JP2012026371A - 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報知するにあたり、不要な報知の低減を図ったエミッション悪化報知装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力（供給圧力Ｐｃ）が所定の閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段Ｓ４０と、低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて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、を備え、燃料噴射弁からの燃料噴射が許可された噴射制御時（Ｓ１０：ＹＥＳ）にはエミッション悪化報知手段による報知を許可し（Ｓ８０）、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御時（Ｓ１０：ＮＯ）にはエミッション悪化報知手段による報知を禁止する（Ｓ１００）。
【選択図】 図５

Description

本発明は、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している場合に、その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、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、ポート噴射式の場合に比べて高圧の燃料を噴射させて燃料の微粒化を促進させることが、排気エミッションを良好にする上で重要である（特許文献１参照）。

そのため、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定値未満である場合には、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許容範囲を超えて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

ここで、内燃機関の運転中であっても、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御を実施する場合がある。例えば、内燃機関の始動を開始して燃料ポンプの作動を開始させてから、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が上昇して所定値に達するまでの燃圧上昇期間や、機関回転速度が上限値を超えて高回転になっている時、減速走行運転に伴うフューエルカット時には、噴射停止制御を実施する。

そして、このように噴射停止制御を実施している時であれば、燃圧が所定値未満であっても排気エミッションの悪化を招くことはないので、このような場合にまで警告ランプを点灯させることは運転者への不要な報知であり、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報知するにあたり、不要な報知の低減を図った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、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて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、を備え、前記燃料噴射弁からの燃料噴射が許可された噴射制御時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させることを特徴とする。

上記発明によれば、燃料噴射を停止させる噴射停止制御時には、前記低燃圧状態であったとしてもエミッション悪化報知手段による報知を禁止する。或いは、低燃圧状態の判定に用いる閾値を低下させることで報知されにくくする。一方、燃料噴射が許可された噴射制御時には、低燃圧状態になっていれば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報知するにあたり、不要な報知の低減を図ることができる。

請求項２記載の発明では、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて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、を備え、触媒装置が触媒活性化温度に達していない非活性化時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、前記触媒装置が前記触媒活性化温度以上である活性化時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させることを特徴とする。

ここで、触媒装置が活性化していれば、燃圧低下によるエミッション悪化分を触媒装置によりある程度は浄化できるので、エミッション悪化報知手段による報知の必要性が低くなる。この点を鑑みた上記発明によれば、触媒装置の活性化時には、前記低燃圧状態であったとしてもエミッション悪化報知手段による報知を禁止する。或いは、低燃圧状態の判定に用いる閾値を低下させることで報知されにくくする。一方、非活性化時には、低燃圧状態になっていれば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報知するにあたり、不要な報知の低減を図ることができる。

請求項３記載の発明では、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて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、を備え、前記内燃機関の温度が所定温度に達していない低温時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、前記内燃機関の温度が前記所定温度以上である高温時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させることを特徴とする。

ここで、内燃機関の温度が前記所定温度以上であれば、噴射した燃料が内燃機関のピストンやシリンダに付着しても直ぐに気化するので、排気エミッションが著しく悪化する可能性は低く、エミッション悪化報知手段による報知の必要性が低くなる。この点を鑑みた上記発明によれば、内燃機関の高温時には、前記低燃圧状態であったとしてもエミッション悪化報知手段による報知を禁止する。或いは、低燃圧状態の判定に用いる閾値を低下させることで報知されにくくする。一方、低温時には、低燃圧状態になっていれば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報知するにあたり、不要な報知の低減を図ることができる。

請求項４記載の発明では、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の下限値よりも低くなっている燃圧異常状態であるか否かを判定する異常判定手段と、前記燃圧異常状態であると判定された場合に、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るダイアグ信号出力手段と、を備え、前記低燃圧判定手段の判定で用いられる前記閾値は、前記異常判定手段の判定で用いられる前記下限値とは異なる値に設定されていることを特徴とする。

