(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ２センサと、
前記内燃機関に燃料を噴射するためのインジェクタと、
前記酸素濃度に応じて前記インジェクタを駆動し、前記内燃機関に供給される燃料量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記フィードバック制御手段による制御燃料量を強制的に補正する燃料強制補正手段と、
少なくとも前記インジェクタの異常の有無を判定する異常判定手段とを備え、
前記燃料強制補正手段は、前記内燃機関の運転状態が安定状態にある場合に、前記制御燃料量の強制燃料補正制御を実行し、
前記異常判定手段は、
前記燃料強制補正手段による強制燃料補正制御中に前記Ｏ２センサから検出される酸素濃度に基づいて、前記インジェクタの異常の有無を判定するとともに、
前記インジェクタの異常の有無を判定する前に、前記燃料強制補正手段による強制燃料補正制御中に前記Ｏ２センサから検出される酸素濃度に基づいて前記Ｏ２センサの異常の有無を判定し、
前記Ｏ２センサが異常でない場合のみに、前記インジェクタの異常の有無を判定することを特徴とする内燃機関の異常診断装置。
【請求項２】
前記異常判定手段は、警告報知手段を備え、前記Ｏ２センサまたは前記インジェクタの異常を判定した場合に、前記警告報知手段を駆動することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常診断装置。
【請求項３】
前記異常判定手段は、
前記フィードバック制御手段による制御燃料量が基準値よりも所定値以上変位した場合に、前記制御燃料量の異常と判定し、
前記インジェクタおよび前記制御燃料量の少なくとも一方が異常と判定された場合に、前記インジェクタを含む燃料系の異常と判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車エンジンなどに用いられる燃料系（インジェクタ）の異常を判定する内燃機関の異常診断装置に関し、特に異常判定の信頼性を向上させるとともに、高い頻度で異常判定することのできる内燃機関の異常診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関の制御装置においては、インジェクタから噴射される燃料量を運転状態に応じてフィードバック制御するために、酸素濃度を検出するＯ２センサを排気管に設け、検出された酸素濃度に応じて燃料量のフィードバック制御が行われている。
【０００３】
また、内燃機関の運転中においては、内燃機関に供給される燃料量のフィードバック制御を確実に維持するために、インジェクタを含む燃料系またはＯ２センサが正常に機能していることを診断する必要がある。
【０００４】
そこで、従来より、燃料系またはＯ２センサの異常を判定するための内燃機関の異常診断装置が種々提案されている。
たとえば、第１の従来例として、特開平４−２６９３５０号公報や特開平６−１７６９２号公報には、Ｏ２センサの出力信号状態に基づいて一部気筒の燃料系異常を判定する装置が記載されている。
【０００５】
しかしながら、上記第１の従来例１では、Ｏ２センサの検出信号に基づくフィードバック状態が特に規定されていないので、燃料系異常以外の外乱（負荷変動やエンジン回転数変動など）によってＯ２センサの検出信号が変動した場合に、異常発生と誤判定するおそれがある。
【０００６】
また、第２の従来例として、特開平２−１１８４０号公報には、強制燃料補正制御中にＯ２センサから検出される酸素濃度の信号状態に基づいてＯ２センサの異常を判定する装置が記載されている。
しかしながら、第２の従来例では、強制燃料補正制御中のみにＯ２センサの異常を判定しているので、Ｏ２センサの異常を高い頻度で判定することができない。
【０００７】
さらに、第３の従来例として、特開昭６３−２１９８４８号公報には、Ｏ２センサの検出信号（酸素濃度）に基づくフィードバック制御燃料量とフィードバック制御燃料量の学習制御量とを用いて燃料系異常を判定する装置が記載されている。
しかしながら、第３の従来例では、全体的な燃料系異常のみを検出しており、一部気筒の燃料系異常を検出することができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の異常診断装置は以上のように、第１の従来例では、燃料系異常以外の外乱によってＯ２センサの検出信号が乱れた場合に、Ｏ２センサの異常を誤判定するおそれがあるという問題点があった。
【０００９】
また、第２の従来例では、Ｏ２センサの異常を高い頻度で判定することができないという問題点があった。
さらに、第３の従来例では、一部分の気筒の燃料系異常を検出することができないという問題点があった。
