JP2006233848A

JP2006233848A - 燃料供給装置

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Publication number: JP2006233848A
Application number: JP2005048966A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Imamura; 友之今村; Kazumi Kaneko; 和巳金子; Takuo Hirano; 拓男平野; Hiroyuki Morioka; 宏行森岡; Shin Miura; 慎三浦
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: JP4300582B2

Abstract

【課題】燃料供給系統の異常の際においても、十分な回避行動を可能にしつつ、燃料供給系統のトラブルを防止することができる燃料供給装置を提供する。
【解決手段】本発明は、燃料をエンジンの燃料噴射弁に供給する燃料供給装置（１０）であって、燃料を圧送する低圧燃料ポンプ（４２）と、供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプ（４８）と、加圧される燃料の圧力を調整するための燃料圧力調整手段（６４）と、燃料圧力を所定の燃料圧力に制御する燃料圧力制御手段と、燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給経路のシール性能が低下する条件であるか否かを判定する条件判定手段と、燃料圧力調整手段の故障を検出する故障検出手段と、この故障判定手段が故障を検出し、且つ、条件判定手段が、シール性能が低下する条件であると判定したとき、低圧燃料ポンプを停止させる低圧燃料ポンプ制御手段と、を有することを特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料供給装置に関し、特に、燃料タンク内の燃料をエンジンの燃料噴射弁に供給する燃料供給装置に関する。

特許第３２３７５６７号公報（特許文献１）には、内燃機関の制御装置が記載されている。この内燃機関の制御装置では、高圧ポンプで加圧された燃料を燃料噴射弁に圧送する筒内噴射型内燃機関において、燃料圧力検出手段が異常な高圧を検出すると、高圧ポンプに燃料を圧送する低圧ポンプを停止させ、燃料供給系統のトラブルを防止している。また、この制御装置では、低圧ポンプが停止された場合でも、高圧ポンプの作動によって発生される差圧によって、アイドル運転が可能な程度の燃料を燃料噴射弁に供給できるように構成されている。このように、燃料供給系統の異常により低圧ポンプを停止させた場合でも、アイドル運転可能な程度の燃料を供給することによって、エンジンの急激な停止を防止し、最小限度の回避行動を行うことができるようにしている。

特許第３２３７５６７号公報

しかしながら、特許第３２３７５６７号公報に記載の内燃機関の制御装置のように、燃料供給系統の異常を検知したとき、低圧ポンプを停止させ、エンジンをアイドル運転程度の運転のみ可能な状態にするのは、最小限度の回避行動を行うにも不十分であるという問題がある。特に、高速道路走行中に異常が発生し、低圧ポンプが停止された状態等を想定すると、アイドル運転程度の運転のみ可能なエンジンでは、十分な回避行動がとれないことも考えられる。

従って、本発明は、燃料供給系統の異常の際においても、十分な回避行動を可能にしつつ、燃料供給系統のトラブルを防止することができる燃料供給装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、燃料タンク内の燃料をエンジンの燃料噴射弁に供給する燃料供給装置であって、燃料タンク内の燃料を圧送する低圧燃料ポンプと、この低圧燃料ポンプから供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、この高圧燃料ポンプによって加圧される燃料の圧力を調整するための燃料圧力調整手段と、この燃料圧力調整手段を作動させ、燃料圧力を所定の燃料圧力に制御する燃料圧力制御手段と、エンジンの燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給経路のシール性能が低下する条件であるか否かを判定する条件判定手段と、燃料圧力調整手段の故障を検出する故障検出手段と、この故障判定手段が故障を検出し、且つ、条件判定手段が、シール性能が低下する条件であると判定したとき、低圧燃料ポンプを停止させる低圧燃料ポンプ制御手段と、を有することを特徴としている。

このように構成された本発明においては、低圧燃料ポンプによって、燃料タンク内の燃料が高圧燃料ポンプに圧送される。燃料圧力制御手段は、燃料圧力調整手段を作動させることによって、高圧燃料ポンプによって加圧される燃料の圧力を調整する。また、条件判定手段は、燃料供給経路のシール性能が低下する条件であるか否かを判定し、故障検出手段は、燃料圧力調整手段の故障を検出する。低圧燃料ポンプ制御手段は、故障判定手段が故障を検出し、且つ、条件判定手段が、シール性能が低下する条件であると判定したとき、低圧燃料ポンプを停止させる。

