JPH11257137A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エアフローメータの故障時に、簡便な構成でか
つトルク段差を生じさせることなく燃料噴射量を制御で
きるようにする。 【解決手段】運転条件に応じて目標吸入空気量を設定
し、該目標吸入空気量が得られる開度にスロットル弁を
駆動制御する一方、エアフローメータで検出される吸入
空気量に基づいて燃料噴射量を演算するよう構成された
エンジンにおいて、前記エアフローメータの故障時には
（Ｓ11）、エアフローメータによる検出値に代えて、前
記目標吸入空気量に基づいて燃料噴射量を演算させる
（Ｓ13）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃料噴
射制御装置に関し、特に、吸入空気量又は吸気圧の検出
結果から燃料噴射量を演算する装置において、吸入空気
量又は吸気圧を検出する手段の故障時におけるフェイル
セーフ技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子制御式の燃料噴射装置においては、
従来から、吸入空気量又は吸気圧を検出することで、シ
リンダ吸入空気量に対して比例的に燃料噴射量を制御し
て、燃焼混合気の空燃比を目標値に制御することが行わ
れている。また、スロットル弁を機械的にアクセルペダ
ルに連動させて開閉させるのではなく、アクセル開度等
から目標エンジントルクを求める一方、該目標エンジン
トルクに相当する目標吸入空気量を設定し、該目標吸入
空気量に基づいてスロットル弁を開閉駆動するアクチュ
エータを電子制御するエンジントルク制御システムがあ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、吸入空気量
を検出するエアフローメータ又は吸気圧を検出する吸気
圧センサが故障すると、吸入空気量又は吸気圧の検出値
からは、真のシリンダ吸入空気量に見合った燃料噴射量
を演算することができなくなってしまう。そこで、従来
では、前記故障の発生が診断されると、予めスロットル
弁開度とエンジン回転速度とをパラメータとして燃料噴
射量を記憶したマップを参照して、そのときのスロット
ル弁開度とエンジン回転速度とに対応する燃料噴射量を
検索し、該検索した燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁を
制御するようにしていた。

【０００４】しかし、前記マップ上に運転領域毎に記憶
された燃料噴射量を検索する構成の場合には、運転領域
が切り換わると、検索される燃料噴射量が大きく変化す
ることになるため、運転領域が切り換わる毎に大きなト
ルク変化を生じてしまうという問題があった。また、前
記マップを作成するための適合工数が必要であり、ま
た、前記マップを記憶させておくためのメモリ容量を確
保する必要があるという問題もあった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、特に、前述のエンジントルク制御システムを備え
たエンジンにおいて、エアフローメータや吸気圧センサ
の故障時に、簡便な構成によってシリンダ吸入空気量に
見合った燃料噴射量の設定が行えるようにすることを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明は、図１に示すように構成される。図１におい
て、目標空気量設定手段は、エンジンの運転状態に応じ
て目標吸入空気量を設定する。スロットル制御手段は、
目標空気量設定手段で設定された目標吸入空気量に基づ
いてスロットル弁の開度を制御する。

【０００７】一方、吸入空気量検出手段はエンジンの吸
入空気量を検出し、燃料噴射量演算手段は、吸入空気量
検出手段で検出された吸入空気量に基づいて燃料噴射量
を演算する。ここで、故障診断手段は、前記吸入空気量
検出手段における故障の有無を診断し、故障時噴射量演
算手段は、故障診断手段により前記吸入空気量検出手段
における故障の発生が診断されたときに、前記燃料噴射
量演算手段に代えて、前記目標空気量設定手段で設定さ
れた目標吸入空気量に基づいて燃料噴射量を演算する。

【０００８】そして、燃料噴射制御手段は、前記演算さ
れた燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁を制御する。かか
る構成によると、吸入空気量検出手段が故障すると、該
吸入空気量検出手段による検出結果を用いずに、スロッ
トル弁の開度制御における目標吸入空気量を代用し、該
目標吸入空気量が実際のシリンダ吸入空気量に相当する
ものとして、燃料噴射量を制御させる。

【０００９】請求項２記載の発明では、前記故障診断手
段が、前記吸入空気量検出手段の検出結果が、エンジン
の運転中に吸入空気量＝０となったときに故障発生を診
断する構成とした。かかる構成によると、エンジンが運
転されていて、シリンダ内への空気の吸引と燃焼排気の
シリンダ内からの排出が行われる状態において、吸入空
気量検出手段が、吸入空気量が０であると検出したとき
には、吸入空気量検出手段が故障しているものと判断す
る。

