JP5387538B2 - 筒内噴射式内燃機関のフェールセーフ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒内に燃料を直接噴射する内燃機関のフェールセーフ制御装置に関する。

気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジン（以下、「直噴エンジン」という）では、燃焼性を確保するために、噴射圧力を高圧にして噴射燃料を微粒化する必要がある。そのため、直噴エンジンでは、燃料タンクからフィードポンプで汲み上げた燃料を、エンジンのカム軸で駆動される高圧ポンプで加圧して、デリバリパイプを介してインジェクタに圧送するようにしている。このような直噴エンジンでは、高圧ポンプによって加圧された燃料の圧力（以下、「燃圧」という）をデリバリパイプに設けられた燃圧センサによって検出している。そして、燃圧がエンジンの状態に応じて設定される目標燃圧となるようにフィードポンプや高圧ポンプを制御するフィードバック制御が行われている。

ところで、このような高圧燃料供給システムにおいては、異常診断及びフェールセーフ機能を搭載したものがある。例えば、特許文献１には、燃圧センサの異常を検出した場合に、高圧ポンプの加圧機能を停止させ、フィードポンプの作動のみに依存するフィード圧まで燃圧を下げ、フィード圧による退避走行を行う技術が開示されている。また、特許文献２には高圧ポンプの異常を検出した場合に、フィードポンプから吐出させた燃料によって燃圧を確保する、つまり、フィード圧による走行を行う技術が開示されている。

上述したように、特許文献１及び特許文献２では、高圧燃料供給システムにおいて、燃圧センサや高圧ポンプの異常を検出した場合には安全を確保しつつ、できる限り走行ができるようにフェールセーフ（フィード圧による退避走行）を実施している。

特開平１１−２１０５３２ 特開２００８−１７５０８０

このような高圧燃料供給システムを構成する燃圧センサや高圧ポンプ等で異常が発生した場合、異常が発生した部位や異常が発生するタイミング（例えば、始動時に異常が検出された場合や走行時に異常が検出された場合）に応じて、適切なフェールセーフを実行することが好ましい。しかしながら、上述した技術では、燃圧センサと高圧ポンプの異常を区別していないため、異常が発生した部位や検出したタイミングによらず、システムの異常と判断し一律のフェールセーフを実行している。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高圧燃料供給システムにおいて個々の異常を区別して検出でき、異常が発生した部位やタイミング毎に適切なフェールセーフを実行することのできる筒内噴射式内燃機関のフェールセーフ制御装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために請求項１に記載の発明は、燃料タンク内の燃料を汲み上げるフィードポンプと、フィードポンプにて汲み上げられた燃料を加圧してデリバリパイプに圧送する高圧ポンプと、デリバリパイプ内の燃料の圧力（以下、燃圧という）を検出する燃圧センサと、デリバリパイプ内に蓄積された高圧燃料を内燃機関の気筒内に直接噴射する燃料噴射手段とを備えた筒内噴射式内燃機関において、燃圧センサの検出値と燃圧センサの異常を判定するための第１燃圧値とを比較することによって燃圧センサの異常を検出し、燃圧センサの検出値と第１燃圧値よりも大きく高圧ポンプの異常を判定するための第２燃圧値とを比較することによって高圧ポンプの異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段が燃圧センサの異常を検出した場合、内燃機関の駆動を持続させるフェールセーフ制御を実行し、前記異常検出手段が高圧ポンプの異常を検出した場合、内燃機関を停止させるフェールセーフ制御を実行するフェールセーフ制御手段とを備え、フェールセーフ制御手段は、内燃機関の異常検出手段が燃圧センサの異常を検出した場合、高圧ポンプの加圧機能を停止すると共に前記フィードポンプの作動のみに依存した燃圧（以下、「フィード圧」という）に保持し、異常検出手段が高圧ポンプの異常を検出した場合、内燃機関を停止すると共に内燃機関の再始動を禁止することを特徴とする。

上記構成によれば、正常時と異常時の燃圧値の挙動変化に着目して設定された第１燃圧値と第１燃圧値よりも大きい第２燃圧値によって、燃圧センサと高圧ポンプの異常を区別して検出することができる。これにより、燃圧センサが異常の場合、内燃機関の駆動を持続するフェールセーフが実施され、高圧ポンプが異常の場合、内燃機関を停止させるフェールセーフが実施される。つまり、異常の発生した部位（燃圧センサと高圧ポンプ）に応じた適切なフェールセーフを行うことが可能となる。さらに、燃圧センサと高圧ポンプの異常を判定する際の判定値（第１燃圧値と第２燃圧値）を始動時と走行時とで同じ値を用いることができ、判定を簡便に行うことができる。
また、上記構成によれば、燃圧センサが異常の場合にはフィード圧によって内燃機関が駆動されるため、退避走行が可能となり、高圧ポンプが異常の場合には内燃機関が停止される。これにより、異常部位に応じた適切なフェールセーフを実施することができる。

