JP2005009411A

JP2005009411A - Failure detecting device for fuel injection valve

Info

Publication number: JP2005009411A
Application number: JP2003174769A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Sonoda; 幸弘園田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2005-01-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a failure detecting device for a fuel injection valve of an internal combustion engine for easily detecting lowering of a flow rate of an auxiliary fuel injection valve in the internal combustion engine provided with the auxiliary fuel injection valve in an intake system. <P>SOLUTION: The failure detecting device is provided with the auxiliary fuel injection valve installed in the intake system, an injection amount determining means calculating a fuel injection amount of a main fuel injection valve and the auxiliary fuel injection valve, an air-fuel ratio detecting means detecting the air-fuel ratio of an exhaust gas discharged from the internal combustion engine, a flow rate estimation means estimating the fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve from the air-fuel ratio of the exhaust gas, and a determination means determining if the fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve is in a normal range or not. When the auxiliary fuel injection valve is in the range for performing fuel injection, the flow rate estimation means derives the fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve based on the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio detecting means, and the determination means detects abnormality in the auxiliary fuel injection valve based on the fuel injection amount derived by the flow rate estimation means. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【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（Ｏ_２）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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a failure detection device for a fuel injection valve of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
An internal combustion engine usually has a low ignitability of fuel at start-up, and its combustion state is unstable. Therefore, for example, in an engine that directly injects fuel into a combustion chamber, fuel injection from a fuel injection valve provided in the cylinder is made high in injection pressure, and atomization is promoted to supply fuel in a state with good ignitability. It is desirable.
[0003]
However, when the engine is started, the engine temperature is often low, fuel vaporization can not be expected so much, and since the discharge amount of the high pressure pump is small, the pressure in the common rail that accumulates fuel to a predetermined pressure does not increase, In many cases, it is impossible to supply sufficiently atomized fuel.
[0004]
In order to solve this problem, an intake system of an internal combustion engine, for example, a surge tank provided with a secondary fuel injection valve is known. In such an internal combustion engine, when the fuel injection pressure of the main fuel injection valve is lower than a predetermined pressure, etc., the fuel is supplementarily injected and supplied from the sub fuel injection valve, so that the fuel can be supplied even at the time of starting. Those which can be sufficiently mixed with air are known (see Patent Document 1, etc.).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-176574
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-44529
[Patent Document 3]
JP 2000-337197 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the internal combustion engine as described above, if the fuel injection from the auxiliary fuel injection valve stops for some reason or is not sufficient, it may cause a start failure or the generation of black smoke. In addition, smoldering of the spark plug may occur.
[0007]
However, normally, although the disconnection, short circuit, etc. of the wiring related to the auxiliary fuel injection valve are detected, if the flow rate of the auxiliary fuel injection valve decreases due to a change over time, the state of the auxiliary fuel injection valve May not be accurately grasped. In order to cope with such a decrease in the flow rate without deteriorating the operation state of the internal combustion engine, it is desirable to first make it possible to easily detect the decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an internal combustion engine provided with an auxiliary fuel injection valve in an intake system, a reduction in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve can be easily detected. It is an object to provide a failure detection device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention estimates the fuel injection amount of the sub fuel injection valve from the amount of change in the air-fuel ratio of the exhaust when the sub fuel injection valve is performing fuel injection, It detects a valve abnormality. Therefore, the present invention has the following configuration.
[0010]
That is, the auxiliary fuel injection valve installed in the intake system,
Injection amount determining means for calculating fuel injection amounts of the main fuel injection valve and the sub fuel injection valve;
Air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine;
Flow rate estimating means for estimating the fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve from the air-fuel ratio of the exhaust;
Determination means for determining whether or not the fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve is in a normal range;
With
When the auxiliary fuel injection valve performs fuel injection, the flow rate estimation means obtains the fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve based on the air fuel ratio of the exhaust detected by the air fuel ratio detection means, and the determination means The abnormality of the auxiliary fuel injection valve is detected based on the fuel injection amount obtained by the flow rate estimation means.
[0011]
With such a failure detection device, it is possible to easily detect a decrease in flow rate due to a failure of the auxiliary fuel injection valve. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the operating state of the internal combustion engine by taking measures such as increasing the injection amount of the main fuel injection valve as necessary.
