JP2017002831A - 内燃機関の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の異常原因を識別する。【解決手段】筒内圧センサ３０と、点火プラグ２８と、燃料噴射弁２６と、クランク角センサ４２と、筒内圧に基づいて発熱量を算出する発熱量算出部４０ａと、発熱量に基づいて燃焼質量割合を算出する燃焼質量割合算出部４０ｂと、点火時期から燃焼質量割合が第１の値になるまでのクランク角期間を算出するクランク角期間算出部４０ｃと、クランク角期間に基づいて燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出部４０ｄと、燃焼質量割合が第２の値になるクランク角を算出するクランク角算出部４０ｅと、クランク角に基づいて点火時期を算出する点火時期算出部４０ｆとを有する内燃機関の異常検出装置において、異常原因識別部４０ｇが燃料噴射量と筒内圧と発熱量とに基づいて異常原因を識別する。【選択図】図２

Description

本発明は、筒内圧センサを有する内燃機関の異常検出装置に関する。

従来から、筒内圧センサを有する内燃機関が知られている。この種の内燃機関の例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された内燃機関では、筒内圧センサに生じた異常の故障モードが特定される。

特開２０１４−１２５９４２号公報

ところで、特許文献１に記載された内燃機関では、筒内圧センサがどのように故障したかを特定することができるものの、内燃機関の異常原因を識別することができない。つまり、特許文献１に記載された内燃機関では、筒内圧センサの異常原因を識別することができるものの、内燃機関に異常が発生したときに、内燃機関を構成する複数の部品のうちのどの部品に異常が発生したかを識別することができない。

前記問題点に鑑み、本発明は、内燃機関の異常原因を識別することができる内燃機関の異常検出装置を提供することを目的とする。

筒内圧センサによって筒内圧が検出され、筒内圧に基づいて発熱量が算出され、発熱量に基づいて燃焼質量割合が算出され、点火時期から燃焼質量割合が所定値になるまでのクランク角期間に基づく燃料噴射量制御（ＳＡ−ＣＡ１０制御。ＳＡ−ＣＡ１０制御の詳細については後述する。）が実行され、燃焼質量割合が他の所定値になるクランク角に基づく点火時期制御（ＭＢＴ制御。ＭＢＴ制御の詳細については後述する。）が実行される内燃機関において、内燃機関に異常が発生したときに、燃料噴射量と筒内圧と発熱量とを分析することにより、内燃機関の異常原因を識別できることが本発明者等の鋭意研究により見い出された。
つまり、本発明者等の鋭意研究により、内燃機関に異常が発生したときに、内燃機関を構成する複数の部品のうちのどの部品に異常が発生したかを識別できることが見い出された。

この点に鑑み、請求項１に記載の発明によれば、気筒と、
前記気筒内の燃焼圧である筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記気筒内に配置された点火プラグと、
燃料噴射弁と、
クランク角センサと、
前記筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づいて発熱量を算出する発熱量算出部と、
前記発熱量算出部により算出される発熱量に基づいて燃焼質量割合を算出する燃焼質量割合算出部と、
点火時期から、燃焼質量割合が第１の値になるまでのクランク角期間を算出するクランク角期間算出部と、
前記クランク角期間算出部により算出されるクランク角期間に基づいて燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出部と、
燃焼質量割合が第２の値になるクランク角を算出するクランク角算出部と、
前記クランク角算出部により算出されるクランク角に基づいて点火時期を算出する点火時期算出部とを具備する内燃機関の異常検出装置において、
前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量と、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧と、前記発熱量算出部により算出される発熱量とに基づいて異常の原因を識別する異常原因識別部を具備することを特徴とする内燃機関の異常検出装置が提供される。

すなわち、請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置では、従来においては識別することができなかった内燃機関の異常原因を識別することができる。

詳細には、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに気筒内における燃焼が悪化する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量が増加することが見い出された。
さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量が増加することが見い出された。
また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量が減少することが見い出された。

この点に鑑み、請求項２に記載の発明によれば、前記異常原因識別部が、
前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下でありかつ筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値より大きいときに、前記気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因で前記クランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が増加する異常の少なくとも一つが発生した可能性があると判断し、
前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下でありかつ前記筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量減少用閾値以下のときに、誘導ノイズが原因で前記クランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が減少する異常が発生した可能性があると判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置が提供される。

すなわち、請求項２に記載の内燃機関の異常検出装置では、気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が増減する異常を他の異常から識別することができる。詳細には、複数の気筒が設けられている場合には、複数の気筒のうちのどの気筒にそれらの異常が発生したかを識別することができる。

また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに燃料噴射弁から噴射される燃料流量が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量の減少量がゼロ以上になることが見い出された。
さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量の増加量がゼロ以上になることが見い出された。

この点に鑑み、請求項３に記載の発明によれば、前記異常原因識別部が、
前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下でありかつ筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値以下のときに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料流量が減少する異常が発生したと判断し、
前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下でありかつ前記筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量減少用閾値より大きいときに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増加する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置が提供される。

すなわち、請求項３に記載の内燃機関の異常検出装置では、燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増減する異常を他の異常から識別することができる。詳細には、複数の気筒が設けられている場合には、複数の気筒のうちのどの気筒にその異常が発生したかを識別することができる。

さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに複数の気筒のうちの一つの気筒に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量より増加する異常が発生すると、その一つの気筒において、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が増加し、発熱量算出部により算出される発熱量が増加することが見い出された。
また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに複数の気筒のうちの一つの気筒に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量より減少する異常が発生すると、その一つの気筒において、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が減少し、発熱量算出部により算出される発熱量が減少することが見い出された。

この点に鑑み、請求項４に記載の発明によれば、複数の気筒を具備し、
前記異常原因識別部が、
前記複数の気筒のうちの一つの気筒について、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値より大きいときに、前記一つの気筒に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量より増加する異常が発生したと判断し、
前記一つの気筒について、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧減少用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量減少用閾値以下のときに、前記一つの気筒に供給される空気量が前記他の気筒に供給される空気量より減少する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置が提供される。

すなわち、請求項４に記載の内燃機関の異常検出装置では、複数の気筒のうちの一つの気筒に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量と比較して増減する異常を他の異常から識別することができる。

また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときにエアフローメータの空気流量の測定値が減少する異常が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が増加し、発熱量算出部により算出される発熱量が増加することが見い出された。
さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときにエアフローメータの空気流量の測定値が増加する異常が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が減少し、発熱量算出部により算出される発熱量が減少することが見い出された。

この点に鑑み、請求項５に記載の発明によれば、複数の気筒と、
前記複数の気筒のそれぞれから延びている分岐吸気通路と、
複数の前記分岐吸気通路を合流させることにより形成された合流吸気通路と、
前記合流吸気通路に配置されたエアフローメータとを具備し、
前記異常原因識別部が、
前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値より大きいときに、前記エアフローメータの空気流量の測定値が減少する異常が発生したと判断し、
前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧減少用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量減少用閾値以下のときに、前記エアフローメータの空気流量の測定値が増加する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置が提供される。

すなわち、請求項５に記載の内燃機関の異常検出装置では、エアフローメータの空気流量の測定値が増減する異常を他の異常から識別することができる。

さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常（例えば燃料ポンプ流量減少異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量の減少量がゼロ以上になることが見い出された。
また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常（例えば燃料ポンプ流量増加異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量の増加量がゼロ以上になることが見い出された。

この点に鑑み、請求項６に記載の発明によれば、複数の気筒と、
複数の燃料噴射弁と、
前記複数の燃料噴射弁のそれぞれから延びている分岐燃料供給系統と、
複数の前記分岐燃料供給系統を合流させることにより形成された合流燃料供給系統とを具備し、
前記異常原因識別部が、
前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下でありかつ筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値以下のときに、前記合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常が発生したと判断し、
前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下でありかつ前記筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量減少用閾値より大きいときに、前記合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置が提供される。

すなわち、請求項６に記載の内燃機関の異常検出装置では、合流燃料供給系統における燃料流量が増減する異常を他の異常から識別することができる。

また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときと、経時変化などに伴い筒内圧センサの感度が低下したときとで、発熱量と筒内圧との比が変化しないことが見い出された。
さらに、発熱量と筒内圧との比に基づく場合には、経時変化などに伴い筒内圧センサの感度が低下したときにおいても、内燃機関の異常原因を識別できることが本発明者等の鋭意研究により見い出された。

この点に鑑み、請求項７に記載の発明によれば、前記異常原因識別部が、燃料噴射量と、筒内圧と、発熱量と、発熱量と筒内圧との比とに基づいて異常の原因を識別することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置が提供される。

