JP2841919B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料噴射制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吐出作用が順次間隔を隔てて行われる複
数のポンプから構成される燃料噴射ポンプを具備すると
共に、これら各ポンプの燃料吐出通路を各ポンプに共通
のコモンレールを介して、機関本体の各気筒毎に備えら
れた燃料噴射弁に連結し、コモンレール内の燃料圧を予
め定められた目標燃料圧に制御するようにした内燃機関
の燃料噴射制御装置が公知である（特開平１−267355号
公報参照）。この内燃機関では具体的には、各ポンプの
加圧室から燃料逃し通路を夫々分岐すると共にこの燃料
逃し通路を介して排出される燃料量を制御する制御弁を
各燃料逃し通路内に配置し、コモンレール内に圧力セン
サを配置し、圧力センサにより検出されたコモンレール
内の燃料圧が予め定められた燃料圧となるように各制御
弁の閉弁期間をフィードバック制御するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の内
燃機関において、燃料噴射ポンプを構成する複数のポン
プの内の或るポンプが何らかの原因で故障してそのポン
プからの吐出作用が全く或いはほとんど行われない場合
がある。その場合には、コモンレール内の燃料圧が上述
の予め定められた目標燃料圧に制御されるべく、残りの
正常に作動しているポンプからの燃料吐出量が増大せし
められることになる。しかしながら、燃料噴射弁から噴
射される燃料噴射量が多い機関中高負荷運転時には、正
常なポンプからの燃料吐出量がたとえ最大限に増大せし
められても、燃料噴射弁から噴射された燃料量を補充す
るのに必要な燃料量を正常なポンプからだけでは吐出す
ることができない。その結果、コモンレール内の燃料圧
が目標燃料圧から低下していってしまう。一方、燃料噴
射弁からの燃料噴射時間はコモンレール内の燃料圧が目
標燃料圧になっていると仮定して計算されるので、この
ように燃料圧が目標燃料圧から低下してしまうと燃料噴
射量が正規の燃料噴射量よりも減少し、その結果燃焼が
不調になってしまうという問題が生ずる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、吐出作用が順次間隔を隔てて行わ
れる複数のポンプから構成される燃料噴射ポンプを具備
すると共に、各ポンプの燃料吐出通路を各ポンプに共通
のコモンレールを介して燃料噴射弁に連結し、コモンレ
ール内の燃料圧を予め定められた第１の目標燃料圧に制
御するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置におい
て、ポンプの異常を検出する手段を具備し、ポンプの異
常が検出されたときにはコモンレール内の燃料圧を上記
第１の目標燃料圧よりも低い予め定められた第２の目標
燃料圧に制御するようにし、コモンレール内の燃料圧が
第２の目標燃料圧に制御されたときに正常な各ポンプか
ら吐出可能な全燃料量がコモンレール内の燃料圧が第１
の目標燃料圧に制御されたときよりも多くなるように第
２の目標燃料圧を定めている。

【０００５】

【作用】燃料噴射ポンプを構成する複数のポンプからの
吐出作用が順次間隔を隔てて行われ、すべてのポンプが
正常に作動しているときにはコモンレール内の燃料圧が
予め定められた第１の目標燃料圧に制御される。一方、
複数のポンプの内の或るポンプの吐出を開始すべき時期
の前後のコモンレール内の圧力差が予め定められた圧力
差以下のときにはコモンレール内の燃料圧が第１目標燃
料圧よりも低い予め定められた第２の目標燃料圧に制御
される。このようにコモンレール内の燃料圧が低下せし
められると正常に作動しているポンプ内における燃料の
漏洩が低減され、斯くして正常に作動しているポンプの
吐出効率が上昇せしめられる。従ってコモンレール内の
燃料圧が上述の第２目標燃料圧に維持される。

【０００６】

【実施例】図３に２気筒２サイクル内燃機関の全体図を
示す。図３を参照すると、１は機関本体、２は機関本体
１の各気筒、３は各気筒２毎に備えられた燃料噴射弁、
４は各気筒２の点火栓、５は燃料噴射ポンプ、６は燃料
供給ポンプ、７は燃料タンクを夫々示す。

【０００７】燃料噴射ポンプ５は並列に配置された第１
のポンプ８ａと第２のポンプ８ｂとから構成される。図
３に示されるように第１ポンプ８ａと第２ポンプ８ｂは
同一の構造を有する。即ち各ポンプ８ａ，８ｂはシリン
ダ10と、シリンダ10内に往復動可能に挿入されたプラン
ジャ11とを具備し、シリンダ10の内壁面とプランジャ11
の頂面とにより加圧室12が形成される。プランジャ11は
圧縮ばね14によってカム軸15上に形成されたカム16ａま
たは16ｂに押圧されており、このカム軸15は機関により
駆動される。図３に示される実施例では機関の１回転に
対してカム軸15が１回転し、カム軸15の１回転に対して
プランジャ11が１往復動するようになっている。また、
一対のカム16ａと16ｂは互いに位相が 180°異なった同
一形状をなす。従って、機関の一サイクルに対して一対
のポンプ８ａ，８ｂから１回ずつ交互に燃料が吐出され
るようになっている。

【０００８】第１ポンプ８ａのシリンダ10および第２ポ
ンプ８ｂのシリンダ10は燃料供給通路18を介して燃料供
給ポンプ６の吐出側に連結され、燃料供給ポンプ６の吸
込側は燃料タンク７に連結される。一方、第１ポンプ８
ａの加圧室12および第２ポンプ８ｂの加圧室12は燃料吐
出通路20を介して、各ポンプ８ａ，８ｂに共通のコモン
レール22に連結される。加圧室12と燃料吐出通路20との
連結部には、加圧室12から燃料吐出通路20に向けてのみ
燃料の流通を可能ならしめる逆止弁24が配置される。コ
モンレール22は燃料分配通路26を介して、機関本体１の
各気筒２毎に備えられた燃料噴射弁３に連結される。ま
た、コモンレール22にはコモンレール22内の燃料圧Ｐを
検出するための圧力センサ28が取り付けられる。

