JP3186599B2

JP3186599B2 - 筒内噴射型火花点火式内燃エンジン

Info

Publication number: JP3186599B2
Application number: JP22572096A
Authority: JP
Inventors: 一英栂井; 均加村; 淳良小島
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JPH1068352A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射型火花点
火式内燃エンジンに係り、詳しくは、燃料噴射弁に供給
する燃料の供給圧力を切換可能にするとともに、圧縮行
程及び吸気行程で燃料噴射可能な筒内噴射型火花点火式
内燃エンジンに関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近年、車両に搭載される火花点火
式内燃エンジンにおいて、有害排出ガス成分の低減や燃
費の向上等を図るため、旧来の吸気管噴射型に代えて燃
焼室に直接燃料を噴射する筒内噴射型のガソリンエンジ
ンが種々提案されている。筒内噴射型のガソリンエンジ
ンでは、例えば、燃料噴射弁からピストン頂部に設けた
キャビティ内に燃料を噴射することで、点火時点におい
て点火プラグの周囲に理論空燃比に近い空燃比の混合気
を生成させている。これにより、全体に希薄な空燃比で
も着火が可能となり、ＣＯやＨＣの排出量が減少すると
共に、アイドル運転時や低負荷走行時の燃費を大幅に向
上させることができるようにされている。

【０００３】また、このようなガソリンエンジンでは、
エンジンの運転状態、つまり負荷に応じて圧縮行程噴射
モード（後期噴射モード）と吸気行程噴射モード（前期
噴射モード）とを切り換えるようにしている。これによ
り、低負荷運転時には、圧縮行程中に燃料を噴射し、点
火プラグの周囲やキャビティ内に理論空燃比に近い空燃
比の混合気を形成させることができ、これにより、全体
として希薄な空燃比でも良好な着火を実現できる。一
方、高負荷運転時には、吸気行程中に燃料を噴射し、燃
焼室内に均一な空燃比の混合気を形成させることがで
き、これにより、吸気管噴射型のものと同様に、多量の
燃料を燃焼させて加速時や高速走行時に要求される出力
を確保することが可能とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
筒内噴射型のガソリンエンジンでは、上記のように、低
負荷運転時のような圧縮行程噴射モードにあっては、圧
縮行程中に燃料を確実に噴射する必要がある。従って、
燃料噴射弁からは圧縮圧力に対抗できるだけの高圧の吐
出圧で燃料を噴射しなければならない。

【０００５】そこで、燃料噴射弁に燃料を送給する送給
経路上に高圧燃料ポンプやレギュレータバルブ等を設
け、これにより、燃料噴射弁に供給される燃料の供給圧
力、即ち燃圧を高圧に調節するようにしている。ところ
が、高圧燃料ポンプやレギュレータバルブ、また、燃料
噴射弁等は、厳しい圧力条件下で経時劣化等によって故
障する場合がある。このように高圧燃料ポンプやレギュ
レータバルブ等が故障し異常状態になると、燃圧が低下
してしまうことが多い。つまり、高圧燃料ポンプやレギ
ュレータバルブ等が異常状態になると、もはや燃料噴射
弁からは圧縮圧力に対抗できるだけの高圧の吐出圧で燃
料を噴射できないことになり、即ち圧縮行程中に燃料を
適正に噴射できないことになる。

【０００６】このように圧縮行程中に燃料を適正に噴射
できなくなると、低負荷運転時のような圧縮行程噴射モ
ードでの運転が極めて不安定になり、故に車両の走行状
態が不安定なものになり、ドライバビリティが悪化して
しまう虞がある。そこで、筒内噴射型のガソリンエンジ
ンでありながら、旧来の吸気管噴射型と同様の吸気通路
用の燃料噴射弁をも併せて備え、高圧燃料ポンプやレギ
ュレータバルブ等が故障したときには、吸気通路用の燃
料噴射弁によって燃料噴射を行う構成の内燃エンジンが
特開平７−１０３０５０号公報等に開示されている。

【０００７】しかしながら、上記公報に開示された内燃
エンジンでは、別途吸気通路用の燃料噴射弁を備えてお
り、従って、内燃エンジンの構造を複雑にするばかりで
なく、コストアップに繋がり、さらには、燃料噴射弁等
の制御を複雑なものにしており、問題解決手段としては
現実的なものではない。さらに、上記内燃エンジンで
は、故障時において、燃焼室より離れて位置する燃料噴
射弁によって対応することになる。従って、故障発生時
にあっては、いち早く低圧モードで燃料を噴射してエン
ジンを駆動する必要があるにも拘わらず、燃料を吸気通
路から燃焼室に移送する応答遅れが生じ、故にドライバ
ビリティの悪化に繋がり、場合によってはエンジンスト
ールに至る虞がある。

【０００８】本発明は、上述した事情に基づきなされた
もので、その目的とするところは、簡単な構成でありな
がら、燃料噴射弁に供給される燃料の供給圧力が低下し
たときでも常に安定した運転状態を維持可能な筒内噴射
型火花点火式内燃エンジンを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、燃焼室に燃料を直接噴射する
燃料噴射弁を有し、運転状態に応じて主として圧縮行程
で燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードと、主として吸気
行程で燃料噴射を行う吸気行程噴射モードとを選択可能
な筒内噴射型火花点火式内燃エンジンにおいて、前記燃
料噴射弁に燃料を供給する供給手段と、前記燃料噴射弁
または前記供給手段が故障して前記燃料噴射弁から圧縮
圧力に対抗できるだけの高圧の吐出圧で燃料を噴射でき
ないことが予測されるような異常を検出する異常検出手
段とを備え、前記異常検出手段により前記異常が検出さ
れたときは前記吸気行程噴射モードを選択するとともに
前記燃料噴射弁から燃焼室に燃料を直接噴射することを
特徴としている。

【００１０】従って、圧縮行程で燃料噴射を行う圧縮行
程噴射モードで燃料噴射弁が駆動制御されるような運転
状態であっても、燃料噴射弁または供給手段が故障して
燃料噴射弁から圧縮圧力に対抗できるだけの高圧の吐出
圧で燃料を噴射できないような異常が検出され、燃圧を
充分に高くできないことが予測されると、強制的に吸気
行程噴射モードが選択されるとともに上記燃料噴射弁か
ら燃焼室に燃料が直接噴射されることになり、これによ
り、燃圧が低下していても燃料が負圧により良好に燃焼
室内に吸入される。故に、燃料噴射弁や供給手段の異常
に拘わらず内燃エンジンが安定して継続運転可能とされ
る。

【００１１】また、請求項２の発明では、燃焼室に燃料
を直接噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に供給する
燃料の供給圧力を少なくとも高圧と低圧の二種に切換可
能な供給手段とを有し、運転状態に応じて供給圧力が高
圧に設定された燃料に基づき燃料噴射を行う高圧噴射モ
ードと、供給圧力が低圧に設定された燃料に基づき燃料
噴射を行う低圧噴射モードとを選択可能な筒内噴射型火
花点火式内燃エンジンにおいて、前記燃料噴射弁及び前
記供給手段の異常を検出する異常検出手段を備え、前記
異常検出手段により前記燃料噴射弁及び前記供給手段の
異常が検出されたときは前記低圧噴射モードを選択する
ことを特徴としている。

