JPH11247698A - 内燃機関用電子制御燃料噴射装置のリンプホーム制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リンプホーム機能を簡単なソフトウエアで実
現する。 【解決手段】 自己診断の結果、異常有りと診断された
ときに、機関回転数Ｎｅを読込み（Ｓ１１）、機関回転
数Ｎｅに応じて補正係数ＫＬを設定する（Ｓ１２）。そ
して、予め定めた基準燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０を補正
係数ＫＬにより補正して、燃料噴射パルス幅ＴｉＬ＝Ｔ
ｉＬ０×ＫＬを設定し（Ｓ１３）、そのＴｉＬで燃料噴
射弁を駆動する（Ｓ１４）。また、可変プレッシャレギ
ュレータは高圧側に設定する（Ｓ１５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自己診断手段を備
える内燃機関用電子制御燃料噴射装置において、前記自
己診断手段により異常有り（故障）と診断されたときに
最低限の走行を可能にするためのリンプホーム制御装置
（フェイルセーフ制御装置）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関用電子制御燃料噴射装置
において、リンプホーム制御は、一般的に、通常制御用
のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）とは別のゲートアレ
イで行っている。すなわち、自己診断手段により異常有
りと診断されたときに、ＣＰＵから燃料噴射弁への出力
ラインに介装されたゲートアレイを作動させるように切
換え、ＣＰＵからの燃料噴射パルス信号を遮断すると共
に、ゲートアレイから固定パルス幅の燃料噴射パルス信
号を燃料噴射弁に対し出力させて、最低限の燃料噴射を
行わせるようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リンプ
ホーム制御用にゲートアレイを追加することはコストが
かかる。本発明は、このような点に鑑み、リンプホーム
制御をソフトウエアで実現することにより、ゲートアレ
イを廃止し、また、ソフトウエアの規模を必要最小限に
絞ることにより、故障時に生き残る確率を高くして、安
価でかつ実用上十分なリンプホーム制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、自己診断手段を備える内燃機関用電子制御
燃料噴射装置において、前記自己診断手段により異常有
りと診断されたときのリンプホーム制御装置を、図１に
示すように、機関回転数を検出する機関回転数検出手段
と、予め定めた基準燃料噴射パルス幅を機関回転数に応
じて補正して燃料噴射パルス幅を設定する燃料噴射パル
ス幅設定手段と、設定された燃料噴射パルス幅の信号に
より燃料噴射弁を駆動する燃料噴射弁駆動手段とを設け
て、構成する。

【０００５】請求項２に係る発明では、前記燃料噴射パ
ルス幅設定手段は、機関回転数が高くなるほど燃料噴射
パルス幅が減少し機関回転数が低くなるほど燃料噴射パ
ルス幅が増大するように設定するものであることを特徴
とする。請求項３に係る発明では、前記燃料噴射パルス
幅設定手段は、機関回転数に応じて補正係数を記憶させ
たテーブルを有することを特徴とする。

【０００６】請求項４に係る発明では、前記燃料噴射パ
ルス幅設定手段は、基準燃料噴射パルス幅に対応させて
定めた基準機関回転数と実際に検出された機関回転数と
の比を補正係数とするものであることを特徴とする。請
求項５に係る発明では、アイドル状態と非アイドル状態
とを判別するアイドル／非アイドル判別手段と、アイド
ル状態と非アイドル状態とで基準燃料噴射パルス幅を別
々に設定する基準燃料噴射パルス幅設定手段とを設けた
ことを特徴とする（図１参照）。

【０００７】請求項６に係る発明では、燃料噴射弁への
燃料圧力を高圧と低圧とに切換可能な可変プレッシャレ
ギュレータを高圧側に設定するプレッシャレギュレータ
高圧設定手段を設ける一方、前記基準燃料噴射パルス幅
を燃料圧力の高圧設定に対応させて定めたことを特徴と
する（図１参照）。

【０００８】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、予め定め
た基準燃料噴射パルス幅を機関回転数に応じて補正して
燃料噴射パルス幅を設定するので、リンプホーム制御の
ためのソフトウエアを小規模にでき、故障時にも生き残
る確率が高いので、ゲートアレイ廃止によりハードウエ
アコストを低減できる一方、実用上十分なリンプホーム
機能が得られる。また、小規模と言えども、機関回転数
に応じて可変設定できるので、安定した運転が可能とな
る。

【０００９】請求項２に係る発明によれば、機関回転数
が高くなるほど燃料噴射パルス幅が減少し機関回転数が
低くなるほど燃料噴射パルス幅が増大するように設定す
るので、機関回転数とトルク（燃料噴射パルス幅）とに
より規定される等吸入空気量、等スロットル開度ライン
上で運転でき、スロットル弁が一定開度で固定されたと
きに、良好に対応できる。

