(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を高圧化して吐出する燃料ポンプと、該燃料ポンプで高圧化された燃料が導入される蓄圧部と、該蓄圧部内の高圧燃料を内燃機関に噴射する燃料噴射手段と、を備える圧縮着火式内燃機関の制御システムに適用され、
前記内燃機関の瞬時回転速度に基づいて、前記内燃機関で生じる燃焼周期での実トルクを算出するとともに、該算出した実トルクに基づいて、当該システムの異常診断を実施する異常診断装置であって、
前記内燃機関の運転中において、前記燃料噴射手段による燃料噴射と前記燃料ポンプによる燃料吐出とが停止されて前記蓄圧部の燃料圧力が一定に保持されている所定条件下で、その時の瞬時回転速度により前記実トルクを算出するとともに、該実トルクについてあらかじめ定めた基準トルクに対して所定以上、増加又は減少しているか否かを判定するトルク判定手段と、
同じく前記所定条件下で、前記蓄圧部内の燃料圧力の変化を検出する圧力変化検出手段と、
前記トルク判定手段により判定したトルク増減の判定結果と、前記圧力変化検出手段により検出した前記蓄圧部内の燃料圧力の変化とに基づいて、異常の有無と異常の種別と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制御システムの異常診断装置。
【請求項２】
前記内燃機関は多気筒内燃機関であって、
前記トルク判定手段は、前記所定条件下で前記多気筒内燃機関の気筒ごとに前記実トルクを算出し、
前記異常判定手段は、前記トルク判定手段において前記実トルクが前記基準トルクに対して所定以上、増加していると判定される場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に前記蓄圧部内の燃料圧力が一定状態にあり、かつ前記実トルクの増加が全気筒のうち一部気筒で生じていれば、オイル上がり異常が生じていると判定する請求項１に記載の内燃機関制御システムの異常診断装置。
【請求項３】
前記異常判定手段は、前記トルク判定手段において前記実トルクが前記基準トルクに対して所定以上、増加していると判定される場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に前記蓄圧部内の燃料圧力が一定状態にあり、かつ前記実トルクの増加が全気筒で生じていれば、機関吸気系へのオイル混入異常が生じていると判定する請求項２に記載の内燃機関制御システムの異常診断装置。
【請求項４】
前記異常判定手段は、前記トルク判定手段において前記実トルクが前記基準トルクに対して所定以上、増加していると判定される場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に前記蓄圧部内の燃料圧力が低下していれば、前記燃料噴射手段の噴射異常が生じていると判定する請求項２又は３に記載の内燃機関制御システムの異常診断装置。
【請求項５】
前記異常判定手段は、前記圧力変化検出手段により検出した前記蓄圧部内の燃料圧力が低下している場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に前記トルク判定手段において前記実トルクが増減していないと判定されていれば、前記蓄圧部を含む高圧系統で燃料漏れ異常が生じていると判定する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関制御システムの異常診断装置。
【請求項６】
前記異常判定手段は、前記圧力変化検出手段により検出した前記蓄圧部内の燃料圧力が上昇している場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に前記トルク判定手段において前記実トルクが増減していないと判定されていれば、前記燃料ポンプの吐出異常が生じていると判定する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関制御システムの異常診断装置。
【請求項７】
前記異常判定手段は、前記トルク判定手段において前記実トルクが前記基準トルクに対して所定以上、減少していると判定される場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に前記蓄圧部内の燃料圧力が一定状態であれば、前記内燃機関でのフリクション異常が生じていると判定する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関制御システムの異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関制御システムの異常診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関用制御装置として、クランク角センサから出力されるクランク角信号に基づき、内燃機関の瞬時回転速度（瞬時ＮＥ）を計測し、該計測した瞬時ＮＥの変動に基づき内燃機関の実トルクを推定する技術がある（特許文献１参照）。また、こうして算出した実トルクに基づいて各種異常を検出することが検討されている。
【０００３】
