(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の故障診断装置に関し、内燃機関の経年変化の影響に左右されることなく、精度良く故障箇所を特定することを目的とする。【解決手段】スロットル上流圧とスロットル下流圧との関係で定めた運転領域毎に、フィードバック制御における積分項の記憶値であるA/F学習値を取得する。より具体的には、スロットル下流系およびスロットル上流系の漏れ判定領域に対応するA/F学習値を取得する際には、パージ制御が実行されていない状況下でA/F学習値を取得する。それぞれの運転領域において、内燃機関の初期学習終了時のA/F学習値に対する最新のA/F学習値の学習ずれ量が所定の判定値より大きい場合に、当該運転領域に対応する判定内容の故障（漏洩）が生じているものと判定する。【選択図】図２
2008075599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御目標空燃比に対する実空燃比の長期的な偏差に基づく指標値を、少なくとも２つの運転領域に分けて取得する空燃比指標値取得手段と、
前記運転領域のそれぞれに対応する故障診断内容を設定する診断内容設定手段と、
前記指標値が所定の判定値より大きい場合に、当該指標値が属する前記運転領域に対応する故障が発生したと判定する故障箇所特定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の故障診断装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、排気通路に配置される排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比のフィードバック制御が実行されるものであって、
前記指標値は、排気ガスの空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する際の補正量に含まれる積分項の値またはその記憶値であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の故障診断装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、吸入空気を過給する過給機を備えるものであって、
前記故障箇所特定手段は、吸気通路におけるスロットルバルブの下流部位での圧力が大気圧より低く、かつ、吸気通路におけるスロットルバルブの上流部位での圧力が所定圧より低い前記運転領域の下で取得された前記指標値が前記判定値より大きい場合には、前記下流部位において故障が発生したと判定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の故障診断装置。
【請求項４】
前記故障箇所特定手段は、前記下流部位での圧力が大気圧より低く、かつ、前記上流部位での圧力が所定圧より低い前記運転領域の下で取得された前記指標値が前記判定値より大きい場合であって、前記下流部位において故障が発生していない場合には、前記上流部位において故障が発生したと判定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の故障診断装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、吸入空気を過給する過給機を備えるものであって、
前記内燃機関の故障診断装置は、前記積分項の値またはその記憶値が空燃比をリッチ側およびリーン側のどちらの側に補正させるものであるかを判別する空燃比補正方向判別手段を更に備え、
前記故障箇所特定手段は、吸気通路におけるスロットルバルブの下流部位での圧力が大気圧より低い前記運転領域の下で取得された前記積分項の値またはその記憶値が前記判定値より大きく、かつ、前記積分項の値またはその記憶値が空燃比をリッチ側に補正させるものである場合には、前記下流部位において故障が発生したと判定し、一方、前記下流部位での圧力が大気圧より低い前記運転領域の下で取得された前記積分項の値またはその記憶値が前記判定値より大きく、かつ、前記積分項の値またはその記憶値が空燃比をリーン側に補正させるものである場合には、吸気通路におけるスロットルバルブの上流部位において故障が発生したと判定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の故障診断装置。
【請求項６】
前記内燃機関は、車両システム上で生成されるガスを吸気通路に供給する生成ガス供給路を備えるものであって、
前記空燃比指標値取得手段は、前記生成ガス供給路から前記吸気通路への前記ガスの供給が行われていない状況下において、前記下流部位およびまたは前記上流部位の故障判定に用いる前記指標値を取得することを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項記載の内燃機関の故障診断装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、車両システム上で生成されるガスを吸気通路に供給する生成ガス供給路を備えるものであって、
前記故障箇所特定手段は、前記生成ガス供給路から前記吸気通路への前記ガスの供給が実行された状況下であり、かつ、前記下流部位での圧力が大気圧以上となる前記運転領域の下で取得された前記指標値が前記判定値より大きい場合であって、前記下流部位および前記上流部位において故障が発生していない場合には、前記生成ガス供給路において故障が発生したと判定することを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項記載の内燃機関の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の故障診断装置に係り、特に、過給機付き内燃機関の故障診断を行ううえで好適な内燃機関の故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、ターボ過給機と電動コンプレッサを備える内燃機関用過給システムが開示されている。この従来の技術では、各状態におけるシステムの正常な動作特性として予め設定された正常値から許容範囲を越えて、上記過給システムが動作した場合に、当該システムの異常を検出するようにしている。
