JP2012021428A - エミッション悪化報知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気エミッションの悪化を適切に報知できるエミッション悪化報知装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射弁から実際に燃料噴射が為された実噴射時期を検出する実噴射時期検出手段Ｓ２０と、検出した実噴射時期と目標噴射時期とのずれ量を算出するずれ量算出手段Ｓ３０と、算出したずれ量が所定の閾値ＴＨを超えて大きい場合に、排気エミッションが悪化している旨を報知する警告ランプ（エミッション悪化報知手段）と、内燃機関の運転状態が、実噴射時期と目標噴射時期とのずれにより排気エミッションが所定以上の影響を受けるインパクト状態であるか否かを判定するインパクト状態判定手段Ｓ１０と、を備え、インパクト状態であると判定されている時には警告ランプの点灯作動を許可し（Ｓ７０）、インパクト状態でないと判定されている時には警告ランプの点灯を禁止する（Ｓ９０）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、排気エミッションが悪化している旨を報知するエミッション悪化報知装置に関する。

火花点火式の内燃機関のうち、吸気ポートへ燃料を噴射するポート噴射式内燃機関においては、噴射した燃料の大部分は吸気ポートの内壁面に一度付着し、その後気化して燃焼室へ吸入されて燃焼する。そのため、実際の噴射時期（実噴射時期）が目標時期から多少ずれていても、排気エミッションに与える影響は殆ど無い。

これに対し、燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式内燃機関においては、実噴射時期が目標噴射時期から僅かにずれただけで排気エミッションは大きく悪化する（特許文献１参照）。そのため、目標噴射時期に対する実噴射時期のずれ量が所定の閾値を超えて大きい場合には、警告ランプ等のエミッション悪化報知手段を作動させて、排気エミッションが悪化している旨を運転者へ報知することが要求される。

特開２００６−２８３７３７号公報

しかし、内燃機関の運転状態によっては、前記ずれ量が大きくても排気エミッションが大きく悪化しない場合があり、このような場合にまで警告ランプを点灯させることは適切ではなく、警告ランプの点灯は必要最小限に留めたい。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気エミッションの悪化を適切に報知できるエミッション悪化報知装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。なお、以下の発明では、火花点火式の内燃機関のうち、燃料噴射弁から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用されることを前提とする。

請求項１記載の発明では、前記燃料噴射弁から実際に燃料噴射が為された実噴射時期を検出する実噴射時期検出手段と、検出した前記実噴射時期と目標噴射時期とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、算出した前記ずれ量が所定の閾値を超えて大きい場合に、排気エミッションが悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、前記内燃機関の運転状態が、前記実噴射時期と前記目標噴射時期とのずれにより排気エミッションが所定以上の影響を受けるインパクト状態であるか否かを判定するインパクト状態判定手段と、を備え、前記インパクト状態であると判定されている時には前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、前記インパクト状態でないと判定されている時には前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止することを特徴とする。

ここで、内燃機関の運転状態が「実噴射時期と目標噴射時期とのずれにより排気エミッションが所定以上の影響を受ける」といったインパクト状態でなければ、実噴射時期と目標噴射時期とのずれ量が所定の閾値を超えて大きい場合であっても、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化するには至らない。上記発明はこの点に着目しており、前記ずれ量が所定の閾値を超えて大きくなっていたとしても、非インパクト状態時にはエミッション悪化報知手段による報知を禁止する。一方、インパクト状態時には、前記ずれ量が所定の閾値を超えて大きくなっていると排気エミッション悪化を報知する。よって、排気エミッションの悪化を適切に報知できる。

請求項２記載の発明では、前記燃料噴射弁から実際に燃料噴射が為された実噴射時期を検出する実噴射時期検出手段と、検出した前記実噴射時期と目標噴射時期とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、算出した前記ずれ量が所定の閾値を超えて大きい場合に、排気エミッションが悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、前記内燃機関の運転状態が、前記実噴射時期と前記目標噴射時期とのずれにより排気エミッションが所定以上の影響を受けるインパクト状態であるか否かを判定するインパクト状態判定手段と、を備え、前記インパクト状態でないと判定されている時には、前記インパクト状態であると判定されている時に比べて前記閾値を大きい値にすることを特徴とする。

ここで、実噴射時期と目標噴射時期とのずれ量が同じであっても、内燃機関の運転状態がインパクト状態であるか非インパクト状態であるかによって、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化することになるか否かは異なる。上記発明はこの点に着目しており、排気エミッションが悪化しているか否かの判定に用いる閾値を、非インパクト状態時にはインパクト状態時に比べて大きい値にする。そのため、前記ずれ量が同じであっても、非インパクト状態時にはエミッション悪化報知手段による報知がされにくくなる。よって、エミッション悪化が不必要に報知されてしまうことを抑制して前記報知を必要最小限に留めるよう、排気エミッションの悪化を適切に報知できる。

請求項３記載の発明では、前記内燃機関の１燃焼サイクル中の燃料噴射を複数回に分割して実施する時に、実際に分割された実噴射回数を検出する実噴射回数検出手段と、検出した実噴射回数が目標噴射回数よりも少ない場合に、排気エミッションが悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、前記内燃機関の運転状態が、前記実噴射回数が目標噴射回数より少ないことにより排気エミッションが所定以上の影響を受けるインパクト状態であるか否かを判定するインパクト状態判定手段と、を備え、前記インパクト状態であると判定されている時には前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、前記インパクト状態でないと判定されている時には前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止することを特徴とする。

