JPH1113502A - 内燃機関の異常筒内圧抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射弁異常時に筒内圧の異常上昇を抑制
する。 【解決手段】 コモンレール３に高圧燃料を蓄圧し、コ
モンレールからディーゼル機関１００の各燃料噴射弁１
ａから１ｄに燃料を供給する。制御回路２０は、燃料圧
力センサ３１で検出したコモンレール燃料圧力に基づい
ていずれかの燃料噴射弁の異常の有無を判定し、燃料噴
射停止不能等の異常検出時には弁開閉特性変更装置１０
５により、機関の吸排気弁の弁開閉特性を変更し気筒内
での燃焼を抑制する。これにより、吸気圧力の低下によ
るエンジンブレーキを発生させることなく直ちに筒内圧
の異常上昇が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の異常筒
内圧抑制装置に関し、詳細には燃料噴射弁からの燃料噴
射量が過大になる異常が生じた場合の筒内圧力の異常上
昇が生じることを防止可能な異常筒内圧抑制装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高圧燃料ポンプから燃料を共通の蓄圧室
（コモンレール）に供給し、この蓄圧室に各気筒毎の燃
料噴射弁を接続した、いわゆるコモンレール式の燃料噴
射装置が知られている。コモンレール式燃料噴射装置で
は、一旦コモンレール内に高圧の燃料を貯留し、貯留し
た燃料を機関各気筒の燃料噴射弁から噴射するようにし
ている。

【０００３】また、特開昭６０−１５３４４１号公報に
は、圧縮着火式機関において、燃料噴射弁のいずれかが
電磁弁の断線や開弁スティックなどにより燃料噴射の停
止ができなくなる異常を生じた場合に、機関への吸入空
気量を制御するスロットル弁の開度を低減することによ
り、燃料噴射弁異常により機関に悪影響が生じることを
防止する燃料噴射装置が開示されている。

【０００４】燃料噴射弁に燃料噴射停止ができなくなる
異常を生じると、異常を生じた燃料噴射弁からは気筒に
燃料が供給され続けるために気筒内に過大な量の燃料が
供給されることになる。また、圧縮着火機関では通常、
空気過剰率の極めて高い燃焼を行っているため異常噴射
により気筒内に供給された多量の燃料の大部分が燃焼す
ることになる。このため、上記の燃料噴射弁異常が生じ
ると、気筒内では多量の燃料の燃焼により筒内圧力が通
常の燃焼時に較べて大幅に上昇してしまい、機関各部の
耐久性が低下したり、極端な場合には機関の破損を生じ
る場合がある。

【０００５】上記特開昭６０−１５３４４１号公報の装
置は、上記燃料噴射弁の異常が生じた場合にスロットル
弁開度を低下させて機関吸入空気量を絞ることにより、
筒内圧の異常上昇を防止するものである。すなわち、吸
入空気量を低減させると気筒内では、多量に燃料が供給
されても、そのうちの吸入空気量に応じた量の燃料の燃
焼しか生じなくなり、余剰の燃料は燃焼しないまま気筒
から排出されるようになる。このため、気筒内では燃焼
した燃料量に応じた圧力上昇しか生じなくなり上記燃料
噴射弁の異常による過大な筒内圧力の発生が防止され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
６０−１５３４４１号公報の装置では上記燃料噴射弁の
異常時にスロットル弁開度を絞るため、吸気圧力が低下
して各気筒の吸気行程に大きな負のトルクが発生するよ
うになる。このため、例えば車両用機関等では、上記燃
料噴射弁の異常発生時には、スロットル弁の絞りのため
に運転者が予期しない急激なエンジンブレーキが作用す
ることになり、車両運転性が大幅に悪化する問題があ
る。また、上記公報の装置では、たとえスロットル弁を
全閉にしてもスロットル弁から機関に至る吸気系（スロ
ットル弁下流側吸気通路、サージタンク、インテークマ
ニホルド）内の空気は機関に吸入されてしまうためスロ
ットル弁閉弁後も機関が数回転する程度の間は十分に吸
入空気量が低減されず、この間は異常を生じた気筒に筒
内圧の異常上昇が生じる問題がある。

