JP2008101546A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転状態の変化に基づいて、異常が生じている燃料ポンプを識別することが可能な燃料供給装置を提供する。
【解決手段】複数の燃料ポンプ３、４から吐出される燃料を合流させて内燃機関１に供給可能であり、かつ内燃機関１が必要とする量の燃料が供給されるように、複数の燃料ポンプ３、４のそれぞれの作動状態を内燃機関１の運転状態に応じて制御する燃料供給装置２において、燃料供給の異常が検出された場合に、複数の燃料ポンプ３、４から操作対象の燃料ポンプ４（又は３）を選択してその作動状態を変更する。操作対象の選択と、操作対象の作動状態の変更に伴う内燃機関１の運転状態の変化との関係に基づいて、異常が生じている燃料ポンプを識別する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の燃料ポンプからの燃料を合流させて内燃機関に供給する燃料供給装置に係り、特に異常検出機能を備えた燃料供給装置に関する。

複数の燃料ポンプからの燃料を合流させて内燃機関に供給する装置においては、一部の燃料ポンプからの燃料供給に異常が生じると、燃料不足による失火、排気浄化触媒の損傷といった不都合が生じるおそれがある。そのため、複数の燃料ポンプのそれぞれの吐出圧を燃料ポンプ毎に別々の圧力センサで検出し、いずれかの圧力センサが検出する吐出圧が所定の設定値以下に低下した場合にはその吐出圧が低下した系統の燃料ポンプが故障したものとみなしてその燃料ポンプを停止させ、他の燃料ポンプの吐出量を増加させて燃料供給不足の回避を図る装置が提案されている（特許文献１参照）。単一の燃料ポンプを使用する燃料供給装置において、空燃比センサがリーン信号を出力した場合に燃料ポンプの吐出量を増大させて故障検出を実行する装置も提案されている（特許文献２参照）。その他に、本願発明に関連する先行技術文献として特許文献３が存在する。

特開平７−１１９５７３号公報 特開平１０−１９６４８０号公報 特許第３２５８４１７号公報

複数の燃料ポンプから吐出される燃料を合流させて内燃機関に供給する燃料供給装置では、燃料の供給異常が発生すると、その影響で内燃機関の運転状態が変化するが、その変化では燃料供給装置に異常が生じていることは判別できても、いずれの燃料ポンプに異常が生じているかを直ちに識別することができない。

本発明は、内燃機関の運転状態の変化に基づいて、異常が生じている燃料ポンプを識別することが可能な燃料供給装置を提供することを目的とする。

本発明の燃料供給装置は、複数の燃料ポンプから吐出される燃料を合流させて内燃機関に供給する燃料供給装置において、前記内燃機関が必要とする量の燃料が供給されるように、前記複数の燃料ポンプのそれぞれの作動状態を前記内燃機関の運転状態に応じて制御するポンプ制御手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料供給装置からの燃料供給の異常を検出する異常検出手段と、前記異常が検出された場合、前記複数の燃料ポンプから操作対象の燃料ポンプを選択して該操作対象の燃料ポンプの作動状態を変更するポンプ制御変更手段と、前記ポンプ制御変更手段による前記操作対象の選択と、前記作動状態の変更に伴う前記内燃機関の運転状態の変化との関係に基づいて、異常が生じている燃料ポンプを識別する異常識別手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の燃料供給装置によれば、ポンプ制御手段が内燃機関の運転状態に応じて複数の燃料ポンプのそれぞれの作動状態を制御することにより、内燃機関が必要とする量の燃料が供給される。しかしながら、一部の燃料ポンプからの燃料供給に異常が生じた場合、ポンプ制御手段による制御では正しい量の燃料が供給されず、その影響で内燃機関の運転状態が変化する。従って、まずは、内燃機関の運転状態に基づいて、燃料供給装置からの燃料供給の異常を異常検出手段により検出することができる。但し、この段階ではいずれの燃料ポンプに異常が生じているかまでは識別できない。そこで、異常が検出されたならば、ポンプ制御変更手段により、複数の燃料ポンプから操作対象の燃料ポンプを選択してその作動状態を変更する。正常な燃料ポンプが操作対象として選択されたならば、燃料供給装置から内燃機関に供給される燃料の量が作動状態の変更に応じた量だけ変化し、その影響が内燃機関の運転状態にも反映される。一方、異常が生じている燃料ポンプが操作対象として選択された場合には、作動状態を変更しても燃料供給装置から供給される燃料の量が適正に変化しない。この場合、内燃機関の運転状態には、作動状態の変更に対応して本来生じるべき変化が現れない。このため、ポンプ制御変更手段による操作対象の選択と関連付けて、異常識別手段により、作動状態の変更に伴う内燃機関の運転状態の変化を判別することにより、異常が生じている燃料ポンプを識別することが可能となる。

本発明の燃料供給装置において、前記異常判別手段は前記異常として燃料不足を検出し、前記ポンプ制御変更手段は、前記操作対象の燃料ポンプの吐出量が増加するように当該燃料ポンプの作動状態を変更し、前記異常識別手段は、前記作動状態の変更に伴って、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化したか否かを判別し、その判別結果と前記ポンプ制御変更手段による前記操作対象の選択との関係に基づいて、前記異常が生じている燃料ポンプを識別してもよい（請求項２）。