【００１２】従って、供給圧力が高圧に設定された燃料
に基づき燃料噴射を行う高圧噴射モードで燃料噴射弁が
駆動制御されるような運転状態であっても、燃料噴射弁
及び供給手段に異常が検出され、燃圧を充分に高くでき
ないことが予想されると、強制的に低圧噴射モードが選
択されることになり、これにより、燃圧が低下していて
も燃料が負圧により良好に燃焼室内に吸入される。故
に、燃料噴射弁及び供給手段の異常に拘わらず内燃エン
ジンが安定して継続運転可能とされる。

【００１３】また、請求項３の発明では、前記異常検出
手段は、前記燃料噴射弁に供給される燃料の供給圧力を
検出する燃圧検出手段と、前記燃圧検出手段により検出
された燃料の供給圧力が所定値以下であるとき前記供給
手段を異常と判定する判定手段とを含むことを特徴とし
ている。従って、圧縮行程で燃料噴射を行う圧縮行程噴
射モードで燃料噴射弁が駆動制御されるような運転状態
であっても、燃圧検出手段により検出された燃料の燃料
噴射弁への供給圧力、即ち燃圧が所定値以下であるとき
には、強制的に吸気行程噴射モードが選択されることに
なり、これにより、燃圧が低下していても燃料が負圧に
より良好に燃焼室内に吸入される。故に、燃料噴射弁に
供給される燃圧が低いような場合であっても内燃エンジ
ンが安定して継続運転可能とされる。

【００１４】また、請求項４の発明では、前記筒内噴射
型火花点火式内燃エンジンは、前記異常検出手段により
前記燃料噴射弁及び前記供給手段の異常が検出される
と、燃料の供給圧力に基づき前記燃料噴射弁の燃料噴射
時間を設定することを特徴としている。従って、燃料噴
射弁及び供給手段の異常により燃圧が低くてもその燃圧
に応じて燃料噴射時間が好適に調節され、燃焼室内には
充分な量の燃料が供給される。

【００１５】また、請求項５の発明では、内燃エンジン
のクランク角度を検出するクランク角度検出手段をさら
に含み、前記筒内噴射型火花点火式内燃エンジンは、前
記異常検出手段により前記燃料噴射弁及び前記供給手段
の異常が検出されたときには、前記クランク角度検出手
段からの出力に基づいて検出した吸気上死点近傍に前記
燃料噴射弁の燃料噴射開始時期を設定することを特徴と
している。

【００１６】従って、燃料噴射弁及び供給手段の異常に
より燃圧が低い場合には、吸気上死点近傍から燃料の噴
射が開始され、比較的高負荷運転であっても、燃料噴射
時間が充分に確保される。これにより、低い燃圧であり
ながら燃焼室内には燃料が良好に充填され、内燃エンジ
ンの出力低下が防止される。故に、内燃エンジンはより
安定して継続運転可能とされる。

【００１７】また、請求項６の発明では、内燃エンジン
の目標空燃比を設定するとともに空燃比を目標空燃比に
制御する空燃比制御手段をさらに備え、前記空燃比制御
手段は、前記異常検出手段により前記燃料噴射弁及び前
記供給手段の異常が検出されたときには、目標空燃比に
理論空燃比を設定することを特徴としている。従って、
燃料噴射弁及び供給手段に異常が検出され、燃圧を充分
に高くできないことが予測されると、強制的に吸気行程
噴射モードが選択されるとともに空燃比が理論空燃比と
される。これにより、燃料噴射弁及び供給手段に異常が
あり燃圧が低下したときであっても内燃エンジンが充分
安定して継続運転可能とされ、ドライバビリティの悪化
が確実に防止される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施形態を詳細に説明する。図１は、車両に搭載され
た本発明に係る内燃エンジンの制御装置の一実施形態を
示す概略構成図である。以下、同図に基づき、内燃エン
ジンの制御装置の構成について説明する。

【００１９】エンジン１としては、希薄空燃比、即ちリ
ーン空燃比での燃焼が可能なエンジンが適用される。こ
こでは、例えば、筒内噴射型直列４気筒ガソリンエンジ
ンが適用される。この筒内噴射型のエンジン１では、燃
焼室を始め吸気装置やＥＧＲ装置（排ガス再循環装置）
等が筒内噴射専用に設計されており、また、容易にして
リッチ空燃比、理論空燃比ＡＦS、リーン空燃比での運
転が実現可能とされている。さらに、この筒内噴射型の
エンジン１では、詳しくは後述するが、リーン空燃比の
領域（例えば、３０〜４０程度）において空燃比を可変
制御可能とされている。

【００２０】エンジン１のシリンダヘッド２には、各気
筒毎に点火プラグ３とともに電磁式の燃料噴射弁４も取
り付けられており、燃焼室５内に燃料が直接噴射される
ようにされている。また、シリンダ６に上下摺動自在に
保持されたピストン７の頂面には、圧縮行程後期に燃料
噴射弁４からの燃料噴霧が到達する位置に、半球状の窪
み、即ちキャビティ８が形成されている。また、このエ
ンジン１の圧縮比は、吸気管噴射型のものに比べ高く
（例えば、１２程度）設定されている。動弁機構として
はＤＯＨＣ４弁式が採用されており、シリンダヘッド２
の上部には、吸排気弁９，１０をそれぞれ駆動すべく、
吸気側カムシャフト１１と排気側カムシャフト１２とが
回転自在に支持されている。

【００２１】シリンダヘッド２には、両カムシャフト１
１，１２の間を抜けるようにして、略直立方向に吸気ポ
ート１３が形成されており、この吸気ポート１３を通過
した吸気流は燃焼室５内において、通常のタンブル流と
は逆方向のタンブル流である逆タンブル流を発生可能と
されている。一方、排気ポート１４については、通常の
エンジンと同様に略水平方向に形成されているが、斜め
下方に向け大径の排ガス再循環ポート、即ちＥＧＲポー
ト１５が分岐している。

【００２２】図中、符号１６は冷却水温Ｔwを検出する
水温センサである。また、符号１７は各気筒の所定のク
ランク位置（例えば、５°BTDCおよび７５°BTDC）でク
ランク角信号ＳGTを出力するベーン型のクランク角セン
サであり、このクランク角センサ１７はエンジン回転速
度Ｎeをも検出可能とされている。符号１９は点火プラ
グ３に高電圧を出力する点火コイルである。なお、クラ
ンクシャフトの半分の回転数で回転するカムシャフトに
は、気筒判別信号ＳGCを出力する気筒判別センサ（図示
せず）が設けられており、これにより、上記クランク角
信号ＳGTがどの気筒のものか判別可能とされている。

【００２３】吸気ポート１３には、サージタンク２０を
有する吸気マニホールド２１を介して、エアクリーナ２
２、スロットルボディ２３、ステッパモータ式の＃１Ａ
ＢＶ（第１エアバイパスバルブ）２４及びエアフローセ
ンサ３２を備えた吸気管２５が接続されている。吸気管
２５には、スロットルボディ２３を迂回して吸気マニホ
ールド２１に吸気を行う大径のエアバイパスパイプ２６
が併設されており、その管路にはリニアソレノイド式で
大型の＃２ＡＢＶ（第２エアバイパスバルブ）２７が設
けられている。なお、エアバイパスパイプ２６は、吸気
管２５に準ずる流路面積を有しており、＃２ＡＢＶ２７
の全開時にはエンジン１の低中速域で要求される量の吸
気が可能とされている。

