JP2011196255A - 燃料ポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン制御手段と燃料ポンプ制御手段とを含む燃料ポンプ制御装置において、異常の発生に対して車両走行を極力可能にできるようにする。
【解決手段】
エンジン制御手段は、燃料ポンプの駆動指示信号を燃料ポンプ制御手段に出力し、燃料ポンプ制御手段は、駆動指示信号の入力異常を示す診断信号をエンジン制御手段に出力する。燃料ポンプ制御手段は、駆動指示信号の入力異常に対して燃料ポンプの駆動信号を一定に固定する。エンジン制御手段は、燃料ポンプ制御手段における駆動指示信号の入力異常を診断信号から判断した場合、及び、燃圧制御の異常を判断した場合に、エンジンの運転領域を制限し、診断信号の入力異常を診断し、かつ、燃圧制御が正常であると診断した場合に、通常制御を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料ポンプ制御装置に関し、詳しくは、エンジンの燃料噴射弁を制御するエンジン制御手段と、前記燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプを制御する燃料ポンプ制御手段とを含んでなる燃料ポンプ制御装置におけるフェイルセーフ技術に関する。

特許文献１には、燃料圧力の検出値を所定値に保つように、燃料ポンプの駆動電圧をフィードバック制御する内燃機関の燃料供給系において、駆動電圧のフィードバック値に基づいて、燃料配管の異常が、詰まりであるか、燃料漏れであるかを判断する燃料系診断装置が開示されている。

特開２００６−１６１６７５号公報

ところで、エンジンの燃料噴射弁を制御するエンジン制御手段と前記燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプを制御する燃料ポンプ制御手段とを含み、エンジン制御手段が、燃料ポンプの駆動指示信号を前記燃料ポンプ制御手段に出力する燃料ポンプ制御装置では、燃料ポンプ制御手段における駆動指示信号の入力異常によっても、燃圧制御が異常になるため、前記入力異常が発生したことを示す診断信号を、燃料ポンプ制御手段からエンジン制御手段に送信して、エンジン制御手段においてもフェイルセーフ処理を行わせることが好ましい。

しかし、制御手段間における信号の送受信の異常を含む異常発生に対して、燃料ポンプ又はインジェクタの動作を停止させると、車両用エンジンの場合、車両が走行不能となることが多くなってしまうという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、エンジン制御手段と燃料ポンプ制御手段とを含む燃料ポンプ制御装置において、異常の発生に対して車両走行を極力可能にできるようにすることを目的とする。

そのため、本願発明に係る燃料ポンプ制御装置において、エンジン制御手段は、燃料噴射弁に送られる燃料の圧力を検出する燃圧センサの出力信号を入力し、燃料ポンプの駆動指示信号を燃料ポンプ制御手段に出力すると共に、燃料ポンプ制御手段が出力する燃料ポンプ制御手段における診断結果を示す診断信号を入力する一方、燃料ポンプ制御手段は、エンジン制御手段から送られた前記駆動指示信号に基づいて燃料ポンプの駆動信号を出力すると共に、前記駆動指示信号の入力異常の有無を診断し、前記診断信号として少なくとも前記駆動指示信号の入力異常の有無を示す診断信号をエンジン制御手段に出力し、エンジン制御手段は、前記診断信号の入力異常の有無を診断すると共に、前記燃圧センサの出力結果から燃圧制御の異常の有無を診断し、前記診断信号の入力異常の有無、前記燃圧制御の異常の有無、更に、前記燃料ポンプ制御手段における前記駆動指示信号の入力異常の有無に基づいて、複数種の中からフェイルセーフ処理を選択して実行する。

上記発明によると、診断信号の入力異常の有無、燃圧制御の異常の有無、更に、燃料ポンプ制御手段における駆動指示信号の入力異常の有無に基づいて、実行するフェイルセーフ処理を選択するので、種々の異常の発生に対して車両走行を極力可能にできる。

実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。 実施形態におけるＥＣＭ側のポンプ制御処理を示すフローチャートである。 実施形態におけるＦＰＣＭ側のポンプ制御処理を示すフローチャートである。 実施形態におけるＥＣＭ側のフェイルセーフ処理を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る燃料ポンプ制御装置を含む、車両用内燃機関のシステム構成図である。

図１において、内燃機関（エンジン）１は、その吸気通路（吸気ポート）２に燃料噴射弁３を備え、この燃料噴射弁３が開弁することで内燃機関１に対する燃料噴射がなされる。
燃料噴射弁３が噴射した燃料は、空気と共に吸気バルブ４を介して燃焼室５内に吸引され、点火プラグ６による火花点火によって着火燃焼する。燃焼室５内の燃焼ガスは、排気バルブ７を介して排気通路８に排出される。
吸気通路２の燃料噴射弁３が配設される部分よりも上流側には、スロットルモータ９で開閉される電子制御スロットル１０が配され、この電子制御スロットル１０の開度によって内燃機関１の吸入空気量を調整する。

また、燃料タンク１１内の燃料を燃料ポンプ１２によって燃料噴射弁３に圧送する燃料供給装置１３が設けられている。
燃料供給装置１３は、燃料タンク１１、燃料ポンプ１２、圧力調整弁（プレッシャレギュレータ）１４、オリフィス１５、燃料ギャラリー配管１６、燃料供給配管１７、燃料戻し配管１８、ジェットポンプ１９、燃料移送管２０を含む。

燃料ポンプ１２は、モータでポンプインペラを回転駆動する電動式ポンプであり、燃料タンク１１内に配置される。
燃料ポンプ１２の吐出口には燃料供給配管１７の一端が接続され、燃料供給配管１７の他端は燃料ギャラリー配管１６に接続され、更に、燃料ギャラリー配管１６に燃料噴射弁３の燃料供給口が接続される。

