JP2007056702A - 内燃機関の高圧燃料供給装置の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料噴射手段に異常を発生させることなく、内燃機関の運転中に、デリバリパイプから燃料タンクへ燃料を戻すリリーフバルブの異常を的確に判定する。
【解決手段】 エンジンＥＣＵは、エンジン冷却水温ＴＨＷを検知するステップ（Ｓ１００）と、ＴＨＷがしきい値Ｔ（０）より低く（Ｓ１１０にてＹＥＳ）かつアイドル運転状態であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタの噴孔温度ＴＩＮＪを検知するステップ（Ｓ１３０）と、ＴＩＮＪがしきい値Ｔ（１）より低いと（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止し（Ｓ１５０）、高圧燃料ポンプの作動を停止させ（Ｓ１６０）、電磁リリーフバルブに開指令信号を出力して（Ｓ１７０）予め定められた時間が経過すると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、高圧デリバリパイプの燃圧Ｐｒを検知して（Ｓ１９０）、Ｐｒがしきい値Ｐｒ（０）以上であると（Ｓ２００にてＮＯ）、電磁リリーフバルブが異常であると判定するステップ（Ｓ２２０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、筒内に向けて高圧で燃料を噴射する燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）を備えた内燃機関またはこの燃料噴射手段に加えて吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の高圧燃料供給装置に関し、特に、内燃機関の高圧燃料供給装置に設けられた電磁リリーフバルブの異常判定装置に関する。

一般に、自動車用エンジンにおいては、燃料タンクから燃料ポンプおよび燃料配管を介してエンジン（内燃機関）に燃料を供給し、インジェクタを介してエンジンに燃料を噴射している。

ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）と、吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備え、エンジンの回転数や内燃機関の負荷に応じて、筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとで燃料を噴き分けるエンジンが公知である。また、ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）のみを備える直墳エンジンも公知である。筒内噴射用インジェクタを含む高圧燃料系統においては、高圧燃料ポンプで圧力が高められた燃料が高圧デリバリパイプを介して筒内噴射用インジェクタに供給され、筒内噴射用インジェクタは、内燃機関の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する。

このようなエンジンにおいて、エンジン始動時に高温再始動性を向上させるために、燃料配管内の燃料にベーパが発生するのを防止する必要がある。したがって、従来のエンジンの燃料噴射制御装置においては、燃料ポンプの吐出口側に逆止弁を設け、エンジン停止中も高圧デリバリパイプ内の燃料残圧を低下させずに、高い燃料圧力を保持するように構成されている。

しかしながら、エンジン停止中において、高圧デリバリパイプ内の燃料圧力を高圧に保持し続けると、インジェクタから燃料が吸気管内へ漏れ出るおそれがある。エンジン停止中においても高圧で保持された燃圧は、約６０分で大気圧相当値（＝０．１［ＭＰａ］）まで低下するが、その間のガソリン漏れ量は、燃料配管１本当たりで約２０ｍｃｃにも達する。

このような燃料漏れは、次回のエンジン始動時において排出ガス中の未燃ＨＣを増加させる原因となる。始動時におけるＨＣ排出量は、１秒程度の時間内で非常に多くなることがある。また、インジェクタからの燃料漏れ量は、管理不能なので、エンジン始動時における排ガス成分がばらつく要因となる。

さらに、吸気管に漏れ出た燃料は、自動車からの燃料蒸散ガスを増加させることにもなる。このような状態は、近年ますます厳しくなりつつある排ガス規制に対して、許容できないレベルとなってきている。

このような状況のもとでは、エンジン停止時には、高圧デリバリパイプ内の燃料を、燃料タンクに戻して、高圧デリバリパイプ内の燃料残圧を速やかに低下させて、高い燃料圧力を保持しないように構成される。このために、高圧デリバリパイプに燃料バイパスバルブ（リリーフバルブ）が設けられている。なお、以下に示す特許文献を含め、吸気通路噴射用インジェクタのみを有するエンジンにも排気エミッションの悪化を防止するために、デリバリパイプに燃料バイパスバルブ（リリーフバルブ）が設けられる。