燃料不足の検出に対応してポンプ制御変更手段が操作対象の燃料ポンプの吐出量を変化させた場合、その燃料ポンプが正常に作動すれば内燃機関に供給される燃料の量が増加し、内燃機関の運転状態は燃料不足が解消する方向に適正に変化する。一方、操作対象の燃料ポンプに異常が生じていれば、燃料の供給量が正しく増加せず、内燃機関の運転状態は燃料不足が解消する方向に適正に変化しない。よって、ポンプ制御変更手段における操作対象の選択と、異常識別手段による判別結果とを関連付けることにより、異常が生じている燃料ポンプを識別することができる。ポンプ制御変更手段が操作対象の燃料ポンプの作動状態をその吐出量が増加するように変更しているから、ポンプ制御変更手段のポンプ操作に起因して燃料不足が生じるおそれがない。

本発明の燃料供給装置においては、前記複数の燃料ポンプとして第１の燃料ポンプと第２の燃料ポンプとが設けられ、前記ポンプ制御手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が所定値よりも小さい小流量域にある場合に、前記第２の燃料ポンプを停止させる一方で前記第１の燃料ポンプを前記内燃機関が必要とする燃料量が供給できるように作動させてもよい。この場合、前記ポンプ制御変更手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域にある状態で燃料不足が検出された場合、前記第２の燃料ポンプを前記操作対象として選択して該第２の燃料ポンプを作動させ、前記異常識別手段は、前記第２の燃料ポンプの作動に伴って、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化した場合、前記第１の燃料ポンプの異常と識別してもよい（請求項３）。

この形態によれば、内燃機関が必要とする燃料量が小流量域にある場合、ポンプ制御手段は第２の燃料ポンプを停止させる。この状態で燃料不足が検出されてポンプ制御変更手段が第２の燃料ポンプを作動させ、その作動に伴って、燃料不足が解消する方向に運転状態が適正に変化すれば、燃料不足が検出された原因は第１の燃料ポンプの側にある、つまり、第１の燃料ポンプに異常があると識別することができる。

本発明の燃料供給装置においては、前記複数の燃料ポンプとして第１の燃料ポンプと第２の燃料ポンプとが設けられ、前記ポンプ制御手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が所定値よりも小さい小流量域にある場合には、前記第２の燃料ポンプを停止させる一方で前記第１の燃料ポンプを前記内燃機関が必要とする燃料量が供給できるように作動させ、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域を超えた場合には前記第１の燃料ポンプを最大吐出量未満で作動させつつ、前記第２の燃料ポンプを最大吐出量で作動させてもよい。この場合、前記ポンプ制御変更手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域を超えている状態で燃料不足が検出された場合、前記第１の燃料ポンプを操作対象として選択して該第１の燃料ポンプの吐出量を増加させ、その吐出量の増加に伴って、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化した場合には、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域へと低下して前記ポンプ制御手段が前記第２の燃料ポンプを停止させていることを条件に、前記第２の燃料ポンプを操作対象として選択して該第２の燃料ポンプを作動させ、前記異常識別手段は、前記ポンプ制御変更手段が前記小流量域にて前記第２の燃料ポンプを作動させても、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化しない場合には、前記第２の燃料ポンプの異常と識別してもよい（請求項４）。

この形態によれば、内燃機関が必要とする燃料量が小流量域を超えた状態で燃料不足が検出された場合、その状態ではポンプ制御手段が第２の燃料ポンプを最大吐出量で作動させるから、まず、第１の燃料ポンプの吐出量を増加させ、それに伴って内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化したか否かを判別する。適正に変化した場合、第１の燃料ポンプは正常と判別してよい。そこで、内燃機関が必要とする燃料量が小流量域に低下してポンプ制御手段が第２の燃料ポンプを停止させるまで待ってから、第２の燃料ポンプを操作対象として選択してその吐出量を増加させる。そして、その第２の燃料ポンプを作動させても燃料不足が解消する方向に運転状態が適正に変化しない場合には第２の燃料ポンプに異常が生じていると識別することができる。

本発明の燃料供給装置においては、前記複数の燃料ポンプとして第１の燃料ポンプと第２の燃料ポンプとが設けられ、前記ポンプ制御手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が所定値よりも小さい小流量域にある場合には、前記第２の燃料ポンプを停止させる一方で前記第１の燃料ポンプを前記内燃機関が必要とする燃料量が供給できるように作動させ、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域を超えている場合には前記第１の燃料ポンプ及び前記第２の燃料ポンプをいずれも作動させてもよい。この場合、前記ポンプ制御変更手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域を超えている状態で前記燃料不足が検出された場合、その検出後に前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域へと低下して前記ポンプ制御手段が前記前記第２の燃料ポンプを停止させていることを条件に前記第２の燃料ポンプを操作対象として選択して該第２の燃料ポンプを作動させ、前記異常識別手段は、前記ポンプ制御変更手段が前記小流量域にて前記第２の燃料ポンプを作動させても、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化しない場合には、前記第２の燃料ポンプの異常と識別してもよい（請求項５）。

さらに、前記ポンプ制御変更手段は、前記小流量域にて前記第２の燃料ポンプを作動させたことにより、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化した場合には、前記第１の燃料ポンプを前記操作対象としてさらに選択して該第１の燃料ポンプの吐出量を増加させ、前記異常識別手段は、前記ポンプ制御変更手段が前記第１の燃料ポンプの吐出量を増加させても、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化しない場合には、前記第１の燃料ポンプの異常と識別してもよい（請求項６）。

