(57)【要約】【課題】燃料系の異常による燃圧の上昇が発生したときに、燃料噴射弁の作動能力の低下を抑制することができるエンジンの制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】エンジンの運転状態に応じてインジェクタによる燃料噴射を制御するエンジンにおいて、燃料ポンプからインジェクタに供給される燃料の圧力を調整する燃圧調整手段の異常による燃圧の上昇を検出して燃料系の故障を判定し、燃料系の故障が判定されたときは、目標空燃比のリッチ化等を行い、上記インジェクタの燃圧の上昇による作動能力の低下を抑制する。【選択図】    図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ポンプから供給される燃料を噴射する燃料噴射弁と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段によって検出された運転状態に応じて上記燃料噴射弁による燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段とが備えられたエンジンの制御装置であって、上記燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調整する燃圧調整手段と、該調整手段の異常による燃圧の上昇を検出して燃料系の故障を判定する故障判定手段と、該故障判定手段によって燃料系の故障が判定されたときに、上記燃料噴射弁の燃圧の上昇による作動能力の低下を抑制する作動能力低下抑制手段とが備えられていることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
燃料噴射弁は、電力供給時に噴射口を開口するように構成されており、作動能力低下抑制手段は、故障判定手段によって故障と判定されたときに、燃料噴射弁に供給する電力を増大させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
作動能力低下抑制手段は、燃料噴射弁と電源が共通の補機類の作動を抑制することにより燃料噴射弁に供給する電力を増大させるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
作動能力低下抑制手段は、イグニッションスイッチのオン時に故障判定手段に燃料系の故障の有無を判定させると共に、該判定によって故障と判定されたときは、燃料噴射制御手段に上記スイッチのオンと同時に燃料噴射を行わせるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
イグニッションスイッチのオン時に故障判定手段によって故障と判定されたときに、クランキングの開始を遅延させるクランキング開始遅延手段が備えられていることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段が備えられていると共に、燃料噴射制御手段は、該目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比に基づいて燃料噴射量を制御するように構成されており、作動能力低下抑制手段は、故障判定手段によって故障と判定されたときに、目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比をリッチ側に補正するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
燃料噴射弁が気筒ごとに備えられ、かつ目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段が備えられていると共に、燃料噴射制御手段は、該目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比に基づいて気筒ごとに燃料噴射量を制御するように構成されており、作動能力低下抑制手段は、故障判定手段によって故障と判定されたときに、特定の気筒についてのみ、目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比を所定値を超えてリッチ側に補正するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
燃料タンク内の燃料を燃料ポンプに供給する第２の燃料ポンプが備えられており、作動能力低下抑制手段は、故障判定手段により燃圧の上昇に起因する故障を判定したときに、上記第２の燃料ポンプの吐出能力を低下させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの制御装置に関し、詳しくは燃料圧力の調整手段を有するエンジンの制御装置の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等のエンジンにおいては、周知の通り、燃料タンク内の燃料は燃料ポンプによって燃料噴射弁に供給されるように構成されており、この燃料ポンプとしては、例えば、電動モータにより駆動される電動式のポンプや、エンジンのクランク軸により駆動される機械式のポンプ等が用いられる。
【０００３】
その場合に、上記燃料噴射弁による燃料噴射量は、その駆動回路に印加される噴射パルス幅が同じであっても、燃料ポンプから燃料噴射弁に至る燃料系の燃料圧力（燃圧）が高ければ多くなり、燃圧が低ければ少なくなる。そこで、燃料系の燃圧を所定の圧力に調整するために、燃料ポンプの吐出量を燃料噴射量に応じて変更することがあり、例えば、電動式の燃料ポンプにおいて、電動モータに印加する電圧を燃料噴射量に応じて変化させることにより燃料ポンプの吐出量を変更するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、エンジンのクランク軸等により駆動される機械式の燃料ポンプにおいては、クランク軸等の回転数によってポンプ本体の吐出量が決まってしまう。そこで、機械式の燃料ポンプを用いるものにおいては、該燃料ポンプに加え、ポンプから吐出された燃料のうちの余剰の燃料を該ポンプの直上流に戻すスピル弁を設け、該スピル弁の開閉を例えば電気的にデューティ制御することにより最終的な吐出量を変更するように構成される。