【０００７】本発明は上記問題に鑑み、燃料噴射弁から
燃料が噴射され続け燃料供給量が過大となるような異常
が生じた場合に、大きなエンジンブレーキの発生などに
よる運転性の悪化が生じることなく、かつ短時間で筒内
の異常圧力上昇を抑制可能な内燃機関の燃料噴射制御装
置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記
機関各気筒の吸気弁と排気弁とのうち少なくとも一方の
弁開閉特性を変更する弁開閉特性変更手段と、前記燃料
噴射弁からの燃料噴射量が過大となる異常が生じたこと
を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により燃
料噴射弁の異常が検出されたときに、前記弁開閉特性変
更手段を制御して、気筒内での燃焼を抑制するように弁
開閉特性を変更する燃焼抑制手段と、を備えた内燃機関
の異常筒内圧抑制装置が提供される。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、前記燃焼
抑制手段は、気筒内に吸入される新気の量を低減するよ
うに弁開閉特性を変更することにより、気筒内での燃焼
を抑制する請求項１に記載の異常筒内圧抑制装置が提供
される。請求項３に記載の発明によれば、前記燃焼抑制
手段は、気筒内残留既燃ガス量が増大するように弁開閉
特性を変更することにより、気筒内に吸入される新気量
を低減する請求項２に記載の内燃機関の異常筒内圧抑制
装置が提供される。

【００１０】請求項４に記載の発明によれば、前記燃焼
抑制手段は、気筒の実圧縮比が低下するように弁開閉特
性を制御することにより、気筒内での燃焼を抑制する請
求項１に記載の異常筒内圧抑制装置が提供される。すな
わち、請求項１から請求項４の発明では気筒の吸気弁と
排気弁とのうち少なくとも一方の弁開閉特性を変更する
弁開閉特性変更手段が備えられている。ここで、弁開閉
特性とは、例えば吸排気弁の弁動作特性のうち弁開閉時
期（バルブタイミング）、弁開弁時間、バルブリフト量
等の機関の燃焼状態に影響を与えるものを指している。
本発明では、燃料噴射弁の燃料噴射量が過大になる異常
が検出されると、燃焼抑制手段は上記弁開閉特性変更手
段を制御して気筒内での燃焼を抑制するように弁開閉特
性を変更する。例えば、気筒に流入する新気の量が少な
くなるように、または気筒内の残留既燃ガス量が増大す
るように弁開閉特性を変更すれば、多量の燃料が供給さ
れた場合であっても気筒内では酸素不足のため大部分の
燃料は燃焼しない。このため、多量の燃料が気筒に供給
された場合であっても筒内圧力の異常上昇は生じない。

【００１１】また、特に圧縮着火機関においては、気筒
の実圧縮比が低下するように弁開閉特性を変更すれば、
圧縮比の低下のため気筒内の温度圧縮行程時には燃料の
着火温度に到達しない。このため、多量の燃料が供給さ
れた場合でも気筒内では燃焼が生じず、筒内圧力の異常
上昇が生じない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は、本発明を自動車用
ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を
示す図である。図１において、１００は内燃機関を示
す。本実施形態では、機関１００として４気筒４サイク
ルディーゼル機関が使用されている。図１に１０１で示
すのは機関１００の吸気通路、１０３で示すのは排気通
路である。また、図１において１ａから１ｄは、機関１
００の各気筒内に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射弁、
３は各燃料噴射弁１ａから１ｄが接続される共通の蓄圧
室（コモンレール）を示す。コモンレール３は、後述す
る高圧燃料噴射ポンプ５から供給される加圧燃料を貯留
し、各燃料噴射弁１ａから１ｄに分配する機能を有す
る。

【００１３】また、図１において７は機関１００の燃料
（本実施形態では軽油）を貯留する燃料タンク、９は高
圧燃料ポンプに燃料を供給する低圧フィードポンプを示
している。機関運転中、タンク７内の燃料は、フィード
ポンプ９により一定圧力に昇圧され、高圧燃料噴射ポン
プ５に供給される。また、高圧燃料噴射ポンプ５から吐
出された燃料は、逆止弁１５、高圧配管１７を通ってコ
モンレール３に供給され、更にコモンレール３から各燃
料噴射弁１ａから１ｄを介して内燃機関の各気筒内に噴
射される。なお、図１において１９で示したのは各燃料
噴射弁からのリーク燃料を燃料タンク７に返戻するリタ
ーン燃料配管である。