[0012]
The sub fuel injection valve is not limited to the same fuel as the main fuel injection valve. For example, in order to improve the exhaust emission immediately after the start of the internal combustion engine, those different from the fuel supplied by the main fuel injection valve, for example, alcohols having excellent vaporization properties, and those that inject gaseous fuel are included. .
[0013]
As for the auxiliary fuel injection valve, when fuel injection is performed to make the air-fuel ratio rich in order to suppress the temperature rise of the exhaust system, fuel injection by the auxiliary fuel injection valve is executed in addition to the main fuel injection valve. A decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve can be detected from the difference between the target fuel injection amount of the injection valve and the actual fuel injection amount estimated by the flow rate estimating means.
[0014]
Further, when the feedback control of the fuel injection amount by the air-fuel ratio of the exhaust is performed, the fuel injection by the sub fuel injection valve is executed in addition to the main fuel injection valve, the target fuel injection amount of the sub fuel injection valve, and the flow rate estimating means It is also possible to detect a decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve based on the difference from the actual fuel injection amount estimated by the above.
[0015]
At this time, it is preferable to detect the decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve at the start of fuel supply after canceling the fuel cut. In such a case, the difference in air-fuel ratio between when the auxiliary fuel injection valve is abnormal and when it is normal is remarkable, so that detection is easy. It is also possible to additionally inject fuel by the auxiliary fuel injection valve without correcting the fuel injection amount by the main fuel injection valve. In particular, when the fuel cut is canceled, it is not an area where it is necessary to accurately control the air-fuel ratio, and the influence on the operation state is small.
[0016]
Further, immediately after the engine is started, fuel injection is performed by the auxiliary fuel injection valve in addition to the main fuel injection valve, and the target fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve and the actual fuel injection amount estimated by the flow rate estimating means are It is also preferable to detect a decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve based on the difference. Immediately after start-up, since the amount of change in the air-fuel ratio is large, a decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve is easily detected.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a gasoline engine having four cylinders 1a mounted on a vehicle.
[0018]
A first intake port 7 a and a second intake port 7 b are opened in the combustion chamber 5 of the internal combustion engine 1. These ports 7 a and 7 b are a first intake valve 6 a and a second intake valve 6 b provided in the cylinder head 4. It is opened and closed by.
[0019]
A fuel distribution pipe 10 is provided in the cylinder head 4 in the vicinity of the first intake valve 6a and the second intake valve 6b. A plurality of main fuel injection valves 11 are connected to the fuel distribution pipe 10 corresponding to each cylinder 1a.
[0020]
The first intake port 7a and the second intake port 7b of each cylinder 1a are connected to the surge tank 16 via a first intake passage 15a and a second intake passage 15b formed in each intake manifold 15, respectively.
[0021]
The auxiliary fuel injection valve 12 is connected to the surge tank 16, and its injection port faces the surge tank 16, and fuel is injected from the auxiliary fuel injection valve 12 into the surge tank 16.
[0022]
The surge tank 16 is connected to an air cleaner 21 via an intake duct 20. A throttle valve 23 that is opened and closed by a step motor 22 is disposed in the intake duct 20. The throttle valve 23 of the present embodiment is of a so-called electronic control type, and the step motor 22 is driven based on a pulse signal from an electronic control device (hereinafter referred to as “ECU”) 30 described later. The opening degree (throttle opening degree) is controlled.
[0023]
In the present embodiment, an intake passage 41 is configured by the above-described intake duct 20, surge tank 16, first intake passage 15a, second intake passage 15b, and the like.
[0024]
The fuel distribution pipe 10 is connected to a high pressure pump 51 via a high pressure fuel passage 50. The high-pressure fuel passage 50 is provided with a check valve 57 that restricts the flow of fuel from the fuel distribution pipe 10 to the high-pressure pump 51 side. The high pressure pump 51 is connected to the low pressure pump 53 via the low pressure fuel passage 52. Further, the low pressure pump 53 is connected to the fuel tank 54 via the fuel supply passage 55. In the middle of the fuel supply passage 55, a fuel filter 56 for capturing foreign matter in the fuel is provided.