【０００３】
より具体的には、上記従来の技術では、上記の正常値として予め吸気通路内の圧力の目標値を設定し、当該目標値と現在の実際の圧力値との差分に基づいて、システムの異常を検出するようにしている。そして、上記過給システムの何れの作動領域で異常が検出されたかを判断して、当該システムの故障モード（故障の態様）を特定するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２０８９０号公報
【特許文献２】特開２００５−２９５８号公報
【特許文献３】特公平８−６６０４号公報
【特許文献４】特許第３１５７３５０号公報
【特許文献５】特開２００５−１５５３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ターボ過給機などの過給機を備える上記従来の過給システム、そして、当該過給システムを備える内燃機関には、経年変化が生じ得る。従って、吸気通路内の圧力には、システムの異常（漏洩）に起因する圧力変化以外に、上記正常値として吸気通路内の圧力の目標値を予め設定した時点からの経年変化による圧力変化などが生じ得る。また、吸気通路内の圧力は、内燃機関で別途備えるパージガスやブローバイガスの供給系などの影響をも受け得る。
【０００６】
このため、上記従来の技術の手法のように、内燃機関の吸気系における所定の部位の圧力を既定の目標値と比較するという手法では、他の経年変化等の影響を切り離して、システムの異常（漏洩）を正確に検出することが困難であると考えられる。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の経年変化の影響に左右されることなく、精度良く故障箇所を特定し得る内燃機関の故障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】
【０００８】
第１の発明は、制御目標空燃比に対する実空燃比の長期的な偏差に基づく指標値を、少なくとも２つの運転領域に分けて取得する空燃比指標値取得手段と、
前記運転領域のそれぞれに対応する故障診断内容を設定する診断内容設定手段と、
前記指標値が所定の判定値より大きい場合に、当該指標値が属する前記運転領域に対応する故障が発生したと判定する故障箇所特定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記内燃機関は、排気通路に配置される排気ガスセンサの出力に基づいて、空燃比のフィードバック制御が実行されるものであって、
前記指標値は、排気ガスの空燃比が制御目標空燃比となるように燃料噴射量を補正する際の補正量に含まれる積分項の値またはその記憶値であることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記内燃機関は、吸入空気を過給する過給機を備えるものであって、
前記故障箇所特定手段は、吸気通路におけるスロットルバルブの下流部位での圧力が大気圧より低く、かつ、吸気通路におけるスロットルバルブの上流部位での圧力が所定圧より低い前記運転領域の下で取得された前記指標値が前記判定値より大きい場合には、前記下流部位において故障が発生したと判定することを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記故障箇所特定手段は、前記下流部位での圧力が大気圧より低く、かつ、前記上流部位での圧力が所定圧より低い前記運転領域の下で取得された前記指標値が前記判定値より大きい場合であって、前記下流部位において故障が発生していない場合には、前記上流部位において故障が発生したと判定することを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第１または第２の発明において、前記内燃機関は、吸入空気を過給する過給機を備えるものであって、
前記内燃機関の故障診断装置は、前記積分項の値またはその記憶値が空燃比をリッチ側およびリーン側のどちらの側に補正させるものであるかを判別する空燃比補正方向判別手段を更に備え、
前記故障箇所特定手段は、吸気通路におけるスロットルバルブの下流部位での圧力が大気圧より低い前記運転領域の下で取得された前記積分項の値またはその記憶値が前記判定値より大きく、かつ、前記積分項の値またはその記憶値が空燃比をリッチ側に補正させるものである場合には、前記下流部位において故障が発生したと判定し、一方、前記下流部位での圧力が大気圧より低い前記運転領域の下で取得された前記積分項の値またはその記憶値が前記判定値より大きく、かつ、前記積分項の値またはその記憶値が空燃比をリーン側に補正させるものである場合には、吸気通路におけるスロットルバルブの上流部位において故障が発生したと判定することを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第３乃至第５の発明の何れかにおいて、前記内燃機関は、車両システム上で生成されるガスを吸気通路に供給する生成ガス供給路を備えるものであって、
前記空燃比指標値取得手段は、前記生成ガス供給路から前記吸気通路への前記ガスの供給が行われていない状況下において、前記下流部位およびまたは前記上流部位の故障判定に用いる前記指標値を取得することを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第４乃至第６の発明の何れかにおいて、前記内燃機関は、車両システム上で生成されるガスを吸気通路に供給する生成ガス供給路を備えるものであって、