【０００５】
しかしながら、電動式ポンプの電圧制御機能や機械式ポンプのスピル弁に、吐出量が異常に多くなるような故障が生じると（例えば弁への異物の噛み込みや制御配線のショート等）、燃料ポンプから燃料噴射弁に至る燃料系の燃圧が大きく上昇することとなるが、その場合、設定された量よりも多く燃料が噴射され、空燃比がリッチ化することとなる。
【０００６】
そこで、特許文献１に記載のエンジンにおいては、電動式燃料ポンプの電圧制御機能の故障によって燃圧が上昇した場合、空燃比がリッチ化するのを防止するため、噴射パルス幅の算出に用いる吸入空気量の値を実際より減量補正し、これにより、噴射パルス幅の算出値を小さくさせて燃料燃料量を適正値に減少させるものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１８９８４３号公報（第２−５頁、図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これは、燃圧が上昇しても燃料噴射弁が問題なく作動し得るという前提に基づいており、以下のような問題がある。すなわち、一般に、燃料噴射弁は、電力が供給されたときにニードル弁を燃圧に抗してリフト動作させて噴射口を開くことにより、燃料を噴射するように構成されているが、燃圧が大きく上昇している状態においては、ニードル弁に対してその作動を阻害する方向に大きな圧力（燃圧）が加わり、その場合、ニードル弁のリフト量が減少したり、リフトタイミングが遅くなったりして、実燃料噴射量が運転状態に応じた燃料噴射量より少なくなる等の作動能力の低下が発生する。
【０００９】
そこで、本発明は、燃料系の異常による燃圧の上昇が発生したときに、燃料噴射弁の作動能力の低下を抑制することができるエンジンの制御装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、燃料ポンプから供給される燃料を噴射する燃料噴射弁と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段によって検出された運転状態に応じて上記燃料噴射弁による燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段とが備えられたエンジンの制御装置であって、上記燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調整する燃圧調整手段と、該調整手段の異常による燃圧の上昇を検出して燃料系の故障を判定する故障判定手段と、該故障判定手段によって燃料系の故障が判定されたときに、上記燃料噴射弁の燃圧の上昇による作動能力の低下を抑制する作動能力低下抑制手段とが備えられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調整する燃圧調整手段の異常による燃圧の上昇が検出されて燃料系の故障と判定されたときには、作動能力低下抑制手段によって燃圧の上昇による燃料噴射弁の作動能力の低下が抑制されることとなる。すなわち、燃圧調整手段の異常による燃圧の上昇が発生した場合でも、燃料噴射弁による燃料噴射を運転状態に応じて適正に制御することができる。
【００１２】
ところで、上記燃料噴射弁の噴射口を開閉するニードル弁は、一般に発電機及びバッテリから供給される電力によって駆動されるように構成されている。それゆえ、例えばバッテリ電圧が低下したり、バッテリとニードル弁を駆動する回路との間の電圧降下が大きくなると（例えば、エアコンやオーディオ等の電気負荷が多く利用されているとき）、該駆動回路に印加される電圧が低下し、ニードル弁を駆動する能力が低下することとなる。その場合、燃料系の燃圧が通常の燃圧であればニードル弁を十分駆動できるが、燃料ポンプ等の故障によって燃圧が大きく上昇していると、ニードル弁駆動能力がさらに低下し、これに伴う不具合がさらに助長されることとなる。
【００１３】
そこで、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、燃料噴射弁は、電力供給時に噴射口を開口するように構成されており、作動能力低下抑制手段は、故障判定手段によって故障と判定されたときに、燃料噴射弁に供給する電力を増大させるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、故障判定手段によって故障が検出された場合、燃料噴射弁に供給される電力が増大されるから、燃料噴射弁を駆動する能力が増大し、作動能力の低下が抑制されることとなる。
【００１５】
そして、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、作動能力低下抑制手段は、燃料噴射弁と電源が共通の補機類の作動を抑制することにより燃料噴射弁に供給する電力を増大させるように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、故障判定手段によって故障が検出された場合、燃料噴射弁と電源が共通の補機類の作動が抑制されるから、電源と燃料噴射弁との間の電圧降下が減少することとなる。すなわち、燃料噴射弁への電力供給が増大し、燃料噴射弁の作動能力の低下が抑制されることとなる。
【００１７】