このように構成された本発明によれば、故障検出手段が燃料圧力調整手段の故障を検出した場合でも、燃料供給経路のシール性能が低下する条件でない場合には、低圧燃料ポンプが運転されるので、十分な回避行動を可能にしつつ、燃料漏れ等の燃料供給系統のトラブルを防止することができる。

本発明において、好ましくは、燃料圧力制御手段は、燃料供給経路のシール性能が低下する条件である場合において、所定の燃料圧力を低下させる。
このように構成された本発明においては、燃料圧力制御手段は、燃料圧力調整手段の故障の有無に関らず、シール性能が低下する条件下では燃料圧力を低下させる。
これにより、シール性能が低下する条件における燃料漏れ等のトラブルを防止することができる。

本発明において、好ましくは、さらに、燃料供給経路のシールの温度を測定し、又は推定するための温度センサを有し、条件判定手段が、この温度センサの検出結果に基づいてシール性能が低下する条件であるか否かを判定する。
このように構成された本発明においては、温度センサによって燃料供給経路のシールの温度を測定し、又は推定する。条件判定手段は、測定又は推定されたシールの温度に基づいて、シール性能が低下する条件であるか否かを判定する。

本発明において、好ましくは、さらに、故障検出手段が故障を検出した場合においても、適量の燃料が燃料噴射弁から噴射されるように、燃料噴射時間を調整する噴射時間調整手段と、この噴射時間調整手段によって調整された燃料噴射時間が所定の時間よりも短い場合に、その燃料噴射時間を延長し、エンジンに吸入される空気量を増加させる空気量補正手段と、を有する。

このように構成された本発明においては、噴射時間調整手段は、燃料圧力調整手段が故障した場合においても、適正な燃料噴射量が得られるように、燃料圧力に基づいて燃料噴射時間を調整する。空気量補正手段は、噴射時間調整手段によって調整された燃料噴射時間が所定の時間よりも短い場合に、その燃料噴射時間を延長すると共に、適正な空燃比となるように、エンジンに吸入される空気量を増加させる。
このように構成された本発明によれば、燃料噴射時間が所定の時間よりも短い場合に、燃料噴射時間を延長し、吸入される空気量を増加させるので、燃料噴射弁の特性による燃料噴射量のバラツキを防止し、適正な空燃比を維持することができる。

本発明において、好ましくは、さらに、燃料圧力制御手段が燃料圧力調整手段を作動させることによって設定される最大の燃料圧力よりも高い所定の燃料圧力になると、高圧燃料ポンプの上流側に燃料を戻す機械式の第２燃料圧力調整手段を有する。
このように構成された本発明においては、第２燃料圧力調整手段は、所定の燃料圧力になると、高圧燃料ポンプの上流側に燃料を戻し、燃料圧力を低下させる。
このように構成された本発明によれば、燃料圧力調整手段が故障した状態においても低圧燃料ポンプを作動させることにより発生する燃料供給経路内の異常な高圧を回避することができる。

本発明の燃料供給装置によれば、燃料供給系統の異常の際においても、十分な回避行動を可能にしつつ、燃料供給系統のトラブルを防止することができる。

次に、添付図面を参照して、本発明の燃料供給装置の好ましい実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態による燃料供給装置を備えたエンジンの概略構成図であり、図２は、燃料供給装置の構成を模式的に示した概略構成図である。
図１に示すように、本発明の実施形態による燃料供給装置１０を備えたエンジン１は、上部に燃焼室２ａを形成したシリンダ２と、このシリンダ２内で往復運動するピストン４と、このピストン４に一端が連結されたコネクティングロッド６と、このコネクティングロッド６の他端が連結されたクランクシャフト８と、を有する。

また、エンジン１は、燃焼室２ａに空気を供給する吸気系統として、吸気を浄化するエアクリーナ１２と、エアクリーナ１２を介して吸入された空気の温度及び流量を検出する吸気温／流量センサ１４と、吸入空気量を変化させるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度を検出するスロットルバルブセンサ１８と、を有する。これらの吸気系統を介して吸入された空気は、燃焼室２ａの吸気開口に連通した吸気ポート２０及び吸気開口を開閉する吸気弁２２を介して、燃焼室２ａ内に流入する。また、エンジン１は、燃焼室２ａ内に流入した空気に燃料を噴射することによって得られる混合気を燃焼させる点火プラグ２３を有する。

さらに、燃焼室２ａ内で燃焼された排気ガスは、燃焼室２ａの排気開口に連通した排気ポート２４及び排気開口を開閉する排気弁２６を介して、エンジン１の排気系統に排出される。エンジン１は、排気系統として、リニアＯ₂センサ２８と、第１触媒３０と、ラムダＯ₂センサ３２と、第２触媒３４と、を有する。また、エンジン１は、クランクシャフト８の回転角を測定するクランク角センサ３６を有する。

