内燃機関の制御装置
【課題】ＥＧＲ装置の異常と燃料供給装置の異常とを精度良く区別する。
【解決手段】内燃機関の気筒毎にＥＧＲガスを供給するＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、空燃比センサにより気筒間に空燃比のずれがあるか否かを判定し、気筒間に空燃比のずれがあると判定される場合には、スロットルよりも下流の吸気の圧力の推定値と検出値とを比較することで、ＥＧＲ装置に異常があるのか又は燃料供給装置に異常があるのかを判定する。吸気の圧力の推定値と検出値との差が小さいときには燃料供給装置に異常があり、この差が大きいときにはＥＧＲ装置に異常があると判定する。
【解決手段】内燃機関の気筒毎にＥＧＲガスを供給するＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、空燃比センサにより気筒間に空燃比のずれがあるか否かを判定し、気筒間に空燃比のずれがあると判定される場合には、スロットルよりも下流の吸気の圧力の推定値と検出値とを比較することで、ＥＧＲ装置に異常があるのか又は燃料供給装置に異常があるのかを判定する。吸気の圧力の推定値と検出値との差が小さいときには燃料供給装置に異常があり、この差が大きいときにはＥＧＲ装置に異常があると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の複数の気筒からの排気が合流する排気合流部に、該排気の空燃比を検出する空燃比センサを設置し、該空燃比センサの検出値に基づいて各気筒の空燃比を推定するとともに、複数の気筒について気筒毎に空燃比の気筒間ばらつきを補正するための各気筒の空燃比補正量を算出し、この空燃比補正量に基づいて気筒別の空燃比制御を実行することができる。
【０００３】
ところで、気筒分配で空燃比に影響を及ぼすガス還流制御（たとえばＥＧＲ、ブローバイガス、エバポガス等の制御）は、各気筒の空燃比に影響を及ぼす度合いが気筒毎に異なる可能性があり、気筒間の空燃比ばらつきを大きくする原因となる。このような事情を考慮して、気筒分配で空燃比に影響を及ぼすガス還流制御を実行する際に、いずれかの気筒の気筒別空燃比補正量（又はその学習値）が所定範囲を外れたときに、ガス還流制御を禁止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかし、ＥＧＲガスを導入しているときには気筒別の空燃比補正量または学習値を求めることができなくなるため、これらを求める機会が少なくなるという問題がある。
【０００５】
ところで、スロットルよりも下流の吸気管内の圧力の実測値と推定値とを比較することで、ＥＧＲガス量が目標値からずれているか否か判定する技術が知られている。しかし、内燃機関の吸気通路に気筒毎に燃料を噴射する通路内噴射弁と、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、を備えている場合には、全燃料噴射量に対するそれぞれの噴射弁からの噴射量の比率によって、吸気管内の圧力が影響を受けるため、ＥＧＲ装置の異常によるＥＧＲガス量のずれと、燃料供給装置の異常による燃料供給量のずれとを区別することが困難となる。
【０００６】
ここで、気筒間の空燃比ばらつきが生じる原因としては、燃料噴射弁からの燃料噴射量ずれ、吸入空気量ずれ、ＥＧＲガス量ずれが考えられる。燃料噴射量ずれは、燃料噴射量が目標値からずれるものであり、たとえば噴孔の詰まりによる流量の減少や、噴孔拡大による流量の増加が考えられる。吸入空気量ずれは、吸入空気量が目標値からずれるものであり、吸気ポートの詰まりやタペットクリアランスが大きくなることでバルブリフト量が低下することによる吸入空気量の低下が考えられる。ＥＧＲガス量ずれは、ＥＧＲガス量が目標値からずれるものであり、ＥＧＲ通路の詰まりによるＥＧＲガスの流量低下や、ＥＧＲ通路の拡大によるＥＧＲガスの流量増加が考えられる。なお、この場合のＥＧＲガスは、各気筒のたとえば吸気ポートにそれぞれ導入される。
【０００７】
ここで、ある気筒にＥＧＲガス量ずれが発生した場合には、吸気管内の圧力が変化するため、これによって該ＥＧＲガス量ずれが発生していると検出されるが、このとき同時にその気筒の空燃比も変化する。そして、燃料噴射量ずれ（吸入空気量ずれとしても良い）とＥＧＲガス量ずれとでは、空燃比センサの出力が同じような挙動を示すため、これらを区別することは困難である。
【０００８】
また、通路内噴射弁と、筒内噴射弁と、を備えている場合には、ある気筒の筒内噴射弁からの燃料噴射量に過不足が生じると、ＥＧＲ弁の開度が目標値となっていても吸気管内の圧力が目標値からずれる。これは、筒内噴射弁から噴射される燃料の気化潜熱により気
筒内の温度が低下して空気の密度が上昇することによる。例えば、筒内噴射弁からの燃料噴射量が目標値よりも多くなると、気筒内の温度が低下して空気の密度が上昇する。これにより、吸入空気量が増加するため吸気管内の圧力が低下し、これに応じてＥＧＲガス量が増加する。そうすると、ＥＧＲ装置に異常があるのか、または筒内噴射弁に異常があるのかを区別することが困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−０３８７８５号公報
【特許文献２】特開２００７−２１１７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ装置の異常と燃料供給装置の異常とを精度良く区別することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の制御装置は、
複数の気筒を有する内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして気筒毎に供給するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の通路面積を調節するＥＧＲ弁と、を備えるＥＧＲ装置と、
前記複数の気筒からの排気が合流した後の排気の空燃比を検出する空燃比センサと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記内燃機関の吸気通路の断面積を変更するスロットルと、
前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記空燃比センサの検出値に基づいて気筒間に空燃比のずれがあるか否かを判定する空燃比ずれ判定手段と、
前記ＥＧＲ装置及び前記燃料供給装置が正常であると仮定したときの前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を推定する圧力推定手段と、
前記空燃比ずれ判定手段により気筒間に空燃比のずれがあると判定される場合において、前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、を比較することで、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか又は前記燃料供給装置に異常があるのかを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
燃料供給量は、例えば内燃機関の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に基づいて決定される。なお、燃料は吸気通路内（たとえば吸気ポート）に供給されるとしても良い。空燃比ずれ判定手段により気筒間で空燃比ずれが発生していると判定される場合には、その原因が、ＥＧＲ装置の異常によるＥＧＲガス量のずれによるものか、または燃料供給装置の異常による燃料供給量のずれによるものであると考えられる。なお、その他の装置に異常がないことは、周知の手段により確認しておいても良い。そして、何れの装置に異常があるのかを判定するために、圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、を比較している。なお、「前記ＥＧＲ装置及び前記燃料供給装置が正常であると仮定したとき」とは、ＥＧＲガス量及び燃料供給量がそれぞれ目標値に合っていると仮定したときである。
【００１３】
すなわち、ＥＧＲ装置に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合には、このずれ量に応じて吸気通路内の圧力が推定値からずれることになる。一方、燃料供給装置に異常があって燃料供給量が目標値からずれていても吸気通路内の圧力は推定値からほ
とんどずれない。このように、吸気通路内の圧力に応じて、ＥＧＲ装置に異常があるのか又は燃料供給装置に異常があるのかを判定することができる。したがって、気筒間に空燃比のずれが生じた場合においても、ＥＧＲ装置及び燃料供給装置の双方に異常があるのではなく、何れか一方に異常があると判定することができ、異常箇所を絞ることができる。
【００１４】
そして、本発明においては、前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記燃料供給装置に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記ＥＧＲ装置に異常があると判定することができる。
【００１５】
すなわち、吸気の圧力の推定値と検出値との差の絶対値が比較的大きいときにはＥＧＲ装置に異常があることによりＥＧＲガス量が目標値からずれており、この差の絶対値が比較的小さいときには燃料供給装置に異常があることにより燃料供給量が目標値からずれていると判定できる。そして、両者の境界として所定範囲を設定している。圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内となるのは、検出値と推定値とが等しいか、または検出値と推定値とが等しいとしても良い程度の差しかない場合である。この所定範囲は、ＥＧＲ装置に異常があるのか又は燃料供給装置に異常があるのかを区別できる範囲として設定される。
【００１６】
また、上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の制御装置は、
複数の気筒を有する内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして気筒毎に供給するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の通路面積を調節するＥＧＲ弁と、を備えるＥＧＲ装置と、
前記複数の気筒からの排気が合流した後の排気の空燃比を検出する空燃比センサと、
前記内燃機関の吸気通路へ気筒毎に燃料を噴射する通路内噴射弁と、
前記内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記内燃機関の吸気通路の断面積を変更するスロットルと、
前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記空燃比センサの検出値に基づいて気筒間に空燃比のずれがあるか否かを判定する空燃比ずれ判定手段と、
前記ＥＧＲ装置、前記通路内噴射弁、及び前記筒内噴射弁が正常であると仮定したときの前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を推定する圧力推定手段と、
前記空燃比ずれ判定手段により気筒間に空燃比のずれがあると判定される場合において、前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、を比較することで、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか、前記通路内噴射弁に異常があるのか、又は前記筒内噴射弁に異常があるのかを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
空燃比ずれ判定手段により気筒間で空燃比ずれが発生していると判定される場合には、その原因が、ＥＧＲ装置に異常があることによるＥＧＲガス量のずれによるものか、通路内噴射弁に異常があることによる燃料噴射量のずれによるものか、または筒内噴射弁に異常があることによる燃料噴射量のずれによるものであると考えられる。なお、その他の装置に異常がないことは、周知の手段により確認しておいても良い。そして、何れに異常があるのかを判定するために、圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、を比較している。すなわち、ＥＧＲ装置に異常がある場合または筒内噴射弁に異常がある場合には、吸気通路内の圧力が推定値からずれることになる。一方、通路内噴射弁に異常があっても吸気通路内の圧力は推定値からほとんどずれない。
【００１８】
ここで、ＥＧＲ装置に異常がある場合または筒内噴射弁に異常がある場合には、ともに吸気通路内の圧力が推定値からずれる。この２つを区別することも、吸気通路内の圧力の検出値と推定値とを比較することで可能となる。すなわち、全燃料噴射量に対する筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率を変化させたときの吸気通路内の圧力の検出値と推定値との関係は、ＥＧＲ装置に異常がある場合と、筒内噴射弁に異常がある場合と、で相違する。したがって、吸気通路内の圧力がどのように変化するのかにより、ＥＧＲ装置に異常があるのか、又は筒内噴射弁に異常があるのかを区別することができる。
【００１９】
そして、本発明においては、前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記通路内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後に、前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力とを再度比較して、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか、又は前記筒内噴射弁に異常があるのかを判定することができる。