ところで、燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴エンジン等においては、エンジンの始動時にイグニッションスイッチがオンされた場合、まずスタータモータが作動してクランキングが開始され、該クランクキング中に気筒判別が終了した後、燃料噴射が開始される。しかしながら、その場合、スタータモータによってバッテリの電力が多量に消費されてバッテリの電圧が低下し、燃料噴射弁の作動能力が低下することとなる。つまり、燃料を十分に噴射できず、エンジンを始動できなくなる虞がある。
【００１８】
そこで、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、作動能力低下抑制手段は、イグニッションスイッチのオン時に故障判定手段に燃料系の故障の有無を判定させると共に、該判定によって故障と判定されたときは、燃料噴射制御手段に上記スイッチのオンと同時に燃料噴射を行わせるように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、イグニッションスイッチのオン時に故障判定手段によって燃料系の故障が検出されたときは、上記スイッチのオンと同時に燃料噴射が行われるから、これと同時に燃圧が高い状態が軽減され、燃料噴射弁の作動能力の低下が抑制されることとなる。
【００２０】
そして、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、イグニッションスイッチのオン時に故障判定手段によって故障と判定されたときに、クランキングの開始を遅延させるクランキング開始遅延手段が備えられていることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、イグニッションスイッチのオン時に故障判定手段によって故障と判定されたときは、スタータモータの作動が遅延されることとなるから、スターターモータによりバッテリの電力が消費される前に（バッテリの電圧が大きく低下する前に）、燃料噴射を行うことができる。すなわち、燃料噴射弁を駆動する能力が低下する前に、確実に燃料噴射を行って燃圧が高い状態を軽減することができる。
【００２２】
次に、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段が備えられていると共に、燃料噴射制御手段は、該目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比に基づいて燃料噴射量を制御するように構成されており、作動能力低下抑制手段は、故障判定手段によって故障と判定されたときに、目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比をリッチ側に補正するように構成されていることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、故障判定手段によって故障と判定されたときには、目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比がリッチ側に補正されて通常よりも多くの燃料が噴射されることとなる。つまり、燃料噴射弁と燃料ポンプとの間の燃圧が積極的に低下されることとなり、この結果、燃料噴射弁の作動能力の低下が抑制される。
【００２４】
ところで、もともと空燃比がリッチであるときにさらにリッチ側に補正した場合、補正された後の空燃比がオーバリッチ（失火を生じるようなリッチ状態）となる場合が生じるが、そのオーバリッチな空燃比で全ての気筒について燃料噴射を実行すると、全ての気筒について失火が生じる虞がある。
【００２５】
そこで、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、燃料噴射弁が気筒ごとに備えられ、かつ目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段が備えられていると共に、燃料噴射制御手段は、該目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比に基づいて気筒ごとに燃料噴射量を制御するように構成されており、作動能力低下抑制手段は、故障判定手段によって故障と判定されたときに、特定の気筒についてのみ、目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比を所定値を超えてリッチ側に補正するように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、故障判定手段によって故障が検出されたときは、目標空燃比設定手段によって設定された目標空燃比が、特定の気筒についてのみ、所定値を超えてリッチ側（当該特定気筒の失火を容認）に補正されて通常より多くの燃料が噴射されることとなる。つまり、補正前の空燃比がもともとリッチである場合においても、請求項６に記載の発明同様、燃料噴射弁と燃料ポンプとの間の燃圧を積極的に低下させて、燃料噴射弁の作動能力の低下を抑制することができる。
【００２７】
次に、請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、燃料タンク内の燃料を燃料ポンプに供給する第２の燃料ポンプが備えられており、作動能力低下抑制手段は、故障判定手段により燃圧の上昇に起因する故障を判定したときに、上記第２の燃料ポンプの吐出能力を低下させるように構成されていることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、故障判定手段により燃圧の上昇に起因する故障が判定されたときは、第２の燃料ポンプの吐出能力が低下されるから、第２の燃料ポンプと燃料ポンプとの間の燃圧が低下し、この結果、燃料ポンプと燃料噴射弁との間の燃圧も低下し、燃料噴射弁の作動能力の低下が抑制されることとなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るエンジンの制御装置について説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施の形態に係る筒内噴射式４サイクルエンジン１の全体構成を示す。このエンジン１は複数の気筒２…２（１つのみ図示）が直列に配置されたシリンダブロック３と該シリンダブロック３に載置されたシリンダヘッド４とを有する。各気筒２内にピストン５が上下に往復動自在に嵌挿されて燃焼室６を画成している。シリンダブロック３にクランク軸７が回転自在に支持され、該クランク軸７にピストン５がコネクティングロッド８で連結されている。クランク軸７の一端側にクランク角を検出する電磁ピックアップ式のクランク角センサ９が配設されている。