また、請求項２に記載のように、第１燃圧値は、フィード圧よりも低い値であって、第２燃圧値は、フィード圧よりも大きくデリバリパイプ内の燃圧の過度な上昇を防止するために設けられたリリーフ弁が開弁する燃圧（リリーフ圧）よりも小さい値に設定するとよい。このようにすれば、燃圧センサの異常と高圧ポンプの異常とを容易に区別して検出することが可能となる。

また、請求項３に記載の発明は、異常検出手段は、内燃機関の始動時に燃圧センサと高圧ポンプの異常を検出する始動時異常検出手段と内燃機関の走行時に燃圧センサと高圧ポンプの異常を検出する走行時異常検出手段とを備え、始動時異常検出手段は、内燃機関の始動時において、クランキングが開始されるまでの間の燃圧センサの検出値によって燃圧センサの異常を検出し、クランキングが終了し所定時間経過時の燃圧センサの検出値によって高圧ポンプの異常を検出することを特徴とする。

上記構成によれば、燃圧センサと高圧ポンプの異常を異なるタイミングで検出することができるため、両者の異常を区別することができると共に、始動時に燃圧が低い段階で早期に異常を検出することができる。

また、請求項４に記載の発明は、始動時異常検出手段は、クランキングが開始されるまでの間の前記燃圧センサの検出値によって燃圧センサ又はフィードポンプのうち少なくともどちらか１つの異常を検出し、クランキング開始後に、フィード圧に到達したかどうかによって燃圧センサの異常とフィードポンプの異常とを区別して検出することを特徴とする。

上記構成によれば、始動時において燃圧センサと高圧ポンプに加えてフィードポンプの異常を検出することができる。

また、請求項５に記載の発明は、フェールセーフ制御手段は、始動時異常検出手段が燃圧センサの異常を検出した場合、高圧ポンプの加圧機能を停止すると共にフィード圧に保持し、始動時異常検出手段がフィードポンプ又は高圧ポンプの異常を検出した場合、内燃機関を停止すると共に内燃機関の再始動を禁止することを特徴とする。このようにすれば、フィードポンプが異常の場合においても適切なフェールセーフを行うことができる。

直噴エンジンのフェールセーフ制御装置の概略構成図 異常検出制御を示すフローチャート 始動時異常検出制御の処理手順を示すフローチャート 走行時異常検出制御の処理手順を示すフローチャート 始動時異常検出制御の流れを示すタイムチャート 走行時異常検出制御の流れを示すタイムチャート 第２実施形態における始動時異常検出制御の処理手順を示すフローチャート 第２実施形態における始動時異常検出制御の流れを示すタイムチャート

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施形態を説明する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について図１〜図６に基づいて説明する。

まず、図１に基づいて直噴エンジンのフェールセーフ制御装置全体の概略構成を説明する。

図１に示す様に、燃料を貯溜する燃料タンク１１内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ（以下、「フィードポンプ」という）１２が設置されている。このフィードポンプ１２は、バッテリ（図示せず）を電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。このフィードポンプ１２から吐出される燃料は、燃料配管１３を通して高圧ポンプ１４に供給される。燃料配管１３には、プレッシャレギュレータ１５が接続され、このプレッシャレギュレータ１５によってフィードポンプ１２の吐出圧力（高圧ポンプ１４への燃料供給圧力）が所定圧力に調圧され、その圧力を越える燃料の余剰分が燃料戻し管１６により燃料タンク１１内に戻されるようになっている。

高圧ポンプ１４は、円筒状のポンプ室１８内でピストン１９を往復運動させて燃料を吸入／吐出するピストンポンプであり、ピストン１９は、エンジンのカム軸２０に嵌着されたカム２１の回転運動によって駆動される。具体的には、カム２１に形成されたカム山とピストン１９とが当接し、ピストン１９が上昇する期間（ポンプ室１８の容積が減少する期間）においてポンプ室１８内の燃料が吐出され、ピストン１９とカム山とが離間し、ピストン１９が下降する期間（ポンプ室１８の容積が増加する期間）においてポンプ室１８内に燃料が吸入される。本実施形態においては、２つのカム山を有する２山カムを用いているが、これに限定されず、３つのカム山を有する３山カムや４つのカム山を有する４山カムを用いるようにしても良い。また、高圧ポンプ１４の駆動方法はカム軸により駆動される方式には限定しないものとする。例えば、前述したフィードポンプ１２のように電動モータによって駆動する方法にしてもよい。

この高圧ポンプ１４の吸入口２２側には、燃圧制御弁２３が設けられている。この燃圧制御弁２３は、常開型の電磁弁であり、吸入口２２を開閉する弁体２４と、この弁体２４を開弁方向に付勢するスプリング２５と、弁体２４を閉弁方向に電磁駆動するソレノイド２６とから構成されている。

高圧ポンプ１４の吸入行程（ピストン１９の下降時）においては、常開型の燃圧制御弁２３が開弁されていることで、燃料配管１３とポンプ室１８とが連通し、ポンプ室１８内への燃料の吸入が可能となる。一方、高圧ポンプ１４の吐出行程（ピストン１９の上昇時）においては、燃圧制御弁２３を閉弁することで、ポンプ１８内の燃料が加圧・吐出される。吐出される燃圧の制御は、高圧ポンプ１４の吐出量を制御することによって行われる、つまり、燃圧制御弁２３の閉弁期間（閉弁開始時期からピストン１９の上死点までの閉弁状態のクランク角区間）を制御することで、高圧ポンプ１４の吐出量を制御して燃圧（吐出圧力）を調整している。