【００２４】また、スロットルボディ２３には、流路を
開閉するバタフライ式のスロットルバルブ２８ととも
に、スロットルバルブ２８の開度、即ちスロットル開度
θTHを検出するスロットル弁開度センサとしてのスロッ
トルポジションセンサ（以下、ＴＰＳという）２９と、
スロットルバルブ２８の全閉状態を検出してエンジン１
のアイドリング状態を認識するアイドルスイッチ３０と
が備えられている。なお、実際には、ＴＰＳ２９から
は、スロットル開度θTHに応じたスロットル電圧ＶTHが
出力され、このスロットル電圧ＶTHに基づいてスロット
ル開度θTHが認識される。

【００２５】上記エアフローセンサ３２は、吸入空気量
Ｑaを検出するものであって、例えば、カルマン渦式フ
ローセンサが使用される。なお、吸入空気量Ｑaは、サ
ージタンク２０にブースト圧センサを設け、このブース
ト圧センサで検出される吸気管圧力から求めるようにし
てもよい。一方、排気ポート１４には、Ｏ₂センサ４０
が取付けられた排気マニホールド４１を介して、三元触
媒４２や図示しないマフラー等を備えた排気管４３が接
続されている。また、上述のＥＧＲポート１５は、大径
のＥＧＲパイプ４４を介して、吸気マニホールド２１の
上流に接続されており、その管路にはステッパモータ式
のＥＧＲバルブ４５が設けられている。

【００２６】図２には、燃料系の概略構成図が示されて
おり、以下、図１とともに図２を参照しながら燃料系の
構成を説明する。燃料タンク５０は、車両の図示しない
車体後部に設置されている。燃料タンク５０には、フィ
ルタ５０ａ、電動式の低圧燃料ポンプ５１を介して低圧
フィードパイプ５２が接続されている。これにより、燃
料タンク５０に貯留された燃料は、低圧燃料ポンプ５１
に吸い上げられ、低圧フィードパイプ５２を介してエン
ジン１側に送給される。なお、低圧フィードパイプ５２
には、逆止弁５２ａが介装されている。

【００２７】低圧フィードパイプ５２からは、リターン
パイプ５３が分岐しており、このリターンパイプ５３に
は第１燃圧レギュレータ５４が介装されている。従っ
て、低圧フィードパイプ５２内の燃料の供給圧力、即ち
燃圧は、リターンパイプ５３の管路に介装された第１燃
圧レギュレータ５４により、比較的低圧（低燃圧）に調
圧される。

【００２８】さらに、低圧フィードパイプ５２には、高
圧燃料ポンプ（供給手段）５５が接続されている。この
高圧燃料ポンプ５５は、通常はシリンダヘッド２に取り
付けられている。そして、この高圧燃料ポンプ５５から
は高圧フィードパイプ５６が延びており、さらに高圧フ
ィードパイプ５６には、デリバリパイプ５７が接続され
ている。デリバリパイプ５７には、各燃料噴射弁４が設
けられており、これにより、燃料を高圧フィードパイプ
５６とデリバリパイプ５７とを介して各燃料噴射弁４に
送給可能とされている。高圧燃料ポンプ５５は、例えば
斜板アキシャルピストン式であり、排気側カムシャフト
１２により駆動され、エンジン１のアイドル運転時にお
いても５ＭＰa〜７ＭＰa以上の吐出圧を発生可能とされ
ている。図中符号６２は、高圧燃料ポンプ５５からの吐
出圧測定用の圧力計であり、これにより、高圧燃料ポン
プ５５の吐出圧が常時監視される。

【００２９】デリバリパイプ５７からは、リターンパイ
プ５８が延びており、このリターンパイプ５８には、第
２燃圧レギュレータ５９が介装されている。これによ
り、デリバリパイプ５７内の燃料の供給圧力、即ち燃圧
Ｐfは、第２燃圧レギュレータ５９によって比較的高圧
（高燃圧）に調圧される。デリバリパイプ５７には、圧
力計（燃圧検出手段）６４が取り付けられており、この
圧力計６４により常時燃圧Ｐfが計測され監視される。

【００３０】リターンパイプ５８からは、第２燃圧レギ
ュレータ５９をバイパスするようにして、電磁式の燃圧
切換弁、即ちレギュレータバイパスバルブ（供給手段）
６０を介装するバイパスパイプ５８ａが分岐合流してい
る。レギュレータバイパスバルブ６０は、オン状態で燃
料をリリーフし、これによりデリバリパイプ５７内の燃
圧Ｐfを低燃圧に低下させることを可能としている。例
えば、レギュレータバイパスバルブ６０は、エンジン１
の始動時においてオンとされ、これにより、各燃料噴射
弁４に低燃圧の燃料が送給される。

【００３１】また、図中符号６１は高圧燃料ポンプ５５
の潤滑や冷却等に利用された一部の燃料を燃料タンク５
０に還流させるリターンパイプである。車両の車室内に
は、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶
に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ
等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備
えたＥＣＵ（電子制御ユニット）７０が設置されてお
り、このＥＣＵ７０によって、エンジン１の総合的な制
御が実施される。

【００３２】ＥＣＵ７０の入力側には、上述した各種の
センサ類が接続されており、各種センサ類等からの検出
情報が入力する。ＥＣＵ７０は、これらの検出情報に基
づき、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして、点火
時期やＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４や
点火コイル１９、ＥＧＲバルブ４５、低圧燃料ポンプ５
１、レギュレータバイパスバルブ６０等を駆動制御す
る。なお、ＥＣＵ７０の入力側には、説明を省略する
が、上記各種センサ類の他、図示しない多数のスイッチ
やセンサ類が接続されており、一方、出力側にも図示し
ない各種警告灯や機器類等が接続されている。

【００３３】次に、上記のように構成された内燃エンジ
ンの制御装置の作用、即ちエンジン制御内容について説
明する。エンジン１が冷機状態にあるときには、運転者
がイグニッションキーをオン操作すると、ＥＣＵ７０
は、低圧燃料ポンプ５１とレギュレータバイパスバルブ
６０をオンにして、燃料噴射弁４に低燃圧の燃料を供給
する（低圧噴射モード）。

【００３４】次に、運転者がイグニッションキーをスタ
ート操作すると、図示しないセルモータによりエンジン
１がクランキングされ、同時にＥＣＵ７０による燃料噴
射制御が開始される。この時点では、ＥＣＵ７０は、前
期噴射モード（即ち、吸気行程噴射モード）を選択し、
比較的リッチな空燃比となるように燃料を噴射する。こ
れは、冷機時には燃料の気化率が低いため、後期噴射モ
ード（即ち、圧縮行程噴射モード）で噴射を行うと、失
火や未燃燃料（ＨＣ）の排出が避けられないことに基づ
いている。また、ＥＣＵ７０は、このような始動時にお
いては＃２ＡＢＶ２７を略全閉近傍まで閉鎖する。従っ
て、この場合、燃焼室５への吸気はスロットルバルブ２
８の隙間や＃１ＡＢＶ２４を介して行われる。なお、＃
１ＡＢＶ２４と＃２ＡＢＶ２７とは、ＥＣＵ７０により
一元管理されており、スロットルバルブ２８を迂回する
吸入空気（バイパスエア）の必要導入量に応じてそれぞ
れの開弁量が決定される。