[0025]
The low pressure pump 53 sucks and discharges the fuel in the fuel tank 54, thereby pumping the fuel to the high pressure pump 51 through the low pressure fuel passage 52. Further, since the low pressure fuel passage 52 is branched halfway and connected to the auxiliary fuel injection valve 12, the fuel in the fuel tank 54 is pumped from the low pressure pump 53 to the auxiliary fuel injection valve 12 through the low pressure fuel passage 52.
[0026]
The high-pressure pump 51 is driven by a crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 1 to pressurize the fuel to a high pressure, and the pressurized fuel is fed into the fuel distribution pipe 10 via the high-pressure fuel passage 50. Pump.
[0027]
The high pressure pump 51 is connected to the fuel tank 54 by a fuel spill passage 58 provided with an electromagnetic spill valve 59 in the middle. When the electromagnetic spill valve 59 is open, the fuel pumped to the high pressure pump 51 is returned to the fuel tank 54 through the fuel spill passage 58 without being pressurized and pumped from the pump 51 to the fuel distribution pipe 10. On the other hand, when the electromagnetic spill valve 59 is closed, the fuel spill passage 58 is closed, and fuel is pressurized and fed from the high pressure pump 51 through the high pressure fuel passage 50 into the fuel distribution pipe 10. The ECU 30 adjusts the fuel pressure in the distribution pipe 10 by changing the opening / closing timing of the electromagnetic spill valve 59 and adjusting the amount of fuel pressurized and fed from the high pressure pump 51 to the fuel distribution pipe 10.
[0028]
An exhaust branch pipe 14 is connected to the exhaust port 9 of each cylinder 1a. The exhaust port 9 is opened and closed by a pair of exhaust valves 8 provided in the cylinder head 4. Exhaust gas after combustion is discharged to the outside through the exhaust port 9, the exhaust branch pipe 14, the exhaust duct 40, etc. as the exhaust valve 8 is opened.
[0029]
In the present embodiment, an exhaust passage 42 is constituted by the exhaust branch pipe 14 and the exhaust duct 40. An air-fuel ratio sensor 70 is provided in the middle of the exhaust passage 42 so that the air-fuel ratio of the exhaust can be measured.
[0030]
FIG. 2 shows the configuration of the ECU 30 described above. The ECU 30 includes a RAM (Random Access Memory) 32, a ROM (Read Only Memory) 33, a CPU (Central Processing Unit) 34, an input port 35, and an output port 36 that are connected to each other via a bidirectional bus 31. Yes.
[0031]
On the other hand, the internal combustion engine 1 is provided with a crank position sensor 61 for detecting the rotational speed NE of the internal combustion engine 1. The crank position sensor 61 generates an output pulse every time a crankshaft (not shown) rotates by a predetermined angle, and inputs the output pulse to the input port 35. The CPU 34 calculates the internal combustion engine speed NE from this output pulse.
[0032]
The cylinder block 2 is provided with a water temperature sensor 62 for detecting the temperature of the engine cooling water. The fuel distribution pipe 10 is provided with a fuel pressure sensor 63 for detecting the fuel pressure in the pipe 10.
[0033]
The outputs of these sensors 62 and 63 are input to the input port 35 via the A / D converter 37.
[0034]
On the other hand, each main fuel injection valve 11, sub fuel injection valve 12, step motor 22, and electromagnetic spill valve 59 are connected to the output port 36 via a corresponding drive circuit 38. The ECU 30 controls the main fuel injection valve 11 and the sub fuel according to a control program stored in the ROM 33 based on signals from the rotational speed sensor 61, the water temperature sensor 62, the fuel pressure sensor 63, the air-fuel ratio sensor 70, and other various sensors (not shown). The fuel injection valve 12, the step motor 22, the electromagnetic spill valve 59, etc. are appropriately controlled.
[0035]
The apparatus according to the present embodiment can perform control for detecting a situation in which the required fuel amount cannot be injected due to a failure in the auxiliary fuel injection valve 12 and a decrease in the fuel flow rate. When the flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 decreases, the required fuel amount based on the command of the ECU 30 cannot be injected, and thus adverse effects such as deterioration of startability occur.
[0036]
Furthermore, the generation of black smoke, plug smoldering, and the like are caused by excess fuel generated in the misfire process of the internal combustion engine 1.
[0037]
In the present embodiment, in order to avoid the above situation, a control that can easily detect a decrease in the flow rate of the auxiliary combustion injection valve 12 is executed.