【００３１】
燃焼室６の天井部に２つの吸気ポート１０，１０と２つの排気ポート１１，１１（それぞれ１つのみ図示）とが開口している。各開口に吸気弁１２又は排気弁１３が備えられている。吸気ポート１０，１０は燃焼室６から斜め上方に直線的に延び、エンジン１の側面（図１の右側面）にそれぞれ独立して開口している。排気ポート１１，１１は燃焼室６からすぐに水平に延び、途中で１つに合流してエンジン１の他の側面（図１の左側面）に開口している。燃焼室６の頂上部に上記４つの吸排気弁１２，１２，１３，１３に囲まれて点火プラグ１６が配設されている。点火プラグ１６の基端部は点火回路１７に接続され、該点火回路１７から各気筒２毎に所定の点火タイミングで各点火プラグ１６が通電される。
【００３２】
燃焼室６の天井部において吸気ポート１０，１０に挟まれるようにインジェクタ（燃料噴射弁）１８が燃焼室６を臨んで配置されている。このインジェクタ１８は吸気ポート１０，１０のやや下方の位置から燃料を燃焼室６内に直接噴射する。各インジェクタ１８…１８の基端部は全気筒２…２に共通の燃料分配管１９に接続されている。
【００３３】
エンジン１の側面（図１の右側面）に吸気通路３０が配設されている。吸気通路３０は各気筒２の吸気ポート１０，１０に連通し、図外のエアクリーナで濾過した吸気を燃焼室６に供給する。吸気通路３０には上流側から下流側に順にエンジン１に吸入される吸入空気量を検出するホットワイヤ式のエアフローセンサ３１と吸気通路３０の開度を調節する電気式のスロットル弁３２とサージタンク３３等が配設されている。スロットル弁３２は、図示しないが、アクセルペダルと機械的に連結されておらず、電動式の駆動モータにより駆動される。サージタンク３３より下流側の吸気通路３０は各気筒２毎に分岐する独立通路である。各独立通路の下流端部がさらに２つに分岐して各吸気ポート１０，１０に連通している。
【００３４】
エンジン１の他の側面（図１の左側面）に燃焼室６から既燃ガス（排気）を排出する排気通路３６が配設されている。排気通路３６の上流端部は各気筒２毎に分岐して排気ポート１１に連通する排気マニホルド３７である。排気マニホルド３７の集合部に排気中の残存酸素濃度を検出するリニアＯ２センサ３８が配設されている。このセンサ３８の検出結果により燃焼室６内の混合気の空燃比が検出される。排気マニホルド３７の集合部に排気管３９の上流端が接続され、排気管３９の下流端に排気浄化のための触媒装置４０が接続されている。
【００３５】
ここで、インジェクタ１８に燃料を供給する燃料系２０について説明する。図２に示すように、この燃料系２０は、上記燃料分配管１９と燃料タンク２１とを連通する燃料通路２２（低圧燃料通路２２ａと高圧燃料通路２２ｂとからなる）と、燃料タンク２１から燃料を吸い上げて圧送する低圧燃料ポンプ２３と、該燃料ポンプ２３によって吸い上げられた燃料を濾過する燃料フィルタ２４と、低圧燃料ポンプ２３から低圧燃料通路２２ａに圧送された燃料の一部を燃料タンク２１に戻して該低圧燃料通路２２ａ内の燃料圧力を調整する低圧プレッシャレギュレータ２５と、燃料通路２２ａを通って圧送されてくる燃料を、その圧力をさらに高めてインジェクタ１８側に圧送する高圧燃料供給装置２６とを有する。高圧燃料通路２２ｂには、該高圧燃料通路２２ｂにおける燃圧が所定圧（エンジン１の通常運転時には発生しないような高い圧力に設定される）以上に上昇したときに、高圧燃料通路２２ｂ内の燃料を燃料タンク２１側に戻して燃圧を所定圧以下に調整するリリーフバルブ２７が設けられている。
【００３６】
高圧燃料供給装置２６は、低圧燃料通路２２ａから燃料を吸入して高圧燃料通路２２ｂにその圧力を高めて吐出する高圧燃料ポンプ２８を有している。該高圧燃料ポンプ２８は、動弁機構のカム軸によって駆動されるように構成されており（すなわち機械式の燃料ポンプである）、その吐出量Ｑｆａは、図３に示すように、エンジン回転が大きくなるほど増加する。また、高圧燃料供給装置２６は、上記高圧燃料ポンプ２８から吐出された燃料の一部をその直上流側に戻して高圧燃料供給装置２６としての吐出量Ｑｆｐを調節するスピル弁２９を有する。該スピル弁２９は公知の電磁弁であり、そのスピル量（高圧燃料ポンプ２８の直上流側への戻し量）の制御は、通電時間や通電時期を制御することにより行われる。高圧燃料通路２２ｂには、燃料系２０からインジェクタ１８に供給される燃圧を検出する燃圧センサ５４が設けられている。
【００３７】
図１及び図２に示すように、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０は、各気筒２…２毎の点火プラグ１６…１６の点火回路１７、インジェクタ１８…１８、高圧燃料供給装置２６のスピル弁２９、電気式スロットル弁３２（の駆動モータ）等の作動を制御する。
【００３８】
ＥＣＵ５０は、少なくとも、クランク角センサ９、エアフローセンサ３１、リニアＯ２センサ３８、燃圧センサ５４等からの各出力信号を入力すると共に、アクセルペダルの開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ５３からの出力信号等を入力する。
【００３９】