特開平５−２８０４０４号公報（特許文献１）は、ダイレクト噴射とマニホールド噴射とを実行するエンジンの燃料噴射装置を開示する。このエンジンの燃料噴射装置において、分岐燃料供給通路には、タイミングベルトを介してエンジンの出力軸によって駆動される燃料ポンプが配設されている。この燃料ポンプの下流側には、燃料を分岐燃料供給通路へリリーフさせるリリーフ通路と、制御回路からの制御信号に応じて燃料ポンプから吐き出された燃料をリリーフ通路へ送るリリーフバルブとが配設されている。なお、ダイレクト噴射弁には、作動室内へ噴射されない燃料を燃料タンクへ戻す燃料戻り通路が接続されている。
特開平５−２８０４０４号公報

しかしながら、上述した特許文献１においては、リリーフバルブの異常判定について言及されていない。リリーフバルブは、高圧燃料系（特許文献１のダイレクト噴射系）が作動しているとき（燃料を噴射しているとき）には閉じられていなければならない。このため、高圧燃料系が作動しているときにリリーフバルブが異常判定はできない。一方、高圧燃料系の動作を適当に停止させて、リリーフバルブに開信号を送信して、リリーフ通路へ高圧燃料が送られることを確認することによりリリーフバルブが異常判定すると、筒内噴射用インジェクタ（特許文献１の第１の燃料噴射弁）からの燃料噴射が停止して、筒内噴射用インジェクタの先端部が高温になり、噴孔にデポジットが堆積するという問題がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃料噴射手段に異常を発生させることなく、内燃機関の運転中に、デリバリパイプから燃料タンクへ燃料を戻すリリーフバルブの異常を的確に判定することができる、内燃機関の高圧燃料供給装置の異常判定装置を提供することである。

第１の発明に係る異常判定装置は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関の高圧燃料供給装置の異常を判定する。この内燃機関においては、内燃機関に要求される条件に基づいて、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように制御される。高圧燃料供給装置は、燃料タンクから供給された燃料を第１の燃料噴射手段に供給するデリバリパイプと、デリバリパイプと燃料タンクとを連通状態／非連通状態に切換えるリリーフバルブとを含む。異常判定装置は、リリーフバルブを制御するための制御手段と、リリーフバルブの異常を判定するための判定手段とを含む。判定手段は、内燃機関について予め定められた条件が満足されると第１の燃料噴射手段を非作動状態として、連通状態になるようにリリーフバルブを制御した後に、デリバリパイプの燃料の圧力を検知するための手段と、検知された燃料の圧力に基づいて、リリーフバルブの異常を判定するための手段とを含む。

第１の発明によると、たとえば第１の燃料噴射手段の噴孔にデポジットが堆積しないという条件が満足され、第２の燃料噴射手段のみでも良好な燃焼状態を維持できるという条件が満足されると、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射を停止させて第２の燃料噴射手段のみで燃料を噴射して、リリーフバルブを開く。このときに、デリバリパイプ内の燃料の圧力が低下しなければ、電磁リリーフバルブが異常であると判定することができる。その結果、燃料噴射手段に異常を発生させることなく、内燃機関の運転中に、デリバリパイプから燃料タンクへ燃料を戻すリリーフバルブの異常を的確に判定することができる、内燃機関の高圧燃料供給装置の異常判定装置を提供することができる。

第２の発明に係る異常判定装置においては、第１の発明の構成に加えて、内燃機関について予め定められた条件は、第１の燃料噴射手段の温度が予め定められた温度以下であるという条件である。

第２の発明によると、第１の燃料噴射手段の温度が予め定められた温度以下であると、噴孔にデポジットが堆積しない。このため、第１の燃料噴射手段を故障させることなく、内燃機関の運転中に、デリバリパイプから燃料タンクへ燃料を戻すリリーフバルブの異常を的確に判定することができる。

第３の発明に係る異常判定装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、内燃機関について予め定められた条件は、内燃機関の運転状態がアイドル運転状態であるという条件である。

