JP2001003803A - 内燃機関の異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料残量の低下（燃料ポンプのエアーの吸い
込み）により発生する失火等の異常現象を、システムの
異常と誤判定することを防止する。 【解決手段】 所定期間中の失火検出回数ｃｍｆが異常
判定値よりも大きいか否かにより点火システムの異常の
有無を判定する。この際、燃料タンク内の燃料残量が少
ない時には、燃料ポンプのエアーの吸い込みによる失火
が発生しやすいと判断して、失火検出回数ｃｍｆに対す
る異常判定値を、通常時の異常判定値ｒｅｆｍｆ２より
も大きい燃料残量低下時の異常判定値ｒｅｆｍｆ３に切
り換える。このため、燃料残量の低下（燃料ポンプのエ
アーの吸い込み）により失火が発生しやすくなっても、
その失火検出回数ｃｍｆが燃料残量低下時の異常判定値
ｒｅｆｍｆ３を越えなくなり、燃料残量の低下により発
生する失火を点火システムの異常と誤判定してしまうこ
とを未然に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（エンジ
ン）を制御又は駆動するシステムの異常の有無を判定を
す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】従来より、自動車のエンジンの異常診断
装置として、例えば、エンジン回転数の変動等から失火
を検出し、失火検出回数が所定期間中に所定の判定回数
を越えた時に、点火プラグ等の点火システムの異常と判
定するようにしたものがある。また、排ガスの空燃比を
目標空燃比（理論空燃比）にフィードバック制御する空
燃比制御システムでは、空燃比フィードバック補正量が
正常範囲外となっている状態が所定の判定時間を越えた
時に、空燃比制御システムの異常と判定するようにした
ものがある。更に、排ガスの空燃比のリッチ／リーンを
検出する酸素センサの出力信号がリッチ側又はリーン側
のどちらか一方に張り付いた状態が所定の判定時間を越
えた時に、酸素センサの異常と判定するようにしたもの
もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料タンク
内の燃料が残り少なくなると、燃料ポンプにエアーが吸
い込まれやすくなる。燃料ポンプにエアーが吸い込まれ
ると、燃料ポンプが正常に動作していても、エンジンに
必要な燃料を供給できなくなるため、失火が発生しやす
くなり、失火検出回数が増えて点火システムの異常と誤
判定するおそれがある。また、燃料ポンプのエアーの吸
い込みにより、エンジンに必要な燃料を供給できなくな
ると、空燃比フィードバック制御が正常に働かなくなっ
て、空燃比フィードバック補正量（目標空燃比に対する
実際の空燃比のずれ量）が正常範囲外となっている状態
が長く続いて空燃比制御システムの異常と誤判定した
り、或は、酸素センサの出力信号がリーン側に張り付い
た状態が長く続いて酸素センサの異常と誤判定したりす
るおそれがある。

【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、燃料残量の低下（燃
料ポンプのエアーの吸い込み）により発生する一時的な
異常現象をシステムの異常と誤判定することを未然に防
止することができ、異常診断の信頼性を向上できる内燃
機関の異常診断装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の異常診断装置は、内
燃機関を制御又は駆動するシステムの異常の有無を異常
判定手段により所定の判定条件を用いて判定する。その
際、燃料タンク内の燃料残量を燃料残量検出手段により
検出し、判定条件切換手段により判定条件を燃料残量に
応じて切り換える。このようにすれば、燃料残量が低下
したときに、燃料ポンプのエアーの吸い込みが発生しや
すくなることを考慮した判定条件に切り換えることがで
きるため、燃料残量の低下（燃料ポンプのエアーの吸い
込み）により発生する一時的な異常現象をシステムの異
常と誤判定することを未然に防止でき、異常診断の信頼
性を向上できる。

【０００６】この場合、請求項２のように、失火検出回
数に基づいて点火システムの異常の有無を判定する場合
は、この失火検出回数に対する判定条件を燃料残量に応
じて切り換えるようにすると良い。このようにすれば、
燃料残量の低下により失火が発生しやすくなっても、失
火検出回数が異常判定回数を越えないようにすることが
でき、燃料残量の低下による一時的な失火を点火システ
ムの異常と誤判定することを未然に防止できる。

【０００７】また、請求項３のように、フィードバック
補正量が所定範囲外になっている状態の継続時間に基づ
いて空燃比制御システムの異常の有無を判定する場合
は、この継続時間に対する判定条件を燃料残量に応じて
切り換えるようにすると良い。このようにすれば、燃料
残量低下時に発生する燃料ポンプのエアーの吸い込みに
より空燃比のフィードバック補正量（目標空燃比に対す
る実際の空燃比のずれ量）が一時的に大きくなっても、
その状態の継続時間が異常判定時間を越えないようにす
ることができ、燃料残量の低下によるフィードバック補
正量の一時的な異常を空燃比制御システムの異常と誤判
定することを未然に防止できる。