燃圧を上昇させるときには、燃圧制御弁２３の閉弁開始時期（通電時期）を進角させる（ピストン１９の下死点に近づける）ことで、燃圧制御弁２３の閉弁期間を長くして高圧ポンプ１４の吐出量を増加させ、逆に、燃圧を低下させるときには、燃圧制御弁２３の閉弁開始時期（通電時期）を遅角させる（ピストン１９の下死点から遠ざける）ことで、燃圧制御弁２３の閉弁期間を短くして高圧ポンプ１４の吐出量を減少させる。

一方、高圧ポンプ１４の吐出口２７側には、吐出した燃料の逆流を防止する逆止弁２８が設けられている。高圧ポンプ１４から吐出される燃料は、高圧燃料配管２９を通してデリバリパイプ３０に送られ、このデリバリパイプ３０からエンジンの各気筒に取り付けられた燃料噴射弁３１に高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ３０（又は高圧燃料配管２９）には、高圧燃料配管２９やデリバリパイプ３０等の高圧燃料系内の燃圧（燃料圧力）を検出する燃圧センサ３２（燃圧検出手段）が設けられている。

また、高圧燃料系内の燃圧が過度に高くなることを防止するために、デリバリパイプ３０には、リリーフ弁３３が設けられている。このリリーフ弁３３の排出ポートがリリーフ配管３４を介して燃料タンク１１（又は低圧側の燃料配管１３）に接続されている。更に、リリーフ配管３４から分岐した分岐管３５が高圧ポンプ１４のポンプ室１８に接続されている。高圧燃料系内の燃圧が所定のリリーフ圧よりも高くなったときに、リリーフ弁３３が開弁して高圧燃料系内の燃料をリリーフ配管３４を通して燃料タンク１１（又は低圧側の燃料配管１３）やポンプ室１８に戻すことで、高圧燃料系内の燃圧が低下し、高圧燃料系内の燃圧がリリーフ圧以下になったときに、リリーフ弁３３が閉弁するようになっている。

また、エンジンには、吸入空気量を検出するエアフローメータ３６や、クランク軸（図示せず）の回転に同期して所定クランク角毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３７が設けられている。このクランク角センサ３７の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、電子制御回路（以下「ＥＣＵ」という）３８に入力される。このＥＣＵ３８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。

その際、ＥＣＵ３８は、エンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度やエンジン負荷等）に応じて目標燃圧をマップ等により算出し、燃圧センサ３２で検出した高圧燃料系内の燃圧を目標燃圧に一致させるように高圧ポンプ１４の吐出量（燃圧制御弁２３の通電時期）をフィードバック制御する燃圧フィードバック制御を実行する。

次に、ＥＣＵ３８にて行われる高圧システムの異常検出制御（請求項でいう異常検出手段）について、図２〜５に基づいて説明する。まず、図２に基づいて異常検出の制御フローについて説明する。なお、本制御は所定周期で実施される。

図２に示す様に、まずステップ１００にて、エンジンが始動時であるかどうかを判定する。本発明でいう始動時とは燃圧が低い状態からの始動時を指す。例えば、エンジン停止後、所定時間経過しデリバリパイプ内の燃圧が低下した後の始動や、冷間始動等が上げられる。本実施形態では、運転者によるイグニッションの切り替え（オフからオン）を検出すると共に、燃圧が所定値よりも低いかどうかによって始動時であるかを判定する。また、他の方法として、前回のエンジン停止から今回の始動までの期間をタイマーなどでカウントして始動時を判定することもできる。

上述した方法によって始動時であると判定された場合（ステップ１００でＹＥＳ）にはステップ２００へ移行し、始動時異常検出制御（請求項でいう始動時異常検出手段）を実施する。また、始動時ではない場合（ステップ１００でＮＯ）は、エンジンが走行時であると判定し、ステップ３００へ移行する。そしてステップ３００にて走行時異常検出制御（請求項でいう走行時異常検出手段）を実施する。なお、ここでいう始動時とは、イグニッションがオンにされてからエンジンが始動しアイドリングしている期間を指す。また、走行時とは、始動後のアイドリング状態を含む車両走行時を指す。以上の処理手順によって異常検出の制御が行われる。

次に、前述したステップ２００にて実施される始動時異常検出制御について図３に基づいて説明する。前述したように、始動時異常検出制御は燃圧が低い状態からの始動時に実施される。すなわち、イグニッションがオンされたことによって、電動モータにバッテリからの電源が供給されフィードポンプ１２が駆動された状態で開始される。