次に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態による燃料供給装置１０を説明する。図１及び図２に示すように、燃料供給装置１０は、燃料を貯留する燃料タンク４０と、この燃料タンク４０内の燃料を圧送する低圧燃料ポンプ４２と、この低圧燃料ポンプ４２によって圧送された燃料を濾過する燃料フィルタ４４と、低圧燃料ポンプによる加圧圧力を一定にする圧力レギュレータ４６と、を有する。また、燃料供給装置１０は、低圧燃料ポンプ４２から圧送された燃料を加圧する高圧燃料ポンプ４８と、この高圧燃料ポンプ４８による加圧圧力を調整する燃料圧力調整手段であるスピル弁６４と、加圧された燃料圧力を測定する燃料圧力センサ５０と、を有する。さらに、燃料供給装置１０は、高圧燃料ポンプ４８によって加圧された燃料を燃焼室２ａ内に噴射する燃料噴射弁であるインジェクタ５２と、このインジェクタ５２に供給される圧力が所定の圧力以上になったとき、加圧された燃料を高圧燃料ポンプ４８の上流側に戻す第２燃料圧力調整手段であるリリーフ弁５４と、を有する。

また、高圧燃料ポンプ４８は、内部で燃料を加圧するポンプシリンダ５６と、このポンプシリンダ５６内で往復運動するポンプピストン５８と、このポンプピストン５８を駆動するカム６０と、を有する。また、高圧燃料ポンプ４８は、インジェクタ５２側からポンプシリンダ５６への燃料の逆流を阻止する逆止弁６２を有する。

さらに、スピル弁６４は、低圧燃料ポンプ４２の下流側と高圧燃料ポンプ４８の上流側の流路抵抗を調整する弁体６６と、この弁体６６を駆動するソレノイド６８と、弁体６６を閉鎖する方向に付勢する付勢バネ７０と、を有する。
また、燃料供給装置１０は、各センサの検出信号に基づいてエンジン１を制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）７２を有する。エンジン制御ユニット７２は、具体的には、マイクロプロセッサ、メモリ及びそれらを作動させるプログラム等（以上、図示せず）から構成され、燃料圧力制御手段７６、条件判定手段７８、故障検出手段８０、低圧燃料ポンプ制御手段８２、噴射時間調整手段８４、空気量補正手段８６等として機能する。

さらに、燃料供給装置１０は、エンジン制御ユニット７２から送られた電気信号を昇圧してインジェクタ５２を駆動するインジェクタドライバ７４を有する。
低圧燃料ポンプ４２は、燃料タンク４０内に貯留されている燃料を加圧し、燃料を、燃料フィルタ４４、及びスピル弁６４を介して高圧燃料ポンプ４８に圧送するように構成されている。
燃料フィルタ４４は、低圧燃料ポンプ４２によって圧送される燃料を濾過し、ゴミ等によるインジェクタ５２の詰まりを防止するように構成されている。

圧力レギュレータ４６は、その一端が燃料フィルタ４４とスピル弁６４とを接続する管路４４ａから分岐した分岐管路４６ａに接続され、他端が燃料タンク４０に戻る戻り管路４６ｂに接続されている。圧力レギュレータ４６は、管路４４ａ内の圧力が所定圧以上になると、分岐管路４６ａ及び戻り管路４６ｂを介して燃料を燃料タンク４０に戻すように構成されている。これにより、管路４４ａ、即ち、スピル弁６４の上流側の圧力は、ほぼ一定に維持される。

高圧燃料ポンプ４８は、ポンプシリンダ５６内で往復運動されるポンプピストン５８によって、燃料を加圧するように構成されている。ポンプピストン５８は、エンジン１のカムシャフト（図示せず）の回転によって回転されるカム６０によって、往復運動するように駆動される。

逆止弁６２は、高圧燃料ポンプ４８とインジェクタ５２の間に接続されている。また、逆止弁６２は、ポンプピストン５８によって加圧された燃料がインジェクタ５２側へ流入するのを許容し、インジェクタ５２側の燃料が高圧燃料ポンプ４８側へ逆流するのを阻止するように構成されている。