【００１４】更に、本実施形態では機関１００には弁開
閉特性変更装置１０５が設けられている。本実施形態の
弁開閉特性変更装置としては、吸排気弁の一方もしくは
両方の弁開閉時期、開弁期間、バルブリフトのすくなく
とも一つを変更できるものであれば使用することがで
き、例えば以下の形式のものを使用することができる。 吸気弁と排気弁との一方もしくは両方の弁開閉時期
のみを変更し、開弁期間、バルブリフトなどは同一に維
持するもの（以下、このタイプの弁開閉特性変更装置を
「タイプ１の弁開閉特性変更装置」と呼ぶ）。このタイ
プのものとしては例えば、吸排気弁にそれぞれ互いに独
立したカム軸を備え、吸気カム軸と排気カム軸との一方
もしくは両方のクランク軸に対する回転位相を変更する
ことにより弁開閉時期を変更する形式のものがある。こ
のタイプの弁開閉特性変更装置では、吸排気弁は常にク
ランク軸の回転に同期して開閉する。

【００１５】 吸排気弁それぞれの開閉時期、開弁期
間、バルブリフトのいずれをも変更可能なもの（以下、
このタイプの弁開閉特性変更装置を「タイプ２の弁開閉
特性変更装置」と呼ぶ）。このタイプのものとしては、
例えば、カム軸を持たず、吸排気弁それぞれの弁体を油
圧もしくは電磁アクチュエータで駆動して弁の開閉を行
う形式のものがある。このタイプの弁開閉特性変更装置
では、吸排気弁はクランク軸の回転位相とは無関係に開
閉可能である。

【００１６】 吸排気弁それぞれの開閉時期、開弁期
間、バルブリフトのいずれをも変更可能であるが、吸排
気弁の開閉は常にクランク軸の回転に同期して行われる
もの。（以下、このタイプの弁開閉特性変更装置を「タ
イプ３の弁開閉特性変更装置」と呼ぶ）このタイプのも
のとしては、例えば、吸排気弁を駆動するカム軸に複数
のカムを有しており、弁を駆動するカムを切り換えるこ
とにより弁特性を変更する形式のものがある。

【００１７】図１に２０で示すのは、機関の制御を行う
エンジン制御回路（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は、リ
ードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力ポ
ートを双方向バスで接続した公知の構成のディジタルコ
ンピュータとして構成されている。ＥＣＵ２０は、後述
するように高圧燃料噴射ポンプ５の吸入弁５ａの開閉動
作を制御してコモンレール３内の燃料油圧力を機関負
荷、回転数等に応じて制御する燃料圧力制御を行う。ま
た、ＥＣＵ２０は燃料噴射弁１ａから１ｄの開弁時間を
制御して気筒内に噴射される燃料量を制御する燃料噴射
量制御を行う。すなわち、本実施形態では燃料噴射弁１
ａから１ｄの噴射率はコモンレール燃料圧力により制御
され、燃料噴射量はコモンレール燃料圧力と燃料噴射弁
１ａから１ｄの開弁時間により制御される。

【００１８】また、本実施形態では後述するように、Ｅ
ＣＵ２０は燃料噴射弁１ａから１ｄの燃料噴射停止不能
等の異常噴射を検出する異常検出手段として機能すると
ともに、異常時に弁開閉特性変更装置１０５を制御して
燃焼を抑制するように弁開閉特性を変更する燃焼抑制手
段等の各手段としての機能を果たしている。上記制御の
ため、ＥＣＵ２０の入力ポートには、コモンレール３に
設けた燃料圧力センサ３１からコモンレール３内の燃料
圧力に対応する電圧信号がＡＤ変換器３４を介して入力
されている他、機関アクセルペダル（図示せず）に設け
たアクセル開度センサ３５からアクセルペダルの操作量
（踏み込み量）に対応する信号がＡＤ変換器３４を介し
て入力されている。更に、ＥＣＵ２０の入力ポートに
は、機関のカム軸（図示せず）に設けたクランク角セン
サ３７からクランク回転角に応じて発生するクランク回
転角パルス信号が入力されている。