まず、ステップ２０１では、フィードポンプ１２が駆動されることによって上昇した現在の燃圧Ｐｒを燃圧センサ３２によって検出しＥＣＵ３８に出力する。そして、ステップ２０２に移行し、ステップ２０１にて検出した燃圧Ｐｒと予め設定された所定値（以下、「第１燃圧値」という）Ｐｅｒｒ１とを比較し、Ｐｒ＜Ｐｅｒｒ１であるかを判定する。第１燃圧値Ｐｅｒｒ１は、フィードポンプ１２の作動のみに依存した燃圧（以下、「フィード圧」という）よりも低い値で予め設定される。

このときの（ステップ２０１で検出される）燃圧Ｐｒは、燃圧センサ３２が正常であれば、フィードポンプ１２の駆動によりフィード圧に近い値となり、この値（フィード圧近傍の値）を燃圧センサ３２が検出する。従って、燃圧Ｐｒがフィード圧よりも十分に低い値で設定された第１燃圧値Ｐｅｒｒ１よりも低い場合は、燃圧センサ３２が異常であると判断できる。従って、燃圧Ｐｒが第１燃圧値Ｐｅｒｒ１よりも低い場合（ステップ２０２でＹＥＳ）は、ステップ２０３に移行し、燃圧センサ３２が異常であると判定する。次いでステップ２０４にて、高圧ポンプ１４の加圧機能を停止すると共に燃圧をフィード圧に保持し退避走行を可能とするフェールセーフ（以下、「第１のフェールセーフ」という）を実施し、本制御を終了する。なお、加圧機能を停止するとは、燃圧制御弁２３の閉弁を禁止し、ピストン１９上昇による燃料の加圧を防止することを指す。

一方、ステップ２０２にて燃圧Ｐｒが第１燃圧値Ｐｅｒｒ１よりも高いと判定された（ステップ２０２でＮＯ）場合、すなわち燃圧センサ３２が正常である場合はステップ２０５に移行しクランキングを開始する。つまり、クランキングによりカム軸２０が回転し、高圧ポンプ１４による燃料の加圧が開始される。

次に、ステップ２０６にて、クランキングの終了後、換言すると燃料噴射による初爆後、所定時間の経過を待つ。要するに、アイドリング状態への移行（回転数の安定）を待つ。アイドリング状態へ移行した後、ステップ２０７にて高圧ポンプ１４によって加圧された現在の燃圧Ｐｒを燃圧センサ３２によって検出しＥＣＵ３８に出力する。そして、ステップ２０８に移行し、ステップ２０７にて検出した燃圧Ｐｒと予め設定された所定値（以下、「第２燃圧値」という）Ｐｅｒｒ２とを比較し、Ｐｒ＞Ｐｅｒｒ２であるかを判定する。

第２燃圧値Ｐｅｒｒ２は、リリーフ圧近傍の値、本実施形態ではリリーフ圧よりも僅かに小さい値で予め設定される。通常、燃圧は燃圧フィードバック制御によりリリーフ圧よりも低い領域に収まるように制御されており、このリリーフ圧よりも低い領域で運転要求を満たすことができるよう設計されている。従って、ステップ２０７で検出される燃圧Ｐｒ（アイドリング状態の燃圧）は、高圧ポンプ１４が正常であればフィード圧より高く、リリーフ圧よりも低い値となる。そのため、Ｐｒ＞Ｐｅｒｒ２である場合は、過剰な昇圧が行われている、つまり、高圧ポンプ１４が異常であると判断できる。従って、燃圧Ｐｒが第２燃圧値Ｐｅｒｒ２よりも高い場合（ステップ２０８でＹＥＳ）は、ステップ２０９に移行し、燃圧センサ３２が異常であると判定する。次いでステップ２１０にて、エンジンを停止すると共にエンジンの再始動を禁止するフェールセーフ（以下、「第２のフェールセーフ」という）を実施し本制御を終了する。

一方、ステップ２０８にて、燃圧Ｐｒが第２燃圧値Ｐｅｒｒ２よりも低いと判定された場合（ステップ２０８でＮＯ）は、ステップ２１１にて燃圧センサ３２及び高圧ポンプ１４が正常であると判定し、本制御を終了する。

以上の処理手順によって、始動時異常検出制御（ステップ２００）が行われる。

次に、走行時異常検出制御（ステップ３００）について、図４に基づいて説明する。前述したように、走行時異常検出制御は、ステップ１００にて始動時ではないと判定された場合に実施される。つまり、燃圧が低い状態での始動時以外に実施される。従って、走行時異常検出制御は、走行時だけでなくアイドリング状態をも含んで実施されることから、始動後の異常検出制御ということもできる。

図４に示すように、まず、ステップ３０１にて始動後の燃圧Ｐｒを燃圧センサ３２によって検出する。そして、ステップ３０２に移行し、ステップ３０１にて検出した燃圧Ｐｒと第１燃圧値Ｐｅｒｒ１とを比較し、Ｐｒ＜Ｐｅｒｒ１であるかを判定する。

