(57)【要約】【課題】エンジンに供給される燃料を改質する機能を備えたシステムにおいて、改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射弁の故障を検出できるようにする。【解決手段】改質運転モードでは、ＥＧＲ弁２５を開弁して排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させながら、改質用燃料噴射弁２６でＥＧＲガス中に改質用の燃料を噴射して、燃料改質触媒２８でＥＧＲガス中の燃料を燃焼性の高い状態に改質する改質運転を実行する。この改質運転中（改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射中）に空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆが所定の正常範囲内（リッチ側閾値≦Ａ／Ｆ≦リーン側閾値）であるか否かを判定し、空燃比Ａ／Ｆが正常範囲外（Ａ／Ｆ＜リッチ側閾値、又は、リーン側閾値＜Ａ／Ｆ）であると判定された場合には、改質用燃料噴射弁２６の故障有りと判定して、改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射を禁止するフェールセーフ処理を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、前記媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段とを備えた内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置において、
前記内燃機関の排出ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段で検出した空燃比に基づいて前記改質用燃料噴射手段の故障の有無を判定する故障診断手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置。
【請求項２】
前記故障診断手段は、前記改質用燃料噴射手段の燃料噴射中に前記空燃比検出手段で検出した空燃比が所定の正常範囲外になった場合に前記改質用燃料噴射手段の故障有りと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置。
【請求項３】
前記故障診断手段により前記改質用燃料噴射手段の故障有りと判定された場合に前記改質用燃料噴射手段の燃料噴射を禁止するフェールセーフ手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置。
【請求項４】
前記故障診断手段は、前記改質用燃料噴射手段の燃料噴射停止中に前記空燃比検出手段で検出した空燃比がリッチ方向にずれた場合に前記改質用燃料噴射手段の故障有りと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置。
【請求項５】
前記内燃機関の排出ガスの一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を通して吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備える共に、前記ＥＧＲ通路に前記改質用燃料噴射手段と前記燃料改質手段が設けられ、
前記故障診断手段により前記改質用燃料噴射手段の故障有りと判定された場合に前記ＥＧＲガスの還流量を少量にするフェールセーフ手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置。
【請求項６】
内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段を備えた改質用燃料噴射装置と、前記媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段とを備えた内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置において、
前記改質用燃料噴射装置の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出した前記改質用燃料噴射装置の温度に基づいて前記改質用燃料噴射装置の故障の有無を判定する故障診断手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置。
【請求項７】
前記故障診断手段は、前記温度検出手段で検出した前記改質用燃料噴射装置の温度が所定の故障判定値を越えた場合に前記改質用燃料噴射装置の冷却系の故障有りと判定することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置。
【請求項８】
前記温度検出手段は、前記改質用燃料噴射装置のうちの前記改質用燃料噴射手段の温度を検出するように配置され、
前記故障診断手段は、前記温度検出手段で検出した前記改質用燃料噴射手段の温度が所定の故障判定値を越えた場合に前記改質用燃料噴射手段の冷却系の故障有りと判定することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置。
【請求項９】
前記故障診断手段により前記冷却系の故障有りと判定された場合に前記改質用燃料噴射手段の燃料噴射を禁止するフェールセーフ手段を備えていることを特徴とする請求項７又は８に記載の内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置。
【請求項１０】