上記の形態によれば、内燃機関が必要とする燃料量が小流量域を超えている状態で燃料不足が検出された場合、その状態ではポンプ制御手段が第１及び第２の燃料ポンプをいずれも作動させている。そこで、内燃機関が必要とする燃料量が小流量域へ低下してポンプ制御手段が第２の燃料ポンプを停止させるまで待ってから、第２の燃料ポンプを操作対象として選択してその吐出量を増加させる。そして、第２の燃料ポンプを作動させても燃料不足が解消する方向に運転状態が適正に変化しない場合には第２の燃料ポンプに異常が生じていると識別することができる。一方、小流量域にて第２の燃料ポンプを作動させたことにより燃料不足が解消する方向に運転状態が適正に変化した場合には第２の燃料ポンプが正常に作動していると判別してよい。この場合には、第１の燃料ポンプを操作対象としてさらに選択してその吐出量を増加させる。第１の燃料ポンプの吐出量を増加させても燃料不足が解消する方向に運転状態が適正に変化しない場合には、第１の燃料ポンプが異常と識別することができる。

本発明の燃料供給装置は、互いに異なる気筒に接続された複数の排気通路が設けられ、前記複数の排気通路のそれぞれに排気空燃比に対応した信号を出力する空燃比検出手段が設けられた内燃機関に適用することができる。この場合、複数の排気通路のそれぞれで同時にリーン状態が検出された場合には、気筒間で共用されている燃料供給装置から供給される燃料量に不足が生じている可能性が高い。これに対して、いずれか一方の排気通路の空燃比検出手段のみが空燃比のリーン状態を検出した場合には、その排気通路に固有である燃料噴射弁等に異常が生じている可能性が高い。そこで、前記異常検出手段は前記複数の排気通路のそれぞれの空燃比検出手段が同時に所定のリーン状態を検出した場合に、前記燃料不足が検出されたと判断してもよい（請求項７）。

本発明において、ポンプ制御手段及びポンプ制御変更手段による燃料ポンプの作動状態の制御又はその変更は、燃料ポンプを目標とする吐出量で運転させるための指示をその燃料ポンプに与えることを意味し、燃料ポンプの動作がその指示通りに現実に作動していることまでを要件とするものではない。燃料ポンプの異常の概念は、燃料ポンプの可動部分あるいはその制御回路に異常が生じている場合のみならず、燃料ポンプからの燃料供給が正常に行われない限りにおいて、弁装置等の流体機器、ポンプ駆動回路といった各種の付属機器の異常を含むものである。

以上に説明したように、本発明の燃料供給装置によれば、内燃機関の運転状態の変化に基づいて燃料供給の異常が検出された場合、ポンプ制御変更手段により複数の燃料ポンプから操作対象の燃料ポンプを選択してその作動状態を変更するようにしたので、その操作対象の燃料ポンプの選択と、作動状態の変更に伴う内燃機関の運転状態の変化との関係に基づいて、異常が生じている燃料ポンプを識別することができる。

図１は、本発明の一形態に係る内燃機関用燃料供給装置の一例を示している。燃料供給装置２は、内燃機関の一例としてのＶ型エンジン（以下、エンジンと略称することがある。）１に適用される。エンジン１は車両に走行用の動力源として搭載されるもので、左右一対のバンク１Ｌ、１Ｒを有している。バンク１Ｌ、１Ｒには適宜数の気筒１００が設けられる。図１ではバンク１Ｌ、１Ｒのそれぞれにおいて単一の気筒１００のみが示されている。燃料供給装置２は、第１の燃料ポンプ３及び第２の燃料ポンプ４を備えている。それらの燃料ポンプ３、４から吐出される燃料は共通の燃料供給経路５で合流し、さらに、その燃料供給経路５からバンク１Ｌ、１Ｒのそれぞれの高圧燃料配管１０１Ｌ、１０１Ｒに導かれる。図１の例では、高圧配管１０１Ｌ、１０１Ｒが相互に接続され、燃料供給経路５が左バンク１Ｌの高圧配管１０１Ｌに接続されることにより、燃料ポンプ３、４からの燃料が高圧配管１０１Ｌ、１０１Ｒに導かれる。高圧配管１０１Ｌ、１０１Ｒに蓄えられた高圧燃料は、気筒１００毎に設けられた燃料噴射弁１０２から各気筒１００の内部に噴射される。

エンジン１の運転状態は制御装置６によって制御される。制御装置６は一対のエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ。）７Ｌ、７Ｒを備えている。ＥＣＵ７Ｌ、７Ｒは、所定の制御プログラムに従ってエンジン１の運転状態を制御するコンピュータユニットである。ＥＣＵ７Ｌは左バンク１Ｌの燃料噴射弁１０２Ｌ等の制御を担当し、ＥＣＵ７Ｒは右バンク１Ｒの燃料噴射弁１０２Ｒ等の制御を担当する。つまり、本形態では、エンジン１の運転状態がバンク１Ｌ、１Ｒ毎に区分してＥＣＵ７Ｌ、７Ｒにより制御される。ＥＣＵ７Ｌ、７Ｒは所定の通信回線８を介して互いに接続されており、その通信回線８を介して制御に必要な各種の情報を交換することができる。ＥＣＵ７Ｌ、７Ｒには、エンジン１の運転状態の制御に必要な情報として、例えばクランク角センサ１０３が検出するクランク角信号等、空燃比センサ１０４Ｌ、１０４Ｒがそれぞれ出力する左バンク１Ｌ又は右バンク１Ｒのそれぞれの排気通路１０５Ｌ、１０５Ｒの排気空燃比に対応した空燃比信号等が入力される。排気通路１０５Ｌ、１０５Ｒは互いに独立している。

