JP5191983B2 - 内燃機関の診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧化した燃料を燃焼室に供給する高圧燃料システムを備えた内燃機関の診断装置に係り、特に高圧燃料システムの異常個所を特定するに好適な内燃機関の診断装置に関する。

内燃機関の排気悪化を防止するため、排気悪化に繋がる部品やシステムの異常を診断する技術が開発されている。特に、高圧燃料システムの異常は、燃料噴射の誤差による空燃比ずれの要因、あるいは、燃圧ずれによる燃焼悪化の要因となる。空燃比ずれは、その結果として、触媒浄化効率の低下を引き起こし、一方、燃圧ずれによる燃焼悪化は、その結果として、始動時の排気悪化を引き起こす。このため、例えば、以下に示す診断技術が開示されている。

例えば、特許文献１には、その診断技術として、空燃比フィードバック制御及び燃圧フィードバック制御の実行中に、目標燃圧をステップ変化させることにより得られる空燃比フードバック補正量、及び燃圧フィードバック補正量に基づいて、高圧燃料ポンプの異常と燃圧センサの異常とを判断する内燃機関の燃料系異常検出装置が提案されている。また、特許文献２には、空燃比フィードバック及び燃圧フィードバック実行中において、燃料圧力の制御量に基づいて、燃料系が異常であることを検出し、空燃比フィードバック制御量と、その変化量に基づいて、燃料系の異常部位を特定する内燃機関の制御装置が提案されている。

特開２００２−２１６３０号公報 特開２０００−７３８２８号公報

しかしながら、特許文献１の燃料系異常検出装置の場合には、異常判定を行う際に、その前提条件として、強制的に目標燃圧をステップ変化させている。このため、空燃比フィードバック制御を行っているものの、この変化のタイミングで、空燃比ずれが引き起こされ、結果として、触媒浄化効率の低下するおそれがあった。

また、特許文献２に記載の制御装置の場合には、燃料系の異常部位の特定は、空燃比フィードバック制御量と、その変化量に基づいて行われており、燃圧系の異常までは特定できるが、この１つのパラメータを用いただけでは、高圧燃料ポンプの異常、インジェクタの異常等のより細部の異常までは特定できず、適切な診断クライテリアを設定することも難しい。

そこで、本発明では、このような課題を解決すべく、空燃比を好適な範囲に維持しつつ、より細部の異常を確実に判定することができる内燃機関の診断装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、高圧燃料系の診断において、空燃比フードバック制御における空燃比フィードバック量（燃料の噴射補正量）が増大したことをトリガーとして診断を開始し、その際に、燃圧センサが、空燃比フィードバック量が減少するような（例えば０になるような）検出値を出力したものと取り扱えば、例えば、燃料噴射弁の異常までも、検出することができるとの新たな知見を得た。

本発明は、発明者らが得た前記新たな知見に基づくものであり、本発明に係る内燃機関の診断装置は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁から噴射される燃料を蓄える燃料レールと、該燃料レールに燃料を吐出する燃料ポンプと、前記燃料レール内の燃圧を検出する燃圧センサと、内燃機関から排出される排気中の空燃比を検出する空燃比センサと、を備えた筒内噴射式の内燃機関の診断装置であって、内燃機関の運転状態に基づいて、前記燃料噴射弁の噴射量を演算する噴射量演算手段と、前記検出空燃比が目標空燃比となるように、前記噴射量の噴射補正量を演算する噴射補正量演算手段と、該噴射補正量に基づいて前記噴射量を補正し、該補正した燃料噴射量で燃料を噴射すべく前記燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御手段と、前記補正された燃料噴射量に基づいて、前記燃料ポンプの吐出量を演算する吐出量演算手段と、前記検出燃圧が目標燃圧となるように、前記吐出量の吐出補正量を演算する吐出補正量演算手段と、該吐出補正量に基づいて吐出量を補正し、該補正した吐出量で燃料を吐出すべく前記燃料ポンプを制御する燃料ポンプ制御手段と、前記噴射補正量が所定範囲から外れたときに、前記噴射補正量が前記所定範囲内の一定量に収束するまで、前記検出燃圧の値をシフトする燃圧値シフト手段と、該燃圧値シフトの開始前及びその終了後の前記吐出補正量、及び前記燃圧値シフト開始前の前記噴射補正量に基づいて、前記燃料ポンプ、前記燃料噴射弁、及び前記燃圧センサのいずれが異常であるかを判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴とする。なお、噴射補正量と噴射補正率とは、噴射量に加算する補正量か、噴射量に乗算するのみ違いであり、噴射補正量を噴射補正率に変更しても、同様の作用効果が得られるので、噴射補正量が噴射補正率であっても、この発明の範囲内にある。