ここで、内燃機関の運転状態が「実噴射回数が目標噴射回数より少ないことにより排気エミッションが所定以上の影響を受ける」といったインパクト状態でなければ、実噴射回数が目標噴射回数より少ない場合であっても、排気エミッションは許容範囲を超えて悪化するには至らない。上記発明はこの点に着目しており、実噴射回数が目標噴射回数より少なかったとしても、非インパクト状態時にはエミッション悪化報知手段による報知を禁止する。一方、インパクト状態時には、実噴射回数が目標噴射回数より少ないと排気エミッション悪化を報知する。よって、排気エミッションの悪化を適切に報知できる。

請求項４記載の発明では、前記インパクト状態判定手段は、前記内燃機関の圧縮行程中に燃料を噴射していることを条件として、前記インパクト状態であると判定することを特徴とする。

ところで、一般的な直噴式内燃機関では、圧縮行程中に燃料を噴射して点火プラグ近傍の混合気を他の部分の混合気よりも空燃比リッチにさせる成層燃焼と、吸気行程中に燃料を噴射して燃焼室全体を均一の空燃比にする均質燃焼とを切り替えている。そして、成層燃焼には燃料の噴射時期が目標噴射時期から僅かにずれただけで燃焼状態が大きく変化する。つまり、圧縮行程中に燃料を噴射して成層燃焼させるよう内燃機関を制御している運転状態は、実噴射時期と目標噴射時期とのずれにより排気エミッションが所定以上の影響を受けるインパクト状態であると言える。この点を鑑みた上記発明では、圧縮行程中に燃料を噴射していることを条件としてインパクト状態であると判定するので、インパクト状態であるか否かを精度良く判定でき、ひいては排気エミッションの悪化を適切に報知できる。

請求項５記載の発明では、前記インパクト状態判定手段は、前記内燃機関のシリンダが所定温度未満であることを条件として、前記インパクト状態であると判定することを特徴とする。ちなみに、内燃機関の冷却水温度が所定温度未満である場合や、内燃機関を始動させてから所定時間が経過していない場合に、シリンダが所定温度未満であると判定すればよい。

ここで、シリンダが所定温度未満である低温状態で内燃機関を運転させている時には、燃料の噴射時期が目標噴射時期から僅かにずれただけで燃焼状態が大きく変化する。この点を鑑みた上記発明では、シリンダが所定温度未満であることを条件としてインパクト状態であると判定するので、インパクト状態であるか否かを精度良く判定でき、ひいては排気エミッションの悪化を適切に報知できる。

請求項６記載の発明では、排気を浄化する触媒装置が設けられた内燃機関に適用され、前記インパクト状態判定手段は、前記触媒装置が触媒活性化温度に達していない触媒暖機運転中であることを条件として、前記インパクト状態であると判定することを特徴とする。

ここで、触媒暖機運転を実施している時には、排気を十分に浄化できない状態であるため、燃料の噴射時期が目標噴射時期から僅かにずれただけで排気エミッションが大きく悪化する。この点を鑑みた上記発明では、触媒暖機運転中であることを条件としてインパクト状態であると判定するので、インパクト状態であるか否かを精度良く判定でき、ひいては排気エミッションの悪化を適切に報知できる。

請求項７，８記載の発明では、目標噴射量及び目標噴射時期に応じた噴射指令信号を出力する噴射指令手段と、前記噴射指令信号に基づき、前記燃料噴射弁へ供給される駆動電圧又は駆動電流を制御する駆動回路と、を備える燃料噴射システムに適用され、前記実噴射時期検出手段（或いは前記実噴射回数検出手段）は、前記駆動回路により制御される前記駆動電圧又は駆動電流に基づき前記実噴射時期（或いは実噴射回数）を検出することを特徴とする。

ここで、燃料噴射弁の噴孔を開閉する弁体のリフト量を検出するリフトセンサを設ければ、検出したリフト量に基づき実噴射時期や実噴射回数を検出できる。しかし、リフトセンサを要するためコストアップを招く。また、噴射指令手段から出力される噴射指令信号に基づけば実噴射時期や実噴射回数を検出できる。しかし、駆動回路に異常が有る場合等、駆動電圧又は駆動電流の制御状態が噴射指令信号に対応していない場合には、実噴射時期や実噴射回数を正しく検出できない。これらの点を鑑みた上記発明では、燃料噴射弁へ供給される駆動電圧又は駆動電流に基づき実噴射時期や実噴射回数を検出するので、リフトセンサを不要にでき、かつ、駆動回路の異常発生時であっても実噴射時期や実噴射回数を正しく検出できる。

請求項９記載の発明では、目標噴射量及び目標噴射時期に応じた噴射指令信号を出力する噴射指令手段と、前記噴射指令信号に基づき、前記燃料噴射弁へ供給される駆動電圧又は駆動電流を制御する駆動回路と、を備える燃料噴射システムに適用され、前記噴射指令手段を構成する電子部品又は前記駆動回路を構成する電子部品の温度が動作保障温度範囲外である時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止することを特徴とする。

上述した電子部品の温度が動作保障温度範囲外である時には、実噴射時期や実噴射回数を精度良く検出できず、ひいてはエミッション悪化を誤って報知することが懸念される。したがって、上記発明の如く、電子部品の温度が動作保障温度範囲外である時には報知を禁止して、エミッション悪化の誤報知を防止することが望ましい。