例えば、ディーゼルエンジンにおいて、燃焼性の悪いバイオ燃料が使用された場合に燃え残りの燃料がクランクケース内に流出すると、エンジンオイルが希釈化され、それに起因して燃焼室へのオイル上がりが生じることが考えられる。この場合、燃焼室内においてオイル燃焼が生じることにより、本来想定されるトルクよりも実トルクが増加するため、その実トルクの増加を把握することにより、内燃機関制御システムにおいて異常が発生していると判定できる。また、インジェクタから意図せず燃料が噴射される噴射異常が生じる場合にも、本来想定されるトルクよりも実トルクが増加する。そのため、その実トルクの増加を把握することにより内燃機関制御システムにおいて異常が発生していると判定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のとおり内燃機関の実トルクを用いれば、内燃機関制御システムでの異常の発生を判定できるものの、既存技術では、何らかの異常が発生しているとの判定にとどまり、異常発生時においてその異常種別を判定することは不可能であった。つまり、例えば、上記のオイル上がり異常とインジェクタの噴射異常とでは、いずれも実トルクの増加が生じるため、それらいずれかの異常が発生しているとの判定は可能であるが、それら両者のうちいずれが生じているかの判定は不可能であった。この点、種々の異常種別の判定を実現しようとすれば、既存技術において改善の余地があると考えられる。
【０００６】
本発明は、複数の異常種別を個々に判別することを可能とする内燃機関制御システムの異常診断装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、圧縮着火式内燃機関の運転中において、燃料噴射手段による燃料噴射と燃料ポンプによる燃料吐出とが停止されて蓄圧部の燃料圧力が一定に保持されている所定条件下で、その時の瞬時回転速度により実トルクを算出するとともに、該実トルクについてあらかじめ定めた基準トルクに対して所定以上、増加又は減少しているか否かを判定するトルク判定手段と、
同じく前記所定条件下で、蓄圧部内の燃料圧力の変化を検出する圧力変化検出手段と、
前記トルク判定手段により判定したトルク増減の判定結果と、前記圧力変化検出手段により検出した前記蓄圧部内の燃料圧力の変化とに基づいて、異常の有無と異常の種別とを判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
内燃機関において、燃焼周期での実トルクは、燃料の燃焼により発生する燃焼成分（燃焼トルク）と、この燃焼成分とは異なる非燃焼成分（非燃焼トルク）とに分類でき、その非燃焼トルクには、内燃機関の回転による慣性トルクや、燃焼室内の空気の圧縮による圧縮トルクが含まれている。この場合、内燃機関の運転中において、燃料噴射手段による燃料噴射が停止されている無噴射状態を想定すると、その無噴射状態では、燃焼周期での発生トルクとして非燃焼トルクだけが存在する。ここで、無噴射状態での発生トルク（非燃焼トルク）は例えば事前の適合段階で算出可能であり、これを基準トルクとして、実際の機関運転時における実トルクとの比較を行えば、実トルクが基準トルクに対して所定以上、増加又は減少しているか否かを判定することができ、さらにその判定結果に基づいて異常の有無を判定できる。
【００１０】
ただし、無噴射状態において実トルクと基準トルクとの比較に基づいて異常の有無を判定できても、その発生要因としては複数の要因が考えられる。この場合、発生要因ごとの異常種別が特定できれば、その異常種別に細かく対応したフェイルセーフ処理を実施したり、最小限の部品交換を実施したりすることが可能になる。
【００１１】
この点、本発明では、無噴射状態での実トルクの増減の判定結果を異常判定要件として用いることに加え、蓄圧部内の燃料圧力が一定に保持されている筈の所定条件（すなわち蓄圧部に対する燃料の出入りが生じない条件）を想定し、その所定条件下での燃料圧力の変化を異常判定要件として用いることとしている。これにより、仮に無噴射状態において実トルクが基準トルクに対して増加又は減少していること自体は同じだとしても、蓄圧部内の燃料圧力の変化態様が異なることに基づいて異常種別の判定を実施できる。その結果、本制御システムにおいて複数の異常種別を個々に判別し、ひいては異常種別に応じた好適なる対処を実現することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、前記所定条件下で実トルクが基準トルクに対して所定以上、増加していると判定される場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に蓄圧部内の燃料圧力が一定状態にあり、かつ実トルクの増加が全気筒のうち一部気筒で生じていれば、オイル上がり異常が生じていると判定する。
【００１３】
圧縮着火式の内燃機関においてシリンダ内壁とピストンとの隙間を介して燃焼室内にエンジンオイル（潤滑油）が入り込むオイル上がり異常が生じると、無噴射状態でもオイル燃焼（圧縮着火による燃焼）によるトルク増加が生じ、そのトルク増加を判定することで異常判定が可能となる。また、オイル上がり異常が生じた場合には特に、蓄圧部内の燃料圧力が一定状態のまま保持され、さらにトルク増加が全気筒で同時に生じるのではなく、一部気筒で生じる。このことから、オイル上がり異常とそれ以外の異常との判別が可能となる。