本発明によれば、高圧燃料系の細部の異常部品までも特定でき、異常発生時のメンテナンス（部品交換）が容易になる。さらに異常部品毎に排気に与える影響を鑑み、より適切な診断クライテリアを設定できる。この結果、異常を早期に検知し、かつ外乱やモデル誤差に対してロバストな診断を実施できる。

本実施形態に係る筒内噴射式内燃機関の全体構成図。 図１に示す内燃機関の高圧燃料制御システムの要部模式図。 第一実施形態に係る高圧燃料系システムの制診断装置（内燃機関の診断装置）。 本実施形態に係る高圧燃料システムの診断装置が行う診断方法のフローチャート。 図４に示すステップ４０４で、部品異常Ａ（高圧燃料系の異常）のフラグがセットされてから、さらに燃料噴射弁もしくは燃圧センサの異常分離を行うためのフローチャート。 燃圧値とセンサ出力の関係から燃圧センサの異常の一例を示した図。 燃圧センサ故障（高圧側オフセット、ゲイン大）時のタイムチャート。 燃圧センサ故障（低圧側オフセット、ゲイン小）時のタイムチャート。 噴射弁異常（噴射量減）時のタイムチャート。 エアフロセンサと空燃比センサの異常分離を行うフローチャート。 第二実施形態に係る燃圧センサ補正のフローチャート。 第二実施形態に係る燃圧センサの補正方法を説明するための図。 第二実施形態に係る燃圧演算手段のオフセット値を補正する場合のタイムチャート。 第二実施形態に係る燃圧演算手段のオフセット値とゲイン値を補正する場合のタイムチャート。 第三実施形態に係る診断装置が行う診断方法のフローチャート。 第三実施形態に係る診断装置が行う診断方法のフローチャート。 第三実施形態に係る燃圧センサ異常（高圧側オフセット）時のタイムチャート。 第三実施形態に係るエアフロセンサ異常（エアフロゲイン小）時のタイムチャート。 第三実施形態に係る空燃比センサ異常（空燃比ゲイン大）時のタイムチャート。 第三実施形態に係る外乱発生時のタイムチャート。 図１５に示したフローチャートにおける異常判定結果をまとめた表図。

以下に、本発明のいくつかの実施形態を図面を参照して説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、本実施形態に係る筒内噴射式内燃機関の全体構成図の一例である。まず、シリンダ１０７ｂに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、内燃機関の運転状態計測手段の一つである吸気流量検出（検知）手段（エアフロセンサ１０３）を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａを収容したスロットルボディ１０５を通り、その下流に配置されたコレクタ１０６に流入する。

ここで、エアフロセンサ１０３から、吸気流量を表す信号が内燃機関の制御装置であるコントロールユニット１１５に出力されるようになっている。また、スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出する内燃機関の運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ１０４が取り付けられており、その信号であるスロットル弁開度の信号もコントロールユニット１１５に出力されるようになっている。また、コントロールユニット１１５は、モータ１２４に制御信号を出力し、これにより電制スロットル弁１０５ａの開度を調整する。

さらに、コレクタ１０６に吸入された空気は、複数のシリンダを有する内燃機関１０７の各シリンダ１０７ｂに接続された各吸気管１０１に分配された後、ピストン１０７ａとシリンダ１０７ｂとで形成される燃焼室１０７ｃに導かれる。

一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から低圧燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧されるとともに、高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）１１１でより高い圧力に二次加圧されてコモンレール（燃料レール）２０５へ圧送（吐出）される。

コモンレール２０５には、吐出された燃料が、燃料噴射弁１１２が噴射する燃料として蓄えられる。また、このコモンレール内２０５の高圧化された燃料の圧力は燃圧センサ１２１で検出され、検出した燃料圧力（検出燃圧）は、燃圧信号（センサ出力電圧）として、コントロールユニット１１５に送られる。

このようにして、コモンレール２０５に蓄えられた高圧燃料は、各シリンダ１０７ｂに設けられている燃料噴射弁１１２から燃焼室１０７ｃに噴射される。燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１３で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４で着火される。

また、吸気弁と排気弁とは夫々吸気側カム１２２と排気側カム１００とが回転することにより開閉する。排気弁のカムシャフトに取り付けられたカム角センサ１１６は、カムシャフトの位相を検出し、この検出した位相をカム角信号としてコントロールユニット１１５に出力する。また、内燃機関のクランクシャフトの回転と位相を検出するためにクランク角センサ１１７が、クランクシャフト軸上に設けられており、その出力であるクランク角を信号として、コントロールユニット１１５に出力する。さらに、排気管１１９中の触媒１２０の上流に設けられた空燃比センサ１１８は、排気ガス中の酸素を検出し、その検出信号を検出空燃比としてコントロールユニット１１５に出力する。

