(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の複数の気筒それぞれに設置された筒内圧センサの出力に応じて検出される第１空燃比に基づき、前記複数の気筒間で空燃比にばらつきが生じているか否かを判別する第１判別手段と、
前記内燃機関の排気経路に配置された空燃比センサの出力に応じて検出される第２空燃比に基づき、前記複数の気筒間で空燃比にばらつきが生じているか否かを判別する第２判別手段と、
前記第１判別手段による判別結果と前記第２判別手段による判別結果とが、一致しない場合に、前記筒内圧センサの出力に基づく空燃比制御を行う空燃比制御手段と、
前記空燃比制御手段による前記空燃比制御後の前記第２空燃比に応じて、前記複数の気筒間のばらつきの有無を判別する第３判別手段と、
前記第３判別手段により、前記複数の気筒間にばらつきが有ると判別された場合に、前記筒内圧センサを異常と判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項２】
前記第１判別手段によりばらつきが生じていると判別され、前記第２判別手段によりばらつきが生じていないと判別された場合に、空燃比、発熱量、及び最大筒内圧のうちいずれかのパラメータの値が他の気筒と異なっている特定気筒を特定する気筒特定手段を、更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記筒内圧センサの出力に基づいて、前記特定気筒の前記パラメータの値と、前記他の気筒の前記パラメータの値との差が所定範囲内となるように制御し、
前記異常判定手段は、前記第３判別手段によりばらつきが有ると判別された場合に、前記筒内圧センサの異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項３】
前記空燃比制御手段は、前記第１判別手段によりばらつきが生じていないと判別され、前記第２判別手段によりばらつきが生じていると判別された場合に、前記複数の気筒それぞれの第１空燃比の変化量が一定となるように、前記複数の気筒それぞれの空燃比を制御し、
前記３判別手段は、前記空燃比制御手段による空燃比制御の結果生じた前記第２空燃比の変化量の、前記複数の気筒間のばらつきの有無を判別し、
異常判定手段は、前記第３判別手段により、前記変化量にばらつきがあると判別された場合に、前記筒内圧センサの異常と判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項４】
前記第１判別手段の判別結果と前記第２判別手段の判別結果、又は、前記第１判別手段の判別結果と前記第２判別手段の判別結果と前記第３判別手段の判別結果とに応じて、前記複数の気筒間に、実際に、空燃比のばらつきが生じているか否かを判別するインバランス判別手段を、更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項５】
内燃機関の複数の気筒それぞれに配置された筒内圧センサの出力に応じて検出される空燃比の、前記気筒ごとの変化量が一定となるように、前記筒内圧センサの出力に基づき空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記内燃機関の排気経路に配置された空燃比センサの出力に応じて検出される空燃比の、前記空燃比制御手段による空燃比制御の前後での変化量を、前記気筒ごとに検出する空燃比変化量検出手段と、
前記空燃比の変化量に、前記気筒間でばらつきがあるか否かを判別する判別手段と、
前記変化量にばらつきがあると認められた場合に、前記筒内圧センサの異常と判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする筒内圧センサの故障判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は筒内圧センサ異常検出装置に関する。更に具体的には、内燃機関の気筒ごとに設置された筒内圧センサの異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の複数の気筒ごとに設置された筒内圧センサの出力に基づいて気筒ごとの空燃比を検出し、気筒間で、空燃比にばらつきがなくなるように燃料噴射量を制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１１７０７号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６５８１号公報
