(57)【要約】【課題】正常状態への復帰判定の精度の低下が抑制された内燃機関の異常診断装置を提供することを課題とする。【解決手段】昇温処理を実行する昇温処理部と、内燃機関が、複数の気筒の少なくとも何れかで失火が発生している異常状態にある場合に、前記異常状態での、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の冷却水の温度、及び前記昇温処理が実行中か否かである動作状態を記憶する記憶部と、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の負荷、及び前記内燃機関の冷却水の温度が、前記記憶部に記憶されたそれぞれと同一又は予め設定された所定範囲内にあり、かつ、前記昇温処理の動作状態が前記記憶部に記憶された前記昇温処理の動作状態と一致している場合に、前記内燃機関が前記異常状態から正常状態に復帰したか否か判定する復帰判定部と、を備えた内燃機関の異常診断装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の複数の気筒のうち少なくとも一の前記気筒での空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比にし、複数の前記気筒のうち残りの他の前記気筒の空燃比を前記理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に制御して、複数の前記気筒からの排気を浄化する触媒を昇温させる昇温処理を実行する昇温処理部と、
前記内燃機関が、複数の前記気筒の少なくとも何れかで失火が発生している異常状態にあるか否かを判定する異常判定部と、
前記異常判定部により肯定判定がなされた場合に、前記異常状態での、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の冷却水の温度、及び前記昇温処理が実行中か否かである動作状態を記憶する記憶部と、
前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の負荷、及び前記内燃機関の冷却水の温度が、前記記憶部に記憶されたそれぞれと同一又は予め設定された所定範囲内にあり、かつ、前記昇温処理の動作状態が前記記憶部に記憶された前記昇温処理の動作状態と一致している、か否かを判定する状態判定部と、
前記状態判定部により肯定判定がなされた場合に、前記内燃機関が前記異常状態から正常状態に復帰したか否か判定する復帰判定部と、を備えた内燃機関の異常診断装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記異常判定部により肯定判定がなされた場合に前記昇温処理が実行中であった場合、前記昇温処理により制御されている前記リッチ空燃比及びリーン空燃比の差分に相関するパラメータを記憶し、
前記状態判定部は、更に前記昇温処理により制御されている前記パラメータが、前記記憶部に記憶された前記パラメータと同一又は予め設定された所定範囲内にある、か否かを判定する、請求項１の内燃機関の異常診断装置。
【請求項３】
前記記憶部は、前記異常判定部により肯定判定がなされた場合に前記昇温処理が実行中であった場合、前記昇温処理により前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比の一方に制御されている前記気筒を記憶し、
前記状態判定部は、更に前記昇温処理により前記一方に制御されている前記気筒が、前記記憶部に記憶されている前記一方に制御されている前記気筒と一致している、か否かを判定する、請求項１又は２の内燃機関の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気を浄化する触媒を昇温させる昇温処理として、内燃機関の複数の気筒のうちの少なくとも一の気筒の空燃比をリッチ空燃比に制御し、残りの他の気筒の空燃比をリーン空燃比に制御することが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０５７４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような内燃機関において、失火が発生している異常状態にあるか否かが判定され、異常状態にあると判定された場合には、その後に異常状態から正常状態に復帰したか否かが判定される異常診断装置が知られている。具体的には、異常状態と判定された後に、異常状態での内燃機関の回転数、負荷、及び冷却水の温度と同一又は類似の運転状態になったときに、正常状態に復帰しているか否かが判定される。このように、異常状態と判定された運転状態と同一又は類似の運転状態において、正常状態に復帰したか否かが判定されるため、正常状態に復帰したか否かを適切に判定できる。