前記内燃機関の排出ガスの一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を通して吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備える共に、前記ＥＧＲ通路に前記改質用燃料噴射手段と前記燃料改質手段が設けられ、
前記故障診断手段により前記冷却系の故障有りと判定された場合に前記ＥＧＲガスの還流量を減量する又は前記ＥＧＲガスの還流を禁止するフェールセーフ手段を備えていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される燃料を改質する機能を備えた内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に改質した燃料を供給する技術としては、例えば、特許文献１（特開２００７−１１３４２０号公報）に記載されているように、エアポンプから供給される吸気中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射弁を設ける共に、この改質用燃料噴射弁の下流側に、燃料を改質する改質触媒を備えた燃料改質器を設け、この燃料改質器で生成した改質ガスを内燃機関の吸気管に供給するようにしたものがある。
【０００３】
このような燃料改質器を備えたシステムでは、燃料改質器に異常が発生して燃料を正常に改質できなくなると、内燃機関の燃焼状態が悪化する可能性があるため、燃料改質器の異常が発生した場合には、その異常を早期に検出することが好ましい。
【０００４】
そこで、上記特許文献１では、燃料改質器の異常により燃料の改質状態が変化すると、改質触媒の温度が変化することに着目して、改質触媒の温度を検出するセンサを設け、このセンサで検出した改質触媒の温度が所定温度領域外になった場合に、燃料改質器の異常と判定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１３４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射弁や、燃料を改質する燃料改質器（改質触媒）等を備えた燃料改質システムでは、燃料改質器側だけでなく、改質用燃料噴射弁側に故障が発生する可能性もある。しかし、上記特許文献１の技術は、燃料改質器の異常の有無を判定して燃料改質器の異常を検出する技術であり、改質用燃料噴射弁側の故障の有無を判定することができないため、改質用燃料噴射弁側の故障が発生した場合に、その故障を検出することができない。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段側の故障を検出することができる内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段と、媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段とを備えた内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置において、内燃機関の排出ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、この空燃比検出手段で検出した空燃比に基づいて改質用燃料噴射手段の故障の有無を判定する故障診断手段とを備えた構成としたものである。
【０００９】
内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段に故障が発生すると、内燃機関の吸気系に供給される燃料量が変化して空燃比が変化するため、空燃比検出手段で検出した空燃比を用いれば、改質用燃料噴射手段の故障の有無を判定することができ、改質用燃料噴射手段の故障が発生した場合に、その故障を検出することができる。
【００１０】
具体的には、請求項２のように、改質用燃料噴射手段の燃料噴射中に空燃比検出手段で検出した空燃比が所定の正常範囲外になった場合に改質用燃料噴射手段の故障有りと判定するようにしても良い。改質用燃料噴射手段の故障によって燃料噴射量が増量側又は減量側にずれると、空燃比がリッチ方向又はリーン方向にずれて正常範囲内に収まらなくなるため、改質用燃料噴射手段の燃料噴射中に空燃比検出手段で検出した空燃比が正常範囲外になった場合には、改質用燃料噴射手段の故障有りと判定することができる。
【００１１】
この場合、請求項３のように、故障診断手段により改質用燃料噴射手段の故障有りと判定された場合に改質用燃料噴射手段の燃料噴射を禁止するフェールセーフ手段を備えるようにすると良い。このようにすれば、改質用燃料噴射手段の故障による空燃比のずれを抑制することができ、ドライバビリティや排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００１２】
或は、請求項４のように、改質用燃料噴射手段の燃料噴射停止中に空燃比検出手段で検出した空燃比がリッチ方向にずれた場合に改質用燃料噴射手段の故障有りと判定するようにしても良い。改質用燃料噴射手段の故障によって燃料噴射停止中に燃料漏れが発生すると、空燃比がリッチ方向にずれるため、改質用燃料噴射手段の燃料噴射停止中に空燃比検出手段で検出した空燃比がリッチ方向にずれた場合には、改質用燃料噴射手段の故障（燃料漏れ）有りと判定することができる。
【００１３】
この場合、請求項５のように、内燃機関の排出ガスの一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を通して吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備える共に、ＥＧＲ通路に改質用燃料噴射手段と燃料改質手段が設けられたシステムでは、故障診断手段により改質用燃料噴射手段の故障有りと判定された場合にＥＧＲガスの還流量を少量にするフェールセーフ手段を備えるようにしても良い。このようにすれば、改質用燃料噴射手段から漏れた燃料をＥＧＲガスにより少しずつ吸気系に供給して空燃比のずれを抑制しながら、改質用燃料噴射手段から漏れた燃料がＥＧＲ通路内に堆積することを防止することができる。