【００１４】
また、どの気筒でトルク増加が生じたのかを把握することで、異常発生の気筒を特定することも可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、前記所定条件下で実トルクが基準トルクに対して所定以上、増加していると判定される場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に蓄圧部内の燃料圧力が一定状態にあり、かつ実トルクの増加が全気筒で生じていれば、機関吸気系へのオイル混入異常が生じていると判定する。
【００１６】
例えば内燃機関に設けられたターボチャージャの異常等によりエンジンオイルが吸気に混入し、各気筒の燃焼室内に入り込むオイル混入異常が生じると、無噴射状態でもオイル燃焼によるトルク増加が生じ、そのトルク増加を判定することで異常判定が可能となる。また、機関吸気系へのオイル混入異常が生じた場合には特に、蓄圧部内の燃料圧力が一定状態のまま保持され、さらにトルク増加が全気筒で同時に生じる。このことから、機関吸気系へのオイル混入異常とそれ以外の異常との判別が可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、前記所定条件下で実トルクが基準トルクに対して所定以上、増加していると判定される場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に蓄圧部内の燃料圧力が低下していれば、燃料噴射手段の噴射異常が生じていると判定する。
【００１８】
燃料噴射手段や制御装置の異常により、燃料噴射手段から意図せず燃料が噴射される噴射異常が生じると、燃料の燃焼によるトルク増加が生じ、そのトルク増加を判定することで異常判定が可能となる。また、燃料噴射手段の噴射異常が生じた場合には特に、蓄圧部内の燃料圧力が低下するため、その噴射異常とそれ以外の異常との判別が可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、前記所定条件下で蓄圧部内の燃料圧力が低下している場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に実トルクが増減していないと判定されていれば、蓄圧部を含む高圧系統で燃料漏れ異常が生じていると判定する。
【００２０】
蓄圧部に対する燃料の出入りが生じない条件下で、例えば燃料配管や蓄圧部といった高圧系統での異常より高圧燃料が外部に漏洩する燃料漏れ異常が生じると、実トルクの増減は生じないものの、蓄圧部内の燃料圧力が低下するため、燃料漏れ異常とそれ以外の異常との判別が可能となる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、前記所定条件下で蓄圧部内の燃料圧力が上昇している場合に異常有りと判定するものであり、さらにその異常時に実トルクが増減していないと判定されていれば、燃料ポンプの吐出異常が生じていると判定する。
【００２２】
蓄圧部に対する燃料の出入りが生じない条件下で、燃料ポンプの異常駆動により意図せず燃料吐出が行われるポンプ吐出異常が生じると、実トルクの増減は生じないものの、蓄圧部内の燃料圧力が上昇するため、ポンプ吐出異常とそれ以外の異常との判別が可能となる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、前記所定条件下で実トルクが基準トルクに対して所定以上、減少していると判定される場合に異常有りと判定するものであり、さらに蓄圧部内の燃料圧力が一定状態であれば、内燃機関でのフリクション異常が生じていると判定する。
【００２４】
蓄圧部に対する燃料の出入りが生じない条件下で、エンジンオイルの不足や粘性低下に起因してエンジン摺動部における摩擦力が増大するフリクション異常が生じると、蓄圧部内の燃料圧力は一定のまま保持されるものの、実トルクが減少するため、内燃機関でのフリクション異常とそれ以外の異常との判別が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ディーゼルエンジンの制御システムの概要を示す構成図。
【図２】ＮＥとＮＥ変動とを示す波形図。
【図３】異常発生時におけるＮＥ変動の各形態を示す波形図。
【図４】正常時及び異常時におけるエンジントルクと燃圧との挙動を示すタイムチャート。
【図５】異常診断処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。本実施形態では、車両用の多気筒ディーゼルエンジンについて、コモンレール式燃料噴射装置を備える制御システムとして本発明を具体化しており、その詳細な構成を以下に説明する。図１は、本制御システムの概要を示す構成図である。
【００２７】