【００１０】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、燃料強制補正手段を用いるとともに、Ｏ２センサの故障判定を燃料システムの故障判定よりも先に実行することにより、異常判定の信頼性を向上させるとともに、高い頻度で異常判定することのできる内燃機関の異常診断装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の異常診断装置は、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ２センサと、内燃機関に燃料を噴射するためのインジェクタと、酸素濃度に応じてインジェクタを駆動し、内燃機関に供給される燃料量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、フィードバック制御手段による制御燃料量を強制的に補正する燃料強制補正手段と、少なくともインジェクタの異常の有無を判定する異常判定手段とを備え、燃料強制補正手段は、内燃機関の運転状態が安定状態にある場合に、制御燃料量の強制燃料補正制御を実行し、異常判定手段は、燃料強制補正手段による強制燃料補正制御中にＯ２センサから検出される酸素濃度に基づいて、インジェクタの異常の有無を判定するとともに、インジェクタの異常の有無を判定する前に、燃料強制補正手段による強制燃料補正制御中にＯ２センサから検出される酸素濃度に基づいてＯ２センサの異常の有無を判定し、Ｏ２センサが異常でない場合のみに、インジェクタの異常の有無を判定するものである。
【００１４】
また、この発明に係る内燃機関の異常診断装置による異常判定手段は、警告報知手段を備え、Ｏ２センサまたはインジェクタの異常を判定した場合に、警告報知手段を駆動するものである。
【００１５】
また、この発明に係る内燃機関の異常診断装置による異常判定手段は、フィードバック制御手段による制御燃料量が基準値よりも所定値以上変位した場合に、制御燃料量の異常と判定し、インジェクタおよび制御燃料量の少なくとも一方が異常と判定された場合に、インジェクタを含む燃料系の異常と判定するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示すブロック構成図である。
【００１７】
図１において、エンジン（内燃機関）１には、吸気管２および排気管３が連通されている。
吸気管２内には、エンジン１への吸気量を調整するためのスロットル弁４が設けられている。
【００１８】
また、吸気管２からエンジン１への空気導入部には、複数の気筒毎に燃料を噴射するためのインジェクタ５が設けられている。ここでは、図面の煩雑さを回避するために、１つのインジェクタ５のみが示されている。
【００１９】
また、吸気管２内において、スロットル弁４の上流側には、吸気量を検出するためのエアフローセンサ６が設けられており、スロットル弁４には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ７が設けられている。
エアフローセンサ６は、エンジン１に導入される吸気量に応じたパルスを出力する。
【００２０】
さらに、エンジン１の回転軸（クランク軸）には、基準回転位置を検出するためのクランク角センサ８が設けられ、排気管３には、排気ガス中の酸素濃度（空燃比に対応する）を検出するためのＯ２センサ９が設けられている。
クランク角センサ８は、エンジン１の回転数に応じたパルスを出力する。
【００２１】
エアフローセンサ６、スロットル開度センサ７、クランク角センサ８、Ｏ２センサ９は、エンジン１の運転状態を検出する各種センサを構成している。図示されない他のセンサとしては、吸気管２の内圧を検出する圧力センサやエンジン１の冷却水温度を検出する水温センサなどがある。
各種センサの検出信号は、所定クランク角毎に、電子式のコントロールユニット１０に入力される。
【００２２】
コントロールユニット１０は、各種センサ６〜９からの検出信号を取り込む入力インタフェイス回路１１と、各種入力情報を処理するマイコン１２と、マイコン１２の演算処理に基づく各種制御信号を出力する出力インタフェイス回路１３とを備えている。
【００２３】
マイコン１２は、燃料量を制御するフィードバック制御手段１２１と、燃料量を強制的に補正する燃料強制補正手段１２２と、少なくともインジェクタ５の異常の有無を判定する異常判定手段１２３とを備えている。
【００２４】
フィードバック制御手段１２１は、Ｏ２センサ９から検出される酸素濃度に応じて、インジェクタ５の駆動時間を制御し、エンジン１に供給される燃料量をフィードバック制御する。
【００２５】
燃料強制補正手段１２２は、インジェクタ５の異常判定時において、フィードバック制御手段１２１による制御燃料量を強制的に補正する。
異常判定手段１２３は、燃料強制補正手段１２２による強制燃料補正制御中にＯ２センサ９から検出される酸素濃度に基づいて、インジェクタ５の異常の有無を判定する。
【００２６】