【００１４】
また、請求項６のように、内燃機関の吸気系に供給される媒体ガス中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射手段を備えた改質用燃料噴射装置と、媒体ガス中の燃料を改質する燃料改質手段とを備えた内燃機関の燃料改質システムの故障診断装置において、改質用燃料噴射装置の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段で検出した改質用燃料噴射装置の温度に基づいて改質用燃料噴射装置の故障の有無を判定する故障診断手段とを備えた構成としても良い。
【００１５】
具体的には、請求項７のように、温度検出手段で検出した改質用燃料噴射装置の温度が所定の故障判定値を越えた場合に改質用燃料噴射装置の冷却系の故障有りと判定するようにしても良い。改質用燃料噴射装置の冷却系に故障が発生すると、改質用燃料噴射装置の温度が上昇するため、温度検出手段で検出した改質用燃料噴射装置の温度が故障判定値を越えた場合には、改質用燃料噴射装置の冷却系の故障有りと判定することができる。
【００１６】
或は、請求項８のように、温度検出手段は、改質用燃料噴射装置のうちの改質用燃料噴射手段の温度を検出するように配置し、温度検出手段で検出した改質用燃料噴射手段の温度が所定の故障判定値を越えた場合に改質用燃料噴射手段の冷却系の故障有りと判定するようにしても良い。改質用燃料噴射手段の冷却系に故障が発生すると、改質用燃料噴射手段の温度が上昇するため、温度検出手段で検出した改質用燃料噴射手段の温度が故障判定値を越えた場合には、改質用燃料噴射手段の冷却系の故障有りと判定することができる。
【００１７】
また、請求項９のように、故障診断手段により冷却系の故障有りと判定された場合に改質用燃料噴射手段の燃料噴射を禁止するフェールセーフ手段を備えるようにしても良い。このようにすれば、改質用燃料噴射装置や改質用燃料噴射手段が過熱状態（耐用温度を越えた状態）で燃料噴射することを防止することができる。
【００１８】
更に、請求項１０のように、内燃機関の排出ガスの一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を通して吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備える共に、ＥＧＲ通路に改質用燃料噴射手段と燃料改質手段が設けられたシステムでは、故障診断手段により冷却系の故障有りと判定された場合にＥＧＲガスの還流量を減量する又はＥＧＲガスの還流を禁止するフェールセーフ手段を備えるようにしても良い。このようにすれば、高温のＥＧＲガスによる改質用燃料噴射装置や改質用燃料噴射手段の加熱を抑制して、改質用燃料噴射装置や改質用燃料噴射手段の温度上昇を抑制することができ、改質用燃料噴射装置や改質用燃料噴射手段が過熱状態で維持されることを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は実施例１の故障診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は実施例１の故障診断の実行例を説明するタイムチャートである。
【図４】図４は実施例２の故障診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は実施例２の故障診断の実行例を説明するタイムチャートである。
【図６】図６は実施例３におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図７】図７は実施例３の故障診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図８は実施例３の故障診断の実行例を説明するタイムチャートである。
【図９】図９は実施例４におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図１０】図１０は実施例４の故障診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１１は実施例４の故障診断の実行例を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明の実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。
【００２２】
更に、スロットルバルブ１４の下流側には、サージタンク１５が設けられている。このサージタンク１５には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１６が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１６に接続された吸気ポート（図示せず）又はその近傍に、それぞれ吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁１７が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１８が取り付けられ、各点火プラグ１８の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２３】
