(57)【要約】【課題】  複数のインジェクタを備える内燃機関において、断線故障が発生したインジェクタの特定を含むインジェクタの断線故障検出を効率的に実行する。【解決手段】  駆動制御回路５２０ｄは、燃料噴射信号ＩＪｔ−ｄ１〜ＩＪｔ−ｄ４に応答して、気筒♯１〜♯４の筒内噴射用インジェクタ中のソレノイドコイル１１１♯１〜１１１♯４へ給電する。筒内噴射用インジェクタでの断線故障を検出するための断線検出回路５３０ｄ，５３５ｄは、各行程の位相がクランク角度で３６０度異なる気筒間で共有されるように配置される。エンジンＥＣＵ３００は、断線検出回路５３０ｄ，５３５ｄからの故障検出信号ＩＪｆ−ｄａ，ＩＪｆ−ｄｂと、クランク角センサ４８０により検出されたクランク角度ＣＡとに基づいて、断線故障が発生したインジェクタの特定を含む故障検出を行い、その結果を運転者に通知する。【選択図】        図５
2006258036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通のクランクシャフトに連結された複数の気筒を備え、かつ、各気筒には通電時に燃料を噴射する燃料噴射手段が配設される内燃機関の制御装置であって、
前記燃料噴射手段からの燃料噴射期間を示す制御信号を発生するように構成された制御回路と、
前記制御回路からの前記制御信号に応答して、前記燃料噴射手段に給電するように構成された駆動制御回路と、
少なくとも１個の前記燃料噴射手段と電気的に接続され、接続された燃料噴射手段に対する前記駆動制御回路による給電時に該燃料噴射手段の断線故障を検出するように構成された故障検出回路と、
前記クランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度検出器とを備え、
前記故障検出回路は、前記燃料噴射期間が時間的に重ならない複数個の前記燃料噴射手段と共通に電気的に接続されるように配置され、
前記制御回路は、前記故障検出回路による検出結果と前記クランク角度検出器によって検出された前記回転角度とに基づいて、前記断線故障が発生した燃料噴射手段を特定する手段を有する、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
共通のクランクシャフトに連結された複数の気筒を備え、かつ、各気筒には、通電時に筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段がそれぞれ配設される内燃機関の制御装置であって、
運転状態に応じて全燃料噴射量に対する前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御するとともに、前記全燃料噴射量および前記分担比率に従って各前記気筒での前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段の燃料噴射期間をそれぞれ示す複数の制御信号を発生するように構成された制御回路と、
前記制御回路からの前記複数の制御信号に応答して、各前記気筒の前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段にそれぞれ給電するように構成された駆動制御回路と、
少なくとも１個の前記第１の燃料噴射手段と電気的に接続され、接続された前記第１の燃料噴射手段に対する前記駆動制御回路による給電時に該第１の燃料噴射手段の断線故障を検出するように構成された第１の故障検出回路と、
少なくとも１個の前記第２の燃料噴射手段と電気的に接続され、接続された前記第２の燃料噴射手段に対する前記駆動制御回路による給電時に該第２の燃料噴射手段の断線故障を検出するように構成された第２の故障検出回路と、
前記クランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度検出器とを備え、
前記第１および第２の故障検出回路の少なくとも一方は、前記燃料噴射期間が時間的に重ならない複数個の対応する前記燃料噴射手段と共通に電気的に接続されるように配置され、
前記制御回路は、前記故障検出回路による検出結果と前記クランク角度検出器によって検出された前記回転角度とに基づいて、前記断線故障が発生した第１および第２の燃料噴射手段を特定する手段を有する、内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第１の故障検出回路は、同一行程間の位相差が前記回転角度で３６０度となる２個の気筒ごとに配置されて、前記２個の気筒にそれぞれ配設された前記第１の燃料噴射手段に対して共通に電気的に接続される、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第２の故障検出回路は、各前記気筒に配設された前記第２の燃料噴射手段と共通に電気的に接続されるように配置される、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、より特定的には、燃料噴射用インジェクタの断線故障検出機能を備えた制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、内燃機関での燃料噴射は、各気筒に設けられたインジェクタ（燃料噴射弁）により実行され、インジェクタは、燃料噴射信号に応答した通電時に電磁石として作用するコイルソレノイドコイルを含んで構成される。インジェクタからの燃料噴射期間は、内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射タイミングおよび燃料噴射量とするために、精密に設定される必要がある。
【０００３】
一般的な構成のインジェクタでは、通電時に電磁石として機能するソレノイドコイルへの通電制御によって燃料噴射期間が制御される。具体的には、ソレノイドコイルの非通電時には、プランジャコアの後方に配置されるスプリングの力で後方から押されるニードルによってインジェクタの燃料噴射口が塞がれた状態となる一方で、ソレノイドコイルの通電時には、磁力の発生によりフランジャコアが吸引され、フランジャコアの移動によってニードルが燃料噴射孔から抜けることによりこの燃料噴射孔から所定圧力の燃料が噴射される。
【０００４】
インジェクタでの断線故障の発生により、燃料噴射信号の発生時にソレノイドコイルの通電が行なわれない場合には、所望の燃料噴射を行なうことができなくなるため、エンジン出力、ひいては車両の運転状況に悪影響を及ぼす可能性がある。このため、インジェクタの断線故障については、故障したインジェクタの特定を含めて、速やかに故障診断して運転者に通知する必要がある。
【０００５】
このような観点から、複数気筒を有する内燃機関において、気筒毎の燃料噴射信号を伝送する信号線のそれぞれの断線を識別して検知する構成が提案されている（たとえば特許文献１）。特許文献１に開示された内燃機関の断線検出装置では、主制御回路からの気筒毎に並列の燃料噴射信号を受信する際に、その受信の有無を表わす履歴フラグを発生してメモリにストアし、メモリにストアされた履歴フラグの状況を監視することによって、信号線の断線が発生した気筒を特定可能な構成としている。
【０００６】
また、エンジンの一形式として、燃焼室内に直接燃料噴射する筒内噴射用インジェクタと、吸気ポート（吸気通路）燃料噴射する吸気通路噴射用インジェクタとを各気筒に有する構成の内燃機関が提案されている。このような内燃機関の均質燃焼運転時には、筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの両者を使い分けて燃料噴射を実行することが提案されている（たとえば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−１３７９３８号公報
