JP4706525B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、多気筒内燃機関の各気筒の燃料噴射による出力軸の挙動に基づき、燃料噴射弁の異常の有無を診断する燃料噴射制御装置に関する。

この種の燃料噴射制御装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、アイドル回転速度制御時に、各気筒の噴射タイミングに同期した出力軸の回転上昇量の平均値よりも特定の気筒の噴射タイミングに同期した回転上昇量の方が判定値だけ小さいことに基づき、同特定の気筒の燃料噴射弁に異常がある旨判断するものも提案されている。この制御装置によれば、燃料噴射を行うことのできない異常な燃料噴射弁が存在する場合、その気筒の噴射タイミングに同期した回転上昇量が他と比較して小さいことに着目して、燃料噴射弁の異常の有無を診断することができる。

ところで、近年、内燃機関のシリンダ内でピストンが上死点へと変位する際の抵抗を低減すべく、構造上、内燃機関の圧縮率を低減させる設計とする傾向にある。このため、各燃料噴射による回転変動が平滑化され、燃料噴射による回転上昇量が低減される傾向にある。また、近年、内燃機関の振動や出力軸のねじれを吸収するフライホイールダンパが改良され、各燃料噴射による回転上昇量が低減される傾向にある。

このため、たとえ燃料噴射弁の中に燃料を噴射することができないものが存在しても、その気筒の噴射タイミングに同期した回転変動量と、各気筒の噴射タイミングに同期した回転上昇量の平均値との差が減少する傾向にある。一方、上記制御装置における判定値は、異常診断精度を高く保つ観点から、余り小さな値とすることができない。このため、上記制御装置によって燃料噴射弁の異常を検出することは、困難なものとなってきている。

更に、ディーゼル機関の燃料噴射制御装置にあっては、１燃焼サイクルにおいて単一の気筒に複数回の燃料噴射を行う多段噴射制御がなされる傾向にある。そして、多段噴射がなされると、各気筒の燃料噴射による出力トルクの生成期間が伸長するため、各気筒の燃料噴射間の回転変動量がいっそう減少する。このため、多段噴射を行なうものにあっては、上記制御装置によって燃料噴射弁の異常を診断することがいっそう困難なものとなっている。
特開２００１−２４１３５３号公報

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、その目的は、多気筒内燃機関の燃料噴射弁の異常の有無をより適切に診断することのできる燃料噴射制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、多気筒内燃機関の各気筒毎に設けられる燃料噴射弁を操作することで出力軸の回転速度を目標値にフィードバック制御する燃料噴射制御装置において、
前記多気筒内燃機関の出力軸の回転変動を増大させるべく、少なくとも１つの燃料噴射弁の操作態様を、前記フィードバック制御によって定まる操作態様に対して強制的に変更する変更手段と、該変更後の前記出力軸の回転変動の増大の有無に基づき、前記燃料噴射弁のうちのいずれかに異常があるか否かを診断する診断手段とを備え、前記変更手段は、２つの気筒毎にグループ化されたもののうちの任意の１つのグループのいずれか一方の気筒の燃料噴射弁による燃料噴射を強制的に停止するものであり、前記診断手段は、前記任意の１つのグループの燃料噴射タイミングに同期した前記出力軸の回転上昇量が、他のグループの燃料噴射タイミングに同期した前記出力軸の回転上昇量よりも所定以上小さいことに基づき、前記任意のグループのうち噴射を停止しなかった方の気筒の燃料噴射弁に異常があると判断することを特徴とする。

上記構成では、任意の１つのグループのいずれか一方の気筒の燃料噴射弁による燃料噴射を強制的に停止する。このため、このグループの燃料噴射タイミングに同期した回転上昇量は、他のグループのものよりも小さくなる。特に、同グループのうち燃料噴射が停止されていない気筒の燃料噴射弁に異常がある場合には、双方の気筒において燃料噴射がなされないために、このグループの回転上昇量は、他のものと比較して特に小さくなる。このため、たとえ単一の気筒において燃料噴射を行うことができなくなることによる回転変動量が小さい状況であっても、上記処理によれば、異常があるときにグループ間の回転上昇量の差を大きなものとすることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記診断手段は、前記任意の１つのグループの燃料噴射タイミングに同期した前記出力軸の回転上昇量が、他のグループの燃料噴射タイミングに同期した前記出力軸の回転上昇量よりも所定以上小さいことが所定の複数回検出されるとき、前記任意のグループのうち噴射を停止しなかった方の気筒の燃料噴射弁に異常があると判断することを特徴とする。

