(57)【要約】【課題】内燃機関に関する異常検出と燃料の蒸発に伴って発生した燃料ガスのパージとの両方を適正に行うことができる異常検出装置、燃焼システムの制御装置を提供する。【解決手段】燃焼システム１０は、エンジン１１、空燃比センサ１８、パージ装置２２及びＥＣＵ３０を有している。パージ装置２２は、燃料が蒸発したガスである燃料ガスを燃料タンク２１から吸気通路１２に供給することが可能になっている。ＥＣＵ３０は、エンジンの空燃比を制御する空燃比フィードバック制御と、燃料ガスをエンジン１１に供給するガスパージを制御するパージ制御と、燃焼システム１０での異常発生を検出する異常検出処理とを実行する。異常検出処理においては、ガスパージを禁止するか否かの判定、及び異常が発生しているか否かの判定の両方を、空燃比フィードバック制御での空燃比の補正態様を示す補正パラメータを用いて行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させる内燃機関（１１）を有する燃焼システム（１０）について異常を検出する異常検出装置（３０）であって、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を制御する空燃比制御において前記空燃比の補正態様を示す補正パラメータ（ＨＰ）に基づいて、前記燃料が蒸発したガスである燃料ガスを前記内燃機関に供給するガスパージを規制するか否かの判定を行う規制判定部（Ｓ１０６，Ｓ１０８）と、
前記規制判定部により前記ガスパージを規制すると判定され、且つ前記ガスパージが停止状態にある場合に、前記燃焼システムにおいて異常が発生したか否かの判定を前記補正パラメータに基づいて行う異常判定部（Ｓ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０７，Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０７，Ｓ４０１，Ｓ４０３，Ｓ４０６）と、
を備えている異常検出装置。
【請求項２】
前記規制判定部は、
前記補正パラメータの絶対値があらかじめ定められた規制判定値（Ｄ１）より大きいか否かを判定する規制値判定部（Ｓ１０６）を有しており、前記ガスパージを規制するか否かを前記規制値判定部の判定結果に基づいて判定し、
前記異常判定部は、
前記補正パラメータの絶対値があらかじめ定められた異常判定値（Ｄ２，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ）より大きいか否かを判定する異常値判定部（Ｓ２０２，Ｓ３０２，Ｓ４０１）を有しており、前記燃焼システムにおいて異常が発生したか否かを前記異常値判定部の判定結果に基づいて判定する、請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項３】
前記規制判定値の絶対値は、前記異常判定値の絶対値より小さい、請求項２に記載の異常検出装置。
【請求項４】
前記補正パラメータについて、前記空燃比の補正を制限する範囲である制限範囲（ＣＲａ）が設定されており、
前記規制判定値は、前記制限範囲に含まれる値に設定されており、
前記異常判定値は、前記制限範囲に含まれない値に設定されている、請求項２又は３に記載の異常検出装置。
【請求項５】
前記補正パラメータは、
前記制限範囲に設定される補正量（ＨＰａ）と、
前記制限範囲が変更されることで補正される学習値（ＨＰｂ）と、
を有している、請求項４に記載の異常検出装置。
【請求項６】
前記規制判定部は、
前記補正パラメータがあらかじめ定められた規制判定状態にある継続時間があらかじめ定められた規制判定時間（Ｔａ）に達したか否かを判定する規制時間判定部（Ｓ１０８）を有しており、前記ガスパージを規制するか否かを前記規制時間判定部の判定結果に基づいて判定し、
前記異常判定部は、
前記補正パラメータがあらかじめ定められた異常判定状態にある継続時間があらかじめ定められた異常判定時間（Ｔｂ，Ｔｂ１，Ｔｂ２）に達したか否かを判定する異常時間判定部（Ｓ２０４，Ｓ２０７，Ｓ３０４，Ｓ３０７，Ｓ４０３，Ｓ４０６）を有しており、前記燃焼システムにおいて異常が発生したか否かを前記異常時間判定部の判定結果に基づいて判定する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の異常検出装置。
【請求項７】
前記規制判定時間が前記異常判定時間より短い、請求項６に記載の異常検出装置。
【請求項８】
前記補正パラメータが前記規制判定状態にある継続時間を計測する規制計測部（Ｓ１０７）と、
前記ガスパージが規制状態にあり且つ補正パラメータが前記異常判定状態にある場合に、前記規制計測部による前記規制判定状態の継続時間の計測に重複して、前記異常判定状態の継続時間を計測する異常計測部（Ｓ２０３，Ｓ２０５，Ｓ３０３，Ｓ３０５，Ｓ４０２，Ｓ４０４）と、
を備えている、請求項６又は７に記載の異常検出装置。
【請求項９】
燃料を燃焼させる内燃機関（１１）を有する燃焼システム（１０）について動作制御を行う制御装置（３０）であって、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を制御する空燃比制御において前記空燃比の補正態様を示す補正パラメータ（ＨＰ）に基づいて、前記燃料が蒸発したガスである燃料ガスを前記内燃機関に供給するガスパージを規制するか否かの判定を行う規制判定部（Ｓ１０６，Ｓ１０８）と、
前記規制判定部により前記ガスパージを規制すると判定された場合に、前記ガスパージの規制を実行する規制実行部（Ｓ１１０）と、
前記規制実行部により前記ガスパージの実行が規制されている場合に、前記燃焼システムにおいて異常が発生しているか否かの判定を前記補正パラメータに基づいて行う異常判定部（Ｓ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０７，Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０７，Ｓ４０１，Ｓ４０３，Ｓ４０６）と、
を備えている、燃焼システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書による開示は、異常検出装置及び燃焼システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する技術として、例えば特許文献１には、空燃比を制御するための補正値を学習する学習処理を行う、という技術が開示されている。また、この特許文献１には、燃料が蒸発したガスである燃料ガスが燃料タンクにて発生した場合にこの燃料ガスを内燃機関に供給するガスパージを行う、という技術も開示されている。この特許文献１では、ガスパージの最中には学習処理を実施せず、学習処理の最中にはガスパージを実施しないことで、ガスパージで内燃機関に供給される燃料ガス二より空燃比が変動して補正値の学習精度が低下するということを抑制できる、としている。
【０００３】
また、特許文献２には、内燃機関の運転を一時的に停止させるハイブリッド自動車等の車両において、補正値の学習が完了するまでは内燃機関を停止させない、という技術が開示されている。この特許文献２では、内燃機関の運転を一時的に停止させない車両に比べて、補正値を学習可能な時間が短くなってしまう車両であっても、内燃機関の停止に伴って補正値の学習が適正に行われないということを抑制できる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１５１号公報
【特許文献２】特許第３１４１８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、内燃機関に関する異常を検出する異常検出処理が行われることを想定すると、検出精度を適正化するには、上記第１実施形態の学習処理と同様に、異常検出処理をガスパージに重複しないように実行する必要があると考えられる。このように異常検出処理とガスパージとが互いに重複しないように実施される構成が、上記特許文献２のような内燃機関の運転時間が比較的短くなる構成に適用されると、異常検出処理を行うための時間や学習処理を行うための時間が不足することが想定される。例えば、上記特許文献２の学習処理のように異常検出処理をガスパージよりも優先して実行すると、ガスパージを行うための時間が不足して燃料ガスが漏れ出すことなどが懸念される。一方、ガスパージを異常検出処理よりも優先して実行すると、異常検出処理を行うための時間が不足して異常発見が遅れるということが懸念される。
【０００６】
本開示の主な目的は、内燃機関に関する異常検出と燃料の蒸発に伴って発生した燃料ガスのパージとの両方を適正に行うことができる異常検出装置、燃焼システムの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、開示された第１の態様は、