(Embodiment 1)
In the high load, high rotation region, etc. of the internal combustion engine 1, it is necessary to suppress the temperature rise of the exhaust system. At this time, the fuel injection amount may be increased to reduce the temperature of the exhaust system by making the air-fuel ratio rich. Normally, the exhaust system is cooled if the fuel temperature is lowered by making the air-fuel ratio rich, but in such a case, the main fuel injection valve 11 is not in a region where precise air-fuel ratio control is required. In addition, the fuel injection by the auxiliary fuel injection valve 12 is suitable.
[0038]
However, in order to simultaneously perform fuel injection by the main fuel injection valve 11 and the sub fuel injection valve 12, the ECU 30 needs to determine a target fuel injection amount of the sub fuel injection valve 12 in advance. This target fuel injection amount corresponds to the remainder obtained by subtracting the injection amount from the main fuel injection valve 11 after the total fuel injection amount is calculated. Although the set value of the fuel injection amount injected from the sub fuel injection valve 12 (ratio with the main fuel injection amount injected from the main fuel injection valve 11) is arbitrary, a situation where a large amount of fuel adheres to the wall surface in the cylinder Therefore, the appropriate amount is determined in consideration of the fact that it does not occur and the amount is easy to detect.
[0039]
When the fuel injection is performed by the main fuel injection valve 11 and the sub fuel injection valve 12 as described above, the air-fuel ratio of the exhaust is measured by the air-fuel ratio sensor 70.
[0040]
A target air-fuel ratio determined by an injection amount of the main fuel injection valve 11 obtained from the measured actual air-fuel ratio, a target air-fuel ratio commanded by the ECU 30, and a fuel injection ratio of the main fuel injection valve 11 and the sub fuel injection valve 12, and The flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 is calculated from the target air-fuel ratio based on the injection amount of the auxiliary fuel injection valve 12. This can be determined by the following equation, for example.
Sub fuel injection valve flow rate = initial flow rate + (calculated intake air amount / target air-fuel ratio-actual air-fuel ratio)
At this time, the target air-fuel ratio is expressed as the sum of the target air-fuel ratio by the main fuel injection valve 11 + the target air-fuel ratio by the auxiliary fuel injection valve 12.
[0041]
As described above, the flow rate drop of the auxiliary fuel injection valve 12 is caused by the difference between the actual fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve 12 estimated by the flow rate estimation means and the target fuel injection amount instructed by the ECU 30 to the auxiliary fuel injection valve 12. Is detected.
[0042]
FIG. 3 shows changes in the air-fuel ratio when the flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 is normal and abnormal. When the flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 is decreased, the air-fuel ratio of the exhaust does not decrease to a desired value and shows a substantially constant value.
[0043]
As described above, when the actual fuel injection amount by the main fuel injection valve 11 and the sub fuel injection valve 12 is not within a predetermined range in which the normal fuel injection valve 11 is normal, there is some trouble in the sub fuel injection valve 12 and a failure has occurred. Can be determined.
[0044]
Next, the failure detection control of the auxiliary fuel injection valve 12 processed by the ECU 30 will be described based on the flowchart shown in FIG.
[0045]
This flowchart is stored in advance in the ROM of the ECU 30, and is repeatedly executed by the CPU. For example, it can be set to be executed at least once during a period from when the internal combustion engine is started to when it is stopped. .
[0046]
First, in step S101, the ECU 30 determines whether or not the main fuel injection valve 11 is normal. In this determination, first, the ECU 30 obtains the intake air amount of the internal combustion engine 1 and the fuel injection amount injected by the main fuel injection valve 11 from signals input from various sensors and the like. Next, immediately after that, the result of measuring the air-fuel ratio of the exhaust gas by the air-fuel ratio sensor 70 is collated, and based on whether or not the previous fuel injection amount is reflected in the measured value by the air-fuel ratio sensor 70, the main fuel It is possible to determine whether the injection valve 11 is operating normally. If the predetermined fuel amount is not injected due to a failure of the main fuel injection valve 11, the measured air-fuel ratio becomes abnormally high without reflecting the fuel injection amount initially commanded by the ECU 30 and the intake air amount.