【０００８】また、請求項４のように、空燃比検出シス
テムの出力が所定範囲外になっている状態の継続時間に
基づいて空燃比検出システムの異常の有無を判定する場
合は、この継続時間に対する判定条件を燃料残量に応じ
て切り換えるようにすると良い。このようにすれば、燃
料残量低下時に発生する燃料ポンプのエアーの吸い込み
により空燃比検出システムの出力が異常な挙動を示すよ
うになっても、その状態の継続時間が異常判定時間を越
えないようにすることができ、燃料残量の低下による空
燃比検出システムの出力の一時的な異常を空燃比検出シ
ステムの異常と誤判定することを未然に防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制
御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関である
エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリー
ナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に
は、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設け
られている。このエアフローメータ１４の下流側には、
スロットルバルブ１５とスロットル開度を検出するスロ
ットル開度センサ１６とが設けられている。

【００１０】更に、スロットルバルブ１５の下流側に
は、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１
７に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設
けられている。また、サージタンク１７には、エンジン
１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が
設けられ、この吸気マニホールド１９の各気筒の分岐管
部にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付け
られている。

【００１１】各燃料噴射弁２０には、燃料タンク２１内
の燃料（ガソリン）が燃料ポンプ（図示せず）により燃
料配管（図示せず）を介して送られてくる。燃料タンク
２１には、燃料残量を検出するフューエルセンサ２２
（燃料残量検出手段）が設けられている。

【００１２】エンジン１１のシリンダヘッドには、気筒
毎に点火プラグ２３が取り付けられ、点火タイミング毎
に点火コイル２４の二次側に発生する高電圧が各気筒の
点火プラグ２３に印加され、点火される。このエンジン
１１には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数セ
ンサ２５と、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６と
が取り付けられている。

【００１３】エンジン１１の排気管２７の途中には、排
ガス中の有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等）を低減させ
る三元触媒等の触媒２８が設置され、この触媒２８の上
流側に、酸素センサ２９が設置されている。この酸素セ
ンサ２９は、排ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッ
チかリーンかによって出力電圧が例えば１Ｖと０Ｖとの
間で反転する（図７参照）。

【００１４】一方、エンジン回転数センサ２５や酸素セ
ンサ２９等の各種のセンサ出力信号は、エンジン制御回
路３０に入力される。このエンジン制御回路３０は、マ
イクロコンピュータを主体として構成され、内蔵された
ＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された点火制御プログラム、
空燃比フィードバック制御プログラム、燃料噴射制御プ
ログラムを実行することで、点火制御、空燃比フィード
バック制御、燃料噴射制御を行う。更に、エンジン制御
回路３０は、ＲＯＭに記憶された図２、図４及び図６の
各システムの異常判定プログラムを実行することで、各
システムの異常の有無を判定する異常判定手段としての
役割を果たす。そして、システムの異常有り（フェイ
ル）と判定した時には、図８のフェイル処理プログラム
によって所定のフェイル処理を行う。以下、これら各プ
ログラムの処理内容を説明する。

【００１５】［点火システム異常判定］図２の点火シス
テム異常判定プログラムは、点火毎（例えば４気筒エン
ジンでは１８０℃Ａ毎）に実行され、点火プラグ２３、
点火コイル２４等の点火システムの異常の有無を次のよ
うにして判定する。まず、ステップ１０１で、異常判定
実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、異
常判定実行条件は、例えば、エンジン回転数、吸気管圧
力、冷却水温がそれぞれ所定範囲内であること、エンジ
ン１１が定常状態であること（例えば吸気管圧力変動が
小さいこと）、エアコン等の電気負荷のオン／オフの切
り換えが行われていないこと等である。これらの条件を
全て満たせば、異常判定実行条件が成立するが、いずれ
か１つでも満たさない条件があれば、異常判定実行条件
が不成立となる。もし、異常判定実行条件が不成立であ
れば、以降の異常判定処理（ステップ１０２〜１１３）
を行わずに本プログラムを終了する。

【００１６】一方、異常判定実行条件が成立していれ
ば、ステップ１０２に進み、回転回数カウンタｃｒｅｖ
を「１」だけインクリメントする。この回転回数カウン
タｃｒｅｖは、１８０℃Ａ毎（点火毎）に「１」ずつイ
ンクリメントされるため、回転回数カウンタｃｒｅｖの
２カウントが、クランク軸の１回転（３６０℃Ａ）に相
当する。この回転回数カウンタｃｒｅｖは、後述する失
火検出回数ｃｍｆをカウントする期間を定めるものであ
る。尚、回転回数カウンタｃｒｅｖの初期値は「０」で
ある（ステップ１１３）。

【００１７】次のステップ１０３で、クランク軸が１８
０℃Ａ回転するのに要した時間を検出し、この時間から
１８０℃Ａ間のクランク角速度ｏｍｇ(n) を算出する。
この後、ステップ１０４で、エンジン回転変動ｄｏｍｇ
を次式により算出する。 ｄｏｍｇ＝ｏｍｇ(n-1) −ｏｍｇ(n) ここで、ｏｍｇ(n-1) は１点火前（１８０℃Ａ前）のク
ランク角速度である。

