(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の燃料ポンプから低圧で吐出された燃料を吸入して第２の燃料ポンプから高圧で吐出された燃料を燃料噴射弁から機関の燃焼室内に直接噴射する内燃機関において、
前記第２の燃料ポンプから燃料噴射弁に至る高圧燃料系内の燃料圧力を検出する燃圧検出手段と、
機関運転状態によって、前記第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧となる状態を検出する高圧状態検出手段と、
前記第２の燃料ポンプの吐出圧が前記設定値以上の高圧となる状態が所定期間以上検出されたときに、前記燃圧検出手段により検出された燃料圧力に基づいて、前記高圧燃料系の診断を行う診断手段と、
前記第２の燃料ポンプから吐出された燃料を燃料噴射弁をバイパスして低圧源に戻すバイパス通路と、該バイパス通路に介装された常閉の開閉弁と、前記第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧とならないＮＧの可能性があると診断されたときに前記開閉弁を開いて前記高圧燃料系内の燃料の昇圧を解除する制御手段と、で構成されたフェールセーフ手段と、
を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の燃料系診断装置。
【請求項２】
第１の燃料ポンプから低圧で吐出された燃料を吸入して第２の燃料ポンプから高圧で吐出された燃料を燃料噴射弁から機関の燃焼室内に直接噴射する内燃機関において、
前記第２の燃料ポンプから燃料噴射弁に至る高圧燃料系内の燃料圧力を検出する燃圧検出手段と、
機関運転状態によって、前記第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧となる状態を検出する高圧状態検出手段と、
前記第２の燃料ポンプの吐出圧が前記設定値以上の高圧となる状態が所定期間以上検出されたときに、前記燃圧検出手段により検出された燃料圧力に基づいて、前記燃料系の診断を行う診断手段と、
前記第２の燃料ポンプの燃料吸入通路に介装された常開の開閉弁と、前記第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧とならないＮＧの可能性があると診断されたときに前記開閉弁を閉じる制御手段と、で構成されたフェールセーフ手段と、
を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の燃料系診断装置。
【請求項３】
前記第２の燃料ポンプは機関によって駆動され、
前記高圧状態検出手段は、機関回転速度が所定のアイドル回転速度以上のときに高圧となる状態であるが所定期間以上の場合であると検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料系診断装置。
【請求項４】
前記診断手段は、前記燃料圧力が所定時間の間に設定時間以上第２の燃料ポンプの吐出圧の設定値を下回る状態を経験したときに燃料系にＮＧの可能性があると診断することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料系診断装置。
【請求項５】
前記診断手段は、燃料噴射弁の燃料噴射中を除いた期間で診断を行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料系診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼室内に直接燃料を噴射するために比較的高圧の燃料ポンプを用いる内燃機関の燃料系の診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガソリン機関等の火花点火式機関においても、燃料噴射弁の噴孔を燃焼室内に臨ませて設置し、該燃料噴射弁によって燃料を燃焼室内に直接噴射する方式が研究されており、該火花点火式直噴内燃機関によれば、吸気ポートに燃料噴射弁を備えた予混合式の火花点火機関に比較して、燃料の輸送遅れによる過渡運転特性の悪化や排気組成の悪化を抑制できるという利点がある。
【０００３】
