステップ３０８において、その燃料消費量りから
第６図の特性図から噴射パルス幅補正係数Ｆ、が演算さ
れる。実際には、第６図の特性図は、マツプ形式で１１
０Ｍ１６１に記憶されており、そのマツプをサーチする
ことで、噴射パルス幅補正係数Ｆ。 を求めることができる。 圧力レギュレータ１１は、理想的には、燃圧を一定にす
る機能を有しているが、現実には、燃圧を一定にできる
動作範囲がある。即ち、燃料供給量が最大値に固定され
ているので、低負荷時には、燃料供給量が燃料消費量に
比べてかなり多くなる。 この結果、燃料帰還量が多くなり、圧力レギュレータ１
１の調整範囲を越えてしまい、燃圧が上昇する。第６図
は、燃料消費量りが臨界値Ｌ０よりも少ないと、燃圧が
上昇し、空燃比が増加することを示している。したがっ
て、この空燃比の増加を補償するために、噴射パルス幅
τを短くするような補正係数Ｆｐが、第６図から決定さ
れる。 次に、ステップ３１０において、補正係数Ｆ、を考慮し
た補正後の噴射パルス幅τ。が演算される。 次に、ステップ３１２において、噴射タイミングになっ
たか否かが判定され、噴射タイミングとなった時に、ス
テップ３１４が実行され、燃料噴射弁４が指令された噴
射時間だけ駆動される。 一方、ステップ３０２で故障状態でないと判定された場
合には、ステップ３１６において、補正係数Ｆｐは０と
され、ステップ３１Ｏで、噴射パルス幅τ。 が演算されるので、燃圧増加による噴射パルス幅の補正
は行われない。 以上のようにして、燃料供給系統が故障した場合には、
燃料ポンプ７による燃料供給量が最大値に制御される出
共に、これに伴う燃圧上昇による噴射時間の補正が行わ
れ、空燃比の増加が防止される。 尚、上記の実施例では、故障検出手段は燃料ポンプ７に
給電される負荷電流値Ｉ□を検出して、この電流値Ｉ□
の大きさによって判断しているが、燃料供給量を直接測
定して、その測定値の制御目標値に対するずれの大きさ
から判断する装置で構成しても良い。 又、圧力関連値検出手段は、燃料供給量が既知の最大値
に固定されることから、燃料消費量と燃圧とは一定の関
係があるので、燃料消費量を圧力関連値として検出して
いる。しかし、燃料噴射弁４に供給される燃料の圧力を
直接測定する装置で構成しても良い。 又、噴射補正手段は、燃料噴射時間を圧力関連値に応じ
て補正するように構している。しかし、０２センサの出
力値に応じて、燃料噴射時間はフィードバック制御され
るので、燃圧向上により現実の空燃比が増加すれば、こ
のフィードバック作用により燃料噴射時間は短くなる方
向に補正される。 したがって、噴射補正手段は、このフィードバック補正
の補正上限値を大きくする補正手段としても良い。即ち
、補正上限値が大きければ、フィードバック補正量を大
きくとることができるので、このフィードバッグ補正だ
けで、燃圧が高くても、現実の空燃比を理論空燃比に漸
近させるように噴射時間を短くすることが可能となる。

【発明の効果】

本発明は、故障状態が検出された場合には、燃料ポンプ
による燃料供給量を最大値に制御すると共に、燃料の圧
力関連値に応じて、燃料の圧力が高い程、燃料噴射弁の
燃料噴射時間が短くなるように補正する噴射補正手段を
有している。 したがって、燃料ポンプの制御系統に燃料供給量が不足
する故障が生じても、燃料供給量が最大となるように固
定されるので、空燃比がリーンになり過ぎることがない
。又、燃料供給量を最大値に固定しても、燃料の圧力関
連値に応じて噴射時間が補正されるので、空燃比がリッ
チになり過ぎることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的な一実施例に係る燃料ポンプ制
御装置を含む燃料供給系統の全体を示した構成図、第２
図、第３図、第４図は同実施例装置の制御装置のＣＰｕ
の処理手順を示したフローチャート、第５図は吸入空気
量と燃料ポンプによる燃料供給量との関係を示した特性
図、第６図は燃料消費量と噴射パルス幅補正係数との関
係を示した特性図、第７図は本発明の全体の構成を示し
たツク図である。 エンジン２　吸気通路４　燃料噴射弁 燃料供給通路　６　燃料タンク 燃料ポンプ１０゛リターン通路 圧力レギュレータ　１２　　温度センサエアフローメー
タ　１６−・−制御装置ｒＳＣ弁 許出願人日本電装株式会社 理　人　弁理士　藤　谷　　修 （デユーティ比） 陣 尽 罫 噴射パルス幅補正係数Ｆ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の燃料要求量に応じて、燃料ポンプから燃料噴
   射弁に供給する燃料の燃料供給量を制御すると共に前記
   燃料噴射弁から前記内燃機関に供給する燃料の燃料噴射
   量を制御する燃料噴射制御装置において、 前記燃料ポンプによる燃料供給量が制御目標値に制御で
   きない故障状態であるか否かを検出する故障検出手段と
   、 前記故障検出手段により前記故障状態が検出された場合
   には、前記燃料ポンプによる燃料供給量を最大とする故
   障時燃料供給制御手段と、 前記燃料噴射弁に供給される前記燃料の圧力に関連する
   値を検出する圧力関連値検出手段と、前記故障検出手段
   により故障状態が検出された場合には、前記圧力関連値
   検出手段により検出された圧力関連値に応じて、前記燃
   料の圧力が高い程、前記燃料噴射弁の燃料噴射時間が短
   くなるように補正する噴射補正手段と を備えた燃料噴射制御装置。