本発明の第１実施形態にかかるエミッション悪化報知装置が適用される、内燃機関及び燃料噴射システムを示す図。 図１に示すＥＤＵ及びＥＣＵの回路構成を表した図。 図２に示すＥＣＵ及びＥＤＵの作動の一態様を表した図。 図１に示すエミッション用の警告ランプの制御手順を表したフローチャート。 本発明の第２実施形態において、エミッション用の警告ランプの制御手順を表したフローチャート。 本発明の第３実施形態において、エミッション用の警告ランプの制御手順を表したフローチャート。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかるエミッション悪化報知装置が適用される、内燃機関１０及び燃料噴射システムを示す図である。この内燃機関１０は、車両に搭載されて走行駆動源として機能するものであり、点火プラグ１１を有した火花点火式内燃機関であるとともに、燃焼室１０ａへ燃料を直接噴射する直噴式内燃機関である。図１の例では、内燃機関１０のシリンダブロック１０ｂに、燃料を噴射する燃料噴射弁１２が取り付けられている。燃料噴射弁１２の作動は、制御ユニット（ＥＣＵ２０）から出力される噴射指令信号により、駆動ユニット（ＥＤＵ３０）を介して制御される。

燃料噴射弁１２は、噴孔１２ａを開閉するニードル弁１２ｂ（弁体）、ニードル弁１２ｂを開閉作動させる電磁ソレノイド１２ｃ等を有しており、ＥＤＵ３０により制御される駆動電力が電磁ソレノイド１２ｃに供給されると、ニードル弁１２ｂは開弁作動して噴孔１２ａから燃料が噴射される。また、駆動電力の供給を停止すると、ニードル弁１２ｂは閉弁作動して噴孔１２ａからの燃料噴射が停止する。したがって、駆動電力の供給開始時期を制御することで噴孔１２ａの開弁時期を制御して噴射開始時期を制御でき、駆動電力の供給時間を制御することで噴孔１２ａの開弁時間を制御して噴射量を制御できる。

なお、燃料噴射弁１２は、噴孔１２ａが燃焼室１０ａに露出するよう配置されている。また、図示は省略しているが、燃料タンク内の燃料を高圧ポンプにより蓄圧容器（デリバリパイプ）へ圧送しており、蓄圧容器に蓄圧された高圧燃料が各気筒の燃料噴射弁１２へ分配供給されるよう構成されている。

次に、燃料噴射弁１２の作動を制御する燃料噴射制御装置、つまり、電磁ソレノイド１２ｃへの電力供給状態を制御するＥＣＵ２０（噴射指令手段）及びＥＤＵ３０（駆動回路）について説明する。

ＥＣＵ２０には、クランク角を検出するクランク角センサ１３、吸気量を検出するエアフローメータ１４、内燃機関１０を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサ１５等、各種センサの検出値が入力されている。そしてＥＣＵ２０は、クランク角センサ１３の検出値に基づきエンジン回転速度を算出し、エアフローメータ１４の検出値に基づきエンジン負荷を算出する。そして、これらの回転速度、負荷及び水温センサ１５により検出された水温に基づき、点火プラグ１１による点火時期、燃料の目標噴射量及び目標噴射時期を算出する。そして、算出した目標噴射量及び目標噴射時期となるように設定された噴射指令信号をＥＤＵ３０に出力する。ちなみに、図２に示すようにＥＣＵ２０が有するＣＰＵ２１がパルス出力回路２２にパルスオン発生を指令すると、その指令したタイミングでパルス出力回路２２から噴射指令信号のパルスが出力される。

さらにＥＣＵ２０は、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づき、成層燃焼及び均質燃焼のいずれで燃焼させるかを切り替える。例えば、アイドル運転時や市街地走行時の如く低回転速度かつ低負荷の領域においては、希薄空燃比（例えば１７〜５０）による成層燃焼に切り替えて燃費向上を図る。一方、高速走行時や加速走行、登坂走行時の如く高回転速度かつ高負荷の領域においては、ストイキ近傍の空燃比（例えば１２〜１５）による均質燃焼に切り替えてエンジン出力の向上を図る。

成層燃焼では、ピストン１６が上昇する圧縮行程の後半で燃料を噴射する。すると、噴射した燃料を含む混合気がピストン頂面１６ａの形状に沿って点火プラグ１１の近傍に濃い混合気として集められる。一方、均質燃焼では、ピストン１６が下降する吸気行程で燃料を噴射する。すると、噴霧した燃料は圧縮行程中に燃焼室１０ａで攪拌されて均質な混合気となる。

ところで、このような直噴式エンジンでは、噴射した燃料がシリンダ１０ｃの内壁面やピストン頂面１６ａに付着することが懸念される。そして、付着燃料が点火時期までに気化しなければ、その付着燃料が不完全燃焼となりＰＭ（Particulate Matter）の発生量が著しく増大するといった排気エミッション悪化の問題が生じる。そこで本実施形態では、特に成層燃焼制御時において、先述した目標噴射量を１燃焼サイクル中に複数回に分割して噴射する。これによれば、１回の噴射量が少なくなるので、その噴射の貫徹力を低下させることができる。よって、シリンダ１０ｃの内壁面やピストン頂面１６ａへの燃料付着を抑制でき、排気エミッション悪化を抑制できる。なお、分割噴射の１回目の噴射開始時期を先述した目標噴射時期に設定し、１回目の噴射終了後直ぐに２回目の噴射を開始させればよい。

次に、図２を用いてＥＤＵ３０の構成を説明する。ＥＤＵ３０は、車両に搭載されたバッテリの電圧を昇圧して高電圧を発生する高電圧発生回路３１，３２と、発生させた高電圧の電力を噴射指令信号に基づき燃料噴射弁１２（電磁ソレノイド１２ｃ）へ供給するスイッチ手段と、を備えてユニット化された装置である。