[0047]
Thus, when it is determined that the fuel injection by the main fuel injection valve 11 is not normal, the execution of this processing routine is terminated.
[0048]
On the other hand, when it is determined that the main fuel injection valve 11 is operating normally, the routine proceeds to step S102, where the ECU 30 determines whether or not the fuel injection by the sub fuel injection valve 12 is in an area. Here, it is determined whether or not the engine 1 is in a region where it is necessary to cool the internal combustion engine 1 with a high load and a high rotational speed range and with a low air-fuel ratio, that is, rich.
[0049]
If it is determined that the area is not such, this control is terminated.
[0050]
On the other hand, if it is determined that the air-fuel ratio is to be rich, the process proceeds to step S103 and the total fuel amount is read.
[0051]
Next, the process proceeds to step S104 to calculate the sub injection amount, and further proceeds to step S105 to calculate the main injection amount.
[0052]
Next, in step S106, fuel injection by the main fuel injection valve 11 and fuel injection by the sub fuel injection valve 12 are executed based on the respective main fuel injection amounts and sub fuel injection amounts calculated in step S105.
[0053]
In step S107, the air-fuel ratio sensor 70 reads the actual air-fuel ratio of the exhaust.
[0054]
Furthermore, it progresses to step S108 and the estimated value of the injection flow volume by the sub fuel injection valve 12 is calculated. This calculation is obtained from the air-fuel ratio measured by the air-fuel ratio sensor 70 by the method described above.
[0055]
In step S109, it is determined whether or not the amount of fuel injected from the auxiliary fuel injection valve 12 is within a normal range. This normal range is obtained in advance by experiments or the like and stored in the ROM.
[0056]
If the fuel amount is in the normal range, it is determined that the auxiliary fuel injection valve 12 functions normally (step S110).
[0057]
On the other hand, when the fuel amount is not in the normal range, it is determined that the auxiliary fuel injection valve 12 is abnormal (step S111).
[0058]
If there is an abnormality in the auxiliary fuel injection valve 12, this operation is stopped, or the main fuel injection valve 11 performs a required amount of fuel injection so as to compensate for the decrease in flow rate due to the auxiliary fuel injection valve 12. Since the ECU 30 issues such a command, the required air-fuel ratio mixture can be formed, so that the operating state of the internal combustion engine can be maintained satisfactorily. Furthermore, for example, means for displaying on the monitor of the driver's seat may be employed so that the abnormality of the auxiliary fuel injection valve 12 can be transmitted to the driver.
(Embodiment 2)
The air-fuel ratio control of the mixer of the internal combustion engine 1 may be feedback control. When the air-fuel ratio sensor 70 provided for executing such feedback control is in a region where predetermined feedback is performed by measuring the air-fuel ratio of exhaust gas,
In this feedback region, the sub-injection is given stepwise to measure the change amount of the air-fuel ratio, and the flow rate of the sub-fuel injection valve 12 is estimated accordingly.
[0059]
FIG. 4 shows changes in the air-fuel ratio when the auxiliary fuel injection valve 12 is normal and abnormal. If the fuel injection by the auxiliary fuel injection valve 12 is made normal, the air-fuel ratio is lowered accordingly. Conversely, if the command amount is not injected due to some abnormality, the change in the air-fuel ratio is small.
[0060]
In this case, it is preferable to detect the flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 at the start of fuel supply after the fuel cut is performed. In such a case, as shown in FIG. 5, the change in the air-fuel ratio (reduction in the air-fuel ratio) occurs remarkably. Accordingly, since the change in the air-fuel ratio when the flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 is reduced appears clearly as compared with the case where the flow rate is normal, it is easy to detect the flow rate drop of the auxiliary fuel injection valve 12.
[0061]
Here, the target fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve 12 is determined by the ECU 30, but this target fuel injection amount is further added to the injection amount by the main fuel injection valve 11. In this manner, in addition to the main fuel injection, the sub fuel injection is executed simultaneously, and the sub fuel injection flow rate is estimated based on the change in the air-fuel ratio. Therefore, the main injection amount is corrected and the total injection amount is set to the predetermined value. No control is performed.