【０００９】燃料タンク７から燃料供給ポンプ６内に供
給された燃料は燃料供給ポンプ６によって予め定められ
た低圧Ｐ_f に昇圧される。この低圧Ｐ_f に昇圧された燃
料が、各ポンプ８ａ，８ｂのプランジャ11の往復動によ
り加圧されてコモンレール22内に圧送される。なお、上
述のように第１ポンプ８ａと第２ポンプ８ｂの位相が18
0°異なるので、第１ポンプ８ａおよび第２ポンプ８ｂ
から交互に燃料がコモンレール22内に圧送される。ま
た、第１ポンプ８ａの加圧室12と燃料供給通路18とを連
結する第１の燃料逃し通路30ａが設けられ、この第１燃
料逃し通路30ａ内には第１ポンプ８ａの加圧室12から第
１燃料逃し通路30ａを介して排出される燃料量を制御す
るための第１の制御弁32ａが配置される。この第１制御
弁32ａは例えばソレノイドを具備するアクチュエータ33
ａによって開閉作動され、このアクチュエータ33ａは電
子制御ユニット40の出力信号により制御される。同様に
第２ポンプ８ｂの加圧室12と燃料供給通路18とを連結す
る第２の燃料逃し通路30ｂが設けられ、この第２燃料逃
し通路30ｂ内には第２ポンプ８ｂの加圧室12から第２燃
料逃し通路30ｂを介して排出される燃料量を制御するた
めの第２の制御弁32ｂが配置される。この第２制御弁32
ｂは例えばソレノイドを具備するアクチュエータ33ｂに
よって開閉作動され、このアクチュエータ33ｂは電子制
御ユニット40の出力信号により制御される。

【００１０】電子制御ユニット40はディジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス41によって相互に接続され
たROM(リードオンリメモリ）42、RAM(ランダムアクセス
メモリ）43、CPU(マイクロプロセッサ）44、バックアッ
プRAM 45、入力ポート46および出力ポート47を具備す
る。圧力センサ28はコモンレール22内の燃料圧Ｐに比例
した出力電圧を発生し、この出力電圧がＡＤ変換器48を
介して入力ポート46に入力される。また、図示しない機
関給気通路内に配置されたエアフローメータ35は吸入空
気量Ｑに比例した出力電圧を発生し、この出力電圧がＡ
Ｄ変換器49を介して入力ポート46に入力される。また入
力ポート46には上死点検出センサ36の出力信号およびク
ランク角センサ37の出力信号が入力される。上死点検出
センサ36は例えば ^#１気筒が上死点にあることを示す出
力パルスを発生し、クランク角センサ37はクランクシャ
フトが例えば10度回転する毎に出力パルスを発生する。
従ってこれらの上死点検出センサ36とクランク角センサ
37の出力信号から ^#１気筒の上死点を基準とした現在の
クランク角を計算することができる。なお電子制御ユニ
ット40内では、クランク角センサ37の出力信号に基づい
て機関回転数Ｎが算出される。一方、出力ポート47は対
応する駆動回路51，52を介して第１制御弁32ａのアクチ
ュエータ33ａおよび第２制御弁32ｂのアクチュエータ33
ｂに接続される。また、出力ポート47は夫々対応する駆
動回路53，54，55，56を介して各気筒２の燃料噴射弁３
および点火栓４に接続される。更に出力ポート47は対応
する駆動回路57，58を介して一対の警告ランプ60ａ，60
ｂに接続される。なお、警告ランプ60ａは第１ポンプ８
ａに異常が発生したときに点灯せしめられ、警告ランプ
60ｂは第２ポンプ８ｂに異常が発生したときに点灯せし
められる。

【００１１】次に、図３および図４を参照して第１制御
弁32ａおよび第２制御弁32ｂの開閉制御について説明す
る。なお、第１制御弁32ａと第２制御弁32ｂとは同様に
開閉制御されるので、ここでは第１制御弁32ａを例にと
って説明する。図４に示されるようにプランジャ11の下
降行程中には第１制御弁32ａが開弁されている。プラン
ジャ11が下降して燃料供給通路18が加圧室12に連通する
と、燃料供給ポンプ６によって低圧Ｐ_f に昇圧された燃
料が燃料供給通路18を介して加圧室12内に吸入される。
プランジャ11が下死点を過ぎて上昇すると燃料供給通路
18がプランジャ11の外周壁面により加圧室12に対して再
び閉鎖される。次いでプランジャ11が更に上昇するとき
において第１制御弁32ａが開弁している場合には加圧室
12内の燃料が第１燃料逃し通路30ａを介して燃料供給通
路18内に返戻せしめられる。一方、第１制御弁32ａが閉
弁すると加圧室12内の燃料が圧縮され、その結果加圧室
12内の燃料圧が燃料吐出通路20内の燃料圧よりも高くな
ると逆止弁24が開弁して、加圧室12内の燃料が燃料吐出
通路20を介してコモンレール22内に押し込まれ、斯くし
てコモンレール22内の燃料圧Ｐがただちに上昇せしめら
れる。従って、プランジャ11の上昇行程中において第１
制御弁32ａの閉弁期間ＲＣＰを制御することにより第１
ポンプ８ａから燃料吐出通路20内に吐出される燃料量Ｑ
_p が制御され、斯くしてコモンレール22内の燃料圧Ｐを
応答性良く制御することができる。図３および図４に示
される実施例では、圧力センサ28により検出されたコモ
ンレール22内の燃料圧Ｐが予め定められた第１の目標燃
料圧Ｐ_n 、例えば10MPa になるように第１制御弁32ａの
閉弁期間ＲＣＰがフィードバック制御される。なお図４
に示されるように第１制御弁32ａの閉弁終了時期ＲＯは
プランジャ11が上死点に位置する時期に固定されてお
り、一方、第１制御弁37ａの閉弁開始時期ＲＣは閉弁期
間ＲＣＰに応じて変化せしめられる。第２制御弁32ｂも
第１制御弁32ａと同様に開閉制御される。なお、上述の
ように第１ポンプ８ａと第２ポンプ８ｂとは位相が 180
°異なっているので、第１ポンプ８ａと第２ポンプ８ｂ
から交互に間隔を隔てて燃料が吐出される。また、各ポ
ンプ８ａ，８ｂのプランジャ11が機関一サイクルに１往
復動するので、各ポンプ８ａ，８ｂから機関一サイクル
に夫々１回ずつ燃料が吐出される。