高電圧発生回路３１，３２は、車載バッテリＢの電圧（１２Ｖ）を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ３１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１で昇圧した高圧の電力をチャージ（逐電）する昇圧コンデンサ３２と、を備えて構成される。スイッチ手段は、ＥＣＵ２０からの噴射指令信号に応じてオン・オフ作動する複数のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を備えて構成され、燃料噴射弁１２の電磁ソレノイド１２ｃへの電力供給状態を制御する。つまり、電磁ソレノイド１２ｃに対し、昇圧コンデンサ３２にチャージされた高電圧の電力を供給するか、車載バッテリＢの給電による低電圧の電力を供給するか、いずれの電力をも供給しないかを切り替え制御する。

さらにＥＤＵ３０は、ＥＣＵ２０からの噴射指令信号に応じたスイッチ指令信号を、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の各ゲートへ出力する制御回路３３を備えており、このスイッチ指令信号にしたがって、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は作動する。スイッチング素子ＳＷ３の作動により、各気筒の電磁ソレノイド１２ｃのいずれに通電させるかが選択される。つまり、オン作動したスイッチング素子ＳＷ３に対応する燃料噴射弁１２が噴射可能な状態となる。

また、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の作動により、昇圧コンデンサ３２からの高電圧電力及び車載バッテリＢからの低電圧電力のいずれを供給するかが切り替えられる。例えば、低電圧電力を供給する場合には、スイッチング素子ＳＷ２をオン作動させるとともにスイッチング素子ＳＷ１をオフ作動させる。また、高電圧電力を供給する場合には、スイッチング素子ＳＷ１をオン作動させるとともにスイッチング素子ＳＷ２をオフ作動させる。なお、スイッチング素子ＳＷ１をオフ作動させている期間中は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１からの高電圧電力が昇圧コンデンサ３２にチャージされ、スイッチング素子ＳＷ１をオン作動させている期間中は、昇圧コンデンサ３２にチャージされた電力が電磁ソレノイド１２ｃへ放電可能となる。

次に、ニードル弁１２ｂを１回だけ開閉作動させた場合におけるＥＣＵ２０及びＥＤＵ３０の作動の一態様を、図３を用いて説明する。

図３（ａ）はＥＣＵ２０からＥＤＵ３０へ出力される噴射指令信号を示し、当該信号のオン期間中は噴射させ、オフ期間中は噴射を停止させる。図３（ｂ）はスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の作動状態を示し、スイッチング素子ＳＷ１のオン期間中は高電圧電力が燃料噴射弁１２の電磁ソレノイド１２ｃに供給され、スイッチング素子ＳＷ２のオン期間中は低電圧電力が電磁ソレノイド１２ｃに供給される。図３（ｃ）は昇圧コンデンサ３２の電圧変化（チャージ状態）を示す。図３（ｄ）は電磁ソレノイド１２ｃへ印加する電圧の変化を示す。図３（ｅ）は電磁ソレノイド１２ｃを流れる駆動電流の変化を示す。

そして、噴射指令信号により噴射開始が指令されると（符号ｔｓ参照）、先ずスイッチング素子ＳＷ１を１回オンさせて（図３（ｂ）参照）、昇圧コンデンサ３２から電磁ソレノイド１２ｃへ放電する（図３（ｃ）参照）。これにより、高電圧電力が電磁ソレノイド１２ｃへ供給され、印加電圧が急激に上昇するとともに駆動電流が急激に上昇する（符号Ｔ１０参照）。その結果、ニードル弁１２ｂが開弁作動を開始する。

上述の如くスイッチング素子ＳＷ１のオン作動により高電圧電力を供給させた後には、スイッチング素子ＳＷ１をオフ作動させるとともにスイッチング素子ＳＷ２をオン作動させて低電圧電力を電磁ソレノイド１２ｃへ供給させる。この低電圧電力供給では、スイッチング素子ＳＷ２のオン・オフ切替作動を複数回繰り返す（図３（ｂ）参照）。これにより、車載バッテリＢから電磁ソレノイド１２ｃへ低電圧電力が繰り返し供給されるとともに、一定の駆動電流（定電流）が流れる（符号Ｔ２０参照）。その結果、高電圧電力供給により最大リフト位置までリフトアップ作動したニードル弁１２ｂは、そのリフト位置を保持する。

その後、噴射指令信号により噴射停止が指令されると（符号ｔｅ参照）、両スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をオフ作動させる（図３（ｂ）参照）。すると、電磁ソレノイド１２ｃへの電力供給が停止され（図３（ｄ）（ｅ）参照）、ニードル弁１２ｂが閉弁作動（リフトダウン）を開始する。以上により、噴射指令を１回オン・オフさせることで、ニードル弁１２ｂの１回の開閉作動が完了する。

ここで、目標噴射量を１燃焼サイクル中に複数回に分割して噴射することで燃料付着の抑制を図ることは先述した通りである。但し、１回の噴射量を少なくするには限度があるので、１回の噴射量が下限量より少なくならないよう分割回数を設定している。つまり、１回の噴射信号オン時間Ｔｑ（図３（ａ）参照）が下限時間より短くならない範囲内で、分割回数を可能な限り多く設定している。また、分割回数を増やすほど、昇圧コンデンサ３２を用いた高電圧駆動の実施回数が増えるため、昇圧コンデンサ３２へのチャージ時間を十分に確保できる範囲内で、分割回数を可能な限り多く設定している。要するにＥＣＵ２０は、これらの点を鑑みて、エンジン回転速度に基づき、噴射下限量及びチャージ時間の条件範囲内で分割の目標回数（目標噴射回数）を可能な限り多くするよう設定している。

