(57)【要約】【課題】エンジンの運転状態に拘わらず、燃料の霧化を促進して各気筒内での燃焼性能を向上することができるエンジンの燃料噴射装置を提供する。【解決手段】燃料タンク２４と、燃料ポンプ２５と、第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１と、減圧弁２８と、を備えると共に、エンジン１０の運転状態に応じて第１及び第２の燃料噴射弁２０，２１から噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段６２と、第２の燃料噴射弁２１から噴射される燃料噴射量を検出する噴射量検出手段７１と、減圧弁２８を通過する燃料通過流量を検出する流量検出手段７２と、これらの手段の検出結果に基づいて第２の燃料噴射弁２１の異常の有無を判定する異常判定手段７３と、を備える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が貯留される燃料タンクと、
前記燃料タンクの燃料を燃料流路に圧送する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプよりも前記燃料流路の下流側に配置される第１の燃料噴射弁と、
前記第１の燃料噴射弁よりも前記燃料流路の下流側にそれぞれ設けられる第２の燃料噴射弁と、
前記燃料流路の前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁との間に設けられ、弁開度を制御して前記第１の燃料噴射弁側から供給される燃料の圧力を調整する減圧弁と、
前記エンジンの運転状態に応じて前記第１の燃料噴射弁及び前記第２の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段と、
前記第２の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を検出する噴射量検出手段と、
前記減圧弁を通過する燃料通過流量を検出する流量検出手段と、
前記第２の燃料噴射弁からの燃料噴射量と前記減圧弁を通過する燃料通過流量との差分に基づいて、前記第２の燃料噴射弁の異常の有無を判定する異常判定手段と、を備える
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記燃料噴射制御手段は、前記異常判定手段によって前記第２の燃料噴射弁に異常ありと判定された場合に、前記減圧弁の開度を上げて前記燃料通過流量を増加させる
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記異常判定手段は、前記差分が所定の閾値以上である場合に、前記第２の燃料噴射弁に異常があると判定する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記流量検出手段は、前記減圧弁に流入する燃料の圧力と前記減圧弁から流出する燃料の圧力との差圧と前記減圧弁の開度とに基づいて前記燃料通過流量を演算する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記噴射量検出手段は、前記第２の燃料噴射弁に入力されるパルス幅と、前記第２の燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプ内の燃料圧力とに基づいて当該第２の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を演算により求める
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記燃料噴射制御手段は、前記減圧弁を開弁させて前記燃料通過流量を増加させると共に、前記第２の燃料噴射弁に入力されるパルス幅を増減させて、当該第２の燃料噴射弁から所定量の燃料を噴射させる
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載のエンジンの燃料噴射装置において、
前記異常判定手段は、前記第２の燃料噴射弁に供給される燃料の温度が所定温度よりも高い場合に、前記第２の燃料噴射弁の異常の有無を判定する
ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の燃料噴射弁と、第１の燃料噴射弁の下流側に減圧弁を介して接続される第２の燃料噴射弁と、を備えるエンジンの燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン（内燃機関）の燃料噴射装置（燃料噴射システム）として、各気筒（燃焼室）内に高圧の燃料を直接噴射する筒内噴射弁（高圧燃料噴射弁）と、吸気通路に低圧の燃料を噴射する吸気路噴射弁（低圧燃料噴射弁）と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように二つの燃料噴射弁から燃料を噴射する構成とすることで、燃料の霧化を促進して、エンジンの燃焼性能を向上することができる。上述のように筒内噴射弁と吸気路噴射弁とを備える装置では、筒内噴射弁から高圧の燃料を各気筒内に直接噴射することで、燃料の気化潜熱を吸気の冷却に利用し、混合気の温度を下げてノッキングの発生を抑制することができる。さらに、吸気の冷却により空気密度を高くできるので、全負荷時の吸入空気量を増大させて燃焼性能を向上させることができる。