(57)【要約】【課題】吸気系に副燃料噴射弁を備えた内燃機関において、副燃料噴射弁の流量低下を容易に検出できるようにした内燃機関の燃料噴射弁の故障検出装置を提供する。【解決手段】吸気系に設置される副燃料噴射弁と、主燃料噴射弁と副燃料噴射弁の燃料噴射量を算出する噴射量決定手段と、内燃機関から排出される排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、排気の空燃比から副燃料噴射弁の燃料噴射量を推定する流量推定手段と、副燃料噴射弁の燃料噴射量が正常範囲にあるか否かを判断する判定手段と、を備える。副燃料噴射弁が燃料噴射を実行する領域にあるとき、流量推定手段は、空燃比検出手段が検出した排気の空燃比に基づいて副燃料噴射弁の燃料噴射量を求め、判定手段は、流量推定手段が求めた燃料噴射量に基づいて副燃料噴射弁の異常を検出する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気系に設置される副燃料噴射弁と、
主燃料噴射弁と副燃料噴射弁の燃料噴射量を算出する噴射量決定手段と、
内燃機関から排出される排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
排気の空燃比から前記副燃料噴射弁の燃料噴射量を推定する流量推定手段と、
前記副燃料噴射弁の燃料噴射量が正常範囲にあるか否かを判断する判定手段と、を備え、
前記副燃料噴射弁が燃料噴射を実行したときに、前記流量推定手段は、前記空燃比検出手段が検出した排気の空燃比に基づいて副燃料噴射弁の燃料噴射量を求め、前記判定手段は、前記流量推定手段が求めた燃料噴射量に基づいて副燃料噴射弁の異常を検出することを特徴とする燃料噴射弁の故障検出装置。
【請求項２】
排気系の温度上昇を抑制するために空燃比をリッチにする燃料噴射をする際に、主燃料噴射弁に加えて副燃料噴射弁による燃料噴射を実行し、副燃料噴射弁の目標燃料噴射量と、前記流量推定手段によって推定された実燃料噴射量との差によって副燃料噴射弁の流量低下を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁の故障検出装置。
【請求項３】
排気の空燃比による燃料噴射量のフィードバック制御の実施時に、主燃料噴射弁に加えて副燃料噴射弁による燃料噴射を実行し、副燃料噴射弁の目標燃料噴射量と、前記流量推定手段によって推定された実燃料噴射量との差によって副燃料噴射弁の流量低下を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁の故障検出装置。
【請求項４】
副燃料噴射弁の流量低下の検出を、燃料カット解除後の燃料供給開始時に行うことを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁の故障検出装置。
【請求項５】
機関始動直後に、主燃料噴射弁に加えて副燃料噴射弁による燃料噴射を実行し、副燃料噴射弁の目標燃料噴射量と、前記流量推定手段によって推定された実燃料噴射量との差によって副燃料噴射弁の流量低下を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁の故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁の故障検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関は、通常、始動時には燃料の着火性が低下しており、燃焼状態が不安定である。そこで、例えば燃焼室内に直接燃料を噴射する機関では、筒内に設けた燃料噴射弁からの燃料噴射を噴射圧を高圧にして、霧化が促進されて着火性のよい状態の燃料を供給することが望まれる。
【０００３】
しかし、機関始動時には機関温度が低い場合がほとんどであり、燃料の気化があまり期待できず、また高圧ポンプの吐出量が少ないため、燃料を所定圧まで蓄圧するコモンレール内の圧力が上昇せず、充分に霧化した燃料を供給することができない場合が多い。
【０００４】
