JP4927800B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関し、詳しくは、エンジンの吸気スロットル部を通過する吸入空気量を検出する手段、及び、前記吸気スロットル部下流の吸気管の圧力を検出する手段の異常を判定する技術に関する。

特許文献１には、エアフローセンサの出力に基づいて第１の吸入空気量を算出すると共に、スロットル下流に配置された圧力センサの出力に基づいて第２の吸入空気量を算出し、前記第１の吸入空気量と第２の吸入空気量との比較に基づいて前記エアフローセンサの故障を判定する、エアフローセンサの故障判定装置が開示されている。
特開２００４−０９２６１４号公報

上記故障判定装置では、圧力センサが正常であることを前提として、エアフローセンサの故障を判定する構成であり、圧力センサについては、出力変化があれば正常と見なすようになっている。
このため、圧力センサのダイナミックレンジが変化するなどの異常が発生すると、圧力センサが正常であると判断されて、エアフローセンサの故障判定が実行され、エアフローセンサの故障を誤判定する可能性があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、圧力検出手段（圧力センサ）及び空気量検出手段（エアフローセンサ）について高精度に異常判定を行えるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本発明は、エンジンの吸気スロットル部を通過する吸入空気量を検出する空気量検出手段と、前記エンジンの空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段による空燃比の検出値が目標空燃比に近づくように、前記空気量検出手段で検出された吸入空気量に基づいて演算される基本燃料噴射量を補正するための空燃比補正係数を演算し、前記空燃比補正係数に基づき前記エンジンへの燃料供給を制御する燃料供給制御手段と、前記吸気スロットル部下流の吸気管の圧力を検出する圧力検出手段と、前記吸入空気量の検出値に基づいてエンジン負荷を示す第１指標値を演算する第１指標値演算手段と、前記吸気管圧力の検出値に基づいてエンジン負荷を示す第２指標値を演算する第２指標値演算手段と、前記第１指標値と第２指標値との偏差が閾値を超えている場合に、前記空気量検出手段と前記圧力検出手段とのいずれかに異常が発生している状態を判定する異常検知手段と、前記異常検知手段によって前記空気量検出手段と前記圧力検出手段とのいずれかに異常が発生していると判定された場合に、前記第２指標値の前記第１指標値に対する比が、前記空燃比補正係数に近似する値である場合は、前記空気量検出手段に異常が発生していると判定する空気量異常判定手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。

上記発明によると、第１指標値と第２指標値とから、エンジン負荷の検出誤差の発生を判定でき、また、空燃比補正係数は、基本燃料噴射量の補正なしで得られる空燃比の目標空燃比に対するずれ代を示し、前記ずれ代は吸入空気量の検出誤差に基づいて発生するので、空気量検出手段に異常が発生しているか否かを、高精度に判定できる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る制御装置を備えた車両用エンジンのシステム構成を示す図である。
エンジン２００は、車両用の直列４気筒エンジンであり、吸気ダクト２０１、吸気スロットル部２０２、吸気コレクタ部２０３及び吸気マニホールド２０４を介して、各気筒に空気が供給される。

前記吸気ダクト２０１には、前記吸気スロットル部２０２を通過するエンジン２００の吸入空気量ＱＡを検出するエアフローセンサ（空気量検出手段，流量計）２０５が配置され、また、前記吸気コレクタ部２０３には、吸気スロットル部２０２下流の吸気管圧力（ブースト）ＰＢを検出する圧力センサ（圧力検出手段）２０６が配置されている。
尚、前記エアフローセンサ２０５として、本実施形態では、例えば熱線式の質量流量計を用いるが、センサの種類を限定するものではなく、公知の種々の流量計を採用することができる。

また、前記吸気スロットル部２０２を迂回するバイパス空気量を調整することで、アイドル運転時のエンジン回転速度ＮＥを制御するＩＳＣバルブ（アイドルスピードコントロールバルブ）２０７が設けられている。
尚、前記吸気スロットル部２０２としては、運転者のアクセル操作に機械的に連動してスロットル弁を開閉動作させる機構の他、モータ等のアクチュエータによってスロットル弁を開閉する電子制御式スロットル機構とすることができ、前記電子制御式スロットル機構を採用する場合には、前記ＩＳＣバルブ２０７を省略することができる。

更に、エンジン２００の吸気ポート２０８には、吸気ポート２０８内に燃料を噴射する燃料噴射弁２０９が気筒毎に配置されている。
前記燃料噴射弁２０９から噴射された燃料及び空気は、吸気行程で吸気バルブ２１０が開くことで、燃焼室２１１内に吸引され、燃焼室２１１内の燃料は、点火プラグ２１２による火花点火によって着火燃焼する。

尚、燃料噴射弁２０９が、燃焼室２１１内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式エンジンであってもよい。
前記燃焼によるガス膨張でピストン２１３が押し下げられ、クランク機構２１４を介してクランク軸２１５が回転駆動される。
燃焼室２１１内の燃焼後のガスは、排気行程で排気バルブ２１６が開くことで、燃焼室２１１内から排出され、排気マニホールド２１７及び排気ダクト２１８を介して大気中に放出される。

前記排気ダクト２１８には、排気中の有害成分を転換する触媒コンバータ２１９が介装されている。
前記点火プラグ２１２それぞれには、点火プラグ２１２に対して点火エネルギを供給する点火モジュール２２０が直付けされている。
前記点火モジュール２２０は、点火コイルと該点火コイルへの通電を制御するパワートランジスタとを含んで構成される。

前記燃料噴射弁２０９には、燃料タンク２２１内の燃料が燃料ポンプ２２２によって圧送され、燃料噴射弁２０９は、開弁時間に比例する量の燃料を噴射するようになっている。
前記ＩＳＣバルブ２０７、燃料噴射弁２０９、点火モジュール２２０は、エンジン制御装置２２３によって制御される。

前記エンジン制御装置２２３は、マイクロコンピュータを含んで構成され、各種センサ・スイッチからの信号を入力し、予め記憶されたプログラムに従った演算処理を行うことで、前記ＩＳＣバルブ２０７、燃料噴射弁２０９、点火モジュール２２０それぞれの操作量を決定し出力する。
前記各種センサとしては、前記エアフローセンサ２０５，圧力センサ２０６の他、前記吸気スロットル部２０２におけるスロットル弁２０２Ａの開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２２５、エンジン２００の冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ２２６、排気通路に配置されエンジン２００の空燃比と密接な関係にある排気中の酸素濃度に感応して出力が変化する空燃比センサ（酸素濃度センサ）２２７、吸気カムシャフトの回転に同期してカム信号ＣＡＭを発生するカムセンサ２２８、クランク軸２１５の回転に同期してポジション信号ＰＯＳ及びリファレンス信号ＲＥＦを出力するクランク角センサ２２９などが設けられている。

尚、空燃比センサ２２７は、実際の空燃比をリニアに検出するセンサ（広域空燃比センサ）の他、実際の空燃比の理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出するセンサ（酸素センサ）を用いることができる。
また、エンジン２００の運転・停止のメインスイッチであるエンジンスイッチ２２９の信号が、前記エンジン制御装置２２３に入力されるようになっている。

前記クランク角センサ２２９は、クランク軸２１５に軸支したシグナルプレート２２９ａの周縁に等間隔で形成された突起部２２９ｂを、ピックアップ２２９ｃで検出することで、単位クランク角毎のポジション信号ＰＯＳを出力すると共に、前記シグナルプレート２２９ａに１８０deg間隔で２箇所に形成した突起部２２９ｄをピックアップ２２９ｅで検出することで、各気筒の所定クランク角位置（所定ピストン位置）毎のリファレンス信号ＲＥＦを出力する。

前記リファレンス信号ＲＥＦの出力間隔は、本実施形態における４気筒エンジンにおける点火間隔に相当し、前記リファレンス信号ＲＥＦは、各気筒の同じピストン位置（例えばＢＴＤＣ７５deg）毎に出力されることになる。
一方、前記カムセンサ２０４は、前記リファレンス信号ＲＥＦの発生間隔毎に、気筒ナンバーを示す数のカム信号ＣＡＭを出力する。

そして、リファレンス信号ＲＥＦの発生時に、前回のリファレンス信号ＲＥＦから今回のリファレンス信号ＲＥＦまでの間に発生したカム信号ＣＡＭの数を判定することで、今回のリファレンス信号ＲＥＦを制御基準とする気筒、換言すれば、特定のピストン位置になっている気筒を判別できるようになっている。
また、前記リファレンス信号ＲＥＦの発生周期又は一定時間内におけるポジション信号ＰＯＳの発生数を計測することで、エンジン回転速度ＮＥが求められる。

また、本実施形態のエンジン２００には、燃料タンク２２１にて発生した燃料蒸気を、キャニスタ２３１に吸着捕集させ、エンジン２００の運転中に、パージ通路２３２に介装させたパージバルブ２３３を開弁させることで、前記キャニスタ２３１にエンジン負圧を作用させることで、キャニスタ２３１に吸着捕集されている燃料蒸気を脱離させて、吸気スロットル部２０２下流の吸気管に導入させる蒸発燃料処理装置が備えられている。

更に、エンジン排気の一部を、ＥＧＲバルブ２４１が介装されるＥＧＲ２４２通路を介して吸気スロットル部２０２下流の吸気管に還流させる排気還流装置が備えられている。
そして、前記パージバルブ２３３及びＥＧＲバルブ２４１は、前記エンジン制御装置２２３によって制御される。
図２は、前記エンジン制御装置２２３の内部構成を示す図である。

ＣＰＵ３０１の内部には、エンジン２００に設置された各センサから出力されるアナログの電気信号をデジタル信号に変換して入力し、デジタル信号として演算される制御信号を、アクチュエータの駆動信号に変換するＩ／Ｏ部３０２が設けられている。
前記Ｉ／Ｏ部３０２には、エアフローセンサ２０５，圧力センサ２０６，スロットル開度センサ２２５，水温センサ２２６，空燃比センサ２２７，カムセンサ２２８，クランク角センサ２２９，エンジンスイッチ２２９などからの出力信号がそれぞれ入力されている。

前記ＣＰＵ３０１から出力される制御信号はドライバ３１０を介して、各気筒の燃料噴射弁２０９ａ〜２０９ｄ、各気筒の点火モジュール２２０ａ〜２２０ｄ、ＩＳＣバルブ２０７、ＥＧＲバルブ２４１、パージバルブ２３３、更に、運転者に故障の発生を警告するための故障表示警告灯３２１などへ出力される。
前記故障表示警告灯３２１は、例えば車両の運転席付近に設置され、故障発生時に点灯され、故障発生を運転者に知らせる装置であるが、この他、音声・ブザー・モニタ画面上の文字表示などで、故障発生を運転者に知らせるようにすることができる。