上記構成では、任意の１つのグループの回転上昇量よりも他のグループの回転上昇量の方が所定以上小さいことが所定の複数回検出されるときに、異常を判断する．このため、例えば出力軸の回転速度を検出する際にノイズが混入すること等に起因して任意の１つのグループの回転上昇量よりも他のグループの回転上昇量の方が所定以上小さくなったとしても、これにより異常がある旨の誤判断をすることを回避することができる。したがって、上記構成によれば、燃料噴射弁の異常の有無をより適切に診断することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記任意の１つのグループと前記他のグループとの間での前記回転上昇量の比較が、共通の気筒を含まないグループ間での比較であることを特徴とする。

互いに異なるグループ間で共通の気筒を含む場合、異常気筒が重複するグループ同士の回転上昇量を比較することでは、回転上昇量の差が小さくなるために、異常の有無を適切に診断することができない。この点、上記構成によれば、グループ間で気筒が重複しないために、異常の有無の診断を適切に行うことができる。

上記構成によれば、気筒間の回転変動を抑制するための補正量を直接の変更対象及び検出対象とすることで、気筒間の変動を抑制するための制御による変化をより精度良く検出することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、当該燃料噴射制御装置が、燃焼の１サイクル内に各気筒において複数回の燃料噴射を行う多段噴射制御をすることを特徴とする。

上記構成では、多段噴射を行うために、各気筒の燃料噴射による出力トルクの生成期間が伸長し、ひいては気筒間の回転変動量が低減される。このため、燃料噴射不能の燃料噴射弁の燃料噴射タイミングに同期した回転変動量と、正常な燃料噴射弁の燃料噴射タイミングに同期した回転変動量との差が生じにくく、これらの差によって燃料噴射弁の異常の有無を診断することが困難なものとなっている。このため、上記構成は、請求項１〜７の作用効果を特に好適に奏することができるものとなっている。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置をディーゼル機関の燃料噴射制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、燃料タンク２内の燃料は、燃料フィルタ４を介して燃料ポンプ６によって汲み上げられる。この燃料ポンプ６は、いくつかのプランジャを備えている。このプランジャは、ディーゼル機関の出力軸であるクランク軸８から動力を付与されることで、上死点及び下死点間を往復運動するものであり、これにより、燃料の吸入及び吐出が行われる。詳しくは、燃料ポンプ６は、燃料ポンプから吐出される燃料量を調量する調量弁１０を備えている。

燃料ポンプ６から吐出される燃料は、コモンレール１２に加圧供給（圧送）される。コモンレール１２は、燃料ポンプ６から圧送された燃料を高圧状態で蓄え、これを高圧燃料通路１４を介して各気筒（ここでは、４気筒を例示）の燃料噴射弁１６に供給する。なお、燃料噴射弁１６は、低圧燃料通路１８を介して燃料タンク２と接続されている。

上記エンジンシステムは、クランク軸８の回転角度を検出するクランク角センサ２２等、ディーゼル機関の運転状態を検出する各種センサを備えている。また、エンジンシステムは、ユーザによる加速要求に応じて操作されるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ２４を備えている。更に、エンジンシステムは、当該エンジンシステムの搭載される車両の走行速度を検出する車速センサ２６を備えている。

一方、電子制御装置（ＥＣＵ３０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、上記各種センサの検出結果を取り込み、これに基づきディーゼル機関の出力を制御する。この出力制御は、基本的には、ユーザによるアクセルペダルの操作量に応じて行われる。しかし、アクセルペダルが解放されているときであっても、ディーゼル機関の運転状態を安定化させるべく、クランク軸８の回転速度を目標値にフィードバック制御する周知のアイドル回転速度制御を行う。

図２に、本実施形態にかかるアイドル回転速度制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、アイドル回転速度制御の実行条件が成立しているか否かを判断する。この実行条件は、例えば、（イ）アクセルセンサ２４によって検出されるアクセルペダルの操作量が略ゼロであること、（ロ）車速センサ２６によって検出される車速が略ゼロであること、等である。

上記条件が成立すると判断されると、ステップＳ１２において、クランク軸８の回転速度を、アイドル時の目標値へフィードバック制御するための噴射量Ｑを算出する。ここで、噴射量Ｑは、目標値への制御のためのフィードフォワード項である基本噴射量と、クランク角センサ２２の検出値に基づく実際の回転速度と目標値との差に応じたフィードバック補正量ＩＳＣとの和である。