この種の機関では、燃料の微粒化効果を高めるため燃料噴射圧力を高める方法として、燃料供給通路の途中に高圧用の燃料ポンプを備えている  （特開平５−３２１７８３号等参照）  。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のような高圧の燃料ポンプを備えた燃料系の診断は従来実効されていなかったが、該高圧燃料を供給する燃料系でＮＧを発生した場合は、低圧で燃料を供給する燃料系のＮＧ発生時より問題が大きい。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、前記燃料ポンプのＮＧ診断を精度良く行うことを目的とする。
【０００５】
また、燃料ポンプにＮＧの可能性があるときにフェールセーフを行うことを目的とする。
【０００６】
このため、請求項１に係る発明は、図１（Ａ）に示すように、
第１の燃料ポンプから低圧で吐出された燃料を吸入して第２の燃料ポンプから高圧で吐出された燃料を燃料噴射弁から機関の燃焼室内に直接噴射する内燃機関において、
前記第２の燃料ポンプから燃料噴射弁に至る高圧燃料系内の燃料圧力を検出する燃圧検出手段と、
機関運転状態によって、前記第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧となる状態を検出する高圧状態検出手段と、
前記第２の燃料ポンプの吐出圧が前記設定値以上の高圧となる状態が所定期間以上検出されたときに、前記燃圧検出手段により検出された燃料圧力に基づいて、前記高圧燃料系の診断を行う診断手段と、
前記第２の燃料ポンプから吐出された燃料を燃料噴射弁をバイパスして低圧源に戻すバイパス通路と、該バイパス通路に介装された常閉の開閉弁と、前記第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧とならないＮＧの可能性があると診断されたときに前記開閉弁を開いて前記高圧燃料系内の燃料の昇圧を解除する制御手段と、で構成されたフェールセーフ手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００７】
（作用・効果）
前記高圧状態検出手段により、機関運転状態によって、第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧となる状態が所定期間以上検出されたときに、前記診断手段が前記燃圧検出手段により検出された燃料圧力に基づいて燃料系の診断を行う。
そして、前記第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧とならないＮＧの可能性があると診断されたときに、前記開閉弁を開くことにより、第２の燃料ポンプから吐出された燃料は該バイパス通路を介して低圧源に戻されるので、高圧燃料系内の昇圧が解除される。
また、請求項２に係る発明は、図１（Ｂ）に示すように、
第１の燃料ポンプから低圧で吐出された燃料を吸入して第２の燃料ポンプから高圧で吐出された燃料を燃料噴射弁から機関の燃焼室内に直接噴射する内燃機関において、
前記第２の燃料ポンプから燃料噴射弁に至る高圧燃料系内の燃料圧力を検出する燃圧検出手段と、
機関運転状態によって、前記第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧となる状態を検出する高圧状態検出手段と、
前記第２の燃料ポンプの吐出圧が前記設定値以上の高圧となる状態が所定期間以上検出されたときに、前記燃圧検出手段により検出された燃料圧力に基づいて、前記燃料系の診断を行う診断手段と、
前記第２の燃料ポンプの燃料吸入通路に介装された常開の開閉弁と、前記第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧とならないＮＧの可能性があると診断されたときに前記開閉弁を閉じる制御手段と、で構成されたフェールセーフ手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
（作用・効果）
請求項１の発明と同様にして前記第２の燃料ポンプの吐出圧が設定値以上の高圧とならないＮＧの可能性があると診断されたときに、前記燃料吸入通路の開閉弁を閉じることにより、第２の燃料ポンプへの燃料の吸入が遮断されることにより、高圧燃料系内の燃料の昇圧が解除される。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、前記第２の燃料ポンプは機関によって駆動され、前記高圧状態検出手段は、機関回転速度が所定のアイドル回転速度以上のときに高圧となる状態が所定期間以上の場合であると検出することを特徴とする。
（作用・効果）
機関回転速度が所定のアイドル回転速度以上になると機関駆動される第２の燃料ポンプの吐出圧も十分上昇して設定値以上の高圧となる状態であると検出することができる。