コントロールユニット１０には警告灯２０が接続されており、警告灯２０は、マイコン１２内の異常判定手段１２３によりインジェクタ５の異常が判定されたときに駆動され、インジェクタ５（燃料系）に異常状態が発生したことを警告する。
【００２７】
次に、図２および図３のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１によるコントロールユニット１０の具体的な処理動作について説明する。
【００２８】
図２は強制燃料補正制御を実行するための処理ルーチンであり、エンジン１の始動後に異常の有無の判定が完了するまで、マイコン１２内の燃料強制補正手段１２２により実行される。
【００２９】
図３はインジェクタ５（燃料系）の一部異常を判定するための処理ルーチンであり、強制燃料補正制御中に、マイコン１２内の異常判定手段１２３により実行される。
ここでは、異常判定手段１２３は、複数気筒の一部分の気筒におけるインジェクタ５の異常状態を、燃料系の一部異常として判定するものとする。
【００３０】
図２において、燃料強制補正手段１２２は、まず、エンジン１への燃料量がフィードバック制御されている状態か否かを判定する（ステップＳ１）。
【００３１】
ステップＳ１において、フィードバック中である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、続いて、エンジン１の運転状態が安定状態か否かを判定する（ステップＳ２）。
【００３２】
ステップＳ２において、エンジン１が安定状態である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、続いて、エンジン始動後に強制燃料補正制御によるインジェクタ５（燃料系）の異常有無の判定が既に実行されたか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００３３】
ステップＳ３において、エンジン始動後に異常有無の判定がまだ実行されていない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、異常判定用の強制燃料補正制御を実行し（ステップＳ４）、図２の処理ルーチンを終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ１において、フィードバック中でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、通常のフィードバック制御を実行し（ステップＳ５）、図２の処理ルーチンを終了する。
【００３５】
また、ステップＳ２において、エンジン１の運転状態が安定状態でない（すなわち、ＮＯ）と判定されるか、または、ステップＳ３において、インジェクタ５の異常判定が既に実行されている（すなわち、ＹＥＳ）と判定された場合には、通常のフィードバック制御ステップＳ５に進む。
【００３６】
このように、エンジン始動後の運転状態が、Ｏ２センサ９からの検出信号（酸素濃度）に基づく燃料量フィードバック制御中であって且つ安定状態である場合に、燃料強制補正手段１２２により１回のみの強制燃料補正制御が実行され、以降、燃料系の異常判定が終了するまで強制燃料補正制御が継続的に実行される。
【００３７】
次に、図３において、異常判定手段１２３は、まず、燃料強制補正手段１２２による強制燃料補正制御中の状態か否かを判定し（ステップＳ１１）、強制燃料補正制御中でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、直ちに図３の処理ルーチンを終了する。
【００３８】
一方、ステップＳ１１において、強制燃料補正制御中である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、Ｏ２センサ９からの出力信号（酸素濃度）の処理を実行し（ステップＳ１２）、強制燃料補正制御中に検出される酸素濃度の状態をチェックする。
【００３９】
なお、ステップＳ１２における具体的な信号処理については、たとえば前述の第１の従来例（特開平４−２６９３５０号公報）などに記載されているので、ここでは詳述を省略する。
【００４０】
続いて、ステップＳ１２による信号処理結果から、燃料系の一部異常か否かを判定し（ステップＳ１３）、燃料系の一部異常でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、直ちに図３の処理ルーチンを終了する。
【００４１】
一方、ステップＳ１３において、燃料系の一部異常である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、燃料系の一部異常判定フラグＦ１に「１」をセットし（ステップＳ１４）、図３の処理ルーチンを終了する。
以下、異常判定手段１２３は、警告灯２０を駆動して異常発生状態を報知し、速やかな対処を可能にする。