【００１０】請求項３に係る発明によれば、機関回転数
に応じて補正係数を記憶させたテーブルを有すること
で、非線形な補正を簡単に行うことができる。請求項４
に係る発明によれば、基準機関回転数と実際に検出され
た機関回転数との比を補正係数とすることで、テーブル
を廃止でき、ソフトウエアを更に小規模にすることがで
きる。

【００１１】請求項５に係る発明によれば、アイドル状
態と非アイドル状態とで基準燃料噴射パルス幅を別々に
設定することで、運転性をより向上させることができ
る。請求項６に係る発明によれば、可変プレッシャレギ
ュレータを高圧側に設定する一方、基準燃料噴射パルス
幅を燃料圧力の高圧設定に対応させて定めることで、可
変プレッシャレギュレータの調圧機能の失陥時にも燃焼
安定性とフェイルセーフ性とを確保できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。図２は本発明の一実施形態を示す内燃機関
のシステム図である。先ず、これについて説明する。車
両に搭載される内燃機関１の各気筒の燃焼室には、エア
クリーナ２から吸気通路３により、電制スロットル弁４
の制御を受けて、空気が吸入される。

【００１３】そして、燃焼室内に燃料（ガソリン）を直
接噴射するように、電磁式の燃料噴射弁（インジェク
タ）５が設けられている。燃料噴射弁５は、後述するコ
ントロールユニット１０から機関回転に同期して吸気行
程又は圧縮行程にて出力される燃料噴射パルス信号によ
りソレノイドに通電されて開弁し、図示しない燃料ポン
プから吐出され可変プレッシャレギュレータ６により所
定圧力に調圧された燃料を噴射するようになっている。
そして、噴射された燃料は、吸気行程噴射の場合は燃焼
室内に拡散して均質な混合気を形成し、また圧縮行程噴
射の場合は点火栓７回りに集中的に層状の混合気を形成
し、点火栓７により点火されて、燃焼（均質燃焼又は成
層燃焼）する。

【００１４】機関１からの排気は排気通路８より排出さ
れ、排気通路８には排気浄化用の触媒９が介装されてい
る。コントロールユニット１０は、マイクロコンピュー
タ（ＣＰＵ）を内蔵し、各種センサからの入力信号を受
け、これに基づいて演算処理して、燃料噴射弁５及び可
変プレッシャレギュレータ６などの作動を制御する。

【００１５】前記各種センサとしては、機関１のクラン
ク軸又はカム軸回転を検出するクランク角センサ１１が
設けられている。このクランク角センサ１１は、気筒数
をｎとすると、クランク角７２０°／ｎ毎に、予め定め
たクランク角位置で基準パルス信号ＲＥＦを出力し、ま
た必要により１〜２°毎に単位パルス信号ＰＯＳを出力
するもので、基準パルス信号ＲＥＦの周期などから機関
回転数Ｎｅを算出可能である。

【００１６】この他、吸気通路３のスロットル弁４上流
で吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ１２、ア
クセルペダルの踏込み量（アクセル開度）ＡＰＳを検出
するアクセルセンサ１３、スロットル弁４の開度ＴＶＯ
を検出するスロットルセンサ１４（スロットル弁４の全
閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）、機関１
の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１５、排気通路８
にて排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力す
るＯ₂ センサ１６などが設けられている。

【００１７】次に、コントロールユニット１０により行
われる制御（特にリンプホーム制御）について説明す
る。図３は自己診断ルーチンのフローチャートであり、
自己診断手段に相当する。ステップ１（図にはＳ１と記
す。以下同様）では、周知の自己診断を行い、各種セン
サ、アクチュエータの故障、断線、あるいは、ＲＯＭ及
びＲＡＭの一部破損等の他、関連する制御系（例えば電
制スロットル弁４の制御系）の故障の有無を診断する。

【００１８】診断の結果、正常（ＯＫ）の場合は、ステ
ップ２からステップ３へ移行して、周知の通常制御を行
わせる。すなわち、機関回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａと
から、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（Ｋ
は定数）を演算し、更に各種の補正を施して、最終的な
燃料噴射パルス幅Ｔｉを演算し、このパルス幅Ｔｉを持
つ燃料噴射パルス信号により燃料噴射弁５を駆動する。

【００１９】診断の結果、異常有り（ＮＧ）の場合は、
ステップ２からステップ４へ移行して、リンプホーム制
御（図４）を行わせる。図４はリンプホーム制御ルーチ
ンのフローチャートである。ステップ１１では、クラン
ク角センサ１１からの信号に基づいて算出されている機
関回転数Ｎｅを読込む。この部分がクランク角センサ１
１と共に機関回転数検出手段に相当する。