燃料を燃焼させる内燃機関（１１）を有する燃焼システム（１０）について異常を検出する異常検出装置（３０）であって、
内燃機関から排出される排気の空燃比を制御する空燃比制御において空燃比の補正態様を示す補正パラメータ（ＨＰ）に基づいて、燃料が蒸発したガスである燃料ガスを内燃機関に供給するガスパージを規制するか否かの判定を行う規制判定部（Ｓ１０６，Ｓ１０８）と、
規制判定部によりガスパージを規制すると判定され、且つガスパージが停止状態にある場合に、燃焼システムにおいて異常が発生したか否かの判定を補正パラメータに基づいて行う異常判定部（Ｓ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０７，Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０７，Ｓ４０１，Ｓ４０３，Ｓ４０６）と、
を備えている異常検出装置である。
【０００８】
空燃比の調整を行うアクチュエータ等が正常に動作しない異常が燃焼システムにおいて発生した場合、空燃比制御が適正に行われないことが想定される。この場合、空燃比制御に用いられる補正パラメータが異常な変化態様を示すことになるため、上記第１の態様のように、補正パラメータを用いることで異常判定の精度を高めることができる。
【０００９】
ここで、燃料ガスのパージ中はこの燃料ガスの影響で空燃比が変動しやすいと想定される。このため、空燃比制御の補正パラメータを用いて燃焼システムの異常判定を正確に行うことは困難であると考えられるが、異常かもしれないという程度に判定精度が低くてもよいのであれば補正パラメータを用いた異常判定を行うことはできる。そこで、上記第１の態様によれば、ガスパージを規制するか否かの規制判定が行われるため、この規制判定を、判定精度が比較的低い異常判定として利用することができる。このため、燃焼システムにて異常が発生したかもしれないという場合に、ガスパージを規制した状態で判定精度が比較的高い異常判定を改めて行うことができる。この場合、ガスパージよりも異常検出を優先して行うことになるため、異常検出を行うための時間が不足して異常発見が遅れるということを抑制できる。その一方で、規制判定でも否定されるほどに異常発生の可能性が非常に低い場合には、異常検出よりもガスパージが優先して行われることになるため、ガスパージを行うための時間が不足して燃料の燃料ガスが漏れ出すということを抑制できる。
【００１０】
以上のように、内燃機関に関する異常検出と燃料ガスのパージとの両方を適正に行うことができる。
【００１１】
第２の態様は、
燃料を燃焼させる内燃機関（１１）を有する燃焼システム（１０）について動作制御を行う制御装置（３０）であって、
内燃機関から排出される排気の空燃比を制御する空燃比制御において空燃比の補正態様を示す補正パラメータ（ＨＰ）に基づいて、燃料が蒸発したガスである燃料ガスを内燃機関に供給するガスパージを規制するか否かの判定を行う規制判定部（Ｓ１０６，Ｓ１０８）と、
規制判定部によりガスパージを規制すると判定された場合に、ガスパージの規制を実行する規制実行部（Ｓ１１０）と、
規制実行部によりガスパージの実行が規制されている場合に、燃焼システムにおいて異常が発生しているか否かの判定を補正パラメータに基づいて行う異常判定部（Ｓ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０７，Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０７，Ｓ４０１，Ｓ４０３，Ｓ４０６）と、
を備えている、燃焼システムの制御装置である。
【００１２】
第２の態様によれば、燃焼システムにて異常が発生したかもしれないという場合に、規制実行部によりガスパージが規制されるため、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００１３】
なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものにすぎず、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における燃焼システムの構成を示す概略図。
【図２】補正範囲について説明するための図。
【図３】異常検出処理の手順を示すフローチャート。
【図４】本異常処理の手順を示すフローチャート。
【図５】リーン異常が発生している場合の異常検出処理について説明するためのタイムチャート。
【図６】リッチ異常が発生している場合の異常検出処理について説明するためのタイムチャート。
【図７】第２実施形態における本異常処理の手順を示すフローチャート。
【図８】リッチ処理の手順を示すフローチャート。
【図９】空燃比の補正がリーン補正である場合の異常検出処理について説明するためのタイムチャート。
【図１０】空燃比の補正がリッチ補正である場合の異常検出処理について説明するためのタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施例の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
【００１６】
（第１実施形態）
図１に示す燃焼システム１０は、エンジン１１、吸気通路１２、排気通路１３、エアフロメータ１４、スロットルバルブ１５、インジェクタ１６、排気浄化装置１７及び空燃比センサ１８を有しており、例えば車両に搭載されている。エンジン１１は、火花点火式のガソリンエンジン等の内燃機関であり、吸気通路１２は、外気等の吸入空気をエンジン１１の燃焼室１１ａに供給する。エアフロメータ１４は、吸気通路１２に設けられており、吸気通路１２を流れる吸入空気の流量を検出する。スロットルバルブ１５は、吸気通路１２においてエアフロメータ１４よりも下流側に設けられた開閉弁であり、吸気通路１２に対する開度を変更可能になっている。
【００１７】
インジェクタ１６は、スロットルバルブ１５よりもエンジン１１に近い位置に設けられた燃料噴射弁であり、吸気通路１２において各気筒の吸気ポート近傍に燃料を噴射する。エンジン１１には図示しない点火プラグが設けられており、燃焼室１１ａにおいては、吸入空気と燃料との混合気が点火プラグにより点火される。なお、本実施形態では、吸気ポート噴射式エンジンを採用しており、インジェクタ１６が吸気通路１２に燃料を噴射する構成としていたが、これに代えて、直噴式エンジンを採用し、インジェクタ１６が燃焼室１１ａに燃料を噴射する構成としてもよい。
【００１８】
排気通路１３は、エンジン１１からの排気を排出する。排気浄化装置１７は、排気に含まれるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒を有しており、排気通路１３に設けられている。空燃比センサ１８は、排気の空燃比を検出する空燃比検出部であり、排気通路１３において排気浄化装置１７よりも上流側に設けられている。空燃比センサ１８は、空燃比がリッチかリーンかに応じて異なる起電力を発生するＯ２センサである。なお、空燃比センサ１８は、排出ガス中の酸素濃度に応じた広域の信号を出力する広域検出タイプのＡ／Ｆセンサでもよい。また、空燃比センサ１８は、排気浄化装置１７よりも上流側及び下流側の両方に設けられていてもよく、下流側だけに設けられていてもよい。
【００１９】
燃焼システム１０は、インジェクタ１６に供給される燃料を貯留した燃料タンク２１と、燃料が蒸発したガスである燃料ガスを燃料タンク２１からパージするパージ装置２２とを有している。燃焼システム１０は、エンジン１１に燃料を供給する燃料供給システムを有しており、この燃料供給システムには、インジェクタ１６や燃料タンク２１、燃料供給管、燃料ポンプが含まれている。燃料タンク２１内の燃料は、燃料ポンプが駆動することで燃料供給管を通じてインジェクタ１６に供給される。
【００２０】
パージ装置２２によりパージされた燃料ガスは、燃料タンク２１から放出されることでエンジン１１に供給される。以下、燃料ガスのパージのことをガスパージとも称する。パージ装置２２は、パージ通路２３、キャニスタ２４及びパージバルブ２５を有している。パージ通路２３は、燃料タンク２１と吸気通路１２とを接続しており、燃料タンク２１から吸気通路１２に燃料ガスを供給する。キャニスタ２４は、活性炭等の吸着材を有し、パージ通路２３の中間位置に設けられており、吸着材等により燃料ガスを吸着することが可能になっている。パージバルブ２５は、キャニスタ２４よりも下流側においてパージ通路２３に設けられた開閉弁である。キャニスタ２４にて吸着された燃料ガスは、パージバルブ２５が開状態にある場合に吸気通路１２に供給される。一方、パージバルブ２５が閉状態にある場合、吸気通路１２への燃料ガスの供給は停止される。
【００２１】
