JP2006161675A - 内燃機関の燃料系統診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の燃料配管詰まりや燃料漏れを検出してフェイルセーフ制御を行う。
【解決手段】 内燃機関の運転条件に対する要求燃料量を算出し、その要求燃料量ＱＦに基づいて燃料ポンプ５１の吐出量を最適に制御している時、要求燃料量ＱＦに対するポンプ駆動電圧の燃圧フィードバック値ＶＰＦＢの変化より燃料配管が詰まっているか、燃料が漏れているかを判定し、その判定に応じて適切なフェイルセーフ制御を行う。
【選択図】 図３

Description

本願の発明は、内燃機関の燃料系統診断装置に係り、特に、内燃機関の燃料供給系統の異常検出、故障部位特定、さらにはフェイルセーフ制御を行う内燃機関の燃料系統診断装置に関する。

従来から、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射供給システムは、燃料タンクから燃料ポンプにより汲上げられ、加圧された燃料を燃料配管を通してインジェクタに供給し、インジェクタによって燃料を吸気ポートあるいは気筒内に噴射供給するようになっている。燃料配管には、インジェクタに供給する燃料の圧力（燃圧）を所定圧に保つために、プレッシャレギュレータが設置され、余剰燃料はリターン経路によって燃料タンクに戻す構造になっている。

この種の燃料供給システムで用いられる制御装置として、燃料ポンプの回転数制御装置がある（例えば、特許文献１）。この燃料ポンプ回転数制御装置は、燃料ポンプへの供給電流がエンジンの運転条件に応じて選択した所定の基準値となるように、コントロールユニットによって供給電流をフィードバック制御することにより、燃料ポンプの回転数制御を行い、燃料供給の余剰を抑えて燃料ポンプで消費される電力の低減を図っている。

また、これとは別の燃料供給システムの一例として、余剰燃料を低減する目的で、燃料配管における燃圧を燃圧センサによって検出し、この検出した燃圧と目標燃圧との差を低減するように、燃料ポンプに印加する電圧を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。

これらの燃料供給システムは、燃料配管の一部に、燃料を濾過するためのフィルタを設けており、インジェクタへ異物が混入して詰まってしまうことを防止している。

しかしながら、燃料タンクに給油される燃料に異物が多く含まれている場合や、内燃機関の使用が長期である場合などは、フィルタに異物が堆積して目詰まりを起こし、内燃機関の要求燃料量が多くなった状態の時に、インジェクタに供給する燃料の圧力(燃圧)が低下してしまう。

また、これらの燃料供給システムは、燃料配管が複数の部品によって構成されているため、その接合部が外れたり、部品の劣化や外部からの衝撃により燃料配管に穴が明いてしまったりして燃料漏れが発生することがあり、その場合も燃圧が低下する。

燃圧が低下すると、インジェクタから噴射される燃料量が減少し、空燃比が希薄化かる。このため、内燃機関の出力が低下するとともに、排気ガスの状態を悪化させる。燃料漏れは、燃料の浪費や大気汚染の原因になる。

よって、内燃機関の制御装置は、燃圧低下や燃料漏れを確実に検出して使用者に告知し、部品交換や修理を促す必要がある。また、適切なフェイルセーフ制御を行って、大気汚染や事故を未然に防ぐ必要もある。

特開昭５７−６８５２９号公報 特許第３０６０２６６号公報

この発明が解決しようとする課題は、燃料配管系に発生する異常を検出し、さらには故障状態を特定して修理の緊急度や交換が必要な部品の表示を可能とし、適切なフェイルセーフ制御を行い、大気汚染を防止することである。