また、吸気路噴射弁から低圧の燃料を吸気通路に噴射することで、滞留時間が確保され混合気の均質化を促進することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−８３１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、筒内噴射弁と吸気路噴射弁とを備える装置では、例えば、筒内噴射弁から噴射した燃料の一部は十分に気化する前に燃焼したり、燃焼室壁に衝突し、液膜となった状態で燃焼するため、粒子状物質の排出が多いという問題がある。また、特に、筒内噴射弁は、その先端が燃焼ガスに曝されるため、燃焼生成物や燃料の炭化により、運転条件によってはデポジットが堆積すること等に起因して、燃料噴射量の増減や、燃料噴射量のバラツキが生じてしまう虞もある。またこのような燃料噴射量の増減等の発生、つまり燃料噴射弁の異常の発生は、的確に判定できていないのが現状である。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、燃料流量異常を的確に判定することができるエンジンの燃料噴射装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、エンジンの運転状態に拘わらず、燃料の霧化を促進して各気筒内での燃焼性能を向上することができるエンジンの燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、燃料が貯留される燃料タンクと、前記燃料タンクの燃料を燃料流路に圧送する燃料ポンプと、前記燃料ポンプよりも前記燃料流路の下流側に配置される第１の燃料噴射弁と、前記第１の燃料噴射弁よりも前記燃料流路の下流側にそれぞれ設けられる第２の燃料噴射弁と、前記燃料流路の前記第１の燃料噴射弁と前記第２の燃料噴射弁との間に設けられ、弁開度を制御して前記第１の燃料噴射弁側から供給される燃料の圧力を調整する減圧弁と、前記エンジンの運転状態に応じて前記第１の燃料噴射弁及び前記第２の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段と、前記第２の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を検出する噴射量検出手段と、前記減圧弁を通過する燃料通過流量を検出する流量検出手段と、前記第２の燃料噴射弁からの燃料噴射量と前記減圧弁を通過する燃料通過流量との差分に基づいて、前記第２の燃料噴射弁の異常の有無を判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記異常判定手段によって前記第２の燃料噴射弁に異常ありと判定された場合に、前記減圧弁の開度を上げて前記燃料通過流量を増加させることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第１または２の態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記異常判定手段は、前記差分が所定の閾値以上である場合に、前記第２の燃料噴射弁に異常があると判定することを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第１から３の何れか一つの態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記流量検出手段は、前記減圧弁に流入する燃料の圧力と前記減圧弁から流出する燃料の圧力との差圧と前記減圧弁の開度とに基づいて前記燃料通過流量を演算することを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第１から４の何れか一つの態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記噴射量検出手段は、前記第２の燃料噴射弁に入力されるパルス幅と、前記第２の燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプ内の燃料圧力とに基づいて当該第２の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を演算により求めることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第１から５の何れか一つの態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記減圧弁を開弁させて前記燃料通過流量を増加させると共に、前記第２の燃料噴射弁に入力されるパルス幅を増減させて、当該第２の燃料噴射弁から所定量の燃料を噴射させることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【００１３】