【０００５】
しかしながら、上述した昇温処理の実行中に異常状態と判定され、その後の昇温処理の停止中に正常状態に復帰したと判定される可能性がある。この場合、昇温処理の実行中では、異常状態が継続している可能性がある。また、昇温処理の停止中に異常状態と判定され、その後の昇温処理の実行中に正常状態に復帰したと判定される可能性がある。この場合、昇温処理の停止中では、異常状態が継続している可能性がある。このように、正常状態への復帰判定の精度が低下する可能性がある。
【０００６】
そこで本発明は、正常状態への復帰判定の精度の低下が抑制された内燃機関の異常診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、内燃機関の複数の気筒のうち少なくとも一の前記気筒での空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比にし、複数の前記気筒のうち残りの他の前記気筒の空燃比を前記理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に制御して、複数の前記気筒からの排気を浄化する触媒を昇温させる昇温処理を実行する昇温処理部と、前記内燃機関が、複数の前記気筒の少なくとも何れかで失火が発生している異常状態にあるか否かを判定する異常判定部と、前記異常判定部により肯定判定がなされた場合に、前記異常状態での、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の負荷、前記内燃機関の冷却水の温度、及び前記昇温処理が実行中か否かである動作状態を記憶する記憶部と、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の負荷、及び前記内燃機関の冷却水の温度が、前記記憶部に記憶されたそれぞれと同一又は予め設定された所定範囲内にあり、かつ、前記昇温処理の動作状態が前記記憶部に記憶された前記昇温処理の動作状態と一致している、か否かを判定する状態判定部と、前記状態判定部により肯定判定がなされた場合に、前記内燃機関が前記異常状態から正常状態に復帰したか否か判定する復帰判定部と、を備えた内燃機関の異常診断装置によって達成できる。
【０００８】
内燃機関の回転数や負荷等が異常状態でのそれぞれと同一又は予め設定された所定範囲内にあり、かつ昇温処理の動作状態が一致している場合に、正常状態に復帰したか否かが判定される。このため、正常状態への復帰判定の精度の低下が抑制される。
【０００９】
上記構成において、前記記憶部は、前記異常判定部により肯定判定がなされた場合に前記昇温処理が実行中であった場合、前記昇温処理により制御されている前記リッチ空燃比及びリーン空燃比の差分に相関するパラメータを記憶し、前記状態判定部は、更に前記昇温処理により制御されている前記パラメータが、前記記憶部に記憶された前記パラメータと同一又は予め設定された所定範囲内にある、か否かを判定してもよい。
【００１０】
上記構成において、前記記憶部は、前記異常判定部により肯定判定がなされた場合に前記昇温処理が実行中であった場合、前記昇温処理により前記リッチ空燃比及び前記リーン空燃比の一方に制御されている前記気筒を記憶し、前記状態判定部は、更に前記昇温処理により前記一方に制御されている前記気筒が、前記記憶部に記憶されている前記一方に制御されている前記気筒と一致している、か否かを判定してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、正常状態への復帰判定の精度の低下が抑制された内燃機関の異常診断装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、エンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図２は、異常判定制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、復帰判定制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４Ａは、異常判定時でのタイミングチャートであり、図４Ｂは、復帰判定時でのタイミングチャートである。