スピル弁６４は、燃料フィルタ４４の下流側の管路４４ａと高圧燃料ポンプ４８の間に接続されている。また、スピル弁６４は、ソレノイド６８及び付勢バネ７０によって弁体６６を駆動して、その開度を変化させ、管路４４ａと高圧燃料ポンプ４８の上流側の管路抵抗を変化させるように構成されている。スピル弁６４が開放された場合には、スピル弁６４の管路抵抗が低いため、高圧燃料ポンプ４８のポンプシリンダ５６内で加圧された燃料の多くはスピル弁６４を介して管路４４ａに逆流し、逆止弁６２を通ってインジェクタ５２側へ流入する燃料は少なくなる。このため、高圧燃料ポンプ４８による加圧圧力は低下する。また、スピル弁６４が絞られた場合には、管路抵抗が大きくなるため、高圧燃料ポンプ４８のポンプシリンダ５６内で加圧された燃料の多くは逆止弁６２を通ってインジェクタ５２側へ流入し、スピル弁６４を通って管路４４ａに逆流する燃料は少なくなる。このため、高圧燃料ポンプ４８による加圧圧力は上昇する。

インジェクタ５２は、逆止弁６２の下流側に接続され、高圧燃料ポンプ４８によって加圧された燃料を、所定のタイミングで燃焼室２ａ内に噴射するように構成されている。インジェクタ５２には、ソレノイド弁（図示せず）が内蔵されており、これを開閉することによって所定のタイミングで所定量の燃料を噴射するように構成されている。エンジン１は４気筒であるため、本実施形態の燃料供給装置１０は、４つのインジェクタ５２（図１には１つのみ図示）に燃料を供給する。また、本実施形態においては、エンジン１の通常の運転状態においては、インジェクタ５２に供給される燃料の圧力は、最大で、約１１．５ＭＰａに調整される。

リリーフ弁５４は、逆止弁６２とインジェクタ５２の間に接続されており、インジェクタ５２に供給される燃料の圧力が所定の圧力以上になると、逆止弁６２及び高圧燃料ポンプ４８をバイパスして、燃料を、高圧燃料ポンプ４８の上流の管路４４ａに戻すように構成されている。本実施形態においては、リリーフ弁５４として機械式の圧力逃がし弁が使用されており、燃料の圧力が約１３ＭＰａを超えると、燃料を高圧燃料ポンプ４８の上流側に戻すように構成されている。

燃料圧力センサ５０は、インジェクタ５２に供給される燃料の圧力を測定し、測定信号をエンジン制御ユニット７２に伝達するように構成されている。エンジン制御ユニット７２は、燃料圧力センサ５０から入力された圧力に基づいて、スピル弁６４のソレノイド６８を駆動し、インジェクタ５２に供給される燃料の圧力を制御するように構成されている。また、エンジン制御ユニット７２は、燃料圧力の制御において、吸気温／流量センサ１４、スロットルバルブセンサ１８、クランク角センサ３６、及びアクセル位置センサ３８の検出信号も利用している。
インジェクタドライバ７４は、エンジン制御ユニット７２から出力された、インジェクタ５２の制御信号を１００Ｖまで昇圧し、インジェクタ５２に内蔵されたソレノイド弁（図示せず）を駆動するように構成されている。

次に、図３乃至図１１を参照して、本発明の実施形態による燃料供給装置１０を備えたエンジン１の作用を説明する。
まず、図３乃至図６を参照して、通常の運転状態における本実施形態の燃料供給装置１０の作用を説明する。図３は、インジェクタ５２に供給する燃料圧力を決定するためのフローチャートである。図４は、燃料供給装置１０によって設定される燃料圧力のマップを示し、図５は、寒冷時における燃料圧力の上限値を設定するマップを示し、図６は、燃料圧力の上限値を設定して運転する運転時間のマップを示す。

まず、図３のステップＳ１において、エンジン制御ユニット７２に内蔵された燃料圧力制御手段７６は、吸気温／流量センサ１４、スロットルバルブセンサ１８、クランク角センサ３６、及び燃料圧力センサ５０から、吸気温、吸入空気量、エンジン回転数、及び燃料圧力の検出データを夫々読み込む。次に、ステップＳ２においては、燃料圧力制御手段７６は、エンジン１の運転状態に基づいて、基準となる燃料圧力設定値であるベース燃圧を決定する。本実施形態においては、エンジン１の運転状態は、ステップＳ１で入力された吸入空気量（エンジン負荷）及びエンジン回転数に基づいて判断される。