【００２０】ステップ１２では、機関回転数Ｎｅに応じ
て補正係数ＫＬを記憶させたテーブルを参照し、機関回
転数Ｎｅから補正係数ＫＬを検索する。ステップ１３で
は、予め定めた基準燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０（ＲＯＭ
定数）に補正係数ＫＬを乗じて、燃料噴射パルス幅Ｔｉ
Ｌ＝ＴｉＬ０×ＫＬを算出する。ステップ１２，１３の
部分が燃料噴射パルス幅設定手段に相当する。

【００２１】ステップ１４では、算出された燃料噴射パ
ルス幅ＴｉＬを燃料噴射制御用の所定のレジスタにセッ
トする。これにより、所定のタイミングで、このパルス
幅ＴｉＬを持つ燃料噴射パルス信号が燃料噴射弁５に出
力されて、燃料噴射が行われる。この部分が燃料噴射弁
駆動手段に相当する。ステップ１５では、燃料噴射弁５
への燃料圧力を高圧と低圧とに切換可能な可変プレッシ
ャレギュレータ６を高圧側に設定する。この部分がプレ
ッシャレギュレータ高圧設定手段に相当する。

【００２２】ここで、基準燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０は
基準運転状態に対応させて定めるもので、具体的には、
次のように定める。図５に示すように、横軸を機関回転
数Ｎｅ、縦軸をトルク（燃料噴射パルス幅）とする線図
上での等Ｑａ（吸入空気量）、等ＴＶＯ（スロットル開
度）ラインから、電制スロットル弁４の制御系の故障を
考慮して、その故障時にリンプホーム開度設定用のスプ
リングによって設定される所定のリンプホーム開度（全
閉より所定量開いた位置）でのラインＬを選び、そのラ
インＬ上の適当な機関回転数（基準機関回転数）Ｎｅ０
に対応する燃料噴射パルス幅を基準燃料噴射パルス幅Ｔ
ｉＬ０として定める。尚、燃料噴射弁５への燃料圧力は
可変プレッシャレギュレータ６により高圧と低圧とに切
換可能であるが、基準燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０は燃料
圧力の高圧設定に対応させて定める。

【００２３】そして、機関回転数Ｎｅに応じた補正係数
ＫＬによる補正により、機関回転数Ｎｅの変化に対し、
図５のラインＬ上で燃料噴射パルス幅ＴｉＬが設定され
るようにする。従って、燃料噴射パルス幅ＴｉＬは機関
回転数Ｎｅが高くなるほど減少し、機関回転数Ｎｅが低
くなるほど増大するように設定される。

【００２４】このようにして、予め定めた基準燃料噴射
パルス幅ＴｉＬ０を機関回転数Ｎｅに応じて補正して燃
料噴射パルス幅ＴｉＬを設定するので、リンプホーム制
御のためのソフトウエアを小規模にでき、故障時にも生
き残る確率が高いので、ゲートアレイ廃止によりハード
ウエアコストを低減できる一方、実用上十分なリンプホ
ーム機能が得られる。また、小規模と言えども、機関回
転数Ｎｅに応じて可変設定できるので、安定した運転が
可能となる。

【００２５】また、可変プレッシャレギュレータ６を高
圧側に設定する一方、基準燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０を
燃料圧力の高圧設定に対応させて定めることで、可変プ
レッシャレギュレータ６の調圧機能の失陥時にも燃焼安
定性とフェイルセーフ性とを確保できる。すなわち、可
変プレッシャレギュレータ６を低圧側に設定し、基準燃
料噴射パルス幅ＴｉＬ０を燃料圧力の低圧設定に対応さ
せて定めた場合は、調圧機能の失陥により実際の燃料圧
力が高圧になると、燃料が過剰に噴射される恐れがあ
る。これに対し、可変プレッシャレギュレータ６を高圧
側に設定し、基準燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０を燃料圧力
の高圧設定に対応させて定めた場合は、調圧機能の失陥
により実際の燃料圧力が低圧になっても、フェイルセー
フ側となり、調圧機能の失陥がなければ、高圧噴射によ
り燃焼安定性を向上できる。

【００２６】図６はリンプホーム制御ルーチンの他の例
を示すフローチャートである。この例では、図４のステ
ップ１２，１３に代えて、ステップ１２’を実行する。
その他は同じである。ステップ１２’では、予め定めた
基準燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０（ＲＯＭ定数）に、基準
燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０に対応させて定めた基準機関
回転数Ｎｅ０（ＲＯＭ定数）と実際に検出された機関回
転数Ｎｅとの比（Ｎｅ０／Ｎｅ）を乗じて、燃料噴射パ
ルス幅ＴｉＬ＝ＴｉＬ０×（Ｎｅ０／Ｎｅ）を算出す
る。この部分が燃料噴射パルス幅設定手段に相当する。