【特許文献３】特開２００９−２０３８８０号公報
【特許文献４】特開２００９−２０３３８１号公報
【特許文献５】特開２００７−３１５１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術の構成では、内燃機関の気筒それぞれに設置された筒内圧センサの出力に基づき、空燃比のばらつきがなくなるよう制御が行われる。しかし、筒内圧センサは、各気筒の燃焼室という過酷な環境下におかれているため、温度の影響や経時変化により、その特性が変化しやすい。ある気筒の筒内圧センサの特性が大きく変化している場合、その筒内圧センサの出力に基づいて、気筒間の空燃比ばらつきを抑えるよう制御しても、結果的にばらつきを抑制することができないこととなる。
【０００５】
従って、筒内圧センサを用いた制御においては、筒内圧センサの異常の有無を判定することが望まれる。筒内圧センサの異常の有無は、気筒間の空燃比が一定であることが保障されたような状態であれば、筒内圧センサの出力を比較することで容易に判定することができる。しかし気筒間の空燃比にばらつきが生じているような環境下では、筒内圧センサの出力に生じるばらつきが、筒内圧センサの異常によるものか、気筒間のばらつき等、他の要因によるものか判別できず、筒内圧センサの異常検出は困難となる。
【０００６】
この発明は上記課題を解決することを目的とし、気筒間の空燃比のばらつきの有無に関わらず、筒内圧センサの異常検出を行なうことができる異常検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、筒内圧センサの異常検出装置であって、
内燃機関の複数の気筒それぞれに設置された筒内圧センサの出力に応じて検出される第１空燃比に基づき、前記複数の気筒間で空燃比にばらつきが生じているか否かを判別する第１判別手段と、
前記内燃機関の排気経路に配置された空燃比センサの出力に応じて検出される第２空燃比に基づき、前記複数の気筒間で空燃比にばらつきが生じているか否かを判別する第２判別手段と、
前記第１判別手段による判別結果と前記第２判別手段による判別結果とが、一致しない場合に、前記筒内圧センサの出力に基づく空燃比制御を行う空燃比制御手段と、
前記空燃比制御手段による前記空燃比制御後の前記第２空燃比に応じて、前記複数の気筒間のばらつきの有無を判別する第３判別手段と、
前記第３判別手段により、前記複数の気筒間にばらつきが有ると判別された場合に、前記筒内圧センサを異常と判定する異常判定手段と、
を備える。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記第１判別手段によりばらつきが生じていると判別され、前記第２判別手段によりばらつきが生じていないと判別された場合に、空燃比、発熱量、及び最大筒内圧のうちいずれかのパラメータの値が他の気筒と異なっている特定気筒を特定する気筒特定手段を、更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記筒内圧センサの出力に基づいて、前記特定気筒の前記パラメータの値と、前記他の気筒の前記パラメータの値との差が所定範囲内となるように制御し、
前記異常判定手段は、前記第３判別手段によりばらつきが有ると判別された場合に、前記筒内圧センサの異常と判定する。
【０００９】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記空燃比制御手段は、前記第１判別手段によりばらつきが生じていないと判別され、前記第２判別手段によりばらつきが生じていると判別された場合に、前記複数の気筒それぞれの第１空燃比の変化量が一定となるように、前記複数の気筒それぞれの空燃比を制御し、
前記３判別手段は、前記空燃比制御手段による空燃比制御の結果生じた前記第２空燃比の変化量の、前記複数の気筒間のばらつきの有無を判別し、
異常判定手段は、前記第３判別手段により、前記変化量にばらつきがあると判別された場合に、前記筒内圧センサの異常と判定する。
【００１０】
第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記第１判別手段の判別結果と前記第２判別手段の判別結果、又は、前記第１判別手段の判別結果と前記第２判別手段の判別結果と前記第３判別手段の判別結果とに応じて、前記複数の気筒間に、実際に、空燃比のばらつきが生じているか否かを判別するインバランス判別手段を、更に備える。