図１において、圧縮着火式内燃機関としての４気筒ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１０は、シリンダブロック１１に形成されたシリンダ１２内をピストン１３が往復動するレシプロ式エンジンであり、ピストン１３の往復動により図示しない出力軸としてのクランク軸が回転する。吸気ポート及び排気ポートには、図示しないカム軸の回転により開閉する吸気弁１４と排気弁１５とがそれぞれ設けられており、吸気弁１４を介して燃焼室１６内に新気が導入される一方、排気弁１５を介して燃焼室１６から排気が排出される。また、エンジン１０には、各気筒の燃焼室１６に燃料を直接噴射する燃料噴射手段として電磁駆動式のインジェクタ１７が設けられている。
【００２８】
エンジン１０の吸気側には吸気管２１が接続され、排気側には排気管２２が接続されている。吸気管２１には、吸気系最上流部のエアクリーナ２３を介して新気が導入され、この新気が分岐配管部（インテークマニホールド部）を介して各気筒に吸入される。また、排気管２２には、排気浄化を行うための排気後処理システムとして、排気中のＰＭを捕集するためのＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）２５と、排気中のＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ吸蔵還元型の触媒（ＮＯｘ触媒）２６とが設けられている。なお、吸気管２１と排気管２２との間には、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に再循環（還流）させるＥＧＲ装置が設けられているが、図１においては省略している。
【００２９】
また、吸気管２１と排気管２２との間にはターボチャージャ３０が配設されている。ターボチャージャ３０は、吸気管２１に設けられた吸気コンプレッサ３１と、排気管２２に設けられた排気タービン３２とを有し、これらコンプレッサ３１及びタービン３２がシャフト３３にて連結されている。ターボチャージャ３０では、排気管２２を流れる排気によって排気タービン３２が回転するとともに、このタービン回転に伴い吸気コンプレッサ３１が回転し、これにより吸気の過給が行われる。また、吸気管２１において吸気コンプレッサ３１の下流側には、吸気の充填効率を高めるためのインタークーラ３５が設けられている。
【００３０】
燃料供給系の構成として、各気筒のインジェクタ１７には、高圧燃料配管４１を介して蓄圧配管としてのコモンレール４２が接続されている。コモンレール４２には、燃料タンク内の低圧燃料を高圧化して吐出する燃料ポンプ４３が接続され、燃料ポンプ４３の駆動に伴い噴射圧相当の高圧燃料がコモンレール４２に連続的に蓄圧される。燃料ポンプ４３は、エンジンクランク軸の回転に伴い駆動され、そのクランク軸の回転に同期して燃料の吸入及び吐出が繰り返し行われる。燃料ポンプ４３は、都度の燃料吐出量を調整するための調量手段を備えており、その調量手段として、例えば燃料吸入部に設けられた電磁駆動式の吸入調量弁（ＳＣＶ）を備えている。
【００３１】
コモンレール４２には燃圧センサ４４が設けられており、この燃圧センサ４４によりコモンレール４２内の燃料圧力（実燃圧）が検出される。また、コモンレール４２には、同コモンレール４２内の燃圧を低減させるための減圧弁４５が設けられている。この減圧弁４５は、ノーマリクローズ式の電磁弁よりなり、例えばコモンレール４２内の燃圧が目標値を上回っている場合に、通電（駆動）されることで開弁状態となり、これによりこの減圧弁４５を用いての減圧（コモンレール４２内の燃料圧力の低減）が実施される。
【００３２】
また、本システムでは、車両及びエンジン１０の各種運転状態を検出するための検出手段を備えており、具体的には、エンジンクランク軸の回転速度を検出する回転速度センサ５１や、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ５２等を備えている。ここで、回転速度センサ５１は、例えば、クランク軸に一体に設けられたタイミングロータの歯の通過を検出する電磁ピックアップ式センサであり、該センサ５１の検出信号を波形整形することによりパルス状の回転速度信号（ＮＥパルス）が生成されるようになっている。本実施形態では、ＮＥパルスの角度間隔（パルス立ち上がりエッジ間の角度）が３０°ＣＡであり、３０°ＣＡ周期で回転速度の検出が可能となっている。
【００３３】
ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御ユニットであり、ＲＯＭ内に記憶されている制御プログラムにより各種制御を実施する。ＥＣＵ６０には、燃圧センサ４４や回転速度センサ５１、アクセルセンサ５２の各検出信号の他、車速センサ、吸気温センサなどの各種センサから検出信号が逐次入力される。そして、ＥＣＵ６０は、エンジン回転速度やアクセル開度等のエンジン運転情報に基づいて、燃料噴射態様として燃料噴射量及び噴射時期を決定し、それに応じた噴射制御信号をインジェクタ１７に出力する。
【００３４】
また、ＥＣＵ６０は、都度のエンジン運転状態に基づいてコモンレール４２内の燃圧を制御する。具体的には、エンジン回転速度やアクセル開度に基づいてコモンレール４２の目標燃圧を算出し、燃圧センサ４４にて検出された実燃圧が目標燃圧となるように燃料ポンプ４３の燃料吐出量を制御する（燃圧フィードバック制御を実施する）。
【００３５】