第３の発明によると、アイドル運転状態（軽負荷）であると内燃機関の温度が低く第１の燃料噴射手段の温度が予め定められた温度以下であって、噴孔にデポジットが堆積しない。また、アイドル運転状態（軽負荷）であると、第２の燃料噴射手段のみから燃料を噴射しても良好な燃焼状態を維持できる。さらに、第２の燃料噴射手段のみから燃料を噴射しても必要な駆動力（軽負荷に対する駆動力）を出力できる。このため、内燃機関の運転状態を維持して、第１の燃料噴射手段を故障させることなく、内燃機関の運転中に、デリバリパイプから燃料タンクへ燃料を戻すリリーフバルブの異常を的確に判定することができる。

第４の発明に係る異常判定装置においては、第１〜３の発明の構成に加えて、判定手段は、検知された燃料の圧力が予め定められた圧力以上であると、リリーフバルブが異常であると判定するための手段を含む。

第４の発明によると、第１の燃料噴射手段による燃料の噴射を停止させて、リリーフバルブを開いても、デリバリパイプ内の燃料の圧力が予め定められた圧力以上であると、リリーフバルブが開かない異常であると判定できる。

第５の発明に係る異常判定装置においては、第１〜４の発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関の運転時においては非連通状態にするように、内燃機関の停止時においては連通状態にするように、リリーフバルブを制御するための手段を含む。

第５の発明によると、内燃機関の停止時においては、デリバリパイプと燃料タンクとを連通状態としてデリバリパイプ内の燃料の圧力を十分に低下させる。このため、第１の燃料噴射手段からの燃料漏れおよびその燃料漏れに起因する諸問題を回避できる。

第６の発明に係る異常判定装置においては、第１〜５の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである。

第６の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、筒内噴射用インジェクタに異常を発生させることなく、デリバリパイプから燃料タンクへ燃料を戻すリリーフバルブの異常を的確に判定することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係るエンジンの燃料供給システム１０を示す。このエンジンは、Ｖ型８気筒のガソリンエンジンであって、各気筒の筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタ１１０と、各気筒の吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを有する。なお、本発明はこのようなエンジンに限定されて適用されるものではなく、Ｖ型６気筒、直列４気筒、直列６気筒などの形式のエンジンであってもよい。さらに、高圧燃料ポンプは２台に限定されない。

図１に示すように、この燃料供給システム１０は、燃料タンクに設けられ、低圧（プレッシャーレギュレータ圧力である４００ｋＰａ程度）の吐出圧で燃料を供給するフィードポンプ１００と、第１のカム２１０により駆動される第１の高圧燃料ポンプ２００と、第１のカム２１０とは吐出の位相が異なる第２のカム３１０により駆動される第２の高圧燃料ポンプ３００と、筒内噴射用インジェクタ１１０に高圧燃料を供給するための左右のバンク毎に設けられた高圧デリバリパイプ１１２と、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた左右のバンク各４個ずつの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に燃料を供給するための左右のバンク毎に設けられた低圧デリバリパイプ１２２と、低圧デリバリパイプ１２２に設けられた左右のバンク各４個ずつの吸気通路噴射用インジェクタ１２０とを含む。

燃料タンクのフィードポンプ１００の吐出口は、低圧供給パイプ４００に接続され、低圧供給パイプ４００は、第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０とポンプ供給パイプ４２０とに分岐する。第１の低圧デリバリ連通パイプ４１０は、Ｖ型バンクの片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２との分岐点より下流側で、第２の低圧デリバリ連通パイプ４３０となり、もう片方のバンクの低圧デリバリパイプ１２２に接続されている。

ポンプ供給パイプ４２０は、第１の高圧燃料ポンプ２００および第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口にそれぞれ接続される。第１の高圧燃料ポンプ２００の入り口の手前には、第１のパルセーションダンパー２２０が、第２の高圧燃料ポンプ３００の入り口の手前には、第２のパルセーションダンパー３２０が、それぞれ設けられ、燃料脈動の低減を図っている。

第１の高圧燃料ポンプ２００の吐出口は、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００に接続され、第１の高圧デリバリ連通パイプ５００は、Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。第２の高圧燃料ポンプ３００の吐出口は、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０に接続され、第２の高圧デリバリ連通パイプ５１０は、Ｖ型バンクのもう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２に接続される。Ｖ型バンクの片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２ともう片方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により接続される。