すなわち、請求項７に記載の内燃機関の異常検出装置では、経時変化などに伴い筒内圧センサの感度が低下したときにおいても内燃機関の異常原因を識別することができる。

また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに気筒内における燃焼が悪化する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加し、発熱量と筒内圧との比が増加することが見い出された。
さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下したときに気筒内における燃焼が悪化する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が減少し、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加し、発熱量と筒内圧との比が増加することが見い出された。

また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加し、発熱量と筒内圧との比が増加することが見い出された。
さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下したときに誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が減少し、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加し、発熱量と筒内圧との比が増加することが見い出された。

また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少し、発熱量と筒内圧との比が減少することが見い出された。
さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下したときに誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が減少し、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少し、発熱量と筒内圧との比が減少することが見い出された。

この点に鑑み、請求項８に記載の発明によれば、前記異常原因識別部が、
前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加したときであって、発熱量と筒内圧との比が比増加用閾値より大きいときに、前記気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因で前記クランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が増加する異常の少なくとも一つが発生した可能性があると判断し、
前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少したときであって、発熱量と筒内圧との比が比減少用閾値以下のときに、誘導ノイズが原因で前記クランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が減少する異常が発生した可能性があると判断することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の異常検出装置が提供される。

すなわち、請求項８に記載の内燃機関の異常検出装置では、経時変化などに伴い筒内圧センサの感度が低下したときにおいても、気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が増減する異常を他の異常から識別することができる。

また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに燃料噴射弁から噴射される燃料流量が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量の減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少し、発熱量と筒内圧との比の減少量がゼロ以上になることが見い出された。
さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下したときに燃料噴射弁から噴射される燃料流量が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が減少し、発熱量算出部により算出される発熱量の減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少し、発熱量と筒内圧との比の減少量がゼロ以上になることが見い出された。

また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量の減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加し、発熱量と筒内圧との比の増加量がゼロ以上になることが見い出された。
さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下したときに燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が減少し、発熱量算出部により算出される発熱量の減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加し、発熱量と筒内圧との比の増加量がゼロ以上になることが見い出された。

この点に鑑み、請求項９に記載の発明によれば、前記異常原因識別部が、
前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値以下でありかつ前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少したときであって、発熱量と筒内圧との比が比増加用閾値以下のときに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料流量が減少する異常が発生したと判断し、
前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が前記発熱量増加用閾値以下でありかつ前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加したときであって、発熱量と筒内圧との比が比減少用閾値より大きいときに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増加する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の異常検出装置が提供される。

すなわち、請求項９に記載の内燃機関の異常検出装置では、経時変化などに伴い筒内圧センサの感度が低下したときにおいても、燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増減する異常を他の異常から識別することができる。詳細には、複数の気筒が設けられている場合には、複数の気筒のうちのどの気筒にその異常が発生したかを識別することができる。

また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常（例えば燃料ポンプ流量減少異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量の減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少し、発熱量と筒内圧との比の減少量がゼロ以上になることが見い出された。
さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下したときに合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常（例えば燃料ポンプ流量減少異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が減少し、発熱量算出部により算出される発熱量の減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少し、発熱量と筒内圧との比の減少量がゼロ以上になることが見い出された。

また、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下していないときに合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常（例えば燃料ポンプ流量増加異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が変化せず、発熱量算出部により算出される発熱量の減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加し、発熱量と筒内圧との比の増加量がゼロ以上になることが見い出された。
さらに、本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサの感度が低下したときに合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常（例えば燃料ポンプ流量増加異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサにより検出される筒内圧が減少し、発熱量算出部により算出される発熱量の減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加し、発熱量と筒内圧との比の増加量がゼロ以上になることが見い出された。

この点に鑑み、請求項１０に記載の発明によれば、複数の気筒と、
複数の燃料噴射弁と、
前記複数の燃料噴射弁のそれぞれから延びている分岐燃料供給系統と、
複数の前記分岐燃料供給系統を合流させることにより形成された合流燃料供給系統とを具備し、
前記異常原因識別部が、
前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値以下でありかつ前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少したときであって、発熱量と筒内圧との比が比増加用閾値以下のときに、前記合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常が発生したと判断し、
前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が前記発熱量増加用閾値以下でありかつ前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加したときであって、発熱量と筒内圧との比が比減少用閾値より大きいときに、前記合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の異常検出装置が提供される。

すなわち、請求項１０に記載の内燃機関の異常検出装置では、経時変化などに伴い筒内圧センサの感度が低下したときにおいても、合流燃料供給系統における燃料流量が増減する異常を他の異常から識別することができる。

請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の異常原因を識別することができる。

請求項２に記載の発明によれば、気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部によって算出されるクランク角期間が増減する異常を他の異常から識別することができる。

請求項３に記載の発明によれば、燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増減する異常を他の異常から識別することができる。

請求項４に記載の発明によれば、複数の気筒のうちの一つの気筒に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量と比較して増減する異常を他の異常から識別することができる。

請求項５に記載の発明によれば、エアフローメータの空気流量の測定値が増減する異常を他の異常から識別することができる。

請求項６に記載の発明によれば、合流燃料供給系統における燃料流量が増減する異常を他の異常から識別することができる。

請求項７に記載の発明によれば、経時変化などに伴い筒内圧センサの感度が低下したときにおいても内燃機関の異常原因を識別することができる。

請求項８に記載の発明によれば、経時変化などに伴い筒内圧センサの感度が低下したときにおいても、気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が増減する異常を他の異常から識別することができる。

請求項９に記載の発明によれば、経時変化などに伴い筒内圧センサの感度が低下したときにおいても、燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増減する異常を他の異常から識別することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、経時変化などに伴い筒内圧センサの感度が低下したときにおいても、合流燃料供給系統における燃料流量が増減する異常を他の異常から識別することができる。

第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 図１中の制御装置（ＥＣＵ）４０の詳細図である。 第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置において実行されるルーチンを示したフローチャートである。 第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置において実行されるルーチンを示したフローチャートである。 第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置において実行されるルーチンを示したフローチャートである。

以下、本発明の内燃機関の異常検出装置の第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。図２は図１中の制御装置（ＥＣＵ）４０の詳細図である。

図１に示すエンジンシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の気筒１４’内には、ピストン１２が配置されている。気筒１４’内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
吸気通路１６の一部を構成する吸気ポートには、吸気ポートを開閉する吸気弁２０が設けられている。さらに、排気通路１８の一部を構成する排気ポートには、排気ポートを開閉する排気弁２２が設けられている。また、吸気通路１６には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。

図１には、一つの気筒１４’のみが示されているが、図１に示す例では、気筒１４’以外にも、他の気筒（図示せず）が設けられている。
図１に示す例では、複数の気筒を有する内燃機関１０に対して本発明の内燃機関の異常検出装置が適用されているが、他の例では、一つの気筒のみを有する内燃機関に対して本発明の内燃機関の異常検出装置を適用することもできる。

図１に示す例では、内燃機関１０の各気筒に、燃焼室１４内（気筒１４’内）に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁２６と、混合気に点火するための点火プラグ２８とが設けられている。さらに、各気筒には、気筒内の燃焼圧である筒内圧ＣＰを検出するための筒内圧センサ３０が組み込まれている。

図１に示す例では、燃料噴射弁２６から気筒１４’内に燃料が直接噴射される内燃機関１０に対して本発明の内燃機関の異常検出装置が適用されているが、他の例では、燃料噴射弁から吸気ポート内に燃料が噴射される内燃機関に対して本発明の内燃機関の異常検出装置を適用することもできる。

さらに、図１に示すエンジンシステムは、制御装置（ＥＣＵ）４０を備えている。制御装置４０の入力部には、上述した筒内圧センサ３０に加え、エンジン回転速度を取得するためのクランク角センサ４２、および、吸入空気量を計測するためのエアフローメータ４４等の内燃機関１０の運転状態を取得するための各種センサが接続されている。また、制御装置４０の出力部には、上述したスロットルバルブ２４、燃料噴射弁２６および点火プラグ２８等の内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータが接続されている。制御装置４０は、それらのセンサ出力と所定のプログラムとに基づいて上記各種のアクチュエータを駆動することにより、燃料噴射量制御および点火時期制御等の所定のエンジン制御を行う。また、制御装置４０は、筒内圧センサ３０の出力信号を、クランク角と同期させてＡＤ変換して取得する機能を有している。これにより、ＡＤ変換の分解能が許す範囲で、任意のクランク角タイミングにおける筒内圧ＣＰを検出することができる。