一方、エンジン１１の排気管１９には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２０が設けられ、この触媒２０の上流側に、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ２１（空燃比検出手段）が設けられ、触媒２０の下流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２２（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。
【００２４】
このエンジン１１には、排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させるＥＧＲ装置２３が搭載されている。このＥＧＲ装置２３は、排気管１９のうちの触媒２０の上流側と吸気管１２のうちのスロットルバルブ１４の下流側との間にＥＧＲ配管２４（ＥＧＲ通路）が接続され、このＥＧＲ配管２４に、排出ガス還流量（外部ＥＧＲ量）を調整するＥＧＲ弁２５が設けられている。
【００２５】
更に、ＥＧＲ配管２４には、ＥＧＲガス（媒体ガス）中に改質用の燃料を噴射する改質用燃料噴射弁２６（改質用燃料噴射手段）を備えた改質用燃料噴射装置２７と、ＥＧＲガス中の燃料を改質する燃料改質触媒２８（燃料改質手段）を備えた燃料改質器２９が設けられている。改質用燃料噴射装置２７には、改質用燃料噴射弁２６やそれ以外の部分（高温のＥＧＲガスにより加熱される部分）等を冷却する冷却系（冷却水通路等）が設けられている。各気筒の燃料噴射弁１７と改質用燃料噴射弁２６には、共通の燃料タンク（図示せず）から燃料が供給される。
【００２６】
また、エンジン１１には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３２や、クランク軸（図示せず）が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３３等が設けられ、このクランク角センサ３３の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２７】
これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３４に入力される。このＥＣＵ３４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
【００２８】
また、ＥＣＵ３４は、エンジン１１の運転状態が所定の改質運転領域（例えば低回転・低負荷運転領域）のときに、通常運転モードから改質運転モードに切り換える。この改質運転モードでは、ＥＧＲ弁２５を開弁して排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させながら、改質用燃料噴射弁２６でＥＧＲガス中に改質用の燃料を噴射して気化させ、燃料改質触媒２８でＥＧＲガス中の燃料を燃焼性の高い状態（例えば水素濃度の高い状態）に改質する改質運転を実行することで、改質された燃料をエンジン１１の吸気管１２に供給する。
【００２９】
また、本実施例１では、ＥＣＵ３４により後述する図２の故障診断ルーチンを実行することで、改質運転中（改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射中）に空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆが所定の正常範囲内であるか否かを判定し、空燃比Ａ／Ｆが正常範囲外になった場合に、改質用燃料噴射弁２６の故障有りと判定する。改質用燃料噴射弁２６の故障によって燃料噴射量が増量側又は減量側にずれると、空燃比Ａ／Ｆがリッチ方向又はリーン方向にずれて正常範囲内に収まらなくなるため、改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射中に空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆが正常範囲外になった場合には、改質用燃料噴射弁２６の故障有りと判定することができる。
【００３０】
以下、本実施例１でＥＣＵ３４が実行する図２の故障診断ルーチンの処理内容を説明する。
図２に示す故障診断ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう故障診断手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、ＥＧＲ弁２５が正常であるか否かを、例えば、ＥＧＲ弁２５の異常診断結果等に基づいて判定し、ＥＧＲ弁２５が正常ではない（異常である）と判定された場合には、ステップ１０８に進み、改質運転を禁止するフェールセーフ処理を実行する。
【００３１】
一方、上記ステップ１０１で、ＥＧＲ弁２５が正常であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、現在のエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）に基づいて、改質運転時の主燃料要求噴射量（燃料噴射弁１７の要求噴射量）と改質用燃料要求噴射量（改質用燃料噴射弁２６の要求噴射量）を算出した後、ステップ１０３に進み、改質運転領域であれば、通常運転モードから改質運転モードに切り換えて、ＥＧＲ弁２５を開弁して排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させながら、改質用燃料噴射弁２６でＥＧＲガス中に改質用の燃料を噴射して気化させ、燃料改質触媒２８でＥＧＲガス中の燃料を燃焼性の高い状態に改質する改質運転を実行する。
【００３２】