燃焼システム１０は、燃焼システム１０の動作制御を行う制御装置としてＥＣＵ３０を有している。ＥＣＵ（Engine Control Unit）３０は、プロセッサ３０ａ、記憶部３０ｂ及び入出力インターフェース等を含んで構成されたコンピュータを有している。記憶部３０ｂとしては、ＲＡＭや記憶媒体が挙げられる。エンジン１１の動作制御を行うためのプログラムや、燃焼システム１０の異常検出を行うためのプログラムが記憶部３０ｂに記憶されており、これらプログラムがプロセッサ３０ａにより実行される。また、記憶部３０ｂには、異常検出を行う場合に用いられる各種データも記憶されている。
【００２２】
ＥＣＵ３０は、スロットルバルブ１５やインジェクタ１６、パージバルブ２５といったアクチュエータに電気的に接続されており、指令信号を出力することでこれらアクチュエータの動作制御を行う。また、ＥＣＵ３０は、エアフロメータ１４や空燃比センサ１８といった各種センサに電気的に接続されており、これら各種センサは、ＥＣＵ３０に対して検出信号を出力する。
【００２３】
ＥＣＵ３０は、燃料噴射量を制御する処理を行っている。この処理においては、エンジン１１の吸入空気量から基本噴射量を算出し、この基本噴射量に対して各種補正を行って最終噴射量を算出する。本実施形態では、燃料噴射量のフィードバック制御について補正量及び学習値を算出し、基本噴射量に加えてこれら補正量及び学習値を用いて最終噴射量を算出する。そして、この最終噴射量を噴射時間に換算し、この換算後の噴射時間に基づいてインジェクタ１６を開弁動作させる。なお、学習値が基本噴射量を基準とした相対値である場合、基本噴射量に補正量及び学習値を加えて最終噴射量を算出する。
【００２４】
ＥＣＵ３０は、燃料噴射量の各種補正の１つとして排気の空燃比を制御する処理を行う。この処理では、排気の実際の空燃比である実空燃比が理論空燃比等の目標空燃比に一致するように、空燃比センサ１８により検出された空燃比検出値を用いて空燃比フィードバック制御を行う。本実施形態では、空燃比フィードバック制御において、偏差を算出するために目標空燃比との比較対象になるフィードバック量を補正量と称する。また、空燃比フィードバック制御においては、補正量を用いてフィードバック量の学習を行い、この学習によって更新されるフィードバック量の基準値を学習値と称する。
【００２５】
補正量は、吸気温度や大気圧のように短期的に変化するパラメータに対して実空燃比の応答特性の変化を補償するショートタームパラメータである。一方、学習値は、スロットルバルブ１５の経年変化のように長期的に変化するパラメータに対して実空燃比の応答特性の変化を補償するロングタームパラメータである。補正量及び学習値は、いずれも空燃比フィードバック制御において空燃比の補正に用いられるパラメータである。
【００２６】
空燃比フィードバック制御においては、補正量が制限されており、学習値が補正されることで補正量の制限態様が変更される。図２においては、補正量ＨＰａが空燃比フィードバック制御でのフィードバック量であり、学習値ＨＰｂがフィードバック量の基準値である。補正量ＨＰａについては、補正可能な範囲として補正範囲ＣＲが設定されている。補正範囲ＣＲの中心を示すフィードバック中心値ＣＲ０は、補正量ＨＰａの基準になる値であり、学習値ＨＰｂの補正に伴って変更される。フィードバック中心値ＣＲ０が変更された場合、補正範囲ＣＲの上限値である補正上限値ＣＲ１及び下限値である補正下限値ＣＲ２も変更される。ただし、補正範囲ＣＲについて、補正上限値ＣＲ１から補正下限値ＣＲ２を引いた値である最大補正幅は、フィードバック中心値ＣＲ０が補正されても変更されず、常に所定幅になっている。また、フィードバック中心値ＣＲ０を基準とした場合、補正上限値ＣＲ１と補正下限値ＣＲ２の絶対値とは互いに同じ値になっている。
【００２７】
フィードバック中心値ＣＲ０は、学習値ＨＰｂが補正されていない場合に、フィードバック中心値ＣＲ０の初期値であるフィードバック初期値ＩＶ０に一致しており、学習値ＨＰｂが補正されることでフィードバック初期値ＩＶ０とは異なる値になる。補正量ＨＰａは、フィードバック中心値ＣＲ０を基準にした値であり、学習値ＨＰｂは、フィードバック初期値ＩＶ０を基準にした値になっている。また、補正量ＨＰａと学習値ＨＰｂとの和を判定指標ＨＰと称すると、この判定指標ＨＰは、学習値ＨＰｂと同様にフィードバック初期値ＩＶ０を基準にした値になっている。なお、補正量ＨＰａ及び学習値ＨＰｂは、空燃比フィードバック制御において空燃比の補正態様を示しており、これら補正量ＨＰａ及び学習値ＨＰｂを含む判定指標ＨＰは補正パラメータに相当する。
【００２８】
本実施形態では、フィードバック初期値ＩＶ０がゼロに設定されており、補正量ＨＰａ及び学習値ＨＰｂは、実空燃比をリーン側に補正する場合に増加し、実空燃比をリッチ側に補正する場合に減少する。ここで、補正量ＨＰａが増加すると、学習値ＨＰｂは増加するように補正される。一方、補正量ＨＰａが減少すると、学習値ＨＰｂは減少するように補正される。
【００２９】
また、学習値ＨＰｂについては、補正量ＨＰａの補正範囲ＣＲと同様に、学習可能な範囲として学習範囲が設定されており、学習範囲の中心値はフィードバック初期値ＩＶ０になっている。学習範囲の上限値である学習上限値ＬＲ１（図５参照）は、フィードバック初期値ＩＶ０よりも大きい正の値になっており、学習値の下限値である学習下限値ＬＲ２（図６参照）は、フィードバック初期値ＩＶ０よりも小さい負の値になっている。
【００３０】
図１の説明に戻り、ＥＣＵ３０は、パージ装置２２によるガスパージを制御するパージ制御を行う。この処理においては、エンジン１１が運転状態にあることを条件として、所定の開始条件が成立した場合にパージバルブ２５を開状態に移行させ、所定のパージ時間が経過するまで継続してパージバルブ２５を開状態に保持する。開始条件には、例えば、エンジン１１の暖機運転が終了したことや、前回のガスパージから所定時間だけ経過したこと、などのうち少なくとも１つが含まれる。パージ時間は、毎回のガスパージで同じ時間に設定されてもよく、エンジン１１の運転状態や外気温度等に応じて可変設定されてもよい。
【００３１】
さらに、ＥＣＵ３０は、エンジン１１を対象としたアイドルストップを制御するアイドルストップ制御を行う。この処理においては、エンジン１１のアイドル運転時について、所定のアイドル停止条件が成立した場合にエンジン１１を停止させ、その後、所定のアイドル再始動条件が成立した場合にエンジン１１を再始動させる。アイドル停止条件には、例えば、アクセル操作量がゼロになったことや、ブレーキペダルの踏み込み操作が行われたこと、車速が所定値以下まで低下したこと、などのうち少なくとも１つが含まれる。アイドル再始動条件には、例えば、エンジン停止状態においてアクセル操作が行われたことや、ブレーキペダルの踏み込みが解除されたこと、などのうち少なくとも１つが含まれる。
【００３２】
加えて、ＥＣＵ３０は、燃焼システム１０での異常発生を検出する異常検出処理を行う。この処理により検出される燃焼システム１０の異常としては、インジェクタ１６や燃料ポンプの故障など燃料系の異常や、スロットルバルブ１５やエアフロメータ１４の故障など空気系の異常、空燃比センサ１８の故障など排気系の異常などが挙げられる。インジェクタ１６や燃料ポンプが故障等により正常に動作しない場合には、インジェクタ１６から実際に噴射される燃料の実噴射量が指令値に対して多過ぎることや少な過ぎることが想定される。スロットルバルブ１５が故障等により正常に開閉しない場合には、燃焼室１１ａに供給される吸入空気量が指令値に対して多過ぎることや少な過ぎることが想定される。これらのように燃料系や空気系にて異常が発生した場合には、燃料噴射量や吸入空気量が多過ぎたり少な過ぎたりすることで空燃比が過大又は過小になりやすくなる。なお、ＥＣＵ３０が異常検出装置に相当する。
【００３３】
ここでは、異常検出処理について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３４】
図３において、ステップＳ１０１では、空燃比フィードバック制御を実行しているか否かを判定する。ここでは、エンジン始動中であること、アイドル運転時などにおいて燃料噴射量が最小量になっていること、減速時などにおいて燃料噴射量をゼロにするフューエルカット状態にあること、のうち１つでも成立しているか否かを判定する。１つでも成立している場合には、空燃比フィードバック制御を実行していないとしてステップＳ１１４に進み、いずれも成立していない場合には、空燃比フィードバック制御を実行しているとしてステップＳ１０２に進む。
【００３５】
ステップＳ１０２では、実噴射量が許容範囲に含まれているか否かを判定する。ここでは、燃料噴射量について、指令値に対して実噴射量の許容範囲を設定し、実噴射量が許容範囲よりも大きい場合に実噴射量が指令値に対して多過ぎ、実噴射量が許容範囲よりも小さい場合に実噴射量が指令値に対して少な過ぎると判断する。この判定処理では、燃焼システム１０の燃料系に異常が発生した可能性があるか否かを判定することになり、実噴射量が許容範囲にない場合、燃焼システム１０の燃料系に異常が発生した可能性があるとして、ステップＳ１０３に進む。