【００２０】
すなわち、吸気の圧力の推定値と検出値との差の絶対値が比較的大きいときにはＥＧＲ装置に異常があるか又は筒内噴射弁に異常があり、この差の絶対値が比較的小さいときには通路内噴射弁に異常があると判定できる。そして、両者の境界として所定範囲を設定している。圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内となるのは、検出値と推定値とが等しいか、または検出値と推定値とが等しいとしても良い程度の差しかない場合である。この所定範囲は、ＥＧＲ装置若しくは筒内噴射弁に異常があるのか、又は通路内噴射弁に異常があるのかを区別できる範囲として設定される。
【００２１】
そして、圧力の推定値と検出値との差が所定範囲外の場合には、通路内噴射弁からの燃料噴射量と筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させている。これは、全燃料噴射量に対する筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率を変化させるとしても良い。この比率は、通常は、例えば内燃機関の運転状態に応じた値に設定されているため、比率を変化させるとは、通常とは異なる値に設定されることを意味する。このように、通路内噴射弁からの燃料噴射量と筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させたときの吸気通路内の圧力の検出値と推定値との関係は、ＥＧＲ装置に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合と、筒内噴射弁に異常があって燃料噴射量が目標値からずれている場合と、で相違する。したがって、吸気通路内の圧力がどのように変化するのかによりＥＧＲ装置の異常と、筒内噴射弁の異常と、を区別することができる。
【００２２】
また、本発明においては、前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記通路内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合であって、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後の前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記筒内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合であって、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後の前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記ＥＧＲ装置に異常があると判定することができる。
【００２３】
たとえば、筒内噴射弁からの燃料噴射量が目標値からずれている場合には、該筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率が小さくなるほど、気筒内の空気密度が大きくなる度合いが小さくなるので、吸気の圧力の検出値は推定値に近付く。また、空燃比に応じて燃料噴射量がフィードバック制御されている場合には、燃料噴射量の補正値が筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率に応じて振り分けられる。この比率が大きくなると、筒内噴射弁からの燃料噴射量が補正される度合いも大きくなるため、該筒内噴射弁からの燃料噴射量が目標値に近付く。これにより、吸気の圧力の検出値は推定値に近付く。すなわち、圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内となる。
【００２４】
一方、ＥＧＲ装置に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合には、筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率を変化させたとしても、ＥＧＲガス量のずれは解消されないため、吸気の圧力の検出値は推定値からずれたままになる。すなわち、圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外のままとなる。このように、筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率を変化させて吸気の圧力の検出値と推定値との差を見れば、異常が生じている箇所を絞ることができる。
【００２５】
また、本発明においては、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後とは、該通路内噴射弁または該筒内噴射弁の一方のみから燃料を噴射させた後であっても良い。
【００２６】
筒内噴射弁からの燃料噴射量が目標値からずれている場合であっても、通路内噴射弁のみから燃料噴射を行うときには、筒内噴射弁から噴射される燃料による気筒内の空気密度の変化がないため、吸気の圧力の検出値は推定値と略等しくなる。また、筒内噴射弁のみから燃料噴射を行うときには、筒内噴射弁からの燃料噴射量は、フィードバック制御により目標値に合わせられるため、吸気の圧力の検出値は推定値と略等しくなる。このように、通路内噴射弁または筒内噴射弁の一方のみから燃料を噴射させることで、ＥＧＲ装置に異常があるのか、または筒内噴射弁に異常があるのかを容易に判定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ＥＧＲ装置の異常と燃料供給装置の異常とを精度良く区別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る異常診断フローを示したフローチャートである。
【図３】実施例２に係る内燃機関の概略構成を表す図である。
【図４】直噴噴射比率と吸気管内の圧力との関係を示した図である。
【図５】直噴噴射比率と吸気管内の圧力との関係を示した図である。
【図６】直噴噴射比率と吸気管内の圧力との関係を示した図である。
【図７】直噴噴射比率と吸気管内の圧力との関係を示した図である。
【図８】実施例２に係る異常診断フローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。なお、下記の実施例は、可能な限り組み合わせることができる。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を示す図である。なお、本実施例におい
ては、内燃機関１を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。内燃機関１は、４つの気筒２を有する。なお、本実施例に係る内燃機関１は、ディーゼル機関であっても良く、ガソリン機関であっても良い。
【００３１】
内燃機関１には、各気筒２に対して夫々吸気枝管１３が接続されている。各吸気枝管１３は、内燃機関１に形成されている吸気ポート４を介して気筒２に通じている。そして、各吸気枝管１３は合流して吸気管３に接続されている。なお、吸気ポート４、吸気枝管１３、吸気管３を合わせて吸気通路と称する。
【００３２】
一方、内燃機関１には、各気筒２に対して夫々排気枝管１４が接続されている。各排気枝管１４は、内燃機関１に形成されている排気ポート６を介して気筒２に通じている。そして、各排気枝管１４は排気合流部５１で合流し、該排気合流部５１は排気管５に接続されている。なお、排気ポート６、排気枝管１４、排気合流部５１、排気管５を合わせて排気通路と称する。
【００３３】
また、吸気管３の途中には、該吸気管３を流れる吸気の量を調整するスロットル７が備えられている。スロットル７よりも上流の吸気管３には、該吸気管３内を流れる空気の量に応じた信号を出力するエアフローメータ９１が取り付けられている。このエアフローメータ９１により内燃機関１の吸入空気量が検出される。さらに、スロットル７よりも下流側の吸気管３には、該吸気管３内の圧力を測定する圧力センサ９２が取り付けられている。また、排気合流部５１には、該排気合流部５１を流通する排気の空燃比を検出する空燃比センサ９３が取り付けられている。また、内燃機関１には、該内燃機関１の回転数を検出するためのクランクポジションセンサ９４が取り付けられている。なお、本実施例においては圧力センサ９２が、本発明における圧力検出手段に相当する。
【００３４】
また、吸気枝管１３には、燃料を吸気ポート４へ向けて噴射する通路内噴射弁８が取り付けられている。通路内噴射弁８は、各気筒２にそれぞれ１つ設けられている。なお、本実施例においては通路内噴射弁８が、本発明における燃料供給装置に相当する。
【００３５】
そして、内燃機関１には、排気管５内を流通する排気の一部（以下、ＥＧＲガスという。）を吸気管３へ再循環させるＥＧＲ装置３０が備えられている。このＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３１及びＥＧＲ弁３２を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３１の一端は排気管５に接続され、他端は４つに分岐して各気筒２の吸気ポート４に接続されている。このＥＧＲ通路３１を通って、ＥＧＲガスが再循環される。また、ＥＧＲ弁３２は、４つに分岐する箇所よりも排気管５側のＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスの量を調整する。そして、ＥＧＲ弁３２には、該ＥＧＲ弁３２の開度を測定する開度センサ９５が取り付けられている。
【００３６】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ９０が併設されている。このＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。
【００３７】
ＥＣＵ９０には、上記各種センサの他、アクセル開度センサ９６が電気的に接続されている。ＥＣＵ９０はアクセル開度センサ９６からアクセル開度に応じた信号を受け取り、この信号に応じて内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、ＥＣＵ９０には、スロットル７、通路内噴射弁８、ＥＧＲ弁３２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ９０によりこれらの機器が制御される。
【００３８】
例えばＥＣＵ９０は、通路内噴射弁８の開時期及び閉時期を制御することで、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御している。この燃料噴射量及び燃料噴射時期は、機関回転数及
び機関負荷に応じて決定される。これらの関係は、予め実験等により求めてマップ化しておき、該マップをＥＣＵ９０に記憶させておく。
【００３９】
また、ＥＣＵ９０には、自己診断機能（ダイアグノーシス）が備わる。そして、自己診断機能において、気筒間に空燃比のずれがあるか否か判定し、該空燃比のずれがあるときには、このずれがＥＧＲ装置３０に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれていることにより生じているのか、または通路内噴射弁８に異常があって燃料供給量が目標値からずれていることにより生じているのかを判定する。
【００４０】
ここで、空燃比センサ９３の検出値（排気合流部５１を流れる排気の実空燃比）に基づいて各気筒の空燃比を推定するモデル（以下「気筒別空燃比推定モデル」という）の具体例を説明する。
【００４１】
排気合流部５１におけるガス交換に着目して、空燃比センサ９３の検出値を、排気合流部５１における各気筒の推定空燃比の履歴と空燃比センサ９３の検出値の履歴とにそれぞれ所定の重みを乗じて加算したものとしてモデル化し、該モデルを用いて各気筒の空燃比を推定するようにしている。この際、オブザーバとしてはカルマンフィルタを用いる。
【００４２】
より具体的には、排気合流部５１におけるガス交換のモデルを次の（１）式にて近似する。
ｙs(t)＝ｋ1 ×ｕ(t-1) ＋ｋ2 ×ｕ(t-2) −ｋ3 ×ｙs(t-1)−ｋ4 ×ｙs(t-2)・・・（１）
ここで、ｙS は空燃比センサ９３の検出値、ｕは排気合流部５１に流入するガスの空燃比、ｋ1 〜ｋ4 は定数である。
【００４３】
排気系では、排気合流部５１におけるガス流入及び混合の一次遅れ要素と、空燃比センサ９３の応答遅れによる一次遅れ要素とが存在する。そこで、上記（１）式では、これらの一次遅れ要素を考慮して過去２回分の履歴を参照することとしている。
【００４４】
上記（１）式を状態空間モデルに変換すると、次の（２ａ）、（２ｂ）式が導き出される。
Ｘ(t+1) ＝Ａ・Ｘ(t) ＋Ｂ・ｕ(t) ＋Ｗ(t) ・・・（２ａ）
Ｙ(t) ＝Ｃ・Ｘ(t) ＋Ｄ・ｕ(t) ・・・（２ｂ）
ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはモデルのパラメータ、Ｙは空燃比センサ９３の検出値、Ｘは状態変数としての各気筒の推定空燃比、Ｗはノイズである。
【００４５】
更に、上記（２ａ）、（２ｂ）式によりカルマンフィルタを設計すると、次の（３）式が得られる。
Ｘ＾(k+1｜k)＝Ａ・Ｘ＾(k｜k-1)＋Ｋ｛Ｙ(k) −Ｃ・Ａ・Ｘ＾(k｜k-1)｝・・・（３）
ここで、Ｘ＾（エックスハット）は各気筒の推定空燃比、Ｋはカルマンゲインである。Ｘ＾(k+1｜k)の意味は、時間(k) の推定値により次の時間(k+1) の推定値を求めることを表す。
【００４６】
以上のようにして、気筒別空燃比推定モデルをカルマンフィルタ型オブザーバにて構成することにより、燃焼サイクルの進行に伴い各気筒の空燃比を順次推定することができる。
【００４７】
そしてＥＣＵ９０は、各気筒２の空燃比が目標空燃比となるように、通路内噴射弁８からの燃料噴射量を気筒毎にフィードバック制御している。より具体的には、各気筒において、推定される排気の空燃比が目標空燃比よりリッチであれば燃料噴射量が減量され、逆
