JP3946289B2 - エンジンの燃料供給量制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等のエンジンの燃料供給量、特にアイドル状態のフェールセーフ機能を含む燃料供給量の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子制御式燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射装置においては、エンジン回転速度，要求負荷 (アクセル操作量等) 等に基づいて電子ガバナを電子制御することにより、燃料噴射弁からの燃料噴射量を運転状態に見合った適切な量に制御することができる (特開昭６２−１０１８６４号，実開平１−１３４７３９号等参照) 。
【０００３】
この種のディーゼルエンジンでは、アクセル操作を行うアクセルペダルにワイヤを介して連係し、アクセル操作量を検出するアクセル操作量センサと、該アクセル操作量センサと一体に、アクセル操作量が所定開度以下のアイドル状態でＯＮとなるアイドルスイッチと、を備え、アイドルスイッチがＯＮのアイドル状態では、エンジン回転速度を目標回転速度にするようにフィードバック制御を行っている。
【０００４】
また、前記したようにアクセル操作量を含む運転条件に基づいて燃料供給量を制御するシステムに故障を来した場合に対処して、アクセルペダルと一体的に装着されて、アクセル開放状態（所定以下のペダル踏み込み量）でＯＮとなるアクセルペダルスイッチを設け、該アクセルペダルスイッチがＯＮのときに、エンジン回転速度が設定回転速度以上になると燃料供給を停止して、エンジン回転速度の増大を防止するフェールセーフ機構を備えている。
【０００５】
さらに、前記アクセルペダルスイッチの異常の有無を診断するため、前記アイドルスイッチがＯＮからＯＦＦに変化するときのアクセル操作量を、アクセルペダルとアクセル操作量センサとを連係するワイヤの遊びを考慮にいれて前記アクセルペダルスイッチがＯＮからＯＦＦに変化するときのアクセル操作量より大きく設定している。そして、診断時はアクセル操作量を増大していって、先にアクセルペダルスイッチがＯＮからＯＦＦに変化した後、アイドルスイッチがＯＮからＯＦＦに変化すれば、正常であり、そうでないときはアクセルペダルスイッチが異常であると診断している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなアクセルペダルスイッチの診断において、前記ワイヤがアクセルペダルと連係する際の遊びを考慮して、アイドルスイッチがＯＮからＯＦＦに変化するときのアクセル操作量を、相当大きめの値 (例えば回転角で６°) に設定していたため、前記エンジン回転速度を目標回転速度一定に制御するアイドル回転速度制御 (以下ＩＳＣという) を行うアクセル操作量の領域が大きく、該エンジンを搭載した車両を発進する際に、アクセル操作量の増大に応じてエンジン回転速度が滑らかに増大せず、発進のもたつきを生じていた。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、アクセル操作量の増大に応じて燃料供給量が増量されてエンジン回転速度が滑らかに増大し、スムースな発進性が得られるようにすることを目的とする。
また、アクセル操作量に応じた燃料供給量制御の異常時のフェールセーフ処理を確保しつつ、該フェールセーフ用のアクセル開放スイッチ (アクセルペダルスイッチ) の異常の診断も正常に行えるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、図１に実線で示すように、
運転者によってアクセル操作されるアクセル操作手段と、
前記アクセル操作手段とは別体の取付け部材に装着され、該アクセル操作手段に連係部材を介して連係し、運転者によって前記アクセル操作手段が操作されたときの該取付け部材の動作量をアクセル操作量として検出するアクセル操作量検出手段と、
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
前記アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量と、エンジン回転速度とに基づいて燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段と、
前記アクセル操作量検出手段によって検出されるアクセル操作量が所定開度以下の領域をアイドル状態と検出するアイドル状態検出手段と、
前記アイドル状態検出手段によってアイドル状態と検出されているときに、エンジン回転速度を目標回転速度となるように燃料供給量をフィードバック制御するアイドル回転速度制御手段と、