ここで、異常時のダイアグ信号出力と排気エミッション悪化の報知とではその目的が異なる。つまり、異常時のダイアグ信号は、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化しているか否かに拘わらず、燃料噴射システムに異常があると判定されれば出力される信号である。そのため、排気エミッション悪化の判定に用いる閾値と、燃料噴射システム異常の判定に用いる下限値とを異なる値に設定することが望ましい。また、エミッション悪化の旨は運転者に報知させることが望ましいのに対し、燃圧異常状態である旨は修理作業者に報知させるようにダイアグ信号を出力させておくことが望ましい。

これらの点を鑑みた上記発明によれば、異常判定手段及びダイアグ信号出力手段と、低燃圧判定手段及びエミッション悪化報知手段とを別々に備え、各々の判定に用いる閾値及び下限値を異なる値に設定しているので、異常判定及びその報知態様と、エミッション悪化判定及びその報知態様とを、各々の目的に合った判定基準及び報知態様にできる。

請求項５記載の発明では、燃料ポンプにより圧送されて前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が目標圧力となるよう、前記燃料ポンプの作動を制御する燃料噴射システムに適用され、前記閾値は、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の実圧力又は前記目標圧力に応じて可変設定されていることを特徴とする。

上記発明によれば、エミッション悪化判定に用いる閾値を目標圧力又は実圧力に応じて可変設定するので、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化しているか否かを精度良く判定して報知できる。例えば、内燃機関の圧縮行程時に燃料を噴射する場合には、吸気行程時に噴射する場合に比べて目標圧力が高くなるが、このような目標圧力の上昇に伴い判定閾値を高く設定すればよい。また、目標圧力が高い場合には、目標圧力に対して実圧力が僅かに低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場合があるので、目標圧力と判定閾値との差分を、目標圧力が高いほど小さく設定することが望ましい。

請求項６記載の発明では、前記内燃機関の始動を開始してから、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が上昇して所定の閾値に達するまでの期間、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止させる噴射禁止制御手段と、前記噴射禁止制御手段により燃料噴射が禁止されている期間に、燃料を誤噴射していないかを確認する確認手段と、前記確認手段により誤噴射していると確認された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて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、を備えることを特徴とする。

内燃機関の始動時において、燃料圧力が上昇して所定の閾値に達するまでの期間に燃料を噴射すると、噴射燃料の微粒化を十分に促進させることができないため排気エミッションの悪化を招く。そこで、燃料圧力が上昇して所定の閾値に達するまでの期間は燃料噴射を禁止して排気エミッション悪化の回避を図ることが望ましい。しかしながら、燃料噴射弁の制御プログラムにバグが存在している場合等、制御に不具合があることに起因して、燃料噴射が禁止されている期間であっても燃料を誤噴射する場合があり、その場合には排気エミッションの悪化を招くこととなる。

この点を鑑みた上記発明では、燃料噴射が禁止されている期間に誤噴射していないかを確認し、誤噴射していると確認された場合には、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している旨を報知するので、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知を低減して適切に報知できる。

請求項７記載の発明では、前記内燃機関の運転状態に応じて設定され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力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、前記確認手段は、前記駆動回路により制御される前記駆動電力（例えば駆動電力の電圧値又は電流値）に基づき前記誤噴射の有無を確認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誤噴射の有無を確認できる。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誤噴射の有無を確認できる。しかし、駆動回路に異常が有る場合等、駆動電力の制御状態が噴射指令信号に対応していない場合には、誤噴射の有無を正しく確認できない。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力に基づき誤噴射の有無を確認するので、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誤噴射の有無を正しく確認できる。

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。 第１実施形態において、燃圧異常状態の判定手法、及びエミッション悪化状態の判定手法を説明するタイムチャート。 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。

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、噴孔１２ａが燃焼室１０ａに露出するよう配置されている。そして、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。