【００３６】
ステップＳ１０３では、空燃比フィードバック制御について、補正量ＨＰａを取得し、ステップＳ１０４では、学習値ＨＰｂを取得する。ステップＳ１０５では、補正量ＨＰａと学習値ＨＰｂとを和算することで判定指標ＨＰを算出する。判定指標ＨＰは、ショートターム及びロングタームの両方の要素を有しており、空燃比フィードバック制御において空燃比の補正に関する補正パラメータに相当する。
【００３７】
ステップＳ１０６〜Ｓ１１１では、ガスパージを禁止するか否かの判定を判定指標ＨＰに基づいて行う仮異常処理を行う。仮異常処理において、ステップＳ１０６では、判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きいか否かを判定する。仮判定値Ｄ１は、フィードバック中心値ＣＲ０がフィードバック初期値ＩＶ０に一致している場合の補正範囲ＣＲに含まれる値の絶対値に設定されている。ここで、フィードバック中心値ＣＲ０がフィードバック初期値ＩＶ０に一致している場合の補正範囲ＣＲを制限範囲ＣＲａと称すると、仮判定値Ｄ１は、制限範囲ＣＲａについて補正上限値ＣＲ１より小さく且つ補正下限値ＣＲ２の絶対値よりも小さくなっている。なお、空燃比については、判定指標ＨＰがフィードバック初期値ＩＶ０よりも大きい場合にはリーンであると判断し、フィードバック初期値ＩＶ０よりも小さい場合にはリッチであると判断する。
【００３８】
判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きい場合、判定指標ＨＰの変化態様を監視する必要がある程度に異常発生の可能性があるとして、ステップＳ１０７，Ｓ１０８にて、判定指標ＨＰの変化態様が仮異常の許容範囲から外れているか否かの判定を行う。ステップＳ１０７では、記憶部３０ｂ等にセットされた仮異常タイマｐをインクリメントする。ここでは、判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きくなっている継続時間を計測する。
【００３９】
ステップＳ１０８では、仮異常タイマｐがあらかじめ定められた仮継続判定値Ｎ１より大きいか否かを判定する。判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きい状態を仮判定状態と称すると、ここでは、判定指標ＨＰが仮判定状態にある継続時間が、あらかじめ定められた仮判定時間Ｔａ（図５参照）より長くなったか否かの判定を行うことになる。なお、ステップＳ１０６，Ｓ１０８の各判定をまとめて仮異常判定と称することができる。また、仮判定状態が規制判定状態に相当し、仮判定値Ｄ１が規制判定値に相当し、仮判定時間Ｔａが規制判定時間に相当する。
【００４０】
一方、判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きくない場合、判定指標ＨＰの変化態様を監視するほどは異常発生の可能性が高くないとして、ステップＳ１０９に進み、仮異常タイマｐをゼロにクリアする。
【００４１】
ステップＳ１０８にて、仮異常タイマｐが仮継続判定値Ｎ１より大きいと判断した場合、判定指標ＨＰの変化態様が仮異常の許容範囲から外れたとして、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ガスパージを禁止するためのパージ禁止要求を行う。ここでは、パージ装置２２に対して禁止信号を出力することで、パージバルブ２５を閉状態に移行させたり保持したりする。例えば、ガスパージが実行されている場合には、パージバルブ２５を閉状態に移行させることでガスパージを停止し、パージ禁止要求が解除されるまでパージバルブ２５を閉状態に保持することでガスパージを再開させない。一方、ガスパージが行われていない場合には、パージ禁止要求が解除されるまでパージバルブ２５を閉状態に保持することで、新たなガスパージを開始させない。
【００４２】
一方、仮異常タイマｐが仮継続判定値Ｎ１より大きくない場合、判定指標ＨＰの変化態様が仮異常の許容範囲から外れていないとして、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、パージ禁止要求を解除する。ここでは、パージ禁止要求を解除するための解除信号をパージ装置２２に対して出力することで、パージバルブ２５が開状態に移行することを許可する。例えば、パージ禁止要求によりガスパージが停止されていた場合には、パージバルブ２５を開状態に復帰させることでガスパージを再開させる。
【００４３】
ステップＳ１０６〜Ｓ１１１の仮異常処理が終了した後、ステップＳ１１２に進み、本異常処理を行う。本異常処理については、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００４４】
図４において、ステップＳ２０１では、ガスパージが停止状態にあるか否かを判定する。ガスパージが停止状態にある場合としては、パージ禁止要求によりガスパージが停止されている場合や、ガスパージを行う必要がない場合が挙げられる。
【００４５】
ガスパージが停止状態にある場合、ガスパージが行われていないとして、ステップＳ２０２に進み、判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２より大きいか否かを判定する。本判定値Ｄ２は、補正範囲ＣＲのうち制限範囲ＣＲａに含まれないほどに大きい正の値又は小さい負の値の絶対値に設定されている。この場合、本判定値Ｄ２は、制限範囲ＣＲａについて補正上限値ＣＲ１より大きく且つ補正下限値ＣＲ２の絶対値よりも大きい値になっている。ここでは、仮異常処理と同様に、判定指標ＨＰがフィードバック初期値ＩＶ０より大きければリーンと判断し、小さければリッチと判断する。
【００４６】
判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２より大きい場合、ガスパージが行われていない状態で判定指標ＨＰの変化態様を監視する必要があるほどに異常発生の可能性が高いとして、ステップＳ２０３〜Ｓ２０７の処理を行う。ステップＳ２０３〜Ｓ２０７では、判定指標ＨＰの変化態様が本異常の許容範囲から外れているか否かの判定を行う。判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２より大きい状態を本判定状態と称すると、ここでは、判定指標ＨＰが本判定状態にある継続時間が、あらかじめ定められた本判定時間Ｔｂ（図５参照）より長くなったか否かの判定を行う。本判定時間Ｔｂは、仮判定時間Ｔａより長い時間に設定されている。これにより、仮判定時間Ｔａを用いた判定の結果が出た後に、本判定時間Ｔｂを用いた判定の結果が出るようになっている。
【００４７】
なお、ステップＳ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０７の各判定をまとめて本異常判定と称することができる。また、本判定状態が異常判定状態に相当し、本判定値Ｄ２が異常判定値に相当し、本判定時間Ｔｂが異常判定時間に相当する。
【００４８】
まず、ステップＳ２０３では、記憶部３０ｂ等にセットされた本異常タイマｑをインクリメントする。ここでは、判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２より大きい状態にある継続時間を計測することになる。ステップＳ２０４では、本異常タイマｑがあらかじめ定められた本継続判定値Ｎ２より大きいか否かを判定する。本継続判定値Ｎ２は、例えば仮継続判定値Ｎ１より小さい値に設定されている。
【００４９】
本異常タイマｑが本継続判定値Ｎ２より大きい場合、ステップＳ２０５に進み、本異常タイマｑが本継続判定値Ｎ２より大きくなった回数をカウントするために、記憶部３０ｂ等にセットされた本回数カウンタｕをインクリメントする。ステップＳ２０６では、再び本異常タイマｑによる時間計測を行うことができるように、本異常タイマｑをゼロにクリアする。
【００５０】
ステップＳ２０７では、本回数カウンタｕがあらかじめ定められた本異常判定回数Ｎ３より大きいか否かの判定を本異常判定として行う。本異常判定回数Ｎ３は、例えば３回に設定されている。
【００５１】
本回数カウンタｕが本異常判定回数Ｎ３より大きい場合、判定指標ＨＰの変化態様が本異常の許容範囲から外れたとして、ステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、燃焼システム１０での異常発生が確定したとして、異常対策処理を行う。ここでは、空燃比フィードバック制御を禁止する処理や、燃焼システム１０にて異常が発生している旨を報知する処理などを行う。また、異常が解消された後に再び異常検出処理が実行される場合に備えて、仮異常タイマｐや本異常タイマｑ、本回数カウンタｕをゼロにクリアする。
【００５２】