かかる問題を解決するために内燃機関の吸気系、例えばサージタンクに副燃料噴射弁を備えたものが知られている。このような内燃機関では、主燃料噴射弁の燃料噴射圧が所定圧より低い場合等には、副燃料噴射弁から燃料を補助的に噴射供給することで、始動時等であっても燃料を空気と充分に混合可能としたものが公知である（特許文献１等参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１７６５７４号公報
【特許文献２】
特開平５−４４５２９号公報
【特許文献３】
特開２０００−３３７１９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような内燃機関では副燃料噴射弁からの燃料噴射が何等かの理由で停止したり充分でない場合は、始動不良や黒煙の発生の原因となり得る。また、点火プラグのくすぶりが発生することもある。
【０００７】
しかしながら、通常、副燃料噴射弁に関する配線の断線、短絡等の検出は行われているものの、経時変化等の原因によって副燃料噴射弁に流量低下をきたした場合には、副燃料噴射弁の状態を正確に把握できないことがある。このような流量低下に対しては、内燃機関の運転状態を悪化させない対応をするために、先ず副燃料噴射弁の流量低下を容易に検出可能にすることが望まれる。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、吸気系に副燃料噴射弁を備えた内燃機関において、副燃料噴射弁の流量低下を容易に検出できるようにした内燃機関の燃料噴射弁の故障検出装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明は、副燃料噴射弁が燃料噴射を実施しているときの排気の空燃比の変化量から副燃料噴射弁の燃料噴射量を推定して、副燃料噴射弁の異常を検出するものである。そのため本発明は次のような構成としている。
【００１０】
すなわち、吸気系に設置される副燃料噴射弁と、
主燃料噴射弁と副燃料噴射弁の燃料噴射量を算出する噴射量決定手段と、
内燃機関から排出される排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
排気の空燃比から副燃料噴射弁の燃料噴射量を推定する流量推定手段と、
副燃料噴射弁の燃料噴射量が正常範囲にあるか否かを判断する判定手段と、
を備え、
前記副燃料噴射弁が燃料噴射を実行したときに、前記流量推定手段は、前記空燃比検出手段が検出した排気の空燃比に基づいて副燃料噴射弁の燃料噴射量を求め、前記判定手段は、流量推定手段が求めた燃料噴射量に基づいて副燃料噴射弁の異常を検出することを特徴とする。
【００１１】
このような故障検出装置では、容易に副燃料噴射弁の故障による流量低下を検出することができる。したがって、必要に応じて主燃料噴射弁の噴射量を増量補正する等の措置を講じて内燃機関の運転状態が悪化することを抑制することができる。
【００１２】
なお、副燃料噴射弁は、噴射される燃料が主燃料噴射弁と同一であるものに限られない。例えば、内燃機関の始動直後の排気エミッションの改善のために、主燃料噴射弁が供給する燃料とは異なるもの、例えば、気化性に優れたアルコール類、気体燃料を噴射するようなものが含まれる。
【００１３】
副燃料噴射弁については、排気系の温度上昇を抑制するために空燃比をリッチにする燃料噴射をする際に、主燃料噴射弁に加えて副燃料噴射弁による燃料噴射を実行し、副燃料噴射弁の目標燃料噴射量と、前記流量推定手段によって推定された実燃料噴射量との差によって副燃料噴射弁の流量低下を検出することができる。
【００１４】
また、排気の空燃比による燃料噴射量のフィードバック制御の実施時に、主燃料噴射弁に加えて副燃料噴射弁による燃料噴射を実行し、副燃料噴射弁の目標燃料噴射量と、前記流量推定手段によって推定された実燃料噴射量との差によって副燃料噴射弁の流量低下を検出することもできる。
【００１５】
このとき、副燃料噴射弁の流量低下の検出を、燃料カット解除後の燃料供給開始時に行うことが好ましい。かかる場合には、副燃料噴射弁の異常時と正常時での空燃比の差異が顕著であるので、検出が容易である。また、主燃料噴射弁による燃料噴射量を補正することなく、追加的に副燃料噴射弁による燃料噴射をすることも可能である。特に、燃料カット解除時は、正確な空燃比の制御を行う必要がある領域ではなく、運転状態への影響が少ないからである。
【００１６】