次に、本実施形態の要部であるエミッション悪化報知装置について説明する。

ＥＣＵ２０により算出される先述の目標噴射時期は、排気エミッションが上限値（規制値）未満となるように最適化された時期となるよう算出している。したがって、実際の噴射時期が目標噴射時期に対して大きくずれると、排気エミッションが上限値を超えて大きくなる場合がある。よって、ＥＣＵ２０は、実噴射時期と目標噴射時期とのずれ量が所定の閾値ＴＨを超えて大きい場合に、排気エミッションが悪化しているエミッション悪化状態であると判定して、図１に示す警告ランプ１７（エミッション悪化報知手段）を点灯させるよう制御する。この警告ランプ１７の点灯により、エミッション悪化状態である旨が車両運転者に報知される。

但し、圧縮行程で燃料を噴射させる成層燃焼制御時においては、排気エミッションは噴射時期ずれの影響を大きく受けるので、噴射時期ずれが僅かに生じただけでもエミッション悪化状態になる。一方、吸気行程で燃料を噴射させる均質燃焼制御時においては、排気エミッションは噴射時期ずれの影響をあまり受けないので、前記ずれ量が閾値ＴＨを超えて大きくなっていてもエミッション悪化状態にはならない。そこで本実施形態では、成層燃焼制御時には、噴射時期ずれにより排気エミッションが所定以上の影響を受けるインパクト状態であるとみなして警告ランプ１７の点灯を許可するものの、均質燃焼制御時には、前記ずれ量が閾値ＴＨを超えて大きくなっていても警告ランプ１７の点灯を禁止させる。

上記「インパクト状態」に関し、例えば、目標噴射時期に対して実噴射時期を所定量ずらした時に生じる、排気中の特定物質（ＰＭ、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等）の増加量を、内燃機関１０の各種運転状態毎に計測しておく。そして、前記増加量が所定量以上となる運転状態を「噴射時期ずれにより排気エミッションが所定以上の影響を受けるインパクト状態」であるとみなして、インパクト状態となる運転状態を予め試験により取得しておけばよい。

図４は、ＥＣＵ２０が有するマイクロコンピュータによる警告ランプ１７の作動を制御する手順を示すフローチャートであり、当該処理は、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期）で繰り返し実行される。

先ず、図３に示すステップＳ１０（インパクト状態判定手段）において、先述したインパクト状態であるか否かを判定する。つまり、成層燃焼制御時にはインパクト状態であると判定し、均質燃焼制御時には非インパクト状態であると判定する。なお、シリンダ１０ｃが低温である場合にも、噴射時期ずれによる排気エミッション悪化の影響が大きい。そこで、シリンダ温度が所定温度未満である低温状態の場合にインパクト状態であると判定するようにしてもよい。或いは、低温状態であるとの条件及び成層燃焼制御であるとの条件の両方を満たした場合にインパクト状態であると判定してもよいし、両条件の少なくとも一方を満たした場合にインパクト状態であると判定してもよい。

ちなみに、水温センサ１５により検出された水温に基づき低温状態であるか否かを判定すればよい。又は、内燃機関を始動させてからの経過時間が所定時間未満である場合に低温状態であると判定してもよい。又は、図示しない触媒の温度が所定温度（活性化温度）に達するまでの暖機運転中である場合に低温状態であると判定してもよい。

ここで、内燃機関１０の排気管には、排気中の特定成分（例えばＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）を浄化する触媒が担持された触媒装置１８が取り付けられている。そして、上記ステップＳ１０において、触媒装置１８の触媒が活性化温度に達していない触媒暖機運転中である場合にインパクト状態であると判定してもよい。ちなみに、図示しない排気温度センサにより検出された排気温度に基づき触媒暖機運転中であるか否かを判定すればよい。

ステップＳ１０にてインパクト状態であると判定された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２０（実噴射時期検出手段）に進み、ＥＤＵ３０から出力される駆動電圧又は駆動電流に基づき実噴射時期を検出する。具体的には、電磁ソレノイド１２ｃとスイッチング素子ＳＷ３との接続部分における駆動電圧（図３（ｄ）に示す電圧に相当）の立ち上がり時期を、実噴射時期として検出する。又は、電磁ソレノイド１２ｃを流れる駆動電流の値（図３（e）に示す電流に相当）の立ち上がり時期を、実噴射時期として検出する。又は、スイッチング素子ＳＷ１をオン作動させるよう制御回路３３からスイッチ指令信号を出力した時期を、実噴射時期として検出する。

或いは、ＥＣＵ２０から出力される噴射指令信号に基づき実噴射時期を検出してもよい。具体的には、パルス出力回路２２から噴射指令信号を出力した時期を、実噴射時期として検出する。又は、噴射指令信号が制御回路３３へ入力された時期を、実噴射時期として検出する。

或いは、先述した蓄圧容器に燃圧センサを設け、燃圧センサにより検出される燃圧が低下を開始する時期を、実噴射時期として検出してもよい。この場合、高圧ポンプから蓄圧容器への燃料吐出を停止又は減量させた状態で、実噴射時期を検出することが望ましい。これによれば、燃圧センサにより検出される燃圧が高圧ポンプからの燃料吐出による影響を受けにくくなるので、燃料噴射開始に伴い生じた燃圧低下開始の時期を精度良く検出できる。

或いは、ニードル弁１２ｂのリフト量を検出するリフトセンサ（図示せず）を設け、リフトセンサの検出値に基づき取得したリフトアップ開始時期を、実噴射時期として検出してもよい。