続くステップＳ１４〜ステップＳ２６においては、クランク軸８の回転速度を平滑化する処理を行なう。これは、クランク軸８の回転速度は、図３（ａ）に示すように、各気筒の燃料噴射タイミングに同期して上昇するが、その上昇量は、気筒間でばらつきを有することがあるために行う処理である。

具体的には、まずステップＳ１４において、各気筒の燃料噴射タイミングに同期した回転上昇量ＤＮＥｋの平均値ＤＮＥＡを算出する。これら回転上昇量ＤＮＥｋは、図３（ａ）に示すように、各気筒の燃料噴射のタイミングに同期して回転速度が上昇し始める前の回転速度の極小値と回転速度の上昇による極大値との差である。上記平均値ＤＮＥＡが算出されると、ステップＳ１６〜Ｓ２６において、各気筒の回転上昇量ＤＮＥｋと平均値ＤＮＥＡとの大小に応じて、気筒間の回転変動を平滑化するための補正量ＦＣＣＢを増加又は減少させる。すなわち、平均値ＤＮＥＡよりも回転上昇量ＤＮＥｋの方が大きいときには、ステップ２０において補正量ＦＣＣＢを所定量ｑだけ減少補正し、平均値ＤＮＥＡよりも回転上昇量ＤＮＥｋの方が小さいときには、ステップＳ２２において補正量ＦＣＣＢを所定量ｑだけ増加補正する。なお、回転上昇量ＤＮＥｋと平均値ＤＮＥＡとが略等しいときには、補正量ＦＣＣＢを補正しないことが望ましい。

こうして全ての気筒について補正量ＦＣＣＢの補正がなされると、ステップＳ２８において、各気筒毎に、１燃焼サイクルにおいて要求される噴射量を、上記噴射量Ｑと、補正量ＦＣＣＢの和とする。この要求噴射量によって、実際の回転速度を目標値とすることができるのみならず、図３（ｂ）に示すように、気筒間の回転速度のばらつきを補償することもできる。

なお、この要求噴射量が算出されると、図４に示すように、要求噴射量を複数の噴射量に分割する。これは、図４に例示するように、要求噴射量を、複数回の燃料噴射によって噴射するための処理である。図４では、２段のパイロット噴射ｐと、１段のメイン噴射と、１段のアフタ噴射とがなされる例を示す。ここで、パイロット噴射は、極微小な燃料が噴射されて着火の直前の燃料と空気との混合を促進させるとともに、メイン噴射後の着火時期の遅れを短縮して窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制し、燃焼音及び振動を低減する。メイン噴射は、ディーゼル機関の出力トルクの生成に寄与して且つ多段噴射中の最大の噴射量を有する。アフタ噴射は、微粒子物質（ＰＭ）を再燃焼させる。

上記ステップＳ２８の処理が完了すると、ステップＳ３０において、上記算出される噴射量に応じて燃料噴射弁１６を操作する。すなわち、上記分割された各噴射量（図４に例示する噴射量Ｑ１〜Ｑ４）を噴射量の指令値とし、これに応じた噴射期間を算出する。そして、この噴射期間に渡って燃料噴射弁１６を開弁させるために、燃料噴射弁１６に対する通電操作を行なう。

なお、上記ステップＳ１０において実行条件が成立していないと判断されるときや、ステップＳ３０の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

上記態様にてアイドル時にクランク軸８の回転速度を目標値に適切に制御することができる。

ところで、アイドル時には、回転速度が一定に制御されるために、ユーザのアクセル操作に応じてディーゼル機関が運転されるときと比較して、クランク軸８の回転速度が安定したものとなる。特に、アイドル時には、上記気筒間の回転変動を平滑化するフィードバック制御もなされるために、クランク軸８の回転速度がいっそう安定したものとなる。このため、燃料噴射弁１６のいずれかが噴射不能となる異常である場合には、図５に示すように、クランク軸８の回転速度のばらつきが生じるものと考えられ、これが従来、アイドル時にクランク軸８の挙動に基づいて燃料噴射弁１６の異常の有無を診断するモーティベーションとなっていた。すなわち、図５に例示するように、３番気筒の燃料噴射弁１６が噴射不能の異常である場合、図６（ａ）に示すように、３番気筒の噴射タイミングに同期した回転上昇量ＤＮＥｋが、上記平均値ＤＮＥＡから大きくずれ、平均値ＤＮＥＡに基づき設定される判定閾値を下回る。このため、回転上昇量ＤＮＥｋが判定閾値を下回ることを検出することで、異常がある旨判断することができる。

