JP2518398B2 - 内燃機関のフェ―ルセ―フ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主に車両に用いられる内燃機関のフェール
セーフ装置に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

従来より例えば車両用内燃機関の燃料噴射装置とし
て、吸気量と回転数とを検出してこの吸気量と回転数と
から基本噴射時間を定めて噴射弁から噴射される燃料量
を制御するもの（Ｌ−EFI）や、吸気圧と回転数とを検
出して、この吸気圧と回転数とから基本噴射時間を定め
て噴射弁から噴射される燃料量を制御するもの（Ｄ−EF
I）などがある。

ところで、吸気圧と回転数とに基づき燃料噴射量を制
御するＤ−EFIではスロットル弁の下流側で配管が破損
した場合には、検出される吸気圧が大気圧となるため多
量の燃料が噴射されるようになり、しかもスロットル弁
で絞られることなく破損箇所から空気が機関に供給され
るため、機関の回転数が異常に上昇してしまう恐れがあ
る。

そこで従来、特開昭57−52643号公報においてスロッ
トル開度が所定値以下で、圧力センサで検出される圧力
が大気圧に近い値を示した場合、吸気圧と回転数とで燃
料噴射量を制御するのをスロットル開度と回転数とで燃
料噴射量を制御するように切換える技術が知られている
が、スロットル弁が閉じられている状態では空燃比が極
めて薄いため機関がストールしてしまう。

また、ストールに陥りそうになって運転者がアクセル
を操作してスロットル弁がある程度開かれると回転数が
急激に上昇してしまう恐れがある。

この問題に対し、スロットル開度から正常時の吸気圧
力の上限を推定し、現在の実吸気圧力がそれを越えると
吸気系の破損と判定し、異常信号を出力するものが、す
でに提案されている（特願昭62−282788号）。

ところが、上述のような装置では減速時にはスロット
ル開度の挙動は吸気圧の変化より速い、つまり上限吸気
圧が低く設定され正常であるにもかかわらず誤判定をし
てしまうという問題がある。

また、始動時においては回転数が低いためスロットル
弁は全閉であるにもかかわらず、吸気圧はほぼ大気圧と
なるため、誤判定をしてしまうという問題もある。

さらに、上述のような装置ではスロットル開度に応じ
て上限吸気圧を設定しているため、スロットル弁をバイ
パスする補助吸気通路を備えたものに関しては適用でき
ないという問題点もある。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたも
のであって、その目的とするところは、スロットル開度
と吸気圧とによりスロットル弁の下流側での配管の破損
等の吸気系の異常を確実に検出する内燃機関のフェール
セーフ装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は第１図に示すように、内燃機関に供給
される空気の吸気圧を検出する吸気圧検出手段１と、ス
ロットル弁の開度を検出するスロットル開度検出手段２
と、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段３
と、前記スロットル開度と前記回転数とにより上記吸気
圧を推定する推定手段４と、前記内燃機関の減速状態お
よび始動状態に応じて前記上限吸気圧を補正する補正手
段５と、前記吸気圧が前記上限吸気圧よりも大きい時、
吸気系の異常と判断する判断手段６と、この判断手段６
の信号に基づいて、前記内燃機関を所定の動作状態に制
御する制御手段７とを備える内燃機関のフェールセーフ
装置をその要旨としている。

また、前記補正手段５は、前記内燃機関の減速状態を
検出する減速状態検出手段と、その減速状態検出手段の
検出結果に応じて、前記上限吸気圧をなまし補正する減
速補正手段とを備える。

また、前記補正手段５は、前記内燃機関の始動を検出
する始動検出手段と、この始動検出手段により始動状態
が検出されると、前記上限吸気圧を補正する始動補正手
段とを備えるようにすると好ましい。

さらに、前記補正手段５は、前記スロットル弁をバイ
パスする補助吸気通路に設けられたバイパス弁の動作状
態を検出する動作状態検出手段と、この動作状態検出手
段の検出結果に応じて前記上限吸気圧を補正する補助吸
気補正手段とをさらに備えるようにすると好ましい。

