JPH07189843A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃料ポンプの駆動電圧の制御機能が故障して
も、空燃比が大幅に変動しないようにして、故障時の運
転性や排気性状を改善する。 【構成】電圧モニタによって燃料ポンプの駆動電圧が制
御通りに切り換えられているか否かを判別する（Ｓ３，
Ｓ７）。そして、駆動電圧の切り換え制御機能が故障
し、所期の吐出量が得られなくなっているときには、燃
料圧力の低下に対処すべく、噴射パルス幅の演算に用い
る吸入空気流量Ｑを増量補正する（Ｓ５）。一方、電圧
制御機能の故障によって、過剰な吐出量となっていると
きには、蒸発燃料ガスの増大などによる燃料の過剰供給
に対処すべく、噴射パルス幅の演算に用いる吸入空気流
量Ｑを減量補正する（Ｓ10）。

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供給装置
に関し、詳しくは、燃料ポンプの駆動電圧を切り換える
機能が故障したときのフェイルセーフ技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関の電子制御燃料噴射
装置においては、燃料ポンプから圧送される燃料の圧力
をプレッシャレギュレータによって所定圧力に調整し、
燃料噴射弁の開弁時間によって機関への燃料供給量を制
御する構成が知られている（実開昭６１−１９８５６９
号公報等参照）。

【０００３】前記プレッシャレギュレータは、機関吸入
負圧と燃料圧力との差圧を一定にすべく、燃料タンクに
戻すリターン燃料量をダイヤフラム式の弁によって調整
するものである。また、上記のような燃料供給装置にお
いては、機関要求燃料量の大小に関わらずに一定の駆動
電圧を燃料ポンプに印加させる構成であると、前記印加
電圧は要求燃料量の最も多い状態に適合させる必要があ
るから、要求燃料量が少ないときには、不必要に多量な
吐出量によって騒音を増大させるのみならず、プレッシ
ャレギュレータから燃料タンクに戻される燃料量が多く
なってしまう。

【０００４】プレッシャレギュレータから燃料タンクに
戻される燃料は、機関によって加熱されて温度が高くな
っているから、燃料タンク内の温度を上昇させることに
なり、これによって燃料タンク内で多量の燃料蒸発ガス
が生じることになってしまう。そこで、機関の要求燃料
量に応じて燃料ポンプの吐出量を制御すべく、燃料ポン
プの駆動電圧を制御するシステムが種々提案されている
（特開昭６３−６５１６６号公報等参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に機関の要求燃料量に応じて燃料ポンプの駆動電圧を制
御するシステムが故障し、例えば機関の要求燃料量が多
い条件になったにも関わらず、燃料ポンプの駆動電圧を
所望電圧に上げることができなくなると、燃料ポンプか
らの燃料吐出量の不足によって燃料圧力が所期値よりも
低くなり、同じ噴射時間に対して実際に噴射される燃料
量が少なくなってしまう。そして、かかる噴射量の不足
によって空燃比がリーン化し、失火が発生したり、最悪
の場合にはエンストを生じさせてしまう惧れもある。

【０００６】また、機関の要求燃料量が少ない条件で、
必要以上の駆動電圧で燃料ポンプが制御されるような故
障が生じたときには、噴射供給される燃料量が不足する
ことはないが、前述のように、多くのリターン燃料が発
生し、これによって燃料タンク内での燃料蒸発ガスの発
生量を大幅に増大させてしまうという問題が生じる。燃
料タンク内で発生した燃料蒸発ガスは、キャニスタに一
旦吸着捕集させた後機関に供給させる構成を採る場合が
多く、上記のようにして多量の燃料蒸発ガスが発生する
と、前記キャニスタを介して機関に供給される燃料量が
多くなって、機関吸入混合気の空燃比をリッチ化し、排
気中の未燃焼成分濃度が増大することになってしまう。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、燃料ポンプの駆動電圧を制御する機能に故障が生
じても、運転性や排気性状が悪化することを回避できる
燃料供給装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の燃料供給装置は、燃料ポンプから圧送される
燃料を燃料供給手段によって機関に供給する構成であっ
て、図１に示すように構成される。図１において、運転
条件検出手段は機関の運転条件を検出し、駆動電圧制御
手段は、燃料ポンプの駆動電圧を前記機関運転条件に応
じて切り換え制御する。