【００１９】また、ＥＣＵ２０の出力ポートは、駆動回
路４０を介して各燃料噴射弁に接続され、各燃料噴射弁
の作動を制御している他、駆動回路４０を介して高圧燃
料噴射ポンプ５の吸入弁５ａの開閉を制御するソレノイ
ドアクチュエータに接続され、ポンプ５からコモンレー
ル３への燃料の圧送量を制御している。また、ＥＣＵ２
０の出力ポートは、弁開閉特性変更装置１０５に接続さ
れ、装置１０５の作動を制御している。

【００２０】なお、本実施形態では通常運転時（燃料噴
射弁に異常が検出されていない運転時）にはＥＣＵ２０
は、機関負荷（アクセルペダル操作量）と機関回転数と
に応じて予め定めた弁開閉特性を得るように弁開閉特性
変更装置１０５を制御している。本実施形態では、高圧
燃料噴射ポンプ５は２つのシリンダを有するピストンポ
ンプの形式とされている。ポンプ５の各シリンダ内のピ
ストンは、ピストン駆動軸に形成されたカムに押圧され
てシリンダ内を往復運動する。また、各シリンダの吸入
ポートには、ソレノイドアクチュエータにより開閉駆動
される吸入弁５ａがそれぞれが設けられている。本実施
形態ではピストン駆動軸は機関１０のクランク軸（図示
せず）により駆動され、クランク軸と同期してクランク
軸の２分の１の速度で回転する。また、ポンプ５のピス
トン駆動軸には、それぞれのピストンと係合する部分に
２つのリフト部を持つカムが形成されており、ポンプ５
のピストンは機関１０の各気筒のストロークに同期して
燃料を吐出するようになっている。すなわち、本実施形
態では４気筒ディーゼル機関が使用されているため、ポ
ンプ５の２つのシリンダはクランク軸が７２０度回転す
る間にそれぞれ２回ずつ機関の気筒のストロークに同期
して（例えば各気筒の排気行程毎に）コモンレール３に
燃料を圧送する。

【００２１】また、ＥＣＵ２０はポンプの各シリンダの
ピストンの上昇（圧送）行程における吸入弁５ａの閉弁
時期を変化させることによりポンプからの燃料油の吐出
流量を制御する。すなわち、ＥＣＵ２０は、各シリンダ
のピストン下降行程（吸入行程）の間、及びピストン上
昇行程（吐出行程）開始後所定の期間ソレノイドアクチ
ュエータへの通電を停止して吸入弁５ａを開弁状態に維
持する。これにより、各シリンダではピストンが吐出行
程に入っても吸入弁５ａが開弁している間はシリンダ内
の燃料は吸入弁５ａからタンクに逆流し、シリンダ内の
燃料圧力は上昇しない。そして、上記期間経過後ＥＣＵ
２０は吸入弁５ａのソレノイドアクチュエータに通電し
て吸入弁５ａを閉弁する。これによりポンプピストンの
上昇に伴いシリンダ内の圧力が上昇し、シリンダ内圧力
がコモンレール３内の圧力より高くなると各シリンダの
逆止弁１５が開弁し、シリンダ内の高圧の燃料油が高圧
配管１７を経由してコモンレール３に圧送される。な
お、吸入弁５ａは一旦閉弁するとシリンダ内燃料油圧力
が高い間は燃料圧力に押されて閉弁状態に保持される。
従って、コモンレール３への燃料圧送量はポンプ５の吸
入弁５ａの閉弁開始時期により定まる。このためＥＣＵ
２０はポンプ５の各シリンダの吸入弁５ａの閉弁開始時
期（ソレノイドアクチュエータへの通電開始時期）を調
節することにより、ポンプ５のピストン有効ストローク
を変化させコモンレール３に圧送する燃料量を制御して
いる。

【００２２】本実施形態では、ＥＣＵ２０は機関負荷
（アクセル開度）、回転数に応じて予めＲＯＭに格納し
た関係に基づいて目標コモンレール燃料圧力を設定する
とともに、燃料圧力センサ３１で検出したコモンレール
燃料圧力が設定した目標コモンレール燃料圧力になるよ
うにポンプ５の吐出量を制御する。また、ＥＣＵ２０は
機関負荷（アクセル開度）、回転数に応じて予めＲＯＭ
に格納した関係に基づいて燃料噴射弁１の開弁時間（燃
料噴射時間）と噴射時期とを制御する。