〔作用〕

以上の構成により、推定手段４によりスロットル開度
検出手段２により検出されるスロットル開度と回転数検
出手段３により検出される回転数とに応じて上限吸気圧
を推定する。そして、補正手段５により内燃機関の減速
状態および始動状態に応じて上限吸気圧を補正する。判
断手段６により、吸気圧検出手段１により検出される吸
気圧と上限吸気圧とを比較して、吸気圧が上限吸気圧よ
りも大きい時は、吸気系の異常と判断する。そして制御
手段７により判断手段６で異常と判断された場合は、内
燃機関を所定の状態に制御する。

また、補正手段５で減速状態検出手段により内燃機関
の減速状態を検出し、減速補正手段により減速状態検出
手段の検出結果に応じて上限吸気圧をなまし補正する。

さらに、補正手段５で始動検出手段により内燃機関の
始動を検出し、始動検出手段により始動状態が検出され
ると、始動補正手段により上限吸気圧を補正する。

そして、補正手段５で動作状態検出手段によりバイパ
ス弁の動作状態を検出し、補助吸気補正手段により動作
状態検出手段の検出結果に応じて上限吸気圧を補正す
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例が適用されたエンジン及び
その周辺機器の構成を示す構成図である。図において、
エンジン１は車両に搭載された４気筒の火花点火式のも
のである。そしてエンジン１の吸気管２には上流側より
吸気温を検出する吸気温センサ３、スロットル弁４のス
ロットル開度を検出するスロットル開度検出手段として
のスロットル開度センサ５、スロットル弁４の下流側の
圧力を検出する吸気圧検出手段としての吸気圧センサ
６、エンジン１に燃料を供給するための電磁作動式の噴
射弁７が設けられている。またエンジン１には点火プラ
グ８及びエンジン温度（冷却水温度）を検出するための
温度センサ９が設けられている。さらに大気圧を検出す
るため、大気圧センサ10が備えられている。また点火プ
ラグ８に対してイグナイタ11とディストリビュータ12が
備えられていて、ディストリビュータ12にはエンジン回
転数を検出する回転数検出手段としての回転数センサ13
が設けられている。さらにスロットル弁４をバイパスす
る補助吸気通路16,19が配設されており、これらの補助
吸気通路16,19から供給される空気量はそれぞれバイパ
ス弁17,20により調節されている。バイパス弁17はアイ
ドル時において、回転数が所望のアイドル回転数となる
ようにエンジン１へ供給する吸気量を制御するアイドル
回転数制御弁（ISCバルブ）であり、電子制御装置（EC
U）15によりデューティ制御される。またバイパス弁20
はエアコンの作動、非作動に応じてアイドル時にエンジ
ン１へ供給する空気量を調節するエアコンバルブであ
り、エアコンスイッチ18のON/OFFに応じてEUC15の信号
により開閉するON・OFF弁である。

上記各センサの信号はECU15に入力され、ECU15は噴射
弁７及びイグナイタ11に対して制御信号を出力する。詳
しくはECU15は吸気圧と回転数とに基づいて基本噴射時
間幅と基本点火時期とをそれぞれ算出し、吸気温、スロ
ットル開度、エンジン温度、大気圧に基づいて補正し
て、今回の噴射時間幅と点火時期を定め、それぞれに応
じた制御信号を出力する。

ところで、上記ECU15において、第３図のフローチャ
ートに示される処理が実行される。なお、この処理は所
定期間毎に実行される。まずステップ201では吸気圧PM
を、またステップ202ではスロットル開度TAを取り込
み、さらにステップ203では回転数NEを取り込む。ステ
ップ204にてスロットル開度TAと回転数NEとから上限吸
気圧PM′を求める。

次にステップ205〜ステップ207で上限吸気圧PM′の減
速補正を行う。まずステップ205で基準スロットル開度T
AOとスロットル開度TAとのスロットル偏差ΔTAを求め
る。続くステップ206でスロットル偏差ΔTAが０より小
さいか否かを判定する。ここで、スロットル偏差ΔTAが
０より小さい場合は減速時と判断し、ステップ207にて
減速補正として、下式のように上限吸気圧PM′をなまし
処理する。