【００４２】
このように、燃料強制補正手段１２２により強制燃料補正制御を実行し、強制燃料補正制御の実行中にＯ２センサ９から検出される酸素濃度をチェックして一部気筒の燃料系異常を判定することにより、Ｏ２センサ９を用いたフィードバック制御中の負荷変動やエンジン１の回転数が変化した場合でも正確に判定することができる。
【００４３】
また、エンジン始動後に安定状態において異常判定を実行するので、さらに高い信頼性で、インジェクタ５（燃料系）の一部異常を確実に判定することができる。
【００４４】
上記説明では、Ｏ２センサ９の異常について考慮しなかったが、燃料系の一部異常判定に先立ってＯ２センサ９の異常の有無を判定し、Ｏ２センサ９の正常状態を確認した後に上記燃料系の異常判定処理を実行することが望ましい。
【００４５】
以下、図４のフローチャートを参照しながら、Ｏ２センサ９の異常判定機能を追加したこの発明の実施の形態１による処理動作について説明する。
図４において、前述（図３参照）と同様の処理ステップについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
【００４６】
この場合、異常判定手段１２３は、ステップＳ１１において強制燃料補正制御中の状態が判定され、Ｏ２センサ９の出力信号処理（ステップＳ１２）を実行した後、信号処理結果に基づいて、Ｏ２センサ９が異常か否か（異常の有無）を判定する（ステップＳ２３）。
【００４７】
なお、ステップＳ１２およびＳ２３おける具体的な信号処理については、たとえば前述の第２の従来例（特開平２−１１８４０号公報）などに記載されているので、ここでは詳述を省略する。
【００４８】
ステップＳ２３において、Ｏ２センサ９が異常である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、Ｏ２センサ９の異常判定フラグＦ２に「１」を設定し、図４の処理ルーチンを終了する。
【００４９】
したがって、Ｏ２センサ９の異常時には、燃料系の一部異常判定処理（ステップＳ１３、Ｓ１４）が実行されることはなく、Ｏ２センサ９の異常時における信頼性の低い異常判定が回避される。
【００５０】
一方、ステップＳ２３において、Ｏ２センサ９が異常ではなく正常である（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、燃料系の一部異常判定処理（ステップＳ１３、Ｓ１４）を実行して、図４の処理ルーチンを終了する。
【００５１】
以下、異常判定手段１２３は、警告灯２０を駆動して、Ｏ２センサ９の異常発生状態を報知し、速やかな対処を可能にする。
このとき、Ｏ２センサ９の異常状態での警告報知は、前述の燃料系異常報知の場合とは異なる形態（たとえば、警告灯２０の点滅周期を変えたり、色の異なる個別ランプを駆動するなど）で、警告灯２０を駆動してもよい。
【００５２】
このように、異常判定手段１２３は、インジェクタ５の異常の有無を判定する前に、燃料強制補正手段１２２による強制燃料補正制御中にＯ２センサ９から検出される酸素濃度に基づいてＯ２センサ９の異常の有無を判定し、Ｏ２センサ９が異常でない（正常の）場合のみにインジェクタ５の異常の有無を判定することにより、燃料系の一部異常判定の信頼性をさらに向上させることができる。
【００５３】
また、Ｏ２センサ９の異常判定と同時に、一部気筒の燃料系異常を判定することにより、異常判定をさらに高い頻度で確実に実行することができる。
【００５４】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、燃料量フィードバック制御中にインジェクタ５（燃料系）の一部異常のみを判定したが、フィードバック制御量（フィードバック中の制御燃料量）に基づく燃料系の異常判定結果との論理和をとって、燃料系の異常を判定してもよい。
【００５５】
以下、図５のフローチャートを参照しながら、フィードバック制御量に基づく燃料系異常判定機能を追加したこの発明の実施の形態２について説明する。
この場合、異常判定手段１２３は、フィードバック制御手段１２１による制御燃料量が基準値よりも所定値以上変位した場合に、制御燃料量の異常と判定し、燃料系異常判定フラグＦｂに「１」を設定する。
【００５６】
なお、フィードバック制御量に基づく燃料系異常判定処理については、たとえば前述の第３の従来例（特開昭６３−２１９８４８号公報）などに記載されているので、ここでは詳述を省略する。
【００５７】
図５において、異常判定手段１２３は、まず、フィードバック制御量に基づく燃料系異常判定フラグＦｂが「１」に設定されているか否かを判定する（ステップＳ３１）。
【００５８】
ステップＳ３１において、Ｆｂ＝０（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、前述（図３、図４参照）のステップＳ１４により燃料系の一部異常判定フラグＦ１が「１」に設定されているか否かを判定する（ステップＳ３２）。