図３は、前記エンジン制御装置２２３の制御ブロック図である。
回転数計算手段１０１には、クランク角センサ２２９からのポジション信号ＰＯＳ及び／又はリファレンス信号ＲＥＦが入力され、前記リファレンス信号ＲＥＦの発生間隔時間や、所定時間内におけるポジション信号ＰＯＳの発生数を検出することで、エンジン回転速度ＮＥ（rpm）を計算する。

また、吸入空気量計算手段１０２には、エアフローセンサ２０５からの出力信号が入力され、前記出力信号を吸入空気流量ＱＡのデータに変換する。
基本燃料計算手段１０３（燃料供給制御手段）には、前記エンジン回転速度ＮＥ（rpm）及び吸入空気流量ＱＡが入力され、前記エンジン回転速度ＮＥ（rpm）及び吸入空気流量ＱＡに基づいて基本燃料噴射量ＴＰ（基本噴射パルス幅）を演算し、また、前記エンジン回転速度ＮＥ（rpm）及び吸入空気流量ＱＡに基づいてエンジン負荷を代表するパラメータを計算する。

尚、エンジン負荷を代表するパラメータとして、前記基本燃料噴射量ＴＰ（基本噴射パルス幅）を用いることができる他、エンジン回転速度ＮＥ（rpm）及び吸入空気流量ＱＡに基づいて算出されるシリンダ吸入空気量や、吸気管負圧，アクセル開度（スロットル開度）などでエンジン負荷を代表させることができる。
基本燃料補正係数計算手段１０４には、前記エンジン負荷とエンジン回転速度ＮＥとが入力され、これらに基づいてマップを参照して、前記基本燃料噴射量ＴＰを補正するための基本補正係数を設定する。

また、基本点火時期計算手段１０５には、前記エンジン負荷とエンジン回転速度ＮＥとが入力され、これらに基づいてマップを参照して、基本点火時期（基本点火進角値）を決定する。
加減速判定手段１０６には、スロットル開度センサ２２５の出力が入力され、例えば、スロットル開度ＴＶＯの変化（単位時間当たりの変化量）に基づき、エンジン２００の加減速運転状態（過渡運転状態）において前記基本燃料噴射量ＴＰを補正するための加減速時補正係数を設定する。

ＩＳＣ制御手段１０７には、水温センサ２２６及びスロットル開度センサ２２５からの出力信号が入力されると共に、前記エンジン回転速度ＮＥのデータが入力され、これらに基づいて前記ＩＳＣバルブ２０７の操作量を演算して出力する。
具体的には、スロットル開度センサ２２５で検出されるスロットル開度ＴＶＯが全閉であるエンジン２００のアイドル運転状態において、機関運転条件（例えばエンジン温度を代表する水温ＴＷ）に応じて設定される目標アイドル回転速度（rpm）に実際のエンジン回転速度ＮＥが近づくように、前記ＩＳＣバルブ２０７の操作量をフィードバック制御する。

空燃比帰還制御係数計算手段１０８には、エンジン負荷とエンジン回転速度ＮＥと空燃比センサ２２７の出力信号とが入力される。
そして、エンジン負荷とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて目標空燃比を設定する一方、前記空燃比センサ２２７（空燃比検出手段）の出力に基づいて実際の空燃比を検出し、該実際の空燃比を前記目標空燃比に近づけるように、前記目標空燃比と実際の空燃比との偏差に基づき、前記基本燃料噴射量ＴＰを補正するための空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡ（空燃比補正係数）を設定する。

前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは初期値が1.0であり、前記基本燃料噴射量ＴＰ（基本噴射パルス幅）に乗算される補正係数であって、例えば、前記目標空燃比と実際の空燃比との偏差に基づく比例・積分・微分動作に基づいて設定される（空燃比補正係数演算手段）。
そして、実際の空燃比が目標空燃比よりもリーンであれば、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡ＞1.0に設定して燃料噴射量を増量補正し、実際の空燃比が目標空燃比よりもリッチであれば、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡ＜1.0に設定して燃料噴射量を減量補正する。

基本燃料補正手段１０９には、前記基本燃料噴射量ＴＰ，基本補正係数，加減速時補正係数，水温ＴＷ，空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが入力され、前記基本燃料噴射量ＴＰを、前記基本補正係数，加減速時補正係数，水温ＴＷ，空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに基づいて補正して、最終的な燃料噴射量ＴＩを算出する。
そして、該燃料噴射量ＴＩに対応するパルス幅の噴射パルス信号を、各気筒の吸気行程にタイミングを合わせて、各燃料噴射弁２０９ａ〜２０９ｄに出力する（燃料供給制御手段）。

このように、本実施形態において、エンジン２００への燃料噴射量は、エアフローセンサ２０５で検出された吸入空気流量ＱＡに基づいて制御される。
点火時期補正手段１１０には、前記基本点火時期及び水温が入力され、前記基本点火時期をそのときの水温ＴＷに応じて補正して、最終的な点火時期を算出し、該点火時期に基づいて各点火モジュール２２０ａ〜２２０ｄに点火制御信号を出力する。

ＥＧＲ制御手段１１１には、エンジン負荷及びエンジン回転速度ＮＥが入力され、これらに基づいて前記ＥＧＲバルブ２４１の目標開度を演算し、該目標開度に制御するための操作信号を前記ＥＧＲバルブ２４１に出力する。
キャニスタパージ制御手段１１２には、エンジン負荷及びエンジン回転速度ＮＥが入力され、これらに基づいて前記パージバルブ２３３の目標開度を演算し、該目標開度に制御するための操作信号を前記パージバルブ２３３に出力する。

更に、センサ系診断手段１２４が設けられており、該センサ系診断手段１２４には、前記エアフローセンサ２０５の出力信号、前記圧力センサ２０６の出力信号、及び、前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが入力され、これらに基づいて、エアフローセンサ２０５と圧力センサ２０６とのいずれかに異常が発生しているか否かを診断し、該診断結果に基づいて、フェイルセーフ制御、診断履歴の記憶、前記故障表示警告灯３２１（警告手段）の制御などを行う。

図４のフローチャートは、前記エンジン制御装置２２３によるエンジン制御の流れを示すものであり、図４のフローチャートに示すルーチンは一定時間毎に割り込み処理されるようになっている。
ステップＳ１２０１では、クランク角センサ２２９の出力に基づいてエンジン回転速度ＮＥ（rpm）を計算する。

ステップＳ１２０２では、エアフローセンサ２０５の出力信号（電圧）を読み込む。
ステップＳ１２０３では、エアフローセンサ２０５の出力信号から吸気管圧力（ブースト圧）ＰＭＭＨＧを推定し、ステップＳ１２０４では、前記吸気管圧力（ブースト圧）の推定結果ＰＭＭＨＧからシリンダ流入空気量ＱＡＲを計算する。
上記吸気管圧力（ブースト圧）ＰＭＭＨＧの推定、及び、推定結果に基づくシリンダ流入空気量ＱＡＲの計算については、後で詳細に説明する。

尚、推定吸気管圧力（ブースト圧）ＰＭＭＨＧを制御や後述する診断に用いない場合には、ステップＳ１２０３及びステップＳ１２０４の処理を省略することができる。
ステップＳ１２０５では、前記エンジン回転速度ＮＥ（rpm）、及び、エアフローセンサ２０５で検出された吸入空気流量ＱＡに基づいて基本燃料噴射量ＴＰ（基本噴射パルス幅）を演算する。

ステップＳ１２０６では、基本燃料補正係数を、そのときのエンジン負荷とエンジン回転速度ＮＥとに基づいてマップから検索する。
ステップＳ１２０７では、例えば、スロットル開度センサ２２５の出力に基づいて検出されるスロットル開度ＴＶＯの単位時間当たりの変化量から、エンジン２００の加速・減速状態の判定を行う。

ステップＳ１２０８では、前記加速・減速状態の判定結果に基づいて、加速時に燃料噴射量を増量補正し、減速時に燃料噴射量を減少補正する加減速時補正係数を計算する。
ステップＳ１２０９では、空燃比センサ２２７の出力を読み込む。
ステップＳ１２１０では、空燃比センサ２２７の出力に基づいて検出される実際の空燃比と、エンジン運転状態（エンジン負荷・エンジン回転速度ＮＥ）に応じて設定される目標空燃比との偏差に基づいて、実際の空燃比を目標空燃比に近づけるための空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを計算する。

ステップＳ１２１１では、基本燃料噴射量ＴＰを、基本燃料補正係数，加減速時補正係数，空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡなどに基づいて補正して、最終的な燃料噴射量ＴＩを計算する。
ステップＳ１２１２では、エンジン運転状態（エンジン負荷・エンジン回転速度ＮＥ）に応じて基本点火時期を計算する。

ステップＳ１２１３では、前記基本点火時期を加減速時（過渡運転時）に進角・遅角補正するための補正値を計算する。
ステップＳ１２１４では、基本点火時期を、加減速時の補正値や冷却水温度に応じた補正値などによって補正し、最終的な点火時期を設定する。
ステップＳ１２１５では、目標アイドル回転速度を、冷却水温度ＴＷなどに基づいて計算する。

ステップＳ１２１６では、スロットル全閉のアイドル運転時において、実際のエンジン回転速度ＮＥが前記目標アイドル回転速度に近づくように、ＩＳＣバルブ２０７の通過空気量の目標を計算し、該目標通過空気量に応じた開度にＩＳＣバルブ２０７を制御する。
図５のフローチャートは、前記ステップＳ１２０３における吸気管圧力の推定処理の詳細を示す。

図５のフローチャートに示すルーチンは、一定時間毎に割り込み処理され、まず、ステップＳ１３０１では、ハードフィルタ（アナログローパスフィルタ）を通過したエアフローセンサ２０５の出力信号（出力電圧）を、Ａ／Ｄ変換して読み込む。
ステップＳ１３０２では、読み込んだエアフローセンサ２０５の出力信号を、ソフトフィルタ（例えば加重平均演算）によって平滑化処理する。

ステップＳ１３０３では、ソフトフィルタを通過した後（平滑処理後）のエアフローセンサ２０５の出力を、予め記憶されている変換テーブルに基づいて空気流量ＱＡ００のデータに変換する。
ステップＳ１３０４では、本ルーチンの前回実行時に、後述するステップＳ１３０６において計算されたシリンダ流入空気量ＱＡＲを読み込む。

