JP2008121594A - 燃料系異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ポンプ異常の他に燃料配管等の目詰まり異常を検出するにあたり、専用の燃料圧力センサを不要にした燃料系異常検出装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射量を制御するために必要な酸素濃度センサ４０の検出値を利用するとともに、ブラシレスモータ３１の駆動を制御するために必要なホール素子３１２の検出値を利用して、ＥＣＵ１０は、空燃比の値が異常に大きい値であると判定し、かつ、ブラシレスモータ３１の回転数の値が正常であると判定された場合に、燃料配管３４、調圧レギュレータ３３およびインジェクタ５０のうち少なくとも一つが異常状態であるといった、燃料ポンプ３０以外で燃料系異常が発生していると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料通路の目詰まり等の異常を検出する燃料系異常検出装置に関する。

従来より、異物の噛み込み等により燃料ポンプがロックしたポンプ異常状態を検出する装置が知られている（特許文献１参照）。そして、特許文献１には特に記載されていないが、前記ポンプ異常の他にも、燃料ポンプに接続されて内燃機関に燃料を供給する燃料配管が目詰まりを起こしたり、燃料配管に接続されて燃料を噴射するインジェクタや燃料の圧力を調整する調圧レギュレータが目詰まりを起こす異常も生じうる。
そして、従来では、これらの燃料配管等の目詰まり異常を検出するために燃料圧力センサを設けており、この燃料圧力センサの検出値が異常に高くなった場合に、燃料配管等の目詰まり異常である旨を検出している。

特開平０４−２８４１５５号公報

しかしながら、上記従来の構造では、燃料配管等の目詰まり異常を検出する専用の燃料圧力センサを設ける必要が生じ、しかもこのような燃料圧力センサは高価であるため大幅なコスト高を招いてしまう。
そこで、本発明の目的は、燃料ポンプ異常の他に燃料配管等の目詰まり異常を検出するにあたり、専用の燃料圧力センサを不要にした燃料系異常検出装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、空燃比の値が異常に大きい値であると判定され、かつ、ブラシレスモータの回転数の値が正常であると判定された場合に、燃料配管および燃料流れ制御部材のうち少なくとも一つが異常状態であると判定する。
そのため、燃料噴射量を制御するために必要な空燃比検出手段を利用するとともに、ブラシレスモータの駆動を制御するために必要な回転位置検出手段を利用して、燃料配管および燃料流れ制御部材のうち少なくとも一つが異常状態であるか否かを検出することができる。よって、燃料ポンプ異常の他に燃料配管等の目詰まり異常を検出するにあたり、専用の燃料圧力センサを不要にできる。

請求項２記載の発明では、印加電圧に対する回転数の値が所定範囲内であれば燃料ポンプは正常であると判定し、請求項３記載の発明では、印加電圧に対する回転数の値が所定範囲外であれば燃料ポンプは異常状態であると判定する。そのため、印加電圧に対する回転数の値が所定の下限値よりも大きい場合に燃料ポンプの正常を判定し、所定の下限値よりも小さい場合に燃料ポンプは異常状態であると判定する制御に比べて、印加電圧に対する回転数の値が過大である場合をも異常状態であると判定することができる。よって、燃料ポンプの正常、異常を確実に検出できる。

請求項５記載の発明では、燃料系異常判定手段により異常判定がされた場合、或いは、ポンプ異常判定手段により異常判定がされた場合には、モータ制御手段は、ブラシレスモータの回転を一旦停止させた後再起動する。これによれば、ポンプが一端停止した後再起動させることにより燃料の圧力の脈動が発生するので、この脈動により、各部にて目詰まりした異物が除去されることを促進できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る燃料系異常検出装置のハード構成を示すブロック図であり、ＥＣＵ（電子制御装置）１０および駆動回路２０により燃料ポンプ３０は駆動制御される。燃料ポンプ３０は、ブラシレスモータ３１およびポンプ部３２を有する。ポンプ部３２は、ブラシレスモータ３１により回転駆動するインペラー３２１を有しており、インペラー３２１の回転にともない燃料が吸入、昇圧される。ポンプ部３２により昇圧されて燃料ポンプ３０から吐出される燃料は、調圧レギュレータ３３（燃料流れ制御部材）により圧力調整される。そして、調圧レギュレータ３３により圧力調整された燃料は、燃料配管３４を流通し、エンジン（内燃機関）の燃焼室に吸入される吸気に燃料を噴射するインジェクタ５０（燃料流れ制御部材）に供給される。