筒内圧センサ３０とクランク角センサ４２とを備える図１に示すエンジンシステムでは、内燃機関１０の各サイクルにおいて、クランク角ベースで筒内圧データ（筒内圧波形）を取得することができる。そして、公知の手法で絶対圧補正を行った後の筒内圧波形を用いて、燃焼質量割合ＭＦＢを算出することができる。
具体的には、筒内圧データを用いて、任意のクランク角θでの気筒１４’内の発熱量ＨＲを例えば次の式１にしたがって算出することができる。そして、算出された気筒１４’内の発熱量ＨＲのデータを用いて、任意のクランク角θにおける燃焼質量割合ＭＦＢを例えば次の式２にしたがって算出することができる。したがって、この式２を利用して、燃焼質量割合ＭＦＢが所定割合α［％］となる時のクランク角ＣＡαを取得することができる。

ただし、上記式１において、Ｐは筒内圧ＣＰ、Ｖは筒内容積、κは筒内ガスの比熱比である。また、Ｐ_０およびＶ_０は、計算開始点θ_０（想定される燃焼開始点に対して余裕をもって定められた圧縮行程中（ただし、吸気弁２０の閉弁後）の所定クランク角θ）での筒内圧ＣＰおよび筒内容積である。また、上記式２において、θ_staは燃焼開始点（ＣＡ０）であり、θ_finは燃焼終了点（ＣＡ１００）である。

つまり、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムでは、制御装置４０の発熱量算出部４０ａ（図２参照）において、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰと、筒内容積と、例えば式１とに基づいて発熱量ＨＲが算出される。また、制御装置４０の燃焼質量割合算出部４０ｂ（図２参照）において、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲと、例えば式２とに基づいて燃焼質量割合ＭＦＢが算出される。

次に、代表的なクランク角ＣＡαについて説明する。気筒１４’内の燃焼は、点火時期ＳＡにて混合気に点火を行った後に着火遅れを伴って開始する。この燃焼開始点、すなわち、燃焼質量割合ＭＦＢが立ち上がりを示す点をクランク角ＣＡ０と称する。クランク角ＣＡ０から燃焼質量割合ＭＦＢが１０％となる時のクランク角ＣＡ１０までのクランク角期間（ＣＡ０−ＣＡ１０）が初期燃焼期間に相当し、クランク角ＣＡ１０から燃焼質量割合ＭＦＢが９０％となる時のクランク角ＣＡ９０までのクランク角期間（ＣＡ１０−ＣＡ９０）が主燃焼期間に相当する。また、燃焼質量割合ＭＦＢが５０％となる時のクランク角ＣＡ５０が燃焼重心位置に相当する。

内燃機関の低燃費技術としては、理論空燃比よりも希薄な空燃比にて行うリーンバーン運転が有効である。空燃比がリーンになるほど、燃費が良くなり、ＮＯｘ排出量が減少する。ただし、空燃比をリーンにし過ぎると、燃焼が悪化することで、燃費が悪化する。その一方で、トルク変動は、空燃比がリーンになるにつれて徐々に大きくなり、空燃比がある値を超えてリーンになると急激に大きくなる。
低燃費および低ＮＯｘ排出を実現するためには、内燃機関１０の状態を監視し、ドライバビリティが悪化しない範囲内でできるだけリーンとなるように空燃比を制御することが好ましいといえる。

第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムでは、気筒１４’毎に、筒内圧センサ３０によって筒内圧ＣＰが検出され、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により筒内圧ＣＰと、例えば式１とに基づいて発熱量ＨＲが算出される。また、燃焼質量割合算出部４０ｂ（図２参照）によって、気筒１４’毎に発熱量ＨＲと、例えば式２とに基づいて燃焼質量割合ＭＦＢが算出される。さらに、クランク角期間算出部４０ｃ（図２参照）によって、気筒１４’毎に、点火時期ＳＡから、燃焼質量割合ＭＦＢが例えば１０％のような所定値（クランク角ＣＡ１０）になるまでのクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が算出される。また、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）によって、気筒１４’毎にクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づいて燃料噴射量が算出され、気筒１４’毎に燃料噴射量のフィードバック制御（ＳＡ−ＣＡ１０制御）が実行される。クランク角期間と空燃比との間には高い相関関係が存在するため、ＳＡ−ＣＡ１０制御が実行されることにより、間接的に空燃比が制御されることになる。

つまり、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムでは、各気筒から延びている複数の分岐排気通路（この分岐排気通路は、排気通路１８の一部を構成する。）を合流させることにより形成された合流排気通路（この合流排気通路は、排気通路１８の一部を構成する。）に配置された空燃比センサ（図示せず）の出力に基づいて燃料噴射量がフィードバック制御されるのではなく、クランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づく燃料噴射量のフィードバック制御（ＳＡ−ＣＡ１０制御）が気筒１４’毎に実行される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムでは、気筒間のバラツキを抑制した燃料噴射量のフィードバック制御を実行することができる。

図１に示す例では、点火時期ＳＡから、燃焼質量割合ＭＦＢが１０％になるクランク角ＣＡ１０までのクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づく燃料噴射量のフィードバック制御（ＳＡ−ＣＡ１０制御）が気筒１４’毎に実行される内燃機関１０に対して本発明の内燃機関の異常検出装置が適用されているが、他の例では、点火時期ＳＡから、燃焼質量割合ＭＦＢが１０％以外の所定値になるクランク角までのクランク角期間に基づく燃料噴射量のフィードバック制御が気筒毎に実行される内燃機関に対して本発明の内燃機関の異常検出装置を適用することもできる。

次に、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムにおける点火時期制御について説明する。空燃比の変化に応じて燃焼速度が変わるため、最適点火時期ＭＢＴとなる点火時期は空燃比に応じて変化する。
具体的には、例えば空燃比がリーンになると、燃焼が遅くなる。その結果、早く点火する必要があるため、最適点火時期ＭＢＴが進角側の時期に変化する。

燃料噴射量のフィードバック制御の実行中には、所定の振れ幅で空燃比が変動する。その結果、最適点火時期ＭＢＴも所定の振れ幅で変動する。
もし最適点火時期ＭＢＴが進角側に変化しているにもかかわらず、点火時期が変更されることなく固定されている場合には、例えばリーンバーン運転時に、クランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づく燃料噴射量のフィードバック制御によって空燃比が限界よりもリーン側に振れ、失火が発生してしまうおそれがある。

つまり、クランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づく燃料噴射量のフィードバック制御が実行される場合であって、リーンバーン運転が実行される場合には、クランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づく燃料噴射量のフィードバック制御の実行に伴う空燃比の変化に起因する最適点火時期ＭＢＴの変化の影響を無くすための点火時期制御を気筒毎に行うことが好ましいといえる。
そこで、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムでは、クランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づく燃料噴射量のフィードバック制御が実行されると共に、最適点火時期ＭＢＴの変化の影響を無くすために、燃焼質量割合ＭＦＢが５０％になるクランク角ＣＡ５０に基づく点火時期制御（ＭＢＴ制御）が実行される。

詳細には、本発明者等の鋭意研究により、リーンバーン運転条件下において、最適点火時期ＭＢＴが得られる時のクランク角ＣＡ５０が、空燃比に対してほぼ変化しないことが確認されている。従って、リーンバーン運転が実行される場合には、点火時期制御として、クランク角ＣＡ５０に基づく点火時期制御（ＭＢＴ制御）が適しているといえる。

この点に鑑み、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムでは、点火時期制御として、クランク角ＣＡ５０に基づく点火時期制御（ＭＢＴ制御）が実行される。詳細には、制御装置４０のクランク角算出部４０ｅ（図２参照）によって、最適点火時期ＭＢＴの変化の影響を無くすために、燃焼質量割合ＭＦＢが５０％になるクランク角ＣＡ５０が算出される。さらに、制御装置４０の点火時期算出部４０ｆ（図２参照）によって、クランク角ＣＡ５０に基づく点火時期が算出される。

つまり、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムでは、クランク角ＣＡ５０を利用した点火時期制御（ＭＢＴ制御）が実行されている状態で、クランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）を利用した燃料噴射量のフィードバック制御（ＳＡ−ＣＡ１０制御）が実行される。

図１に示す例では、燃焼質量割合ＭＦＢが５０％になるクランク角ＣＡ５０に基づく点火時期制御（ＭＢＴ制御）が気筒１４’毎に実行される内燃機関１０に対して本発明の内燃機関の異常検出装置が適用されているが、他の例では、燃焼質量割合ＭＦＢが５０％以外の所定値になるクランク角に基づく点火時期制御が気筒毎に実行される内燃機関に対して本発明の内燃機関の異常検出装置を適用することもできる。