【００２３】すなわち、本実施形態ではコモンレール３
の燃料圧力を機関運転条件に応じて変化させることによ
り、燃料噴射弁１の噴射率を運転条件に応じて調節し、
燃料圧力と燃料噴射時間とを変化させることにより燃料
噴射量を運転条件に応じて調節している。このため、本
実施形態のようなコモンレール式燃料噴射装置では、コ
モンレール内の燃料圧力は機関の運転条件（負荷、回転
数）に応じて広い範囲で（例えば、本実施形態では１０
ＭＰａから１５０ＭＰａ程度までの範囲で）変化し、運
転中極めて高い圧力になる場合がある。

【００２４】次に、本実施形態における燃料噴射弁異常
時の異常筒内圧抑制操作について説明する。上述したよ
うに、運転中コモンレール３内の燃料圧力は極めて高い
圧力になっている場合がある。このような状態で燃料噴
射弁１ａから１ｄのいずれかが開弁スティック等により
燃料噴射停止不能となる異常を生じると、異常を生じた
気筒では燃料噴射弁から燃料が供給され続けることにな
る。ＥＣＵ２０は、このような異常が生じたことを検出
すると燃料ポンプ５の吸入弁５ａのソレノイドへの通電
を停止して吸入弁５ａを開放状態にする。これにより、
燃料ポンプ５からコモンレール３への燃料供給が停止さ
れる。しかし、この状態では、コモンレール３への新た
な燃料流入は停止するものの、コモンレール３内が高圧
になっていると多量の燃料がコモンレール内に貯留され
ている。従って、燃料噴射弁の異常発生時には、コモン
レール３内の多量の燃料は、異常を生じた燃料噴射弁か
ら気筒内に噴射されこの気筒内では燃焼が継続するよう
になる。また、通常ディーゼルエンジンは空気過剰率の
高い燃焼を行っているため、異常噴射により気筒内に
は、通常より多量の燃料が供給された場合でも供給燃料
の大部分を燃焼させることが可能な空気が存在する。こ
のため異常を生じた燃料噴射弁の気筒ではコモンレール
３内の圧力が低下するまで長時間にわたって噴射された
燃料の燃焼が生じ筒内圧力が異常上昇することになる。

【００２５】そこで、本実施形態では燃料噴射弁の異常
検出時には、気筒内での燃焼を抑制するように機関１０
０の弁開閉特性を変更することにより筒内圧力の異常上
昇を抑制するようにしている。気筒内での燃焼を抑制す
ることにより、燃料噴射弁の異常により多量の燃料が供
給された気筒では、供給された燃料の全量が燃焼するこ
とがなくなるため、筒内圧力の異常上昇が抑制されるよ
うになる。

【００２６】例えば、気筒内に供給された燃料の燃焼を
抑制するためには、以下の(A) 、(B) のいずれかの状態
を作り出す必要がある。 (A) 気筒に流入する新気の量を低減することにより気筒
内を酸素不足の状態にする。 (B) 気筒の圧縮行程における温度を低下させ、圧縮上死
点における気筒内温度が着火温度に到達しないようにす
る。

【００２７】本実施形態では、燃料噴射量が過大になる
異常が検出されたときに弁開閉特性変更装置１０５によ
り弁開閉特性を変えて、気筒内を上記(A) または(B) の
状態にすることにより気筒内の燃焼を抑制する。以下、
上記(A) (B) それぞれについて、弁開閉特性変更により
達成する方法を具体的に説明する。

【００２８】(A) 気筒に流入する新気の量の低減 (1) 弁開閉時期（期間）の変更による方法。 図２(A) (B) は、弁開閉時期の変更により気筒に流入す
る新気量を低減する方法を説明するタイミング図であ
る。図２(A) は通常運転時の吸気弁（カーブＩ）と排気
弁（カーブＥ）とのバルブリフト曲線を、図２(B) は燃
料噴射弁異常発生時の弁開閉時期変更後の吸気弁と排気
弁とのバルブリフト曲線を示している。