この発明による内燃機関の燃料系統診断装置は、内燃機関に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段と、前記内燃機関の要求燃料量を設定する手段と、前記内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプの駆動電圧を制御する燃料ポンプ制御手段と、前記燃圧検出手段によって検出される前記燃圧を所定値に保つように前記燃料ポンプの駆動電圧をフィードバック制御する手段とを備えた内燃機関、あるいは内燃機関の空燃比を検出する手段と、前記内燃機関に装着されたインジェクタの噴射時間を制御する手段と、前記内燃機関の要求燃料量を設定する手段と、前記内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプの駆動電圧を制御する燃料ポンプ制御手段と、前記空燃比を所定値に保つように前記燃料ポンプの駆動電圧をフィードバック制御する手段とを備えた内燃機関の燃料系統診断装置において、前記内燃機関の要求燃料量と前記燃料ポンプの駆動電圧のフィードバック値を用いて燃料供給経路の異常を検出する異常判定手段を有する。

この発明による内燃機関の燃料系統診断装置の前記異常判定手段は、前記要求燃料量の値が異なる２点での前記燃料ポンプの駆動電圧のフィードバック値を比較し、それら駆動電圧フィードバック値の比率が異なる２点での要求燃料量の比率の２乗に近い数値となっていれば、燃料配管の異常は詰まりによるものであると判断する、あるいは／および、前記要求燃料量の値が異なる２点での前記燃料ポンプの駆動電圧のフィードバック値を比較し、それら駆動電圧フィードバック値が近い値となっていれば、燃料配管の異常は燃料漏れによるものであると判断する。

この発明による内燃機関の燃料系統診断装置は、内燃機関の運転条件に対する要求燃料量に基づいて燃料ポンプの吐出量を最適に制御している時、要求燃料量に対するポンプ駆動電圧のフィードバック値の変化より燃料配管が詰まっているか、燃料が漏れているかを判定するから、燃料配管系に発生する異常を的確に検出することができる。

この発明による内燃機関の燃料系統診断装置の一つの実施形態を、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、この発明を実施する内燃機関（エンジン）の構成を示している。エンジン２は、複数個の気筒を構成するシリンダブロック１０１ｂを有し、ピストン１０１ａとシリンダブロック１０１ｂ等によって気筒数分の燃焼室１０１ｃを画定する。

エンジン２の各燃焼室１０１ｃに導入される空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、吸入空気量センサ（エアフローセンサ）２５を通り、吸入空気量を制御するスロットル弁１４０ａが収容されたスロットルボディ１４０を通ってコレクタ１０６に入る。スロットル弁１４０ａの開度は、エンジン制御装置１１によって制御される。

コレクタ１０６に吸入された空気は、エンジン２の各シリンダ１０１ｂに接続された吸気管１０７に分配され、吸気弁１２１の開閉に応じて燃焼室１０１ｃに導かれる。

エアフローセンサ２５は吸入空気量を表す信号をエンジン制御装置１１に出力する。スロットルボディ１４０にはスロットル弁１４０ａの開度を検出するスロットルセンサ２７が取り付けられており、スロットルセンサ２７はスロットル開度を表す信号をエンジン制御装置１１に出力する。

また、シリンダブロック１０１ｂにはエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ２８が設けられている。水温センサ２８はエンジン冷却水温度を表す信号をエンジン制御装置１１に出力する。吸気管１０７には吸気管１０７の内圧、つまり、吸気圧を検出する吸気圧センサ２９が取り付けられている。吸気圧センサ２９は吸気圧を表す信号をエンジン制御装置１１に出力する。

ガソリン等の燃料は、燃料タンク５０から電動式の燃料ポンプ５１により加圧されて燃料配管５７に吐出され、燃料フィルタ５８を通過した後、燃料配管５９を通って各シリンダ１０１ｂ毎のインジェクタ５４から燃焼室１０１ｃに噴射される。燃焼室１０１ｃに噴射された燃料は、点火コイル１０８によって高電圧化された点火信号による点火プラグ１０９の火花放電により着火される。

エンジン２のクランク軸１０１ｄに取り付けられたクランク角センサ２４は、クランク軸１０１ｄの回転位置を表す信号をエンジン制御装置１１に出力する。また、排気弁１２０のカム軸１００に取り付けられたカム角センサ１１７は、カム軸１００の回転位置を表す角度信号をエンジン制御装置１１に出力する。