尚、前記ステップＳ１３０６で計算されたシリンダ流入空気量ＱＡＲが、その都度ＲＡＭに更新記憶されるようになっており、ステップＳ１３０４では、前記ＲＡＭの記憶データを読み込むものとする。
ステップＳ１３０５では、前記空気流量ＱＡ００、シリンダ流入空気量ＱＡＲ、前回の推定吸気管圧力ＰＭＭＨＧから、今回の推定吸気管圧力ＰＭＭＨＧを計算する。

ステップＳ１３０６では、前記今回の推定吸気管圧力ＰＭＭＨＧとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて、シリンダ流入空気量ＱＡＲを計算する。
図６は、前記シリンダ流入空気量ＱＡＲの計算処理を示すブロック図である。
前記エアフローセンサ２０５の出力（電圧）は、抵抗ＲとコンデンサＣとから構成されるハードフィルタ（アナログローパスフィルタ）４０２を通過して、フィルタリング部４０３（デジタルローパスフィルタ）に入力される。

フィルタリング部４０３では、ハードフィルタ（アナログローパスフィルタ）４０２を通過した信号を平滑化する演算処理（例えば加重平均演算処理）を実行する。
前記フィルタリング部４０３で平滑化処理されたエアフローセンサ２０５の出力は、変換部４０４に入力され、予め記憶された変換テーブルに基づいてシリンダ流入空気量ＱＡＲに変換される。

吸気管圧力推定部４０５には、前記空気流量ＱＡ００、シリンダ流入空気量ＱＡＲの前回値が入力され、これらと前回の推定吸気管圧力ＰＭＭＨＧとに基づいて、今回の推定吸気管圧力ＰＭＭＨＧを計算する。
シリンダ流入空気量演算部４０６には、吸気管圧力推定部４０５で計算された推定吸気管圧力ＰＭＭＨＧとエンジン回転速度ＮＥとが入力され、これらに基づいてシリンダ流入空気量ＱＡＲを計算して出力する。

上記推定吸気管圧力ＰＭＭＨＧ及びシリンダ流入空気量ＱＡＲは、以下の数１，数２，数３に基づいて計算される。

上記数１，数２，数３において、Ｒはガス定数、ＫＩＭＶはインテークマニフォールド容積（吸気管容積）、ΔＴは計算周期、ηは充填効率、ＴＨＡはシリンダに吸引される空気の温度、ＫＳＶはシリンダ容積であり、ＰＭＭＨＧ(n)は最新値（今回値）、ＰＭＭＨＧ(n-1)は前回値である。
上記数１では、吸気管に入る空気量（エアフローセンサ２０５の計量空気量ＱＡ００）と、吸気管から出る空気量（シリンダ流入空気量ＱＡＲ）との差分に係数を乗じて、吸気管内圧力の変化分を求めるが、マイコンによって一定周期ΔＴ毎に変化分を演算するので、数２では計算周期ΔＴを乗算しており、実際には、数１にＺ変換を施したもので演算している。

後述するように、本実施形態では、エアフローセンサ２０５（空気量検出手段）の検出結果に基づいてエンジン負荷を示す第１指標値ＱＡＴＰ（第１エンジン負荷）を計算する一方で、圧力センサ（圧力検出手段）２０６の検出結果に基づいてエンジン負荷を示す第２指標値ＰＭＴＰ（第２エンジン負荷）を計算し、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとを比較して、エアフローセンサ２０５（空気量検出手段）と圧力センサ（圧力検出手段）２０６とのいずれに異常が発生しているかを判定する。

ここで、前記推定吸気管圧力ＰＭＭＨＧを前記第１指標値とし、前記圧力センサ（圧力検出手段）２０６で検出された圧力ＰＭを前記第２指標値とし、これらを比較してエアフローセンサ２０５（空気量検出手段）と圧力センサ（圧力検出手段）２０６とのいずれに異常が発生しているかを判定させることができ、その場合、後述する説明において、エンジン負荷ＱＡＴＰを推定吸気管圧力ＰＭＭＨＧと置き換え、エンジン負荷ＰＭＴＰを圧力ＰＭと置き換えることで、同様にして診断を行える。

尚、前記第１指標値ＱＡＴＰと前記第２指標値ＰＭＴＰとは、エンジン負荷を示す同じ物理量（例えばシリンダ流入空気量や該シリンダ流入空気量に基づく基本燃料噴射量や吸気管圧力など）を異なるセンサの検出結果からそれぞれに求めたものであり、エアフローセンサ２０５及び圧力センサ２０６が共に正常であれば、前記第１指標値ＱＡＴＰと前記第２指標値ＰＭＴＰとは、予測される誤差範囲内で略同じ値を示すことになる。

図７のフローチャートは、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとに基づく、エアフローセンサ２０５及び圧力センサ２０６の異常診断（故障診断）の処理（異常判定手段）を示す。
図７のフローチャートに示すルーチンは、前記図４のフローチャートに示すルーチンの割り込み周期よりも短い周期の高速時間割り込みで実行される。

まず、ステップＳ１６０１では、診断の実行条件が成立しているか否かを判断し、診断条件が成立していれば、ステップＳ１６０２へ進む。
尚、ステップＳ１６０２では、後述するように、エンジン２００が予め設定され運転条件で運転されているか否かを判断し、運転条件として、エンジン負荷・エンジン回転速度・エンジン温度などを判断する。

ステップＳ１６０２（第１指標値演算手段）では、エアフローセンサ２０５の出力から第１指標値ＱＡＴＰを演算し、ステップＳ１６０３（第２指標値演算手段）では、圧力センサ２０６の出力から第２指標値ＰＭＴＰを演算する。
上記第１指標値ＱＡＴＰ及び第２指標値ＰＭＴＰの演算については、後でサブルーチンに従って詳細に説明する。

ステップＳ１６０４では、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差分と比較させる閾値ＤＱＡＰＭＴＰを、エンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＶＯに基づいて設定する（閾値設定手段）。
前記閾値ＤＱＡＰＭＴＰは、エアフローセンサ２０５及び圧力センサ２０６が共に正常であるときに発生する差分を超えて、差分が大きくなっていることを判断するための値であり、エアフローセンサ２０５及び圧力センサ２０６の許容誤差（出力ばらつき）によって発生する正常状態での差分が、エンジン運転条件に応じて変化することから、エンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＶＯ（エンジン負荷）に応じて前記閾値ＤＱＡＰＭＴＰを可変に設定させるようにしている。

ステップＳ１６０５では、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差分（偏差）の絶対値を演算する。
ステップＳ１６０６（異常検知手段）では、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差分の絶対値と、前記閾値ＤＱＡＰＭＴＰとを比較し、差分の絶対値≧ＤＱＡＰＭＴＰであれば、エアフローセンサ２０５及び／又は圧力センサ２０６に異常がある（故障している）と判断してステップＳ１６０７へ進み、エアフローセンサ２０５と圧力センサ２０６とのいずれに異常が発生しているかを特定するための診断を実行させる。

ステップＳ１６０８では、ステップＳ１６０７での診断結果を出力する。
前記ステップＳ１６０１における診断の実行条件が成立しているか否かの判断を、図８の制御ブロック図に従って詳細に説明する。
エンジン２００の冷却水温度ＴＷが所定水温１以上であるか否かを、比較部９０１で判断し、冷却水温度ＴＷ≧所定水温１であれば、比較部９０１から「１」を出力させ、冷却水温度ＴＷ＜所定水温１であれば、比較部９０１から「０」を出力させる。

尚、前記比較部９０１からの出力「１」は、診断許可状態を示すものであり、後述の比較部についても同様である。
更に、エンジン２００の冷却水温度ＴＷが所定水温２以下であるか否かを、比較部９０２で判断し、冷却水温度ＴＷ≦所定水温２であれば、比較部９０２から「１」を出力させ、冷却水温度ＴＷ＞所定水温２であれば、比較部９０２から「０」を出力させる。

前記所定水温１，所定水温２は、所定水温１＜所定水温２であり、所定水温１は、エンジン２００の暖気完了（冷機状態であるか否か）を判断するための閾値であり、冷却水温度ＴＷ≧所定水温１であれば、エンジン２００の暖機が完了していると判断される。
また、所定水温２は、エンジン２００が完暖後に高負荷運転されることで超える温度であり、冷却水温度ＴＷ＞所定水温２であれば、エンジン２００が高負荷運転されているもものと推定され、所定水温１≦冷却水温度ＴＷ≦所定水温２であれば、エンジン２００が、完暖完了状態であって、かつ、低・中負荷領域で運転されており、エンジン温度の条件が診断に適していると判断でき、所定水温１≦冷却水温度ＴＷ≦所定水温２であることを、冷却水温度ＴＷに関する診断実行条件とする。

尚、冷却水温度ＴＷはエンジン温度を代表するパラメータであり、冷却水温度ＴＷに代えて例えば潤滑油温度が所定温度範囲内であるか否かを判断させることができる。
また、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度１以上であるかを、比較部９０３で判断し、エンジン回転速度ＮＥ≧所定回転速度１であれば、比較部９０３から「１」を出力させ、エンジン回転速度ＮＥ＜所定回転速度１であれば、比較部９０３から「０」を出力させる。

更に、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度２以下であるかを、比較部９０４で判断し、エンジン回転速度ＮＥ≦所定回転速度２であれば、比較部９０４から「１」を出力させ、エンジン回転速度ＮＥ＞所定回転速度２であれば、比較部９０４から「０」を出力させる。
即ち、所定回転速度１，２は、所定回転速度１＜所定回転速度２であって、診断に適した回転速度領域を規定するための値であり、所定回転速度１は診断精度が低下する低回転域を規定する値であり、所定回転速度２は診断精度が低下する高回転域を規定する値であり、所定回転速度１≦エンジン回転速度ＮＥ≦所定回転速度２であれば、エンジン回転速度ＮＥに関しては、診断実行条件が成立していると判断する。

また、スロットル開度ＴＶＯが所定開度１以上であるかを、比較部９０５で判断し、スロットル開度ＴＶＯ≧所定開度１であれば、比較部９０５から「１」を出力させ、スロットル開度ＴＶＯ＜所定開度１であれば、比較部９０５から「０」を出力させる。
更に、スロットル開度ＴＶＯが所定開度２以下であるかを、比較部９０６で判断し、スロットル開度ＴＶＯ≦所定開度２であれば、比較部９０６から「１」を出力させ、スロットル開度ＴＶＯ＞所定開度２であれば、比較部９０６から「０」を出力させる。

即ち、所定開度１，２は、所定開度１＜所定開度２であって、診断に適したエンジン負荷領域を規定するための値であり、所定開度１は診断精度が低下する低負荷域を規定する値であり、所定開度２は診断精度が低下する高負荷域を規定する値であり、所定開度１１≦スロットル開度ＴＶＯ≦所定開度２であれば、エンジン負荷（スロットル開度ＴＶＯ）に関しては、診断実行条件が成立していると判断する。