本発明の第７の態様は、第１から６の何れか一つの態様のエンジンの燃料噴射装置において、前記異常判定手段は、前記第２の燃料噴射弁に供給される燃料の温度が所定温度よりも高い場合に、前記第２の燃料噴射弁の異常の有無を判定することを特徴とするエンジンの燃料噴射装置にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエンジンの燃料噴射装置によれば、エンジンの運転状態に応じて第１の燃料噴射弁及び第２の燃料噴射弁から吸気通路に対して燃料を適切に噴射することで、燃料の霧化を促進することができ、混合気を最適な状態で各気筒（燃焼室）内に供給することができる。したがって、エンジンの運転状態に拘わらず、各気筒内での燃焼性能を向上させて燃費及び排ガス性能を向上させることができる。さらに、第２の燃料噴射弁からの燃料噴射量と減圧弁を通過する燃料通過流量との差分に基づいて第２の燃料噴射弁の異常の有無を判定することで、第２の燃料噴射弁の異常（燃料噴射量の異常）を適切に判定することができる。また異常に対する適切な対応を取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置を含むエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る燃料噴射装置を含むエンジンの概略構成を示す図である。
【図３】エンジンの運転領域を規定するマップの一例を示す図である。
【図４】各運転領域における燃料噴射タイミングの一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る異常判定制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１及び図２に示すエンジン１０は、吸気管噴射型(Multi Point Injection)の多気筒エンジン、例えば、直列４気筒の４ストロークエンジンであり、エンジン本体１１には、４つの気筒１２が並設されている。各気筒（燃焼室）１２には、それぞれ点火プラグ１３が配されると共に、吸気ポート１４及び排気ポート１５が設けられている。吸気ポート１４は、吸気弁１６によって開閉可能に構成されている。同様に、排気ポート１５は、排気弁１７によって開閉可能に構成されている。
【００１７】
そしてエンジン本体１１は、吸気ポート１４に接続され吸気通路を形成する吸気マニホールド１８と、排気ポート１５に接続される排気マニホールド１９とを備えている。
【００１８】
吸気マニホールド１８には、吸気通路内に燃料を噴射する第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１が、各気筒１２に対応してそれぞれ設けられている。より詳細には、吸気マニホールド１８は、各吸気ポート１４に接続される複数本（本実施形態では４本）の枝流路部１８ａと、これら複数の枝流路部１８ａが連通する連通流路部１８ｂと、を備えている。そして第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１は、吸気マニホールド１８の各枝流路部１８ａにそれぞれ設けられている。
【００１９】
なお各気筒に対応する２つの吸気ポートを備える４バルブ式のエンジンの場合、第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１は、これら２つの吸気ポートに対して燃料を噴射するように設けられていてもよいし、各吸気ポートのそれぞれに対応して複数組（２組）設けられていてもよい。
【００２０】
第１の燃料噴射弁２０は、後述する燃料ポンプよりも燃料流路の下流側に配置される。第２の燃料噴射弁２１は、第１の燃料噴射弁２０よりも燃料流路の下流側にそれぞれ設けられる。本実施形態では、第１の燃料噴射弁２０は、燃料流路である枝流路部１８ａの連通流路部１８ｂ近傍に配置されている。一方、第２の燃料噴射弁２１は、燃料流路である枝流路部１８ａの吸気ポート１４近傍（燃焼室１２近傍）に配置されている。つまり第２の燃料噴射弁２１は第１の燃料噴射弁２０よりも燃焼室１２に近い位置に配置されている。
【００２１】
第１の燃料噴射弁２０のそれぞれは、第１のデリバリパイプ２２に取り付けられている。第１のデリバリパイプ２２は、燃料配管２３によって燃料タンク２４に接続されている。燃料配管２３の途中には、例えば、電動式のポンプである燃料ポンプ２５が設けられている。燃料タンク２４内の燃料は、この燃料ポンプ２５によって汲み上げられ、燃料配管２３を介して第１のデリバリパイプ２２に供給される。そして第１のデリバリパイプ２２に供給された燃料が第１の燃料噴射弁２０のそれぞれに分配される。なお本実施形態では、燃料ポンプ２５が燃料タンク２４の外部に設けられているが、燃料ポンプ２５は燃料タンク２４の内部に設けられていてもよい。
【００２２】
また本実施形態では、燃料ポンプ２５によって第１のデリバリパイプ２２に供給される燃料の圧力が、例えば、７５０ＫＰａ程度となるようにしている。この燃料の圧力は、エンジン１０の運転状態に拘わらず一定としてもよいし、エンジン１０の運転状態に応じて変化させるようにしてもよい。
【００２３】
さらに、第１のデリバリパイプ２２の下流側には、第２の燃料噴射弁２１のそれぞれが取り付けられた第２のデリバリパイプ２６が接続配管２７を介して接続されている。接続配管２７には、第１のデリバリパイプ２２から供給される燃料の圧力を所定圧力まで減少させる電子制御弁からなる減圧弁２８が設けられている。この減圧弁２８は、図示は省略するがモータ等により開閉するバルブを備えており、このバルブの開度を制御することで燃料の圧力を調整可能とする。つまり減圧弁２８は、通路圧損を制御することで燃料の圧力を調整するものである。なお減圧弁２８は、既存構造のものを採用すればよく、その構成は特に限定されるものではない。
【００２４】