前記故障箇所特定手段は、前記生成ガス供給路から前記吸気通路への前記ガスの供給が実行された状況下であり、かつ、前記下流部位での圧力が大気圧以上となる前記運転領域の下で取得された前記指標値が前記判定値より大きい場合であって、前記下流部位および前記上流部位において故障が発生していない場合には、前記生成ガス供給路において故障が発生したと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、制御目標空燃比に対する実空燃比の長期的な偏差に基づく指標値に基づいて、内燃機関に生じた故障を判定することができる。内燃機関の吸気系などに故障（漏洩）が生ずると、その故障に起因した空燃比変化が認められる。本発明によれば、そのような空燃比の長期に及ぶ変化を表す上記指標値が少なくとも２つの運転領域に分けて取得されるため、当該指標値に基づいて、内燃機関の経年変化の影響に左右されることなく、精度良く故障箇所を特定することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、内燃機関に内在している長期的な空燃比のずれ量に対応する空燃比のフィードバック制御による補正量の積分項の値を上記指標値としていることにより、そのような積分項の値に基づいて、内燃機関の経年変化の影響に左右されることなく、精度良く故障箇所を特定することができる。
【００１７】
下流部位での圧力が大気圧より低く、かつ、上流部位での圧力が所定圧より低い（外界と同等となる）運転領域下においては、外界との圧力差は、負圧である下流部位での圧力に比して小さくなる。従って、そのような運転領域下において取得された上記指標値が判定値よりも大きくなっている場合には、下流部位での故障に起因する上記指標値の変化があったものと判断することができる。このため、第３の発明によれば、スロットルバルブの下流部位での故障判定を正確に行うことができる。
【００１８】
第４の発明によれば、スロットルバルブの下流部位に故障が生じていないことが明らかとされた後に、当該下流部位の影響を排除しつつ、スロットルバルブの上流部位での故障判定を正確に行うことができる。
【００１９】
第５の発明によれば、上記積分項の値またはその記憶値が判定値より大きいか否かの判断に加え、当該積分項の値またはその記憶値がリッチ側およびリーン側のどちらの側に空燃比を補正させるものであるかの判別結果に基づいて、下流部位および上流部位の中から故障箇所を特定することが可能となる。
【００２０】
第６の発明によれば、生成ガス供給路から吸気通路に供給されるガスの影響を排除しつつ、下流部位およびまたは上流部位の故障判定を正確に実行することができる。
【００２１】
第７の発明によれば、下流部位および上流部位に故障が発生していないことが明らかとされた後に、生成ガス供給路の故障判定が実行される。このため、本発明によれば、下流部位および上流部位の故障判定を正確に行ったうえで、生成ガス供給路の故障判定を正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施の形態１．
[システム構成の説明]
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための概略構成図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、複数の気筒を有する多気筒式の機関であり、図１は、そのうちの一気筒の断面を示している。
【００２３】
内燃機関１０の吸気系は、吸気通路１２を備えている。空気は大気中から吸気通路１２に取り込まれ、各気筒の燃焼室１４に分配される。吸気通路１２の入口には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８が設けられている。
【００２４】
エアフローメータ１８の下流には、電動モータ付きターボ過給機（モータアシストターボ過給機、以下、MATという）２０が設けられている。MAT２０は、コンプレッサ２０a、タービン２０b、そして、コンプレッサ２０aとタービン２０bとの間に配置される電動モータ２２から構成されている。コンプレッサ２０ａとタービン２０ｂとは連結軸によって一体に連結され、コンプレッサ２０ａはタービン２０ｂに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。連結軸は電動モータ２２のロータにもなっており、電動モータ２２を作動させることで、コンプレッサ２０ａを強制駆動することもできる
【００２５】
コンプレッサ２０aの下流には、圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ２４が設けられている。インタークーラ２４の下流には、スロットルバルブ２６が配置されている。スロットルバルブ２６は、アクセル開度に基づいてスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２６の近傍には、スロットル開度TAを検出するためのスロットルポジションセンサ２８が配置されている。
【００２６】
また、インタークーラ２４からスロットルバルブ２６に至る吸気通路１２の途中には、インタークーラ２４によって冷却された吸入空気の温度を検出するための吸気温度センサ３０が配置されているとともに、コンプレッサ２０aの下流であってスロットルバルブ２６の上流での吸気通路内圧（過給圧、以下、単に「スロットル上流圧」という）を検出するための上流側圧力センサ３２とが配置されている。スロットルバルブ２６の下流には、サージタンク３４が設けられている。サージタンク３４には、スロットルバルブ２６の下流での吸気通路内圧（以下、単に「スロットル下流圧」という）を検出するための下流側圧力センサ３６が配置されている。