第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムのような、クランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づく燃料噴射量のフィードバック制御（ＳＡ−ＣＡ１０制御）が実行され、クランク角ＣＡ５０に基づく点火時期制御（ＭＢＴ制御）が実行され、リーンバーン運転が実行されるエンジンシステムにおいては、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいとき（詳細には、燃料噴射量の変化率が例えば１．４より大きいとき）、あるいは、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいとき（詳細には、燃料噴射量の変化率が例えば０．６より小さいとき）に、ＯＢＤ異常が発生したと判断される。
詳細には、燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなるか、あるいは、燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなった気筒に異常が発生した、と判断される。具体的には、複数の気筒のうちの一部の気筒に異常が発生する場合と、複数の気筒のすべてに異常が発生する場合とがある。
ところが、従来のエンジンシステムにおいては、気筒に異常が発生したと判断することができたものの、その異常原因を識別することができなかった。具体的には、エンジンシステムを構成する複数の部品のうちのどの部品に異常が発生したかを識別することができなかった。

そこで、本発明者等は、異常が発生したエンジンシステムの原因を識別できるようにするため、詳細には、発生した異常に対する処置（例えば修理）を容易にするために、鋭意研究を行った。
具体的には、筒内圧センサ３０によって筒内圧ＣＰが検出され、筒内圧ＣＰに基づいて発熱量ＨＲが算出され、発熱量ＨＲに基づいて燃焼質量割合ＭＦＢが算出され、点火時期ＳＡから燃焼質量割合ＭＦＢが１０％になるクランク角ＣＡ１０までのクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づいて燃料噴射量が制御され、燃焼質量割合ＭＦＢが５０％になるクランク角ＣＡ５０に基づいて点火時期が制御される図１に示すエンジンシステムにおいて、異常が発生したときに、燃料噴射量と筒内圧ＣＰと発熱量ＨＲとを分析することにより、エンジンシステムの異常原因を識別できることが本発明者等の鋭意研究により見い出された。
つまり、本発明者等の鋭意研究により、エンジンシステムに異常が発生したときに、エンジンシステムを構成する複数の部品のうちのどの部品に異常が発生したかを識別できることが見い出された。

下記の表１および表２は、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときにおける本発明者等による研究結果を示している。

表１のＩｎｄｅｘＦ＝１に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに気筒１４’内における燃焼が悪化する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が変化せず、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）が増加することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
さらに、表１のＩｎｄｅｘＦ＝１に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに誘導ノイズ（信号外部干渉）が原因でクランク角期間算出部４０ｃ（図２参照）により算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が変化せず、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）が増加することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
また、表２のＩｎｄｅｘＦ＝６に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに誘導ノイズ（信号外部干渉）が原因でクランク角期間算出部４０ｃにより算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が変化せず、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）が減少することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
詳細には、ＩｎｄｅｘＦ＝１およびＩｎｄｅｘＦ＝６の現象は、異常が発生した気筒毎（ＩｎｄｅｘＣ）にあらわれることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
燃焼悪化の例としては、例えば点火プラグ２８の経時変化に伴う燃焼悪化、混合気形成不良に伴う燃焼悪化が考えられる。燃焼悪化が生じると、燃料噴射量が正常であっても、着火遅れが大きくなる。着火遅れが大きくなると、ＳＡ−ＣＡ１０制御において燃料不足の判断がなされ、その結果、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量が正常値よりも大きくなる。
また、外部からの誘導ノイズ（信号外部干渉）が原因でクランク角期間算出部４０ｃにより算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が増加する異常が発生すると、燃料が不足していると判断され、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量が正常値よりも大きくなる。

また、表１のＩｎｄｅｘＦ＝２に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに燃料噴射弁（ＩＮＪ）２６から噴射される燃料流量が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が変化せず、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）の減少量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
さらに、表２のＩｎｄｅｘＦ＝７に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに燃料噴射弁（ＩＮＪ）２６から噴射される燃料流量が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が変化せず、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）の増加量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
詳細には、ＩｎｄｅｘＦ＝２およびＩｎｄｅｘＦ＝７の現象は、異常が発生した気筒毎（ＩｎｄｅｘＣ）にあらわれることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
表１および表２中の「振切時」は、燃料噴射量のフィードバック制御の継続が不可能な程度の燃料噴射量が燃料噴射量算出部４０ｄによって算出された場合に相当する。さらに、表１中の「振切時減少」は、燃料噴射量のフィードバック制御の継続が不可能になり、発熱量ＨＲの数値が不足状態になった場合に相当する。また、表２中の「振切時増加」は、燃料噴射量のフィードバック制御の継続が不可能になり、発熱量ＨＲの数値が過剰状態になった場合に相当する。

さらに、表１のＩｎｄｅｘＦ＝３に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに複数の気筒のうちの一つの気筒１４’に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量より増加する異常（空気分配悪化異常）が発生すると、その一つの気筒１４’において、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が増加し、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）が増加することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
また、表２のＩｎｄｅｘＦ＝８に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに複数の気筒のうちの一つの気筒１４’に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量より減少する異常（空気分配悪化異常）が発生すると、その一つの気筒１４’において、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が減少し、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）が減少することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
詳細には、ＩｎｄｅｘＦ＝３およびＩｎｄｅｘＦ＝８の現象は、異常が発生していない気筒と比較したときに異常が発生した気筒にあらわれる（ＩｎｄｅｘＣ）ことが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。

また、表１のＩｎｄｅｘＦ＝４に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときにエアフローメータ（ＡＦＭ）４４の空気流量の測定値が減少する異常（見かけ負荷率ＫＬが減少する異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が増加し、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）が増加することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
さらに、表２のＩｎｄｅｘＦ＝９に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときにエアフローメータ（ＡＦＭ）４４の空気流量の測定値が増加する異常（見かけ負荷率ＫＬが増加する異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が減少し、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）が減少することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
詳細には、ＩｎｄｅｘＦ＝４およびＩｎｄｅｘＦ＝９の現象は、全気筒（ＩｎｄｅｘＣ）にあらわれることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。

さらに、表１のＩｎｄｅｘＦ＝５に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常（例えば燃料ポンプ流量減少異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が変化せず、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）の減少量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
また、表２のＩｎｄｅｘＦ＝１０に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常（例えば燃料ポンプ流量増加異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰ（ＩｎｄｅｘＡ）が変化せず、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲ（ＩｎｄｅｘＢ）の増加量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
詳細には、ＩｎｄｅｘＦ＝５およびＩｎｄｅｘＦ＝１０の現象は、全気筒（ＩｎｄｅｘＣ）にあらわれることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。

表１および表２に示す本発明者等による研究結果に鑑み、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、制御装置４０によって、図３および図４に示すルーチンが実行される。図３および図４は第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置において実行されるルーチンを示したフローチャートである。

第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、図４に示すインデックス算出ルーチンが、複数の気筒のそれぞれにおいて、例えばＡＴＤＣ１５０ＣＡのようなサイクル毎に実行される。まず、ステップＳ２０１において、実行条件が成立しているか否かが判定される。具体的には、異常原因識別を異常原因識別部４０ｇ（図２参照）により実行する条件が成立しているか否かが判定される。例えば、表１および表２に示す研究結果を得るための前提条件とされたクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づく燃料噴射量制御（ＳＡ−ＣＡ１０制御）およびクランク角ＣＡ５０に基づく点火時期制御（ＭＢＴ制御）が実行されているときに、ステップＳ２０１においてＹＥＳと判定されてステップＳ２０２に進み、ＳＡ−ＣＡ１０制御およびＭＢＴ制御が実行されていないときに、ステップＳ２０１においてＮＯと判定されて、このルーチンを終了する。
ステップＳ２０２では、異常発生気筒の有無が判定される。具体的には、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（詳細には、燃料噴射量の変化率が例えば１．４より大きい）気筒が存在するとき、あるいは、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（詳細には、燃料噴射量の変化率が例えば０．６より小さい）気筒が存在するときに、燃料系ＯＢＤ異常が発生していると判断し、ステップＳ２０２においてＹＥＳと判定されてステップＳ２０３に進む。一方、異常発生気筒が存在しないときに、ステップＳ２０２においてＮＯと判定されて、このルーチンを終了する。