換言すれば、予め診断を行わせるエンジン負荷・エンジン回転速度の領域が決められており、該領域内で運転されているか否かを、エンジン回転速度ＮＥと所定回転速度１，２との比較、及び、スロットル開度ＴＶＯ（エンジン負荷）と所定開度１，２との比較に基づいて判断している。
また、吸気スロットル部２０２（エアフローセンサ２０５）を通過しないで吸気管に入る気体があると、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとに差が生じ、エアフローセンサ２０５，圧力センサ２０６の診断に誤りが生じる。

例えば、本実施形態のように蒸発燃料処理装置を備える場合には、前記パージバルブ２３３の開度が所定開度３以下であるかを、比較部９０７で判断し、パージバルブ２３３の開度≦所定開度３であれば、比較部９０７から「１」を出力させ、パージバルブ２３３の開度＞所定開度３であれば、比較部９０７から「０」を出力させる。
即ち、パージバルブ２３３の開度＞所定開度３である場合には、エアフローセンサ２０５，圧力センサ２０６の故障とは無関係に、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとに差が生じ、誤った診断結果を出力すると判断し、診断実行を禁止する
従って、前記所定開度３は、診断実行が許可されるエンジン負荷・エンジン回転速度領域で、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの比較に基づく診断に誤りを生じさせることになるパージバルブ２３３の最小開度として、予め適合されている。

また、本実施形態のように排気還流装置を備える場合には、前記ＥＧＲバルブ２４１の開度が所定開度４以下であるかを、比較部９０８で判断し、ＥＧＲバルブ２４１の開度≦所定開度４であれば、比較部９０８から「１」を出力させ、ＥＧＲバルブ２４１の開度＞所定開度４であれば、比較部９０８から「０」を出力させる。
即ち、ＥＧＲバルブ２４１の開度＞所定開度４である場合には、エアフローセンサ２０５，圧力センサ２０６の故障とは無関係に、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとに差が生じ、誤った診断結果を出力すると判断し、診断実行を禁止する
従って、前記所定開度４は、診断実行が許可されるエンジン負荷・エンジン回転速度領域で、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの比較に基づく診断に誤りを生じさせることになるＥＧＲバルブ２４１の最小開度として、予め適合されている。

前記比較部９０１〜９０８それぞれの出力は、論理積回路（ＡＮＤ回路）９１０に入力され、更に、前記論理積回路（ＡＮＤ回路）９１０には、空燃比学習が所定のエンジン運転領域で収束している場合に、「１」として出力される空燃比学習状態信号が入力される。
前記所定のエンジン運転領域とは、診断を行わせるエンジン負荷・エンジン回転速度の領域であり、空燃比学習とは、実際の空燃比を目標空燃比に近づけるべく設定される前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの値を、区分される運転領域毎或いは全運転領域に共通の値として更新記憶し、該記憶した値（学習値）を用いて燃料噴射量を補正する制御である。

より詳細には、例えば、前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの平均値（中心値）と前回までの学習値ＡＬＰＨＡｍとの加重平均値を、新たな学習値ＡＬＰＨＡｍとして更新記憶し、基本燃料噴射量ＴＰ（基本噴射パルス幅）を、ＴＰ×（ＡＬＰＨＡ＋ＡＬＰＨＡｍ−1.0）として補正することで、学習が収束した状態では、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが1.0付近に安定し、実質的に学習値ＡＬＰＨＡｍのみによる補正で、実際の空燃比が目標空燃比付近に補正されるようになる。

尚、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの初期値を零とし、ＴＰ×（ＡＬＰＨＡ＋ＡＬＰＨＡｍ＋1.0）として空燃比補正を実施させることができる。
そして、空燃比学習が収束しているとは、前記学習値ＡＬＰＨＡｍの更新毎の変化代が、ベース空燃比が目標空燃比付近に安定していると認められる程度に小さいこと、或いは、学習値ＡＬＰＨＡｍの更新回数（学習回数）が予め設定された規定回数に達している場合であって、学習値ＡＬＰＨＡｍに基づいて燃料噴射量を補正することで、実際の空燃比が目標空燃比を含む目標空燃比領域に入っている（又は入っていると見込まれる）と判断される状態である。

換言すれば、空燃比学習の収束状態では、学習値ＡＬＰＨＡｍで補正することで、実際の空燃比を目標空燃比付近に制御できていることになり、学習値ＡＬＰＨＡｍの初期値に対するずれは、ベース空燃比（燃料噴射量の補正なしで得られる空燃比）の目標空燃比に対するずれ代を示すことになる。
前記比較部９０１〜９０８それぞれの出力が全て「１」であり、かつ、空燃比学習の収束状態を示す「１」が出力されている場合に、前記論理積回路（ＡＮＤ回路）９１０の出力が「１」となり、前記論理積回路（ＡＮＤ回路）９１０の出力が「１」であるときに、後述する診断の実行条件の成立を判断し、診断が実行される。

即ち、冷却水温度ＴＷが既定範囲内で、かつ、エンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＶＯ（エンジン負荷）で判断される運転条件が既定領域内で、かつ、パージバルブ２３３及びＥＧＲバルブ２４１の開度が既定開度以下で、かつ、空燃比学習の収束状態で、診断が実行されるようになっている。
但し、上記複数条件の全てを必須条件とするものではなく、前記複数条件のうちの一部を選択して組み合わせたり、また、別の条件と組み合わせたりすることが可能である。

上記別の診断条件としては、エアフローセンサ２０５，圧力センサ２０６以外の混合気形成に関わる部品（空燃比センサ２２７、燃料噴射弁２０９、燃料ポンプ２２２など）について、別の診断で故障判定がなされていないことなどを判断させることができる。
前記ステップＳ１６０２（第１指標値演算手段）における、エアフローセンサ２０５の出力に基づく第１指標値ＱＡＴＰの演算は、図９のフローチャート及び図１０のフローチャートに示すルーチンに従って行われる
図９のフローチャートに示すルーチンは、前記図４のフローチャートに示すルーチンの割り込み周期よりも短い周期の高速時間割り込みで実行され、ステップＳ１４０１では、ハードフィルタ（アナログローパスフィルタ）を通過したエアフローセンサ２０５の出力信号（電圧）を、Ａ／Ｄ変換して読み込む。

ステップＳ１４０２では、読み込んだエアフローセンサ２０５の出力信号を、ソフトフィルタ（例えば加重平均演算）によって平滑化処理する。
ステップＳ１４０３では、ソフトフィルタを通過した後（平滑処理後）のエアフローセンサ２０５の出力を、変換テーブルに基づいて空気流量ＱＡ００のデータに変換する。
図１０のフローチャートに示すルーチンは、前記図４のフローチャートに示すルーチンの割り込み周期と同じ周期で割り込み実行される。

ステップＳ１４０４では、前記空気流量ＱＡ００を加重平均演算して、加重平均値ＱＡｆを求める。
ステップＳ１４０５では、前記空気流量ＱＡ００の加重平均値ＱＡｆと、エンジン回転速度ＮＥとに基づいて、シリンダ流入空気量に比例する第１指標値ＱＡＴＰを演算する。
詳細には、第１指標値ＱＡＴＰを、加重平均値ＱＡｆとエンジン回転速度ＮＥと予め記憶された定数ＫＱＡとに基づいて、数４に従って算出する。

前記第１指標値ＱＡＴＰは、そのときのシリンダ流入空気量において目標空燃比の混合気を形成させるための基本燃料噴射量に相当し、エアフローセンサ２０５の出力に基づいて演算された基本燃料噴射量である。
但し、ＱＡｆ／ＮＥとしてシリンダ流入空気量を求め、これを第１指標値ＱＡＴＰとすることができる。

図１１は、前記第１指標値ＱＡＴＰの演算処理を示す制御ブロック図である。
エアフローセンサ２０５の出力は、抵抗ＲとコンデンサＣとからなるハードフィルタ（アナログローパスフィルタ）５０２を通過して、フィルタリング部５０３（デジタルローパスフィルタ）に入力される。
フィルタリング部５０３では、ハードフィルタ（アナログローパスフィルタ）５０２を通過した、エアフローセンサ２０５の出力信号を平滑化する演算処理（例えば加重平均処理）を実行する。

前記フィルタリング部５０３で平滑化処理されたエアフローセンサ２０５の出力は、変換部５０４に入力され、予め記憶された変換テーブルに基づいて空気流量ＱＡ００に変換される。
前記空気流量ＱＡ００のデータは、加重平均処理部５０５に入力され、空気流量ＱＡ００を加重平均して加重平均値ＱＡｆを求める。

空気流量ＴＰ演算部５０６には、前記加重平均値ＱＡｆとエンジン回転速度ＮＥとが入力され、第１指標値ＱＡＴＰを、前記加重平均値ＱＡｆ及びエンジン回転速度ＮＥに基づき前記数４に従って算出する。
一方、前記ステップＳ１６０３（第２指標値演算手段）における、第２指標値ＰＭＴＰの演算は、図１２のフローチャートに示すルーチンに従って行われる。

図１２のフローチャートに示されるルーチンは、前記図４のフローチャートに示したルーチンと同じ時間周期で割り込み実行される。
ステップＳ１５０１では、ハードフィルタ（アナログローパスフィルタ）を通過した圧力センサ２０６の出力信号を、Ａ／Ｄ変換して読み込む。
ステップＳ１５０２では、読み込んだ圧力センサ２０６の出力信号（電圧）を、ソフトフィルタ（例えば加重平均演算）によって平滑化処理する。

ステップＳ１５０３では、平滑化処理後の圧力センサ２０６の出力を、予め記憶された変換テーブルに従って圧力値ＰＭ０に変換する。
ステップＳ１５０４では、エンジン回転速度ＮＥを読み込む。
ステップＳ１５０５では、前記圧力値ＰＭ０とエンジン回転速度ＮＥとに基づいて、圧力ＴＰ補正値ＰＭＥＴＡを、マップから検索する。

ステップＳ１５０６では、前記圧力値ＰＭ０、前記圧力ＴＰ補正値ＰＭＥＴＡ、及び、予め記憶された定数ＫＰＭに基づいて、第２指標値ＰＭＴＰを、数５に従って算出する。

図１３は、前記第２指標値ＰＭＴＰの演算処理を示す制御ブロック図である。
圧力センサ２０６の出力は、抵抗ＲとコンデンサＣとからなるハードフィルタ（アナログローパスフィルタ）６０２を通過して、フィルタリング部６０３（デジタルローパスフィルタ）に入力される。
フィルタリング部６０３では、ハードフィルタ（アナログローパスフィルタ）６０２を通過した信号を平滑化する演算処理（例えば加重平均処理）を実行する。