ステップＳ２０２にて、判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２より大きくないと判定された場合、ガスパージが行われていない状態で判定指標ＨＰの変化態様を監視するほどは異常発生の可能性が高くないとして、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、本異常タイマｑをゼロにクリアする。
【００５３】
図３の説明に戻り、異常検出処理において、ステップＳ１０１にて空燃比フィードバック制御を実行していないと判断した場合、及びステップＳ１０２にて実噴射量が許容範囲に含まれていると判断した場合、ステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３では、燃焼システム１０での異常発生の可能性が非常に低いとして、仮異常タイマｐ、本異常タイマｑ、本回数カウンタｕをゼロにクリアする。
【００５４】
ＥＣＵ３０は、異常検出処理の各ステップを実行する機能を有している。仮異常判定については、ステップＳ１０６，Ｓ１０８の処理を実行する機能が、ガスパージを停止させるか否かなどガスパージの実行を規制するか否かを判定する規制判定部に相当する。特に、ステップＳ１０６の処理を実行する機能が規制値判定部に相当し、ステップＳ１０８の処理を実行する機能が規制時間判定部に相当する。また、ステップＳ１０７の処理を実行する機能が規制計測部に相当し、ステップＳ１１０の処理を実行する機能が、ガスパージの実行を規制する規制実行部に相当する。
【００５５】
本異常判定については、ステップＳ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０７の処理を実行する機能が、異常が発生したか否かを判定する異常判定部に相当する。特に、ステップＳ２０２の処理を実行する機能が異常値判定部に相当し、ステップＳ２０４，Ｓ２０７の処理を実行する機能が異常時間判定部に相当する。また、ステップＳ２０３，Ｓ２０５の処理を実行する機能が異常計測部に相当する。
【００５６】
燃焼システム１０で異常が発生した場合の異常検出処理について説明する。まず、補正量ＨＰａ及び学習値ＨＰｂが増加し過ぎるリーン異常が発生した場合について、図５のタイムチャートを参照しつつ説明する。
【００５７】
図５に示すように、パージ装置２２によりガスパージが実行されている状態において、タイミングｔ１にて空燃比フィードバック制御が開始された場合、補正量ＨＰａが増加し始め、それに伴って、判定指標ＨＰも増加し始める。そして、タイミングｔ２にて、判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きくなった場合、仮異常処理が開始されて仮異常タイマｐが増加し始める。その後、判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きい状態にある継続時間が仮判定時間Ｔａより長くなったタイミングｔ３にて、パージ禁止要求が成立することでガスパージが停止し、仮異常タイマｐがゼロにクリアされる。
【００５８】
タイミングｔ３の後、ガスパージが停止されていても、判定指標ＨＰが本判定値Ｄ２より大きくなっていない期間では本異常処理が開始されず、判定指標ＨＰが本判定値Ｄ２より大きくなったタイミングｔ４にて、本異常処理が開始される。判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２より大きい状態が継続していることで、本異常タイマｑの増加及びリセットと本回数カウンタｕの増加とがタイミングｔ５，ｔ６について繰り返される。そして、判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２より大きい状態にある継続時間が本判定時間Ｔｂより長くなったタイミングｔ７にて、リーン異常という判断が確定し、異常対策処理が行われる。タイミングｔ７以降は、異常が解消されるなどするまでガスパージが停止状態で保持される。
【００５９】
タイミングｔ７においては、異常発生の判断が成立することで、本異常タイマｑ及び本回数カウンタｕがゼロにクリアされ、空燃比フィードバック制御が停止される。空燃比フィードバック制御が停止されると、補正量ＨＰａが補正上限値ＣＲ１からフィードバック中心値ＣＲ０に変更されることでゼロになり、学習値ＨＰｂは学習上限値ＬＲ１にて保持される。これにより、タイミングｔ７での判定指標ＨＰは、補正上限値ＣＲ１だけ減少した値になる。
【００６０】
図５では、仮判定値Ｄ１を用いた仮異常判定の判定結果が出たタイミングｔ３の後、本判定値Ｄ２を用いた本異常判定を開始するタイミングｔ４までの間に、インターバル期間Ｔｃが生じている。このように、仮異常判定の判定結果が出るまでガスパージが行われていた場合には、空燃比センサ１８の検出値がガスパージの影響を受けて変動しやすいという状態がインターバル期間Ｔｃで解消されやすくなる。このため、本異常判定による本異常の判定精度がインターバル期間Ｔｃにより高められることになる。
【００６１】
次に、補正量ＨＰａ及び学習値ＨＰｂが減少し過ぎるリッチ異常が発生した場合について、図６のタイムチャートを参照しつつ説明する。
【００６２】
図６に示すように、タイミングｔ１０にて、パージ装置２２によるガスパージが停止された状態において、タイミングｔ１１にて空燃比フィードバック制御が開始された場合、補正量ＨＰａが減少を開始し、それに伴って、判定指標ＨＰも減少を開始する。そして、タイミングｔ１２において、判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きくなった場合、仮異常処理が開始されて仮異常タイマｐが増加し始める。
【００６３】
その後、判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きい状態にある継続時間が仮判定時間Ｔａより長くなるよりも前のタイミングｔ１３にて、判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２よりも大きくなり、本異常処理が開始されて本異常タイマｑが増加し始める。ガスパージが行われていない状態で仮異常処理が開始された場合、判定指標ＨＰの絶対値の増加度合いによっては仮異常処理と本異常処理とが並行して行われることがある。
【００６４】
そして、判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きい状態にある継続時間が仮判定時間Ｔａより長くなったタイミングｔ１４では、ガスパージが行われていない状態であってもパージ禁止要求が成立する。これにより、本異常処理の実行中にガスパージが開始されるということが阻止される。
【００６５】
この後は、図５と同様に、判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２より大きい状態が継続していることで、本異常タイマｑの増加及びリセットと本回数カウンタｕの増加とがタイミングｔ１５，ｔ１６について繰り返される。そして、判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２より大きい状態にある継続時間が本判定時間Ｔｂより長くなったタイミングｔ１７にて、リッチ異常という判断が確定し、異常対策処理が行われる。
【００６６】
図６では、仮判定値Ｄ１を用いた仮異常判定と、本判定値Ｄ２を用いた本異常判定とが、タイミングｔ１３とタイミングｔ１４との間の期間である重複期間Ｔｄにおいて並行して行われている。この場合、仮異常判定と本異常判定とが並行して行われない構成に比べて、ガスパージが行われていない状況では、仮異常判定が開始されてから本異常判定の結果が出るまでに要する時間が短縮される。
【００６７】
ここまで説明した本実施形態によれば、仮異常判定及び本異常判定の両方に用いられる判定指標ＨＰには、空燃比フィードバック制御に用いられる補正量ＨＰａ及び学習値ＨＰｂが含まれている。このため、仮異常判定の判定精度を本異常判定の判定精度より低くしたとしても、燃焼システム１０にて異常が発生したかもしれないという程度の異常検出を仮異常判定により行うことができる。
【００６８】
したがって、本実施形態のように、パージ禁止要求を行うか否かの判定に用いられる仮異常判定が、判定精度が低い異常判定として利用されることで、ガスパージを禁止した状態で判定精度の高い本異常判定を改めて行うことができる。この場合、ガスパージよりも本異常判定が優先して行われることになるため、本異常判定を行うための時間が不足して異常検出が遅れるということを抑制できる。その一方で、仮異常判定でも否定されるほどに異常発生の可能性が非常に低い場合には、本異常判定よりもガスパージが優先して行われることになるため、ガスパージを行うための時間が不足しにくくなる。この場合、キャニスタでの燃料ガスの吸着量が吸着限界量を越えてしまい、燃料ガスが排気系やパージ装置２２から意図せずに放出される、ということを抑制できる。
