(57)【要約】【課題】内燃機関の高圧燃料システムの異常を早期にかつ高精度に診断しなければ、排気が悪化するという課題がある。【解決手段】燃料圧力が上昇する期間の燃料レール内の昇圧燃料収支を演算する昇圧燃料収支演算手段と、燃圧検知手段で検知した燃料圧力が下降する期間の燃料レール内の降圧燃料収支を演算する降圧燃料収支演算手段とを備え、昇圧燃料収支と、降圧燃料収支と、燃料圧力と、検知した空燃比と目標空燃比との差に応じて求まる噴射制御の補正量とに基づいて燃料ポンプと空気量検知手段と燃圧センサとリリーフ弁の少なくとも一つの異常を区別して診断する。【選択図】  図５
2010025102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料を蓄える燃料レールと、
前記燃料レールに燃料を供給する燃料ポンプと、
前記燃料レール内の燃料圧力を検知する燃圧検知手段と、
前記燃料レールの破裂を防止するための燃料リリーフ弁と、
内燃機関から排出される排気中の空燃比を検知する空燃比検知手段と、
を有する内燃機関の制御診断装置において、
前記制御診断装置は、
前記燃料圧力が目標燃圧と一致するように前記燃料ポンプの吐出量を演算し、
前記空燃比が目標空燃比と一致するように前記噴射弁の噴射量を演算すると共に、
前記燃料圧力が上昇する期間の前記燃料レール内の昇圧燃料収支を演算する昇圧燃料収支演算手段と、
前記燃圧検知手段で検知した燃料圧力が下降する期間の前記燃料レール内の降圧燃料収支を演算する降圧燃料収支演算手段とを備え、
前記昇圧燃料収支と、前記降圧燃料収支と、前記燃料圧力と、前記空燃比検知手段で検知した空燃比と目標空燃比との差に応じて求まる前記噴射制御の補正量とに基づいて前記燃料ポンプと前記リリーフ弁と前記燃圧検知手段と前記内燃機関の吸入空気量を検知する空気量検知手段の少なくとも一つの異常を判定する
ことを特徴とする制御診断装置。
【請求項２】
前記昇圧燃料収支演算手段は目標燃圧が上昇した時点から、前記燃圧検知手段で検知した燃圧＜目標燃圧が成立する任意の区間で前記高圧ポンプへの吐出量の指令値と前記噴射弁への噴射量の指令値とに基づいて前記昇圧燃料収支を演算することを特徴とする請求項１記載の制御診断装置。
【請求項３】
前記昇圧燃料収支演算手段は目標燃圧が上昇した時点から、前記燃圧検知手段で検知した燃圧≧目標燃圧が成立する時点までの任意の区間で前記高圧ポンプへの吐出量の指令値と前記噴射弁への噴射量の指令値とに基づいて前記昇圧燃料収支を演算することを特徴とする請求項１記載の制御診断制御装置。
【請求項４】
前記降圧燃料収支演算手段は目標燃圧が下降した時点から、前記燃圧検知手段で検知した燃圧＞目標燃圧が成立する任意の区間で前記高圧ポンプへの吐出量の指令値と前記噴射弁への噴射量の指令値とに基づいて前記降圧燃料収支を演算することを特徴とする請求項１記載の制御診断装置。
【請求項５】
前記降圧燃料収支演算手段は目標燃圧が下降した時点から、前記燃圧検知手段で検知した燃圧≦目標燃圧が成立した時点までの前記高圧ポンプへの吐出量の指令値と前記噴射弁への噴射量の指令値とに基づいて前記降圧燃料収支を演算することを特徴とする請求項１記載の制御診断装置。
【請求項６】
前記目標燃圧が変更された場合に変更前の目標燃圧と変更後の目標燃圧との差を演算する目標燃圧変化量演算手段と、演算結果を記憶し次に目標燃圧が変更された時の目標燃圧の変化量と前回の変化量とを積算し、積算結果を記憶する変化量積算手段とを備え、目標燃圧が少なくとも１回変更されてから前記目標燃圧変化量がゼロになった時に前記異常判定手段を実行することを特徴とする請求項１記載の制御診断装置。
【請求項７】
前記空燃比検知手段に異常がある場合は前記昇圧燃料収支演算手段と前記降圧燃料収支演算手段による燃料収支の演算を禁止することを特徴とする請求項１記載の制御診断装置。
【請求項８】
前記空燃比検知手段を用いた空燃比制御が実施されていない場合は前記昇圧燃料収支演算手段と前記降圧燃料収支演算手段による燃料収支の演算を禁止することを特徴とする請求項１記載の制御診断装置。
【請求項９】
前記昇圧燃料収支演算手段と前記降圧燃料収支演算手段で演算した燃料収支の比較結果が予め定める第１の所定の範囲に入っていて、且つ前記空燃比制御手段で求めた噴射量の補正値が予め定める第２の所定の範囲から外れた場合、前記燃圧検知手段の異常と判定することを特徴とする請求項１記載の制御診断装置。
【請求項１０】
前記昇圧燃料収支演算手段と前記降圧燃料収支演算手段で演算した燃料収支の比較結果が予め定める第１の所定の範囲から外れていて、且つ前記空燃比制御手段で求めた噴射量の補正値が予め定める第２の所定の範囲に入っている場合、前記高圧ポンプの異常と判定することを特徴とする請求項１記載の制御診断装置。
【請求項１１】
前記昇圧燃料収支演算手段と前記降圧燃料収支演算手段で演算した燃料収支の比較結果が予め定める第１の所定の範囲から外れていて、且つ前記空燃比制御手段で求めた噴射量の補正値が予め定める第２の所定の範囲から外れている場合、内燃機関に流入する空気流量を検知する空気流量検知手段の異常と判定することを特徴とする請求項１記載の制御診断装置。
【請求項１２】
前記燃料ポンプと前記燃圧検知手段と前記空気流量検知手段と前記リリーフ弁の少なくとも一つの異常を診断するため、前記燃料ポンプの吐出量を制御して燃圧を上昇および下降させる診断用燃圧制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の制御診断装置。
【請求項１３】
前記燃料圧力検知手段で検知した燃圧と目標燃圧あるいは目標燃圧変動との差に応じて求まる前記燃料ポンプ制御の吐出補正量と、
前記空燃比検知手段で検知した空燃比と目標空燃比との差に応じて求まる前記噴射制御の噴射補正量と、
燃圧と目標燃圧との差（燃圧誤差）と、
空燃比と目標空燃比との差（空燃比誤差）との、
少なくとも一つが所定範囲を超えた時に、
前記診断用燃圧制御手段を実行することを特徴とする請求項１２記載の制御診断装置。
【請求項１４】
前記診断用燃圧制御手段において、前記燃料ポンプの最大吐出が少なくとも１回行われるように制御することを特徴とする請求項１２記載の制御診断装置。
【請求項１５】
前記診断用燃圧制御の実行中は、燃圧を早期に上昇させるための割り込み制御を禁止することを特徴とする請求項１２記載の制御診断装置。
【請求項１６】
前記診断用燃圧制御手段の実行中は、エバポパージ制御によるパージ開度の変更および可変位相制御によるポンプを駆動するカムの位相変更を禁止することを特徴とする請求項１２記載の制御診断装置。
【請求項１７】
前記昇圧燃料収支誤差演算手段は前記吐出量が所定値以上のときの前記吐出量と前記噴射量から昇圧燃料収支を演算すると共に、前記昇圧燃料収支に対応する燃圧変化から実昇圧燃料収支を演算し、
前記降圧収支誤差演算手段は前記吐出量が所定値以下のときの前記吐出量と前記噴射量から降圧燃料収支を演算すると共に、前記降圧燃料収支に対応する燃圧変化から実降圧燃料収支を演算することを特徴とする請求項１および請求項１２記載の制御診断装置。
【請求項１８】
前記燃料ポンプの吐出間隔と前記燃料圧力検知手段のサンプリング間隔の比が所定値より大きい時に、前記診断用燃圧制御手段による燃圧変更を許可することを特徴とする請求項１７記載の制御診断装置。
【請求項１９】
前記燃圧検知手段で検知した燃料圧力が上昇する期間のうち、燃圧を早期に上昇させるために実施される割り込み吐出による燃圧変化の期間を除いて前記昇圧収支誤差を算出することを特徴とする請求項１７記載の制御診断装置。
【請求項２０】
前記昇圧燃料収支と前記昇圧実燃料収支の差あるいは比、前記降圧燃料収支と前記実降圧燃料収支の差あるいは比、のいずれか一つが所定範囲を超えたときに前記燃料ポンプ，前記燃圧検知手段，前記空気流量検知手段，前記リリーフ弁のいずれかの異常と判定することを特徴とする請求項１７記載の制御診断装置。
【請求項２１】
前記噴射制御の補正量あるいは空燃比と目標空燃比の差が所定範囲を超え、前記降圧燃料収支と実降圧燃料収支の差あるいは比が所定範囲を超えたときに燃圧検知手段の異常と判定することを特徴とする請求項２０記載の制御診断装置。
【請求項２２】
前記燃料ポンプ制御の補正量あるいは検知燃圧と目標燃圧の差が所定範囲を超え、前記昇圧燃料収支と実昇圧燃料収支の差あるいは比が所定範囲を超えたときに燃料ポンプの異常と判定することを特徴とする請求項２０記載の制御診断装置。
【請求項２３】
前記吐出指令値が所定値以下でかつ燃圧が所定値より大きい場合に前記吐出指令値と前記噴射指令値から降圧燃料収支２を演算すると共に、前記降圧燃料収支２に対応する燃圧変化から実降圧燃料収支２を演算する降圧収支誤差２演算手段を備えたことを特徴とする請求項１７記載の制御診断装置。
【請求項２４】
前記降圧燃料収支誤差２演算手段において、前記降圧燃料収支２と前記実降圧燃料収支２の比である降圧燃料収支誤差２と前記降圧燃料収支誤差演算手段における、前記降圧燃料収支と前記実降圧燃料収支の比である降圧燃料収支誤差に基づいて前記リリーフ弁の異常を診断することを特徴とする請求項２３記載の制御診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧化した燃料を燃焼室に供給する高圧燃料システムを備えた内燃機関の制御診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気悪化を防止するため、排気悪化に繋がる部品やシステムの異常を診断する技術が開発されている。特に高圧燃料システムの異常は燃料噴射量の制御誤差に繋がるため、排気への影響が大きく、これまでに高圧燃料システムの異常を検知する診断技術が多数開発されている。例えば特許文献１には、高圧ポンプの駆動信号の通電時間と燃料噴射弁の駆動信号の通電時間から燃料配管内の燃圧を推定し、燃圧センサで検知した実燃圧と比較した結果が所定の範囲に収まらない場合に高圧燃料システムの異常と判断する方法を開示している。