しかし、近年では、各気筒のピストンが圧縮上死点に変位する際の抵抗を低減して出力を向上させるべく、圧縮率が低減される傾向にある。そして、圧縮率が低減されると、たとえ噴射不能な気筒があったとしても、気筒間の回転変動が抑制される。また、近年、ディーゼル機関の振動やクランク軸８のねじれ力を抑制するフライホイールダンパが改良され、気筒間の回転変動が抑制される傾向にある。更に、これら構造上の変化に加えて、図４に例示したように、単一の気筒において１燃焼サイクル内で複数回の燃料噴射を行う多段噴射制御がなされるようになってきている。多段噴射がなされると、出力トルクの生成期間が伸長するために、先の図２に示した回転上昇量が低下し、クランク軸８の回転が平滑化される。

このように構造上、及び制御上の変化によって、アイドル時のクランク軸８の挙動に基づく燃料噴射弁１６の異常の有無の診断が困難なものとなってきている。すなわち、図５に例示するように、３番気筒の燃料噴射弁１６に噴射不能な異常が生じた場合であっても、その回転上昇量ＤＮＥ２と平均値ＤＮＥＡとのずれが低減される。ここで、判定閾値と平均値ＤＮＥＡとの差を縮めたのでは、ノイズ等の影響によって正常な燃料噴射がなされているときであっても、判定閾値を下回り得る。これに対し、判定閾値を従来どおりとしたのでは、図６（ｂ）に示すように、異常であっても判定閾値を下回らないこととなる。このように、上記構造上及び制御上の変化に伴って、異常の判断を行うことが困難となってきている。

そこで本実施形態では、アイドル回転速度制御時、１つの燃料噴射弁１６の通電をカットすることで強制的に噴射を停止させ、これにより、故意にクランク軸８の回転変動を増大させる。そして、このときの回転変動の増大の有無に基づき、燃料噴射弁１６の異常の有無を診断する。

詳しくは、４つの気筒を２つのグループにグループ化し、１番気筒及び４番気筒をＡグループとし、２番気筒及び３番気筒をＢグループとする。そして、一方のグループのいずれかの燃料噴射弁１６の噴射を停止する。ここで、図７（ａ）の丸印にて、３番気筒の燃料噴射弁１６が噴射不能である場合を示す。この場合、３番気筒の噴射タイミングに同期した回転上昇量ＤＮＥ３のみが、他の気筒の噴射タイミングに同期した回転上昇量ＤＮＥ１、ＤＮＥ２，ＤＮＥ４よりも小さいものの、その差はわずかであり、その差に基づき３番気筒の燃料噴射弁１６に異常があると精度良く判断することは困難である。しかし、図７（ａ）に×印にて示すように、同じＢグループの２番気筒の燃料噴射弁１６による燃料噴射を停止することで、Ｂグループの燃料噴射に同期した回転上昇量ＤＮＥ３，ＤＮＥ４の和ＢＤＮＥは、Ａグループの燃料噴射に同期した回転上昇量ＤＮＥ２，ＤＮＥ３の和ＡＤＮＥよりもかなり小さくなる。これに対し、３番気筒の燃料噴射弁１６が正常である場合には、２番気筒の燃料噴射弁１６の通電をカットしても、Ｂグループの上記和ＢＤＮＥは、Ａグループの上記和ＡＤＮＥよりも小さいとはいえ、その差はさほど大きな値とはならない。

一方、図７（ｂ）に丸印にて示すように、３番気筒の燃料噴射弁１６が噴射不能である場合に、１番気筒の燃料噴射弁１６の通電をカットした場合には、Ｂグループの上記和ＢＤＮＥとＡグループの上記和ＡＤＮＥとは近似する。

このため、Ｂグループの上記和ＢＤＮＥとＡグループの上記和ＡＤＮＥとの差に基づき、通電カットをしたグループ内の通電カットをしていない燃料噴射弁１６の異常の有無を高精度に診断することができる。