【００１０】請求項３記載の発明では、前記故障診断手
段が、前記吸入空気量検出手段の検出結果が、エンジン
の運転状態に関わらずに吸入空気量＝最大量となったと
きに故障発生を診断する構成とした。かかる構成による
と、運転状態とは無関係に、吸入空気量が最大量に張り
付いているときには、吸入空気量検出手段が故障してい
るものと判断する。

【００１１】請求項４記載の発明は、図２に示すように
構成される。図２において、目標空気量設定手段は、エ
ンジンの運転状態に応じて目標吸入空気量を設定する。
スロットル制御手段は、目標空気量設定手段で設定され
た目標吸入空気量に基づいてスロットル弁の開度を制御
する。

【００１２】一方、吸気圧検出手段はエンジンの吸気圧
を検出し、燃料噴射量演算手段は、吸気圧検出手段で検
出された吸気圧に基づいて燃料噴射量を演算する。ここ
で、故障診断手段は、前記吸気圧検出手段における故障
の有無を診断し、故障時噴射量演算手段は、故障診断手
段により前記吸気圧検出手段における故障の発生が診断
されたときに、前記燃料噴射量演算手段に代えて、前記
目標空気量設定手段で設定された目標吸入空気量に基づ
いて燃料噴射量を演算する。

【００１３】そして、燃料噴射制御手段は、前記演算さ
れた燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁を制御する。かか
る構成によると、吸気圧検出手段が故障すると、該吸気
圧検出手段による検出結果を用いずに、スロットル弁の
開度制御における目標吸入空気量を代用し、該目標吸入
空気量が実際のシリンダ吸入空気量に相当するものとし
て、燃料噴射量を制御させる。

【００１４】請求項５記載の発明では、前記故障診断手
段が、吸気脈動が発生する運転条件において、前記検出
された吸入空気量又は吸気圧の変動幅が所定値以下であ
るときに故障発生を診断する構成とした。かかる構成に
よると、運転条件は吸気脈動が発生する条件であるの
に、吸入空気量や吸気圧の検出結果に吸気脈動の影響が
現れていないときには、吸入空気量や吸気圧の検出結果
が実際値に即していないものと推定し、以て、吸入空気
量検出手段又は吸気圧検出手段の故障を診断する。

【００１５】

【発明の効果】請求項１に係る発明によると、吸入空気
量を検出する手段が故障しても、スロットル開度制御に
おける目標吸入空気量を代用して燃料噴射量を演算させ
るので、吸入空気量を検出する手段の故障時であって
も、トルク段差を発生させることなく燃料噴射量を制御
させることができ、また、フェイルセーフ用のマップを
備える必要がないため、マップの適合工数が不要にな
り、かつ、マップ用のメモリ容量を節約できるという効
果がある。

【００１６】請求項２記載の発明によると、エンジンの
運転中であって吸入空気量が０でない状態での実際の検
出結果から、吸入空気量を検出する手段の故障を確実に
診断できるという効果がある。請求項３記載の発明によ
ると、吸入空気量が最大量に張り付いている状態から、
吸入空気量を検出する手段の故障を確実に診断できると
いう効果がある。

【００１７】請求項４記載の発明によると、吸気圧を検
出する手段が故障しても、スロットル開度制御における
目標吸入空気量を代用して燃料噴射量を演算させるの
で、吸気圧を検出する手段の故障時であっても、トルク
段差を発生させることなく燃料噴射を制御させることが
でき、また、フェイルセーフ用のマップを備える必要が
ないため、マップの適合工数が不要になり、かつ、マッ
プ用のメモリ容量を節約できるという効果がある。

【００１８】請求項５記載の発明によると、吸入空気量
又は吸気圧を検出する手段の故障を、吸気脈動が発生す
る条件下での吸入空気量又は吸気圧の検出値の変動幅に
基づき、出力レベルが正常値に近い状態での故障態様を
含み精度良く検出できるという効果がある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。図３は、実施形態における車両用エンジンのシステ
ム構成図である。この図３において、アクセル開度セン
サ１は、運転者によるアクセル操作量ＡＰＳを検出す
る。

【００２０】クランク角センサ２は、単位クランク角毎
のポジション信号ＰＯＳ及び気筒間の行程位相差毎のリ
ファレンス信号ＲＥＦを出力する。ここで、前記ポジシ
ョン信号ＰＯＳの単位時間当りの発生数を計測すること
により、或いは、前記リファレンス信号ＲＥＦの発生周
期を計測することにより、エンジン回転速度ＮＥを検出
できる。