【００１２】次に図２を参照して、燃料噴射弁３からの
燃料噴射作用および燃料噴射ポンプ５からの燃料吐出作
用と、コモンレール22内の燃料圧Ｐの変動との関係につ
いて説明する。図２（ａ）および（ｂ）に示されるよう
に機関本体１の１番気筒と２番気筒とは 180°位相が異
なっている。従って各気筒に備えられた燃料噴射弁３か
ら、ほぼ 180°クランク角間隔で交互に燃料噴射が行わ
れる。この燃料噴射時間 TAU_n は、例えば機関負荷Ｑ／
Ｎ（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）と機関回転数Ｎに関
するマップの形で予めROM 42内に記憶されている燃料噴
射時間 TAU_n のデータに基づいて計算される。また燃料
噴射完了時期EJ１，EJ２は、同様にＱ／ＮとＮに関する
マップの形で予めROM 42内に記憶されている燃料噴射完
了時期EJ１，EJ２のデータに基づいて計算される。一
方、燃料噴射開始時期SJ１，SJ２は、燃料噴射時間 TAU
_n と燃料噴射完了時期EJ１，EJ２とから計算される。燃
料噴射弁３から燃料噴射が行われると、図２（ｅ）に示
されるようにコモンレール22内の燃料圧Ｐが低下する。

【００１３】図２（ｃ）および（ｄ）は、第１ポンプ８
ａの第１制御弁32ａの閉弁時期と第２ポンプ８ｂの第２
制御弁32ｂの閉弁時期を示している。上述のように第１
制御弁32ａが閉弁しているときに第１ポンプ８ａからコ
モンレール22内に燃料が圧送され、第２制御弁32ｂが閉
弁しているときに第２ポンプ８ｂからコモンレール22内
に燃料が圧送される。図２からわかるように、第１ポン
プ８ａおよび第２ポンプ８ｂから交互に間隔を隔てて燃
料が圧送され、この燃料圧送期間が隣り合う燃料噴射期
間の間にくるようにカム軸15の位相が機関クランク軸
（図示しない）の位相に対して調節されている。

【００１４】上述のように各制御弁32ａ，32ｂの閉弁終
了時期RO１，RO２は対応するプランジャ11が上死点に位
置する時期に設定されている。また、第１制御弁32ａの
閉弁期間ＲＣＰの計算は第２ポンプ８ｂのプランジャ11
が上死点に位置するとき、即ち第２制御弁32ｂの閉弁終
了時期RO２において次のようにして行われる。即ち、圧
力センサ28により検出されたコモンレール22内の燃料圧
Ｐと第１目標燃料圧Ｐ _n との差圧ΔＰと、１番気筒の燃
料噴射弁３から次に噴射されるべく求められた燃料噴射
量Ｑ_i とに基づいてこれらΔＰおよびＱ_i を補償すべ
く、第１ポンプ８ａからコモンレール22内に圧送される
燃料吐出量Ｑ_p が次式に基づいて計算される。 Ｑ_p ＝Ｋ・Ｑ_i ＋Ｋ_p （Ｐ−Ｐ_n ）…（１） ここでＫ_p はコモンレール22内の燃料圧Ｐと機関回転数
Ｎとに依存する補正係数であり、この補正係数Ｋ_p は、
コモンレール22内の燃料圧Ｐと機関回転数Ｎに関するマ
ップの形で予めROM 42内に記憶されている補正係数Ｋ_p
のデータに基づいて計算される。また、Ｋは補正係数で
あり、この補正係数Ｋの中には燃料噴射ポンプ５内にお
ける燃料の漏洩分を補正するためのパラメータが含まれ
る。更に、燃料噴射量Ｑ_i ぎりぎりを吐出させるのでは
なく、ある程度の余裕を持たせた燃料量を吐出させるよ
うにするためのパラメータが補正係数Ｋの中に含まれて
いる。即ち、例えば燃料噴射量Ｑ_i が50mm³ のときには
70mm³ の燃料量を吐出させるようにする。このようにし
て求められた第１ポンプ８ａからの燃料吐出量Ｑ_p に基
づいて第１制御弁32ａの閉弁期間 RCP１が算出される。
一方、第１制御弁32ａの閉弁開始時期RC１は閉弁期間Ｒ
ＣＰと閉弁終了時期RO１とから算出される。

【００１５】斯くして第１ポンプ８ａから燃料がコモン
レール22内に圧送されると、図２（ｅ）に示されるよう
にコモンレール22内の燃料圧Ｐが上昇せしめられ、コモ
ンレール22内の燃料圧Ｐが第１目標燃料圧Ｐ_n 、例えば
10MPa に制御される。なお、上述のように燃料噴射弁３
から噴射される燃料噴射量Ｑ_i よりも若干多めの燃料量
が第１ポンプ８ａから吐出されるので、コモンレール22
内の燃料圧Ｐは第１目標燃料圧Ｐ_n よりも少し高い圧力
まで上昇せしめられる。一方、第２制御弁32ｂの閉弁時
期の計算は、第１ポンプ８ａのプランジャ11が上死点に
位置するとき、即ち第１制御弁32ａの閉弁終了時期RO１
において同様にして行われる。