【００１８】この後、ステップ１０５で、エンジン回転
変動ｄｏｍｇが失火判定値ｒｅｆｍｆ１よりも大きいか
否かで失火の有無を判定する。この際、失火判定値ｒｅ
ｆｍｆ１は、エンジン回転数と吸気管圧力に基づいてマ
ップ又は数式により設定される。このステップ１０５の
処理が特許請求の範囲でいう失火検出手段としての役割
を果たす。もし、このステップ１０５で、エンジン回転
変動ｄｏｍｇが失火判定値ｒｅｆｍｆ１以下と判定され
れば、失火が発生していないと判断して、本プログラム
を終了する。

【００１９】一方、上記ステップ１０５で、エンジン回
転変動ｄｏｍｇが失火判定値ｒｅｆｍｆ１よりも大きい
と判定された場合は、失火が発生したと判断して、ステ
ップ１０６に進み、失火検出回数をカウントする失火検
出回数カウンタｃｍｆを「１」だけインクリメントした
後、ステップ１０７で、回転回数カウンタｃｒｅｖのカ
ウント値が失火検出回数ｃｍｆのカウント期間、例えば
４００（＝２００回転）を越えたか否かを判定する。も
し、回転回数カウンタｃｒｅｖが４００以下であれば、
失火検出回数ｃｍｆのカウント期間が終了していないた
め、そのまま本プログラムを終了する。

【００２０】その後、上記ステップ１０７で、回転回数
カウンタｃｒｅｖが４００を越えた時に、失火検出回数
ｃｍｆのカウント期間が終了したと判断して、ステップ
１０８に進み、フューエルセンサ２２で検出した燃料タ
ンク２１内の燃料残量ｌｆｇが所定値Ｆよりも多いか否
かを判定する。ここで、所定値Ｆは、燃料ポンプのエア
ーの吸い込みが発生しない最低の燃料残量（例えば２リ
ットル）に設定されている。

【００２１】このステップ１０８で、燃料残量ｌｆｇが
所定値Ｆよりも多いと判定されたときは、燃料ポンプの
エアーの吸い込みによる失火が発生しないと判断して、
ステップ１０９に進み、失火検出回数ｃｍｆを通常の異
常判定回数ｒｅｆｍｆ２と比較する。もし、失火検出回
数ｃｍｆが通常の異常判定回数ｒｅｆｍｆ２を越えてい
れば、点火システムの異常有りと判断して、ステップ１
１１に進み、後述する図８のフェイル処理プログラムを
実行してフェイル処理を行う。この後、ステップ１１２
で、失火検出回数カウンタｃｍｆを「０」にリセット
し、続くステップ１１３で、回転回数カウンタｃｒｅｖ
を「０」にリセットして本プログラムを終了する。

【００２２】一方、ステップ１０９で、失火検出回数ｃ
ｍｆが通常の異常判定回数ｒｅｆｍｆ２以下と判定され
た場合は、点火システムの異常無しと判断して、フェイ
ル処理（ステップ１１１）を行うことなく、失火検出回
数カウンタｃｍｆと回転回数カウンタｃｒｅｖを「０」
にリセットし（ステップ１１２，１１３）、本プログラ
ムを終了する。

【００２３】これに対して、上記ステップ１０８で、燃
料残量ｌｆｇが所定値Ｆ以下と判定された場合は、燃料
ポンプのエアーの吸い込みによる失火が発生しやすいと
判断して、ステップ１１０に進み、失火検出回数ｃｍｆ
が燃料残量低下時の異常判定回数ｒｅｆｍｆ３を越えた
か否かを判定する。この燃料残量低下時の異常判定回数
ｒｅｆｍｆ３は、通常の異常判定回数ｒｅｆｍｆ２より
も大きい値、例えば、１．５倍の値に設定されている
（ｒｅｆｍｆ３＝ｒｅｆｍｆ２×１．５）。

【００２４】もし、失火検出回数ｃｍｆが燃料残量低下
時の異常判定回数ｒｅｆｍｆ３を越えていれば、点火シ
ステムの異常有りと判断して、図８のフェイル処理プロ
グラムを実行し、フェイル処理を行った後、失火検出回
数カウンタｃｍｆと回転回数カウンタｃｒｅｖを「０」
にリセットして（ステップ１１１〜１１３）、本プログ
ラムを終了する。

【００２５】一方、ステップ１１０で、失火検出回数ｃ
ｍｆが燃料残量低下時の異常判定回数ｒｅｆｍｆ３以下
と判定された場合は、点火システムの異常無しと判断し
て、フェイル処理（ステップ１１１）を行うことなく、
失火検出回数カウンタｃｍｆと回転回数カウンタｃｒｅ
ｖを「０」にリセットし（ステップ１１２，１１３）、
本プログラムを終了する。この場合、ステップ１０８〜
１１０の処理が特許請求の範囲でいう判定条件切換手段
としての役割を果たす。