【図５】図５は、変形例の異常判定制御の一例を示したフローチャートである。
【図６】図６は、変形例の復帰判定制御の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、エンジンシステム１の概略構成図である。エンジン２０は、ピストン２４が収納されたシリンダブロック２１上に設置されたシリンダヘッド２２内の燃焼室２３の内で混合気を燃焼させて、ピストン２４を往復動させる。ピストン２４の往復動は、クランクシャフト２６の回転運動に変換される。また、エンジン２０は直列４気筒エンジンであるが、複数の気筒を有していればこれに限定されない。
【００１４】
エンジン２０のシリンダヘッド２２には、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごとに設けられている。また、シリンダヘッド２２の頂部には、燃焼室２３内の混合気に点火するための点火プラグ２７が気筒ごとに取り付けられている。
【００１５】
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介してサージタンク１８に接続されている。サージタンク１８の上流側には吸気管１０が接続されており、吸気管１０の上流端にはエアクリーナ１９が設けられている。そして吸気管１０には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１５と、電子制御式のスロットルバルブ１３とが設けられている。
【００１６】
また、各気筒の吸気ポートには、燃料を吸気ポート内に噴射するポート噴射弁１２ｐが設置されている。また各気筒には、燃料を気筒内に噴射する筒内噴射弁１２ｄが設定されている。これら噴射弁から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁Ｖｉの開弁時に燃焼室２３に吸入され、ピストン２４で圧縮され、点火プラグ２７で点火燃焼させられる。
【００１７】
一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気管３０に接続されている。排気管３０には、三元触媒３１が設けられている。三元触媒３１は、酸素吸蔵能を有し、ＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを浄化する。三元触媒３１は、例えば、コージェライト等の基材、特にはハニカム基材上に、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の触媒担体と、当該触媒担体上に担持された白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒金属とを含む１つ又は複数の触媒層を形成したものである。三元触媒３１は、エンジン２０が有する複数の気筒から排出された排気を浄化する触媒の一例であって、酸化触媒や、酸化触媒でコートされたガソリンパティキュレートフィルターであってもよい。
【００１８】
三元触媒３１の上流側には、排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ３３が設置されている。空燃比センサ３３は、いわゆる広域空燃比センサであり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した値の信号を出力する。
【００１９】
エンジンシステム１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備える。ＥＣＵ５０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによりエンジン２０を制御する。またＥＣＵ５０は、エンジン２０の異常を診断する異常診断装置であり、後述する異常判定制御及び復帰判定制御を実行する。これらの制御は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭにより機能的に実現される、昇温処理部、異常判定部、記憶部、状態判定部、及び復帰判定部により実現される。詳しくは後述する。