【０００９】
また、請求項４に係る発明は、前記診断手段は、前記燃料圧力が所定時間の間に設定時間以上第２の燃料ポンプの吐出圧の設定値を下回る状態を経験したときに燃料系にＮＧの可能性があると診断する。
（作用・効果）
燃料系にＮＧが発生して継続的に燃圧が経過する状態となったことを、所定時間の間に設定時間以上設定圧を下回る状態を経験したかを診ることによって、精度良く診断することができる。
【００１０】
また、請求項５に係る発明は、前記診断手段は、燃料噴射弁の燃料噴射中を除いた期間で診断を行うことを特徴とする。
（作用・効果）
燃料噴射弁からの燃料噴射中は燃料系内の燃料圧力が一時的に低下するため、該燃料噴射期間の除いた期間で診断を行うことにより診断精度が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施形態の全体システム構成を示す。
図２において、機関１は、電磁式の燃料噴射弁２を、その噴孔を燃焼室３内に臨ませて配置し、吸気ポート４及び吸気弁５を介して燃焼室３内に吸引した新気に対して前記燃料噴射弁２から燃料を噴射して混合気を形成させ、該混合気を点火栓６による火花点火によって着火させる火花点火式直噴機関である。
【００１６】
前記機関１の排気は、排気弁７及び排気ポート８を介して燃料室３から排出され、図示しない排気浄化触媒及びマフラーを介して大気中に放出される。
燃料タンク９内の燃料は、第１の燃料ポンプ１０により相対的に低圧で燃料が吐出され、低圧側燃料通路１１Ａに介装されたフィルタ１２によってろ過された後、フィルタ１２下流側の低圧側燃料通路１１Ｂにバイパスして設けられた低圧レギュレータ１３により一定の低圧に調整された燃料が高圧用の第２の燃料ポンプ１４に送られる。
【００１７】
この高圧用の第２の燃料ポンプ１４は、機関１のクランク軸やカム軸により直接又はギアやベルトを介して間接的に駆動され、前記低圧の燃料を高圧に加圧して吐出する。該第２のポンプ１４から吐出した燃料は、高圧側燃料通路１５にバイパスして設けられた高圧レギュレータ１６により高圧一定の燃圧に調整される。
そして、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット１７から所定噴射タイミングで送られる機関運転状態に応じた所定幅のパルス信号に応じて、前記燃料噴射弁２が開制御され、前記所定燃圧に調整された燃料を燃焼室３内に噴射供給する。
【００１８】
前記コントロールユニット１７には、前記燃料噴射制御のため、機関回転速度検出用であると共に、前記第２の燃料ポンプ１４の回転速度検出用でもあるクランク角センサ１８、吸入空気流量検出用のエアフローメータ１９、前記高圧側燃料通路１５内の燃料圧力を検出する燃圧検出手段としての燃圧センサ２０等の各種センサからの検出信号が入力されるようになっている。
【００１９】
ここで、コントロールユニット１７は、前記噴射パルス信号のパルス幅を制御すると共に、前記噴射パルス信号の出力開始タイミング、即ち、燃料噴射弁２による燃料噴射期間を制御するようになっている。
また、前記第２の燃料ポンプ１４の吐出口と高圧側燃料通路１５との間から分岐して低圧源である燃料タンク９内に至るバイパス通路２１が設けられると共に、該バイパス通路２１の途中に開閉弁２２が介装される。この開閉弁２２は常閉であり、後述するように前記コントロールユニット１７によって、燃料系にＮＧの可能性があると診断されたときに開かれ、第２の燃料ポンプ１４から吐出された燃料を、燃料噴射弁２をバイパス通路して燃料タンク９に戻すことにより、高圧側燃料通路１５内の燃料圧力の上昇を解除するようになっている。
【００２０】
このようなシステム構成において、前記燃料系の診断ルーチンを図３のフローチャートに従って説明する。
ステップ１では、前記燃圧センサ２０によって検出された燃料圧力Ｐｓｓ、及び前記クランク角センサ１８からの信号によって算出された機関回転速度Ｎｅを読み込む。
【００２１】
ステップ２では、前記機関回転速度Ｎｅが所定のアイドル回転速度Ｎｉ以上に達しているか否かを判定する。ここで、該アイドル回転速度Ｎｉ以上のときは、機関駆動される前記第２の燃料ポンプ１４の吐出圧が十分上昇し、燃料系が正常であれば高圧レギュレータ１６によって規制される設定燃圧Ｐｈに達している。このステップ２の機能が、高圧状態検出手段を構成する。
【００２２】
そして、機関回転速度Ｎｅがアイドル回転速度Ｎｉ以上で第２の燃料ポンプ１４の吐出圧が十分高圧状態になっていると判定されたときは、ステップ３へ進む。ステップ３では、前記燃料噴射弁２からの燃料噴射期間中であるか否かを判定する。