【００５９】
ステップＳ３２において、Ｆ１＝０（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、燃料系が正常状態なので、最終的な燃料系の異常判定フラグＦＦを「０」にクリアし（ステップＳ３３）、図５の処理ルーチンを終了する。
【００６０】
一方、ステップＳ３１において、Ｆｂ＝１（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、燃料系の異常状態と見なし、燃料系の異常判定フラグＦＦに「１」に設定し（ステップＳ３４）、図５の処理ルーチンを終了する。
【００６１】
また、ステップＳ３２において、Ｆ１＝１（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、同様に燃料系の異常状態と見なし、ステップＳ３４に進む。
【００６２】
このように、異常判定手段１２３は、フィードバック制御手段１２１による制御燃料量が基準値よりも所定値以上変位した場合に、制御燃料量の異常と判定して燃料系異常判定フラグＦｂに「１」を設定し、インジェクタ５および制御燃料量の少なくとも一方が異常と判定された場合に、インジェクタ５を含む燃料系の異常と判定して、燃料系の異常判定フラグＦＦに「１」を設定する。
【００６３】
すなわち、異常判定手段１２３は、フィードバック制御量による燃料系異常判定と、燃料系の一部異常判定とのいずれか一方の異常判定結果（論理和）により燃料系の異常と判定する。
これにより、さらに高い頻度で異常判定を実行することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ２センサと、内燃機関に燃料を噴射するためのインジェクタと、酸素濃度に応じてインジェクタを駆動し、内燃機関に供給される燃料量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、フィードバック制御手段による制御燃料量を強制的に補正する燃料強制補正手段と、少なくともインジェクタの異常の有無を判定する異常判定手段とを備え、燃料強制補正手段は、内燃機関の運転状態が安定状態にある場合に、制御燃料量の強制燃料補正制御を実行し、異常判定手段は、燃料強制補正手段による強制燃料補正制御中にＯ２センサから検出される酸素濃度に基づいて、インジェクタの異常の有無を判定するとともに、インジェクタの異常の有無を判定する前に、燃料強制補正手段による強制燃料補正制御中にＯ２センサから検出される酸素濃度に基づいてＯ２センサの異常の有無を判定し、Ｏ２センサが異常でない場合のみに、インジェクタの異常の有無を判定するようにしたので、異常判定の信頼性を向上させるとともに、高い頻度で異常判定することのできる内燃機関の異
【００６７】
また、この発明によれば、異常判定手段は、警告報知手段を備え、Ｏ２センサまたはインジェクタの異常を判定した場合に、警告報知手段を駆動するようにしたので、異常判定の信頼性を向上させるとともに、高い頻度で異常判定することのできる内燃機関の異常診断装置が得られる効果がある。
【００６８】
また、この発明によれば、異常判定手段は、フィードバック制御手段による制御燃料量が基準値よりも所定値以上変位した場合に、制御燃料量の異常と判定し、インジェクタおよび制御燃料量の少なくとも一方が異常と判定された場合に、インジェクタを含む燃料系の異常と判定するようにしたので、異常判定の信頼性を向上させるとともに、高い頻度で異常判定することのできる内燃機関の異常診断装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による処理動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１による処理動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による処理動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２による処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  エンジン（内燃機関）、９  Ｏ２センサ、５  インジェクタ、１０  コントロールユニット、１２  マイコン、２０  警告灯（警告報知手段）、１２１  フィードバック制御手段、１２２  燃料強制補正手段、１２３  異常判定手段。
【図１】
0003619180.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003619180.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003619180.tif 000006