(57)【要約】【課題】故障の誤判定を防止しつつ故障の早期発見を実現する。【解決手段】空燃比がフィードバック制御されるエンジン１０の燃料噴射システムに関する故障を判定する故障判定装置１であって、算出部２と第一判定部３と第二判定部４とを備える。算出部２は、空燃比の目標値と計測値との差に基づいて、燃料噴射量の補正量とその差の積分値とを算出する。第一判定部３は、燃料噴射システムによる燃料噴射形態の切り換え直後において、補正量が正常な第一範囲外にあることを含む故障可能性条件の成否を判定する。第二判定部４は、第一判定部３により故障可能性条件が成立したと判定された場合に、積分値の変化量が故障可能性のある第二範囲以内にあるか否かを判定し、積分値が第二範囲以内にある状態が所定時間継続したら故障が発生したと判定する。【選択図】図１
2019163710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空燃比がフィードバック制御されるエンジンの燃料噴射システムに関する故障を判定する故障判定装置であって、
前記空燃比の目標値と計測値との差に基づいて、燃料噴射量の補正量と前記差の積分値とを算出する算出部と、
前記燃料噴射システムによる燃料噴射形態の切り換え直後において、前記補正量が正常な第一範囲外にあることを含む故障可能性条件の成否を判定する第一判定部と、
前記第一判定部により前記故障可能性条件が成立したと判定された場合に、前記積分値の変化量が故障可能性のある第二範囲以内にあるか否かを判定し、前記積分値が前記第二範囲以内にある状態が所定時間継続したら前記故障が発生したと判定する第二判定部と、を備えた
ことを特徴とする、故障判定装置。
【請求項２】
前記第一判定部による前記燃料噴射形態の切り換え直後における前記故障可能性条件の判定を実施する所定期間を設定する設定部を備え、
前記第一判定部は、前記燃料噴射形態の切り換え時点から前記所定期間が経過したら、前記故障可能性条件の前記判定を終了する
ことを特徴とする、請求項１記載の故障判定装置。
【請求項３】
前記設定部は、前記補正量の前記第一範囲からの逸脱量に応じた長さの前記所定期間を設定する
ことを特徴とする、請求項２記載の故障判定装置。
【請求項４】
前記設定部は、前記エンジンの行程を単位として前記所定期間を設定する
ことを特徴とする、請求項２又は３記載の故障判定装置。
【請求項５】
前記算出部は、前記積分値の定常成分に相当する学習値を算出するとともに、
前記故障可能性条件には、前記学習値が学習値正常範囲の上限値又は下限値に達していること、及び、前記積分値が積分値正常範囲から前記学習値と同方向に逸脱していることが含まれる
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の故障判定装置。
【請求項６】
前記第二判定部は、前記燃料噴射形態の切り換え直後以外では、前記学習値を前記学習値正常範囲と比較するとともに前記積分値を前記積分値正常範囲と比較することで前記故障の判定を行う
ことを特徴とする、請求項５記載の故障判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料噴射システムに関する故障を判定する故障判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの空燃比をフィードバック制御する燃料噴射システムにおいて、排気系に介装された空燃比センサや酸素濃度センサで実空燃比を検出し、その実空燃比に基づく故障判定を実施する手法が知られている。すなわち、フィードバック制御により実空燃比が目標空燃比に近づくように調節されているにも関わらず、実空燃比が目標空燃比から大きくかけ離れた値となる場合に、何らかの故障が燃料噴射システムに発生していると判断するものである。
【０００３】
一方、上記の故障判定手法では、燃料噴射形態の変更に起因する燃料噴射量，目標空燃比などの急変により、実空燃比が一時的に大きく変動し、誤判定が生じる可能性もある。そこで、燃料噴射形態が変更されてから一定の時間が経過するまでの間は、実空燃比による故障判定を禁止し、故障の誤判定を抑制することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６４００１２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、燃料噴射形態が変更されたときに一律に故障判定を禁止すると、その一定の時間内に発生した故障の発見が必然的に遅れることになるため、故障判定精度が低下する。また、故障の発見が遅れることで、エンジンの燃焼状態が不安定なまま空燃比が不適切に制御され続けることとなり、エンジン制御の安定性，信頼性が低下しうる。