に、推定される排気の空燃比が目標空燃比よりリーンであれば燃料噴射量が増量される。目標空燃比は例えば理論空燃比であるが、内燃機関１の運転状態に応じて適宜設定されても良い。なお、燃料噴射量の補正値は、例えば機関回転数及び機関負荷と関連付けて学習される。この結果は学習値としてＥＣＵ９０に記憶される。
【００４８】
また、ＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転中に気筒間で空燃比ずれがある場合には、このずれがＥＧＲ装置３０に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれていることにより生じているのか、または通路内噴射弁８に異常があって燃料供給量が目標値からずれていることにより生じているのかを判定する。ここで、燃料噴射量またはＥＧＲガス量の何れが目標値からずれていても空燃比センサ９３の出力値は同じような挙動を示すため、空燃比センサ９３の出力値のみにより何れに異常があるのか判定するのは困難である。このため、本実施例では圧力センサ９２の出力値と、その推定値と、に基づいて何れに異常があるのか判定する。
【００４９】
なお、スロットル７よりも下流の吸気管３内の圧力の推定値は、該圧力に影響を与えるパラメータの状態（例えば機関回転数、スロットル７の開度（アクセル開度又は燃料噴射量の指令値としても良い。）、ＥＧＲ弁３２の開度）から得る。これらの関係は、予め実験等により求めてマップ化してＥＣＵ９０に記憶させておく。なお、本実施例ではスロットル７よりも下流の吸気管３内の圧力の推定値を算出するＥＣＵ９０が、本発明における圧力推定手段に相当する。
【００５０】
ここで、実際のＥＧＲガス量が目標値からずれていると、このずれ量に応じてスロットル７よりも下流の吸気の圧力が目標値から変化する。なお、これらの目標値は内燃機関１の運転状態に応じて予め実験等により得られる値であり、燃料噴射量及びＥＧＲガス量が共に目標値に合っているときの値である。たとえば、ＥＧＲガス量が多くなるほど吸気管３内の全ガス量（すなわち、空気とＥＧＲガスとの総量）が増加するため、吸気の圧力が高くなる。また、ＥＧＲガス量が少なくなるほど吸気管３内の全ガス量が減少するため、吸気の圧力が低くなる。
【００５１】
一方、吸気管３内に燃料を噴射した場合には、燃料噴射量に過不足があったとしても、それだけでは該吸気管３内の圧力は目標値から殆ど変化しない。
【００５２】
このように、通路内噴射弁８に異常があることにより燃料噴射量が目標値からずれている場合と、ＥＧＲ装置３０に異常があることによりＥＧＲガス量が目標値からずれている場合とでは、吸気管３内の圧力の実測値と推定値との関係が相違する。したがって、圧力センサ９２により得られる実測値と、この圧力の推定値（目標値としても良い。）とを比較することで、通路内噴射弁８に異常があるのか、またはＥＧＲ装置３０に異常があるのかを判定することができる。
【００５３】
具体的には、気筒間で空燃比ずれが生じている場合に、吸気の圧力の実測値と推定値（目標値としても良い。）との差が比較的大きいとき（所定範囲外のとき）にはＥＧＲ装置３０に異常があり、この差が比較的小さいとき（所定範囲内のとき）には通路内噴射弁８に異常があると判定できる。なお、所定範囲内とは、実測値と推定値とが等しいとしても良い程度の差であることをいう。この所定範囲は、実験等により最適値を求めても良い。また、機関回転数、機関負荷（スロットル７の開度または燃料噴射量の指令値としても良い。）、ＥＧＲ弁３２の開度に応じて吸気の圧力の推定値が変わるため、これらに応じて所定範囲を設定しても良い。なお、本実施例では、吸気の圧力の実測値と推定値との差に基づいた判定を行っているが、吸気の圧力の実測値と推定値との比に基づいた判定を行なっても良い。
【００５４】
図２は、本実施例に係る異常診断フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ９０により所定の時間ごとに繰り返し実行される。
【００５５】
ステップＳ１０１では、気筒間で空燃比のずれが生じているか否か判定される。たとえば、気筒別空燃比推定モデルにより得られる各気筒２の空燃比から平均値を求め、何れかの気筒における空燃比と平均値との差が閾値以上ある場合に気筒間で空燃比のずれが生じていると判定される。また、各気筒２の空燃比を比較して、その最大値と最小値との差が閾値以上の場合に気筒間で空燃比のずれが生じていると判定しても良い。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進む。なお、本実施例ではステップＳ１０１を処理するＥＣＵ９０が、本発明における空燃比ずれ判定手段に相当する。
【００５６】
ステップＳ１０２では、スロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値との差が所定範囲外であるか否か判定される。本ステップでは、スロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値とに差があったとしても、その差が僅かの場合には等しいとしても良い。また、所定の範囲は予め実験等により最適値を求めても良い。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進む。なお、本実施例ではステップＳ１０２を処理するＥＣＵ９０が、本発明における空燃比ずれ異常判定手段に相当する。
【００５７】
ステップＳ１０３では、ＥＧＲ流量異常フラグがＯＮとされる。ＥＧＲ流量異常フラグとは、ＥＧＲ装置３０に異常があることによりＥＧＲガス量が目標値からずれているか否かを表すフラグであり、ＥＧＲ装置に異常があるときにＯＮとされ、ＥＧＲ装置に異常がないときにＯＦＦとされるフラグである。すなわち、ステップＳ１０２において、スロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値との差が所定範囲外と判定されたことにより、ＥＧＲ流量異常フラグをＯＮとしている。
【００５８】
ステップＳ１０４では、ＥＧＲ装置３０の作動が禁止される。ＥＧＲ流量異常フラグがＯＮとなっている間はＥＧＲ装置３０が停止される。このときには、ＥＧＲ弁３２が全閉のまま維持される。これにより、ＥＧＲガス量に過不足が生じることによる、燃焼状態の悪化や有害物質の排出を抑制することができる。
【００５９】
ステップＳ１０５では、ダイアグノーシスにおいてＥＧＲ装置に異常があることを知らせるランプを点灯させる。
【００６０】
ステップＳ１０６では、スロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値との差が所定範囲内であるか否か判定される。所定の範囲は予め実験等により最適値を求めても良い。本ステップでは、ＥＧＲガスの供給が停止されている状態で再度吸気の圧力の実測値と推定値とを比較することで、本当にＥＧＲガス量が目標値からずれているか否か判定している。すなわち、ＥＧＲ装置３０に異常があったとしても、ＥＧＲ装置３０の作動を禁止している状態では、吸気の圧力がＥＧＲガス量の影響を受けないため、このときに吸気の圧力の実測値と推定値とに差があれば、ＥＧＲ装置３０に異常はなく、他に原因があると考えられる。また、一時的にＥＧＲ装置３０を作動させて、このときのスロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値とが等しいか否か判定しても良い。すなわち、内燃機関１の運転中にＥＧＲ通路３１の詰まりなどが解消される場合もあり、このような場合にはＥＧＲガスを再度供給することが望ましいので、ＥＧＲ装置３０を作動させても良いか否か判定する。
【００６１】
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ戻る。すなわち、否定判定がなされた場合には、Ｅ
ＧＲ流量異常フラグはＯＮのままとなる。
【００６２】
ステップＳ１０７では、ＥＧＲ流量異常フラグがＯＦＦとされる。すなわち、ＥＧＲ装置３０は正常であるため、ＥＧＲ流量異常フラグはＯＦＦとされる。
【００６３】
ステップＳ１０８では、ＥＧＲ装置３０の作動が許可される。これにより、ＥＧＲ弁３２の開度が、内燃機関１の運転状態に応じた値に設定される。そして、ステップＳ１０９では、ダイアグノーシスにおいてＥＧＲ装置に異常があることを知らせるランプを消灯させる。
【００６４】
また、ステップＳ１１０では、噴射弁異常フラグがＯＮとされる。噴射弁異常フラグとは、通路内噴射弁８に異常があることにより燃料噴射量が目標値からずれているか否かを表すフラグであり、通路内噴射弁８に異常があるときにＯＮとされ、通路内噴射弁８に異常がなければＯＦＦとされるフラグである。すなわち、ステップＳ１０２において、スロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値との差が所定範囲内であると判定されたことにより、気筒間の空燃比のずれは燃料噴射量のずれによるものであると判定できるので、噴射弁異常フラグをＯＮとしている。
【００６５】
そして、ステップＳ１１１では、ダイアグノーシスにおいて通路内噴射弁８に異常があることを知らせるランプを点灯させる。
【００６６】
また、ステップＳ１１２では、噴射弁異常フラグがＯＮとなっているか否か判定される。本ステップは、気筒間の空燃比のずれがないときに処理されるので、噴射弁異常フラグがＯＦＦとなっていることが正しい。そのため、噴射弁異常フラグがＯＮとなっている場合には、何らかの理由により異常が解消されたものとして、ステップＳ１１３に進んで噴射弁異常フラグがＯＦＦとされる。また、ステップＳ１１２で否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００６７】
ステップＳ１１４では、ダイアグノーシスにおいて通路内噴射弁８に異常があることを知らせるランプを消灯させる。
【００６８】
以上説明したように本実施例によれば、通路内噴射弁８の異常と、ＥＧＲ装置３０の異常とを、吸気の圧力の実測値と推定値とを比較することで区別することができるため、異常が発生している装置を容易に特定することができる。
【実施例２】
【００６９】
図３は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、実施例１と同じ装置については同じ符号を付して説明を省略する。
【００７０】
内燃機関１には、気筒２内へ燃料を直接噴射する筒内噴射弁９が取り付けられている。すなわち、通路内噴射弁８及び筒内噴射弁９が、各気筒２にそれぞれ１つ設けられている。筒内噴射弁９は、ＥＣＵ９０に電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ９０により該筒内噴射弁９が制御される。
【００７１】
例えばＥＣＵ９０は、通路内噴射弁８及び筒内噴射弁９の開時期及び閉時期を制御することで、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御している。この燃料噴射量及び燃料噴射時期は、機関回転数及び機関負荷に応じて決定される。これらの関係は、予め実験等により求めてマップ化しておき、該マップをＥＣＵ９０に記憶させておく。
【００７２】
そしてＥＣＵ９０は、各気筒２の空燃比が目標空燃比となるように、通路内噴射弁８お
よび筒内噴射弁９からの燃料噴射量を気筒毎にフィードバック制御している。より具体的には、各気筒において、推定される排気の空燃比が目標空燃比よりリッチであれば燃料噴射量が減量され、逆に、推定される排気の空燃比が目標空燃比よりリーンであれば燃料噴射量が増量される。目標空燃比は例えば理論空燃比であるが、内燃機関１の運転状態に応じて適宜設定されても良い。なお、燃料噴射量の補正値は、例えば機関回転数及び機関負荷と関連付けて学習される。この結果は学習値としてＥＣＵ９０に記憶される。
【００７３】
また、フィードバック制御により燃料噴射量を補正するときには、全燃料噴射量に対する筒内噴射弁９からの燃料噴射量の比率（以下、直噴噴射比率という。）を変化させないようにする。なお、直噴噴射比率は０％から１００％までの値であり、直噴噴射比率が１００％のときには、筒内噴射弁９のみから燃料が供給され、直噴噴射比率が０％のときには、通路内噴射弁８のみから燃料が供給されるものとする。なお、燃料噴射量の補正値は、例えば機関回転数及び機関負荷と関連付けて学習される。この結果は学習値としてＥＣＵ９０に記憶される。
【００７４】
そして、本実施例においては、内燃機関１の運転中に気筒間で空燃比ずれがある場合には、ＥＧＲ装置３０に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれているのか、通路内噴射弁８に異常があって燃料噴射量が目標値からずれているのか、または筒内噴射弁９に異常があって燃料噴射量が目標値からずれているのかを判定する。ここで、燃料噴射量またはＥＧＲガス量の何れが目標値からずれていても空燃比センサ９３の出力値は同じような挙動を示すため、空燃比センサ９３の出力値のみにより何れに異常があるのか判定するのは困難である。このため、本実施例では圧力センサ９２の出力値と、その推定値と、に基づいて何れに異常があるのか判定する。なお、吸気管３内の圧力の推定値は、実施例１と同様にして得る。
【００７５】
ここで、ある気筒２において、筒内噴射弁９からの燃料噴射量に過不足が生じると、ＥＧＲ弁３２の開度が目標値に合わせられていても吸気管３内の圧力が目標値からずれる。例えばスロットル開度が等しい場合には、筒内噴射弁９からの燃料噴射量がたとえば目標値よりも多くなると、気化潜熱により気筒２内の温度が低下して空気の密度が上昇する。これにより、吸入空気量が増加するため、吸気管３内の圧力が低下する。そうすると、ＥＧＲガス量が増加することで吸気管３内の圧力が回復する。一方、筒内噴射弁９からの燃料噴射量が目標値よりも少なくなると、気筒２内の温度が上昇して空気密度が低下する。これにより、吸入空気量が減少するため、吸気管３内の圧力が上昇する。そうすると、ＥＧＲガス量が減少する。この関係は、吸気管３内の圧力によっても変わる。