【００２０】
ＥＣＵ５０には、上述の点火プラグ２７、スロットルバルブ１３及びポート噴射弁１２ｐ、筒内噴射弁１２ｄ等が電気的に接続されている。またＥＣＵ５０には、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１、スロットルバルブ１３のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１４、吸入空気量を検出するエアフローメータ１５、空燃比センサ３３、クランクシャフト２６のクランク角を検出するクランク角センサ２５、エンジン２０の冷却水の温度を検出する水温センサ２９や、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ２７、スロットルバルブ１３、ポート噴射弁１２ｐ、筒内噴射弁１２ｄ等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射比率、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。
【００２１】
次に、ＥＣＵ５０による目標空燃比の設定について説明する。後述する昇温処理が停止中では、エンジン２０の運転状態に応じて目標空燃比が設定される。例えばエンジン２０の運転状態が低回転低負荷領域では、目標空燃比は理論空燃比に設定され、高回転高負荷領域では、目標空燃比は理論空燃比よりもリッチ側に設定される。目標空燃比が設定されると、空燃比センサ３３により検出された空燃比が目標空燃比に一致するように、各気筒への燃料噴射量がフィードバック制御される。
【００２２】
また、ＥＣＵ５０は、ポート噴射弁１２ｐ及び筒内噴射弁１２ｄからの燃料の総噴射量が、上述した目標空燃比を実現する所望の噴射量となるように、ポート噴射弁１２ｐ及び筒内噴射弁１２ｄの吹分け比率を制御している。吹分け比率とは、ポート噴射弁１２ｐの噴射量と筒内噴射弁１２ｄの噴射量との総量に対する筒内噴射弁１２ｄの噴射量の割合である。例えばエンジン２０の運転状態が低負荷低回転の場合、吹分け比率は０％に設定されポート噴射弁１２ｐのみから燃料が噴射される。エンジン２０の運転状態が中負荷中回転の場合、吹分け比率は０％を超えて１００％未満の間に設定されてポート噴射弁１２ｐ及び筒内噴射弁１２ｄの双方から燃料が噴射される。エンジン２０の運転状態が高負荷高回転の場合、吹分け比率は１００％に設定され筒内噴射弁１２ｄのみから燃料が噴射される。
【００２３】
また、ＥＣＵ５０は、三元触媒３１を所定の温度域にまで昇温させる昇温処理を実行する。昇温処理では、複数の気筒のうち一の気筒での空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に制御され、残りの他の３つの気筒での空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に制御される、いわゆるディザ制御が実行される。昇温処理での空燃比の制御は、具体的には、一の気筒での空燃比を、上述した目標空燃比に対応した燃料噴射量よりも所定の割合だけを増量補正してリッチ空燃比に制御し、残りの他の気筒での空燃比を、目標空燃比に対応した燃料噴射量よりも所定の割合だけ減量補正してリーン空燃比に制御される。例えば、一の気筒での空燃比を、目標空燃比に対応した燃料噴射量に対して１５％増量補正をしてリッチ空燃比に制御し、残りの他の３つの気筒のそれぞれの空燃比を、燃料噴射量に対して５％減量補正してリーン空燃比に制御される。上記のように昇温処理が実行されると、リッチ空燃比に設定された気筒から排出された余剰燃料が、三元触媒３１に付着し、リーン空燃比から排出された排気によるリーン雰囲気下で燃焼する。これにより三元触媒３１が昇温される。昇温処理は、ＥＣＵ５０の昇温処理部が実行する処理の一例である。
【００２４】
尚、昇温処理においては、全気筒の空燃比の平均が理論空燃比となるように設定されるが、必ずしも理論空燃比である必要はなく、理論空燃比を含む所定の範囲内で三元触媒３１が浄化能力を再生できる程度にまで昇温可能な空燃比であればよい。例えばリッチ空燃比は９〜１２の間に設定され、リーン空燃比は１５〜１６の間に設定される。また、複数の気筒のうち、少なくとも一つがリッチ空燃比に設定されており、残りの他の気筒がリーン空燃比に設定されていればよい。