前記フィルタリング部６０３で平滑化処理された圧力センサ２０６の出力（電圧）は、変換部６０４に入力され、予め記憶された変換テーブルに基づいて圧力値ＰＭ０に変換される。
前記圧力値ＰＭ０及びエンジン回転速度ＮＥは、圧力ＴＰ補正値演算部６０５に入力され、前記圧力値ＰＭ０及びエンジン回転速度ＮＥに基づいてマップを参照して、圧力ＴＰ補正値ＰＭＥＴＡを求める。

また、圧力ＴＰ演算部６０６には、前記圧力値ＰＭ０及び前記圧力ＴＰ補正値ＰＭＥＴＡが入力され、圧力ＴＰ演算部６０６では、前記圧力値ＰＭ０及び前記圧力ＴＰ補正値ＰＭＥＴＡと、予め記憶された定数ＫＰＭとに基づき、前記数５に従って第２指標値ＰＭＴＰを演算する。
前記第２指標値ＰＭＴＰも、そのときのシリンダ流入空気量において目標空燃比の混合気を形成させるための基本燃料噴射量に相当し、圧力センサ２０６の出力に基づいて演算された基本燃料噴射量である。

但し、ＱＡｆ／ＮＥとしてシリンダ流入空気量を求め、これを第１指標値ＱＡＴＰとする場合には、これに合わせて、圧力センサ２０６の出力とエンジン回転速度ＮＥとからシリンダ流入空気量を求め、これを第２指標値ＰＭＴＰとする。
従って、第１指標値ＱＡＴＰ及び第２指標値ＰＭＴＰはそのときのエンジン負荷を示す同じ物理量であり、エアフローセンサ２０５及び圧力センサ２０６が共に正常であれば、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとは略同じ値となる。

尚、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとが略同じとは、エアフローセンサ２０５，圧力センサ２０６の許容される出力ばらつきによって生じる第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差分を許容誤差と見なし、前記差分が前記許容誤差内であれば、両者は同じであると判断することを意味する。
図１４は、図７のフローチャートに示すルーチンによる診断処理、具体的には、エアフローセンサ２０５及び／又は圧力センサ２０６に異常があるか否かを判断し、異常発生が認められた場合に、いずれのセンサに異常が発生しているかを特定する診断を起動させる処理を示す制御ブロック図である。

図１４において、第１指標値ＱＡＴＰ演算部８０１では、エアフローセンサ２０５の出力に基づいて第１指標値ＱＡＴＰを演算し、第２指標値ＰＭＴＰ演算部８０２では、圧力センサ２０６の出力に基づいて第２指標値ＰＭＴＰを演算する。
上記演算部８０１，８０２の詳細は、記述した通りである。
前記第１指標値ＱＡＴＰと、第２指標値ＰＭＴＰにマイナス符号を付した値とは、加算器８０３に入力され、ここで、第１指標値ＱＡＴＰの値から第２指標値ＰＭＴＰを減算して差分を算出する処理が行われる。

前記加算器８０３から出力される、第１指標値ＱＡＴＰの値から第２指標値ＰＭＴＰを減算して得た差分は、絶対値演算器８０４に入力され、前記差分の絶対値が求められる。
一方、閾値設定部８０５では、スロットル開度ＴＶＯ（エンジン負荷）及びエンジン回転速度ＮＥに基づき、閾値ＤＱＡＰＭＴＰを設定する。
比較部８０６では、前記第１指標値ＱＡＴＰの値から第２指標値ＰＭＴＰを減算して得た差分の絶対値が、前記閾値ＤＱＡＰＭＴＰ以上であるか否かを判断する。

前述のように、エアフローセンサ２０５及び圧力センサ２０６が共に正常であれば、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとは略同じ値となるから、前記差分の絶対値が前記閾値ＤＱＡＰＭＴＰ以上である場合には、エアフローセンサ２０５及び／又は圧力センサ２０６に異常が生じたために、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの間に大きな差異が生じたものと推定される。

前記比較部８０６は、前記差分の絶対値が閾値ＤＱＡＰＭＴＰ以上であれば、エアフローセンサ２０５と圧力センサ２０６とのいずれに異常が生じているかを判定する処理を起動させる、ハイレベル信号を出力する。
相関診断部８０７は、前記比較部８０６からのハイレベル信号で起動し、前記第１指標値ＱＡＴＰ，第２指標値ＰＭＴＰ，空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡ，エンジン回転速度ＮＥ，スロットル開度ＴＶＯに基づいて、エアフローセンサ２０５と圧力センサ２０６とのいずれに異常が生じているかを特定する診断処理を実施し、診断結果を出力する。

以下では、前記相関診断部８０７における処理の詳細を、図１５のフローチャートに従って説明する。
図１５のフローチャートに示すルーチンは、前記図４のフローチャートに示すルーチンの割り込み周期と同じ周期で割り込み実行される。
まず、ステップＳ１７０１では、数６に従い、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとのずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰを演算する。

ステップＳ１７０２では、エンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＶＯとから、前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰの上限余裕代を設定し、次のステップＳ１７０３では、エンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＶＯとから、前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰの下限余裕代を設定する。
前記上限余裕代及び下限余裕代は、エアフローセンサ２０５と圧力センサ２０６とが共に正常であっても発生する、ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰの1.0からのずれ（ばらつき）に相当し、正常時におけるずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰの1.0からのずれが、エンジン２００の運転条件（エンジン負荷・エンジン回転速度）に応じて変化することから、エンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＶＯとに応じて前記上限余裕代及び下限余裕代を可変に設定するようにしてある。

例えば、エアフローセンサ２０５で検出される吸入空気流量が、実際値に対して一定量の誤差を示すものとすると、低流量側では、全体量に対する誤差量の割合が大きくなることで、前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰの1.0からのずれが、低流量側でより大きくなるから、低流量の条件であるほど、前記上限余裕代及び下限余裕代を大きな値に設定する。
但し、前記上限余裕代及び下限余裕代のエンジン２００の運転条件（エンジン負荷・エンジン回転速度）に対する特性は、実際に用いているエアフローセンサ２０５及び圧力センサ２０６の誤差特性に応じて適宜設定されるべきものである。

また、前記上限余裕代及び下限余裕代を、予め記憶された一定値とすることができ、更に、上限余裕代及び下限余裕代を相互に異なる値とすることができる。
ステップＳ１７０４では、前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの平均値ＡＬＰＨＡaveを計算する。
ここで、前記空燃比学習が行われる場合には、前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡと学習値ＡＬＰＨＡｍとを含む補正係数（ＡＬＰＨＡ＋ＡＬＰＨＡｍ−1.0）の平均値とし、また、学習の収束状態であれば、前記空燃比学習値ＡＬＰＨＡｍをそのまま平均値ＡＬＰＨＡaveとすることができる。

即ち、前記平均値ＡＬＰＨＡaveは、現時点で、実際の空燃比を目標空燃比付近に補正するために要求されている平均的な補正係数の値であれば良く、そのときのベース空燃比の目標空燃比に対するエラーを示す。
従って、空燃比エラー検出手段は、前記空燃比センサ２２７及び該空燃比センサ２２７の出力に基づいて前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを演算するエンジン制御装置２２３の演算機能によって実現され、前記平均値ＡＬＰＨＡaveが空燃比エラーに相当する値となる。

ステップＳ１７０５（空気量異常判定手段）では、前記平均値ＡＬＰＨＡaveが、「ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代」以上で、かつ、「ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代」であるか否かを判断する。
即ち、前記平均値ＡＬＰＨＡaveが、ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰを含む領域内の値であるか否かを判断するものであって、前記領域の幅が、エンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＶＯとから決定されるようになっている。

本実施形態では、エンジン２００への燃料噴射量がエアフローセンサ２０５の出力に基づいて決定され、該エアフローセンサ２０５の出力に基づく燃料噴射制御によって得られるベース空燃比が目標空燃比からずれていると、前記平均値ＡＬＰＨＡaveが1.0からずれた値に変更されることになる。
ここで、エアフローセンサ２０５に何らかの異常が発生し、実際の吸入空気量（エンジン負荷）に見合う出力を発生しなくなる一方で、圧力センサ２０６が正しく吸気管圧力（エンジン負荷）を検出する場合には、前記第２指標値ＰＭＴＰは実際のエンジン負荷を表す信号であるのに、前記第１指標値ＱＡＴＰは実際のエンジン負荷に対して誤差を示す信号となり、前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰは、前記第１指標値ＱＡＴＰを正しくエンジン負荷を示す値に修正するために要求される係数を示すことになる。

一方、前記平均値ＡＬＰＨＡaveも、エアフローセンサ２０５の出力に基づき演算したエンジン負荷を、実際のエンジン負荷に近づけるための補正係数であるから、仮に、エアフローセンサ２０５に何らかの異常が発生し、圧力センサ２０６が正しく吸気管圧力を検出する場合、前記平均値ＡＬＰＨＡaveと前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰとは近似する値になる。

そこで、前記平均値ＡＬＰＨＡaveと前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰとが近似する値であるか否かを、ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰを含む所定幅の領域内に、平均値ＡＬＰＨＡaveが含まれているか否かに基づいて判断するものであり、かつ、前記所定幅を、エアフローセンサ２０５の正常範囲内での出力ばらつきによる空燃比ばらつきが大きくなる運転領域ではより大きくして、前記平均値ＡＬＰＨＡaveと前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰとが一致すると判断させる範囲を広げてある。

上記のように、エアフローセンサ２０５に何らかの異常が発生する一方で、圧力センサ２０６が正常であれば、前記平均値ＡＬＰＨＡaveと前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰとは近似する値になるから、ステップＳ１７０５で、ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡave≦ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代であると判断された場合には、エアフローセンサ２０５に何らかの異常が発生し、圧力センサ２０６が正常である状態である可能性があると判断される。

ステップＳ１７０５で、ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡave≦ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代であると判断された場合には、ステップＳ１７０６へ進み、ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡave≦ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代である状態の継続時間を判断するためのタイマ１を起動する。
次のステップＳ１７０７では、前記タイマ１による計測時間が所定時間１以上になっているか否か、換言すれば、ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡave≦ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代である状態が所定時間１以上継続しているか否かを判断する。

