JP2019031918A - エンジンの燃料システムの故障検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
単一の噴射形態、例えば、ポート噴射型エンジンを対象とした従来の燃料システムの故障検出装置として、燃料システムの故障時に生じる空燃比の学習値及び空燃比フィードバック補正積算値(以下、積算値)の増加に着目した技術がある。エンジンの燃料噴射量は、空燃比の目標値と計測値との差の積算値に基づき逐次補正されている。この積算値がリッチ側或いはリーン側に増加した状況が一定期間継続すると、積算値の定常成分に相当する学習値が更新されてLAFS(リニア空燃比センサ)等の空燃比センサの出力の中央値が補正され、これにより排気空燃比が目標空燃比に保たれている。
このような従来の燃料システムの故障検出装置とは別に、例えば特許文献1には、ポート噴射と筒内噴射とを切換可能なエンジンを対象とした燃料システムの故障検出装置が提案されている。特許文献1の技術によれば、ポート噴射及び筒内噴射によるそれぞれのエンジン運転中にエンジンの回転変動に基づきインバランス異常を診断し、何れかでインバランス異常の診断を下した場合には、その側の燃料システムを構成する部位、例えばポートインジェクタや筒内インジェクタ等の故障と判断している。
その他の態様として、前記エンジンが、所定の運転領域において吸気を過給する過給手段と、前記過給手段による過給の有無を検出する過給状態判定手段とをさらに備え、前記第2の故障判定手段が、前記第1の故障判定手段により前記リッチ側への空燃比変動に基づき故障判定が下されたときに、前記所定の運転領域において前記過給状態判定手段によって過給されていると判定することを条件として、前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行することが好ましい(請求項4)。
その他の態様として、前記第2の故障判定手段が、前記燃料システムの故障判定処理を実行する際に、前記パージ処理の実行禁止に先立ち、前記エンジンが所定の運転状態を経験したときに、前記吸気圧検出手段が対応する所定の圧力以下の値を検出しているか否かを判定し、該吸気圧が発生していない場合には、前記パージ処理の実行禁止を取り止めることが好ましい(請求項5)。
この態様によれば、エンジンが停止されるまでに吸気負圧の発生領域や過給圧の発生領域に移行すれば、その判定に基づき故障部位の絞り込みが可能になる。
その他の態様として、前記第2の故障判定手段が、前記燃料システムの故障判定処理を開始するときに前記パージ処理禁止手段に前記パージ処理の実行を禁止させ、該故障判定処理の結果が得られると直ちに前記パージ処理禁止手段に前記実行禁止を解除させることが好ましい(請求項8)。
図1は本実施形態の燃料システムの故障検出装置が適用されたエンジンを示す全体構成図であり、本実施形態のエンジン1は、ポート噴射(本発明の第1の噴射形態であり、以下、MPIモードという)とポート噴射及び筒内噴射の併用(本発明の第2の噴射形態であり、以下、MPI+DIモードという)との2種の噴射形態を切換可能に構成されている。
エンジン1の運転中には、エアクリーナ19から吸気通路18内に導入された吸気がスロットル弁20により流量調整された後、吸気マニホールド17により各気筒に分配されて吸気ポート11から燃焼室13内に導入される。MPIモードでは、ポートインジェクタ22から噴射された燃料が吸気と混合しつつ吸気弁9の開弁に伴って燃焼室13内に導入され、MPI+DIモードでは、これに加えて筒内インジェクタ15から燃焼室13内に直接燃料が噴射される。
例えば燃料噴射制御については、LAFS33の出力に基づき三元触媒25の上流側の空燃比を目標空燃比(例えばストイキ)に一致させるように空燃比フィードバックを実行しており、空燃比の目標値とLAFS33により検出された実空燃比との差の積算値に基づき燃料噴射量を逐次補正すると共に、積算値のリッチ側或いはリーン側への変動を補正する方向に学習値を逐次更新してLAFS出力の補正に適用している。なお、学習値は噴射形態毎に個別設定され、以下の説明では、MPI学習値)及びDI学習値として区別する。また、これと並行してECU31はO2センサ34の出力に基づく空燃比サブフィードバックも実行し、三元触媒25の下流側の酸素濃度に応じた学習結果をLAFS出力の補正に反映させている。
以上の不具合を鑑みて本発明者は、本実施形態のような2種(或いは複数)の噴射形態を切り換えるエンジン1では、何れの噴射形態に対しても外的要因が影響することから、外的要因の発生時には双方の噴射形態で故障判定が下される点に着目した。