燃料タンク４０内の燃料は、高圧ポンプ４１（燃料ポンプ）によりデリバリパイプ４２（蓄圧容器）へ圧送され、デリバリパイプ４２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。デリバリパイプ４２内の圧力（供給圧力Ｐｃ）に対する目標圧力値（目標供給圧Ｐｔｒｇ）は、機関回転速度及び機関負荷等、内燃機関１０の運転状態に応じて設定される。そして、デリバリパイプ４２に取り付けられた燃圧センサ４２ａの検出値（供給圧力Ｐｃ）が目標供給圧Ｐｔｒｇに一致するよう、高圧ポンプ４１の吐出量が制御される。なお、高圧ポンプ４１は、内燃機関１０の出力軸から伝達されるトルクにより駆動する機械式ポンプである。

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。

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。

ところで、上述した直噴式の内燃機関１０においては、ポート噴射式の場合に比べてデリバリパイプ４２内の圧力（供給圧力Ｐｃ）を高く設定して、圧縮行程時での噴射を可能にすることが要求される。また、供給燃圧を高圧にして噴射燃料の微粒化を促進させることが、排気エミッションを良好にする上で重要である。そこで本実施形態では、供給圧力Ｐｃが所定値（後述するＥＭ用閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２）未満である場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて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。

但し、内燃機関１０の運転中であっても、燃料噴射弁１２からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御を実施する場合がある。例えば、機関回転速度ＮＥが上限値を超えて高回転になっている時には、噴射停止制御を実施して内燃機関１０を構成する各種部品の損傷回避を図る。また、減速走行運転時において、噴射停止制御を実施して燃費向上を図る場合がある。

また、図４に示す燃圧上昇期間Ｔａにおいて噴射停止制御を実施する場合がある。この場合の噴射停止制御の技術的意義について、図４を用いて以下に説明する。図４（ａ）は内燃機関１０の始動時の機関回転速度ＮＥの時間変化を示し、図４（ｂ）は供給圧力Ｐｃの時間変化を示す。

先ず、ｔ１時点においてスタータモータを駆動させると、高圧ポンプ４１が駆動を開始して供給圧力Ｐｃが徐々に上昇していく。そして、水温センサ１５により検出された冷却水温度が所定値未満である冷間始動時においては、供給圧力Ｐｃが所定値Ｐａにまで上昇するのを待って、Ｐｃ＝Ｐａとなったｔ２時点に燃料噴射弁１２からの燃料噴射を開始させる。或いは、予め設定した所定時間Ｔａが経過するのを待って燃料噴射を開始させる。なお、冷却水温度が所定値以上であれば、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥｔｈにまで上昇した時点で燃料噴射弁１２からの燃料噴射を開始させる。ちなみに、前記所定時間Ｔａは、機関回転速度ＮＥが所定値ＮＥｔｈに達するのに要する時間よりも長い時間に設定されている。

そして、スタータモータの駆動を開始したｔ１時点からｔ２時点までの期間、或いは所定時間Ｔａが経過するまでの期間が、「噴射停止制御」を実施する期間（冷間始動時噴射停止期間）に相当する。この期間には供給圧力Ｐｃが十分に上昇していないため噴射燃料の微粒化が期待できない。しかも冷間始動時であるため、供給圧力Ｐｃが十分に上昇していないと排気エミッションが悪くなることが懸念される。そこで本実施形態では、上述した冷間始動時噴射停止期間には、噴射停止制御を実施している。

ｔ２時点で燃料噴射を開始すると、期間回転速度ＮＥが急激に上昇することに伴って供給圧力Ｐｃも急上昇する。その後、供給圧力Ｐｃが目標供給圧Ｐｔｒｇに一致するよう高圧ポンプ４１の吐出量が制御される。

その後、ｔ１時点から所定時間Ｔｂが経過した後において、供給圧力ＰｃがＥＭ用閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２未満である場合に、低燃圧状態に起因した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。ここで、成層燃焼を実施している場合には、均質燃焼を実施している場合に比べて燃圧不足によるエミッション悪化が顕著となる。そこで本実施形態では、成層燃焼時のＥＭ用閾値Ｐｔｈ１を均質燃焼時のＥＭ用閾値Ｐｔｈ２よりも高い値に設定している。

