(57)【要約】【課題】理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用する内燃機関において、エミッションの保証範囲の拡大を抑えつつ、燃料噴射系の異常診断を的確に行う。【解決手段】アルコールとガソリンとの混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値をアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊとして学習する内燃機関において、アルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊを反映して算出された指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄに基づいて燃料噴射系の異常を診断するようにした。【選択図】図４
2010025063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する燃料噴射系の異常診断装置において、
前記診断での正常、異常の判定態様を前記燃料濃度学習値に応じて変更する判定態様変更手段を備える
ことを特徴とする燃料噴射系の異常診断装置。
【請求項２】
前記判定態様変更手段は、前記診断での前記補正度合の指標値の算出に前記燃料濃度学習値を反映させることで、前記診断での正常、異常の判定態様を前記燃料濃度学習値に応じて変更する
請求項１に記載の燃料噴射系の異常診断装置。
【請求項３】
前記内燃機関では、前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分が空燃比学習値として学習され、
前記指標値は、その空燃比学習値と前記燃料濃度学習値との積を用いて算出されてなる
請求項２に記載の燃料噴射系の異常診断装置。
【請求項４】
前記診断は、前記燃料濃度学習値に依る分を除いた前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正値を前記補正度合の指標値として用いて行われ、
前記判定態様変更手段は、前記診断での正常、異常の判定基準となる前記指標値の閾値を前記燃料濃度学習値に応じて変更することで、前記診断での正常、異常の判定態様を前記燃料濃度学習値に応じて変更する
請求項１に記載の燃料噴射系の異常診断装置。
【請求項５】
理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する燃料噴射系の異常診断装置において、
前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分を空燃比学習値として学習するとともに、その空燃比学習値を「ＫＧ［％］」、前記偏差に応じた前記燃料噴射時間のフィードバック補正値を「ｆａｆ［％］」、前記燃料濃度学習値を「ＥＧ［％］」としたとき、
ｆａｆｋｇａｌｃｄ＝ｆａｆ＋ＥＧ×ＫＧ
なる関係式にて求められる値「ｆａｆｋｇａｌｃｄ」が規定の正常範囲を逸脱したときに前記燃料噴射系に異常有りと判定して前記診断を行う
ことを特徴とする燃料噴射系の異常診断装置。
【請求項６】
理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する燃料噴射系の異常診断装置において、
前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分を空燃比学習値として学習するとともに、その空燃比学習値を「ＫＧ［％］」、前記偏差に応じた前記燃料噴射時間のフィードバック補正値を「ｆａｆ［％］」、前記燃料濃度学習値の係数値を「ｋｋｉｎｊ［倍］」、基準空燃比によるシリンダ流入空気質量の除算値を「Ｋ（ＫＬ）［ｇ］」、燃料噴射率の定格値の逆数を「α［ｓｅｃ／ｇ］」として、
ＴＡＵ＝α×Ｋ（ＫＬ）×（１＋ＦＡＦ／１００＋ＫＧ／１００）×ｋｋｉｎｊ
なる関係式で求められる値「ＴＡＵ」を燃料噴射時間としたとき、
ｆａｆｋｇａｌｃｄ＝ｆａｆ＋｛ｋｋｉｎｊ×（１＋ＫＧ／１００）−１｝×１００
なる関係式にて求められる値「ｆａｆｋｇａｌｃｄ」が規定の正常範囲を逸脱したときに前記燃料噴射系に異常有りと判定して前記診断を行う
ことを特徴とする燃料噴射系の異常診断装置。
【請求項７】
理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する方法であって、
前記診断での正常、異常の判定態様を前記燃料濃度学習値に応じて変更する
ことを特徴とする燃料噴射系の異常診断方法。
【請求項８】
前記診断での前記補正度合の指標値の算出に前記燃料濃度学習値を反映させることで、前記診断での正常、異常の判定態様が前記燃料濃度学習値に応じて変更する
ことを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射系の異常診断方法。
【請求項９】
前記内燃機関では、前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分が空燃比学習値として学習され、
その空燃比学習値と前記燃料濃度学習値との積を用いて前記指標値を算出する
ことを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射系の異常診断方法。
【請求項１０】
前記燃料濃度学習値に依る分を除いた前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正値を前記補正度合の指標値として用いて前記診断を行うとともに、
前記診断での正常、異常の判定基準となる前記指標値の閾値を前記燃料濃度学習値に応じて変更することで、前記診断での正常、異常の判定態様を前記燃料濃度学習値に応じて変更する
ことを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射系の異常診断方法。
【請求項１１】
理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する方法であって、
前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分を空燃比学習値として学習するとともに、その空燃比学習値を「ＫＧ［％］」、前記偏差に応じた前記燃料噴射時間のフィードバック補正値を「ｆａｆ［％］」、前記燃料濃度学習値を「ＥＧ［％］」としたとき、
ｆａｆｋｇａｌｃｄ＝ｆａｆ＋ＥＧ×ＫＧ
なる関係式にて求められる値「ｆａｆｋｇａｌｃｄ」が規定の正常範囲を逸脱したときに前記燃料噴射系に異常有りと判定して前記診断を行う
ことを特徴とする燃料噴射系の異常診断方法。
【請求項１２】
理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する方法であって、
前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分を空燃比学習値として学習するとともに、その空燃比学習値を「ＫＧ［％］」、前記偏差に応じた前記燃料噴射時間のフィードバック補正値を「ｆａｆ［％］」、前記燃料濃度学習値の係数値を「ｋｋｉｎｊ［倍］」、基準空燃比によるシリンダ流入空気質量の除算値を「Ｋ（ＫＬ）［ｇ］」、燃料噴射率の定格値の逆数を「α［ｓｅｃ／ｇ］」として、
ＴＡＵ＝α×Ｋ（ＫＬ）×（１＋ＦＡＦ／１００＋ＫＧ／１００）×ｋｋｉｎｊ
なる関係式で求められる値「ＴＡＵ」を燃料噴射時間に設定するとしたとき、
ｆａｆｋｇａｌｃｄ＝ｆａｆ＋｛ｋｋｉｎｊ×（１＋ＫＧ／１００）−１｝×１００
なる関係式にて求められる値「ｆａｆｋｇａｌｃｄ」が規定の正常範囲を逸脱したときに前記燃料噴射系に異常有りと判定して前記診断を行う