アクセル操作手段に装着され、アクセル操作手段の動作量が前記アイドル回転速度制御を実行する所定開度よりも大きな開度以下で、アクセル開放状態と検出するアクセル開放検出手段と、
前記燃料供給量制御手段における燃料供給量の制御特性を、該アクセル操作量の増大に応じて燃料供給量を増大させるとともに、エンジン回転速度の増大に応じて燃料供給量を減少させ、かつ、前記アクセル開放検出手段がアクセル開放状態と検出する開度の上限値に相当するアクセル操作量において、エンジン回転速度が設定値以上に達したときに燃料供給を停止する特性とした燃料供給量特性設定手段と、
前記アクセル開放検出手段によってアクセル開放状態と検出されているときに、エンジン回転速度が前記設定値以上に達したときは、強制的に燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【００１０】
（請求項１の発明の作用・効果）
前記アクセル操作量検出手段により検出されるアクセル操作量に基づき燃料供給量制御手段によって行われる燃料供給量制御が、正常に動作しなかった場合でも、運転者がアクセル操作手段を開放状態にすれば、つまり、エンジン出力を小さくしようとする意志に応じたアクセル操作を行えば、アクセル開放検出手段が、このアクセル開放状態を検出し、エンジン回転速度が設定速度以上になると、燃料供給停止手段によって燃料の供給が強制的に停止されるので、前記運転者の意志に沿ってエンジン回転速度が過大に増大することを抑制できる。
【００１１】
また、アクセル操作量の検出に基づいて正常な燃料供給量制御が行われる場合は、アクセル操作量が所定開度以下のアイドル状態をアイドル検出手段が検出したときは、アイドル回転速度制御手段によって、エンジン回転速度を目標回転速度とするように燃料供給量は略一定にフィードバック補正されるが、該アイドル状態と検出される領域を超えてアクセル操作量を増大していくと、前記燃料供給量特性設定手段で設定された特性によって燃料供給量が、前記燃料供給量特性に沿ってアイドル時より増量され、その結果、エンジン回転速度が滑らかに増大して、もたつきの無いスムーズな発進性能が得られる。
【００１２】
さらに、前記のように燃料供給量の制御が正常な場合には、前記燃料供給量特性設定手段により設定される特性が、アクセル開放検出手段がアクセル開放状態と検出する開度の上限値に相当するアクセル操作量において、エンジン回転速度が設定値以上に達したときに燃料供給を停止する特性となっているので、アクセル操作量の増大に応じて前記正常なエンジン回転速度が増大しているが行われている最中に、前記アクセル開放検出手段とエンジン回転速度とに基づいて燃料供給が強制的に停止されるようなフェールセーフ機能が働くことはない。換言すれば、正常時にはフェールセーフ機能が働かない範囲で、最大限に燃料供給量を増量させてスムーズな発進が行えるエンジン回転速度に高めることができるのである。
【００１３】
また、逆に、アクセルを開放したときに、何らかの要因でアクセル開放検出手段が該アクセル開放状態を検出できなかったような場合でも、前記アクセル操作量に応じた燃料供給量制御が正常であれば、エンジン回転速度が設定回転以上に増大することはないので、この場合のフェールセーフ機能も確保できる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明は、図１に一点鎖線で示すように、
前記アクセル操作量検出手段によって検出されるアクセル操作量が、前記アクセル開放検出手段によってアクセル開放状態と検出される開度範囲に相当する開度範囲内で、前記アクセル開放検出手段の検出結果がアクセル開放状態から非開放状態に変化するか否かで、該アクセル開放検出手段の異常の有無を診断する診断手段、
を含んで構成したことを特徴とする。
【００１６】
(作用・効果)
上述したように、アクセル操作量検出手段で検出されるアクセル操作量は、アクセル操作手段の動作量に比較して前記連係部材との係合部の遊びや、連係部材の伸び等の分だけ小さくなっている。例えば、アクセル開放検出手段によってアクセル開放状態と検出される開度範囲を０〜θａとすると、アクセル操作手段の動作量を増大していくと、アクセル操作量検出手段により検出される開度がθａに達したときには、アクセル操作手段はθａを上回る開度まで動作する。したがって、アクセル開放検出手段が正常であれば、該アクセル開放検出手段による検出結果がアクセル開放状態から非アクセル開放状態に変化することとなる。これにより、前記アクセル開放検出手段によってアクセル開放状態と検出される開度範囲に相当する開度範囲内で、前記アクセル開放検出手段の検出結果がアクセル開放状態から非開放状態に変化するときはアクセル開放検出手段が正常であり、このように変化しないときはアクセル開放検出手段が異常であると診断できる。