図８に、本実施形態にかかる燃料噴射弁１６の異常の有無の診断の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理においては、アイドル回転速度制御がなされており（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、且つ診断フラグがオンとされているとき（ステップＳ４６：ＹＥＳ）に、燃料噴射弁１６の異常診断を行う（ステップＳ５０）。ここで、診断フラグは、ＥＣＵ３０の起動スイッチ（イグニッションスイッチ）がオンとされてからオフとされるまでの間に、診断を１回のみ行うようにするために設けられるものである。すなわち、診断フラグは、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられることで（ステップＳ４０：ＹＥＳ）オンとされ（ステップＳ４２）、ステップＳ５０の処理がなされることでオフとされる（ステップＳ５２）。

図９に、上記ステップＳ５０の処理を示す。

この一連の処理では、１番気筒から順にこれをｋ番気筒とし（ステップＳ６０）、同じグループ内の燃料噴射弁１６の通電をカットして（ステップＳ６２）、所定時間γの間、待機する（ステップＳ６４）。所定時間γは、特定の燃料噴射弁１６の強制的な噴射停止によるクランク軸８の回転変動が収束し定常状態が実現するまでに要すると想定される時間に基づき設定されている。そして、所定時間γが経過すると判断されると、Ｂグループの上記和ＢＤＮＥと、Ａグループの上記和ＡＤＮＥとを算出し（ステップＳ６６）、これらの差の絶対値が閾値αよりも大きいか否かを判断する。閾値αは、ｋ番気筒（通電カットした気筒と同じグループの気筒）に異常があるときに、上記差として生じ得ると想定される値の最小値に基づき設定されている。

そして、閾値αよりも大きいと判断されると、ステップＳ７０において、異常カウンタＣをインクリメントする。これらステップＳ６６〜Ｓ７０の処理は、ｋ番気筒と同じグループ内の燃料噴射の停止後、判定時間εが経過するまで継続される（ステップＳ７２）。判定時間εは、ｋ番気筒の燃料噴射弁１６に実際に異常がある場合に異常カウンタＣのカウンタ値を十分な数とすることのできる時間に設定されている。

判定時間εが経過すると、ステップＳ７４において、カウンタＣが規定回数β以上であるか否かを判断する。規定回数βは、クランク角センサ２２の検出値の取得等の回転上昇量ＤＮＥｋの算出過程におけるノイズの混入などに起因して、上記差が閾値αを上回ることによる異常がある旨の誤判断を回避するために十分な回数に設定されている。実際には、規定回数βは、判定時間ε内のステップＳ６６、Ｓ６８の処理回数に近似する値とされており、判定時間εと規定回数βとの設定によって、上記誤判断の回避を図る。

規定回数β以上であると判断されると、ステップＳ７６において、ｋ番気筒に異常があると判断し、先の図８のステップＳ５０の処理を一旦終了する。これに対し、規定回数β未満であると判断されると、診断対象となっていない気筒がある間は、その気筒についてステップＳ６２〜Ｓ７６までの処理を行う（ステップＳ７８、Ｓ８０）。そして、全ての気筒において異常がない場合には（ステップＳ８０：ＹＥＳ）、先の図８のステップＳ５０の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）Ａグループ及びＢグループのうちの一方のグループのいずれか一方の気筒の燃料噴射弁１６による燃料噴射を強制的に停止し、一方のグループの噴射に同期した回転上昇量の和が他方のグループの噴射に同期した回転上昇量の和よりも閾値α以上小さいことに基づき、一方のグループの他方の燃料噴射弁１６に異常があると判断した。これにより、たとえ単一の気筒において燃料噴射を行うことができなくなることによる回転変動量が小さい状況であっても、異常の有無の診断を高精度に行うことができる。

（２）上記閾値α以上小さいことが検出される回数が規定回数β以上となるときに、一方のグループの他方の燃料噴射弁１６に異常があると判断した。これにより、異常がないにもかかわらず異常があるとの誤判断をすることを回避することができ、燃料噴射弁１６の異常の有無をより高精度に診断することができる。

（３）４気筒のディーゼル機関において、互いに異なるグループ間で共通の気筒を含まないようにして４つの気筒を２つのグループにグループ化した。これにより、任意の一方のグループの回転上昇量の和を、他のグループの回転上昇量の和と比較することで適切な診断を行うことができる。