ことを特徴とする燃料噴射系の異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用する内燃機関に適用される燃料噴射系の異常診断装置及び異常診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車載等の内燃機関の排気系には、排気中の有害成分を浄化するための触媒コンバータが設置されている。そうした触媒コンバータの一種として、三元触媒コンバータがある。三元触媒コンバータは、排気中の一酸化炭素及び炭化水素を酸化するとともに、窒素酸化物を還元することで、二酸化炭素、水蒸気及び窒素に変換する。
【０００３】
こうした三元触媒コンバータの排気浄化能力は、内燃機関で燃焼される混合気の空燃比に大きく左右される。そして三元触媒コンバータは、混合気の空燃比が理論空燃比であるときに最大の排気浄化能力を発揮する。これは、混合気の空燃比がリーンで、排気中の残存酸素量が多いときには、一酸化炭素及び炭化水素の酸化作用は活性となるが、窒素酸化物の還元作用が不活性となり、また混合気の空燃比がリッチで、排気中の残存酸素量が少ないときには、窒素酸化物の還元作用は活性となるが、一酸化炭素及び炭化水素の酸化作用が不活性となるためである。
【０００４】
そのため、三元触媒コンバータを備える内燃関機では、燃焼される混合気の空燃比を理論空燃比近傍に維持すべく、空燃比フィードバック制御が行なわれている。空燃比フィードバック制御は、排気の酸素濃度の検出結果から、実際の空燃比と理論空燃比との偏差を求め、その偏差が縮小されるように、インジェクタの燃料噴射時間をフィードバック制御することで行われている。より具体的には、排気の酸素濃度が理論空燃比時の値となるように、排気酸素濃度の検出結果に基づきインジェクタの燃料噴射時間を調整することで、混合気の空燃比を理論空燃比近傍に制御するようにしている。
【０００５】
なお、こうした空燃比フィードバック制御の元で燃料噴射系に何らかの異常が発生すると、インジェクタの燃料噴射特性が大きく変化して、必要な量の燃料を内燃機関に噴射供給することが困難となる。そしてその結果、実際の空燃比が理論空燃比から大きく乖離し、空燃比フィードバック制御による燃料噴射時間の補正度合が極端に大きくなることがある。そこで特許文献１に見られるように、空燃比フィードバック制御のフィードバック補正度合が過度に大きくなったことをもって燃料噴射系の異常有りと判定することで、燃料噴射系の異常の有無を、より詳しくはインジェクタの噴射特性の許容範囲からの逸脱を診断することがなされている。
【０００６】
こうした燃料噴射系の異常診断の具体例を説明する。ここでは空燃比フィードバック補正値ｆａｆと空燃比学習値ＫＧとの和（ｆａｆ＋ＫＧ［％］）を、空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正度合の指標値ｅｆａｆｋｇｄとして用いることとする。そしてここでは、インジェクタの燃料噴射率（単位時間当りの燃料噴射量）の変化による上記指標値ｅｆａｆｋｇｄのずれが「±３５％」の範囲で許容されているとする。この場合には、上記指標値ｅｆａｆｋｇｄが「±３５％」の範囲内にあれば、正常と判定し、その範囲内に無ければ、異常と判定することになる。
【０００７】
ところで近年には、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用する車載内燃機関が実用されている。こうした内燃機関では、アルコール濃度の異なる種々の燃料を使用可能とされている。なおアルコールとガソリンとでは、理論空燃比点が異なっている。具体的には、ガソリンの理論空燃比点は「１４．６」程度であり、アルコールの理論空燃比点は「９」程度となっている。したがって、燃料のアルコール濃度により、理論空燃比の値は変化することになる。そこでこうした内燃機関では、上記のような空燃比フィードバック制御に際し、フィードバック制御の制御目標とする空燃比を燃料のアルコール濃度に応じて変更しなければならないことになる。もっとも、混合気が理論空燃比となっているときの排気酸素濃度は、燃料のアルコール濃度に拘わらず一定である。したがって、上記のような排気酸素濃度の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御では、燃料のアルコール濃度の違いに起因した空燃比のずれが自動的に補正されるため、燃料のアルコール濃度が、ひいては理論空燃比点が変化しようとも、混合気の空燃比は理論空燃比近傍に制御されることになる。
【０００８】
一方、空燃比フィードバック制御の停止中には、燃料のアルコール濃度の違いに起因した空燃比のずれが自動的に補正されないため、そのままでは、そうした空燃比のずれを是正することができず、エミッションやドライバビリティの悪化を招いてしまう。そこで従来、特許文献２に見られるように、燃料のアルコール濃度の違いに起因した空燃比の偏りを補正するための学習値（アルコール濃度学習値ＥＧ）を、給油前後の空燃比フィードバック補正値ｆａｆの変化から求めるようにする。そして、そのアルコール濃度学習値ＥＧに応じて燃料噴射時間を補正することで、空燃比フィードバック制御の停止中にも空燃比を適切に制御することがなされている。また空燃比フィードバック制御の実行中にも、そうしたアルコール濃度学習値ＥＧを燃料噴射時間の算出に織り込むことで、空燃比フィードバック制御の精度や応答性を高めることが可能となる。
【特許文献１】特開２００７ー１２７０７６号公報
【特許文献２】特開２００８ー５１０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献２に見られるような、混合燃料を使用し、且つその混合燃料中のアルコール濃度の学習を行う内燃機関においても、上述のような空燃比フィードバック制御時の燃料噴射時間の補正度合に基づく燃料噴射系の異常診断を採用することが考えられる。しかしながら、そうした場合には、次のような問題が発生するようになる。
【００１０】
こうした場合にも、上記アルコール濃度学習値が適切に学習されていれば、特に問題無く、燃料噴射系の異常診断を行うことができる。しかしながら、上記のようなアルコール濃度の学習を行う内燃機関では、アルコール濃度学習値ＥＧを誤学習している可能性についても考慮する必要があり、そうした場合には、上記態様では、必ずしも適切に燃料噴射系の異常診断を実施できないことがある。すなわち、上記のような内燃機関では、上記指標値ｅｆａｆｋｇｄ［％］（＝ｆａｆ＋ＫＧ）のずれは、インジェクタの燃料噴射率の変化だけでなく、アルコール濃度学習値の誤学習の結果によっても発生する。そのため、インジェクタの燃料噴射率には問題が無くても、アルコール濃度学習値の誤学習により、空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正度合が過大となることがあり、そうした場合に燃料噴射系の異常有りと誤判定する虞がある。
【００１１】
こうした誤判定を回避するには、アルコール濃度学習値ＥＧの誤学習による上記指標値ｅｆａｆｋｇｄのずれの分、上記診断における異常判定の条件を緩和する必要がある。すなわち、アルコール濃度学習値ＥＧが本来よりも小さい値に誤学習されていれば、適正に学習されているときに比して上記指標値ｅｆａｆｋｇｄの値は大きくなる。またアルコール濃度学習値ＥＧが本来よりも大きい値に誤学習されていれば、適正に学習されているときに比して上記指標値ｅｆａｆｋｇｄの値は小さくなる。そのため、インジェクタの燃料噴射率（単位時間当りの燃料噴射量）の変化に起因した上記指標値ｅｆａｆｋｇｄのずれがその許容範囲（上記例では「±３５％」の範囲）内に収まっていたとしても、アルコール濃度学習値ＥＧの誤学習があれば、上記指標値ｅｆａｆｋｇｄ（＝ｆａｆ＋ＫＧ［％］）の値は、その許容範囲の下限値を下回ったり、その上限値を上回ったりすることがある。したがって、アルコール濃度学習値ＥＧの誤学習の影響を見込んだ上で、燃料噴射系の異常が無い状態で上記指標値ｅｆａｆｋｇｄの取り得る値の範囲の上限値及び下限値を、正常／異常判定の閾値にしなければ、異常有りとの判定を確定することはできないことになる。そしてこうした場合には、正常と見做される指標値ｅｆａｆｋｇｄの値の範囲は、アルコール濃度学習値ＥＧの誤学習を考慮しなかった場合よりも大幅に拡大されることになる。
