JP2014196734A - 内燃機関の異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気体燃料用と液体燃料用との２系統の燃料供給部を有する内燃機関の燃焼システムにおいて、内燃機関の燃焼状態に異常が生じた場合に異常部位を特定する。
【解決手段】制御部８０は、一方の燃料の燃焼によるエンジン１０の運転実施期間に、該期間での燃焼パラメータに基づいてエンジン１０の燃焼状態が正常か異常かを判定する第１判定処理を実施する。また、第１判定処理による燃焼状態の判定後に、使用燃料を一方の燃料から他方の燃料に切り替えた後、他方の燃料の燃焼によるエンジン１０の運転実施期間に、該期間での燃焼パラメータに基づいてエンジン１０の燃焼状態が正常か異常かを判定する第２判定処理を実施する。そして、第１判定処理及び第２判定処理の少なくともいずれかによりエンジン燃焼状態が異常であると判定された場合に、第１判定処理による判定結果と第２判定処理による判定結果とに基づいて異常部位を特定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の異常診断装置に関し、詳しくは気体燃料用と液体燃料用との２系統の燃料供給部を有する車載内燃機関の燃焼システムにおける異常診断装置に関する。

従来、例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の気体燃料を燃焼させて駆動する内燃機関が実用化されている。こうした内燃機関において、気体燃料を内燃機関の気筒内に供給する燃料供給系の構成としては、気体燃料を高圧状態で貯蔵するガスタンクと、気体燃料を噴射する燃料噴射弁と、ガスタンクと燃料噴射弁とを繋ぐ燃料配管の途中に設けられ、ガスタンクから供給される気体燃料の圧力を減圧調整する圧力調整弁と、圧力調整弁よりも上流側に設けられ、圧力調整弁に対する気体燃料の流通を遮断する遮断弁と、を備える構成が知られている。また、気体燃料の燃料供給部と液体燃料の燃料供給部とを備え、内燃機関の運転状態や燃料残量等に応じて気体燃料と液体燃料とを切り替えて使用する内燃機関の燃焼システムが提案されている。

また従来、空燃比を目標空燃比とする空燃比フィードバック制御により燃料噴射量を補正するシステムにおいて、その補正量（空燃比フィードバック補正量）が正常範囲を逸脱したことを検出することにより、燃料系の異常を検出することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１７２６３号公報

空燃比フィードバック補正量が正常範囲から外れる場合としては、燃料系の異常の他に点火系の異常も考えられる。具体的には、例えば点火エネルギの不足が原因で、内燃機関に供給された燃料の一部が未燃燃料として排出されている場合、空燃比リッチと判断されることに伴い、空燃比フィードバック補正量としては燃料減量側に変更される。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では燃料系の異常しか考慮されておらず、診断精度が低下することが懸念される。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、気体燃料用と液体燃料用との２系統の燃料供給部を有する内燃機関の燃焼システムにおいて、内燃機関の燃焼状態に異常が生じた場合に異常部位を特定することができる内燃機関の異常診断装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、内燃機関（１０）の気筒（１６）内に気体燃料を供給する気体燃料供給部（４０）と、前記気筒内に液体燃料を供給する液体燃料供給部（７０）と、前記気体燃料の燃焼時と前記液体燃料の燃焼時で共通に用いられ前記気筒内に供給された燃料に着火する点火装置（２０ａ、２０）と、を備える内燃機関の燃焼システムに適用される異常診断装置に関する。請求項１に記載の発明は、前記気体燃料及び前記液体燃料のうち一方の燃料の燃焼により前記内燃機関の運転を実施している期間において、該期間での前記内燃機関の燃焼に関する燃焼パラメータに基づいて前記内燃機関の燃焼状態が正常か異常かを判定する第１判定手段と、前記第１判定手段による前記燃焼状態の判定後に、使用燃料を前記一方の燃料から他方の燃料に切り替える燃料切替手段と、前記燃料切替手段による燃料の切替後、前記他方の燃料の燃焼により前記内燃機関の運転を実施している期間において、該期間での前記燃焼パラメータに基づいて前記燃焼状態が正常か異常かを判定する第２判定手段と、前記第１判定手段及び前記第２判定手段の少なくともいずれかにより前記燃焼状態が異常であると判定された場合に、前記第１判定手段による判定結果と前記第２判定手段による判定結果とに基づいて異常部位を特定する異常特定手段と、を備えることを特徴とする。

要するに、上記構成では、気体燃料の燃焼により内燃機関の運転を実施している期間と、液体燃料の燃焼により内燃機関の運転を実施している期間とのそれぞれにおいて、各期間内で取得した燃焼パラメータに基づいて燃焼システム（噴射供給系及び点火系）についての異常診断を実施する。また、いずれかの燃料の燃焼時における異常診断で異常有りと判断された場合には、気体燃料の使用時における異常診断の判定結果と、液体燃料の使用時における異常診断の判定結果とに基づいて異常部位を特定する。いずれか一方の診断結果のみでは、現在発生している燃焼異常が、燃料供給系の異常に起因するものか、それとも点火系の異常に起因するものかを特定できない。この点、上記構成によれば、２つの燃料についての診断結果を用いることから、その診断結果の組み合わせの態様に応じて、燃焼異常の原因となっている異常部位を特定することができる。