[0062]
In addition, sub fuel injection for abnormality determination of the sub fuel injection valve is executed when the fuel cut is released. When the auxiliary fuel injection is performed, there is an advantage that the adverse effect that the air-fuel ratio becomes unstable can be eliminated and the deterioration of the exhaust emission can be suppressed. In other words, it is possible to determine the failure of the auxiliary fuel injection in an area where it is not necessary to correct the main fuel injection amount. Referring to FIG. 5, it can be seen that even when the flow rate of the sub-injection valve is lowered (abnormal), the change in the air-fuel ratio is gradual and hardly affects the operating state.
[0063]
When executing fuel injection by both the main fuel injection valve 11 and the sub fuel injection valve 12 as described above, the air-fuel ratio sensor 70 detects the actual air-fuel ratio of the exhaust.
[0064]
The target air-fuel ratio based on the injection amount by the main fuel injection valve 11 obtained from the actual air-fuel ratio, the target air-fuel ratio, and the fuel injection ratio of the main fuel injection valve 11 and the sub fuel injection valve 12, and the injection by the sub fuel injection valve 12 The flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 is calculated from the target air-fuel ratio based on the amount. This can be obtained by the equation and method shown in the first embodiment.
[0065]
Then, a decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 is detected based on the difference between the actual fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve 12 calculated by the flow rate estimation means and the target fuel injection amount instructed to the auxiliary fuel injection valve 12. That is, when the actual fuel injection amount is not within the predetermined range in which the normal fuel injection amount is normal, it can be determined that the auxiliary fuel injection valve 12 has some kind of failure and has failed.
[0066]
Next, the failure detection control of the auxiliary fuel injection valve 12 processed by the ECU 30 will be described based on the flowchart shown in FIG.
[0067]
This flowchart is stored in the ROM of the ECU 30, and can be set to be executed at least once, for example, after the internal combustion engine is started and stopped. .
[0068]
First, in step S201, the ECU 30 determines whether or not the main fuel injection valve 11 is normal.
[0069]
When it is determined that the main fuel injection valve 11 is not normal, execution of this processing routine is terminated.
[0070]
When it is determined that the main fuel injection valve 11 is operating normally, the routine proceeds to step S202, where the ECU 30 determines whether or not the fuel injection by the sub fuel injection valve 12 is in an area. Here, it is determined whether the exhaust air-fuel ratio is fed back and the fuel injection amount is corrected. Here, it is further determined whether or not the fuel cut has been canceled.
[0071]
If it is determined in this region and not when the fuel cut is released, this control is temporarily terminated.
[0072]
On the other hand, when it is determined that the fuel cut is canceled in the region where the air-fuel ratio is to be fed back as described above, the process proceeds to step S203, and the sub fuel injection amount is calculated.
[0073]
Next, it progresses to step S204 and the fuel injection by the sub fuel injection valve 12 is performed based on the sub fuel injection amount calculated by step S203.
[0074]
Subsequently, the process proceeds to step S205, the actual air-fuel ratio of the exhaust is read by the air-fuel ratio sensor 70, and the process proceeds to step S206.
[0075]
In step S206, an estimated injection flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 is calculated. This calculation is obtained from the actual air-fuel ratio measured by the air-fuel ratio sensor 70 by the method described above.
[0076]
In step S207, it is determined whether the amount of fuel injected from the auxiliary fuel injection valve 12 is within a normal range.
[0077]
If the fuel amount is in the normal range, it is determined that the auxiliary fuel injection valve 12 functions normally (step S208).
[0078]
On the other hand, when the fuel amount is not in the normal range, it is determined that the auxiliary fuel injection valve 12 is abnormal (step S209).
(Embodiment 3)
In the internal combustion engine 1, the ignitability of the fuel is lowered at the time of starting, and the combustion state is unstable. Therefore, for example, in an internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber, fuel injection from a fuel injection valve provided in the cylinder is made to have a high injection pressure so that atomization is promoted and fuel with good ignitability is produced. Supply. However, during start-up, fuel vaporization cannot be expected so much and the discharge amount of the high-pressure pump is small, so that the pressure in the common rail for accumulating the fuel to a predetermined pressure does not increase, and sufficiently atomized fuel can be supplied. There are many cases where this is not possible.
[0079]
Therefore, by supplementarily supplying the fuel from the auxiliary fuel injection valve 12, the fuel is sufficiently mixed with the air even at the time of starting.