【０００３】
また、特許文献２では、所定期間の高圧ポンプの吐出量積算値と燃料噴射量積算から求めた推定燃圧と、実燃圧，空燃比，トルク変動に基づいて燃圧センサの異常と燃料漏れまたは噴射弁異常をそれぞれ区別して判別する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８６８８９号公報
【特許文献２】特許第３６１０８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし特許文献１の開示技術では高圧燃料系のどの部分に異常が発生したかを特定することが困難であり、特許文献２の開示技術では燃圧の推定誤差により誤診断を引きおこす可能性がある。
【０００６】
そこで本発明では、内燃機関の排気悪化を防止することを目的とし、高圧燃料システムの異常として、燃圧センサ，高圧燃料ポンプ，リリーフ弁，燃料噴射量に影響する空気流量検知手段の異常を夫々区別して診断する技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料噴射弁から噴射される燃料を蓄える燃料レールと、燃料レールに燃料を供給する燃料ポンプと、燃料レール内の燃料圧力を検知する燃圧検知手段と、前記燃料レールの破裂を防止するための燃料リリーフ弁と、内燃機関から排出される排気中の空燃比を検知する空燃比検知手段と、を有する内燃機関の制御診断装置において、燃料圧力が目標燃圧と一致するように燃料ポンプの吐出量を演算し、空燃比が目標空燃比と一致するように噴射弁の噴射量を演算すると共に、燃料圧力が上昇する期間の燃料レール内の昇圧燃料収支を演算する昇圧燃料収支演算手段と、燃圧検知手段で検知した燃料圧力が下降する期間の燃料レール内の降圧燃料収支を演算する降圧燃料収支演算手段とを備え、昇圧燃料収支と、降圧燃料収支と、燃料圧力と、空燃比検知手段で検知した空燃比と目標空燃比との差に応じて求まる噴射制御の補正量とに基づいて、燃料ポンプと前記内燃機関の吸入空気量を検知する空気量検知手段と、燃圧センサと、リリーフ弁の少なくとも一つの異常を判定するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、燃圧センサ，高圧燃料ポンプ，空気量検知手段，リリーフ弁の異常を夫々区別して診断することができる。また異常を早期に検知し、かつ外乱やモデル誤差に対してロバストな診断を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】筒内噴射式内燃機関の全体構成図。
【図２】高圧燃料制御システムの概要を示す構成図。
【図３】高圧ポンプの一例。
【図４】燃量制御系の動作を示すタイムチャートの一例。
【図５】高圧燃料システムの制御診断装置の概要。
【図６】噴射弁制御手段の内容の一例。
【図７】高圧ポンプ制御手段の内容の一例。
【図８】目標燃圧変化量演算手段の内容の一例。
【図９】目標燃圧変化量演算手段実行時のタイムチャートの一例。
【図１０】昇圧燃料収支演算手段の内容の一例。
【図１１】昇圧燃料収支演算手段実行時のタイムチャートの一例。
【図１２】異常判定手段の内容の一例。
【図１３】高圧燃料システムの診断時のフローチャートの一例。
【図１４】正常時のタイムチャートの一例。
【図１５】正常の異常判定結果の一例。
【図１６】燃圧センサの異常モードの一例。
【図１７】燃圧センサのシフト異常時のタイムチャートの一例。
【図１８】シフト異常時の異常判定結果の一例。
【図１９】燃圧センサのゲイン異常時のタイムチャートの一例。
【図２０】ゲイン異常時の異常判定結果の一例。
【図２１】ポンプ異常時のタイムチャートの一例。
【図２２】ポンプ異常時の異常判定結果の一例。
【図２３】空気流量検知手段の異常時のタイムチャートの一例。
【図２４】空気流量検知手段の異常判定結果の一例。
【図２５】異常判定結果のまとめの一例。
【図２６】実施形態２例目のフローチャートの一例。
【図２７】実施形態２例目の正常時のタイムチャートの一例。
【図２８】実施形態３例目の高圧燃料システムの制御診断装置の概要。
【図２９】実施形態３例目の昇圧燃料収支演算手段の内容の一例。
【図３０】実施形態３例目の昇圧燃料収支演算手段実行時のタイムチャートの一例。
【図３１】実施形態３例目の異常判定手段の内容の一例。
【図３２】実施形態３例目の正常時のタイムチャートの一例。
【図３３】実施形態３例目の正常の異常判定結果の一例。
【図３４】燃圧センサのシフト異常時のタイムチャートの一例。
【図３５】実施形態３例目のシフト異常時の異常判定結果の一例。
【図３６】実施形態３例目の燃圧センサのゲイン異常時のタイムチャートの一例。
【図３７】実施形態３例目のゲイン異常時の異常判定結果の一例。
【図３８】実施形態３例目のポンプ異常時のタイムチャートの一例。
【図３９】実施形態３例目のポンプ異常時の異常判定結果の一例。
【図４０】実施形態３例目の空気流量検知手段の異常時のタイムチャートの一例。
【図４１】実施形態３例目の空気流量検知手段の異常判定結果の一例。
【図４２】実施形態３例目の異常判定結果のまとめの一例。
【図４３】実施形態４例目のフローチャートの一例。
【図４４】実施形態４例目の各種フィルタ値の正常範囲。
【図４５】実施形態４例目の診断ブロック図の一例。
【図４６】実施形態４例目の昇圧燃料収支誤差演算手段の一例。
【図４７】実施形態４例目の診断用燃圧制御手段実行中のタイムチャートの一例。
【図４８】実施形態４例目の昇圧実燃料収支の誤差特性の一例。
【図４９】実施形態４例目の降圧燃料収支誤差演算手段の一例。
【図５０】実施形態４例目の診断用燃圧制御手段実行中のタイムチャートの一例。
【図５１】実施形態４例目の異常判定フローチャートの一例。
【図５２】実施形態５例目のリリーフ弁異常判定の原理。
【図５３】実施形態５例目の昇圧燃料収支誤差２演算手段の一例。
【図５４】実施形態５例目のリークチェック指標の特性。
【図５５】実施形態５例目の異常判定フローチャートの一例。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明を適用する筒内噴射式内燃機関の全体構成図の一例である。シリンダ１０７ｂに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、内燃機関の運転状態計測手段の一つである空気流量検知手段（エアフロセンサ１０３）を通り、空気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ１０６に入る。エアフロセンサ１０３からは、空気流量を表す信号が内燃機関制御装置であるコントロールユニット１１５に出力されている。また、スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出する内燃機関の運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ１０４が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１１５に出力されるようになっている。コントロールユニット１１５は、モータ１２４を制御して電制スロットル弁１０５ａの開度を調整する。コレクタ１０６に吸入された空気は、複数のシリンダを有する内燃機関１０７の各シリンダ１０７ｂに接続された各吸気管１０１に分配された後、ピストン１０７ａとシリンダ１０７ｂとで形成される燃焼室１０７ｃに導かれる。
【００１１】
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧されるとともに、高圧燃料ポンプ１１１でより高い圧力に二次加圧されて燃料配管へ圧送される。高圧化された燃料の圧力は燃圧センサ１２１で検出され、コントロールユニット１１５に送られる。高圧燃料は各シリンダ１０７ｂに設けられている噴射弁１１２から燃焼室１０７ｃに噴射される。該燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１３で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４で着火される。また、排気弁のカムシャフトに取り付けられたカム角センサ１１６は、カムシャフトの位相を検出するための信号をコントロールユニット１１５に出力する。吸気弁と排気弁とは夫々吸気側カム１２２と排気側カム１００とが回転することにより開閉する。また、内燃機関のクランクシャフトの回転と位相を検出するためにクランク角センサ１１７をクランクシャフト軸上に設け、その出力をコントロールユニット１１５に入力する。さらに、排気管１１９中の触媒１２０の上流に設けられた空燃比センサ１１８は、排気ガス中の酸素を検出し、その検出信号をコントロールユニット１１５に出力する。
【００１２】