エンジン燃焼システムの全体概略構成図。 異常診断処理の処理手順を示すフローチャート。 異常特定処理の処理手順を示すフローチャート。 液体燃料供給部の異常時での異常診断の実施態様を表すタイムチャート。 点火系異常の発生時における異常診断の実施態様を表すタイムチャート。 第２実施形態における異常特定処理の処理手順を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、気体燃料である圧縮天然ガス（ＣＮＧ）と液体燃料であるガソリンとを燃焼用の燃料として使用する、いわゆるバイフューエルタイプの車載多気筒エンジン（多気筒内燃機関）に適用される燃焼システムとして具体化されている。本システムの全体概略図を図１に示す。

図１に示すエンジン１０は、多気筒（例えば直列３気筒）の火花点火式エンジンよりなり、その吸気ポートには吸気マニホールド１２を介して吸気管１１が接続されており、排気ポートには排気マニホールド１３を介して排気管１４が接続されている。吸気管１１には、空気量調整手段としてのスロットル弁１５が設けられている。このスロットル弁１５は、ＤＣモータ等のアクチュエータ１５ａにより開度調節される電子制御式のスロットル弁として構成されている。スロットル弁１５の開度（スロットル開度）は、アクチュエータ１５ａに内蔵されたスロットル開度センサ１５ｂにより検出される。

排気管１４には、排気の成分を検出する排気センサと、排気を浄化する触媒１９とが設けられている。排気センサとしては、排気中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する酸素センサ１８ａ，１８ｂが触媒１９の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、気筒１６内に導入される空気量を調整する機関バルブとしての吸気バルブ２５及び排気バルブ２６がそれぞれ設けられている。吸気バルブ２５の開動作により空気と燃料との混合気が気筒１６内に導入され、排気バルブ２６の開動作により燃焼後の排気が排気通路に排出される。

エンジン１０の各気筒１６には点火プラグ２０が設けられている。点火プラグ２０には、点火コイル等よりなる点火回路部２０ａを通じて、所望とする点火時期に高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２０の対向電極間に火花放電が発生し、気筒１６内に供給された燃料が着火され燃焼に供される。なお、点火プラグ２０及び点火回路部２０ａにより点火装置が構成されており、当該点火装置は、気体燃料の燃焼時と液体燃料の燃焼時で共通の構成部品となっている。

本システムには、エンジン１０の各気筒１６に対して燃料を供給する燃料供給部として、気体燃料（ＣＮＧ燃料）を供給する気体燃料供給部４０と、液体燃料（ガソリン）を供給する液体燃料供給部７０とが設けられている。

気体燃料供給部４０は、気体燃料を噴射する第１噴射弁２１を備えており、第１噴射弁２１の噴射により気体燃料が各気筒１６の吸気ポートに供給される。第１噴射弁２１には、ガス配管４１を介してガスタンク４２が接続されており、ガス配管４１の途中に、第１噴射弁２１に供給される気体燃料の圧力を減圧調整する圧力調整機能を有するレギュレータ４３が設けられている。レギュレータ４３は、ガスタンク４２内に貯蔵された高圧状態（例えば最大２０ＭＰａ）の気体燃料を、機械的に定められた圧力値（例えば０．３〜０．４ＭＰａ）に減圧調整するものである。減圧調整後の気体燃料は、ガス配管４１を通って第１噴射弁２１に供給される。

ガス配管４１等により形成される燃料通路には更に、ガスタンク４２の燃料出口の付近に配置されたタンク主止弁４４と、タンク主止弁４４よりも下流側であってレギュレータ４３の燃料入口の付近に配置された遮断弁４５とが設けられている。これら各弁４４，４５によって、ガス配管４１における気体燃料の流通が許容及び遮断される。タンク主止弁４４及び遮断弁４５はいずれも電磁式の開閉弁であり、非通電時に気体燃料の流通を遮断し、通電時に気体燃料の流通を許容する常閉式となっている。

レギュレータ４３には、減圧調整前の燃料圧力を検出する圧力センサ４６が一体に設けられており、レギュレータ４３の下流側のガス配管４１には、噴射圧を検出する圧力センサ４７と、ガス配管４１内の気体燃料の温度を検出する温度センサ４８とが設けられている。なお、第１噴射弁２１、ガス配管４１、ガスタンク４２等によって気体燃料供給部４０が構成されている。