【００１６】しかしながら、このように吐出作用が交互
に間隔を隔てて行われる一対のポンプ８ａ，８ｂを具備
する内燃機関において、一方のポンプ８ａまたは８ｂの
制御弁32ａまたは32ｂが何らかの原因で開弁しっぱなし
になってしまった場合にはそのポンプからの吐出作用が
全く行われなくなってしまう。また、一方のポンプ８ａ
または８ｂのプランジャ11が作動しなくなってしまった
場合にもそのポンプからの吐出作用が全く行われなくな
ってしまう。また、一方のポンプ８ａまたは８ｂのプラ
ンジャ11が著しく摩耗して燃料の漏洩が著しく多くなっ
た場合にはそのポンプからの吐出作用が著しく低下して
しまう。

【００１７】第１ポンプ８ａにこのような異常が発生し
た場合のコモンレール22内の燃料圧Ｐの変動が図２
（ｅ）に実線で示されている。図２（ｅ）に実線で示さ
れるように、第１ポンプ８ａに異常が発生して第１制御
弁32ａの閉弁指令信号が出力されているにも拘らずに第
１ポンプ８ａからコモンレール22内に燃料が全く或いは
ほとんど圧送されない場合にはコモンレール22内の燃料
圧Ｐが当然上昇しない。従って、第１ポンプ８ａから吐
出されるはずであった燃料量も併せた燃料量が第２ポン
プ８ｂから吐出されるように第２制御弁32ｂの閉弁期間
ＲＣＰが増大せしめられることになる。即ち、第２制御
弁32ｂの閉弁開始時期RC２が早められる。しかしなが
ら、燃料噴射弁３から噴射される燃料噴射量が少い機関
低負荷運転時には正常に作動している第２ポンプ８ｂか
らの燃料吐出のみによってコモンレール22内の燃料圧Ｐ
を第１目標燃料圧Ｐ_n まで上昇させることができたとし
ても、燃料噴射弁３から噴射される燃料噴射量が多い機
関中高負荷運転時には第２制御弁32ｂの閉弁期間ＲＣＰ
が最大限に増大せしめられてもコモンレール22内の燃料
圧Ｐを第１目標燃料圧Ｐ_n まで上昇させることはできな
い。即ち、機関中高負荷運転時には、正常に作動してい
る一方のポンプ８ａまたは８ｂだけから１番気筒の燃料
噴射量と２番気筒の燃料噴射量とを併せた燃料量を吐出
させることはできない。その結果、コモンレール22内の
燃料圧Ｐが第１目標燃料圧Ｐ_n から急速に低下していっ
てしまう。一方、燃料噴射弁３からの燃料噴射時間 TAU
_n は、上述のようにコモンレール22内の燃料圧Ｐが第１
目標燃料圧Ｐ_n であるときのマップに基づいて算出され
る。従って、このようにコモンレール22内の燃料圧Ｐが
第１目標燃料圧Ｐ_n から低下していってしまうと、燃料
噴射量Ｑ_i が正規の燃料噴射量よりも減少してしまう。
その結果、燃焼が不調になってしまうという問題が生ず
る。

【００１８】この問題を解決するために本発明では、一
方のポンプ８ａまたは８ｂに異常が発生した場合には図
１に示されるようにコモンレール22内の燃料圧Ｐを第１
目標燃料圧Ｐ_n よりも低い予め定められた第２の目標燃
料圧Ｐ_l 、例えば５MPa に制御するようにしている。

【００１９】まず初めに、ポンプ８ａまたは８ｂに異常
が発生したか否かを判定する方法について説明する。ポ
ンプ８ａまたは８ｂの異常判定は、ポンプの吐出を開始
すべき時期の前後のコモンレール22内の圧力差Ｄが予め
定められた圧力差Ｄ_o 以上であるか否かが判別される。
図２に示される実施例では、１番気筒の燃料噴射完了時
期EJ１から第１制御弁32ａの閉弁開始時期RC１までの期
間内のコモンレール22内の平均圧力 PMA１と、第１制御
弁32ａの閉弁開始時期RC１から閉弁終了時期RO１までの
期間内のコモンレール22内の平均圧力 PMB１との圧力差
Ｄが予め定められた圧力差Ｄ_o 以下のときには、第１ポ
ンプ８ａに異常が発生したと判定される。同様にして、
２番気筒の燃料噴射完了時期EJ２から第２制御弁32ｂの
閉弁開始時期RC２までの期間内のコモンレール22内の平
均圧力 PMA２と、第２制御弁32ｂの閉弁開始時期RC２か
ら閉弁終了時期RO２までの期間内のコモンレール22内の
平均圧力 PMB２との圧力差Ｄが予め定められた圧力差Ｄ
_o 以下のときには、第２ポンプ８ｂに異常が発生したと
判定される。

【００２０】いずれかのポンプ８ａまたは８ｂに異常が
発生したと判定されたときには、図１に示されるように
コモンレール22内の燃料圧Ｐが第１目標燃料圧Ｐ_n より
も低い第２目標燃料圧Ｐ_l に制御されると共に、対応す
る警告ランプ60ａまたは60ｂが点灯せしめられる。この
ようにいずれかのポンプ８ａまたは８ｂに異常が発生し
たときにコモンレール22内の目標燃料圧が低下せしめら
れると正常に作動しているポンプ内における燃料の漏洩
が低減され、その結果ポンプの燃料吐出量が増大せしめ
られる。斯くして、燃料噴射量が多い機関中高負荷運転
時においても、図１に示されるように正常に作動してい
る一方のポンプ８ｂから１番気筒の燃料噴射量と２番気
筒の燃料噴射量とを併せた燃料量を吐出させることがで
きる。従って、コモンレール22内の燃料圧Ｐが第２目標
燃料圧Ｐ_l に維持される。