【００３５】このようにしてエンジン１の始動が完了
し、エンジン１がアイドル運転を開始すると、高圧燃料
ポンプ５５が定格の吐出作動を始めることになり、ＥＣ
Ｕ７０は、レギュレータバイパスバルブ６０をオフにし
て燃料噴射弁４に高圧の燃料を供給する（高圧噴射モー
ド）。この際、要求燃料噴射量は、高圧燃料ポンプ５５
の吐出圧と燃料噴射弁４の開弁時間とから得られる。

【００３６】そして、冷却水温Ｔwが所定値に上昇する
までは、ＥＣＵ７０は、始動時と同様に前期噴射モード
を選択してリッチ空燃比となるよう燃料を噴射する。な
お、エアコン等の補機類の負荷の増減に応じたアイドル
回転数の制御は、＃１ＡＢＶ２４によって行われる。さ
らに、所定サイクルが経過してＯ₂センサ４０が活性化
されると、ＥＣＵ７０は、Ｏ₂センサ４０の出力電圧に
応じて空燃比フィードバック制御を開始する。これによ
り、有害排ガス成分が三元触媒４２によって良好に浄化
されるようになる。

【００３７】このように、冷機時において燃料噴射制御
が行われることになるが、この場合には、吸気管１３の
壁面への燃料滴の付着等がないため、制御の応答性や精
度は高い。エンジン１の暖機が終了すると、ＥＣＵ７０
は、スロットル開度θTHに応じ上記スロットル電圧ＶTH
から得た目標出力相関値、例えば目標平均有効圧Ｐet
（Ｐet＝ｆ_P(Ｎe,ＶTH)）とエンジン回転速度Ｎeとに基
づき、図３の燃料噴射制御マップから現在の燃料噴射制
御領域を検索し、燃料噴射モードを決定する。そして、
各燃料噴射モードにおける目標空燃比ＡＦt及び目標点
火時期Ｓaとを決定する。これにより、目標空燃比ＡＦt
に応じた燃料噴射量が決定され、この燃料噴射量に応じ
て燃料噴射弁４が駆動制御されるとともに、点火コイル
１９が駆動制御される。また、ＥＣＵ７０は、同時に＃
１ＡＢＶ２４、＃２ＡＢＶ２７やＥＧＲバルブ４５の開
閉制御等も行う。

【００３８】以下、燃料噴射制御手順について具体的に
述べる。例えば、アイドル運転時や低速走行時等の低負
荷域では、燃料噴射制御領域は図３中の後期噴射リーン
域となり、この場合には、ＥＣＵ７０は、後期噴射モー
ドを選択するとともに＃１ＡＢＶ２４、＃２ＡＢＶ２７
を制御し、リーンな平均空燃比（例えば、３０〜４０程
度）となるように、目標平均有効圧Ｐetに応じた目標空
燃比ＡＦtをスロットル電圧ＶTHとエンジン回転速度Ｎe
に基づき設定する（ＡＦt＝ｆ_A(Ｎe,ＶTH)）。実際に
は、燃料噴射モード毎に目標空燃比ＡＦtの設定マップ
が予め設けられており、目標空燃比ＡＦtは、このマッ
プに基づいて設定される。そして、ＥＣＵ７０は、この
目標空燃比ＡＦtに応じた燃料噴射量を算出し、この燃
料噴射量に応じた燃料噴射を行うべく燃料噴射弁４を駆
動制御する。

【００３９】ところで、この筒内噴射型のエンジン１で
は、上述したように、ピストン７の上面にキャビティ８
が形成されている。このことから、吸気ポート１３から
流入した吸気流がキャビティ８に沿い上記逆タンブル流
を形成するため、燃料噴射弁４から噴射された燃料と吸
入空気との混合気、即ち燃料噴霧は、点火プラグ３近傍
に良好に集約される。その結果、点火時点において点火
プラグ３の周囲には理論空燃比ＡＦSに近い混合気が常
に層状に形成されることになり、全体としてリーン空燃
比であっても良好な着火性が確保される。

【００４０】従って、このような筒内噴射型のエンジン
１にあっては、ＣＯやＨＣの排出が極めて少量に抑えら
れるとともに、燃費が大幅に向上する。また、補機類の
負荷等の増減に応じたアイドル回転数の制御は、燃料噴
射量の増減によって行われるため、制御応答性も非常に
よい。さらに、通常この制御領域では、ＥＣＵ７０はＥ
ＧＲバルブ４５を開放している。従って、燃焼室５内に
ＥＧＲガスを大量に（例えば、３０％以上）導入可能で
あり、ＮＯXを大幅に低減させることもできる。

【００４１】また、定速走行時等の中負荷域では、その
負荷状態やエンジン回転速度Ｎeに応じて、図３中の前
期噴射リーン域あるいはストイキオフィードバック域と
なり、この場合には、ＥＣＵ７０は、前期噴射モードを
選択するとともに、所定の空燃比となるように燃料を噴
射する。即ち、前期噴射リーン域では、ＥＣＵ７０は、
比較的リーンな空燃比（例えば、２０〜２３程度）とな
るように目標空燃比ＡＦtを設定する。ここでは、目標
空燃比ＡＦtは、エアフローセンサ３２からの出力によ
り求められる上記吸入空気量Ｑaとエンジン回転速度Ｎe
とに基づいて設定される（ＡＦt＝ＡＦS＝ｆ_AS（Ｎe，
Ｑa））。そして、ＥＣＵ７０は、この目標空燃比ＡＦt
に基づき燃料噴射量を設定する。なお、この前期噴射リ
ーン域では、ＥＧＲバルブ４５は閉状態とされる。

【００４２】一方、ストイキオフィードバック域では、
ＥＣＵ７０は、＃１ＡＢＶ２４を従来の内燃エンジンの
アイドルスピードコントロールバルブと同様に制御する
とともに、＃２ＡＢＶ２７を全閉として出力の過剰な上
昇を防止する。そして、ＥＧＲバルブ４５を開閉制御す
るとともに、Ｏ₂センサ４０の出力電圧に応じて空燃比
フィードバック制御を行い、これにより、目標空燃比Ａ
Ｆtが理論空燃比ＡＦSとなるよう制御する。なお、この
ストイキオフィードバック域では、空燃比フィードバッ
ク制御を行うことにより確実に空燃比を理論空燃比ＡＦ
Sに一致させる必要がある。従って、ここでは、実際の
空燃比をより正確なものとすべく、目標空燃比ＡＦtを
エアフローセンサ３２からの出力により求められる上記
吸入空気量Ｑaとエンジン回転速度Ｎeとに基づいて設定
するようにしている（ＡＦt＝ＡＦS＝ｆ_AS(Ｎe,Ｑ
a)）。そして、ＥＣＵ７０は、この目標空燃比ＡＦtに
基づき燃料噴射量を設定する。

【００４３】ところで、ＥＣＵ７０は、通常このストイ
キオフィードバック制御領域においてもＥＧＲバルブ４
５を開放しており、燃焼室５内に適量のＥＧＲガスが導
入される。従って、上記同様にＮＯXが大幅に低減され
るとともに燃費が向上する。この領域では、上述した比
較的高い圧縮比によって大きな出力が得られることに併
せ、有害排ガス成分が三元触媒４２により極めて良好に
浄化される。