液体燃料供給部７０は、液体燃料を噴射する第２噴射弁２２を備えており、第２噴射弁２２の噴射により液体燃料が各気筒１６の吸気ポートに供給される。第２噴射弁２２には、燃料配管７１を介して燃料タンク７２が接続されている。燃料配管７１には、燃料タンク７２内の液体燃料を第２噴射弁２２に給送する燃料ポンプ７３が設けられている。

制御部８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を備えており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。具体的には、制御部８０は、上述した各種センサや、本システムに設けられたその他のセンサ類（クランク角センサ８１、吸気管圧力センサ８２、冷却水温センサ８３、車速センサ等）と電気的に接続されており、これらのセンサからの出力（検出信号）が入力される。また、制御部８０は、点火回路部２０ａ、各噴射弁２１，２２等の駆動部と電気的に接続されており、駆動信号を各駆動部に向けて出力することにより各駆動部の駆動を制御する。

点火回路部２０ａや各噴射弁２１，２２等の駆動部には、制御部８０から駆動信号が入力されるようになっており、その入力した駆動信号に応じて各駆動部が駆動される。具体的には、点火回路部２０ａは、制御部８０からの点火信号に応じて高電圧を出力し点火プラグ２０に点火火花を生じさせる。第１噴射弁２１は、制御部８０からの噴射信号に応じた量の気体燃料を吸気ポートに噴射し、第２噴射弁２２は、制御部８０からの噴射信号に応じた量の液体燃料を吸気ポートに噴射する。

制御部８０は、エンジン運転状態やタンク内の燃料残量、運転者によって操作される図示しない燃料切替スイッチからの入力信号等に応じて、使用燃料を選択的に切り替えている。具体的には、ガスタンク４２内の気体燃料の残存量が所定値を下回った場合又は燃料切替スイッチにより液体燃料の使用が選択されている場合には、液体燃料を優先的に使用し、燃料タンク７２内の液体燃料の残存量が所定値を下回った場合又は燃料切替スイッチにより気体燃料の使用が選択されている場合には、気体燃料を優先的に使用する。

本実施形態の空燃比制御では、空燃比の実際値（実空燃比）と目標値（目標空燃比）との偏差に基づくフィードバック制御を実施している。具体的には、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度及びエンジン負荷）に基づいて目標空燃比を算出するとともに、触媒１９の上流側に設けられた酸素センサ１８ａの検出値に基づいて実空燃比を算出する。そして、実空燃比と目標空燃比との偏差に応じて空燃比フィードバック補正量（以下、「空燃比ＦＢ量」ともいう。）を算出し、その算出した空燃比ＦＢ量により基本噴射量を補正することで実空燃比を目標空燃比に一致させるようにしている。ここで、基本噴射量は目標空燃比を得るために必要な燃料量であり、例えば吸気管圧力センサ８２により検出された吸入空気量と目標空燃比とに基づいて算出される。空燃比ＦＢ量は、酸素センサ１８ａにより検出される空燃比がリッチである場合には所定量ずつ減量され、一方、リーンである場合には所定量ずつ増量される。また、酸素センサ１８ａにより検出される空燃比がリッチからリーンへ、又はリーンからリッチへ切り替わった場合には、空燃比ＦＢ量が階段状に増減（スキップ）される。なお、本システムの空燃比フィードバック制御では、触媒下流側の酸素センサ１８ｂの検出値に基づく補正を加えることにより、空燃比制御の制御性を高めるようにしている。

また、制御部８０は、エンジン１０の運転を実施している期間でのエンジン１０の燃焼状態に基づいて、エンジン１０の燃料供給系及び点火系に異常が生じているか否かの異常診断を実施している。特に本実施形態では、第１噴射弁２１による気体燃料の噴射によりエンジン１０の運転を実施している期間と、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射によりエンジン１０の運転を実施している期間との各々でエンジン燃焼状態に基づく異常診断を実施し、異なる２つの燃料の判定結果に基づいて異常部位を特定することとしている。

より具体的には、制御部８０は、気体燃料及び液体燃料のうち一方の燃料（切替前燃料）の燃焼によりエンジン１０の運転を実施している期間において、エンジン１０の燃焼に関するパラメータである燃焼パラメータを取得する。また、その取得した燃焼パラメータに基づいて、エンジン１０の燃焼状態が正常か異常かを判定する（第１判定処理）。第１判定処理の実施後、今度は使用燃料を他方の燃料（切替後燃料）に切り替え、その他方の燃料の燃焼によりエンジン１０の運転を実施している状態での燃焼パラメータを取得する。また、その取得した燃焼パラメータに基づいて、エンジン１０の燃焼状態が正常か異常かを判定する（第２判定処理）。そして、第１判定処理の判定結果と、第２判定処理の結果とに基づいて、エンジン１０の燃料供給系及び点火系における異常の有無を判断するとともに、異常有りの場合にはその異常部位を特定することとしている。