具体的には、エンジン制御ユニット７２は、図４に示すマップに基づいてベース燃圧を決定している。図４に示すように、ベース燃圧は、エンジン１が低負荷、低回転の領域で運転されている場合には３ＭＰａに、高負荷、高回転の領域では１１．５ＭＰａに、その間の領域では７ＭＰａに夫々設定される。

次に、ステップＳ３では、燃料圧力制御手段７６は、吸気温に基づいて、燃料圧力の上限を規制するガード値を決定する。これは、エンジン１が寒冷地で運転され、始動時のエンジン１の温度が非常に低い場合に、燃料供給系統のシールを行う部品のシール性能が低下するため、シール部品の温度が上昇するまでの一定時間、燃料圧力の上限値を低く抑えるためのものである。

具体的には、始動時の吸気温度に応じて、図５の実線に示すような燃料圧力の上限値を、図６に示す時間設定する。例えば、エンジン１始動時の吸入空気温度が−３５゜Ｃである場合には、図５のマップに基づいて、燃料圧力の上限値であるガード値は８ＭＰａに設定される。さらに、図６のマップに基づいて、８ＭＰａのガード値を設定する時間は、１８０ｓｅｃに設定される。即ち、エンジン１の始動後の３分間は、燃料圧力は、運転状態に関らず８ＭＰａ以下に抑制され、シール性能の低下による燃料漏れ等のトラブルが防止される。また、エンジン１の始動後３分経過することにより、エンジン１は十分に暖機され、シール部品の温度も上昇するので、ガード値による燃料圧力の抑制は不要になる。

なお、図５に示すように、エンジン１始動時の吸入空気温度が−３０゜Ｃ以上である場合には、ガード値は１１．５ＭＰａであり、図４のマップによって設定される最大の燃料圧力と同じであるため、実質的にガード値による燃料圧力の抑制は行われない。また、図６に示すように、吸入空気温度が−３０゜Ｃ以上である場合には、ガード値を設定する時間は０ｓｅｃに設定され、ガード値による燃料圧力の抑制は行われない。

ステップＳ３において、図５に基づいて燃料圧力のガード値を決定した後、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、図６に基づいて設定された時間を計測するためのガードタイマーが設定されているか否かが、燃料圧力制御手段７６によって判断される。ガードタイマーがまだ設定されていない場合にはステップＳ５に進み、ガードタイマーを設定する。上記の例のように、エンジン１始動時の吸入空気温度が−３５゜Ｃである場合には、ガードタイマーに１８０ｓｅｃが設定される。一方、ガードタイマーが既に設定されている場合にはステップＳ６に進み、経過した時間に応じて、タイマーの値を減じる。

次いで、ステップＳ７では、設定されたガードタイマーの値が０ｓｅｃになったか否かが、燃料圧力制御手段７６によって判断される。即ち、図６に基づいて最初に設定された時間が既に経過したか否かが判断される。ガードタイマーの値が、まだ０ｓｅｃになっていない場合には、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、ステップＳ２で決定されたベース燃圧と、ステップＳ３で決定されたガード値が、燃料圧力制御手段７６によって比較され、ベース燃圧がガード値よりも大きい場合には、設定する燃料圧力をガード値まで抑制する。ベース燃圧がガード値よりも小さい場合には、ベース燃圧をそのまま燃料圧力として設定する。

一方、ステップＳ７において、ガードタイマーの値が、既に０ｓｅｃになっている場合には、燃料圧力制御手段７６によってベース燃圧がそのまま燃料圧力として設定され、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、燃料圧力制御手段７６は、燃料圧力センサ５０によって検出された燃料圧力が設定された燃料圧力となるように、スピル弁６４を制御する。
以上の処理を繰り返すことにより、燃料圧力が制御される。

次に、図７乃至図１１を参照して、本実施形態の燃料供給装置１０の異常検出及び処理の作用を説明する。図７は、燃料供給装置１０の異常検出作用を示すフローチャートである。
まず、図７のステップＳ７１において、エンジン制御ユニット７２は、燃料圧力センサ５０から燃料圧力を読み込む。次に、ステップＳ７２では、エンジン制御ユニット７２の故障検出手段８０によって、ステップＳ７１において読み込まれた燃料圧力と、図５によって決定されたガード値に基づいて設定されている異常判定閾値が比較される。本実施形態においては、異常判定閾値は、図５に破線で示すように、燃料圧力のガード値に３ＭＰａを加算した値に設定されている。燃料圧力が異常判定閾値よりも低い場合には、燃料供給系統に異常はないと考えられるので、ステップＳ７５に進み、低圧燃料ポンプ４２を通常運転して、このフローチャートの１回の処理を終了する。なお、異常判定閾値は、設定される燃料圧力が最も高い領域では、１１．５＋３＝１４．５ＭＰａとなる。しかしながら、本実施形態においては、燃料圧力が約１３ＭＰａを超えるとリリーフ弁５４が作動して燃料圧力を低下させるので、約１３ＭＰａよりも燃料圧力が高い領域における異常判定閾値は、実際には使用されない。