【００１２】
このようにアルコール濃度学習値ＥＧの誤学習を考慮して、その分、異常判定の条件を緩和すれば、アルコール濃度学習値ＥＧの誤学習による誤判定を回避することは確かに可能となる。しかしながら、こうして異常判定条件を緩和すれば、インジェクタの燃料噴射率の許容範囲が大幅に拡大してしまうことにもなる。異常と判定されていない以上は、内燃機関のエミッションを保証しなければならず、インジェクタの燃料噴射率の定格からのずれについてのエミッションの保証範囲が大幅に拡大されてしまうこととなる。そしてエミッションの保証範囲が拡大すれば、内燃機関の各制御量の適合がより困難となってしまう。なお、こうした問題は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用する内燃機関に限らず、理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用する内燃機関であれば同様に発生し得るものとなっている。
【００１３】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用する内燃機関において、エミッション保証範囲の拡大を抑えつつ、燃料噴射系の異常診断を的確に行うことのできる燃料噴射系の異常診断装置及び異常診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する燃料噴射系の異常診断装置において、前記診断での正常、異常の判定態様を前記燃料濃度学習値に応じて変更する判定態様変更手段を備えることをその要旨としている。
【００１５】
また上記課題を解決するため、燃料噴射系の異常診断方法としての請求項７に記載の発明は、理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する方法であって、前記診断での正常、異常の判定態様を前記燃料濃度学習値に応じて変更することをその要旨としている。
【００１６】
上記異常診断装置、異常診断方法の適用される内燃機関は、理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用するものとなっている。そしてその内燃機関では、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御が行われるとともに、そのフィードバック制御における２種の燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値が燃料濃度学習値として学習されるようになっている。なお、ここでの燃料濃度学習値は、上記のような混合燃料における、理論空燃比点がより小さい（よりリッチな理論空燃比点を有する）方の燃料の濃度が高いほど、大きい値に設定されることになる。
【００１７】
内燃機関の燃料噴射系に異常が生じてインジェクタの燃料噴射率が大きく変化すれば、必要量の燃料の噴射に要する時間が大幅に変化し、空燃比フィードバック制御における燃料噴射時間の補正度合が著しく増大する。そこで上記異常診断装置及び異常診断方法では、上記のような空燃比のフィードバック制御における燃料噴射時間の補正度合に基づいて燃料噴射系の異常の有無の診断を行うようにしている。なお上記のような燃料濃度学習値の学習を行う場合には、その誤学習の結果によっても、空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正度合が大幅に増大することがある。したがって、燃料濃度学習値の誤学習の影響を考慮して、上記燃料噴射系の診断における異常判定の条件を緩和しなければ、異常有りとの判定結果を確定することができなくなり、その結果、許容される燃料噴射率の定格からのずれの範囲が拡大し、ひいてはエミッションの保証範囲が拡大するようになる。
【００１８】
ただし、燃料濃度学習値の誤学習に起因した空燃比フィードバック制御の燃料噴射時間補正値のずれの傾向には、そのときの燃料濃度学習値の設定値による違いがある。例えば、燃料濃度学習値がその取り得る範囲の上限値に設定されているのであれば、燃料濃度学習値が過大評価、すなわち燃料濃度学習値が本来よりも大きい値として誤学習されている可能性はあっても、その逆の可能性は無い。そのため、この場合には、燃料濃度学習値の誤学習に起因した空燃比フィードバック制御の燃料噴射時間補正値のずれは、リッチ側、すなわち燃料噴射時間を減少補正する側に対してしか生じないことになる。また燃料濃度学習値がその取り得る範囲の下限値に設定されているのであれば、燃料濃度学習値が過少評価、すなわち燃料濃度学習値が本来よりも小さい値として誤学習されている可能性はあっても、その逆の可能性は無い。そのため、この場合には、燃料濃度学習値の誤学習に起因した空燃比フィードバック制御の燃料噴射時間補正値のずれは、リーン側、すなわち燃料噴射時間を増大補正する側に対してしか生じないことになる。そして燃料濃度学習値がその取り得る範囲の上限値と下限値との中間の値に設定されているときには、その値がその上限値に近いほど、その誤学習によって生じ得る燃料噴射時間補正値のずれの範囲は、リッチ側において大きくなり、リーン側において小さくなる。このようにそのときの燃料濃度学習値の設定値により、その誤学習によって生じ得る燃料噴射時間補正値のずれの範囲を限定することができる。
【００１９】
そこで、燃料濃度学習値の誤学習の影響を考慮して上記燃料噴射系の診断における異常判定の条件を緩和するとしても、その緩和の状況をそのときの燃料濃度学習値の設定値によってある程度限定することが可能となる。すなわち、そのときの燃料濃度学習値がその取り得る範囲の上限値に近いほど、異常判定の条件の緩和の幅をリッチ側においては大きく、リーン側においては小さくするようにすれば、燃料濃度学習値の誤学習による燃料噴射系異常診断の誤判定を回避しつつも、エミッションの保証範囲の拡大を小さく留めることができるようになる。その点、上記異常診断装置、異常診断方法では、空燃比のフィードバック制御における燃料噴射時間の補正度合に基づく燃料噴射系の異常診断に際しての正常、異常の判定態様を燃料濃度学習値に応じて変更するようにしており、その異常判定態様の変更を、上記の如く行うことで、エミッション保証範囲の拡大を抑えつつ、燃料噴射系の異常診断を的確に行うことができるようになる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料噴射系の異常診断装置において、前記判定態様変更手段は、前記診断での前記補正度合の指標値の算出に前記燃料濃度学習値を反映させることで、前記診断での正常、異常の判定態様を前記燃料濃度学習値に応じて変更することをその要旨としている。また請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の燃料噴射系の異常診断方法において、前記診断での前記補正度合の指標値の算出に前記燃料濃度学習値を反映させることで、前記診断での正常、異常の判定態様が前記燃料濃度学習値に応じて変更することをその要旨としている。
【００２１】
上述のような燃料濃度学習値に応じた燃料噴射系の異常診断での正常、異常の判定態様の変更は、同診断における空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正度合の指標値の算出に、燃料濃度学習値を反映させることで行うことができる。この場合、そのときの燃料濃度学習値の設定値が大きいほど、その値によって指標値が総体的にリーン側に補正されるように指標値の算出を行えば、燃料濃度学習値がその上限値に近いほど、異常判定の条件の緩和の幅をリッチ側においては大きく、リーン側においては小さくするようにすることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の燃料噴射系の異常診断装置において、前記内燃機関では、前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分が空燃比学習値として学習され、前記指標値は、その空燃比学習値と前記燃料濃度学習値との積を用いて算出されてなることをその要旨としている。また請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の燃料噴射系の異常診断方法において、前記内燃機関では、前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分が空燃比学習値として学習され、その空燃比学習値と前記燃料濃度学習値との積を用いて前記指標値を算出することをその要旨としている。