続くステップＳ３０（ずれ量算出手段）では、ステップＳ２０で検出した実噴射時期と、先述した目標噴射時期とのずれ量（噴射時期ずれ量）を算出する。そして、算出した噴射時期ずれ量が所定の閾値ＴＨ以上であるか否かを判定する。そして、噴射時期ずれ量≧ＴＨ（Ｓ３０：ＹＥＳ）と判定される毎に、次のステップＳ４０において異常カウンタを１ずつインクリメントしていく。そして、続くステップＳ５０にて異常カウンタが所定値以上であると判定されれば、続くステップＳ６０において、先述したエミッション悪化状態であると判定し、続くステップＳ７０にて、警告ランプ１７を点灯させるよう警告ランプ１７の作動を制御する。要するに、噴射時期ずれ量≧ＴＨの状態が所定時間以上継続していることを条件としてエミッション悪化状態であると判定する。

一方、ステップＳ１０にて非インパクト状態であると判定された場合（Ｓ１０：ＮＯ）、又は噴射時期ずれ量＜ＴＨと判定された場合（Ｓ３０：ＮＯ）には、次のステップＳ８０にて異常カウンタの値をゼロにリセットするとともに、次のステップＳ９０にて、警告ランプ１７を消灯させるよう警告ランプ１７の作動を制御する。

以上により、本実施形態によれば、非インパクト状態時には（Ｓ１０：ＮＯ）、噴射時期ずれ量が閾値ＴＨを超えているか否かに拘わらず警告ランプ１７の点灯を禁止する（Ｓ９０）。一方、インパクト状態時には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、噴射時期ずれ量が閾値ＴＨを超えていることを条件として警告ランプ１７を点灯させる（Ｓ７０）。よって、排気エミッションの悪化を適切に報知できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、実噴射時期と目標噴射時期とのずれ量に基づきインパクト状態であるか否かを判定しているのに対し、本実施形態では、先述した分割噴射にかかる目標噴射回数と実噴射回数とのずれに基づきインパクト状態であるか否かを判定する。

図５は、本実施形態にかかる警告ランプ１７の作動を制御する手順を示すフローチャートであり、要するに、図４のステップＳ２０，Ｓ３０を図５のステップＳ２１，Ｓ３１に変更している。すなわち、ステップＳ２１では、ＥＤＵ３０から出力される駆動電圧又は駆動電流に基づき実噴射回数を検出する。具体的には、電磁ソレノイド１２ｃとスイッチング素子ＳＷ３との接続部分における電圧（図３（ｄ）に示す電圧に相当）の、１燃焼サイクルあたりのゼロからの立ち上がり回数を、実噴射回数として検出する。又は、電磁ソレノイド１２ｃを流れる電流値（図３（e）に示す電流に相当）の、１燃焼サイクルあたりのゼロからの立ち上がり回数を、実噴射回数として検出する。又は、スイッチング素子ＳＷ１をオン作動させるよう制御回路３３からスイッチ指令信号を出力した１燃焼サイクルあたりの回数を、実噴射回数として検出する。

或いは、ＥＣＵ２０から出力される噴射指令信号に基づき実噴射回数を検出してもよい。具体的には、パルス出力回路２２から噴射指令信号を出力した１燃焼サイクルあたりの回数を、実噴射回数として検出する。又は、噴射指令信号が制御回路３３へ１燃焼サイクルあたりに入力された回数を、実噴射回数として検出する。

或いは、先述した蓄圧容器に燃圧センサを設け、燃圧センサにより検出される燃圧が低下を開始した１燃焼サイクルあたりの回数を、実噴射回数として検出してもよい。或いは、ニードル弁１２ｂのリフト量を検出するリフトセンサ（図示せず）を設け、リフトセンサの検出値に基づき取得したリフトアップ開始の１燃焼サイクルあたりの回数を、実噴射回数として検出してもよい。

続くステップＳ３１（実噴射回数検出手段）では、ステップＳ２１で検出した実噴射回数が、先述した目標噴射回数よりも少ないか否かを判定する。そして、実噴射回数＜目標噴射回数（Ｓ３１：ＹＥＳ）と判定される毎に、次のステップＳ４０において異常カウンタを１ずつインクリメントしていく。

ここで、実噴射回数が目標噴射回数より少ないと、排気エミッションが上限値を超えて大きくなる場合がある。よって、ＥＣＵ２０は、実噴射回数が目標噴射回数より少ない場合にエミッション悪化状態であると判定して警告ランプ１７を点灯させるよう制御（Ｓ７０）して、エミッション悪化状態である旨を車両運転者に報知する。

但し、先述した非インパクト状態であれば、実噴射回数が目標噴射回数より少なくてもエミッション悪化状態にはならない。そこで本実施形態では、インパクト状態時には警告ランプ１７の点灯を許可するものの、非インパクト状態時には、実噴射回数が目標噴射回数より少なかったとしても警告ランプ１７の点灯を禁止させる。