そして、ＥＣＵ１０は、エンジン回転数およびスロットル開度等に基づき目標噴射量を算出し、インジェクタ５０からの燃料噴射量が目標噴射量となるようにインジェクタ５０の作動を制御する。また、エンジンの排気通路には空燃比検出手段としての酸素濃度センサ４０が設けられており、酸素濃度の検出値はＥＣＵ１０に入力される。

ＥＣＵ１０は、酸素濃度センサ４０からの酸素濃度の検出値に基づき、燃焼室に吸入される混合気の空燃比Ａ／Ｆを検出する。そして、ＥＣＵ１０は、検出された空燃比Ａ／Ｆが理想空燃比に近づくように目標噴射量をフィードバック補正するための補正係数ＦＡＦを算出し、所謂空燃比フィードバック補正制御を実行する。
すなわち、検出された空燃比Ａ／Ｆの値が理想空燃比よりも大きければ、補正係数ＦＡＦの値を大きくして燃料噴射量を増大させるようにフィードバック補正する。一方、検出された空燃比Ａ／Ｆの値が理想空燃比よりも小さければ、補正係数ＦＡＦの値を小さくして燃料噴射量を減少させるようにフィードバック補正する。

燃料ポンプ３０には、ブラシレスモータ３１の回転位置を検出する回転位置検出手段としてのホール素子３１２が設けられている。ＥＣＵ１０は、ホール素子３１２の検出信号に基づき駆動回路２０の作動を制御する。そして、駆動回路２０は複数のスイッチング回路を有しており、ブラシレスモータ３１の各巻線３１１に駆動電圧が順次印加されるようにスイッチング回路を作動させる。
なお、このように駆動回路２０の作動を制御しているときのＥＣＵ１０および駆動回路２０は、特許請求の範囲に記載の「モータ制御手段」に相当する。

次に、ＥＣＵ１０が燃料系異常を検出する方法を、図２〜図４を用いて説明する。
図２は、ＥＣＵ１０による制御を示すフローチャートであり、先ず、ステップＳ１０にて、前述したフィードバック補正するための補正係数ＦＡＦの所定時間当たりの平均値ＦＡＦＡＶを算出する。次に、ステップＳ２０に進み、補正係数平均値ＦＡＦＡＶが所定値α以上であるか否かを判定する。ＦＡＦＡＶ≧αであれば（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、燃料系に異常が発生していることにより、実際に噴射されている燃料の噴射量が目標噴射量よりも少なくなっているとの異常が発生しているとみなし、燃料系異常検出カウンターの値ＣＦＡＦＡＬを１加算する。

次に、ステップＳ４０に進み、ＣＦＡＦＡＬが所定値β以上であるか否かを判定する。燃料系に異常が発生してから所定時間以上経過して、ＣＦＡＦＡＬ≧βとなれば（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、図３に示す燃料系異常判定ルーチンＳ５０を実行する。ＣＦＡＦＡＬの値がβに達していなれば（Ｓ４０：Ｎｏ）処理はステップＳ１０に戻る。
また、ステップＳ２０において、ＦＡＦＡＶ＜αであれば（Ｓ２０：Ｎｏ）、ＣＦＡＦＡＬの値をゼロにリセットして処理はステップＳ１０に戻る。
なお、ステップＳ２０、Ｓ４０により、実際に噴射されている燃料の噴射量が目標噴射量よりも少なくなっているとの異常が発生しているか否かを判定しているときのＥＣＵ１０は、特許請求の範囲に記載の「燃料過少異常判定手段」に相当する。