【００２３】
上記のような空燃比学習値及び燃料濃度学習値が共に適正に学習されていれば、空燃比学習値の値は、燃料噴射率の変化に起因した空燃比フィードバック制御の燃料噴射時間の補正度合の有効な指標値となり得る。上記異常診断装置及び異常診断方法では、そうした空燃比学習値をそのまま用いるのではなく、これと燃料濃度学習値との積を用いて上記指標値が算出されるようになっている。こうして算出された指標値の値は、燃料濃度学習値が大きいときほど、大きくなる。そのため、そのときの燃料濃度学習値の設定値が大きいほど、その値によって指標値が総体的にリーン側に補正されるように指標値の算出を行うことができるようになる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の燃料噴射系の異常診断装置において、前記診断は、前記燃料濃度学習値に依る分を除いた前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正値を前記補正度合の指標値として用いて行われ、前記判定態様変更手段は、前記診断での正常、異常の判定基準となる前記指標値の閾値を前記燃料濃度学習値に応じて変更することで、前記診断での正常、異常の判定態様を前記燃料濃度学習値に応じて変更することをその要旨としている。また請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の燃料噴射系の異常診断方法において、前記燃料濃度学習値に依る分を除いた前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正値を前記補正度合の指標値として用いて前記診断を行うとともに、前記診断での正常、異常の判定基準となる前記指標値の閾値を前記燃料濃度学習値に応じて変更することで、前記診断での正常、異常の判定態様を前記燃料濃度学習値に応じて変更することをその要旨としている。
【００２５】
燃料濃度学習値に依る分を除いた空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正値を、燃料噴射系の異常診断での補正度合の指標値として用いる場合、上述のような燃料濃度学習値に応じた燃料噴射系の異常診断での正常、異常の判定態様の変更は、その診断での正常、異常の判定に係る上記指標値の閾値（正常／異常の判定値）を燃料濃度学習値に応じて変更することで行うことができる。具体的には、そのときの燃料濃度学習値の設定値が大きいほど、そのリッチ側、リーン側における上記閾値を小さく、すなわちリッチ側に設定することで、燃料濃度学習値がその上限値に近いほど、異常判定の条件の緩和の幅をリッチ側においては大きく、リーン側においては小さくするようにすることができるようになる。
【００２６】
上記課題を解決するため、請求項５に記載の発明は、理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する燃料噴射系の異常診断装置において、前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分を空燃比学習値として学習するとともに、その空燃比学習値を「ＫＧ［％］」、前記偏差に応じた前記燃料噴射時間のフィードバック補正値を「ｆａｆ［％］」、前記燃料濃度学習値を「ＥＧ［％］」としたとき、「ｆａｆｋｇａｌｃｄ＝ｆａｆ＋ＥＧ×ＫＧ」なる関係式にて求められる値「ｆａｆｋｇａｌｃｄ」が規定の正常範囲を逸脱したときに前記燃料噴射系に異常有りと判定して前記診断を行うことをその要旨としている。
【００２７】
また上記課題を解決するため、燃料噴射系の異常診断方法としての請求項１１に記載の発明は、理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する方法であって、前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分を空燃比学習値として学習するとともに、その空燃比学習値を「ＫＧ［％］」、前記偏差に応じた前記燃料噴射時間のフィードバック補正値を「ｆａｆ［％］」、前記燃料濃度学習値を「ＥＧ［％］」としたとき、「ｆａｆｋｇａｌｃｄ＝ｆａｆ＋ＥＧ×ＫＧ」なる関係式にて求められる値「ｆａｆｋｇａｌｃｄ」が規定の正常範囲を逸脱したときに前記燃料噴射系に異常有りと判定して前記診断を行うことをその要旨としている。
【００２８】
上述したように、燃料噴射系の異常診断における空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正度合の指標値の算出に、燃料濃度学習値を反映させることで、エミッション保証範囲の拡大を抑えつつ、燃料噴射系の異常診断を的確に行うことができるようになる。そしてこのときの補正度合の指標値への燃料濃度学習値の反映の具体例としては、上記関係式にて指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄを求めることで行うことが可能である。
【００２９】
上記課題を解決するため、請求項６に記載の発明は、理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する燃料噴射系の異常診断装置において、前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分を空燃比学習値として学習するとともに、その空燃比学習値を「ＫＧ［％］」、前記偏差に応じた前記燃料噴射時間のフィードバック補正値を「ｆａｆ［％］」、前記燃料濃度学習値の係数値を「ｋｋｉｎｊ［倍］」、基準空燃比によるシリンダ流入空気質量の除算値を「Ｋ（ＫＬ）［ｇ］」、燃料噴射率の定格値の逆数を「α［ｓｅｃ／ｇ］」として、「ＴＡＵ＝α×Ｋ（ＫＬ）×（１＋ＦＡＦ／１００＋ＫＧ／１００）×ｋｋｉｎｊ」なる関係式で求められる値「ＴＡＵ」を燃料噴射時間としたとき、「ｆａｆｋｇａｌｃｄ＝ｆａｆ＋｛ｋｋｉｎｊ×（１＋ＫＧ／１００）−１｝×１００」なる関係式にて求められる値「ｆａｆｋｇａｌｃｄ」が規定の正常範囲を逸脱したときに前記燃料噴射系に異常有りと判定して前記診断を行うことをその要旨としている。
【００３０】
また上記課題を解決するため、燃料噴射系の異常診断方法としての請求項１２に記載の発明は、理論空燃比点の異なる２種の燃料の混合燃料を使用し、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御を行うとともに、そのフィードバック制御における前記燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を燃料濃度学習値として学習する内燃機関に適用されて、その内燃機関の燃料噴射系の異常を前記フィードバック制御での前記燃料噴射時間の補正度合に基づいて診断する方法であって、前記フィードバック制御における前記燃料噴射時間の定常偏差分を空燃比学習値として学習するとともに、その空燃比学習値を「ＫＧ［％］」、前記偏差に応じた前記燃料噴射時間のフィードバック補正値を「ｆａｆ［％］」、前記燃料濃度学習値の係数値を「ｋｋｉｎｊ［倍］」、基準空燃比によるリンダ流入空気質量の除算値を「Ｋ（ＫＬ）［ｇ］」、燃料噴射率の定格値の逆数を「α［ｓｅｃ／ｇ］」として、「ＴＡＵ＝α×Ｋ（ＫＬ）×（１＋ＦＡＦ／１００＋ＫＧ／１００）×ｋｋｉｎｊ」なる関係式で求められる値「ＴＡＵ」を燃料噴射時間に設定するとしたとき、「」ｆａｆｋｇａｌｃｄ＝ｆａｆ＋｛ｋｋｉｎｊ×（１＋ＫＧ／１００）−１｝×１００」なる関係式にて求められる値「ｆａｆｋｇａｌｃｄ」が規定の正常範囲を逸脱したときに前記燃料噴射系に異常有りと判定して前記診断を行うことをその要旨としている。