【００２７】
また、吸気通路１２の燃焼室１４側の端部となる各気筒の吸気ポートには、その内部に燃料を噴射するためのポート噴射弁３８が配置されている。ポート噴射弁３８には、燃料タンク４０内から燃料ポンプ４２によって汲み上げられた燃料が供給される。また、内燃機関１０は、燃料を燃焼室１４内に直接噴射するための筒内噴射弁４４を備えている。筒内噴射弁４４には、高圧燃料ポンプ４６によって更に高圧化された燃料が供給される。
【００２８】
図１に示すシステムは、ベーパ通路４８を介して燃料タンク４０と連通するように構成されたキャニスタ５０を備えている。キャニスタ５０は、その内部に活性炭を備えており、燃料タンク４０から流入してくる蒸発燃料を吸着することができる。キャニスタ５０には、一端が大気に開放された大気通路５２が連通している。キャニスタ５０には、更に、パージ通路５４が連通している。パージ通路５４は、パージVSV５６を備えており、その端部において吸気通路１２のサージタンク３４に連通している。
【００２９】
また、吸気通路１２は、コンプレッサ２０aをバイパスするためのバイパス通路５８を備えている。より具体的には、バイパス通路５８は、エアクリーナ１６とインタークーラ２４とを連通するように設けられており、その途中には、当該バイパス通路５８を通る空気量を制御するエアバイパスバルブ６０が配置されている。
【００３０】
内燃機関１０の排気系は、排気通路６２を備えている。排気通路６２には、上述したMAT２０のタービン２０bが配置されている。また、排気通路６２には、タービン２０bをバイパスしてタービン２０bの入口側と出口側とを接続する排気バイパス通路６４が接続されている。排気バイパス通路６４の途中には、ウエストゲートバルブ（WGV）６６が配置されている。
【００３１】
また、タービン２０bの下流には、排気ガスを浄化するための上流触媒(SC)６８および下流触媒(UF)７０が直列に配置されている。また、上流触媒６８の上流には、その位置で排気空燃比を検出するための空燃比センサ７２が配置されている。更に、上流触媒６８と下流触媒７０との間には、その位置の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発生する酸素センサ７４が配置されている。
【００３２】
また、図１に示すシステムは、各気筒の吸気弁および排気弁をそれぞれ駆動するための吸気可変動弁機構７６および排気可変動弁機構７８をそれぞれ備えている。これらの可変動弁機構７６、７８は、吸気弁および排気弁の開閉時期を制御するためのVVT機構をそれぞれ備えているものとする。
【００３３】
内燃機関１０の制御系は、ECU(Electronic Control Unit)８０を備えている。ECU８０には、上述した各種センサに加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ８２や、上述した各種アクチュエータが接続されている。ECU８０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。
【００３４】
［パージ制御の概要］
本実施形態のシステムは、内燃機関の運転中に、キャニスタ５０に吸着している蒸発燃料をパージするためのパージ制御を実行する。パージ制御の実行中は、パージVSV５６が適当なデューティ比で開閉駆動される。内燃機関の運転中にパージVSV５６が開弁すると、吸気負圧がキャニスタ５０に導かれる。その結果、大気通路５２から空気が吸入され、その空気によってキャニスタ５０がパージされ、蒸発燃料を含むパージガスが吸気通路１２に流入する。吸気通路１２に流入した蒸発燃料は、ポート噴射弁３８等から噴射される燃料と共に筒内で燃焼する。以上説明したパージ制御によれば、キャニスタ５０に吸着された燃料を、大気に放出することなく処理することができる。
【００３５】
［A/Fフィードバック制御における学習について］
ECU８０は、負荷とエンジン回転数に基づく所定のマップを用いることによって、内燃機関１０の運転状態に応じたベースの燃料噴射量を決定する。本実施形態のシステムでは、上流側の空燃比センサ７２の出力に基づいてメインのフィードバック制御が実行され、一方、下流側の酸素センサ７４の出力に基づいてサブのフィードバック制御が実行される。メインフィードバック制御では、上流触媒６８に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように、ベースの燃料噴射量に増減補正が施される。また、サブフィードバック制御では、上流触媒６８の下流に流出してくる排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、より具体的には、上流触媒６８の下流に配置された酸素センサ７４の出力がストイキ出力となるように、メインフィードバック制御の内容が修正される。
【００３６】
上記メインフィードバック制御の実行時に、ベースの燃料噴射量を修正するために算出される補正量は、積分項を含んでいる。この積分項は、制御目標空燃比の電圧換算値に対する空燃比センサ７２の出力偏差の積算値に所定のゲインを乗じた値として算出されるものである。このようにして算出される積分項は、空燃比センサ７２の出力が瞬間値としてどのような値を示しているかによらず、上流触媒６８の上流の排気空燃比、すなわち、内燃機関１０の筒内から排出される排気ガスの空燃比が、制御目標空燃比に対してどのような偏りを有しているかを表す指標となる。そして、この積分項の平均値は、空燃比制御に内在している恒常的なずれ（内燃機関１０の個体差や経年変化に起因するずれ）に対応している。
【００３７】