（４）燃焼の１サイクル内に各気筒において複数回の燃料噴射を行う多段噴射制御を行った。このため、燃料噴射不能の燃料噴射弁１６の燃料噴射タイミングに同期した回転変動量と、正常な燃料噴射弁１６の燃料噴射タイミングに同期した回転変動量との差が生じにくく、これらの差によって燃料噴射弁１６の異常の有無を診断することが困難なものとなっている。このため、本実施形態は、上記（１）〜（３）の作用効果を特に好適に奏することができるものとなっている。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、先の図２に示したアイドル回転速度制御時、診断対象とする燃料噴射弁１６についての補正量ＦＣＣＢを強制的に変更する。これにより、対象とする燃料噴射弁１６が正常であるなら、図１０に示すように、気筒間の回転変動を平滑化する処理によって、補正量ＦＣＣＢは、再度、変更前の値に近づくはずである。すなわち、先の図２に示したフィードバック制御によってクランク軸８の回転状態が定常となっているときに（図１０（ａ））、例えば４番気筒について、補正量ＦＣＣＢを強制的に増加させると、その回転上昇量ＤＮＥ４が上昇する（図１０（ｂ））。しかし、先の図２に示したフィードバック制御により、上記補正量ＦＣＣＢの強制的な変更に起因する回転変動が平滑化される（図１０（ｃ））。これに対し、対象とする燃料噴射弁１６が噴射不能であるなら、補正量ＦＣＣＢを変更しても噴射量が変化しないため、補正量ＦＣＣＢは、変更の前後でさほど変化しないと考えられる。

本実施形態では、この性質に着目し、燃料噴射弁１６の異常の有無の診断を行う。図１１に、本実施形態にかかる異常診断の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、先の図６のステップＳ５０の処理として実行される。

この一連の処理では、１番気筒から順にこれをｋ番気筒とし（ステップＳ８２）、ｋ番気筒の補正量ＦＣＣＢｋを変更前の値Ａとして記憶する（ステップＳ８４）。次に、ｋ番気筒の補正量ＦＣＣＢｋを、所定量ΔＱだけ強制的に増加させる。この所定量ΔＱは、クランク軸８の回転変動が先の図２に示した処理によって感知され、補正量ＦＣＣＢが修正される程度に大きな値とする。更に、所定量ΔＱは、補正量ＦＣＣＢの変更の前後での変化量が、クランク角センサ２２へのノイズの混入等の他の要因による変化量と識別可能な程度に大きい値に設定される。

こうしてｋ番気筒の補正量ＦＣＣＢｋを変更すると、待機時間φが経過するまで待機する（ステップＳ８８）。待機時間φは、先の図２に示した処理によって補正量ＦＣＣＢ等の修正処理が収束し、クランク軸８の挙動が定常状態となるのに要すると想定される時間に設定されている。そして、待機時間φが経過すると（ステップＳ８８：ＹＥＳ）、ステップＳ９０において、ｋ番気筒の補正量ＦＣＣＢｋを変更後の値Ｂとして取得する。続くステップＳ９２では、値Ａと値Ｂとの差の絶対値が閾値Ｆ以上であるか否かを判断する。この閾値Ｆは、ｋ番気筒の燃料噴射弁１６に異常があるか否かを判断するための値である。閾値Ｆは、ｋ番気筒の燃料噴射弁１６に異常がないときには、待機時間φの経過後、値Ａと値Ｂの差として生じ得ない値以上に設定されている。そして、閾値Ｆ以上であると判断されると、ステップＳ９４において、ｋ番気筒の燃料噴射弁１６に異常があると判断する。

上記ステップＳ８４〜Ｓ９４の処理は、いずれかの気筒において異常があると判断される場合を除き、全ての気筒の燃料噴射弁１６について行われる（ステップＳ９６、Ｓ９８）。そして、全ての気筒の処理が終了するとき（ステップＳ９８：ＹＥＳ）や、いずれかの気筒に異常があると判断されるとき（ステップＳ９４）には、先の図６のステップＳ５０の処理を一旦終了する。

上記処理によれば、図１２に示すように、例えば３番気筒の補正量ＦＣＣＢを強制的に増加させる場合、３番気筒の燃料噴射弁１６が正常であるなら、図中実線にて示すように、補正量ＦＣＣＢの変更後、その値は、変更前の値Ａに向けて変化する。これに対し、３番気筒の燃料噴射弁１６が異常であるなら、図中破線にて示すように、補正量ＦＣＣＢの変更後、その値はほとんどそのままの値にとどまる。