この後、ステップ１０４に進み、空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆが所定の正常範囲内（リッチ側閾値≦Ａ／Ｆ≦リーン側閾値）であるか否かを判定し、空燃比Ａ／Ｆが正常範囲内（リッチ側閾値≦Ａ／Ｆ≦リーン側閾値）であると判定された場合には、ステップ１０５に進み、改質用燃料噴射弁２６の故障無し（正常）と判定して、本ルーチンを終了する。
【００３３】
これに対して、上記ステップ１０４で、空燃比Ａ／Ｆが正常範囲外（Ａ／Ｆ＜リッチ側閾値、又は、リーン側閾値＜Ａ／Ｆ）であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、改質用燃料噴射弁２６の故障有り（異常）と判定して、ステップ１０７に進み、フェールセーフ処理を実行する。このフェールセーフ処理では、改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射を禁止して、通常運転モードに移行すると共に、ＥＧＲ弁２５の開度を改質用燃料噴射弁２６の故障時の開度に制御して、ＥＧＲガスの還流量を減量する又はＥＧＲガスの還流を禁止する。このステップ１０７の処理が特許請求の範囲でいうフェールセーフ手段としての役割を果たす。
【００３４】
図３を用いて本実施例１の故障診断の実行例を説明する。
図３に示すように、通常運転モードから改質運転モードに切り換えられたときに、ＥＧＲ弁２５を開弁して排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させながら、改質用燃料噴射弁２６でＥＧＲガス中に改質用の燃料を噴射して、燃料改質触媒２８でＥＧＲガス中の燃料を燃焼性の高い状態に改質する改質運転を実行する。
【００３５】
本実施例１では、この改質運転中（改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射中）に空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆが正常範囲内（リッチ側閾値≦Ａ／Ｆ≦リーン側閾値）であるか否かを判定して、改質用燃料噴射弁２６の故障の有無を判定する故障診断を行うようにしたので、改質用燃料噴射弁２６の故障が発生した場合に、その故障を検出することができる。
【００３６】
また、図３に破線で示すように、改質用燃料噴射弁２６の故障診断機能を備えていないシステムでは、改質用燃料噴射弁２６の故障が発生しても、それを検出できず、改質用燃料噴射弁２６の故障発生時にフェールセーフ処理を実施できないため、改質用燃料噴射弁２６の故障による空燃比のずれによって、トルク変動が発生してドライバビリティが悪化したり、排気エミッションが悪化したりする可能性がある。
【００３７】
これに対して、本実施例１では、改質運転中（改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射中）に空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆが正常範囲内（リッチ側閾値≦Ａ／Ｆ≦リーン側閾値）であるか否かを判定し、空燃比Ａ／Ｆが正常範囲外であると判定された場合には、改質用燃料噴射弁２６の故障有りと判定して、改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射を禁止するフェールセーフ処理を実行するようにしたので、改質用燃料噴射弁２６の故障による空燃比のずれを抑制することができる。これにより、トルク変動の発生を抑制してドライバビリティの悪化を防止することができると共に、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【実施例２】
【００３８】
次に、図４及び図５を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
【００３９】
本実施例２では、ＥＣＵ３４により後述する図４の故障診断ルーチンを実行することで、通常運転中（改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射停止中）でＥＧＲガス導入中（ＥＧＲ弁２５の開弁中）に空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆを所定のリッチ側閾値と比較し、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側閾値よりもリッチになった場合に、空燃比Ａ／Ｆがリッチ方向にずれたと判断して、改質用燃料噴射弁２６の故障（燃料漏れ）有りと判定する。改質用燃料噴射弁２６の故障によって燃料噴射停止中に燃料漏れが発生すると、空燃比Ａ／Ｆがリッチ方向にずれるため、改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射停止中に空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆがリッチ側閾値よりもリッチになった場合（空燃比Ａ／Ｆがリッチ方向にずれた場合）には、改質用燃料噴射弁２６の故障（燃料漏れ）有りと判定することができる。
【００４０】
以下、本実施例２でＥＣＵ３４が実行する図４の故障診断ルーチンの処理内容を説明する。
図４に示す故障診断ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、ＥＧＲ弁２５が正常であるか否かを判定し、ＥＧＲ弁２５が正常ではない（異常である）と判定された場合には、ステップ２０８に進み、改質運転を禁止するフェールセーフ処理を実行する。
【００４１】