一方、ステップＳ７２において、燃料圧力が異常判定閾値よりも高い場合には、ステップＳ７３に進む。ステップＳ７３では、エンジン制御ユニット７２の条件判定手段７８によって、燃料圧力のガード値による抑制が、現在実行されているか否かが判断される。即ち、エンジン１始動後、図６に基づいて設定された時間が既に経過しているか否かが判断される。この時間が経過していない場合には、ステップＳ７４に進む。

ステップＳ７４では、ステップＳ７２において燃料供給系統に異常ありと判定され、ステップＳ７３において燃料供給系統のシール性能が低下している状態であると判定されていることから、エンジン制御ユニット７２の低圧燃料ポンプ制御手段８２は、低圧燃料ポンプ４２を停止させ、このフローチャートの１回の処理を終了する。これにより、燃料供給系統からの燃料漏れが防止される。

一方、ステップＳ７３において、燃料圧力のガード値による抑制が実行されていないと判定された場合には、ステップＳ７５に進み、低圧燃料ポンプ４２を通常運転させ、このフローチャートの１回の処理を終了する。即ち、ステップＳ７２において燃料供給系統に異常ありと判定された場合であっても、ガード値による抑制が実行されておらず、燃料供給系統のシール性能が低下していない状態においては、燃料漏れ等のトラブルは発生しないため、低圧燃料ポンプ４２を通常運転させることができる。これにより、エンジン１を通常通り運転することができるので、燃料供給系統の異常に適切に対処するための行動を執ることが可能になる。なお、燃料供給系統の異常により燃料圧力が更に上昇し、リリーフ弁５４によって規定される所定の圧力を超えた場合には、リリーフ弁５４が燃料圧力によって開放される。これにより、加圧された燃料が、リリーフ弁５４を通って高圧燃料ポンプ４８の上流側に逆流するので、燃料圧力は低下し、燃料供給系統の異常高圧によるトラブルを回避することができる。

次に、図８乃至図１１を参照して、インジェクタ５２から燃料を噴射する燃料噴射時間の制御を説明する。図８は燃料噴射時間設定のフローチャートを示し、図９はアクセル開度と要求トルクの関係を示すグラフの一例であり、図１０はエンジン回転数及び要求トルクに対する空気量を示すグラフの一例であり、図１１は燃料噴射時間と噴射される燃料の量の関係を示すグラフの一例である。

エンジン１では、所定の値に設定された燃料圧力の下で、所定時間、インジェクタ５２から燃料を噴射することによって、適正な空燃比の混合気を生成している。このため、一定時間燃料を噴射した場合でも、燃料圧力が高いほど噴射される燃料の量は増大する。従って、燃料供給系統に異常があり、燃料圧力が高い状態で少量の燃料を噴射するためには、インジェクタ５２からの燃料噴射時間を非常に短くする必要がある。しかしながら、燃料噴射時間が非常に短くなると、インジェクタ５２の特性により、燃料噴射時間と噴射量の間に比例関係が成立しなくなり、燃料噴射時間を短縮しても噴射量が減少しない場合がある。図１１は、インジェクタの燃料噴射時間と噴射量の関係の一例を示すグラフである。本実施形態の燃料供給装置１０においては、このような場合にも適正な空燃比が得られるように、燃料噴射時間及び吸入空気量を制御している。以下に、これらの制御を説明する。

まず、図８のステップＳ８１において、エンジン制御ユニット７２の噴射時間調整手段８４は、アクセルペダルの位置、エンジン回転数、及び燃料圧力の測定信号を、アクセル位置センサ３８、クランク角センサ３６、及び燃料圧力センサ５０から夫々読み込む。次に、ステップＳ８２において、エンジン制御ユニット７２は、測定されたアクセル位置に基づいて、エンジン１に要求されているトルクを求める。具体的には、図９に示すアクセル位置と要求トルクの関係に基づいて、要求トルクを決定する。例えば、変速ギア（図示せず）が１速である場合には、測定されたアクセル位置に対する要求トルクを、図９の最も下側の曲線から求める。