【００３１】
燃料濃度学習値が倍率として与えられる場合には、上記関係式にて求められた指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄを用いて燃料噴射系の異常診断を行うことで、エミッション保証範囲の拡大を抑えつつ、燃料噴射系の異常診断を的確に行うことができるようになる。なお上記基準空燃比とは、燃料の混合比率に応じて変化する混合燃料の理論空燃比の基準値として設定される定数であり、任意の値を設定可能であるが、通常は混合される２種の燃料のいずれか一方の理論空燃比がその値に設定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る燃料噴射系の異常診断装置及び異常診断方法を具体化した一実施形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本実施の形態の燃料噴射系の異常診断装置及び異常診断方法の適用される内燃機関及びその制御系の構成を模式的に示したものである。この内燃機関は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用する車載内燃機関として構成されている。なおこの内燃機関では、アルコール濃度が「０％」〜「８５％」の範囲のアルコール・ガソリンの混合燃料の使用が可能となっている。
【００３４】
同図に示すように、内燃機関は、吸気通路１０、燃焼室１１及び排気通路１２を備えて構成されている。吸気通路１０には、その上流側から順に、吸入した空気を浄化するエアクリーナ１３、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１５が配設されている。そして吸気通路１０は、スロットルバルブ１５の下流の吸気マニホールド１６ａにおいて内燃機関の気筒毎に分岐され、内燃機関のシリンダヘッドに形成された各気筒の吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。各気筒の吸気ポート１６には、吸気中に燃料を噴射供給するインジェクタ１７がそれぞれ配設されており、各気筒のインジェクタ１７には、燃料ポンプ１８により燃料タンク１９から汲み上げられ、更にデリバリパイプ２０に一旦貯留された燃料が分配供給されるようになっている。
【００３５】
吸気ポート１６は、吸気バルブ２１を介して燃焼室１１に接続されており、その吸気バルブ２１によって必要な時期に燃焼室１１に対して開かれるようになっている。燃焼室１１には、その内部に導入された燃料と空気との混合気を火花点火する点火プラグ２２が設置されている。そして燃焼室１１は、必要な時期に開かれる排気バルブ２３を介して排気ポート２４に接続されている。
【００３６】
内燃機関の排気通路１２は、各気筒の排気ポート２４の下流に接続された排気マニホールド２５において１つに合流されている。そして排気通路１２は、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２６、排気を浄化する三元触媒コンバータ２７を通って大気開放されている。
【００３７】
こうした内燃機関の制御は、電子制御ユニット２８により行われる。この電子制御ユニット２８は、機関制御に係る各種演算処理を実施する中央演算装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータが記憶された読込専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、外部との信号の授受に係る入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を備えて構成されている。こうした電子制御ユニット２８の入力ポートには、上記エアフローメータ１４、酸素濃度センサ２６を始め、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ２９やスロットル開度を検出するスロットルセンサ３０、機関回転速度を検出するＮＥセンサ３１、燃料タンク１９の燃料残量を検出する残量センサ３２等の各種センサが接続されている。そして電子制御ユニット２８は、それらセンサの検出結果に基づいて、スロットルバルブ１５やインジェクタ１７、点火プラグ２２等を駆動して機関制御を実施している。
【００３８】
次にこうした内燃機関での燃料噴射制御について説明する。なお、この内燃機関では、排気酸素濃度の検出結果に基づいて理論空燃比と実空燃比との偏差を縮小すべく燃料噴射時間のフィードバック制御、いわゆる空燃比フィードバック制御が電子制御ユニット２８により実施されている。そしてこの空燃比フィードバック制御時に電子制御ユニット２８は、次式（１）に基づいてインジェクタ１７の燃料噴射時間ＴＡＵ［ｓｅｃ］を算出する。
【００３９】
【数１】
2010025063.tif 000003
ここで「α」は、燃料噴射量［ｇ］を燃料噴射時間［ｓｅｃ］に換算するための係数［ｓｅｃ／ｇ］であり、その値には、インジェクタ１７の燃料噴射率［ｇ／ｓｅｃ］の定格値の逆数が設定されている。また上式（１）の「Ｋ（ＫＬ）」は、ベース燃料噴射量［ｇ］であり、その値は、シリンダ流入空気質量ＫＬを基準空燃比にて除算して求められている。ここでシリンダ流入空気質量ＫＬとは、気筒内に流入する空気の質量であり、その値は、エアフローメータ１４による吸入空気量の検出値、ＮＥセンサ３１による機関回転速度の検出値から求められている。また基準空燃比とは、燃料の混合比率に応じて変化する混合燃料の理論空燃比の基準値として設定される定数であり、ここではガソリンの理論空燃比（＝約１４．６）がその値に設定されている。なお上記係数αとベース燃料噴射量Ｋ（ＫＬ）との積は、アルコール濃度「０％」の混合燃料、すなわちガソリンの使用時であって、インジェクタ１７の燃料噴射率が定格通りであるときの、理論空燃比を得るために必要な燃料噴射時間の理論値となっている。
【００４０】
一方、上式（１）の「ｆａｆ」は、空燃比フィードバック補正値［％］であり、その値は、酸素濃度センサ２６による排気酸素濃度の検出結果に応じて設定される。すなわち、空燃比フィードバック補正値ｆａｆの算出に際しては、まず酸素濃度センサ２６による排気酸素濃度の検出値とその理論空燃比時の値との偏差が求められる。ここで理論空燃比の値そのものは、混合燃料のアルコール濃度に応じて変化する。ただし、排気酸素濃度、すなわち燃焼に余剰した酸素の濃度は、その値が如何にあれ、理論空燃比での燃焼時には常に一定となる。したがって、排気酸素濃度からは、そのときの混合燃料の理論空燃比に依ることなく、理論空燃比に対する実空燃比のずれ度合を把握することができる。そして空燃比フィードバック補正値ｆａｆの値は、そのときの排気酸素濃度が理論空燃比時よりも薄く、実空燃比が理論空燃比よりもリッチであれば、制御周期毎に一定値ずつ減少され、そのときの排気酸素濃度が理論空燃比時よりも濃く、実空燃比が理論空燃比よりもリーンであれば、制御周期毎に一定値ずつ増加される、といった態様で操作されるようになっている。
【００４１】
また上式（１）の「ＫＧ」は、空燃比学習値［％］であり、その値は、空燃比フィードバック制御における燃料噴射時間ＴＡＵの定常偏差分を学習したものとなっている。この空燃比学習値ＫＧの値は、車速や機関回転速度、吸入空気量の変化が小さく、内燃機関の運転条件が安定していること、空燃比フィードバック補正値ｆａｆの絶対値がある程度よりも大きい状態が一定の時間以上継続していること、といった学習条件の成立時に更新される。なお空燃比学習値ＫＧの更新は、そのときの空燃比フィードバック補正値ｆａｆの平均値ｆａｆａｖｅを更新前の値に加算することで行われる。
【００４２】