【００７６】
ここで、図４及び図５は、直噴噴射比率と吸気管３内の圧力との関係を示した図である。図４は、吸気管３内の圧力が比較的低い場合を示し、図５は、吸気管３内の圧力が比較的高い場合を示している。図４及び図５は、吸入空気量を一定に保っている場合を示している。なお、直噴噴射比率が５０％近傍を境にして傾きが変化しているが、これはあくまでも一例であり、内燃機関の種類などによって変わるものである。
【００７７】
このように、筒内噴射弁９に異常があって燃料噴射量が目標値からずれている場合には、ＥＧＲ装置３０に異常がってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合と同様に、空燃比及び吸気管３内の圧力が目標値からずれるため、何れに異常があるのかを判定する必要がある。なお、通路内噴射弁８に異常がって燃料噴射量が目標値からずれても吸気管３内の圧力は目標値からほとんどずれないため、ＥＧＲ装置３０の異常や筒内噴射弁９の異常とは容易に区別することができる。
【００７８】
そして、ＥＧＲ装置３０の異常と筒内噴射弁９の異常とを区別するために、吸気管３内の圧力の実測値と推定値とを、直噴噴射比率を変更して複数回比較する。
【００７９】
ここで、図６及び図７は、直噴噴射比率と吸気管３内の圧力との関係を示した図である。図６は、吸気管３内の圧力が比較的低い場合を示し、図７は、吸気管３内の圧力が比較的高い場合を示している。図６及び図７において、実線は推定値（目標値としても良い。）を示し、一点鎖線はＥＧＲ装置３０に異常がってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合を示し、破線は筒内噴射弁９に異常があって燃料噴射量が目標値からずれている場合を示している。
【００８０】
図６及び図７を見れば分かるように、直噴噴射比率が０％及び１００％以外において、ＥＧＲ装置３０に異常がある場合および筒内噴射弁９に異常がある場合には、ともに吸気管３内の圧力が推定値からずれる。しかし、直噴噴射比率と吸気管３内の圧力との関係は両者で違いが見られる。この違いに着目すれば、ＥＧＲ装置３０の異常と、筒内噴射弁９の異常と、を区別することができる。すなわち、直噴噴射比率を変化させたときに吸気管３内の圧力の実測値と推定値との差がどのように変化するのかを見ることにより、ＥＧＲ装置３０の異常と、筒内噴射弁９の異常と、を区別することができる。
【００８１】
たとえば、筒内噴射弁９に異常あって燃料噴射量が目標値からずれている場合には、直噴噴射比率が小さくなるほど、気筒内の空気密度が大きくなる度合いが小さくなるので、吸気管３内の圧力の実測値は推定値に近付く。そして、筒内噴射弁９からの燃料噴射量が目標値からずれている場合であっても、直噴噴射比率を０％としたとき、すなわち、通路内噴射弁８のみから燃料噴射を行うときには、筒内噴射弁９から噴射される燃料による気筒内の空気密度の変化がないため、吸気管３内の圧力の実測値は推定値と略等しくなる。
【００８２】
また、空燃比に応じて燃料噴射量がフィードバック制御されている場合には、燃料噴射量の補正値が直噴噴射比率に応じて振り分けられる。そうすると、直噴噴射比率が１００％に近付くほど、筒内噴射弁９からの燃料噴射量が補正される度合いも大きくなるため、筒内噴射弁９からの燃料噴射量が目標値に近付く。このため、吸気管３内の圧力の実測値は推定値に近付く。そして、直噴噴射比率を１００％としたとき、すなわち、筒内噴射弁９のみから燃料噴射を行うときには、筒内噴射弁９からの燃料噴射量は、フィードバック制御により目標値に合わせられる。このため、吸気管３内の圧力の実測値は推定値と略等しくなる。
【００８３】
一方、ＥＧＲ装置３０に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合には、直噴噴射比率を変化させたとしても、ＥＧＲガス量のずれは解消されないため、吸気管３内の圧力の実測値は推定値からずれたままになる。このように、直噴噴射比率を変化させて吸気管３内の圧力の実測値と推定値との差を見れば、異常が生じている箇所を絞ることができる。
【００８４】
したがって、例えば、直噴噴射比率が０％及び１００％以外の場合において吸気管３内の圧力の実測値が推定値からずれていたとしても、直噴噴射比率が０％または１００％のときに実測値と推定値とが等しければ、筒内噴射弁９に異常があると判定できる。
【００８５】
図８は、本実施例に係る異常診断フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ９０により所定の時間ごとに繰り返し実行される。また、実施例１と同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
【００８６】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０８へ進む。また、ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０１へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進む。
【００８７】
ステップＳ２０１では、直噴噴射比率が０％に変更される。このときに、圧力センサ９２による検出値、及び、この圧力の推定値を読み込む。
【００８８】
ステップＳ２０２では、直噴噴射比率が１００％に変更される。このときに、圧力センサ９２による検出値、及び、この圧力の推定値を読み込む。
【００８９】
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２で取得される圧力の実測値と、それぞれの推定値との差の少なくとも一方が所定範囲外であるか否か判定される。本ステップでは、ステップＳ１０２と同様にして、直噴噴射比率が０％のとき及び１００％のときの夫々について比較が行われる。ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進む。なお、ステップＳ２０１とステップＳ２０２とで、圧力を２回検出しているのは、判定の精度を高めるためであるので、いずれか１回のみ検出した結果を推定値と比較しても良い。
【００９０】
ステップＳ２０４では、通路内噴射弁異常フラグがＯＮとされる。通路内噴射弁異常フラグとは、通路内噴射弁８に異常があって燃料噴射量が目標値からずれているか否かを表すフラグであり、通路内噴射弁８に異常があるときにＯＮとされ、通路内噴射弁８に異常がないときにＯＦＦとされるフラグである。
【００９１】
ステップＳ２０５では、ダイアグノーシスにおいて通路内噴射弁８に異常があることを知らせるランプを点灯させる。
【００９２】
ステップＳ２０６では、筒内噴射弁異常フラグがＯＮとされる。筒内噴射弁異常フラグとは、筒内噴射弁９に異常あって燃料噴射量が目標値からずれているか否かを表すフラグであり、筒内噴射弁９に異常があるときにＯＮとされ、筒内噴射弁９に異常がないときにＯＦＦとされるフラグである。
【００９３】
ステップＳ２０７では、ダイアグノーシスにおいて筒内噴射弁９に異常があることを知らせるランプを点灯させる。
【００９４】
次に、ステップＳ２０８では、筒内噴射弁異常フラグ又は通路内噴射弁異常フラグがＯＮとなっているか否か判定される。本ステップは、気筒間の空燃比のずれがないときに処理されるので、筒内噴射弁異常フラグ又は通路内噴射弁異常フラグがＯＦＦとなっていることが正しい。そのため、筒内噴射弁異常フラグ又は通路内噴射弁異常フラグがＯＮとなっている場合には、何らかの理由により異常が解消されたものとして、ステップＳ２０９に進んで内噴射弁異常フラグ又は通路内噴射弁異常フラグがＯＦＦとされる。また、ステップＳ２０８で否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００９５】
ステップＳ２１０では、ダイアグノーシスにおいて通路内噴射弁８又は筒内噴射弁９が異常であることを知らせるランプを消灯する。なお、本実施例ではステップＳ１０２及び２０３を処理するＥＣＵ９０が、本発明における異常判定手段に相当する。
【００９６】
以上説明したように本実施例によれば、筒内噴射弁９の異常と、通路内噴射弁８の異常と、ＥＧＲ装置３０の異常とを、吸気の圧力の実測値と推定値とを比較することで区別することができるため、異常が発生している装置を容易に特定することができる。
【００９７】
なお、本実施例では、直噴噴射比率を０％と１００％とに変化させて筒内噴射弁９に異常があるのか、またはＥＧＲ装置３０に異常があるのかを判定しているが、直噴噴射比率を他の値に設定して判定しても良い。すなわち、直噴噴射比率を変化させたときに吸気管
３内の圧力の実測値が推定値に近付く度合いに応じて判定しても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気管
４ 吸気ポート
５ 排気管
６ 排気ポート
７ スロットル
８ 通路内噴射弁
９ 筒内噴射弁
１３ 吸気枝管
１４ 排気枝管
３０ ＥＧＲ装置
３１ ＥＧＲ通路
３２ ＥＧＲ弁
５１ 排気合流部
９０ ＥＣＵ
９１ エアフローメータ
９２ 圧力センサ
９３ 空燃比センサ
９４ クランクポジションセンサ
９５ 開度センサ
９６ アクセル開度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の複数の気筒からの排気が合流する排気合流部に、該排気の空燃比を検出する空燃比センサを設置し、該空燃比センサの検出値に基づいて各気筒の空燃比を推定するとともに、複数の気筒について気筒毎に空燃比の気筒間ばらつきを補正するための各気筒の空燃比補正量を算出し、この空燃比補正量に基づいて気筒別の空燃比制御を実行することができる。
【０００３】
ところで、気筒分配で空燃比に影響を及ぼすガス還流制御（たとえばＥＧＲ、ブローバイガス、エバポガス等の制御）は、各気筒の空燃比に影響を及ぼす度合いが気筒毎に異なる可能性があり、気筒間の空燃比ばらつきを大きくする原因となる。このような事情を考慮して、気筒分配で空燃比に影響を及ぼすガス還流制御を実行する際に、いずれかの気筒の気筒別空燃比補正量（又はその学習値）が所定範囲を外れたときに、ガス還流制御を禁止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかし、ＥＧＲガスを導入しているときには気筒別の空燃比補正量または学習値を求めることができなくなるため、これらを求める機会が少なくなるという問題がある。
【０００５】
ところで、スロットルよりも下流の吸気管内の圧力の実測値と推定値とを比較することで、ＥＧＲガス量が目標値からずれているか否か判定する技術が知られている。しかし、内燃機関の吸気通路に気筒毎に燃料を噴射する通路内噴射弁と、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、を備えている場合には、全燃料噴射量に対するそれぞれの噴射弁からの噴射量の比率によって、吸気管内の圧力が影響を受けるため、ＥＧＲ装置の異常によるＥＧＲガス量のずれと、燃料供給装置の異常による燃料供給量のずれとを区別することが困難となる。
【０００６】
ここで、気筒間の空燃比ばらつきが生じる原因としては、燃料噴射弁からの燃料噴射量ずれ、吸入空気量ずれ、ＥＧＲガス量ずれが考えられる。燃料噴射量ずれは、燃料噴射量が目標値からずれるものであり、たとえば噴孔の詰まりによる流量の減少や、噴孔拡大による流量の増加が考えられる。吸入空気量ずれは、吸入空気量が目標値からずれるものであり、吸気ポートの詰まりやタペットクリアランスが大きくなることでバルブリフト量が低下することによる吸入空気量の低下が考えられる。ＥＧＲガス量ずれは、ＥＧＲガス量が目標値からずれるものであり、ＥＧＲ通路の詰まりによるＥＧＲガスの流量低下や、ＥＧＲ通路の拡大によるＥＧＲガスの流量増加が考えられる。なお、この場合のＥＧＲガスは、各気筒のたとえば吸気ポートにそれぞれ導入される。
【０００７】
ここで、ある気筒にＥＧＲガス量ずれが発生した場合には、吸気管内の圧力が変化するため、これによって該ＥＧＲガス量ずれが発生していると検出されるが、このとき同時にその気筒の空燃比も変化する。そして、燃料噴射量ずれ（吸入空気量ずれとしても良い）とＥＧＲガス量ずれとでは、空燃比センサの出力が同じような挙動を示すため、これらを区別することは困難である。
【０００８】
また、通路内噴射弁と、筒内噴射弁と、を備えている場合には、ある気筒の筒内噴射弁からの燃料噴射量に過不足が生じると、ＥＧＲ弁の開度が目標値となっていても吸気管内の圧力が目標値からずれる。これは、筒内噴射弁から噴射される燃料の気化潜熱により気
筒内の温度が低下して空気の密度が上昇することによる。例えば、筒内噴射弁からの燃料噴射量が目標値よりも多くなると、気筒内の温度が低下して空気の密度が上昇する。これにより、吸入空気量が増加するため吸気管内の圧力が低下し、これに応じてＥＧＲガス量が増加する。そうすると、ＥＧＲ装置に異常があるのか、または筒内噴射弁に異常があるのかを区別することが困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−０３８７８５号公報
【特許文献２】特開２００７−２１１７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ装置の異常と燃料供給装置の異常とを精度良く区別することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の制御装置は、
複数の気筒を有する内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして気筒毎に供給するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の通路面積を調節するＥＧＲ弁と、を備えるＥＧＲ装置と、