また接続配管２７の減圧弁２８の上流側には、減圧弁２８に流入する燃料の圧力を検出する入口圧力センサ２９が設けられ、減圧弁２８の下流側には、減圧弁２８から流出する燃料の圧力を検出する出口圧力センサ３０が設けられている。また減圧弁２８には、バルブの開度（リフト量）を検出する位置センサであるリフトセンサ３１が設けられている。さらに第２のデリバリパイプ２６には、内部の燃料温度を検出する燃温センサ３２及び内部の燃料圧力を検出する燃圧センサ３３が設けられている。詳しくは後述するが、これら入口圧力センサ２９、出口圧力センサ３０、リフトセンサ３１、燃温センサ３２及び燃圧センサ３３の検出結果に基づいて、第２の燃料噴射弁２１の異常の有無を検出する。
【００２５】
第１のデリバリパイプ２２から接続配管２７に供給された燃料は、詳しくは後述するが必要に応じて減圧弁２８によって所定圧力まで減圧される。そして減圧された燃料が、第２のデリバリパイプ２６に供給され、この第２のデリバリパイプ２６から第２の燃料噴射弁２１のそれぞれに分配される。
【００２６】
ここで、第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１は、何れも、いわゆるソレノイドインジェクタであるが、本実施形態では、第２の燃料噴射弁２１は、単位時間（所定パルス幅）あたりに噴射できる最大燃料噴射量が第１の燃料噴射弁２０よりも少なくなっている。具体的には、第２の燃料噴射弁２１のノズル穴の直径（噴孔径）は、第１の燃料噴射弁２０の噴孔径よりも小さくなっている。換言すれば、第１の燃料噴射弁２０は、単位時間あたりに噴射できる最大燃料噴射量が第２の燃料噴射弁２１よりも多くなっている。具体的には、第１の燃料噴射弁２０のノズルの直径（噴孔径）は、第２の燃料噴射弁２１の噴孔径よりも大きくなっている。このように燃焼室１２から離れた位置に設けられた第１の燃料噴射弁２０から多くの燃料が噴射されることで、燃料の霧化を促進することができる。
【００２７】
一方で、第２の燃料噴射弁２１の噴孔径は、第１の燃料噴射弁２０の噴孔径よりも小さくなっているため、第２の燃料噴射弁２１から噴射される燃料の霧化が促進される。また本実施形態では、第２の燃料噴射弁２１のノズルの先端長が第１の燃料噴射弁２０よりも長くなっている。これにより、第２の燃料噴射弁２１から燃料を噴射した際に、噴霧の長さが短くなり易く、吸気弁１６への燃料の付着が抑えられる。すなわち第２の燃料噴射弁２１の先端部を燃焼室１２に近づけて、燃料の直入率を高めることができる。なお第１の燃料噴射弁２０と第２の燃料噴射弁２１の噴孔数が異なる場合、各燃料噴射弁のノズルの直径を噴孔数に応じて適宜設定する必要がある。
【００２８】
また第２のデリバリパイプ２６の下流側には、燃圧調整弁（レギュレータ）３４を介してリターン配管（リターン通路）３５の一端が接続されている。リターン配管３５の他端側は、燃料タンク２４に接続されている。燃圧調整弁３４は、第２のデリバリパイプ２６内の燃料圧力を略一定に保つためのものであり、第２のデリバリパイプ２６内の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると機械的に開弁するように構成されている。
【００２９】
ここで、このような第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１から燃料を噴射させる燃料噴射装置では、これら第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１に燃料を供給するための燃料流路（燃料供給系）が、燃料タンク２４に接続される燃料配管２３、第１のデリバリパイプ２２、接続配管２７及び第２のデリバリパイプ２６によって形成されている。また第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１から燃料を噴射した後の燃料流路の余剰燃料は、第２のデリバリパイプ２６に接続されたリターン配管３５を介して燃料タンク２４に戻されるようになっている。
【００３０】
また吸気マニホールド１８に接続された吸気管３６には、図１に示すように、スロットルバルブ３７が設けられており、併せてスロットルバルブ３７の弁開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）３８が設けられている。さらに、スロットルバルブ３７の上流には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ３９が設けられている。また排気マニホールド１９に接続された排気管４０には、排気浄化用触媒である三元触媒４１が介装されている。三元触媒４１の出口側には、触媒通過後の排ガスのＯ２濃度を検出するＯ２センサ４２が設けられており、三元触媒４１の入口側には、触媒通過前の排ガスの空燃比（排気空燃比）を検出するリニア空燃比センサ４３が設けられている。
【００３１】
このような構成のエンジン１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０によって制御される。ＥＣＵ５０は、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類で構成されている。そしてＥＣＵ５０が、各種センサ類からの情報に基づいて、エンジン１０の総合的な制御を行っている。ＥＣＵ５０には、例えば、上述したスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）３８、エアフローセンサ３９、Ｏ２センサ４２やリニア空燃比センサ４３の他、クランク角センサやアクセルポジションセンサ等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報に基づいて、エンジン１０の各種制御を実行する。