図2はECU31が実行するリーン側空燃比シフト故障判定ルーチンを示すフローチャートである。当該ルーチンは空燃比がリーン側に変動したときの故障を判定するものであり、エンジン1の運転中にECU31により所定の制御インターバルで実行される(第1の故障判定手段)。
ステップS3,4の処理は、MPI学習値及び積算値の変動状況に基づく故障判定を目的としたものである。即ち、MPI学習値が上限補正限界に到達しても空燃比のリーン側への変動を抑制できず、それを補うために積算値がMPIリーン故障判定値に到達する状況は、通常ではあり得ずに何らかの故障発生と見なせる。
ステップS6では、故障コードを記憶し、その後にルーチンを終了する。MPIモード中に下された故障判定ではあるが、この時点ではMPI燃料システムの故障のみならず吸気系や点火系の故障等の外的要因の可能性もあり、何れが要因か判別できない。そこで故障コードとして、エンジン1の運転システム全体の何れかの部位に起因するリーン側空燃比シフト故障を示す故障コードが記憶される。
以上がリーン側空燃比シフト故障時の判定処理であり、これと並行してECU31は、図3に示すルーチンに基づきリッチ側空燃比シフト故障時の判定処理も実行する(第1の故障判定手段)。その処理内容は、基本的に空燃比のリーン変動に代えてリッチ変動に対応した点が相違するだけのため概略のみ述べる。
ステップS23,24の条件成立が所定時間継続すると、ステップS25でYesの判定を下してステップS26に移行する。ステップS26では、エンジン1の運転システム全体のリッチ側空燃比シフト故障を示す故障コードを記憶してルーチンを終了する。
そして、以上のようにMPIモード及びMPI+DIモードの何れのエンジン運転中にもリーン側及びリッチ側の空燃比シフト故障判定を実施し、何れかのモードで空燃比シフト故障判定を下すと、ECU31は図4,5に示す空燃比シフト故障の部位特定ルーチンを開始する(第2の故障判定手段、故障特定手段)。
一方、吸気負圧が確保されていないとしてステップS46でNoの判定を下すと、上記ステップS44に移行し、上記ステップS6による故障コード(運転システム全体のリーン側空燃比シフト故障)を維持した上で、ルーチンを終了する。この場合には運転システム全体のリーン側空燃比シフト故障の要因が吸気系への外気の吸込みにある可能性が高く、その意味で、可能性のある故障部位が絞り込まれたと見なせる。
ステップS49でYesの判定を下すと、更にステップS50で吸気量Qa≧判定値Qa1の運転領域においてDI学習値を更新しているとき、DI学習値に積算値を加算した値が予め設定された正常範囲内にあるか否かを判定する。
ステップS50,53の判定結果がYesの場合、DI燃料システムの正常のみならず吸気系や点火系の故障等の外的要因無しの確証も得られる。ステップS50で学習値や積算値が正常に設定されるには、DI燃料システムが正常に機能するだけでなく、MPI燃料システムを除きエンジン運転システム全体が正常に機能して、例えば吸気量や点火時期等が適切に制御される必要があるためである。
しかも、上記したAFS36の誤検出及び吸気系への外気の吸込みは、共に外的要因に含まれる故障であるが、本実施形態ではステップS43の及びステップS45、S46の処理により、それらの故障が発生していないことを積極的に確認している。このため、外的要因が無いことをより確証をもって断定でき、上記ステップS54での故障コード(MPI燃料システムの空燃比シフト故障)の設定をより信頼性の高いものとして、その後の修理等に一層役立てることができる。
またステップS63でYesの判定を下すと、ステップS65〜S66で吸気負圧の発生領域で実際に吸気負圧が確保されているか否かを判定する。
MPI+DIモードでの空燃比シフト故障判定に基づきMPIモードで再度故障判定を実行する際にも、パージカット要求によりパージ処理の実行を禁止している。従って、重複する説明はしないが、空燃比に対する燃料蒸発ガスの影響を排除して、故障判定処理の精度、ひいてはDI燃料システム自体の故障と判定したときの確度を大幅に向上することができる。
31 ECU
(第1の故障判定手段、第2の故障判定手段、故障特定手段、パージ処理禁止手段、過給状態判定手段)
36 AFS(吸気量検出手段)
37 吸気圧センサ(吸気圧力検出手段)
Claims (8)
- 第1の噴射形態と第2の噴射形態とを切換可能なエンジンにおいて、
前記第1及び第2の噴射形態による前記エンジンのそれぞれの運転中に燃料システムの故障判定処理を実行する第1の故障判定手段と、