【００２９】すなわち、本実施形態では異常発生時には
吸気弁、排気弁ともに開弁時期を遅らせ、しかも閉弁時
期を早めている。これにより吸気弁、排気弁ともに開弁
期間が通常運転時より短縮される。また、本実施形態で
は吸排気弁ともに最大バルブリフトも低減されている。
このように吸排気弁の開弁時期を短縮したことにより、
吸気弁開弁時に気筒内に流入する新気の量が制限される
とともに、排気弁開弁時に気筒から流出する既燃ガス
（排気）の量が制限されるようになる。これにより、気
筒内の残留既燃ガス量が増大するとともに新気流入量が
減少し、気筒内の酸素量が低下する。

【００３０】この方法は、弁開閉特性変更装置１０５と
して前述のタイプ２（吸排気弁それぞれの開閉時期、開
弁期間、バルブリフトのいずれをも変更可能なもの）ま
たはタイプ３（吸排気弁それぞれの開閉時期、開弁期
間、バルブリフトのいずれをも変更可能であるが、吸排
気弁の開閉は常にクランク軸の回転に同期して行われる
もの）を用いた場合に実施可能となる。

【００３１】(2) 吸気弁開弁時期の進角（バルブオーバ
ラップ量増大）による方法。 図３(A) (B) は吸気弁開弁時期進角により気筒に流入す
る新気量を低減する方法を説明するタイミング図であ
る。図３(A) は図２(A) と同様通常運転時、図３(B) は
燃料噴射弁異常発生時の吸気弁開弁時期進角後のバルブ
リフト曲線を示している。

【００３２】図３(B) から判るように、本実施形態では
吸気弁の開弁時期が大幅に進角されたため、吸気弁と排
気弁との両方が同時に開弁している期間（バルブオーバ
ラップ期間、図３(A) (B) にハッチングを付した部分）
が通常運転時に較べて大幅に増大している。このよう
に、吸気弁開弁時期を進角させて排気行程中に吸気弁を
開弁させたことにより、本実施形態では排気行程時には
気筒吸気ポートには筒内の既燃ガスが逆流する、いわゆ
る既燃ガスの吹き返しが発生する。また、吸気ポートに
逆流した既燃ガスは、排気行程が終了して吸気行程が開
始されると再び気筒内に吸入されるため気筒内の残留既
燃ガス量が増大するようになり、その結果気筒に流入す
る新気の量が減少する。

【００３３】この方法は、弁開閉特性変更装置１０５と
して前述のタイプ２及びタイプ３の他、タイプ１（吸気
弁の弁開閉時期のみを変更し、開弁期間、バルブリフト
などは同一に維持するもの）を使用した場合にも実施可
能となる。 (B) 圧縮上死点における温度（実圧縮比）の低減。 (1) 吸気弁または排気弁の開弁保持による方法。

【００３４】本実施形態では、ＥＣＵ２０は燃料噴射弁
の異常発生時に吸気弁または排気弁のいずれか一方もし
くは両方を全開状態に保持する。これにより、気筒内で
は圧縮行程時に全く圧縮が行われなくなる。このため、
圧縮行程では圧縮比の低下により温度上昇が生じなくな
るため、気筒内温度は燃料の着火温度に到達しなくな
る。なお、本実施形態ではピストン上死点においてピス
トンと吸排気弁の弁体とが干渉を生じる場合には上死点
近傍のみ両方の弁を閉弁するようにしてもよい。

【００３５】この方法は弁開閉特性変更装置１０５とし
て前述のタイプ２のものを用いた場合に実施可能とな
る。 (2) 吸気弁閉弁保持及び排気弁開弁保持による方法。 本実施形態では、ＥＣＵ２０は燃料噴射弁の異常発生時
吸気弁を全閉状態に保持するとともに、排気弁を全開状
態に保持する。これにより圧縮行程では排気弁が開弁保
持されているため全く圧縮が行われなくなり、圧縮比の
低下により温度上昇が生じなくなる。また、吸気行程で
は吸気弁が閉弁保持されているため気筒内に新気が全く
流入しなくなり、全閉状態の排気弁から排気ポートの既
燃ガス（排気）が気筒内に吸入されるようになる。この
ため、本実施形態では気筒内の温度低下に加えて更に、
気筒内が速やかに既燃ガスで満たされるようになり、気
筒内の新気量（酸素濃度）はゼロになる。