図２に内燃機関１０７の高圧燃料制御システムの概要を示す。高圧燃料システムを制御するコントロールユニット１１５には噴射弁制御手段２０２と高圧燃料ポンプ制御手段２０３がある。噴射弁制御手段２０２は空気量，空燃比，内燃機関１０７の回転数等に基づいて噴射弁１１２を制御する。高圧燃料ポンプ制御手段２０３では燃料タンク２０９から燃料ポンプ２１０により吸い上げられた燃料を燃料レール２０５に設置された燃圧センサ１２１および高圧燃料ポンプ１１１を駆動するカム２０７のカム角センサ２０８から得られる出力に基づいて高圧燃料ポンプ１１１を制御する。
【００１３】
図３は図２の高圧燃料ポンプ１１１の一例である。本例ではプランジャ３０１の上下動によって燃料タンク１０８側の燃料配管から供給される燃料がポンプ室３０２へ吸入され、燃料レール２０５へと吐出される。プランジャ３０１上昇中に電磁弁３０４に通電することにより、吸入逆止弁３０３を電磁弁３０４で押し開けて燃料を燃料タンク１０８側に逆流させることで高圧燃料ポンプ１１１が吐出する燃料量の調整を行う。ポンプ室３０２内の燃料量が所望の量になったところで電磁弁３０４への通電を止めて吸入逆止弁３０３を閉める。ポンプ室３０２の燃料圧力はプランジャ３０１の上昇により上昇し、ポンプ室内の燃料が吐出逆止弁３０５を押し開けて燃料レール２０５側へ吐出する。さらにこの燃料ポンプは燃料レールの破壊を防止するためのリリーフ弁３０６が取り付けられており、所定圧以上の燃圧になるとリリーフ弁３０６が開き燃料タンク１０８側の配管に燃料が逃げることで過度のレール圧上昇を防止する。なお本発明は図示した単気筒ポンプに限らず、多気筒ポンプの構成にしても適用可能である。またリリーフ弁３０６はポンプと一体でなくても良い。
【００１４】
さらに図３では電磁弁３０４への通電を行わない状態で吸入逆止弁３０３が閉じるように設計されたいわゆるノーマルクローズ型の燃料ポンプについて説明したが、本発明は、通電を行わないときに電磁弁３０４が開くように設計されるノーマルオープン型にも適用できる。すなわち、プランジャの下降により流体を吸入し、プランジャの上昇により流体を吐出するタイプのポンプであれば本発明を適用できる。
【００１５】
図４は図３の高圧燃料ポンプ１１１のプランジャ３０１のリフト量に対する高圧ポンプの駆動信号（電磁弁への信号）と噴射弁の駆動信号（噴射パルス信号）と燃料レール２０５内で測定される燃圧の関係を模式的に示したタイムチャートの一例である。高圧燃料ポンプ１１１はプランジャ３０１が上死点から下死点へと移動する間に燃料を吸入し、下死点から上死点へと移動する間に燃料を吐出する。燃料吐出量は主に電磁弁３０４の閉まるタイミング（ＯＦＦ角度）により決まり、電磁弁のＯＦＦ角度が下死点から遅れるほど吐出量は減少する。一方噴射弁は噴射パルス信号に応じて噴射弁を開弁し、同じ燃圧であれば噴射パルス信号の開時間が長いほど噴射量は多くなる。
【実施例１】
【００１６】
図５から図２５を用いて本発明の第１実施形態について説明する。
【００１７】
図５は本発明における高圧燃料システムの制御診断装置５００の一例であり、図１，図２で示したコントロールユニット１１５の内容を示している。制御診断装置５００は噴射弁制御手段２０２と高圧燃料ポンプ制御手段２０３と目標燃圧変化量演算手段５０３と昇圧燃料収支演算手段５０４と降圧燃料収支演算手段５０５と異常判定手段５０６とで構成される。噴射弁制御手段２０２は内燃機関の回転数，空気流量，水温などから基本噴射量を求め、さらに空燃比が目標空燃比と一致するよう噴射補正量を演算し噴射弁２０４を制御する。高圧燃料ポンプ制御手段２０３は噴射量（＝基本噴射量×噴射補正量）から基本吐出量を求め、さらに実燃圧が目標燃圧に一致するように吐出補正量を演算して高圧燃料ポンプ１１１を制御する。目標燃圧変化量演算手段５０３は定期的に目標燃圧を計測して計測毎に目標燃圧の差分の演算とその差分の加算を行う。昇圧燃料収支演算手段５０４は、目標燃圧が上昇した場合に、燃圧が目標燃圧に到達するまでの昇圧燃料収支を噴射量と吐出量（＝基本吐出量＋吐出補正量）などから演算する。降圧燃料収支演算手段５０５は目標燃圧が下降した場合に上記演算と同様の方法にて降圧燃料収支を演算する。異常判定手段５０６は目標燃圧の変化量の積算値がゼロになった時に昇圧燃料収支と降圧燃料収支を比較し、噴射弁制御手段５０１で演算した噴射補正量とに基づいて高圧燃料システムに関わるデバイスである燃圧センサ１２１または高圧燃料ポンプ１１１の異常判定を行い、さらにエアフロセンサ１０３の異常判定を行う。
【００１８】
図６から図１２を用いて、図５で説明した各制御手段および各演算手段について説明する。図６は噴射弁制御手段２０２の内容を示す。噴射弁制御手段２０２は空気流量と目標空燃比とに基づいて噴射量を演算する基本噴射量演算手段６００と、目標空燃比と空燃比の差に基づいて噴射量を補正する噴射補正量演算手段６０１と、基本噴射量と噴射補正量と回転数に基づいて所望の噴射量を実現するために噴射弁の開弁時間を演算する噴射パルス演算手段６０２からなる。噴射量（＝基本噴射量×噴射補正量）は噴射パルス演算手段６０２の他に、高圧燃料ポンプ制御手段２０３と昇圧燃料収支演算手段５０４と降圧燃料収支演算手段５０５へ出力される。また、噴射補正量は噴射パルス演算手段６０２の他に異常判定手段５０６へも出力される。基本噴射量や噴射補正量，噴射パルスの演算方法に関しては既に公知技術であるためここでの説明は割愛する。
【００１９】
図７に高圧燃料ポンプ制御手段２０３の内容を示す。高圧燃料ポンプ制御手段２０３は噴射量に基づいて基本吐出量を演算する基本吐出量演算手段７００と、目標燃圧と実燃圧の差に基づいて吐出補正量を演算する吐出補正量演算手段７０１と、基本吐出量と吐出補正量と回転数とに基づいて所望の吐出量を実現するために高圧燃料ポンプ１１１の電磁弁３０４の閉タイミングを演算する閉タイミング演算手段７０２からなる。演算された基本吐出量と吐出補正量は閉タイミング演算手段７０２の他に、昇圧燃料収支演算手段５０４と降圧燃料収支演算手段５０５へ出力される。基本吐出量，吐出補正量，閉タイミングの演算方法に関しては既に公知技術であるためここでの説明は割愛する。
【００２０】
図８に目標燃圧変化量演算手段５０３の内容を示す。目標燃圧変化量演算手段５０３は目標燃圧を定期的に計測しその差分を演算する差分演算手段８００と差分の積算手段８０１とからなる。目標燃圧の差分は積算手段の他に、昇圧燃料収支演算手段５０４および降圧燃料収支演算手段５０５へ出力される。また、積算された結果は異常判定手段５０６へ出力される。
【００２１】
図９に目標燃圧変化量（差分）及び積算値のタイムチャートの一例を示す。目標燃圧変化量は変更後の目標燃圧から変更前の目標燃圧を引いて求めた。ある時刻ｔ０から目標燃圧が上昇すると、差分演算と積算が実行される。さらに時刻ｔ１に目標燃圧がｔ０で上昇した分と同じだけ下降した場合、演算された差分によって積分結果がゼロとなる。これにより目標燃圧が変更される度に差分が積算されるため上昇と下降が等しく行われたかを判定することができる。
【００２２】
図１０に昇圧燃料収支演算手段５０４の内容を示す。昇圧燃料収支演算手段５０４は基本吐出量と吐出補正量との和から基本噴射量を差し引いて燃料収支を演算する収支演算手段１０００と、燃料収支を演算する区間を目標燃圧の差分と目標燃圧と実燃圧とを用いて判定する演算区間決定手段１００１と、収支演算手段１０００と演算区間決定手段１００１の結果を用いて昇圧時の燃料収支を算出する昇圧燃料収支算出手段１００２からなる。本実施形態での演算区間の決定方法は、燃圧変化量が正であり、且つ実燃圧＜目標空燃比の区間とした。なお、降圧燃料収支演算手段は演算区間決定手段が目標燃圧の下降を判定するだけで構成は図１０と同様である。
【００２３】
図１１に昇圧燃料収支演算手段５０４と降圧燃料収支演算手段５０５が実行された場合のタイムチャートの一例を示す。ある時刻ｔ０で目標燃圧が上昇すると、目標燃圧に実燃圧を追従させるために高圧燃料ポンプ１１１の吐出量が増加して実燃圧が目標燃圧に到達する時刻ｔ１まで実燃圧が上昇する。昇圧燃料収支演算手段５０４では、このｔ０からｔ１の間の基本噴射量と吐出量をそれぞれ積算し、積算値の差分を昇圧燃料収支とする。さらに時刻ｔ２で目標燃圧が降下すると、実燃圧が目標燃圧に到達する時刻ｔ３まで高圧燃料ポンプ１１１は吐出量がゼロとなり、噴射によって燃圧が降下する。降圧燃料収支演算手段５０５では、このｔ２からｔ３の間の基本噴射量を積算し降圧燃料収支とする。なお、上記の方法に限らず、昇圧燃料収支はｔ０からｔ１の任意の区間、降圧燃料収支はｔ２からｔ３の任意の区間で上記燃料収支の計算を行っても良い。この場合、任意の区間における燃圧の変化が昇圧と降圧とで一致するよう設定することが望ましい。
【００２４】
図１２は異常判定手段５０６の内容を示す。異常判定手段５０６は昇圧燃料収支と降圧燃料収支を用いて昇圧時及び降圧時の燃料収支を比較する燃料収支比較手段１２００と、噴射補正値を平均化する噴射補正量平均化手段１２０１とからなる。さらに異常判定手段１２０２では、目標燃圧の上昇と下降が等しく行われた時の燃料収支を比較するため、目標燃圧変化量の積算値を監視し、積算値が一旦ゼロ以外の値となり、再びゼロとなった時に異常判定を行う。
【００２５】