以上により、本実施形態によれば、非インパクト状態時には（Ｓ１０：ＮＯ）、実噴射回数が目標噴射回数より少ないか否かに拘わらず警告ランプ１７の点灯を禁止する（Ｓ９０）。一方、インパクト状態時には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、実噴射回数が目標噴射回数より少ないことを条件として警告ランプ１７を点灯させる（Ｓ７０）。よって、排気エミッションの悪化を適切に報知できる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、非インパクト状態であれば無条件で警告ランプ１７の点灯を禁止させているのに対し、本実施形態では、インパクト状態時には噴射時期ずれ量＜第１判定閾値ＴＨ１であることを条件として警告ランプ１７の点灯を許可する一方で、非インパクト状態には噴射時期ずれ量＜第２判定閾値ＴＨ２であることを条件として警告ランプ１７の点灯を許可する。なお、第２判定閾値ＴＨ２は第１判定閾値ＴＨ１よりも大きい値に設定されている。要するに、非インパクト状態であってもエミッション悪化状態であるか否かの判定を実施し、かつ、ＴＨ２＞ＴＨ１と設定することで、非インパクト状態時の判定ではインパクト状態時の判定よりもエミッション悪化状態であると判定されにくくする。

図６は、本実施形態にかかる警告ランプ１７の作動を制御する手順を示すフローチャートであり、要するに、図４のステップＳ３０を図６のステップＳ３２，Ｓ３３に変更している。また、ステップＳ２０にかかる実噴射時期の検出処理を、インパクト状態であるか否かの判定結果に拘わらず実施している。すなわち、先ずステップＳ２０において実噴射時期の検出処理を実施した後、続くステップＳ１０において、インパクト状態であるか否かを判定する。

インパクト状態であると判定されれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、続くステップＳ３２において、噴射時期ずれ量が第１判定閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定し、噴射時期ずれ量≧ＴＨ１（Ｓ３２：ＹＥＳ）と判定される毎に、次のステップＳ４０において異常カウンタを１ずつインクリメントしていく。一方、非インパクト状態であると判定されれば（Ｓ１０：ＮＯ）、続くステップＳ３３において、噴射時期ずれ量が第２判定閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定し、噴射時期ずれ量≧ＴＨ２（Ｓ３３：ＹＥＳ）と判定される毎に、次のステップＳ４０において異常カウンタを１ずつインクリメントしていく。なお、第２判定閾値ＴＨ２は第１判定閾値ＴＨ１よりも大きい値に設定されている。そして、噴射時期ずれ量≧ＴＨ１（又はＴＨ２）の状態が所定時間以上継続していることを条件としてエミッション悪化状態であると判定する。

そして、噴射時期ずれ量＜ＴＨ１（Ｓ３２：ＮＯ）或いは噴射時期ずれ量＜ＴＨ２（Ｓ３３：ＮＯ）と判定されれば、次のステップＳ８０にて異常カウンタの値をゼロにリセットするとともに、次のステップＳ９０にて、警告ランプ１７を消灯させるよう警告ランプ１７の作動を制御する。

以上により、本実施形態によれば、噴射時期ずれ量に基づきエミッション悪化状態であるか否かを判定するにあたり、非インパクト状態時の判定閾値ＴＨ２を、インパクト状態時の判定閾値ＴＨ１よりも大きく設定して、非インパクト状態時にはエミッション悪化状態であると判定されにくくしている。よって、警告ランプ１７を不必要に点灯させてしまうことを抑制して、エミッション悪化状態の報知を必要最小限に留めるよう、排気エミッションの悪化を適切に報知できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記第２実施形態にかかる図５のステップＳ３１では、実噴射回数が目標噴射回数よりも少ないことを条件としてエミッション悪化状態であると判定している。これに対し、実噴射回数が目標噴射回数よりも所定量（判定閾値ＴＨａ）以上少ないことを条件としてエミッション悪化状態であると判定するようにしてもよい。

この場合には、上記第３実施形態のステップＳ３２，Ｓ３３の思想を上記第２実施形態に適用させて、インパクト状態及び非インパクト状態のいずれであってもエミッション悪化状態であるか否かの判定を実施するようにしてもよい。なお、非インパクト状態時の判定に用いる前記判定閾値ＴＨａは、インパクト状態時の判定に用いる判定閾値ＴＨａよりも大きい値にすればよい。

・インパクト状態であるか否かを判定するステップＳ１０の処理において、シリンダ温度が所定温度未満である場合にインパクト状態であると判定する場合には、その時のエンジン回転速度、エンジン負荷、燃料温度等に応じて、前記判定に用いる所定温度を可変設定してもよい。例えば、シリンダ温度が同じであっても、エンジン回転速度が高いほど、エンジン負荷が高いほど、燃料温度が高いほど、燃焼状態が安定して噴射時期ずれによる影響を受けにくくなるので、エンジン回転速度、エンジン負荷、燃料温度が高いほど、前記所定温度を低く設定するのが望ましい。

・ＥＣＵ２０の構成部品（例えばＣＰＵ２１、パルス出力回路２２等）や、ＥＤＵ３０の構成部品（例えばスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３やコンバータ３１、昇圧コンデンサ３２、制御回路３３等）の温度が動作保障温度範囲外である時には、警告ランプ１７の点灯を禁止させることが望ましい。具体的には、ＥＣＵ２０又はＥＤＵ３０の雰囲気温度が予め設定した温度の範囲外になった場合に、警告ランプ１７の点灯を禁止させればよい。

・上述した各実施形態では、エミッション悪化報知手段に警告ランプ１７（表示手段）を用いているが、このようなランプに限らず、例えば警告音を発生させるブザー等をエミッション悪化報知手段に用いてもよい。また、警告ランプ１７や警告音を発生させることなくダイアグ信号を出力する手段を、エミッション悪化報知手段として用いてもよい。なお、警告ランプ１７は、車室内のうちインストルメントパネルやメータ装置に取り付ける等、車両運転者に報知可能な位置に配置することが望ましい。