排気管２０９には、排気ガス中の酸素濃度を検出してその検出信号をエンジン制御装置１１に出力する空燃比センサ２０８や排気ガス浄化用触媒２１０等が設けられている。

燃料フィルタ５８より上流の燃料配管５７にはリリーフバルブ５２が設けられている。リリーフバルブ５２は、エンジン制御装置１１の異常により燃圧が想定外に上昇した時に弁開し、燃料配管５７の燃料を燃料タンク５０に戻し、燃圧の過度上昇を防止する。

燃料フィルタ５８より下流で、かつインジェクタ５４に近い位置の燃料配管５９には燃圧センサ５６が設けられている。燃圧センサ５６は燃料配管５９内の燃圧を検出してそれを表す信号をエンジン制御装置１１に出力する。なお、燃圧センサ５６は、燃圧を空燃比フィードバック補正係数に置き換えられることにより、不要とすることができる。

エンジン制御装置１１が使用者に異常を伝える手段として、故障表示ランプ８０が設けられている。エンジン制御装置１１は、燃料系統診断装置を含んでおり、燃料配管等の異常を検出した場合、それを使用者に告知する必要があると判断した場合には故障表示ランプ８０を点灯する。故障表示ランプ８０は、使用者の視界内に設置されており、点灯することにより、使用者はエンジン制御装置１１が異常を検出していることを認識できる。また、エンジン制御装置１１には外部通信機器９０を接続することが可能となっている。

次に、エンジン制御装置１１の構成について、図２を用いて説明する。エンジン制御装置１１は、マイクロコンピュータ式のものであり、主要部は、ＭＰＵ２０３と、ＥＰ−ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０４と、Ａ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ２０１等で構成される。

エンジン制御装置１１は、クランク角センサ２４、カム角センサ１１７、エアフローセンサ２５、スロットルセンサ２７、水温センサ２８、吸気圧センサ２９、燃圧センサ５６、空燃比センサ２０８、を含む各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、アクチュエータである燃料ポンプ５１、インジェクタ５４および点火コイル１０８等に所定の制御信号を出力して燃料吐出量制御、燃料噴射量制御および点火時期制御等を実行する。

エンジン制御装置１１が内部処理によって燃料配管等の異常を検出した場合には、使用者がその異常の内容をより詳しく調査するために、外部通信機器９０を接続することが可能となっている。このため、エンジン制御装置１１は、外部通信機器９０の要求により、検出した異常に関する各種データを通信で出力する。

燃料系統診断を行うエンジン制御装置１１の内部処理構成の一つの実施形態を、図３を用いて説明する。

エンジン制御装置１１は、ソフトウェア処理により、エンジン回転数算出処理部３０１と、基本噴射量算出処理部３０２と、運転条件判断部３０３と、空燃比フィードバック制御部３０４と、乗算処理部３０５、３０６と、燃料ポンプ駆動電圧制御部３０７と、燃圧フィードバック制御部３０８と、加算処理部３０９と、燃料配管異常判定処理部３１０を具現する。

エンジン回転数算出処理部３０１は、クランク角センサ２４の入力からエンジンの回転数(回転速度)ＮＥを算出し、基本噴射量算出処理部３０２はエアフローセンサ２５によって検出されたＱＡとエンジン回転数ＮＥを用いて基本燃料噴射量ＴＰを算出する。

運転条件判断部３０３は、エンジン回転数ＮＥ、基本燃料噴射量ＴＰ、冷却水温ＴＷ、吸気圧ＰＡ、スロットル開度ＴＲ等を用いてエンジンの運転条件を判断し、その運転条件に最適な燃料補正量ＫＭＲを算出する。

空燃比フィードバック制御部３０４は、空燃比センサ２０８の出力を用いて空燃比フィードバック補正係数ＲＭＤを算出する。

乗算処理部３０５は、基本燃料噴射量ＴＰに燃料補正量ＫＭＲと空燃比フィードバック補正係数ＲＭＤを乗算して最終燃料噴射量ＴＥを算出する。算出された最終燃料噴射量ＴＥに対応する時間分、開弁信号がインジェクタ５４に送られる。これにより、インジェクタ５４から最終燃料噴射量ＴＥに相当する量の燃料噴射が行なわれる。