【００１１】
第５の発明は、筒内圧センサの異常検出装置であって、
内燃機関の複数の気筒それぞれに配置された筒内圧センサの出力に応じて検出される空燃比の、前記気筒ごとの変化量が一定となるように、前記筒内圧センサの出力に基づき空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記内燃機関の排気経路に配置された空燃比センサの出力に応じて検出される空燃比の、前記空燃比制御手段による空燃比制御の前後での変化量を、前記気筒ごとに検出する空燃比変化量検出手段と、
前記空燃比の変化量に、前記気筒間でばらつきがあるか否かを判別する判別手段と、
前記変化量にばらつきがあると認められた場合に、前記筒内圧センサの異常と判定する異常判定手段と、
を備える。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、筒内圧センサの出力に応じた気筒間の空燃比のばらつき判定と、空燃比センサの出力に応じた気筒間の空燃比のばらつき判定との判定結果に差が生じた場合、筒内圧センサ出力に応じた空燃比制御を行った後で、空燃比センサ出力に生じた空燃比のばらつきの有無を検出し、これにより筒内圧センサの異常の判定が行われる。従って、気筒間の空燃比に実際にばらつきが生じているか否かに関わらず、筒内圧センサの異常を高い精度で検出することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、筒内圧センサの出力に応じた空燃比にばらつきがあるとされる場合に、気筒間の所定のパラメータ値が比較され、このパラメータ値が気筒間で一致するように制御される。この制御により、気筒間の空燃比にばらつきを生じさせる得る要因を排除することができ、高い精度で筒内圧センサの異常を検出することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、空燃比センサの出力に応じた空燃比にばらつきがあると判別された場合に、筒内圧センサの出力に応じた空燃比の変化量が一定となるようにして、筒内圧センサの出力に基づく空燃比制御が行われる。これにより、気筒間の空燃比にばらつきを生じさせうる要因を排除して、高い精度で筒内圧センサの異常を高い精度で検出することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、筒内圧センサの異常の有無に関わらず、気筒間に実際にばらつきが生じているか否かを判定することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、筒内圧センサの出力に応じた空燃比の変化量が一定となるようにして、筒内圧センサの出力に基づく空燃比制御が行われる。これにより、気筒間の空燃比にばらつきを生じさせうる要因が重なっている場合にも、他の要因を排除して、高い精度で筒内圧センサの異常を高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、車両の動力源として用いられる内燃機関２を備えている。
【００２０】
内燃機関２は複数の気筒４を有しており、図１には、そのうちの一つの気筒の断面が示されている。各気筒４にはピストン６が配置されている。ピストン６は、クランク機構を介してクランクシャフトと接続されている。クランクシャフトの近傍には、クランク角センサ８が設けられている。クランク角センサ８は、クランクシャフトの回転角度に応じた出力を発するセンサである。また、内燃機関２には水温センサ１０が設けられている。水温センサ１０は、内燃機関２を循環する冷却水の温度に応じた出力を発するセンサである。
【００２１】
気筒４それぞれには、気筒４の燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ１２と、燃焼室内の混合気に点火する点火プラグ１４と筒内圧センサ１６とが設けられている。筒内圧センサ１６は、燃焼室内の圧力（筒内圧）に応じた出力を発するセンサであり、ここでは、ＣＰＳ（Combustion Pressure Sensor）が用いられる。
【００２２】
