JPH0618054Y2

JPH0618054Y2 - 内燃機関用燃料供給装置のフェイルセイフ装置

Info

Publication number: JPH0618054Y2
Application number: JP1988089060U
Authority: JP
Inventors: 行博西川
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2003-07-06
Also published as: JPH0212053U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本考案は、内燃機関用燃料供給装置のフェイルセイフ装
置に関する。

〈従来の技術〉従来、内燃機関の電子制御式の燃料供給装置としては、
以下のようなものがある（実開昭６１−１８７９５７号
公報等参照）。

即ち、燃料タンク内の燃料を、タービン型等の燃料ポン
プによって、吸入・圧送して、燃料配管を介して、プレ
ッシャレギュレータに至らしめ、ここで、燃料の圧力を
所定値にまで、低下・調整する。こうして圧力調整され
た燃料を別の燃料配管を介して、機関へ燃料を噴射供給
する燃料噴射弁に送り込んでいる。

ここで、プレッシャレギュレータは、その内部にダイア
フラムに取付けられた弁体を有しており、この弁体の作
動が、燃料戻し口の開閉を支配しており、余剰燃料を燃
料戻し口に通じるリターンパイプを介して燃料タンク内
に戻すことにより圧力調整を行う。

〈考案が解決しようとする課題〉しかしながら、このような従来の内燃機関用燃料供給装
置にあっては、燃料ポンプによって圧送された燃料の圧
力をプレッシャレギュレータにおいて、所定値にまで低
下させて、燃料噴射弁へ燃料を供給するようにしている
が、燃料圧力調整によって生じた余剰燃料を燃料タンク
内に戻すリターンパイプに詰まりが発生する等の原因
で、燃料の圧力を低下させることができないまま、燃料
噴射弁に高圧の燃料を供給してしまうような事態が発生
したとき、コントロールユニットにて、燃料の圧力が調
整された状態での開弁時間を制御されている燃料噴射弁
は過剰の燃料を噴射することになり、空燃比がオーバー
リッチ化して、燃料不良を引き起こし、エンストを生じ
るという問題点があった。

また、プレッシャレギュレータにおいては、ダイアフラ
ムの異常変位によって、ダイアフラム抜けが生じる恐れ
があり、この場合は部品の交換を余儀なくされるという
問題点もあった。なお、特開昭６０−２２８７５９号公
報には、プレッシャーレギュレータ内の燃料圧力のみを
検出し、該検出圧力に応じて燃料ポンプの駆動量を制御
することで、プレッシャーレギュレータ内の燃料圧力を
一定値に維持するようにした燃料ポンプの駆動制御装置
が開示されているが、このものでは、前記リターンパイ
プが目詰まり状態であるのか、或いは燃料噴射弁の閉弁
に伴う衝撃反射波等によりプレッシャレギュレータ内の
燃料圧力が瞬間的に高圧となったのか、を区別すること
ができず、燃料圧力に衝撃反射波が生じる毎に、その都
度燃料ポンプの駆動量が低下されてしまうこととなり、
機関トルク変動・回転変動等が生じて運転性の悪化を招
くと共に、空燃比段差等に伴う排気浄化性能の悪化等を
避けられなかった。

そこで、本考案は、このような従来の問題点に鑑み、燃
料噴射弁の閉弁に伴う衝撃反射波等によりプレッシャレ
ギュレータ内の燃料圧力が瞬間的に高圧となることと、
リターンパイプの目詰まり等の異常状態と、を精度よく
区別して検出すると共に、リターンパイプの詰まり等が
発生して、プレッシャレギュレータにおいて、燃料噴射
弁に供給する燃料の圧力を低下・調整することが不可能
となったときにも、エンスト等を起こさないで、修理工
場等までのフェイルセイフ走行を可能にすることを目的
とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的達成のため、本考案では、燃料タンク内の燃
料を吸入・圧送する燃料ポンプと、機関へ燃料を噴射供
給する燃料噴射弁との間の燃料配管の途中に、燃料圧力
とスプリングの弾性力とを受けて作動するダイアフラム
に取付けられて燃料戻し口を開閉する弁体を有するプレ
ッシャレギュレータを備え、余剰燃料を燃料戻し口から
リターンパイプにより燃料タンク内に戻すと共に、前記
燃料噴射ポンプの圧送圧力が所定値以上のときに圧送燃
料の一部を燃料タンクへ戻すリリーフ弁を備え、前記燃
料配管内圧力を所定圧力以下に制限するようにした内燃
機関用燃料供給装置において、前記ダイアフラムのスプ
リング側に設置されて、当該ダイアフラムの変位を検出
する第１変位センサと、前記リリーフ弁に設けられ、当
該リリーフ弁の変位を検出する第２変位センサと、前記
第１変位センサがダイアフラムの異常変位を検出し、且
つ前記第２変位センサがリリーフ弁の開弁変位を検出し
たときに、燃料ポンプへの印加電圧を低下させる印加電
圧低下手段と、を設けた構成とする。