【特許文献２】特開２００２−３６４４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２に開示されるような、筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの両方を有する構成の内燃機関では、内燃機関全体でのインジェクタの配置個数が増大する。したがって、各インジェクタに対応して故障検出機構を設ける構成とすればその配置個数が増大するため、断線故障が発生したインジェクタを特定可能な故障検出構成を効率的に配置する必要が生じる。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、複数のインジェクタを備える内燃機関、特に、各気筒に筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの両方を有する構成の内燃機関において、断線故障が発生したインジェクタの特定を含むインジェクタの断線故障検出を効率的に実行可能な制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の内燃機関の制御装置は、共通のクランクシャフトに連結された複数の気筒を備え、かつ、各気筒には通電時に燃料を噴射する燃料噴射手段が配設される内燃機関の制御装置であって、制御回路と、駆動制御回路と、故障検出回路と、クランク角度検出器とを備える。制御回路は、燃料噴射手段からの燃料噴射期間を示す制御信号を発生するように構成される。駆動制御回路は、制御回路からの制御信号に応答して、燃料噴射手段に給電するように構成される。故障検出回路は、少なくとも１個の燃料噴射手段と電気的に接続され、接続された燃料噴射手段に対する駆動制御回路による給電時に該燃料噴射手段の断線故障を検出するように構成される。クランク角度検出器は、クランクシャフトの回転角度を検出する。故障検出回路は、燃料噴射期間が時間的に重ならない複数の燃料噴射手段と共通に電気的に接続されるように配置され、制御回路は、故障検出回路による検出結果とクランク角度検出器によって検出された回転角度とに基づいて、断線故障が発生した燃料噴射手段を特定する手段を有する。
【００１０】
上記内燃機関の制御装置によれば、複数の気筒にそれぞれ備えられた燃料噴射手段のうちの、燃料噴射期間が時間的に重ならない複数の燃料噴射手段によって故障検出回路を共有する構成とでき、かつ、共有された故障検出回路による断線故障検出と内燃機関のクランク角度とによって、断線故障が発生した燃料噴射手段（インジェクタ）を特定することができる。この結果、燃料噴射手段（インジェクタ）の個数に対する故障検出回路の配置個数を抑制した効率的な構成とできるので、内燃機関の製造コストを削減することができる。
【００１１】
本発明の他の構成による内燃機関の制御装置は、共通のクランクシャフトに連結された複数の気筒を備え、かつ、各気筒には、通電時に筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段がそれぞれ配設される内燃機関の制御装置であって、制御回路と、駆動制御回路と、第１の故障検出回路と、第２の故障検出回路と、クランク角度検出器とを備える。制御回路は、運転状態に応じて全燃料噴射量に対する第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の間での燃料噴射量の分担比率を制御するとともに、全燃料噴射量および分担比率に従って各気筒での第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段の燃料噴射期間をそれぞれ示す複数の制御信号を発生するように構成される。駆動制御回路は、制御回路からの複数の制御信号に応答して、各気筒の第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段にそれぞれ給電するように構成される。第１の故障検出回路は、少なくとも１個の第１の燃料噴射手段と電気的に接続され、接続された第１の燃料噴射手段に対する駆動制御回路による給電時にこの第１の燃料噴射手段の断線故障を検出するように構成される。第２の故障検出回路は、少なくとも１個の第２の燃料噴射手段と電気的に接続され、接続された第２の燃料噴射手段に対する駆動制御回路による給電時にこの第２の燃料噴射手段の断線故障を検出するように構成される。クランク角度検出器は、クランクシャフトの回転角度を検出する。第１および第２の故障検出回路の少なくとも一方は、燃料噴射期間が時間的に重ならない複数個の対応する燃料噴射手段と共通に電気的に接続されるように配置される。さらに、制御回路は、故障検出回路による検出結果とクランク角度検出器によって検出された回転角度とに基づいて、断線故障が発生した第１および第２の燃料噴射手段を特定する手段を有する。
【００１２】
上記内燃機関の制御装置によれば、各気筒に筒内噴射用の第１燃料噴射手段（インジェクタ）および吸気通路噴射用の第２の燃料噴射手段（インジェクタ）が配設された内燃機関に対して、第１燃料噴射手段の断線故障を検出する第１の故障検出回路と、第２の燃料噴射手段における断線故障を検出する第２の故障検出回路との両方が設けられる。これにより、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段によって分担して燃料噴射を行なうことによって、片方の燃料噴射手段（インジェクタ）の断線故障のみではエンジンの回転変動に至らないような運転状況であっても、確実に燃料噴射手段の断線故障を検出することが可能となる。
【００１３】
さらに、燃料噴射期間が重ならない燃料噴射手段（インジェクタ）の間で故障検出回路を共有するように配置するため、第１および第２の燃料噴射手段の配置個数に比較して、第１および第２の故障検出回路の配置個数を削減できる。この結果、各気筒に複数の燃料噴射手段を備える構成の内燃機関においても、故障検出回路の配置個数を著しく増加させることなく、断線故障が発生した燃料噴射手段を特定可能な構成とすることができる。
【００１４】
好ましくは、本発明の内燃機関の制御装置では、第１の故障検出回路は、同一行程間の位相差が回転角度で３６０度となる２個の気筒ごとに配置されて、２個の気筒にそれぞれ配設された第１の燃料噴射手段に対して共通に電気的に接続される。
【００１５】
上記内燃機関の制御装置によれば、第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）に対しては、行程の位相がクランク角度で３６０度異なる２個の気筒毎に故障検出回路を配置することで、燃料噴射期間が時間的に重ならない第１の燃料噴射手段間で故障検出回路を共有する構成を実現できる。これにより、気筒数の半分の個数の故障検出回路によって、第１の燃料噴射手段の断線故障を検出し、かつ断線故障が発生した気筒を特定することが可能となる。
【００１６】
また好ましくは、本発明の内燃機関の制御装置では、第２の故障検出回路は、各気筒に配設された第２の燃料噴射手段と共通に電気的に接続されるように配置される。
【００１７】