前述したように、第１燃圧値Ｐｅｒｒ１はフィード圧よりも低い値であり、ステップ３０１で検出される燃圧Ｐｒは、走行中、すなわち高圧ポンプ１４が駆動している状態の燃圧である。従って、燃圧センサ３２が正常の場合、燃圧Ｐｒは第１燃圧値Ｐｅｒｒ１よりも高い値となる。そのため、燃圧Ｐｒが第１燃圧値Ｐｅｒｒ１よりも低い場合は、燃圧センサ３２が異常であると判断できる。従って、燃圧Ｐｒが第１燃圧値よりも低い場合（ステップ３０２でＹＥＳ）は、ステップ３０３に移行し、燃圧センサ３２が異常であると判定する。次いでステップ３０４にて、高圧ポンプ１４の加圧機能を停止すると共に燃圧をフィード圧に保持し退避走行を可能とするフェールセーフ（第１のフェールセーフを実施し、本制御を終了する。 一方、ステップ３０２にて燃圧Ｐｒが第１燃圧値Ｐｅｒｒ１よりも高いと判定された（ステップ３０２でＮＯ）場合はステップ３０５に移行しステップ３０１にて検出した燃圧Ｐｒと第２燃圧値Ｐｅｒｒ２とを比較し、Ｐｒ＞Ｐｅｒｒ２であるかを判定する。ここで、燃圧Ｐｒが第２燃圧値Ｐｅｒｒ２よりも高い場合には、ステップ３０６に移行し高圧ポンプ１４が異常であると判定する。そして、ステップ３０７にてエンジンを停止すると共にエンジンの再始動を禁止するフェールセーフ（第２のフェールセーフ）を実施する。

また、ステップ３０５にて燃圧Ｐｒが第２燃圧値Ｐｒ２よりも低いと判定された場合（ステップ３０５でＮＯ）は、ステップ３０８に移行し、燃圧センサ３２及び高圧ポンプ１４が正常であると判定する。

以上の処理手順によって走行時異常検出制御（ステップ３００）が実施される。

ここで、上述した第１実施形態の異常検出制御の実行例を図５及び図６のタイムチャートを用いて説明する。図５は始動時異常検出制御の流れを示すタイムチャートであり、図６は走行時異常検出制御の流れを示すタイムチャートである。なお、図５及び図６中の実線は、燃圧センサ３２及び高圧ポンプ１４が正常である場合の実燃圧、高圧ポンプＤＵＴＹ、エンジン回転数をそれぞれ示している。また、破線は、異常時又はフェールセーフ実施後の実燃圧、高圧ポンプＤＵＴＹ、エンジン回転数をそれぞれ示している。また、一点鎖線は、前述した各種燃圧値（フィード圧、第１燃圧値、第２燃圧値）を示している。

まず、図５を用いて始動時異常検出制御（ステップ２０１〜２１１）について説明する。図中、時刻ｔ１〜ｔ４では、燃圧センサ３２の異常検出が実施され、時刻ｔ４〜ｔ８では高圧ポンプ１４の異常検出が実施される。図５に示すように、時刻ｔ１では、イグニッションがオフからオンにされることで、電動式のフィードポンプ１２が駆動され実燃圧がフィード圧まで上昇する。そして、時刻ｔ２にて燃圧センサ出力Ｐｒを取得する。このとき、燃圧センサ３２が正常の場合、実線で示したフィード圧を検出するが、燃圧センサ３２が異常の場合には正確な燃圧を検出できない。例えば、図２中破線で示すように燃圧の変動を全く検知しない場合が考えられる。従って、燃圧センサ３２からの検出値が、第１燃圧値Ｐｅｒｒ１（図中一点鎖線）よりも低い場合は、燃圧センサ３２が異常であると判定し、その後の高圧ポンプ１４の加圧機能を禁止し、燃圧をフィード圧に保つフェールセーフを実行する。

一方、時刻ｔ２にて燃圧センサ３２の異常が検出されない場合、すなわち燃圧センサ３２が正常であれば、時刻ｔ３にてクランキングの開始と共に高圧ポンプ１４による加圧が行われる。この高圧ポンプ１４による加圧に伴い時刻ｔ４から実燃圧が上昇を始める。このとき、時刻ｔ２にて燃圧センサ３２の異常が検出されている場合は、時刻ｔ３以降、図５中高圧ポンプＤＵＴＹ破線で示すように高圧ポンプ１４による加圧機能は行われない。つまり、燃圧センサ３２が異常の場合は、時刻ｔ２以降フィードポンプ１２の駆動のみに依存したフィード圧制御が行われる。

次に、時刻ｔ４〜ｔ８にて行われる始動時の高圧ポンプ１４の異常検出について説明する。前述したように、燃圧センサ３２が正常の場合は、時刻ｔ４から実燃圧が上昇を始める。そして、時刻ｔ５にてスタータによるクランキングが終了し、燃料噴射が開始され燃焼が行われる。その後、時刻ｔ６で所定の燃圧（アイドリング時の燃圧）に到達し、高圧ポンプＤＵＴＹを減少させ、アイドリングに必要な燃圧を維持する。これに対し高圧ポンプ１４が異常の場合、時刻ｔ６にて高圧ポンプＤＵＴＹを減少させているにも係らず、図５中実燃圧破線で示すように、燃圧が上昇し続ける場合がある。上昇した実燃圧（燃圧センサ検出値）は、時刻ｔ７にて第２燃圧値Ｐｅｒｒ２よりも高くなり、高圧ポンプ１４が異常であると判定される。そして、時刻ｔ８において、エンジンを停止すると共にエンジンの再始動を禁止するフェールセーフを実行する。一方、時刻ｔ７にて、高圧ポンプ１４の異常が検出されなかった場合は、燃圧センサ３２及び高圧ポンプ１４が正常であると判定し、燃圧フィードバック制御が行われる。