【００２１】例えば、１番気筒の燃料噴射と２番気筒の
燃料噴射に必要な合計の燃料量が100mm³である場合を考
える。第１ポンプ８ａと第２ポンプ８ｂが共に正常に作
動しているときには、上述のようにある程度の余裕をみ
た例えば140mm³の燃料量が二つのポンプから吐出される
ように各ポンプ８ａ, ８ｂから夫々70mm³ の燃料が吐出
される。ここで一方のポンプ８ａまたは８ｂに異常が発
生すると、上述のように他方の正常に作動しているポン
プからの燃料吐出量が増大せしめられる。しかしながら
コモンレール22内の目標燃料圧を第１目標燃料圧Ｐ_n の
ままにしておくと、制御弁32ａまたは32ｂの閉弁期間Ｒ
ＣＰが最大限に増大せしめられても正常な一つのポンプ
から80mm³ の燃料しか吐出できないとする。この場合、
吐出される燃料量80mm³ は燃料噴射される燃料量100mm³
に対して20mm³ 不足してしまう。一方、コモンレール22
内の目標燃料圧を第１目標燃料圧Ｐ_n よりも低い第２目
標燃料圧Ｐ_l に切り換えると、上述のようにポンプ内の
燃料の漏洩が低減されるので、正常に作動しているポン
プの燃料吐出効率が上昇せしめられる。ポンプの燃料吐
出効率が約20％上昇すれば、正常な一つのポンプから10
0mm³の燃料を吐出することができ、斯くして燃料噴射に
必要な燃料量が確保される。従って、図１に示されるよ
うにコモンレール22内の燃料圧Ｐを第２目標燃料圧Ｐ_l
に制御することができる。

【００２２】なお、いずれかのポンプ８ａまたは８ｂに
異常が発生してコモンレール22内の燃料圧Ｐが第２目標
燃料圧Ｐ_l に制御されるときには、各気筒の燃料噴射弁
３からの燃料噴射時間 TAU_l および燃料噴射時期が、コ
モンレール22内の燃料圧Ｐが第２目標燃料圧Ｐ_lである
ときのマップに基づいて計算される。即ち、燃料圧Ｐが
第２目標燃料圧Ｐ_l のときの燃料噴射時間 TAU_l のデー
タが、機関負荷Ｑ／Ｎと機関回転数Ｎに関するマップの
形で予めROM 42内に記憶されており、このマップに基づ
いて燃料噴射時間 TAU_l が計算される。同様に、燃料圧
Ｐが第２目標燃料圧Ｐ_l のときの燃料噴射完了時期EJ
１，EJ２のデータがＱ／ＮとＮに関するマップの形で予
めROM 42内に記憶されており、このマップに基づいて燃
料噴射完了時期EJ１，EJ２が計算される。上述のように
コモンレール22内の燃料圧Ｐが第２目標燃料圧に維持さ
れているので、各気筒の燃料噴射弁３から適正な燃料噴
射量Ｑ_i を噴射することができ、斯くして安定した燃焼
を確保することができる。一方、警告ランプ60ａまたは
60ｂが点灯されるので、運転者はポンプ８ａまたは８ｂ
の異常に気付くことになる。

【００２３】次に図５を参照して、本実施例におけるポ
ンプの異常判定領域について説明する。まず、燃料噴射
弁３からの燃料噴射量Ｑ_i が非常に少い機関極低負荷運
転領域では、ポンプ８ａ，８ｂの吐出を開始すべき時期
の前後のコモンレール22内の圧力差Ｄが、正常に作動し
ているポンプにおいても非常に小さい。従って機関極低
負荷運転領域はポンプの異常判定領域から除外する。ま
た、機関極高回転運転領域では、ポンプ８ａ，８ｂから
吐出される燃料の動圧特性の影響が大きくなり、ポンプ
８ａ，８ｂから燃料が吐出される時期とコモンレール22
内の燃料圧Ｐが上昇する時期との関係が図２に示される
関係からずれてくる。従って機関極高回転運転領域はポ
ンプの異常判定領域から除外する。また、機関極低回転
運転領域では、ポンプ８ａ，８ｂ内における燃料の漏洩
が多くなるので、ポンプ８ａ，８ｂの燃料吐出期間内に
おけるコモンレール22内の燃料圧Ｐの上昇過程が理論値
と異なる。従って、この場合にはポンプの異常判定を行
うのには無理がある。更に、燃料タンク７内に燃料を入
れた後の最初の機関始動時には燃料タンク７内に空気が
入っている場合があり、この場合にポンプの異常判定を
行うと一時的にポンプ８ａまたは８ｂに異常が発生した
と判定されてしまう。従って機関始動時にはポンプの異
常判定をしないこととする。即ち、機関極低回転運転領
域はポンプの異常判定領域から除外する。

【００２４】次に図６から図10を参照して、ポンプの異
常判定処理ルーチンについて説明する。このルーチンは
例えば10°クランク角間隔毎の割込みによって実行され
る。なお図６から図10において、第１ポンプの異常判定
フラグPF１は機関始動時に値０にリセットされ、第１ポ
ンプ８ａが異常であると判定されたときに値１がセット
される。同様に第２ポンプの異常判定フラグPF２は機関
始動時に値０にリセットされ、第２ポンプ８ｂが異常で
あると判定されたときに値１がセットされる。また、ク
ランク角Ｃは１番気筒の上死点を０°としたときの現在
のクランク角であり、上死点検出センサ36とクランク角
センサ37の出力信号から計算される。