上記内燃機関の制御装置によれば、第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）に対しては、全気筒間で故障検出回路を共有する。このような構成としても、断線故障の発生によるエンジン出力低下等が問題となる運転領域では、第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）による燃料噴射が主となって第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）からの燃料噴射量が少なく（すなわち燃料噴射期間が短く）なるので、燃料噴射期間が時間的に重ならない第２の燃料噴射手段間で故障検出回路を共有する構成を実現できる。これにより、単一の故障検出回路によって、全気筒での第２の燃料噴射手段の断線故障を検出し、かつ断線故障が発生した気筒を特定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による内燃機関の制御装置では、複数のインジェクタを備える内燃機関、特に、各気筒に筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路噴射用インジェクタの両方を有する構成の内燃機関において、断線故障が発生したインジェクタの特定を含むインジェクタの断線故障検出を効率的に実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中における同一または相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は繰返さないものとする。
【００２０】
図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）により制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。
【００２１】
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１０は、４つの気筒１１２♯１〜１１２♯４を備える。なお、以下では、気筒１１２♯１〜１１２♯４を区別することなく総括的に表記する場合には、単に気筒１１２、あるいは各気筒１１２と記載することとする。
【００２２】
各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。
【００２３】
各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。
【００２４】
図１に示すように、各筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されている。この燃料分配管１３０は、燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。
【００２５】
一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク１９５に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク１９５に戻すように構成されている。したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
【００２６】
エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ（Read Only Memory）３２０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３３０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。
【００２７】
エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温（エンジン冷却水温）に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。
【００２８】
燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。
【００２９】
本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ2センサを用いてもよい。
【００３０】
アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値やエンジン冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。
【００３１】
また、インテークマニホールド２０、サージタンク３０および吸気ダクト４０に至る吸気経路のいずれかに大気温センサ４０５が設けられる。大気温センサ４０５は、吸入空気の温度に応じた出力電圧を発生する。大気温センサ４０５の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１５を介して入力ポート３５０に入力される。
【００３２】
クランク角センサ４８０は、エンジン１０のクランクシャフトに装着されたロータと、その近傍に配設されてロータの外周に設けられた突起の通過を検出する電磁ピックアップとを備えて構成されるものである。クランク角センサ４８０は、クランクシャフトの回転位相を検出するためのセンサであり、その出力は、上記突起の通過毎に発生されるパルス信号として、入力ポート３５０に与えられる。
【００３３】
エンジンＥＣＵ３００は、所定プログラムの実行により各センサからの信号に基づいて、エンジンシステムの全体動作を制御するための各種制御信号を生成する。これらの制御信号は、出力ポート３６０および駆動回路４７０を介して、エンジンシステムを構成する機器・回路群へ送出される。
【００３４】
本発明の実施の形態に係るエンジン１０では、各気筒１１２に筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両方が設けられているため、上記のように算出された必要な全燃料噴射量について、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の間での燃料噴射分担制御を行なう必要がある。
【００３５】
以下では、両インジェクタ間での燃料噴射分担比率を、全燃料噴射量に対する筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量の比率である、ＤＩ比率ｒで示すこととする。すなわち、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれることを意味する。なお、筒内噴射用インジェクタ１１０は、気化潜熱効果による耐ノッキング性能の向上により、出力性能の上昇に寄与できる。また、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均質性向上効果による回転（トルク）変動抑制により、出力性能の上昇に寄与できる。
【００３６】
次に、図２を用いてエンジンの構造をさらに説明する。
【００３７】
図２を参照して、各気筒は、シリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の上部に連結されるシリンダヘッド１０２とを備えるシリンダ１０８と、シリンダ１０８内を往復動するピストン１０３とを有して構成される。
【００３８】
シリンダ１０８内においては、シリンダブロック１０１およびシリンダヘッド１０２の内壁とピストンの頂面とによって混合気を燃焼するための燃焼室１０７が区画形成されている。シリンダヘッド１０２には、この燃焼室１０７に突出する態様で混合気に点火を行なう点火プラグ１１４と、燃焼室１０７に燃料を噴射供給する筒内噴射用インジェクタ１１０とが配設されている。さらに、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、インテークマニホールド、すなわち吸気通路２０と燃焼室１０７との連通部分である吸気ポート２２または／および吸気通路２０に燃料を噴射供給するように配設されている。
【００３９】