【０００６】
本件の故障判定装置は、このような課題に鑑み案出されたもので、故障の誤判定を防止しつつ故障の早期発見を実現することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）ここで開示する故障判定装置は、空燃比がフィードバック制御されるエンジンの燃料噴射システムに関する故障を判定する故障判定装置であって、前記空燃比の目標値と計測値との差に基づいて、燃料噴射量の補正量と前記差の積分値とを算出する算出部と、前記燃料噴射システムによる燃料噴射形態の切り換え直後において、前記補正量が正常な第一範囲外にあることを含む故障可能性条件の成否を判定する第一判定部と、前記第一判定部により前記故障可能性条件が成立したと判定された場合に、前記積分値の変化量が故障可能性のある第二範囲以内にあるか否かを判定し、前記積分値が前記第二範囲以内にある状態が所定時間継続したら前記故障が発生したと判定する第二判定部と、を備えている。
【０００８】
（２）前記故障判定装置は、前記第一判定部による前記燃料噴射形態の切り換え直後における前記故障可能性条件の判定を実施する所定期間を設定する設定部を備え、前記第一判定部は、前記燃料噴射形態の切り換え時点から前記所定期間が経過したら、前記故障可能性条件の前記判定を終了することが好ましい。
（３）前記設定部は、前記補正量の前記第一範囲からの逸脱量に応じた長さの前記所定期間を設定することが好ましい。
（４）前記設定部は、前記エンジンの行程を単位として前記所定期間を設定することが好ましい。
【０００９】
（５）前記算出部は、前記積分値の定常成分に相当する学習値を算出するとともに、前記故障可能性条件には、前記学習値が学習値正常範囲の上限値又は下限値に達していること、及び、前記積分値が積分値正常範囲から前記学習値と同方向に逸脱していることが含まれることが好ましい。
（６）前記第二判定部は、前記燃料噴射形態の切り換え直後以外では、前記学習値を前記学習値正常範囲と比較するとともに前記積分値を前記積分値正常範囲と比較することで前記故障の判定を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
開示の故障判定装置によれば、故障の誤判定を防止しつつ故障の早期発見を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るエンジンの燃料噴射システム及び故障判定装置を示す模式図である。
【図２】有効期間を説明するためのグラフである。
【図３】図１の故障判定装置による制御内容を説明するためのタイムチャート例である。
【図４】比較例として、噴射モード切換後にマスク期間を設ける装置による制御内容を説明するためのタイムチャート例である。
【図５】図１の故障判定装置での制御手順を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して、実施形態としての故障判定装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００１３】
［１．エンジン］
図１は、車両に搭載されるエンジン１０の燃料噴射システムと、燃料噴射システムに関する故障を判定する故障判定装置１とを示す模式図である。ここでは、複数気筒のうちの一つを示す。燃料噴射システムとしては、筒内噴射（DI）とポート噴射（MPI）とを使用した燃料噴射を実施するものを例示する。各気筒には、筒内で燃料を噴射する筒内噴射弁１１と、吸気ポート内で燃料を噴射するポート噴射弁１２とが設けられる。また、エンジン１０の吸気系には、スロットル弁１５が配置される。筒内に導入される混合気の空燃比（A/F）は、筒内噴射弁１１及びポート噴射弁１２から噴射される燃料量と、スロットル弁１５の開度によって制御される吸気量とに応じて変動しうる。
【００１４】
排気系には、空燃比（あるいは空気過剰率や当量比）を計測するためのセンサが取り付けられる。図１に示す例では、排気浄化触媒の上流側に第一空燃比センサ１３が設けられ、排気浄化触媒の下流側に第二空燃比センサ１４が設けられている。これらの空燃比センサ１３，１４は、排気中の酸素濃度や炭化水素濃度に応じた信号を出力しうるセンサであり、例えばリニア空燃比センサ（LAFS）やジルコニア式酸素濃度センサなどである。空燃比センサ１３，１４から出力される信号は、排気中の酸素濃度や炭化水素濃度から推定される実際の空燃比（すなわち、空燃比の計測値）に相当する。
【００１５】