高圧デリバリパイプ１１２に設けられた電磁リリーフバルブ１１４は、高圧デリバリリターンパイプ６１０を介して高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプ２００および高圧燃料ポンプ３００のリターン口は、高圧燃料ポンプリターンパイプ６００に接続される。高圧燃料ポンプリターンパイプ６００は、リターンパイプ６２０およびリターンパイプ６３０に接続され、燃料タンクに接続される。

図２に、図１の第１の高圧燃料ポンプ２００付近の拡大図を示す。第２の高圧燃料ポンプ３００も同様であるがカムの位相が異なり吐出タイミングの位相をずらして脈動の発生を抑制している。また、第１の高圧燃料ポンプ２００と第２の高圧燃料ポンプ３００の特性は、同じでも異なってもよい。

高圧燃料ポンプ２００は、カム２１０で駆動され上下に摺動するポンププランジャー２０６と、電磁スピル弁２０２とリーク機能付きチェックバルブ２０４とを主な構成部品としている。

カム２１０によりポンププランジャー２０６が下方向に移動しているときであって電磁スピル弁２０２が開いているときに燃料が導入され（吸い込まれ）、カム２１０によりポンププランジャー２０６が上方向に移動しているときに電磁スピル弁２０２を閉じるタイミングを変更して、高圧燃料ポンプ２００から吐出される燃料量を制御する。ポンププランジャー２０６が上方向に移動している加圧行程中における電磁スピル弁２０２を閉じる時期が早いほど多くの燃料が吐出され、遅いほど少ない燃料が吐出される。この最も多く吐出される場合の電磁スピル弁２０２の駆動デューティを１００％とし、この最も少なく吐出される場合の電磁スピル弁２０２の駆動デューティを０％としている。電磁スピル弁２０２の駆動デューティが０％の場合には、電磁スピル弁２０２は閉じることなく開いたままの状態になり、第１のカム２１０が回転している限り（エンジンが回転している限り）ポンププランジャー２０６は上下方向に摺動するが、電磁スピル弁２０２が閉じないので、燃料は加圧されない。

加圧された燃料は、リーク機能付きチェックバルブ２０４（設定圧６０ｋＰａ程度）を押し開けて第１の高圧デリバリ連通パイプ５００を介して高圧デリバリパイプ１１２へ圧送される。このとき、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた燃圧センサにより燃圧がフィードバック制御される。また、前述の通り、Ｖ型の一方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２と他方のバンクの高圧デリバリパイプ１１２とは、高圧連通パイプ５２０により連通している。

本実施の形態に係る高圧燃料供給装置においては、エンジンの停止時には、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた電磁リリーフバルブ１１４をエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）により開状態にして高圧デリバリパイプ１１２と燃料タンクとを連通状態にして燃圧を下げて筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料漏れを回避する。エンジンＥＣＵが、電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号を与えても、電磁リリーフバルブ１１４の弁体が固着したり、電磁リリーフバルブ１１４とエンジンＥＣＵとの間の信号線が断線したり短絡したりしていると、電磁リリーフバルブ１１４が開かない。このような異常を検知しないまま運転を継続すると、エンジンの停止時において高圧デリバリパイプ１１２内に高圧の燃料が滞留したままとなり、筒内噴射用インジェクタから燃料が吸気管内へ漏れ出るおそれがある。このような燃料漏れは、次回のエンジン始動時において排出ガス中の未燃ＨＣを増加させる原因となる。始動時におけるＨＣ排出量は、１秒程度の時間内で非常に多くなることがある。また、インジェクタからの燃料漏れ量は、管理不能なので、エンジン始動時における排ガス成分がばらつく要因となる。そのため、本実施の形態に係る高圧燃料供給装置においては、エンジンＥＣＵにより実行されるプログラムにより実現される異常判定装置を備える。