前記第1の故障判定手段により前記何れか一方の噴射形態による運転中に故障判定が下されたときに、他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行する第2の故障判定手段と、
前記第2の故障判定手段による故障判定処理の結果に基づき、前記第1及び第2の噴射形態を司るそれぞれの燃料システムの故障を特定する故障特定手段と、
燃料タンクで発生した燃料蒸発ガスをキャニスタに吸着させて前記エンジンの運転中に筒内に導入するパージ処理の実行を禁止するパージ処理禁止手段と
を備え、
前記第2の故障判定手段は、前記燃料システムの故障判定処理を実行する際に、前記パージ処理禁止手段に前記パージ処理の実行を禁止させる
ことを特徴とするエンジンの燃料システムの故障検出装置。 - 前記第1の故障判定手段は、前記エンジンのリッチ側またはリーン側への空燃比変動に基づき前記燃料システムの故障判定を下し、
前記第2の故障判定手段は、前記第1の故障判定手段により故障判定が下されたときに、前記エンジンの現在の運転領域において所定の吸気量を満足していることを条件として、
前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行する
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。 - 前記エンジンは、スロットルバルブ下流の吸気通路における圧力を検出する吸気圧力検出手段をさらに備え、
前記第2の故障判定手段は、前記第1の故障判定手段により前記リーン側への空燃比変動に基づき故障判定が下されたときに、前記吸気圧検出手段が所定の圧力以下の値を検出していることを条件として、前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行する
ことを特徴とする請求項2に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。 - 前記エンジンは、所定の運転領域において吸気を過給する過給手段と、
前記過給手段による過給の有無を検出する過給状態判定手段とをさらに備え、
前記第2の故障判定手段は、前記第1の故障判定手段により前記リッチ側への空燃比変動に基づき故障判定が下されたときに、前記所定の運転領域において前記過給状態判定手段によって過給されていると判定することを条件として、前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行する
ことを特徴とする請求項2または3に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。 - 前記第2の故障判定手段は、前記燃料システムの故障判定処理を実行する際に、前記パージ処理の実行禁止に先立ち、前記エンジンが所定の運転状態を経験したときに、前記吸気圧検出手段が対応する所定の圧力以下の値を検出しているか否かを判定し、該吸気圧が発生していない場合には、前記パージ処理の実行禁止を取り止める
ことを特徴とする請求項2乃至4の何れか1項に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。 - 前記第2の故障判定手段は、前記吸気負圧が確保されているか否かの判定、または過給圧が確保されているか否かの判定を、前記エンジンが停止されるまで継続する
ことを特徴とする請求項3乃至5の何れか1項に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。 - 前記エンジンの吸気量を検出する吸気量検出手段をさらに備え、
前記第2の故障判定手段は、前記第1の故障判定手段により故障判定が下されたときに、前記吸気量検出手段により検出された吸気量から求めた第1の充填効率と、前記エンジンの吸気圧及び回転速度から求めた第2の充填効率とが略等しいことを条件として、前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行する
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。 - 前記第2の故障判定手段は、前記燃料システムの故障判定処理を開始するときに前記パージ処理禁止手段に前記パージ処理の実行を禁止させ、該故障判定処理の結果が得られると直ちに前記パージ処理禁止手段に前記実行禁止を解除させる
ことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。
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