また、ＥＣＵ２０（異常判定手段、ダイアグ信号出力手段）は、供給圧力Ｐｃが、所定の下限値（異常用下限値Ｐｔｈｂ）及び上限値（異常用下限値Ｐｔｈｃ）の範囲から外れた燃圧異常状態であるか否かを判定する。この燃圧異常状態は、例えば、高圧ポンプ４１の異常によりポンプ吐出量が低下する異常や、デリバリパイプ４２と高圧ポンプ４１とを接続する配管の損傷等に起因して供給圧力Ｐｃが下限値Ｐｔｈｂより低くなることを想定している。また、高圧ポンプ４１の異常によりポンプ吐出量が上昇する異常や、噴孔１２ａへの異物付着が進行することに起因して供給圧力Ｐｃが上限値Ｐｔｈｃより高くなることを想定している。

要するに、燃圧異常状態の判定は、高圧ポンプ４１、デリバリパイプ４２、燃料噴射弁１２、配管等の燃料噴射システムに異常が生じているか否かを判定するものであり、この判定は、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化しているか否か（エミッション悪化状態であるか否か）とは無関係に判定するものである。そして、燃圧異常状態であると判定された場合には、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る。このダイアグ信号は、ディーラー等における修理作業者に報知するよう出力されて記憶される信号であり、警告ランプ１７を点灯させるものではない。但し、本実施形態の変形例として、燃圧異常状態であると判定されてダイアグ信号が出力された場合に警告ランプ１７を点灯させるように構成してもよい。

燃圧異常状態の判定に用いる異常用下限値Ｐｔｈｂは、エミッション悪化状態の判定に用いるＥＭ用閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２よりも高い値に設定されている。つまり、燃圧異常状態であると判定される機会よりもエミッション悪化状態であると判定される機会の方が少なくなるよう設定されている。

図５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５に示すステップＳ１０において、噴射停止制御を実施している最中であるか否かを判定する。噴射停止制御を実施しておらず噴射制御中であると判定されれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、続くステップＳ２０において、燃圧センサ４２ａの検出値に基づく供給圧力Ｐｃを取得する。続くステップＳ３０では、取得した供給圧力Ｐｃに基づき判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２を算出する。例えば、供給圧力Ｐｃに所定値α（０＜α＜１）を乗じて得られた値を判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２として算出する。そして、成層燃焼制御時には均質燃焼制御時に比べて前記所定値αを高い値に設定する。例えば、成層燃焼制御時にはα＝０．８に設定してＰｔｈ１＝Ｐｃ×αとし、均質燃焼制御時にはα＝０．７に設定してＰｔｈ２＝Ｐｃ×αとする。

なお、供給圧力Ｐｃに基づき判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２を算出することに替え、目標供給圧Ｐｔｒｇに基づき判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２を算出するようにしてもよい。ちなみに、目標供給圧Ｐｔｒｇは、成層燃焼制御時の方が均質燃焼制御時よりも高い値に設定されている。

続くステップＳ４０（低燃圧判定手段）では、ステップＳ２０で取得した供給圧力Ｐｃが、ステップＳ３０で算出した判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２よりも低くなっているか否かを判定する。そして、Ｐｃ＜Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２と判定（Ｓ４０：ＹＥＳ）される毎に、次のステップＳ５０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Ｓ６０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Ｓ７０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Ｓ８０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、Ｐｃ＜Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２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にて噴射停止制御中であると判定された場合（Ｓ１０：ＮＯ）、又はＰｃ≧Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２と判定された場合（Ｓ４０：ＮＯ）には、次のステップＳ９０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Ｓ１００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、噴射制御中である場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には警告ランプ１７の点灯作動を許可し、噴射停止制御中である場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、供給圧力Ｐｃが判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２未満であるか否かに拘わらず警告ランプ１７の点灯作動を禁止する。そのため、噴射停止制御中でありエミッション悪化状態になる筈のない時にまで警告ランプ１７が点灯してしまうことを回避でき、かつ、噴射制御中に供給圧力Ｐｃが判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２未満となった場合には警告ランプ１７を点灯させることにより、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知を低減して適切に報知できる。