次にステップ208〜ステップ210にて上限吸気圧PM′の
始動補正を行う。まずステップ208にて回転数NEが所定
回転数NEOより小さいか否かを数定する。所定回転数NEO
はアイドル回転数より十分低い回転数（本実施例では50
0rpm）に設定してある。ここで回転数NEが所定回転数NE
Oより小さい時は始動時であると判定し、ステップ209で
回転数NEから始動補正係数KNEを求める。ここで回転数N
Eと始動補正係数KNEとは第４図に示すような関係があ
る。そして、ステップ210にて上限吸気圧PM′を始動補
正係数KNEで補正する。

次にステップ211、ステップ212にて上限吸気圧PM′の
アイドル時補正を行う。まずステップ211にアイドル回
転数制御のデューティ比DISCに応じたアイドル時補正係
数KISCを求める。ここで、デューティ比DISCとアイドル
時補正係数KISCとは第５図に示すような特性を持つよう
にしてある。そして、上限吸気圧PM′をアイドル時補正
係数KISCにより補正する。

次にステップ213,ステップ214にて、エアコン補正を
行う。ステップ213にてエアコンのON/OFFを判定する。
エアコンがONの場合は、ステップ214にてエアコン補正
係数KACで上限吸気圧PM′を補正する。

そして、ステップ215と吸気圧PMと上限吸気圧PM′と
の大小関係を判定する。ここで吸気圧PMが上限吸気圧P
M′より大きい場合は、吸気系に何らかの異常が生じて
いると判断し、ステップ216にて回転数が過度に上昇し
たとき（例えば6500rpm以上）に燃料をカットするため
に設けられている燃料カット（F/C）回転数を例えば150
0rpmにまで下げる処理を行った後、本処理を終了する。

したがって、吸気圧と回転数とから基本噴射時間幅を
決定するような装置においてはスロットル弁４の下流側
に異常が発生した場合は、スロットル弁４の下流側がほ
ぼ大気圧と一致するようになり、本実施例構成を優さな
い装置で第６図に示すように、異常発生後すぐに回転数
が従来の燃料カット回転数（例えば6500rpm）にまで達
してしまう。

しかし、本実施例構成による装置では、第７図に示す
ごとく、異常発生後ただちに上述の処理により燃料カッ
ト回転数が下げられるため、この下げられた燃料カット
回転数以上には回転数が上昇しないよう制御される。

したがって、本実施例によれば、スロットル開度TAと
回転数NEに対応する上限吸気圧PM′を吸気圧PMが上回っ
ているような状態では、燃料カット回転数が低く設定さ
れるため、回転数は低く設定された燃料カット回転数以
上に上昇することが制御される。つまり、エンジンの出
力は所定値以上にならないように制御される。

ここで、第８図に減速時における上限吸気圧PM′と吸
気圧PMとの特性を示す。減速時においては、スロットル
開度TAは急激に変化するため、減速補正を行わないと上
限吸気圧PM′は破線のような特性を示す。また、本実施
例のように減速補正を行う上限吸気圧PM′は実線のよう
な特性を示す。

また実際の吸気圧PMは一点鎖線のような特性を示す。
したがって、減速補正を行わない場合は、第８図に示す
ような領域において誤判定が生じてしまう。よって、減
速時のようにスロットル開度の変化に吸気圧が追従しな
い場合でも、上限吸気圧をなまし処理することにより、
誤判定を防止することができる。

さらに、減速時以外の始動時，アイドル時，エアコン
オン時等のスロットル開度と回転数とからだけでは上限
収気圧を推定できない場合についても、それぞれに応じ
た補正を上限吸気圧に対して行っているため、誤判定を
防止することができる。

本実施例では、減速補正として上限吸気圧PM′に対し
てなまし処理を行っているが、第９図に示すようにスロ
ットル開度TAに対してなまし処理を行って（ステップ30
2）、そのなまし処理されたスロットル開度TANと回転数
NEとから上限吸気圧PM′を推定する（ステップ303）と
いう減速補正でもよい。

なお、減速補正として、上限吸気圧PM′またはスロッ
トル開度TAに対してなまし処理を行うようにしたが、一
定時間毎に一定量ずつ減少させるようにしてもよい。

なお、減速状態の検出方法としては、第３図ステップ
206、第９図ステップ301に限られるものではなく、他
に、エンジン回転数の変化、スロットル全閉スイッチ、
ブレーキスイッチ等からも検出可能なことはいうまでも
ない。