燃料系異常判定ルーチンＳ５０が開始されると、先ず、ステップＳ５１０において、ホール素子３１２の検出値に基づき燃料ポンプ３０の回転数ＮＥＦＰを算出する。なお、このように回転数ＮＥＦＰを算出しているときのＥＣＵ１０は、特許請求の範囲に記載の「回転数算出手段」に相当する。
その後、ステップＳ５２０において、ブラシレスモータ３１の巻線３１１に印加されている電圧値ＶＢＦＰを検出する。

ここで、燃料ポンプ３０が正常に作動しているときのポンプ回転数ＮＥＦＰとポンプ電圧値ＶＢＦＰとの関係は、図４中の実線に示す如く一義的に決まる。そして、この実線に対して余裕を持たせた範囲が図４中の点線Ｌ１、Ｌ２で示す範囲であり、検出された電圧値ＶＢＦＰに対する検出された回転数ＮＥＦＰがこの範囲内であれば、燃料ポンプ３０が正常に作動していると判定し、範囲外であれば、インペラー３２１に異物が噛み込む等のポンプ異常が発生していると判定する。

具体的には、ＥＣＵ１０には、図４に示すマップが予め記憶されており、ステップＳ５３０において、電圧値ＶＢＦＰに対する回転数ＮＥＦＰが、図４中の点線Ｌ２に示す下限値γ以上かつ点線Ｌ１に示す上限値δ以下であるか否かを判定する。回転数ＮＥＦＰが所定範囲（γ≦ＶＢＦＰ≦δ）であれば（Ｓ５３０：Ｙｅｓ）、燃料ポンプ３０には異常が発生していないとみなし、ステップＳ５４０にて燃料ポンプ３０以外の燃料系が異常であると判定する。つまり、燃料配管３４、インジェクタ５０および調圧レギュレータ３３のうち少なくとも一つに異物が詰まる等の異常が発生している燃料系異常と判定する。その後、ステップＳ５５０にて、燃料ポンプ３０以外の燃料系が異常である旨を示すコードＡＬＣＯＤＥ＝１を出力する。

一方、回転数ＮＥＦＰが所定範囲外であれば（Ｓ５３０：Ｎｏ）、ステップＳ５６０にてポンプ異常が発生していると判定する。なお、ポンプ異常の例としては、インペラー３２１に異物が噛み込む場合、ベーパロックが発生している場合、インペラー３２１が逆回転している場合等が挙げられる。その後、ステップＳ５７０にて、燃料ポンプ３０が異常である旨を示すコードＡＬＣＯＤＥ＝２を出力する。そして、各コードＡＬＣＯＤＥ＝１、２が出力されると、車両乗員に異常を報知するアラーム或いはダイアグランプを作動させる。コードＡＬＣＯＤＥが１か２であるかに応じて、ダイアグランプの点滅回数を替える等、異なる態様で報知する。

なお、ステップＳ１０〜Ｓ５０およびステップＳ５１０〜Ｓ５２０の制御を行った上、ステップＳ５３０により燃料ポンプ３０の異常およびポンプ以外の異常を判定しているときのＥＣＵ１０は、特許請求の範囲に記載の「ポンプ異常判定手段」および「燃料系異常判定手段」に相当する。

以上により、本第１実施形態によれば、インジェクタ５０からの燃料噴射量を制御するために必要な酸素濃度センサ４０を利用するとともに、ブラシレスモータ３１の駆動を制御するために必要なホール素子３１２を利用して、燃料配管３４およびインジェクタ５０等の燃料ポンプ３０以外の燃料系が異常であるか否かを判定することができる。よって、燃料ポンプ３０以外の燃料系の異常を検出するにあたり、専用の燃料圧力センサを不要にできる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る燃料系異常検出装置の制御を、図５および図６を用いて以下に説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の処理ステップ部分には同一符号を付す。また、第２実施形態に係る燃料系異常検出装置のハード構成は第１実施形態と同様であり図１に示す通りである。また、第２実施形態に係る燃料系異常検出装置の異常検出制御において、図２に示す制御内容は第１実施形態と同様の制御内容であるため、説明を省略する。