【００２５】図６から図10を参照するとまず初めにステ
ップ69において、第１ポンプの異常判定フラグPF１の値
が０であるか否かが判別される。フラグPF１が０である
場合にはステップ70に進んで、第２ポンプの異常判定フ
ラグPF２の値が０であるか否かが判別される。フラグPF
２が０である場合にはステップ71に進む。一方、ステッ
プ69においてフラグPF１が０でないと判別されたとき、
またはステップ70においてフラグPF２が０でないと判別
されたとき、即ち第１ポンプ８ａまたは第２ポンプ８ｂ
が異常であると既に判定されているときにはそのまま本
ルーチンを終了する。

【００２６】ステップ71ではエアフローメータ35の出力
信号から求まる吸入空気量Ｑ、およびクランク角センサ
37の出力信号から求まる機関回転数Ｎに基づいて機関負
荷Ｑ／Ｎが計算される。次いでステップ72では現在の機
関運転状態が図５に示されるポンプの異常判定領域内に
あるか否かが、機関回転数Ｎおよび機関負荷Ｑ／Ｎに基
づいて判別される。現在の機関運転状態がポンプの異常
判定領域外であるときにはそのまま本ルーチンを終了す
る。一方、現在の機関運転状態がポンプの異常判定領域
内であるときにはステップ73に進む。

【００２７】ステップ73ではクランク角Ｃが２番気筒の
燃料噴射完了時期EJ２以上でかつ第２制御弁32ｂの閉弁
開始時期RC２以下であるか否かが判別される。肯定判定
された場合にはステップ74に進んで、圧力センサ28によ
り検出されたコモンレール22内の燃料圧Ｐが変数PA２に
加算される。次いでステップ75ではカウンタNA２の値が
１だけ加算される。次いでステップ76では平均圧力算出
フラグMA２に値０がセットされて、本ルーチンを終了す
る。

【００２８】一方、ステップ73において否定判定された
場合にはステップ77に進んで、クランク角Ｃが次式の範
囲内にあるか否かが判別される。 RC２≦Ｃ≦（RO２＋ε） …（２） ここでRC２は上述のように第２制御弁32ｂの閉弁開始時
期であり、RO２は第２制御弁32ｂの閉弁終了時期であ
り、εは予め定められた微小クランク角である。

【００２９】ステップ77において肯定判定された場合に
はステップ78に進んで、平均圧力算出フラグMA２が０で
あるか否かが判別される。平均圧力算出フラグMA２が０
である場合にはステップ79に進んで、２番気筒の燃料噴
射完了時期EJ２から第２制御弁32ｂの閉弁開始時期RC２
までの期間におけるコモンレール22内の平均圧力 PMA２
が次式に基づいて計算される。 PMA２＝PA２／NA２ …（３） 次いでステップ80では変数PA２に値0.０がセットされ、
次いでステップ81ではカウンタNA２に値０がセットさ
れ、次いでステップ82では平均圧力算出フラグMA２に値
１がセットされ、次いでステップ83に進む。一方、ステ
ップ78において平均圧力算出フラグMA２が０でない場合
にはそのままステップ83に進む。

【００３０】ステップ83では、圧力センサ28により検出
されたコモンレール22内の燃料圧Ｐが変数PB２に加算さ
れる。次いでステップ84ではカウンタNB２の値が１だけ
加算される。次いでステップ85ではクランク角Ｃが（RO
２−ε）以上でかつ（RO２＋ε）以下であるか否かが判
別される。否定判定された場合にはそのまま本ルーチン
を終了する。一方、肯定判定された場合にはステップ86
に進んで、第２制御弁32ｂの閉弁開始時期RC２から閉弁
終了時期RO２までの期間におけるコモンレール22内の平
均圧力 PMB２が次式に基づいて計算される。 PMB２＝PB２／NB２ …（４） 次いでステップ87では変数PB２に値0.０がセットされ、
次いでステップ88ではカウンタNB２に値０がセットされ
る。

【００３１】次いでステップ89では、平均圧力 PMB２と
PMA２との圧力差Ｄ（Ｄ＝ PMB２−PMA２）が予め定め
られた圧力差Ｄ_o 以上であるか否かが判別される。肯定
判定された場合にはそのまま本ルーチンを終了する。一
方、否定判定された場合にはステップ90に進んで第２ポ
ンプの異常判定フラグPF２に値１がセットされる。次い
でステップ91では第２ポンプ８ｂの警告ランプ60ｂが点
灯されて、本ルーチンを終了する。

【００３２】一方、ステップ77において否定判定された
場合にはステップ92に進んで、クランク角Ｃが１番気筒
の燃料噴射完了時期EJ１以上でかつ第１制御弁32ａの閉
弁開始時期RC１以下であるか否かが判別される。肯定判
定された場合にはステップ93に進んで、圧力センサ28に
より検出されたコモンレール22内の燃料圧Ｐが変数PA１
に加算される。次いでステップ94ではカウンタNA１の値
が１だけ加算される。次いでステップ95では平均圧力算
出フラグMA１に値０がセットされて、本ルーチンを終了
する。

【００３３】一方、ステップ92において否定判定された
場合にはステップ96に進んで、クランク角Ｃが次式の範
囲内にあるか否かが判別される。 RC１≦Ｃ≦ 360°または０°≦Ｃ≦（RO１＋ε） …
（５） ここでRC１は上述のように第１制御弁32ａの閉弁開始時
期であり、RO１は第１制御弁32ａの閉弁終了時期であ
り、εは予め定められた微小クランク角である。

【００３４】ステップ96において肯定判定された場合に
はステップ97に進んで、平均圧力算出フラグMA１が０で
あるか否かが判別される。平均圧力算出フラグMA１が０
である場合にはステップ98に進んで、１番気筒の燃料噴
射完了時期EJ１から第１制御弁32ａの閉弁開始時期RC１
までの期間におけるコモンレール22内の平均圧力 PMA１
が次式に基づいて計算される。 PMA１＝PA１／NA１ …（６） 次いでステップ99では変数PA１に値0.０がセットされ、
次いでステップ100 ではカウンタNA１に値０がセットさ
れ、次いでステップ101 では平均圧力算出フラグMA１に
値１がセットされ、次いでステップ102 に進む。一方、
ステップ97において平均圧力算出フラグMA１が０でない
場合にはそのままステップ102 に進む。