燃料戻し配管１８は、燃料タンク１１内で燃料供給配管１７から分岐延設され、燃料戻し配管１８の他端は燃料タンク１１内に開口される。
燃料戻し配管１８には、上流側から順に、圧力調整弁１４、オリフィス１５、ジェットポンプ１９が介装されている。
圧力調整弁１４は、燃料戻し配管１８を開閉する弁体１４ａと、該弁体１４ａを燃料戻し配管１８上流側の弁座に向けて押圧するコイルスプリングなどの弾性部材１４ｂとから概略構成されており、この圧力調整弁１４は、燃料噴射弁３に供給される燃料圧力が最小圧力ＦＰＭＩＮを超えたときに開弁し、燃料圧力が最小圧力ＦＰＭＩＮ以下であるときに閉弁する。

前述のように、圧力調整弁１４は、燃料噴射弁３に供給される燃料圧力が最小圧力ＦＰＭＩＮよりも高くなると開弁するが、圧力調整弁１４の下流側に設けられるオリフィス１５によって、燃料戻し配管１８を介して燃料タンク１１内に戻される燃料流量が絞られるようになっているため、燃料ポンプ１２からの燃料の吐出量を、戻し流量以上に増やすことで、最小圧力ＦＰＭＩＮを超える圧力にまで燃料圧力を昇圧できるようになっている。

換言すれば、圧力調整弁１４で調整される最小圧ＦＰＭＩＮをベースに、燃料ポンプ１２の吐出量を制御することで、燃料圧力を機関運転状態に応じて要求される目標燃圧（目標燃圧≧ＦＰＭＩＮ）にまで昇圧できるようになっている。
尚、燃料ポンプ１２の吐出量の制御によって、最小圧ＦＰＭＩＮを超える燃料圧力にまで昇圧できる程度に、燃料戻し配管１８によって燃料タンク１１内に戻される燃料量（リリーフ流量）が絞られるようになっていればよく、例えば、前記オリフィス１５を設けずに、圧力調整弁１４が流量（リリーフ流量）を絞る機能を備える構成であってもよい。

ジェットポンプ１９は、圧力調整弁１４、オリフィス１５を介して燃料タンク１１内に戻される燃料の流れによって、燃料移送管２０を介して燃料を移送させるものである。
燃料タンク１１は、底面の一部が盛り上がって、底部空間を２つの領域１１ａ，１１ｂに隔てている所謂鞍型の燃料タンクであり、燃料ポンプ１２の吸い込み口は領域１１ａ内に開口するため、領域１１ｂ内の燃料を領域１１ａ側に移送させないと、領域１１ｂ内の燃料が残存することになってしまう。

そこで、ジェットポンプ１９は、圧力調整弁１４及びオリフィス１５を介して燃料タンク１１の領域１１ａ内に戻される燃料の流れによって、燃料移送管２０内に負圧を作用させ、燃料移送管２０が開口する領域１１ｂ内の燃料を、燃料移送管２０を介してジェットポンプ１９まで導き、戻し燃料と共に領域１１ａ内に排出させる。
燃料噴射弁３による燃料噴射、点火プラグ６による点火動作、電子制御スロットル１０の開度などを制御するエンジン制御ユニット（エンジン制御手段）として、マイクロコンピュータを備えるＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）３１を設けてある。

また、燃料ポンプ１２の駆動信号（駆動出力）を出力して燃料ポンプ１２を制御する燃料ポンプ制御ユニット（ポンプ制御手段）として、マイクロコンピュータを備えるＦＰＣＭ（フューエル・ポンプ・コントロール・モジュール）３０を設けてある。
ＥＣＭ３１とＦＰＣＭ３０とは相互にアナログ信号の送受信が可能に構成され、ＥＣＭ３１は、燃料ポンプ１２の駆動デューティ・駆動周波数の指示信号である方形波のパルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）をＦＰＣＭ３０に向けて送信する。

また、ＦＰＣＭ３０は、前記パルス信号ＰＩＮＳの入力異常の有無などの診断を実施し、診断結果を示す診断信号（方形波パルス信号）ＤＩＡＧをＥＣＭ３１に向けて送信する。
ＥＣＭ３１には、燃料ギャラリー配管１６内の燃圧ＦＵＰＲ（燃料ポンプ１２の吐出圧、燃料噴射弁３への燃料供給圧）を検出する燃圧センサ（燃圧検出手段）３３、図外のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ３４、内燃機関１の吸入空気流量ＱＡを検出するエアフローセンサ３５、内燃機関１の回転速度ＮＥを検出する回転センサ３６、内燃機関１の冷却水温度ＴＷ（機関温度）を検出する水温センサ３７、排気中の酸素濃度に応じて内燃機関１の空燃比の理論空燃比（目標空燃比）に対するリッチ・リーンＲＬを検出する酸素センサ３８などからの検出信号が入力される。
尚、酸素センサ３８に代えて、空燃比に応じた出力を発生することで、広域に空燃比検出が可能な空燃比センサを備えてもよい。

そして、ＥＣＭ３１は、吸入空気流量ＱＡと機関回転速度ＮＥとに基づいて基本噴射パルス幅ＴＰを演算し、基本噴射パルス幅ＴＰをそのときの燃圧ＦＵＰＲに応じて補正する一方、酸素センサ３８の出力に基づいて実際の空燃比を目標空燃比に近づけるための空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを演算し、燃圧ＦＵＰＲに応じて補正した基本噴射パルス幅ＴＰを、更に空燃比フィードバック補正係数LAMBDAなどで補正して、最終的な噴射パルス幅ＴＩを演算する。