各気筒４には、吸気ポートと燃焼室との間を開閉する吸気バルブ１８と、排気ポートと燃焼室との間を開閉する排気バルブ２０とが設けられている。各気筒４の吸気ポートには吸気通路２２が連通している。吸気通路２２には吸入空気量を検出するエアフロメータ２４が配置されている。エアフロメータ２４の上流には、スロットルバルブ２６が配置されている。スロットルバルブ２６は、スロットルモータによって開閉駆動される電子制御式スロットルバルブである。
【００２３】
各気筒の排気ポートには排気経路３０が連通している。排気経路３０の合流部の下流には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ３２が取り付けられている。空燃比センサ３２の下流の排気経路３０には、排気ガスを浄化するためのＳ/Ｃ触媒３４とＵ/Ｆ触媒３６とが設置されている。
【００２４】
本実施の形態１のシステムは制御装置４０を備えている。制御装置４０の入力側には、筒内圧センサ１６、クランク角センサ８、水温センサ１０、エアフロメータ２４、スロットルポジションセンサ、空燃比センサ３２等の他、各種センサが接続されている。また、制御装置４０の出力側には、前述のインジェクタ１２、点火プラグ１４、スロットルモータ等の他、各種アクチュエータが接続されている。制御装置４０は、各種センサからの入力情報に基づいて所定のプログラムを実行し、各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関２の運転状態を制御する。
【００２５】
［実施の形態１の特徴的な制御］
本実施の形態１において制御装置としてのＥＣＵ４０が実行する制御には、筒内圧センサ１６の出力に基づく第１空燃比（以下、「ＣＰＳ＿Ａ/Ｆ」とも称するする）の検出、空燃比センサ３２の出力に基づく第２空燃比（以下、「ＡＦＳ＿Ａ/Ｆ」とも称する）の検出を含む、筒内圧センサ１６の異常検出のための制御が含まれる。
【００２６】
具体的に、各気筒に設置された筒内圧センサ１６は、その気筒の筒内圧に応じた出力を発する。制御装置４０は、筒内圧センサ１６の出力に応じて現在の筒内圧を求め、筒内圧と、点火時期と、各種センサからの出力に応じて求められる吸入空気量、現時点の燃焼室の容積、吸気温等とから、気筒ごとに第１空燃比ＣＰＳ＿Ａ/Ｆを算出する。
【００２７】
一方、排気経路３０に設置された空燃比センサ３２は、排気経路３０内の空燃比に応じた出力を発する。制御装置４０は、クランク角センサ８の出力や、空燃比センサ３２の出力に基づき排気ガスモデル等を用いて、気筒ごとの第２空燃比ＡＦＳ＿Ａ/Ｆを算出する。
【００２８】
ここで、気筒の吸気系・動弁系の経年変化や、インジェクタ１２の経時劣化等などにより、気筒間で吸入空気量や燃料噴射量が目標量とずれる場合がある。この場合、全気筒が同じ空燃比となるように制御されていても、気筒間に空燃比のばらつき（以下、「空燃比インバランス」とも称する）が生じることがある。
【００２９】
また、特に筒内圧センサ１６は、気筒の燃焼室という過酷な環境下に置かれているため、温度の影響、経年変化等により、その特性が変化し例えばゲイン異常などを生じる場合がある。筒内圧センサ１６は、気筒ごとに配置されるものであるため、ある筒内圧センサ１６に異常が生じた場合、その気筒のＣＰＳ＿Ａ/Ｆが他の気筒のＣＰＳ＿Ａ/Ｆとは異なることとなる。その結果、例え気筒間に実際には空燃比インバランスが生じていなくても、空燃比インバランス有りと検出される事態が生じ得る。
【００３０】
そこで、本実施の形態１において、制御装置４０は、検出された空燃比インバランスが、実際に生じている気筒間の空燃比のばらつきによるものであるのか、あるいは、筒内圧センサ１６等の特性変化によるものかを区別して、空燃比インバランスの有無及び筒内圧センサ１６の異常の有無を検出する。
【００３１】
具体的には、まず、気筒ごとの筒内圧センサ１６の出力に基づき、気筒ごとの第１空燃比ＣＰＳ＿Ａ/Ｆを検出し、これを比較する。その結果、各気筒のＣＰＳ＿Ａ/Ｆに所定以上の差があれば空燃比インバランス有りとされ、差が認められない場合には空燃比インバランス無しとされる。なお、簡便のため、以下、この筒内圧センサ１６の出力に基づくインバランス有無の判定手法を「ＣＰＳ法」とも称することとする。
【００３２】
また排気経路３０に設置された空燃比センサ３２の出力に基づき、気筒ごとの第２空燃比ＡＦＳ＿Ａ/Ｆを検出し、これを比較する。各気筒のＡＦＳ＿Ａ/Ｆに所定以上の差があれば、空燃比インバランス有りとされ、差が認められない場合には空燃比インバランス無しとされる。なお、以下、この空燃比センサ３２の出力に基づくインバランス有無の判定手法を「ＡＦＳ法」とも称することとする。
【００３３】