一方、上記ステップ２０１で、ＥＧＲ弁２５が正常であると判定された場合には、ステップ２０２に進み、通常運転中（改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射停止中）に、現在のエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）に基づいて、ＥＧＲガス導入時の主燃料要求噴射量（燃料噴射弁１７の要求噴射量）を算出して、燃料噴射弁１７で燃料を噴射する。この場合、改質用燃料要求噴射量（改質用燃料噴射弁２６の要求噴射量）は０に設定される。この後、ステップ２０３に進み、ＥＧＲ弁２５を開弁して排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる。
【００４２】
この後、ステップ２０４に進み、空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆが所定のリッチ側閾値以上（リッチ側閾値よりもリーン）であるか否かを判定し、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側閾値以上（リッチ側閾値よりもリーン）であると判定された場合には、ステップ２０５に進み、改質用燃料噴射弁２６の故障無し（正常）と判定して、本ルーチンを終了する。
【００４３】
これに対して、上記ステップ２０４で、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側閾値よりも小さい（リッチ側閾値よりもリッチ）であると判定された場合には、空燃比Ａ／Ｆがリッチ方向にずれたと判断して、ステップ２０６に進み、改質用燃料噴射弁２６の故障（燃料漏れ）有りと判定して、ステップ２０７に進み、フェールセーフ処理を実行する。このフェールセーフ処理では、ＥＧＲ弁２５の開度を改質用燃料噴射弁２６の故障時の開度に制御して、ＥＧＲガスの還流量を少量にすると共に、燃料噴射弁１７の燃料噴射量を減量補正する。
【００４４】
図５を用いて本実施例２の故障診断の実行例を説明する。
図５に示すように、本実施例２では、通常運転中（改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射停止中）でＥＧＲガス導入中（ＥＧＲ弁２５の開弁中）に空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆをリッチ側閾値と比較して、改質用燃料噴射弁２６の故障（燃料漏れ）の有無を判定する故障診断を行うようにしたので、改質用燃料噴射弁２６の故障（燃料漏れ）が発生した場合に、その故障を検出することができる。
【００４５】
また、図５に破線で示すように、改質用燃料噴射弁２６の故障診断機能を備えていないシステムでは、改質用燃料噴射弁２６の故障（燃料漏れ）が発生しても、それを検出できず、改質用燃料噴射弁２６の故障発生時にフェールセーフ処理を実施できないため、改質用燃料噴射弁２６の故障による空燃比のリッチ方向のずれによって、排気エミッションが悪化する可能性がある。
【００４６】
これに対して、本実施例２では、通常運転中（改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射停止中）でＥＧＲガス導入中（ＥＧＲ弁２５の開弁中）に空燃比センサ２１で検出した空燃比Ａ／Ｆをリッチ側閾値と比較し、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側閾値よりもリッチになった場合には、空燃比Ａ／Ｆがリッチ方向にずれたと判断して、改質用燃料噴射弁２６の故障（燃料漏れ）有りと判定して、ＥＧＲ弁２５の開度を改質用燃料噴射弁２６の故障時の開度に制御して、ＥＧＲガスの還流量を少量にすると共に、燃料噴射弁１７の燃料噴射量を減量補正するフェールセーフ処理を実行するようにしたので、改質用燃料噴射弁２６から漏れた燃料をＥＧＲガスにより少しずつ吸気系に供給して空燃比のずれを抑制しながら、改質用燃料噴射弁２６から漏れた燃料がＥＧＲ配管２４内に堆積することを防止することができ、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【実施例３】
【００４７】
次に、図６乃至図８を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１，２と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１，２と異なる部分について説明する。
【００４８】
本実施例３では、図６に示すように、改質用燃料噴射装置２７の温度を検出する温度センサ３０（温度検出手段）が設けられている。その他のシステム構成は、前記図１と同じである。
【００４９】
そして、ＥＣＵ３４により後述する図７の故障診断ルーチンを実行することで、温度センサ３０で検出した改質用燃料噴射装置２７の温度を所定の故障判定値と比較し、改質用燃料噴射装置２７の温度が故障判定値を越えた場合に、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障有りと判定する。改質用燃料噴射装置２７の冷却系に故障が発生すると、改質用燃料噴射装置２７の温度が上昇するため、温度センサ３０で検出した改質用燃料噴射装置２７の温度が故障判定値を越えた場合には、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障有りと判定することができる。
【００５０】
以下、本実施例３でＥＣＵ３４が実行する図７の故障診断ルーチンの処理内容を説明する。