そして、各気筒の噴射タイミングになると、燃料噴射弁３に対して噴射パルス幅ＴＩの噴射パルス信号を出力し、燃料噴射弁３による燃料噴射量及び噴射タイミングを制御する。
また、ＥＣＭ３１は、内燃機関１の負荷を示す基本噴射パルス幅ＴＰや機関回転速度ＮＥなどに基づいて点火時期（点火進角値）を演算し、該点火時期において点火プラグ６による火花放電がなされるように、図外の点火コイルへの通電を制御する。

また、ＥＣＭ３１は、アクセル開度ＡＣＣなどから電子制御スロットル１０の目標開度を演算し、電子制御スロットル１０の実開度が目標開度に近づくようにスロットルモータ９を駆動制御する。
更に、ＥＣＭ３１は、燃圧センサ３３が検出した燃圧ＦＵＰＲ、及び、内燃機関１の運転条件に基づいて、燃料ポンプ１２の駆動デューティＤＵＴＹ（駆動電圧）及び駆動周波数ｆを決定し、この駆動デューティＤＵＴＹ（％）及び駆動周波数ｆ（Ｈｚ）に対応するデューティ（デューティ比）及び周波数の方形波パルス信号ＰＩＮＳを、燃料ポンプ１２の駆動指示信号としてＦＰＣＭ３０に送信する。

そして、ＦＰＣＭ３０は、ＥＣＭ３１側から受信したパルス信号ＰＩＮＳに基づいて燃料ポンプ１２の駆動信号（駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆ）を決定して出力する。即ち、ＥＣＭ３１とＦＰＣＭ３０とが燃料ポンプ制御装置を構成する。
以下では、ＥＣＭ３１の燃料ポンプ制御機能、及び、ＦＰＣＭ３０の燃料ポンプ制御機能をそれぞれに詳細に説明する。

図２のフローチャートに示すルーチンは、ＥＣＭ３１における燃料ポンプ制御機能を示し、このルーチンは一定時間毎に割り込み処理される。
まず、ステップＳ１０１では、燃圧センサ３３の検出信号の他、内燃機関１の運転条件（機関負荷、機関回転速度、機関温度など）を示す各種のセンサ信号の入力処理を行う。
次のステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で入力処理したセンサ信号に基づき検出した機関運転条件に応じて、目標燃圧TGFUPRを算出する。

前記目標燃圧TGFUPRは、例えば、高負荷・高回転ほど高く設定し、また、高温再始動時である場合に冷機始動時よりも高く設定する。
ステップＳ１０３では、燃料圧力センサ３３が検出する燃圧ＦＵＰＲが、目標燃圧TGFUPRに近づくように、燃料ポンプ１２への電源供給のデューティ制御（駆動電圧制御）におけるオン時間割合である駆動デューティＤＵＴＹ（％）を算出する。

更に、ステップＳ１０４では、燃料ポンプ１２のデューティ制御における駆動周波数ｆ（Ｈｚ）を算出する。
前記駆動周波数ｆは一定値であっても良いし、例えば、特開２００８−２３２０９９号公報に開示されるように、駆動デューティＤＵＴＹが小さいほど駆動周波数ｆをより高く（周期を短く）してもよい。

ステップＳ１０５では、駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆに基づいて、駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆをＦＰＣＭ３０側に指示するためのパルス信号ＰＩＮＳの出力波形（デューティ（％）、周波数（Ｈｚ））を決定し、決定した出力波形のパルス信号ＰＩＮＳをＦＰＣＭ３０に送信する。
具体的には、駆動デューティＤＵＴＹの可変範囲０％〜１００％を、予め記憶した変換特性（変換テーブル又は演算式）に基づいて０％及び１００％を除くより狭い範囲のデューティ（例えば、２０％〜８０％）に変換し、該変換後のデューティをパルス信号ＰＩＮＳのデューティとする。

また、駆動周波数ｆを、予め記憶した変換特性（変換テーブル又は演算式）に基づいてより低い周波数に変換し、変換後の周波数をパルス信号ＰＩＮＳの周波数とする。
そして、駆動デューティＤＵＴＹを変換して求めたデューティ、駆動周波数ｆを変換して求めた周波数のパルス信号ＰＩＮＳを、燃料ポンプ１２の駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆを示す駆動指示信号として、ＦＰＣＭ３０に向けて出力する。

図３のフローチャートに示すルーチンは、ＦＰＣＭ３０における燃料ポンプ制御機能を示し、このルーチンは例えば駆動指示用パルス信号ＰＩＮＳのＡ／Ｄ入力毎に割り込み処理される。
まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＭ３１から送信されたアナログの指示用パルス信号ＰＩＮＳのＡ／Ｄ変換値を読込み、デジタル信号化する。

そして、デジタル化した指示用パルス信号ＰＩＮＳのオン時間及び周期を演算し、前記周期とオン時間とから指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティ（%）を演算し、指示用パルス信号ＰＩＮＳの周期を周波数（Ｈｚ）に変換する。
ここで、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティが正常範囲（例えば２０％〜８０％の可変範囲）から誤差分を超えて外れている（常時オフ、常時オンを含む）場合には、指示用パルス信号ＰＩＮＳに対するノイズの重畳や、指示用パルス信号ＰＩＮＳの入出力回路の故障、指示用パルス信号ＰＩＮＳの送信ラインの断線・ショートなどの異常・故障が発生していて、指示用パルス信号ＰＩＮＳの入力異常になっているものと推定できる。

また、指示用パルス信号ＰＩＮＳの周波数が、ＥＣＭ３１で設定される周波数から誤差範囲を超えてずれている場合にも、指示用パルス信号ＰＩＮＳに対するノイズの重畳や、指示用パルス信号ＰＩＮＳの入出力回路の故障、指示用パルス信号ＰＩＮＳの送信ラインの断線・ショートなどの異常・故障が発生していて、指示用パルス信号ＰＩＮＳの入力異常になっているものと推定できる。