・上記実施形態では、噴射時期ずれ量が所定の閾値ＴＨ以上である（Ｓ３０：ＹＥＳ）ことを条件としてエミッション悪化状態であると判定するエミッション悪化判定手段を備えているが、燃料噴射弁１２の構成部品に異常が生じている場合等、燃料噴射システムの異常に起因して噴射時期ずれ量が上限値を超えて大きくなっているか否かを判定する異常判定手段を、上記エミッション悪化判定手段とは別に備えるようにしてもよい。この場合、エミッション悪化判定に用いる前記閾値ＴＨ，ＴＨ１，ＴＨ２を、異常判定に用いる前記上限値よりも小さい値に設定してもよいし、大きい値に設定してもよい。なお、異常判定された場合には、例えば、燃料噴射システムに異常が生じている旨を示すダイアグ信号を出力すればよい。

１２…燃料噴射弁、１７…エミッション悪化報知手段、２０…ＥＣＵ（噴射指令手段）、３０…ＥＤＵ（駆動回路）、Ｓ１０…インパクト状態判定手段、Ｓ２０…実噴射時期検出手段、Ｓ２１…実噴射回数検出手段、Ｓ３０…ずれ量算出手段、ＴＨ…閾値、ＴＨ１…第１判定閾値、ＴＨ２…第２判定閾値。

Claims (9)

1. 火花点火式の内燃機関のうち、燃料噴射弁から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用され、
   前記燃料噴射弁から実際に燃料噴射が為された実噴射時期を検出する実噴射時期検出手段と、
   検出した前記実噴射時期と目標噴射時期とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、
   算出した前記ずれ量が所定の閾値を超えて大きい場合に、排気エミッションが悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、
   前記内燃機関の運転状態が、前記実噴射時期と前記目標噴射時期とのずれにより排気エミッションが所定以上の影響を受けるインパクト状態であるか否かを判定するインパクト状態判定手段と、
   を備え、
   前記インパクト状態であると判定されている時には前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、前記インパクト状態でないと判定されている時には前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止することを特徴とするエミッション悪化報知装置。
2. 火花点火式の内燃機関のうち、燃料噴射弁から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用され、
   前記燃料噴射弁から実際に燃料噴射が為された実噴射時期を検出する実噴射時期検出手段と、
   検出した前記実噴射時期と目標噴射時期とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、
   算出した前記ずれ量が所定の閾値を超えて大きい場合に、排気エミッションが悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、
   前記内燃機関の運転状態が、前記実噴射時期と前記目標噴射時期とのずれにより排気エミッションが所定以上の影響を受けるインパクト状態であるか否かを判定するインパクト状態判定手段と、
   を備え、
   前記インパクト状態でないと判定されている時には、前記インパクト状態であると判定されている時に比べて前記閾値を大きい値にすることを特徴とするエミッション悪化報知装置。
3. 火花点火式の内燃機関のうち、燃料噴射弁から燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式の内燃機関に適用され、
   前記内燃機関の１燃焼サイクル中の燃料噴射を複数回に分割して実施する時に、実際に分割された実噴射回数を検出する実噴射回数検出手段と、
   検出した実噴射回数が目標噴射回数よりも少ない場合に、排気エミッションが悪化している旨を報知するエミッション悪化報知手段と、
   前記内燃機関の運転状態が、前記実噴射回数が目標噴射回数より少ないことにより排気エミッションが所定以上の影響を受けるインパクト状態であるか否かを判定するインパクト状態判定手段と、
   を備え、
   前記インパクト状態であると判定されている時には前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、前記インパクト状態でないと判定されている時には前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止することを特徴とするエミッション悪化報知装置。
4. 前記インパクト状態判定手段は、前記内燃機関の圧縮行程中に燃料を噴射していることを条件として、前記インパクト状態であると判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエミッション悪化報知装置。
5. 前記インパクト状態判定手段は、前記内燃機関のシリンダが所定温度未満であることを条件として、前記インパクト状態であると判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のエミッション悪化報知装置。
6. 排気を浄化する触媒装置が設けられた内燃機関に適用され、
   前記インパクト状態判定手段は、前記触媒装置が触媒活性化温度に達していない触媒暖機運転中であることを条件として、前記インパクト状態であると判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のエミッション悪化報知装置。
7. 目標噴射量及び目標噴射時期に応じた噴射指令信号を出力する噴射指令手段と、
   前記噴射指令信号に基づき、前記燃料噴射弁へ供給される駆動電圧又は駆動電流を制御する駆動回路と、
   を備える燃料噴射システムに適用され、
   前記実噴射時期検出手段は、前記駆動回路により制御される前記駆動電圧又は駆動電流に基づき前記実噴射時期を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のエミッション悪化報知装置。
8. 目標噴射量及び目標噴射時期に応じた噴射指令信号を出力する噴射指令手段と、
   前記噴射指令信号に基づき、前記燃料噴射弁へ供給される駆動電圧又は駆動電流を制御する駆動回路と、
   を備える燃料噴射システムに適用され、
   前記実噴射回数検出手段は、前記駆動回路により制御される前記駆動電圧又は駆動電流に基づき前記実噴射回数を検出することを特徴とする請求項３に記載のエミッション悪化報知装置。
9. 目標噴射量及び目標噴射時期に応じた噴射指令信号を出力する噴射指令手段と、
   前記噴射指令信号に基づき、前記燃料噴射弁へ供給される駆動電圧又は駆動電流を制御する駆動回路と、
   を備える燃料噴射システムに適用され、
   前記噴射指令手段を構成する電子部品又は前記駆動回路を構成する電子部品の温度が動作保障温度範囲外である時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のエミッション悪化報知装置。

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