吸気通路２０および／または吸気ポート２２に噴射された燃料を含む混合気は、吸気弁２４の開弁期間に燃焼室１０７内へ導かれる。点火プラグ１１４による点火により燃料が燃焼された後の排気は、排気弁８４の開弁期間に排気通路８０を介して三元触媒コンバータ９０へ送られる。
【００４０】
燃焼室１０７での燃料燃焼により、ピストン１０３は、シリンダ１０８内の往復運動を行なう。このピストン１０３は、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト２００に、コンロッド１０６を介して連結される。クランクシャフト２００は、クランクピン２０５と、クランクアーム２１０と、クランクジャーナル２２０とを含む。
【００４１】
図３に示されるように、クランクシャフト２００は、エンジン１０の各気筒１１２に共通に設けられ、気筒１１２♯１〜１１２♯４の各々は、コンロッド１０６の一端がクランクピン２０５と連結されることによって、クランクシャフト２００と連結される。クランクジャーナル２２０は、クランクシャフト２００の主軸に相当する。クランクアーム２１０は、クランクピン２０５およびクランクジャーナル２２０を連結する。
【００４２】
これにより、順次点火される気筒１１２♯１〜１１２♯４でのピストン１０３の往復運動は、クランク回転軸２０２を中心軸とするクランクシャフト２００の回転運動に変換される。
【００４３】
図４に示されるように、各気筒１１２の１燃焼サイクルは、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程から構成され、各行程は、クランク回転角１８０度に相当する。気筒１１２♯１〜１１２♯４は、たとえば♯１→♯２→♯４→♯３の順序で順次点火され、各行程が各気筒において順次実行されて、クランクシャフト２００の２回転（７２０度）がエンジンの１燃焼サイクルに対応する。図１に示したクランク角センサ４８０をクランクシャフト２００に装着することにより、クランクシャフト２００の位相すなわち回転角度（以下、「クランク回転角度（０〜７２０度）」と称する）を、０度〜７２０度の範囲内において突起の配置ピッチに対応する所定角度刻みで検知可能である。
【００４４】
吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射期間は、各気筒１１２において排気行程（吸気弁２４の閉時）または吸気行程に設けられる。一方、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射期間は、各気筒１１２において、運転状況に応じて吸気行程および圧縮行程の少なくとも一方に設けられる。なお、一般に、その時点で燃料噴射期間をいずれの行程に設けるかについては、エンジンＥＣＵ３００により各気筒１１２で共通に設定される。
【００４５】
図５は、本発明の実施の形態に従うエンジンシステムにおける各インジェクタの駆動回路構成を説明するブロック図である。
【００４６】
図５を参照して、筒内噴射用インジェクタ１１０に対応して、インジェクタ駆動部５００ｄが設けられ、吸気通路噴射用インジェクタ１２０に対してインジェクタ駆動部５００ｐが設けられる。
【００４７】
インジェクタ駆動部５００ｄは、エンジンＥＣＵ３００からの燃料噴射信号Ｉｊｔ−ｄ１〜Ｉｊｔ−ｄ４に応答して、ソレノイドコイル１１１♯１〜１１１♯４への給電を制御する。ソレノイドコイル１１１♯１〜１１１♯４は、気筒１１２♯１〜１２１♯４の筒内噴射用インジェクタ１１０にそれぞれ内蔵されている。
【００４８】
ソレノイドコイル１１１♯１は、ノードＣＯＭ−ｄｂおよびノードＩＮｊ−ｄ１の間に接続され、ソレノイドコイル１１１♯２は、ノードＣＯＭ−ｄａとノードＩＮｊ−ｄ２の間に接続される。ソレノイドコイル１１１♯３は、ノードＣＯＭ−ｄａおよびノードＩＮｊ−ｄ３の間に接続される。ソレノイドコイル１１１♯４は、ノードＣＯＭ−ｄｂおよびノードＩＮｊ−ｄ４の間に接続される。各ソレノイドコイル１１１♯１〜１１１♯４の通電時に、対応の筒内噴射用インジェクタ１１０は燃焼室内に向けて燃料を噴射する。
【００４９】
同様に、インジェクタ駆動部５００ｐは、エンジンＥＣＵ３００からの燃料噴射信号Ｉｊｔ−ｐ１〜Ｉｊｔ−ｐ４に応答して、ソレノイドコイル１２１♯１〜１２１♯４への給電を制御する。ソレノイドコイル１２１♯１〜１２１♯４は、気筒１１２♯１〜１１２♯４の吸気通路噴射用インジェクタ１２０にそれぞれ内蔵されている。
【００５０】
ソレノイドコイル１２１♯１〜１２１♯４は、ノードＣＯＭ−ｐとノードＩＮｊ−ｐ１〜ＩＮｊ−ｐ４の間にそれぞれ接続される。各ソレノイドコイル１２１♯１〜１２１♯４の通電時に、対応の吸気通路用インジェクタ１２０は、吸気通路および／または吸気ポートに向けて燃料を噴射する。
【００５１】
燃料噴射信号Ｉｊｔ−ｄ１〜Ｉｊｔ−ｄ４は、気筒１１２♯１〜１１２♯４の筒内噴射用インジェクタ１１０にそれぞれ対応し、対応の筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射期間に論理ハイレベル（以下、Ｈレベルと表記する）に設定され、燃料噴射期間以外では論理ローレベル（以下、Ｌレベルと表記する）に設定される。同様に、燃料噴射信号Ｉｊｔ−ｐ１〜Ｉｊｔ−ｐ４は、気筒１１２♯１〜１１２♯４の吸気通路噴射用インジェクタ１２０にそれぞれ対応し、対応の吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射期間にＨレベルに設定され、燃料噴射期間以外ではＬレベルに設定される。
【００５２】
まず、インジェクタ駆動部５００ｄ，５００ｐによるインジェクタへの給電制御構成について説明する。
【００５３】
インジェクタ駆動部５００ｄは、高電圧発生回路５１０ｄと、駆動制御回路５２０ｄと、高電圧供給トランジスタＨＴｄａ，ＨＴｄｂと、給電制御トランジスタＴｄ１〜Ｔｄ４と、電圧供給トランジスタＫＴｄａ，ＫＴｄｂとを含む。
【００５４】
高電圧発生回路５１０ｄは、電源電圧＋Ｂを受けて高電圧ＶＨを発生する。高電圧供給トランジスタＨＴｄａおよびＨＴｄｂは、導通時にノードＣＯＭ−ｄａおよびＣＯＭ−ｄｂに高電圧ＶＨをそれぞれ供給するように配置される。電圧供給トランジスタＫＴｄａおよびＫＴｄｂは、導通時にノードＣＯＭ−ｄａおよびＣＯＭ−ｄｂに電源電圧＋Ｂをそれぞれ供給するように配置される。給電制御トランジスタＴｄ１〜Ｔｄ４は、ノードＩＮｊ−ｄ１〜ＩＮｊ−ｄ４と接地電圧ＧＮＤの間に抵抗素子Ｒｄ１４またはＲｄ２３を介して接続される。高電圧供給トランジスタＨＴｄａ，ＨＴｄｂ、電圧供給トランジスタＫＴｄａ，ＫＴｄｂ、および給電制御トランジスタＴｄ１〜Ｔｄ４の導通（オン）および非導通（オフ）は、駆動制御回路５２０ｄによって制御される。
【００５５】
インジェクタ駆動部５００ｐは、高電圧発生回路５１０ｐと、駆動制御回路５２０ｐと、高電圧供給トランジスタＨＴｐと、給電制御トランジスタＴｐ１〜Ｔｐ４と、電圧供給トランジスタＫＴｐとを含む。
【００５６】
高電圧発生回路５１０ｐは、電源電圧＋Ｂを受けて高電圧ＶＨを発生する。高電圧供給トランジスタＨＴｐは、導通時にノードＣＯＭ−ｐに高電圧ＶＨを供給するように配置される。電圧供給トランジスタＫＴｐは、導通時にノードＣＯＭ−ｐに電源電圧＋Ｂを供給するように配置される。給電制御トランジスタＴｐ１〜Ｔｐ４は、ノードＩＮｊ−ｐ１〜ＩＮｊ−ｐ４と接地電圧ＧＮＤの間に抵抗素子Ｒｄを介して接続される。高電圧供給トランジスタＨＴｐ、電圧供給トランジスタＫＴｐおよび給電制御トランジスタＴｐ１〜Ｔｐ４の導通（オン）および非導通（オフ）は、駆動制御回路５２０ｐによって制御される。
【００５７】