前記複数の気筒からの排気が合流した後の排気の空燃比を検出する空燃比センサと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記内燃機関の吸気通路の断面積を変更するスロットルと、
前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記空燃比センサの検出値に基づいて気筒間に空燃比のずれがあるか否かを判定する空燃比ずれ判定手段と、
前記ＥＧＲ装置及び前記燃料供給装置が正常であると仮定したときの前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を推定する圧力推定手段と、
前記空燃比ずれ判定手段により気筒間に空燃比のずれがあると判定される場合において、前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、を比較することで、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか又は前記燃料供給装置に異常があるのかを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
燃料供給量は、例えば内燃機関の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に基づいて決定される。なお、燃料は吸気通路内（たとえば吸気ポート）に供給されるとしても良い。空燃比ずれ判定手段により気筒間で空燃比ずれが発生していると判定される場合には、その原因が、ＥＧＲ装置の異常によるＥＧＲガス量のずれによるものか、または燃料供給装置の異常による燃料供給量のずれによるものであると考えられる。なお、その他の装置に異常がないことは、周知の手段により確認しておいても良い。そして、何れの装置に異常があるのかを判定するために、圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、を比較している。なお、「前記ＥＧＲ装置及び前記燃料供給装置が正常であると仮定したとき」とは、ＥＧＲガス量及び燃料供給量がそれぞれ目標値に合っていると仮定したときである。
【００１３】
すなわち、ＥＧＲ装置に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合には、このずれ量に応じて吸気通路内の圧力が推定値からずれることになる。一方、燃料供給装置に異常があって燃料供給量が目標値からずれていても吸気通路内の圧力は推定値からほ
とんどずれない。このように、吸気通路内の圧力に応じて、ＥＧＲ装置に異常があるのか又は燃料供給装置に異常があるのかを判定することができる。したがって、気筒間に空燃比のずれが生じた場合においても、ＥＧＲ装置及び燃料供給装置の双方に異常があるのではなく、何れか一方に異常があると判定することができ、異常箇所を絞ることができる。
【００１４】
そして、本発明においては、前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記燃料供給装置に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記ＥＧＲ装置に異常があると判定することができる。
【００１５】
すなわち、吸気の圧力の推定値と検出値との差の絶対値が比較的大きいときにはＥＧＲ装置に異常があることによりＥＧＲガス量が目標値からずれており、この差の絶対値が比較的小さいときには燃料供給装置に異常があることにより燃料供給量が目標値からずれていると判定できる。そして、両者の境界として所定範囲を設定している。圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内となるのは、検出値と推定値とが等しいか、または検出値と推定値とが等しいとしても良い程度の差しかない場合である。この所定範囲は、ＥＧＲ装置に異常があるのか又は燃料供給装置に異常があるのかを区別できる範囲として設定される。
【００１６】
また、上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の制御装置は、
複数の気筒を有する内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして気筒毎に供給するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の通路面積を調節するＥＧＲ弁と、を備えるＥＧＲ装置と、
前記複数の気筒からの排気が合流した後の排気の空燃比を検出する空燃比センサと、
前記内燃機関の吸気通路へ気筒毎に燃料を噴射する通路内噴射弁と、
前記内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記内燃機関の吸気通路の断面積を変更するスロットルと、
前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記空燃比センサの検出値に基づいて気筒間に空燃比のずれがあるか否かを判定する空燃比ずれ判定手段と、
前記ＥＧＲ装置、前記通路内噴射弁、及び前記筒内噴射弁が正常であると仮定したときの前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を推定する圧力推定手段と、
前記空燃比ずれ判定手段により気筒間に空燃比のずれがあると判定される場合において、前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、を比較することで、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか、前記通路内噴射弁に異常があるのか、又は前記筒内噴射弁に異常があるのかを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
空燃比ずれ判定手段により気筒間で空燃比ずれが発生していると判定される場合には、その原因が、ＥＧＲ装置に異常があることによるＥＧＲガス量のずれによるものか、通路内噴射弁に異常があることによる燃料噴射量のずれによるものか、または筒内噴射弁に異常があることによる燃料噴射量のずれによるものであると考えられる。なお、その他の装置に異常がないことは、周知の手段により確認しておいても良い。そして、何れに異常があるのかを判定するために、圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、を比較している。すなわち、ＥＧＲ装置に異常がある場合または筒内噴射弁に異常がある場合には、吸気通路内の圧力が推定値からずれることになる。一方、通路内噴射弁に異常があっても吸気通路内の圧力は推定値からほとんどずれない。
【００１８】
ここで、ＥＧＲ装置に異常がある場合または筒内噴射弁に異常がある場合には、ともに吸気通路内の圧力が推定値からずれる。この２つを区別することも、吸気通路内の圧力の検出値と推定値とを比較することで可能となる。すなわち、全燃料噴射量に対する筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率を変化させたときの吸気通路内の圧力の検出値と推定値との関係は、ＥＧＲ装置に異常がある場合と、筒内噴射弁に異常がある場合と、で相違する。したがって、吸気通路内の圧力がどのように変化するのかにより、ＥＧＲ装置に異常があるのか、又は筒内噴射弁に異常があるのかを区別することができる。
【００１９】
そして、本発明においては、前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記通路内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後に、前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力とを再度比較して、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか、又は前記筒内噴射弁に異常があるのかを判定することができる。
【００２０】
すなわち、吸気の圧力の推定値と検出値との差の絶対値が比較的大きいときにはＥＧＲ装置に異常があるか又は筒内噴射弁に異常があり、この差の絶対値が比較的小さいときには通路内噴射弁に異常があると判定できる。そして、両者の境界として所定範囲を設定している。圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内となるのは、検出値と推定値とが等しいか、または検出値と推定値とが等しいとしても良い程度の差しかない場合である。この所定範囲は、ＥＧＲ装置若しくは筒内噴射弁に異常があるのか、又は通路内噴射弁に異常があるのかを区別できる範囲として設定される。
【００２１】
そして、圧力の推定値と検出値との差が所定範囲外の場合には、通路内噴射弁からの燃料噴射量と筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させている。これは、全燃料噴射量に対する筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率を変化させるとしても良い。この比率は、通常は、例えば内燃機関の運転状態に応じた値に設定されているため、比率を変化させるとは、通常とは異なる値に設定されることを意味する。このように、通路内噴射弁からの燃料噴射量と筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させたときの吸気通路内の圧力の検出値と推定値との関係は、ＥＧＲ装置に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合と、筒内噴射弁に異常があって燃料噴射量が目標値からずれている場合と、で相違する。したがって、吸気通路内の圧力がどのように変化するのかによりＥＧＲ装置の異常と、筒内噴射弁の異常と、を区別することができる。
【００２２】
また、本発明においては、前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記通路内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合であって、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後の前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記筒内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合であって、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後の前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記ＥＧＲ装置に異常があると判定することができる。
【００２３】
たとえば、筒内噴射弁からの燃料噴射量が目標値からずれている場合には、該筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率が小さくなるほど、気筒内の空気密度が大きくなる度合いが小さくなるので、吸気の圧力の検出値は推定値に近付く。また、空燃比に応じて燃料噴射量がフィードバック制御されている場合には、燃料噴射量の補正値が筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率に応じて振り分けられる。この比率が大きくなると、筒内噴射弁からの燃料噴射量が補正される度合いも大きくなるため、該筒内噴射弁からの燃料噴射量が目標値に近付く。これにより、吸気の圧力の検出値は推定値に近付く。すなわち、圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内となる。
【００２４】
一方、ＥＧＲ装置に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合には、筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率を変化させたとしても、ＥＧＲガス量のずれは解消されないため、吸気の圧力の検出値は推定値からずれたままになる。すなわち、圧力推定手段により推定される圧力と、圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外のままとなる。このように、筒内噴射弁からの燃料噴射量の比率を変化させて吸気の圧力の検出値と推定値との差を見れば、異常が生じている箇所を絞ることができる。
【００２５】
また、本発明においては、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後とは、該通路内噴射弁または該筒内噴射弁の一方のみから燃料を噴射させた後であっても良い。
【００２６】
筒内噴射弁からの燃料噴射量が目標値からずれている場合であっても、通路内噴射弁のみから燃料噴射を行うときには、筒内噴射弁から噴射される燃料による気筒内の空気密度の変化がないため、吸気の圧力の検出値は推定値と略等しくなる。また、筒内噴射弁のみから燃料噴射を行うときには、筒内噴射弁からの燃料噴射量は、フィードバック制御により目標値に合わせられるため、吸気の圧力の検出値は推定値と略等しくなる。このように、通路内噴射弁または筒内噴射弁の一方のみから燃料を噴射させることで、ＥＧＲ装置に異常があるのか、または筒内噴射弁に異常があるのかを容易に判定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ＥＧＲ装置の異常と燃料供給装置の異常とを精度良く区別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る異常診断フローを示したフローチャートである。
【図３】実施例２に係る内燃機関の概略構成を表す図である。
【図４】直噴噴射比率と吸気管内の圧力との関係を示した図である。
【図５】直噴噴射比率と吸気管内の圧力との関係を示した図である。