そして、燃料噴射期間中でないと判定されたときはステップ４へ進み、前記燃料圧力Ｐｓｓが所定時間の間に前記高圧レギュレータ１６で規制される設定燃圧Ｐｈ（あるいはこれからΔＰ分を引いた燃圧）  を下回る状態を所定時間以上経験したか否かを判定し、経験した場合はステップ５へ進んで燃料系にＮＧを発生している可能性があるとしてＮＧフラグを１にセットすると、共にＮＧ発生の可能性があることを示すことをＭＩＬ  （ランプ）  の点灯等により表示する。
【００２３】
なお、このＮＧフラグは初期値は０にリセットされており、一旦１にセットされた後は、燃料系の補修等を行ってＮＧ発生の可能性が無くなることが確認されたときにリセットされるまではセット状態が持続されるようにしておく。または、定期的に診断を行ってＮＧ発生の可能性が否定されたときにリセットするような構成としてもよい。
【００２４】
前記診断結果を得た後ステップ６へ進む。
一方、前記ステップ２で機関回転速度Ｎｅがアイドル回転速度Ｎｉ未満と判定されたとき、ステップ３で燃料噴射期間中と判定されたとき、及びステップ４で所定時間の間の低燃圧状態の経験時間が設定時間未満であると判定されたときは、直接ステップ６へ進む。
【００２５】
ステップ６では、前記ＮＧフラグの値を判定する。
そして、ＮＧフラグが１にセットされていると判定されたとき、つまり燃料系にＮＧの可能性があると診断されたときはステップ７へ進み、前記バイパス通路２１に介装された開閉弁２２を開き、燃料ポンプ１４からの吐出燃料を燃料噴射弁２をバイパスして燃料タンク９内に戻す。これにより、燃料系にＮＧが発生した場合でも高圧側燃料通路１５内の燃料圧力の上昇を解除することができる。
【００２６】
ステップ７でＮＧフラグが０にリセットされていると判定されたときは、燃料系は正常と診断されているので開閉弁２２を閉状態に維持して高圧での燃料噴射を維持する。
このようにすれば、機関回転速度Ｎｅが所定のアイドル回転速度Ｎｉ以上となって燃料系が正常であれば、燃料系内  （高圧側燃料通路１５内）  の燃圧が高圧となる状態で、燃料噴射期間を除いた所定時間内に設定時間以上設定燃圧Ｐｈ近傍未満を下回る状態が継続したときに、燃料系にＮＧの可能性があるという診断を下して表示するようにしたため、燃料系の高精度な診断が行われ、また、ＮＧの可能性があると診断されたときには燃料系内の燃圧の上昇を解除するフェールセーフ機能も得ることができる。
【００２７】
図４は、始動後の機関回転速度Ｎｅと高圧側燃料通路１５内の燃圧の状態を示したもので、始動後機関回転速度Ｎｅが所定のアイドル回転速度Ｎｉ以上となると燃料系の正常時には燃圧は、高圧レギュレータ１６で規制される設定燃圧Ｐｈ  （例えば５ＭＰａ）  に達するので、燃料系の診断開始可能となるが、燃圧状態を拡大して示すと、燃料噴射期間中  （パルスＴｉ発生中）  は一時的に燃圧が低下するので、この期間中は診断を中止することにより、診断精度を高めることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、前記フェールセーフ手段をバイパス通路２１及び開閉弁２２と該開閉弁２２の制御機構とで構成したが、図で一点鎖線で示すように、第２の燃料ポンプ１４の燃料吸入通路である低圧側燃料通路１１Ａ  （又は１１Ｂ）  の途中に常開の開閉弁３１を介装し、前記コントロールユニット１７が燃料系にＮＧの可能性があるという診断を下したときに、該開閉弁３１を閉じる構成としてもよく、第２の燃料ポンプ１４への燃料の吸入が遮断されるので、高圧側燃料通路１５内の燃圧の上昇を解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態の全体システム構成を示す図。
【図３】前記実施形態の燃料系診断ルーチンを示すフローチャート。
【図４】機関始動後の燃圧状態を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１    内燃機関
２    燃料噴射弁
３    燃焼室
１１Ａ，１１Ｂ  低圧側燃料通路
１４    第２の燃料ポンプ
１５    高圧側燃料通路
１７    コントロールユニット
１８    クランク角センサ
２０    燃圧センサ
２１    バイパス通路
２２    開閉弁
３１    開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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