図３を参照して、本実施の形態に係る高圧燃料供給装置を制御するエンジンＥＣＵにより実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、電磁リリーフバルブ１１４の異常判定処理のみを表わしている。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵは、エンジン冷却水温ＴＨＷを検知する。Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵは、検知したエンジン冷却水温ＴＨＷがしきい値Ｔ（０）よりも低いか否かを判断する。エンジン冷却水温ＴＨＷがしきい値Ｔ（０）よりも低いと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２５０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１２０へ移される。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵは、エンジンの運転状態がアイドル運転状態であるか否かを判断する。エンジンの運転状態がアイドル運転状態であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ２５０へ移される。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵは、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔温度ＴＩＮＪを検知する。なお、このとき、噴孔温度ＴＩＮＪはセンサで直接検知されるのではなく、各種状態量から推定されることもある。Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵは、検知した筒内噴射用インジェクタの噴孔温度ＴＩＮＪがしきい値Ｔ（１）よりも低いか否かを判断する。筒内噴射用インジェクタの噴孔温度ＴＩＮＪがしきい値Ｔ（１）よりも低いと（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ２３０へ移される。

Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵは、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率であるＤＩ比率ｒに０を代入して、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみから燃料を噴射して、筒内噴射用インジェクタ１１０の作動を停止（燃料の噴射を停止）する。Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプ２００および高圧燃料ポンプ３００へ停止指令信号を出力する。このとき、上述したデューティが０とした信号が出力される。

Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵは、電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号を出力する。Ｓ１８０にて、エンジンＥＣＵは、電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号を出力してから予め定められた時間が経過したか否かを判断する。高圧デリバリパイプ内の１１２内の燃料が抜けるのに、ある程度の時間がかかるため、電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号を出力してから予め定められた時間の経過後に高圧デリバリパイプ内の燃料の圧力を検知するようにするためである。電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号を出力してから予め定められた時間が経過すると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、処理はＳ１９０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１８０にてＮＯ）、処理はＳ１８０へ戻され、電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号を出力してから予め定められた時間が経過するまで待つ。

Ｓ１９０にて、エンジンＥＣＵは、高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の圧力である燃圧Ｐｒを検知する。このとき、高圧デリバリパイプ１１２に設けられた燃圧センサからエンジンＥＣＵに入力された信号に基づいて燃圧Ｐｒが検知される。Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵは、検知された燃圧Ｐｒが燃圧Ｐｒに対して予め定められたしきい値であるＰｒ（０）よりも低いか否かを判断する。燃圧Ｐｒがしきい値Ｐｒ（０）よりも低いと（Ｓ２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２２０へ移される。

Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵは、電磁リリーフバルブ１１４が正常であると判定する。Ｓ２２０にて、エンジンＥＣＵは、電磁リリーフバルブ１１４が異常であると判定する。このとき、異常処理が実行される。この異常処理は、たとえば電磁リリーフバルブ１１４が異常であることを示すダイアグをメモリに記憶する。このＳ２１０およびＳ２２０の処理の後、この処理は終了する。

Ｓ２３０にて、エンジンＥＣＵは、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率であるＤＩ比率ｒに１を代入して、筒内噴射用インジェクタ１１０のみから燃料を噴射する。Ｓ２４０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプ２００および高圧燃料ポンプ３００へ作動指令信号を出力する。このとき、上述したデューティが０ではない信号が出力される。その後、この処理は終了する。

Ｓ２５０にて、エンジンＥＣＵは、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率であるＤＩ比率ｒに、後述する図４〜図７に示すマップを用いて算出された値を代入して、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から燃料を噴射する。Ｓ２６０にて、エンジンＥＣＵは、高圧燃料ポンプ２００および高圧燃料ポンプ３００へ作動指令信号を出力する。このとき、上述したデューティが０ではない信号が出力される。その後、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る高圧燃料供給装置の動作について説明する。

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を有するエンジンを搭載した車両が走行しているときには電磁リリーフバルブ１１４が閉状態で高圧燃料ポンプ２００および高圧燃料ポンプ３００から高圧デリバリパイプ１１２に高圧の燃料が供給され筒内噴射用インジェクタ１１０から燃焼室に直接燃料が噴射される。また、エンジンの回転数や負荷によっては、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料が噴射されたり、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料が噴射されたり、これら双方のインジェクタから燃料が噴射されたりする（後述する図４〜図７参照）。