【０００９】故障診断手段は、駆動電圧制御手段による
駆動電圧の切り換え制御機能の故障を診断する。また、
燃料供給制御手段は、燃料供給手段による燃料供給動作
を前記機関運転条件に応じて制御する。更に、燃料供給
補正手段は、故障診断手段により故障の発生が診断され
たときに、前記燃料供給制御手段による燃料供給制御を
補正する。

【００１０】

【作用】上記構成において、駆動電圧制御手段による駆
動電圧の切り換え制御機能が故障すると、必要な燃料吐
出量が確保できなくなったり、逆に、過剰な燃料吐出量
となる場合があり、これによって、正常時と同様に燃料
供給手段を動作させたのでは、機関の要求燃料量を供給
できなくなったり、過剰な燃料供給になる惧れもある。

【００１１】そこで、前記駆動電圧制御手段による駆動
電圧の切り換え制御機能が故障しているか否かを診断さ
せ、かかる診断結果に基づいて燃料供給手段の制御特性
を補正するようにした。即ち、駆動電圧の切り換え機能
の故障態様に応じて、適正な混合気形成を行なわせるべ
く、正常時に適合する燃料供給制御を補正するものであ
る。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２は、
本実施例のシステム概略図である。この図２において、
燃料噴射弁１ａ〜１ｄ（燃料供給手段）は、図示しない
内燃機関本体（本実施例では４気筒）の各気筒別に設け
らた電磁式噴射弁であり、燃料タンク２から燃料ポンプ
３によって圧送されプレッシャレギュレータ４によって
所定圧力に調整された燃料を機関に噴射供給する。

【００１３】前記プレッシャレギュレータ４は、機関の
吸入負圧（噴射弁の噴孔雰囲気圧力）と燃料圧力との差
圧が一定値以上になると、リターン通路５を開いて燃料
を燃料タンク２に戻すことによって、前記差圧を一定に
保つものである。ここで、前記差圧を一定に保つことに
よって、燃料噴射弁１の開弁時間に比例する量の燃料が
噴射供給されるようになっている。

【００１４】前記燃料噴射弁１は、マイクロコンピュー
タを内蔵したコントロールユニット６から送られる噴射
パルス信号に応じて間欠的に開駆動される。燃料供給制
御手段としての前記コントロールユニット６は、各種セ
ンサからの検出信号に基づいて機関吸入空気量に対応し
て目標空燃比の混合気を形成させるべく前記噴射パルス
信号のパルス幅（燃料噴射量）を演算する。

【００１５】前記各種センサとしては、機関の吸入空気
流量Ｑを検出するエアフローメータ７，機関回転数Ｎｅ
を検出する回転数センサ（クランク角センサ）８，機関
の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ９などが設けら
れている。上記のエアフローメータ７，回転数センサ
８，水温センサ９などが本実施例における運転条件検出
手段に相当する。

【００１６】また、本実施例では、前記燃料ポンプ３の
駆動電圧を機関運転条件に応じて切り換え制御する電圧
調整器10（駆動電圧制御手段）が備えられている。前記
電圧調整器10は、燃料ポンプ３の電動モータとアースと
の間に２つのＦＥＴ11ａ，11ｂを並列に接続したもので
あり、燃料ポンプ３の電動モータを、ドロッピングレジ
スタ12を介してアースさせるか、或いは、前記２つのＦ
ＥＴ11ａ，11ｂを介してアースさせるかを、前記ＦＥＴ
11ａ，11ｂのＯＮ・ＯＦＦによって切り換えられるよう
になっている。

【００１７】前記ＦＥＴ11ａ，11ｂのＯＮ・ＯＦＦは、
コントロールユニット６によって制御される。コントロ
ールユニット６は、機関要求燃料量が多い運転条件で
は、前記ＦＥＴ11ａ，11ｂをＯＮさせることにより燃料
ポンプ３の駆動電圧を比較的高くして（バッテリ電圧Ｖ
Ｂ付近として）ポンプ吐出量を多くする。逆に、機関要
求燃料量が少ない運転条件では、前記ＦＥＴ11ａ，11ｂ
をＯＦＦさせてドロッピングレジスタ12を介してアース
させることによって、燃料ポンプ３の駆動電圧を比較的
低くしてポンプ吐出量を少なくする。

【００１８】機関要求燃料量が少ない状態で、無駄に多
くの燃料を燃料ポンプ３から圧送すると、前記プレッシ
ャレギュレータ４から燃料タンク２に戻される燃料量が
多くなる。前記プレッシャレギュレータ４から燃料タン
ク２に戻される燃料は、機関によって暖められているか
ら、リーン燃料が多くなると燃料タンク２内の温度が上
昇し、燃料タンク２内での燃料蒸発ガスの発生量を多く
することになる。そこで、要求燃料量が少ない状態で
は、必要な燃料噴射量（燃料圧力）が確保できる程度に
吐出量を抑制し、前記リターン燃料量を極力減少させる
と共に、騒音の低減も図れるようにしてある。