ＥＣＵ７Ｌ、７Ｒは燃料ポンプ３、４の制御も担当する。本形態では、第１の燃料ポンプ３の動作が右バンク１Ｒに対応するＥＣＵ７Ｒにて制御され、第２の燃料ポンプ４の動作が左バンク１Ｌに対応するＥＣＵ７Ｌにて制御される。つまり、第１の燃料ポンプ３とＥＣＵ７Ｒとによって一組の制御系統が形成され、第２の燃料ポンプ４とＥＣＵ７Ｌとによって他の一組の制御系統が形成される。言い換えれば、燃料ポンプ３、４は２つの制御系統に区分してＥＣＵ７Ｒ、７Ｌにより制御される。

図２は燃料供給装置２の詳細を示している。燃料供給装置２は燃料タンク１０を含み、その燃料タンク１０の内部は第１室１０ａ及び第２室１０ｂに区分されている。第１室１０ａにはサブタンク１１が設置され、そのサブタンク１１の内部に燃料ポンプ３、４が設置されている。サブタンク１１には、第１室１０ａ及び第２室１０ｂに蓄えられた燃料をサブタンク１１内にそれぞれ吸い込む第１のジェットポンプ１２ａ及び第２のジェットポンプ１２ｂが設けられている。燃料ポンプ３、４の吸込み側にはサブタンク１１の内部の燃料を濾過するサクションフィルタ１３が接続されている。上述したように、燃料ポンプ３、４の吐出側は共通の燃料供給経路５に接続されている。燃料供給経路５には燃料フィルタ１４が設けられ、その燃料フィルタ１４の下流（つまり、エンジン１側）にはプレッシャレギュレータ１５が接続されている。プレッシャレギュレータ１５は、エンジン１に導かれる燃料の圧力を所定圧力に制限する。プレッシャレギュレータ１５にて圧力調整された燃料は燃料供給経路５に設けられた高圧燃料ポンプ（不図示）にてさらに加圧された上で高圧燃料配管１０１Ｌ、１０１Ｒ（図１）に供給される。一方、プレッシャレギュレータ１５から排出された余剰の燃料は第２のジェットポンプ１２ｂを介してサブタンク１１内に戻される。また、プレッシャレギュレータ１５の吐出側にはリリーフ弁１６が接続され、そのリリーフ弁１６から排出される燃料もサブタンク１１に戻される。

燃料ポンプ３、４の燃料吐出能力は、両ポンプ３、４から吐出可能な単位時間当りの最大燃料量（以下、最大吐出量と呼ぶ。）Ｑａ、Ｑｂの合計量Ｑｔが、エンジン１の目標とする運転状態を実現するために必要な単位時間当りの燃料量（以下、燃料必要流量と呼ぶ。）の最大値よりも大きくなる限りにおいて適宜に定めてよい。最大吐出量Ｑａ、Ｑｂは互いに等しくてもよいが、本形態では第１の燃料ポンプ３の最大吐出量Ｑａが第２の燃料ポンプ４の最大吐出量Ｑｂよりも大きく設定されている。また、第１の燃料ポンプ３の駆動回路（不図示）には可変抵抗が設けられている。その可変抵抗を操作して第１の燃料ポンプ３の駆動電圧を変化させることにより、第１の燃料ポンプ３の作動時の燃料吐出量は、小吐出量及び大吐出量の二段階に切替可能である。大吐出量は第１の燃料ポンプ３の最大吐出量に設定される。一方、第２の燃料ポンプ４の作動時における燃料吐出量は一定値に設定されている。つまり、第２の燃料ポンプ４は電源のオンによって所定量の燃料を吐出し、電源のオフによってその作動を停止する。従って、作動停止時、つまり燃料吐出量が０の状態を含めた場合、第１の燃料ポンプ３の燃料吐出量は三段階に切り替え可能であり、第２の燃料ポンプ４の燃料吐出量は二段階に切り替え可能である。また、第２の燃料ポンプ４に関しては電源オン時の吐出量が第２の燃料ポンプ４の最大吐出量である。ＥＣＵ７Ｌ、７Ｒは、エンジン１の燃料必要流量に応じて次表に示すように燃料ポンプ３、４の燃料吐出量を切り替える。