ＥＣＵ５０は、これらの入力信号が示すエンジン１の運転状態に基いて、点火プラグ１６による点火時期を制御すると共に、上記運転状態に基づいて目標空燃比を設定し、実空燃比が目標空燃比となるように、インジェクタ１８による燃料噴射量・噴射パルス幅・噴射時期・噴射圧力、スロットル弁３２により調節される吸入空気量等を制御する。なお、空燃比の設定に当っては、各気筒毎に、上記エンジン回転数及びエンジン負荷（吸入空気量）等から図４に示す目標空燃比設定マップに基づいて、高負荷高回転領域では理論空燃比に対して燃料過剰気味に（λ＜１）、低負荷低回転領域では理論空燃比に対して空気過剰気味に（λ＞１）、それ以外の領域では理論空燃比通りに（λ＝１）設定される。
【００４０】
また、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１８に供給される実燃圧がエンジン１の運転状態に基いて設定される目標燃圧に収束するように、高圧燃料供給装置２６のスピル弁２９を制御する。なお、この制御の詳細については後述する。
【００４１】
また、図２に示すように、ＥＣＵ５０は、複数の電気負荷６１…６１に作動制御信号を出力する。ここで、この電気負荷６１…６１としては、例えば、エアコンや、デフォッガや、ヘッドライトや、オーディオ等が挙げられる。これらの電気負荷６１…６１には、バッテリ６２や発電機６３から電力が供給される。また、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転状態に応じて発電機６３の発電電圧制御部に発電電圧切換用の制御信号を出力する。
【００４２】
ここで、上記インジェクタ１８は、詳細な説明は省略するが、内部に設けられたソレノイドコイルに電力が供給されたときに、ニードル弁が、バネ等の付勢部材、及びニードル弁のリフト方向と反対方向に加わる燃圧に抗してリフト動作し、該リフト動作時に噴射口が開かれるように構成された一般的なものである。また、インジェクタ１８へは、図２に示すようにバッテリ６２及び発電機６３からインジェクタ駆動回路６４を介して電力が供給されるように構成されている。ここで、このインジェクタ駆動回路６４は、ＥＣＵ５０から噴射信号（パルス）が入力されたときに、バッテリ６２及び発電機６３の電力をインジェクタ１８に通電するように構成されている。ここで、ソレノイドコイルに印加する電圧を大きくすれば（ソレノイドコイルに供給する電力を増大すれば）流れる電流が大きくなって電磁力がより強くなり、ニードル弁を駆動する能力が向上する。なお、ニードル弁の最大リフト量は、図５に示すＬ０であり、入力電力が増大されてもこれ以上にはならない。
【００４３】
ここで、従来の技術の欄において説明したが、上記燃料系２０の故障により燃料系２０の燃圧が大きく上昇した場合、ニードル弁に対してそののリフトを阻害する方向（ニードル弁のリフト方向と反対方向）に大きな圧力が加わることとなる。そして、この結果、図５に示すように、燃圧がＰｆｍ（ニードル弁が問題なく作動できる燃圧の上限値）以上になると、ニードル弁のリフト量が減少し始め、燃圧がリリーフバルブ２７によって制限される燃圧Ｐｆｒに達したときには、ニードル弁のリフト量が相対的に低下してしまう。また、図示していないが、リフトタイミングの遅れも発生し、実噴射量が運転状態に応じた燃料噴射量より少なくなる等の作動能力の低下が発生する。
【００４４】
これに対処するために、当初よりインジェクタ１８を駆動するインジェクタ駆動回路６４の容量をリリーフバルブ２７で制限される燃圧に対抗できるように大きくしておくことも考えられるが、駆動回路６４のコストが高くなるだけでなく、寸法が大きくなってレイアウト上の制約が発生する。また、大きくしたとしても、経年劣化や、性能の公差等の問題もある。
【００４５】
そこで、本実施の形態に係るエンジン１においては、ＥＣＵ５０は、高圧燃料供給装置２６のスピル弁２９の異常による燃圧の上昇を検出して燃料系２０の故障を判定したときには、インジェクタ１８の燃圧の上昇による作動能力の低下を抑制する。
【００４６】
具体的には、ＥＣＵ５０は、燃料系２０の故障と判定したときには、インジェクタ１８に供給する電力を増大させる。例えば、図５の矢印アに示すように、インジェクタ１８に印加する電圧を上昇させて、ニードル弁のリフト能力を向上させる。そして、そのために、インジェクタ１８と電源が共通の補機類等の電気負荷６１…６１の作動を抑制する。
【００４７】
また、ＥＣＵ５０は、イグニッションスイッチ５１のオン時に燃料系２０の故障の有無を判定して、故障と判定したときには、イグニッションスイッチ５１のオンと同時に燃料噴射を行わせ、また、スタータモータ５２の作動を遅らせてクランキングの開始を遅延させる。
【００４８】
また、ＥＣＵ５０は、燃料系２０の故障と判定したときに、目標空燃比をリッチ側に補正する。つまり、通常より燃料を多く噴射させて、図５に矢印イで示すように燃圧を低下させる。
【００４９】
また、ＥＣＵ５０は、燃料系２０の故障と判定したときに、特定の気筒についてのみ、目標空燃比を所定値を超えてリッチ側に補正する。
【００５０】
また、ＥＣＵ５０は、燃圧の上昇に起因する故障を判定したときに、低圧燃料ポンプ２３の吐出能力を低下させる。
【００５１】
以下、ＥＣＵ５０による制御について図６及び図７のフローチャートを用いて詳細に説明する。ここで、図６のフローチャートは、燃料系２０の燃圧制御及び故障検出に関するフローチャートであり、図７のフローチャートは、エンジン１の運転制御に関するフローチャートである。なお、これらのフローチャートによる制御は、それぞれ並行して繰り返し行われる。
【００５２】
まず、図６に示すように、ステップＳ１では、エンジン回転数、空気流量、アクセル開度等に基づいて目標燃圧Ｐｆｏを設定する。
【００５３】