次に図６を用いて走行時異常検出制御（ステップ３０１〜３０８）について説明する。図中、時刻ｔ９〜ｔ１０では、燃圧センサ３２の異常検出が実施され、時刻ｔ１１〜ｔ１３では高圧ポンプ１４の異常検出が実施される。

図６に示すように、時刻ｔ９において、燃圧センサ３２が正常の場合、図中実線で示す走行中の燃圧（アイドル時の燃圧を含む）を検出する。しかし、燃圧センサ３２が異常の場合は、前述したように、燃圧の変動を全く検知しない場合が考えられる。従って、燃圧センサ３２の検出値が第１燃圧値Ｐｅｒｒ１（図中一点鎖線）よりも低くなっている場合は、燃圧センサ３２が異常であると判定する。そして、時刻ｔ１０において、第１のフェールセーフを実行する。

次に、燃圧センサ３２が正常であった場合に時刻ｔ１１〜ｔ１３にて行われる走行時の高圧ポンプ１４の異常検出について説明する。時刻ｔ１１おいて、燃圧センサ３２の検出値（実燃圧）が破線で示すように上昇を始める。そして、時刻ｔ１２にて実燃圧が第２燃圧値Ｐｅｒｒ２よりも高くなり、高圧ポンプ１４が異常であると判定される。そして、時刻ｔ１３において、エンジンを停止すると共に、第２のフェールセーフが実施される。

次に、本実施形態による作用効果を説明する。

上記実施形態によれば、燃圧センサ３２及び高圧ポンプ１４の正常時と異常時の燃圧値の挙動変化に着目して設定された第１燃圧値と第１燃圧値よりも大きい第２燃圧値によって、燃圧センサ３２と高圧ポンプ１４の異常を区別して検出することができる。具体的には、燃圧センサ３２が異常の場合はセンサ１４出力が低下し、高圧ポンプ１４が異常の場合は燃圧が上昇するという燃圧の挙動変化を利用して、第１の判定値と第２の判定値を設定している。

これにより、異常の発生した部位（燃圧センサと高圧ポンプ）に応じた適切なフェールセーフを行うことができる。具体的には、燃圧センサ３２が異常の場合、第１のフェールセーフ（高圧ポンプの加圧機能を停止しフィード圧による退避走行）を実施し、高圧ポンプ１４が異常の場合、第２のフェールセーフ（エンジンを停止すると共に再始動禁止）を実施する。これは、燃圧センサ３２に比べて高圧ポンプ１４の異常の方が、高圧燃料系を破損する可能性が高いため、安全性を考慮したフェールセーフを実行する必要があるからである。

さらに、第１燃圧値は、フィードポンプ１２の作動のみに依存した燃圧（以下、「フィード圧」という）よりも低い値に設定し、第２燃圧値は、リリーフ圧よりも僅かに小さい値に設定しているため、燃圧センサ３２の異常と高圧ポンプ１４の異常とを容易に区別して検出することが可能となる。さらに、燃圧センサ３２と高圧ポンプ１４の異常を判定する際の判定値（第１燃圧値と第２燃圧値）を始動時と走行時とで同じ値を用いることができ、判定を簡便に行うことができる。

また、始動時異常検出制御では、イグニッションオンからクランキングが開始までの間はフィードポンプ１２による燃料の昇圧であることに着目して、この間の検出値に基づいて燃圧センサ３２の異常を検出している。そしてクランキングが終了後のアイドル時の検出値を用いて高圧ポンプ１４の異常を検出している。これにより燃圧センサ３２と高圧ポンプ１４の異常を異なるタイミングで検出することができるため、両者の異常を区別することができると共に、始動時に燃圧が低い段階で早期に異常を検出することができる。

このように、燃圧センサ３２と高圧ポンプ１４の異常を切り分け、それぞれの異常が発生するタイミングに応じたフェールセーフを実行することにより、安全を確保しつつ、できる限り走行を可能とすることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態を含む以下の実施形態においては、既に説明した実施形態の構成と同一構成又は相当する構成については、同一番号を付しその重複説明を省略する。

第２実施形態で第１実施形態と異なる点は、図２中ステップ２００に相当する始動時異常検出制御において、燃圧センサ３２、高圧ポンプ１４に加えてフィードポンプ１２の異常を検出する点である（ステップ４００）。第１実施形態では、始動時異常検出制御のステップ２０２において、Ｐｒ＜Ｐｅｒｒ１が成立した場合、燃圧センサ３２の異常であると一義的に判定していた。しかしながら、この条件は、フィードポンプ１２が異常であった場合でも成立する。なぜなら、燃圧センサ３２が正常であっても、フィードポンプ１２の異常により実際に燃圧が上昇していないことも考えられるからである。第２実施形態では、この点に鑑み、始動時に燃圧センサ３２の異常とフィードポンプ１２の異常とを区別して検出する。