【図６】直噴噴射比率と吸気管内の圧力との関係を示した図である。
【図７】直噴噴射比率と吸気管内の圧力との関係を示した図である。
【図８】実施例２に係る異常診断フローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。なお、下記の実施例は、可能な限り組み合わせることができる。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を示す図である。なお、本実施例におい
ては、内燃機関１を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。内燃機関１は、４つの気筒２を有する。なお、本実施例に係る内燃機関１は、ディーゼル機関であっても良く、ガソリン機関であっても良い。
【００３１】
内燃機関１には、各気筒２に対して夫々吸気枝管１３が接続されている。各吸気枝管１３は、内燃機関１に形成されている吸気ポート４を介して気筒２に通じている。そして、各吸気枝管１３は合流して吸気管３に接続されている。なお、吸気ポート４、吸気枝管１３、吸気管３を合わせて吸気通路と称する。
【００３２】
一方、内燃機関１には、各気筒２に対して夫々排気枝管１４が接続されている。各排気枝管１４は、内燃機関１に形成されている排気ポート６を介して気筒２に通じている。そして、各排気枝管１４は排気合流部５１で合流し、該排気合流部５１は排気管５に接続されている。なお、排気ポート６、排気枝管１４、排気合流部５１、排気管５を合わせて排気通路と称する。
【００３３】
また、吸気管３の途中には、該吸気管３を流れる吸気の量を調整するスロットル７が備えられている。スロットル７よりも上流の吸気管３には、該吸気管３内を流れる空気の量に応じた信号を出力するエアフローメータ９１が取り付けられている。このエアフローメータ９１により内燃機関１の吸入空気量が検出される。さらに、スロットル７よりも下流側の吸気管３には、該吸気管３内の圧力を測定する圧力センサ９２が取り付けられている。また、排気合流部５１には、該排気合流部５１を流通する排気の空燃比を検出する空燃比センサ９３が取り付けられている。また、内燃機関１には、該内燃機関１の回転数を検出するためのクランクポジションセンサ９４が取り付けられている。なお、本実施例においては圧力センサ９２が、本発明における圧力検出手段に相当する。
【００３４】
また、吸気枝管１３には、燃料を吸気ポート４へ向けて噴射する通路内噴射弁８が取り付けられている。通路内噴射弁８は、各気筒２にそれぞれ１つ設けられている。なお、本実施例においては通路内噴射弁８が、本発明における燃料供給装置に相当する。
【００３５】
そして、内燃機関１には、排気管５内を流通する排気の一部（以下、ＥＧＲガスという。）を吸気管３へ再循環させるＥＧＲ装置３０が備えられている。このＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３１及びＥＧＲ弁３２を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３１の一端は排気管５に接続され、他端は４つに分岐して各気筒２の吸気ポート４に接続されている。このＥＧＲ通路３１を通って、ＥＧＲガスが再循環される。また、ＥＧＲ弁３２は、４つに分岐する箇所よりも排気管５側のＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスの量を調整する。そして、ＥＧＲ弁３２には、該ＥＧＲ弁３２の開度を測定する開度センサ９５が取り付けられている。
【００３６】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ９０が併設されている。このＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。
【００３７】
ＥＣＵ９０には、上記各種センサの他、アクセル開度センサ９６が電気的に接続されている。ＥＣＵ９０はアクセル開度センサ９６からアクセル開度に応じた信号を受け取り、この信号に応じて内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、ＥＣＵ９０には、スロットル７、通路内噴射弁８、ＥＧＲ弁３２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ９０によりこれらの機器が制御される。
【００３８】
例えばＥＣＵ９０は、通路内噴射弁８の開時期及び閉時期を制御することで、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御している。この燃料噴射量及び燃料噴射時期は、機関回転数及
び機関負荷に応じて決定される。これらの関係は、予め実験等により求めてマップ化しておき、該マップをＥＣＵ９０に記憶させておく。
【００３９】
また、ＥＣＵ９０には、自己診断機能（ダイアグノーシス）が備わる。そして、自己診断機能において、気筒間に空燃比のずれがあるか否か判定し、該空燃比のずれがあるときには、このずれがＥＧＲ装置３０に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれていることにより生じているのか、または通路内噴射弁８に異常があって燃料供給量が目標値からずれていることにより生じているのかを判定する。
【００４０】
ここで、空燃比センサ９３の検出値（排気合流部５１を流れる排気の実空燃比）に基づいて各気筒の空燃比を推定するモデル（以下「気筒別空燃比推定モデル」という）の具体例を説明する。
【００４１】
排気合流部５１におけるガス交換に着目して、空燃比センサ９３の検出値を、排気合流部５１における各気筒の推定空燃比の履歴と空燃比センサ９３の検出値の履歴とにそれぞれ所定の重みを乗じて加算したものとしてモデル化し、該モデルを用いて各気筒の空燃比を推定するようにしている。この際、オブザーバとしてはカルマンフィルタを用いる。
【００４２】
より具体的には、排気合流部５１におけるガス交換のモデルを次の（１）式にて近似する。
ｙs(t)＝ｋ1 ×ｕ(t-1) ＋ｋ2 ×ｕ(t-2) −ｋ3 ×ｙs(t-1)−ｋ4 ×ｙs(t-2)・・・（１）
ここで、ｙS は空燃比センサ９３の検出値、ｕは排気合流部５１に流入するガスの空燃比、ｋ1 〜ｋ4 は定数である。
【００４３】
排気系では、排気合流部５１におけるガス流入及び混合の一次遅れ要素と、空燃比センサ９３の応答遅れによる一次遅れ要素とが存在する。そこで、上記（１）式では、これらの一次遅れ要素を考慮して過去２回分の履歴を参照することとしている。
【００４４】
上記（１）式を状態空間モデルに変換すると、次の（２ａ）、（２ｂ）式が導き出される。
Ｘ(t+1) ＝Ａ・Ｘ(t) ＋Ｂ・ｕ(t) ＋Ｗ(t) ・・・（２ａ）
Ｙ(t) ＝Ｃ・Ｘ(t) ＋Ｄ・ｕ(t) ・・・（２ｂ）
ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはモデルのパラメータ、Ｙは空燃比センサ９３の検出値、Ｘは状態変数としての各気筒の推定空燃比、Ｗはノイズである。
【００４５】
更に、上記（２ａ）、（２ｂ）式によりカルマンフィルタを設計すると、次の（３）式が得られる。
Ｘ＾(k+1｜k)＝Ａ・Ｘ＾(k｜k-1)＋Ｋ｛Ｙ(k) −Ｃ・Ａ・Ｘ＾(k｜k-1)｝・・・（３）
ここで、Ｘ＾（エックスハット）は各気筒の推定空燃比、Ｋはカルマンゲインである。Ｘ＾(k+1｜k)の意味は、時間(k) の推定値により次の時間(k+1) の推定値を求めることを表す。
【００４６】
以上のようにして、気筒別空燃比推定モデルをカルマンフィルタ型オブザーバにて構成することにより、燃焼サイクルの進行に伴い各気筒の空燃比を順次推定することができる。
【００４７】
そしてＥＣＵ９０は、各気筒２の空燃比が目標空燃比となるように、通路内噴射弁８からの燃料噴射量を気筒毎にフィードバック制御している。より具体的には、各気筒において、推定される排気の空燃比が目標空燃比よりリッチであれば燃料噴射量が減量され、逆
に、推定される排気の空燃比が目標空燃比よりリーンであれば燃料噴射量が増量される。目標空燃比は例えば理論空燃比であるが、内燃機関１の運転状態に応じて適宜設定されても良い。なお、燃料噴射量の補正値は、例えば機関回転数及び機関負荷と関連付けて学習される。この結果は学習値としてＥＣＵ９０に記憶される。
【００４８】
また、ＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転中に気筒間で空燃比ずれがある場合には、このずれがＥＧＲ装置３０に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれていることにより生じているのか、または通路内噴射弁８に異常があって燃料供給量が目標値からずれていることにより生じているのかを判定する。ここで、燃料噴射量またはＥＧＲガス量の何れが目標値からずれていても空燃比センサ９３の出力値は同じような挙動を示すため、空燃比センサ９３の出力値のみにより何れに異常があるのか判定するのは困難である。このため、本実施例では圧力センサ９２の出力値と、その推定値と、に基づいて何れに異常があるのか判定する。
【００４９】
なお、スロットル７よりも下流の吸気管３内の圧力の推定値は、該圧力に影響を与えるパラメータの状態（例えば機関回転数、スロットル７の開度（アクセル開度又は燃料噴射量の指令値としても良い。）、ＥＧＲ弁３２の開度）から得る。これらの関係は、予め実験等により求めてマップ化してＥＣＵ９０に記憶させておく。なお、本実施例ではスロットル７よりも下流の吸気管３内の圧力の推定値を算出するＥＣＵ９０が、本発明における圧力推定手段に相当する。
【００５０】
ここで、実際のＥＧＲガス量が目標値からずれていると、このずれ量に応じてスロットル７よりも下流の吸気の圧力が目標値から変化する。なお、これらの目標値は内燃機関１の運転状態に応じて予め実験等により得られる値であり、燃料噴射量及びＥＧＲガス量が共に目標値に合っているときの値である。たとえば、ＥＧＲガス量が多くなるほど吸気管３内の全ガス量（すなわち、空気とＥＧＲガスとの総量）が増加するため、吸気の圧力が高くなる。また、ＥＧＲガス量が少なくなるほど吸気管３内の全ガス量が減少するため、吸気の圧力が低くなる。
【００５１】
一方、吸気管３内に燃料を噴射した場合には、燃料噴射量に過不足があったとしても、それだけでは該吸気管３内の圧力は目標値から殆ど変化しない。
【００５２】
このように、通路内噴射弁８に異常があることにより燃料噴射量が目標値からずれている場合と、ＥＧＲ装置３０に異常があることによりＥＧＲガス量が目標値からずれている場合とでは、吸気管３内の圧力の実測値と推定値との関係が相違する。したがって、圧力センサ９２により得られる実測値と、この圧力の推定値（目標値としても良い。）とを比較することで、通路内噴射弁８に異常があるのか、またはＥＧＲ装置３０に異常があるのかを判定することができる。
【００５３】
具体的には、気筒間で空燃比ずれが生じている場合に、吸気の圧力の実測値と推定値（目標値としても良い。）との差が比較的大きいとき（所定範囲外のとき）にはＥＧＲ装置３０に異常があり、この差が比較的小さいとき（所定範囲内のとき）には通路内噴射弁８に異常があると判定できる。なお、所定範囲内とは、実測値と推定値とが等しいとしても良い程度の差であることをいう。この所定範囲は、実験等により最適値を求めても良い。また、機関回転数、機関負荷（スロットル７の開度または燃料噴射量の指令値としても良い。）、ＥＧＲ弁３２の開度に応じて吸気の圧力の推定値が変わるため、これらに応じて所定範囲を設定しても良い。なお、本実施例では、吸気の圧力の実測値と推定値との差に基づいた判定を行っているが、吸気の圧力の実測値と推定値との比に基づいた判定を行なっても良い。
【００５４】
図２は、本実施例に係る異常診断フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ９０により所定の時間ごとに繰り返し実行される。
【００５５】
ステップＳ１０１では、気筒間で空燃比のずれが生じているか否か判定される。たとえば、気筒別空燃比推定モデルにより得られる各気筒２の空燃比から平均値を求め、何れかの気筒における空燃比と平均値との差が閾値以上ある場合に気筒間で空燃比のずれが生じていると判定される。また、各気筒２の空燃比を比較して、その最大値と最小値との差が閾値以上の場合に気筒間で空燃比のずれが生じていると判定しても良い。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進む。なお、本実施例ではステップＳ１０１を処理するＥＣＵ９０が、本発明における空燃比ずれ判定手段に相当する。
【００５６】
ステップＳ１０２では、スロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値との差が所定範囲外であるか否か判定される。本ステップでは、スロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値とに差があったとしても、その差が僅かの場合には等しいとしても良い。また、所定の範囲は予め実験等により最適値を求めても良い。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進む。なお、本実施例ではステップＳ１０２を処理するＥＣＵ９０が、本発明における空燃比ずれ異常判定手段に相当する。
【００５７】
ステップＳ１０３では、ＥＧＲ流量異常フラグがＯＮとされる。ＥＧＲ流量異常フラグとは、ＥＧＲ装置３０に異常があることによりＥＧＲガス量が目標値からずれているか否かを表すフラグであり、ＥＧＲ装置に異常があるときにＯＮとされ、ＥＧＲ装置に異常がないときにＯＦＦとされるフラグである。すなわち、ステップＳ１０２において、スロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値との差が所定範囲外と判定されたことにより、ＥＧＲ流量異常フラグをＯＮとしている。
【００５８】