上記の積分項のうち、その平均値をA/F学習値に移し替えることとすれば、システムに内在している恒常的なずれはA/F学習値により相殺することができる。本実施形態のシステムでは、所定の運転領域毎に、数時間おきのタイミングで、積分項の平均値をA/F学習値として記憶するようにしている。このような処理を行うようにしておけば、当該A/F学習値を参照することによって、システムに蓄積された長期的な空燃比のずれ量を取得することが可能となる。
【００３８】
［実施の形態１の特徴部分］
図２は、本実施形態の特徴的な故障診断手法を説明するための図である。図２は、スロットル上流圧とスロットル下流圧との関係で区分された各領域における故障診断内容を示している。尚、図２におけるスロットル上流圧の所定圧は、大気圧に10kPa程度を加算した圧力に設定されている。天候の変化の影響を受けることなく、スロットル上流圧が、外界の圧力に比して高い状態にあるかどうかを正確に判別できるようにするためである。また、スロットル上流圧は、過給がほとんど行われないような低負荷領域では上記所定圧と同等以下となり、実質的な過給が行われている高負荷領域では上記所定圧に比して高くなる。
【００３９】
本実施形態のシステムでは、図２に示すそれぞれの運転領域毎に、上述したA/Fフィードバック制御における積分項の記憶値であるA/F学習値を取得するようにしている。より具体的には、スロットル下流系およびスロットル上流系の漏れ判定領域に対応するA/F学習値を取得する際には、上述したパージ制御が実行されていない状況下で蓄積された積分項の平均値に基づいて、当該A/F学習値を取得するようにしている。
【００４０】
そして、本実施形態では、それぞれの運転領域において、内燃機関１０の初期学習終了時のA/F学習値に対する最新のA/F学習値の学習ずれ量が所定の判定値より大きい場合に、当該運転領域に対応する判定内容の故障（漏洩）が生じているものと判定するようにした。
【００４１】
上記のような学習ずれ量が所定の判定値より大きい場合には、初期学習完了時点から、それぞれの運転領域における最新の学習時点までの間に、制御目標空燃比に対して一定レベルを超える空燃比の長期的なずれがあったものと判断することができる。以下、図２に示す３つの運転領域において、そのような長期的で大きな排気空燃比のずれが生ずる原因を具体的に示す。
【００４２】
先ず、内燃機関１０の運転領域が、図２に示すスロットル下流系の漏れ判定領域（領域１）、すなわち、スロットル下流圧が大気圧よりも低く、かつ、スロットル上流圧が所定圧よりも低い運転領域にある場合に、長期的で大きな排気空燃比のずれが生ずる原因としては、スロットル下流系に漏れが生ずる場合が想定される。尚、以下の本明細書中においては、スロットルバルブ２６の下流から吸気ポートまでの区間の吸気通路１２を、適宜「スロットル下流系」と称する場合がある。
【００４３】
例えば、経年変化によって当該スロットル下流系における部材同士の結合部の気密性が十分でなくなった場合を想定する。そのような場合に、内燃機関１０の運転領域が、図２に示すスロットル下流系の漏れ判定領域、すなわち、スロットル下流圧が大気圧よりも低く、かつ、スロットル上流圧が所定圧よりも低い運転領域にあると、内燃機関１０の運転中に、吸気通路１２の空気取り入れ口からだけでなく、そのような結合部からも空気が筒内に取り込まれる事態が生ずることとなる。つまり、このような場合には、エアフローメータ１８により計測される空気流量より多くの空気が筒内に取り込まれることとなる。その結果、空燃比センサ７２により検知される筒内排出ガスの空燃比は、制御目標空燃比に対して、リーン側にずれた値を示すようになる。従って、A/Fフィードバック制御における上記積分項は、そのような空燃比偏差を打ち消すべく、リッチ側への空燃比の補正を促すような値となる。そして、当該積分項の値は、そのような空燃比偏差が生じた内燃機関１０の運転時間の経過とともに大きくなっていく。
【００４４】
その結果、所定のタイミングで取り出されるA/F学習値も、リッチ補正を与えるように補正量が蓄積された値となり、また、時間の経過とともに大きな値となる。上述した本実施形態の故障診断手法によれば、そのようなA/F学習値の最新値の学習ずれ量を所定の判定値と比較することによって、スロットル下流系に故障（漏洩）が生じているか否かを正確に判定することができる。
【００４５】
次に、内燃機関１０の運転領域が、図２に示すスロットル上流系の漏れ判定領域（領域２）、すなわち、スロットル下流圧が大気圧よりも低く、かつ、スロットル上流圧が所定圧よりも高い運転領域にある場合に、長期的で大きな排気空燃比のずれが生ずる原因としては、スロットル上流系に漏れが生ずる場合が想定される。尚、以下の本明細書中においては、コンプレッサ２０aの下流からスロットルバルブ２６の上流までの区間の吸気通路１２を、適宜「スロットル上流系」と称する場合がある。
【００４６】
例えば、インタークーラに小石がぶつかったりするなどして穴が開いてしまったような場合を想定する。そのような場合に、内燃機関１０の運転領域が、図２に示すスロットル上流系の漏れ判定領域、すなわち、スロットル下流圧が大気圧よりも低く、かつ、スロットル上流圧が所定圧よりも高い運転領域にあると、スロットル上流通路内の圧力が外界の圧力に比して高くなるため、コンプレッサ２０aにより圧縮された空気の一部が上記穴を通って外部に流出してしまう事態が生ずることとなる。つまり、このような場合には、エアフローメータ１８により計測される空気流量より少ない空気が筒内に取り込まれることとなる。その結果、空燃比センサ７２により検知される筒内排出ガスの空燃比は、制御目標空燃比に対して、リッチ側にずれた値を示すようになる。従って、A/Fフィードバック制御における上記積分項は、そのような空燃比偏差を打ち消すべく、リーン側への空燃比の補正を促すような値となる。そして、当該積分項の値は、そのような空燃比偏差が生じた内燃機関１０の運転時間の経過とともに大きくなっていく。
【００４７】