図１３は本発明における診断方法のフローチャートの一例である。まず、Ｓ１３０１で空燃比制御が実施中であるかを判定する。Ｓ１３０１がＹＥＳになるまで以降の処理には実行されない。このため、Ｓ１３０１は本診断方法の禁止条件となる。Ｓ１３０１がＹＥＳの場合は、Ｓ１３０２で噴射補正量の演算を開始し、Ｓ１３０３で目標燃圧が変更されたかを判定する。Ｓ１３０３がＮＯの場合、以降の処理は実行されない。このためＳ１３０３も、本診断方法の禁止条件となる。Ｓ１３０３がＹＥＳの場合はＳ１３０４で目標燃圧の変化量が演算され、Ｓ１３０５では目標燃圧の上昇または下降に応じて燃料収支が演算され、Ｓ１３０６で実燃圧と目標燃圧が一致するまで燃料収支の演算が実行される。ここで、実燃圧は必ずしも目標燃圧に一致させる必要はなく、目標燃圧が上昇した場合は実燃圧＜目標燃圧の間をＳ１３０６がＮＯの条件とし、下降した場合は実燃圧＞目標燃圧の間をＳ１３０６がＮＯの条件としても良い。Ｓ１３０７では目標燃圧の変化量の積算値がゼロかを判定し、ＮＯの場合はＳ１３０１からＳ１３０６の処理を繰り返す。Ｓ１３０７がＹＥＳの場合はＳ１３０８にて燃料収支と噴射補正量に基づいて燃圧センサ，高圧ポンプ，空気流量検知手段異常判定を実行する。
【００２６】
図１４は正常時のタイムチャートを示す。ある時刻ｔ０で目標燃圧が上昇すると、実燃圧＜目標燃圧の間の吐出量と噴射量が積算され、その差分から昇圧燃料収支が演算される。さらに時刻ｔ２で目標燃圧が下降すると、実燃圧＞目標燃圧の間の噴射量が積算され、降圧燃料収支が演算される。また、降圧燃料収支の演算が終了し目標燃圧変化量の積算値がゼロとなった場合は異常判定実行フラグが成立し、昇圧燃料収支と降圧燃料収支と噴射補正量に基づいて高圧燃料システムの異常判定が実行される。ただし、噴射補正量は一定ではなく常に変動している。そのため本発明の実施形態において異常判定に使用する噴射補正量は、目標燃圧が変更された時点の２sec前から目標燃圧が変更された時点までの噴射補正量の平均値とした。噴射補正量の求め方は上記の方法に限らず、空燃比制御の実行から診断実行フラグの成立までの任意の区間で計算して良い。
【００２７】
図１５に正常の場合の異常判定結果を示す。燃料収支は以下の式での演算結果とする。
【００２８】
燃料収支＝昇圧燃料収支−降圧燃料収支                            …（数式１）
【００２９】
上記デバイスに異常が無い場合、噴射量の指令値と吐出量の指令値はそれぞれ実際の噴射量と吐出量に等しい。そのため燃圧の上昇と下降が等しい時は、昇圧燃料収支と降圧燃料収支が等しくなるので、両者を比較した燃料収支はゼロとなり多少の演算誤差を考慮すると図１５に示す第１の所定範囲に収まる。本実施形態では、この第一の所定範囲を、燃圧の変化に理論的に必要な燃料収支を求めその±３％以内とした。このように第１の所定範囲は、検知したい噴射誤差に応じて、正常の範囲がそれ未満となる任意の値に設定して良い。同様に、噴射量補正量も正常時は±５％未満となるはずであるから第２の所定範囲も±３％（０.０３）以内とすれば良い。以下に、理論的に必要な燃料収支の計算方法およびパラメータを示す。なお噴射量＝基本噴射量×噴射補正量であるため正常の場合は噴射補正量１近傍の値になる。
【００３０】
燃料収支の理論値＝目標燃圧の変化量×燃料配管容積／燃料の弾性係数…（数式２）
燃料配管容積：任意で設定［cc］
燃料の弾性係数：約７×１０8［Ｐａ］（ガソリンの場合）
目標燃圧の変化量：任意で設定［Ｐａ］
【００３１】
図１６で燃圧センサの異常の一例について説明する。燃圧センサが正常の場合であっても燃圧に対してセンサ出力は若干の誤差幅を持って線形に変化する。市販されている一般的な燃圧センサではこの幅は±１％以下である。したがって、ある燃圧に対して、燃圧センサの出力が正常特性の±１％以上となった場合は燃圧センサの異常となる。このような燃圧センサの異常モードの代表例として、燃圧センサの特性が平行移動するシフト異常と燃圧に対する出力特性が変化するゲイン異常とがある。シフト異常の例として、燃圧センサの配線の接触不良によってグランドや抵抗値が変動する場合などが考えられる。また、ゲイン異常の例としては、燃圧センサ内の圧力検知部にあるダイヤフラムの経時劣化によって圧力に対する応答が変化する場合などがある。本発明はこれらの異常をセンサ異常として検知可能とする方法を提案する。
【００３２】
図１７から図２５では高圧燃料システムに何らかの異常がある場合のタイムチャートと異常判定結果を示す。
【００３３】
図１７にシフト異常の場合、特に燃圧センサの出力特性が実燃圧よりも高圧側にシフトする高圧シフトの場合のタイムチャートを示す。昇圧燃料収支と降圧燃料収支の計算手順は正常の場合と同様である。正常との違いとして、シフトの分だけ実燃圧は燃圧センサの出力よりも小さくなっており、噴射量補正値は大きくなっている。噴射補正値が大きくなる理由は、燃圧検知誤差による噴射量のずれを、空燃比制御が補正するためである。具体的には高圧シフトの場合は燃圧が実際よりも高いと判断されるため噴射パルスが短く設定され、噴射量が不足し空燃比がリーン化する。そのため、空燃比制御によって空燃比がリッチ側になるよう燃料が増量されるため噴射補正量が大きくなる。昇圧燃料収支と降圧燃料収支の演算方法は正常の場合と同様である。なお、低圧シフトの場合のタイムチャートは、燃圧センサの出力と実燃圧の大小関係が逆となり、噴射補正量の大小関係が逆となる。
【００３４】
図１８に高圧シフトの場合の異常判定結果を示す。燃料収支は第１の所定範囲内となり、噴射量補正値は第２の所定範囲外となる。噴射補正量が第２の所定範囲外となるのは、図１７で説明した理由と同様である。燃料収支が第１の所定範囲内となる理由は、燃圧検知誤差による噴射誤差は空燃比制御が補正し、正常時と同じ燃料量が噴射されており燃料収支誤差が発生しないためである。なお、低圧シフトの場合は、燃料収支が第１の所定範囲内となり、噴射補正量は第２の所定範囲よりも小さくなる。
【００３５】
図１９にゲイン異常の場合、特に燃圧センサの出力が実燃圧よりも一定の割合だけ高く計測されるゲイン大の場合のタイムチャートである。昇圧燃料収支と降圧燃料収支の計算手順は正常の場合と同様である。ゲイン大では燃圧に対するゲインが大きくなっているため、実燃圧が若干変化しただけでもセンサの出力は大きく変化する。そのため、目標燃圧を変更した時に、吐出量と噴射量は正常に比べて少ない量でも燃圧が変化するため、昇圧燃料収支と降圧燃料収支はともに正常に比べて減少する。噴射補正量が大きくなる理由は図１７と同様である。なお、ゲイン小の場合のタイムチャートは、燃圧センサの出力と実燃圧の大小関係が逆となり、噴射補正量の大小関係が逆となる。
【００３６】
図２０にゲイン大の場合の異常判定結果について示す。ゲイン大の場合も燃料収支が第１の所定範囲内となり、噴射量補正値は第２の所定範囲外となる。ゲイン大の場合に燃料収支が第１の所定範囲内となる理由は、高圧シフトと同様に燃圧検知誤差による噴射誤差は空燃比制御によって補正され、正常時と同じであることと、ゲイン大によって昇圧燃料収支と降圧燃料収支は減少するものの、燃圧が上昇・下降するために必要な燃料収支は変わらないためである。噴射補正量が大きくなる理由は、高圧シフトの場合と同様である。
なお、ゲイン小の場合は、燃料収支が第１の所定範囲内となり、噴射補正量は第２の所定範囲よりも小さくなる。
【００３７】
図２１にポンプ異常（吐出増）の場合のタイムチャートについて示す。吐出増の場合は、吐出指令値よりも吐出量が増加する。したがって、目標燃圧に追従する際の応答時間が正常よりも短くなり、ｔ０からｔ１に掛けて吐出量と基本噴射量指令値の積算回数が少なくなるので昇圧燃料収支は正常に比べて減少する。一方、降圧燃料収支は基本噴射量が正常であるため、昇圧燃料収支に対してｔ２からｔ３の間で求める降圧燃料収支は大きくなり、昇圧燃料収支＜降圧燃料収支となる。なお、ポンプ異常（吐出減）の場合は、上記と逆の現象となり、指令値に対して吐出量が少なく、燃圧が上昇しにくいために吐出量が大きくなり昇圧燃料収支は正常に比べて大きくなる。
【００３８】
図２２にポンプ異常（吐出増）の場合の異常判定結果を示す。昇圧燃料収支が降圧燃料収支よりも小さくなるため、燃料収支は負の値となり吐出が５％異常増加した場合は第１の所定範囲を超える。またポンプ異常は噴射に影響しないため噴射補正量は第２の所定範囲内となる。なお、ポンプ異常（吐出減）の場合は、燃料収支の大小関係が逆となる。
【００３９】
図２３に空気流量検出手段の異常（過大検知）の場合について示す。過大検知の場合は実際に内燃機関に流入する空気流量よりも多くの空気が流入したと判断され、噴射量が正常の時よりも増加する。そのため、空燃比がリッチとなり空燃比制御によって噴射量が減少する側に補正されるので噴射補正量は正常よりも小さくなる。この結果、内燃機関の運転状態によって決まる基本噴射量に対して、実際に噴射される噴射量は小さくなる。そのため、特に噴射によって燃圧を下降させるｔ２からｔ３間の降圧燃料収支は、噴射量が大きくなっているため正常よりも大きくなり昇圧燃料収支＜降圧燃料収支となる。なお、過少検知の場合は降圧燃料収支は正常よりも小さくなり、噴射補正量は正常よりも大きくなる。
【００４０】
図２４に空気流量検出手段の異常（過大検知）の場合の異常判定結果を示す。過大検知が５％以上の場合は、燃料収支は降圧燃料収支が正常よりも大きくなるため負となり、第１の所定範囲から外れる。また、噴射補正量は正常よりも小さくなり第２の所定範囲から外れる。過少検知の場合は燃料収支，噴射補正量ともに大小関係が逆の結果となる。
【００４１】