次に、ステップＳ８３において、噴射時間調整手段８４は、ステップＳ８２で求められた要求トルクと、測定されたエンジン回転数に基づいて、シリンダ２に吸入すべき目標空気量を決定する。具体的には、図１０に示すエンジン回転数と要求トルクに対する目標空気量の関係に基づいて、目標空気量を決定する。図１０のグラフの夫々の曲線は、或るエンジン回転数及び要求トルクに対応した空気量を示す曲線である。図１０において、測定されたエンジン回転数及び求められた要求トルクに適合する曲線を決定し、その曲線が指示する空気量を目標空気量として設定する。

ステップＳ８４においては、ステップＳ８３で設定された目標空気量を吸入するために必要なスロットルバルブの開度を計算する。さらに、ステップＳ８５においては、噴射時間調整手段８４は、ステップＳ８３で設定された目標空気量に対して適正な空燃比となるような燃料噴射量を求める。次いで、噴射時間調整手段８４は、この燃料噴射量と測定された燃料圧力に基づいて、必要な燃料噴射時間である燃料噴射パルス幅を算出する。

次に、ステップＳ８６においては、ステップＳ８５において計算された燃料噴射パルス幅が所定のパルス幅閾値よりも短いか否かが判断される。このパルス幅閾値は、燃料噴射時間と噴射量の間に比例関係が成立する最小の噴射時間τｍｉｎに所定の定数αを加えた値に予め設定されている。即ち、インジェクタ５２の特性により、燃料噴射パルス幅と燃料の噴射量の間に、図１１に示すような関係がある場合、燃料噴射パルス幅がτｍｉｎよりも大きい領域ではパルス幅にほぼ比例した量の燃料が噴射されるが、燃料噴射パルス幅がτｍｉｎよりも小さい領域では、パルス幅が減少しても噴射される燃料の量が減少しない場合がある。このため、個々のインジェクタのバラツキ等を考慮して、最小の噴射時間τｍｉｎに所定の定数αを加えたパルス幅閾値を設定し、このパルス幅閾値よりも燃料噴射時間が短い場合には、燃料噴射時間に補正を加える。ステップＳ８５において計算された燃料噴射パルス幅がパルス幅閾値よりも短い場合にはステップＳ８７へ進み、長い場合にはステップＳ９０に進む。

ステップＳ８７においては、パルス幅閾値τｍｉｎ＋αに亘って燃料が噴射されたとき、適正な空燃比となるように、吸入空気量の増量補正値が、空気量補正手段８６によって計算される。さらに、ステップＳ８８においては、ステップＳ８７で計算された吸入空気量の増量補正を行うために必要なスロットルバルブ１６開度の増量値が設定される。次いで、ステップＳ８９においては、空気量補正手段８６は、ステップＳ８５において計算された燃料噴射パルス幅を、パルス幅閾値τｍｉｎ＋αに修正する。このように、燃料噴射パルス幅がパルス幅閾値よりも短い場合には、吸入空気量が増量補正され、燃料噴射時間が延長されるので、エンジン１の出力トルク等が増大する。しかしながら、本実施形態においては、この増分は僅かであるため、運転者が出力トルク等の増大に気付くことはない。或いは、吸入空気量及び燃料噴射時間の補正を行った場合に、点火プラグ２３による点火時期を調整して出力トルク等の変動が発生しないように構成することもできる。

次に、ステップＳ９０においては、エンジン制御ユニット７２は、ステップＳ８４で設定されたスロットル開度、又は、ステップＳ８４で設定され、ステップＳ８８で増量補正されたスロットル開度となるように、スロットルバルブ１６を制御するための制御モータ（図示せず）に信号を送る。さらに、ステップＳ９１においては、エンジン制御ユニット７２は、ステップＳ８５で計算された燃料噴射パルス幅、又は、ステップＳ８９で修正されたパルス幅閾値τｍｉｎ＋αの信号をインジェクタ５２に信号を送って図８に示すフローチャートの１回の処理を終了する。

本発明の実施形態の燃料供給装置によれば、燃料供給系統の異常の際においても所定の条件下で低圧燃料ポンプが運転されるので、十分な回避行動を可能にすると同時に、燃料漏れ等の燃料供給系統のトラブルを防止することができる。
また、本実施形態の燃料供給装置によれば、燃料圧力の上昇により、インジェクタからの燃料噴射時間が短くなりすぎたとき、吸入空気量及び燃料噴射時間を補正するので、燃料圧力が上昇した場合でも適正な空燃比を維持することができる。