図７に示す故障診断ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、温度センサ３０で検出した改質用燃料噴射装置２７の温度が所定の故障判定値以下であるか否かを判定する。ここで、故障判定値は、例えば、改質用燃料噴射装置２７の耐用温度又はそれよりも少し低い温度に設定されている。
【００５１】
このステップ３０１で、改質用燃料噴射装置２７の温度が故障判定値以下であると判定された場合には、ステップ３０２に進み、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障無し（正常）と判定して、本ルーチンを終了する。
【００５２】
これに対して、上記ステップ３０１で、改質用燃料噴射装置２７の温度が故障判定値よりも高いと判定された場合には、ステップ３０３に進み、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障有り（異常）と判定して、ステップ３０４に進み、フェールセーフ処理を実行する。このフェールセーフ処理では、改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射を禁止して、改質運転モードの場合には通常運転モードに移行すると共に、ＥＧＲ弁２５の開度を改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障時の開度に制御して、ＥＧＲガスの還流量を減量する又はＥＧＲガスの還流を禁止する。
【００５３】
図８を用いて本実施例３の故障診断の実行例を説明する。
図８に示すように、本実施例３では、温度センサ３０で検出した改質用燃料噴射装置２７の温度を故障判定値と比較して、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障の有無を判定する故障診断を行うようにしたので、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障が発生した場合に、その故障を検出することができる。
【００５４】
また、図８に破線で示すように、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障診断機能を備えていないシステムでは、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障が発生しても、それを検出できず、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障発生時にフェールセーフ処理を実施できないため、改質用燃料噴射装置２７の温度上昇を抑制することができず、改質用燃料噴射装置２７や改質用燃料噴射弁２６が過熱状態（耐用温度を越えた状態）で維持されてしまう可能性がある。
【００５５】
これに対して、本実施例３では、温度センサ３０で検出した改質用燃料噴射装置２７の温度を故障判定値と比較し、改質用燃料噴射装置２７の温度が故障判定値を越えた場合には、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障有りと判定して、改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射を禁止すると共に、ＥＧＲ弁２５の開度を改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障時の開度に制御して、ＥＧＲガスの還流量を減量する又はＥＧＲガスの還流を禁止するフェールセーフ処理を実行する。
【００５６】
この場合、改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射を禁止することで、改質用燃料噴射装置２７や改質用燃料噴射弁２６が過熱状態（耐用温度を越えた状態）で燃料噴射することを防止することができる。また、ＥＧＲガスの還流量を減量する又はＥＧＲガスの還流を禁止することで、高温のＥＧＲガスによる改質用燃料噴射装置２７や改質用燃料噴射弁２６の加熱を抑制して、改質用燃料噴射装置２７や改質用燃料噴射弁２６の温度上昇を抑制することができ、改質用燃料噴射装置２７や改質用燃料噴射弁２６が過熱状態で維持されることを回避することができる。
【実施例４】
【００５７】
次に、図９乃至図１１を用いて本発明の実施例４を説明する。但し、前記実施例１〜３と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１〜３と異なる部分について説明する。
【００５８】
本実施例４では、図９に示すように、改質用燃料噴射装置２７のうちの改質用燃料噴射弁２６の温度を検出する温度センサ３１（温度検出手段）が設けられている。その他のシステム構成は、前記図１と同じである。
【００５９】
そして、ＥＣＵ３４により後述する図１０の故障診断ルーチンを実行することで、温度センサ３１で検出した改質用燃料噴射弁２６の温度を所定の故障判定値と比較し、改質用燃料噴射弁２６の温度が故障判定値を越えた場合に、改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障有りと判定する。改質用燃料噴射弁２６の冷却系に故障が発生すると、改質用燃料噴射弁２６の温度が上昇するため、温度センサ３１で検出した改質用燃料噴射弁２６の温度が故障判定値を越えた場合には、改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障有りと判定することができる。
【００６０】
以下、本実施例４でＥＣＵ３４が実行する図１０の故障診断ルーチンの処理内容を説明する。