制御装置４０は、ＣＰＳ法とＡＦＳ法との両方の判定結果を比較し、更に、両者の結果が異なる場合には、更に、筒内圧センサ１６の異常の有無の確認のための制御を実行する。
【００３４】
より具体的には、下記（１）〜（４）のように、空燃比インバランスの有無と、筒内圧センサ１６の異常の有無の判定のための制御が行われる。
【００３５】
（１）ＣＰＳ法でインバランス有り、ＡＦＳ法でインバランス有りの場合
この場合には、実際に気筒間に生じている空燃比インバランスが、ＣＰＳ法、ＡＦＳ法の両手法により正しく検出されたものと考えられる。従って、空燃比インバランスは有りと判定される。また、筒内圧センサ１６の出力に基づく判定は正常であり、筒内圧センサ１６は正常と判定される。
【００３６】
（２）ＣＰＳ法でインバランス有り、ＡＦＳ法でインバランス無しの場合
ＣＰＳ法、ＡＦＳ法による判定が異なる原因として、以下２つのケースが考えられる。
（イ）空燃比インバランスは無く、筒内圧センサ１６は異常。即ち、気筒ごとのＣＰＳ＿Ａ/Ｆのばらつきは筒内圧センサ１６の異常によるものであり、ＡＦＳ法の判定が正しい。
（ロ）空燃比インバランスは有り、筒内圧センサ１６は正常。筒内圧センサ１６により実際に生じている気筒間のインバランスが正しく検出されている。ＡＦＳ法でのインバランス無しの判定は、空燃比センサ３２の単発的なエラー等によるものである。
【００３７】
制御装置４０は、上記（２）のケースにおいて、ＣＦＳ法と、ＡＦＳ法による判定が異なっている原因が、上記（イ）、（ロ）のいずれのケースかを判定し筒内圧センサ１６の異常の有無を確認するため、下記の制御を行う。
【００３８】
まず、気筒間でＣＰＳ＿Ａ／Ｆに気筒間のばらつきが無くなるように、筒内圧センサ１６の出力に基づいた空燃比フィードバック制御を行なう。ＣＰＳ＿Ａ/Ｆのばらつきが検出されなくなった状態で、次に、気筒ごとにＡＦＳ＿Ａ／Ｆを検出し、これを比較する。
【００３９】
その結果、ＡＦＳ＿Ａ/Ｆにばらつきが生じていなければ、筒内圧センサ１６の出力に基づく空燃比制御により気筒間のばらつきが解消されたと考えられる。従って（ロ）のケース、即ち、筒内圧センサ１６は正常であり、最初のＡＦＳ＿Ａ/Ｆによるインバランス無しの判定は、空燃比センサ３２のノイズなど単発エラーと考えられる。この場合、空燃比インバランス有りと判定され、筒内圧センサ１６に異常なしと判定される。
【００４０】
一方、ＣＰＳ＿Ａ/Ｆに基づく空燃比制御を行なって空燃比インバランスが除去されても、依然として気筒ごとのＡＦＳ＿Ａ/Ｆにはばらつきが認められる場合、筒内圧センサ１６の出力に基づく制御では空燃比インバランスが除去できていないと考えられる。従って（イ）のケース、即ち、気筒間のＣＰＳ＿Ａ/Ｆのばらつきは、実際に生じている空燃比インバランスによるものではなく、筒内圧センサ１６の異常のよるものであると判断される。従って、この場合、空燃比インバランスは無しと判定され、筒内圧センサ１６は異常有りと判定される。
【００４１】
（３）ＣＰＳ法でインバランス無し、ＡＦＳ法でインバランス有りの場合
ＣＰＳ法、ＡＦＳ法による判定が異なる原因として、以下２つのケースが考えられる。
（ハ）空燃比インバランスは有り、筒内圧センサ１６は異常。
（ニ）空燃比インバランスは無く、筒内圧センサ１６は正常。ＡＦＳ法での判定は空燃比センサ３２の単発的なエラー等によるもの。
制御装置４０は、上記（ハ）、（ニ）のいずれのケースかを判定し、筒内圧センサ１６の異常の有無を確認するため下記の制御を行う。
【００４２】
まず、気筒ごとに順に、燃料噴射量をＣＰＳ＿Ａ/Ｆの所定値分だけ変化させ、気筒間に空燃比インバランスを与える。その後、気筒ごとに、燃料噴射量を変化させる前後でのＡＦＳ＿Ａ/Ｆの変化量を検出し、比較する。
【００４３】
その結果、検出されたＡＦＳ＿Ａ/Ｆの変化量が他の気筒の変化量と異なる気筒が特定できる場合、上記（ハ）のケース、即ち、空燃比インバランスが有り、筒内圧センサ１６の異常有りと判定される。
【００４４】
一方、上記の制御によりＡＦＳ＿Ａ/Ｆの変化量が他の気筒の変化量と異なる気筒が特定できない場合には、（ニ）のケース、即ち、空燃比インバランスは無く、筒内圧センサ１６も正常と判定される。
【００４５】
（４）ＣＰＳ法でインバランス無し判定、ＡＦＳ法でインバランス無し判定の場合
この場合には、現在の空燃比インバランスの無い状態が、ＣＰＳ法、ＡＦＳ法で正しく確認されたと考えられる。従って、空燃比インバランス無し、筒内圧センサ１６は正常と判別される。