エンジン１０の筒内で燃焼する混合気の空燃比は、空燃比の目標値と計測値との差に基づき、図示しないエンジン制御装置によってフィードバック制御（F/B制御）される。フィードバック制御では、空燃比の目標値と計測値との差が小さくなるように、燃料量が行程毎に補正される。一般に、フィードバック制御での補正値には、空燃比の目標値と計測値との差に応じて設定される比例補正値や、差の微分値に応じて設定される微分補正値や、差の積分値に応じて設定される積分補正値などが含まれる。本実施形態のフィードバック制御には、積分補正値（差の積算値）であるF/B積分値と、その定常成分に相当するA/F学習値とが少なくとも含まれる。これらの算出手法については後述する。
【００１６】
エンジン１０には、複数種類の噴射モード（燃料噴射形態）が予め設定されており、エンジン１０に要求される出力の大きさや運転状態（エンジン回転速度や負荷など）に応じて、燃料噴射システムによって切り換えられる。噴射モードとしては、例えば、MPI噴射モード，DI噴射モード，MPI+DI噴射モードが挙げられる。MPI噴射モードは、ポート噴射弁１２のみを用いて燃料噴射を実施する噴射モードであり、DI噴射モードは、筒内噴射弁１１のみを用いて燃料噴射を実施する噴射モードである。これに対し、MPI+DI噴射モードは、筒内噴射弁１１及びポート噴射弁１２を併用しながら燃料噴射を実施する噴射モードである。
【００１７】
なお、MPI+DI噴射モード（併用モード）には、筒内噴射弁１１からの噴射回数を複数回に分けずに燃料を噴射するモード（MPI+DI一括噴射モード）と、筒内噴射弁１１からの噴射回数を複数回に分けて燃料を噴射するモード（MPI+DI分割噴射モード）とが含まれていてもよい。また、併用モードにおけるポート噴射弁１２からの燃料噴射量（ポート噴射量）と筒内噴射弁１１からの燃料噴射量（筒内噴射量）との割合は、予め設定されていてもよいしエンジン１０の運転状態に応じて設定されてもよい。エンジン制御装置には、噴射モードを設定するためのマップ（図示略）が記憶されている。
【００１８】
故障判定装置１は、エンジン１０の燃料噴射システムに関する故障を判定する機能を持った電子制御装置（コンピュータ，ECU）であり、エンジン１０が搭載された車両の車載ネットワークに接続される。車載ネットワーク上には、上記の空燃比センサ１３，１４のほか、エンジン１０や補機類，各種センサ類なども接続される。故障判定装置１の内部には、バスを介して互いに接続されたプロセッサ，メモリ，インタフェイス装置などが内蔵される。なお、上述のエンジン制御装置の内部に故障判定装置１の機能を内蔵させてもよい。
【００１９】
プロセッサは、例えば制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ）などを内蔵する処理装置である。また、メモリは、プログラムや作業中のデータが格納される記憶装置であり、ROM，RAM，不揮発メモリなどを含む。故障判定装置１で実施される制御の内容は、ファームウェアやアプリケーションプログラムとしてメモリに記録，保存されており、プログラムの実行時にはプログラムの内容がメモリ空間内に展開されプロセッサで実行される。
【００２０】
［２．制御構成］
図１中の故障判定装置１は、その機能をブロック図で模式的に表したものである。故障判定装置１には、算出部２，主判定部３，副判定部４，設定部５が設けられる。本実施形態では、これらの要素の各機能がソフトウェアで実現されるものとする。ただし、各機能の一部又は全部をハードウェア（電子制御回路）で実現してもよく、あるいはソフトウェアとハードウェアとを併用して実現してもよい。
【００２１】
算出部２は、空燃比の目標値と計測値との差に基づき、燃料噴射量の補正量（以下「燃料補正量」という）を算出するものである。ここでは燃料補正量として、上記の積分補正値であるF/B積分値と、上記のA/F学習値とが算出される。F/B積分値は、エンジン１０の作動中は常に算出される。また、A/F学習値は、所定の学習条件が成立する状況下で算出される。学習条件には、前回のA/F学習値の算出から所定行程数（あるいは所定時間）が経過していることや、エンジン１０の運転状態が安定していることやエンジン１０の水温が所定温以上であることなどが含まれる。本実施形態のA/F学習値は、噴射モード毎に異なる値が設定されるものとする。ただし、共通のA/F学習値を有する噴射モードが存在してもよい。
【００２２】
F/B積分値は、例えば空燃比の目標値から計測値を減じたものの積算値に基づいて算出され、その積算値に所定のゲイン（但し、ゲイン＜0）を乗じた値とされる。この場合、空燃比の計測値が目標値と比較してリーンであれば（計測値が目標値よりも大きければ）F/B積分値が正の値となり、リーンの度合いが強いほどその絶対値が大きくなる。反対に、計測値が目標値と比較してリッチならばF/B積分値が負の値となり、リッチの度合いが強いほどその絶対値が大きくなる。