【００３２】
そしてＥＣＵ５０は、本願発明に係る燃料噴射装置の一部として機能し、各種センサ類からの情報に基づいて、第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１から噴射される燃料噴射量を適宜制御する。さらにＥＣＵ５０は、詳しくは後述するが、入口圧力センサ２９、出口圧力センサ３０、リフトセンサ３１、燃温センサ３２及び燃圧センサ３３等の各種センサ類からの情報に基づいて第２の燃料噴射弁２１の異常の有無を判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の燃料噴射装置としての燃料制御部６０及び異常検出部７０を備えている。
【００３３】
まず燃料制御部６０は、運転状態検出手段６１と、燃料噴射制御手段６２と、を備えている。運転状態検出手段６１は、上述した各種センサ類からの情報、例えば、エンジン１０の負荷、回転数（回転速度）の変化等に基づいてエンジン１０の運転状態を検出する。本実施形態では、運転状態検出手段６１は、例えば、所定の運転領域マップ等を参照し、エンジン１０の運転状態が何れの運転領域にあるかを判定する。
【００３４】
運転領域マップは、図３に示すように、エンジン１０の回転数と負荷とに基づいて予め設定され、ＥＣＵ５０によって記憶されている。この例では、エンジン１０の運転状態として、第１〜第５の運転領域Ｄ１〜Ｄ５が設定されている。運転状態検出手段６１は、エンジン１０の運転状態がこれら第１〜第５の運転領域Ｄ１〜Ｄ５のうちの何れに相当するかを判定する。
【００３５】
燃料噴射制御手段６２は、エンジン１０の運転状態に応じて、つまり運転状態検出手段６１の検出結果に基づいて燃料噴射モードを選択し、第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１から噴射させる燃料量を適宜制御する。本実施形態では、燃料噴射制御手段６２は、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１及び第２の運転領域Ｄ２である場合、第２の燃料噴射弁２１のみから燃料を噴射させるモード（以下、「第１の噴射モード」という）を選択実行する。また、エンジン１０の運転状態が第３の運転領域Ｄ３及び第４の運転領域Ｄ４である場合、第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１から燃料を噴射させるモード（以下、「第２の噴射モード」という）を選択実行する。さらに、エンジン１０の運転状態が第５の運転領域Ｄ５である場合、第１の燃料噴射弁２０のみから燃料を噴射させるモード（以下、「第３の噴射モード」という）を選択実行する。
【００３６】
また燃料噴射制御手段６２は、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１又は第２の運転領域Ｄ２である場合、第２の燃料噴射弁２１のみから燃料を噴射させるが、第２の燃料噴射弁２１から燃料を噴射するタイミング（噴射開始時期）を第１の運転領域Ｄ１と第２の運転領域Ｄ２とで適宜変更している。また燃料噴射制御手段６２は、エンジン１０の運転状態が第３の運転領域Ｄ３又は第４の運転領域Ｄ４である場合、第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１から燃料を噴射させるが、第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１から燃料を噴射するタイミングを第３の運転領域Ｄ３と第４の運転領域Ｄ４とで適宜変更している。
【００３７】
図４は、各運転領域における第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１から燃料を噴射するタイミングの一例を示す図である。上述のようにエンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１又は第２の運転領域Ｄ２である場合、第１の噴射モードが選択実行される。そして第１の運転領域Ｄ１では、図４（ａ）に示すように、第２の燃料噴射弁２１による燃料噴射のタイミングは吸気行程での１段噴射に設定されている。一方、第２の運転領域Ｄ２では、図４（ｂ）に示すように、第２の燃料噴射弁２１による噴射タイミングは吸気行程での２段噴射に設定されている。この例では、１段目の噴射（主噴射）は吸気弁１６の開度（リフト量）が高い状態、つまり吸気ポート１４が大きく開いているタイミングに設定されている。また２段目の噴射は吸気弁１６が閉じられるタイミング、つまり吸気行程の終了直前に設定されている。
【００３８】
また上述のようにエンジン１０の運転状態が第３の運転領域Ｄ３又は第４の運転領域Ｄ４である場合、第２の噴射モードが選択実行される。そして第３の運転領域Ｄ３では、図４（ｃ）に示すように、第１の燃料噴射弁２０による燃料噴射のタイミングは、輸送遅れを加味して排気行程の１段噴射に設定され、第２の燃料噴射弁２１による燃料噴射のタイミングは、第２の運転領域Ｄ２と同様に吸気行程の２段噴射に設定されている。この場合、必要な燃料量の大半は、第１の燃料噴射弁２０から噴射される。
【００３９】
一方、第４の運転領域Ｄ４でも、図４（ｄ）に示すように、第３の運転領域Ｄ３の場合と同様に、第１の燃料噴射弁２０による燃料噴射のタイミングが排気行程の１段噴射に設定され、第２の燃料噴射弁２１による燃料噴射のタイミングは、第２の運転領域Ｄ２と同様のタイミングに設定されている。