図２５に高圧燃料システムが正常，燃圧センサ異常（シフト異常，ゲイン異常），ポンプ異常，空気流量検知手段異常の場合の異常判定結果をまとめる。燃圧センサの変化量を用いて（数式２）から求まる理論的な燃料収支をＱ0とし、昇圧燃料収支をＱ1、降圧燃料収支をＱ2としている。正常の場合は燃料収支が第１の所定範囲内で且つ噴射補正量が第２の所定範囲内となる。燃圧センサ異常では高圧シフトの場合は燃料収支が第１の所定範囲内で且つ噴射補正量が第２の所定範囲よりも大きくなる。低圧シフトの場合は噴射補正量が第２の所定範囲よりも小さくなる。ゲイン大の場合は燃料収支が第１の所定範囲内で且つ噴射補正量が第２の所定範囲よりも大きくなる。ゲイン小の場合は噴射補正量が第２の所定範囲よりも小さくなる。ポンプ異常では、吐出増の場合は、燃料収支が第１の所定範囲よりも小さくなり、噴射補正量は第２の所定範囲内となる。吐出減の場合は燃料収支が所定の範囲よりも大きくなる。空気流量検知手段の異常では、過大検知の場合は燃料収支が第１の所定の範囲よりも大きくなり、噴射補正量は第２の所定の範囲よりも小さくなる。過少検知の場合は、燃料収支が第１の所定の範囲よりも小さくなり、噴射補正量は第２の所定の範囲よりも大きくなる。異常判定手段はこれらのパターンを予め記憶しておき、異常判定を実施する。
【００４２】
以上の実施形態を実施すれば以下のような効果を得ることができる。
【００４３】
燃圧が上昇する時の昇圧燃料収支と、下降する時の降圧燃料収支を演算する。これらの比較結果と噴射補正量により、高圧燃料システムが正常の場合、燃圧センサが異常の場合、高圧ポンプが異常、空気流量検知手段が異常の場合を区別して検知することが可能となる。
【００４４】
昇圧燃料収支および降圧燃料収支を高圧ポンプの吐出量指令値および噴射弁の噴射量指令値の比較結果に基づいて演算する。これにより、実際の吐出量や噴射量を求めるために新たな装置を追加することなく、現在の内燃機関の構成にて各燃料収支を演算することが可能となる。
【００４５】
目標燃圧の上昇または下降に応じて昇圧燃料収支および降圧燃料収支の演算する。これにより、目標燃圧が上昇した場合は高圧ポンプからの吐出量が燃圧変化に対して支配的となり、目標燃圧が下降した場合は噴射弁からの噴射量が支配的となるため、昇圧燃料収支と降圧燃料収支の比較によって故障原因の特定が容易となる。
【００４６】
目標燃圧が変化した場合の変化量を積算して記憶し、積算結果がゼロになった時に異常判定を実行する。これにより、目標燃圧の上昇と下降が等しく行われた時の燃料収支を演算することが可能となり、診断精度が向上する。
【００４７】
空燃比検知手段に異常がある場合は昇圧燃料収支または降圧燃料収支の演算を禁止する。これにより、噴射誤差による燃料収支誤差を補正できない誤判定や診断精度の低下に繋がる状況での診断を禁止することができる。
【００４８】
空燃比制御が実施されていない場合は昇圧燃料収支または降圧燃料収支の演算を禁止する。これにより、噴射誤差を補正できない状況での診断を行わず、診断精度の低下を防止する。
【００４９】
昇圧燃料収支と降圧燃料収支の差である燃料収支と噴射補正量を演算する。これにより燃料収支が第１の所定範囲にあり、且つ噴射補正量が第２の所定範囲外である場合に燃圧検知手段の異常と判定することができる。
【００５０】
昇圧燃料収支と降圧燃料収支の差である燃料収支と噴射補正量を演算する。これにより燃料収支が第１の所定範囲外であり、且つ噴射補正量が第２の所定範囲にある場合に高圧ポンプの異常と判定することができる。
【００５１】
昇圧燃料収支と降圧燃料収支の差である燃料収支と噴射補正量を演算する。これにより燃料収支が第１の所定範囲外であり、且つ噴射補正量が第２の所定範囲外である場合に空気流量検知手段の異常と判定することができる。
【実施例２】
【００５２】
図２６と図２７を用いて実施例の２例目について説明する。実施例１との違いは、積極的に燃圧（目標燃圧）を操作し強制的に診断を実施することである。
【００５３】
図２６に本実施形態の２例目のフローチャートを示す。Ｓ２６０１では空燃比制御実施中かを判定する。Ｓ２６０１がＮＯの場合は以降の処理は実行されない。そのため、Ｓ２６０１は本発明における診断禁止条件となる。Ｓ２６０１がＹＥＳの場合はＳ２６０２で噴射補正量を演算し、Ｓ２６０３では以降の処理を実行するための診断条件が成立しているかを判定する。Ｓ２６０３がＮＯの場合は以降の処理は実行されない。そのため、Ｓ２６０３も本発明における診断禁止条件となる。Ｓ２６０３がＹＥＳとなる条件の一例として、空燃比が目標空燃比近傍にある状態が所定時間以上経過している、燃料カット中でないことなどがあげられる。Ｓ２６０３がＹＥＳの場合はＳ２６０４にて目標燃圧を変更し、Ｓ２６０５で実燃圧が目標燃圧に追従する際の燃料収支を演算する。Ｓ２６０６では実燃圧と目標燃圧が等しいかを判定する。Ｓ２６０６がＮＯの場合は燃圧と目標燃圧が一致するまで燃料収支の演算を繰り返す。Ｓ２６０６がＹＥＳの場合はＳ２６０７にて目標燃圧到達後に所定時間経過したかを判定する。Ｓ２６０７がＮＯの場合は所定時間経過するまで以降の処理は実行しない。Ｓ２６０７がＹＥＳとなった場合はＳ２６０８にて目標燃圧を再度変更する。Ｓ２６０８ではＳ２６０５と同じ変化量を、符号を逆にして目標燃圧を変化させる。Ｓ２６０９では燃料収支を演算し、Ｓ２６１０で実燃圧と目標燃圧が等しいかを判定する。Ｓ２６１０がＮＯの場合は実燃圧と目標燃圧が等しくなるまで燃料収支の演算を繰り返す。Ｓ２６１０がＹＥＳの場合はＳ２６１１にて演算された燃料収支と噴射補正量とに基づいて異常判定を実行する。
【００５４】
図２７は本実施形態の２例目を高圧燃料システムが正常の場合に実行した時のタイムチャートである。空燃比制御が実行中で且つ、目標空燃比近傍に制御されている時間が所定時間以上経過しているなどの診断条件が成立すると、時刻ｔ０において目標燃圧をステップ的に上昇させ、昇圧燃料収支の演算が開始される。目標燃圧のステップ幅は任意に決めて良いが、ステップ幅が小さい場合は吐出や噴射毎の誤差の影響を受けやすく、診断精度が低下する。そのため、本実施形態では目標燃圧変更前の噴射量を基準として、噴射１０回分以上の燃料収支が必要となるよう図１５の説明で用いた式とパラメータを用いてステップ幅を決定した。これにより、運転条件によって噴射量が変わってもステップ幅がそれに応じて決定することができる。
【００５５】
一例として一回の噴射量が０.０３［cc］の場合の、ステップ幅を以下に示す。
【００５６】
０.０３×１０(噴射回数)×１０3(弾性係数：ＭＰａ換算)／１７２(燃料配管容積)
＝１.７４４［ＭＰａ］
【００５７】
目標燃圧変更後は、時刻ｔ１で実燃圧が目標燃圧に到達すると昇圧燃料収支を確定し、到達後の経過時間のカウントを開始する。その後ｔ２において経過時間が所定値以上経過した場合、目標燃圧を下降させ降圧燃料収支の演算を開始する。そして、実燃圧が目標燃圧に到達する時刻ｔ３で降圧燃料収支を確定し、異常判定を実施する。この時の目標燃圧の変化量は、時刻ｔ０での目標燃圧の変化量と等しくする。なお、目標燃圧の上昇・下降のさせ方は任意の方法で良く、上昇と下降の変化量が等しくなるならば複数回に分けて目標燃圧を変更して良い。本実施形態は目標燃圧の変化を任意に行うものであるため、異常判定の際の燃料収支と噴射補正量の関係は実施例の１例目と同一である。
【実施例３】
【００５８】
図２８から図４２を用いて実施例の３例目について説明する。なお、本実施形態を実施する場合の制御のフローチャートは、実施例１または実施例２の方法と同様である。図２８は、図１，図２で示したコントロールユニット１１５の内容を示している。図５との相違点は、噴射弁制御手段２０２で計算した基本噴射量の代わりに噴射量（＝基本噴射量×噴射補正量）を、昇圧燃料収支演算手段５０４、および降圧燃料収支演算手段５０５で燃料収支の演算に用いることである。
【００５９】
図２９は、本実施形態における昇圧燃料収支演算手段５０４の内容を示す。実施例１の図１０に示した昇圧燃料収支演算手段に、新たに補正収支演算手段２９００と補正昇圧燃料収支演算手段２９０１を追加した構成となっている。補正収支演算手段２９００は、基本噴射量を噴射補正量で補正した噴射量と吐出量との差分を計算する。補正昇圧燃料収支演算手段２９０１は、補正収支演算手段２９００と演算区間決定手段１００１に基づいて、昇圧時の燃料収支を積算する。なお、降圧燃料収支演算手段は、演算区間決定手段が目標燃圧の下降を判定するだけで、構成は昇圧燃料収支演算手段と同様である。
【００６０】
図３０は、上記の補正昇圧燃料収支演算手段と補正降圧燃料収支演算手段が実行された場合のタイムチャートの一例である。ここでは、燃圧検知手段で検知した燃圧が、実燃圧よりも大きくなる燃圧検知手段の高圧シフトが発生した場合を例に説明する。高圧シフトによって実燃圧よりも検知した燃圧が大きくなると、燃料噴射弁の開弁時間が正常時よりも短く設定され、噴射量が減少し、空燃比が希薄化するため、空燃比制御によって噴射補正量が増加する。補正昇圧燃料収支演算手段では、燃圧上昇時のｔ０からｔ１の間、噴射量と、吐出量との差分を積算する。また、補正降圧燃料収支演算手段は、燃圧下降時のｔ２からｔ３の間、噴射量を積算する。
【００６１】
図３１は、本実施形態における異常判定手段の内容を示す。本実施形態では、異常判定手段は、昇圧燃料収支と降圧燃料収支に基づいて、その比較結果を演算する燃料収支比較手段３１００と、補正昇圧燃料収支と補正降圧燃料収支を用いて、同様の計算を行う補正燃料収支比較手段３１０１と、上記比較手段の結果に基づいて、異常判定を実施する異常判定手段３１０２で構成される。