ところで、上記実施例ではスロットル弁４の開度TAと
回転数NEに対応して上限吸気圧PM′を設定していたが、
スロットル弁４がほぼ全閉にある時にONとするアイドル
スイッチを設けて、アイドルスイッチがON、すなわちス
ロットル弁４がほぼ全閉である時の回転数NEに対応した
上限吸気圧を設定するようにし、この上限吸気圧とアイ
ドルスイッチON時の吸気圧とを比較するようにしてもよ
い。

また、上記実施例では吸気系の故障が検出されたと
き、燃料カット回転数を下げるようにして機関出力を低
減していたが、他の手段により機関の出力低減を行って
もよく、例えば、燃料噴射を間引いたり、点火を間引い
たり、空燃比をリーンにしたり、点火時期を遅角するよ
うにしてもよく、さらにはスロットル弁４の下流側であ
って、しかもエンジン１のわずかに上流側に通常時は全
開である補助スロットル弁を設けておいて、故障時には
補助スロットル弁をアイドル運転可能な程度の開度にま
で閉じさせてもよく、また過給機付のエンジンであれ
ば、過給機の作動を停止させて、過給圧を低下させるよ
うにすると共に、上記のいずれかの手段を組み合わせて
出力低減を図ってもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、内燃機関の回転数
とスロットル開度とにより上限吸気圧を推定し、吸気圧
が上限吸気圧より大きい場合には、吸気系の異常と判断
する内燃機関のフェールセーフ装置において、機関の始
動時に上限吸気圧を補正すると共に、機関減速時に上限
吸気圧をなまし補正することにより、従来では上限吸気
圧の推定ができないような始動時および減速時において
もそれぞれの状態に応じて確実に異常判定を行うことが
できるという優れた効果がある。

さらに、従来適応が不可能であったスロットル弁をバ
イパスする補助吸気通路を備えた内燃機関においても、
上限吸気圧を補助吸気通路に設けられたバイパス弁の動
作状態に応じて補正を行うようにすることにより、適応
が可能になるという優れた効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は本発明が適応される
一実施例の構成図、第３図は第２図のECUで実行される
処理を示すフローチャート、第４図は本実施例の始動補
正における回転数と始動補正係数との特性図、第５図は
本実施例のアイドル時補正におけるアイドル回転数制御
のデューティ比とアイドル時補正係数との特性図、第６
図はフェールセーフ装置を備えない内燃機関の故障時の
タイムチャート、第７図は本発明を適用した内燃機関の
故障時のタイムチャート、第８図は吸気圧と減速補正を
した上限吸気圧と減速補正をしない上限吸気圧との特性
図、第９図は減速補正における他の実施例のフローチャ
ートである。 １……吸気圧検出手段,2……スロットル開度検出手段,3
……回転数検出手段,4……推定手段,5……補正手段,6…
…判断手段,7……制御手段。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関に供給される空気の吸気圧を検出
   する吸気圧検出手段と、 スロットル弁の開度を検出するスロットル開度検出手段
   と、 前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記スロットル弁開度と前記回転数とにより上限吸気圧
   を推定する推定手段と、 前記内燃機関の減速状態および始動状態に応じて前記上
   限吸気圧を補正する補正手段と、 前記吸気圧が前記上限吸気圧よりも大きい時、吸気系の
   異常と判断する判断手段と、 この判断手段の信号に基づいて、前記内燃機関を所定の
   作動状態に制御する制御手段と を備え、 前記補正手段は、 前記内燃機関の減速状態を検出する減速状態検出手段
   と、 この減速状態検出手段の検出結果に応じて前記上限吸気
   圧をなまし補正する減速補正手段と を備えることを特徴とする内燃機関のフェールセーフ装
   置。
2. 【請求項２】前記補正手段は、 前記内燃機関の始動を検出する始動検出手段と、 この始動検出手段により始動状態が検出されると、前記
   上限吸気圧を補正する始動補正手段と を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のフ
   ェールセーフ装置。
3. 【請求項３】前記補正手段は、前記スロットル弁をバイ
   パスする補助吸気通路に設けられたバイパス弁の動作状
   態を検出する動作状態検出手段と、 この動作状態検出手段の検出結果に応じて前記上限吸気
   圧を補正する補助吸気補正手段と をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記
   載の内燃機関のフェールセーフ装置。