本第２実施形態では、ステップＳ５３０にて回転数ＮＥＦＰが所定範囲外であると判定され、ポンプ異常が発生していると判定された場合には、ＥＣＵ１０は、ブラシレスモータ３１の回転を一旦停止させ、インペラー３２１が停止した後再起動させるといったポンプ再起動制御を実行する。

具体的には、図５に示すように、ステップＳ５５０、Ｓ５７０の処理の後ステップＳ５８０に進み、燃料ポンプ３０が異常である旨を示すコードＡＬＣＯＤＥ＝２が出力されているか否かを判定する。そして、ＡＬＣＯＤＥ＝２が出力されていなければ（Ｓ５８０：Ｎｏ）処理はステップＳ１０に戻り、ＡＬＣＯＤＥ＝２が出力されていれば（Ｓ５８０：Ｙｅｓ）、図６に示すポンプ再起動ルーチンＳ６０を実行する。

ポンプ再起動ルーチンＳ６０が開始されると、先ず、ステップＳ６１０において、巻線３１１への電圧印加を停止して、燃料ポンプ３０の駆動を停止させる。次に、ポンプ停止カウンターＣＦＰＳＴＯＰを起動させ、ステップＳ６２０にてＣＦＰＳＴＯＰが所定値μ以下であるか否かを判定する。巻線３１１への電圧印加を停止させてから未だ所定時間が経過しておらず、ＣＦＰＳＴＯＰ≦μであれば（Ｓ６２０：Ｙｅｓ）、ステップＳ６３０にてポンプ停止カウンターＣＦＰＳＴＯＰの値を１加算する。

その後、ポンプ停止カウンターＣＦＰＳＴＯＰの値がゼロでなければ（Ｓ６４０：Ｎｏ）ステップＳ６２０、Ｓ６３０が繰り返し処理され、巻線３１１への電圧印加を停止させてから所定時間が経過してＣＦＰＳＴＯＰ＞μとなると（Ｓ６２０：Ｎｏ）、所定時間経過によりインペラー３２１が完全に停止したとみなして、ステップＳ６５０にて巻線３１１への電圧印加を再開し、燃料ポンプ３０を再起動させる。また、ステップＳ６６０にてポンプ停止カウンターＣＦＰＳＴＯＰの値をゼロにリセットする。よって、その後のステップＳ６４０において肯定判定となり、処理はステップＳ５１０に戻る。

以上により、本第２実施形態によれば、ステップＳ５３０にてポンプ異常が発生していると判定された場合には、ＥＣＵ１０は、ブラシレスモータ３１の回転を一旦停止させ、インペラー３２１が停止した後再起動させるといったポンプ再起動制御を実行する。これにより、燃料ポンプ３０が一端停止した後再起動させることにより燃料の圧力の脈動が発生するので、この脈動により、インペラー３２１等にて目詰まりした異物が除去されることを促進できる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、電圧値ＶＢＦＰに対する回転数ＮＥＦＰの検出値が所定範囲（γ≦ＶＢＦＰ≦δ）であるか否かに基づき燃料ポンプ３０の異常発生有無を判定しているが、電圧値ＶＢＦＰに対する回転数ＮＥＦＰの検出値が、図４の点線Ｌ１に示す上限値よりも小さければ（ＶＢＦＰ≦δ）燃料ポンプ３０の異常が発生しておらず、上限値を超えていれば燃料ポンプ３０に異常が発生したと判定するようにしてもよい。また、電圧値ＶＢＦＰに対する回転数ＮＥＦＰの検出値が、図４の点線Ｌ２に示す下限値よりも大きければ（γ≦ＶＢＦＰ）燃料ポンプ３０の異常が発生しておらず、下限値を下回っていれば燃料ポンプ３０に異常が発生したと判定するようにしてもよい。

また、図２〜図６に示す異常検出制御を、車両が以下の運転状態のときに実行するようにして好適である。すなわち、例えば、車両が時速４０ｋｍ／ｈで所定時間以上走行している定速走行時や、アクセル開度が所定時間以上一定した開度で維持されている時や、アイドル運転時等、エンジンの駆動状態が安定している時が好適である