【００２６】以上説明した点火システムの異常判定処理
の実行例を図３のタイムチャートを用いて説明する。図
３は、燃料タンク２１内の燃料残量ｌｆｇが所定値Ｆ以
下になるときのエンジン回転数ＮＥ、エンジン回転変動
ｄｏｍｇ、失火検出回数ｃｍｆ、警告ランプの状態を示
している。燃料タンク２１内の燃料残量ｌｆｇが所定値
Ｆ以下のときには、燃料ポンプがエアーを吸い込みやす
く、エアーの吸い込みによる失火が発生しやすいと判断
して、失火検出回数ｃｍｆに対する異常判定回数を通常
の異常判定回数ｒｅｆｍｆ２よりも大きい燃料残量低下
時の異常判定回数ｒｅｆｍｆ３に切り換える。このた
め、燃料残量の低下（燃料ポンプのエアーの吸い込み）
により失火が発生しても、失火カウント期間中の失火検
出回数ｃｍｆが燃料残量低下時の異常判定回数ｒｅｆｍ
ｆ３を越えなくなる（図３の例では、失火検出回数ｃｍ
ｆが燃料残量低下時の異常判定回数ｒｅｆｍｆ３に到達
する前にガス欠によるエンストが発生する）。これによ
り、燃料残量低下時の燃料ポンプのエアーの吸い込みに
よる一時的な失火によって点火システムの異常有りと誤
判定されることが未然に防止される。

【００２７】ちなみに、従来は、燃料タンク２１内の燃
料残量ｌｆｇが所定値Ｆ以下になっても、通常の異常判
定回数ｒｅｆｍｆ２を用いるため、失火カウント期間中
の失火検出回数ｃｍｆが異常判定回数ｒｅｆｍｆ２を越
えてしまい、点火システムの異常有りと誤判定されてし
まう。

【００２８】尚、本実施形態では、エンジン回転変動を
検出して失火を検出するようにしたが、混合気の燃焼に
伴って発生するイオン電流を点火プラグ２３等で検出し
て失火の有無を判定したり、燃焼光を検出する燃焼光セ
ンサや、筒内圧を検出する筒内圧センサの出力から失火
の有無を判定するようにしても良い。

【００２９】［空燃比制御システム異常判定］次に、図
４及び図５に基づいて空燃比制御システムの異常判定処
理を説明する。エンジン制御回路３０は、空燃比フィー
ドバック実行条件が成立している時に、酸素センサ２９
の出力信号に基づいて、排ガスの空燃比を目標空燃比
（理論空燃比）に一致させるように、空燃比をフィード
バック制御する。この際、エンジン制御回路３０は、図
４の空燃比制御システム異常判定プログラムを所定時間
毎（例えば５０ｍｓｅｃ毎）に実行することで、空燃比
フィードバック補正係数ｆａｆに基づいて、燃料噴射弁
２０（燃料供給系）、酸素センサ２９等からなる空燃比
制御システムの異常の有無を次のようにして判定する。

【００３０】まず、ステップ３０１で、図２のステップ
１０１と同じ異常判定実行条件が成立しているか否かを
判定し、この異常判定実行条件が不成立であれば、以降
の異常判定処理を行うことなく、本プログラムを終了す
る。

【００３１】一方、異常判定実行条件が成立していれ
ば、ステップ３０２に進み、空燃比フィードバック補正
係数ｆａｆが下限値ｆmin 以下であるか否かを判定す
る。ここで、下限値ｆmin は、空燃比フィードバック補
正係数ｆａｆの下限ガード値であり、例えば−２０％に
設定されている。もし、空燃比フィードバック補正係数
ｆａｆが下限値ｆmin 以下であれば、ステップ３０３に
進み、現在までの下限側異常値の継続時間ｌｃｆｓを、
前回までの継続時間ｌｃｆｓに処理周期５０ｍｓｅｃを
加算して求める（ｌｃｆｓ＝ｌｃｆｓ＋５０ｍｓｅ
ｃ）。この後、ステップ３０４で、後述する上限側異常
値の継続時間ｈｃｆｓを「０」にリセットする。

【００３２】上記ステップ３０２で、空燃比フィードバ
ック補正係数ｆａｆが下限値ｆminより大きいと判定さ
れた場合は、ステップ３０５に進み、空燃比フィードバ
ック補正係数ｆａｆが上限値ｆmax 以上であるか否かを
判定する。この上限値ｆmaxは、空燃比フィードバック
補正係数ｆａｆの上限ガード値であり、例えば２０％に
設定されている。もし、空燃比フィードバック補正係数
ｆａｆが上限値ｆmax以上であれば、ステップ３０６に
進み、現在までの上限側異常値の継続時間ｈｃｆｓを、
前回までの継続時間ｈｃｆｓに処理周期５０ｍｓｅｃを
加算して求める（ｈｃｆｓ＝ｈｃｆｓ＋５０ｍｓｅ
ｃ）。この後、ステップ３０７で、下限側異常値の継続
時間ｌｃｆｓを「０」にリセットする。尚、空燃比フィ
ードバック補正係数ｆａｆが正常範囲内（ｆmin ＜ｆａ
ｆ＜ｆmax ）の場合は、そのまま本プログラムを終了す
る。