このため、待機時間φの経過後、変更前の値Ａと変更後の値Ｂとに基づき、燃料噴射弁１６の異常の有無を診断することができる。特に、補正量ＦＣＣＢの変化量を用いることで、燃料噴射弁１６に対する噴射量の指令値の変化量を用いる場合よりも、精度良く異常の有無を検出することができる。これは、先の図２に示す処理において、気筒間の回転変動を平滑化するのは、補正量ＦＣＣＢのみであることによる。このため、気筒間の回転変動を平滑化するための量の変化を直接監視することで、気筒間の回転変動を平滑化する制御の動作を直接感知することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（５）アイドル回転速度制御時に、任意の１つの気筒の噴射量を強制的に増加側に変更して且つ、変更前の値Ａと変更後の値Ｂとの差に基づき、当該気筒の燃料噴射弁１６の異常の有無を診断した。これにより、当該気筒の燃料噴射弁１６の異常の有無を診断することができる。

（６）補正量ＦＣＣＢを強制的に変更して且つ、変更前後の値の差が閾値Ｆ以上であることに基づき、当該気筒の燃料噴射弁１６に異常があると判断した。これにより、異常の有無をいっそう高精度に診断することができる。

（７）補正量ＦＣＣＢを変更して待機時間φが経過した後に、診断を行うことで、先の図２に示した処理によるクランク軸８の挙動が定常となった後に診断を行うことができ、ひいては診断をより適切に行うことができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１の実施形態において、上記和ＡＤＮＥと上記和ＢＤＮＥとの差の絶対値が閾値αより大きくなる回数が規定回数β以上となることに基づき異常判断する代わりに、所定時間γの経過から判定時間εとなるまでの間、上記絶対値が閾値αよりも常時大きいときに異常判断をしてもよい。

・上記第１の実施形態においては、互いに異なるグループ間で共通する気筒を含まないようにしてグループ化をしたが、これに限らない。例えばＡグループを１番気筒と２番気筒とし、Ｂグループを１番気筒と３番気筒とし、Ｃグループを１番気筒と４番気筒とし、Ｄグループを３番気筒と４番気筒とし、Ｅグループを２番気筒と４番気筒とし、Ｆグループを２番気筒と３番気筒としてもよい。この場合、１番気筒及び２番気筒の燃料噴射弁１６を診断対象とするときには、Ａグループの回転上昇量の和とＤグループの回転上昇量の和とを比較すればよい。また、３番気筒の燃料噴射弁１６を診断対象とするときには、Ｂグループの回転上昇量の和とＥグループの回転上昇量の和とを比較すればよい。更に、４番気筒の燃料噴射弁１６を診断対象とするときには、Ｃグループの回転上昇量の和とＦグループの回転上昇量の和とを比較すればよい。要は、互いに共通した気筒を含まないグループ同士を比較対象とすればよい。

・更に、グループ化は、２つの気筒を１つのグループとするものに限らない。例えば、６気筒のディーゼル機関において、偶数気筒と奇数気筒とでグループ化してもよい。ここで、１番気筒、３番気筒、５番気筒の燃料噴射弁１６の燃料噴射を順次停止したときの、上記各グループの回転上昇量の和に基づき、診断を行ってもよい。すなわち、この場合、例えば１番気筒、３番気筒の燃料噴射をそれぞれ停止したとき、偶数気筒の回転上昇量の和が奇数気筒の回転上昇量の和よりも閾値以上大きくて且つ、５番気筒の燃料噴射を停止したとき、偶数気筒の回転上昇量の和が奇数気筒の回転上昇量の和よりも閾値以上大きくはならないとき、５番気筒の燃料噴射弁１６に異常があると判断すればよい。更に、８気筒のディーゼル機関において、偶数気筒と奇数気筒とでグループ化してもよい。ここで、例えば１番気筒及び３番気筒の燃料噴射弁１６の燃料噴射を停止したときの、上記各グループの回転上昇量の和に大きな差が生じたなら、５番気筒及び７番気筒に異常がある可能性がある。そこで、次に、１番気筒と５番気筒との燃料噴射弁１６の燃料噴射を停止し、上記各グループの回転上昇量の和に大きな差が生じないなら、５番気筒に異常があると判断すればよい。