ところで、エンジン１０では、各気筒での燃焼によりエンジン回転速度ＮＥが変動し、燃焼サイクル内の各行程に応じて回転速度の上昇と回転速度の降下とが繰り返される。すなわち図２（ａ）に示すように、直列４気筒エンジンの場合、各気筒の燃焼順序は第１気筒（＃１）→第３気筒（＃３）→第４気筒（＃４）→第２気筒（＃２）であり、１８０°ＣＡごとに燃料噴射が行われてその燃料が燃焼に供される。このとき、１気筒ずつの燃焼周期（１８０°ＣＡ周期）で見ると、燃焼に伴いクランク軸に回転力が付与されることでエンジン回転速度ＮＥが上昇するとともに、その後クランク軸等に作用する負荷によりエンジン回転速度ＮＥが降下する。なお、図２（ａ）に示すエンジン回転速度ＮＥは、エンジン１０のクランク軸が所定角度（本実施形態では３０°ＣＡ）回転する度にその回転に要した時間から算出される回転速度であり、瞬時回転速度とも称されるものである。
【００３６】
本実施形態では、各気筒の燃焼サイクルにおけるエンジン回転速度ＮＥの増減変化に着目し、その回転速度変化に基づいて気筒ごとに実トルクを推定する。
【００３７】
具体的には、エンジン回転速度ＮＥを離散フーリエ変換することで、燃焼周期でのＮＥ変動を算出し、そのＮＥ変動から各気筒の実トルクを算出するようにしている。この場合、実際のエンジン回転速度ＮＥ（ＮＥ波形）に対して（式１）に従って離散フーリエ変換を実施し、それによりフーリエ級数Ｃｒｏｗの実数部Ｒｅ及び虚数部Ｉｍを算出する。
【００３８】
【数１】
0005459302.tif 000002
（式１）において、ＣＮＴは、ＮＥの算出周期（３０°ＣＡ周期）でカウントアップされる角度カウンタの値、ＣＮＴ０は、エンジン１０における燃焼周期（１８０°ＣＡ）に相当するカウンタ値、Ｔは、燃焼周期（１８０°ＣＡ周期）、Δは、ＮＥの算出周期（３０°ＣＡ周期）である。なお、Ｃｒｏｗ＿Ｒｅ及びＣｒｏｗ＿Ｉｍは、クランク軸の１回転周期内において前回値に対して逐次更新がなされ、その１回転周期ごとにリセットされるものとなっている。
【００３９】
また、上記算出した（式１）のＣｒｏｗ＿Ｒｅ及びＣｒｏｗ＿Ｉｍを、（式２）に代入することで、燃焼周期Ｔの成分波形の振幅Ａｒｏｗ及び位相θｒｏｗを算出する。
【００４０】
【数２】
0005459302.tif 000003
図２（ｂ）には、エンジン回転速度ＮＥ（ＮＥ波形）を燃焼周期で離散フーリエ変換することにより得られたエンジン回転速度ＮＥの変動成分（ＮＥ変動）を示しており、気筒ごとのＮＥ変動の振幅（ピーク値とボトム値との差）が、上記（式２）で算出される振幅Ａｒｏｗである。また、この振幅Ａｒｏｗが気筒ごとの実トルクに相当する。
【００４１】
本実施形態では、上記のごとく算出される実トルク（振幅Ａｒｏｗ）に基づいて、本制御システムにおいて発生する各種異常の有無を判定することとしている。より具体的には、エンジン１０において、燃焼周期のトルク成分は、燃料の燃焼により発生する燃焼成分（燃焼トルク）と、この燃焼成分とは異なる非燃焼成分（非燃焼トルク）とに分類でき、その非燃焼トルクには、エンジン１０の回転による慣性トルクや、燃焼室１６内の空気の圧縮による圧縮トルクが含まれている。この場合、エンジン１０の運転中（クランク軸の回転中）において、インジェクタ１７による燃料噴射が停止されている無噴射時を想定すると、その無噴射状態では、燃焼周期での発生トルクとして非燃焼トルクだけが存在する。ここで、無噴射状態での発生トルク（非燃焼トルク）は事前の適合段階で算出可能であり、これを基準値として、実際のエンジン運転時における実トルクとの比較を行えば、実トルクについて基準値からの乖離量を求めることができ、さらにその乖離量に基づいて異常診断の実施が可能となる。例えば、無噴射状態であり本来は燃料の燃焼が無い筈なのに、実トルクが増加している場合、基準値との比較により実トルクの増加が把握でき、異常発生している旨を判定できる。
【００４２】
ただし、無噴射状態において実トルクが基準値に対して増加又は減少していることに基づいて、本制御システムに何らかの異常が発生していると判断できても、その発生要因としては複数の要因が考えられる。この場合、発生要因が特定できれば、その発生要因に細かく対応したフェイルセーフ処理を実施したり、最小限の部品交換を実施したりすることが可能になるのに対し、発生要因が特定できなければ、こうしたフェイルセーフ処理や部品交換の実施が困難となる。
【００４３】
そこで本実施形態では、無噴射状態での実トルクの増減の判定結果を異常判定要件として用いることに加え、コモンレール４２内の燃圧が一定に保持されている筈の所定条件（すなわちコモンレール４２に対する燃料の出入りが生じない条件）を想定し、その所定条件下での燃圧の変化を異常判定要件として用いることとしている。そしてこれにより、仮に無噴射状態において実トルクが基準値に対して増加又は減少していること自体は同じだとしても、コモンレール４２内の燃圧の変化態様が異なることに基づいて、複数の異常種別の判定を実施できるようにしている。
【００４４】
異常判定の対象となる異常種別としては以下の（１）〜（６）を想定している。
（１）オイル上がり異常。
（２）吸気系へのオイル混入異常。
（３）インジェクタ１７の噴射異常。
（４）高圧系統の燃料漏れ異常。
（５）燃料ポンプ４３の吐出異常。
（６）エンジン１０のフリクション異常。
【００４５】