【００３３】空燃比フィードバック補正係数ｆａｆが正
常範囲外（ｆａｆ≦ｆmin 又はｆａｆ≧ｆmax ）の場合
は、ステップ３０３，３０４又はステップ３０６，３０
７からステップ３０８に進み、燃料タンク２１内の燃料
残量ｌｆｇが所定値Ｆ（例えば２リットル）よりも多い
か否かを判定し、燃料残量ｌｆｇが所定値Ｆよりも多い
と判定されれば、ステップ３０９，３１０の処理によ
り、下限側異常値の継続時間ｌｃｆｓと上限側異常値の
継続時間ｈｃｆｓを、通常の異常判定時間（例えば１０
ｓｅｃ）と比較して空燃比制御システムの異常の有無を
判定する。

【００３４】具体的には、ステップ３０９で、下限側異
常値の継続時間ｌｃｆｓが通常の異常判定時間１０ｓｅ
ｃを越えたか否かを判定し、通常の異常判定時間１０ｓ
ｅｃを越えていれば、空燃比制御システムの異常有りと
判断して、ステップ３１３に進み、図８のフェイル処理
プログラムを実行する。

【００３５】一方、下限側異常値の継続時間ｌｃｆｓが
通常の異常判定時間１０ｓｅｃ以下であれば、ステップ
３１０に進み、上限側異常値の継続時間ｈｃｆｓが通常
の異常判定時間１０ｓｅｃを越えたか否かを判定し、通
常の異常判定時間１０ｓｅｃを越えていれば、空燃比制
御システムの異常有りと判断して、ステップ３１３に進
み、図８のフェイル処理プログラムを実行する。

【００３６】これら２つのステップ３０９，３１０で、
いずれも「Ｎｏ」と判定されれば、空燃比制御システム
の異常無しと判断して、フェイル処理（ステップ３１
３）を行うことなく、本プログラムを終了する。

【００３７】これに対し、上記ステップ３０８で、燃料
残量ｌｆｇが所定値Ｆ以下と判定された場合は、燃料ポ
ンプがエアーを吸い込みやすく、空燃比がリーンになり
やすい状態となっているため、空燃比フィードバック補
正係数ｆａｆが異常となりやすいと判断して、ステップ
３１１，３１２の処理により、下限側異常値の継続時間
ｌｃｆｓと上限側異常値の継続時間ｈｃｆｓを、通常の
異常判定時間よりも長い燃料残量低下時の異常判定時間
（例えば１５ｓｅｃ）と比較して空燃比制御システムの
異常の有無を判定する。

【００３８】具体的には、ステップ３１１で、下限側異
常値の継続時間ｌｃｆｓが燃料残量低下時の異常判定時
間１５ｓｅｃを越えたか否かを判定し、燃料残量低下時
の異常判定時間１５ｓｅｃを越えていれば、空燃比制御
システムの異常有りと判断して、図８のフェイル処理プ
ログラムを実行する（ステップ３１３）。

【００３９】一方、下限側異常値の継続時間ｌｃｆｓが
燃料残量低下時の異常判定時間１５ｓｅｃ以下の場合
は、上限側異常値の継続時間ｈｃｆｓが燃料残量低下時
の異常判定時間１５ｓｅｃを越えたか否かを判定し（ス
テップ３１２）、燃料残量低下時の異常判定時間１５ｓ
ｅｃを越えていれば、空燃比制御システムの異常有りと
判断して、図８のフェイル処理プログラムを実行する
（ステップ３１３）。

【００４０】これら２つのステップ３１１，３１２で、
いずれも「Ｎｏ」と判定されれば、空燃比制御システム
の異常無しと判断して、フェイル処理（ステップ３１
３）を行うことなく、本プログラムを終了する。この場
合、ステップ３０８〜３１２の処理が特許請求の範囲で
いう判定条件切換手段としての役割を果たす。

【００４１】以上説明した空燃比制御システムの異常判
定処理の実行例を図５のタイムチャートを用いて説明す
る。図５は、燃料タンク２１内の燃料残量ｌｆｇが所定
値Ｆ以下になるときの空燃比フィードバック補正係数ｆ
ａｆ、上限側異常値の継続時間ｈｃｆｓ、警告ランプの
状態を示している。空燃比フィードバック補正係数ｆａ
ｆは、上限値ｆmax （２０％）と下限値ｆmin （−２０
％）でガード処理される。

【００４２】燃料タンク２１内の燃料残量ｌｆｇが所定
値Ｆ以下のときには、燃料ポンプがエアーを吸い込みや
すく、空燃比がリーンになりやすい状態となっているた
め、空燃比フィードバック補正係数ｆａｆが異常になり
やすいと判断して、上限側／下限側異常値の継続時間ｈ
ｃｆｓ，ｌｃｆｓに対する異常判定時間を、通常の異常
判定時間１０ｓｅｃよりも長い燃料残量低下時の異常判
定時間１５ｓｅｃに切り換える。このため、燃料残量の
低下（燃料ポンプのエアーの吸い込み）により空燃比フ
ィードバック補正係数ｆａｆが上限値ｆmax （２０％）
以上になっても、上限側異常値の継続時間ｈｃｆｓが燃
料残量低下時の異常判定時間１５ｓｅｃを越えなくなる
（図５の例では、上限側異常値の継続時間ｈｃｆｓが燃
料残量低下時の異常判定時間１５ｓｅｃに到達する前
に、ガス欠によるエンストが発生する）。これにより、
燃料残量低下時の燃料ポンプのエアーの吸い込みによる
空燃比フィードバック補正係数ｆａｆの一時的な異常に
よって空燃比制御システムの異常有りと誤判定されるこ
とが未然に防止される。