さらに、機関始動直後に、主燃料噴射弁に加えて副燃料噴射弁による燃料噴射を実行し、副燃料噴射弁の目標燃料噴射量と、前記流量推定手段によって推定された実燃料噴射量との差によって副燃料噴射弁の流量低下を検出することも好ましい。始動直後は空燃比の変化量が大きいので、副燃料噴射弁の流量低下が検出し易い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施態様を図面に基づいて説明する。図１に示す内燃機関１は、車両に搭載された４つの気筒１ａを有するガソリンエンジンを示す概略構成図である。
【００１８】
内燃機関１の燃焼室５には、第１吸気ポート７ａ及び第２吸気ポート７ｂが開口し、これら各ポート７ａ、７ｂはシリンダヘッド４に設けられた第１吸気弁６ａ及び第２吸気弁６ｂにより開閉される。
【００１９】
第１吸気弁６ａ及び第２吸気弁６ｂ近傍のシリンダヘッド４には、燃料分配管１０が設けられている。この燃料分配管１０には、各気筒１ａに対応して複数の主燃料噴射弁１１が接続されている。
【００２０】
各気筒１ａの第１吸気ポート７ａ及び第２吸気ポート７ｂは、それぞれ各吸気マニホルド１５内に形成された第１吸気路１５ａ及び第２吸気路１５ｂを介してサージタンク１６に連結されている。
【００２１】
サージタンク１６には副燃料噴射弁１２が接続され、その噴口はサージタンク１６内に臨んでおり、この副燃料噴射弁１２から燃料がサージタンク１６内に噴射される。
【００２２】
前記サージタンク１６は、吸気ダクト２０を介してエアクリーナ２１に連結されている。吸気ダクト２０内には、ステップモータ２２によって開閉されるスロットル弁２３が配設されている。本実施形態のスロットル弁２３は、いわゆる電子制御式のものであり、ステップモータ２２が後述する電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）３０からのパルス信号に基づいて駆動されることにより、その開度（スロットル開度）が制御される。
【００２３】
本実施形態では、上述の吸気ダクト２０、サージタンク１６、並びに第１吸気路１５ａ及び第２吸気路１５ｂ等により、吸気通路４１が構成されている。
【００２４】
前記燃料分配管１０は、高圧燃料通路５０を介して高圧ポンプ５１に接続されている。この高圧燃料通路５０には、燃料分配管１０から高圧ポンプ５１側に燃料が流通することを規制する逆止弁５７が設けられている。高圧ポンプ５１は、低圧燃料通路５２を介して低圧ポンプ５３に接続されている。さらに、低圧ポンプ５３は燃料供給通路５５を介して燃料タンク５４に接続されている。この燃料供給通路５５の途中には、燃料中の異物を捕捉するための燃料フィルタ５６が設けられている。
【００２５】
低圧ポンプ５３は、燃料タンク５４内の燃料を吸引及び吐出することにより、同燃料を低圧燃料通路５２を通じて高圧ポンプ５１に圧送する。また、低圧燃料通路５２は途中で分岐して副燃料噴射弁１２に接続されているから、燃料タンク５４の燃料は、低圧ポンプ５３から低圧燃料通路５２を通じて副燃料噴射弁１２に圧送される。
【００２６】
前記高圧ポンプ５１は内燃機関１のクランクシャフト（図示略）により駆動されることによって、燃料を高圧に加圧するとともに、その加圧された燃料を高圧燃料通路５０を介して燃料分配管１０内に圧送する。
【００２７】
また、高圧ポンプ５１は、途中に電磁スピル弁５９が設けられた燃料スピル通路５８により、燃料タンク５４に接続されている。電磁スピル弁５９が開弁している場合、高圧ポンプ５１に圧送された燃料は同ポンプ５１から燃料分配管１０に加圧圧送されることなく、燃料スピル通路５８を通じて燃料タンク５４に戻される。これに対して、電磁スピル弁５９が閉弁している場合には、燃料スピル通路５８が閉鎖され、高圧ポンプ５１から燃料が高圧燃料通路５０を通じて燃料分配管１０内に加圧圧送される。ＥＣＵ３０は、この電磁スピル弁５９の開閉時期を変更して高圧ポンプ５１から燃料分配管１０に加圧圧送される燃料量を調節することにより、同分配管１０内の燃料圧力を調節する。
【００２８】
また、各気筒１ａの排気ポート９には、排気枝管１４が接続されている。排気ポート９はシリンダヘッド４に設けられた一対の排気弁８により開閉される。燃焼後の排気ガスは、排気弁８の開弁に伴い、排気ポート９、排気枝管１４、排気ダクト４０等を介して外部へ排出される。