【００６２】
図３２は正常の場合のタイムチャートである。各燃料収支は実施例１で説明した計算方法と同様である。本実施形態では、噴射補正量が１近傍にあるため、昇圧燃料収支と補正昇圧燃料収支、および降圧燃料収支と補正降圧燃料収支は一致する。
【００６３】
図３３は燃圧センサ，高圧ポンプ，空気流量検知手段に異常が無い場合の異常判定結果を示す。本実施形態では、昇圧燃料収支と降圧燃料収支の差分はほぼゼロとなり、図に示す第３の所定範囲に収まる。さらに補正昇圧燃料収支と補正降圧燃料収支の差分もほぼゼロとなり、同様に第３の所定範囲内に収まる。したがって、燃圧センサ，高圧ポンプ，空気流量検知手段に異常が無い場合は、両者の差分がともにゼロ近傍となる。ここで、本実施形態における第３の所定範囲は、降圧燃料収支を計算した際の、噴射１回分の噴射量とした。
【００６４】
図３４はシフト異常、特に燃圧センサの出力特性が実燃圧よりも高圧側にシフトする高圧シフトの場合のタイムチャートを示す。各燃料収支は実施例１で説明した計算方法と同様である。本実施形態で用いた燃料噴射弁は、空気流量，空燃比，回転数などに基づいて噴射量を決定し、検知した燃圧に基づいて弁の開弁時間を決定している。そのため、高圧シフトによって燃圧が実燃圧よりも大きく検知されると、実燃圧に応じた開弁時間よりも短い開弁時間が設定され、噴射量が減少する。この結果、空燃比が希薄化するので、空燃比制御により噴射補正量が増加し、噴射量が所望の量に制御される。このため、高圧シフトの場合における補正後の噴射指令値は、実際の噴射量よりも大きく、補正昇圧燃料収支は補正しない場合よりも小さく、補正降圧燃料収支は補正しない場合よりも大きくなり、補正昇圧燃料収支と補正降圧燃料収支は不一致となる。なお、低圧シフトの場合のタイムチャートは、燃圧センサの出力と実燃圧の大小関係が逆となり、噴射補正量の大小関係も逆となるため、燃料収支も上記と逆の傾向となる。
【００６５】
図３５は高圧シフトの場合の異常判定結果を示す。噴射補正量を用いない場合の、燃料収支差分は第３の所定範囲内であるのに対し、噴射補正量を用いた場合の、補正燃料収支差分は第３の所定範囲外で負となる。なお、低圧シフトの場合は、噴射補正量の大小関係が逆となるため、補正燃料収支差分が第３の所定範囲外で正となる。
【００６６】
図３６はゲイン異常、特に燃圧センサの出力が実燃圧よりも一定の割合だけ高く計測されるゲイン大の場合のタイムチャートである。各燃料収支は実施例１で説明した計算方法と同様である。ゲイン大の場合も高圧シフト同様に、燃圧検知誤差によって、燃料噴射弁からの噴射量が減少するため、噴射補正量が増加する。この結果、噴射補正量を用いて燃料収支を計算した場合、補正昇圧燃料収支は昇圧燃料収支よりも小さくなり、補正降圧燃料収支は降圧燃料収支よりも大きくなる。なお、ゲイン小の場合のタイムチャートは、燃圧センサの出力と実燃圧の大小関係が逆となり、噴射補正量の大小関係も逆となるため、燃料収支も上記と逆の傾向となる。
【００６７】
図３７はゲイン大の場合の異常判定結果を示す。噴射補正量を用いない場合の、燃料収支差分は第３の所定範囲内であるのに対し、噴射補正量を用いた場合の、補正燃料収支差分は第３の所定範囲外で負となる。なお、ゲイン小の場合は、噴射補正量の大小関係が逆となるため、補正燃料収支差分が第３の所定範囲外で正となる。このように、燃圧センサの異常の場合には、燃料収支差分が第３の所定範囲内となり、補正燃料収支差分が第３の所定範囲外となる。これにより、燃圧センサの異常を検知可能となる。
【００６８】
図３８はポンプ異常（吐出増）の場合のタイムチャートについて示す。各燃料収支は実施例１で説明した計算方法と同様である。吐出増の場合は、基本吐出量よりも吐出量が増加する。したがって、昇圧燃料収支が正常よりも小さくなる一方、噴射量は吐出増によって変化しないため、正常と一致する。また、吐出増による噴射誤差は発生しないため、噴射補正量も１近傍となり、噴射補正量を用いた場合の補正燃料収支は、噴射補正量を用いずに計算した燃料収支とほぼ一致する。なお、吐出減の場合は、上記とは逆傾向の燃料収支となる。
【００６９】
図３９はポンプ異常（吐出増）の場合の異常判定結果を示す。図３８で説明したように、噴射補正量を用いた場合と用いない場合の燃料収支は一致するため、両者の燃料収支差分は、いずれも第３の所定範囲外で負となる。また、吐出減の場合は、両者の燃料収支差分は、いずれも第３の所定範囲外で正となる。
【００７０】
図４０に空気流量検出手段の異常（過大検知）の場合について示す。各燃料収支は実施例１で説明した計算方法と同様である。空気流量の過大検知により噴射量が増加すると、空燃比制御によって噴射補正量は正常よりも小さいな値となり、空気流量の検知誤差を相殺する。したがって、過大検知の場合は、噴射補正量で補正した噴射量と実際の噴射量が一致するため、補正昇圧燃料収支と補正降圧燃料収支も一致する。一方、補正を行わない場合は、噴射量が実際の噴射量よりも大きいため、昇圧燃料収支が正常よりも小さく、降圧燃料収支が正常よりも大きくなり、両者は不一致となる。なお、過小検知の場合は、上記の傾向が逆となる。
【００７１】
図４１に空気流量検出手段の異常（過大検知）の場合の異常判定結果を示す。図４０で説明したように、補正を行わない場合の燃料収支は不一致となり、補正を行う場合の燃料収支が一致するため、燃料収支差分は第３の所定範囲外で負となり、補正燃料収支差分は第３の所定範囲内となる。なお、過小検知の場合は、燃料収支差分が第３の所定範囲外で正となり、補正燃料収支差分は第３の所定範囲内となる。
【００７２】
図４２に、本実施形態における高圧燃料システムが正常、燃圧センサ異常（シフト異常，ゲイン異常），ポンプ異常，空気流量検知手段異常の場合の異常判定結果をまとめる。
図中の０は差分が第３の所定範囲内であることを示し、１は差分が第３の所定範囲外であることを示す。正常の場合は燃料収支差分と補正燃料収支差分がともに０となる。燃圧センサ異常では燃料収支差分が０で、補正燃料収支差分が１となる。ポンプ異常では、燃料収支差分と補正燃料収支差分が、ともに１となる。空気流量検知手段の異常では、燃料収支差分が１となり、補正燃料収支差分が０となる。異常判定手段はこれらのパターンを予め記憶しておき、異常判定を実施する。さらに、燃料収支差分と補正燃料収支差分の正負の情報を用いて、例えば、差分が第３の所定範囲外で正の場合は２、負の場合は３として、パターンを作成し、各デバイスに発生している異常を特定することも可能である。
【実施例４】
【００７３】
図４３から図５１を用いて本発明の実施形態の４例目について説明する。本実施形態では診断時に燃圧を強制的に変更し、そのときの燃料収支誤差（後述）と燃圧変更前のフィードバック補正量あるいは制御誤差に基づいて異常を判定する。
【００７４】
図４３は実施形態４例目の診断フローチャートである。ステップＳ４３０１燃圧制御および空燃比制御の誤差を平滑化するフィルタ演算を行う。具体的には目標燃圧と燃圧センサで検知した燃圧との差から燃圧誤差を算出し、センサノイズや突発的な外乱の影響を除くためのフィルタ処理を行う。また空燃比においても同様に目標空燃比と空燃比検出手段で検知した空燃比との差から空燃比誤差を算出し、フィルタ処理を行う。ステップＳ４３０２では燃圧制御および空燃比制御のフィードバック補正量を平滑化するフィルタ演算を行う。具体的には目標燃圧に燃圧を制御するための吐出補正量を算出し、外乱の影響を小さくするためにフィルタ処理を行う。また同様に空燃比を目標空燃比に制御するための噴射補正量を算出してフィルタ処理を行う。ステップＳ４３０３では診断条件が成立しているかをチェックし、成立している場合にはステップＳ４３０４以降に進み、非成立の場合には処理を終了する。ここで診断条件として、ステップＳ４３０１で算出した燃圧誤差フィルタ値，空燃比誤差フィルタ値，ステップＳ４３０２で算出した吐出補正量フィルタ値，噴射補正量フィルタ値のいずれか一つが所定範囲を超えたときとする。これらフィルタ値は高圧燃料系に異常が発生した時にいずれも通常と比較して大きな値となるため、高圧システムの異常を速やかに検知できる。
【００７５】
図４４に各々のフィルタ値に対する正常範囲の設定方法の一例を示す。図４４−ａは燃圧誤差フィルタ値と吐出指令値との関係を示す。図４４−ａに示すように、燃圧誤差フィルタ値は吐出指令値に応じて脈動が増加するために正常範囲が広くなるように設定される。具体的には吐出・噴射による脈動を考慮して、弾性係数／レール容積×吐出指令値＋α（±０．２ＭＰａ程度）になるように設定すれば良い。図４４−ｂは空燃比誤差フィルタ値と回転数との関係を示す。図４４−ｂに示すように、回転数に応じて正常範囲が狭くなるように設定される。これは回転数が速いほどフィードバックループ内のむだ時間が小さくなり空燃比の制御性が向上することを考慮している。図４４−ｃは吐出補正量フィルタ値と吐出指令値との関係を示す。図４４−ａと同じ理由で正常範囲が吐出量に応じて大きく設定される。また図４４−ｄは噴射補正量フィルタ値と回転数の関係を示す。図４４−ｂと同じ理由で正常範囲が回転数に応じて小さく設定される。このように燃圧誤差フィルタ値と吐出補正量フィルタ値および空燃比誤差フィルタ値と噴射補正量フィルタ値は同じような性質をもつ診断指標であり、突発的な異常に関しては燃圧誤差フィルタ値や空燃比誤差フィルタ値の感度が高く、定常的な異常に関しては吐出補正量フィルタ値および噴射補正量フィルタ値の方が感度が高い。そこで本診断ではこれらを組み合わせて診断条件に用い、これらのフィルタ値が所定範囲を超えたときに診断条件が成立したと判定して図４３ステップＳ以降の処理を実行する。