そして、タイマ１による計測時間が所定時間１以上になると、ステップＳ１７０８へ進み、エアフローセンサ２０５に何らかの異常が発生しているものと判定する。
前記所定時間１は、エアフローセンサ２０５の一時的な検出誤差によって、「ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡave≦ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代」となっている状態を排除し、エアフローセンサ２０５の異常によって継続的に「ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡave≦ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代」となっていることを確認するための最小時間として、予め実験やシミュレーションに基づき設定される。

前記エアフローセンサ２０５について異常判定がなされた場合には、異常判定の診断履歴を記憶させると共に、故障表示警告灯３２１によってエアフローセンサ２０５（又は制御系又はエンジン）における異常発生を運転者に警告する。
また、エアフローセンサ２０５について異常判定がなされた場合には、燃料噴射を停止させてエンジン２００を停止させたり、エアフローセンサ２０５の検出結果（ＱＡＴＰ）に基づく燃料噴射量の制御を停止させる代わりに、圧力センサ２０６の検出結果（ＰＭＴＰ）に基づき燃料噴射量を制御させたり、又は、スロットル開度ＴＶＯとエンジン回転速度ＮＥに基づき燃料噴射量を制御させたりすることができる。

一方、ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡave≦ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代を満たさない場合には、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとに格差があるものの、少なくとも圧力センサ２０６が正常でかつエアフローセンサ２０５が異常であるとは言えないので、ステップＳ１７０９で前記タイマ１をクリアした後、ステップＳ１７０８を迂回してステップＳ１７１０へ進む。

ステップＳ１７１０では、エンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＶＯとから、前記平均値ＡＬＰＨＡaveの上限値ＡＬＰＨＡmax（≧1.0）を設定し、次のステップＳ１７１１では、エンジン回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＶＯとから、前記平均値ＡＬＰＨＡaveの下限値ＡＬＰＨＡmin（≦1.0）を設定する。
エアフローセンサ２０５の正常範囲内での出力ばらつきによる空燃比ばらつきが大きくなる領域では、前記下限値ＡＬＰＨＡminをより小さい値に設定し、前記上限値ＡＬＰＨＡmaxをより大きな値に設定し、空燃比ばらつきが大きな領域では、初期値（＝1.0）を含むより広い範囲に平均値ＡＬＰＨＡaveが含まれるか否かが判断されるようになっている。

尚、前記上限値ＡＬＰＨＡmax及び下限値ＡＬＰＨＡmin（判定レベル）を予め記憶された一定値とすることができ、また、上限値ＡＬＰＨＡmax及び下限値ＡＬＰＨＡminの絶対値が相互に異なるようにすることができる。
ステップＳ１７１２（圧力異常判定手段）では、前記ステップＳ１７１０及び１７１１で設定した下限値ＡＬＰＨＡmin及び上限値ＡＬＰＨＡmaxと、前記平均値ＡＬＰＨＡaveとを比較し、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxであるか否か、即ち、平均値ＡＬＰＨＡaveが初期値付近であって、ベース空燃比の目標空燃比に対するずれが許容範囲内であるか否かを判断する。

エアフローセンサ２０５が正常であって、実際の吸入空気量を高い精度で検出できていれば、エアフローセンサ２０５の検出結果に基づく燃料噴射制御の結果としてのベース空燃比は、目標空燃比に近い値となり、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは初期値に近い値を保持することになる。
そこで、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxであって、ベース空燃比の目標空燃比に対するずれが許容範囲内であると判断された場合には、エアフローセンサ２０５は正常であるものと推定する。

ここで、エアフローセンサ２０５の正常範囲内での出力ばらつきによる空燃比ばらつきが大きくなる領域では、初期値を含むより広い範囲でエアフローセンサ２０５は正常であると推定されるように、ＡＬＰＨＡmin及びＡＬＰＨＡmaxが設定される。
ステップＳ１７１２で、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxであると判断された場合には、エアフローセンサ２０５は正常（第１指標値ＱＡＴＰは正常値）であると推定されるものの、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差分の絶対値が閾値ＤＱＡＰＭＴＰ以上であるから、前記差分は、圧力センサ２０６の検出誤差（第２指標値ＰＭＴＰの誤差）によって生じたことになり、圧力センサ２０６に異常が生じている可能性がある。

そこで、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxであると判断された場合には、係る状態の継続をもって圧力センサ２０６の異常判定を確定させるべく、ステップＳ１７１３へ進む。
ステップＳ１７１３では、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxである状態の継続時間を計測するためのタイマ２を起動させ、ステップＳ１７１４では、前記タイマ２による計測時間と所定時間２とを比較する。

前記所定時間２は、圧力センサ２０６の一時的な検出誤差によって、第２指標値ＰＭＴＰが第１指標値ＱＡＴＰからずれている状態を排除し、圧力センサ２０６の異常によって継続的に第２指標値ＰＭＴＰが第１指標値ＱＡＴＰからずれていることを確認するための最小時間として、予め実験やシミュレーションに基づき設定される。
そして、タイマ２による計測時間が所定時間２以上になった場合、即ち、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxである状態が所定時間２以上継続している場合には、ステップＳ１７１５へ進み、圧力センサ２０６の異常判定を確定させる。

圧力センサ２０６の異常判定を確定すると、異常判定の診断履歴を記憶させると共に、故障表示警告灯３２１によって圧力センサ２０６（又は制御系又はエンジン）における異常発生を運転者に警告し、また、圧力センサ２０６の検出結果を用いるエンジン制御を禁止する。
図１６は、図１５のフローチャートに示したルーチンによる処理を示す制御ブロック図である。

ずれ比率演算部９０１には、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとが入力され、前記数６に従い、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとのずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰが演算される。
一方、上限余裕代演算部９０３及び下限余裕代演算部９０４には、エンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＶＯ（エンジン負荷）がそれぞれ入力され、予めエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＶＯに応じて上限余裕代・下限余裕代を記憶したマップから、そのときのエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＶＯに対応する上限余裕代・下限余裕代を検索して出力する。

前記上限余裕代は、前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰと共に加算器９０６に入力され、加算器９０６は、ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代を演算して出力する。
また、前記下限余裕代は、マイナス符号が付された上で、前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰと共に加算器９０５に入力され、加算器９０５は、ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代を演算して出力する。

平均値演算部９０２では、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの平均値ＡＬＰＨＡaveを演算する。
比較器９０７には、前記ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代と平均値ＡＬＰＨＡaveとが入力され、比較器９０７は、ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代≧ＡＬＰＨＡaveであれば「１」（ハイレベル）を出力し、ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代＜ＡＬＰＨＡaveであれば「０」（ローレベル）を出力する。

また、比較器９０８には、前記ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代と平均値ＡＬＰＨＡaveとが入力され、比較器９０８は、ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡaveであれば「１」を出力し、ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代＞ＡＬＰＨＡaveであれば「０」を出力する。
前記比較器９０７，９０８それぞれの出力（２値信号）は、論理積演算部（論理積素子、論理積ゲート）９０９に入力され、前記比較器９０７，９０８の出力が共に「１」である場合、即ち、ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡave≦ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代である場合に、論理積演算部（論理積（ＡＮＤ）素子、論理積（ＡＮＤ）ゲート）９０９の出力が「１」（ハイレベル）となる。

前記論理積演算部９０９の出力は、タイマ（１）９１０に出力され、タイマ（１）９１０は、前記論理積演算部９０９の出力が「１」（ハイレベル）である場合に、一定時間毎にカウント値をカウントアップし、前記論理積演算部９０９の出力が「１」（ハイレベル）から「０」（ローレベル）に切り換ると、カウント値を零にリセットし、前記論理積演算部９０９の出力が「０」（ローレベル）の間は、カウント値＝０を保持する。

前記タイマ（１）９１０によるカウント値は、比較器９１２に出力され、比較器９１２は、前記タイマ（１）９１０によるカウント値（計測時間）が所定時間（１）９１１以上であるか否かを判断し、カウント値（計測時間）≧所定時間（１）であれば「１」（ハイレベル）を出力し、カウント値（計測時間）＜所定時間（１）であれば「０」（ローレベル）を出力する。

即ち、ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡave≦ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代である状態が所定時間（１）以上継続している場合に、前記比較器９１２の出力が「１」（ハイレベル）となり、それ以外は、前記比較器９１２の出力は「０」（ローレベル）を保持することになる。
前記比較器９１２の出力（２値信号）は切替器９１３に入力され、切替器９１３は、前記比較器９１２の出力（２値信号）に応じて出力信号を切り替える。

前記切替器９１３は、エアフローセンサ２０５の異常状態を示す信号９１４と、遅延器９１３Ａを介して戻される切替器９１３の出力の前回値とのいずれか一方を出力するものであり、前記切替器９１３の出力の初期値は、エアフローセンサ２０５の正常状態を示す信号に設定されている。
そして、前記ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代≦ＡＬＰＨＡave≦ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代である状態が所定時間（１）以上継続し、前記比較器９１２の出力が「１」（ハイレベル）になると、切替器９１３は、その出力を、エアフローセンサ２０５の異常状態を示す信号９１４（ＮＧフラグ）に切り替える。

一旦、切替器９１３の出力が、異常状態を示す信号９１４に切り替わると、前記遅延器９１３Ａの作用によって、切替器９１３の出力は異常状態を示す信号９１４に保持されるようになっており、前記エアフローセンサ２０５の交換・修理などに基づくリセット処理が外部からなされることで、前記切替器９１３の出力は、エアフローセンサ２０５の正常状態を示す信号である初期値にリセットされる。

ここで、前記切替器９１３の出力に基づいて、エアフローセンサ２０５の出力に基づく制御の禁止や、圧力センサ２０６に基づく制御への切り替えなどのフェイルセーフが実行され、また、故障表示警告灯３２１の点灯制御などが行われる。
一方、圧力センサ２０６の異常判定は、以下に示すブロックに基づいて実行される。
上限値演算部９１５及び下限値演算部９１６には、エンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＶＯ（エンジン負荷）がそれぞれ入力され、予めエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＶＯに応じて上限値ＡＬＰＨＡmax・下限値ＡＬＰＨＡminを記憶したマップから、そのときのエンジン回転速度ＮＥ及びスロットル開度ＴＶＯに対応する上限値ＡＬＰＨＡmax・下限値ＡＬＰＨＡminを検索して出力する。

比較器９１７には、上限値ＡＬＰＨＡmaxと平均値ＡＬＰＨＡaveとが入力され、比較器９１７は、ＡＬＰＨＡmax≧ＡＬＰＨＡaveであれば「１」（ハイレベル）を出力し、ＡＬＰＨＡmax＜ＡＬＰＨＡaveであれば「０」（ローレベル）を出力する。
また、比較器９１８には、前記下限値ＡＬＰＨＡminと平均値ＡＬＰＨＡaveとが入力され、比較器９１８は、下限値ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡaveであれば「１」を出力し、下限値ＡＬＰＨＡmin＞ＡＬＰＨＡaveであれば「０」を出力する。