〈作用〉上記の構成によれば、リターンパイプの詰まり等が発生
して、プレッシャレギュレータ内の燃料圧力が高まり、
ダイアフラムが燃料戻し口開方向に異常な変位を示した
とき、これを第１変位センサにより検出し、且つ燃料ポ
ンプの圧送圧力が異常上昇した際に圧送燃料の一部を燃
料タンクへ戻して燃料配管内燃料圧力を所定値に維持す
るリリーフ弁の開弁状態を第２変位センサにより検出す
ることで、前記リターンパイプの詰まり状態と、燃料噴
射弁の閉弁に伴う衝撃反射波等によりプレッシャレギュ
レータ内の燃料圧力が瞬間的に高圧となることとを、精
度よく区別し、前記リターンパイプの詰まり等による異
常状態を検出したときのみ、燃料ポンプへの印加電圧を
低下させ、吐出圧を下げて、燃料噴射弁への燃料圧力が
過大となることを回避することができる。

これにより、空燃比のオーバーリッチ化によるエンスト
等を防止することができ、フェイルセイフ走行が可能と
なる。

〈実施例〉以下に、本考案に係る一実施例を第１図〜第４図に基づ
いて説明する。

第１図を参照して、燃料タンク１内の燃料は燃料ポンプ
２によって吸入され、燃料配管３を介してプレッシャレ
ギュレータ４に圧送される。

プレッシャレギュレータ４には、ダイアフラム５を介し
て、燃料流通室６と基準圧力室７とが画成されており、
燃料ポンプ２により圧送された燃料は燃料流通室６に入
り、ここから別の燃料配管８を介して、機関９の吸気通
路10に取付けられた燃料噴射弁11に供給される。

筒状のプレッシャレギュレータ４のほぼ中央部には、そ
の内部を上下に区画すべくダイアフラム５がその周縁を
側壁に挟持・固定されており、下側の室を燃料流通室
６、上側の室を基準圧力室７としている。ダイアフラム
５の中央の下側（燃料流通室６側）には、ダイアフラム
５と共に可動すべく弁体12を一体に固定している。ま
た、基準圧力室７には、スプリング13を収納してダイア
フラム５に作用させてある。

燃料流通室６にはその側壁に継手パイプ14,15が挿入さ
れており、一方の継手パイプ14には燃料ポンプ２からの
燃料配管３が接続され、他方の継手パイプ15には燃料噴
射弁11への燃料配管８が接続されている。更に、底部を
貫通して燃料戻し口16が形成されており、その開口部は
弁体12によって開閉されるべく、弁体12に相対して設け
られている。この燃料戻し口16はリターンパイプ17を介
して燃料タンク１内に通じている。

基準圧力室７にはその天壁を貫通して基準圧力取入口18
が開口しており、この基準圧力取入口18は、基準圧力配
管19を介して、燃料噴射弁11が臨む吸気通路10と通じて
いる。

燃料は燃料配管３内を圧送されて継手パイプ14を介して
燃料流通室６内に送りこまれる。ここでの燃料圧力が、
スプリング13の設定圧力を超えると、ダイアフラム５が
図で上方に変位し、弁体12が燃料戻し口16から離れ、燃
料戻し口16を開口して、燃料をリターンパイプ17を介し
て燃料タンク１内に戻す。こうして、圧力を所定値にま
で低下させられた燃料は継手パイプ15及び燃料配管８を
介して燃料噴射弁11に供給される。

但し、基準圧力室７には、燃料噴射弁11が存する吸気通
路10内の圧力（負圧）が基準圧力配管19を介して導かれ
ているので、厳密には、燃料圧力と吸気通路10内圧力と
の差圧を設定圧力（例えば、2.5kg/cm²）に制御してい
る。

ここで、本考案に係る構成として、基準圧力取入口18の
開口端先端側壁に、ダイアフラム５、つまり弁体12の変
位を検出すべく渦電流式等よりなる第１変位センサ20が
配置されている。

また、燃料ポンプ１には、吐出圧力の異常上昇時（例え
ば、燃料ポンプ１内圧力が5.5kg/cm²以上となったと
き）に、吐出燃料の一部を逃がすためのリリーフ口21が
設けられ、リリーフ弁22が介装されている。このリリー
フ弁22は、第２図に示すように、ほぼ筒状のリリーフ口
21内底部に形成された弁座23に、スプリング24により付
勢された弁体25が着座している。弁体25上側には、ロッ
ド26が延設されており、弁体25と一体に移動するように
してある。ここで、リリーフ口21上方の内壁に、光セン
サ等によりなる第２変位センサ27（投光器27a，受光器2
7b）が設置されており、弁体25の上昇につれてロッド26
が持ち上げられたときに、それを検出できるようにして
ある。