インジェクタ駆動部５００ｄ，５００ｐによるインジェクタへの給電動作について、インジェクタ駆動部５００ｄによる、燃料噴射信号Ｉｊｔ−ｄ１に応答したソレノイドコイル１１１♯１への給電動作を代表例として説明する。
【００５８】
燃料噴射信号Ｉｊｔ−ｄ１がＬレベルからＨレベルに変化すると、駆動制御回路５２０ｄは、高電圧供給トランジスタＨＴｄｂおよび給電制御トランジスタＴｄ１を導通させる。これにより、ノードＣＯＭ−ｄｂが高電圧ＶＨと接続されるとともに、ノードＩＮｊ−ｄ１が接地電圧ＧＮＤと接続される。この結果、ソレノイドコイル１１１♯１が高電圧ＶＨで駆動されることによりソレノイドコイル１１１♯１の通電が開始され、対応の筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が開始される。
【００５９】
通電開始後には、駆動制御回路５２０ｄによって、高電圧供給トランジスタＨＴｄｂに代えて電圧供給トランジスタＫＴｄｂが導通される。一方、給電制御トランジスタＴｄ１の導通は維持される。これにより、ソレノイドコイル１１１♯１の通電が維持されて、対応の筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が継続される。
【００６０】
燃料噴射信号Ｉｊｔ−ｄ１がＨレベルからＬレベルに変化して燃料噴射期間が終了されると、駆動制御回路５２０ｄは、高電圧供給トランジスタＨＴｄｂ、電圧供給トランジスタＫＴｄｂおよび通電制御トランジスタＴｄ１の各々を非導通とする。これにより、ソレノイドコイル１１１♯１での通電が終了し、対応の筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射も停止される。
【００６１】
その他のソレノイドコイル１１１♯２〜１１１♯４および１２１♯１〜１２１♯４への給電動作も、ソレノイドコイル１１１♯１と同様に実行される。すなわち、駆動制御回路５２０ｄ，５２０ｐによるソレノイドコイル１１１♯１〜１１１♯４，１２１♯１〜１２１♯４への給電動作によって、各筒内噴射用インジェクタ１１０および各吸気通路噴射用インジェクタ１２０での燃料噴射期間が設定される。
【００６２】
次に、燃料噴射信号に応答して対応のソレノイドコイルが正常に通電されず、燃料噴射期間にインジェクタからの燃料噴射が行われない状態である「断線故障」の検出構成について説明する。
【００６３】
インジェクタ駆動部５００ｄは、気筒１１２♯２および１１２♯３に共通に設けられた断線検出回路５３０ｄと、気筒１１２♯１および１１２♯４に共通に設けられた断線検出回路５３５ｄとを含む。
【００６４】
筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射期間は、各気筒１１２において吸気行程および圧縮行程の少なくとも一方に設けられるので、同一行程間の位相差がクランク回転角度で３６０度である２個の気筒毎に断線検出回路を設けることにより、燃料噴射期間が時間的に重ならない筒内噴射用インジェクタ１１０間で故障検出回路を共有することができる。
【００６５】
断線検出回路５３０ｄは、給電制御トランジスタＴｄ２およびＴｄ３を介して、ソレノイドコイル１１１♯２および１１１♯３とそれぞれ接続される。すなわち、断線検出回路５３０ｄは、ソレノイドコイル１１１♯２および１１１♯３に対して共通に電気的に接続される。断線検出回路５３５ｄは、給電制御トランジスタＴｄ１およびＴｄ４を介して、ソレノイドコイル１１１♯１および１１１♯４とそれぞれ接続される。すなわち、断線検出回路５３０ｄは、ソレノイドコイル１１１♯１および１１１♯４に対して共通に電気的に接続される。
【００６６】
ソレノイドコイル１１１♯１〜１１１♯４の各々は、駆動制御回路５２０ｄによる給電動作時に、対応の給電制御トランジスタＴｄ１〜Ｔｄ４の導通によって、対応の断線検出回路５３０ｄまたは５３５ｄと接続される。これにより、断線検出回路５３０ｄおよび５３５ｄの各々は、駆動制御回路５２０ｄによる給電対象であるソレノイドコイルと電気的に接続されるので、各ソレノイドコイルへの給電動作時におけるその電気的出力（たとえば逆起電圧の発生）を監視できる。
【００６７】
断線検出回路５３０ｄは、燃料噴射信号Ｉｊｔ−ｄ２およびＩｊｔ−ｄ３のＨレベル期間の各々において、接続されたソレノイドコイル１１１♯２または１１１♯３に正常通電時に発生すべき逆起電圧が発生したかどうかを監視し、逆起電圧が正常に検知されなかったときに故障検出信号ＩＪｆ−ｄａをＨレベルに設定する。同様に、断線検出回路５３５ｄは、燃料噴射信号Ｉｊｔ−ｄ１およびＩｊｔ−ｄ４のＨレベル期間の各々において、接続されたソレノイドコイル１１１♯１または１１１♯４に正常通電時に発生すべき逆起電圧が発生したかどうかを監視し、逆起電圧が正常に検知されなかったときに故障検出信号ＩＪｆ−ｄｂをＨレベルに設定する。
【００６８】
逆起電圧が正常に検知された場合を含み、故障検出時以外には、故障検出信号ＩＪｆ−ｄａ，ＩＪｆ−ｄｂは、Ｌレベルに設定される。故障検出信号ＩＪｆ−ｄａ，ＩＪｆ−ｄｂは、断線検出回路５３０ｄおよび５３５ｄからエンジンＥＣＵ３００へ送出される。
【００６９】
したがって、気筒１１２♯２または１１２♯３の筒内噴射用インジェクタに断線故障が発生した場合には、故障検出信号ＩＪｆ−ｄａがＨレベルに設定される。同様に、気筒１１２♯１または１１２♯４の筒内噴射用インジェクタに断線故障が発生した場合には、故障検出信号ＩＪｆ−ｄｂがＨレベルに設定される。
【００７０】
一方、インジェクタ駆動部５００ｐは、気筒１１２♯１〜１１２♯４に共通に設けられた断線検出回路５３０ｐを有する。上記のように、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射期間は、各気筒１１２において排気行程または吸気行程に設けられる。また、概略的には筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射比率の上昇は高出力領域での出力性能上昇に寄与するので、断線故障の発生によるエンジン出力低下等が問題となるような運転領域では、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が主となり吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量は少なくなる傾向にある。したがって、このような運転領域では、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射期間は短く設定されるため、複数の気筒♯１〜♯４間で吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射期間が連続する可能性は低い。
【００７１】
したがって、インジェクタ駆動部５００ｐを気筒１１２♯１〜１１２♯４に共通に設ける構成としても、燃料噴射期間が時間的に重ならない吸気通路噴射用インジェクタ１２０間で故障検出回路を共有することができる。
【００７２】
断線検出回路５３０ｐは、給電制御トランジスタＴｐ１〜Ｔｐ４を介して、ソレノイドコイル１２１♯１〜１２１♯４とそれぞれ接続される。すなわち、断線検出回路５３０ｐは、ソレノイドコイル１２１♯１〜１２１♯４に対して共通に電気的に接続される。ソレノイドコイル１２１♯１〜１２１♯４の各々は、駆動制御回路５２０ｄによる給電動作時に、対応の給電制御トランジスタＴｐ１〜Ｔｐ４の導通によって、断線検出回路５３０ｐと接続される。これにより、断線検出回路５３０ｐは、燃料噴射信号Ｉｊｔ−ｐ１〜Ｉｊｔ−ｐ４のＨレベル期間の各々において、接続されたソレノイドコイル１１１♯１〜１１１♯４の各々に正常通電時に発生すべき逆起電圧が発生したかどうかを監視し、逆起電圧が検知されなかったときに故障検出信号ＩＪｆ−ｐをＨレベルに設定する。逆起電圧が正常に検知された場合を含み、故障検出時以外には、故障検出信号ＩＪｆ−ｐは、Ｌレベルに設定される。故障検出信号ＩＪｆ−ｐは、断線検出回路５３０ｐからエンジンＥＣＵ３００へ送出される。