そこで、ステップＳ２０２では、指示用パルス信号ＰＩＮＳの出力形態（デューティ・周波数）が正常であるか異常であるかを、前述のようにして診断する。
そして、指示用パルス信号ＰＩＮのデューティ・周波数が共に正常であれば、ステップＳ２０３へ進み、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティ・周波数を、燃料ポンプ１２の駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆに戻す変換を行うことで、駆動出力形態を決定する処理を行う。

具体的には、ＦＰＣＭ３０は、ＥＣＭ３１における駆動デューティＤＵＴＹを指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティに変換する特性の逆特性の変換特性（変換テーブル又は演算式）が予め記憶しており、係る変換特性に基づいて、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティ（可変範囲２０％〜８０％）を駆動デューティＤＵＴＹ（可変範囲０％〜１００％）に戻す変換を行う。

更に、ＦＰＣＭ３０は、ＥＣＭ３１における駆動周波数ｆを指示用パルス信号ＰＩＮＳの周波数に変換する特性の逆特性の変換特性（変換テーブル又は演算式）を予め記憶しており、係る変換特性に基づいて、指示用パルス信号ＰＩＮＳの周波数を駆動周波数ｆに戻す変換を行う。
ステップＳ２０３で駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆを求めると、ステップＳ２０５へ進み、駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆのスイッチング信号（駆動信号）を、ＦＰＣＭ３０とは別体に設けたポンプ駆動回路（スイッチング素子）に出力し、燃料ポンプ１２に対する電力供給をデューティ制御するか、又は、ＦＰＣＭ３０がポンプ駆動回路を内蔵する場合には、駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆの信号によりスイッチング素子を駆動して得た駆動電圧（駆動信号）を燃料ポンプ１２に供給する。

一方、ステップＳ２０２で、指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティ及び／又は周波数が異常であると診断した場合、即ち、指示用パルス信号ＰＩＮＳに対するノイズの重畳、指示用パルス信号ＰＩＮＳの入出力回路の故障、指示用パルス信号ＰＩＮＳの送信ラインの断線・ショートなどによる指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常を判定すると、ステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０４では、駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆ（駆動信号）を一定に固定する処理を行うと共に、指示用パルス信号ＰＩＮＳの入力異常の発生を示す診断信号ＤＩＡＧを、ＥＣＭ３１を出力する。
前記駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆを一定に固定するフェイルセーフ処理においては、異常の継続時間が上限時間内であれば、異常発生直前の指示用パルス信号ＰＩＮＳのデューティ及び周波数を変換して求めた駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆに固定し、異常の継続時間が前記上限時間を越えた場合には、予め記憶したフェイルセーフ用の駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆに固定する。

前記上限時間は、異常発生前の駆動デューティＤＵＴＹ・駆動周波数ｆに固定しても、燃圧不足を発生しないような時間に適合してあり、また、フェイルセーフ用の駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆは、後述するように、運転を禁止する高負荷・高回転域を除く低中負荷・低中回転域の全域に亘り、必要最小限の燃圧を確保できるように予め適合してある
即ち、指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常の発生状態では、ＥＣＭ３１からの駆動指示に応じてＦＰＣＭ３０が燃料ポンプ１２を駆動制御することができないので、ＦＰＣＭ３０側では、予め記憶したフェイルセーフ用の駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆによって燃料ポンプ１２の駆動信号を固定することで、指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）とは無関係に燃料ポンプ１２を駆動制御し、また、ＥＣＭ３１側では、ＦＰＣＭ３０がフェイルセーフ用の駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆによって燃料ポンプ１２を駆動しているものと推定して、内燃機関１の高負荷・高回転域での運転を禁止する。

前記フェイルセーフ用の駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆは、１つの値に固定しても良く、また、機関負荷及び機関回転速度に応じてフェイルセーフ用の駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆを予め設定したマップを参照して可変に設定してもよい。機関負荷及び機関回転速度に応じてフェイルセーフ用の駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆを可変に設定する場合には、高負荷・高回転側ほど駆動デューティＤＵＴＹを大きくし、また、駆動デューティＤＵＴＹが小さいほど駆動周波数ｆを高くするとよい。

上記のように、ＥＣＭ３１からの駆動指示に応じてＦＰＣＭ３０が燃料ポンプ１２を駆動制御することができない状態で、内燃機関１がアイドルから全負荷までの全領域で運転されると、固定した駆動デューティＤＵＴＹ（駆動電圧）で全領域における燃圧が決まることになり、低負荷・低回転側で燃圧が過大になり、逆に、高負荷・高回転側で燃圧不足になってしまうので、高負荷・高回転域での運転を禁止することで運転領域を狭め、駆動デューティＤＵＴＹ（駆動電圧）を固定しても燃圧の過不足を充分に抑制できるようにする。

図４のフローチャートは、ＥＣＭ３１側で実行される、燃料供給系のフェイルセーフ処理を示す。
図４のフローチャートに示すルーチンは、一定時間毎に割り込み実行され、まず、ステップＳ３０１では、ＦＰＣＭ３０から出力される診断信号ＤＩＡＧの入力異常の有無を診断する。

前記診断信号ＤＩＡＧは、診断結果に応じた出力波形の方形波パルス信号として、ＦＰＣＭ３０か出力されるようになっており、かつ、デューティの可変範囲が０％及び１００％を除く狭い範囲内（例えば２０％＜デューティ＜８０％）に制限される。
従って、前記可変範囲外のデューティの信号として診断信号ＤＩＡＧを受信した場合（継続的なオン信号又はオフ信号である場合を含む）には、診断信号ＤＩＡＧに対するノイズの重畳や、診断信号ＤＩＡＧの入出力回路の故障や、診断信号ＤＩＡＧの送信ラインの断線・ショートなどによって、診断信号ＤＩＡＧの入力異常が発生しているものと判断できる。