ステップＳ１０４では、ＥＧＲ装置３０の作動が禁止される。ＥＧＲ流量異常フラグがＯＮとなっている間はＥＧＲ装置３０が停止される。このときには、ＥＧＲ弁３２が全閉のまま維持される。これにより、ＥＧＲガス量に過不足が生じることによる、燃焼状態の悪化や有害物質の排出を抑制することができる。
【００５９】
ステップＳ１０５では、ダイアグノーシスにおいてＥＧＲ装置に異常があることを知らせるランプを点灯させる。
【００６０】
ステップＳ１０６では、スロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値との差が所定範囲内であるか否か判定される。所定の範囲は予め実験等により最適値を求めても良い。本ステップでは、ＥＧＲガスの供給が停止されている状態で再度吸気の圧力の実測値と推定値とを比較することで、本当にＥＧＲガス量が目標値からずれているか否か判定している。すなわち、ＥＧＲ装置３０に異常があったとしても、ＥＧＲ装置３０の作動を禁止している状態では、吸気の圧力がＥＧＲガス量の影響を受けないため、このときに吸気の圧力の実測値と推定値とに差があれば、ＥＧＲ装置３０に異常はなく、他に原因があると考えられる。また、一時的にＥＧＲ装置３０を作動させて、このときのスロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値とが等しいか否か判定しても良い。すなわち、内燃機関１の運転中にＥＧＲ通路３１の詰まりなどが解消される場合もあり、このような場合にはＥＧＲガスを再度供給することが望ましいので、ＥＧＲ装置３０を作動させても良いか否か判定する。
【００６１】
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ戻る。すなわち、否定判定がなされた場合には、Ｅ
ＧＲ流量異常フラグはＯＮのままとなる。
【００６２】
ステップＳ１０７では、ＥＧＲ流量異常フラグがＯＦＦとされる。すなわち、ＥＧＲ装置３０は正常であるため、ＥＧＲ流量異常フラグはＯＦＦとされる。
【００６３】
ステップＳ１０８では、ＥＧＲ装置３０の作動が許可される。これにより、ＥＧＲ弁３２の開度が、内燃機関１の運転状態に応じた値に設定される。そして、ステップＳ１０９では、ダイアグノーシスにおいてＥＧＲ装置に異常があることを知らせるランプを消灯させる。
【００６４】
また、ステップＳ１１０では、噴射弁異常フラグがＯＮとされる。噴射弁異常フラグとは、通路内噴射弁８に異常があることにより燃料噴射量が目標値からずれているか否かを表すフラグであり、通路内噴射弁８に異常があるときにＯＮとされ、通路内噴射弁８に異常がなければＯＦＦとされるフラグである。すなわち、ステップＳ１０２において、スロットル７よりも下流側の吸気の圧力の実測値と推定値との差が所定範囲内であると判定されたことにより、気筒間の空燃比のずれは燃料噴射量のずれによるものであると判定できるので、噴射弁異常フラグをＯＮとしている。
【００６５】
そして、ステップＳ１１１では、ダイアグノーシスにおいて通路内噴射弁８に異常があることを知らせるランプを点灯させる。
【００６６】
また、ステップＳ１１２では、噴射弁異常フラグがＯＮとなっているか否か判定される。本ステップは、気筒間の空燃比のずれがないときに処理されるので、噴射弁異常フラグがＯＦＦとなっていることが正しい。そのため、噴射弁異常フラグがＯＮとなっている場合には、何らかの理由により異常が解消されたものとして、ステップＳ１１３に進んで噴射弁異常フラグがＯＦＦとされる。また、ステップＳ１１２で否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００６７】
ステップＳ１１４では、ダイアグノーシスにおいて通路内噴射弁８に異常があることを知らせるランプを消灯させる。
【００６８】
以上説明したように本実施例によれば、通路内噴射弁８の異常と、ＥＧＲ装置３０の異常とを、吸気の圧力の実測値と推定値とを比較することで区別することができるため、異常が発生している装置を容易に特定することができる。
【実施例２】
【００６９】
図３は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、実施例１と同じ装置については同じ符号を付して説明を省略する。
【００７０】
内燃機関１には、気筒２内へ燃料を直接噴射する筒内噴射弁９が取り付けられている。すなわち、通路内噴射弁８及び筒内噴射弁９が、各気筒２にそれぞれ１つ設けられている。筒内噴射弁９は、ＥＣＵ９０に電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ９０により該筒内噴射弁９が制御される。
【００７１】
例えばＥＣＵ９０は、通路内噴射弁８及び筒内噴射弁９の開時期及び閉時期を制御することで、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御している。この燃料噴射量及び燃料噴射時期は、機関回転数及び機関負荷に応じて決定される。これらの関係は、予め実験等により求めてマップ化しておき、該マップをＥＣＵ９０に記憶させておく。
【００７２】
そしてＥＣＵ９０は、各気筒２の空燃比が目標空燃比となるように、通路内噴射弁８お
よび筒内噴射弁９からの燃料噴射量を気筒毎にフィードバック制御している。より具体的には、各気筒において、推定される排気の空燃比が目標空燃比よりリッチであれば燃料噴射量が減量され、逆に、推定される排気の空燃比が目標空燃比よりリーンであれば燃料噴射量が増量される。目標空燃比は例えば理論空燃比であるが、内燃機関１の運転状態に応じて適宜設定されても良い。なお、燃料噴射量の補正値は、例えば機関回転数及び機関負荷と関連付けて学習される。この結果は学習値としてＥＣＵ９０に記憶される。
【００７３】
また、フィードバック制御により燃料噴射量を補正するときには、全燃料噴射量に対する筒内噴射弁９からの燃料噴射量の比率（以下、直噴噴射比率という。）を変化させないようにする。なお、直噴噴射比率は０％から１００％までの値であり、直噴噴射比率が１００％のときには、筒内噴射弁９のみから燃料が供給され、直噴噴射比率が０％のときには、通路内噴射弁８のみから燃料が供給されるものとする。なお、燃料噴射量の補正値は、例えば機関回転数及び機関負荷と関連付けて学習される。この結果は学習値としてＥＣＵ９０に記憶される。
【００７４】
そして、本実施例においては、内燃機関１の運転中に気筒間で空燃比ずれがある場合には、ＥＧＲ装置３０に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれているのか、通路内噴射弁８に異常があって燃料噴射量が目標値からずれているのか、または筒内噴射弁９に異常があって燃料噴射量が目標値からずれているのかを判定する。ここで、燃料噴射量またはＥＧＲガス量の何れが目標値からずれていても空燃比センサ９３の出力値は同じような挙動を示すため、空燃比センサ９３の出力値のみにより何れに異常があるのか判定するのは困難である。このため、本実施例では圧力センサ９２の出力値と、その推定値と、に基づいて何れに異常があるのか判定する。なお、吸気管３内の圧力の推定値は、実施例１と同様にして得る。
【００７５】
ここで、ある気筒２において、筒内噴射弁９からの燃料噴射量に過不足が生じると、ＥＧＲ弁３２の開度が目標値に合わせられていても吸気管３内の圧力が目標値からずれる。例えばスロットル開度が等しい場合には、筒内噴射弁９からの燃料噴射量がたとえば目標値よりも多くなると、気化潜熱により気筒２内の温度が低下して空気の密度が上昇する。これにより、吸入空気量が増加するため、吸気管３内の圧力が低下する。そうすると、ＥＧＲガス量が増加することで吸気管３内の圧力が回復する。一方、筒内噴射弁９からの燃料噴射量が目標値よりも少なくなると、気筒２内の温度が上昇して空気密度が低下する。これにより、吸入空気量が減少するため、吸気管３内の圧力が上昇する。そうすると、ＥＧＲガス量が減少する。この関係は、吸気管３内の圧力によっても変わる。
【００７６】
ここで、図４及び図５は、直噴噴射比率と吸気管３内の圧力との関係を示した図である。図４は、吸気管３内の圧力が比較的低い場合を示し、図５は、吸気管３内の圧力が比較的高い場合を示している。図４及び図５は、吸入空気量を一定に保っている場合を示している。なお、直噴噴射比率が５０％近傍を境にして傾きが変化しているが、これはあくまでも一例であり、内燃機関の種類などによって変わるものである。
【００７７】
このように、筒内噴射弁９に異常があって燃料噴射量が目標値からずれている場合には、ＥＧＲ装置３０に異常がってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合と同様に、空燃比及び吸気管３内の圧力が目標値からずれるため、何れに異常があるのかを判定する必要がある。なお、通路内噴射弁８に異常がって燃料噴射量が目標値からずれても吸気管３内の圧力は目標値からほとんどずれないため、ＥＧＲ装置３０の異常や筒内噴射弁９の異常とは容易に区別することができる。
【００７８】
そして、ＥＧＲ装置３０の異常と筒内噴射弁９の異常とを区別するために、吸気管３内の圧力の実測値と推定値とを、直噴噴射比率を変更して複数回比較する。
【００７９】
ここで、図６及び図７は、直噴噴射比率と吸気管３内の圧力との関係を示した図である。図６は、吸気管３内の圧力が比較的低い場合を示し、図７は、吸気管３内の圧力が比較的高い場合を示している。図６及び図７において、実線は推定値（目標値としても良い。）を示し、一点鎖線はＥＧＲ装置３０に異常がってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合を示し、破線は筒内噴射弁９に異常があって燃料噴射量が目標値からずれている場合を示している。
【００８０】
図６及び図７を見れば分かるように、直噴噴射比率が０％及び１００％以外において、ＥＧＲ装置３０に異常がある場合および筒内噴射弁９に異常がある場合には、ともに吸気管３内の圧力が推定値からずれる。しかし、直噴噴射比率と吸気管３内の圧力との関係は両者で違いが見られる。この違いに着目すれば、ＥＧＲ装置３０の異常と、筒内噴射弁９の異常と、を区別することができる。すなわち、直噴噴射比率を変化させたときに吸気管３内の圧力の実測値と推定値との差がどのように変化するのかを見ることにより、ＥＧＲ装置３０の異常と、筒内噴射弁９の異常と、を区別することができる。
【００８１】
たとえば、筒内噴射弁９に異常あって燃料噴射量が目標値からずれている場合には、直噴噴射比率が小さくなるほど、気筒内の空気密度が大きくなる度合いが小さくなるので、吸気管３内の圧力の実測値は推定値に近付く。そして、筒内噴射弁９からの燃料噴射量が目標値からずれている場合であっても、直噴噴射比率を０％としたとき、すなわち、通路内噴射弁８のみから燃料噴射を行うときには、筒内噴射弁９から噴射される燃料による気筒内の空気密度の変化がないため、吸気管３内の圧力の実測値は推定値と略等しくなる。
【００８２】
また、空燃比に応じて燃料噴射量がフィードバック制御されている場合には、燃料噴射量の補正値が直噴噴射比率に応じて振り分けられる。そうすると、直噴噴射比率が１００％に近付くほど、筒内噴射弁９からの燃料噴射量が補正される度合いも大きくなるため、筒内噴射弁９からの燃料噴射量が目標値に近付く。このため、吸気管３内の圧力の実測値は推定値に近付く。そして、直噴噴射比率を１００％としたとき、すなわち、筒内噴射弁９のみから燃料噴射を行うときには、筒内噴射弁９からの燃料噴射量は、フィードバック制御により目標値に合わせられる。このため、吸気管３内の圧力の実測値は推定値と略等しくなる。
【００８３】
一方、ＥＧＲ装置３０に異常があってＥＧＲガス量が目標値からずれている場合には、直噴噴射比率を変化させたとしても、ＥＧＲガス量のずれは解消されないため、吸気管３内の圧力の実測値は推定値からずれたままになる。このように、直噴噴射比率を変化させて吸気管３内の圧力の実測値と推定値との差を見れば、異常が生じている箇所を絞ることができる。
【００８４】
したがって、例えば、直噴噴射比率が０％及び１００％以外の場合において吸気管３内の圧力の実測値が推定値からずれていたとしても、直噴噴射比率が０％または１００％のときに実測値と推定値とが等しければ、筒内噴射弁９に異常があると判定できる。
【００８５】
図８は、本実施例に係る異常診断フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ９０により所定の時間ごとに繰り返し実行される。また、実施例１と同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
【００８６】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０８へ進む。また、ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０１へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進む。
【００８７】
ステップＳ２０１では、直噴噴射比率が０％に変更される。このときに、圧力センサ９２による検出値、及び、この圧力の推定値を読み込む。
【００８８】
ステップＳ２０２では、直噴噴射比率が１００％に変更される。このときに、圧力センサ９２による検出値、及び、この圧力の推定値を読み込む。
【００８９】
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２で取得される圧力の実測値と、それぞれの推定値との差の少なくとも一方が所定範囲外であるか否か判定される。本ステップでは、ステップＳ１０２と同様にして、直噴噴射比率が０％のとき及び１００％のときの夫々について比較が行われる。ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進む。なお、ステップＳ２０１とステップＳ２０２とで、圧力を２回検出しているのは、判定の精度を高めるためであるので、いずれか１回のみ検出した結果を推定値と比較しても良い。