【００２９】
本実施形態では、前記排気枝管１４及び排気ダクト４０等により排気通路４２が構成されている。この排気通路４２の途中には、空燃比センサ７０が設けられ、排気の空燃比を計測することができるようになっている。
【００３０】
図２は前述したＥＣＵ３０の構成を示している。ＥＣＵ３０は、双方向性バス３１を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３、ＣＰＵ（中央処理装置）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を備えている。
【００３１】
一方、内燃機関１には、同内燃機関１の回転数ＮＥを検出するためのクランクポジションセンサ６１が設けられている。このクランクポジションセンサ６１はクランクシャフト（図示略）が所定角度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスを入力ポート３５に入力する。ＣＰＵ３４はこの出力パルスから内燃機関回転数ＮＥを算出する。
【００３２】
シリンダブロック２には機関冷却水の温度を検出する水温センサ６２が設けられている。また、燃料分配管１０には同管１０内における燃料圧力を検出する燃圧センサ６３が設けられている。
【００３３】
これら各センサ６２，６３の出力はＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
【００３４】
一方、各主燃料噴射弁１１、副燃料噴射弁１２、ステップモータ２２、電磁スピル弁５９は、対応する駆動回路３８を介して出力ポート３６に接続されている。ＥＣＵ３０は回転数センサ６１、水温センサ６２，燃圧センサ６３及び空燃比センサ７０、その他、図示しない各種センサからの信号に基づいて、ＲＯＭ３３内に格納された制御プログラムに従い、主燃料噴射弁１１、副燃料噴射弁１２、ステップモータ２２、電磁スピル弁５９等を適切に制御する。
【００３５】
本実施の形態の装置は、副燃料噴射弁１２が故障して燃料の流量低下が生じて、要求燃料量を噴射できない事態を検出する制御を実施することができる。副燃料噴射弁１２の流量が低下すると、ＥＣＵ３０の指令に基づく要求燃料量が噴射できないため始動性の悪化等の弊害が起きる。
【００３６】
さらに、内燃機関１の失火した工程で生じる余剰燃料によって、黒煙の発生、プラグのくすぶり等が発生する。
【００３７】
本実施の形態では、上記のような事態を回避するため、副燃焼噴射弁１２の流量低下を容易に検出することができる制御を実行する。
（実施形態１）
内燃機関１の高負荷、高回転領域等においては、排気系の温度上昇を抑制する必要が生じる。このとき、空燃比をリッチにして排気系の温度を低下させるために燃料噴射量を増量させる場合がある。通常、空燃比をリッチにすることで燃料温度を低下させれば排気系が冷却されるが、このような場合は、精密な空燃比制御が要求される領域ではないため、主燃料噴射弁１１と併せて副燃料噴射弁１２による燃料噴射を実行するのに適している。
【００３８】
しかし、主燃料噴射弁１１と副燃料噴射弁１２による燃料噴射を同時に行うには、ＥＣＵ３０によって、副燃料噴射弁１２の目標燃料噴射量を予め定める必要がある。この目標燃料噴射量は総燃料噴射量が算出された後、主燃料噴射弁１１による噴射量を差し引いた残りに該当する。副燃料噴射弁１２から噴射される燃料噴射量（主燃料噴射弁１１から噴射される主燃料噴射量との比）の設定値は任意であるが、燃料が気筒内の壁面に多く付着する事態が生じないこと、検出し易い量であること、等を考慮して適量を決定する。
【００３９】
上記のような主燃料噴射弁１１と副燃料噴射弁１２とによる燃料噴射の実行時には、前記空燃比センサ７０によって排気の空燃比を測定する。
【００４０】
この測定された実空燃比とＥＣＵ３０が指令した目標空燃比、さらに主燃料噴射弁１１と副燃料噴射弁１２の燃料噴射比率とから求めた主燃料噴射弁１１による噴射量による目標空燃比、及び副燃料噴射弁１２による噴射量による目標空燃比から副燃料噴射弁１２の流量を算出する。これは、例えば、次式によって求めることができる。
副燃料噴射弁流量＝初期流量＋（計算時の吸入空気量／目標空燃比−実空燃比）
このとき、目標空燃比は、主燃料噴射弁１１による目標空燃比＋副燃料噴射弁１２による目標空燃比の和であらわされる。