さらに、本実施形態の燃料供給装置によれば、燃料供給系統の故障により燃料圧力が上昇した場合でも低圧燃料ポンプを運転し続けると共に、燃料圧力が過度に上昇した場合にはリリーフ弁により燃料圧力を低下させるので、燃料圧力の過度の上昇によるトラブルを防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の修正及び変更を加えることができる。

本発明の実施形態による燃料供給装置を備えたエンジンの概略構成図である。本発明の実施形態による燃料供給装置の構成を模式的に示した概略構成図である。インジェクタに供給する燃料圧力を決定するためのフローチャートである。燃料供給装置によって設定される燃料圧力のマップを示す図である。寒冷時における燃料圧力の上限値を設定するマップを示す図である。燃料圧力の上限値を設定して運転する運転時間のマップを示す図である。本発明の実施形態による燃料供給装置の異常検出作用を示すフローチャートである。本発明の実施形態による燃料供給装置の燃料噴射時間設定のフローチャートである。アクセル開度と要求トルクの関係を示すグラフの一例である。エンジン回転数及び要求トルクに対する空気量を示すグラフの一例である。燃料噴射時間と噴射される燃料の量の関係を示すグラフの一例である。

符号の説明

１エンジン
２シリンダ
２ａ燃焼室
４ピストン
６コネクティングロッド
８クランクシャフト
１０燃料供給装置
１２エアクリーナ
１４吸気温／流量センサ
１６スロットルバルブ
１８スロットルバルブセンサ
２０吸気ポート
２２吸気弁
２３点火プラグ
２４排気ポート
２６排気弁
２８リニアＯ₂センサ
３０第１触媒
３２ラムダＯ₂センサ
３４第２触媒
３６クランク角センサ
３８アクセル位置センサ
４０燃料タンク
４２低圧燃料ポンプ
４４燃料フィルタ
４６圧力レギュレータ
４８高圧燃料ポンプ
５０燃料圧力センサ
５２インジェクタ
５４リリーフ弁
５６ポンプシリンダ
５８ポンプピストン
６０カム
６２逆止弁
６４スピル弁
６６弁体
６８ソレノイド
７０付勢バネ
７２エンジン制御ユニット
７４インジェクタドライバ
７６燃料圧力制御手段
７８条件判定手段
８０故障検出手段
８２低圧燃料ポンプ制御手段
８４噴射時間調整手段
８６空気量補正手段

Claims

燃料タンク内の燃料をエンジンの燃料噴射弁に供給する燃料供給装置であって、
上記燃料タンク内の燃料を圧送する低圧燃料ポンプと、
この低圧燃料ポンプから供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、
この高圧燃料ポンプによって加圧される燃料の圧力を調整するための燃料圧力調整手段と、
この燃料圧力調整手段を作動させ、燃料圧力を所定の燃料圧力に制御する燃料圧力制御手段と、
上記エンジンの上記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給経路のシール性能が低下する条件であるか否かを判定する条件判定手段と、
上記燃料圧力調整手段の故障を検出する故障検出手段と、
この故障判定手段が故障を検出し、且つ、上記条件判定手段が、シール性能が低下する条件であると判定したとき、上記低圧燃料ポンプを停止させる低圧燃料ポンプ制御手段と、
を有することを特徴とする燃料供給装置。
上記燃料圧力制御手段は、燃料供給経路のシール性能が低下する条件である場合において、上記所定の燃料圧力を低下させる請求項１記載の燃料供給装置。
さらに、上記燃料供給経路のシールの温度を測定し、又は推定するための温度センサを有し、上記条件判定手段が、この温度センサの検出結果に基づいてシール性能が低下する条件であるか否かを判定する請求項１又は２に記載の燃料供給装置。
さらに、上記故障検出手段が故障を検出した場合においても、適量の燃料が上記燃料噴射弁から噴射されるように、燃料噴射時間を調整する噴射時間調整手段と、この噴射時間調整手段によって調整された燃料噴射時間が所定の時間よりも短い場合に、その燃料噴射時間を延長し、上記エンジンに吸入される空気量を増加させる空気量補正手段と、を有する請求項１乃至３の何れか１項に記載の燃料供給装置。
さらに、上記燃料圧力制御手段が上記燃料圧力調整手段を作動させることによって設定される最大の燃料圧力よりも高い所定の燃料圧力になると、上記高圧燃料ポンプの上流側に燃料を戻す機械式の第２燃料圧力調整手段を有する請求項１乃至４の何れか１項に記載の燃料供給装置。