このような内燃機関用燃料供給装置において、リターン
パイプ17に詰まりが発生する等してプレッシャレギュレ
ータ４によって燃料噴射弁11に供給する燃料の圧力を低
下・調整することができなくなった場合の、本考案に係
るフェイルセイフ装置について説明する。

先ず、燃料供給装置全体に亘って、燃料の圧力が異常に
上昇するため、プレッシャレギュレータ４のダイアフラ
ム５及び弁体12が第１図で上方に異常変位すると共に、
燃料ポンプ２のリリーフ弁22の弁体25が第２図で上方に
移動して開弁する。この結果、第１変位センサ20がプレ
ッシャレギュレータ４のダイアフラム５、即ち弁体12の
異常変位を検出し、それと共に燃料ポンプ２のリリーフ
口21内に設けられた第２変位センサ27がリリーフ弁22の
弁体25の作動を検出する。

そして、第１変位センサ20及び第２変位センサ27からコ
ントロールユニット30内のマイクロコンピュータ31（第
４図参照）に異常変位検出信号が送られると、マイクロ
コンピュータ31が印加電圧低下手段として機能し、燃料
ポンプ２への印加電圧を低下させて、フェイルセイフ処
理を行う。

マイクロコンピュータ31による燃料ポンプ２の印加電圧
制御を第３図に示すフローチャートに従って説明する。

ステップ１（図中にはＳ１と記す。以下同様。）では、
第１変位センサ20によって、プレッシャレギュレータ４
のダイアフラム５の変位量を検出して、ステップ２に進
む。

ステップ２では、第１変位センサ20により検出された変
位量を所定値と比較，判定する。変位量＜所定値のとき
はダイアフラム５の変位が正常とみなしてステップ６に
進む。変位量≧所定値のときはプレッシャレギュレータ
４内の燃料流通室６内の燃料圧力が異常に上昇して、ダ
イアフラム５が異常変位を示したと判定して、ステップ
３に進む。

ステップ３では、第２変位センサ27によって、リリーフ
弁22の変位の有無を検出して、ステップ４に進む。

ステップ４では、第２変位センサ27により検出された変
位の有無を判定する。変位無しのときはリリーフ弁22が
非作動、つまり燃料ポンプ２内の圧力が正常とみなし
て、ステップ６に進む。変位有りのときは、燃料ポンプ
２内の圧力が異常に上昇して、リリーフ弁22が作動中で
あるとみなしてステップ５に進む。即ち、プレッシャレ
ギュレータ４のダイアフラム５が異常変位を示し、且
つ、燃料ポンプ２のリリーフ弁22が開弁しているとき
に、異常とみなして、ステップ５に進む。より詳しく説
明すれば、ステップ２において第１変位センサ20の異常
変位信号が検出された場合には、リターンパイプ17の内
圧が異常に高い状態（目詰まり状態等）であることと、
或いは燃料噴射弁11の閉弁に伴う衝撃反射波等により燃
料圧力が瞬間的に高圧となることと、の２通りの高圧状
態が検出される。つまり、第１変位センサ22の異常変位
信号のみでは、前記両者を区別して検出することができ
ず、そのため正常状態（目詰まり等がない状態）である
にも拘らず、異常状態（目詰まり状態等）であると判断
してしまうことになる。

しかしながら、正常状態において燃料噴射弁11の閉弁に
伴う衝撃反射波等により瞬間的に高圧となる状態は、第
２変位センサ27の変位信号（開弁信号）に何ら関係なく
起こるのに対し、リターンパイプ17内に目詰まり等が発
生した異常状態では、燃料ポンプ２の圧送圧力が異常上
昇してリリーフ弁22が開弁するため、必ず第２変位セン
サ27の変位信号（開弁信号）を伴うのである。

そこで、本実施例では、ステップ２において第１変位セ
ンサ20の異常変位信号と、ステップ４において第２変位
センサ27の変位信号（開弁信号）とを検出し、両者が検
出されて初めて、リターンパイプ17が目詰まり等による
異常状態であるとみなすようにしているのである。

ステップ５では、燃料ポンプ２への印加電圧を所定の低
い電圧値にすべくその値Ｖ_ＯをＶに代入してステップ７
に進む。

ステップ２の判定で変位量＜所定値と判定され、または
ステップ４の判定で変位無しと判定されたときは、ステ
ップ６に進み、燃料噴射量Ｔ_Ｐ及び機関回転数Ｎとから
マップにより印加電圧Ｖを検索して、ステップ７に進
む。