次に、本実施形態の異常診断処理について図２のフローチャートを用いて説明する。この処理は、制御部８０により所定周期毎に実行される。

図２において、ステップＳ１０１では、気体燃料及び液体燃料のうちいずれか一方の燃料の燃焼によってエンジン１０の運転実施中か否かを判定する。エンジン運転の実施中の場合にはステップＳ１０２へ進み、使用燃料の切り替えを実施した後であるか否かを判定し、否定判定された場合、つまり燃料切替前であればステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、エンジン１０の燃焼状態に関するパラメータ（燃焼パラメータ）を取得し、その取得した燃焼パラメータに基づいてエンジン１０の燃焼状態が正常か異常かを判定する（第１判定処理）。本実施形態では、図示しない空燃比フィードバックルーチンで算出した空燃比ＦＢ量を燃焼パラメータとして取得し、その取得した空燃比ＦＢ量が制御範囲内であるか否かによってエンジン１０の燃焼状態を判定する。

空燃比ＦＢ量が制御範囲内にある場合にはステップＳ１０４へ進み、第１判定処理の判定結果を表す第１異常判定フラグをオフにする。一方、空燃比ＦＢ量が制御範囲から外れている場合にはステップＳ１０５へ進み、第１異常判定フラグをオンにする。第１判定処理による判定後、ステップＳ１０６へ進み、燃料切替スイッチがオンになったか否か（燃料の切替要求があったか否か）を判定する。燃料切替スイッチＯＮの場合にはステップＳ１０７へ進み、エンジン１０の燃焼に使用する燃料を、現在使用中の燃料である切替前燃料から、他方の燃料である切替後燃料に切り替える（燃料切替手段）。

さて、ステップＳ１０７で使用燃料の切り替えが実施されると、ステップＳ１０２で否定判定されてステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、切替後燃料の燃焼によりエンジン１０の運転を実施している状況下での燃焼パラメータを取得し、その取得した燃焼パラメータに基づいてエンジン１０の燃焼状態が正常か異常かを判定する（第２判定処理）。第２判定処理では、第１判定処理と同様、空燃比ＦＢ量を燃焼パラメータとして取得し、その取得した空燃比ＦＢ量が制御範囲内であるか否かによってエンジン燃焼状態を判定する。

第２判定処理において、空燃比ＦＢ量が制御範囲内にある場合にはステップＳ１０９へ進み、第２判定処理の判定結果を表す第２異常判定フラグをオフにする。一方、空燃比ＦＢ量が制御範囲から外れている場合にはステップＳ１１０へ進み、第２異常判定フラグをオンにする。続くステップＳ１１１では、使用燃料を切り替えてから所定時間が経過した後、第１判定処理及び第２判定処理による判定結果、つまり第１異常判定フラグ及び第２異常判定フラグを用いて図３に示す異常特定処理を実行する。

図３において、ステップＳ２０１では、第１異常判定フラグがオンであるか否かを判定し、オフである場合にはステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では、第２異常判定フラグがオンであるか否かを判定する。オフの場合には、ステップＳ２０３へ進み、エンジン１０の燃料供給系及び点火系は正常である旨判定する。一方、第２異常判定フラグがオンの場合にはステップＳ２０４へ進み、切替前燃料の燃料供給部を異常部位と特定する。例えば、切替前燃料が気体燃料、切替後燃料が液体燃料であって、第１判定処理で正常判定、第２判定処理で異常判定された場合には、液体燃料供給部７０を異常部位と特定する。この液体燃料供給部７０の異常としては、例えば第２噴射弁２２の詰まり異常や噴きっ放し異常、燃料ポンプ７３の作動不良等が挙げられる。

一方、第１異常判定フラグがオンの場合にはステップＳ２０５へ進み、第２異常判定フラグがオンであるか否かを判定する。第２異常判定フラグがオフの場合、ステップＳ２０６へ進み、切替前燃料の燃料供給部を異常部位と特定する。例えば、切替前燃料が気体燃料、切替後燃料が液体燃料であって、第１判定処理で異常判定、第２判定処理で正常判定された場合には、気体燃料供給部４０を異常部位と特定する。この気体燃料供給部４０の異常としては、例えば第１噴射弁２１の詰まり異常や噴きっ放し異常、タンク主止弁４４又は遮断弁４５の開きが制限される開故障、それら各弁４４，４５の閉じが制限される閉故障、レギュレータ４３の作動不良等が挙げられる。また、ステップＳ２０５で第２異常判定フラグがオンである場合にはステップＳ２０７へ進み、エンジン１０の点火回路部２０ａ及び点火プラグ２０を含む点火系部品を異常部位と特定する。