ステップＳ２０３では、このルーチンを実行中の気筒の筒内圧センサ３０（図１参照）によって検出された筒内圧ＣＰ（詳細には、例えばＢＴＤＣ４０〜ＢＴＤＣ２０の吸気行程筒内圧の平均値）と、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出された、その気筒の発熱量ＨＲとが取り込まれる。
次いで、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３において取り込まれた筒内圧ＣＰと、空気量基準（負荷率ＫＬ基準）の筒内圧増加用閾値Ａ１とが比較される。また、ステップＳ２０５では、ステップＳ２０３において取り込まれた筒内圧ＣＰと、空気量基準（負荷率ＫＬ基準）の筒内圧減少用閾値Ａ２（＜Ａ１）とが比較される。
次いで、ステップＳ２０６では、筒内圧ＣＰが増加したことを示す処理（ＩｎｄｅｘＡ←１）が実行される。また、ステップＳ２０７では、筒内圧ＣＰが変化していないことを示す処理（ＩｎｄｅｘＡ←２）が実行される。さらに、ステップＳ２０８では、筒内圧ＣＰが減少したことを示す処理（ＩｎｄｅｘＡ←３）が実行される。

次いで、ステップＳ２０９では、ステップＳ２０３において取り込まれた発熱量ＨＲと、空気量基準（負荷率ＫＬ基準）の発熱量増加用閾値Ｂ１とが比較される。また、ステップＳ２１０では、ステップＳ２０３において取り込まれた発熱量ＨＲと、空気量基準（負荷率ＫＬ基準）の発熱量減少用閾値Ｂ２（＜Ｂ１）とが比較される。
次いで、ステップＳ２１１では、発熱量ＨＲが増加したことを示す処理（ＩｎｄｅｘＢ←１）が実行される。また、ステップＳ２１２では、発熱量ＨＲが変化していないことを示す処理（ＩｎｄｅｘＢ←２）が実行される。さらに、ステップＳ２１３では、発熱量ＨＲが減少したことを示す処理（ＩｎｄｅｘＢ←３）が実行される。
次いで、ステップＳ２１４では、気筒数を示すインデックスＩｎｄｅｘＣがインクリメントされる。

つまり、図４に示すルーチンを複数の気筒のそれぞれに対して実行することにより、各気筒の筒内圧ＣＰが、増加したか、変化していないか、あるいは、減少したかが把握され、各気筒の発熱量ＨＲが、増加したか、変化していないか、あるいは、減少したかが把握される。

さらに、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、図３に示すルーチンが、例えば１番（♯１）気筒のＴＤＣ毎のような、サイクル毎に実行される。まず、ステップＳ１０１において、実行条件が成立しているか否かが判定される。具体的には、燃料系ＯＢＤ異常が発生しているときに、ステップＳ１０１においてＹＥＳと判定されてステップＳ１０２に進み、燃料系ＯＢＤ異常が発生していないときに、ステップＳ１０１においてＮＯと判定されてステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０２では、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（詳細には、燃料噴射量の変化率が例えば１．４より大きい）か、あるいは、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（詳細には、燃料噴射量の変化率が例えば０．６より小さい）かが判定される。燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときにはステップＳ１０３に進み、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときにはステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０３では、ステップＳ２０６、Ｓ２０７、Ｓ２０８の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＡ（吸入空気量を代表する筒内圧ＣＰ）と、ステップＳ２１１、Ｓ２１２、Ｓ２１３の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＢ（燃料量を代表する発熱量ＨＲ）と、ステップＳ２１４の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＣ（気筒毎または全気筒）と、表１とに基づき、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）によって異常原因が識別される。次いで、ステップＳ１０５では、インデックスＩｎｄｅｘＦに異常原因ＮＯ（１〜５）（表１参照）が入力される。

また、ステップＳ１０４では、ステップＳ２０６、Ｓ２０７、Ｓ２０８の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＡ（空気量を代表する筒内圧ＣＰ）と、ステップＳ２１１、Ｓ２１２、Ｓ２１３の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＢ（燃料量を代表する発熱量ＨＲ）と、ステップＳ２１４の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＣ（気筒毎または全気筒）と、表２とに基づき、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）によって異常原因が識別される。次いで、ステップＳ１０６では、インデックスＩｎｄｅｘＦに異常原因ＮＯ（６〜１０）（表２参照）が入力される。
次いで、ステップＳ１０７では、インデックスＩｎｄｅｘＡ、Ｂ、Ｃがクリアされる。

詳細には、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）が、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（表１参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化しない（ＩｎｄｅｘＡ←２）ときであって、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲが増加した（ＩｎｄｅｘＢ←１）ときに、気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部４０ｃ（図２参照）により算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が増加する異常の少なくとも一つが発生した可能性がある（ＩｎｄｅｘＦ＝１）と判断する。
また、異常原因識別部４０ｇが、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（表２参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化しない（ＩｎｄｅｘＡ←２）ときであって、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが減少した（ＩｎｄｅｘＢ←３）ときに、誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部４０ｃにより算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が減少する異常が発生した可能性がある（ＩｎｄｅｘＦ＝６）と判断する。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部４０ｃにより算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が増減する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝１またはＩｎｄｅｘＦ＝６）を他の異常から識別することができる。詳細には、複数の気筒が設けられている図１に示す例では、複数の気筒のうちのどの気筒にそれらの異常（ＩｎｄｅｘＦ＝１またはＩｎｄｅｘＦ＝６）が発生したかを識別することができる。

さらに、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）が、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（表１参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化しない（ＩｎｄｅｘＡ←２）ときであって、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＢ←２またはＩｎｄｅｘＢ←３）のときに、燃料噴射弁２６から噴射される燃料流量が減少する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝２）が発生したと判断する。
また、異常原因識別部４０ｇが、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（表２参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化しない（ＩｎｄｅｘＡ←２）ときであって、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲの増加量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＢ←１またはＩｎｄｅｘＢ←２）のときに、燃料噴射弁２６から噴射される燃料流量が増加する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝７）が発生したと判断する。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、燃料噴射弁２６から噴射される燃料流量が増減する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝２またはＩｎｄｅｘＦ＝７）を他の異常から識別することができる。詳細には、複数の気筒が設けられている図１に示す例では、複数の気筒のうちのどの気筒にその異常（ＩｎｄｅｘＦ＝２またはＩｎｄｅｘＦ＝７）が発生したかを識別することができる。

さらに、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）が、複数の気筒のうちの一つの気筒について、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（表１参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが増加した（ＩｎｄｅｘＡ←１）ときであって、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲが増加した（ＩｎｄｅｘＢ←１）ときに、その一つの気筒に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量より増加する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝３）が発生したと判断する。
また、異常原因識別部４０ｇが、複数の気筒のうちの一つの気筒について、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（表２参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが減少した（ＩｎｄｅｘＡ←３）ときであって、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが減少した（ＩｎｄｅｘＢ←３）ときに、その一つの気筒に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量より減少する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝８）が発生したと判断する。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、複数の気筒のうちの一つの気筒に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量と比較して増減する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝３またはＩｎｄｅｘＦ＝８）を他の異常から識別することができる。詳細には、複数の気筒が設けられている図１に示す例では、複数の気筒のうちのどの気筒にその異常（ＩｎｄｅｘＦ＝３またはＩｎｄｅｘＦ＝８）が発生したかを識別することができる。

第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムでは、複数の気筒のそれぞれから延びている分岐吸気通路が設けられており、それらの分岐吸気通路が吸気通路１６の一部を構成している。さらに、複数の分岐吸気通路を合流させることにより形成された合流吸気通路が、吸気通路１６の一部を構成している。また、エアフローメータ４４が合流吸気通路に配置されている。
さらに、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）が、複数の気筒のすべてについて、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（表１参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが増加した（ＩｎｄｅｘＡ←１）ときであって、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲが増加した（ＩｎｄｅｘＢ←１）ときに、エアフローメータ４４の空気流量の測定値が減少する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝４）が発生したと判断する。
また、異常原因識別部４０ｇが、複数の気筒のすべてについて、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（表２参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが減少した（ＩｎｄｅｘＡ←３）ときであって、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが減少した（ＩｎｄｅｘＢ←３）ときに、エアフローメータ４４の空気流量の測定値が増加する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝９）が発生したと判断する。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、エアフローメータ４４の空気流量の測定値が増減する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝４またはＩｎｄｅｘＦ＝９）を他の異常から識別することができる。

第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用された図１に示すエンジンシステムでは、複数の気筒のそれぞれに対応する燃料噴射弁２６が設けられており、複数の燃料噴射弁２６のそれぞれから分岐燃料供給系統（図示せず）が延びている。また、複数の分岐燃料供給系統を合流させることにより合流燃料供給系統（図示せず）が形成されており、例えば燃料ポンプ（図示せず）が合流燃料供給系統の一部を構成している。
さらに、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）が、複数の気筒のすべてについて、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（表１参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化しない（ＩｎｄｅｘＡ←２）ときであって、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＢ←２またはＩｎｄｅｘＢ←３）のときに、合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常（例えば燃料ポンプの燃料流量が減少する異常）（ＩｎｄｅｘＦ＝５）が発生したと判断する。
また、異常原因識別部４０ｇが、複数の気筒のすべてについて、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（表２参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化しない（ＩｎｄｅｘＡ←２）ときであって、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲの増加量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＢ←１またはＩｎｄｅｘＢ←２）のときに、合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常（例えば燃料ポンプの燃料流量が増加する異常）（ＩｎｄｅｘＦ＝１０）が発生したと判断する。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、合流燃料供給系統における燃料流量が増減する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝５またはＩｎｄｅｘＦ＝１０）を他の異常から識別することができる。