【００４４】また、急加速時や高速走行時等の高負荷域
では、図３中のオープンループ制御域となり、この場合
には、ＥＣＵ７０は、前期噴射モードを選択するととも
に＃２ＡＢＶ２７を閉鎖し、比較的リッチな空燃比とな
るようマップから目標空燃比ＡＦtを設定し、この目標
空燃比ＡＦtに応じて燃料を噴射する。中高速走行中の
惰行運転時には、図３中の燃料カット域となり、この場
合には、ＥＣＵ７０は、燃料噴射を停止する。これによ
り、燃費が向上すると同時に、有害排ガス成分も全く排
出されなくなる。なお、燃料カットは、エンジン回転速
度Ｎeが復帰回転速度より低下した場合や、運転者がア
クセルペダルを踏み込んだ場合にあっては即座に中止さ
れる。

【００４５】次に、上記前期および後期噴射モードにお
ける点火時期制御手順について述べる。点火時期制御を
行うにあたり、先ず、目標点火時期Ｓaが設定される。
目標点火時期Ｓaは、後期噴射モード、即ち、図３中の
後期噴射リーン域においては、上記目標平均有効圧Ｐet
とエンジン回転速度Ｎeとに基づいて設定される（Ｓa＝
ｆ_SL(Ｎe,Ｐet)）。これにより、点火コイル１９が目標
点火時期Ｓaに基づいて良好に駆動制御される。前期噴
射モードでは、エアフローセンサ３２からの情報に基づ
き求められた体積効率Ｅvとエンジン回転速度Ｎeとによ
って目標点火時期Ｓaは設定される（Ｓa＝ｆ_SS（Ｎe，
Ｅv））。

【００４６】以上、当該内燃エンジンの制御装置のエン
ジン制御内容について説明したが、上述したように、燃
料噴射制御領域が後期噴射リーン域であって後期噴射モ
ードである場合には、燃料は圧縮行程において燃焼室５
に供給される。従って、この場合には、圧縮圧力に抗し
て燃料噴射を行う必要があり、燃料噴射弁４には高燃圧
の燃料が供給される。

【００４７】しかしながら、例えば、経時劣化等の理由
により高圧燃料ポンプ５５やレギュレータバイパスバル
ブ６０が正常に機能しなくなったり、また、燃料噴射弁
４やレギュレータバイパスバルブ６０等の駆動制御のた
めのＥＣＵ７０からの制御信号が断線等によって伝達不
能になると、燃料噴射弁４に高燃圧の燃料を供給するこ
とが不可能となる。このような場合には、燃料噴射弁４
からの噴射圧力が圧縮圧力に負けることになり、従っ
て、後期噴射モードでの運転が良好に実施できないこと
になる。

【００４８】そこで、当該内燃エンジンの制御装置で
は、このような事態を回避すべく、燃料噴射弁４に高燃
圧の燃料を供給することが不可能となった場合であって
も、後期噴射モードが選択されたときには、後期噴射モ
ードに対応した運転を継続実施できるようにしている。
図４乃至図６を参照すると、ＥＣＵ７０が実行する、後
期噴射モードにおけるリーン空燃比運転の制御手順が示
されている。以下、図４乃至６に基づいて、当該内燃エ
ンジンの制御装置の後期噴射モードにおける燃料噴射制
御及び点火時期制御の制御手順について説明する。

【００４９】ここでは、先ず、図４に示す燃料系故障判
定ルーチンのフローチャートが実行される。図４のステ
ップＳ１では、上記圧力計６４により燃圧Ｐfの検出を
行う。そして、ステップＳ５において、燃料噴射弁４が
正常に作動しているか否かを判別する（異常検出手
段）。ここでは、例えば、ＥＣＵ７０からの制御信号が
入力されているか否か、即ちＥＣＵ７０と燃料噴射弁４
との回路が断線し、燃料噴射弁４が開状態で固定されて
いるか否かで判別を行う。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、
燃料噴射弁４が正常に作動している場合には、次にステ
ップＳ６に進む。

【００５０】ステップＳ６では、後述するように燃料噴
射弁４が異常である場合に値１に設定する噴射弁異常フ
ラグＦINJを値０に設定し、次にステップＳ１２に進
む。一方、ステップＳ５の判別結果が偽（Ｎｏ）である
場合、即ち燃料噴射弁４が開状態で固定されたと判定さ
れる場合には、次にステップＳ７に進む。ステップＳ７
では、燃料噴射弁４が異常であることを記憶するため、
上記噴射弁異常フラグＦINJを値１に設定し、次にステ
ップＳ１２に進む。

【００５１】ステップＳ１２では、ステップＳ１０で検
出した燃圧Ｐfが所定値Ｐ0（例えば、５ＭＰa）より大
きいか否かを判別する（判定手段）。この所定値Ｐ0
（例えば、５ＭＰa）は、圧縮圧力よりも充分に大きな
値、即ち高燃圧であり、後期噴射モードでの運転が充分
に可能な値とされている。ステップＳ１２での判別結果
が真（Ｙｅｓ）で、燃圧Ｐfが所定値Ｐ0より大きく高燃
圧であり、正常と判定される場合には、次にステップＳ
１４に進む。

【００５２】ステップＳ１４では、レギュレータバイパ
スバルブ６０が閉弁状態であるか否かを判別する（異常
検出手段）。即ち、後期噴射モードにおいてレギュレー
タバイパスバルブ６０が正常に機能しているか否かを判
別する。ここでは、レギュレータバイパスバルブ６０に
供給される駆動信号が正常であるか否かで判別する。判
別結果が真でレギュレータバイパスバルブ６０が正常に
機能しており閉弁状態である場合には、、次にステップ
Ｓ１６に進む。

【００５３】ステップＳ１６では、高圧燃料ポンプ５５
が正常に作動しているか否かを判別する（異常検出手
段）。ここでは、例えば、圧力計６２からの吐出圧情報
に基づき、吐出圧が所定値以上であるか否かで判別を行
う。判別結果が真で、高圧燃料ポンプ５５の吐出圧が所
定値以上である場合には、高圧燃料ポンプ５５は正常と
判定でき、この場合には、次にステップＳ１８に進む。

【００５４】ステップＳ１８では、上記ステップＳ１
２，１４，１６の判別結果に基づき、レギュレータバイ
パスバルブ６０や高圧燃料ポンプ５５及び燃料噴射弁４
が正常であって充分な高燃圧が得られるとともに、燃料
噴射弁４も正常に作動していることから、後述するよう
に燃圧Ｐfが異常である場合に値１に設定する燃圧異常
フラグＦHPを値０とする。

【００５５】一方、ステップＳ１２，１４，１６のいず
れか一つの判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちステ
ップＳ１２の判別結果が偽で燃圧Ｐfが所定値Ｐ0（例え
ば、５ＭＰa）以下と判定される場合、ステップＳ１４
の判別結果が偽でレギュレータバイパスバルブ６０が開
弁状態にあり異常と判定される場合、ステップＳ１６の
判別結果が偽で高圧燃料ポンプ５５が異常と判定される
場合には、燃圧Ｐfが異常であるとみなすことができ、
このような場合には、次にステップＳ２０に進む。