上記（１）は、シリンダブロック１１においてシリンダ内壁とピストンとの隙間を介して燃焼室１６内にエンジンオイル（潤滑油）が入り込む異常である。上記（２）は、ターボチャージャ３０の異常等によりエンジンオイルが吸気に混入し、各気筒の燃焼室１６内に入り込む異常である。上記（３）は、インジェクタ１７又はＥＣＵ６０の異常により、インジェクタ１７から意図せず燃料が噴射される異常である。上記（４）は、高圧燃料配管４１やコモンレール４２、減圧弁４５といった高圧系統の異常より高圧燃料が外部に漏洩する異常である。上記（５）は、燃料ポンプ４３の異常により意図せず燃料吐出が行われる異常である。上記（６）は、エンジンオイルの不足や粘性低下に起因してエンジン摺動部における摩擦力が増大する異常である。
【００４６】
上記の各異常について、実トルク及び燃圧の各変化の態様を図３、図４を適宜参照しながら説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、実ＮＥ変動の振幅が基準のＮＥ変動の振幅に対して増加又は減少する態様を示しており、実線が実ＮＥ変動を、破線が基準のＮＥ変動を示している。また、図４（ａ）はトルク変化の態様を示しており、破線は基準トルクを、実線は３つの異常形態での実トルクを示している。図４（ｂ）は燃圧変化の態様を示しており、破線は異常なしを、実線は異常時を示している。
【００４７】
上記（１）〜（３）の各異常では、いずれもエンジン１０の実トルクが基準値に対して増加する現象が生じる。つまり、（１）、（２）の各異常ではオイル燃焼に伴うトルク増加が生じ、（３）の異常では燃料の燃焼に伴うトルク増加が生じる。ただし、これら（１）〜（３）の各異常を対比すると、（１）は、エンジン１０の全気筒で同時に生じるのではなく一部の気筒で生じると考えられるのに対し、（２）は全気筒で同時に生じると考えられる。つまり、（１）の発生時には、図３（ａ）に示すように、一部気筒（図では＃３）で実際のＮＥ変動の振幅（実トルク）が基準変動の振幅（基準トルク）に対して増加するのに対し、（２）の発生時には、図３（ｂ）に示すように、全気筒で実際のＮＥ変動の振幅（実トルク）が基準変動の振幅（基準トルク）に対して増加する。また、（１）、（２）では、トルク変化として図４（ａ）に示す違いが生じる。他方で、（１）、（２）では、コモンレール４２内の燃圧が一定のまま保持されるのに対し、（３）では、コモンレール４２内の燃圧が減少側に変化すると考えられる（図４（ｂ）参照）。以上ことから、（１）〜（３）の各異常について異常種別の判定が可能となる。
【００４８】
また、（４）、（５）の各異常では、いずれもエンジン１０の実トルクの増減が見られないものの、（４）ではコモンレール４２内の燃圧が低下し、（５）ではコモンレール４２内の燃圧が増加するため（図４（ｂ）参照）、これら（４）、（５）の各異常について異常種別の判定が可能となる。
【００４９】
また、（３）、（４）の各異常では、いずれもコモンレール４２内の燃圧が低下する現象が生じるものの、（３）ではエンジン１０の実トルクが増加し、（４）ではエンジン１０の実トルクが増加しないため（図４（ａ）参照）、これら（３）、（４）の各異常について異常種別の判定が可能となる。なお、（３）の発生時において、それが一部気筒で生じているのか、全気筒で生じているのかに応じてトルク増加の態様が異なるとも考えられる。
【００５０】
その他、（６）の異常は、上記（１）〜（５）とは異なり、コモンレール４２内の燃圧が一定に保持されているのに、エンジン１０の実トルクが基準値に対して低下している（図４（ａ）参照）。これにより、（６）の異常について異常種別の判定が可能となる。
【００５１】
図５は、異常診断処理を示すフローチャートであり、本処理は、ＥＣＵ６０により所定周期で（例えばＮＥパルスの立ち上がりごとに）繰り返し実行される。
【００５２】
図５において、ステップＳ１１では、エンジン１０が無噴射状態になっているか否かを判定する。本実施形態では、アクセルペダルが踏込み操作されていないアクセルオフ状態であり、かつエンジン回転速度ＮＥが所定の燃料カット回転速度以上である場合に燃料カットが実施されるようになっており、かかる燃料カットの実施状態であれば無噴射状態である旨を判定する。そして、無噴射状態であれば後続のステップＳ１２に進み、無噴射状態でなければそのまま本処理を終了する。
【００５３】
ステップＳ１２では、燃料ポンプ４３と減圧弁４５とについて駆動を停止する。この場合、無噴射状態で燃料ポンプ４３と減圧弁４５との駆動が停止されることにより、コモンレール４２に対する燃料の流入（燃料ポンプ４３からの燃料流入）と、コモンレール４２からの燃料の流出（インジェクタ１７、減圧弁４５からの燃料流出）とが共に停止されることとなる。したがって、上記処理により、コモンレール４２内の燃圧が一定に保持されるべき状態（燃圧一定状態）となる。
【００５４】
その後、ステップＳ１３では、気筒ごとに燃焼周期での実トルクを算出する。この場合、上記のとおり（式１）及び（式２）に基づいて、振幅Ａｒｏｗが気筒ごとの実トルクとして算出される。
【００５５】