【００１９】前述のコントロールユニット６によるＦＥ
Ｔ11ａ，11ｂのＯＮ・ＯＦＦ制御は、本実施例におい
て、機関負荷と機関回転数Ｎｅとをパラメータとして予
め設定されたＯＮ領域（大流量領域），スタートスイッ
チＯＮ時，冷却水温度Ｔｗが所定温度以下のとき、始動
時水温Ｔｗが所定以上での始動後所定期間においてＦＥ
Ｔ11ａ，11ｂをＯＮし、前記ＯＮ条件以外ではＦＥＴ11
ａ，11ｂをＯＦＦさせる。

【００２０】即ち、基本的には、機関要求燃料量が多い
ときにＦＥＴ11ａ，11ｂをＯＮさせて吐出量を増大させ
るものであるが、始動時水温Ｔｗが所定以上での始動後
所定期間にＦＥＴ11ａ，11ｂをＯＮさせるのは、リター
ン燃料量を多くしてベーパを多く含んだ燃料を速やかに
燃料配管中から追い出すことを目的としている。ところ
で、前記電圧調整器10による燃料ポンプ３駆動電圧の切
り換え制御に故障が生じ、例えば燃料ポンプ３の吐出量
を低く抑えたい運転条件であるにも関わらず、ＦＥＴ11
ａ，11ｂのショートなどによって高い駆動電圧に保持さ
れてしまうと、前述のように燃料タンク２内における燃
料蒸発ガスの発生量が増大してしまうという問題があ
る。逆に、機関要求燃料量が多いのに、燃料ポンプ３の
吐出量が所期値よりも少ないと、燃料圧力を保持できな
くなって、噴射量の低下を招くという問題がある。

【００２１】そこで、本実施例では、コントロールユニ
ット６が、図３のフローチャートに示すようにして前記
電圧調整器10の故障に対するフェイルセーフ制御を実行
する。尚、本実施例において、故障診断手段，燃料供給
補正手段としての機能は、前記図３のフローチャートに
示すように、コントロールユニット６がソフトウェア的
に備えている。

【００２２】図３のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
既述した例に示すようなＦＥＴ11ａ，11ｂのＯＮ条件で
あるか否かを判別する。そして、ＯＮ条件が成立してい
ると判別されたときには、ステップ２へ進み、ＦＥＴ11
ａ，11ｂにＯＮ信号を出力し、それ以外はステップ６へ
進んでＦＥＴ11ａ，11ｂにＯＦＦ信号を出力する。

【００２３】上記の制御によってＦＥＴ11ａ，11ｂをＯ
Ｎ又はＯＦＦに制御すると、それぞれにその状態におい
て、燃料ポンプ３のアースラインの電圧降下分に相当す
る分圧Ｖinと所定電圧Ｖｓとを比較させる。尚、前記分
圧Ｖinの判定のために、コントロールユニット６に前記
分圧Ｖinが入力されるようにしてある。ステップ２でＦ
ＥＴ11ａ，11ｂをＯＮさせてステップ３へ進んだ場合に
は、前記分圧Ｖinが所定電圧Ｖｓ以上であるか否かを判
別する。

【００２４】前記所定電圧Ｖｓは、ＦＥＴ11ａ，11ｂが
正常にＯＮ動作したときの分圧Ｖinと、正常にＯＦＦ動
作したときの分圧Ｖinとの中間値に設定してあり、ＦＥ
Ｔ11ａ，11ｂをＯＮさせて燃料ポンプ３の駆動電圧を高
くしようとしているにも関わらず、前記分圧Ｖinが所定
電圧Ｖｓよりも高い場合には、前記電圧調整器10の故障
によりＯＮ制御に対して実際にＦＥＴ11ａ，11ｂがＯＮ
動作しておらず、ドロッピングレジスタ12を介してアー
スされているものと判定する。