【００７３】
したがって、各気筒１１２の吸気通路噴射用インジェクタ１２０のいずれかに断線故障が発生した場合には、故障検出信号ＩＪｆ−ｐがＨレベルに設定される。
【００７４】
エンジンＥＣＵ３００は、故障検出回路５３０ｄ，５３５ｄ，５３０ｐからの故障検出信号ＩＪｆ−ｄａ，ＩＪｆ−ｄｂ，ＩＪｆ−ｐと、クランク角センサ４８０によって検出されたクランク回転角度ＣＡとに基づいて、各インジェクタ１１０，１２０の断線故障を検出する。
【００７５】
図６は、エンジンＥＣＵ３００によるインジェクタの断線故障検出ルーチンを示すフローチャートである。
【００７６】
図６を参照して、所定周期で起動される断線故障検出ルーチンでは、故障検出回路５３０ｄ，５３５ｄ，５３０ｐからの故障検出信号ＩＪｆ−ｄａ，ＩＪｆ−ｄｂ，ＩＪｆ−ｐについて、いずれかの故障検出信号がＨレベルに設定されていないかが判定される（ステップＳ１１０）。
【００７７】
故障検出信号ＩＪｆ−ｄａ，ＩＪｆ−ｄｂ，ＩＪｆ−ｐの全部がＬレベルである場合（ステップＳ１１０でのＮＯ判定時）には、エンジンＥＣＵ３００は、各インジェクタ１１０，１２０について、「断線故障発生無」と判断して（ステップＳ１１０）、断線故障検出ルーチンを終了する。
【００７８】
一方、故障検出信号ＩＪｆ−ｄａ，ＩＪｆ−ｄｂ，ＩＪｆ−ｐのいずれかがＨレベルである場合（ステップＳ１００でのＹＥＳ判定時）には、クランク回転角度ＣＡを参照して、断線故障が発生した気筒の特定が行なわれる（ステップＳ１２０）。さらに、断線故障が発生したインジェクタの特定を含むインジェクタの断線故障検出結果をダイアグモニタ等の表示部（図示せず）に表示することによって運転者に通知して（ステップＳ１３０）、断線故障検出ルーチンは終了される。
【００７９】
たとえば、故障検出信号ＩＪｆ−ｄｂがＨレベルであるときは、気筒１１２♯１または１１２♯４の筒内噴射用インジェクタ１１０に断線故障が発生している。このとき、図４から理解されるように、クランク回転角度ＣＡが０〜３６０度および３６０度〜７２０度のいずれの範囲であるかによって、気筒１１２♯１および気筒１１２♯４のいずれで断線故障が発生しているかを特定できる。同様に、故障検出信号ＩＪｆ−ｄａがＨレベルであるときは、クランク回転角度ＣＡが０〜１８０度，５４０〜７２０度および１８０度〜５４０度のいずれの範囲であるかによって、気筒１１２♯２および気筒１１２♯３のいずれで断線故障が発生しているかを特定できる。
【００８０】
このように、筒内噴射用インジェクタ１１０については、同一行程間の位相差がクランク回転角度で３６０度である２個の気筒毎に断線検出回路を設けることにより、断線故障が発生した気筒（インジェクタ）の特定を含むインジェクタの断線故障検出を効率的に実行することができる。
【００８１】
また、故障検出信号ＩＪｆ−ｐがＨレベルであるときは、いずれかの気筒１１２で吸気通路噴射用インジェクタ１２０に断線故障が発生しているが、一般的には燃料噴射期間が１つの行程（排気行程または吸気行程）に限定される吸気通路噴射用インジェクタ１２０については、図４から理解されるように、クランク回転角度ＣＡが０〜１８０度、１８０〜３６０度、３６０〜５４０度および５４０度〜７２０度のいずれであるかによって、断線故障が発生した気筒を特定できる。
【００８２】
このように、吸気通路噴射用インジェクタ１２０については、断線検出回路５３０ｐを共通に設けても、吸気通路噴射用インジェクタ１２０における断線故障の発生の検出および断線故障が発生した気筒の特定を効率的に実行できる。
【００８３】
また、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両方に対応して断線検出回路５３０ｄ，５３５ｄ，５３０ｐを設ける構成としているので、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０によって燃料噴射を分担することにより、片方のインジェクタの断線故障のみではエンジンの回転変動に繋がらないような運転領域であっても、確実に各インジェクタの断線故障を検出することが可能となる。
【００８４】
ここで図５に示した構成と本発明の構成との対応関係について説明すると、エンジンＥＣＵ３００はこの本発明における「制御回路」に対応し、駆動制御回路５２０ｄ，５２０ｐは本発明における「駆動制御回路」に対応し、クランク角センサ４８０は本発明における「クランク角度検出手段」に対応する。また、故障検出回路５３０ｄ，５３５ｄ，５３０ｐの各々は、本発明での「故障検出回路」に対応し、特に、故障検出回路５３０ｄ，５３５ｄの各々は本発明での「第１の故障検出回路」に対応し、故障検出回路５３０ｐは、本発明での「第２故障検出回路」に対応する。
【００８５】
図１では、直列４気筒エンジンに対する、断線検出回路の配置構成について説明したが、以下では、本発明の実施の形態の変形例として、直列６気筒エンジンに対する断線検出回路の配置構成について説明する。
【００８６】
図７に示されるように、クランクシャフト２００は、エンジン１０の各気筒１１２に共通に設けられ、気筒♯１〜♯６の各々は、コンロッド１０６の一端がクランクピン２０５と連結されることによって、クランクシャフト２００と連結される。これにより、順次点火される気筒♯１〜♯６でのピストン１０３の往復運動は、クランク回転軸２０２を中心軸とするクランクシャフト２００の回転運動に変換される。
【００８７】
図８に示されるように、気筒♯１〜♯６は、たとえば♯１→♯５→♯３→♯６→♯２→♯４の順序で順次点火され、各行程が各気筒において順次実行される。点火順序が隣接する気筒間での各行程の位相差は、クランク回転角度で１２０度となる。
【００８８】
図４と同様に、クランクシャフト２００の２回転（７２０度）がエンジンの１燃焼サイクルに対応し、図１に示したクランク角センサ４８０によって、クランク回転角度を０度〜７２０度の範囲内において突起の配置ピッチに対応する所定角度刻みで検知可能である。
【００８９】
上記の点火順序に従えば、直列６気筒エンジンでは、気筒♯１と♯６との間、気筒♯２と♯５との間、および気筒♯３と♯４との間のそれぞれにおいて、同一行程間の位相差がクランク回転角度で３６０度となる。
【００９０】
したがって、図９に示すように、直列６気筒エンジンにおける故障検出システム６００では、気筒♯１〜♯６の各々に設けられた筒内噴射用インジェクタ１１０に対して、３個の断線検出回路５３０ｄ，５４０ｄ，５５０ｄが配置される。断線検出回路５３０ｄは、気筒♯１および♯６の筒内噴射用インジェクタ１１０にそれぞれ含まれるソレノイドコイル１１１♯１および１１１♯６と電気的に接続される。同様に、断線検出回路５４０ｄは、気筒♯３および♯４の筒内噴射用インジェクタ１１０にそれぞれ含まれるソレノイドコイル１１１♯３および１１１♯４と電気的に接続される。また、断線検出回路５５０ｄは、気筒♯２および♯５の筒内噴射用インジェクタ１１０にそれぞれ含まれるソレノイドコイル１１１♯２および１１１♯５と電気的に接続される。
【００９１】
断線検出回路５３０ｄ，５４０ｄ，５５０ｄの各々は、図５に示した断線検出回路５３０ｄ，５３５ｄと同様に構成されて、給電制御トランジスタ（図５）の導通により接続されたソレノイドコイルについて、対応の燃料噴射信号に応答した通電が正常に行なわれているかどうかを監視する。
【００９２】