乗算処理部３０６は、最終燃料噴射量ＴＥとエンジン回転数ＮＥを用いて要求燃料量ＱＦを算出する。

燃料ポンプ駆動電圧制御部３０７は、燃料ポンプ制御手段の中核をなすものであり、図４に示すような、予め設定された燃料ポンプ５１の特性テーブルＴＶＰにより、要求燃料量ＱＦに応じた燃料ポンプ５１の基本駆動電圧ＶＰＢＳを算出する。

燃圧フィードバック制御部３０８は、燃圧センサ５６の出力により求められた燃圧ＰＦを用いて燃料ポンプ５１の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢを算出する。駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢは、制御目標燃圧ＰＦ＊ に対する燃圧ＰＦの偏差である。

加算処理部３０９は、基本駆動電圧ＶＰＢＳと駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢを加算して燃料ポンプ５１の駆動電圧ＶＰを算出する。そして、燃料ポンプ５１に印加される電圧の実効値が燃料ポンプ５１の駆動電圧ＶＰと等しくなるように、燃料ポンプ５１に駆動信号を送る。これにより、燃料ポンプ５１が駆動電圧ＶＰによって駆動される。

このように、インジェクタ５４に供給される燃圧が所定値（制御目標燃圧ＰＦ＊ ）となるように、燃料ポンプ５１の駆動電圧ＶＰがフィードバック制御されるため、燃圧が所定値よりも低い場合には、燃料ポンプ５１の駆動電圧ＶＰが増加し、これとは反対に、燃圧が所定値よりも高い場合には、燃料ポンプ５１の駆動電圧ＶＰが低減する。

燃料配管異常判定処理部３１０は、この発明による燃料系統診断装置の中核をなす処理部であり、燃料ポンプ５１の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢが所定の閾値を超えた状態の継続時間を経時し、この継続時間が所定時間経過すれば、燃料配管５７、５９に異常であると判断し、異常判定した回数が予め設定された値に達すれば、故障表示ランプ８０を点灯させる。

上述の燃料ポンプ駆動電圧フィールドバック補償制御においては、燃料ポンプ５１の駆動電圧ＶＰの増加分、つまり、正の値の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢは、燃料配管５７、５９の詰まりが多いほど、また燃料の漏れ量が多いほど大きくなる。よって、駆動電圧ＶＰの増加分が所定の閾値を超えたことにより、換言すると、駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢが所定の閾値を超えたことに基づいて燃料配管の異常を検出することができる。

燃料配管異常判定処理部３１０は、異常の発生状態を記憶する手段を備えており、エンジン制御装置１１に双方向にデータ通信可能に接続される外部通信機器９０からの要求により、外部通信機器９０に、その発生状態のデータを通信にて出力する。

要求燃料量ＱＦと駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢとの相関関係は、燃料配管５７、５９の状態により、異なった特徴を示す。燃料配管異常判定処理部３１０は、この相関関係を検出することにより、燃料配管５７、５９が詰まっている場合と、漏れている場合の判断を行う。

まず、燃料配管５７、５９が詰まっている場合について説明する。液体の流路に詰まりがあると、その詰まりの上流と下流で圧力差が発生する。この詰まりは、ベンチュリ管のように扱うことができるから、流量を要求燃料量ＱＦ、詰まりの下流側と上流側の圧力差をＤＰとすると、ＱＦは下式（１）のように表すことができる。
ＱＦ＝Ａ×√（ＤＰ） …（１）

ここで、Ａは、この経路の本来の断面積と詰まり部分の断面積および流出係数より求まる数で、詰まり部分の断面積と燃料の質量や粘度が一定であれば、定数として扱うことができる。式（１）を、圧力差ＤＰを求める式に変換すると、下式（２）のように表すことができる。
ＤＰ＝（ＱＦ／Ａ）２ …（２）