【００２５】一方、前記分圧Ｖinが所定電圧Ｖｓ未満で
あれば、正常にＦＥＴ11ａ，11ｂを介してアースされて
いるものと判定する。また、ステップ６でＦＥＴ11ａ，
11ｂをＯＦＦさせてステップ７へ進んだ場合には、前記
分圧Ｖinが所定電圧Ｖｓ以下であるか否かを判別する。
ＦＥＴ11ａ，11ｂをＯＦＦして燃料ポンプ３の駆動電圧
（吐出量）を低くしようとしているにも関わらず、前記
分圧Ｖinが所定電圧Ｖｓ以下である場合には、前記電圧
調整器10の故障によりＯＦＦ制御に対して実際にＦＥＴ
11ａ，11ｂがＯＦＦ動作せずにＯＮのままで、ＦＥＴ11
ａ，11ｂを介してアースされているものと判定する。

【００２６】一方、前記分圧Ｖinが所定電圧Ｖｓを越え
ている場合には、正常にドロッピングレジスタ12を介し
てアースされているものと判定する。ステップ３又はス
テップ７で正常判定されたときには、そのまま本ルーチ
ンを終了させる。ステップ３で電圧調整器10の故障が判
定されたときには、ステップ４へ進み、前記故障判定結
果（燃料ポンプ３の吐出量不足）を運転者にランプ等で
警告する。

【００２７】次いで、ステップ５では、燃料噴射弁１に
送る噴射パルス信号のパルス幅の演算に用いる吸入空気
流量Ｑデータを増大補正し、該増大補正した吸入空気流
量Ｑに基づいて噴射パルス幅（燃料噴射量）を演算させ
るようにする。即ち、ステップ５に進んだ場合は、燃料
ポンプ３の駆動電圧を高くして大きな吐出量を確保した
い条件であるにも関わらず、電圧調整器10の故障により
所期の吐出量が確保できない状況である。従って、この
場合には、吐出量の不足によって所期の燃料圧力が得ら
れなくなり、同じ噴射パルス幅に対して得られる燃料噴
射量が正常時に比して少なくなる惧れがある。

【００２８】そこで、実際よりも多くの吸入空気流量Ｑ
が検出されたことに演算上で見做し、かかる増量補正さ
れた吸入空気流量Ｑに基づいて噴射パルス幅を演算させ
ることで、単位パルス幅当たりの噴射量が低下している
分を噴射パルス幅の増大修正で補えるようにしたもので
ある。従って、ステップ５では、吸入空気流量Ｑの増量
補正を行なったが、基本噴射パルス幅の増大修正を行な
っても良い。

【００２９】上記のようにして、噴射パルス幅の増大修
正を図れば、電圧調整器10の故障により所期の吐出量が
確保できない状態であっても、空燃比が大幅にリーン化
し、これによって失火やエンストが発生することを回避
できるようになる。一方、ステップ７で電圧調整器10の
故障が判定されたときには、ステップ８へ進み、前記故
障判定結果（燃料ポンプ３の吐出量過剰）を運転者にラ
ンプ等で警告する。

【００３０】次いで、ステップ９では、ＦＥＴ11ａ，11
ｂのＯＮ条件でない機関の始動直後であるか否かを判別
する。前記始動直後の運転条件は、一般的に燃料噴射量
を増量補正して空燃比として通常よりもリッチな空燃比
が要求される条件である。本実施例では、後述するよう
に、燃料ポンプ３の駆動電圧を低く制御すべき運転条件
であるにも関わらず、高い駆動電圧に制御されるような
故障が生じたときには、燃料噴射弁１による燃料噴射量
を減少補正するが、前記始動直後に前記減量補正を実行
すると、始動性を損なう惧れがあるので、故障判定され
ても始動直後であるときには噴射量補正を行なうことな
くそのまま本ルーチンを終了させる。

【００３１】尚、本実施例では、スタートスイッチのＯ
Ｎ状態がＦＥＴ11ａ，11ｂのＯＮ条件であるから、クラ
ンキング中はステップ６以降に進むことがないため、ス
テップ９では始動直後であるか否かを判別させている。
即ち、ステップ９における判別は、ＦＥＴ11ａ，11ｂの
ＯＦＦ条件であるが、空燃比としては通常よりもリッチ
な空燃比が要求される運転条件であるときには、たとえ
燃料ポンプ３が過剰吐出量に制御されていることが診断
されても、ステップ10へ進まないようにするものであ
る。従って、前記ステップ９では、ＦＥＴ11ａ，11ｂの
ＯＮ条件の変更に応じて異なるパラメータの判別が要求
されることになる。