更に上式（１）の「ｋｋｉｎｊ」は、アルコール濃度学習値の係数値［倍］であり、その値は、空燃比フィードバック制御における燃料の混合比率（アルコール濃度）の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を学習したものとなっている。このアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊの更新は、燃料タンク１９への給油が確認されたことを条件に行われる。すなわち、上記残量センサ３２により検出される燃料タンク１９の燃料残量が一定値以上増加して給油の実施が確認されると、電子制御ユニット２８は、空燃比学習値ＫＧの更新を一時停止する。ここで給油前に空燃比学習値ＫＧが適正に学習されていたとすると、空燃比学習値ＫＧの更新を停止した状態での給油後の空燃比フィードバック補正値ｆａｆの変化はすべて、給油前後の燃料のアルコール濃度の変化に起因するものと見做すことができる。そこで給油の確認後、空燃比フィードバック補正値ｆａｆの変化が収束するまでの期間、電子制御ユニット２８は、空燃比フィードバック補正値ｆａｆの増減に連動してアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊを増減する。そしてこれにより、燃料のアルコール濃度の変化に起因した空燃比フィードバック補正値ｆａｆの変化分がアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊに的確に反映されるようになっている。なお、この内燃機関では、係数値ｋｋｉｎｊの適正値は、燃料のアルコール濃度が「０％」のときに「１．０」となり、燃料のアルコール濃度が最大の「８５％」のときに「１．３８３」となるようになっている。すなわち、係数値ｋｋｉｎｊは、最小値「１．０」から最大値「１．３８３」までの値を取るものとなっている。
【００４３】
ところで、電子制御ユニット２８は、機関制御の一環として、機関運転中に燃料噴射系の異常診断を実施している。この異常診断は、インジェクタ１７を始めとする燃料噴射系の構成部材の不具合による燃料噴射率の許容範囲からの逸脱の有無を診断するものとなっている。ここで、アルコール濃度が空燃比フィードバック補正値ｆａｆに与える影響を完全に無視できるとすれば、空燃比フィードバック補正値ｆａｆと空燃比学習値ＫＧとの和は、インジェクタ１７の燃料噴射率の定格からのずれの指標値となり得る。すなわち、インジェクタ１７の燃料噴射率が極端に大きくなったり、小さくなったりすれば、空燃比フィードバック補正値ｆａｆと空燃比学習値ＫＧとの和の絶対値が著しく大きくなる。そこで常時、理論空燃比点が一定の燃料のみしか使用しない内燃機関では、それらの和を指標値ｅｆａｆｋｇｄ（＝ｆａｆ＋ＫＧ）として燃料噴射系の異常診断を行うことが可能である。
【００４４】
またアルコール濃度が不定の混合燃料を使用する内燃機関でも、上記アルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊの学習が適正になされていれば、上記指標値ｅｆａｆｋｇｄを用いて燃料噴射系の異常診断を行うことが可能である。しかしながら、状況によっては、上記係数値ｋｋｉｎｊの学習が適切になされない状態となることが考えられる。この場合、上記指標値ｅｆａｆｋｇｄには、インジェクタ１７の燃料噴射率の定格からのずれに加え、上記係数値ｋｋｉｎｊの学習の誤差に相当する分も反映されることになり、燃料噴射系の異常診断を的確に行うことができなくなってしまう。
【００４５】
これについて、具体的な例を挙げて説明する。図２のグラフの横軸は、空燃比フィードバック補正値ｆａｆと空燃比学習値ＫＧとの和として求められる指標値ｅｆａｆｋｇｄ［％］を示している。ここでは、インジェクタ１７の単位質量の燃料噴射に要する時間のずれの許容範囲は、定格の「±３５％」であるとしている。すなわち、この場合には、インジェクタ１７の燃料噴射率の変化に起因した燃料噴射時間の補正率の変化が「±３５％」の範囲内にあれば、燃料噴射系は正常と見做されることになる。ここでアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊの学習が適正になされているのであれば、上記指標値ｅｆａｆｋｇｄには、インジェクタ１７の燃料噴射率の変化の影響のみが反映される。したがって、このときには、指標値ｅｆａｆｋｇｄが「±３５％」の範囲内であれば、燃料噴射系は正常であり、その範囲を逸脱すれば、燃料噴射系は異常であると確定することができる。
【００４６】
ここでアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊが誤学習されたときを考える。最悪の状況を考えると、次の２つの場合とが挙げられる。すなわち、実際の燃料のアルコール濃度が最小の「０％」であるときに、アルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊが使用燃料の最大アルコール濃度「８５％」に相当する値「１．３８２」となっている場合と、実際の燃料のアルコール濃度が最大「８５％」であるときに、アルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊが使用燃料の最小アルコール濃度「０％」に相当する値「１．０」となっている場合とである。前者の場合、インジェクタ１７の燃料噴射率が許容範囲内であっても、上記指標値ｅｆａｆｋｇｄは、「−３５％〜＋３５％」の範囲の値を取り得るようになっている。また後者の場合、インジェクタ１７の燃料噴射率が許容範囲内であっても、上記指標値ｅｆａｆｋｇｄは、「−９％〜＋８７％」の範囲の値を取ることがある。したがって指標値ｅｆａｆｋｇｄは、インジェクタ１７の燃料噴射率の変化が許容範囲に留まっていても、「−３５％〜８７％」の範囲の値を取る可能性があることになる。こうした場合にも、指標値ｅｆａｆｋｇｄが「−５４〜８７％」の範囲を逸脱すれば、燃料噴射系の異常有りを確定することはできる。しかしながら、指標値ｅｆａｆｋｇｄの値が「３５〜８７％」の範囲にあるときには、異常の可能性があるとは言えるが、必ずしも異常有りと確定することはできないことになる。
【００４７】
ここで、上記のような正常、異常の不確定な領域を取扱いについては、次の２つの選択肢がある。まず第１は、異常の可能性がある以上、そうした領域は異常有りとすることが考えられる。この場合、燃料噴射系に異常が発生すれば、これを確実に検出することができる。しかしながら、燃料噴射系の異常発生の頻度と係数値ｋｋｉｎｊの誤学習の頻度とを考えると、実際には異常がないにも拘わらず、異常有りと誤診断されることがかなりの高頻度で発生し、システムの信頼性が損われてしまうことになる。
【００４８】
そこで第２の選択肢として、上記領域は異常無しとすることが考えられる。この場合には、確実に異常があるときにしか、異常有りとの判定がなされないようになる。しかしながら、誤学習は無く、インジェクタ１７の燃料噴射率の変化のみによって、指標値ｅｆａｆｋｇｄが「−５４％」或いは「８７％」に達したときにも、異常有りとの判定はなされないことになる。すなわち、この場合には、インジェクタ１７の単位質量の燃料噴射に要する時間のずれの許容範囲は、定格の「−５４〜８７％」と大幅に拡大されてしまうことになる。そして異常有りとしない以上は、内燃機関のエミッションについての規制を満す必要がある。したがってこの場合には、エミッションの保証範囲の大幅な拡大を招くことになる。なお、インジェクタ１７の燃料噴射率の極端な変化は、燃料の微粒子化や空気への攪拌性に多大な影響を与え、内燃機関の燃焼状態を、ひいてはエミッションを悪化される要因となり得る。したがって上記のように広い範囲に渡っての燃料噴射率のずれを許容しつつ、エミッションを成立させるのは、非常に困難となっている。
【００４９】
このように上記指標値ｅｆａｆｋｇｄを使用する以上、システムの信頼性を担保しようとすれば、エミッション保証範囲の大幅な拡大は避けられないことになる。そこで本実施の形態では、これとは別の指標値を採用して燃料噴射系の異常診断を行うことで、エミッション保証範囲の拡大を抑えるようにしている。なお本実施の形態で採用される指標値は、以下の知見に基づいて発案されたものとなっている。