つまり、図５に示すように、圧力差ＤＰは要求燃料量ＱＦの２乗に比例するということになり、燃料ポンプ吐出圧ＰＰは、燃圧ＰＦに圧力差ＤＰを加算した圧力となる。

図６に示されているように、燃料ポンプ電圧ＶＰと吐出圧ＰＰとの関係は、一次式で表せるため、図７に示すように、要求燃料量ＱＦが増加すると、駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢは要求燃料量ＱＦの増加量の２乗に比例した値となる。

よって、要求燃料量ＱＦの値が異なる２点での駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢを比較し、それらＶＰＦＢの比率がＱＦの比率の２乗に近い数値となっていれば、燃料配管の異常は詰まりによるものであると判断できる。

燃料配管５７、５９中の燃料流量が微量である場合には、圧力差ＤＰも無視できるほど小さくなるため、要求燃料量ＱＦが微量であるエンジンのアイドル運転時などに駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢが十分小さく、かつ要求燃料量ＱＦが所定値以上となる運転状態で駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢが増加することを検出した場合には、燃料配管の異常が詰まりによるものであると判断できる。

次に、燃料が漏れている場合について説明する。燃圧ＰＦの燃料配管５７、５９から漏れる燃料量をＱＬとすると、下式（３）のように表すことができる。
ＱＬ＝Ｂ×√（ＰＦ） …（３）

ここで、Ｂは配管から燃料が漏れている部分の断面積および流出係数より求まる数で、漏れ部分の断面積と燃料の質量や粘度が一定であれば定数として扱うことができる。つまり、式（３）は燃圧ＰＦを一定に制御していれば、漏れ燃料量ＱＬは一定になるということを表している。

図６に示されているように、燃料ポンプ電圧ＶＰと燃料吐出量ＰＰの関係は一次式で表せるため、図８に示すように要求燃料量ＱＦの大きさによらず、駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢは、常に漏れ燃料量ＱＬに相当する一定の値となる。

よって、要求燃料量ＱＦの値が異なる２点での駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢを比較し、それぞれのＶＰＦＢが近い値となっていれば、燃料配管の異常は燃料漏れによるものであると判断できる。

以上を踏まえ、燃料配管異常判定処理部３１０が実行する燃料配管異常判定手順を、図９のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップ５０１で、要求燃料量ＱＦが所定値Ｑ１未満であるか否かを判定する。要求燃料量ＱＦが所定値Ｑ１未満である時には、ステップ５０２にて記憶値ＶＦＢ１に駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢの値を代入し、ステップ５０３にて代入経験フラグｆＶＦＢ１をセットする。

これに対し、要求燃料量ＱＦが所定値Ｑ１以上であれば、ステップ５０４にて記憶値ＶＦＢ２に駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢの値を代入し、ステップ５０５にて代入経験フラグｆＶＦＢ２をセットする。

これにより、記憶値ＶＦＢ１は要求燃料量ＱＦの値が小さい時の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢの記憶値になり、記憶値ＶＦＢ２は要求燃料量ＱＦの値が大きい時の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢの記憶値になる。

ステップ５０６では、全ての代入経験フラグがセットされていれば、つまり、ｆＶＦＢ１と代入経験フラグｆＶＦＢ２がともに“１”であれば、判断の準備ができたものとして処理をステップ５０７に進める。これに対して、代入経験フラグにセットされていないものがある場合には、処理をステップ５０１に戻して準備ができるのを待つ。

ステップ５０７では、要求燃料量ＱＦの値が小さい時の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢの記憶値ＶＦＢ１と、要求燃料量ＱＦの値が大きい時の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢの記憶値ＶＦＢ２とを比較し、それらがほぼ同じ大きさであり、且つ記憶値ＶＦＢ２が所定の判断基準値ＶＦＢＸより大きいか否かを判別する。

記憶値ＶＦＢ１とＶＦＢ２とがほぼ同値で、且つ記憶値ＶＦＢ２が所定の判断基準値ＶＦＢＸより大きければ、ステップ５０８に進み、燃料漏れ判定を行い、処理を終了する。

これに対して、記憶値ＶＦＢ１とＶＦＢ２とがほぼ同値でない、記憶値ＶＦＢ２が所定の判断基準値ＶＦＢＸより大きくないの少なくとも何れか一方である場合には、ステップ５０９に進む。