【００２５】
また、ＥＣＵ５０は、エンジン２０は失火が発生している異常状態にあるか否かの判定を行う。ここで、何れか一つの気筒で失火が発生すると、少なくともその気筒の燃焼行程でクランクシャフト２６の回転速度が低下する。このため、失火が発生した気筒の燃焼行程でのクランクシャフト２６の回転変動量は、失火が発生していない他の気筒の燃焼行程での回転変動量よりも大きい。従って、クランク角センサ２５の検出値に基づいて算出されたクランクシャフト２６の回転変動量に基づいて、失火が発生しているか否かが判定される。具体的には、クランクシャフト２６が所定の回転数を回転するまでの期間中での回転変動量が所定量を超えた回数をカウントし、カウント値が閾値以上の場合には、エンジン２０は失火が発生している異常状態にあると判定される。
【００２６】
図２は、ＥＣＵ５０が実行する異常判定制御の一例を示したフローチャートである。この異常判定制御は、所定期間毎に繰り返し実行される。まず、異常判定を実行するための異常判定実行条件が成立したか否かが判定される（ステップＳ１）。異常判定実行条件は、例えば、エンジン２０の始動から所定時間経過後であること、燃料カットの実行中ではないこと、冷却水の温度が所定温度以上であること、である。これら条件が全て成立した場合にはステップＳ１で肯定判定がなされ、何れか一つでも不成立の場合にはステップＳ１で否定判定がなされて本制御は終了する。
【００２７】
ステップＳ１で肯定判定がなされると、エンジン２０は少なくとも何れかの気筒で失火が発生した異常状態にあるか否かが判定される（ステップＳ３）。具体的には上述したように、クランクシャフト２６が所定の回転数を回転するまでの期間において回転変動量が所定量を超えた回数を失火カウント値としてカウントし、失火カウント値が閾値以上の場合には異常状態にあるとの判定がなされ、失火カウント値が閾値未満の場合には異常状態ではないと判定される。ステップＳ３の処理は、エンジン２０が、複数の気筒の少なくとも何れかで失火が発生している異常状態にあるか否かを判定する異常判定部が実行する処理の一例である。尚、失火カウント値が所定の値を超えると再びゼロにリセットされる。ステップＳ３で否定判定の場合には、本制御は終了する。
【００２８】
ステップＳ３で肯定判定の場合には、エンジン２０は異常状態にあるとして異常フラグがＯＮに設定される（ステップＳ５）。尚、異常フラグがＯＮに設定されると、ＥＣＵ５０は不図示の警告灯を点灯させる。
【００２９】
次に、異常時運転状態がＥＣＵ５０のメモリに記憶される（ステップＳ７）。異常時運転状態とは、上記ステップＳ３でエンジン２０が異常状態にあると判定されたときの、エンジン２０の回転数、エンジン２０の負荷、冷却水の温度、吹分け比率、及び昇温処理の動作状態である。ＥＣＵ５０のメモリは、ステップＳ３で肯定判定がなされた場合に、異常状態での、エンジン２０の回転数、エンジン２０の負荷、エンジン２０の冷却水の温度、及び昇温処理の動作状態を記憶する記憶部の一例である。エンジン２０の回転数は、クランク角センサ２５の検出値に基づいて取得される。エンジン２０の負荷は、エアフローメータ１５の検出値に基づいて取得される。冷却水の温度は水温センサ２９の検出値に基づいて取得される。吹分け比率は、エンジン２０の運転状態に応じて吹分け比率が規定されたマップに基づいて取得される。昇温処理の動作状態とは、昇温処理が実行中であるか停止中であるかの状態である。
【００３０】
昇温処理の動作状態は、昇温処理実行フラグに基づいて取得され、昇温処理実行フラグがＯＮの場合には昇温処理は実行中であることを意味し、昇温処理実行フラグがＯＦＦの場合には昇温処理は停止中であることを意味する。尚、昇温処理の動作状態の取得は上記の方法に限定されない。昇温処理の動作状態に応じて変化するパラメータ値に基づいて、昇温処理の動作状態を取得してもよい。例えば、昇温処理の実行中にのみバルブ開閉タイミングが最進角に設定される場合には、バルブ開閉タイミングの進角量を上記のパラメータ値として、昇温処理の動作状態を取得してもよい。このように昇温処理の動作状態に直接的に又は間接的に連動したパラメータ値に基づいて昇温処理の動作状態を取得してもよい。
【００３１】