前記比較器９１７，９１８それぞれの出力（２値信号）は、論理積演算部（論理積素子、論理積ゲート）９１９に入力され、前記比較器９１７，９１８の出力が共に「１」である場合、即ち、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxである場合に、論理積演算部（論理積（ＡＮＤ）素子、論理積（ＡＮＤ）ゲート）９１９の出力が「１」（ハイレベル）となる。

前記論理積演算部９１９の出力は、タイマ（２）９２０に出力され、タイマ（２）９２０は、前記論理積演算部９１９の出力が「１」（ハイレベル）である場合に、一定時間毎にカウント値をカウントアップし、前記論理積演算部９１９の出力が「１」（ハイレベル）から「０」（ローレベル）に切り換ると、カウント値を零にリセットし、前記論理積演算部９１９の出力が「０」（ローレベル）の間は、カウント値＝０を保持する。

前記タイマ（２）９２０によるカウント値は、比較器９２２に出力され、比較器９２２では、前記タイマ（２）９２０によるカウント値（計測時間）が所定時間（２）９２１以上であるか否かを判断し、カウント値（計測時間）≧所定時間（２）であれば「１」（ハイレベル）を出力し、カウント値（計測時間）＜所定時間（２）であれば「０」（ローレベル）を出力する。

即ち、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxである状態が所定時間（２）以上継続している場合に、前記比較器９２２の出力が「１」（ハイレベル）となり、それ以外は、前記比較器９２２の出力は「０」（ローレベル）を保持することになる。
前記比較器９２２の出力（２値信号）は切替器９２３に入力され、切替器９２３は、前記比較器９２２の出力（２値信号）に応じて出力信号を切り替える。

前記切替器９２３は、圧力センサ２０６の異常状態を示す信号９２４（ＮＧフラグ）と、遅延器９２３Ａを介して戻される切替器９２３の出力の前回値とのいずれか一方を出力するものであり、前記切替器９２３の出力の初期値は、圧力センサ２０６の正常状態を示す信号に設定されている。
そして、前記ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxである状態が所定時間（２）以上継続し、前記比較器９２２の出力が「１」（ハイレベル）になると、切替器９２３は、その出力を、圧力センサ２０６の異常状態を示す信号９２４に切り替える。

一旦、切替器９２３の出力が、異常状態を示す信号９２４に切り替わると、前記遅延器９２３Ａの作用によって、切替器９２３の出力は異常状態を示す信号９２４に保持されるようになっており、前記圧力センサ２０６の交換・修理などに基づくリセット処理が外部からなされることで、前記切替器９２３の出力は、圧力センサ２０６の正常状態を示す信号である初期値にリセットされる。

ここで、前記切替器９２３の出力に基づいて、圧力センサ２０６の出力に基づく制御の禁止などのフェイルセーフが実行され、また、故障表示警告灯３２１の点灯制御などが行われる。
図１７のタイムチャートは、圧力センサ２０６は正常であってエアフローセンサ２０５に異常（故障）が発生した場合における各種パラメータの変化及び異常判定の特性の一例を示す。

即ち、図１７のタイムチャートには、エアフローセンサ２０５に異常（故障）が発生した場合における、診断領域フラグ１００１、指標値１００２、ずれ比率１００３、空燃比フィードバック補正係数平均値ＡＬＰＨＡave１００４、診断確定タイマ（タイマ１）１００５、エアフローセンサ２０５の異常判定フラグ（ＮＧフラグ）の変化を示してある。
図１７のタイムチャートにおいて、タイミング１００７までは、エアフローセンサ２０５及び圧力センサ２０６が共に正常であり、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとは近似する値で推移するが、タイミング１００７において、エアフローセンサ２０５に異常が発生し、その後のエンジン負荷の変化に対して、第２指標値ＰＭＴＰは追従変化するのに対して、第１指標値ＱＡＴＰが異常発生時の値を保持することで、両者の間に差異が生じる。

エンジン２００への燃料噴射量は、エアフローセンサ２０５の出力（第１指標値ＱＡＴＰ）に基づいて制御されるので、エアフローセンサ２０５の検出値に誤差が発生することで、ベース空燃比が目標空燃比からずれ、係るずれを補償して実際の空燃比が目標空燃比付近を保持するように、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが変更される。
図１７に示す例では、タイミング１００７以降における実際のエンジン負荷の減少変化に対してエアフローセンサ２０５の出力（第１指標値ＱＡＴＰ）に基づき決定される燃料噴射量が減少しないことで、ベース空燃比が目標空燃比よりもリッチになるので、燃料噴射量を減量補正して目標空燃比を維持すべく、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを減少変化させることになる。

タイミング１００８は、診断を行う運転領域に入ったタイミングを示し、タイミング１００８での第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差の絶対値が閾値ＤＱＡＰＭＴＰ以上であることから、エアフローセンサ２０５と圧力センサ２０６とのいずれかに異常が発生しているものと判断され、異常が発生しているセンサを特定するために、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとのずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ１０１０が演算される。

ここで、第２指標値ＰＭＴＰが実際のエンジン負荷に略見合う値であるのに対し、第１指標値ＰＭＴＰが実際のエンジン負荷よりも低い値となることで、前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ１０１０は1.0よりも低い値１０１０を示すことになる。
一方、前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは、第１指標値ＱＡＴＰ（エアフローセンサ２０５の検出出力に基づく基本燃料噴射量）を実際のエンジン負荷（第２指標値ＰＭＴＰ）に補正するための係数に相当するから、圧力センサ２０６が正常であって第２指標値ＰＭＴＰが実際のエンジン負荷を示す一方で、エアフローセンサ２０５に異常が生じたために、第１指標値ＱＡＴＰが実際のエンジン負荷に対して誤差を有する場合には、平均値ＡＬＰＨＡaveとずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰとは、略近似する値となる。

但し、前述のように、エアフローセンサ２０５及び圧力センサ２０６が正常であっても、ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ１０１０の1.0からのずれ（ばらつき）が発生するので、係るずれ（ばらつき）の範囲内であれば、平均値ＡＬＰＨＡaveとずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰとが略一致していると判断されるように、ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代１０１２とずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代１０１３とで挟まれる領域に、平均値ＡＬＰＨＡaveが含まれるか否かを判断させる。

ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代とずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代とで挟まれる領域に、平均値ＡＬＰＨＡaveが含まれるようになった場合には、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差分の絶対値が閾値ＤＱＡＰＭＴＰ以上になった要因は、エアフローセンサ２０５の異常（第１指標値ＱＡＴＰの誤差）であると推定されるが、係る状態がエアフローセンサ２０５の異常によるものではない一時的なものである可能性がある。

そこで、ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代とずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代とで挟まれる領域に、平均値ＡＬＰＨＡaveが含まれるようになったタイミング１０１４から、継続時間を計測させるべくタイマ（診断確定タイマ１００５）による時間計測を開始させる。
そして、計測時間１０１５が所定時間（１）１０１６に達した場合には、ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ＋上限余裕代とずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ−下限余裕代とで挟まれる領域に、平均値ＡＬＰＨＡaveが含まれる状態が一時的なものではなく、エアフローセンサ２０５に異常が生じていることに因るものであると判断し、計測時間１０１５＝所定時間（１）１０１６となったタイミング１０１７で、エアフローセンサ２０５の異常判定フラグ（ＮＧフラグ）を立ち上げ、エアフローセンサ２０５の異常判定を確定させる。

図１８のタイムチャートは、圧力センサ２０６に異常（故障）が発生した場合における各種パラメータの変化及び異常判定の特性の一例を示す。
即ち、図１８のタイムチャートには、圧力センサ２０６に異常（故障）が発生した場合における、診断領域フラグ１００１、指標値１００２、ずれ比率１００３、空燃比フィードバック補正係数平均値ＡＬＰＨＡave１００４、診断確定タイマ（タイマ２）１００５、圧力センサ２０６の異常判定フラグ（ＮＧフラグ）の変化を示してある。

図１８のタイムチャートにおいて、タイミング１１０７までは、エアフローセンサ２０５及び圧力センサ２０６が共に正常であり、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとは近似する値で推移するが、タイミング１１０７において圧力センサ２０６に異常が発生し、第１指標値ＱＡＴＰが実際のエンジン負荷に対応する値を示すのに対して、第２指標値ＰＭＴＰが実際のエンジン負荷に対応しない値を示すようになることで、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの間に差が生じる。

但し、エンジン２００への燃料噴射量は、エアフローセンサ２０５の出力（第１指標値ＱＡＴＰ）に基づいて制御されるので、圧力センサ２０６の異常はベース空燃比には影響せず、従って、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは圧力センサ２０６に異常が生じた後も、ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰに追従する変化は示さない。
タイミング１１０８は、診断を行う運転領域に入ったタイミングを示し、タイミング１１０８での第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差の絶対値が閾値ＤＱＡＰＭＴＰ以上であることから、エアフローセンサ２０５と圧力センサ２０６とのいずれかに異常が発生しているものと判断され、異常が発生しているセンサを特定するために、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとのずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ１０１０が演算される。

ここで、第２指標値ＰＭＴＰが実際のエンジン負荷に対応しない値を示す一方で、第１指標値ＰＭＴＰが実際のエンジン負荷を略示すので、前記ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰ１０１０は1.0からずれた値を示すことになる。
一方、エンジン２００への燃料噴射量は、エアフローセンサ２０５の出力（第１指標値ＱＡＴＰ）に基づいて制御されるので、圧力センサ２０６の異常に影響されてベース空燃比が変化することがなく、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡは初期値付近で推移する。

但し、エアフローセンサ２０５が正常であっても、許容される範囲での出力ばらつきがあり、これによるベース空燃比の目標空燃比に対するずれを吸収すべく、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡが変更されることになるので、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxであれば、ベース空燃比のずれは許容範囲内であって、エアフローセンサ２０５は正常であると見なす。

図１８に示す例では、診断を行う運転領域に入ったタイミング１１０８で、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxであると判断されることで、直ちに、タイマ２による継続時間の計測を開始する。
そして、計測時間１１１５が所定時間（２）１１１６に達した場合には、ＡＬＰＨＡmin≦ＡＬＰＨＡave≦ＡＬＰＨＡmaxの状態が一時的なものではなく、エアフローセンサ２０５は正常であるものであると判断する。