【００７６】
図４３の説明に戻る。図４３のステップＳ４３０４では診断精度を向上させるため各種制御の変更を禁止する。例えばポンプカムを駆動する可変位相バルブ制御により位相を変化させるとポンプの吐出量の誤差が発生しやすいため、ステップＳ４３０４において可変位相バルブ制御による位相変更を禁止する。他にもエバポパージ制御によりパージ弁開度を変更すると燃料噴射弁の噴射量が変わりやすいため、ステップＳ４３０４においてパージ弁開度の変更を禁止する。このように吐出量や噴射量が変わる外乱要因となる制御パラメータの変更を診断中は禁止してステップＳ４３０５以降を実行する。ステップＳ４３０５ではポンプの吐出量を増加して燃圧を上昇させる。このためには例えば、目標燃圧をステップ状に変化させる。ただし診断を実施するためには最低一回は吐出量が所定値以上となるように目標燃圧のステップ幅を設定する。ステップＳ４３０６では吐出量が所定値１以上であるか否かを判定し、所定値１以上であればステップＳ４３０７に進み、否であればステップＳ４３０８に進む。ステップＳ４３０７では昇圧中の燃料収支誤差（後述）を演算する。ステップＳ４３０８ではポンプ吐出を停止し、燃圧を降下させる。ステップＳ４３０９では吐出量が所定値２以下である場合にステップＳ４３１０に進み降圧燃料収支誤差（後述）を演算する。ステップＳ４３０９で否と判定された場合はステップＳ４３１１に進み異常判定（後述）を演算する。
【００７７】
図４５は本実施形態の制御診断ブロック図の一例である。燃圧誤差・空燃比誤差フィルタ手段４５０４において目標燃圧と燃圧の差および目標空燃比と空燃比の差から誤差を算出し、加重平均などのフィルタリングを行う。吐出・噴射補正量フィルタ演算手段４５０５においても燃圧誤差・空燃比誤差フィルタ手段４５０４と同様に燃圧制御による吐出補正量および空燃比制御による噴射補正量から各々のフィルタ値を演算する。診断用燃圧制御手段４５０３ではこれらフィルタ値が所定範囲を超えたときに吐出量に応じて目標燃圧をステップ的に上昇あるいは下降させることで燃圧を制御する。高圧ポンプ制御手段４５０２は噴射量に燃圧と目標燃圧の差に応じた吐出補正量を基本吐出量に加算した吐出量を算出する。また噴射弁制御手段４５０１は空気流量および回転数や水温などから決まる基本噴射量に空燃比と目標空燃比の差に応じた噴射補正量を乗算して噴射量を算出する。昇圧燃料収支誤差演算手段４３０６は昇圧中の吐出量および補正量および燃圧に基づいて昇圧中の燃料収支誤差を算出し、降圧燃料収支誤差演算手段４５０７は降圧中の吐出量および噴射量および燃圧に基づいて燃料収支誤差を算出する。異常判定手段４５０８は各フィルタ値の値および燃料収支誤差に基づいて異常判定を行って異常個所を特定する。
【００７８】
図４６と図４７を用いて昇圧燃料収支誤差について説明する。
【００７９】
図４６は昇圧燃料収支誤差演算手段４５０７のブロック図の一例である。昇圧燃料収支演算手段４６０１は吐出量が所定値１以上のときの吐出量−噴射量を積算する。昇圧実燃料収支演算手段４６０２は前記昇圧燃料収支に対応する燃圧変化ΔＰ１をポンプカム角度を考慮して算出し、レール容積Ｖと弾性係数ηを用いて実燃料収支（ΔＰ１×Ｖ／η）を算出する。昇圧燃料収支誤差算出手段４６０３では前記昇圧燃料収支と昇圧実燃料収支を比較し、その差あるいは比を昇圧燃料収支誤差として出力する。本実施例ではポンプの吐出量に応じて燃圧が変化することから昇圧燃料収支誤差は比よりも差の方が好ましく以降の説明では断わりのない限り、昇圧燃料収支誤差は前記昇圧燃料収支−前記実昇圧燃料収支であるとする。このように燃料量の次元で診断を行うと燃圧の制御誤差との相関が高くなり、燃圧異常に関する診断しきい値を設定が容易となる。
【００８０】
図４７は診断用燃圧制御実行中のタイムチャートの一例である。図４で説明したようにポンプカム下死点から遅れて燃料がポンプから吐出されて燃圧が上昇する。そこでここでは吐出が終了するポンプカム上死点以降から所定角度範囲（cTGPCMAST１からcTGPCMAST２）までの燃圧平均（PFUELAVE）を算出する。このように燃圧平均をとることでサンプリング誤差や吐出終了後の脈動の影響を低減できる。図４７中のＰＳＨＯＴＤは吐出量である。燃料収支ＳＴ１ＱＡは吐出量が所定値（cST1PSHOTD）を超えた時の値をＰＲＥＦ通過後の最初の１０msＪＯＢで加算し、同様に同区間の噴射量（図示せず）ＱＢ１，ＱＢ２，ＱＢ３を引いてＳＴ１ＱＡ（＝ＱＡ１−ＱＢ１＋ＱＡ２−ＱＢ２＋ＱＡ３−ＱＢ３）を求める。一方の実燃料収支ＳＴ１ＱＰは、このＱＡ１，ＱＡ２，ＱＡ３に対応する吐出１，吐出２，吐出３の燃圧変化（ＰＡ１−ＰＡ０，ＰＡ２−ＰＡ１，ＰＡ３−ＰＡ２）にレール容積／弾性係数をかけて積算して算出する。ｆＳＴ１は昇圧燃料収支誤差の算出実行フラグであり、ｆＳＴ１が１から０に変わったときのＳＴ１ＱＡ−ＳＴ１ＱＰが昇圧燃料収支誤差となる。よってポンプ異常により吐出量が減った場合は昇圧燃料収支ＳＴ１ＱＡに対し、昇圧実燃料収支ＳＴ１ＱＡが小さくなり、吐出補正量と同様に昇圧燃料収支誤差は増加する。
【００８１】
さらに本実施例ではポンプ制御ではポンプカムが基準角度（ＰＲＥＦ）を通過するタイミングで吐出量を制御する電磁弁の制御値を設定する。
【００８２】
ところで燃圧応答性を高めるために図４７に示す吐出０のように吐出量とは異なる割り込み吐出が行われる場合がある。この割り込み吐出による圧力変化を昇圧実燃料収支に含めてしまうと、昇圧燃料収支誤差が正常時にも大きくばらつく。従って本例のように割り込み吐出（最初の一回目の吐出）による圧力変化を除いて昇圧実燃料収支を算出して診断を行うことにより診断指標のばらつきを低減させることができる。あるいは診断時はこのような割り込み噴射を禁止しても良い。その場合は、割り込み吐出分だけ小さな燃圧変化で診断を実現できる。
【００８３】
図４８に昇圧実燃料収支の誤差の一例を示した。図４８−ａにポンプの吐出間隔と燃圧のサンプリング間隔が昇圧燃料収支の誤差に与える影響を模式的に示した。ポンプ吐出間隔と燃圧のサンプリング間隔の比が５より小さくなるとポンプ吐出による燃圧変化を正確に捉えることが困難となる。ポンプ吐出間隔は回転数とポンプカムの葉数によって決まるため、例えば３葉カムでは２０００rpmよりエンジン回転数（カム回転数は１０００rpm）が高いと誤差が大きくなる。そこでこれよりも低い回転数領域において診断を許可することで、正常状態を異常と判定する誤診断を防止できる。図４８−ｂは昇圧燃料収支の誤差と吐出量の関係を示す。ポンプ吐出量の誤差（％）は吐出量が小さいほど大きくなる。さらにポンプの最大吐出量の測定は中間吐出よりも容易である（ステップ応答時の燃圧変化から逆算が容易）ことから所定値１（cST1PSOHTD）は吐出量の最大値近傍に設定するのが好ましい。また診断中に上記条件を満たす吐出が多い方が吐出毎のばらつきの影響が低減できるために、より正確な診断が可能となる。
【００８４】
図４９と図５０を用いて降圧燃料収支誤差について説明する。
【００８５】
図４９は降圧燃料収支誤差演算手段４５０６のブロック図である。降圧燃料収支演算手段４９０１では吐出量が所定値２以下の場合に噴射量と吐出量の差を積算する。降圧実燃料収支演算手段４９０２では降圧燃料収支手段による積算実行中のポンプ角度を考慮して燃圧変化ΔＰ２を測定し、弾性係数ηとレール容積Ｖを用いてΔＰ２×Ｖ／ηで降圧実燃料収支を算出する。降圧燃料収支誤差算出手段４９０３は降圧燃料収支と降圧実燃料収支の差あるいは比を降圧燃料収支誤差として出力する。燃圧異常による空燃比の誤差は燃料誤差の比に比例する。そこで以降では断わりのない限り降圧燃料収支誤差は降圧燃料収支と降圧実燃料収支の比であるとする。このように比をとることで空燃比誤差との相関が高くなり、空燃比異常に関する診断しきい値の設定が容易となる。
【００８６】
図５０は診断用燃圧制御実行中におけるタイムチャートの別の一例である。燃圧を降下させるときのポンプ吐出量ＰＳＨＯＴＤは０である。このため所定値２ｃＳＴ２ＰＳＨＯＴＤは０近傍の値に設定する（０でも良い）。このときの降圧燃料収支ＳＴ２ＱＡは吐出量ＱＡ１，ＱＡ２，ＱＡ３と噴射量（図示せず）ＱＢ１，ＱＢ２，ＱＢ３の差の積算（ＱＢ１−ＱＡ１＋ＱＢ２−ＱＡ２＋ＱＢ３−ＱＡ３）である。一方の実燃料収支ＳＴ２ＱＰは噴射ＱＢ１，ＱＢ２，ＱＢ３に対応する燃圧変化がＰＡ１−ＰＡ２，ＰＡ２−ＰＡ３，ＰＡ３−ＰＡ４であることからこれにレール容積／弾性係数をかけて積算する。前述のように燃料収支誤差はＳＴ２ＱＡ／ＳＴ２ＱＰである。従って燃圧センサの値が真値よりも大きくシフトして多量の燃料が噴射されているケースではＳＴ２ＱＰが大きくなり噴射補正量と同様に燃料収支誤差は１より小さくなる。
【００８７】