第１異常判定フラグ及び第２異常判定フラグが共に「オン」の場合に点火系異常と特定する理由は以下の通りである。一方の燃料の燃焼によりエンジン運転を実施している期間に燃焼異常が検出され、またその燃焼異常が他方の燃料に切り替えた後にも継続した場合、気体燃料を用いた燃焼と液体燃料を用いた燃焼とが共に適正に行われていない状況であると判断できる。また、気体燃料を用いた燃焼と液体燃料を用いた燃焼とが共に適正でないということは、それらの燃焼に際し共通に用いられる点火系部品に異常があり、点火系異常によって燃料の燃焼が適正に実施されていない可能性が高い。そこで本実施形態では、第１異常判定フラグ及び第２異常判定フラグが共に「オン」の場合には点火系異常であると特定する。なお、点火系異常としては、例えば間欠的な着火、点火エネルギの不足等が含まれ、これらの原因としては点火回路部２０ａの通電不良、点火プラグ２０の放電不良等が考えられる。

燃料システムの異常の有無の判定及び異常部位の特定が終了すると、ステップＳ２０８へ進み、エンジン燃焼システムに異常が発生している旨をランプ表示やメッセージ表示等で運転者に通知する。また、上記通知と共に、エンジン１０の出力制限、燃料供給部が正常な燃料への切り替え等を実施してもよい。

次に、本実施形態の異常診断処理の具体的態様を図４及び図５のタイムチャートを用いて説明する。図４は、液体燃料供給部７０に異常が発生した場合について、図５は、点火系異常が発生した場合について示している。

まず、液体燃料を用いてエンジン１０の運転を行っている期間に、例えば第２噴射弁２２でデポジット等による詰まり異常が生じ、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射量が継続的に制限された状態になった場合を考える。この場合、気筒１６内に供給される燃料量が指令値よりも少ないこと（空燃比のリーン化）に起因して、図４に示すように、空燃比ＦＢ量が、燃料噴射量を増量補正する側に（増大側に）徐々に変更される。やがて空燃比ＦＢ量が上限ガード値となり、その状態が所定時間継続した後の時刻ｔ１１で、第１異常判定フラグがオフからオンに切り替えられる。

その後、燃料切替スイッチの操作に伴い燃料の切替指令が入力されると、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射から第１噴射弁２１による気体燃料の噴射に切り替えられる（ｔ１２）。また、燃料の切り替えに伴い空燃比ＦＢ量が一旦リセットされる。このとき、気体燃料供給部４０が正常であれば、気筒１６内には第１噴射弁２１により指令値に基づく適正量の気体燃料が噴射され、空燃比ＦＢ量が制御範囲内の適正値を示し、第２異常判定フラグはオフのままにされる。また、燃料切り替えから所定時間が経過した後の診断タイミングｔ１３での第１異常判定フラグ及び第２異常判定フラグが参照される。そして、第１異常判定フラグ＝オン、第２異常判定フラグ＝オフであることに基づき、燃焼システムに異常有りと特定されるとともに、液体燃料供給部７０が異常部位として特定される。

次に、液体燃料を用いてエンジン１０の運転を行っている期間に、点火系異常が継続的に生じた場合（例えば点火エネルギ不足）を考える。この場合、気筒１６内に供給された燃料のうちの一部が燃焼に供されないまま排気通路内に排出されることにより、図５に示すように、空燃比ＦＢ量が、燃料噴射量を減量補正する側に（減少側に）徐々に変更される。やがて空燃比ＦＢ量が下限ガード値となり、その状態が所定時間継続した後の時刻ｔ２１で、第１異常判定フラグがオフからオンに切り替えられる。

その後、燃料切替スイッチの操作に伴い燃料の切替指令が入力されると、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射から第１噴射弁２１による気体燃料の噴射に切り替えられる（ｔ２２）。また、燃料の切り替えに伴い空燃比ＦＢ量が一旦リセットされる。点火系異常が生じている場合には、噴射燃料を切り替えた後でもその異常は解消されず、燃料の一部が未燃のまま排気通路に排出されることにより、空燃比ＦＢ量が下限ガード値に張り付いた状態になる。そのため、第２異常判定フラグがオフからオンに切り替えられる。また、診断タイミングｔ２３では、第１異常判定フラグ及び第２異常判定フラグが参照される。そして、第１異常判定フラグ＝オン、第２異常判定フラグ＝オンであることに基づき、燃焼システムに異常有りと特定されるとともに、点火装置が異常部位として特定される。

以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

気体燃料の燃焼によりエンジン１０の運転を実施している期間、及び液体燃料の燃焼によりエンジン１０の運転を実施している期間の各々において、各期間内で取得した燃焼パラメータに基づいてエンジン１０の噴射供給系及び点火系についての異常診断を実施するとともに、いずれかの燃料の燃焼時における異常診断で異常有りと判断された場合には、気体燃料の使用時における異常診断の判定結果と、液体燃料の使用時における異常診断の判定結果とに基づいて異常部位を特定する構成とした。いずれか一方の診断結果のみでは、現在発生している燃焼異常が燃料供給系の異常に起因するものか、それとも点火系の異常に起因するものかを特定できないのに対し、本構成によれば、２つの燃料についての診断結果を用いることから、それらの診断結果の組み合わせの態様に応じて、燃焼異常の原因となっている異常部位を特定することができる。