この結果、気筒♯１または♯６の筒内噴射用インジェクタ１１０に断線故障が発生した場合には、断線検出回路５３０ｄからの故障検出信号ＩＪｆ−ｄａがＨレベルに設定される。同様に、気筒♯３または♯４の筒内噴射用インジェクタ１１０に断線故障が発生した場合には、断線検出回路５４０ｄからの故障検出信号ＩＪｆ−ｄｂがＨレベルに設定され、気筒♯２または♯５の筒内噴射用インジェクタ１１０に断線故障が発生した場合には、断線検出回路５５０ｄからの故障検出信号ＩＪｆ−ｄｃがＨレベルに設定される。故障検出信号ＩＪｆ−ｄａ，ＩＪｆ−ｄｂ，ＩＪｆ−ｄｃは、断線検出回路５３０ｄ，５４０ｄ，５５０ｄからエンジンＥＣＵ３００へ送出される。
【００９３】
これに対して、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０に対しては、共通の断線検出回路５３０ｐが設けられる。断線検出回路５３０ｐは、気筒♯１〜♯６の吸気通路噴射用インジェクタ１２０にそれぞれ含まれるソレノイドコイル１２１♯１〜１２１♯６に対して共通に電気的に接続される。
【００９４】
断線検出回路５３０ｐは、図５に示したように、給電制御トランジスタ（図５）の導通により接続されたソレノイドコイルについて、対応の燃料噴射信号に応答した通電が正常に行なわれているかどうかを監視する。この結果、気筒♯１〜♯６のいずれかの吸気通路噴射用インジェクタ１２０に断線故障が発生した場合には、断線検出回路５３０ｐからの故障検出信号ＩＪｆ−ｐがＨレベルに設定される。故障検出信号ＩＪｆ−ｐは、エンジンＥＣＵ３００へ送出される。
【００９５】
上記のような構成とすることにより、エンジンＥＣＵ３００では、図６に示した断線故障検出ルーチンに従って、故障検出信号ＩＪｆ−ｄａ，ＩＪｆ−ｄｂ，ＩＪｆ−ｄｃ，ＩＪｆ−ｐと、クランク角センサ４８０からのクランク回転角度ＣＡとに基づいて、各インジェクタ１１０，１２０の断線故障を検出可能である。
【００９６】
上述のように、断線故障の発生によるエンジン出力低下等が問題となるような運転領域では、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射期間は短く設定されるため、複数の気筒♯１〜♯６間で吸気通路噴射用インジェクタ１２０の燃料噴射期間が連続する可能性は低い。したがって、直列６気筒エンジンにおいても、気筒♯１〜♯６に対して共通の断線検出回路５３０ｐを設ける構成とすることが可能である。
【００９７】
なお、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の断線故障検出をさらに精密に行なえるように、断線検出回路の配置個数を増やす構成としてもよい。たとえば、図８から理解されるように、吸気行程がオーバーラップしない、気筒♯１〜♯３のグループおよび気筒♯４〜♯６のグループのそれぞれに独立の断線検出回路を設ける構成とすることができる。
【００９８】
以上説明したように、直列６気筒エンジンにおいても、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０について、図５に示したのと同様の断線故障検出を行なうことができる。
【００９９】
なお、図８に示した構成と本発明の構成との対応関係について説明すると、故障検出回路５３０ｄ，５４０ｄ，５５０ｄ，５３０ｐの各々が本発明での「故障検出回路」に対応し、特に、故障検出回路５３０ｄ，５４０ｄ，５５０ｄの各々は本発明での「第１の故障検出回路」に対応し、故障検出回路５３０ｐは、本発明での「第２故障検出回路」に対応する。
【０１００】
なお、本実施の形態では、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両方について、燃料噴射期間が重ならないインジェクタ間で故障検出回路を共有する構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の一方についてのみ、燃料噴射期間が重ならないインジェクタ間で故障検出回路を共有する構成として、他方のインジェクタについてはインジェクタごとに故障検出回路を設ける構成とすることも可能である。
【０１０１】
また、各気筒に設けられるインジェクタの個数（種類）に限定されず、本発明を適用することが可能である。たとえば、各気筒に単一のインジェクタが設けられるエンジンについても、燃料噴射期間が重ならないインジェクタ間で故障検出回路を共有できる。あるいは、各気筒に３以上の複数個（複数種類）のインジェクタが設けられるエンジンについても、インジェクタの種類ごとに分類して故障検出回路を配置する構成とすれば、燃料噴射期間が重ならないインジェクタ間で故障検出回路を共有できる。
【０１０２】
次に、本発明の実施の形態に従うエンジンにおける好ましいＤＩ比率の設定について説明しておく。
【０１０３】
図１０および図１１は、図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率の設定マップの第１の例を説明する図である。
【０１０４】
図１０および図１１に示されるマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図１０は、エンジン１０の温間用マップであって、図１１は、エンジン１０の冷間用マップである。
【０１０５】
図１０および図１１に示すように、これらのマップは、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。
【０１０６】
図１０および図１１に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けてエンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図１０の温間時のマップを選択して、そうではないと図１１に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。
【０１０７】
図１０および図１１に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図１０のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図１１のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図１０のＮＥ（２）や、図１１のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。
【０１０８】
図１０および図１１を比較すると、図１０に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図１１に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。
【０１０９】
図１０および図１１を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
【０１１０】
図１０に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられる。このため、この領域では、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた燃料噴射を行なっている。
【０１１１】
図１０および図１１を比較すると、図１１の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。
【０１１２】
また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
【０１１３】