【００４６】
以上の制御により、本実施の形態１では、空燃比インバランスが実際に生じているような環境下においても、重畳するばらつきの要因を排除して、空燃比インバランスの有無、及び筒内圧センサ１６の異常の有無を区別して、検出することができる。
【００４７】
［具体的な制御のルーチン］
図２は、この発明の実施の形態１において制御装置４０が実行する制御のルーチンについて説明するための図である。図２のルーチンは一定期間ごとに繰り返し実行される。図２のルーチンでは、まず、異常検出実行のための条件が成立しているか否かが判別される（Ｓ１０２）。具体的には、筒内圧センサ１６、空燃比センサ３２が暖機されているか、機関回転速度、負荷率、車速及びその変化率が所定の範囲内にあるかなど、予め定められ制御装置４０に記憶された実行条件が成立するか否かに基づき判別される。ステップＳ１０２において、異常検出実行条件の成立が認められない場合、今回の処理は終了する。
【００４８】
一方、ステップＳ１０２において実行条件の成立が認められると、次に、各気筒の同一サイクル内でのＣＰＳ＿Ａ／Ｆが検出される（Ｓ１０４）。ＣＰＳ＿Ａ／Ｆは、各気筒に設置された筒内圧センサ１６の出力に応じて求められる。
【００４９】
次に、気筒ごとに、同一サイクル内でのＡＦＳ＿Ａ/Ｆが検出される（Ｓ１０６）。ＡＦＳ＿Ａ/Ｆは、排気経路３０に設置された空燃比センサ３２の出力に応じて求められる。
【００５０】
次に、ＣＰＳ法により、空燃比インバランスが有りと認められるか否か判別される（Ｓ１０８）。この判別は、ステップＳ１０４において検出された各気筒のＣＰＳ＿Ａ／Ｆに所定以上の差が生じているか否かに基づいて行われる。
【００５１】
ステップＳ１０８において、空燃比インバランスが有りと判定された場合も、空燃比インバランス無しと判定された場合も、それぞれ、次に、ステップＳ１１０又はＳ１１２において、ＡＦＳ法により、空燃比インバランスが有りと認められるか否かが判別される。この判別は、ステップＳ１０６において検出された各気筒のＡＦＳ＿Ａ/Ｆに所定以上の差が生じているか否かに基づき行われる。
【００５２】
ステップＳ１０８において空燃比インバランス有りと判定され、更に、ステップＳ１１０において空燃比インバランス有りと判別された場合（上記（１）のケース）空燃比インバランスが有りと判定され（Ｓ１１４）、筒内圧センサ１６は異常なしと判定される（Ｓ１１６）。その後、今回の処理は終了する。
【００５３】
ステップＳ１０８において空燃比インバランス有りと判定され、更に、ステップＳ１１０において空燃比インバランス無しと判定された場合（上記（２）のケース）、次に、実行条件が成立しているか否かが判別される（Ｓ１１８）。ここでの実行条件は、定常相当の安定した状態であることが認められるか否かを判断するための条件であり、予め制御装置４０に記憶されたものである。条件の成立が認められない場合には、今回の処理は終了する。
【００５４】
一方、ステップＳ１１８において、実行条件の成立が認められた場合、次に、空燃比ＣＰＳ＿Ａ/Ｆにばらつきが生じている気筒（特定気筒）が特定される（Ｓ１２０）。つまり、各気筒のＣＰＳ＿Ａ／Ｆを比較して、ＣＰＳ＿Ａ/Ｆが他の気筒と大きく異なる気筒が特定される。
【００５５】
次に、この特定気筒のＣＰＳ＿Ａ／Ｆが他の気筒の空燃比と同じになるように、空燃比フィードバック制御が実行される（Ｓ１２２）。ここでは、特定気筒の燃料噴射量の調整により、特定気筒のＣＰＳ＿Ａ/Ｆが、他の気筒のＣＰＳ＿Ａ/Ｆと一致するように制御される。
【００５６】
気筒間のＣＰＳ＿Ａ／Ｆのばらつきが解消された後、次に、ＡＦＳ＿Ａ/Ｆが求められる（Ｓ１２４）。ＡＦＳ＿Ａ/Ｆは、排気経路３０に設置された空燃比センサ３２の出力に基づいて求められる。
【００５７】
次に、ＡＦＳ法により空燃比インバランスが有ると認められるか否かが判別される（Ｓ１２６）。ここでは、ステップＳ１２４において求められた各気筒の空燃比ＡＦＳ＿Ａ/Ｆの間に所定以上の差が生じているか否かが判別される。
【００５８】
ステップＳ１２６において、空燃比インバランスが有ると認められない場合（上記（ロのケース）、空燃比インバランスが、筒内圧センサ１６の出力に基づく空燃比フィードバック制御により解消したことが確認されたこととなる。即ち、筒内圧センサ１６は正常であり、ステップＳ１０８のＣＦＳ法による判定と、ステップＳ１１０のＡＦＳ法による判定が異なる原因は単発的な空燃比センサ３２のノイズ等に起因するものと考えられる。従って、この場合、空燃比インバランスが有りと判定され（Ｓ１１４）、筒内圧センサ１６の異常なしと判定され（Ｓ１１６）、今回の処理は終了する。