また、診断信号ＤＩＡＧの周波数が設定値からずれている場合にも、診断信号ＤＩＡＧに対するノイズの重畳や、診断信号ＤＩＡＧの入出力回路の故障や、診断信号ＤＩＡＧの送信ラインの断線・ショートなどによる診断信号ＤＩＡＧの入力異常が発生しているものと判断できる。
そこで、ＥＣＭ３１は、診断信号ＤＩＡＧのデューティ及び／又は周波数が正常範囲から外れている場合に、診断信号ＤＩＡＧの入力異常が発生していると判定し、診断信号ＤＩＡＧのデューティ及び周波数が共に正常範囲内であれば、診断信号ＤＩＡＧが正常に入力されているものと判定する。

尚、ＦＰＣＭ３０では、指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常の他、ＦＰＣＭ３０に内蔵されるマイクロコンピュータの異常、ＦＰＣＭ３０の発熱異常なども診断し、これらの異常発生に対して異なるデューティを割り当てて診断信号ＤＩＡＧのデューティとして設定する。
そして、ＥＣＭ３１では、診断信号ＤＩＡＧのデューティを計測することで、計測結果が、ＦＰＣＭ３０の正常状態に対応するデューティであるのか、いずれかの異常を示すデューティであるのかを判断することで、ＦＰＣＭ３０側での診断結果を検出する。

次のステップＳ３０２では、燃圧センサ３３が検出する実燃圧に基づいて燃圧制御の異常の有無を診断する。
燃圧制御が正常に行われている場合には、目標燃圧TGFUPRに燃圧センサ３３が検出する実燃圧が近づくように、燃料ポンプ１２の駆動電圧（駆動デューティ）が制御されるから、実燃圧は、目標燃圧TGFUPRに追従変化することになる。

これに対し、例えば、実燃圧が目標燃圧TGFUPRよりも低い状態で、駆動電圧（駆動デューティ）を増大させても実燃圧を目標燃圧TGFUPRにまで昇圧できない場合には、燃料ポンプ１２の吐出流量の低下や燃料配管系（燃料フィルタを含む）の詰まりなどの異常が発生しているために、実燃圧を目標燃圧TGFUPRにまで昇圧できない昇圧制御の異常状態であると判断することができる。

また、実燃圧が目標燃圧TGFUPRよりも高い状態で燃料ポンプ１２の吐出流量を絞ったときの目標燃圧までの降圧応答が、初期状態よりも遅くなった場合には、圧力調整弁（プレッシャレギュレータ）１４の閉固着によって実燃圧の降圧が遅くなる降圧制御の異常状態であると判断することができる。
上記のように、本実施形態では、ＥＣＭ３１が、燃圧センサ３３が検出する実燃圧と目標燃圧TGFUPRとを比較することで、昇圧制御の異常及び降圧制御の異常を、燃圧制御の異常として診断する。

ステップＳ３０３では、診断信号ＤＩＡＧの入力が正常に行われているか、又は、診断信号ＤＩＡＧの入力異常が発生しているかを判断する。
診断信号ＤＩＡＧの入力が正常であれば、ステップＳ３０４へ進み、入力した診断信号ＤＩＡＧのデューティを判別することで、指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常がＦＰＣＭ３０側で診断されているか否かを判断する。

そして、ＦＰＣＭ３０側で指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常の発生を判定している場合には、ステップＳ３０５へ進んで、ＦＰＣＭ３０側に指示する駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆ（駆動信号）を一定に固定する処理を行う。ステップＳ３０５での指示値の固定処理においては、駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆを１つの値に固定しても良くし、また、機関負荷及び機関回転速度に応じて固定処理用の駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆを予め設定したマップを参照して可変に設定してもよい。機関負荷及び機関回転速度に応じて駆動デューティＤＵＴＹ及び駆動周波数ｆの指示値を可変に設定する場合には、高負荷・高回転側ほど駆動デューティＤＵＴＹを大きくし、また、駆動デューティＤＵＴＹが小さいほど駆動周波数ｆを高くするとよい。

次のステップＳ３０６では、内燃機関１の高負荷・高回転域での運転を禁止し、低中負荷・低中回転域で内燃機関１を運転させるフェイルセーフ処理を行う。
前記高負荷・高回転域での運転の禁止は、電子制御スロットル１０の最大開度を、フェイルセーフ時用の最大開度（＜全開）よりも低い開度に制限する処理（通常時の最大開度よりも低く制限する処理）や、フェイルセーフ時用の機関回転速度を実際の機関回転速度が超えたときに、燃料噴射弁３による燃料噴射を禁止する（燃料カットする）ことなどで実行される。

ＦＰＣＭ３０側では、前述のように、指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常の発生に対して燃料ポンプ１２の駆動デューティ（駆動電圧）を一定に固定するフェイルセーフ処理が行われるので、低中負荷・低中回転域で、燃料ポンプ１２の駆動デューティ（駆動電圧）を一定に固定した状態で燃料噴射を行うことになる。
換言すれば、燃料ポンプ１２の駆動デューティ（駆動電圧）を一定に固定する場合、高負荷・高回転側でも必要最低限の燃圧を確保しようとすると、低負荷・低回転側で燃圧が過剰になってしまうので、低負荷・低回転側で燃圧が過剰にならないような駆動デューティ（駆動電圧）に固定し、これによって燃圧不足となる高負荷・高回転域を運転禁止領域とした。

上記の指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常に対するフェイルセーフ処理では、内燃機関１の高負荷・高回転域での運転は禁止されるものの、常用域である低中負荷・低中回転域での運転をそのまま継続できるので、一般的な車両走行が可能である。
指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常に対するフェイルセーフ処理を実行すると、ステップＳ３１１へ進んで、燃料供給制御系における異常の発生を運転者に警告するためのランプ（警告手段）３９を点灯（動作）させる。