次いで、ステップＳ２では、上記エンジン回転数等に基づいて燃料噴射量を算出すると共に、該燃料噴射量を高圧燃料供給装置２６から吐出されるべき目標吐出量Ｑｆｐとして設定する。そして、ステップＳ３では、上記エンジン回転数における高圧燃料ポンプ２８の全吐出量Ｑｆａを図３の特性に基づいて算出し、次いで、ステップＳ４で、上記目標吐出量Ｑｆｐと全吐出量Ｑｆａとに基づいてスピル基本量Ｑｆｓを算出する。ここで、このスピル量Ｑｆｓは、上記全吐出量Ｑｆａから目標吐出量Ｑｆｐを減算することにより算出される。
【００５４】
次いで、ステップＳ５では、現在の実燃圧Ｐｆを読み取り、ステップＳ６では、この読み取った実燃圧Ｐｆが上記目標燃圧Ｐｆｏより大きいか否かの判定を行う。そして、実燃圧Ｐｆが上記目標燃圧Ｐｆｏより大きいときは、ステップＳ７でスピル補正量Ｑｆｄとして基準補正量Ｑｆｃに定数ΔＫを加算した値を設定し、実燃圧Ｐｆが上記目標燃圧Ｐｆｏ以より大きくないときは、ステップＳ８でスピル補正量Ｑｆｄとして基準補正量Ｑｆｃから定数ΔＫを減算した値を設定する。次いで、ステップＳ９では、上記スピル量Ｑｆｓとスピル補正量Ｑｆｄとを加算して最終スピル量Ｑｓｐｌを算出する。そして、実スピル量がこの最終スピル量Ｑｓｐｌとなるようにスピル弁２９を制御する。すなわち、ステップＳ５の判定で、実燃圧Ｐｆが上記目標燃圧Ｐｆｏより大きいときは、高圧燃料供給装置２６からの燃料の実吐出量が目標吐出量Ｑｆｐより大きいわけであるから、実吐出量が目標吐出量Ｑｆｐとなるようにスピル量を増加させるように制御する。一方、実燃圧Ｐｆが上記目標燃圧Ｐｆｏより大きくないときは、高圧燃料供給装置２６からの燃料の実吐出量が目標吐出量Ｑｆｐより小さいわけであるから、実吐出量が目標吐出量Ｑｆｐとなるようにスピル量を増加させるのである。
【００５５】
次いで、ステップＳ１０では、この最終スピル量Ｑｓｐｌが、上記全吐出量Ｑｆａより大きいか否かを判定し、大きいときは、ステップＳ１１で、上記ステップＳ１０で大きいと判定された回数をカウントし、その回数が所定回数に達したときに全吐出故障と確定してＦｍａｘ＝１のフラグをたてる。つまり、高圧燃料供給装置２６のスピル弁２９が開かなくなり、高圧燃料ポンプ２６から吐出された燃料が燃料タンク２１側に戻らなくなった状態、言い換えれば、高圧燃料ポンプ２６から吐出された燃料の全てがインジェクタ１８に供給されてしまう状態（全吐出故障状態）にあると確定する。本来、燃料ポンプ２８の全吐出量Ｑｆａよりもスピル量が大きくなることは、高圧燃料供給装置２６が正常であればありえないことであるから、これをもって異常と判定するのである。
【００５６】
一方、ステップＳ１０で最終スピル量Ｑｓｐｌが全吐出量Ｑｆａより大きくないと判定されたときは、ステップＳ１２でさらにこの最終スピル量Ｑｓｐｌが０より小さいか否かを判定し、小さいときは、ステップＳ１３で、上記ステップＳ１２で小さいと判定された回数をカウントし、その回数が所定回数に達したときに吐出せず故障と確定してＦｍｉｎ＝１のフラグをたてる。つまり、高圧燃料供給装置２６のスピル弁２９が閉じなくなった状態、すなわち高圧燃料ポンプ２６から吐出された燃料が燃料タンク２１側に全て戻されて、インジェクタ１８には全く供給されない状態（吐出せず故障状態）にあると確定する。一方、ステップＳ１２で小さくないと判定されたときは、ステップＳ１４で、この小さくないと判定された回数をカウントし、その回数が所定回数に達したときに燃料ポンプは正常状態と判定する。
【００５７】
ここで、上記所定回数は、ステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１４ごとに設定すればよく、異なる値でも、同じ値でもよい。また、上記判定で、全吐出故障（フラグＦｍａｘ＝１）と判定された場合、正常状態に復帰した判定されない限り、イグニッションスイッチ５１がオフとされても保持され、次のエンジン運転時に引き継がれることとなる。
【００５８】
次に、エンジン１の制御について図７のフローチャートを用いて説明する。
【００５９】
まず、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２１で、エンジン１の始動時か否かを判定する。そして、始動時であれば、ステップＳ２２で、フラグＦｍａｘが１か否か、すなわち燃料供給装置２６が全吐出故障状態か否かを判定し、Ｆｍａｘが１でなければ、ステップＳ２３で、イグニッションスイッチ５１のＯＮと同時に、スタータモータ５２を作動させてエンジン１のクランキングを開始させ、該クランキング中にクランク角センサ９で検出された信号に基づいて気筒判別を行った後で燃料噴射を実行する。
【００６０】
一方、ステップＳ２２でＦｍａｘが１であると判定されたときは、さらに、ステップＳ２４で、燃圧センサ５３で検出された実燃圧が所定値αより大きいか否かを判定し、大きくないときは、上記ステップＳ２３の処理を行う。一方、ステップＳ２４で実燃圧が所定値αより大きいと判定されたときは、ステップＳ２５で、イグニッションスイッチ５１のＯＮと同時に燃料噴射を実行し、その後所定時間経過してからスタータモータ５２を作動させてエンジン１のクランキングを開始させる（図８参照）。
【００６１】
すなわち、ステップＳ２４でＹＥＳと判定された場合、イグニッションスイッチ１８のＯＮと同時に燃圧が高い状態が軽減されることとなり、この結果、インジェクタ１８の作動能力の低下が抑制されることとなる。また、スタータモータ５２等の作動によってバッテリ６２の電力が消費される前に（バッテリ６２の電圧が低下する前に）、言い換えればインジェクタ１８を駆動する能力が低下する前に燃料を確実に噴射することができる。ここで、ステップＳ２５の処理を行うのを、ステップＳ２４において燃圧が所定値α以上である場合に限定したのは、このエンジン始動前の運転中に全吐出故障が検出されていた場合（Ｆｍａｘ＝１である）は、全吐出故障が検出されていたとしても、前回の運転終了から時間が経過していると、実燃圧は既に前述の所定値αより低下している可能性があり、その場合、燃料噴射能力が低下することがなく、エンジン１の始動に影響を与えることはないからである。また、インジェクションスイッチ５１のオンと同時に燃料噴射を行うと、燃焼しないまま排出される燃料が増加することととなり、その場合、排気エミッションが悪化するだけでなく、触媒装置４０が劣化させる虞があり、できるだけ行う機会を減らすためである。なお、上記燃圧に関する所定値αは、クランキングによりバッテリ６２の電圧が低下した場合に、インジェクタ１８が燃料を噴射することができるか否かの境界値に若干のマージンを考慮して設定される。