第２実施形態の異常検出制御について、第１実施形態との相違点を中心に図７及び図８に基づいて説明する。なお、図７中ステップ４０９〜４１５（高圧ポンプの異常検出）は、前述した図３中ステップ２０５〜２１１に相当するため重複説明を省略する。

まず、図７に示すように、ステップ４０１ではフィードポンプ１２が駆動されることによって上昇した現在の燃圧Ｐｒを燃圧センサ３２によって検出しＥＣＵ３８に出力する。そして、ステップ４０２に移行し、ステップ４０１にて検出した燃圧Ｐｒと予め設定された第１燃圧値Ｐｅｒｒ１とを比較し、Ｐｒ＜Ｐｅｒｒ１であるかを判定する。

ここで、Ｐｒ＜Ｐｅｒｒ１が成立した場合には、前述したように燃圧センサ３２又はフィードポンプ１２の少なくとも一方が異常であると考えられるが、どちらの異常であるかは断定できない。そこで、ステップ４０３に移行し、高圧ポンプ１４の加圧機能を停止し、フィード圧制御を実行する。換言すると、燃圧Ｐｒが第１燃圧値Ｐｅｒｒ１よりも低い場合（ステップ４０２でＹＥＳ）は、仮のフェールセーフを実行する。

そして、ステップ４０４に移行し、ステップ４０３にて実行した仮のフェールセーフによって始動が可能であるかを判定する。具体的には、高圧ポンプ１４の加圧機能停止後にフィードポンプ１２のみでフィード圧に到達したかどうかを判定する。フィード圧による始動が可能な場合（ステップ４０４でＹＥＳ）は、ステップ４０５に移行し燃圧センサ３２が異常であると判定し、高圧ポンプ１４の加圧機能を禁止すると共にフィード圧制御を続行し（ステップ４０６）、本制御を終了する。

また、フィード圧による始動が不可能な場合（ステップ４０４でＮＯ）は、ステップ４０７に移行し、フィードポンプ１２が異常であると判定し、エンジンを停止すると共にエンジンの再始動を禁止し（ステップ４０８）、本制御を終了する。

次に、上述したステップ４０１〜４０８の始動時の燃圧センサ３２及びフィードポンプ１２の異常検出制御について図８を用いて説明する。なお、図８中の実線は、燃圧センサ３２、フィードポンプ１２及び高圧ポンプ１４が正常である場合の実燃圧、高圧ポンプＤＵＴＹ、エンジン回転数をそれぞれ示している。また、破線は、異常時又はフェールセーフ実施後の実燃圧、高圧ポンプＤＵＴＹ、エンジン回転数をそれぞれ示している。また、一点鎖線は、前述した各種燃圧値（フィード圧、第１燃圧値、第２燃圧値）を示している。また、図８中時刻ｔ５〜ｔ８にて行われる始動時の高圧ポンプ１４の異常検出については説明を省略する。

図８に示すように、時刻ｔ１では、燃圧センサ３２及びフィードポンプ１２が正常であれば、イグニッションがオフからオンにされることで、電動式のフィードポンプ１２が駆動され実燃圧がフィード圧まで上昇し、このフィード圧を時刻ｔ２にて検出する。このとき、燃圧センサ３２又はフィードポンプ１２のうち少なくとも１つが異常の場合には正確な燃圧を検出できない。従って、時刻ｔ２の燃圧センサ３２からの検出値が、第１燃圧値Ｐｅｒｒ１（図中一点鎖線）よりも低い場合は、高圧ポンプ１４の加圧機能を停止しフィード圧制御に移行する仮のフェールセーフを実行する。

一方、時刻ｔ２にて燃圧が正常であった場合、時刻ｔ３にてクランキングの開始と共に高圧ポンプ１４による加圧が行われる。この高圧ポンプ１４による加圧に伴い時刻ｔ４から実燃圧が上昇を始める。これに対し、時刻ｔ２にて仮のフェールセーフが実施されている場合はフィード圧制御に移行しているため、フィード圧による始動が行われる。そのため、時刻ｔ３にてフィード圧での始動が可能な場合は、燃圧センサ３２の異常により、検出値が第１燃圧値よりも小さくなっていることがわかる。つまり、時刻ｔ３にて燃圧センサ３２が異常であると判定し、高圧ポンプ１４の加圧機能を停止すると共にフィード圧制御を続行する。また、時刻ｔ３にて実燃圧が破線で示すように、フィード圧に到達していない場合（フィード圧による始動が不可能な場合）は、フィードポンプ１２が異常であると判定し、エンジンを停止すると共にエンジンの再始動を禁止する。