車両が停止してイグニッションスイッチがオフにされると、電磁リリーフバルブ１１４を開くような開信号が送信される。これにより電磁リリーフバルブ１１４が閉状態から開状態に変更される。電磁リリーフバルブ１１４は高圧デリバリパイプ１１２と燃料タンクとを連通させるため、高圧デリバリパイプ１１２内の燃圧が大きく低下する。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料漏れを回避でき、燃料漏れに起因する諸問題を解決できる。そのため、この高圧燃料供給装置においては、特定の条件が満足されるエンジンの運転時において、電磁リリーフバルブ１１４の異常判定を実行する。

エンジン冷却水温ＴＨＷがしきい値Ｔ（０）よりも低く（Ｓ１１０にてＮＯ）、エンジンの運転状態がアイドル運転状態であると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔温度ＴＩＮＪが検知される（Ｓ１３０）。

筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔温度ＴＩＮＪがしきい値Ｔ（１）よりも低いと（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射が停止され（Ｓ１５０）、高圧燃料ポンプ２００，３００も停止される（Ｓ１６０）。電磁リリーフバルブ１１４が開くように指令信号が出力され（Ｓ１７０）、この指令信号の出力後予め定められた時間が経過すると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、高圧デリバリパイプ１１２内の燃料の圧力である燃圧Ｐｒが検知される（Ｓ１９０）。

検知された燃圧Ｐｒが燃圧しきい値Ｐｒ（０）よりも低くなるほどに低下していると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、電磁リリーフバルブ１１４が正常であると判定される（Ｓ２１０）。ところが、検知された燃圧Ｐｒが燃圧しきい値Ｐｒ（０）以上に維持されていると（Ｓ２００にてＮＯ）、電磁リリーフバルブ１１４が異常であると判定される（Ｓ２２０）。

すなわち、電磁リリーフバルブ１１４に開指令信号を出力しても、電磁リリーフバルブ１１４が実際には開かないで、高圧デリバリパイプ１１２に高圧の燃料が滞留している状態になっている。このために、燃圧Ｐｒがしきい値Ｐｒ（０）よりも低くならない。

一方、このような筒内噴射用インジェクタ１１０に燃料を供給する高圧デリバリパイプ１１２に設けられた電磁リリーフバルブ１１４の異常判定を実行するときには、エンジンの冷却水温が低く（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、エンジンの運転状態がアイドル運転状態であって（Ｓ１２０にてＹＥＳ）かつ筒内噴射用インジェクタ１１０の先端温度が低い（Ｓ１４０にてＹＥＳ）。すなわち、アイドル運転状態であってエンジンが軽負荷であって、筒内噴射用インジェクタ１１０を使わなくても吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみでも良好な燃焼状態を維持でき（エンジンの出力はその軽負荷よりも大きく）、車両の運転上問題を発生させない。さらに、エンジン冷却水温ＴＨＷが低く（エンジン温度が低く）、負荷が低く、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔温度ＴＩＮＪが低いので、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射を停止させても、噴孔にデポジットが堆積しにくく、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴孔を塞ぐこともない。

以上のようにして、本実施の形態に係る高圧燃料供給装置によると、高圧デリバリパイプにエンジン停止時に開状態となり燃料タンクと高圧デリバリパイプとを連通状態にする電磁リリーフバルブを設けた。そして、筒内噴射用インジェクタの噴孔にデポジットが堆積しないときであって、吸気通路噴射用インジェクタのみでも良好な燃焼状態を維持できる軽負荷となるときに、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止させて吸気通路噴射用インジェクタのみで燃料を噴射して、電磁リリーフバルブを開くようにした。このときに、高圧デリバリパイプ内の燃料の圧力が低下しなければ、電磁リリーフバルブが異常であると判定することができる。その結果、エンジンの運転中であっても、電磁リリーフバルブの異常を判定することができる。

なお、電磁リリーフバルブ１１４は、リニアにその開度をエンジンＥＣＵにより制御するようにしてもよい。

＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その１）について説明する。

図４および図５を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、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との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図４は、エンジン１０の温間用マップであって、図５は、エンジン１０の冷間用マップである。

図４および図５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。

図４および図５に示すように、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が設定されている。「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領域であることを意味し、「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領域であることを意味する。「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領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。

さらに、これらの図４および図５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、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のＤＩ分担率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４の温間時のマップを選択して、そうではないと図５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。