【００５９】
一方、ステップＳ１２６において、空燃比インバランスが有ると認められた場合（上記（イ）のケース）、筒内圧センサ１６の出力に基づくフィードバック制御では、空燃比インバランスが解消しなかったものと考えられる。この場合、ＣＰＳ法とＡＦＳ法とによる判定の違いは、筒内圧センサ１６の故障によるものと判断される。この場合、空燃比インバランスが無しと判定され（Ｓ１２８）、筒内圧センサ１６は異常と判定される（Ｓ１３０）。
【００６０】
また、ステップＳ１０８において空燃比インバランス無しと判定され、更に、ステップＳ１１２において、空燃比インバランス有りと判定された場合（上記（３）のケース）、次に、実行条件が成立しているか否かが判別される（Ｓ１３２）。ここでの実行条件は、定常相当の安定した状態であることが認められるか否かを判断するための条件であり、予め制御装置４０に記憶されたものである。条件の成立が認められない場合には、今回の処理は終了する。
【００６１】
一方、ステップＳ１３２において、実行条件の成立が認められた場合、次に、気筒ごとに順に燃料噴射量が増量される（Ｓ１３４）。これにより一時的に気筒間に空燃比インバランスが生じた状態とされる。
【００６２】
次に、ＡＦＳ＿Ａ/Ｆが検出される（Ｓ１３６）。次に、気筒ごとにＡＦＳ＿Ａ/Ｆの変化量が求められる（Ｓ１３８）。ＡＦＳ＿Ａ/Ｆの変化量は、ステップＳ１３４の燃料増量前に検出されたＡＦＳ＿Ａ/Ｆと、増量後にステップＳ１３６で検出されたＡＦＳ＿Ａ/Ｆとの差として求められる。
【００６３】
次に、各気筒間で、空燃比変化量にばらつきが生じているか否かが判別される（Ｓ１４０）。この判別は、ステップＳ１３８で求められた空燃比変化量の気筒間の差が、判断の基準となる所定値よりも大きいか否かに基づき行われる。
【００６４】
ステップＳ１４０において空燃比変化量にばらつきが生じていると判別された場合（上記（ハ）のケース）、空燃比インバランス有りと判別される（Ｓ１３８）。次に、筒内圧センサ１６は異常ありと判別される（Ｓ１４０）。空燃比インバランスが生じているにも関わらず、ステップＳ１０８の筒内圧センサ１６に基づく判別では、空燃比インバランス無しと判別されているためである。
【００６５】
ステップＳ１４０において、変化量にばらつきが認められない場合（上記（ニ）のケース）、空燃比インバランスは無し（Ｓ１４６）、筒内圧センサ１６は正常と判定され（Ｓ１４８）、今回の処理は終了する。
【００６６】
また、ステップＳ１０８においてＣＰＳ法でインバランス有りとは認められず、ステップＳ１１２において、ＡＦＳ法で空燃比インバランスが有りとは認められない場合（上記（４）のケース）、ＣＰＳ法による判定もＡＦＳ法による判定もインバランス無しで一致していることとなる。従って、この場合には空燃比インバランスなしと判定され（Ｓ１４６）、筒内圧センサの異常なしと判定される（Ｓ１４８）。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態１のシステムによれば、筒内圧センサの故障時の期待値や正常時の期待値と比較して、筒内圧センサ１６の故障を判定することができる。これにより、空燃比インバランスが生じているような環境下でも、空燃比インバランスの有無、筒内圧センサ１６の故障の有無を区別して、高い精度で確実に検出することができる。
【００６８】
なお、本実施の形態１では、上記（２）のＣＰＳ法でインバランス有り、ＡＦＳ法でインバランス無しの場合に、ＣＰＳ＿Ａ/Ｆに基づき特定気筒の燃料量を調整する空燃比制御を行ない（Ｓ１２２）、ＣＰＳ＿Ａ/Ｆが一定となるように制御した後、再び、ＡＦＳ法でインバランスの有無を確認して（Ｓ１２６）、空燃比インバランスの有無と筒内圧センサ１６の故障の有無を判定する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではない。ＣＰＳ法でインバランス有り、ＡＦＳ法でインバランス無しとされた場合に、ＣＰＳ＿Ａ/Ｆに基づく制御（Ｓ１２０〜Ｓ１２２）に替えて、発熱量や最大筒内圧Ｐｍａｘなどのパラメータ値を基準とし、そのパラメータ値が他の気筒と異なる気筒を特定し、特定された気筒のパラメータ値が他の気筒と一致するように制御してもよい。この場合にも、制御後にＡＦＳ法によるインバランス有無の判定し、その結果によって、気筒間のインバランスの有無、筒内圧センサ１６の故障の有無を判定することができる。