【００６９】
以上により、アイドルストップが採用されていることで、エンジン１１が運転状態にある時間が比較的短い車両であっても、異常検出を行うための時間及びガスパージを行うための時間の両方をバランス良く確保することが可能になる。したがって、エンジン１１に関する異常検出と燃料ガスのパージとの両方を適正に行うことができる。
【００７０】
本実施形態によれば、仮異常判定には、仮判定値Ｄ１を用いたステップＳ１０６の判定結果が用いられるため、仮判定値Ｄ１の値を適正化することで、仮異常の判定精度を容易に調整することができる。例えば、異常発生ではなく空燃比センサ１８等の経年劣化や使用環境の変化により判定指標ＨＰが変化した場合に、その経年劣化や環境変化の度合いに応じて仮判定値Ｄ１を適正な値に設定することで、仮異常の判定精度を高めることができる。これにより、異常発生の可能性が非常に低いにもかかわらずガスパージを禁止してしまうことや、異常発生の可能性がある程度高いにもかかわらずガスパージを禁止しないこと、などが生じることを抑制できる。
【００７１】
また、本異常判定には、本判定値Ｄ２を用いたステップＳ１０８の判定結果が用いられるため、本判定値Ｄ２を適正化することで、本異常の判定精度を容易に調整することができる。このため、仮判定値Ｄ１を用いた仮異常判定と同様に、燃焼システム１０の経年劣化や環境変化の度合いに応じて本判定値Ｄ２を適正な値に設定することで、本異常の判定精度を高めることができる。これにより、ガスパージが行われていない状態において、実際に異常が発生しているにもかかわらず異常発生の判断を確定できないことや、実際には異常が発生していないにもかかわらず異常発生の判断を確定してしまうこと、などが生じることを抑制できる。
【００７２】
本実施形態によれば、仮判定値Ｄ１が本判定値Ｄ２より小さいため、ステップＳ１０６〜Ｓ１１１の仮異常処理が開始されるよりも前のタイミングでステップＳ１１２の本異常処理が開始されるということを回避できる。この場合、ガスパージを禁止するための仮異常判定よりも先に本異常判定が開始されることで、本異常処理が行われているにもかかわらずガスパージが開始される、ということを抑制できる。したがって、本異常処理による異常発生の判定精度がガスパージにより低下するということを回避できる。
【００７３】
本実施形態によれば、仮判定値Ｄ１が補正範囲ＣＲのうち制限範囲ＣＲａに含まれる値の絶対値に設定されている。このため、補正量ＨＰａが学習値ＨＰｂの変更を必要としない程度の値であれば、仮異常の許容範囲から外れてはいないとしてガスパージが禁止されない。この場合、本実施形態とは異なり例えばガスパージよりも本異常判定が優先して行われる構成に比べて、ガスパージを禁止し過ぎるということが生じにくいため、ガスパージを実行する回数が不足するということを抑制できる。
【００７４】
その一方で、本判定値Ｄ２が制限範囲ＣＲａに含まれない値に設定されている。この場合、補正量ＨＰａが学習値ＨＰｂの変更を必要とするほどの値であれば、仮異常の許容範囲から外れたとしてガスパージが禁止される。この場合、本実施形態とは異なり例えば本異常判定よりもガスパージが優先して行われる構成に比べて、本異常判定を行う回数を適正に確保できるため、燃焼システム１０にて発生した異常の検出が遅れるということを抑制できる。したがって、異常が発生した場合にその異常を速やかに検出することができる。
【００７５】
本実施形態によれば、判定指標ＨＰに補正量ＨＰａ及び学習値ＨＰｂが含まれているため、ショートターム及びロングタームの両方の観点で仮異常判定や本異常判定を行うことができる。このため、判定指標ＨＰが一時的に増減しただけで異常ではない場合や、判定指標ＨＰが燃焼システム１０の経年劣化等により長期的に増減しただけで異常ではない場合に、ガスパージを過剰に禁止したり異常発生を誤検出したりするということを抑制できる。
【００７６】
本実施形態によれば、仮異常判定には、仮判定時間Ｔａを用いたステップＳ２０２の判定結果が用いられるため、仮判定時間Ｔａの値を適正化することで、仮異常の判定精度を容易に調整することができる。このため、燃焼システム１０の経年劣化や環境変化の度合いに応じて仮判定時間Ｔａを適正な値に設定することで、判定指標ＨＰの変化態様を利用した仮異常判定について判定精度を高めることができる。
【００７７】
また、本異常判定には、本判定時間Ｔｂを用いたステップＳ２０４，Ｓ２０７の判定結果が用いられるため、本判定時間Ｔｂの値を適正化することで、本異常判定の判定精度を容易に調整することができる。このため、本判定時間Ｔｂを用いた本異常判定と同様に、燃焼システム１０の経年劣化や環境変化の度合いに応じて本判定時間Ｔｂを適正な値に設定することで、判定指標ＨＰの変化態様を利用した本異常判定について判定精度を高めることができる。
【００７８】
本実施形態によれば、仮判定時間Ｔａが本判定時間Ｔｂより短いため、ステップＳ１０６〜Ｓ１１１の仮異常処理が終了するよりも前のタイミングでステップＳ１１２の本異常処理が終了するということを回避できる。この場合、本異常判定の判定結果が出たタイミングにおいてまだ仮異常判定の判定結果が出ておらずにガスパージも禁止されていないことに起因して、本異常判定の判定結果がガスパージの実行中に得られた結果になってしまっている、ということを抑制できる。
【００７９】
本実施形態によれば、ガスパージが行われていない場合には、仮判定値Ｄ１を用いた仮異常処理と本判定値Ｄ２を用いた本異常処理とを重複して平行に行うことが可能になっている。この場合、例えば仮異常処理と本異常処理とが重複せずに必ず順番に行われる構成に比べて、仮異常処理の開始から本異常判定の判定結果が出るまでに要する所要時間が短くなるため、ガスパージを行うことが可能な時間を長くすることができる。これにより、ガスパージが不足して燃料ガスが意図せずに漏れ出すということをより確実に抑制できる。
【００８０】
（第２実施形態）
第２実施形態では、異常検出処理の本異常処理において、空燃比についてリーン及びリッチのうち一方を対象として本異常判定を行う一方で、他方を対象として正常判定を行う。本実施形態では、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８１】
ＥＣＵ３０は、基本的に上記第１実施形態と同様の本異常処理を実行する。図７に示すように、ステップＳ３０１では、上記第１実施形態のステップＳ２０１と同様に、ガスパージが停止状態にあるか否かを判定する。ガスパージが停止状態にある場合、本実施形態では、ステップＳ３０２〜Ｓ３１５にて、補正量ＨＰａ及び学習値ＨＰｂによる空燃比の補正がリーン補正である場合とリッチ補正である場合とのそれぞれについて、異常か正常化の判定などを行う。リーン補正では、空燃比をリーン側に補正するために判定指標ＨＰがフィードバック初期値ＩＶ０より大きい正の値になっており、リッチ補正では、空燃比をリッチ側に補正するために判定指標ＨＰがフィードバック初期値ＩＶ０より小さい負の値になっている。
【００８２】
上記第１実施形態の本異常処理では、リーン補正及びリッチ補正の両方について正の値である本判定値Ｄ２を用いていた。これに対して、本実施形態の本異常処理では、リーン補正については正の値であるリーン本判定値Ｄ２ａを用いる一方で、リッチ補正については負の値であるリッチ本判定値Ｄ２ｂを用いる。リッチ本判定値Ｄ２ｂの絶対値はリーン本判定値Ｄ２ａと同じ値になっており、これは、本異常判定の判定指標ＨＰが異常である可能性を示す基準がリーン補正とリッチ補正とで同じになっていることを示している。なお、リッチ本判定値Ｄ２ｂの絶対値とリーン本判定値Ｄ２ａとは異なる値に設定されていてもよい。
【００８３】
ステップＳ３０２〜Ｓ３１１では、リーン補正についてのリーン処理を行う。リーン処理においてステップＳ３０２では、判定指標ＨＰがリーン本判定値Ｄ２ａより大きいか否かを判定する。このように本実施形態では、リーン本判定値Ｄ２ａとの判定対象を判定指標ＨＰの絶対値ではなく、正の値及び負の値の両方になり得る単なる判定指標としている。判定指標ＨＰがリーン本判定値Ｄ２ａより大きい場合、リーン補正について異常発生の可能性が高いとして、ステップＳ３０３〜Ｓ３０７の処理を行う。
【００８４】
ステップＳ３０３〜Ｓ３０７では、判定指標ＨＰの変化態様がリーン補正の許容範囲から外れているか否かの判定を、基本的に上記第１実施形態のステップＳ２０３〜Ｓ２０７と同様に行う。ここでは、空燃比の補正がリーン補正であることに起因して、上記第１実施形態の本異常タイマｑをリーン異常タイマｑａに置き換えている。また、本継続判定値Ｎ２をリーン異常継続値Ｎ２ａに置き換え、本回数カウンタｕをリーン回数カウンタｕａに置き換え、本異常判定回数Ｎ３をリーン判定回数Ｎ３ａに置き換えていることで、本判定時間Ｔｂをリーン判定時間Ｔｂ１に変更している。
【００８５】