【００３６】この方法は、弁開閉特性変更装置１０５と
して前述のタイプ２のものを用いた場合に実施可能とな
る。 (3) 吸気弁閉弁時期の遅角。 図４(A) (B) は吸気弁開弁時期遅角により圧縮行程時の
気筒内温度を低下させる方法を説明するタイミング図で
あり、図４(A) は図２(A) と同様、通常運転時の吸排気
弁バルブリフト曲線を、図４(B) は燃料噴射弁異常発生
時に吸気弁の閉弁時期を遅角させた場合のバルブタイミ
ング図を、それぞれ示している。

【００３７】図４において、ＴＤＣはピストン行程上死
点、ＢＤＣは下死点を示し、ＩＯ，ＩＣはそれぞれ吸気
弁の開弁時期と閉弁時期を表している。本実施形態では
通常運転時には、吸気弁は排気行程上死点（ＴＤＣ）前
から開弁し、吸気行程下死点（ＢＤＣ）直後に閉弁す
る。これに対して、本実施形態では燃料噴射弁の異常が
検出されると吸気弁の閉弁時期を図４(B) にＩＣ′で示
す位置まで大幅に遅角する。これにより、吸気弁は圧縮
行程の途中まで開弁しているようになり、一旦気筒内に
吸入された新気は圧縮行程中に一部が吸気ポートに押し
出されるようになる。このため、気筒の吸気体積効率は
低下し圧縮行程では圧縮比が大幅に低下するようにな
る。従って、圧縮時の気筒内温度が低下し着火温度に到
達しなくなる。

【００３８】この方法は、弁開閉特性変更装置１０５と
して前述のタイプ１から３のいずれを用いた場合にも実
施可能となる。上記各実施形態では、燃料噴射弁の異常
発生時に弁開閉特性を変更することにより筒内圧の異常
上昇を抑制しているため、スロットル弁を絞る場合に較
べて吸気管圧力はほとんど低下しない。このため、筒内
圧異常上昇抑制時にも大きなエンジンブレーキの発生に
よる車両運転性の低下が生じない。また、上記各実施形
態では弁開閉特性を絞ることにより筒内の燃焼を抑制し
ているため、弁開閉特性の変更とほぼ同時に燃焼抑制効
果が発生する。このため、燃料噴射弁異常検出後極めて
短時間で筒内圧の異常上昇抑制効果を得ることができ
る。特に、排気弁を開弁保持する場合（上記(B) (1)及
び (2)）においては、既に筒内で圧縮行程が開始されて
いたり筒内に噴射された燃料が燃焼を開始していても直
ちに筒内圧力を低下させることが可能である。

【００３９】次に、図５を用いて上記の弁開閉特性変更
による筒内圧異常上昇抑制操作について説明する。図５
は、ＥＣＵ２０により一定時間毎に行われるルーチンと
して実行される筒内圧異常上昇抑制操作を説明するフロ
ーチャートである。図５においてルーチンがスタートす
ると、ステップ５０１ではいずれかの燃料噴射弁に異常
が生じているか否かが判定される。本実施形態では、燃
料噴射弁の異常の有無は別途ＥＣＵ２０により実行され
る異常検出ルーチン（図示せず）により、例えば燃料噴
射前後のコモンレール圧力降下幅に基づいて検出され
る。より詳細には、ＥＣＵ２０は各燃料噴射弁への燃料
噴射射開始前と終了後とのコモンレール圧力を燃料圧力
センサ３１で検出し、各燃料噴射弁からの燃料噴射によ
るコモンレール内燃料圧力降下を算出する。そして、特
定の燃料噴射弁からの燃料噴射時の圧力降下幅が他の燃
料噴射弁からの燃料噴射時に較べて所定値以上大きくな
った場合にはこの燃料噴射弁に開弁スティック等の異常
が生じていると判断する。