【００４１】
上記のように、流量推定手段によって推定された副燃料噴射弁１２の実燃料噴射量と、副燃料噴射弁１２にＥＣＵ３０が指示した目標燃料噴射量の差によって、副燃料噴射弁１２の流量低下を検出する。
【００４２】
図３は、副燃料噴射弁１２の流量が正常な場合と異常な場合の空燃比の変化を示している。副燃料噴射弁１２の流量が低下していると、排気の空燃比は所望の値にまで低下せず、ほぼ一定の値を示す。
【００４３】
このように、主燃料噴射弁１１と副燃料噴射弁１２とによる実燃料噴射量が正常とされる所定範囲にないときは、副燃料噴射弁１２には何らかの障害があり、故障が発生しているものと判断することができる。
【００４４】
次に、ＥＣＵ３０で処理される副燃料噴射弁１２の故障検出制御を、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】
このフローチャートはＥＣＵ３０のＲＯＭに予め記憶されており、ＣＰＵによって繰り返し実行される。例えば、内燃機関が始動されてから停止されるまでの間に、少なくとも一度実行されるように設定することができる。。
【００４６】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ３０が主燃料噴射弁１１が正常であるか否かを判断する。この判断は、先ず、ＥＣＵ３０は、各種センサ等から入力される信号により、内燃機関１の吸入空気量及び主燃料噴射弁１１が噴射した燃料噴射量を求める。次に、その直後に排気の空燃比を前記空燃比センサ７０によって測定した結果を照合し、先の燃料噴射量が空燃比センサ７０による測定値に反映しているか否かに基づいて、主燃料噴射弁１１が正常に作動しているかどうかの判断が可能である。主燃料噴射弁１１の不良によって所定の燃料量が噴射されていなければ、測定された空燃比は、ＥＣＵ３０が最初に指令した燃料噴射量と前記吸入空気量が反映されずに異常に高くなる。
【００４７】
このようにして、主燃料噴射弁１１による燃料噴射が正常でないと判断されたときは、本処理ルーチンの実行を終了する。
【００４８】
他方、主燃料噴射弁１１が正常に作動していると判断されたときは、ステップＳ１０２に進み、ＥＣＵ３０は副燃料噴射弁１２による燃料噴射を実行すべき領域にあるか否かを判断する。ここでは機関１が、高負荷、高回転域であって空燃比を低く、すなわちリッチにして内燃機関１を冷却する必要があるような領域であるか否かを判断する。
【００４９】
このような領域でないと判断すればこの制御を終了する。
【００５０】
一方、上記のような空燃比をリッチにすべき領域であると判断したときは、ステップＳ１０３に進み、トータル燃料量を読み込む。
【００５１】
次に、ステップＳ１０４に進み、副噴射量を算出し、さらにステップＳ１０５に進んで主噴射量を算出する。
【００５２】
次いで、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で算出したそれぞれの主燃料噴射量と副燃料噴射量に基づいて、主燃料噴射弁１１による燃料噴射と副燃料噴射弁１２による燃料噴射を実行する。
【００５３】
続いて、ステップＳ１０７に進み、空燃比センサ７０によって排気の実空燃比を読み込む。
【００５４】
さらに、ステップＳ１０８に進んで、副燃料噴射弁１２による噴射流量の推定値を算出する。この算出は前記空燃比センサ７０により測定された空燃比から上述した方法で求める。
【００５５】
ステップＳ１０９では、この副燃料噴射弁１２から噴射された燃料量が正常範囲にあるか否かを判断する。この正常範囲は、予め実験等により求めてＲＯＭに記憶しておく。
【００５６】
燃料量が正常範囲にあれば副燃料噴射弁１２は正常に機能するものと判断する（ステップＳ１１０）。
【００５７】
一方、燃料量が正常範囲にないときは、副燃料噴射弁１２に異常があると判断する（ステップＳ１１１）。
【００５８】
なお、副燃料噴射弁１２に異常があれば、この作動を停止させ、または副燃料噴射弁１２による流量低下分を補うように、主燃料噴射弁１１によって必要な量の燃料噴射を実行する。ＥＣＵ３０がこのような指令をすることで、要求された所定の空燃比の混合気を形成することができるので、内燃機関の運転状態を良好に維持することができる。さらには、副燃料噴射弁１２の異常を運転者に伝えることができるように、例えば運転席のモニタに表示する等の手段を採用してもよい。