【００３５】ステップ102 では、圧力センサ28により検
出されたコモンレール22内の燃料圧Ｐが変数PB１に加算
される。次いでステップ103 ではカウンタNB１の値が１
だけ加算される。次いでステップ104 ではクランク角Ｃ
が（RO１−ε）以上でかつ（RO１＋ε）以下であるか否
かが判別される。否定判定された場合にはそのまま本ル
ーチンを終了する。一方、肯定判定された場合にはステ
ップ105 に進んで、第１制御弁32ａの閉弁開始時期RC１
から閉弁終了時期RO１までの期間におけるコモンレール
22内の平均圧力 PMB１が次式に基づいて計算される。 PMB１＝PB１／NB１ …（７） 次いでステップ106 では変数PB１に値0.０がセットさ
れ、次いでステップ107 ではカウンタNB１に値０がセッ
トされる。

【００３６】次いでステップ108 では、平均圧力 PMB１
と PMA１との圧力差Ｄ（Ｄ＝ PMB１− PMA１）が予め定
められた圧力差Ｄ_o 以上であるか否かが判別される。肯
定判定された場合にはそのまま本ルーチンを終了する。
一方、否定判定された場合にはステップ109 に進んで第
１ポンプの異常判定フラグPF１に値１がセットされる。
次いでステップ110 では第１ポンプ８ａの警告ランプ60
ａが点灯されて、本ルーチンを終了する。

【００３７】次に図11を参照して、第１制御弁の閉弁処
理ルーチンについて説明する。このルーチンは、第２ポ
ンプ８ｂのプランジャ11が上死点にあるときに相当する
機関クランク角、即ち第２制御弁32ｂの閉弁終了時期RO
２において、図６から図10に示されるポンプの異常判定
処理ルーチンが実行された後に割込み処理される。

【００３８】図11を参照するとまず初めにステップ120
において第１ポンプの異常判定フラグPF１の値が０であ
るか否かが判別される。フラグPF１が０である場合には
ステップ121 に進んで、第２ポンプの異常判定フラグPF
２の値が０であるか否かが判別される。フラグPF２が０
である場合にはステップ122 に進んで、圧力センサ28に
より検出されたコモンレール22内の燃料圧Ｐと、第１目
標燃料圧Ｐ_nとから差圧ΔＰが次式に基づいて計算され
る。 ΔＰ＝Ｐ−Ｐ_n …（８） 次いでステップ123 では上述のように予めROM 42内に記
憶されているデータに基づいて補正係数Ｋ_p が計算され
る。次いでステップ124 では上述のように第１ポンプ８
ａからコモンレール22内に圧送すべき燃料吐出量Ｑ_p が
次式に基づいて計算される。 Ｑ_p ＝Ｋ・Ｑ_i ＋Ｋ_p ・ΔＰ …（９） ここでＱ_i は図13に示される噴射処理ルーチンにおいて
計算された１番気筒からの燃料噴射量であり、Ｋは上述
の補正係数である。次いでステップ128 に進む。

【００３９】一方、ステップ120 において第１ポンプの
異常判定フラグPF１が０でないと判別された場合、また
はステップ121 において第２ポンプの異常判定フラグPF
２が０でないと判別された場合にはステップ125 に進ん
で、圧力センサ28により検出されたコモンレール22内の
燃料圧Ｐと第２目標燃料圧Ｐ_l とから差圧ΔＰが次式に
基づいて計算される。 ΔＰ＝Ｐ−Ｐ_l …（10） 次いでステップ126 ではステップ123 と同様にして補正
係数Ｋ_p が計算される。次いでステップ127 ではステッ
プ124と同様にして第１ポンプ８ａからコモンレール22
内に圧送すべき燃料吐出量Ｑ_p が上述の式（９）に基づ
いて計算され、次いでステップ128 に進む。

【００４０】ステップ128 では燃料吐出量Ｑ_p から第１
制御弁32ａの閉弁期間 RCP１が算出される。次いでステ
ップ129では第１制御弁32ａの閉弁開始時期RC１が閉弁
期間RCP１と閉弁終了時期RO１とから計算される。な
お、上述のように第１制御弁32ａの閉弁終了時期RO１は
第１ポンプ８ａのプランジャ11が上死点に位置する時期
に固定されている。次いでステップ130 では第１制御弁
32ａが閉弁開始時期RC１に閉弁を開始すると共に閉弁終
了時期RO１に閉弁を終了するように第１制御弁32ａのア
クチュエータ33ａが駆動せしめられる。

【００４１】次に図12を参照して第２制御弁の閉弁処理
ルーチンについて説明する。このルーチンは、第１ポン
プ８ａのプランジャ11が上死点にあるときに相当するク
ランク角、即ち第１制御弁32ａの閉弁終了時期RO１にお
いて、図６から図10に示されるポンプの異常判定処理ル
ーチンが実行された後に割込み処理される。なお、図12
に示されるステップ140 からステップ150 の各処理内容
は、第１制御弁32ａが第２制御弁32ｂに置き換わる点
と、第１ポンプ８ａが第２ポンプ８ｂに置き換わる点
と、１番気筒が２番気筒に置き換わる点とを除いて、図
11に示される第１制御弁の閉弁処理ルーチンにおけるス
テップ120 からステップ130 の各処理内容と同様であ
る。