ＥＣＵ７Ｌ、７Ｒのそれぞれは、エンジン１を目標とする運転状態に制御するために必要な燃料噴射量を所定の周期で繰り返し演算しており、その燃料噴射量から燃料必要流量を演算し、その燃料必要流量が小流量域、中流量域及び大流量域のいずれの領域に属するかによって燃料ポンプ３、４の動作を切り替える。なお、燃料噴射量の演算は、例えば、機関回転数と吸入空気量（又はアクセル開度に代表される機関負荷）に応じて演算される基本燃料噴射量に対して各種の補正を加える周知の手法によって実施すればよい。燃料必要流量は、単位時間当りの燃料噴射量の積算値又はそれよりも大きな値に設定すればよい。ＥＣＵ７Ｌ、７Ｒのそれぞれは、燃料必要流量が小流量域にあるときは、第１の燃料ポンプ３を小吐出量で作動させ、第２の燃料ポンプ４をオフ、つまり停止させる。燃料必要流量が中流量域のときは第１の燃料ポンプ３を小吐出量で作動させ、第２の燃料ポンプ４をオン、つまり作動させる。さらに、燃料必要流量が大流量域のときは第１の燃料ポンプ３を大吐出量で作動させ、第２の燃料ポンプ４もオンする。このようなポンプ制御を以下では通常制御と呼ぶ。通常制御によれば、燃料必要流量が大流量域に区分される場合に第１の燃料ポンプ３が大吐出量で作動するとともに、第２の燃料ポンプ４も作動し、両ポンプ３、４から吐出される燃料が合流してエンジン１に供給される。これにより、エンジン１の高負荷運転時に要求される燃料量が確保される。一方、エンジン１の負荷が相対的に小さくなる中流量域では第２の燃料ポンプ４が停止し、エンジン１の負荷がさらに減少する小流量域では第１の燃料ポンプ３が小吐出量で作動するので、ポンプ３、４の消費電力を節減し、あるいはポンプの作動ノイズを低減することができる。なお、流量域の境界値は一定でもよいし、エンジン１の運転状態に応じて適宜に変化させてもよい。大流量域と中流量域とを区分する境界値が、第２の燃料ポンプ４の作動又は停止を切り換える所定値に相当する。

さらに、ＥＣＵ７Ｌ、７Ｒは、図３〜図７に示すポンプ異常検出ルーチンを実行することにより、燃料ポンプ３、４のそれぞれからの燃料供給の異常の有無を識別する。なお、図示のポンプ異常検出ルーチンは、ＥＣＵ７Ｌ、７Ｒのいずれもが実行可能とされるが、以下では右バンク１ＲのＥＣＵ７Ｒがルーチンを実行する場合を例に挙げて説明する。ＥＣＵ７Ｒは第１の燃料ポンプ３を制御可能であるが、第２の燃料ポンプ４は直接的に制御することができない。このため、第２の燃料ポンプ４の動作を変化させる必要が生じた場合、ＥＣＵ７ＲはＥＣＵ７Ｌへと通信回線８を介して動作変更を指示し、その指示に従ってＥＣＵ７Ｌが第２の燃料ポンプ４を制御することになる。以下の説明において、ＥＣＵ７Ｒによる第２の燃料ポンプ４の制御はＥＣＵ７Ｌを介した間接的な制御を意味する。

図３〜図７のポンプ異常検出ルーチンは、ＥＣＵ７Ｒに電源が供給されてＥＣＵ７Ｒが正常に動作している限り、所定の周期で繰り返し実行される。ポンプ異常検出ルーチンにおいて、ＥＣＵ７ＲはまずステップＳ１で運転条件Ａが成立するか否かを判別する。運転条件Ａは、燃料必要流量が小流量域にあり、かつ第２の燃料ポンプ４がオフ、すなわち停止している場合に成立する。運転条件Ａが成立しない場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ２に進み、運転条件Ｂが成立するか否かを判別する。運転条件Ｂは、燃料必要流量が中流量域にあり、第１の燃料ポンプ３が小吐出量で作動し、かつ第２の燃料ポンプ４がオンの場合に成立する。運転条件Ｂが成立しない場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ３に進み、運転条件Ｃが成立するか否かを判別する。運転条件Ｃは、燃料必要流量が大流量域にあり、第１の燃料ポンプ３が大吐出量で作動し、かつ第２の燃料ポンプ４がオンの場合に成立する。そして、運転条件Ｃが成立しない場合、ＥＣＵ７Ｒは今回のルーチンを終了する。なお、運転条件Ａ〜Ｃの判断において、ＥＣＵ７ＲはＥＣＵ７Ｌを介して第２の燃料ポンプ４がオン又はオフのいずれの状態かを検出する。

ステップＳ１にて運転条件Ａが成立している場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ４に進み、第２ポンプチェックフラグがオンされているか否かを判別する。第２ポンプチェックフラグは、第２の燃料ポンプ４に関する異常判別のための処理を実施するか否かを識別するためのフラグである。第２ポンプチェックフラグがオフの場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ５に進み、ポンプチェックフラグがオンされているか否かを判別する。ポンプチェックフラグは、燃料ポンプ３、４のそれぞれに関する異常判別のための処理を実施するか否かを識別するためのフラグである。ポンプチェックフラグがオフの場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ６に進み、燃料不足に起因する異常がエンジン１の運転状態に現れているか否かを判別する。例えば、両バンク１Ｌ、１Ｒの空燃比センサ１０４Ｒ、１０４Ｌにてそれぞれ検出される空燃比が同時に所定のリーン状態になった場合に、燃料不足が検出されたと判断する。両バンク１Ｌ、１Ｒの空燃比センサ１０４Ｌ、１０４Ｒが同時にリーン状態を検出した場合には、両バンク１Ｌ、１Ｒで共用されている燃料供給系統（つまり燃料ポンプ３、４から高圧配管１０１Ｌ、１０１Ｒまで）に何らかの異常が生じている可能性が高いためである。ちなみに、いずれか一方の空燃比センサ１０４Ｌ（又は１０４Ｒ）のみがリーン状態を検出している場合には、バンク毎に独立している燃料噴射弁１０２Ｌ、１０２Ｒに異常が生じている可能性が高い。