【００２１】エアフローメータ３（吸入空気量検出手
段）は、例えば感熱抵抗を用いた質量流量計であり、エ
ンジン４の吸入空気量 (単位時間当りの吸入空気量＝吸
入空気流量) Ｑを検出する。水温センサ５は、エンジン
４の冷却水温度ＴＷを検出する。エンジン４には、噴射
パルス信号によって開弁駆動され燃料を燃焼室内に直接
噴射する電磁式の燃料噴射弁６、燃焼室に装着されて点
火を行う点火栓７が設けられる。

【００２２】また、エンジン４の吸気通路８には、エン
ジン４の吸入空気量を調整するスロットル弁９が介装さ
れており、このスロットル弁９はモータ等のスロットル
アクチュエータ10で開閉駆動されるようになっている。
前記各種センサからの検出信号を入力するコントロール
ユニット11は、前記各種センサからの信号に基づいて検
出される運転状態に基づき、前記スロットルアクチュエ
ータ10に駆動信号を出力してスロットル弁９の開度を制
御し、また、前記燃料噴射弁６に噴射パルス信号を出力
して燃料噴射量を制御し、また、前記点火栓７（パワー
トランジスタ）に点火信号を出力して点火時期を制御す
る。

【００２３】ここで、前記コントロールユニット11によ
るスロットル開度制御の様子を、図４のフローチャート
に従って説明する。Ｓ１では、アクセル操作量ＡＰＳ，
エンジン回転速度ＮＥ（エンジンの運転状態）を読み込
む。Ｓ２では、前記アクセル操作量ＡＰＳ，エンジン回
転速度ＮＥに基づき、目標エンジントルク及び目標当量
比を演算する。

【００２４】Ｓ３では、前記目標エンジントルクを目標
吸入空気量に変換し、次のＳ４では、前記目標吸入空気
量を、前記目標当量比に応じて補正設定する（目標空気
量設定手段）。そして、Ｓ５では、Ｓ４で目標当量比に
応じて補正設定した目標吸入空気量を、目標スロットル
弁開度に変換する。

【００２５】Ｓ６では、前記目標スロットル弁開度に基
づいて、前記スロットルアクチュエータ10を制御し、ス
ロットル弁９の開度を前記目標スロットル弁開度に制御
する（スロットル制御手段）。次に、前記コントロール
ユニット11による燃料噴射量の演算の様子を、図５のフ
ローチャートに従って説明する。

【００２６】Ｓ11では、前記エアフローメータ３が故障
していると診断されているか否かを判別する（故障診断
手段）。前記エアフローメータ３の故障診断は、クラン
ク角センサ２から検出信号が出力されるエンジンの運転
中（エンジンの回転中）であって吸入空気量が０でない
状態で、エアフローメータ３の出力信号（出力電圧）
が、吸入空気量＝０に相当するレベルであるときに、エ
アフローメータ３が故障していると診断することができ
る。また、エンジンの運転状態に関わらずに、吸入空気
量が最大量に張り付ていることに基づいて、エアフロー
メータ３の故障を診断することもできる。

【００２７】また、吸気脈動が発生する運転条件を予め
エンジン負荷とエンジン回転速度とで規定し、この吸気
脈動が発生する運転条件において前記エアフローメータ
３で検出された吸入空気量の変動幅が所定値以下である
ときに、エアフローメータ３が故障していると診断する
構成としても良い。また、エアフローメータ３の出力信
号が上・下限値に張り付いているときに、エアフローメ
ータ３が故障していると診断する構成としても良い。

【００２８】更に、上記以外の公知の方法によりエアフ
ローメータ３を診断する構成であっても良い。Ｓ11で、
エアフローメータ３が正常であると判断されたときに
は、Ｓ12へ進んで、エアフローメータ３で検出された吸
入空気量を読み込むが、Ｓ11で、エアフローメータ３が
故障していると判断されたときには、Ｓ13へ進んで、前
記Ｓ４で設定された目標吸入空気量を実際の吸入空気量
としてセットする。

【００２９】即ち、エアフローメータ３の故障時には、
エアフローメータ３の検出結果は実際の吸入空気量に対
応しないから、代わりに、前記スロットル弁９の電子制
御における目標吸入空気量を用いるものである。これに
より、エアフローメータ３が故障したときのフェイルセ
ーフ用として、燃料噴射量（又は吸入空気量）を運転条
件から求めるマップを備える必要がなくなり、前記マッ
プの適合工数、前記マップを記憶させるためのメモリ容
量を節約できると共に、実際の吸入空気量に近い値に基
づいて燃料噴射量を演算させることができるので、トル
ク段差の発生も回避できる。