【００４３】ちなみに、従来は、燃料タンク２１内の燃
料残量ｌｆｇが所定値Ｆ以下になっても、通常の異常判
定時間１０ｓｅｃを用いるため、上限側異常値の継続時
間ｈｃｆｓが異常判定時間１０ｓｅｃを越えてしまい、
空燃比制御システムの異常有りと誤判定されてしまう。

【００４４】［空燃比検出システム異常判定］次に、図
６及び図７に基づいて空燃比検出システムの異常判定処
理を説明する。エンジン制御回路３０は、図６の空燃比
検出システム異常判定プログラムを所定時間毎（例えば
５０ｍｓｅｃ毎）に実行することで、酸素センサ２９の
出力電圧ｏｘａｄが所定範囲外（例えばｏｘａｄ＜０．
３Ｖ，ｏｘａｄ＞０．６Ｖ）となっている状態の継続時
間に基づいて、酸素センサ２９等の空燃比検出システム
の異常の有無を次のようにして判定する。

【００４５】まず、ステップ４０１で、図２のステップ
１０１と同じ異常判定実行条件が成立しているか否かを
判定し、この異常判定実行条件が不成立であれば、以降
の異常判定処理を行うことなく、本プログラムを終了す
る。

【００４６】一方、異常判定実行条件が成立していれ
ば、ステップ４０２に進み、酸素センサ２９の出力電圧
ｏｘａｄが例えば０．３Ｖよりも低いか否かを判定す
る。前述したように、酸素センサ２９の出力電圧ｏｘａ
ｄは、排ガスの空燃比のリッチ／リーンに応じて１Ｖと
０Ｖとの間で反転する（図７参照）。従って、酸素セン
サ２９の出力電圧ｏｘａｄが０．３Ｖよりも低ければ、
酸素センサ２９の出力電圧ｏｘａｄが０Ｖ（リーン）と
判断して、ステップ４０３に進み、現在までのリーン状
態の継続時間ｌｃｏｘを前回までの継続時間ｌｃｏｘに
処理周期５０ｍｓｅｃを加算して求める（ｌｃｏｘ＝ｌ
ｃｏｘ＋５０ｍｓｅｃ）。この後、ステップ３０４で、
後述するリッチ状態の継続時間ｈｃｏｘを「０」にリセ
ットする。

【００４７】上記ステップ４０２で、酸素センサ２９の
出力電圧ｏｘａｄが０．３Ｖ以上と判定された場合は、
ステップ４０５に進み、酸素センサ２９の出力電圧ｏｘ
ａｄが例えば０．６Ｖよりも高いか否かを判定する。酸
素センサ２９の出力電圧ｏｘａｄが０．６Ｖよりも高け
れば、酸素センサ２９の出力電圧ｏｘａｄが１Ｖ（リッ
チ）と判断して、ステップ４０６に進み、現在までのリ
ッチ状態の継続時間ｈｃｏｘを前回までの継続時間ｈｃ
ｏｘに処理周期５０ｍｓｅｃを加算して求める（ｈｃｏ
ｘ＝ｈｃｏｘ＋５０ｍｓｅｃ）。この後、ステップ４０
７で、リーン状態の継続時間ｌｃｏｘを「０」にリセッ
トする。

【００４８】その後、ステップ４０４又は４０７からス
テップ４０８に進み、燃料タンク２１内の燃料残量ｌｆ
ｇが所定値Ｆ（例えば２リットル）よりも多いか否かを
判定し、燃料残量ｌｆｇが所定値Ｆよりも多いと判定さ
れたときは、ステップ４０９，４１０の処理により、リ
ーン状態の継続時間ｌｃｏｘとリッチ状態の継続時間ｈ
ｃｏｘを、通常の異常判定時間（例えば１０ｓｅｃ）と
比較して空燃比検出システムの異常の有無を判定する。

【００４９】具体的には、ステップ４０９で、リーン状
態の継続時間ｌｃｏｘが通常の異常判定時間１０ｓｅｃ
を越えたか否かを判定し、通常の異常判定時間１０ｓｅ
ｃを越えていれば、空燃比検出システムの異常有りと判
断して、ステップ４１３に進み、図８のフェイル処理プ
ログラムを実行する。

【００５０】一方、リーン状態の継続時間ｌｃｏｘが通
常の異常判定時間１０ｓｅｃ以下の場合は、次のステッ
プ４１０に進み、リッチ状態の継続時間ｈｃｏｘが通常
の異常判定時間１０ｓｅｃを越えたか否かを判定し、通
常の異常判定時間１０ｓｅｃを越えていれば、空燃比検
出システムの異常有りと判断して、ステップ４１３に進
み、図８のフェイル処理プログラムを実行する。

【００５１】これら２つのステップ４０９，４１０で、
いずれも「Ｎｏ」と判定されれば、空燃比検出システム
の異常無しと判断して、フェイル処理（ステップ４１
３）を行うことなく、本プログラムを終了する。