図１０に示す故障診断ルーチンは、ＥＣＵ３４の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、温度センサ３１で検出した改質用燃料噴射弁２６の温度が所定の故障判定値以下であるか否かを判定する。ここで、故障判定値は、例えば、改質用燃料噴射弁２６の耐用温度又はそれよりも少し低い温度に設定されている。
【００６１】
このステップ４０１で、改質用燃料噴射弁２６の温度が故障判定値以下であると判定された場合には、ステップ４０２に進み、改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障無し（正常）と判定して、本ルーチンを終了する。
【００６２】
これに対して、上記ステップ４０１で、改質用燃料噴射弁２６の温度が故障判定値よりも高いと判定された場合には、ステップ４０３に進み、改質用燃料噴射装置２７の冷却系の故障有り（異常）と判定して、ステップ３０４に進み、フェールセーフ処理を実行する。このフェールセーフ処理では、改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射を禁止して、改質運転モードの場合には通常運転モードに移行すると共に、ＥＧＲ弁２５の開度を改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障時の開度に制御して、ＥＧＲガスの還流量を減量する又はＥＧＲガスの還流を禁止する。
【００６３】
図１１を用いて本実施例４の故障診断の実行例を説明する。
図１１に示すように、本実施例４では、温度センサ３１で検出した改質用燃料噴射弁２６の温度を故障判定値と比較して、改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障の有無を判定する故障診断を行うようにしたので、改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障が発生した場合に、その故障を検出することができる。
【００６４】
また、図１１に破線で示すように、改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障診断機能を備えていないシステムでは、改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障が発生しても、それを検出できず、改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障発生時にフェールセーフ処理を実施できないため、改質用燃料噴射弁２６の温度上昇を抑制することができず、改質用燃料噴射装置２７や改質用燃料噴射弁２６が過熱状態で維持されてしまう可能性がある。
【００６５】
これに対して、本実施例４では、温度センサ３１で検出した改質用燃料噴射弁２６の温度を故障判定値と比較し、改質用燃料噴射弁２６の温度が故障判定値を越えた場合には、改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障有りと判定して、改質用燃料噴射弁２６の燃料噴射を禁止すると共に、ＥＧＲ弁２５の開度を改質用燃料噴射弁２６の冷却系の故障時の開度に制御して、ＥＧＲガスの還流量を減量する又はＥＧＲガスの還流を禁止するフェールセーフ処理を実行するようにしたので、前記実施例３とほぼ同じ効果を得ることができる。
【００６６】
尚、上記各実施例１〜４では、ＥＧＲ配管に改質用燃料噴射装置（改質用燃料噴射弁）と燃料改質器（燃料改質触媒）を配置したシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、例えば、ＥＧＲ配管に改質用燃料噴射装置（改質用燃料噴射弁）のみを配置して燃料改質器（燃料改質触媒）を省略したシステムに本発明を適用しても良く、この場合、高温のＥＧＲガス（媒体ガス）中に改質用の燃料を噴射することで燃料を改質することができるため、ＥＧＲ装置が燃料改質手段としての役割を果たす。
【００６７】
或は、吸気管に吸入空気を過給する過給機を設けると共に、吸気管のうちの過給機の下流側に改質用燃料噴射装置（改質用燃料噴射弁）と燃料改質器（燃料改質触媒）を配置したシステムに本発明を適用しても良い。また、吸気管のうちの過給機の下流側に改質用燃料噴射装置（改質用燃料噴射弁）のみを配置して燃料改質器（燃料改質触媒）を省略したシステムに本発明を適用しても良く、この場合、過給機で過給された高圧の吸入空気（媒体ガス）中に改質用の燃料を噴射することで燃料を改質することができるため、過給機が燃料改質手段としての役割を果たす。
【００６８】
その他、本発明は、吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００６９】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…スロットルバルブ、１７…燃料噴射弁、１８…点火プラグ、１９…排気管、２１…空燃比センサ（空燃比検出手段）、２３…ＥＧＲ装置、２４…ＥＧＲ配管（ＥＧＲ通路）、２５…ＥＧＲ弁、２６…改質用燃料噴射弁（改質用燃料噴射手段）、２７…改質用燃料噴射装置、２８…燃料改質触媒（燃料改質手段）、２９…燃料改質器、３０，３１…温度センサ（温度検出手段）、３４…ＥＣＵ（故障診断手段，フェールセーフ手段）
【図１】
2012255358.tif 000003
【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】
2012255358.tif 000010
【図９】
2012255358.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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