換言すれば、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）が、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量と、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰと、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲとに基づいて異常の原因を識別する。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、従来においては識別することができなかった内燃機関の異常原因を識別することができる。

上述した第１の実施形態の内燃機関の異常検出装置は、例えば筒内圧センサ３０の感度低下影響が問題とならない場合や、筒内圧センサ３０の感度低下影響を補う他の補正手法が採用されている場合に、例えば図１に示すようなエンジンシステムに適用することができる。
一方、例えば経時変化などによって筒内圧センサ３０の感度が低下し、表１および表２に示す各現象（各異常原因）をインデックスＩｎｄｅｘＦ＝１〜ＩｎｄｅｘＦ＝１０によって明確に識別できない場合には、後述する第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置が適用される。

以下、本発明の内燃機関の異常検出装置の第２の実施形態について説明する。
本発明者等は、例えば経時変化などによって筒内圧センサ３０の感度が低下した後においても、異常が発生したエンジンシステムの原因を識別できるようにするため、詳細には、発生した異常に対する処置（例えば修理）を容易にするために、鋭意研究を行った。

本発明者等の鋭意研究により、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときと、経時変化などに伴い筒内圧センサ３０の感度が低下したときとで、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が変化しないことが見い出された。
さらに、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）に基づく場合には、経時変化などに伴い筒内圧センサ３０の感度が低下したときにおいても、内燃機関の異常原因を識別できることが本発明者等の鋭意研究により見い出された。

具体的には、筒内圧センサ３０によって筒内圧ＣＰが検出され、筒内圧ＣＰに基づいて発熱量ＨＲが算出され、発熱量ＨＲに基づいて燃焼質量割合ＭＦＢが算出され、点火時期ＳＡから燃焼質量割合ＭＦＢが１０％になるクランク角ＣＡ１０までのクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づいて燃料噴射量が制御され、燃焼質量割合ＭＦＢが５０％になるクランク角ＣＡ５０に基づいて点火時期が制御される図１に示すエンジンシステムにおいて、異常が発生したときに、燃料噴射量と、筒内圧ＣＰと、発熱量ＨＲと、筒内圧ＣＰと発熱量ＨＲとの比（ＨＲ／ＣＰ）とを分析することにより、エンジンシステムの異常原因をある程度まで識別できることが本発明者等の鋭意研究により見い出された。
つまり、本発明者等の鋭意研究により、例えば経時変化などによって筒内圧センサ３０の感度が低下した後においても、エンジンシステムに異常が発生したときに、エンジンシステムを構成する複数の部品のうちのどの部品に異常が発生したかをある程度まで識別できることが見い出された。

下記の表３および表４は、筒内圧センサ３０の感度が低下する前および筒内圧センサ３０の感度が低下した後における本発明者等による研究結果を示している。

表３のＩｎｄｅｘＦ＝１に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに気筒１４’内における燃焼が悪化する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化せず、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加し（つまり、筒内圧ＣＰが変化しないときに発熱量ＨＲが増加する）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が増加することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
さらに、表３のＩｎｄｅｘＦ＝１に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下したときに気筒１４’内における燃焼が悪化する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが減少し、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加し（つまり、筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲが変化しない、あるいは、筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲが増加する）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が増加することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。

また、表３のＩｎｄｅｘＦ＝１に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部４０ｃ（図２参照）により算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化せず、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加し（つまり、筒内圧ＣＰが変化しないときに発熱量ＨＲが増加する）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が増加することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
さらに、表３のＩｎｄｅｘＦ＝１に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下したときに誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部４０ｃにより算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが減少し、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加し（つまり、筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲが変化しない、あるいは、筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲが増加する）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が増加することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。

また、表４のＩｎｄｅｘＦ＝６に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部４０ｃ（図２参照）により算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化せず、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して減少し（つまり、筒内圧ＣＰが変化しないときに発熱量ＨＲが減少する）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が減少することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
さらに、表４のＩｎｄｅｘＦ＝６に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下したときに誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部４０ｃにより算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが減少し、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して減少し（つまり、筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲも減少し、発熱量ＨＲの減少度合いが筒内圧ＣＰの減少度合いよりも大きい）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が減少することが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。

また、表３のＩｎｄｅｘＦ＝２に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに燃料噴射弁２６から噴射される燃料流量が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化せず、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して減少し（つまり、例えば、筒内圧ＣＰが変化しないときに発熱量ＨＲも変化しない）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の減少量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
さらに、表３のＩｎｄｅｘＦ＝２に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下したときに燃料噴射弁２６から噴射される燃料流量が減少する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが減少し、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して減少し（つまり、筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲも減少し、発熱量ＨＲの減少度合いが筒内圧ＣＰの減少度合いよりも大きい）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の減少量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。

また、表４のＩｎｄｅｘＦ＝７に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに燃料噴射弁２６から噴射される燃料流量が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化せず、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加し（つまり、例えば、筒内圧ＣＰが変化しないときに発熱量ＨＲも変化しない）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の増加量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
さらに、表４のＩｎｄｅｘＦ＝７に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下したときに燃料噴射弁２６から噴射される燃料流量が増加する異常が発生すると、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが減少し、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加し（つまり、筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲが変化しない、あるいは、筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲも減少しかつ発熱量ＨＲの減少度合いが筒内圧ＣＰの減少度合いよりも小さい）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の増加量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。

また、表３のＩｎｄｅｘＦ＝５に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常（例えば燃料ポンプ流量減少異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化せず、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して減少し（つまり、例えば、筒内圧ＣＰが変化しないときに発熱量ＨＲも変化しない）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の減少量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
さらに、表３のＩｎｄｅｘＦ＝５に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下したときに合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常（例えば燃料ポンプ流量減少異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが減少し、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して減少し（つまり、筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲも減少し、発熱量ＨＲの減少度合いが筒内圧ＣＰの減少度合いよりも大きい）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の減少量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。

また、表４のＩｎｄｅｘＦ＝１０に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下していないときに合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常（例えば燃料ポンプ流量増加異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが変化せず、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加し（つまり、例えば、筒内圧ＣＰが変化しないときに発熱量ＨＲも変化しない）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の増加量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。
さらに、表４のＩｎｄｅｘＦ＝１０に示すように、筒内圧センサ３０の感度が低下したときに合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常（例えば燃料ポンプ流量増加異常）が発生すると、複数の気筒のすべてにおいて、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きくなり、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰが減少し、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上になり、かつ、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加し（つまり、例えば筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲが変化しない、あるいは、筒内圧ＣＰが減少するときに発熱量ＨＲも減少しかつ発熱量ＨＲの減少度合いが筒内圧ＣＰの減少度合いよりも小さい）、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の増加量がゼロ以上になることが、本発明者等の鋭意研究により見い出された。

表３および表４に示す本発明者等による研究結果に鑑み、第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、制御装置４０によって、図５に示すルーチンが実行される。図５は第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置において実行されるルーチンを示したフローチャートである。

第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、図５に示すインデックス算出ルーチンが、複数の気筒のそれぞれにおいて、例えばＡＴＤＣ１５０ＣＡのようなサイクル毎に実行される。まず、ステップＳ２０１において、実行条件が成立しているか否かが判定される。具体的には、異常原因識別を異常原因識別部４０ｇ（図２参照）により実行する条件が成立しているか否かが判定される。例えば、表３および表４に示す研究結果を得るための前提条件とされたクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）に基づく燃料噴射量制御（ＳＡ−ＣＡ１０制御）およびクランク角ＣＡ５０に基づく点火時期制御（ＭＢＴ制御）が実行されているときに、ステップＳ２０１においてＹＥＳと判定されてステップＳ２０２に進み、ＳＡ−ＣＡ１０制御およびＭＢＴ制御が実行されていないときに、ステップＳ２０１においてＮＯと判定されて、このルーチンを終了する。
ステップＳ２０２では、異常発生気筒の有無が判定される。具体的には、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（詳細には、燃料噴射量の変化率が例えば１．４より大きい）気筒が存在するとき、あるいは、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（詳細には、燃料噴射量の変化率が例えば０．６より小さい）気筒が存在するときに、燃料系ＯＢＤ異常が発生していると判断し、ステップＳ２０２においてＹＥＳと判定されてステップＳ２０３に進む。一方、異常発生気筒が存在しないときに、ステップＳ２０２においてＮＯと判定されて、このルーチンを終了する。