【００９０】
ステップＳ２０４では、通路内噴射弁異常フラグがＯＮとされる。通路内噴射弁異常フラグとは、通路内噴射弁８に異常があって燃料噴射量が目標値からずれているか否かを表すフラグであり、通路内噴射弁８に異常があるときにＯＮとされ、通路内噴射弁８に異常がないときにＯＦＦとされるフラグである。
【００９１】
ステップＳ２０５では、ダイアグノーシスにおいて通路内噴射弁８に異常があることを知らせるランプを点灯させる。
【００９２】
ステップＳ２０６では、筒内噴射弁異常フラグがＯＮとされる。筒内噴射弁異常フラグとは、筒内噴射弁９に異常あって燃料噴射量が目標値からずれているか否かを表すフラグであり、筒内噴射弁９に異常があるときにＯＮとされ、筒内噴射弁９に異常がないときにＯＦＦとされるフラグである。
【００９３】
ステップＳ２０７では、ダイアグノーシスにおいて筒内噴射弁９に異常があることを知らせるランプを点灯させる。
【００９４】
次に、ステップＳ２０８では、筒内噴射弁異常フラグ又は通路内噴射弁異常フラグがＯＮとなっているか否か判定される。本ステップは、気筒間の空燃比のずれがないときに処理されるので、筒内噴射弁異常フラグ又は通路内噴射弁異常フラグがＯＦＦとなっていることが正しい。そのため、筒内噴射弁異常フラグ又は通路内噴射弁異常フラグがＯＮとなっている場合には、何らかの理由により異常が解消されたものとして、ステップＳ２０９に進んで内噴射弁異常フラグ又は通路内噴射弁異常フラグがＯＦＦとされる。また、ステップＳ２０８で否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００９５】
ステップＳ２１０では、ダイアグノーシスにおいて通路内噴射弁８又は筒内噴射弁９が異常であることを知らせるランプを消灯する。なお、本実施例ではステップＳ１０２及び２０３を処理するＥＣＵ９０が、本発明における異常判定手段に相当する。
【００９６】
以上説明したように本実施例によれば、筒内噴射弁９の異常と、通路内噴射弁８の異常と、ＥＧＲ装置３０の異常とを、吸気の圧力の実測値と推定値とを比較することで区別することができるため、異常が発生している装置を容易に特定することができる。
【００９７】
なお、本実施例では、直噴噴射比率を０％と１００％とに変化させて筒内噴射弁９に異常があるのか、またはＥＧＲ装置３０に異常があるのかを判定しているが、直噴噴射比率を他の値に設定して判定しても良い。すなわち、直噴噴射比率を変化させたときに吸気管
３内の圧力の実測値が推定値に近付く度合いに応じて判定しても良い。
【符号の説明】
【００９８】
１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気管
４ 吸気ポート
５ 排気管
６ 排気ポート
７ スロットル
８ 通路内噴射弁
９ 筒内噴射弁
１３ 吸気枝管
１４ 排気枝管
３０ ＥＧＲ装置
３１ ＥＧＲ通路
３２ ＥＧＲ弁
５１ 排気合流部
９０ ＥＣＵ
９１ エアフローメータ
９２ 圧力センサ
９３ 空燃比センサ
９４ クランクポジションセンサ
９５ 開度センサ
９６ アクセル開度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして気筒毎に供給するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の通路面積を調節するＥＧＲ弁と、を備えるＥＧＲ装置と、
前記複数の気筒からの排気が合流した後の排気の空燃比を検出する空燃比センサと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記内燃機関の吸気通路の断面積を変更するスロットルと、
前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記空燃比センサの検出値に基づいて気筒間に空燃比のずれがあるか否かを判定する空燃比ずれ判定手段と、
前記ＥＧＲ装置及び前記燃料供給装置が正常であると仮定したときの前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を推定する圧力推定手段と、
前記空燃比ずれ判定手段により気筒間に空燃比のずれがあると判定される場合において、前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、を比較することで、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか又は前記燃料供給装置に異常があるのかを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記燃料供給装置に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記ＥＧＲ装置に異常があると判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
複数の気筒を有する内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして気筒毎に供給するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の通路面積を調節するＥＧＲ弁と、を備えるＥＧＲ装置と、
前記複数の気筒からの排気が合流した後の排気の空燃比を検出する空燃比センサと、
前記内燃機関の吸気通路へ気筒毎に燃料を噴射する通路内噴射弁と、
前記内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記内燃機関の吸気通路の断面積を変更するスロットルと、
前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記空燃比センサの検出値に基づいて気筒間に空燃比のずれがあるか否かを判定する空燃比ずれ判定手段と、
前記ＥＧＲ装置、前記通路内噴射弁、及び前記筒内噴射弁が正常であると仮定したときの前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を推定する圧力推定手段と、
前記空燃比ずれ判定手段により気筒間に空燃比のずれがあると判定される場合において、前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、を比較することで、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか、前記通路内噴射弁に異常があるのか、又は前記筒内噴射弁に異常があるのかを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記通路内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後に、前記圧力推定手段により推定される圧力と、
前記圧力検出手段により検出される圧力とを再度比較して、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか、又は前記筒内噴射弁に異常があるのかを判定する
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記通路内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合であって、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後の前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記筒内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合であって、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後の前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記ＥＧＲ装置に異常があると判定する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後とは、該通路内噴射弁または該筒内噴射弁の一方のみから燃料を噴射させた後であることを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして気筒毎に供給するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の通路面積を調節するＥＧＲ弁と、を備えるＥＧＲ装置と、
前記複数の気筒からの排気が合流した後の排気の空燃比を検出する空燃比センサと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記内燃機関の吸気通路の断面積を変更するスロットルと、
前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記空燃比センサの検出値に基づいて気筒間に空燃比のずれがあるか否かを判定する空燃比ずれ判定手段と、
前記ＥＧＲ装置及び前記燃料供給装置が正常であると仮定したときの前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を推定する圧力推定手段と、
前記空燃比ずれ判定手段により気筒間に空燃比のずれがあると判定される場合において、前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、を比較することで、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか又は前記燃料供給装置に異常があるのかを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記燃料供給装置に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記ＥＧＲ装置に異常があると判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
複数の気筒を有する内燃機関の排気の一部をＥＧＲガスとして気筒毎に供給するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の通路面積を調節するＥＧＲ弁と、を備えるＥＧＲ装置と、
前記複数の気筒からの排気が合流した後の排気の空燃比を検出する空燃比センサと、
前記内燃機関の吸気通路へ気筒毎に燃料を噴射する通路内噴射弁と、
前記内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記内燃機関の吸気通路の断面積を変更するスロットルと、
前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記空燃比センサの検出値に基づいて気筒間に空燃比のずれがあるか否かを判定する空燃比ずれ判定手段と、
前記ＥＧＲ装置、前記通路内噴射弁、及び前記筒内噴射弁が正常であると仮定したときの前記スロットルよりも下流の前記吸気通路内の圧力を推定する圧力推定手段と、
前記空燃比ずれ判定手段により気筒間に空燃比のずれがあると判定される場合において、前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、を比較することで、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか、前記通路内噴射弁に異常があるのか、又は前記筒内噴射弁に異常があるのかを判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記通路内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後に、前記圧力推定手段により推定される圧力と、
前記圧力検出手段により検出される圧力とを再度比較して、前記ＥＧＲ装置に異常があるのか、又は前記筒内噴射弁に異常があるのかを判定する
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記異常判定手段は、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記通路内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合であって、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後の前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲内の場合には、前記筒内噴射弁に異常があると判定し、
前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合であって、前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後の前記圧力推定手段により推定される圧力と、前記圧力検出手段により検出される圧力と、の差が所定範囲外の場合には、前記ＥＧＲ装置に異常があると判定する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記通路内噴射弁からの燃料噴射量と前記筒内噴射弁からの燃料噴射量との比率を変化させた後とは、該通路内噴射弁または該筒内噴射弁の一方のみから燃料を噴射させた後であることを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１６９１９６（Ｐ２０１１−１６９１９６Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２４９７（Ｐ２０１０−３２４９７）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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