【００４０】
ただし、第３の運転領域Ｄ３と第４の運転領域Ｄ４とでは、吸気行程での燃料噴射のタイミングが若干異なる。具体的には、第４の運転領域Ｄ４では、吸気行程の２段目の噴射を短パルス化し、第３の運転領域Ｄ３に比べて圧縮行程により近いタイミングで実行する。これにより、噴霧が短くなり、吸気行程中の終盤でもバルブと噴霧の干渉を減らすことができる。
【００４１】
また上述のようにエンジン１０の運転状態が第５の運転領域Ｄ５である場合、第３の噴射モードが選択実行される。そして第５の運転領域Ｄ５では、図４（ｅ）に示すように、第１の燃料噴射弁２０による燃料噴射のタイミングは、輸送遅れを加味して排気行程の１段噴射に設定されている。
【００４２】
このようエンジン１０の運転状態が何れの運転領域であるかによって、噴射モードを適宜選択実行すると共に、第１の燃料噴射弁２０及び第２の燃料噴射弁２１による燃料噴射のタイミングを適宜設定することで、燃料の霧化を促進することができ、混合気を最適な状態で各気筒（燃焼室）１２内に供給することができる。したがって、エンジン１０の運転状態に拘わらず、各気筒１２内での燃焼性能を向上させて燃費及び排ガス性能を向上させることができる。
【００４３】
さらに本実施形態では、燃料噴射制御手段６２は、エンジン１０の運転状態が低負荷低回転領域である場合には、減圧弁２８の開度を制御することで第２のデリバリパイプ２６を介して各第２の燃料噴射弁２１に供給される燃料の圧力を所定の第１の圧力まで減圧させる。
【００４４】
ここで、低回転低負荷運転領域とは、エンジン１０の回転数が所定の第１の回転数ｎ１以下で且つ第１の負荷Ｐ１以下の運転領域である。例えば、図３のマップでは、第１の運転領域Ｄ１及び第２の運転領域Ｄ２が低回転低負荷運転領域に相当する。なお第３〜第５の運転領域Ｄ３〜Ｄ５は、エンジン１０の回転数が所定の第１の回転数ｎ１よりも高回転側で且つ第１の負荷Ｐ１よりも高回転側である高回転高負荷運転領域に相当する。言い換えれば、上記低回転低負荷領域が２つの運転領域（第１の運転領域Ｄ１及び第２の運転領域Ｄ２）に切り分けられ、高回転高負荷領域が３つの運転領域（第３〜第５の運転領域Ｄ３〜Ｄ５）に切り分けられている。
【００４５】
つまり本実施形態では、燃料噴射制御手段６２は、エンジン１０の運転状態が第１の運転領域Ｄ１又は第２の運転領域Ｄ２である場合には、減圧弁２８の開度（リフト量）を制御することで第２のデリバリパイプ２６を介して各第２の燃料噴射弁２１に供給される燃料の圧力を所定の第１の圧力（例えば、３００ＫＰａ程度）まで減圧させる。
【００４６】
特に、エンジン１０の運転状態が第２の回転数ｎ２（＞第１の回転数ｎ１）以下の領域である極低回転低負荷領域Ｄ１ａ，Ｄ２ａである場合には、燃料噴射制御手段６２は、第２の燃料噴射弁２１に供給される燃料の圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力まで減圧させる。
【００４７】
なお本実施形態では、第１の運転領域Ｄ１又は第２の運転領域Ｄ２の何れの場合も、燃料の圧力を第１の圧力まで低下させるようにしているが、第１の運転領域Ｄ１と第２の運転領域Ｄ２とで、減圧量を変化させるようにしてもよい。具体的には、第２の燃料噴射弁２１から噴射させる燃料量が少ない運転領域ほど、減圧量を増加させるようにしてもよい。
【００４８】
このようにエンジン１０の運転状態が低回転低負荷領域（第１の運転領域Ｄ１又は第２の運転領域Ｄ２）である場合に、第２の燃料噴射弁２１に供給される燃料の圧力を減圧させることで、燃料を適切に吸気と混合させて各気筒１２での燃焼性能をさらに向上することができる。
【００４９】
詳しくは、エンジン１０の運転状態が、低回転低負荷運転領域（第１の運転領域Ｄ１及び第２の運転領域Ｄ２）である場合、空気流量が比較的少ない。このため、上述のように第２の燃料噴射弁２１のみから燃焼室１２に向かって燃料が噴射されると、燃料と吸気との混合が不十分となる虞がある。その結果、燃焼性能（燃焼効率）が悪化し、燃費が低下したり、排ガスに悪影響を及ぼしたりする虞がある。しかしながら、エンジン１０の運転状態が、低回転低負荷運転領域（第１の運転領域Ｄ１及び第２の運転領域Ｄ２）である場合に、第２の燃料噴射弁２１に供給される燃料の圧力が減圧されていることで、エンジン１０の運転状態に適した少量の燃料を噴射させることができる。それに伴い、噴霧の貫徹力を弱めてバルブに対する燃料の付着を減少させることができる。したがって、燃料を適切に吸気と混合させて、各気筒１２での燃焼性能をさらに向上させることができる。
【００５０】
なお本実施形態では、エンジン１０の運転状態が第３〜第５の運転領域Ｄ３〜Ｄ５では、減圧弁２８よる燃料の減圧は行っていないが、必要に応じて適宜実行するようにしてもよい。
【００５１】
またエンジン１０の運転状態が同一の運転領域にある場合であっても、第２の燃料噴射弁２１から一度に噴射される燃料噴射量は適宜変更される場合がある。このように燃料噴射量が変更される場合には、燃料噴射制御手段６２は、燃料噴射量の変更に応じて減圧弁２８による減圧量を調整するようにしてもよい。具体的には、第２の燃料噴射弁２１から一度に噴射される燃料噴射量が少ないほど減圧弁２８による減圧量を増加させるようにしてもよい。これにより、燃料をより適切に吸気と混合させて、各気筒１２での燃焼性能を向上させることができる。
【００５２】