なお、ステップＳ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０７の各判定をまとめてリーン異常判定と称することができる。また、判定指標ＨＰがリーン本判定値Ｄ２ａより大きい状態をリーン判定状態と称すると、このリーン判定状態が本判定状態及び異常判定状態に相当する。さらに、リーン本判定値Ｄ２ａが異常判定値に相当し、リーン判定時間Ｔｂ１が異常判定時間に相当する。
【００８６】
ステップＳ３０７にてリーン異常の判断が確定した場合、ステップＳ３０８に進み、上記第１実施形態のステップＳ２０８と同様に、異常対策処理を行う。ここでは、燃焼システム１０にて発生した異常がリーン異常であることを報知する処理を行う。また、リーン異常タイマｑａ及びリーン回数カウンタｕａをゼロにクリアする。
【００８７】
ステップＳ３０２にて、判定指標ＨＰがリーン本判定値Ｄ２ａより大きくない場合、少なくともリーン異常は発生していないとして、ステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９では、リーン異常が発生していないことを示すリーン正常タイマｑｘをインクリメントする。リーン正常タイマｑｘは記憶部３０ｂ等にセットされている。ここでは、リーン補正が許容範囲にある継続時間を計測することになる。リーン補正が正常である場合、リーン異常タイマｑａが加算されないことに起因してステップＳ３０４がＮＯ判定され、ステップＳ３１０に進む。
【００８８】
ステップＳ３１０では、リーン正常タイマｑｘがあらかじめ定められたリーン正常継続値Ｎ２ｘより大きいか否かを判定する。判定指標ＨＰがリーン本判定値Ｄ２ａより大きくない状態をリーン正常状態と称すると、ここでは、判定指標ＨＰがリーン正常状態にある継続時間が、あらかじめ定められたリーン正常判定時間Ｔｘ（図９参照）より長くなったか否かの判定を行う。リーン正常判定時間Ｔｘは、リーン判定時間Ｔｂ１より短い時間に設定されている。
【００８９】
リーン正常タイマｑｘがリーン正常継続値Ｎ２ｘより大きい場合、リーン正常状態の継続時間がリーン正常判定時間Ｔｘより長くなったとして、ステップＳ３１１に進み、リーン正常処理を行う。リーン正常処理では、リーン補正が正常であることを報知する処理や、リーン正常タイマｑｘをゼロにクリアする処理を行う。
【００９０】
ステップＳ３１２では、リッチ補正について、異常であるか否かの判定や正常であるか否かの判定を行うリッチ処理を行う。リッチ処理については、図８のフローチャートを参照しつつ説明する。リッチ処理は、リーンかリッチかが異なるだけで、基本的にリーン処理と同じ処理になっており、リッチ処理でのステップＳ４０１〜Ｓ４１０が、リーン処理でのステップＳ３０２〜Ｓ３１１に対応する。
【００９１】
図８において、ステップＳ４０１では、判定指標ＨＰがリッチ本判定値Ｄ２ｂより小さいか否かを判定する。判定指標ＨＰがリッチ本判定値Ｄ２ｂより小さい場合、リッチ補正について異常発生の可能性が高いとして、ステップＳ４０２〜Ｓ４０６の処理を行う。ステップＳ４０２〜Ｓ４０６では、判定指標ＨＰの変化態様がリッチ補正の許容範囲から外れているか否かの判定を、基本的にリーン処理のステップＳ３０３〜Ｓ３０７と同様に行う。ここでは、空燃比の補正がリッチ補正であることに起因して、リーン処理のリーン異常タイマｑａをリッチ異常タイマｑｂに置き換えている。また、リーン異常継続値Ｎ２ａをリッチ異常継続値Ｎ２ｂに置き換え、リーン回数カウンタｕａをリッチ回数カウンタｕｂに置き換え、リーン判定回数Ｎ３ａをリッチ判定回数Ｎ３ｂに置き換えていることで、本判定時間Ｔｂをリッチ判定時間Ｔｂ２に変更している。リッチ判定時間Ｔｂ２は、リーン判定時間Ｔｂ１と同じ長さに設定されている。
【００９２】
なお、ステップＳ４０１，Ｓ４０３，Ｓ４０６の各判定をまとめてリッチ異常判定と称することができる。また、判定指標ＨＰがリッチ本判定値Ｄ２ｂより小さい状態をリッチ判定状態と称すると、このリッチ判定状態が本判定状態及び異常判定状態に相当する。さらに、リッチ本判定値Ｄ２ｂが異常判定値に相当し、リッチ判定時間Ｔｂ２が異常判定時間に相当する。
【００９３】
ステップＳ４０６にてリッチ異常の判断が確定した場合、ステップＳ４０７に進み、リーンかリッチかが異なるだけで、リーン異常対策処理と同様にリッチ異常対策処理を行う。ここでは、燃焼システム１０にて発生した異常がリッチ異常であることを報知する処理を行う。また、リッチ異常タイマｑｂ及びリッチ回数カウンタｕｂをゼロにクリアする。
【００９４】
ステップＳ４０１にて、判定指標ＨＰがリッチ本判定値Ｄ２ｂより小さくない場合、リッチ異常は発生していないとして、ステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８では、リッチ異常が発生していないことを示すリッチ正常タイマｑｙをインクリメントする。リッチ正常タイマｑｙは記憶部３０ｂ等にセットされている。ここでは、リッチ補正が許容範囲にある継続時間を計測することになる。リッチ補正が正常である場合、リッチ異常タイマｑｂが加算されないことに起因してステップＳ４０３がＮＯ判定され、ステップＳ４０９に進む。
【００９５】
ステップＳ４０９では、リッチ正常タイマｑｙがあらかじめ定められたリッチ正常継続値Ｎ２ｙより大きいか否かを判定する。判定指標ＨＰがリッチ本判定値Ｄ２ｂより小さくない状態をリッチ正常状態を称すると、ここでは、判定指標ＨＰがリッチ正常状態である継続時間が、あらかじめ定められたリッチ正常判定時間Ｔｙ（図１０参照）より長くなったか否かの判定を行う。リッチ正常判定時間Ｔｙは、リッチ判定時間Ｔｂ２より短い時間に設定されている。
【００９６】
リッチ正常タイマｑｙがリッチ正常継続値Ｎ２ｙより大きい場合、リッチ補正が正常であるとして、ステップＳ４１０に進み、リッチ正常処理を行う。リッチ正常処理では、リッチ補正が正常であることを報知する処理や、リッチ正常タイマｑｙをゼロにクリアする処理を行う。
【００９７】
図７の説明に戻り、ステップＳ３１２にてリッチ処理が終了した後、ステップＳ３１３にてリーン補正が正常であるか否かを判定し、ステップＳ３１４にてリッチ補正が正常であるか否かを判定する。リーン補正及びリッチ補正がいずれも正常である場合、ステップＳ３１５に進み、空燃比の補正が正常であることを示す正常処理を行う。正常処理では、空燃比フィードバック制御の開始や継続を許可する処理などを行う。
【００９８】
ステップＳ３０２にて、判定指標ＨＰの絶対値が本判定値Ｄ２より大きくないと判定された場合、ステップＳ３１６に進み、リーン異常タイマｑａ、リッチ異常タイマｑｂ、リーン正常タイマｑｘ及びリッチ正常タイマｑｙをゼロにクリアする。なお、本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、異常検出処理のステップＳ１１３にて各種フラグやカウンタをゼロにクリアする。具体的には、ステップＳ１１３において、リーン異常タイマｑａ、リッチ異常タイマｑｂ、リーン正常タイマｑｘ、リッチ正常タイマｑｙ、リーン回数カウンタｕａ及びリッチ回数カウンタｕｂをゼロにクリアする。
【００９９】
本実施形態の本異常判定については、ステップＳ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０７，Ｓ４０１，Ｓ４０３，Ｓ４０６の処理を実行する機能が異常判定部に相当する。特に、ステップＳ３０２，４０１の処理を実行する機能が異常値判定部に相当し、ステップＳ３０４，Ｓ３０７，Ｓ４０３，Ｓ４０６の処理を実行する機能が異常時間判定部に相当する。また、ステップＳ３０３，Ｓ３０５，Ｓ４０２，Ｓ４０４の処理を実行する機能が異常計測部に相当する。
【０１００】
本実施形態では、仮判定処理について、仮判定値Ｄ１が補正上限値ＣＲ１と同じ値になっている。ここで、補正上限値ＣＲ１と補正下限値ＣＲ２の絶対値とが同じ値になっていることに起因して、仮判定値Ｄ１は補正下限値ＣＲ２の絶対値とも同じ値になっている。
【０１０１】
次に、空燃比フィードバック制御による空燃比の補正がリーン補正である場合の異常検出処理について、図９のタイムチャートを参照しつつ説明する。
【０１０２】
図９に示すように、タイミングｔ２１では、空燃比フィードバック制御の開始に伴って判定指標ＨＰが増加し始めるものの、この判定指標ＨＰがリーン本判定値Ｄ２ａより大きくないため、リーン正常であるとしてリーン正常タイマｑｘも増加し始める。そして、タイミングｔ２２にて、リーン正常タイマｑｘがリーン正常継続値Ｎ２ｘより大きくなると、リーン正常という判断が成立する一方で、リーン正常処理によりリーン正常タイマｑｘがゼロにリセットされる。
【０１０３】