以上のように、失火が発生している異常状態と判定された場合には、異常時運転状態が記憶されて、本制御は終了する。
【００３２】
図３は、ＥＣＵ５０が実行する復帰判定制御の一例を示したフローチャートである。この復帰判定制御は、所定期間毎に繰り返し実行される。まず、異常フラグがＯＮであるか否かが判定される（ステップＳ１１）。否定判定の場合には、本制御は終了する。
【００３３】
ステップＳ１１で肯定判定の場合には、現在のエンジン２０の運転状態が、異常時運転状態と同一又は類似する類似運転状態が成立したか否かが判定される（ステップＳ１３）。類似運転状態とは、具体的には、エンジン２０の回転数、エンジン２０の負荷、冷却水の温度、及び吹分け比率が、ステップＳ７で記憶された異常時運転状態でのそれぞれと同一又は予め設定された所定範囲内にあり、かつ、昇温処理の動作状態がステップＳ７で記憶されている昇温処理の動作状態と一致していることである。所定範囲内とは、異常時運転状態での負荷等とが略一致しているとみなすことができ、後述する正常状態への復帰判定の判定精度を担保できる程度の範囲内である。昇温処理の動作状態が一致している、とは、異常時運転状態で昇温処理が実行中であった場合には、現在の運転状態でも昇温処理が実行中であり、異常時運転状態で昇温処理の停止中であった場合には、現在の運転状態でも昇温処理が停止中であることを意味する。ステップＳ１３の処理は、エンジン２０の回転数、エンジン２０の負荷、及びエンジン２０の冷却水の温度が、ＥＣＵ５０のメモリに記憶されたそれぞれと同一又は予め設定された所定範囲内にあり、かつ、昇温処理の動作状態がＥＣＵ５０のメモリに記憶された昇温処理の動作状態と一致している、か否かを判定する状態判定部が実行する処理の一例である。ステップＳ１３で否定判定の場合には、本制御は終了する。
【００３４】
ステップＳ１３で肯定判定の場合には、異常状態から正常状態に復帰されたか否かが判定される（ステップＳ１５）。復帰判定の方法は、異常判定の方法と同様に、クランクシャフト２６が所定の回転数を回転するまでの期間において回転変動量が所定量を超えた回数をカウントし、失火カウント値が閾値未満の場合に正常状態に復帰したとの判定がなされ、失火カウント値が閾値以上の場合には正常状態には復帰していないとの判定がなされる。ステップＳ１５の処理は、ステップＳ１３の処理で肯定判定がなされた場合に、エンジン２０が異常状態から正常状態に復帰したか否か判定する復帰判定部が実行する処理の一例である。尚、ステップＳ１５で何れかの判定がなさなれると、失火カウント値は再びゼロにリセットされる。ステップＳ１５で否定判定の場合には本制御は終了する。
【００３５】
ステップＳ１５で肯定判定の場合には、異常フラグがＯＮからＯＦＦに切り替えられ（ステップＳ１７）、記憶された異常時運転状態がクリアされる（ステップＳ１９）。尚、異常フラグがＯＮからＯＦＦに設定されると、ＥＣＵ５０は不図示の警告灯を消灯させる。
【００３６】
以上のように、異常時運転状態での昇温処理の動作状態も一致した類似運転状態において復帰判定がなされる。これにより、例えば昇温処理の停止中に異常状態と判定された場合には、昇温処理の停止中に正常状態に復帰したか否かの判定が行われる。また、昇温処理の実行中に異常状態と判定された場合には、昇温処理の実行中に正常状態に復帰したか否かの判定が行われる。
【００３７】
昇温処理の動作状態に関わらずに復帰判定が実行されると以下のような問題が生じる。例えば、昇温処理の停止中にエンジン２０の４つの気筒のうち第１気筒で失火が発生して異常状態と判定された後に、昇温処理の実行中に第１気筒での空燃比がリッチ空燃比に設定されて失火が解消されて正常状態に復帰したと判定される可能性がある。この場合、昇温処理の停止中では第１気筒は失火が継続して発生している可能性がある。また、昇温処理の実行中に第２気筒での空燃比がリーン空燃比に設定され失火が発生して異常状態と判定された後に、昇温処理の停止中に第２気筒の空燃比が理論空燃比に設定され失火が解消されたとして正常状態に復帰したと判定される可能性がある。この場合、昇温処理の実行中に第２気筒で失火が継続して発生している可能性がある。このように、正常状態の復帰判定の精度が低下する可能性がある。
【００３８】
これに対して本実施例では、異常時運転状態での昇温処理の動作状態も一致した類似運転状態において復帰判定がなされるため、上記のような復帰判定の精度が低下することが抑制される。