ところで、第２の燃料噴射弁２１は、燃焼室１２の近傍に設けられているため、その先端部に燃焼室１２の熱が伝わり（先端部が受熱し）、それに伴い、第２の燃料噴射弁２１内や第２のデリバリパイプ２６内の燃料温度が高温になってしまう虞がある。そして燃料温度が過度に上昇してしまうと、第２の燃料噴射弁２１の先端部にデポジットが生じたり、またソレノイドの性能が変動すること等により、噴射量が増減してしまう等の第２の燃料噴射弁２１の異常が発生してしまう虞がある。
【００５３】
そこで本発明では、異常検出部７０によって第２の燃料噴射弁２１の異常（例えば、環境温度の変化に伴う燃料噴射量の異常）の有無を適宜検出するようにしている。異常検出部７０は、本実施形態では、噴射量検出手段７１と、流量検出手段７２と、異常判定手段７３と、を備えている。
【００５４】
噴射量検出手段７１は、第２の燃料噴射弁２１から噴射される燃料噴射量を検出する。詳しくは、噴射量検出手段７１は、燃料噴射制御手段６２によって第２の燃料噴射弁２１に入力されるパルス幅と、第２のデリバリパイプ２６に設けられた燃圧センサ３３の検出結果（燃料圧力）と、所定係数と、を乗算することにより、各第２の燃料噴射弁２１から噴射される燃料噴射量（総量）ｑｔ２を求めている。
【００５５】
流量検出手段７２は、減圧弁２８を通過する燃料通過流量を検出する。詳しくは、流量検出手段７２は、入口圧力センサ２９によって検出される減圧弁２８に流入する燃料の圧力と、出口圧力センサ３０によって検出される減圧弁２８から流出する燃料の圧力との差圧を演算により求め、この差圧と、リフトセンサ３１によって検出される減圧弁２８の開度（流路面積）と、所定係数と、を乗算することで、減圧弁２８を通過する燃料通過流量ｑｄを求めている。なお第２の燃料噴射弁２１から噴射される燃料噴射量の検出方法、および減圧弁２８を通過する燃料通過流量の検出方法は、特に限定されるものではない。
【００５６】
異常判定手段７３は、噴射量検出手段７１によって検出された燃料噴射量と、流量検出手段７２によって検出された燃料通過流量との差分（｜ｑｔ２−ｑｄ｜）を求め、この差分に基づいて第２の燃料噴射弁２１の異常（燃料噴射量の異常）の有無を判定する。具体的には、異常判定手段７３は、この差分（｜ｑｔ２−ｑｄ｜）が所定の閾値ｑｃ以上である場合に、第２の燃料噴射弁２１の異常あり（燃料噴射量の異常あり）と判定する。すなわち、異常判定手段７３は、差分（｜ｑｔ２−ｑｄ｜）が所定の閾値ｑｃ以上であると、第２の燃料噴射弁２１から噴射された燃料噴射量が過度に増加又は減少していると判定する。
【００５７】
また本実施形態では、異常判定手段７３は、第２の燃料噴射弁２１に供給される燃料の温度が所定温度よりも高い場合、具体的には、燃温センサ３２によって検出される第２のデリバリパイプ２６内の燃料温度が所定温度よりも高い場合に、第２の燃料噴射弁２１の異常の有無を判定している。これにより、燃料温度の上昇に伴う第２の燃料噴射弁２１の異常（燃料噴射量の異常）を適切に検出することができる。
【００５８】
以上のように本実施形態では、第２の燃料噴射弁２１から噴射される燃料噴射量と、減圧弁２８を通過する燃料通過流量とに基づいて、第２の燃料噴射弁２１の異常の有無を判定するようにした。これにより、第２の燃料噴射弁２１の異常、特に、燃焼室１２からの受熱等で燃料温度が上昇することに伴う第２の燃料噴射弁２１の異常（燃料噴射量の異常）を、比較的容易且つ正確に判定することができる。
【００５９】
また燃料噴射制御手段６２は、このように異常判定手段７３によって第２の燃料噴射弁２１の異常ありと判定されると、その後、減圧弁２８の開度を増大させて燃料通過流量を増加させる。これにより、第２のデリバリパイプ２６に供給される燃料の圧力が高まり、燃圧調整弁３４が開弁される。したがって、第２のデリバリパイプ２６内の燃料は、リターン配管３５を介して燃料タンク２４に戻される。つまり第２のデリバリパイプ２６内の高温の燃料が排出されるため、内部の燃料温度が低下する。そして、このように第２のデリバリパイプ２６内の燃料温度が低下することで、燃料温度の上昇に起因する第２の燃料噴射弁２１の異常は解消される。
【００６０】
なお第２の燃料噴射弁２１の異常が解消された後は、燃料噴射制御手段６２が、減圧弁２８の開弁を終了して減圧弁２８を所定開度（元の開度）まで閉弁させる。つまり減圧弁２８の開度を所定量まで減少させる。このように減圧弁２８の開度を適宜調整することで、第２の燃料噴射弁２１から必要以上に燃料を噴射させることなく、適切な量の燃料を噴射させることができる。
【００６１】
また減圧弁２８の開度を増大させると、第２の燃料噴射弁２１に供給される燃料の圧力が上昇する。このため、燃料噴射制御手段６２は、減圧弁２８の開度を増大させる際には、併せて第２の燃料噴射弁２１に入力されるパルス幅を適宜補正する。例えば、減圧弁２８の開度の増大により、第２の燃料噴射弁２１から噴射される燃料噴射量が所望の量よりも多くなる場合にはパルス幅を減少させ、所望の量に達していない場合にはパルス幅を増加させる。これにより、減圧弁２８を開弁させた状態でも第２の燃料噴射弁２１から所望量に近い量の燃料を噴射させることができる。
【００６２】
次に、図５のフローチャートを参照して本実施形態に係る異常判定制御の一例についてさらに説明する。
図５に示すように、まずはステップＳ１で、燃温センサ３２で検出される第２のデリバリパイプ２６内の燃料温度が所定温度よりも高いか否かを判定する。ここで、燃料温度が所定温度以下である場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、第２の燃料噴射弁２１の異常が発生する状況ではないと判断し、異常判定を行うことなく処理を終了する。