ステップ５０９では、要求燃料量ＱＦの値が小さい時の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢの記憶値ＶＦＢ１と、要求燃料量ＱＦの値が大きい時の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢの記憶値ＶＦＢ２とを比較し、記憶値ＶＦＢ１に比して記憶値ＶＦＢ２の方が十分に大きく、且つ記憶値ＶＦＢ２が所定の判断基準値ＶＦＢＸより大きいか否かを判別する。

記憶値ＶＦＢ１に比して記憶値ＶＦＢ２の方が十分に大きく、且つ記憶値ＶＦＢ２が所定の判断基準値ＶＦＢＸより大きい時には、ステップ５１０に進んで配管詰まり判定を行い、処理を終了する。

これに対して、記憶値ＶＦＢ１に比して記憶値ＶＦＢ２の方が十分に大きくないか、記憶値ＶＦＢ２が所定の判断基準値ＶＦＢＸより大きくの少なくとも何れか一方である場合には、判断を行わずに処理をステップ５０１に戻して判定を繰り返す。

上述したような燃料漏れ判定もしくは配管詰まり判定がなされた後、エンジン制御装置１１は、その判定結果に応じてそれぞれに最適な異なるフェイルセーフ制御を行う。

燃料漏れ判定がなされた場合には、エンジン制御装置１１は、即刻、故障表示ランプ８０を点灯させて使用者に異常を告知するとともに、燃料ポンプ５１の動作を停止させる。

燃料ポンプ５１が停止すると、燃料配管内の燃圧ＰＦが０になるため、インジェクタ５４は燃料を噴射できなくなり、エンジン２は停止する。また、燃圧ＰＦがゼロになると、漏れ燃料量ＱＬもゼロになり、更なる燃料漏れを防止することができる。

配管詰まり判定がなされた場合には、エンジン制御装置１１は、燃料ポンプ５１の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢが第１の判定値ＶＦＢＨ１を超えた時、インジェクタ５４の駆動を停止させる。インジェクタ５４の駆動が停止されると、要求燃料量ＱＦが減少し、図７に示す関係から、駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢも減少する。

駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢが、第１の判定値ＶＦＢＨ１よりも小さく設定した第２の判定値ＶＦＢＨ２未満になると、エンジン制御装置１１は、インジェクタ５４の駆動を再開する。

以上のようにインジェクタ５４の駆動を停止することにより、燃圧ＰＦが適正範囲を保つことができる状態でのみエンジン２を運転し、排気ガスの悪化を防止する。

なお、スロットル弁１４０ａの開度を制限し、通常制御状態よりも小さい開度に制限すると、エンジン２の吸入空気量ＱＡが減少し、それに伴って要求燃料量ＱＦも減少することから、本実施形態で述べた、インジェクタ５４の駆動を停止させるフェイルセーフ制御を、スロットル弁１４０ａの開度を制限する制御に置き換えることもできる。

以上に説明から分かるように、本実施形態では、燃料配管の異常を、主にフィルタの目詰まりに起因する配管の詰まりと、配管の破損による燃料漏れとを区別して検出できるため、内燃機関の制御装置が使用者に対して緊急な対策の要否、または交換や修理の必要な部位を告知することが可能になる。さらには、使用者の安全性確保や環境の保護を目的として最適なフェイルセーフ制御を実施することが可能になる。

また、燃料配管の故障状態が区別できることにより、故障部位特定のための工数が削減でき、使用者の修理負担金額を低減させる効果も得られる。

なお、従来から燃料配管の詰まりを検出するための手段として、複数の燃圧センサを設け、その燃圧の差を用いる手段が存在していたが、本実施形態では、多くても１個の燃圧センサ５６によって燃料配管の詰まりが検出可能となり、システムの部品コストを低減させる効果を得ることができる。
燃料系統診断を行うエンジン制御装置１１の内部処理構成の他の実施形態を、図１０を用いて説明する。なお、図１０において、図３に対応する部分は、図３に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、燃圧フィードバック制御部３０８に対する入力する信号を、燃圧センサ５６の出力により求められた燃圧ＰＦに代えて、空燃比フィードバック制御３０４で算出された空燃比フィードバック補正係数ＲＭＤとしているのみが前述した実施形態と異なる。