その結果、所定のタイミングで取り出されるA/F学習値も、リーン補正を与えるように補正量が蓄積された値となり、また、時間の経過とともに大きな値となる。上述した本実施形態の故障診断手法によれば、そのようなA/F学習値の最新値の学習ずれ量を所定の判定値と比較することによって、スロットル上流系に故障（漏洩）が生じているか否かを正確に判定することができる。
【００４８】
次に、内燃機関１０の運転領域が、図２に示すパージ系の漏れ判定領域（領域３）、すなわち、スロットル下流圧が大気圧よりも高い運転領域にある場合であって、上記のスロットル下流系およびスロットル上流系に漏れが生じていない場合に、長期的で大きな排気空燃比のずれが生ずる原因としては、パージ系に漏れが生ずる場合が想定される。
【００４９】
本実施形態のシステムは、既述したように、キャニスタ５０をパージするパージ制御を行うための構成を備えている。ここでは、例えば、パージVSV５６が故障している場合を想定する。そのような場合に、内燃機関１０の運転領域が、図２に示すパージ系の漏れ判定領域、すなわち、スロットル下流圧が大気圧よりも高い運転領域にあると、エアフローメータ１８を通過してスロットル下流にまで取り込まれた空気がパージVSV５６およびキャニスタ５０を通って逆流し、外部に流出してしまう事態が生ずることとなる。つまり、このような場合にも、上記のスロットル上流系に穴が開いたケースと同様で、エアフローメータ１８により計測される空気流量より少ない空気が筒内に取り込まれることとなる。その結果、排気ガスの空燃比は、制御目標空燃比に対して、リッチ側にずれた値を示す。
【００５０】
その結果、A/F学習値は、リーン補正を与えるように補正量が蓄積された値となり、また、時間の経過とともに大きな値となる。上述した本実施形態の故障診断手法によれば、パージ制御が実行される運転条件下であって、スロットル下流系およびスロットル上流系に漏れが生じていない場合に、そのようなA/F学習値の最新値の学習ずれ量を所定の判定値と比較することによって、パージに故障（漏洩）が生じているか否かを正確に判定することができる。
【００５１】
［実施の形態１における具体的処理］
図３は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてECU８０が実行するルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンでは、先ず、A/Fフィードバック制御の積分項の初期学習が完了しているか否か、かつ、スロットル下流圧が大気圧より低いか否か、かつ、スロットル上流圧が所定圧（図２参照）より低いか否かが判別される（ステップ１００）。
【００５２】
その結果、上記ステップ１００の判定が成立する場合には、A/Fフィードバック制御の学習値の比較が実行される（ステップ１０２）。具体的には、本ステップ１０２では、図２に示すスロットル下流系の漏れ判定領域（領域１）、すなわち、スロットル下流圧が大気圧よりも低く、かつ、スロットル上流圧が所定圧よりも低い運転領域で取得された最新のA/F学習値が、内燃機関１０の初期（工場出荷時など）のA/F学習値と比較され、両者の差分が学習ずれ量として取得される。
【００５３】
図４は、そのような学習ずれ量を算出する手順を示すフローチャートである。図４に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０の初期学習時のA/F学習値が取り込まれる（ステップ２００）。次いで、上記スロットル下流系の漏れ判定領域に対応するA/F学習値の最新の値が取り込まれる（ステップ２０２）。A/F学習値は、既述したように、所定の運転領域毎に、数時間おきのタイミングで取得されるものであり、本ステップ２０２では、前回の内燃機関１０の停止時に取得された最新のA/F学習値が取り込まれる。また、本ステップ２０２で取り込まれるA/F学習値は、既述したように、パージ制御の実行が禁止された状況下で取得されたものである。
【００５４】
次に、上記ステップ２００において取得された初期学習完了時のA/F学習値と、上記ステップ２０２において取得された現在（最新）のA/F学習値との差分の絶対値が、学習ずれ量として算出される（ステップ２０４）。
【００５５】
図３に示すルーチンでは、次に、スロットル下流系に異常が発生しているか否かが判別される（ステップ１０４）。具体的には、上記の学習ずれ量が、所定の判定値より大きいか否かが判別される。その結果、学習ずれ量＞判定値が成立すると判定された場合には、スロットル下流圧が大気圧より低く、かつ、スロットル上流圧が所定圧より低い運転領域下において、初期学習完了時点から最新の学習時点までの間に、一定レベルを上回る空燃比の長期的なずれがあったものと判断することができる。
【００５６】
そこで、この場合には、スロットル下流系に異常（漏洩）が発生しているものと判定され、スロットル下流の吸気通路１２の異常を知らせるためのMIL（チェックランプ）が点灯される（ステップ１０６）。次いで、MAT２０の回転異常を防止するために、以下の何れかの処置が実行される（ステップ１０８）。すなわち、ウエストゲートバルブ６６の開度を全開にする、スロットル開度を閉じ側に制御する、或いは、電動モータ２２によるターボ回転のアシストを禁止するといった処置が実行される。
【００５７】
一方、上記ステップ１０４において、学習ずれ量＞判定値が不成立であると判定された場合には、排気ガスの空燃比に上記のような長期的な大きなずれがないものと判断することができる。そこで、この場合には、スロットル下流系には異常（漏洩）がないことを示すスロットル下流系漏れなしフラグがONにセットされる（ステップ１１０）。
【００５８】
また、図３に示すルーチンでは、上記ステップ１００の判定が不成立である場合には、次いで、スロットル下流系漏れなしフラグがONになっているか否か、かつ、スロットル下流圧が大気圧より低いか否か、かつ、スロットル上流圧が所定値以上であるか否かが判別される（ステップ１１２）。
【００５９】