【００３２】ステップ９で始動直後ではないと判別され
ると、ステップ10へ進み、燃料噴射弁１に送る噴射パル
ス信号のパルス幅の演算に用いる吸入空気流量Ｑデータ
を減少補正し、該減少補正した吸入空気流量Ｑに基づい
て噴射パルス幅（燃料噴射量）を演算させるようにす
る。ＦＥＴ11ａ，11ｂのＯＦＦ条件であるにも関わら
ず、燃料ポンプ３が高い駆動電圧で制御されて過剰な吐
出量となっている場合には、燃料噴射弁１の開弁時間に
よる噴射量制御の精度に影響はないものの、プレッシャ
レギュレータ４によって燃料タンク２に戻されるリター
ン燃料量が多くなる。前記リターン燃料は、機関によっ
て加熱されてから燃料タンク２に戻されることになるた
め、リターン燃料量の増大は燃料タンク２内の温度上昇
を招き、かかる温度上昇に伴って燃料タンク２内で燃料
蒸発ガスが増大する。

【００３３】前記燃料タンク２内で発生した燃料蒸発ガ
スをキャニスタに一旦吸着捕集した後、前記キャニスタ
からパージさせた燃料を機関に供給する燃料蒸発ガス処
理装置を備えた機関では、タンク内で燃料蒸発ガスの多
量に発生すると、キャニスタパージによって機関に供給
される燃料量が多くなり、機関吸入混合気の空燃比をリ
ッチ化させることになる。

【００３４】そこで、本実施例では、機関要求燃料量が
少ないにも関わらず燃料ポンプ３が高い駆動電圧で制御
されて過剰な吐出量となっている場合には、噴射パルス
幅の演算に用いる吸入空気流量Ｑを減少させ、前記燃料
蒸発ガスの供給による空燃比リッチ化を燃料噴射弁１か
らの噴射供給する燃料の減量によって抑制できるように
した。

【００３５】尚、キャニスタを用いた燃料蒸発ガス処理
装置を備えない場合であっても、プレッシャレギュレー
タ４の調圧動作が過剰な吐出量に対応し切れずに、燃料
圧力が所期値よりも高くなってしまうような場合におい
ては、前記燃料噴射量の減量補正が空燃比リッチ化を回
避することになる。上記のようにして、燃料ポンプ３が
過剰な吐出量に制御されるような故障が生じても、空燃
比がリッチ化することを抑止でき、以て、排気中の未燃
焼成分濃度が増大することを回避できる。

【００３６】ところで、上記実施例では、燃料ポンプ３
の駆動電圧を大小の２段階に切り換え制御するシステム
について述べたが、３段階以上に切り換え制御されるも
の、或いは、燃料ポンプ３の通電回路に直列に接続させ
たトランジスタのＯＮ・ＯＦＦをデューティ制御するこ
とで、燃料ポンプ３の駆動電圧を制御する構成であって
も良い。

【００３７】また、上記実施例では、いずれの方向の故
障に対しても噴射パルス幅の補正で対処するようにした
が、特に要求燃料量が多い状態で必要な吐出量が得られ
なくなるような故障発生時にはエンストを招く惧れがあ
るので、要求燃料量が確保でできなくなる惧れがあると
きの噴射パルス幅の増量補正のみをフェイルセーフとし
て実行させるようにしても良い。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、燃
料ポンプの駆動電圧を機関運転条件に応じて切り換える
制御機能が故障し、所期の駆動電圧（吐出量）に制御で
きなくなっても、かかる故障が空燃比に与える影響を極
力少なくすることができ、以て、前記故障発生時の運転
性及び排気性状の悪化を抑制できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図２】実施例のシステム概略図。

【図３】実施例における駆動電圧制御及びフェイルセー
フを示すフローチャート。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ 燃料噴射弁 ２ 燃料タンク ３ 燃料ポンプ ４ プレッシャレギュレータ ５ リターン通路 ６ コントロールユニット ７ エアフローメータ ８ 回転数センサ ９ 水温センサ 10 電圧調整器 11ａ，11ｂ ＦＥＴ 12 ドロッピングレジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料ポンプから圧送される燃料を燃料供給
   手段によって機関に供給する構成の内燃機関の燃料供給
   装置であって、 機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、 前記燃料ポンプの駆動電圧を前記機関運転条件に応じて
   切り換え制御する駆動電圧制御手段と、 該駆動電圧制御手段による駆動電圧の切り換え制御機能
   の故障を診断する故障診断手段と、 前記燃料供給手段による燃料供給動作を前記機関運転条
   件に応じて制御する燃料供給制御手段と、 前記故障診断手段により故障の発生が診断されたとき
   に、前記燃料供給制御手段による燃料供給制御を補正す
   る燃料供給補正手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃料供
   給装置。