【００１７】
また、請求項３に係る発明は、
エンジンがディーゼルエンジンであり、前記アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量に基づいて、燃料噴射ポンプの燃料供給量制御部材を駆動して燃料供給量を制御することを特徴とする。
(作用・効果)
エンジンがディーゼルエンジンの場合には、アクセル操作量の検出値に基づいて燃料噴射ポンプの燃料供給量制御部材、例えば小型燃料噴射ポンプではコントロールスリーブ、大型の燃料噴射ポンプではコントロールレバーを駆動して燃料供給量が制御される。但し、本発明はディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等の火花点火機関にも適用できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図２は、本発明に係るディーゼルエンジンの燃料供給量制御装置の全体システム構成を示す。
図２において、ディーゼルエンジン１には燃焼室に燃料噴射する燃料噴射弁２が装着され、該燃料噴射弁２に燃料を圧送する電子制御燃料噴射ポンプ３が備えられている。
【００１９】
前記電子制御燃料噴射ポンプ３は、前記燃料噴射弁２からの燃料噴射量 (燃料供給量) を制御するコントロールスリーブ (図示せず) を備え、該コントロールスリーブの位置を、コントロールユニット４からの燃料噴射量制御信号に基づいて制御することにより、燃料噴射量が制御される。一方、車体には、アクセル操作手段としてのアクセルペダル５と、該アクセルペダル５と一体のユニットに装着され、該アクセルペダル５を開放した設定開度(例えば5.5°)以下の状態でＯＮとなるアクセル開放検出手段としてのアクセルペダルスイッチ６が設けられ、該アクセルペダルスイッチ６の信号は、前記コントロールユニット４に入力される。
【００２０】
また、前記アクセルペダル５にワイヤ７を介して連係し、アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段としてのアクセル操作量センサ８が設けられ、更に、該アクセル操作量センサ８と一体に、該センサで検出されるアクセル操作量が所定値以下のアイドル状態でＯＮとなるアイドル検出手段としてのアイドルスイッチ９が設けられ、これらアクセル操作量センサ８からのアクセル操作量信号及びアイドルスイッチ９からの信号も、前記コントロールユニット４に入力される。
【００２１】
前記コントロールユニット４は、前記センサ，スイッチ類の他、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段として燃料噴射ポンプ３に装着された回転速度センサ10、その他エンジン冷却水温度 (以下水温という) を検出する水温センサ11等の信号を入力する (図３のステップＳ１参照) 。そして、通常の部分負荷以上の運転時は、アクセル操作量とエンジン回転速度とに基づいてマップ等から検索した基本燃料噴射量を、水温で補正して得られた燃料噴射量信号を前記燃料噴射ポンプ３に出力する (図３のステップ５，６，９) 。
【００２２】
また、前記アイドルスイッチ９がＯＮとなるアイドル状態では、水温等に応じて設定された目標回転速度一定となるように燃料噴射量を補正して、フィードバック制御する(図３のＳ７，８参照)。
さらに、前記燃料噴射量制御システムに異常があった場合に対処して、前記アクセルペダルスイッチ６がＯＮであるアクセル開放状態のときに、エンジン回転速度が設定回転速度 (例えば1800ｒｐｍ)以上となったときには、前記燃料噴射ポンプ３に内蔵された電磁弁構造の燃料カットバルブ(図示せず)への通電を遮断し、通電時開かれている燃料カットバルブを閉じることにより、燃料噴射弁２への燃料の供給を停止して、エンジン回転速度の増大を抑制するフェールセーフ制御を行っている(図３のＳ２，３，４参照)。
【００２３】
以上のような基本的な構成を備えたシステムにおいて、本発明に係る構成が以下のように設定される。
まず、前記アクセル操作量とエンジン回転速度とを基本として燃料噴射量を設定したマップに、アイドル状態の燃料噴射量特性を以下のように設定する。
即ち、従来では前記したように、アクセルペダルスイッチの診断のため、アイドルスイッチがＯＮとなるアイドル状態のアクセル操作量の上限値を、アクセルペダルスイッチがＯＮとなるアクセル操作量の上限値が最も大きくなる場合 (前記ワイヤ７とアクセルペダル５との遊びがない場合で、例えば5.5 °) より大きく設定 (例えば６°) していた。このため、この間では前記ＩＳＣによりエンジン回転速度が目標回転速度一定となるように制御されてしまうので、燃料噴射量の設定は、アクセル操作量の最小開度 (０°) からアイドルスイッチＯＮの上限値 (６°) まで、略一定の特性であった (図５参照) 。換言すれば、噴射量特性をアクセル操作量の増大に応じて増量する特性を設定しても、フィードバック補正量が減少して目標回転速度一定を維持するように燃料噴射量も略一定に補正されてしまうので、意味がないのである。