ステップ７では、印加電圧Ｖをデジタル出力してこのル
ーチンを終了する。

第４図を参照して、このデジタル出力はＤ／Ａ変換器32
により電圧信号に変換され、更にコンパレータ33と三角
波発生器34とからなるデューティ信号発生回路35により
処理され、このデューティ信号発生回路35からのデュー
ティ信号で燃料ポンプ２の駆動回路に直列に接続された
トランジスタ36がオン・オフされる。こうして、必要量
に応じたデューティ信号でトランジスタ36をオン・オフ
させて、燃料の必要量に応じた平均印加電圧で燃料ポン
プ２を駆動するようにしている。

このように、本実施例によれば、燃料噴射弁11の閉弁に
伴う衝撃反射波等によりプレッシャレギュレータ４内の
燃料圧力が瞬間的に高圧となったことと、リターンパイ
プの目詰まり等の異常状態と、を正確に区別して燃料ポ
ンプ２の圧送量を制御するようになしたので、燃料圧力
に衝撃反射波が生じる毎に、その都度燃料ポンプ２の圧
送量が低下されるのが抑制され、機関トルク変動・回転
変動等による運転性の悪化、空燃比段差等に伴う排気浄
化性能の悪化等を抑制しつつ、リターンパイプ17詰まり
等が発生して、プレッシャレギュレータ４において、燃
料の圧力を所定の圧力値にまで、低下させることができ
なくなったときは、従来のように、そのまま高圧の燃料
を燃料噴射弁11に供給して、空燃比がオーバーリッチ化
して燃料不良を引き起こし、エンストが発生するという
事態を回避することができる。即ち、燃料ポンプ２の印
加電圧を下げて、燃料ポンプ２の吐出力を低下させて、
燃料噴射弁11に過剰な燃料が送り込まれないようにする
ことができる。よって、空燃比ほぼ良好に燃料供給がで
き、エンストすることなく、フェイルセイフ走行が可能
となる。

〈考案の効果〉以上説明したように、本考案によれば、リターンパイプ
詰まり等が発生して、プレッシャレギュレータ内におけ
るダイアフラムが異常な変位を示したときは、変位セン
サにより、それを検出して、燃料ポンプへの印加電圧を
下げて、吐出力を低下させ、燃料噴射弁に高圧の燃料が
供給されることを回避することができる。よって、空燃
比がオーバーリッチとなり、エンスト等を引き起こすと
いうことなく、フェイルセイフ走行が可能となる。

また、ダイアフラムの異常変位を速やかに検出して、フ
ェイルセイフ処理を行うので、ダイアフラム抜けをも防
止することができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る一実施例を示すシステム図、第２
図は第１図のＡの拡大断面図、第３図はフェイルセイフ
時のフローチャート、第４図は燃料ポンプへの印加電圧
の制御を示す図である。１…燃料タンク、２…燃料ポンプ、３，８…燃料配管、
４…プレッシャレギュレータ、５…ダイアフラム、９…
機関、11…燃料噴射弁、12…弁体、13…スプリング、16
…燃料戻し口、17…リターンパイプ、20…第１変位セン
サ、22…リリーフ弁、27…第２変位センサ、30…コント
ロールユニット、31…マイクロコンピュータ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】燃料タンク内の燃料を吸入・圧送する燃料
ポンプと、機関へ燃料を噴射供給する燃料噴射弁との間
の燃料配管の途中に、燃料圧力とスプリングの弾性力と
を受けて作動するダイアフラムに取付けられて燃料戻し
口を開閉する弁体を有するプレッシャレギュレータを備
え、余剰燃料を燃料戻し口からリターンパイプにより燃
料タンク内に戻すと共に、前記燃料噴射ポンプの圧送圧
力が所定値以上のときに圧送燃料の一部を燃料タンクへ
戻すリリーフ弁を備え、前記燃料配管内圧力を所定圧力
以下に制限するようにした内燃機関用燃料供給装置にお
いて、前記ダイアフラムのスプリング側に設置されて、当該ダ
イアフラムの変位を検出する第１変位センサと、前記リリーフ弁に設けられ、当該リリーフ弁の変位を検
出する第２変位センサと、前記第１変位センサがダイアフラムの異常変位を検出
し、且つ前記第２変位センサがリリーフ弁の開弁変位を
検出したときに、燃料ポンプへの印加電圧を低下させる
印加電圧低下手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関用燃料供給装置のフ
ェイルセイフ装置。