【００５６】ステップＳ２０では、燃圧Ｐfが異常であ
ることを記憶するため、上記燃圧異常フラグＦHPを値１
に設定する。このように、燃料系故障判定ルーチンが実
施されたら、次に図５の燃料噴射制御及び点火時期制御
ルーチンが実行される。この燃料噴射制御及び点火時期
制御ルーチンは、吸気ＴＤＣ（吸気上死点）において割
込実施される。

【００５７】図５のステップＳ２５では、先ず、燃料系
故障判定ルーチンのステップＳ７において、噴射弁異常
フラグＦINJが値１に設定されたか否かを判別する。こ
の判別は、即ち、燃料噴射弁４が異常であるか否かの判
別である。ステップＳ２５の判別結果が偽で、噴射弁異
常フラグＦINJが値１ではなく値０である場合には、燃
料噴射弁４は正常であるとみなせ、この場合には、次に
ステップＳ３０に進む。

【００５８】一方、ステップＳ２５の判別結果が真で、
噴射弁異常フラグＦINJが値１である場合には、燃料噴
射弁４が異常とみなすことができ、この場合には、次に
ステップＳ２６に進む。燃料噴射弁４が故障であるよう
な場合には、燃料噴射弁４に供給する燃料の供給圧力を
高圧噴射モードとすると燃焼室内に大量の燃料が導入さ
れることになり、エンジン１に悪影響を及ぼす可能性が
ある。従って、ステップＳ２６では、燃料噴射弁４に供
給する燃料の供給圧力を低圧噴射モードとし、燃焼室内
に供給される燃料量を少量にすることによってエンジン
１への悪影響を防止する。

【００５９】ステップＳ３０では、先ず、燃料系故障判
定ルーチンのステップＳ２０において燃圧異常フラグＦ
HPが値１に設定されたか否かを判別する。この判別は、
即ち、燃圧Ｐfが異常であるか否かの判別である。ステ
ップＳ３０の判別結果が偽で、燃圧異常フラグＦHPが値
１ではなく値０である場合には、燃圧Ｐfは正常である
とみなせ、この場合には、次にステップＳ３２に進む。
このステップＳ３２では、後期噴射モードにおける通常
の燃料噴射制御及び点火時期制御、即ち上述した燃料噴
射制御及び点火時期制御に従うことになる。

【００６０】一方、ステップＳ３０の判別結果が真で、
燃圧異常フラグＦHPが値１である場合には、燃圧Ｐfが
異常とみなすことができ、この場合には、次にステップ
Ｓ３４に進む。燃圧Ｐfが所定値Ｐ0（例えば、５ＭＰ
a）以下と異常であるような場合には、もはや圧縮行程
で燃料を噴射することは不可能である。従って、この場
合には、噴射モードを吸気行程で燃料噴射を行う吸気行
程噴射モードとする。そして、次のステップＳ３６で、
対応する燃料噴射弁４をオンとし、吸気ＴＤＣ時点にお
いて燃料噴射を開始する。

【００６１】次のステップＳ３８では、燃料噴射弁４を
オンにしてからの計時を行うべく燃料噴射弁オフタイマ
ＴＭIをセットする。そして、ステップＳ４０では、点
火開始までの時間を計時する点火開始用タイマＴＭSを
セットする。ところで、燃圧Ｐfが低いような場合に
は、燃圧Ｐfが高い場合と同量の燃料を噴射しようとす
ると、燃圧Ｐfが高い場合よりも長時間に亘って燃料を
噴射する必要がある。そこで、ステップＳ４２では、燃
料噴射時間Ｔiを設定する。なお、添字ｉは今回のルー
チン実施時点を示しており、以下同様である。

【００６２】ここでは、図６に示す燃料噴射時間Ｔi設
定のルーチンのフローチャートが実行される。以下、図
６に基づき燃料噴射時間Ｔiの設定手順について説明す
る。ステップＳ６０では、噴射時間補正係数Ｋpdiを算
出する。この噴射時間補正係数Ｋpdiは、燃圧Ｐfiの関
数として求められる（Ｋpdi＝ｆ(Ｐfi)）。実際には、
噴射時間補正係数Ｋpdと燃圧Ｐfとの関係は、図７に示
すようなマップとして予め設定されており、噴射時間補
正係数Ｋpdiは、このマップから求められる。同図に示
すように、噴射時間補正係数Ｋpdは、所定値Ｐ0（例え
ば、５ＭＰa）より大きな領域では値１．０とされてい
る。これにより、噴射時間補正係数Ｋpdiは所定値Ｐ0を
用いると次式(1)のようになり、噴射時間補正係数Ｋpdi
をこの式(1)から求めてもよい。

【００６３】Ｋpdi＝ｆ(Ｐfi)＝（Ｐ0／Ｐfi）^1/2 …(1) 次のステップＳ６２では、空燃比フィードバック補正係
数ＫAfiを算出する。この空燃比フィードバック補正係
数ＫAfiは、通常のＯ₂センサ４０の空燃比フィードバッ
ク補正に準じ次式(2)から求められる。ＫAfi＝ＫP・ΔＡＦi＋ＫiΣΔＡＦk ，（ｋ＝１〜ｉ） …(2) ここに、ΔＡＦiは目標空燃比ＡＦtと実際の空燃比との
差、即ち空燃比偏差であり、ＫP及びＫiは制御係数であ
る。

【００６４】そして、次のステップＳ６４では、燃料噴
射時間Ｔiを次式(3)から算出する。Ｔi＝ＴD(ＶBi)＋Ｇ・Ｑai・ＫAfi・Ｋpdi …(3) ここに、ＴD(ＶBi)は燃料噴射弁４が開弁するまでの遅
れ時間を示しており、バッテリ電圧ＶBiに応じて予め設
定されたマップ（図示せず）に基づき設定される。ま
た、Ｇは燃料噴射弁４に関し予め燃圧に応じて設定され
た所謂インジェクタゲインであり、Ｑaiは１行程あたり
の吸入空気量を示している。

【００６５】このようにして燃料噴射時間Ｔiが設定さ
れたら、図５に戻り、次にステップＳ４４に進む。この
ステップＳ４４では、点火時期Ｓaiを設定する。ここで
は、エンジン１が通常の運転状態ではないことから、も
はや図３の燃料噴射制御領域のグラフを使用することは
できない。故に、点火時期Ｓaiを目標平均有効圧Ｐetと
エンジン回転速度Ｎeとに基づいて設定することはでき
ず、従って、点火時期Ｓaiを吸入空気量Ｑaiとエンジン
回転速度Ｎeとから求めるようにしている（Ｓai＝ｆ
_S(Ｎe,Ｑai)）。ここでは、点火時期Ｓaiは、比較的Ｍ
ＢＴ設定とされる。

【００６６】そして、ステップＳ４６において、燃料噴
射弁オフタイマＴＭIの計時時間ＴＭIが上記燃料噴射時
間Ｔiに達したか否かを判別し、判別結果が真となった
とき、ステップＳ４８に進み、ステップＳ３６でオンと
した燃料噴射弁４をオフとする。また、ステップＳ５０
において、点火開始用タイマＴＭSの計時時間ＴＭSが上
記点火時期Ｓaiとなったか否かを判別し、判別結果が真
となったとき、ステップＳ５２に進んで、点火コイル１
９を駆動させ、燃焼室５内の混合気に点火する。