【００２４】
そこで、本発明では、アイドルスイッチがＯＮとなるアクセル操作量（開度範囲）の上限値を、アクセルペダルスイッチに関連性を持たせることなく、十分小さい値(例えば１°程度)に設定した上で(図５参照)、アクセル操作量が、アクセルペダルスイッチがＯＮに維持される開度範囲の上限値(例えば5.5°)にあるときには、エンジン回転速度の増大に応じて燃料噴射量が減少し、前記フェールセーフ時の設定回転速度(例えば1800ｒｐｍ)以上では燃料噴射量＝０として燃料供給を停止するような特性とする。なお、アクセル操作量がＩＳＣを行う(０〜１°)までの特性から前記上限値に至るまでの燃料噴射量特性は、アクセル操作量の増大に応じて漸増し、エンジン回転速度の増大に応じて漸減するようにように設定したものを、アクセル操作量とエンジン回転速度とをパラメータとするマップで割り付ける (図６参照)。なお、図６には示さなかったが、アクセル操作量が前記上限値を超える領域の燃料噴射量特性も、アクセル操作量の増大に応じて漸増し、エンジン回転速度の増大に応じて漸減するように設定されている。
【００２５】
このようにすれば、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に維持されているのは、アクセル操作量がごく小さいときに限られ (但し、実際のアクセルペダルの操作量は、アクセル操作量センサでの検出値としては１°以下であっても、それにワイヤがアクセルペダルに連係するまでの遊び量が加わる) 、発進時にアクセルペダル５を、踏み込んでいけば、すぐにＩＳＣ領域を超えて前記上限値まで速やかに燃料噴射量が増量し、これに応じてエンジン回転速度が増大していくので、スムーズな発進性能が得られる。
【００２６】
また、アクセル操作量センサで検出されるアクセル操作量が、前記アクセルペダルスイッチがＯＮとなるアクセル開放状態の領域にあるときには、何等かの原因でエンジン回転速度が増大しても、前記燃料噴射量特性により、設定回転速度以上では燃料供給が停止されるので、回転速度が過剰に増大することを防止できる。
また、前記アクセル操作量センサからのアクセル操作量に基づく燃料噴射量の制御系に異常が発生した場合でも、アクセルペダルスイッチがＯＮ状態であればエンジン回転速度が前記設定回転速度以上で同様に燃料供給が停止されるので、該制御系の異常によるフェールセーフ機能も確保される。
【００２７】
ただし、アイドルスイッチがＯＮとなるアクセル操作量の上限値を、従来に比較して小さくしたことにより、アクセルペダルスイッチの診断については、従来と同様の方式では実質的に行えないことになる。即ち、図５に示すように、ワイヤとアクセルペダルとの遊びが十分大きい場合、アクセルペダルスイッチのＯＮの上限値に対応する遊びを含んだ真のアクセル操作量が減少し、極端には遊びが無くなる前にアクセルペダルスイッチがＯＦＦに切り換わってしまうようなときは、正常時はアクセルペダルスイッチがＯＮからＯＦＦになった後に、アイドルスイッチがＯＮからＯＦＦに切り換わるので、従来の診断で良いのであるが、遊びが小さい場合には、先にアイドルスイッチがＯＦＦに切り換わってからアクセルペダルスイッチがＯＦＦに切り換わるため、従来の診断を行うことができない。
【００２８】
そこで、アクセルペダルスイッチの診断方式を次のように変更した。即ち、前記アクセル操作量センサで検出されるアクセル操作量が、アクセルペダルスイッチ６がＯＮに維持される開度範囲の上限値（例えば 5.5 °）になるまでにアクセルペダルスイッチ６がＯＮからＯＦＦに切り換えられたときは正常(ＯＫ)で、切り換わらなかったときは正常とはいえない(ＮＧ)というように診断する。
【００２９】
上記診断を、図４のフローチャートに従って説明すると、車両出荷時でも診断可能なように、例えば変速機がニュートラル位置にあるとき等を含む診断条件が成立しているか否かを判定し、成立しているときは、ステップ12へ進んでアクセル操作量が０°から増大中であるか否かを判定し、増大中の場合には、ステップ13でアクセル操作量が、前記アクセルペダルスイッチ６のＯＮに維持される開度範囲の上限値（例えば 5.5 °）以下であるか否かを判定する。
【００３０】
次いで、ステップ14では、前記アクセルペダルスイッチ６がＯＮに維持される開度範囲の上限値以下となっている間に、アクセルペダルスイッチ６がＯＮからＯＦＦに切り換えられたか否かを判定する。そして、前記の間にＯＦＦに切り換えられれば、ステップ15へ進んでアクセルペダルスイッチ６は正常と診断し、そうでない場合は、ステップ16へ進んで、アクセルペダルスイッチ６はＮＧと診断する。