【００４０】なお、本発明では燃料噴射弁の異常検出方
法は上記に限定されるわけではなく、燃料噴射弁の異常
噴射などの異常を検出できる方法であれば他の方法を用
いることもできる。例えば、特定の気筒の燃料噴射弁に
異常噴射が生じたような場合にはこの気筒内の燃焼圧力
が上昇し、この気筒のみ出力トルクが増大する。このた
め、各気筒の爆発行程における機関クランク軸の回転速
度を検出し、特定の気筒の爆発行程におけるクランク軸
回転速度が他の気筒に較べて所定値以上大きくなってい
る場合にこの気筒の燃料噴射弁に異常噴射が生じたと判
定するようにしてもよい。

【００４１】また、特定の気筒の燃料噴射弁に異常噴射
が生じた場合にはその気筒に供給される燃料の量が他の
気筒に較べて増大する。このため、排気系に排気の空燃
比を検出する空燃比センサを備えた機関では、各気筒か
らの排気ガスの空燃比と排気流量とから各気筒に供給さ
れた燃料の量を直接算出し、この燃料量が他の気筒より
所定値以上増加している場合にはこの気筒の燃料噴射弁
に異常噴射が生じていると判定するようにすることもで
きる。

【００４２】図５、ステップ５０１で燃料噴射弁に異常
が生じていた場合には、ルーチンはステップ５０３に進
み燃料ポンプ５の吸入弁５ａの通電を停止し吸気弁５ａ
を開放する。これにより、燃料ポンプ５からコモンレー
ル３への燃料の供給が停止される。上記によりコモンレ
ール３への燃料供給を停止したのち、ステップ５０５で
は、前述した弁開閉特性変更による燃焼抑制操作のいず
れかを実施する。これにより、速やかに気筒内での燃焼
が抑制されるようになるため、燃料噴射弁に異常が生じ
て多量の燃料が供給されるようになった気筒においても
異常筒内圧力上昇が抑制されるようになる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１から４に記載の発明によれば、
燃料噴射量が過大になる異常が生じた場合に弁開閉特性
を変更することにより気筒内の燃焼を抑制するようにし
たことにより、エンジンブレーキ発生による運転性の悪
化を生じることなく極めて短時間で筒内圧の異常上昇を
抑制することが可能となるという共通の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射制御装置を自動車用ディーゼ
ル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図で
ある。

【図２】本発明の弁開閉特性変更による燃焼抑制操作の
一実施形態の作用を説明する図である。

【図３】本発明の弁開閉特性変更による燃焼抑制操作の
一実施形態の作用を説明する図である。

【図４】本発明の弁開閉特性変更による燃焼抑制操作の
一実施形態の作用を説明する図である。

【図５】本発明の筒内圧異常上昇抑制操作の一例を説明
するフローチャートである。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…燃料噴射弁 ３…蓄圧室（コモンレール） ５…燃料噴射ポンプ ２０…制御回路（ＥＣＵ） １００…ディーゼル機関 １０５…弁開閉特性変更装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁
   と、 前記機関各気筒の吸気弁と排気弁とのうち少なくとも一
   方の弁開閉特性を変更する弁開閉特性変更手段と、 前記燃料噴射弁からの燃料噴射量が過大となる異常が生
   じたことを検出する異常検出手段と、 前記異常検出手段により燃料噴射弁の異常が検出された
   ときに、前記弁開閉特性変更手段を制御して、気筒内で
   の燃焼を抑制するように弁開閉特性を変更する燃焼抑制
   手段と、 を備えた内燃機関の異常筒内圧抑制装置。
2. 【請求項２】 前記燃焼抑制手段は、気筒内に吸入され
   る新気の量を低減するように弁開閉特性を変更すること
   により、気筒内での燃焼を抑制する請求項１に記載の異
   常筒内圧抑制装置。
3. 【請求項３】 前記燃焼抑制手段は、気筒内残留既燃ガ
   ス量が増大するように弁開閉特性を変更することによ
   り、気筒内に吸入される新気量を低減する請求項２に記
   載の内燃機関の異常筒内圧抑制装置。
4. 【請求項４】 前記燃焼抑制手段は、気筒の実圧縮比が
   低下するように弁開閉特性を制御することにより、気筒
   内での燃焼を抑制する請求項１に記載の異常筒内圧抑制
   装置。