その結果、上記ステップ１１２の判定が成立する場合には、A/Fフィードバック制御の学習値の比較が実行される（ステップ１１４）。具体的には、本ステップ１１４では、図２に示すスロットル上流系の漏れ判定領域（領域２）、すなわち、スロットル下流圧が大気圧よりも低く、かつ、スロットル上流圧が所定圧以上となる運転領域で取得された最新のA/F学習値が、初期学習完了時のA/F学習値と比較され、両者の差分が学習ずれ量として取得される。尚、ここでの学習ずれ量は、上記図４に示す手法と同様の手順で算出されるものである。また、本ステップ１１４で算出される学習ずれ量も、パージ制御の実行が禁止された状況下で取得されたものである。
【００６０】
次に、スロットル上流系に異常が発生しているか否かが判別される（ステップ１１６）。具体的には、上記の学習ずれ量が、所定の判定値より大きいか否かが判別される。ここでの判定値についても、基本的には上記ステップ１０４における判定値と同様に、一定レベルを上回る空燃比の長期的なずれの有無を判別するための値である。更に付け加えると、空燃比センサ７２のセンシング誤差（絶対値）は、流通するガスの流量が大きいほど大きくなるので、当該判定値は、A/F学習値が取得される内燃機関１０の運転領域でのガス流量の大きさに応じた値（ガス流量が大きいほど大きな値）に予め設定されている。
【００６１】
上記ステップ１１６において、学習ずれ量＞判定値が成立すると判定された場合には、スロットル下流圧が大気圧より低く、かつ、スロットル上流圧が所定圧以上となる運転領域下において、初期学習完了時点から最新の学習時点までの間に、一定レベルを上回る空燃比の長期的なずれがあったものと判定することができる。
【００６２】
そこで、この場合には、スロットル上流系に異常（漏洩）が発生しているものと判定され、スロットル上流の吸気通路１２の異常を知らせるためのMIL（チェックランプ）が点灯される（ステップ１１８）。また、この場合にも、次いで、MAT２０の回転異常を防止するための処置が実行される（ステップ１０８）。
【００６３】
一方、上記ステップ１１６において、学習ずれ量＞判定値が不成立であると判定された場合には、排気ガスの空燃比に上記のような長期的な大きなずれがないものと判断することができる。そこで、この場合には、スロットル上流系には異常（漏洩）がないことを示すスロットル下流系漏れなしフラグがONにセットされる（ステップ１２０）。
【００６４】
また、図３に示すルーチンでは、上記ステップ１１２の判定が不成立である場合には、次いで、スロットル下流系漏れなしフラグおよびスロットル上流系漏れなしフラグが共にONになっているか否か、かつ、スロットル下流圧が大気圧以上であるか否かが判別される（ステップ１２２）。
【００６５】
その結果、上記ステップ１２２の判定が成立する場合には、A/Fフィードバック制御の学習値の比較が実行される（ステップ１２４）。具体的には、本ステップ１２４では、図２に示すパージ系の漏れ判定領域（領域３）、すなわち、スロットル下流圧が大気圧以上となる運転領域であって、パージ制御が実行されている状況下で取得された最新のA/F学習値が、初期学習完了時のA/F学習値と比較され、両者の差分が学習ずれ量として取得される。
【００６６】
次に、パージ系に異常が発生しているか否かが判別される（ステップ１２６）。具体的には、上記の学習ずれ量が、所定の判定値より大きいか否かが判別される。ここでの判定値の設定についても、基本的には上記ステップ１０４、１１６での判定値と同様である。
【００６７】
上記ステップ１２６において、学習ずれ量＞判定値が成立すると判定された場合には、スロットル下流圧が大気圧以上となる運転領域下であって、パージ制御が実行されている状況下において、初期学習完了時点から最新の学習時点までの間に、一定レベルを上回る空燃比の長期的なずれがあったものと判定することができる。
【００６８】
そこで、この場合には、パージ系にパージVSV５６の故障などの異常（漏洩）が発生しているものと判定され、パージ系の異常を知らせるためのMIL（チェックランプ）が点灯される（ステップ１２８）。また、この場合にも、次いで、MAT２０の回転異常を防止するための処置が実行される（ステップ１０８）。
【００６９】
以上説明した図３に示すルーチンによれば、スロットル下流圧およびスロットル上流圧との関係で区分された内燃機関１０の運転領域毎に取得されるA/F学習値を用いて、内燃機関１０の吸気系やパージ系の故障箇所を精度良く特定することができる。また、上記ルーチンによれば、A/Fフィードバック制御の積分項から取り出されたA/F学習値を、内燃機関１０の初期学習完了時点のA/F学習値と比較した結果に基づいて、各系の異常判定が行われる。このため、内燃機関１０に長期的に蓄積された信頼性の高いデータに基づいて、経年変化の影響に左右されることなく、正確な異常判定が可能となる。
【００７０】
また、上記ルーチンによれば、パージ制御が行われていない運転条件下で取得されたA/F学習値に基づいて、先ず、スロットル下流系の漏れ判定が実行され、その後、当該スロットル下流系に漏れが生じていないことが判明した後に、スロットル上流系の漏れ判定が実行されることになる。スロットル下流系の漏れ判定に用いる運転領域下、すなわち、スロットル下流圧が大気圧より低く、かつ、スロットル上流圧が所定圧より低い（外界の圧力と同等となる）運転領域下においては、スロットル上流の吸気通路１２内はほぼ大気圧であるため、外界との圧力差は、負圧であるスロットル下流の吸気通路１２に比して小さくなる。従って、上記ルーチンのように、パージ制御が行われていない状況下で取得されたA/F学習値に基づいて、先に、スロットル下流系の漏れ判定を行うようにすれば、スロットル上流系およびパージ系からの影響を排除しつつ、スロットル下流系の漏れ判定を正確に行うことができる。
【００７１】