燃圧フィードバック制御部３０８に空燃比フィードバック補正係数ＲＭＤを使用する理由として、インジェクタ５４の開弁時間当たりの噴射量が燃圧に対する相関性をもつことが挙げられる。

燃圧が低下すると、インジェクタ５４の開弁時間当たりの噴射量が減少し、空燃比はリーンとなり、空燃比センサ２０８の出力もリーンとなる。このため、空燃比フィードバック制御３０４では、空燃比センサ２０８の出力がリーンであった場合にはインジェクタ５４の燃料噴射量を増加させるべく空燃比フィードバック補正係数ＲＭＤを増加させる。

これにより、燃圧フィードバック制御３０８は、この空燃比フィードバック補正係数ＲＭＤの増加により燃圧低下であると判断し、燃料ポンプ５１の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢを増加させる。

これに対し、燃圧が上昇すると、インジェクタ５４の開弁時間当たりの噴射量が増加するため、空燃比はリッチとなり、空燃比フィードバック補正係数ＲＭＤが減少する。

これにより、燃圧フィードバック制御部３０８は、この空燃比フィードバック補正係数ＲＭＤの減少により燃圧上昇であると判断し、燃料ポンプ５１の駆動電圧フィードバック値ＶＰＦＢを減少させる。

以上のように、空燃比フィードバック補正係数ＲＭＤを燃圧フィードバック制御に用いることが可能であり、空燃比を所定値に保つように、駆動電圧をフィードバック制御する
。これにより、燃圧センサ５６を省略してシステムを簡素化し、製品コストを低減することもできる。

なお、この実施形態でも、燃料配管異常判定部３１０は、前述の実施形態と同様の燃料配管異常判定、配管の破損による燃料漏れとを区別、フェイルセーフ制御を行うから、前述の実施形態と同様の効果を得ることがことができる。

以上、本発明をいくつかの実施形態について詳述したが、本発明は、それらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。

例えば、上述の実施形態では、エンジンの吸入空気量を計測するセンサを用いているが、これは吸気管の圧力やスロットル弁開度を用いて吸入空気量を算出する場合であっても適用できることは明らかであり、また、要求燃料量ＱＦの算出に燃料噴射量を用いずに吸入空気量と目標空燃比を用いることも可能である。

また、上述の実施形態では、インジェクタに燃料を供給する配管について述べたが、筒内噴射を行うエンジンの高圧側燃料ポンプに対して、燃料タンクからの燃料を供給する配管についても同様の診断が可能である。

また、上述の実施形態では、燃料ポンプに供給する電圧を制御するように記載したが、これは電源電圧に対する割合として計算されたデューティ比によって燃料ポンプのスイッチング制御を行うシステムでも全く同様に適用することができ、電流によって燃料ポンプを制御するシステムにおいても、電流の増加の関係と電圧の増加の関係は同様であることから、適用が可能である。

この発明による燃料系統診断装置を実施する内燃機関（エンジン）の構成を示す構成図である。 この発明による燃料系統診断装置を含むエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明による燃料系統診断装置を含むエンジン制御装置エンジン制御装置の内部処理構成の一つの実施形態を示すブロック図である。 要求燃料量による燃料ポンプの基本駆動電圧特性を表すグラフである。 配管詰まりの場合の要求燃料量に対する燃圧の変化を表すグラフである。 燃料ポンプ電圧と吐出圧の関係を表すグラフである。 配管詰まりの場合の要求燃料量に対する駆動電圧フィードバック値の関係を表すグラフである。 燃料漏れの場合の要求燃料量に対する駆動電圧フィードバック値の関係を表すグラフである。 燃料漏れと配管詰まりを判定するためのフローチャートである。 この発明による燃料系統診断装置を含むエンジン制御装置の内部処理構成の他の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