【００６２】
一方、ステップＳ２１で始動時でなく始動後と判定されたときは、ステップＳ２６で、エンジンの運転状態を検出し、ステップＳ２７で、この検出された運転状態に応じた空燃比を設定する。ここで、この運転状態に関する値としては、クランク角センサ９で検出されたエンジン回転数や、エアフローセンサ３１で検出された吸入空気量等が挙げられる。
【００６３】
次いで、ステップＳ２８では、ステップＳ２２同様、Ｆｍａｘ＝１であるか否かを判定し、Ｆｍａｘ＝１でないときは、ステップＳ２９で設定した空燃比に基づいて通常通りの燃料噴射制御を実行する。
【００６４】
ところで、インジェクタ１８は、発電機６３及びバッテリ６２から供給される電力によって駆動されるように構成されているから、インジェクタ１８のニードル弁を駆動する能力は、例えばバッテリ６２の電圧が低下したり、バッテリ６２とインジェクタ駆動回路６４との間の電圧降下が大きくなると（例えば、エアコン、オーディオ、ランプ、デフォッガ等、電気負荷が多く利用されていると）、上記駆動回路６４に印加される電圧が低下した場合にも低下することとなる。その場合、インジェクタ１８のニードル弁に加わる燃圧が通常の燃圧であれば、ニードル弁は十分作動できるものの、全吐出故障等によってインジェクタ１８に印加される燃圧が大きく上昇していると、インジェクタ１８のニードル弁を駆動する能力がさらに低下し、これに伴う不具合がさらに助長されることとなる。
【００６５】
そこで、高圧燃料供給装置２６が全吐出故障状態にあるとステップＳ２８で判定されたときは、ステップＳ３０で、インジェクタ１８と電源が共通の電気負荷６１…６１等の補機類の作動を抑制する。そして、これにより、インジェクタ１８への電圧降下を減少させてインジェクタ１８への電力供給を増大させ、インジェクタ１８の作動能力の低下を抑制する。また、低圧燃料ポンプ２３の吐出能力を低下させる。ここで、作動を抑制する電気負荷６１…６１としては、前述した通り、例えば、エアコンや、デフォッガや、ヘッドライトや、オーディオ等が挙げられる。なお、作動の抑制とは作動停止や一部機能の制限を含む。
【００６６】
次いで、ステップＳ３１では、設定されている空燃比をリッチ側に補正する。つまり、インジェクタ１８から通常よりも多くの燃料を噴射させることにより、インジェクタ１８と高圧燃料供給装置２６との間の燃圧を積極的に低下させて、インジェクタ１８の作動能力の低下を抑制するのである。
【００６７】
そして、ステップＳ３２では、上記補正後の空燃比が、所定値を超えてリッチ側（オーバーリッチ）になっていないか否かを判定し、所定値を超えてリッチ側でないときは、ステップＳ３３で、上記補正後の空燃比に基づいて燃料噴射を実行する。一方、所定値を超えてリッチ側のときは、ステップＳ３４で、特定気筒についてのみ補正後の空燃比に基づいて燃料噴射を実行し、残りの気筒については補正前の空燃比に基づいて燃料噴射を実行する。すなわち、もともと空燃比がリッチ側にあるときにさらにリッチ側に補正すると、補正された後の空燃比がオーバリッチとなってしまうことがあるが、その場合、全ての気筒についてオーバリッチな空燃比で燃料噴射を実行すると、全ての気筒について失火の虞が生じるので、特定の気筒についてのみこのオーバリッチの空燃比で失火を容認した上で燃料噴射を実行する。これによれば、もともと空燃比がリッチ側にある場合（例えば高負荷高回転領域）でも、インジェクタ１８と高圧燃料供給装置２６との間の燃圧を積極的に低下させて、インジェクタ１８の作動能力の低下を抑制することができる。また、特定の気筒について失火を容認することにより、さらに多くの燃料を噴射することができ、より積極的に燃圧を低下させることができる。なお、残りの気筒についても、所定値を超えない範囲でのリッチ側の空燃比としてもよく、その場合、さらに燃圧の低下が促進され、インジェクタ１８の作動能力の低下をより効果的に抑制することができる。
【００６８】
次に、本実施の形態に係るエンジン１においてエンジン始動時に全吐出故障が検出された場合（図７のステップＳ２５）の作用について図８のタイムチャートを用いてさらに詳細に説明する。
【００６９】
すなわち、運転者によって時刻ｔ０にイグニッションスイッチ５１をＯＮしたときに、全吐出故障と検出された場合（前回のエンジン運転中に検出されて保持されていた場合を含む）、このイグニッションスイッチ５１のオンとほぼ同時に、燃料噴射が実行される。一方、上記スイッチ５１のオン時にはスターモータ５２はオンされず、所定時間（予め設定された時間）経過してから時刻ｔ１にオンされる。すなわち、この時刻ｔ１にエンジン１のクランキングが開始されると共にクランク角センサ９の信号に基づいて気筒判別が開始される。これによれば、インジェクタ１８による燃料噴射開始時には、スタータモータ５２がまだ作動しておらず、この作動によるバッテリ６２の電圧の低下が生じていないから、インジェクタ１８に十分な電力を供給することができ、インジェクタ１８を確実に作動させることができる。しかも、燃料を噴射してから時刻ｔ１まではエンジン１がまだクランキングしておらず高圧燃料ポンプ２８もまだ作動していない状態であるから、高圧燃料供給装置２６とインジェクタ１８との間の燃料通路２２ｂの燃圧がイグニッションスイッチ５１をオンとしたときのＰｆ１から速やかに低下し、一層、インジェクタ１８のニードル弁の作動能力を確保しやすくなる。つまり、全吐出故障が発生した場合でも、ほぼ要求量の燃料を確実に噴射して確実にエンジン１を始動させることができ、エンジン１が始動しない事態を回避することができる。