【００２３】
A/F学習値は、F/B積分値に遅延処理（例えば、一次ローパスフィルタや移動平均処理などのなまし処理）を施した値とされる。空燃比の計測値が目標値と比較してリーン傾向であれば、A/F学習値が正の値となり、その傾向が強いほどその絶対値が大きくなる。反対に、計測値が目標値と比較してリッチ傾向であればA/F学習値が負の値となり、その傾向が強いほどその絶対値が大きくなる。F/B積分値に遅延処理を施すことで、F/B積分値に含まれるノイズや高周波振動成分が除去され、その定常成分に相当する値が抽出される。なお、F/B積分値，A/F学習値の具体的な算出手法については、このような算出手法に限らず、公知のフィードバック制御の手法を採用することができる。
【００２４】
本実施形態の故障判定装置１は、算出部２で算出された燃料補正量，F/B積分値，A/F学習値の三つのパラメータを用いて燃料噴射システムの故障判定を実施する。また、故障判定装置１は、噴射モードが切り換えられた直後では、噴射モード切換直後以外のとき（以下「通常時」という）とは異なる手法で故障判定を実施する。通常時の故障判定は主判定部３によって実施され、切換直後の故障判定は副判定部４及び設定部５による処理を行った上で主判定部３によって実施される。以下、通常時の故障判定について説明したのち、切換直後の故障判定について説明する。
【００２５】
主判定部３（第二判定部）は、算出部２で算出されたF/B積分値及びA/F学習値のそれぞれを正常範囲と比較することで燃料噴射システムの故障判定を実施するものである。本実施形態の主判定部３は、以下の条件Ａ〜Ｄが全て成立した場合に、燃料噴射システムに故障が発生したと判定する。なお、条件Ａの正常範囲と条件Ｃの正常範囲とは互いに異なり、前者は学習値正常範囲であり、後者は積分値正常範囲である。
【００２６】
＝＝通常時の故障条件＝＝
条件Ａ：噴射モード毎のA/F学習値が正常範囲の上限値又は下限値に達している
条件Ｂ：F/B積分値の符号とA/F学習値の符号とが一致する
（F/B積分値がA/F学習値と同方向に偏っている）
条件Ｃ：F/B積分値が正常範囲外にある
条件Ｄ：条件Ａ〜条件Ｃを満足する状態が所定時間継続する
【００２７】
本実施形態では、図３及び図４に示すように、噴射モード毎に求められたA/F学習値と比較される正常範囲（学習値正常範囲、図中ドット部分）が、「A/F学習値＝0」を中心としたリッチ補正側の上限値KmR，KdRとリーン補正側の下限値KmL，KdLとで規定される。リッチ補正とは、空燃比の計測値がリーン状態を示すことから燃料噴射量の不足分を増量調整する補正である。また、リーン補正とは、空燃比の計測値がリッチ状態を示すことから燃料噴射量の過多分を減量調整する補正である。なお、図３及び図４には、MPI用のA/F学習値とDI用のA/F学習値とを例示する。A/F学習値の正常範囲は予め設定されており、A/F学習値がこの範囲内に収まっていれば、故障判定カウンタはカウントアップされない。
【００２８】
また、F/B積分値と比較される正常範囲（積分値正常範囲、図中ドット部分）は、「F/B積分値＝0」を中心としたリッチ補正側の上限値KRとリーン補正側の下限値KLとで規定される。F/B積分値の正常範囲は予め設定されており、F/B積分値がこの範囲以内に収まっていれば、故障判定カウンタはカウントアップされない。なお、故障判定カウンタは、上記の条件Ｄの時間をカウントするための計測装置（タイマー）であり、故障判定カウンタが所定の故障確定値CFに達する時間が、条件Ｄの「所定時間」に相当する。
【００２９】
本実施形態の主判定部３は、例えばMPI噴射モードである場合には、まず、MPI用のA/F学習値が正常範囲の上限値KmR又は下限値KmLに達しているか否かを判定する。例えば、図３に示すようにMPI用のA/F学習値が上限値KmRにも下限値KmLにも達していない場合には、主判定部３はF/B積分値をチェックすることなくポート噴射に故障が発生していないと判定する。反対に、MPI用のA/F学習値が上限値KmR又は下限値KmLに達している場合には、主判定部３はF/B積分値を正常範囲と比較する。
【００３０】
すなわち、F/B積分値が正常範囲からA/F学習値と同じ方向（リッチ補正側，リーン補正側）に逸脱しているか否かを判定し、その逸脱している状態（逸脱状態）が所定時間継続した場合には、ポート噴射に故障が発生したと判定する。一方、F/B積分値が正常範囲内である場合、あるいは、逸脱状態が所定時間未満で解消された場合には、ポート噴射に故障が発生していないと判定する。なお、主判定部３は、MPI+DI噴射モードやDI噴射モードといった他の噴射モードの場合にも、これと同様の判定を実施する。また、主判定部３は、判定結果を故障コード（ダイアグコード）としてメモリに記録，保存するとともに、車室内に設けられたメーターパネルに表示して乗員に報知する。