また、上記各実施形態に係る燃料系異常検出装置は、上記エンジンが搭載された二輪車に適用してもよいし四輪車に適用してもよい。
このように、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の第１実施形態に係る燃料系異常検出装置のハード構成を示すブロック図。 図１に示すＥＣＵによる制御内容を説明するフローチャート。 図２の燃料系異常判定ルーチンの制御内容を説明するフローチャート。 図２の燃料系異常判定ルーチンで用いられるマップを示す図。 本発明の第２実施形態に係る燃料系異常検出装置の制御内容を説明するフローチャート。 図５のポンプ再起動ルーチンの制御内容を説明するフローチャート。

符号の説明

１０：ＥＣＵ（モータ制御手段、燃料過少異常判定手段、回転数算出手段、ポンプ異常判定手段、燃料系異常判定手段）、２０：駆動回路（モータ制御手段）、３０：燃料ポンプ、３１：ブラシレスモータ、３２：ポンプ部、３３：調圧レギュレータ（燃料流れ制御部材）、３４：燃料配管、４０：酸素濃度センサ（空燃比検出手段）、５０：インジェクタ（燃料流れ制御部材）、３１２：ホール素子（回転位置検出手段）。

Claims (7)

1. ブラシレスモータ、および前記ブラシレスモータにより回転駆動して燃料を昇圧するポンプ部を有する燃料ポンプと、
   前記ブラシレスモータの回転位置を検出する回転位置検出手段と、
   前記回転位置検出手段による検出値に基づきブラシレスモータの駆動を制御するモータ制御手段と、
   前記回転位置検出手段による検出値に基づき前記ブラシレスモータの回転数を算出する回転数算出手段と、
   前記燃料ポンプに接続され、内燃機関に燃料を供給する燃料配管と、
   前記燃料配管に接続され、前記燃料の流れを制御する燃料流れ制御部材と、
   前記内燃機関に吸入される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記空燃比検出手段により検出された空燃比の値が異常に大きい値であるか否かを判定する燃料過少異常判定手段と、
   前記ブラシレスモータへの印加電圧に対する前記回転数の値が正常であるか否かを判定するポンプ異常判定手段と、
   前記燃料過少異常判定手段により空燃比の値が異常に大きい値であると判定され、かつ、前記ポンプ異常判定手段により回転数の値が正常であると判定された場合に、前記燃料配管および前記燃料流れ制御部材のうち少なくとも一つが異常状態であると判定する燃料系異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする燃料系異常検出装置。
2. 前記ポンプ異常判定手段は、前記印加電圧に対する前記回転数の値が所定範囲内であれば、前記燃料ポンプは正常であると判定する請求項１記載の燃料系異常検出装置。
3. 前記ポンプ異常判定手段は、前記印加電圧に対する前記回転数の値が所定範囲外であれば、前記燃料ポンプは異常状態であると判定する請求項１または２記載の燃料系異常検出装置。
4. 前記燃料流れ制御部材は、前記内燃機関に吸入される吸気に燃料を噴射するインジェクタ、および前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を調整する調圧レギュレータの少なくとも一つを含む請求項１から３のいずれか一項記載の燃料系異常検出装置。
5. 前記燃料系異常判定手段により異常判定がされた場合、或いは、前記ポンプ異常判定手段により異常判定がされた場合には、前記モータ制御手段は、前記ブラシレスモータの回転を一旦停止させた後再起動する請求項１から４のいずれか一項記載の燃料系異常検出装置。
6. 前記空燃比検出手段は、前記内燃機関から排出される排気の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段により構成されている請求項１から５のいずれか一項記載の燃料系異常検出装置。
7. 前記内燃機関に吸入される吸気への燃料噴射量およびスロットル開度の少なくとも一方を、前記空燃比検出手段により検出された空燃比の値に基づきフィードバック補正する請求項１から６のいずれか一項記載の燃料系異常検出装置。

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