【００２７】このように、基準機関回転数Ｎｅ０と実際
に検出された機関回転数Ｎｅとの比（Ｎｅ０／Ｎｅ）を
補正係数とすることで、テーブルを廃止でき、ソフトウ
エアを更に小規模にすることができる。図７は基準燃料
噴射パルス幅を可変設定する場合のフローチャートであ
る。ステップ２１では、アイドルスイッチ（スロットル
センサ１４に付属のメカスイッチ）からの信号を読込ん
で、アイドル状態（アイドルスイッチＯＮ）か、非アイ
ドル状態（アイドルスイッチＯＦＦ）かを判別する。こ
の部分がアイドル／非アイドル判別手段に相当する。

【００２８】アイドル状態の場合は、ステップ２２へ進
んで、基準燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０をアイドル状態に
適した比較的小さな所定値ＴｉＬ１に設定する（ＴｉＬ
０＝ＴｉＬ１）。また、図６の制御の場合は、同時に、
基準機関回転数Ｎｅ０を対応する比較的小さな所定値Ｎ
ｅ１に設定する（Ｎｅ０＝Ｎｅ１）。非アイドル状態の
場合は、ステップ２３へ進んで、基準燃料噴射パルス幅
ＴｉＬ０を非アイドル状態に適した比較的大きな所定値
ＴｉＬ２に設定する（ＴｉＬ０＝ＴｉＬ２）。また、図
６の制御の場合は、同時に、基準機関回転数Ｎｅ０を対
応する比較的大きな所定値Ｎｅ２に設定する（Ｎｅ０＝
Ｎｅ２）このように、アイドル状態と非アイドル状態と
で基準燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０を別々に設定すること
で、運転性をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図

【図２】 本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステ
ム図

【図３】 自己診断ルーチンのフローチャート

【図４】 リンプホーム制御ルーチンのフローチャート

【図５】 基準燃料噴射パルス幅ＴｉＬ０の決定方法を
示す図

【図６】 リンプホーム制御ルーチンの他の例を示すフ
ローチャート

【図７】 基準燃料噴射パルス幅を可変設定する場合の
フローチャート

【符号の説明】

１ 内燃機関 ５ 燃料噴射弁 ６ 可変プレッシャレギュレータ １０ コントロールユニット １１ クランク角センサ １４ スロットルセンサ（アイドルスイッチ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自己診断手段を備える内燃機関用電子制御
   燃料噴射装置において、前記自己診断手段により異常有
   りと診断されたときのリンプホーム制御装置であって、 機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、 予め定めた基準燃料噴射パルス幅を機関回転数に応じて
   補正して燃料噴射パルス幅を設定する燃料噴射パルス幅
   設定手段と、 設定された燃料噴射パルス幅の信号により燃料噴射弁を
   駆動する燃料噴射弁駆動手段と、 を含んで構成される内燃機関用電子制御燃料噴射装置の
   リンプホーム制御装置。
2. 【請求項２】前記燃料噴射パルス幅設定手段は、機関回
   転数が高くなるほど燃料噴射パルス幅が減少し機関回転
   数が低くなるほど燃料噴射パルス幅が増大するように設
   定するものであることを特徴とする請求項１記載の内燃
   機関用電子制御燃料噴射装置のリンプホーム制御装置。
3. 【請求項３】前記燃料噴射パルス幅設定手段は、機関回
   転数に応じて補正係数を記憶させたテーブルを有するこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関用
   電子制御燃料噴射装置のリンプホーム制御装置。
4. 【請求項４】前記燃料噴射パルス幅設定手段は、基準燃
   料噴射パルス幅に対応させて定めた基準機関回転数と実
   際に検出された機関回転数との比を補正係数とするもの
   であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内
   燃機関用電子制御燃料噴射装置のリンプホーム制御装
   置。
5. 【請求項５】アイドル状態と非アイドル状態とを判別す
   るアイドル／非アイドル判別手段と、アイドル状態と非
   アイドル状態とで基準燃料噴射パルス幅を別々に設定す
   る基準燃料噴射パルス幅設定手段とを設けたことを特徴
   とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃
   機関用電子制御燃料噴射装置のリンプホーム制御装置。
6. 【請求項６】燃料噴射弁への燃料圧力を高圧と低圧とに
   切換可能な可変プレッシャレギュレータを高圧側に設定
   するプレッシャレギュレータ高圧設定手段を設ける一
   方、前記基準燃料噴射パルス幅を燃料圧力の高圧設定に
   対応させて定めたことを特徴とする請求項１〜請求項５
   のいずれか１つに記載の内燃機関用電子制御燃料噴射装
   置のリンプホーム制御装置。