その後、タイミングｔ２３〜ｔ２８では、基本的に上記第１実施形態のタイミングｔ２〜ｔ７と同様に、判定指標ＨＰやリーン異常タイマｑａ、リーン回数カウンタｕａ等が増減する。本実施形態では、上述したように、仮判定値Ｄ１が補正上限値ＣＲ１と同じ値になっているため、判定指標ＨＰが仮判定値Ｄ１より大きくなるタイミングｔ２３にて、補正量ＨＰａが補正上限値ＣＲ１に達したことで学習値ＨＰｂが増加し始める。また、タイミングｔ２８では、リーン異常が成立することで、リーン正常が不成立に移行する。
【０１０４】
続いて、空燃比の補正がリッチ補正である場合の異常検出処理について、図１０のタイムチャートを参照しつつ説明する。
【０１０５】
図１０に示すように、タイミングｔ３１では、空燃比フィードバック制御の開始に伴って判定指標が増加し始めるものの、この判定指標がリッチ本判定値Ｄ２ｂより小さくないため、リッチ正常であるとしてリッチ正常タイマｑｙも増加し始める。そして、タイミングｔ３２にて、リッチ正常タイマｑｙがリッチ正常継続値Ｎ２ｙより大きくなると、リッチ正常という判断が成立する一方で、リッチ正常処理によりリッチ正常タイマｑｙがゼロにリセットされる。
【０１０６】
その後、タイミングｔ３３〜ｔ３８では、リーンとリッチとの違いはあるものの、基本的に図９のタイミングｔ２３〜ｔ２８と同様に、判定指標ＨＰやリッチ異常タイマｑｂ、リッチ回数カウンタｕｂ等が増減する。特に、タイミングｔ３８では、リッチ異常が成立することで、リッチ正常が不成立に移行する。
【０１０７】
本実施形態によれば、空燃比の補正についてリーン側及びリッチ側のそれぞれにリーン本判定値Ｄ２ａ及びリッチ本判定値Ｄ２ｂが個別に設定されている。この場合、単に判定指標ＨＰをこれらリーン本判定値Ｄ２ａ及びリッチ本判定値Ｄ２ｂと比較することで、リーン側及びリッチ側のそれぞれについて異常の有無を判定することができる。このように、燃焼システム１０にて発生した異常の態様を詳細に把握することができる。しかも、リーン側及びリッチ側のそれぞれについて補正が正常であるか否かの判定が個別に行われるため、燃焼システム１０の状況を正常及び異常の両方について詳細に把握することができる。
【０１０８】
（他の実施形態）
以上、本開示による複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【０１０９】
変形例１として、上記各実施形態において、仮判定値Ｄ１等を用いた仮異常判定の判定結果が出た後に、本判定値Ｄ２等を用いた本異常判定が実施される、という構成にしてもよい。この場合、仮異常判定の判定結果が出るまでに本異常判定の判定結果が出るということが回避される。このため、仮判定値Ｄ１等の規制判定値や、本判定値Ｄ２等の異常判定値、仮判定時間Ｔａ等の規制判定時間、本判定時間Ｔｂ等の異常判定時間を設定する際の自由度を高めることができる。例えば、異常判定時間を規制判定時間より短くすることで異常検出処理に要する時間を管理する、という構成を採用することが可能になる。
【０１１０】
変形例２として、上記各実施形態において、異常検出装置及び制御装置としてのＥＣＵ３０がハイブリッド車両に搭載されていてもよい。例えば、ハイブリッド車両において、エンジン等の内燃機関が運転状態にあり且つ空燃比フィードバック制御が行われている場合に、補正量や学習値などが補正パラメータとして用いられることで、仮異常判定や本異常判定が行われる構成とする。
【０１１１】
変形例３として、上記各実施形態の仮異常判定や本異常判定において、仮判定値Ｄ１等の規制判定値や本判定値Ｄ２等の異常判定値が可変設定されてもよい。例えば、車両の外部環境や走行距離等に応じて規制判定値や異常判定値が可変設定される構成とする。この構成によれば、規制判定値を用いた判定の精度が高められるため、ガスパージの禁止と許可とをバランス良く実施できる。また、異常判定値を用いた判定の精度が高められるため、発生した異常をいち早く検出することができる。
【０１１２】
変形例４として、上記各実施形態の仮異常判定や本異常判定において、判定指標ＨＰの大きさ及び変化態様の両方を用いて判定が行われるのではなく、大きさ及び変化態様のうち一方だけを用いて判定が行われてもよい。例えば、上記第１実施形態の仮異常判定において、判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きい仮判定状態になった場合、この仮判定状態の継続時間に関係なく仮異常の判断が確定される、という構成にする。また、判定指標ＨＰの絶対値が仮判定値Ｄ１より大きくなっていなくても、判定指標ＨＰが増減する度合いが許容範囲から外れた場合には仮異常の判断が確定される、という構成にしてもよい。いずれの構成でも、補正パラメータとしての判定指標ＨＰを用いることで、ガスパージを禁止するか否かの判定を適正に行うことができる。
【０１１３】
変形例５として、上記各実施形態の仮異常判定について、上記第２実施形態の本異常判定のリーン本判定値Ｄ２ａ及びリッチ本判定値Ｄ２ｂと同様に、リーン補正及びリッチ補正のそれぞれについて個別に仮判定値が設定されていてもよい。例えば、正の値であるリーン仮判定値と、負の値であるリッチ仮判定値とが設定された構成とする。この構成では、仮異常判定においても、リーン補正及びリッチ補正のいずれについて仮異常の判断を確定したのかを把握することができる。
【０１１４】
変形例６として、上記各実施形態の補正パラメータとして、補正量ＨＰａと学習値ＨＰｂとの合計値が用いられるのではなく、補正量ＨＰａ及び学習値ＨＰｂのうち一方が用いられてもよい。また、空燃比フィードバック制御においては、フィードバック量の他に、偏差や空燃比センサ１８の検出値が補正パラメータとして用いられてもよい。これらの場合でも、補正パラメータは空燃比の補正態様を示すことになる。なお、補正量ＨＰａや学習値ＨＰｂの基準は、フィードバック初期値ＩＶ０とされるのではなく、空燃比のゼロとされていてもよい。
【０１１５】
変形例７として、上記各実施形態の空燃比は、フィードバック制御とは異なるフィードフォワード制御等の制御により補正されてもよい。この構成でも、補正量や学習値を含む補正パラメータが、規制判定としての仮異常判定や異常判定としての本異常判定に用いられることで、異常検出及びガスパージの両方を適正に行うことができる。
【０１１６】
変形例８として、上記各実施形態において、ガスパージが禁止されていない状態で、本判定値Ｄ２等の異常判定値を用いた異常判定が実行されてもよい。例えば、パージ装置２２から吸気通路１２への燃料ガスの供給量があらかじめ定められた基準量より少ない場合に、異常判定値を用いた異常判定が実行される、という構成にする。この構成のように、ガスパージによる燃料ガスの供給量が基準量より少なければ、ガスパージが禁止されていなくても、異常判定値を用いた異常判定の判定精度を適正化することが可能である。
【０１１７】
例えば、上記第１実施形態において、ステップＳ２０１では、ガスパージによる燃料ガスの供給量が基準量より少ないか否かを判定することで、ガスパージが規制されているか否かを判定し、ガスパージが規制されている場合に、ステップＳ２０２に進む。また、ステップＳ１１０では、パージ禁止要求ではなく、ガスパージによる燃料ガスの供給量を基準量より少なくすることでガスパージを規制するパージ規制要求を行う。
【０１１８】
変形例９として、上記各実施形態において、異常検出装置及び制御装置としての機能を発揮する構成は、ＥＣＵ３０ではなく、車両に搭載された種々の演算装置であってもよく、複数の演算装置が協働で制御装置としての機能を発揮してもよい。また、各演算装置に設けられたフラッシュメモリやハードディスク等の非遷移的実体的記憶媒体に各種プログラムが記憶されていてもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１０…燃焼システム、１１…内燃機関としてのエンジン、３０…異常検出装置及び制御装置としてのＥＣＵ、ＣＲａ…制限範囲、Ｄ１…規制判定値としての仮判定値、Ｄ２…異常判定値としての本判定値、Ｄ２ａ…異常判定値としてのリーン判定値、Ｄ２ｂ…異常判定値としてのリッチ判定値、ＨＰ…補正パラメータとしての判定指標、ＨＰａ…補正量、ＨＰｂ…学習値、Ｔａ…規制判定時間としての仮判定時間、Ｔｂ…異常判定時間としての本判定時間、Ｔｂ１…異常判定時間としてのリーン判定時間、Ｔｂ２…異常判定時間としてのリッチ判定時間、Ｓ１０６…規制判定部及び規制値判定部、Ｓ１０７…規制計測部、Ｓ１０８…規制判定部及び規制時間判定部、Ｓ１１０…規制実行部、Ｓ２０２…異常判定部及び異常値判定部、Ｓ２０３，Ｓ２０５…異常計測部、Ｓ２０４，Ｓ２０７…異常判定部及び異常時間判定部、Ｓ３０２…異常判定部及び異常値判定部、Ｓ３０３，Ｓ３０５…異常計測部、Ｓ３０４，Ｓ３０７…異常判定部及び異常時間判定部、Ｓ４０１…異常判定部及び異常値判定部、Ｓ４０２，Ｓ４０４…異常計測部、Ｓ４０３，Ｓ４０６…異常判定部及び異常時間判定部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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