また、燃料噴射システム異常の判定とエミッション悪化の判定とを別々に実施しており、排気エミッション悪化の判定に用いる判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２を、燃料噴射システム異常の判定に用いる下限値Ｐｔｈｂよりも低い値に設定している。そのため、燃圧異常状態であると判定される機会はエミッション悪化状態であると判定される機会よりも多くなるものの、燃圧異常状態時には警告ランプ１７を点灯させることなくダイアグ信号を出力するに留めるので、必要以上に警告ランプ１７が点灯作動することを回避できる。

また、排気エミッション悪化の判定に用いる判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２は、目標供給圧Ｐｔｒｇ又は供給圧力Ｐｃに応じて可変設定されるので、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化しているか否かを精度良く判定して報知できる。

また、図５のステップＳ１０において噴射停止制御中であるか否かを判定するにあたり、ｔ１時点から所定時間Ｔｂが経過するまでの期間は噴射停止制御中であるとみなして警告ランプ１７の点灯作動を禁止する。これによれば、内燃機関１０の始動時の燃圧上昇中に、Ｐｃ＜Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２と判定されて警告ランプ１７が点灯作動することを回避できるので、必要以上に警告ランプ１７が点灯作動することを回避できる。なお、燃料噴射を開始したｔ２時点から所定時間が経過するまでの期間を噴射停止制御中であるとみなして警告ランプ１７の点灯作動を禁止するようにしてもよい。

（第１実施形態の変形例１）
本変形例１では、内燃機関１０の排気管に、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（図示せず）が取り付けられていることを前提とする。そして、図５のステップＳ１０の処理内容を、「触媒装置が触媒活性化温度に達しているか否かの判定」に変更している。そして、触媒活性化温度に達していない非活性化時には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０〜Ｓ８０の処理を実施して警告ランプ１７の点灯作動を許可する。一方、触媒活性化温度に達している活性化時には（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ９０，Ｓ１００の処理を実施して警告ランプ１７の点灯作動を禁止する。

なお、非活性化時か否かを判定するにあたり、排気管に設けられた排気温度センサの検出値（排気温度）に基づき判定してもよいし、触媒装置に設けられた触媒温度センサの検出値（触媒温度）に基づき判定してもよい。或いは、内燃機関１０の始動開始から所定時間が経過した以降であれば触媒活性化温度に達している、と判定してもよい。

本変形例１によれば、燃圧低下によるエミッション悪化分を触媒装置によりある程度浄化できる活性化時には、警告ランプ１７の点灯作動を禁止するので、エミッション悪化状態になる可能性の低い時にまで警告ランプ１７が点灯してしまうことを回避でき、かつ、非活性化時に供給圧力Ｐｃが判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２未満となった場合には警告ランプ１７を点灯させることにより、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知を低減して適切に報知できる。

（第１実施形態の変形例２）
本変形例２では、図５のステップＳ１０の処理内容を、「内燃機関１０の温度が所定温度に達しているか否かの判定」に変更している。そして、所定温度に達していない低温時には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０〜Ｓ８０の処理を実施して警告ランプ１７の点灯作動を許可する。一方、所定温度に達した高温時には（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ９０，Ｓ１００の処理を実施して警告ランプ１７の点灯作動を禁止する。

なお、内燃機関１０の温度が低温時であるか否かの判定するにあたり、水温センサ１５の検出値（水温）に基づき判定してもよいし、内燃機関１０の始動開始から所定時間が経過した以降であれば高温時である、と判定してもよい。