（実施形態２）
内燃機関１の混合機の空燃比制御は、フィードバック制御がされている場合がある。このようなフィードバック制御を実行するために設けた空燃比センサ７０が、排気の空燃比を測定することで所定のフィードバックを行う領域にあるとき、
このフィードバック領域において、副噴射をステップ的に与えることによって、その空燃比の変化量を測定し、それに伴って副燃料噴射弁１２の流量を推定する。
【００５９】
図４は、副燃料噴射弁１２が正常な場合と異常な場合の空燃比の変化を示している。副燃料噴射弁１２による燃料噴射が正常にされれば、その分、空燃比は低くなる。反対に何等かの異常によって指令量が噴射されなければ、空燃比の変化は小さい。
【００６０】
この場合に、副燃料噴射弁１２の流量の検出を、燃料カット実行後の燃料供給開始時に行うようにするのが好ましい。このような場合には、さらに図５に示すように、空燃比の変化（空燃比の低下）が顕著に生じる。したがって、副燃料噴射弁１２の流量低下時の空燃比の変化が流量が正常な場合と比較して明確にあらわれるので、副燃料噴射弁１２の流量低下の検出が容易である。
【００６１】
ここでは、ＥＣＵ３０によって副燃料噴射弁１２の目標燃料噴射量が決定されるが、この目標燃料噴射量は主燃料噴射弁１１による噴射量にさらに加えられるものとなる。このように、主燃料噴射に追加して副燃料噴射を同時に実行し、空燃比の変化に基づいて副燃料噴射流量を推定するので、主噴射量の補正をしてトータル噴射量を所定値にする制御は行わない。
【００６２】
また、燃料カットの解除時に副燃料噴射弁の異常判定のための副燃料噴射を実行するが、これを燃料カット時に行うことで前述のように故障検出を容易する他に、通常の運転領域で副燃料噴射を行うと空燃比が不安定となる弊害をなくし、排気エミッションの悪化を抑制することができる利点がある。換言すれば、主燃料噴射量を補正する必要がない領域で、副燃料噴射の故障判定を行える。図５を参照すれば、副噴射弁の流量低下時（異常時）であっても、空燃比の変化が緩やかで、ほとんど運転状態に影響を及ぼすことがないことがわかる。
【００６３】
上記のような主燃料噴射弁１１と副燃料噴射弁１２の双方による燃料噴射の実行時には、空燃比センサ７０によって排気の実空燃比を検出する。
【００６４】
この実空燃比と目標空燃比、さらに主燃料噴射弁１１と副燃料噴射弁１２の燃料噴射比率とから求めた主燃料噴射弁１１による噴射量による目標空燃比、及び副燃料噴射弁１２による噴射量による目標空燃比から副燃料噴射弁１２の流量を算出する。これは、実施の形態１で示した式及び方法によって求めることができる。
【００６５】
そして、流量推定手段によって算出された副燃料噴射弁１２の実燃料噴射量と、副燃料噴射弁１２に指示した目標燃料噴射量の差によって、副燃料噴射弁１２の流量低下を検出する。すなわち、実燃料噴射量が正常とされる所定範囲にないときは、副燃料噴射弁１２には何らかの障害があり、故障しているものと判断することができる。
【００６６】
次に、ＥＣＵ３０で処理される副燃料噴射弁１２の故障検出制御を、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６７】
このフローチャートは、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶しておき、例えば内燃機関が始動されてから停止されるまでの間に、少なくとも一度実行されるように設定することができる。。
【００６８】
まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ３０が主燃料噴射弁１１が正常であるか否かを判断する。
【００６９】
主燃料噴射弁１１が正常でないと判断されたときは、本処理ルーチンの実行を終了する。
【００７０】
主燃料噴射弁１１が正常に作動していると判断されたときは、ステップＳ２０２に進み、ＥＣＵ３０は副燃料噴射弁１２による燃料噴射を実行すべき領域にあるか否かを判断する。ここでは排気空燃比がフィードバックされ、燃料噴射量が補正される領域であるか否かを判断する。ここではさらに、燃料カットがされてこれが解除されたか否かを判断する。