【００５２】これに対し、上記ステップ４０８で、燃料
残量ｌｆｇが所定値Ｆ以下と判定された場合は、燃料ポ
ンプがエアーを吸い込みやすく、空燃比がリーンになり
やすい状態となっているため、酸素センサ２９の出力が
異常な挙動を示しやすいと判断して、ステップ４１１，
４１２の処理により、リーン状態の継続時間ｌｃｏｘと
リッチ状態の継続時間ｈｃｏｘを、通常の異常判定時間
よりも長い燃料残量低下時の異常判定時間（例えば１５
ｓｅｃ）と比較して空燃比検出システムの異常の有無を
判定する。

【００５３】具体的には、ステップ４１１で、リーン状
態の継続時間ｌｃｏｘが燃料残量低下時の異常判定時間
１５ｓｅｃを越えたか否かを判定し、燃料残量低下時の
異常判定時間１５ｓｅｃを越えていれば、空燃比検出シ
ステムの異常有りと判断して、図８のフェイル処理プロ
グラムを実行する（ステップ４１３）。

【００５４】一方、リーン状態の継続時間ｌｃｏｘが燃
料残量低下時の異常判定時間１５ｓｅｃ以下の場合は、
リッチ状態の継続時間ｈｃｏｘが燃料残量低下時の異常
判定時間１５ｓｅｃを越えたか否かを判定し（ステップ
４１２）、燃料残量低下時の異常判定時間１５ｓｅｃを
越えていれば、空燃比検出システムの異常有りと判断し
て、図８のフェイル処理プログラムを実行する（ステッ
プ４１３）。

【００５５】これら２つのステップ４１１，４１２で、
いずれも「Ｎｏ」と判定されれば、空燃比検出システム
の異常無しと判断して、フェイル処理（ステップ４１
３）を実行することなく、本プログラムを終了する。こ
の場合、ステップ４０８〜４１２の処理が特許請求の範
囲でいう判定条件切換手段としての役割を果たす。

【００５６】以上説明した空燃比検出システムの異常判
定処理の実行例を図７のタイムチャートを用いて説明す
る。図７は、燃料タンク２１内の燃料残量ｌｆｇが所定
値Ｆ以下になるときの酸素センサ２９の出力電圧ｏｘａ
ｄ、リーン状態の継続時間ｌｃｏｘ及び警告ランプの挙
動を示している。燃料タンク２１内の燃料残量ｌｆｇが
所定値Ｆ以下のときには、燃料ポンプがエアーを吸い込
みやすく、空燃比がリーンになりやすい状態となってい
るため、酸素センサ２９の出力電圧ｏｘａｄが異常な挙
動を示しやすいと判断して、リッチ状態／リーン状態の
継続時間ｈｃｏｘ，ｌｃｏｘに対する異常判定時間を、
通常の異常判定時間１０ｓｅｃよりも長い燃料残量低下
時の異常判定時間１５ｓｅｃに切り換える。このため、
燃料残量の低下（燃料ポンプのエアーの吸い込み）によ
り酸素センサ２９の出力電圧ｏｘａｄがリーン側に張り
付いた状態になっても、そのリーン状態の継続時間ｌｃ
ｏｘが燃料残量低下時の異常判定時間１５ｓｅｃを越え
なくなる（図７の例では、リーン状態の継続時間ｌｃｏ
ｘが燃料残量低下時の異常判定時間１５ｓｅｃに到達す
る前に、ガス欠によるエンストが発生する）。これによ
り、燃料残量低下時の燃料ポンプのエアーの吸い込みに
よる酸素センサ２９の出力の一時的な異常な挙動によっ
て空燃比検出システムの異常有りと判定されることが未
然に防止される。

【００５７】ちなみに、従来は、燃料タンク２１内の燃
料残量ｌｆｇが所定値Ｆ以下になっても、通常の異常判
定時間１０ｓｅｃを用いるため、リーン状態の継続時間
ｌｃｏｘが異常判定時間１０ｓｅｃを越えてしまい、空
燃比検出システムの異常有りと誤判定されてしまう。

【００５８】尚、本実施形態では、排ガスの空燃比のリ
ッチ／リーンに応じて出力電圧が１Ｖと０Ｖとの間で反
転する酸素センサ２９を用いたが、これに代えて、排ガ
スの空燃比に応じてリニアな電圧信号を出力する空燃比
センサを用いても良い。この場合は、空燃比センサの出
力（検出空燃比）が正常な制御範囲外となっている状態
の継続時間を計測し、その継続時間に対する異常判定時
間を燃料残量に応じて切り換えるようにすれば良い。

【００５９】［フェイル処理］図８に示すフェイル処理
プログラムは、図２、図４、図６の各システム異常判定
プログラムで異常有りと判定されたときに実行され（ス
テップ１１１，３１３，４１３）、次のようにしてフェ
イル処理が行われる。まず、ステップ２０１で、警告ラ
ンプ（図示せず）を点灯して異常の発生を運転者等に知
らせ、次のステップ２０２で、発生した異常の種類に応
じた異常コードをエンジン制御回路３０のバックアップ
ＲＡＭ等の不揮発性メモリに記憶する。その後、ステッ
プ２０３に進み、異常発生時の運転状態（エンジン回転
数、エンジン負荷、冷却水温、吸気温、燃料残量等）を
不揮発性メモリに記憶して本プログラムを終了する。