【００３１】
ところで、噴射モードが切り換えられると燃料噴射量，目標空燃比，燃料噴射タイミング等の急変により、実空燃比が一時的に大きく変動し、誤判定を生じる可能性がある。そのため、従来は図４に示すように、噴射モードが切り換えられた時点から所定のマスク期間（故障判定が保留される期間）を設け、噴射モードの切換直後の誤判定を防止していた。
【００３２】
しかしながらこの手法では、故障の誤判定リスクと故障発見の遅延化という二つの可能性がある。例えば、DI用のA/F学習値が下限値KdLに達している状態で、MPI噴射モードからMPI+DI噴射モードに切り換えられた場合を想定する。図４中の左側に示すように、仮に筒内噴射及びポート噴射が共に正常であっても、F/B積分値が正常範囲外（リーン補正側）から正常範囲に向かって変化している期間がマスク期間を超えてしまうと、故障判定カウンタのカウントアップが開始されてしまい、誤判定を生じる可能性がある。
【００３３】
また、同様の場合を想定すると、仮に筒内噴射が故障している（燃料過多になっている）ときには、マスク期間の間は故障判定が保留されてしまうため、故障判定カウンタのカウントアップが開始されるタイミングが遅くなり、故障発見が遅れてしまう。さらに、図４中の右側に示すように、MPI+DI噴射モードが短時間で再びMPI噴射モードに切り換えられた場合には、故障判定カウンタが故障確定値CFに到達する前にリセットされてしまい、故障を発見することができない。
【００３４】
そこで、本実施形態の故障判定装置１には、噴射モードの切り換え直後において、故障可能性条件の成否を判定する副判定部４（第一判定部）が設けられる。そして、主判定部３は、副判定部４により故障可能性条件が成立したと判定された場合に、F/B積分値の変化量に基づき故障が生じたか否かを判定する。本実施形態の故障可能性条件には以下の条件１〜４が含まれ、これらの条件１〜４の全てが成立した場合に、「故障可能性条件が成立した」と判定される。
【００３５】
＝＝故障可能性条件＝＝
条件１：切り換え後のA/F学習値が正常範囲の上限値または下限値に達している
条件２：F/B積分値の符号とA/F学習値の符号とが一致する
条件３：F/B積分値が正常範囲外にある
条件４：燃料補正量が正常範囲外にある
【００３６】
なお、上記の条件１中の「A/F学習値が正常範囲の上限値または下限値に達している」という部分と上記の条件２及び条件３とは、上記の「通常時の故障条件」にも含まれる。言い換えると、条件１の正常範囲（学習値正常範囲）及び条件３の正常範囲（積分値正常範囲）は、条件Ａの正常範囲及び条件Ｃの正常範囲のそれぞれに対応する。また、条件４の正常範囲（正常な第一範囲）は、図３中の「燃料補正量」のグラフにおいてドットを付けて示すように、「燃料補正量＝0」を中心としたリッチ補正側の上限値F1とリーン補正側の下限値F2とで規定される。燃料補正量の正常範囲は予め設定されており、燃料補正量がこの正常範囲以内に収まっていれば、故障判定カウンタはカウントアップされない。
【００３７】
主判定部３は、副判定部４により上記の故障可能性条件が成立したと判定された場合に、F/B積分値の変化量が所定の故障可能性範囲（第二範囲）以内にあるか否を判定し、F/B積分値の変化量が故障可能性範囲内にある状態が所定時間継続したら、燃料噴射システムに故障が発生したと判定する。一方、主判定部３は、副判定部４により故障可能性条件が成立しないと判定された場合には、上記の判定を実施しない。
【００３８】
なお、ここでいう「故障可能性範囲」は、条件２中のF/B積分値とA/F学習値とに応じて設定される。少なくとも、F/B積分値の符号とA/F学習値の符号とがいずれも負であるときは、主判定部３は故障可能性範囲を正の値（例えば図３中の0からD1の範囲）に設定する。一方、F/B積分値の符号とA/F学習値の符号とがいずれも正であるときは、主判定部３は故障可能性範囲を負の値（例えば図３中のD2から0の範囲）に設定する。また、ここでいう「所定時間」は、上記の条件Ｄの所定時間と同一である必要はない。
【００３９】
本実施形態の故障可能性範囲は、図３中の「F/B積分値の変化量」のグラフにおいてハッチングを付けて示すように、「F/B積分値の変化量＝0」を中心としたリッチ補正側の上限値D1とリーン補正側の下限値D2とで規定される。
【００４０】