【００３９】
尚、図３の復帰判定制御において、図２の異常判定制御のステップＳ１の異常判定の実行条件が成立したか否かの判定のように、復帰判定の実行条件が成立したか否かについては判定されない。復帰判定は、異常時運転状態と同一又は類似の運転状態にのみ実行され、異常時運転状態は異常判定の実行条件の成立した状態であるため、復帰判定に適さない運転状態は必然的に除外されるからである。
【００４０】
次に、上述した異常判定制御及び復帰判定制御について、タイミングチャートを用いて説明する。図４Ａは、異常判定時でのタイミングチャートである。図４Ｂは、復帰判定時でのタイミングチャートである。図４Ａ及び図４Ｂは、昇温処理が実行中に異常判定がなされて、その後に昇温処理の実行中に正常状態へ復帰判定がなされた場合のタイミングチャートを示している。尚、図４Ａ及び図４Ｂには、失火カウント値、昇温処理理実行フラグ、異常フラグ、エンジン２０の回転数、負荷、冷却水の温度、吹分け比率を示している。
【００４１】
図４Ａに示すように、時刻ｔ１で昇温処理実行フラグがＯＮに切り替えられてから失火カウント値が上昇して、時刻ｔ２で失火カウント値が閾値を超えた場合には、エンジン２０が異常状態にあると判定されて異常フラグがＯＮに切り替えられる。この時刻ｔ２でのエンジン２０の回転数、負荷、冷却水の温度、吹分け比率、及び昇温処理の動作状態がＥＣＵ５０のメモリに記憶される。
【００４２】
次に図４Ｂに示すように、昇温処理実行フラグがＯＮの状態で時刻ｔ１１から類似運転状態となり、時刻ｔ１２まで失火カウント値が増大していない場合には、正常状態へ復帰したとして、異常フラグがＯＦＦに切り替えられる。
【００４３】
次に、変形例の異常判定制御及び復帰判定制御について説明する。図５は、変形例の異常判定制御の一例を示したフローチャートである。変形例の異常判定制御では、ステップＳ７ａにおいて、異常時運転状態として、上述したエンジン２０の回転数等に加えて、昇温処理により制御されている燃料増減割合と、リッチ空燃比に制御されている気筒（以下、リッチ気筒と称する）とが、ＥＣＵ５０のメモリに記憶される。尚、異常状態であると判定された時点で昇温処理が停止中の場合には、上記の燃料増減割合やリッチ気筒は記憶されない。
【００４４】
燃料増減割合とは、上述したようにリッチ空燃比を実現するために目標空燃比に対応した燃料噴射量に対する燃料の増量補正割合と、リーン空燃比を実現するための減量補正割合との合計値である。例えば、１５％増量補正をしてリッチ空燃比に制御し、５％減量補正してリーン空燃比に制御される場合には、燃料増減割合は２０％である。この燃料増減割合が大きいほど、リッチ空燃比及びリーン空燃比の差分である空燃比差分が大きいことを示す。ここで、空燃比差分が大きいほど、三元触媒３１の昇温効果が大きい。従って本変形例では、燃料増減割合は、冷間始動時での三元触媒３１の暖機時には中程度に設定され、暖機後の三元触媒３１の温度を保持する時には小さく設定され、三元触媒３１の再生時には大きく設定される。
【００４５】
また、本変形例での昇温処理では、常に同じ気筒がリッチ気筒又はリーン気筒に制御されるわけではなく、所定のタイミングでリッチ気筒からリーン空燃比に制御されている気筒（以下、リーン気筒と称する）、又はリーン気筒からリッチ気筒に切り替えられる。ここで、本変形では、４つの気筒のうち１つがリッチ気筒で残りがリーン気筒に制御されるため、リッチ気筒が４つの気筒のうち何れの気筒であるかがＥＣＵ５０のメモリに記憶される。
【００４６】
図６は、変形例の復帰判定制御の一例を示したフローチャートである。図６のステップＳ１３ａで成立が判定される類似運転状態とは、エンジン２０の回転数、エンジン２０の負荷、冷却水の温度、吹分け比率、及び燃料増減割合が、ステップＳ７ａで記憶された異常時運転状態でのそれぞれと同一又は予め設定された所定範囲内にあり、かつ、昇温処理の動作状態とリッチ気筒とがステップＳ７ａで記憶されたそれぞれと一致していることである。
【００４７】
昇温処理での燃料増減割合が同一又は予め設定された所定範囲内にあり、リッチ気筒が一致している場合には、昇温処理の条件が略一致している状態であり、このような状態で正常状態への復帰判定がなされることにより、復帰判定の判定精度が担保される。
【００４８】