【００５０】
アルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊの誤学習に起因した空燃比フィードバック制御の燃料噴射時間の補正率のずれの傾向には、そのときの係数値ｋｋｉｎｊの値による差異が見られる。例えば、係数値ｋｋｉｎｊがその取り得る範囲の上限値である「１．３８２」に設定されているのであれば、その値が過大評価、すなわち本来よりも大きい値として誤学習されている可能性はあっても、その逆の可能性は無い。そのため、このときの係数値ｋｋｉｎｊの誤学習に起因した空燃比フィードバック制御の燃料噴射時間の補正率のずれは、マイナス側（リッチ側）に対してしか生じないことになる。また係数値ｋｋｉｎｊがその取り得る範囲の下限値である「１．０」に設定されているのであれば、係数値ｋｋｉｎｊが過少評価、すなわち本来よりも小さい値として誤学習されている可能性はあっても、その逆の可能性は無い。そのため、このときの係数値ｋｋｉｎｊの誤学習に起因した空燃比フィードバック制御の燃料噴射時間の補正率のずれは、プラス側（リーン側）に対してしか生じないことになる。そして係数値ｋｋｉｎｊがその取り得る範囲の上限値「１．３８２」と下限値「１．０」との中間の値に設定されているときには、その値が大きいほど、その誤学習によって生じ得る燃料噴射時間の補正率のずれの範囲は、マイナス側（リッチ側）において大きくなり、プラス側（リーン側）において小さくなる。
【００５１】
図３は、アルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊとその誤学習によって生じ得る燃料噴射時間の補正率のずれの範囲との関係を示している。アルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊがアルコール濃度「８５％」に相当する値「１．３８２」に設定されているときで、実際のアルコール濃度が「８５％」であれば、すなわち正確な学習がなされていれば、空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正率（ｅｆａｆｋｇｄ＝ｆａｆ＋ＫＧ）は、燃料噴射系に異常が無ければ、「±３５％」の範囲の値を取ることになる。またアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊが「１．３８２」にあるときで、その値が誤学習されているとすると、最悪の状況は、実際のアルコール濃度が「０％」のときである。このときの空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正率（ｅｆａｆｋｇｄ＝ｆａｆ＋ＫＧ）は、燃料噴射系に異常が無くとも、「−５４％〜−３％」の範囲の値を取ることがある。すなわち、係数値ｋｋｉｎｊが「１．３８２」にあるときの燃料噴射系に異常が無い状態での上記指標値ｅｆａｆｋｇｄの取り得る値の範囲は、「−５４％〜＋３５％」の範囲となる。
【００５２】
一方、アルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊがアルコール濃度「０％」に相当する値「１．０」に設定されているときで、実際のアルコール濃度が「０％」であり、正確な学習がなされていれば、空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正率は、燃料噴射系に異常が無ければ、「±３５％」の範囲の値を取ることになる。またアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊが「１．０」にあるときで、その値が誤学習されているとすると、最悪の状況は、実際のアルコール濃度が「８５％」のときである。このときの空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正率（ｅｆａｆｋｇｄ＝ｆａｆ＋ＫＧ）は、燃料噴射系に異常が無くとも、「−９％〜＋８７％」の範囲の値を取ることがある。すなわち、係数値ｋｋｉｎｊが「１．０」にあるときの燃料噴射系に異常が無い状態での上記指標値ｅｆａｆｋｇｄの取り得る値の範囲は、「−３５％〜＋８７％」の範囲となる。
【００５３】
そしてアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊがその最小値「１．０」とその最大値「１．３８２」との間にあるときには、燃料噴射系に異常が無い状態での上記指標値ｅｆａｆｋｇｄの取り得る値の範囲の下限値及び上限値は、係数値ｋｋｉｎｊが大きくなるほどマイナス側に遷移する。すなわち、各係数値ｋｋｉｎｊでの指標値ｅｆａｆｋｇｄの取り得る値の範囲の下限値及び上限値は、図３の曲線Ｌ及び曲線Ｈで示す通りとなる。こうした関係からは、そのときの係数値ｋｋｉｎｊの設定値により、その誤学習によって生じ得る燃料噴射時間の補正率のずれの範囲を限定することができる。そしてこの場合、上記第２の選択肢を採用した場合に比して、同図にハッチングで示された領域の分、エミッション保証範囲を狭めることができるようになる。
【００５４】
こうした態様での正常、異常の判定を実現するため、本実施の形態では、上記指標値ｅｆａｆｋｇｄ（＝ｆａｆ＋ＫＧ）に代えて、下式（２）にて算出される新たな指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄを採用して燃料噴射系の異常診断を行うこととしている。
【００５５】
【数２】
2010025063.tif 000004
ちなみに、上式（２）は、係数値ｋｋｉｎｊ［倍］に代えて、アルコール濃度学習値（補正率）ＥＧ［％］（＝（ｋｋｉｎｊ−１）×１００）を用いると、下式（３）のように表すことができる。下式（３）に示されるように、指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄは、空燃比学習値ＫＧとアルコール濃度学習値ＥＧとの積を用いて算出されている。
【００５６】
【数３】
2010025063.tif 000005
なお、図３の設定例での診断での正常、異常の判定基準となる燃料噴射量補正率のマイナス側（リッチ側）、プラス側（リーン側）の閾値を示す曲線Ｌ、曲線Ｈはそれぞれ、上記指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄが「−３５」、「＋８７」となるときの燃料噴射時間補正率の係数値ｋｋｉｎｊに応じた変化曲線となっている。したがって本実施の形態では、上記指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄが「−３５」未満となるとき、或いは「＋８７」を上回るときに異常有りと判定して、燃料噴射系の異常診断を行うようにしている。
【００５７】
図４は、こうした本実施の形態に採用される「燃料噴射系の異常診断ルーチン」のフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、機関運転中に、電子制御ユニット２８により周期的に実施されるものとなっている。
【００５８】
本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット２８はまずステップＳ１０において、異常診断の実施条件の成立の可否を判定する。この実施条件は、内燃機関の運転条件が安定していること、空燃比フィードバック補正値ｆａｆの変化率がある程度に小さいこと、空燃比学習値ＫＧ及びアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊの学習が完了していること、などとなっている。そして電子制御ユニット２８は、実施条件の成立時（Ｓ１０：ＹＥＳ）に限り、ステップＳ２０以下の処理を実施する。
【００５９】