具体的には、例えば、第１異常判定フラグがオン、第２異常判定フラグがオンの組み合わせの場合には点火系異常であると特定することができる。また、第１異常判定フラグがオン、第２異常判定フラグがオフの組み合わせの場合には、切替前燃料の燃料供給部に異常有りと特定することができる。また、第１異常判定フラグがオフ、第２異常判定フラグがオンの組み合わせの場合には、切替後燃料の燃料供給部に異常有りと特定することができる。

異常診断の際に用いる燃焼パラメータを空燃比ＦＢ量とし、空燃比ＦＢ量に基づいてエンジン１０の燃焼状態が正常か異常かを判定する構成とした。空燃比ＦＢ量に基づき燃焼システムの異常の有無を診断する構成とすることにより、燃料供給部や点火系の異常に起因してエンジン１０が運転不能になる前の段階で異常を把握することができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。上記第１実施形態では、第１判定処理及び第２判定処理で共に異常有りと判定された場合には、エンジン１０の点火回路部２０ａ及び点火プラグ２０を含む点火系部品を異常部位と特定した。これに対し、本実施形態では、第１判定処理及び第２判定処理で共に異常有りと判定された場合に、点火系部品及びエンジン１０の吸気系部品のいずれかが異常部位であると特定する。エンジン１０の吸気系もエンジン燃焼に際し共通に用いられる部品であり、気体燃料を用いた燃焼と液体燃料を用いた燃焼とが共に適正でないということは、それらの燃焼に際し共通に用いられる吸気系部品に異常が生じ、その吸気系異常によって燃料の燃焼が適正に実施されていないとも考えられるからである。

ここで、吸気系異常としては、例えばスロットル弁１５、アクチュエータ１５ａ、スロットル開度センサ１５ｂ及び吸気管圧力センサ８２や、図示しない吸気温センサなどのエンジン吸気系に設けられた各種部品が正常時とは異なる態様で作動する異常等が挙げられる。

次に、本実施形態の異常診断処理の処理手順について説明する。本実施形態では、図２のフローチャートに従って異常診断処理を実施する点は上記の第１実施形態と同じであるが、図２のステップＳ１１１の異常特定処理として図６のフローチャートを用いる点で第１実施形態と相違する。以下では、本実施形態の異常特定処理について図６を用いて説明する。なお、図６の説明では、図３と同じ処理については図３と同じステップ番号を付してその説明を省略する。

図６において、ステップＳ３０１〜Ｓ３０５では図３のステップＳ２０１〜Ｓ２０５と同じ処理を実施する。ステップＳ３０５で第２異常判定フラグがオフである場合にはステップＳ３０６へ進み、エンジン燃焼において各燃料に固有の部品、すなわち切替前燃料の燃料供給部を異常部位と特定する。一方、第２異常判定フラグがオンの場合には、ステップＳ３０７へ進み、エンジン燃焼において各燃料での共通部品を異常部位と特定する。ここでは、エンジン１０の点火回路部２０ａ及び点火プラグ２０を含む点火系部品か、又はスロットル弁１５、アクチュエータ１５ａ、スロットル開度センサ１５ｂ及び吸気管圧力センサ８２を含む吸気系部品で異常が生じている旨判定する。そして本ルーチンを終了する。

上記第２実施形態では、第１判定処理及び第２判定処理で共に異常有りと判定された場合には、エンジン１０の点火系異常及び吸気系異常のいずれかが生じているものと判定することとした。気体燃料を用いた燃焼と液体燃料を用いた燃焼とが共に適正でないということは、それらの燃焼に際し共通に用いられる共通部品の異常が想定される。また、こうした共通部品としては、点火系部品の他に吸気系部品が挙げられる。したがって、使用燃料を切り替えた場合にも燃焼状態の異常が継続する場合には、異常部位を点火系部品及び吸気系部品のいずれかとすることにより診断漏れを防ぐことができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・上記実施形態では、燃料切替スイッチの操作があった場合に一方の燃料から他方の燃料に切り替えるとともに、その燃料の切り替えに伴い第２判定処理を実施する構成としたが、燃料切替スイッチの操作があったか否かに関係なく、第１判定処理の終了後に使用燃料を他方の燃料に切り替え、その切り替え後に第２判定処理を実施する構成としてもよい。この場合、燃料切替スイッチの操作が行われる前に、その切り替え後の燃料の燃料供給部に異常がないかどうかを事前に確認しておくことができる。