リーン状態か否かの判定に関しては、理論空燃比から適度な許容範囲を設定し、その許容範囲を超えて空燃比がリーンの値に変化したときに燃料不足に起因するリーン状態が発生していると判定してもよい。あるいは、エンジン１の停止が指示されていないにも拘わらずエンジン１が停止した場合にも燃料不足が検出されたと判断してよい。さらに、クランク角センサ１０３の出力信号に基づいてエンジン１の始動が失敗し又は始動が不良と判断された回数を記録し、その回数が所定値を超えた場合に燃料不足が検出されたと判断してもよい。

燃料不足が検出された場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ７に進み、第２の燃料ポンプ４をオンする。この場合、ステップＳ１にて運転条件Ａが成立していることから、燃料必要流量は小流量域である。従って、通常制御の状態であれば、第１の燃料ポンプ３は小吐出量で作動し、第２の燃料ポンプ４はオフのはずである。この状態から第２の燃料ポンプ４がオンされて第２の燃料ポンプ４が実際に作動すれば、燃料供給経路５に導かれる燃料量が増加し、燃料不足は解消するはずである。そこで、ＥＣＵ７Ｒは第２の燃料ポンプ４をオンした後にステップＳ８へ進み、ステップＳ６で検出した燃料不足が解消してエンジン１の運転状態が正常に復帰したか否かを判別する。例えば、第２の燃料ポンプ４のオンに応答して、上述した空燃比のリーン状態が解消した場合には正常に復帰したと判断する。エンジン１の異常な停止、始動不能、始動不調が解消したか否かを判別してもよい。

ステップＳ８にてエンジン１の運転状態が正常に復帰したと判断された場合、上述したように第２の燃料ポンプ４が正常に作動していると考えられる。従って、ステップＳ６で検出された異常の原因は、第１の燃料ポンプ３の側にあるとみなしてよい。そこで、ステップＳ８が肯定判断された場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ９に進み、第１の燃料ポンプ３からの燃料供給に異常が生じていると識別する。識別結果はＥＣＵ７Ｒ、７Ｌに内蔵された不揮発性のメモリ等に記憶する。ステップＳ９の処理後、ＥＣＵ７Ｒは今回のルーチンを終了する。一方、ステップＳ６又はＳ８にて否定判断された場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ９をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ２で運転条件Ｂが成立している場合、ＥＣＵ７Ｒは図４のステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１では、空燃比センサ１０４Ｒ、１０４Ｌが検出する空燃比について、燃料不足に起因するリーン状態が発生しているか否かを判別する。リーン状態の判定に関しては上述した許容範囲を設定してもよい。リーン状態でなければ、ＥＣＵ７Ｒは今回のルーチンを終了する。この場合、第２ポンプチェックフラグをオフにリセットしてもよい。

一方、ステップＳ１１にてリーン状態が発生している場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ１２へ進み、第１の燃料ポンプ３を大吐出量で作動させる。ステップＳ１２へと処理が進む場合には運転条件Ｂが成立しているから、燃料必要流量は中流量域である。そのため、通常制御の状態であれば、第１の燃料ポンプ３は小吐出量で作動し、第２の燃料ポンプ４はオンのはずである。この状態から第１の燃料ポンプ３を大吐出量の作動状態に切り換えると、第１の燃料ポンプ３が適正に作動していれば、燃料供給経路５に導かれる燃料量が増加し、燃料不足による空燃比のリーン状態は解消するはずである。そこで、ＥＣＵ７Ｒは第１の燃料ポンプ３の作動状態を大吐出量に切り換えた後にステップＳ１３へ進み、空燃比が所定レベル以上にリッチ側（つまり、燃料不足が解消する方向）へ変化したか否かを判別する。変化していればステップＳ１４に進み、第２ポンプチェックフラグをオンにして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ１４にて第２ポンプチェックフラグがオンされた後、燃料必要流量が小流量域に変化すると第２の燃料ポンプ４がオフされる。この状態でポンプ異常検出ルーチンが開始されると、ステップＳ１及びＳ４の条件が肯定され、ＥＣＵ７Ｒは図５のステップＳ２１へと進む。ステップＳ２１において、ＥＣＵ７Ｒは第２の燃料ポンプ４をオンする。続くステップＳ２２にて、ＥＣＵ７Ｒは、空燃比センサ１０４Ｒ、１０４Ｌが検出する空燃比が所定レベル以上にリッチ側へ変化したか否かを判別する。変化しない場合には、第２の燃料ポンプ４をオンしたにも拘わらず燃料量が増加していないとみなしてよい。よって、ステップＳ２２が否定判断された場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ２３に進み、第２の燃料ポンプ４からの燃料供給に異常が生じていると識別する。つまり、図４のステップＳ１１で発生したリーン状態の原因が、第２の燃料ポンプ４からの燃料供給の異常にあると識別する。識別結果はＥＣＵ７Ｒ、７Ｌに内蔵された不揮発性のメモリ等に記憶する。ステップＳ２３の処理後、ＥＣＵ７Ｒは今回のルーチンを終了する。一方、ステップＳ２２が肯定判断された場合には第２の燃料ポンプ４が正常に動作しているとみなしてよいため、ＥＣＵ７ＲはステップＳ２３をスキップしてルーチンを終える。