図１２および図１３には、図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率の設定マップの第２の例が示される。
【０１１４】
図１２（温間時）および図１３（冷間時）に示された設定マップは、図１０および図１１に示された設定マップと比較して、低回転数領域の高負荷領域におけるＤＩ比率設定が異なる。
【０１１５】
エンジン１０では、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図１２および図１３に十字の矢印で示す。
【０１１６】
このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図１２および図１３で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
【０１１７】
また、図１２および図１３に示した設定マップにおける、その他の領域のＤＩ比率設定については、図１０（温間時）および図１１（冷間時）と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１１８】
なお、図１０〜図１３を用いて説明したこのエンジン１０においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。
【０１１９】
また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。
【０１２０】
また、図１０〜図１３を用いて説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン１０は、基本的な大部分の領域には（触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という）、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。
【０１２１】
筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。
【０１２２】
さらに、エンジン１０の温度によらず（すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても）、オフアイドル時（アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合）には、図１０または図１２に示す温間用のＤＩ比率マップを用いるようにしてもよい（すなわち、冷間および温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ１１０を用いる）。
【０１２３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵで制御されるエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図１に示したエンジンの構成を説明する図である。
【図３】各気筒が連結されるクランクシャフトの構成を説明する概略図である。
【図４】各気筒の燃焼サイクルを説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に従うエンジンシステムにおける各インジェクタの駆動回路構成を説明するブロック図である。
【図６】エンジンＥＣＵ３００によるインジェクタの断線故障検出ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】６気筒エンジンの各気筒が連結されるクランクシャフトの構成を説明する概略図である。
【図８】６気筒エンジンでの各気筒の燃焼サイクルを説明する図である。
【図９】６気筒エンジンでの断線検出回路の配置例を説明するブロック図である。
【図１０】図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の第１の例を説明する図である。
【図１１】図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の第１の例を説明する図である。
【図１２】図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率設定マップ（機関温間時）の第２の例を説明する図である。
【図１３】図１に示したエンジンシステムにおけるＤＩ比率設定マップ（機関冷間時）の第２の例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０  エンジン、２０  インテークマニホールド（吸気通路）、２２  吸気ポート、２４  吸気弁、３０  サージタンク、４０  吸気ダクト、４２  エアフローメータ、５０  エアクリーナ、６０  電動モータ、７０  スロットルバルブ、８０  エキゾーストマニホールド（排気通路）、８４  排気弁、９０  三元触媒コンバータ、１００  アクセルペダル、１０１  シリンダブロック、１０２  シリンダヘッド、１０３  ピストン、１０６  コンロッド、１０７  燃焼室、１０８  シリンダ、１１０  筒内噴射用インジェクタ、１１１  ソレノイドコイル（筒内噴射用インジェクタ：♯１〜♯６）、１１２  気筒（♯１〜♯６）、１１４  点火プラグ、１２０  吸気通路噴射用インジェクタ、１２１  ソレノイドコイル（吸気通路噴射用インジェクタ：♯１〜♯６）、１３０，１６０  燃料分配管、１４０  逆止弁、１５０  高圧燃料ポンプ、１５２  電磁スピル弁、１７０  燃料圧レギュレータ、１８０  低圧燃料ポンプ、１９０  燃料フィルタ、１９５  燃料タンク、２００  クランクシャフト、２０２  クランク回転軸、２０５  クランクピン、２１０  クランクアーム、２２０  クランクジャーナル、３００  エンジンＥＣＵ、３８０  水温センサ、４００  燃料圧センサ、４０５  大気温センサ、４２０  空燃比センサ、４４０  アクセル開度センサ、４６０  回転数センサ、４８０  クランク角センサ、５００ｄ，５００ｐ  インジェクタ駆動部、５１０ｄ，５１０ｐ  高電圧発生回路、５２０ｄ，５２０ｐ  駆動制御回路、５３０ｄ，５３５ｄ，５４０ｄ，５５０ｄ  断線検出回路（筒内噴射用インジェクタ）、５３０ｐ  断線検出回路（吸気通路噴射用インジェクタ）、６００  故障検出システム、＋Ｂ  電源電圧、ＣＡ  クランク回転角度、ＧＮＤ  接地電圧、ＨＴｄａ，ＨＴｄｂ，ＨＴｐ  高電圧供給トランジスタ、ＩＪｆ−ｄａ，ＩＪｆ−ｄｂ，ＩＦｆ−ｄｃ  故障検出信号（筒内噴射用インジェクタ）、ＩＪｆ−ｐ  故障検出信号（吸気通路噴射用インジェクタ）、Ｉｊｔ−ｄ１〜Ｉｊｔ−ｄ４  燃料噴射信号（筒内噴射用インジェクタ）、Ｉｊｔ−ｐ  燃料噴射信号（吸気通路噴射用インジェクタ）、ＫＴｄａ，ＫＴｄｂ，ＫＴｐ  電圧供給トランジスタ、ｒ  ＤＩ比率、Ｔｄ１〜Ｔｄ４，Ｔｐ１〜Ｔｐ４  給電制御トランジスタ、ＶＨ  高電圧。
【図１】
2006258036.tif 000003
【図２】
2006258036.tif 000004
【図３】
2006258036.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006258036.tif 000009
【図８】
2006258036.tif 000010
【図９】
2006258036.tif 000011
【図１０】
2006258036.tif 000012
【図１１】
2006258036.tif 000013
【図１２】
2006258036.tif 000014
【図１３】
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