２ エンジン
１１ エンジン制御装置
２４ クランク角センサ
２５ 吸入空気量センサ
２７ スロットルセンサ
２８ 水温センサ
２９ 吸気圧センサ
５０ 燃料タンク
５１ 燃料ポンプ
５２ リリーフバルブ
５４ インジェクタ
５６ 燃圧センサ
５７ 燃料配管（フィルタ上流）
５８ 燃料フィルタ
５９ 燃料配管（フィルタ下流）
８０ 故障表示ランプ
９０ 外部通信機器
１０１ａ ピストン
１０１ｂ 各シリンダ
１０１ｃ 燃焼室
１０１ｄ クランク軸
１０２ エアクリーナ
１０６ コレクタ
１０７ 各吸気管
１０８ 点火コイル
１０９ 点火プラグ
１１７ カム角センサ
１２０ 排気弁
１２１ 吸気バルブ
１４０ スロットルボディ
１４０ａ 電制スロットル弁
２０１ 入出力回路
２０２ ＥＰ−ＲＯＭ
２０３ ＭＰＵ
２０４ ＲＡＭ
２０８ 空燃比センサ
２０９ 排気管
２１０ 排気ガス浄化用触媒
３０１ エンジン回転数算出処理部
３０２ 基本噴射量算出処理部
３０３ 運転条件判断部
３０４ 空燃比フィードバック制御部
３０５、３０６ 乗算処理部
３０７ 燃料ポンプ駆動電圧制御部
３０８ 燃圧フィードバック制御部
３０９ 加算処理部
３１０ 燃料配管異常判定処理部

Claims (5)

1. 内燃機関に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段と、前記内燃機関の要求燃料量を設定する手段と、前記内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプの駆動電圧を制御する燃料ポンプ制御手段と、前記燃圧検出手段によって検出される前記燃圧を所定値に保つように前記燃料ポンプの駆動電圧をフィードバック制御する手段とを備えた内燃機関の燃料系統診断装置であって、
   前記内燃機関の要求燃料量と前記燃料ポンプの駆動電圧のフィードバック値を用いて燃料供給経路の異常を検出する異常判定手段を有することを特徴とする内燃機関の燃料系統診断装置。
2. 内燃機関の空燃比を検出する手段と、前記内燃機関に装着されたインジェクタの噴射時間を制御する手段と、前記内燃機関の要求燃料量を設定する手段と、前記内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプの駆動電圧を制御する燃料ポンプ制御手段と、前記空燃比を所定値に保つように前記燃料ポンプの駆動電圧をフィードバック制御する手段とを備えた内燃機関の燃料系統診断装置であって、
   前記内燃機関の要求燃料量と前記燃料ポンプの駆動電圧のフィードバック値を用いて燃料供給経路の異常を検出する異常判定手段を有することを特徴とする内燃機関の燃料系統診断装置。
3. 前記異常判定手段は、前記要求燃料量の値が異なる２点での前記燃料ポンプの駆動電圧のフィードバック値を比較し、それら駆動電圧フィードバック値の比率が異なる２点での要求燃料量の比率の２乗に近い数値となっていれば、燃料配管の異常は詰まりによるものであると判断することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の燃料系統診断装置。
4. 前記異常判定手段は、前記要求燃料量の値が異なる２点での前記燃料ポンプの駆動電圧のフィードバック値を比較し、それら駆動電圧フィードバック値が近い値となっていれば、燃料配管の異常は燃料漏れによるものであると判断することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の内燃機関の燃料系統診断装置。
5. 前記異常判定手段は、前記要求燃料量の値が異なる２点での前記燃料ポンプの駆動電圧のフィードバック値を比較し、それら駆動電圧フィードバック値の比率が異なる２点での要求燃料量の比率の２乗に近い数値となっていれば、燃料配管の異常は詰まりによるものであると判断し、それら駆動電圧フィードバック値が近い値となっていれば、燃料配管の異常は燃料漏れによるものであると判断し、
   更に、その判断内容に応じて内燃機関のフェイルセーフ制御を変更する手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の燃料系統診断装置。

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