故障可能性範囲は、F/B積分値とA/F学習値とに応じて設定され、F/B積分値の変化量がこの範囲外にある場合には、故障の可能性は低いと判断されて、故障判定カウンタはカウントアップされない。これは、故障可能性条件が成立していても、噴射モードの切り換え直後のF/B積分値がF/B積分値及びA/F学習値の符号と反対側に大きく変化している場合（故障可能性範囲外にある場合）には、噴射モードの故障が原因ではなく、噴射モードの切り換えに伴って燃料噴射量が大きく変化した可能性が高いからである。
【００４１】
反対に、F/B積分値の変化量が故障可能性範囲以内に収まっている場合には、故障の可能性が高いと判断されて故障判定カウンタがカウントアップされる。これは、故障可能性条件が成立しており、噴射モードの切り換え直後のF/B積分値がF/B積分値及びA/F学習値の符号と反対側に大きく変化しない場合（故障可能性範囲以内にある場合）には、噴射モードの故障が原因である可能性が高いからである。このように、故障可能性条件の成立後、F/B積分値の変化量の絶対値の大きさを考慮することで、燃料噴射システムの故障の有無が精度良く判定される。
【００４２】
本実施形態の故障判定装置１には、副判定部４による噴射モードの切り換え直後における上記の故障可能性条件の判定（成否の判定）を実施する所定期間を設定する設定部５が設けられる。なお、本実施形態では、主判定部５での判定も、この所定期間が用いられる。副判定部４及び主判定部３は、噴射モードの切り換え時点からこの所定期間が経過するまでのあいだ、上記の故障可能性条件の判定及びF/B積分値の変化量に基づく判定を実施する。そして、所定期間が経過したら、これらの判定を終了し、主判定部３は通常時の故障判定を実施する。以下、この所定期間を「有効期間」と呼び、有効期間の経過をカウントするカウンタ（計測装置）を「有効カウンタ」と呼ぶ。
【００４３】
本実施形態の設定部５は、燃料補正量の正常範囲からの逸脱量に応じた長さの有効期間を設定する。例えば、燃料補正量が正の場合には、燃料補正量から正常範囲の上限値F1を減じた値に基づいて、有効期間を設定する。また、燃料補正量が負の場合には、正常範囲の下限値F2から燃料補正量を減じた値に基づいて、有効期間を設定する。つまり、正常範囲からの逸脱量が大きいほど有効期間が延長されるため、噴射モードの切り換えによって生じうる故障の誤判定が効率的に抑制される。
【００４４】
本実施形態の設定部５は、エンジン１０の行程を単位とした有効期間を設定する。すなわち、有効期間が行程数（いわゆるIG数）で与えられる。例えば図２に示すように、有効期間がCAに設定されると、その値が有効カウンタCに入力され、行程が進むたびにその値が所定値D（例えばD=1）ずつ減算される。その後、有効カウンタCの値が0以下になるまでの時間が、副判定部４及び主判定部３による判定を実施する時間とされる。副判定部４及び主判定部３による判定の実施時間は、有効期間が一定であってもエンジン回転速度が高いほど短縮される。つまり、エンジン１０の行程単位で有効期間を設定することで、エンジン回転速度に見合った時間だけ副判定部４及び主判定部３による判定を実施することが可能となり、故障の判定精度が向上する。
【００４５】
［３．フローチャート］
図５は、故障判定装置１で実施される制御手順を例示するフローチャートである。このフローチャートは、車両の主電源がオンの場合に故障判定装置１において所定の演算周期で実施される。なお、フロー中のフラグＧは、副判定部４を含む故障判定を実施する運転状態であるか否かを示す変数であり、噴射モードの切り換え直後から有効期間以内のときはＧ＝１とされ、これ以外のときはＧ＝０とされる。また、フローの開始時のフラグＧはＧ＝０とされる。
【００４６】
ステップＳ１では、エンジン１０の運転状態に基づいて噴射モードが選択，設定され、ステップＳ２では、空燃比の目標値と計測値との差に基づいてF/B積分値が算出される。次いで、ステップＳ３では、所定の学習条件の成否が判定され、学習条件が成立すると、ステップＳ４においてF/B積分値に基づいて噴射モード毎にA/F学習値が更新，学習される。なお、学習条件が成立しなければ、それまでのA/F学習値の値が変更されずに維持される。
【００４７】
ステップＳ５では、フラグＧがＧ＝０であるか否かが判定される。フロー開始時はフラグＧがＧ＝０であるため、ステップＳ５からステップＳ６に進み、ステップＳ１において噴射モードが切り換えられていたか否かが判定される。噴射モードが切り換えられた場合は、ステップＳ１０に進み、噴射モードが切り換えられていない場合はステップＳ２０に進む。
【００４８】