・上記第１実施形態では、第１判定処理及び第２判定処理の両方でエンジン１０の燃焼異常有りと判定された場合に、点火プラグ２０及び点火回路部２０ａを含む点火装置を異常部位と特定した。これに対し、本実施形態では、第１判定処理及び第２判定処理の両方でエンジン１０の燃焼異常有りと判定された場合に、点火装置の故障か、又は気体燃料供給部４０及び液体燃料供給部７０の同時故障が生じているものと判断する。気体燃料供給部４０や液体燃料供給部７０での故障は滅多に発生するものではなく、ましてや気体燃料供給部４０と液体燃料供給部７０とが同時故障するとなると極めて稀なケースといえる。本実施形態では、このような稀なケースについても考慮しておくことにより診断漏れを防ぐようにする。

・第１判定処理及び第２判定処理の両方でエンジン１０の燃焼異常有りと判定された場合、更に、燃料切替前の燃焼パラメータの変化の態様と、燃料切替後の燃焼パラメータの変化の態様とを比較し、その比較結果に基づいて異常部位を特定する構成とする。燃焼異常の原因が点火系異常である場合には、燃料の切り替え前後での燃焼パラメータの変化の態様が同じになる。具体的には、例えば空燃比ＦＢ量であれば、一方の燃料の燃焼時に下限ガード値で保持された状態になり、その後に燃料を切り替えた場合には、他方の燃料の燃焼時にも空燃比ＦＢ量が下限ガード値で保持された状態になる。この点を考慮し、上記構成とすることにより、異常部位の特定精度を更に向上させることが可能になる。

・上記実施形態では、第１判定処理と第２判定処理とをそれぞれ１回ずつ実施し、それらの判定結果に基づいて異常診断を実施する構成としたが、第１判定処理と第２判定処理とを交互に複数回実施し、それら複数回の結果に基づいて異常診断を実施してもよい。

・上記実施形態では、燃焼パラメータとして空燃比ＦＢ量を用い、空燃比ＦＢ量に基づいてエンジン１０の燃焼状態が正常か異常かを判定する構成としたが、エンジン１０の燃焼状態の判定方法はこれに限定しない。例えば、エンジン１０の吸入空気量を調整することにより実空燃比を目標空燃比で制御する場合に、吸入空気量の補正量に基づいてエンジン１０の燃焼状態が正常か異常かを判定する構成としてもよい。

・上記第２実施形態において、図６の異常特定処理により点火系部品か又は吸気系部品に異常が生じている旨判定された場合に、更に、点火系部品及び吸気系部品のいずれに異常が生じているかを特定する処理を実施してもよい。

・点火系部品及び吸気系部品のいずれに異常が生じているかを特定する処理としては、例えば気体燃料又は液体燃料の燃料噴射中において、スロットル開度と吸入空気量との関係が、予め記憶してある関係と一致しているか否かを判定することにより行う方法が挙げられる。具体的には、今現在のスロットル開度の制御量に対して、吸気管圧力センサ８２により検出される吸気管圧力が一致しているか否かを判定する。スロットル開度と吸気管圧力との関係が、予め記憶してある関係と一致していれば吸気系部品は正常であり、したがって点火系部品及び吸気系部品のうち点火系部品を異常部位と特定する。一方、スロットル開度と吸気管圧力との関係が、予め記憶してある関係と一致していなければ吸気系部品を異常部位とする。

・点火系部品及び吸気系部品のいずれに異常が生じているかを特定する処理は燃料カット中に実施することもできる。ここで、気体燃料は、単位質量あたりの体積が液体燃料に比べて大きい。そのため、吸気管圧力センサ８２では、吸気管内の空気だけでなく第１噴射弁２１から噴射された気体燃料が検出されることによって、噴射燃料の影響による検出誤差が生じることが考えられる。そこで本実施形態では、気体燃料の影響を受けない燃料カット中に各センサ値に基づいて吸気系部品の異常判定を実施する。具体的には、例えば燃料カット中にスロットル開度のセンサ値及び吸入空気量のセンサ値を取得し、スロットル開度と吸入空気量との関係が、予め記憶してある関係と一致しているか否かを判定する処理を実施する。こうした構成とすることにより異常部位の特定をより高精度に行うことができる。

・点火系部品及び吸気系部品のいずれに異常が生じているかを特定する処理を液体燃料の噴射期間中に実施する構成としてもよい。この場合、吸気管圧力センサ８２の検出誤差の少ない状況下で異常部位が吸気系部品であるか否かを特定することができる。

・上記第２実施形態では、第１判定処理及び第２判定処理で共に異常と判定された場合に、異常部位は点火系部品及び吸気系部品のいずれかとしたが、点火系部品及び吸気系部品の同時故障を考慮してもよい。エンジン１０において点火系部品と吸気系部品とが同時故障することは極めて稀なケースといえるが、このような稀なケースについても考慮しておくことにより診断漏れを防ぐことが可能となる。