【００６７】図８を参照すると、上記のようにして実施
した燃圧異常時の燃料噴射制御に基づく燃料噴射タイミ
ングと通常の前期噴射モード及び後期噴射モードでの燃
料噴射タイミングとを比較して示してある。このよう
に、燃圧異常時にあっては、吸気ＴＤＣ時点から燃料噴
射が開始され、その燃料噴射時間Ｔiは比較的長く設定
されている。従って、燃圧が低く（Ｐf≦Ｐ0）後期噴射
モードでの燃料噴射を行えないような場合であっても、
吸気行程の負圧でもって燃料を燃料噴射時間Ｔiに亘り
燃焼室５内に良好に吸入することで、後期噴射モードで
の燃料噴射量に相当するだけの燃料量を燃焼室５内に供
給することが可能とされる。

【００６８】以上、詳細に説明したように、本発明の内
燃エンジンの制御装置では、燃料噴射を圧縮行程で行う
後期噴射モードが選択されても、レギュレータバイパス
バルブ６０や高圧燃料ポンプ５５の異常等により燃料噴
射弁４から噴射される燃料の燃圧Ｐfが所定値Ｐ0（例え
ば、５ＭＰa）以下と低い場合には、噴射モードを圧縮
行程ではなく吸気行程で行う吸気行程噴射モードとし、
さらに、燃料噴射時間を時間Ｔiとして比較的長くして
いるので、後期噴射モードが選択されたときに燃圧が低
いような状況であっても、吸気行程の負圧により良好に
後期噴射モードでの燃料噴射量と同等の燃料量を燃焼室
５内に供給するようにでき、エンジン１の運転状態を悪
化させることなく、ドライバビリティを好適に維持する
ことができる。

【００６９】また、本発明の内燃エンジンの制御装置で
は、燃焼室に配設された燃料噴射弁４によって燃圧異常
時に対応するようにしている。従って、異常発生時に
は、燃料の移送遅れによる燃焼不良が発生することがな
く、これによってもドライバビリティを悪化させること
なく好適に維持することができる。さらに、本発明の内
燃エンジンの制御装置では、燃料噴射弁４が開状態で故
障したような場合にあっては、燃料の供給圧力を低圧噴
射モードに設定するようにしている。従って、燃料噴射
弁４の異常時にあっては、燃焼室内に供給される燃料量
を少量とすることによりエンジン１への悪影響を防止す
ることができる。

【００７０】なお、上記実施形態では、燃圧Ｐfが所定
値Ｐ0（例えば、５ＭＰa）以下と低い場合であっても、
空燃比フィードバック補正係数ＫAfiを算出するにあた
り、目標空燃比ＡＦtをそのままリーン空燃比とした
が、この目標空燃比ＡＦtを理論空燃比ＡＦSとしてスト
イキオフィードバックを行い、このストイキオフィード
バックに応じて空燃比フィードバック補正係数ＫAfiを
求めるようにしてもよい。このようにストイキオフィー
ドバックを行うようにすれば、レギュレータバイパスバ
ルブ６０や高圧燃料ポンプ５５が異常状態となり、燃圧
Ｐfが低下した場合であっても、エンジン１の運転状態
をさらに安定したものにでき、有害排ガスの排出を抑え
ながら、ドライバビリティの悪化をより好適に防止でき
る。

【００７１】さらに、上記実施形態では、燃料噴射弁４
の故障判定を回路が断線しているか否かで行うようにし
ているが、燃料噴射弁４の故障判定は上記に限られるも
のではない。例えば、エンジン１の燃焼変動を筒内圧セ
ンサやクランク角センサ等により検出した燃焼変動の大
きさに応じて目標空燃比を変更するものにおいて、目標
空燃比等を変更しても燃焼変動が低減しない場合に、燃
料噴射弁４が故障と判定するようにしてもよい。

【００７２】また、回路の断線だけでなく短絡をも検出
するようにして燃料噴射弁４の故障判定を行うようにし
てもよい。回路が短絡した場合には、燃料噴射弁４が閉
状態で故障したことになるため、燃料噴射弁４からの燃
料噴射が不可能となり、つまり部分気筒運転状態とな
る。しかしながら、このような場合でも、燃料の供給圧
力を低圧噴射モードとしたり、燃料噴射モードを吸気行
程噴射モードとすることにより、エンジン出力の落ち込
みを抑制してエンジン１への悪影響を好適に防止するこ
とができる。このとき、吸気行程噴射モードにおいて目
標空燃比ＡＦtを理論空燃比ＡＦS近傍としてストイキオ
フィードバックを行うようにすれば、より一層エンジン
出力の落ち込みを防止することができ、ドライバビリテ
ィを悪化させないようにできる。

【００７３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンによれば、燃焼室
に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を有し、運転状態に応
じて主として圧縮行程で燃料噴射を行う圧縮行程噴射モ
ードと、主として吸気行程で燃料噴射を行う吸気行程噴
射モードとを選択可能な筒内噴射型火花点火式内燃エン
ジンにおいて、燃料噴射弁に燃料を供給する供給手段
と、燃料噴射弁または供給手段が故障して燃料噴射弁か
ら圧縮圧力に対抗できるだけの高圧の吐出圧で燃料を噴
射できないことが予測されるような異常を検出する異常
検出手段とを備え、異常検出手段により異常が検出され
たときは吸気行程噴射モードを選択するとともに燃料噴
射弁から燃焼室に燃料を直接噴射するようにしたので、
圧縮行程で燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードで燃料噴
射弁が駆動制御されるような運転状態であっても、燃料
噴射弁または供給手段に燃料噴射弁から圧縮圧力に対抗
できるだけの高圧の吐出圧で燃料を噴射できないような
異常が検出され、燃圧を充分に高くできないことが予測
されると、強制的に吸気行程噴射モードを選択して、燃
料を良好に燃焼室内に吸入させることができる。しか
も、燃料噴射弁を別途必要としないので、内燃エンジン
のコストアップを防止でき、さらには燃料噴射弁等の制
御を簡素なものにできる。また、故障発生時にあって
は、いち早く燃料を噴射してエンジンを駆動することが
可能となってドライバビリティを向上させることがで
き、エンジンストールの発生を防止できる。従って、簡
単な構成にして、燃料噴射弁や供給手段の異常に拘わら
ず常に内燃エンジンを安定して継続運転可能である。

【００７４】また、請求項２の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンによれば、燃焼室に燃料を直接噴射する燃料
噴射弁と、該燃料噴射弁に供給する燃料の供給圧力を少
なくとも高圧と低圧の二種に切換可能な供給手段とを有
し、運転状態に応じて供給圧力が高圧に設定された燃料
に基づき燃料噴射を行う高圧噴射モードと、供給圧力が
低圧に設定された燃料に基づき燃料噴射を行う低圧噴射
モードとを選択可能な筒内噴射型火花点火式内燃エンジ
ンにおいて、燃料噴射弁及び供給手段の異常を検出する
異常検出手段を備え、異常検出手段により燃料噴射弁及
び供給手段の異常が検出されたときは低圧噴射モードを
選択するようにしたので、供給圧力を高圧に設定された
燃料に基づき燃料噴射を行う高圧噴射モードで燃料噴射
弁が駆動制御される運転状態であっても、燃料噴射弁及
び供給手段に異常が検出されると、強制的に低圧噴射モ
ードを選択して、内燃エンジンへの悪影響を防止するこ
とが可能となる。