【００７０】
なお、図９は、イグニッションスイッチ５１のオンと同時（時刻ｔｏ′）に、インジェクタ１８による燃料噴射と、スタータモータ６３の始動とを両方実行した場合である。これによれば、図８の場合と比較して、燃圧の低下は緩やかになるが、スタータモータ６３の作動遅れがなくなって運転者が違和感をもつことがない。
【００７１】
次に、図１０のタイムチャートを用いて、エンジン１の運転中に全吐出故障が発生した場合の本エンジン１による作用について説明する。
【００７２】
すなわち、エンジン運転中において、時刻ｔ１１に高圧燃料供給装置２６のスピル弁２９に例えば異物の噛み込みが発生して、該スピル弁２９が開かなくなった場合、この開かなくなった時刻ｔ１１から燃圧値がＰｆ１から急激に上昇し始め、時刻ｔ１２には、燃圧がリリーフバルブ２７の作動レベルＰｆｒにまで上昇する。その場合、インジェクタ１８からの燃料噴射量は、この燃圧の増大に伴い一旦増大し始めるが、燃圧が上記Ｐｆｍに達した時点で、減少し始め、燃圧が上記Ｐｆｒに達したときには通常運転時より減少してしまう。
【００７３】
しかし、本ＥＣＵ５０によれば、このときに高圧燃料供給装置２６が全吐出故障状態（Ｆｍａｘ＝１）にあると検出されて目標空燃比がリッチ側に補正されるから、燃料噴射量が増加して燃圧が低下し、この結果、インジェクタ１８の作動能力の低下が抑制される。なお、点線は、上記制御が実施されない場合を記載したものであり、その場合、燃圧が高いままで燃料噴射量が減少した状態が継続することとなる。
【００７４】
なお、エアコン等の電気負荷６１…６１の作動を抑制した場合については図示しないが、バッテリ６２とインジェクタ１８との配線の電圧降下が減少し、この結果、インジェククタ１８に印加される電圧が上昇して、前述の図５に矢印アで示すように、ニードル弁の駆動能力が向上することとなる。
【００７５】
なお、上記実施の形態においては、インジェクタへの電力の供給を増大させるために、エアコン等の電気負荷６１…６１の作動を抑制したが、これとあわせて、発電機６３の発電電圧制御部に発電電圧切換信号を与えて発電電圧を上昇させてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態においては、燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴エンジンの場合を説明したが、吸気ポート等の吸気通路に燃料を噴射するエンジンにおいても適用可能である。また、上記実施の形態においては、エンジンのカム軸によって駆動される機械式のポンプの場合について説明したが、電動モータで駆動される電動式のポンプにおいて、燃圧調整手段としての電動ポンプに印加する電圧制御機能が故障した場合にも適用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、燃料ポンプから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調整する燃圧調整手段の異常による燃圧の上昇が検出されて燃料系の故障と判定されたときには、作動能力低下抑制手段によって燃圧の上昇による燃料噴射弁の作動能力の低下が抑制されることとなる。すなわち、燃圧調整手段の異常による燃圧の上昇が発生した場合でも、燃料噴射弁による燃料噴射を運転状態に応じて制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンのシステム構成図である。
【図２】本エンジンの燃料系等のシステム構成図である。
【図３】同エンジンの高圧燃料供給装置を構成する高圧燃料ポンプの吐出量とのエンジン回転との関係を説明する図である。
【図４】同エンジンの空燃比制御に用いられるマップである。
【図５】同エンジンを構成するインジェクタのニードル弁のリフト量と燃圧との関係を説明する図である。
【図６】同エンジンの燃料系の燃圧制御及び故障判定のフローチャートの一例である。
【図７】同エンジンのインジェクタの作動能力低下抑制制御のフローチャートの一例である。
【図８】同エンジンの始動時に全吐出故障が発生したときのインジェクタの作動能力低下抑制制御を説明するタイムチャートの一例である。
【図９】同タイムチャート例である。
【図１０】同エンジンの運転中に全吐出故障が発生したときのインジェクタの作動能力低下抑制制御を説明するタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
１        エンジン（直噴式）
２        気筒
５        ピストン
６        燃焼室
９        クランク角センサ
１２      吸気弁
１３      排気弁
１６      点火プラグ
１８      インジェクタ（燃料噴射弁）
２１      燃料タンク
２３      低圧燃料ポンプ（第２の燃料ポンプ）
２８      高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）
２９      スピル弁（燃圧調整手段）
５０      ＥＣＵ（運転状態検出手段、燃料噴射制御手段、故障判定手段、作動能力低下抑制手段、クランキング開始遅延手段、目標空燃比設定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004211615.tif 000008
【図７】
2004211615.tif 000009
【図８】
2004211615.tif 000010
【図９】
2004211615.tif 000011
【図１０】
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