昇温処理での燃料増減割合に関わらずに復帰判定が実行されると以下のような問題が生じる可能性がある。例えば、燃料増減割合が小さく設定された昇温処理の実行中に、燃料増量割合が小さいリッチ気筒で失火が発生して異常状態と判定された後に、燃料増減割合が大きく設定された同一のリッチ気筒での失火が解消されて正常状態に復帰したと判定される可能性がある。この場合、燃料増量割合が小さく設定された昇温処理では、リッチ気筒では失火が継続して発生する可能性がある。
【００４９】
また、昇温処理においてどの気筒がリッチ気筒に制御されているかに関わらずに復帰判定が実行されると以下のような問題が生じる可能性がある。例えば、昇温処理において第２気筒がリーン気筒に制御されて失火が発生して異常状態と判定された後に、第２気筒がリッチ気筒に切り替えられて失火が解消されて正常状態に復帰したと判定される可能性がある。この場合には、昇温処理において第２気筒がリーン気筒に制御された場合には、第２気筒で失火が継続して発生する可能性がある。このように、正常状態の復帰判定の精度が低下する可能性がある。
【００５０】
これに対して本変形例では、エンジン２０の回転数等に加えて、昇温処理での燃料増減割合が異常時運転状態での昇温処理の燃料増減割合と同一又は所定範囲内にあり、かつ昇温処理でのリッチ気筒が異常時運転状態での昇温処理でのリッチ気筒と一致している類似運転状態において復帰判定がなされる。このため、上記のような復帰判定の精度の低下が抑制される。
【００５１】
上記変形例では、ステップＳ７ａにおいて、昇温処理でのリッチ気筒がＥＣＵ５０のメモリに記憶されるが、リーン気筒が記憶されてもよい。この場合、昇温処理によるリーン気筒がメモリに記憶されているリーン気筒と一致している場合に類似運転状態が成立すると判定され得る。尚、昇温処理でのリッチ気筒及びリーン気筒をメモリに記憶し、その後に昇温処理でのリッチ気筒及びリーン気筒がメモリに記憶されているリッチ気筒及びリーン気筒と一致している類似運転状態が成立すると判定してもよい。
【００５２】
尚、上記変形例では、燃料増減割合とリッチ気筒との双方を考慮して類似運転状態が成立したか否かが判定されるため、復帰判定の機会が低減する可能性がある。このため、リッチ気筒が何れの気筒であるかに関わらずに、昇温処理での燃料増減割合が異常時運転状態での昇温処理の燃料増減割合と同一又は所定範囲内にある場合に類似運転状態が成立しているとして復帰判定がなされてもよい。また、燃料増減割合に関わらずに、昇温処理でのリッチ気筒が異常時運転状態での昇温処理でのリッチ気筒と同一である類似運転状態が成立しているとして復帰判定がなされてもよい。この場合、上述した変形例の場合と比較して、復帰判定の実行頻度を確保することができる。
【００５３】
上記実施例及び変形例では、昇温処理において、目標空燃比を実現する燃料噴射量に対して増量補正又は減量補正により昇温処理でのリッチ空燃比及びリーン空燃比を実現していたが、これに限定されない。即ち、昇温処理において、何れか一の気筒の目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、残りの他の気筒の目標空燃比をリーン空燃比に直接設定してもよい。この場合、昇温処理で設定された目標空燃比であるリッチ空燃比及びリーン空燃比の差分が、上述したパラメータに相当する。
【００５４】
上記実施例及び変形例では、エンジン２０はポート噴射弁１２ｐ及び筒内噴射弁１２ｄの双方を備えているが、このようなエンジンに限定されず、ポート噴射弁１２ｐ及び筒内噴射弁１２ｄの何れか一方のみを備えたエンジンであってもよい。この場合には、吹分け比率は記憶されることなく、異常時運転状態に同一又は類似の類似運転状態が成立したか否かが判定される。
【００５５】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  エンジンシステム
１２ｐ  ポート噴射弁
１２ｄ  筒内噴射弁
２０  エンジン（内燃機関）
２５  クランク角センサ
２６  クランクシャフト
３１  三元触媒（触媒）
５０  ＥＣＵ（内燃機関の異常診断装置、昇温処理部、異常判定部、記憶部、状態判定部、復帰判定部）
【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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