【００６３】
燃料温度が所定温度よりも高い場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２に進み、燃圧センサ３３で検出される第２のデリバリパイプ２６内の燃料圧力を取得し、ステップＳ３で燃料噴射制御手段６２によって第２の燃料噴射弁２１に入力されるパルス幅を取得する。その後、ステップＳ４で第２の燃料噴射弁２１による燃料噴射量ｑｔ２を演算により求める。
【００６４】
ステップＳ２からステップＳ４の実行と並行して、ステップＳ５からステップＳ７を実行する。ステップＳ５では、入口圧力センサ２９によって検出される減圧弁２８に流入する燃料の圧力と、出口圧力センサ３０によって検出された減圧弁２８から流出する燃料の圧力との差圧を演算する。ステップＳ６では、リフトセンサ３１によって検出される減圧弁２８のリフト量（開度）を取得する。その後、減圧弁２８に流入する燃料の圧力と減圧弁２８から流出する燃料の圧力との差圧と減圧弁２８の開度（流路面積）とに基づいて、減圧弁２８を通過する燃料通過流量ｑｄを求める（ステップＳ７）。
【００６５】
次いでステップＳ８に進み、ステップＳ４で求めた燃料噴射量ｑｔ２と、ステップＳ７で求めた燃料通過流量ｑｄとの差分（｜ｑｔ２−ｑｄ｜）が、所定の閾値ｑｃ以上であるか否かを判定する。ここで、差分（｜ｑｔ２−ｑｄ｜）が、所定の閾値ｑｃよりも小さい場合には（ステップＳ８：Ｎｏ）、第２の燃料噴射弁２１の異常はないと判断して一連の処理を終了する。一方、上記差分（｜ｑｔ２−ｑｄ｜）が、所定の閾値ｑｃ以上である場合には（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、第２の燃料噴射弁２１の異常ありと判断、ステップＳ９で減圧弁２８の開度を増大（好ましくは全開）させる。また減圧弁２８の開度の増大に伴って、第２の燃料噴射弁２１に入力するパルス幅を適宜調整する。
【００６６】
これにより、第２のデリバリパイプ２６内の燃料が入れ替えられ、第２のデリバリパイプ２６内の燃料温度が低下する。つまり第２の燃料噴射弁２１に供給される燃料の温度が低下する。そして燃料温度の上昇に伴う第２の燃料噴射弁２１の異常（燃料噴射量の異常）が解消される。なお減圧弁２８の開弁に伴い第２の燃料噴射弁２１に入力されるパルス幅を調整しているため、第２の燃料噴射弁２１からは所望量に近い量の燃料が噴射される。
【００６７】
その後はステップＳ１に戻り、第２のデリバリパイプ２６内の燃料温度が所定温度以下になるか（ステップＳ１：Ｎｏ）、あるいは上記差分（｜ｑｔ２−ｑｄ｜）が、所定の閾値ｑｃよりも小さくなると（ステップＳ８：Ｎｏ）、第２の燃料噴射弁２１の異常は解消したと判断して一連の処理を終了する。なお、処理終了後は、減圧弁２８を所定開度まで開度を減少させる。
【００６８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、第１の燃料噴射弁及び第２の燃料噴射弁が何れも吸気マニホールドの枝流路部に燃料を噴射する吸気路噴射弁である構成を例示したが、第１の燃料噴射弁及び第２の噴射弁の配置は特に限定されない。例えば、第１の燃料噴射弁を吸気マニホールドの連通流路部に配置、第２の燃料噴射弁を枝流部に配置してもよい。また例えば、第１の燃料噴射弁が吸気マニホールドに燃料を噴射する吸気路噴射弁であり、第２の燃料噴射弁が各気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁であってもよい。その場合には、燃料ポンプの下流側に、例えばエンジンによって駆動される高圧ポンプを設け、高圧ポンプにより昇圧した高圧燃料を筒内噴射弁に供給する。
【００６９】
また例えば、上述の実施形態では、４気筒のエンジンを例示して本発明を説明したが、本発明の燃料噴射装置は、例えば、３気筒や６気筒のエンジンにも適用することができるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１０  エンジン
１１  エンジン本体
１２  気筒（燃焼室）
１３  点火プラグ
１４  吸気ポート
１５  排気ポート
１６  吸気弁
１７  排気弁
１８  吸気マニホールド
１８ａ  枝流路部
１８ｂ  連通流路部
１９  排気マニホールド
２０  第１の燃料噴射弁
２１  第２の燃料噴射弁
２２  第１のデリバリパイプ
２３  燃料配管
２４  燃料タンク
２５  燃料ポンプ
２６  第２のデリバリパイプ
２７  接続配管
２８  減圧弁
２９  入口圧力センサ
３０  出口圧力センサ
３１  リフトセンサ
３２  燃温センサ
３３  燃圧センサ
３４  燃圧調整弁
３５  リターン配管
３６  吸気管
３７  スロットルバルブ
３８  スロットルポジションセンサ
３９  エアフローセンサ
４０  排気管
４１  三元触媒
４２  Ｏ２センサ
４３  リニア空燃比センサ
５０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６０  燃料制御部
６１  運転状態検出手段
６２  燃料噴射制御手段
７０  異常検出部
７１  噴射量検出手段
７２  流量検出手段
７３  異常判定手段
【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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