【００３１】
実際には、前記ワイヤとアクセルペダルとの間には、多少とも遊びがあると考えられ、その場合、アクセル操作量センサで検出されたアクセル操作量＜真のアクセル操作量の関係があるので、アクセルペダルスイッチがＯＮからＯＦＦに切り換わるときの真のアクセルペダル操作量 (例えば5.5 °) つまり前記上限値をアクセル操作量センサの検出値と比較する判定値とすればよいが、誤差を考慮して判定値を多少大きめの値 (例えば6.0 °) に設定してもよい。
【００３２】
このようにすれば、特別なハードウエアの追加を伴うことなく、アクセルペダルスイッチの診断も確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態のシステム構成図。
【図３】同上実施形態の燃料噴射量制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】同上実施形態のアクセルペダルスイッチの診断ルーチンを示すフローチャート。
【図５】アクセル操作量と燃料噴射量との関係等を示す図。
【図６】燃料噴射量の特性を示すマップ。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 燃料噴射弁
３ 燃料噴射ポンプ
４ コントロールユニット
５ アクセルペダル
６ アクセルペダルスイッチ
７ ワイヤ
８ アクセル操作量センサ
９ アイドルスイッチ
10 回転速度センサ

Claims (3)

1. 運転者によってアクセル操作されるアクセル操作手段と、
   前記アクセル操作手段とは別体の取付け部材に装着され、該アクセル操作手段に連係部材を介して連係し、運転者によって前記アクセル操作手段が操作されたときの該取付け部材の動作量をアクセル操作量として検出するアクセル操作量検出手段と、
   エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
   前記アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量と、エンジン回転速度とに基づいて燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段と、
   前記アクセル操作量検出手段によって検出されるアクセル操作量が所定開度以下の領域をアイドル状態と検出するアイドル状態検出手段と、
   前記アイドル状態検出手段によってアイドル状態と検出されているときに、エンジン回転速度を目標回転速度となるように燃料供給量をフィードバック制御するアイドル回転速度制御手段と、
   アクセル操作手段に装着され、アクセル操作手段の動作量が前記アイドル回転速度制御を実行する所定開度よりも大きな開度以下で、アクセル開放状態と検出するアクセル開放検出手段と、
   前記燃料供給量制御手段における燃料供給量の制御特性を、該アクセル操作量の増大に応じて燃料供給量を増大させるとともに、エンジン回転速度の増大に応じて燃料供給量を減少させ、かつ、前記アクセル開放検出手段がアクセル開放状態と検出する開度の上限値に相当するアクセル操作量において、エンジン回転速度が設定値以上に達したときに燃料供給を停止する特性とした燃料供給量特性設定手段と、
   前記アクセル開放検出手段によってアクセル開放状態と検出されているときに、エンジン回転速度が前記設定値以上に達したときは、強制的に燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、
   を含んで構成したことを特徴とするエンジンの燃料供給量制御装置。
2. 前記アクセル操作量検出手段によって検出されるアクセル操作量が、前記アクセル開放検出手段によってアクセル開放状態と検出される開度範囲に相当する開度範囲内で、前記アクセル開放検出手段の検出結果がアクセル開放状態から非開放状態に変化するか否かで、該アクセル開放検出手段の異常の有無を診断する診断手段、
   を含んで構成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給量制御装置。
3. エンジンがディーゼルエンジンであり、前記アクセル操作量検出手段によって検出されたアクセル操作量に基づいて、燃料噴射ポンプの燃料供給量制御部材を駆動して燃料供給量を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの燃料供給量制御装置。

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