図３のステップＳ３にて運転条件Ｃが成立する場合、ＥＣＵ７Ｒは図６のステップＳ３１へ進む。ステップＳ３１では、空燃比センサ１０４Ｒ、１０４Ｌが検出する空燃比について、燃料不足に起因するリーン状態が発生しているか否かを判別する。リーン状態の判定は図４のステップＳ１１と同様でよい。リーン状態でなければ、ＥＣＵ７Ｒは今回のルーチンを終了する。一方、上述したリーン状態が発生している場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ３２へ進み、ポンプチェックフラグをオンにして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ３２にてポンプチェックフラグがオンされた後、燃料必要流量が小流量域に変化すると第１の燃料ポンプ３が小吐出量の作動状態へと切り換えられ、第２の燃料ポンプ４がオフされる。この状態でポンプ異常検出ルーチンが開始されると、ステップＳ１及びＳ５の条件が肯定され、ＥＣＵ７Ｒは図７のステップＳ４１へと進む。ステップＳ４１において、ＥＣＵ７Ｒは第２の燃料ポンプ４をオンする。続くステップＳ４２にて、ＥＣＵ７Ｒは空燃比センサ１０４Ｒ、１０４Ｌが検出する空燃比が所定レベル以上にリッチ側へ変化したか否かを判別する。変化しない場合には、第２の燃料ポンプ４のオンによって燃料量が増加すべきであるにも拘わらず、燃料量が増えていないとみなしてよい。よって、ステップＳ４２が否定判断された場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ４３に進み、第２の燃料ポンプ４からの燃料供給に異常が生じていると識別する。つまり、図６のステップＳ３１で発生したリーン状態の原因が、第２の燃料ポンプ４からの燃料供給の異常にあると識別する。

一方、ステップＳ４２で空燃比がリーン側への変化が認められた場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ４４に進み、第１の燃料ポンプ３を大吐出量で作動させる。続いて、ＥＣＵ７ＲはステップＳ４５に進み、空燃比が所定レベル以上にリッチ側へ変化したか否かを判別する。変化しない場合には、第１の燃料ポンプ３の作動状態の切り換えによって燃料量が増加すべきであるにも拘わらず、燃料量が増えていないとみなしてよい。よって、ステップＳ４５が否定判断された場合、ＥＣＵ７ＲはステップＳ４６に進み、第１の燃料ポンプ３からの燃料供給に異常が生じていると識別する。つまり、図６のステップＳ３１で発生したリーン状態の原因が、第１の燃料ポンプ３からの燃料供給の異常にあると識別する。識別結果はＥＣＵ７Ｒ、７Ｌに内蔵された不揮発性のメモリ等に記憶する。ステップＳ４６の処理後、ＥＣＵ７Ｒは今回のルーチンを終了する。一方、ステップＳ４５が肯定判断された場合には第１の燃料ポンプ３が正常に動作しているとみなしてよいため、ＥＣＵ７ＲはステップＳ４６をスキップしてルーチンを終える。この場合、ポンプチェックフラグをオフにリセットしてもよい。

以上の形態では、ＥＣＵ７Ｌ、７Ｒが表１に従って燃料ポンプ３、４を制御することによりポンプ制御手段として機能する。また、ＥＣＵ７Ｒ、７Ｌのそれぞれは、図３のステップＳ６、図４のステップＳ１１、及び図６のステップＳ３１を実行することにより異常検出手段として機能し、図３のステップＳ７、図４のステップＳ１２、図５のステップＳ２１、図７のステップＳ４１、及びステップＳ４４を実行することによりポンプ制御変更手段として機能し、図３のステップＳ９、図５のステップＳ２３、図７のステップＳ４３及びＳ４６を実行することにより、異常識別手段として機能する。

本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、上述した形態では、燃料必要流量が中流量域にある場合に対応して運転条件Ｂを設定し、大流量域にある場合に対応して運転条件Ｃを設定しているが、運転条件Ｃを、燃料必要流量が中流量域又は大流量域にあり、第１の燃料ポンプ３が小吐出量又は大吐出量で作動し、かつ第２の燃料ポンプ４がオンの場合に成立するように設定してもよい。この場合、運転条件Ｃが成立する状態で空燃比リーンが発生した場合の処理により、第１の燃料ポンプ又は第２の燃料ポンプのいずれに異常が存在するかを識別することができるので、図３のステップＳ２及びＳ４を省略して、ステップＳ１が肯定判断された場合にはステップＳ１からステップＳ５へ処理を進め、ステップＳ１が否定判断された場合にはステップＳ１からステップＳ３へと処理を進めるものとし、さらに図４のステップＳ１１〜Ｓ１４、及び図５のステップＳ２１〜Ｓ２３を省略してもよい。

本発明ではバンク毎にＥＣＵ７Ｌ、７Ｒを設けているが、これらを単一のＥＣＵに統合し、そのＥＣＵで第１のポンプ及び第２のポンプを制御してもよい。本発明の燃料ポンプ制御装置はＶ型エンジンに限らず、各種の型式の内燃機関に適用することができる。

本発明の燃料供給装置を内燃機関の一例としてのＶ型エンジンに適用した一形態を示す図。 図１の燃料供給装置の詳細を示す図。 ＥＣＵが実行するポンプ異常検出ルーチンを示す図。 図３のステップＳ２が肯定判断された場合に実行される処理を示すフローチャート。 図３のステップＳ４が肯定判断された場合に実行される処理を示すフローチャート。 図３のステップＳ３が肯定判断された場合に実行される処理を示すフローチャート。 図３のステップＳ５が肯定判断された場合に実行される処理を示すフローチャート。