そして、スロットル下流系に漏れが生じていないことが明らかになった後に、同じくパージ制御が行われていない状況下で取得されたスロットル上流系用のA/F学習値に基づいて、スロットル下流系およびパージ系からの影響を排除しつつ、スロットル上流系の漏れ判定を正確に行うことができる。
【００７２】
更に、上記ルーチンによれば、スロットル下流系およびスロットル上流系に漏れが生じていないことが明らかとなった後に、パージ制御が実行された運転条件下で取得されたA/F学習値に基づいて、パージ系の漏れ判定が実行される。このため、スロットル下流系およびスロットル上流系の漏れ判定を正確に行ったうえで、パージ系の漏れ判定を正確に行うことができる。以上のように、上記ルーチンによる漏れ判定の順番によれば、故障箇所の特定精度を良好に向上させることができる。
【００７３】
その他の変形例．
ところで、上述した実施の形態１においては、図２に示す３つの漏れ判定を実行するために、それら３つの漏れ判定領域毎にA/F学習値を取得するようにし、そして、それぞれの漏れ判定領域毎に学習ずれ量（絶対値）を所定の判定値と比較することによって、各漏れ判定領域での異常判定を行うようにしている。しかしながら、本発明において、A/F学習値を利用した故障箇所の特定手法は、これに限定されるものではなく、例えば、以下のような手法であってもよい。
【００７４】
既述したように、スロットル下流系に漏れが生じた場合には、空燃比センサ７２により検知される筒内排出ガスの空燃比は、制御目標空燃比に対して、リーン側にずれた値を示し、その結果として、A/F学習値（積分項の値）は、リッチ補正を与えるように補正量が蓄積された値となる。一方、スロットル上流系に漏れが生じた場合には、スロットル下流系の場合とは逆に、排気ガスの空燃比は、制御目標空燃比に対して、リッチ側にずれた値を示し、A/F学習値（積分項の値）は、リーン補正を与えるように補正量が蓄積された値となる。
【００７５】
そこで、上述した実施の形態１の手法に代えて、以下のような判定手法を用いるようにしてもよい。すなわち、スロットル上流圧を用いずに、スロットル下流圧が大気圧より低い運転領域において、パージ制御が行われていない運転条件下でA/F学習値を取得するようにしておく。そして、取得されたA/F学習値に基づく学習ずれ量を算出し、当該学習ずれ量の絶対値が上述したような判定値より大きいか否かを判別することに加え、当該学習ずれ量が、リッチ側およびリーン側のどちらの側に空燃比を補正させるようにずれているかを、A/F学習値の符号の正負によって判別するようにする。
【００７６】
そして、学習ずれ量がリッチ側に空燃比を補正させるようにずれている場合には、スロットル下流系に漏れが生じていると判定し、逆に、学習ずれ量がリーン側に空燃比を補正させるようにずれている場合には、スロットル上流系に漏れが生じていると判定するようにする。パージ系の漏れ判定は、スロットル下流系およびスロットル上流系に漏れが生じていないことが判明した後に、上述した実施の形態１と同様の手法で行うようにする。以上のような手法によれば、上述した実施の形態１の手法に対し、スロットル上流圧の情報を必要としない比較的簡便な手法によって、故障箇所の特定が可能となる。
【００７７】
また、上述した実施の形態１においては、スロットル下流系およびスロットル上流系に加え、吸気通路１２に連通するパージ通路５４に関係する構成（パージ系）の漏れ判定を行うようにしている。しかしながら、本発明において、車両システム上で生成されるガス（上記の蒸発燃料に加え、ブローバイガスやEGRガスなど）を吸気通路に供給する生成ガス供給路であって、スロットル下流系およびスロットル上流系に加えて故障判定の対象とされる他の通路は、パージガスの供給路に限らず、例えば、PCVバルブを備えるブローバイガスの供給路や、EGR弁を備えるEGR通路であってもよい。
【００７８】
尚、上述した実施の形態１においては、ECU８０が、上記図４に示すルーチンを実行してA/F学習値の学習ずれ量を取得することにより前記第１の発明における「空燃比指標値取得手段」が、上記図２に示す運転領域に対応する故障診断内容を記憶していることにより前記第１の発明における「診断内容設定手段」が、上記ステップ１０４および１０６、１１４および１１６、または、１２２および１２４の処理を実行することにより前記第１の発明における「故障箇所特定手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１の変形例において、ECU８０が、A/F学習値の学習ずれ量がリッチ側およびリーン側のどちらの側に空燃比を補正させるようにずれているかをA/F学習値の符号の正負によって判別していることにより、前記第５の発明における「空燃比補正方向判別手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の特徴的な故障診断手法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】学習ずれ量を算出する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１８  エアフローメータ
２０  電動モータ付きターボ過給機
２０a  コンプレッサ
２２  電動モータ
２４  インタークーラ
２６  スロットルバルブ
３２  上流側圧力センサ
３４  サージタンク
３６  下流側圧力センサ
４０  燃料タンク
４８  ベーパ通路
５０  キャニスタ
５２  大気通路
５４  パージ通路
５６  パージVSV
６６  ウエストゲートバルブ
７２  空燃比センサ
８０  ECU(Electronic Control Unit)
【図１】
2008075599.tif 000003
【図２】
2008075599.tif 000004
【図３】
2008075599.tif 000005
【図４】
2008075599.tif 000006