ステップＳ２０において電子制御ユニット２８は、そのときの空燃比フィードバック補正値ｆａｆ、空燃比学習値ＫＧ及びアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊを読み込む。そして電子制御ユニット２８は、ステップＳ３０において、上式（２）に基づいて指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄを算出する。その算出後、電子制御ユニット２８は、ステップＳ４０において、算出した指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄが「−３５〜８７」の範囲内にあるか否かを判定し、範囲内にあれば正常判定（Ｓ５０）を、そうでなければ異常判定（Ｓ６０）をそれぞれ行って今回の本ルーチンの処理を終了する。
【００６０】
なお、こうした本実施の形態では、アルコール濃度学習値ＥＧが、空燃比フィードバック制御における燃料の混合比率の差異に依る分の燃料噴射時間の補正値を学習した燃料濃度学習値に、係数値ｋｋｉｎｊが、そうした燃料濃度学習値の係数値にそれぞれ対応するパラメータとなっている。また本実施の形態では、上式（２）に基づき算出される指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄが、空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正度合の指標値に対応するパラメータとなってもいる。更に、上式（２）に基づきアルコール濃度学習値ＥＧ（係数値ｋｋｉｎｊ）を反映して指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄを算出することで、診断での正常、異常の判定態様をアルコール濃度学習値ＥＧ（係数値ｋｋｉｎｊ）に応じて変更する電子制御ユニット２８が上記判定態様変更手段に対応する構成となっている。
【００６１】
以上説明した本実施の形態によれば、次の効果を奏することができる。
・本実施の形態では、上式（２）に基づき、アルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊを用いて算出された指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄを用いて、燃料噴射系の異常診断を行うようにしている。この場合、正常、異常の判定に使用される指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄがアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊに応じて操作されることから、実質的に、診断での正常、異常の判定態様が燃料濃度学習値（係数値ｋｋｉｎｊ）に応じて変更されることになる。そしてこうした指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄを用いることで、上記係数値ｋｋｉｎｊの誤学習に起因した異常有りとの誤判定を回避しながらも、エミッション保証範囲の拡大が必要最小限に抑えられている。したがって本実施の形態によれば、エミッションの保証範囲の拡大を抑えつつも、燃料噴射系の異常診断を的確に行うことができるようになる。
【００６２】
なお上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、燃料噴射系の異常診断に使用する空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間の補正度合の指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄを、上式（２）に基づき算出するようにしていた。なお空燃比学習値ＫＧの学習が十分になされており、空燃比フィードバック補正値ｆａｆが十分に小さい値となっているのであれば、上式（２）における空燃比フィードバック補正値ｆａｆの項は無視できる。したがって、空燃比学習値ＫＧが十分学習されていることを前提として異常診断を行うのであれば、上式（２）から空燃比フィードバック補正値ｆａｆの項を割愛したものを用いて指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄの算出を行うようにしても良い。なおこの場合には、指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄは、空燃比学習値ＫＧとアルコール濃度学習値ＥＧとの積となる。
【００６３】
・上記実施の形態では、燃料噴射系の異常診断に用いられる空燃比フィードバック制御での補正度合の指標値ｆａｆｋｇａｌｃｄの算出に、アルコール濃度学習値ＥＧ（その係数値ｋｋｉｎｊ）を反映させることで、同異常診断での正常、異常の判定態様をアルコール濃度学習値ＥＧに応じて変更するようにしていた。これと同様の異常の判定態様の変更は、例えば次の態様でも行うことができる。すなわち、アルコール濃度学習値ＥＧに依る分を除いた空燃比フィードバック制御での燃料噴射時間ＴＡＵの補正値である指標値ｅｆａｆｋｇｄ（＝ｆａｆ＋ＫＧ）を上記補正度合の指標値として用いることとする。またこれとともに、異常診断での正常、異常の判定基準となる指標値ｅｆａｆｋｇｄの閾値をアルコール濃度学習値ＥＧに応じて変更するようにする。こうした場合にも、異常診断での正常、異常の判定態様をアルコール濃度学習値ＥＧに応じて変更することができる。そしてこの場合にも、図３の曲線Ｌ、曲線Ｈを、診断での正常、異常の判定基準となる燃料噴射量補正率のマイナス側（リッチ側）、プラス側（リーン側）の閾値として使用するとともに、これらと指標値ｅｆａｆｋｇｄと対比により正常／異常の判定を行うこととすれば、上記実施の形態と実質的に同様の態様で燃料噴射系の異常診断を行うことができる。
【００６４】
・上記実施の形態では、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用する内燃機関に本発明を適用した場合を説明した。もっとも本発明の燃料噴射系の異常診断装置及び異常診断方法は、理論空燃比点の異なる２種の燃料からなる、アルコールとガソリンとの組合せ以外の混合燃料を使用する内燃機関にも、上記実施の形態と同様或いはそれに準じた態様で適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態について適用される内燃機関及びその制御系の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態におけるアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊと許容される燃料噴射時間の補正率との関係を示すグラフ。
【図３】同実施形態におけるアルコール濃度学習値の係数値ｋｋｉｎｊとその誤学習によって生じ得る燃料噴射時間の補正率のずれの範囲との関係を示すグラフ。
【図４】同実施形態に適用される燃料噴射系の異常診断ルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６６】
１０…吸気通路、１１…燃焼室、１２…排気通路、１３…エアクリーナ、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１６…吸気ポート、１６ａ…吸気マニホールド、１７…インジェクタ、１８…燃料ポンプ、１９…燃料タンク、２０…デリバリパイプ、２１…吸気バルブ、２２…点火プラグ、２３…排気バルブ、２４…排気ポート、２５…排気マニホールド、２６…酸素濃度センサ、２７…三元触媒コンバータ、２８…電子制御ユニット（判定態様変更手段）、２９…アクセルセンサ、３０…スロットルセンサ、３１…ＮＥセンサ、３２…残量センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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