符号の説明

１ Ｖ型エンジン（内燃機関）
２ 燃料供給装置
３ 第１の燃料ポンプ
４ 第２の燃料ポンプ
６ 制御装置
７Ｌ、７Ｒ エンジンコントロールユニット（ポンプ制御手段、異常検出手段、ポンプ制御変更手段、異常識別手段）
１０４Ｌ、１０４Ｒ 空燃比センサ（空燃比検出手段）
１０５Ｌ、１０５Ｒ 排気通路

Claims (7)

1. 複数の燃料ポンプから吐出される燃料を合流させて内燃機関に供給する燃料供給装置において、
   前記内燃機関が必要とする量の燃料が供給されるように、前記複数の燃料ポンプのそれぞれの作動状態を前記内燃機関の運転状態に応じて制御するポンプ制御手段と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料供給装置からの燃料供給の異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常が検出された場合、前記複数の燃料ポンプから操作対象の燃料ポンプを選択して該操作対象の燃料ポンプの作動状態を変更するポンプ制御変更手段と、
   前記ポンプ制御変更手段による操作対象の選択と、前記作動状態の変更に伴う前記内燃機関の運転状態の変化との関係に基づいて、異常が生じている燃料ポンプを識別する異常識別手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 前記異常判別手段は前記異常として燃料不足を検出し、
   前記ポンプ制御変更手段は、前記操作対象の燃料ポンプの吐出量が増加するように当該燃料ポンプの作動状態を変更し、
   前記異常識別手段は、前記作動状態の変更に伴って、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化したか否かを判別し、その判別結果と前記ポンプ制御変更手段による前記操作対象の選択との関係に基づいて、前記異常が生じている燃料ポンプを識別する、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記複数の燃料ポンプとして第１の燃料ポンプと第２の燃料ポンプとが設けられ、
   前記ポンプ制御手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が所定値よりも小さい小流量域にある場合に、前記第２の燃料ポンプを停止させる一方で前記第１の燃料ポンプを前記内燃機関が必要とする燃料量が供給できるように作動させ、
   前記ポンプ制御変更手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域にある状態で前記燃料不足が検出された場合、前記第２の燃料ポンプを前記操作対象として選択して該第２の燃料ポンプを作動させ、
   前記異常識別手段は、前記第２の燃料ポンプの作動に伴って、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化した場合、前記第１の燃料ポンプの異常と識別する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
4. 前記複数の燃料ポンプとして第１の燃料ポンプと第２の燃料ポンプとが設けられ、
   前記ポンプ制御手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が所定値よりも小さい小流量域にある場合には、前記第２の燃料ポンプを停止させる一方で前記第１の燃料ポンプを前記内燃機関が必要とする燃料量が供給できるように作動させ、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域を超えた場合には前記第１の燃料ポンプを最大吐出量未満で作動させつつ、前記第２の燃料ポンプを最大吐出量で作動させ、
   前記ポンプ制御変更手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域を超えている状態で前記燃料不足が検出された場合、前記第１の燃料ポンプを操作対象として選択して該第１の燃料ポンプの吐出量を増加させ、その吐出量の増加に伴って、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化した場合には、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域へと低下して前記ポンプ制御手段が前記第２の燃料ポンプを停止させていることを条件に、前記第２の燃料ポンプを操作対象として選択して該第２の燃料ポンプを作動させ、
   前記異常識別手段は、前記ポンプ制御変更手段が前記小流量域にて前記第２の燃料ポンプを作動させても、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化しない場合には、前記第２の燃料ポンプの異常と識別する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
5. 前記複数の燃料ポンプとして第１の燃料ポンプと第２の燃料ポンプとが設けられ、
   前記ポンプ制御手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が所定値よりも小さい小流量域にある場合には、前記第２の燃料ポンプを停止させる一方で前記第１の燃料ポンプを前記内燃機関が必要とする燃料量が供給できるように作動させ、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域を超えている場合には前記第１の燃料ポンプ及び前記第２の燃料ポンプをいずれも作動させ、
   前記ポンプ制御変更手段は、前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域を超えている状態で前記燃料不足が検出された場合、その検出後に前記内燃機関が必要とする燃料量が前記小流量域へと低下して前記ポンプ制御手段が前記前記第２の燃料ポンプを停止させていることを条件に前記第２の燃料ポンプを操作対象として選択して該第２の燃料ポンプを作動させ、
   前記異常識別手段は、前記ポンプ制御変更手段が前記小流量域にて前記第２の燃料ポンプを作動させても、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化しない場合には、前記第２の燃料ポンプの異常と識別する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
6. 前記ポンプ制御変更手段は、前記小流量域にて前記第２の燃料ポンプを作動させたことにより、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化した場合には、前記第１の燃料ポンプを前記操作対象としてさらに選択して該第１の燃料ポンプの吐出量を増加させ、
   前記異常識別手段は、前記ポンプ制御変更手段が前記第１の燃料ポンプの吐出量を増加させても、前記内燃機関の運転状態が、前記燃料不足が解消する方向に適正に変化しない場合には、前記第１の燃料ポンプの異常と識別する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の燃料供給装置。
7. 前記内燃機関には、互いに異なる気筒に接続された複数の排気通路が設けられ、前記複数の排気通路のそれぞれに排気空燃比に対応した信号を出力する空燃比検出手段が設けられ、
   前記異常検出手段は前記複数の排気通路のそれぞれの空燃比検出手段が同時に所定のリーン状態を検出した場合に、前記燃料不足が検出されたと判断することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の燃料供給装置。

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