図５１は異常判定手段４５０８のフローチャートの一例である。ステップＳ５１０１では噴射補正量のフィルタ値あるいは空燃比誤差のフィルタ値が所定範囲にあれば燃圧センサは正常であるとしてステップＳ５１０２に進み、そうでない場合はステップＳ５１０９に進む。ステップＳ５１０２では吐出補正量のフィルタ値あるいは燃圧誤差のフィルタ値が所定範囲にあれば高圧燃料系に異常がないとしてステップＳ５１０３に進む。ステップＳ５１０３では正常判定の処理（たとえば高圧燃圧系の診断完了フラグや正常判定フラグをたてる）を行う。ここでステップＳ５１０１とステップＳ５１０２の判定処理を図４３のステップＳ４３０３と同じとすると、診断のための燃圧制御を実施せずに正常判定を実施できる。ステップＳ５１０１で否と判定された場合は診断用燃圧制御手段により燃圧を変更させた時の燃料収支誤差に基づいて異常判定を行う。ステップＳ５１０９で降圧燃料収支誤差が所定範囲にあれば燃圧センサが正常であるとしてステップＳ５１１０に進み、そうでなければ燃圧センサが異常であるとしてステップＳ５１０９に進む。ステップＳ５１０９ではさらに燃圧センサの異常タイプ分けを行っている。すなわち昇圧時の燃料収支誤差が所定範囲内にあればステップＳ５１１２に進み燃圧センサのシフト異常と判定し、そうでなければステップＳ５１１３に進み燃圧センサのゲイン異常と判定する。ステップＳ５１０９で燃圧センサが正常と判定された時は外乱もしくはモデル誤差が要因で噴射補正量もしくは空燃比誤差が大きくなったと考えられる。そこでステップＳ５１０１の噴射補正量のフィルタ値あるいは空燃比誤差のフィルタ値が所定範囲に収まるように正常判定領域をシフトしても良い。ステップＳ５１０２で否と判定された場合はステップＳ５１０４で昇圧燃料収支誤差が所定範囲内にあるか否かを判定し、所定範囲内であれば高圧燃料系に異常がないとしてステップＳ５１０５に進み、そうでない場合は高圧燃料系に燃圧センサ以外の異常があるとしてステップＳ５１０６に進む。ステップＳ５１０６では降圧燃料収支誤差が所定範囲にある場合はステップＳ５１０７に進みポンプの異常と判定する。一方ステップＳ５１０６で否と判定された場合はステップＳ５１０８で燃料異常あるいはリークと判定する。ステップＳ５１０８では昇圧燃料収支誤差と降圧燃料収支誤差を比較し、逆傾向（ポンプ吐出量が減り、インジェクタ噴射量が増えている）ならばリークと判定し、それ以外は燃料異常と判定する。ステップＳ５１０５ではポンプ吐出制御におけるモデル誤差，外乱が大きいことを学習し、例えばステップＳ５１０２の正常判定範囲にその結果を反映させるなどする。本実施例では実際に燃圧誤差や空燃比誤差が大きくなった場合や、燃圧や空燃比には現れていないが補正量が異常に大きい場合のみに燃圧を昇圧および降圧させるため、診断による燃圧変更を最小限におさえることができる。また上記の誤差や補正量は外乱やモデル誤差によっても拡大するが、昇圧燃料収支誤差と降圧燃料収支誤差を用いることにより外乱やモデル誤差による誤診断を防止しつつ異常部品を特定できる。
【００８８】
以上の実施形態を実施すれば以下のような効果を得ることができる。
【００８９】
制御補正量や制御誤差が所定範囲を外れたときに初めて燃圧を制御するため、正常時は診断のための燃圧変更がほとんどなくなる。
【００９０】
燃料収支誤差の演算時に可変バルブやパージ弁制御値の変更を禁止することで、外乱による誤診断を防止できる。
【００９１】
燃料収支誤差の演算において、割り込み吐出を禁止するか、割り込み吐出による圧力変化を除くことにより診断精度が向上する。
【００９２】
燃料収支誤差の演算において、吐出量が最大吐出近傍あるいは０近傍のときを用いることにより診断の適合が容易となりかつ診断精度が向上する。
【００９３】
昇圧燃料収支誤差の差、降圧燃料収支誤差を比とすることで燃圧誤差や空燃比誤差との相関が高くなり診断しきい値の設定が容易となる。
【実施例５】
【００９４】
図５２から図５５を用いてリリーフ弁の異常診断方法について述べる。
【００９５】
図５２はリリーフ弁異常と正常時の燃圧挙動比較の一例である。図５２−ａは診断用燃圧制御手段４５０３により目標燃圧をリリーフ弁の設定開弁圧力（リリーフ圧）よりも高く設定したときの燃圧挙動を模式的に示した。図５２−ａのように正常であればリリーフ弁が開くとインジェクタの噴射量に応じた燃圧変化よりも大きい燃圧降下が降圧の初期に発生し、リリーフ弁が閉じると噴射量に応じた燃圧降下に戻る。ここでリリーフ弁の固着異常があると図５２−ａのように噴射量に応じた燃圧低下しか観測できなくなる。一方これとは逆にリリーフ圧よりも低いリリーフ弁が開いてしまうと、図５２−ｂのように診断用燃圧制御手段４５０３により目標燃圧をリリーフ圧よりも低く設定しても、噴射量に応じた燃圧降下よりも大きい燃圧降下が降圧の初期に発生する。よってリリーフ弁が開いたことを降圧初期の燃圧変化と噴射量により判定し、診断用燃圧制御手段の目標燃圧がリリーフ圧よりも大きいか小さいかで、リリーフ弁の異常を判定する。なおこの方法では燃圧センサ異常とリリーフ弁異常を誤判定する恐れがあるが、例えば実施例４で説明した方法により噴射誤差や噴射補正量が所定範囲のときに本診断を行えば、燃圧センサが正常であることが確認されているためリリーフ弁異常だけを確実に診断できる。
【００９６】
図５３はリリーフ弁を診断するために追加する降圧燃料収支誤差２演算手段のブロック図の一例である。降圧燃料収支２演算手段５３０１では吐出量が０かつ吐出量が０になってから所定燃圧分だけあるいは所定時間だけ噴射量の積算を行う。降圧実燃料収支２演算手段では上記の噴射量に応じた燃圧変化をポンプカム角度を基準として測定し、レール容積／弾性係数を乗じて降圧実燃料収支２を算出する。降圧燃料収支誤差２算出手段５３０４は降圧燃料収支２／降圧実燃料収支２の比を算出する。
【００９７】
図５４はリーク弁チェック指標の特性を示す。リーク弁チェック指標は降圧燃料収支誤差算出手段４９０３で算出される降圧燃料収支誤差を用いて、降圧燃料収支誤差２／降圧燃料収支誤差から算出する。この指標はリリーフ弁が開かなければ１に漸近する。また診断用燃圧制御手段による燃圧制御中における最大到達燃圧を横軸に取ると、最大燃圧がリリーフ圧に近づくとリーク弁チェック指標の値が１よりも大きくなる。なお燃圧サンプリング間隔が荒く燃圧の最高値を必ずしも燃圧センサで捕らえられていないため、リリーフ弁が正常であっても燃圧のサンプリング値がリリーフ圧以下でリーク弁チェック指標が大きくなる。この傾向は低回転より高回転の方が大きくなるため、診断用燃圧制御手段４５０３による目標燃圧をリリーフ圧に設定し回転数に応じてしきい値を設定すれば、リリーフ弁の固着故障が診断できる。
【００９８】
図５５はリリーフ弁異常の判定フローチャートの一例である。ステップＳ５５０１では診断用燃圧制御手段が実行中の最大燃圧が所定値より大きいか否かを判定し、大きい場合は固着判定を行うステップＳ５５０４に進み、そうでない場合はＳ５５０２に進む。ステップＳ５５０２ではリリーフ弁チェック指標が所定値より大きい（リリーフ弁が開いた）か否かを判定し、否であるときはステップＳ５５０５に進みリリーフ弁は正常と判定する。ステップＳ５５０２でリリーフ弁が開いたと判定された場合はステップＳ５５０３に進みリリーフ圧低下異常と判定する。ステップＳ５５０４ではステップＳ５５０２と同様にリリーフ弁チェック指標が所定値よりも大きい（リリーフ弁が開いた）か否かを判定し、リリーフ弁が開いた場合はステップＳ５５０５に進みリリーフ弁は正常と判定する。一方ステップＳ５５０４でリリーフ弁が開いたと判定されなかった場合はステップＳ５５０５に進み、リリーフ弁の固着異常と判定する。
【００９９】
以上の実施形態を実施すれば以下のような効果を得ることができる。
【０１００】
噴射誤差や噴射補正量を用いることでリリーフ弁異常と燃圧センサ異常を分離でき、リリーフ弁異常による高圧燃圧系の破壊や燃圧低下を防止できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０１  吸気管
１０２  エアクリーナ
１０２ａ  入口部
１０３  エアフロセンサ
１０４  スロットルセンサ
１０５  スロットルボディ
１０５ａ  電制スロットル弁
１０６  コレクタ
１０７  内燃機関
１０７ａ  ピストン
１０７ｂ  シリンダ
１０７ｃ  燃焼室
１０８，２０９  燃料タンク
１０９，２１０  燃料ポンプ
１１０  燃料圧力レギュレータ
１１１  高圧燃料ポンプ
１１２，２０４  噴射弁
１１３  点火コイル
１１４  点火プラグ
１１５  コントロールユニット
１１６，２０８  カム角センサ
１１７  クランク角センサ
１１８  空燃比センサ
１１９  排気管
１２０  触媒
１２１  燃圧センサ
１２４  モータ
２０２  噴射弁制御手段
２０３  高圧燃料ポンプ制御手段
２０５  燃料レール
２０７  カム
３０１  プランジャ
３０２  ポンプ室
３０３  吸入逆止弁
３０４  電磁弁
３０５  吐出逆止弁
５００  制御診断装置
５０３  目標燃圧変化量演算手段
５０４，１００２  昇圧燃料収支演算手段
５０５  降圧燃料収支演算手段
５０６，１２０２  異常判定手段
６００  噴射量演算手段
６０１  噴射補正量演算手段
６０２  噴射パルス演算手段
７００  吐出量演算手段
７０１  吐出補正量演算手段
７０２  閉タイミング演算手段
８００  差分演算手段
８０１  積算手段
１０００  収支演算手段
１００１  演算区間決定手段
１２００  燃料収支比較手段
１２０１  噴射補正量平均化手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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