上述した実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果に加え、始動時にフィードポンプ１２の異常を検出でき、適切なフェールセーフを行うことができる。具体的には、第１燃圧値との比較によって燃圧センサ３２又はフィードポンプ１２の異常が検出された場合、仮のフェールセーフを実施することで安全性を確保することができる。さらに、仮のフェールセーフによる始動（フィード圧による始動）が可能かどうかによって、燃圧センサ３２の異常とフィードポンプ１２の異常を判別することができる。そして、フィードポンプ１２の異常が検出された場合は、燃圧センサ３２が異常の場合よりも強いフェールセーフ（第２のフェールセーフ）を実施するため、異常に応じて適切なフェールセーフを実施することができる。

以上のように、上述した各実施形態によれば、高圧燃料供給システムにおいて個々の異常を区別して検出でき、異常が発生した部位やタイミング毎に適切なフェールセーフを実行することのできる筒内噴射式内燃機関のフェールセーフ制御装置を提供することができる。

［他の実施形態］
・第１実施形態及び第２実施形態では、第２燃圧値をリリーフ圧近傍の値に設定したが、リリーフ圧よりも大きい値に設定してもよい。リリーフ弁３３は過度な昇圧が行われた場合に開弁し燃圧をリリーフ圧に保つ機能を有しているが、リリーフ弁３３が閉弁状態で固着していると開弁されず、燃圧がリリーフ圧を超えて上昇を続ける場合が考えられる。そのため、第２燃圧値をリリーフ圧よりも大きい値に設定することで、高圧ポンプ１４の異常を検出すると同時にリリーフ弁３３の固着を検出することができる。

１ エンジン（内燃機関）
１２ フィードポンプ
１４ 高圧ポンプ
３０ デリバリパイプ
３１ インジェクタ（燃料噴射手段）
３２ 燃圧センサ
３８ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 燃料タンク内の燃料を汲み上げるフィードポンプと、
   前記フィードポンプにて汲み上げられた燃料を加圧してデリバリパイプに圧送する高圧ポンプと、
   前記デリバリパイプ内の燃料の圧力（以下、燃圧という）を検出する燃圧センサと、
   前記デリバリパイプ内に蓄積された高圧燃料を前記内燃機関の気筒内に直接噴射する燃料噴射手段とを備えた筒内噴射式内燃機関において、
   前記燃圧センサの検出値と前記燃圧センサの異常を判定するための第１燃圧値とを比較することによって前記燃圧センサの異常を検出し、前記燃圧センサの検出値と前記第１燃圧値よりも大きく前記高圧ポンプの異常を判定するための第２燃圧値とを比較することによって前記高圧ポンプの異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段が前記燃圧センサの異常を検出した場合、前記内燃機関の駆動を持続させるフェールセーフ制御を実行し、前記異常検出手段が高圧ポンプの異常を検出した場合、前記内燃機関を停止させるフェールセーフ制御を実行するフェールセーフ制御手段とを備え、
   前記フェールセーフ制御手段は、前記異常検出手段が前記燃圧センサの異常を検出した場合、前記高圧ポンプの加圧機能を停止すると共に前記フィードポンプの作動のみに依存した燃圧（以下、「フィード圧」という）に保持し、前記異常検出手段が前記高圧ポンプの異常を検出した場合、前記内燃機関を停止すると共に前記内燃機関の再始動を禁止することを特徴とする筒内噴射式内燃機関のフェールセーフ制御装置。
2. 前記第１燃圧値は、前記フィード圧よりも低い値であって、
   前記第２燃圧値は、前記フィード圧よりも大きく前記デリバリパイプ内の燃圧の過度な上昇を防止するために設けられたリリーフ弁が開弁する燃圧（リリーフ圧）よりも小さい値であることを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関のフェールセーフ制御装置。
3. 前記異常検出手段は、前記内燃機関の始動時に前記燃圧センサと前記高圧ポンプの異常を検出する始動時異常検出手段と前記内燃機関の走行時に前記燃圧センサと前記高圧ポンプの異常を検出する走行時異常検出手段とを備え、
   前記始動時異常検出手段は、前記内燃機関の始動時において、クランキングが開始されるまでの間の前記燃圧センサの検出値によって前記燃圧センサの異常を検出し、クランキングが終了し所定時間経過時の前記燃圧センサの検出値によって前記高圧ポンプの異常を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関のフェールセーフ制御装置。
4. 前記始動時異常検出手段は、クランキングが開始されるまでの間の前記燃圧センサの検出値によって前記燃圧センサ又は前記フィードポンプのうち少なくともどちらか１つの異常を検出し、
   クランキング開始後に、フィード圧に到達したかどうかによって前記燃圧センサの異常と前記フィードポンプの異常とを区別して検出することを特徴とする請求項３に記載の筒内噴射式内縁機関のフェールセーフ制御装置。
5. 前記フェールセーフ制御手段は、
   前記始動時異常検出手段が前記燃圧センサの異常を検出した場合、前記高圧ポンプの加圧機能を停止すると共に前記デリバリパイプ内の燃圧を前記フィード圧に保持し、
   前記始動時異常検出手段が前記フィードポンプ又は前記高圧ポンプの異常を検出した場合、前記内燃機関を停止すると共に前記内燃機関の再始動を禁止することを特徴とする請求項４に記載の筒内噴射式内燃機関のフェールセーフ制御装置。

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