一方、ステップＳ３０３で診断信号ＤＩＡＧの入力異常を判断した場合、及び、ステップＳ３０４で、指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力が正常に行われていると判断された場合には、ステップＳ３０７へ進み、昇圧制御（昇圧不足）の異常が発生しているか否かを判断する。
燃料ポンプ１２の吐出流量の低下や燃料配管系（燃料フィルタを含む）の詰まりなどの異常に伴って昇圧制御が異常となっている場合には、高負荷・高回転域で要求される高い燃圧を実現できないものと判断して、ステップＳ３０８へ進み、ステップＳ３０６と同様にして高負荷・高回転域での運転を禁止するフェイルセーフ処理を実行すると共に、高燃圧を制限する（最大燃圧を通常よりも低下させる）フェイルセーフ処理を行い、その後、ステップＳ３１１へ進んで、ランプ（警告手段）３９を点灯（動作）させる。

即ち、内燃機関１の運転が禁止される高負荷・高回転域に適合する高燃圧は不要となるので、運転を継続させる低中負荷・低中回転域での最大目標燃圧TGFUPRを上限として、目標燃圧TGFUPRの最大値を正常時よりも低く制限し、この制限した目標燃圧TGFUPRに基づき設定した駆動デューティ（駆動電圧）を指示する指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）を、ＦＰＣＭ３０に向けて出力する。

高負荷・高回転域での運転禁止を、電子制御スロットル１０の最大開度の制限によって実施する場合には、機関負荷（シリンダ吸入空気量）の最大が抑制される結果、機関負荷と機関回転速度とに応じて目標燃圧TGFUPRを設定することで、最大燃圧が結果的に抑えられることになるから、高燃圧を抑制するフェイルセーフ処理を省略することができる。
尚、ＦＰＣＭ３０で指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常を診断し、ＦＰＣＭ３０側で燃料ポンプ１２の駆動信号を固定しているものの、診断信号ＤＩＡＧの入力異常があってＥＣＭ３１が前記診断結果を検知できない場合、ＥＣＭ３１側では、目標燃圧TGFUPRに実燃圧を近づけようとして、指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）のデューティを変更することになる。

しかし、ＦＰＣＭ３０では、指示用パルス信号ＰＩＮＳを正常に受け取れないために、駆動信号を固定するので、ＥＣＭ３１側の燃圧増大指示に対して、燃圧センサ３３が検出する実燃圧が応答変化しないことになり、ＥＣＭ３１は昇圧制御の異常を判定することになる。
従って、ＦＰＣＭ３０における指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常と、ＥＣＭ３１における診断信号ＤＩＡＧの入力異常とが同時に発生した場合には、ステップＳ３０７及びステップＳ３０８へ進むようになり、ＦＰＣＭ３０が駆動信号を固定するフェイルセーフ処理を行う一方、ＥＣＭ３１は、高負荷・高回転域の運転を禁止することになる。上記フェイルセーフ処理状態においても、常用域である低中負荷・低中回転域での運転をそのまま継続でき、一般的な車両走行を行える。

一方、ステップＳ３０７で、昇圧制御の異常は発生していないと判断すると、ステップＳ３０９へ進んで、降圧制御の異常が発生しているか否かを判断する。
圧力調整弁（プレッシャレギュレータ）１４が正常であれば、燃料噴射弁３から噴射する燃料量と、圧力調整弁１４を介してリリーフされる燃料量とによって燃圧が低下するが、圧力調整弁１４が閉固着すると、圧力調整弁１４を介した燃料のリリーフがなくなることで、燃圧の降下速度が遅くなり、目標燃圧TGFUPRの低下に対する実燃圧の応答（降圧応答）が遅くなる。

係る降圧制御の異常時（降圧応答の低下時）には、ステップＳ３１０へ進み、低空気量領域での運転を制限するフェイルセーフ処理を行い、その後、ステップＳ３１１へ進んで、ランプ（警告手段）３９を点灯（動作）させる。
低空気量領域での運転を制限する（最小空気量を通常よりも高くする）フェイルセーフ処理は、電子制御スロットル１０の最小開度を通常よりも高く制限したり、内燃機関１が駆動する外部負荷（エアコン用コンプレッサなど）を強制的にオンさせることで、外部負荷に見合う分だけ吸入空気量を増大させたりすることで実現できる。

圧力調整弁（プレッシャレギュレータ）１４の閉固着状態（降圧制御の異常状態）では、実燃圧が低下し難くなる結果、目標燃圧TGFUPRよりも実燃圧が高い状態になり易く、実燃圧が高いために単位時間当たりの噴射量が増えると、その分だけ噴射パルス幅を短くする必要が生じるが、吸入空気量が低く噴射パルス幅（噴射時間）が短い低空気量領域で、更に噴射パルス幅を短くすると、燃料噴射弁における燃料の計量精度が低下し、空燃比ばらつきによって燃焼安定性が低下してしまう。

そこで、降圧制御の異常状態では、燃料の計量精度を確保できる最小パルス幅以上の噴射パルス幅に設定されるように、換言すれば、前記最小パルス幅未満の噴射パルス幅を設定する可能性がある低空気量状態で運転されることがないように、内燃機関１の最小吸入空気量が通常よりも多くなるように制限する。
上記のように、降圧制御（降圧応答）の異常に対して低空気量領域での運転を制限すれば、燃費性能の低下させることになるものの、燃料の計量精度を確保して空燃比制御精度を維持できるため、燃焼安定性を維持でき、車両を安定して走行させることができる。