本変形例２によれば、ピストン１６やシリンダ１０ｃに噴射燃料が付着することによるエミッション悪化の程度が低い、内燃機関１０の暖機運転が完了後（高温時）には、警告ランプ１７の点灯作動を禁止するので、エミッション悪化状態になる可能性の低い時にまで警告ランプ１７が点灯してしまうことを回避でき、かつ、低温時に供給圧力Ｐｃが判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２未満となった場合には警告ランプ１７を点灯させることにより、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知を低減して適切に報知できる。

（第２実施形態）
図４に示すように、内燃機関１０の始動を開始したｔ１時点から、スタータモータによる高圧ポンプ４１の駆動に伴い供給圧力Ｐｃが上昇して所定の閾値Ｐａに達するまでの燃圧上昇期間Ｔａには、供給圧力Ｐｃが十分に上昇していないため噴射燃料の微粒化が期待できないため、排気エミッションが悪くなることが懸念される。そこで本実施形態では、第１実施形態にかかる「噴射停止制御」と同様にして、上述した燃圧上昇期間Ｔａには、ＥＣＵ２０（噴射禁止制御手段）は燃料噴射弁１２からの燃料噴射を禁止する。

なお、特に冷却水温度が所定値未満である冷間始動時においては、供給圧力Ｐｃが十分に上昇していないと排気エミッションが悪くなることが懸念されるので、冷却水温度が所定値未満であるとの条件を満たす場合において、燃圧上昇期間Ｔａにおける噴射禁止を実施してもよい。また、圧縮行程で燃料噴射する成層燃焼制御を実施する場合には、供給圧力Ｐｃが十分に上昇していないと排気エミッションが悪くなることが懸念されるので、成層燃焼制御が要求されているとの条件を満たす場合において、燃圧上昇期間Ｔａにおける噴射禁止を実施してもよい。

さらにＥＣＵ２０（確認手段）は、噴射が禁止されている燃圧上昇期間Ｔａに燃料を誤噴射していないかを確認する。例えば、燃圧上昇期間ＴａにＥＤＵ３０から駆動電力が出力されていないかを確認し、駆動電力の出力が検出された場合に誤噴射していると判定すればよい。より具体的には、スイッチング素子ＳＷ３と電磁ソレノイド１２ｃとの間の電圧又は電磁ソレノイド１２ｃを流れる電流を検出し、これらの検出値に基づき駆動電力の出力有無を判定すればよい。或いは、燃圧上昇期間ＴａにＥＣＵ２０から噴射指令信号が出力されていないかを確認し、噴射指令信号の出力が検出された場合に誤噴射していると判定すればよい。

そして、燃圧上昇期間Ｔａに誤噴射している旨が確認された場合には、排気エミッションが許容範囲を超えて悪化している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する。

図６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５に示すステップＳ１１において噴射が禁止されているか否かを判定する。具体的には、供給圧力Ｐｃが所定値Ｐａ未満であれば噴射禁止中であると判定する。噴射禁止中と判定されれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、続くステップＳ４１（確認手段）において誤噴射が検知されたか否かを確認する。

そして、誤噴射が検知される（Ｓ４１：ＹＥＳ）毎に、次のステップＳ５０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Ｓ６０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Ｓ７０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Ｓ８０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、誤噴射が検知される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Ｓ１１にて噴射禁止中でないと判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）、又は誤噴射が検知されていないと判定された場合（Ｓ４１：ＮＯ）には、次のステップＳ９０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Ｓ１００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、ＥＣＵ２０が有するマイクロコンピュータの制御プログラムのバグや、ＥＤＵ３０の構成部品の故障等の不具合に起因して、燃料噴射が禁止されている燃圧上昇期間Ｔａに誤噴射してしまっても、その誤噴射を検知して警告ランプ１７を点灯させるので、排気エミッションの悪化を報知するにあたり、不要な報知を低減して適切に報知できる。

（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１実施形態において、均質燃焼時には警告ランプ１７の点灯作動を禁止して、成層燃焼であることを条件としてエミッション悪化状態の判定及び警告ランプ１７の点灯作動を許可するようにしてもよい。