[0080]
In such a case, the target fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve 12 is determined by the ECU 30. The target fuel injection amount is calculated by subtracting the injection amount by the main fuel injection valve 11 after the total fuel injection amount is calculated. It corresponds to the rest.
[0081]
When fuel injection is performed by both the main fuel injection valve 11 and the sub fuel injection valve 12, the air-fuel ratio of the exhaust is detected by the air-fuel ratio sensor 70.
[0082]
The target air-fuel ratio based on the injection amount by the main fuel injection valve 11 obtained from the actual air-fuel ratio, the target air-fuel ratio, and the fuel injection ratio of the main fuel injection valve 11 and the sub fuel injection valve 12, and the injection by the sub fuel injection valve 12 The flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 is calculated from the target air-fuel ratio based on the amount. This can be obtained by the equation and method shown in the first embodiment.
[0083]
Then, a decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve 12 is detected based on the difference between the actual fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve 12 calculated by the flow rate estimation means and the target fuel injection amount instructed to the auxiliary fuel injection valve 12. That is, when the actual fuel injection amount is not within a predetermined range where the normal fuel injection amount is normal, it is determined that the auxiliary fuel injection valve 12 has some trouble and has failed.
[0084]
FIG. 6 shows a comparison of the change in the air-fuel ratio when the auxiliary fuel injection valve 12 is normal and when it is abnormal. If there is an abnormality in the auxiliary fuel injection valve 12, the amount of fuel as commanded by the ECU 30 is not injected when the internal combustion engine 1 is started (the injection amount of the auxiliary fuel injection valve 12 is reduced). Therefore, the phenomenon of extremely low becomes difficult to appear.
[0085]
Based on such a significant difference between the normal and abnormal air-fuel ratios, an abnormality in the auxiliary fuel injection valve 12 is easily detected.
[0086]
Next, the failure detection control of the auxiliary fuel injection valve 12 processed by the ECU 30 will be described based on the flowchart shown in FIG.
[0087]
First, in step S301, the ECU 30 determines whether or not the main fuel injection valve 11 is normal. When it is determined that the main fuel injection valve 11 is not normal, execution of this processing routine is terminated.
[0088]
When it is determined that the main fuel injection valve 11 is operating normally, the process proceeds to step S302, and the ECU 30 determines whether or not the fuel injection by the sub fuel injection valve 12 is in an area to be executed. Here, it is determined whether or not it is a start time, that is, when the internal combustion engine 1 needs to be started with a low air-fuel ratio, that is, a rich air-fuel mixture is formed. Whether or not the engine is started can be determined by determining whether the rotational speed of the internal combustion engine 1 is equal to or lower than a predetermined determination value, for example, whether it is equal to or lower than “400 rpm”.
[0089]
If it is determined that the internal combustion engine 1 is not started, the control is terminated.
[0090]
On the other hand, when it is determined that the internal combustion engine 1 is in the starting state, the process proceeds to step S303, and the total fuel amount is read.
[0091]
Next, the process proceeds to step S304 to calculate the sub-injection amount, and then proceeds to step S305 to calculate the main injection amount. Next, in step S306, fuel injection by the main fuel injection valve 11 and fuel injection by the sub fuel injection valve 12 are executed based on the main fuel injection amount and sub fuel injection amount calculated in step S305.
[0092]
Subsequently, the process proceeds to step S307, and the actual air-fuel ratio of the exhaust is read by the air-fuel ratio sensor 70.
[0093]
Next, it progresses to step S308 and the injection flow volume estimated value by a sub injection valve is calculated. This calculation is obtained from the actual air-fuel ratio measured by the air-fuel ratio sensor 70 by the method described above.
[0094]
Further, in step S309, it is determined whether or not the amount of fuel injected from the sub fuel injection valve 12 is within a normal range.
[0095]
If the fuel amount is in the normal range, it is determined that the auxiliary fuel injection valve 12 functions normally (step S310).
[0096]
On the other hand, when the fuel amount is not in the normal range, it is determined that the auxiliary fuel injection valve 12 is abnormal (step S311).
[0097]
If necessary, the ECU 30 causes the main fuel injection valve 11 to execute fuel injection in an amount that satisfies the required injection amount so as to compensate for the reduced flow rate. If the main fuel injection valve 11 supplies the required amount of fuel in this way, it is possible to prevent the startability of the internal combustion engine 1 from deteriorating.