図４および図５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４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５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４のＮＥ（２）や、図５のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。

図４および図５を比較すると、図４に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図５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。

図４および図５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。

図４に示す温間用マップでは、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。これは、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、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。

図４および図５を比較すると、図５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。

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。

＜この制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）＞
以下、本実施の形態に係る制御装置が適用されるに適したエンジン（その２）について説明する。なお、以下のエンジン（その２）の説明において、エンジン（その１）と同じ説明については、ここでは繰り返さない。

図６および図７を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、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との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図６は、エンジン１０の温間用マップであって、図７は、エンジン１０の冷間用マップである。

図６および図７を比較すると、以下の点で図４および図５と異なる。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低回転数領域を除くＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除く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のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、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６および図７に十字の矢印で示す。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６および図７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。

なお、図４〜図７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。

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。

また、図４〜図７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。

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。

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４または図６に示す温間用マップを用いるようにしてもよい（冷間温間を問わず、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）。

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。

本発明の実施の形態に係る制御装置により制御されるガソリンエンジンの燃料供給システムの全体概要図である。 図１の部分拡大図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの温間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置が適用されるに好適なエンジンの冷間時のＤＩ比率マップを表わす図（その２）である。

符号の説明

１０ 燃料供給システム、１００ フィードポンプ、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 高圧デリバリパイプ、１１４ 電磁リリーフバルブ、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１２２ 低圧デリバリパイプ、２００ 第１の高圧燃料ポンプ、２０２ 電磁スピル弁、２０４ リーク機能付きチェックバルブ、２０６ ポンププランジャー、２１０ 第１のカム、２２０ 第１のパルセーションダンパー、３００ 第２の高圧燃料ポンプ、３１０ 第２のカム、３２０ 第２のパルセーションダンパー、４００ 低圧供給パイプ、４１０ 第１の低圧デリバリ連通パイプ、４２０ ポンプ供給パイプ、４３０ 第２の低圧デリバリ連通パイプ、５００ 第１の高圧デリバリ連通パイプ、５１０ 第２の高圧デリバリ連通パイプ、５２０ 高圧連通パイプ、６００ 高圧燃料ポンプリターンパイプ、６１０ 高圧デリバリリターンパイプ、６２０，６３０ リターンパイプ。

Claims (6)

1. 筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関の高圧燃料供給装置の異常判定装置であって、前記内燃機関に要求される条件に基づいて、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように制御され、前記高圧燃料供給装置は、前記燃料タンクから供給された燃料を前記第１の燃料噴射手段に供給するデリバリパイプと、前記デリバリパイプと前記燃料タンクとを連通状態／非連通状態に切換えるリリーフバルブとを含み、前記異常判定装置は、
   前記リリーフバルブを制御するための制御手段と、
   前記リリーフバルブの異常を判定するための判定手段とを含み、
   前記判定手段は、
   前記内燃機関について予め定められた条件が満足されると前記第１の燃料噴射手段を非作動状態として、前記連通状態になるように前記リリーフバルブを制御した後に、前記デリバリパイプの燃料の圧力を検知するための手段と、
   前記検知された燃料の圧力に基づいて、前記リリーフバルブの異常を判定するための手段とを含む、内燃機関の高圧燃料供給装置の異常判定装置。
2. 前記内燃機関について予め定められた条件は、前記第１の燃料噴射手段の温度が予め定められた温度以下であるという条件である、請求項１に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置の異常判定装置。
3. 前記内燃機関について予め定められた条件は、前記内燃機関の運転状態がアイドル運転状態であるという条件である、請求項１または２に記載の内燃機関の高圧燃料供給装置の異常判定装置。
4. 前記判定手段は、前記検知された燃料の圧力が予め定められた圧力以上であると、前記リリーフバルブが異常であると判定するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の高圧燃料供給装置の異常判定装置。
5. 前記制御手段は、前記内燃機関の運転時においては前記非連通状態にするように、前記内燃機関の停止時においては前記連通状態にするように、前記リリーフバルブを制御するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の高圧燃料供給装置の異常判定装置。
6. 前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
   前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の高圧燃料供給装置の異常判定装置。

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