【００６９】
なお、例えば、本実施の形態１において、ステップＳ１０８の処理が実行されることにより、この発明の「第１判別手段」が実現し、ステップＳ１１０又はステップＳ１１２の処理が実行されることにより「第２判別手段」が実現し、ステップＳ１２２又はステップＳ１３４の処理が実行されることにより「空燃比制御手段」が実現し、ステップＳ１２６又はＳ１４０の処理が実行されることにより「第３判別手段」が実現し、ステップＳ１３０又はＳ１４４の処理が実行されることにより「異常判定手段」が実現する。
【００７０】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２のシステムは、図１と同様の構成を有している。実施の形態２のシステムは、筒内圧センサ１６の異常検出を行う場合に、まず、気筒ごとに、空燃比ＣＰＳ＿Ａ/Ｆが所定値分変化するように燃料量を変化させる。そして気筒ごとに燃料量変化前後でＡＦＳ＿Ａ/Ｆの変化量を検出する。ここで他の気筒とＡＦＳ＿Ａ/Ｆ変化量が異なる気筒が特定できた場合には、筒内圧センサ１６の故障と判定される。
【００７１】
図３は、この発明の実施の形態２において制御装置４０が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図３のルーチンは、一定期間ごとに繰り返し実行されるルーチンである。図３では、まず、実行条件が成立しているか否かが判別される（Ｓ２０２）。ここでの実行条件は、定常相当の安定した状態であることが認められるか否かを判断するための条件であり、予め制御装置４０に記憶されたものである。条件の成立が認められない場合には、今回の処理は終了する。
【００７２】
ステップＳ２０２において、実行条件の成立が認められた場合、次に、各気筒のＡＦＳ＿Ａ/Ｆが検出される（Ｓ２０４）。
【００７３】
次に、気筒ごとに順に燃料噴射量が変更される（Ｓ２０６）。ここでは、各気筒のＣＰＳ＿Ａ/Ｆの変化量が一定となるように、筒内圧センサ１６の出力に応じて、各気筒への燃料噴射量が調整される。
【００７４】
次に、ＡＦＳ＿Ａ/Ｆが検出される（Ｓ２０８）。次に、気筒ごとにＡＦＳ＿Ａ/Ｆの変化量が求められる（Ｓ２１０）。ＡＦＳ＿Ａ/Ｆの変化量は、燃料量変更前に検出されたステップＳ２０４のＡＦＳ＿Ａ/Ｆと、変更後にステップＳ２０８で検出されたＡＦＳ＿Ａ/Ｆとの差として求められる。
【００７５】
次に、気筒間で変化量にばらつきが生じているか否かが判別される（Ｓ２１２）。この判別は、ステップＳ２１０で求められた変化量の気筒間の差が、判断の基準となる所定値よりも大きいか否かに基づき行われる。
【００７６】
ステップＳ２１２おいて変化量に差が生じていると判別された場合、筒内圧センサ１６は異常ありと判別される（Ｓ２１４）。一方、ステップＳ２１２において、変化量にばらつきが認められない場合、筒内圧センサ１６は正常と判定され（Ｓ２１６）、今回の処理は終了する。
【００７７】
なお、図３のルーチンは図２のルーチンのステップＳ１０８で、ＣＰＳ法ではインバランス無しと判定され、ステップＳ１１２で、ＡＦＳ法ではインバランス有りと判定された後に行われる処理（Ｓ１３２〜Ｓ１４８）とほぼ同じものである。但し、本実施の形態２のシステムでは、ＣＰＳ法による判定とＡＦＳ法による判定結果との一致不一致を比較する処理を行わずに、筒内圧センサ１６の異常判定を行うことができる。これにより筒内圧センサの異常検出をより容易に行うことができる。但し、この処理では、実際に空燃比インバランスが生じているか否かの判定は行われない。
【００７８】
なお、例えば、本実施の形態２のステップＳ２０６の処理が実行されることにより、この発明の「空燃比制御手段」が実現し、ステップＳ２１０の処理が実行されることにより「空燃比変化量検出手段」が実現し、ステップＳ２１２の処理が実行されることにより「判別手段」が実現し、ステップＳ２１４の処理が実行されることにより「異常判定手段」が実現する。
【００７９】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００８０】
２  内燃機関
１６  筒内圧センサ
３２  空燃比センサ
４０  制御装置
【図１】
0005459236.tif 000002
【図２】
0005459236.tif 000003
【図３】
0005459236.tif 000004