[0098]
The configuration of the apparatus described above is merely an embodiment of the present invention, and details thereof may be changed as desired. For example, in the above-described embodiment, the air-fuel ratio sensor 70 is used to detect the air-fuel ratio of the exhaust gas. However, instead of the air-fuel ratio sensor 70, oxygen (O ₂ ) A sensor may be used.
[0099]
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to an internal combustion engine in which a fuel injection valve is provided in the combustion chamber has been described. However, the present invention is also applicable to a port injection type internal combustion engine.
[0100]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve can be easily detected in the internal combustion engine having the auxiliary fuel injection valve in the intake system. Therefore, when the fuel supply due to the sub fuel injection is insufficient, the main fuel injection amount is corrected to be increased and appropriate measures are taken such as to form a necessary air-fuel ratio mixer so that the operating state of the internal combustion engine is adjusted. It can be prevented from getting worse.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an ECU.
FIG. 3 is a diagram showing changes in the air-fuel ratio in the control of the first embodiment (during high load and high rotation).
FIG. 4 is a diagram showing a change in air-fuel ratio in the control (during feedback) in the second embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a change in the air-fuel ratio in the control of Embodiment 2 (at the time of feedback and when the fuel cut is released).
FIG. 6 is a diagram showing changes in the air-fuel ratio in the control (starting) of the third embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a control execution flow according to the first embodiment;
FIG. 8 is a flowchart showing an execution flow of control according to the second embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing an execution flow of control according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 .... Internal combustion engine
2. Cylinder block
4. Cylinder head
5 ・・・・・・ Combustion chamber
6a, 6b .... Intake valve
8. Exhaust valve
9. Exhaust port
10 ... Fuel distribution pipe
11 ... Main fuel injection valve
12 ... Sub fuel injection valve
14 ... Exhaust branch pipe
16 ... Surge tank
22 ... Step motor
30 ... ECU
34 ... CPU
35 …… Input port
36 ... Output port
61 ... Crank position sensor
63 ... Fuel pressure sensor
70 ... Air-fuel ratio sensor

Claims

An auxiliary fuel injection valve installed in the intake system;
Injection amount determining means for calculating fuel injection amounts of the main fuel injection valve and the sub fuel injection valve;
Air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine;
A flow rate estimating means for estimating a fuel injection amount of the sub fuel injection valve from an air-fuel ratio of exhaust;
Determination means for determining whether or not the fuel injection amount of the sub fuel injection valve is in a normal range,
When the auxiliary fuel injection valve performs fuel injection, the flow rate estimation means obtains the fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve based on the air fuel ratio of the exhaust detected by the air fuel ratio detection means, and the determination means An abnormality of the fuel injection valve is detected based on the fuel injection amount obtained by the flow rate estimation means.

When fuel injection is performed to make the air-fuel ratio rich in order to suppress temperature rise in the exhaust system, fuel injection is performed by the auxiliary fuel injection valve in addition to the main fuel injection valve, and the target fuel injection amount of the auxiliary fuel injection valve 2. The fuel injection valve failure detection device according to claim 1, wherein a decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve is detected based on a difference between the actual fuel injection amount estimated by the flow rate estimation means.

When the feedback control of the fuel injection amount by the air-fuel ratio of the exhaust is performed, the fuel injection by the sub fuel injection valve is executed in addition to the main fuel injection valve, and the target fuel injection amount of the sub fuel injection valve is estimated by the flow rate estimation means The failure detection device for a fuel injection valve according to claim 1, wherein a decrease in the flow rate of the auxiliary fuel injection valve is detected based on a difference from the actual fuel injection amount.

The failure detection device for a fuel injection valve according to claim 3, wherein the flow rate drop of the auxiliary fuel injection valve is detected at the start of fuel supply after cancellation of the fuel cut.

Immediately after the engine is started, fuel injection by the sub fuel injection valve is executed in addition to the main fuel injection valve, and the difference between the target fuel injection amount of the sub fuel injection valve and the actual fuel injection amount estimated by the flow rate estimation means 2. The failure detection device for a fuel injection valve according to claim 1, wherein the flow rate drop of the auxiliary fuel injection valve is detected.