【００６０】尚、図２、図４、図６の各システム異常判
定プログラムでは、通常時の異常判定値と燃料残量低下
時の異常判定値とを切り換えるときの燃料残量判定値Ｆ
を固定値としたが、走行中の路面の凹凸や車体の傾きが
大きくなるほど、燃料タンク２１内の燃料の揺れや燃料
液面の傾きが大きくなって、燃料ポンプにエアーが吸い
込まれやすくなることを考慮して、路面状態や車体の傾
きに応じて燃料残量判定値Ｆを段階的又は連続的に切り
換えるようにしても良い。また、異常判定値（異常判定
時間）を燃料残量に応じて３段階以上又は連続的に切り
換えるようにしても良い。

【００６１】また、本実施形態では、燃料タンク２１に
設けたフューエルセンサ２２により燃料タンク２１内の
燃料残量ｌｆｇを検出するようにしたが、燃料蒸発ガス
パージシステムによって燃料タンク２１内に吸気管負圧
を導入するときの圧力降下勾配や、負圧導入後に燃料タ
ンク２１内に大気圧を導入するときの圧力上昇勾配が燃
料タンク２１内の空間容積にほぼ比例する点に着目し
て、吸気管負圧導入時の圧力降下勾配や大気圧導入時の
圧力上昇勾配から燃料残量を検出するようにしても良
い。

【００６２】その他、本発明は、点火システム、空燃比
制御システム、空燃比検出システムの異常診断に限定さ
れず、燃料残量の低下により影響を受ける種々のシステ
ムの異常診断に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン制御システ
ム全体の概略構成図

【図２】点火システム異常判定プログラムの処理の流れ
を示すフローチャート

【図３】点火システム異常判定処理の実行例を示すタイ
ムチャート

【図４】空燃比制御システム異常判定プログラムの処理
の流れを示すフローチャート

【図５】空燃比制御システム異常判定処理の実行例を示
すタイムチャート

【図６】空燃比検出システム異常判定プログラムの処理
の流れを示すフローチャート

【図７】空燃比検出システム異常判定処理の実行例を示
すタイムチャート

【図８】フェイル処理プログラムの処理の流れを示すフ
ローチャート

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、２０…燃料噴射弁（空燃
比制御システム）、２１…燃料タンク、２２…フューエ
ルセンサ（燃料残量検出手段）、２３…点火プラグ（点
火システム）、２４…点火コイル（点火システム）、２
９…酸素センサ（空燃比制御システム，空燃比検出シス
テム）、３０…エンジン制御回路（異常判定手段，判定
条件切換手段，失火検出手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｐ 17/12 Ｆ０２Ｐ 17/00 Ｆ Ｆターム(参考） 3G019 AB02 CD01 DB07 DC01 GA01 GA05 GA08 GA09 GA11 GA16 3G084 BA09 BA33 DA27 DA30 DA31 EA07 EA11 EB06 EB12 EB22 EC01 FA00 FA02 FA07 FA10 FA11 FA18 FA20 FA24 FA26 FA29 FA34 FA38 3G301 HA01 HA06 JA08 JA21 JA23 JB01 JB03 JB09 JB10 MA01 NC01 ND02 ND17 NE18 NE20 NE23 PA01Z PA07Z PA10Z PA11Z PA17Z PB00Z PC09Z PD02Z PE01Z PE03Z PE08Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関を制御又は駆動するシステムの
   異常の有無を所定の判定条件を用いて判定する異常判定
   手段と、 燃料タンク内の燃料残量を検出する燃料残量検出手段
   と、 前記判定条件を前記燃料残量に応じて切り換える判定条
   件切換手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の
   異常診断装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の失火を検出する失火検出手段
   を備え、 前記異常判定手段は、前記失火検出手段の失火検出回数
   に基づいて点火システムの異常の有無を判定し、 前記判定条件切換手段は、前記失火検出回数に対する判
   定条件を前記燃料残量に応じて切り換えることを特徴と
   する請求項１に記載の内燃機関の異常診断装置。
3. 【請求項３】 内燃機関の空燃比をフィードバック制御
   する空燃比制御システムを備え、 前記異常判定手段は、前記空燃比制御手段による空燃比
   のフィードバック補正量が所定範囲外になっている状態
   の継続時間に基づいて前記空燃比制御システムの異常の
   有無を判定し、 前記判定条件切換手段は、前記継続時間に対する判定条
   件を前記燃料残量に応じて切り換えることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の内燃機関の異常診断装置。
4. 【請求項４】 内燃機関の排ガスの空燃比又はリッチ／
   リーンを検出する空燃比検出システムを備え、 前記異常判定手段は、前記空燃比検出システムの出力が
   所定範囲外になっている状態の継続時間に基づいて前記
   空燃比検出システムの異常の有無を判定し、 前記判定条件切換手段は、前記継続時間に対する判定条
   件を前記燃料残量に応じて切り換えることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の異常診断
   装置。