【００７５】また、請求項３の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンによれば、異常検出手段は、燃料噴射弁に供
給される燃料の供給圧力を検出する燃圧検出手段と、燃
圧検出手段により検出された燃料の供給圧力が所定値以
下であるとき供給手段を異常と判定する判定手段とを含
むので、燃圧検出手段により検出された燃料の燃料噴射
弁への供給圧力、即ち燃圧が所定値以下であるときに
は、強制的に吸気行程噴射モードを選択して燃料を良好
に燃焼室内に吸入させることができる。従って、燃料噴
射弁に供給される燃圧が低いような場合であっても常に
内燃エンジンを安定して継続運転可能である。

【００７６】また、請求項４の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンによれば、異常検出手段により燃料噴射弁及
び供給手段の異常が検出されると、燃料の供給圧力に基
づき燃料噴射弁の燃料噴射時間を設定するので、燃料噴
射弁及び供給手段の異常により燃圧が低くてもその燃圧
に応じて燃料噴射時間を好適に調節でき、燃焼室内に充
分な量の燃料を供給できる。

【００７７】また、請求項５の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンによれば、内燃エンジンのクランク角度を検
出するクランク角度検出手段をさらに含み、筒内噴射型
火花点火式内燃エンジンは、異常検出手段により燃料噴
射弁及び供給手段の異常が検出されたときには、クラン
ク角度検出手段からの出力に基づいて検出した吸気上死
点近傍に燃料噴射弁の燃料噴射開始時期を設定するの
で、燃料噴射弁及び供給手段の異常により燃圧が低い場
合には、吸気上死点近傍から燃料の噴射を開始でき、比
較的高負荷運転であっても、燃料噴射時間を充分に確保
できる。従って、低い燃圧でありながら燃焼室内には燃
料を良好に充填でき、内燃エンジンの出力低下を好適に
防止できる。これにより、内燃エンジンをより安定して
継続運転可能である。

【００７８】また、請求項６の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンによれば、内燃エンジンの目標空燃比を設定
するとともに空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御
手段をさらに備え、空燃比制御手段は、異常検出手段に
より燃料噴射弁及び供給手段の異常が検出されたときに
は、目標空燃比に理論空燃比を設定するので、燃料噴射
弁及び供給手段に異常が検出され、燃圧を充分に高くで
きないことが予測されると、強制的に吸気行程噴射モー
ドを選択するとともに空燃比を理論空燃比にでき、これ
により、燃料噴射弁及び供給手段に異常があり燃圧が低
下したときであっても内燃エンジンを充分安定して継続
運転させることができ、有害排ガスの排出を抑えなが
ら、ドライバビリティの悪化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンを
示す概略構成図である。

【図２】図１中の燃料系の詳細を示す概略構成図であ
る。

【図３】燃料噴射制御マップである。

【図４】燃料系故障判定ルーチンを示すフローチャート
である。

【図５】燃料噴射制御及び点火時期制御ルーチンを示す
フローチャートである。

【図６】図５中の燃料噴射時間Ｔi設定のサブルーチン
を示すフローチャートである。

【図７】燃圧Ｐfと噴射時間補正係数Ｋpdとの関係を示
すグラフである。

【図８】通常の前期及び後期噴射モードと本発明に係る
燃圧異常時の燃料噴射タイミングとを比較して示す図で
ある。

【符号の説明】

１エンジン２シリンダヘッド３点火プラグ４燃料噴射弁５燃焼室１７クランク角センサ（クランク角度検出手段）１９点火コイル３２エアフローセンサ４２三元触媒５５高圧燃料ポンプ（供給手段）６０レギュレータバイパスバルブ（供給手段）６２圧力計６４圧力計（燃圧検出手段）７０電子制御ユニット（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平９−79067（ＪＰ，Ａ) 特開平７−103050（ＪＰ，Ａ) 特開平７−293304（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−19049（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/04,41/34 F02D 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁
を有し、運転状態に応じて主として圧縮行程で燃料噴射
を行う圧縮行程噴射モードと、主として吸気行程で燃料
噴射を行う吸気行程噴射モードとを選択可能な筒内噴射
型火花点火式内燃エンジンにおいて、前記燃料噴射弁に燃料を供給する供給手段と、前記燃料噴射弁または前記供給手段が故障して前記燃料
噴射弁から圧縮圧力に対抗できるだけの高圧の吐出圧で
燃料を噴射できないことが予測されるような異常を検出
する異常検出手段とを備え、前記異常検出手段により前記異常が検出されたときは前
記吸気行程噴射モードを選択するとともに前記燃料噴射
弁から燃焼室に燃料を直接噴射することを特徴とする筒
内噴射型火花点火式内燃エンジン。
【請求項２】燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁
と、該燃料噴射弁に供給する燃料の供給圧力を少なくと
も高圧と低圧の二種に切換可能な供給手段とを有し、運
転状態に応じて供給圧力が高圧に設定された燃料に基づ
き燃料噴射を行う高圧噴射モードと、供給圧力が低圧に
設定された燃料に基づき燃料噴射を行う低圧噴射モード
とを選択可能な筒内噴射型火花点火式内燃エンジンにお
いて、前記燃料噴射弁及び前記供給手段の異常を検出する異常
検出手段を備え、前記異常検出手段により前記燃料噴射弁及び前記供給手
段の異常が検出されたときは前記低圧噴射モードを選択
することを特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃エンジ
ン。
【請求項３】前記異常検出手段は、前記燃料噴射弁に
供給される燃料の供給圧力を検出する燃圧検出手段と、前記燃圧検出手段により検出された燃料の供給圧力が所
定値以下であるとき前記供給手段を異常と判定する判定
手段とを含むことを特徴とする、請求項１または２記載
の筒内噴射型火花点火式内燃エンジン。
【請求項４】前記筒内噴射型火花点火式内燃エンジン
は、前記異常検出手段により前記燃料噴射弁及び前記供
給手段の異常が検出されると、燃料の供給圧力に基づき
前記燃料噴射弁の燃料噴射時間を設定することを特徴と
する、請求項１乃至３のいずれか記載の筒内噴射型火花
点火式内燃エンジン。
【請求項５】内燃エンジンのクランク角度を検出する
クランク角度検出手段をさらに含み、前記筒内噴射型火花点火式内燃エンジンは、前記異常検
出手段により前記燃料噴射弁及び前記供給手段の異常が
検出されたときには、前記クランク角度検出手段からの
出力に基づいて検出した吸気上死点近傍に前記燃料噴射
弁の燃料噴射開始時期を設定することを特徴とする、請
求項１乃至４のいずれか記載の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジン。
【請求項６】内燃エンジンの目標空燃比を設定すると
ともに空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御手段を
さらに備え、前記空燃比制御手段は、前記異常検出手段により前記燃
料噴射弁及び前記供給手段の異常が検出されたときに
は、目標空燃比に理論空燃比を設定することを特徴とす
る、請求項１乃至５のいずれか記載の筒内噴射型火花点
火式内燃エンジン。