ステップＳ２０３では、このルーチンを実行中の気筒の筒内圧センサ３０（図１参照）によって検出された筒内圧ＣＰ（詳細には、例えばＢＴＤＣ４０〜ＢＴＤＣ２０の吸気行程筒内圧の平均値）と、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出された、その気筒の発熱量ＨＲとが取り込まれる。
次いで、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３において取り込まれた筒内圧ＣＰと、空気量基準（負荷率ＫＬ基準）の筒内圧増加用閾値Ａ１とが比較される。また、ステップＳ２０５では、ステップＳ２０３において取り込まれた筒内圧ＣＰと、空気量基準（負荷率ＫＬ基準）の筒内圧減少用閾値Ａ２（＜Ａ１）とが比較される。
次いで、ステップＳ２０６では、筒内圧ＣＰが増加したことを示す処理（ＩｎｄｅｘＡ←１）が実行される。また、ステップＳ２０７では、筒内圧ＣＰが変化していないことを示す処理（ＩｎｄｅｘＡ←２）が実行される。さらに、ステップＳ２０８では、筒内圧ＣＰが減少したことを示す処理（ＩｎｄｅｘＡ←３）が実行される。

次いで、ステップＳ２０９では、ステップＳ２０３において取り込まれた発熱量ＨＲと、空気量基準（負荷率ＫＬ基準）の発熱量増加用閾値Ｂ１とが比較される。また、ステップＳ２１０では、ステップＳ２０３において取り込まれた発熱量ＨＲと、空気量基準（負荷率ＫＬ基準）の発熱量減少用閾値Ｂ２（＜Ｂ１）とが比較される。
次いで、ステップＳ２１１では、発熱量ＨＲが増加したことを示す処理（ＩｎｄｅｘＢ←１）が実行される。また、ステップＳ２１２では、発熱量ＨＲが変化していないことを示す処理（ＩｎｄｅｘＢ←２）が実行される。さらに、ステップＳ２１３では、発熱量ＨＲが減少したことを示す処理（ＩｎｄｅｘＢ←３）が実行される。
次いで、ステップＳ２１４では、気筒数を示すインデックスＩｎｄｅｘＣがインクリメントされる。

次いで、ステップＳ３０１では、このルーチンを実行中の気筒の発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が算出され、値ＦＤとされる（ＦＤ←ＨＲ／ＣＰ）。
次いで、ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１において算出された発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）を示す値ＦＤと、比増加用閾値Ｄ１とが比較される。また、ステップＳ３０３では、ステップＳ３０１において算出された発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）を示す値ＦＤと、比減少用閾値Ｄ２（＜Ｄ１）とが比較される。
次いで、ステップＳ３０４では、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）を示す値ＦＤが増加したことを示す処理（ＩｎｄｅｘＤ←１）が実行される。また、ステップＳ３０５では、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）を示す値ＦＤが変化していないことを示す処理（ＩｎｄｅｘＤ←２）が実行される。さらに、ステップＳ３０６では、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）を示す値ＦＤが減少したことを示す処理（ＩｎｄｅｘＤ←３）が実行される。

つまり、図５に示すルーチンを複数の気筒のそれぞれに対して実行することにより、各気筒の筒内圧ＣＰが、増加したか、変化していないか、あるいは、減少したかが把握され、各気筒の発熱量ＨＲが、増加したか、変化していないか、あるいは、減少したかが把握され、各気筒の発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が、増加したか、変化していないか、あるいは、減少したかが把握される。

さらに、第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、図３に示すルーチンに相当するルーチン（図示せず）が、例えば１番（♯１）気筒のＴＤＣ毎のような、サイクル毎に実行される。まず、ステップＳ１０１（図３参照）に相当するステップにおいて、実行条件が成立しているか否かが判定される。具体的には、燃料系ＯＢＤ異常が発生しているときに、ステップＳ１０１に相当するステップにおいてＹＥＳと判定されてステップＳ１０２（図３参照）に相当するステップに進み、燃料系ＯＢＤ異常が発生していないときに、ステップＳ１０１に相当するステップにおいてＮＯと判定されてステップＳ１０７（図３参照）に相当するステップに進む。
ステップＳ１０２に相当するステップでは、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（詳細には、燃料噴射量の変化率が例えば１．４より大きい）か、あるいは、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（詳細には、燃料噴射量の変化率が例えば０．６より小さい）かが判定される。燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときにはステップＳ１０３（図３参照）に相当するステップに進み、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときにはステップＳ１０４（図３参照）に相当するステップに進む。

ステップＳ１０３（図３参照）に相当するステップでは、ステップＳ２０６、Ｓ２０７、Ｓ２０８（図５参照）の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＡ（吸入空気量を代表する筒内圧ＣＰ）と、ステップＳ２１１、Ｓ２１２、Ｓ２１３（図５参照）の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＢ（燃料量を代表する発熱量ＨＲ）と、ステップＳ２１４（図５参照）の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＣ（気筒毎または全気筒）と、ステップＳ３０４、Ｓ３０５、Ｓ３０６（図５参照）の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＤ（発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ））と、表３とに基づき、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）によって異常原因が識別される。次いで、ステップＳ１０５（図３参照）に相当するステップでは、インデックスＩｎｄｅｘＦに異常原因ＮＯ（１〜５）（表３参照）が入力される。

また、ステップＳ１０４（図３参照）に相当するステップでは、ステップＳ２０６、Ｓ２０７、Ｓ２０８（図５参照）の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＡ（空気量を代表する筒内圧ＣＰ）と、ステップＳ２１１、Ｓ２１２、Ｓ２１３（図５参照）の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＢ（燃料量を代表する発熱量ＨＲ）と、ステップＳ２１４（図５参照）の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＣ（気筒毎または全気筒）と、ステップＳ３０４、Ｓ３０５、Ｓ３０６（図５参照）の実行により得られるインデックスＩｎｄｅｘＤ（発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ））と、表４とに基づき、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）によって異常原因が識別される。次いで、ステップＳ１０６（図３参照）に相当するステップでは、インデックスＩｎｄｅｘＦに異常原因ＮＯ（６〜１０）（表４参照）が入力される。
次いで、ステップＳ１０７（図３参照）に相当するステップでは、インデックスＩｎｄｅｘＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄがクリアされる。

詳細には、第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）が、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（表３参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰの減少量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＡ←２、または、ＩｎｄｅｘＡ←３）のときであって、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加した（ＩｎｄｅｘＡ←２かつＩｎｄｅｘＢ←１、または、ＩｎｄｅｘＡ←３かつＩｎｄｅｘＢ←２）ときであって、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が増加した（ＩｎｄｅｘＤ←１）ときに、気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部４０ｃ（図２参照）により算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が増加する異常の少なくとも一つが発生した可能性がある（ＩｎｄｅｘＦ＝１）と判断する。
また、異常原因識別部４０ｇが、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（表４参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰの減少量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＡ←２）のときであって、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して減少した（ＩｎｄｅｘＡ←２かつＩｎｄｅｘＢ←３）ときであって、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）が減少した（ＩｎｄｅｘＤ←３）ときに、誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部４０ｃにより算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が減少する異常が発生した可能性がある（ＩｎｄｅｘＦ＝６）と判断する。
そのため、第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、経時変化などに伴い筒内圧センサ３０の感度が低下したときにおいても、気筒１４’内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因でクランク角期間算出部４０ｃにより算出されるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が増減する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝１またはＩｎｄｅｘＦ＝６）を他の異常から識別することができる。詳細には、複数の気筒が設けられている図１に示す例では、複数の気筒のうちのどの気筒にそれらの異常（ＩｎｄｅｘＦ＝１またはＩｎｄｅｘＦ＝６）が発生したかを識別することができる。