【００３０】Ｓ14では、前記吸入空気量とエンジン回転
速度に基づいて基本燃料噴射量（基本噴射パルス幅）Ｔ
Ｐを演算し、Ｓ15では、前記基本燃料噴射量（基本噴射
パルス幅）ＴＰを前記目標当量比等で補正して、最終的
な燃料噴射量（燃料噴射パルス幅）を演算し、該最終的
な燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁６を制御する（燃料
噴射制御手段）。

【００３１】ここで、Ｓ12からＳ14に進んだ場合が燃料
噴射量演算手段としての機能に相当し、Ｓ13からＳ14に
進んだ場合が故障時噴射量演算手段としての機能に相当
する。ところで、前記図３に示したシステムでは、エア
フローメータ３を備える構成としたが、エアフローメー
タ３の代わりに吸気圧センサ（吸気圧検出手段）を備え
るエンジンであっても良く、この場合には、前記吸気圧
センサの故障を診断し（故障診断手段）、吸気圧センサ
が正常であれば吸気圧センサで検出される吸気圧に基づ
いて基本燃料噴射量（基本噴射パルス幅）ＴＰを演算さ
せ（燃料噴射量演算手段）、吸気圧センサが故障してい
るときには、前記スロットル制御における目標吸入空気
量に基づいて基本燃料噴射量（基本噴射パルス幅）ＴＰ
を演算させれば良い（故障時噴射量演算手段）。

【００３２】尚、吸気圧センサの故障は、吸気脈動の発
生条件で吸気圧の検出値の変動幅が所定値以下であると
きに故障と判定する方法や、吸気圧センサの出力が上・
下限値に張り付いているときに故障と判定する方法、更
に、この他の公知の故障診断方法を用いることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る発明の基本構成を示すブロック
図。

【図２】請求項４に係る発明の基本構成を示すブロック
図。

【図３】実施の形態におけるエンジンのシステム構成
図。

【図４】実施の形態におけるスロットル制御の様子を示
すフローチャート。

【図５】実施の形態における噴射量制御の様子を示すフ
ローチャート。

【符号の説明】

１ アクセル操作量センサ ２ クランク角センサ ３ エアフローメータ ４ エンジン ５ 水温センサ ６ 燃料噴射弁 ９ スロットル弁 10 スロットルアクチュエータ 11 コントロールユニット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの運転状態に応じて目標吸入空気
   量を設定する目標空気量設定手段と、 該目標空気量設定手段で設定された目標吸入空気量に基
   づいてスロットル弁の開度を制御するスロットル制御手
   段と、 エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段
   と、 該吸入空気量検出手段で検出された吸入空気量に基づい
   て燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、 前記吸入空気量検出手段における故障の有無を診断する
   故障診断手段と、 該故障診断手段により前記吸入空気量検出手段における
   故障の発生が診断されたときに、前記燃料噴射量演算手
   段に代えて、前記目標空気量設定手段で設定された目標
   吸入空気量に基づいて燃料噴射量を演算する故障時噴射
   量演算手段と、 前記演算された燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁を制御
   する燃料噴射制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの燃料噴
   射制御装置。
2. 【請求項２】前記故障診断手段が、前記吸入空気量検出
   手段の検出結果が、エンジンの運転中に吸入空気量＝０
   となったときに故障発生を診断することを特徴とする請
   求項１記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】前記故障診断手段が、前記吸入空気量検出
   手段の検出結果が、エンジンの運転状態に関わらずに吸
   入空気量＝最大量となったときに故障発生を診断するこ
   とを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御
   装置。
4. 【請求項４】エンジンの運転状態に応じて目標吸入空気
   量を設定する目標空気量設定手段と、 該目標空気量設定手段で設定された目標吸入空気量に基
   づいてスロットル弁の開度を制御するスロットル制御手
   段と、 エンジンの吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、 該吸気圧検出手段で検出された吸気圧に基づいて燃料噴
   射量を演算する燃料噴射量演算手段と、 前記吸気圧検出手段における故障の有無を診断する故障
   診断手段と、 該故障診断手段により前記吸気圧検出手段における故障
   の発生が診断されたときに、前記燃料噴射量演算手段に
   代えて、前記目標空気量設定手段で設定された目標吸入
   空気量に基づいて燃料噴射量を演算する故障時噴射量演
   算手段と、 前記演算された燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁を制御
   する燃料噴射制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの燃料噴
   射制御装置。
5. 【請求項５】前記故障診断手段が、吸気脈動が発生する
   運転条件において、前記検出された吸入空気量又は吸気
   圧の変動幅が所定値以下であるときに故障発生を診断す
   ることを特徴とする請求項１又は４に記載のエンジンの
   燃料噴射制御装置。