その後、ステップＳ１４では、ステップＳ１３で算出した実トルクと、あらかじめ定めておいた基準トルクとの差分であるトルク偏差ΔＴを算出する（トルク偏差ΔＴ＝実トルク−基準トルク）。基準トルクは、エンジン１０の無噴射状態において燃焼周期での瞬時トルクの理想値として定められたものであり、例えば適合段階においてあらかじめ算出されるとともにＥＣＵ６０内のメモリに保存されている。
【００５６】
その後、ステップＳ１５では、燃圧一定状態になった後において実際の燃圧が一定のまま保持されているか否かを判定する。このとき、燃圧一定状態になった当初の燃圧を基準とし、それからの圧力変化量に基づいて燃圧が一定のままか否かが判定される。そして、燃圧が一定のまま保持されていればステップＳ１６に進み、燃圧変化が生じていればステップＳ２２に進む。
【００５７】
ステップＳ１６では、トルク偏差ΔＴが所定の判定値Ｋ１（Ｋ１＞０）以上であるか否か、すなわち実トルクが基準トルクに対して所定以上、増加しているか否かを判定する。そして、ＹＥＳであればステップＳ１７に進み、その実トルクの増加が一部気筒で生じているのか、全気筒で同時に生じているのかを判定する。
【００５８】
この場合、実トルクの増加が一部気筒で生じているのであれば、ステップＳ１８に進み、オイル上がり異常が生じていると判定する。このとき、トルク増加がどの気筒で生じたのかを把握することで、異常発生の気筒を特定できる。また、実トルクの増加が全気筒で同時に生じているのであれば、ステップＳ１９に進み、エンジン吸気系でのオイル混入異常が生じていると判定する。
【００５９】
また、上記のステップＳ１６がＮＯである場合に、ステップＳ２０では、トルク偏差ΔＴが所定の判定値Ｋ２（Ｋ２＜０）以下であるか否か、すなわち実トルクが基準トルクに対して所定以上、減少しているか否かを判定する。そして、ＹＥＳであればステップＳ２１に進み、フリクション異常が生じていると判定する。
【００６０】
一方、上記のステップＳ１５がＮＯである場合（燃圧変化が生じている場合）に、ステップＳ２２では、燃圧変化が減少変化であるか否かを判定する。そして、ＹＥＳであればステップＳ２３に進み、実トルクが基準トルクに対して増減しておらずトルク一定の状態であるか否かを判定する。ステップＳ２３がＹＥＳなら、ステップＳ２４に進み、高圧系統での燃料漏れ異常が生じていると判定する。また、ステップＳ２３がＮＯなら、ステップＳ２５に進み、トルク偏差ΔＴが判定値Ｋ１以上であるか否か、すなわち実トルクが基準トルクに対して所定以上、増加しているか否かを判定する。この場合、ΔＴ≧Ｋ１であれば、ステップＳ２６に進み、インジェクタ１７の噴射異常が生じていると判定する。
【００６１】
また、上記のステップＳ２２がＮＯである場合（つまり、燃圧上昇している場合）、ステップＳ２７では、実トルクが基準トルクに対して増減しておらずトルク一定の状態であるか否かを判定する。そして、ＹＥＳであればステップＳ２８に進み、燃料ポンプ４３の吐出異常が生じていると判定する。
【００６２】
上記のステップＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２１，Ｓ２４，Ｓ２６，Ｓ２８では、それぞれの異常種別の結果がダイアグデータとしてＥＣＵ６０内のバックアップ用メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）に記憶される。これにより、事後処理としてメモリ内のダイアグデータを参照すれば、異常の発生要因を把握でき、その発生要因に合わせた改修処置等を適宜実施できる。このとき、異常の原因が特定できているため、部品交換を要するとしても、それを最小限の部品交換にとどめることが可能になる。また、燃料噴射量やポンプ吐出量を制御する、車両速度やエンジン回転速度を制限するといった適宜のフェイルセーフ処理を、異常種別に応じて細かく実施することが可能となる。
【００６３】
なお、無噴射状態において、燃圧が一定のまま保持され、かつトルク偏差ΔＴ＝Ｋ１〜Ｋ２内となる場合（ステップＳ１５＝ＹＥＳ、ステップＳ１６，Ｓ２０が共にＮＯとなる場合）には、システム正常であり、どの種別の異常であるかの判定は実施されない。
【００６４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００６５】
エンジン運転中において、インジェクタ１７による燃料噴射と燃料ポンプ４３による燃料吐出とが停止されてコモンレール４２内の燃圧が一定に保持されている所定条件下で、その時のエンジン回転速度ＮＥ（瞬時回転速度）により実トルクを算出するとともに、該実トルクについてあらかじめ定めた基準トルクに対して所定以上、増加又は減少しているか否かを判定する一方、同じく所定条件下で、コモンレール４２内の燃圧の変化を検出し、それらトルク増減の判定結果と、燃圧の変化とに基づいて、異常の有無と異常の種別とを判定するようにした。これにより、仮に無噴射状態において実トルクが基準トルクに対して増加又は減少していること自体は同じだとしても、コモンレール４２内の燃圧の変化態様が異なることに基づいて異常種別の判定を実施できる。その結果、本制御システムにおいて複数の異常種別を個々に判別し、ひいては異常種別に応じた好適なる対処を実現することが可能となる。
【００６６】