ステップＳ２０では、上述した通常の故障条件の成否が判定され、故障条件が成立したら故障判定カウンタがカウントアップされる（ステップＳ２２）。ステップＳ２３では、故障判定カウンタのカウント値（故障カウント値）が故障確定値CF以上であるか否かが判定され、故障カウント値が故障確定値CF未満であればこのフローをリターンする。次の演算周期においても通常の故障条件が成立していれば、再びステップＳ２０に進み、同様の判定が実施される。
【００４９】
そして、ステップＳ２３において故障カウント値が故障確定値CF以上であると判定されると、ステップＳ１９に進み、故障が発生したと判定されて、このフローをリターンする。一方、ステップＳ２３において故障カウント値が故障確定値CF以上であると判定される前に、ステップＳ２０において通常の故障条件が成立しないと判定された場合には、ステップＳ２１に進み、故障カウント値がリセットされて、このフローをリターンする。
【００５０】
また、ステップＳ１０では、フラグＧがＧ＝１に設定され、有効期間の設定中であるか否かが判定される（ステップＳ１１）。噴射モードの切り換え直後に最初にステップＳ１１に進んだときは有効期間が設定されていないため、ステップＳ１２に進み、燃料補正量の正常範囲からの逸脱量に基づいて有効期間が設定される。続くステップＳ１３では、今回の演算周期が、噴射モードの切り換え時点から有効期間以内であるか否かが判定される。有効期間以内であればステップＳ１４に進み、上述した故障可能性条件の成否が判定される。
【００５１】
故障可能性条件が成立すればステップＳ１５に進み、F/B積分値の変化量から故障可能性を判定するための故障可能性範囲が、F/B積分値及びA/F学習値に基づき設定される。そして、ステップＳ１６に進み、F/B積分値の変化量が故障可能性範囲以内であるか否かが判定され、F/B積分値の変化量がこの範囲以内であるときはステップＳ１７に進み、故障判定カウンタがカウントアップされて、ステップＳ１８に進む。一方、F/B積分値の変化量がこの範囲から逸脱しているときはステップＳ１８に進む。すなわち、故障可能性条件が成立していても、F/B積分値の変化量が大きいときは故障判定カウンタのカウントアップがスキップされる。ステップＳ１８では、故障カウント値が故障確定値CF以上であるか否かが判定され、故障カウント値が故障確定値CF未満であればこのフローをリターンする。
【００５２】
この場合、次の演算周期ではフラグＧがＧ＝１であることから、ステップＳ５からステップＳ１１に進み、ステップＳ１１の判定が実施される。この場合、有効期間はすでに設定されているためステップＳ１２はスキップされ、ステップＳ１３において有効期間以内であると判定されれば、上述したステップＳ１４〜Ｓ１８の処理が繰り返される。そして、ステップＳ１８において故障カウント値が故障確定値CF以上であると判定されると、ステップＳ１９に進み、故障が発生したと判定されて、このフローをリターンする。
【００５３】
一方、ステップＳ１８からステップＳ１９に進む前に、ステップＳ１４において故障可能性条件が成立しないと判定された場合には、ステップＳ２４に進み、フラグＧがＧ＝０にリセットされて、このフローをリターンする。この場合、次の演算周期ではステップＳ５からステップＳ６に進み、噴射モードの切り換え時でなければステップＳ２０以降の処理に進む。また、噴射モードが切り換えられれば新たな有効期間が設定され（ステップＳ１０〜Ｓ１２）、ステップＳ１３〜Ｓ１９と同様の処理が繰り返される。
【００５４】
また、ステップＳ１８からステップＳ１９に進む前に有効期間が経過した場合には、ステップＳ１３からステップＳ２４に進み、フラグＧがＧ＝０にリセットされて、このフローをリターンする。この場合、次の演算周期では、ステップＳ５からステップＳ６に進み、噴射モードの切り換え時でなければステップＳ２０以降の処理に進む。また、噴射モードが切り換えられれば新たな有効期間が設定され（ステップＳ１０〜Ｓ１２）、ステップＳ１３〜Ｓ１９と同様の処理が繰り返される。なお、ステップＳ１９において故障が発生したと判定された場合には、判定結果がメモリに記録，保存されるとともに、メーターパネルに表示される。
【００５５】
［４．作用，効果］
（１）上述した故障判定装置１では、図３に示すように、噴射モードの切り換え直後において、条件４を含む故障可能性条件が成立し、かつ、F/B積分値の変化量が故障可能性範囲以内にある状態が所定時間継続した場合に限り、燃料噴射システムに故障が発生したと判定されるため、故障判定精度を高めることができる。言い換えると、燃料補正量が正常範囲外であっても（故障可能性条件が成立しても）、燃料補正量の一つであるF/B積分値の変化量が大きい場合（すなわち、燃料補正量が急に変化している場合）には、噴射モードの切り換えに起因して故障可能性条件が成立してしまった可能性があるため、「故障」と判定しないことで誤判定を抑制できる。また、従来のマスク期間を設けることなく故障判定を実施するため、実際に故障している場合には早期に故障を発見できる。