【００７１】
このような領域で、かつ燃料カット解除時ではないと判断すれば、この制御を一旦、終了する。
【００７２】
一方、上記のような空燃比をフィードバックすべき領域で燃料カット解除時であると判断されたときは、ステップＳ２０３に進み、副燃料噴射量を算出する。
【００７３】
次に、ステップＳ２０４に進んで、ステップＳ２０３で算出した副燃料噴射量に基づいて、副燃料噴射弁１２による燃料噴射を実行する。
【００７４】
続いて、ステップＳ２０５に進み、空燃比センサ７０によって排気の実空燃比を読み込み、ステップＳ２０６に進む。
【００７５】
ステップＳ２０６では、副燃料噴射弁１２の噴射流量推定値を算出する。この算出は前記空燃比センサ７０により測定された実空燃比から上述した方法で求める。
【００７６】
また、ステップＳ２０７では、この副燃料噴射弁１２から噴射された燃料量が正常範囲にあるか否かを判断する。
【００７７】
燃料量が正常範囲にあれば副燃料噴射弁１２は正常に機能するものと判断する（ステップＳ２０８）。
【００７８】
一方、燃料量が正常範囲にないときは、副燃料噴射弁１２に異常があると判断する（ステップＳ２０９）。
（実施形態３）
内燃機関１では、その始動時には燃料の着火性が低下しており、燃焼状態が不安定である。そこで、例えば、燃焼室内に直接燃料を噴射する内燃機関では、筒内に設けた燃料噴射弁からの燃料噴射を噴射圧を高圧にして、霧化が促進されて着火性のよい状態の燃料を供給する。しかし、始動時には燃料の気化があまり期待できず、また高圧ポンプの吐出量が少ないため、燃料を所定圧まで蓄圧するコモンレール内の圧力が上昇せず、充分に霧化した燃料を供給することができない場合が多い。
【００７９】
そこで、副燃料噴射弁１２から燃料を補助的に噴射供給することで、始動時等であっても燃料を空気と充分に混合する。
【００８０】
このような場合は、ＥＣＵ３０によって副燃料噴射弁１２の目標燃料噴射量が決定されるが、この目標燃料噴射量は総燃料噴射量が算出された後、主燃料噴射弁１１による噴射量を差し引いた残りに該当する。
【００８１】
前記主燃料噴射弁１１と副燃料噴射弁１２の双方による燃料噴射の実行時には、空燃比センサ７０によって排気の空燃比を検出する。
【００８２】
この実空燃比と目標空燃比、さらに主燃料噴射弁１１と副燃料噴射弁１２の燃料噴射比率とから求めた主燃料噴射弁１１による噴射量による目標空燃比、及び副燃料噴射弁１２による噴射量による目標空燃比から副燃料噴射弁１２の流量を算出する。これは、実施の形態１で示した式及び方法により求めることができる。
【００８３】
そして、流量推定手段によって算出された副燃料噴射弁１２の実燃料噴射量と、副燃料噴射弁１２に指示した目標燃料噴射量の差によって、副燃料噴射弁１２の流量低下を検出する。すなわち、実燃料噴射量が正常とされる所定範囲にないときは、副燃料噴射弁１２には何らかの障害があり、故障しているものと判断する。
【００８４】
図６には、副燃料噴射弁１２が正常な場合と異常な場合の空燃比の変化を対比させて示している。副燃料噴射弁１２に異常がある場合は、内燃機関１の始動時にＥＣＵ３０の指令通りの燃料量が噴射されないため（副燃料噴射弁１２の噴射分が少なくなる）、始動直後に空燃比が一時的に極めて低くなる現象があらわれにくくなる。
【００８５】
このような正常時と異常時の空燃比の顕著な差異に基づいて、副燃料噴射弁１２の異常が検出され易くなる。
【００８６】
次に、ＥＣＵ３０で処理される副燃料噴射弁１２の故障検出制御を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００８７】
まず、ステップＳ３０１では、ＥＣＵ３０が主燃料噴射弁１１が正常であるか否かを判断する。主燃料噴射弁１１が正常でないと判断されたときは、本処理ルーチンの実行を終了する。
【００８８】
主燃料噴射弁１１が正常に作動していると判断されたときは、ステップＳ３０２に進み、ＥＣＵ３０は副燃料噴射弁１２による燃料噴射を実行すべき領域にあるか否かを判断する。ここでは始動時であって空燃比が低い、すなわちリッチな混合気を形成して内燃機関１を始動させる必要があるとき、すなわち始動時であるか否かを判断する。始動時か否かは、内燃機関１の回転数が所定の判定値以下であるか、例えば「４００ｒｐｍ」以下であるか否か等によって判断可能である。