ここで、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差分が閾値ＤＱＡＰＭＴＰであるから、エアフローセンサ２０５が正常であって第１指標値ＱＡＴＰがエンジン負荷を正しく示しているとすると、第２指標値ＰＭＴＰ、引いては、第２指標値ＰＭＴＰの基礎となった圧力センサ２０６の検出結果が異常であると判断でき、計測時間１１１５＝所定時間（２）１１１６になったタイミング１１１７で、圧力センサ２０６の異常判定フラグ（ＮＧフラグ）を立ち上げ、圧力センサ２０６の異常判定を確定させる。

上記実施形態によると、例えば、圧力センサ２０６が正常であるのに対し、エアフローセンサ２０５の出力のダイナミックレンジが変化したり、エアフローセンサ２０５の出力が中間値を保持したりする場合、圧力センサ２０６が実際の吸気管圧力を略正しく検出し、第２指標値ＰＭＴＰが実際のエンジン負荷に略対応する値を示すのに対し、第１指標値ＱＡＴＰがエンジン負荷に対応しなくなることで、両者に閾値ＤＱＡＰＭＴＰを越える偏差が生じ、かつ、ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰが空燃比フィードバック補正係数平均値ＡＬＰＨＡaveに近似する値を示すことで、エアフローセンサ２０５の異常を判定できる。

同様に、例えば、エアフローセンサ２０５が正常であるのに対し、圧力センサ２０６の出力のダイナミックレンジが変化したり、圧力センサ２０５の出力が中間値を保持したりする場合、エアフローセンサ２０５が実際の吸気管圧力を略正しく検出し、第１指標値ＱＡＴＰ（基本燃料噴射量）が実際のエンジン負荷に略対応する値を示すから、空燃比フィードバック補正係数平均値ＡＬＰＨＡaveが初期値近似の値を示す一方で、両者に閾値ＤＱＡＰＭＴＰを越える偏差が生じることで、圧力センサ２０６の異常を判定できる。

即ち、エアフローセンサ２０５と圧力センサ２０６とのいずれに、ダイナミックレンジが変化したり中間値を保持したりする異常が生じても、異常が発生したセンサを正しく診断することができる。
また、圧力センサ２０６が正常で、エアフローセンサ２０５が異常である場合、前記第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとのずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰは、エアフローセンサ２０５の異常によるベース空燃比のずれ（空燃比エラー）を補償するために要求される基本燃料噴射量の補正係数に相当することになり、これは、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの要求値を示すことになるから、ずれ比率ＲＰＭＱＡＴＰと空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡとを対比させることで、エアフローセンサ２０５の異常を高精度に診断させることができる。

更に、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差分の判断、及び、空燃比フィードバック補正係数平均値ＡＬＰＨＡaveの判断において、エンジン運転条件（エンジン負荷・エンジン回転速度）に応じて、異常判定する領域の幅を変化させるので、エアフローセンサ２０５の正常状態で発生するベース空燃比のばらつきを考慮した診断が行え、エアフローセンサ２０５の出力ばらつきに影響されて、診断精度が低下することを抑制できる。

また、エアフローセンサ２０５の異常が判定された場合に、エアフローセンサ２０５の出力に基づく燃料噴射制御に代えて、圧力センサ２０６の出力に基づく燃料噴射制御に切り換えることで、異常発生後も、実際のシリンダ吸入空気量に見合う燃料を噴射させて、エンジン２００の運転性及び排気性状の悪化を抑制することができる。
更に、診断を実行させる条件として、エンジン運転領域、エンジン温度、スロットル開度、パージバルブの開度、ＥＧＲバルブの開度を判断するので、診断精度が低下する条件下で診断を行ってしまうことを抑制でき、高い信頼性の診断結果を提供できる。

また、空燃比フィードバック補正係数平均値ＡＬＰＨＡaveに基づく異常判定において、時間的な継続をもって異常判定を確定させるので、一時的なセンサ出力の異常に基づいて異常判定を確定させてしまうことがなく、誤診断の発生を抑制できる。
また、例えば特開２００６−３５０７０７号公報に開示される診断装置では、スロットル開度（吸気開口面積Ｓ）とエンジン回転数Ｎとからシリンダ吸入空気量Ｑを求め、該シリンダ吸入空気量と、エアフローセンサの検出値から求めたシリンダ吸入空気量と、吸気管圧センサの検出値から求めたシリンダ吸入空気量との３つのデータを比較して診断を行っている。

しかし、上記構成の場合、スロットル開度（吸気開口面積Ｓ）の低開度域では、開度（面積）の検出誤差によるシリンダ吸入空気量の変化が大きいため、高精度なシリンダ吸入空気量の推定が困難であり、診断精度を維持することが難しいが、本実施形態では、開度（面積）に基づくシリンダ吸入空気量の推定を行わず、低負荷域でも高い診断精度を維持できる。

尚、上記実施形態では、ハードフィルタとソフトフィルタとを組み合わせて、センサ出力を平滑化し、平滑化後の出力を検出データに変換させる構成としたが、いずれか一方のフィルタのみで平滑化させることができる。
また、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差分が閾値を超えていると判断されたものの、エアフローセンサ２０５と圧力センサ２０６とのいずれについても、異常判定を確定させることができなかった場合に、故障表示警告灯３２１によって異常発生を警告し、燃料噴射弁２０９の噴射を停止させるか、噴射量及び／又はスロットル開度を異常時用最大値以下に制限するなどのフェイルセーフを実行させることができる。

また、第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの差分が閾値を超えていると判断されてから、エアフローセンサ２０５と圧力センサ２０６とのいずれかについて異常判定が確定されるまでの間、燃料噴射量及び／又はスロットル開度を異常時用最大値以下に制限してエンジン出力を抑制するように構成することができる。
更に、本実施形態では、空燃比エラーを、空燃比センサ２２７の検出結果に基づいて検出される実際の空燃比に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡに基づいて判断したが、空燃比フィードバック制御をオープン制御状態としたときの空燃比センサ２２７の検出結果から空燃比エラーを求めることができる。

また、空燃比検出手段としては、排気中の酸素濃度から混合気の空燃比を検出する手段の他、公知の種々の空燃比検出手段を適宜採用でき、例えば、特開平１−２４７７４０号公報に開示されるように、燃焼室内における燃焼光を検出することにより機関吸入混合気の空燃比を測定する装置などであってもよい。

本発明による制御装置が適用されるエンジンの実施形態を示す全体構成図である。 本発明による制御装置として機能するエンジン制御装置の内部構成を示すブロック図である。 前記エンジン制御装置の制御機能を示す制御ブロック図である。 前記エンジン制御装置によるエンジン制御の全体の流れを示すフローチャートである。 前記エンジン制御装置におけるエアフローセンサの出力から吸気管圧力を推定する処理を示すフローチャートである。 前記エンジン制御装置におけるエアフローセンサの出力に基づく吸気管圧力の推定を行う構成を示す制御ブロック図である。 前記エンジン制御装置における診断処理のメインルーチンを示すフローチャートである。 前記エンジン制御装置における診断条件の成立判断を行う構成を示す制御ブロック図である。 前記エンジン制御装置における空気流量ＱＡ００の算出処理を示すフローチャートである。 前記エンジン制御装置における第１指標値ＱＡＴＰの算出処理を示すフローチャートである。 前記エンジン制御装置における第１指標値ＱＡＴＰの算出処理を行う構成を示す制御ブロック図である。 前記エンジン制御装置における第２指標値ＰＭＴＰの算出処理を示すフローチャートである。 前記エンジン制御装置における第２指標値ＰＭＴＰの算出処理を行う構成を示す制御ブロック図である。 前記エンジン制御装置における第１指標値ＱＡＴＰと第２指標値ＰＭＴＰとの偏差に基づき異常センサの確定診断を起動させる構成を示す制御ブロック図である。 前記エンジン制御装置における異常センサの確定診断を示すフローチャートである。 前記エンジン制御装置における異常センサの確定診断を行う構成を示す制御ブロック図である。 前記実施形態において圧力センサが正常であってエアフローセンサに異常（故障）が発生した場合における各種パラメータの変化及び異常判定の特性の一例を示すタイムチャートである。 前記実施形態において圧力センサに異常（故障）が発生した場合における各種パラメータの変化及び異常判定の特性の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

２００…エンジン、２０２…吸気スロットル部、２０５…エアフローセンサ、２０６…圧力センサ、２０９…燃料噴射弁、２２３…エンジン制御装置、２２７…空燃比センサ、２２９…クランク角センサ、３２１…故障表示警告灯

Claims (5)

1. エンジンの吸気スロットル部を通過する吸入空気量を検出する空気量検出手段と、
   前記エンジンの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記空燃比検出手段による空燃比の検出値が目標空燃比に近づくように、前記空気量検出手段で検出された吸入空気量に基づいて演算される基本燃料噴射量を補正するための空燃比補正係数を演算し、前記空燃比補正係数に基づき前記エンジンへの燃料供給を制御する燃料供給制御手段と、
   前記吸気スロットル部下流の吸気管の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記吸入空気量の検出値に基づいてエンジン負荷を示す第１指標値を演算する第１指標値演算手段と、
   前記吸気管圧力の検出値に基づいてエンジン負荷を示す第２指標値を演算する第２指標値演算手段と、
   前記第１指標値と第２指標値との偏差が閾値を超えている場合に、前記空気量検出手段と前記圧力検出手段とのいずれかに異常が発生している状態を判定する異常検知手段と、
   前記異常検知手段によって前記空気量検出手段と前記圧力検出手段とのいずれかに異常が発生していると判定された場合に、前記第２指標値と前記第１指標値との比が、前記空燃比補正係数に近似する値である場合は、前記空気量検出手段に異常が発生していると判定する空気量異常判定手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記異常検知手段が、前記閾値を、エンジン回転速度及び前記吸気スロットル部のスロットル開度に応じて設定する閾値設定手段を含むことを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
3. 前記異常検知手段によって前記空気量検出手段と前記圧力検出手段とのいずれかに異常が発生していると判定された場合に、前記空燃比補正係数が前記基本燃料噴射量を増減補正しない初期値付近の値である場合に、前記圧力検出手段に異常が発生していると判定する圧力異常判定手段を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
4. 前記空気量異常検知手段が、前記空燃比補正係数に近似すると判断する領域の幅、及び、前記前記圧力異常判定手段が、前記初期値付近であると判断する領域の幅を、エンジン回転速度及び前記吸気スロットル部のスロットル開度に応じて変化させることを特徴とする請求項３記載のエンジンの制御装置。
5. 前記第１指標値演算手段が、前記空気量検出手段で検出された吸気スロットル部を通過する吸入空気量、及び、エンジン回転速度に基づき、前記吸気スロットル部下流の吸気管圧力の推定値を演算し、該吸気管圧力の推定値を前記第１指標値とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のエンジンの制御装置。

Images