【００５６】
（２）上述した故障判定装置１では、噴射モードの切り換え直後における故障可能性条件の判定を実施する有効期間（所定期間）が設定され、この有効期間が経過するまで副判定部４を含む判定が実施される。このように、噴射モード切り換え直後に判定を行う期間を制限することで、判定精度を向上させることができる。
【００５７】
（３）上述した故障判定装置１では、有効期間が燃料補正量の正常範囲からの逸脱量に応じた長さに設定されるため、有効時間を適正化することができ、誤判定を防止することができる。
（４）また、上述した有効期間はエンジン１０の行程を単位として設定されるため、エンジン回転速度に応じて有効期間が適正化される。このように、エンジン回転速度に見合った時間だけ副判定部４による故障可能性条件の判定が実施されることになり、判定精度を向上させることができる。
【００５８】
（５）上述した故障判定装置１では、条件４に加えて、条件１〜３が故障可能性条件に含まれるため、噴射モードの切り換え直後の故障判定精度をさらに向上させることができる。
（６）また、上述した故障判定装置１によれば、噴射モードの切り換え直後以外でも燃料噴射システムの故障判定を実施することができる。
【００５９】
［５．変形例］
上述した通常時の故障条件及び故障可能性条件はいずれも一例であって、上述したものに限られない。例えば、上記の条件Ａ〜Ｄの一部が成立したときに通常時の故障条件が成立したと判定されてもよいし、条件Ａ〜Ｄに代えてあるいは加えて、燃料補正量をチェックする条件が設けられていてもよい。また、故障可能性条件には少なくとも条件４が含まれていればよく、条件１〜３を省略してもよいし、他の条件が設けられていてもよい。
【００６０】
上述した有効期間（所定期間）の設定方法は一例であって、有効期間が予め設定された一定値であってもよいし、燃料補正量に基づいて設定された有効期間を、さらに他のパラメータに基づいて補正してもよい。例えば、設定部５は、噴射モードが単独使用（例えばMPI噴射モード）から併用（例えばMPI+DI噴射モード）に切り換えられた場合に、切り換え前後での噴射モードの燃料噴射割合の変化に応じて有効期間を補正してもよい。燃料補正量の一つであるF/B積分値は、切り換え前後での燃料噴射割合の変化が大きいときには早く0に収束し、反対に、燃料噴射割合の変化が小さいときにはなかなか収束しない。そこで、設定部５は、燃料噴射割合の変化が大きいときには有効期間を短く補正し、燃料噴射割合の変化が小さいときには有効期間を長く補正する。これにより、有効期間をより適正化することができ、故障をより早期に発見できるとともに誤判定を防止できる。
【００６１】
上述した実施形態では、噴射モード（燃料噴射形態）として、MPI噴射モード，DI噴射モード，MPI+DI噴射モードを例示したが、噴射モードはこれらに限られない。例えば、圧縮行程で筒内噴射を実施するDI圧縮行程噴射モードや、吸気行程で筒内噴射を実施するDI吸気行程噴射モードが設けられていてもよい。
【００６２】
また、空燃比フィードバック制御モード（空燃比フィードバック形態）として、ストイキフィードバック制御モード，リーンフィードバック制御モード，リッチフィードバック制御モードが設けられてもよい。また、エンジン１０が、パージ導入モードやパージ非導入モードといったキャニスターパージモードを有していてもよい。
【００６３】
また、上述した正常範囲の拡大（変更）は、多様な噴射モードの切り換えに際して適用可能であり、具体的な燃料噴射形態の種類は何ら限定されない。また、エンジン１０の種類は任意であり、ガソリンエンジン，アルコール混合ガソリンエンジンに適用可能である。燃料噴射方式についても同様であり、筒内噴射のみを実施する燃料噴射システムを前提としてもよいし、ポート噴射のみを実施する燃料噴射システムを前提としてもよい。なお、実空燃比を検出するためのセンサは、少なくとも排気系に一つ以上設けられていればよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  故障判定装置
２  算出部
３  主判定部（第二判定部）
４  副判定部（第一判定部）
５  設定部
１０  エンジン
１１  筒内噴射弁
１２  ポート噴射弁
１３  第一空燃比センサ
１４  第二空燃比センサ
１５  スロットル弁
【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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