【００８９】
このような内燃機関１の始動時でないと判断すればこの制御を終了する。
【００９０】
一方、上記のような内燃機関１の始動時であると判断したときは、ステップＳ３０３に進み、トータル燃料量を読み込む。
【００９１】
次に、ステップＳ３０４に進み、副噴射量を算出し、次にステップＳ３０５に進んで主噴射量を算出する。次にステップＳ３０６では、ステップＳ３０５で算出したそれぞれの主燃料噴射量と副燃料噴射量に基づいて、主燃料噴射弁１１による燃料噴射と副燃料噴射弁１２による燃料噴射を実行する。
【００９２】
続いて、ステップＳ３０７に進み、空燃比センサ７０によって排気の実空燃比を読み込む。
【００９３】
次に、ステップＳ３０８に進んで、副噴射弁による噴射流量推定値を算出する。この算出は前記空燃比センサ７０により測定された実空燃比から上述した方法で求める。
【００９４】
さらに、ステップＳ３０９では、この副燃料噴射弁１２から噴射された燃料量が正常範囲にあるか否かを判断する。
【００９５】
燃料量が正常範囲にあれば副燃料噴射弁１２は正常に機能するものと判断する（ステップＳ３１０）。
【００９６】
一方、燃料量が正常範囲にないときは、副燃料噴射弁１２に異常があると判断する（ステップＳ３１１）。
【００９７】
ＥＣＵ３０は、必要ならば、主燃料噴射弁１１に低下した流量分を補うように要求噴射量を満たす量の燃料噴射を実行させる。このようにして主燃料噴射弁１１が必要な燃料量を供給すれば、内燃機関１の始動性が悪化することを防止できる。
【００９８】
上記した装置の構成は、あくまでも本発明の一実施形態にすぎず、その詳細は所望に応じて変更しても構わない。例えば、上述の実施の形態では、排気の空燃比を検出するにあたって、空燃比センサ７０を利用しているが、空燃比センサ７０に替えて酸素（Ｏ２）センサを使用してもよい。
【００９９】
上述の実施の形態では、燃焼室内に燃料噴射弁を設けた内燃機関について、本発明を適用した例について説明しているが、本発明は、ポート噴射式の内燃機関においても適用可能である。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吸気系に副燃料噴射弁を備えた内燃機関において、副燃料噴射弁の流量低下を容易に検出することができる。したがって、副燃料噴射による燃料供給が不足するときには、主燃料噴射量を増量補正して必要な空燃比の混合機を形成するように対応する等、適切な措置を講じて内燃機関の運転状態を悪化させることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の概略構成図である。
【図２】ＥＣＵの概略構成を示す図である。
【図３】実施の形態１の制御（高負荷、高回転時）における空燃比の変化を示す図である。
【図４】実施の形態２の制御（フィードバック時）における空燃比の変化を示す図である。
【図５】実施の形態２の制御（フィーバック時で燃料カット解除時）における空燃比の変化を示す図である。
【図６】実施の形態３の制御（始動時）における空燃比の変化を示す図である。
【図７】実施の形態１の制御の実行フローを示すフローチャート図である。
【図８】実施の形態２の制御の実行フローを示すフローチャート図である。
【図９】実施の形態３の制御の実行フローを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１・・・・・・内燃機関
２・・・・・・シリンダブロック
４・・・・・・シリンダヘッド
５・・・・・・燃焼室
６ａ、６ｂ・・吸気弁
８・・・・・・排気弁
９・・・・・・排気ポート
１０・・・・・燃料分配管
１１・・・・・主燃料噴射弁
１２・・・・・副燃料噴射弁
１４・・・・・排気枝管
１６・・・・・サージタンク
２２・・・・・ステップモータ
３０・・・・・ＥＣＵ
３４・・・・・ＣＰＵ
３５・・・・・入力ポート
３６・・・・・出力ポート
６１・・・・・クランクポジションセンサ
６３・・・・・燃圧センサ
７０・・・・・空燃比センサ
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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