・また、各グループの回転上昇量の和を比較する代わりに、各グループの回転上昇量の平均値を比較してもよい。

・上記第２の実施形態において、補正量ＦＣＣＢを増加側に変更したが、減少側に変更してもよい。ただし、補正量ＦＣＣＢは、微小量であるため、変更前の値Ａと変更後の値Ｂとの間に顕著な差を生じさせるためには、増加側に変更することが望ましい。

・また、特定の気筒の補正量ＦＣＣＢを変更する代わりに、最終的な噴射量の指令値を変更してもよい。これによっても、先の図２に示したように、気筒間の回転変動を平滑化する制御がなされる場合には、当該燃料噴射弁１６が正常であるなら、噴射量の指令値が変更の前後で変化し異常であるなら変化しないことから、変更前後の噴射量の値に基づき診断を行うことはできる。

・クランク軸８の回転変動を増大させるべく、少なくとも１つの燃料噴射弁１６の操作態様を、フィードバック制御によって定まる操作態様に対して強制的に変更し、変更後のクランク軸８の回転変動の増大の有無に基づき、燃料噴射弁１６のうちのいずれかに異常があるか否かを診断する手法としては、上記各実施形態及びその変形例で例示したものに限らない。例えば、診断対象となる燃料噴射弁１６の噴射量を回転上昇量の変化を明確に検出することが可能な程度まで増加側に変更し、そのときに回転上昇量の上昇が検出されないときに対象とする燃料噴射弁１６に異常があると判断してもよい。

・上記各実施形態ではディーゼル機関に本発明を適用したが、これに限らず、ガソリン機関に適用してもよい。この場合であっても、ガソリン機関の構造上の改良による低圧縮率化や、フライホイールダンパの改良がなされているものにあっては、上述した問題が生じるため、本発明の適用が特に有効である。

第１の実施形態のエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかるアイドル回転速度制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる気筒間の回転変動を平滑化する制御の手法を説明する図。 同実施形態にかかる燃料噴射制御の態様を示すタイムチャート。 燃料噴射弁の異常の有無の診断における問題点を説明するための図。 燃料噴射弁の異常の有無の診断における問題点を説明するための図。 上記実施形態にかかる燃料噴射弁の異常の有無の診断手法を説明する図。 同実施形態にかかる燃料噴射弁の異常の有無の診断の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる燃料噴射弁の異常の有無の診断の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態にかかる燃料噴射弁の異常の有無の診断手法を説明する図。 同実施形態にかかる燃料噴射弁の異常の有無の診断の処理手順を示すフローチャート。 上記実施形態にかかる燃料噴射弁の異常の有無の診断態様を示すタイムチャート。

符号の説明

８…クランク軸、１６…燃料噴射弁、２２…クランク角センサ、３０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置の一実施形態）。

Claims (4)

1. 多気筒内燃機関の各気筒毎に設けられる燃料噴射弁を操作することで出力軸の回転速度を目標値にフィードバック制御する燃料噴射制御装置において、
   前記多気筒内燃機関の出力軸の回転変動を増大させるべく、少なくとも１つの燃料噴射弁の操作態様を、前記フィードバック制御によって定まる操作態様に対して強制的に変更する変更手段と、
   該変更後の前記出力軸の回転変動の増大の有無に基づき、前記燃料噴射弁のうちのいずれかに異常があるか否かを診断する診断手段とを備え、
   前記変更手段は、２つの気筒毎にグループ化されたもののうちの任意の１つのグループのいずれか一方の気筒の燃料噴射弁による燃料噴射を強制的に停止するものであり、
   前記診断手段は、前記任意の１つのグループの燃料噴射タイミングに同期した前記出力軸の回転上昇量が、他のグループの燃料噴射タイミングに同期した前記出力軸の回転上昇量よりも所定以上小さいことに基づき、前記任意のグループのうち噴射を停止しなかった方の気筒の燃料噴射弁に異常があると判断することを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記診断手段は、前記任意の１つのグループの燃料噴射タイミングに同期した前記出力軸の回転上昇量が、他のグループの燃料噴射タイミングに同期した前記出力軸の回転上昇量よりも所定以上小さいことが所定の複数回検出されるとき、前記任意のグループのうち噴射を停止しなかった方の気筒の燃料噴射弁に異常があると判断することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記任意の１つのグループと前記他のグループとの間での前記回転上昇量の比較が、共通の気筒を含まないグループ間での比較であることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射制御装置。
4. 当該燃料噴射制御装置が、燃焼の１サイクル内に各気筒において複数回の燃料噴射を行う多段噴射制御をすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。

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