【００４２】次に図13を参照して燃料噴射処理ルーチン
について説明する。この燃料噴射処理ルーチンは一定ク
ランク角間隔毎の割込みによって実行される。図13を参
照するとまず初めにステップ160 において、上死点検出
センサ36およびクランク角センサ37の出力信号から現在
のクランク角を計算して、これにより次に燃料噴射すべ
き気筒の気筒番号Ｍを判別する。次いでステップ161 で
はエアフローメータ35の出力信号から求まる吸入空気量
Ｑ、およびクランク角センサ37の出力信号から求まる機
関回転数Ｎに基づいて機関負荷Ｑ／Ｎが計算される。

【００４３】次いでステップ162 では第１ポンプの異常
判定フラグPF１の値が０であるか否かが判別される。フ
ラグPF１が０である場合にはステップ163 に進んで、第
２ポンプの異常判定フラグPF２の値が０であるか否かが
判別される。フラグPF２が０である場合にはステップ16
4 に進む。ステップ164 では、燃料噴射時間 TAU_n が、
コモンレール22内の燃料圧Ｐが第１目標燃料圧Ｐ_n であ
るときのマップに基づいて計算される。次いでステップ
165 では燃料噴射時期が、コモンレール22内の燃料圧Ｐ
が第１目標燃料圧Ｐ_n であるときのマップに基づいて計
算される。次いでステップ166 では気筒Ｍの燃料噴射弁
３から燃料噴射を行うべく、燃料噴射時間 TAU_n が出力
される。

【００４４】一方、ステップ162 において第１ポンプの
異常判定フラグPF１が０でないと判別された場合、また
はステップ163 において第２ポンプの異常判定フラグPF
２が０でないと判別された場合にはステップ167 に進
む。ステップ167 では燃料噴射時間 TAU_l が、コモンレ
ール22内の燃料圧Ｐが第２目標燃料圧Ｐ_l であるときの
マップに基づいて計算される。次いでステップ168 では
燃料噴射時期が、コモンレール22内の燃料圧Ｐが第２目
標燃料圧Ｐ_l であるときのマップに基づいて計算され
る。次いでステップ169 では気筒Ｍの燃料噴射弁３から
燃料噴射を行うべく、燃料噴射時間 TAU_l が出力され
る。

【００４５】なお、本実施例では機関クランク角から各
ポンプ８ａ，８ｂの位相を決定するようにしているが、
カム軸15に角度検出センサを取り付けてこの角度検出セ
ンサの出力信号から各ポンプ８ａ，８ｂの位相を検出す
るようにすることもできる。また、図３に示される実施
例では燃料噴射ポンプ５が一対のポンプ８ａ，８ｂから
構成される場合について説明したが、燃料噴射ポンプ５
を構成するポンプの個数は二つに限定されない。

【００４６】

【発明の効果】燃料噴射ポンプを構成する複数のポンプ
の内の或るポンプの吐出を開始すべき時期の前後のコモ
ンレール内の圧力差が予め定められた圧力差以下のとき
にコモンレール内の燃料圧が第２目標燃料圧に制御され
るので、正常に作動しているポンプ内の燃料の漏洩が低
減されて、正常に作動しているポンプからの燃料吐出量
が増大せしめられる。斯くしてコモンレール内の燃料圧
を第２目標燃料圧に維持することができ、その結果安定
した燃焼を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コモンレール内の燃料圧が第２目標燃料圧に制
御される場合の燃料噴射時期、第１および第２の制御弁
の開閉制御時期、およびコモンレール内の燃料圧の変動
を示すタイムチャートである。

【図２】コモンレール内の燃料圧が第１目標燃料圧に制
御される場合の燃料噴射時期、第１および第２の制御弁
の開閉制御時期、およびコモンレール内の燃料圧の変動
を示すタイムチャートである。

【図３】２気筒２サイクル内燃機関の全体図である。

【図４】ポンプのプランジャのストローク量と制御弁の
閉弁時期との関係を示す線図である。

【図５】ポンプの異常判定領域を示す線図である。

【図６】ポンプの異常判定処理ルーチンを示すフローチ
ャートの第１部分である。

【図７】ポンプの異常判定処理ルーチンを示すフローチ
ャートの第２部分である。

【図８】ポンプの異常判定処理ルーチンを示すフローチ
ャートの第３部分である。

【図９】ポンプの異常判定処理ルーチンを示すフローチ
ャートの第４部分である。

【図10】ポンプの異常判定処理ルーチンを示すフローチ
ャートの第５部分である。

【図11】第１の制御弁の閉弁処理ルーチンを示すフロー
チャートである。

【図12】第２の制御弁の閉弁処理ルーチンを示すフロー
チャートである。

【図13】燃料噴射処理ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

３…燃料噴射弁 ５…燃料噴射ポンプ ８ａ…第１のポンプ ８ｂ…第２のポンプ 20…燃料吐出通路 22…コモンレール 32ａ…第１の制御弁 32ｂ…第２の制御弁

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−272472（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−645（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−267355（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 55/02 F02M 63/00 F02M 51/00 F02M 69/00 F02D 1/02 F02D 41/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吐出作用が順次間隔を隔てて行われる複
   数のポンプから構成される燃料噴射ポンプを具備すると
   共に、該各ポンプの燃料吐出通路を各ポンプに共通のコ
   モンレールを介して燃料噴射弁に連結し、該コモンレー
   ル内の燃料圧を予め定められた第１の目標燃料圧に制御
   するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   ポンプの異常を検出する手段を具備し、ポンプの異常が
   検出されたときにはコモンレール内の燃料圧を上記第１
   の目標燃料圧よりも低い予め定められた第２の目標燃料
   圧に制御するようにし、コモンレール内の燃料圧が第２
   の目標燃料圧に制御されたときに正常な各ポンプから吐
   出可能な燃料量がコモンレール内の燃料圧が第１の目標
   燃料圧に制御されたときよりも多くなるように第２の目
   標燃料圧を定めた内燃機関の燃料噴射制御装置。