さらに、第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）が、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（表３参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰの減少量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＡ←２）のときであって、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上でありかつ発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して減少した（ＩｎｄｅｘＡ←２かつＩｎｄｅｘＢ←３）ときであって、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の減少量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＤ←２またはＩｎｄｅｘＤ←３）のときに、燃料噴射弁２６から噴射される燃料流量が減少する異常が発生した（ＩｎｄｅｘＦ＝２）と判断する。
また、異常原因識別部４０ｇが、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（表４参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰの減少量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＡ←３）のときであって、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上でありかつ発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加した（ＩｎｄｅｘＡ←３かつＩｎｄｅｘＢ←２）ときであって、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の増加量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＤ←１またはＩｎｄｅｘＤ←２）のときに、燃料噴射弁２６から噴射される燃料流量が増加する異常が発生した（ＩｎｄｅｘＦ＝７）と判断する。
そのため、第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、経時変化などに伴い筒内圧センサ３０の感度が低下したときにおいても、燃料噴射弁２６から噴射される燃料流量が増減する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝２またはＩｎｄｅｘＦ＝７）を他の異常から識別することができる。詳細には、複数の気筒が設けられている図１に示す例には、複数の気筒のうちのどの気筒にその異常（ＩｎｄｅｘＦ＝２またはＩｎｄｅｘＦ＝７）が発生したかを識別することができる。

さらに、第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、異常原因識別部４０ｇ（図２参照）が、複数の気筒のすべてについて、燃料噴射量算出部４０ｄ（図２参照）により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きい（表３参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰの減少量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＡ←２）のときであって、発熱量算出部４０ａ（図２参照）により算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上でありかつ発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して減少した（ＩｎｄｅｘＡ←２かつＩｎｄｅｘＢ←３）ときであって、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の減少量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＤ←２またはＩｎｄｅｘＤ←３）のときに、合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常が発生したと判断する。
また、異常原因識別部４０ｇが、複数の気筒のすべてについて、燃料噴射量算出部４０ｄにより算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きい（表４参照）ときであって、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧ＣＰの減少量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＡ←３）のときであって、発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲの減少量がゼロ以上でありかつ発熱量算出部４０ａにより算出される発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加した（ＩｎｄｅｘＡ←３かつＩｎｄｅｘＢ←２）ときであって、発熱量ＨＲと筒内圧ＣＰとの比（ＨＲ／ＣＰ）の増加量がゼロ以上（ＩｎｄｅｘＤ←１またはＩｎｄｅｘＤ←２）のときに、合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常が発生したと判断する。
そのため、第２の実施形態の内燃機関の異常検出装置では、経時変化などに伴い筒内圧センサ３０の感度が低下したときにおいても、合流燃料供給系統における燃料流量が増減する異常（ＩｎｄｅｘＦ＝５またはＩｎｄｅｘＦ＝１０）を他の異常から識別することができる。

図４に示す例では、筒内圧ＣＰに関して２つの閾値Ａ１、Ａ２が設定され、発熱量ＨＲに関して２つの閾値Ｂ１、Ｂ２が設定されているが、他の例では、発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して増加する現象、および発熱量ＨＲが筒内圧ＣＰの変化と比較して減少する現象を詳細に分析するために、筒内圧ＣＰに関して３つ以上の閾値を設定したり、発熱量ＨＲに関して３つの閾値を設定したりすることもできる。

第３の実施形態では、上述した第１および第２の実施形態ならびに各例を適宜組み合わせることもできる。

１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 燃焼室
１４’ 気筒
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２０ 吸気弁
２２ 排気弁
２４ スロットルバルブ
２６ 燃料噴射弁
２８ 点火プラグ
３０ 筒内圧センサ
４０ 制御装置
４０ａ 発熱量算出部
４０ｂ 燃焼質量割合算出部
４０ｃ クランク角期間算出部
４０ｄ 燃料噴射量算出部
４０ｅ クランク角算出部
４０ｆ 点火時期算出部
４０ｇ 異常原因識別部
４２ クランク角センサ
４４ エアフローメータ

Claims (10)

1. 気筒と、
   前記気筒内の燃焼圧である筒内圧を検出する筒内圧センサと、
   前記気筒内に配置された点火プラグと、
   燃料噴射弁と、
   クランク角センサと、
   前記筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づいて発熱量を算出する発熱量算出部と、
   前記発熱量算出部により算出される発熱量に基づいて燃焼質量割合を算出する燃焼質量割合算出部と、
   点火時期から、燃焼質量割合が第１の値になるまでのクランク角期間を算出するクランク角期間算出部と、
   前記クランク角期間算出部により算出されるクランク角期間に基づいて燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出部と、
   燃焼質量割合が第２の値になるクランク角を算出するクランク角算出部と、
   前記クランク角算出部により算出されるクランク角に基づいて点火時期を算出する点火時期算出部とを具備する内燃機関の異常検出装置において、
   前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量と、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧と、前記発熱量算出部により算出される発熱量とに基づいて異常の原因を識別する異常原因識別部を具備することを特徴とする内燃機関の異常検出装置。
2. 前記異常原因識別部が、
   前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下でありかつ筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値より大きいときに、前記気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因で前記クランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が増加する異常の少なくとも一つが発生した可能性があると判断し、
   前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下でありかつ前記筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量減少用閾値以下のときに、誘導ノイズが原因で前記クランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が減少する異常が発生した可能性があると判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置。
3. 前記異常原因識別部が、
   前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下でありかつ筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値以下のときに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料流量が減少する異常が発生したと判断し、
   前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下でありかつ前記筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量減少用閾値より大きいときに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増加する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置。
4. 複数の気筒を具備し、
   前記異常原因識別部が、
   前記複数の気筒のうちの一つの気筒について、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値より大きいときに、前記一つの気筒に供給される空気量が他の気筒に供給される空気量より増加する異常が発生したと判断し、
   前記一つの気筒について、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧減少用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量減少用閾値以下のときに、前記一つの気筒に供給される空気量が前記他の気筒に供給される空気量より減少する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置。
5. 複数の気筒と、
   前記複数の気筒のそれぞれから延びている分岐吸気通路と、
   複数の前記分岐吸気通路を合流させることにより形成された合流吸気通路と、
   前記合流吸気通路に配置されたエアフローメータとを具備し、
   前記異常原因識別部が、
   前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値より大きいときに、前記エアフローメータの空気流量の測定値が減少する異常が発生したと判断し、
   前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧減少用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量減少用閾値以下のときに、前記エアフローメータの空気流量の測定値が増加する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置。
6. 複数の気筒と、
   複数の燃料噴射弁と、
   前記複数の燃料噴射弁のそれぞれから延びている分岐燃料供給系統と、
   複数の前記分岐燃料供給系統を合流させることにより形成された合流燃料供給系統とを具備し、
   前記異常原因識別部が、
   前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下でありかつ筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値以下のときに、前記合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常が発生したと判断し、
   前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下でありかつ前記筒内圧減少用閾値より大きいときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量減少用閾値より大きいときに、前記合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置。
7. 前記異常原因識別部が、燃料噴射量と、筒内圧と、発熱量と、発熱量と筒内圧との比とに基づいて異常の原因を識別することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置。
8. 前記異常原因識別部が、
   前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加したときであって、発熱量と筒内圧との比が比増加用閾値より大きいときに、前記気筒内における燃焼が悪化する異常、および、誘導ノイズが原因で前記クランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が増加する異常の少なくとも一つが発生した可能性があると判断し、
   前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少したときであって、発熱量と筒内圧との比が比減少用閾値以下のときに、誘導ノイズが原因で前記クランク角期間算出部により算出されるクランク角期間が減少する異常が発生した可能性があると判断することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の異常検出装置。
9. 前記異常原因識別部が、
   前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値以下でありかつ前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少したときであって、発熱量と筒内圧との比が比増加用閾値以下のときに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料流量が減少する異常が発生したと判断し、
   前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が前記発熱量増加用閾値以下でありかつ前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加したときであって、発熱量と筒内圧との比が比減少用閾値より大きいときに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料流量が増加する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の異常検出装置。
10. 複数の気筒と、
    複数の燃料噴射弁と、
    前記複数の燃料噴射弁のそれぞれから延びている分岐燃料供給系統と、
    複数の前記分岐燃料供給系統を合流させることにより形成された合流燃料供給系統とを具備し、
    前記異常原因識別部が、
    前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の増加量が燃料噴射量増加用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が発熱量増加用閾値以下でありかつ前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して減少したときであって、発熱量と筒内圧との比が比増加用閾値以下のときに、前記合流燃料供給系統における燃料流量が減少する異常が発生したと判断し、
    前記複数の気筒のすべてについて、前記燃料噴射量算出部により算出される燃料噴射量の減少量が燃料噴射量減少用閾値より大きいときであって、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記筒内圧増加用閾値以下のときであって、前記発熱量算出部により算出される発熱量が前記発熱量増加用閾値以下でありかつ前記発熱量算出部により算出される発熱量が筒内圧の変化と比較して増加したときであって、発熱量と筒内圧との比が比減少用閾値より大きいときに、前記合流燃料供給系統における燃料流量が増加する異常が発生したと判断することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の異常検出装置。

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