判定対象となる異常種別として、オイル上がり異常、吸気系へのオイル混入異常、インジェクタ１７の噴射異常、高圧系統の燃料漏れ異常、燃料ポンプ４３の吐出異常、エンジン１０のフリクション異常を、共通の異常判定パラメータを用いてそれぞれ特定できる。この場合、異常種別ごとに異なる異常判定パラメータを用意する必要が無く、効率よく異常判定を実施できる。
【００６７】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６８】
・上記実施形態では、瞬時回転速度であるエンジン回転速度ＮＥを離散フーリエ変換することで、燃焼周期でのＮＥ変動を算出し、そのＮＥ変動から各気筒の実トルクを算出する構成としたが、これを以下のように変更してもよい。すなわち、エンジン回転速度ＮＥについて、フィルタ手段としてのＢＰＦ（帯域フィルタ）によりＮＥ変動成分を抽出し、それを瞬時トルクＮＥｆｌｔとして算出する。このとき、回転速度センサ５１の検出信号（ＮＥパルス）により算出されるエンジン回転速度ＮＥにはノイズや検出誤差による要因が含まれており、実際の回転速度に対して回転速度の検出値がばらつくが、ＢＰＦにより高周波成分と低周波成分とが除去され、瞬時トルクＮＥｆｌｔはそれらばらつきの要因が解消されたものとなる。なお、ＮＥパルスの検出周期は例えば６°ＣＡであるとよい。この瞬時トルクＮＥｆｌｔ（ｉ）は、例えば以下の（式３）により表される。
【００６９】
【数３】
0005459302.tif 000004
（式３）において、ＮＥ（ｉ）は回転速度の今回サンプリング値、ＮＥ（ｉ−１）、ＮＥ（ｉ−２）は回転速度の前回、前々回のサンプリング値、ＮＥｆｌｔ（ｉ−１）、ＮＥｆｌｔ（ｉ−２）は瞬時トルクの前回、前々回の値である。ｋ１〜ｋ５は定数である。
【００７０】
上記（式３）は、次の（式４）に表す伝達関数Ｇ（ｓ）を離散化したものである。なお、ζは減衰係数、ωは応答周波数である。
【００７１】
【数４】
0005459302.tif 000005
ここでは特に、応答周波数ωをエンジン１０の燃焼周波数としており、上記の（式３）ではω＝燃焼周波数としたことに基づいて定数ｋ１〜ｋ５が設定されている。燃焼周波数は単位角度ごとの燃焼頻度を表した角度周波数であり、４気筒エンジンの場合には燃焼周期（燃焼角度周期）が１８０°ＣＡであり、その燃焼周期の逆数により燃焼周波数が決定される。
【００７２】
そして、気筒ごとの瞬時トルクＮＥｆｌｔを、各気筒のＴＤＣ後所定区間において積分し、その区間積分の結果から気筒ごとのトルク（気筒別トルクＮＥｔｒｑ）を算出する。瞬時トルクＮＥｆｌｔを区間積分する範囲は、燃焼に伴う瞬時回転変化（トルク変化）を高感度に算出できる範囲であるとよく、例えば、各気筒のＴＤＣ〜ＡＴＤＣ９０°ＣＡの範囲を区間積分範囲としている。ただし、区間積分範囲はこれ以外に設定されてもよく、例えば各気筒のＴＤＣ〜ＡＴＤＣ１８０°ＣＡの範囲を区間積分範囲としてもよい。区間積分範囲を気筒ごとに複数設定しておくことも可能である。こうした気筒別トルクＮＥｔｒｑの算出処理は、図５のステップＳ１３にて実施される。
【００７３】
上記のとおり気筒別トルクＮＥｔｒｑを算出する構成にあっても、エンジン運転中において、インジェクタ１７による燃料噴射と燃料ポンプ４３による燃料吐出とが停止されてコモンレール４２内の燃圧が一定に保持されている所定条件下での、トルク増減と燃圧変化とに基づいて、異常の有無と異常の種別とを判定できる。
【００７４】
・上記実施形態では、基準トルクを、事前の適合段階であらかじめ算出する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、工場出荷当初におけるエンジン運転中において、インジェクタ１７による燃料噴射と燃料ポンプ４３による燃料吐出とが停止されてコモンレール４２内の燃料圧力が一定に保持されている所定条件下で、システム正常状態での実トルクを基準トルクとして算出する構成であってもよい。この場合にも、事前に算出した基準トルクに対して、都度の実トルクが増加又は減少していれば、異常有りと判定できる。
【００７５】
・上記実施形態では、６つの異常種別について種別判定を実施したが、これに限らず、その一部のみを判定対象としてもよい。例えば、オイル上がり異常と、吸気系へのオイル混入異常と、インジェクタ１７の噴射異常との判別だけを実施する構成としたり、燃料噴射系の異常種別である高圧系統の燃料漏れ異常と、燃料ポンプ４３の吐出異常との判別だけを実施する構成としたりする構成としてもよい。また仮に、上記の各異常種別のうちいずれか１つ（例えばオイル上がり異常のみ）について異常種別の判定を実施するとしても、その判定対象となる異常種別は、他の異常種別とは異なる特徴点を判定するものであるため、精度の良い判定を実現できる。
【符号の説明】
【００７６】
１０…エンジン、１７…インジェクタ（燃料噴射手段）、４２…コモンレール（蓄圧部）、４３…燃料ポンプ、４４…燃圧センサ、５１…回転速度センサ、６０…ＥＣＵ（トルク判定手段、圧力変化検出手段、異常判定手段）。
【図１】
0005459302.tif 000006
【図２】
0005459302.tif 000007
【図３】
0005459302.tif 000008
【図４】
0005459302.tif 000009
【図５】
0005459302.tif 000010