・上記第２実施形態において、噴射開始時点での供給圧力Ｐｃを取得して記憶しておき、その供給圧力Ｐｃが所定値以下であれば、噴射禁止期間中に誤噴射したと判定するようにしてもよい。

・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。

・噴射停止制御中にエミッション悪化報知手段による報知を禁止するにあたり、図５に示す実施形態では、供給圧力Ｐｃの取得（Ｓ２０）及び低燃圧判定（Ｓ４０）を実施することを噴射停止制御中には禁止することで、その結果、噴射停止制御中での報知を禁止させている。これに対し、供給圧力Ｐｃの取得（Ｓ２０）又は低燃圧判定（Ｓ４０）を噴射停止制御中であっても実施するものの、噴射停止制御中での報知を禁止させるようにしてもよい。

・上記第１実施形態及びその変形例１，２では、ステップＳ１０で否定判定された場合に、警告ランプ１７の点灯作動を禁止している。これに対し、ステップＳ１０で否定判定された場合に、警告ランプ１７の点灯作動を許可しつつ判定閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２を低下させるように補正した上で、ステップＳ２０〜Ｓ８０の処理を実行するようにしてもよい。これによっても、ステップＳ１０の否定判定時には肯定判定時に比べて警告ランプ１７が点灯作動されにくくなるので、不要な報知を低減して適切に報知できるとの効果を発揮できる。

・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。

１２…燃料噴射弁、１７…エミッション悪化報知手段、２０…ＥＣＵ（異常判定手段、ダイアグ信号出力手段、噴射指令手段）、３０…ＥＤＵ（駆動回路）、Ｓ４０…低燃圧判定手段、Ｓ４１…確認手段。

Claims (7)

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、
   前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、
   前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて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、
   を備え、
   前記燃料噴射弁からの燃料噴射が許可された噴射制御時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、
   前記燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させる噴射停止制御時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させ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であって、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、
   前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、
   前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて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、
   を備え、
   前記触媒装置が触媒活性化温度に達していない非活性化時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、
   前記触媒装置が前記触媒活性化温度以上である活性化時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させ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、
   前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の閾値よりも低くなっている低燃圧状態であるか否かを判定する低燃圧判定手段と、
   前記低燃圧状態であると判定された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて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、
   を備え、
   前記内燃機関の温度が所定温度に達していない低温時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を許可し、
   前記内燃機関の温度が前記所定温度以上である高温時には、前記エミッション悪化報知手段による報知を禁止する或いは前記閾値を低下させることを特徴とするエミッション悪化報知装置。
4. 前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が所定の下限値よりも低くなっている燃圧異常状態であるか否かを判定する異常判定手段と、
   前記燃圧異常状態であると判定された場合に、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るダイアグ信号出力手段と、
   を備え、
   前記低燃圧判定手段の判定で用いられる前記閾値は、前記異常判定手段の判定で用いられる前記下限値とは異なる値に設定されてい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. 燃料ポンプにより圧送されて前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が目標圧力となるよう、前記燃料ポンプの作動を制御する燃料噴射システムに適用され、
   前記閾値は、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の実圧力又は前記目標圧力に応じて可変設定されてい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. 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、
   前記内燃機関の始動を開始してから、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力が上昇して所定の閾値に達するまでの期間、前記燃料噴射弁からの燃料噴射を禁止させる噴射禁止制御手段と、
   前記噴射禁止制御手段により燃料噴射が禁止されている期間に、燃料を誤噴射していないかを確認する確認手段と、
   前記確認手段により誤噴射していると確認された場合に、排気エミッションが許容範囲を超えて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、
   を備えることを特徴とするエミッション悪化報知装置。
7. 前記内燃機関の運転状態に応じて設定され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力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、
   前記確認手段は、前記駆動回路により制御される前記駆動電力に基づき前記誤噴射の有無を確認することを特徴とする請求項６に記載のエミッション悪化報知装置。

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