・燃料噴射手段としてガソリン噴射用の燃料噴射弁のみを備える既存のガソリンエンジンに対して、気体燃料の燃料供給ユニットを搭載することによって２種類の燃料を噴射可能なシステムに変更することがある。このようなシステムに本発明を適用することもできる。具体的には、第１噴射弁２１の先端部に噴射管が接続されており、この噴射管が吸気管に設けられている。第１噴射弁２１から噴出された気体燃料は噴射管を介してエンジン１０の吸気ポートに噴射される。

・上記実施形態では気体燃料をＣＮＧ燃料としたが、標準状態で気体のその他のガス燃料を用いることもでき、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、水素、ジメチルエーテルなどを主成分とする燃料を用いる構成としてもよい。また、液体燃料についてもガソリン燃料に限定しない。例えば、液体燃料としての軽油を燃焼用の燃料とするディーゼルエンジンに、気体燃料の燃料噴射システムを搭載した構成に本発明を適用してもよい。

１０…エンジン（内燃機関）、１５…スロットル弁（吸気系装置）、１５ａ…スロットルアクチュエータ（吸気系装置）、１５ｂ…スロットル開度センサ（吸気系装置）、１６…気筒、１８ａ…酸素センサ、１８ｂ…酸素センサ、１９…触媒、２０…点火プラグ（点火装置）、２０ａ…点火回路部（点火装置）、２１…第１噴射弁、２２…第２噴射弁、４０…気体燃料供給部、４３…レギュレータ、４５…遮断弁、７０…液体燃料供給部、８０…制御部（第１判定手段、燃料切替手段、第２判定手段、異常特定手段）、８２…吸気管圧力センサ（空気量検出手段、吸気系装置）。

Claims (6)

1. 内燃機関（１０）の気筒（１６）内に気体燃料を供給する気体燃料供給部（４０）と、前記気筒内に液体燃料を供給する液体燃料供給部（７０）と、前記気体燃料の燃焼時と前記液体燃料の燃焼時で共通に用いられ前記気筒内に供給された燃料に着火する点火装置（２０ａ、２０）と、を備える内燃機関の燃焼システムに適用され、
   前記気体燃料及び前記液体燃料のうち一方の燃料の燃焼により前記内燃機関の運転を実施している期間において、該期間での前記内燃機関の燃焼に関する燃焼パラメータに基づいて前記内燃機関の燃焼状態が正常か異常かを判定する第１判定手段と、
   前記第１判定手段による前記燃焼状態の判定後に、使用燃料を前記一方の燃料から他方の燃料に切り替える燃料切替手段と、
   前記燃料切替手段による燃料の切替後、前記他方の燃料の燃焼により前記内燃機関の運転を実施している期間において、該期間での前記燃焼パラメータに基づいて前記燃焼状態が正常か異常かを判定する第２判定手段と、
   前記第１判定手段及び前記第２判定手段の少なくともいずれかにより前記燃焼状態が異常であると判定された場合に、前記第１判定手段による判定結果と前記第２判定手段による判定結果とに基づいて異常部位を特定する異常特定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の異常診断装置。
2. 前記異常特定手段は、前記第１判定手段により前記燃焼状態が異常であると判定され、かつ前記第２判定手段により前記燃焼状態が異常であると判定された場合に、前記点火装置を前記異常部位と特定する請求項１に記載の内燃機関の異常診断装置。
3. 前記燃焼システムは、前記気体燃料の燃焼時と前記液体燃料の燃焼時で共通に用いられ前記気筒内に空気を供給する吸気系装置（１１，１５，１５ａ，１５ｂ，８２）を備え、
   前記異常特定手段は、前記第１判定手段により前記燃焼状態が異常であると判定され、かつ前記第２判定手段により前記燃焼状態が異常であると判定された場合に、前記点火装置及び前記吸気系装置の少なくともいずれかが前記異常部位であると特定する請求項１に記載の内燃機関の異常診断装置。
4. 前記内燃機関の吸入空気量を検出する空気量検出手段（８２）を備え、
   前記異常特定手段により前記点火装置及び前記内燃機関の吸気系の少なくともいずれかが前記異常部位と特定された場合に、前記内燃機関の燃料カット中において前記空気量検出手段により検出された吸入空気量に基づいて前記内燃機関の吸気系に異常が生じているか否かを特定する請求項３に記載の内燃機関の異常診断装置。
5. 前記異常特定手段は、前記第１判定手段により前記燃焼状態が異常であると判定され、かつ前記第２判定手段により前記燃焼状態が正常であると判定された場合に、前記燃料切替手段による切替前の燃料の燃料供給部を前記異常部位と特定する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の異常診断装置。
6. 前記異常特定手段は、前記第１判定手段により前記燃焼状態が正常であると判定され、かつ前記第２判定手段により前記燃焼状態が異常であると判定された場合に、前記燃料切替手段による切替後の燃料の燃料供給部を前記異常部位と特定する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の異常診断装置。

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