一方、ステップＳ３０９で、降圧制御の異常が発生していないと判断した場合には、ステップＳ３１１を迂回してそのまま本ルーチンを終了させる。
従って、ステップＳ３０３で、診断信号ＤＩＡＧの入力異常が発生していると判断した場合であっても、ステップＳ３０７で昇圧制御が正常であると判断され、かつ、ステップＳ３０９で降圧制御が正常であると判断した場合には、フェイルセーフ処理を実行することなく、本ルーチンを終了させることになる。

診断信号ＤＩＡＧの入力異常が発生している場合、ＦＰＣＭ３０側での診断結果をＥＣＭ３１が検知できなくなるが、ＦＰＣＭ３０における診断結果が不明であるとしても、燃圧制御に異常がない状態であれば、ＦＰＣＭ３０側で指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常などの異常は発生していないものと推定できる。
従って、診断信号ＤＩＡＧの入力異常があっても、燃圧制御が正常に行われていると診断した場合には、フェイルセーフ処理を実行する必要はなく、フェイルセーフ処理を実行することで無用に内燃機関１の運転（車両の走行）を制限することになってしまう。そこで、上記実施形態では、診断信号ＤＩＡＧの入力異常が発生していても、燃圧制御が正常に行われている場合には、フェイルセーフ処理を実行せず、通常にＥＣＭ３１における燃圧制御を行わせ、かつ、内燃機関１の運転領域を制限しない。

尚、ステップＳ３０３で、診断信号ＤＩＡＧの入力異常が発生していると判断した場合であって、ステップＳ３０７で昇圧制御が正常であると判断され、かつ、ステップＳ３０９で降圧制御が正常であると判断した場合、即ち、診断信号ＤＩＡＧの入力異常のみが発生している場合においても、ステップＳ３１１へ進み、燃料供給制御系における異常の発生を運転者に警告するためのランプ（警告手段）３９を点灯（動作）させ、運転者に修理を促してもよい。

上記実施形態によると、診断信号ＤＩＡＧの入力異常の有無、燃圧制御（昇圧制御・降圧制御）の異常の有無、指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常の有無に基づいて、実行するフェイルセーフ処理を使い分けるので、極力内燃機関１を通常運転させて、車両を走行可能な状態に維持できる。
例えば、指示用パルス信号ＰＩＮＳ（駆動指示信号）の入力異常に基づき、ＦＰＣＭ３０が燃料ポンプを停止し、また、診断信号ＤＩＡＧの入力異常及び／又は燃圧制御の異常に対して、ＥＣＭ３１が燃料ポンプ１２の駆動を停止させる指示用パルス信号ＰＩＮＳをＦＰＣＭ３０に対して出力すれば、噴射量不足や燃料計量精度の低下などによる内燃機関１の運転性の低下を回避できるものの、内燃機関１の運転が停止することで、車両走行が不能になってしまう。

これに対し、上記実施形態では、内燃機関１の運転領域を制限することはあっても、運転を許容する運転領域では、噴射量不足や燃料計量精度の低下などを発生させることなく、内燃機関１の運転を継続でき、車両を走行可能に維持できる。
尚、フェイルセーフ処理として内燃機関１の運転領域を制限する場合に、機関温度（冷却水温度）に応じて運転を禁止する領域と運転を許容する領域との境界を変更してもよい。例えば、高負荷・高回転域での運転を禁止する場合、同じ負荷・回転の条件であっても冷機時には燃料増量がなされ、噴射量を確保できる領域が狭まるので、冷機時には運転を禁止する高負荷・高回転域を拡大させるとよい。

また、上記実施形態の燃料供給装置は、圧力調整弁（プレッシャレギュレータ）１４を備えるが、圧力調整弁（プレッシャレギュレータ）１４を備えない燃料供給装置であってもよく、その場合、降圧制御（降圧応答）の診断及び降圧制御の異常時における低空気量領域の運転制限を省略すればよい。
また、本実施形態では、エンジン制御手段としてのＥＣＭ３１とポンプ制御手段としてのＦＰＣＭ３０とを別体とする構成としたが、ＦＰＣＭ３０の燃料ポンプ制御機能及び診断機能をＥＣＭ３１内に搭載してＥＣＭ３１単体で燃料ポンプ制御装置を構成することができる。この場合、エンジン制御手段のエンジン制御機能を、エンジン制御用演算処理手段（第１マイクロコンピュータ）が担い、燃料ポンプ制御手段の燃料ポンプ制御機能を、エンジン制御用演算処理手段（第１マイクロコンピュータ）とは別の燃料ポンプ制御用演算処理手段（第２マイクロコンピュータ）に担わせることができる。

そして、燃料ポンプ制御手段の診断機能は、燃料ポンプ制御手段の燃料ポンプ制御機能を持たせた演算処理手段若しくは診断用演算処理手段（マイクロコンピュータやＩＣ）に担わせることができる。
ここで、燃料ポンプ制御手段の診断機能として、エンジン制御用演算処理手段から燃料ポンプ制御用演算処理手段へ送信される指示用パルス信号ＰＩＮＳの燃料ポンプ制御用演算処理手段側での入力異常、燃料ポンプ制御用算処理手段の異常、燃料ポンプ制御用算処理手段や燃料ポンプ駆動回路の発熱異常などを診断する。

また、診断信号ＤＩＡＧの入力異常の有無は、前述の実施形態で記載した異常の他、診断用演算処理手段の異常や、エンジン制御用演算処理手段と診断用演算処理手段との間の通信ラインの異常を含むことができる。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。

（イ）請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料ポンプ制御装置において、
前記エンジン制御手段が、フェイルセーフ処理の実行に伴って警告手段を動作させる燃料ポンプ制御装置。
上記構成によると、エンジンの運転領域の制限などが、診断信号の入力異常、燃圧制御の異常、又は、駆動指示信号の入力異常に基づくフェイルセーフ処理に因るものであると、車両の運転者などに知らせることができる。

（ロ）請求項３又は４記載の燃料ポンプ制御装置において、
前記エンジン制御手段が、エンジンのスロットルの最大開度を、通常時の最大開度よりも低く制限することで、エンジンの高負荷・高回転域での運転を禁止する燃料ポンプ制御装置。
上記構成によると、スロットルの最大開度を通常時よりも低く制限することで、エンジンの高負荷・高回転域での運転を容易に禁止することができる。

（ハ）請求項５記載の燃料ポンプ制御装置において、
前記燃料の圧力が閾値を越えたときに開弁して、燃料ポンプが吐出した燃料を、燃料タンク内にリリーフする圧力調整弁を備え、
前記エンジン制御手段が、前記降圧制御の異常を、前記圧力調整弁の閉固着に因るものとして診断する燃料ポンプ制御装置。
上記構成によると、圧力調整弁が閉固着すると、降圧応答が遅くなるので、降圧制御に異常が発生した場合には、圧力調整弁が閉固着しているものと推定する。

（ニ）請求項４記載の燃料ポンプ制御装置において、
前記エンジン制御手段が、前記昇圧制御の異常を、燃料ポンプの吐出流量の低下及び／又は燃料配管系の詰まりに因るものとして診断する燃料ポンプ制御装置。
上記構成によると、燃料ポンプの吐出流量の低下や燃料配管系の詰まりが発生すると、燃圧を高圧にまで昇圧させることができなくなるので、昇圧制御に異常が発生した場合には、燃料ポンプの吐出流量の低下及び／又は燃料配管系の詰まりが発生しているものと推定する。

（ホ）請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料ポンプ制御装置において、
前記エンジン制御手段が前記燃料ポンプ制御手段に向けて出力する駆動指示信号、及び／又は、前記燃料ポンプ制御手段が前記エンジン制御手段に向けて出力する診断信号が、少なくとも０％及び１００％を除く中間域内のデューティに設定された方形波パルス信号であり、
前記エンジン制御手段による前記診断信号の入力異常の診断、及び／又は、前記燃料ポンプ制御手段による前記駆動指示信号の入力異常の診断が、方形波パルス信号のデューティ及び周波数に基づいて行われる燃料ポンプ制御装置。
上記構成によると、方形波パルス信号に対するノイズの重畳や、方形波パルス信号の入出力回路の故障、方形波パルス信号の送信ラインの断線・ショートなどの異常・故障によって、方形波パルス信号のデューティが設定範囲から外れ、また、周波数が設定値からずれるので、前記デューティ及び周波数から駆動指示信号，診断信号の入力異常を精度良く診断できる。

１…内燃機関（エンジン）、３…燃料噴射弁、１１…燃料タンク、１２…燃料ポンプ、１４…圧力調整弁（プレッシャレギュレータ）、１５…燃料ギャラリー配管、１６…燃料供給配管、１７…燃料戻し配管、３０…ＦＰＣＭ（フューエル・ポンプ・コントロール・モジュール）、３１…ＥＣＭ（エンジン・コントロール・モジュール）、３３…燃料圧力センサ

Claims (6)

1. エンジンの燃料噴射弁を制御するエンジン制御手段と、前記燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプを制御する燃料ポンプ制御手段とを含んでなる燃料ポンプ制御装置であって、
   前記エンジン制御手段は、前記燃料噴射弁に送られる燃料の圧力を検出する燃圧センサの出力信号を入力し、前記燃料ポンプの駆動指示信号を前記燃料ポンプ制御手段に出力すると共に、前記燃料ポンプ制御手段が出力する前記燃料ポンプ制御手段における診断結果を示す診断信号を入力し、
   前記燃料ポンプ制御手段は、前記エンジン制御手段から送られた前記駆動指示信号に基づいて前記燃料ポンプの駆動信号を出力すると共に、前記駆動指示信号の入力異常の有無を診断し、前記診断信号として少なくとも前記駆動指示信号の入力異常の有無を示す診断信号を前記エンジン制御手段に出力し、
   前記エンジン制御手段は、前記診断信号の入力異常の有無を診断すると共に、前記燃圧センサの出力結果から燃圧制御の異常の有無を診断し、前記診断信号の入力異常の有無、前記燃圧制御の異常の有無、更に、前記燃料ポンプ制御手段における前記駆動指示信号の入力異常の有無に基づいて、複数種の中からフェイルセーフ処理を選択して実行する燃料ポンプ制御装置。
2. 前記燃料ポンプ制御手段は、前記駆動指示信号の入力異常の発生を診断した場合に、前記駆動信号を一定に固定する請求項１記載の燃料ポンプ制御装置。
3. 前記エンジン制御手段は、前記診断信号の入力が正常であると診断し、前記診断信号が前記駆動指示信号の入力異常を示す場合に、フェイルセーフ処理としてエンジンの高負荷・高回転域での運転を禁止する処理を行う請求項１又は２記載の燃料ポンプ制御装置。
4. 前記エンジン制御手段は、前記燃圧制御の異常として昇圧制御の異常を診断した場合に、フェイルセーフ処理として、エンジンの高負荷・高回転域での運転を禁止し、かつ、前記駆動指示信号の設定によって燃料圧力を通常よりも低い領域に制御させる処理を行う請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料ポンプ制御装置。
5. 前記エンジン制御手段は、前記燃圧制御の異常として降圧制御の異常を診断した場合に、フェイルセーフ処理として、エンジンの低空気量域での運転を禁止する処理を行う請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料ポンプ制御装置。
6. 前記エンジン制御手段は、前記診断信号の入力異常を診断し、かつ、前記燃圧制御が正常であると診断した場合に、通常に前記駆動指示信号を前記燃料ポンプ制御手段に出力し、通常にエンジンを制御する請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料ポンプ制御装置。

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