図２には、図１に示す内燃機関１０７の高圧燃料制御システムの要部模式図である。高圧燃料システムを制御するコントロールユニット１１５は、噴射弁制御手段２０２と高圧燃料ポンプ制御手段２０３を備えている。噴射弁制御手段２０２は、エアフロセンサ１０３で検出された吸気流量（吸入空気量）、空燃比センサ１１８で検出された空燃比、クランク角センサで検出された内燃機関１０７の回転数等に基づいて燃料噴射弁１１２を制御する。高圧燃料ポンプ制御手段２０３では、燃料タンク１０８から低圧燃料ポンプ１０９により吸い上げられた燃料を燃料レール２０５に設置された燃圧センサ１２１、および高圧燃料ポンプ１１１を駆動するカム２０７のカム角センサ１１６から得られる出力に基づいて高圧燃料ポンプ１１１を制御する。本実施形態に係る燃料噴射弁制御装置、及び高圧燃料ポンプ制御手段の詳細については、以下の図３で説明する。

以下に、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の高圧燃料システムの制診断装置（診断装置）を図３から図１０を参照して説明する。図３は、第一実施形態に係る高圧燃料系システムの制診断装置（内燃機関の診断装置）３００のブロック図の一例である。

制御診断装置（診断装置）３００は、噴射弁制御手段２０２と、高圧燃料ポンプ制御手段２０３と、吸気流量誤差推定手段３０１と、空燃比フィードバック制御手段（噴射補正量演算手段）３０２と、燃圧演算手段３０３と、燃圧値シフト手段３０４と、燃圧フィードバック手段（吐出補正量演算手段）３０５と、異常判定手段３０６と、で構成される。

空燃比フィードバック制御手段３０２は、検出した検出空燃比と、エンジン負荷、吸入空気量等の運転条件から演算される目標空燃比とに基づいて、検出空燃比が目標空燃比に一致するように、空燃比フィードバック量に相当する噴射量の噴射補正量（または噴射補正率）を演算する。

燃圧演算手段３０３は、燃圧センサの出力電圧等に基づいて、燃料圧力（検出燃圧）を演算し、具体的には、燃圧センサ１２１の出力電圧を数式（１）に基づいて燃圧に変換する。
燃圧 ＝ 燃圧センサ出力電圧 ＊ ゲイン値 ＋ オフセット値 （１）

ここでは、燃圧センサ出力電圧と燃圧との対応関係は、線形的に比例関係であるとしているが、燃圧センサ出力電圧と燃圧との対応関係が非線形であってもよい。この場合には、出力電圧に対応した燃圧のプロフィールが記憶されており、この燃圧プロフィールを用いて、検出燃圧を演算することができる。

燃圧値シフト手段３０４は、後述する異常判定手段３０６で異常と判定された場合に、空燃比フィードバック制御手段３０２で演算された噴射補正量に基づいて、検出燃圧の値をシフトする。ここでは、その一例として、噴射補正量（フィードバック補正量）が０（ゼロ）となるように燃圧演算手段３０３で演算された検出燃圧をシフトする。

そして、噴射弁制御手段２０２は、まず、内燃機関の回転数、吸気流量（吸入空気量）、内燃機関の回転数、及び水温などの内燃機関の運転状態から、基本燃料噴射量（噴射量）を演算する（噴射量演算手段）。次に、この基本燃料噴射量（噴射量）を、空燃比フィードバック制御手段３０２で演算された噴射補正量で補正する。補正した噴射量で燃料噴射をすべく、この噴射量、及び、検出燃圧（正常時には、燃圧演算手段３０３で演算された検出燃圧、異常時には、燃圧値シフト手段３０４でシフトされた検出燃圧）に基づいて、燃料噴射弁の噴射パルス幅、及び噴射タイミングを演算し、この演算値に基づく制御信号を燃料噴射弁１１２に出力し、これにより燃料噴射弁１１２を制御する。

燃圧フィードバック手段３０５（吐出補正量演算手段）は、検出燃圧（正常時には、燃圧演算手段３０３で演算された検出燃圧、異常時には、燃圧値シフト手段３０４でシフトされた検出燃圧）が、目標燃圧に一致するように吐出補正量を演算する。ここで、吐出補正量は、後述する高圧燃料ポンプ制御手段２０３で演算される基本吐出量を補正するための補正量である。具体的には、この吐出補正量は、燃料噴射弁１１２により噴射された燃料量と、高圧燃料ポンプで吐出された燃料量との差分に相当するものであり、コモンレールのギャラリー内の燃料収支の差分に相当するものである。

高圧燃料ポンプ制御手段２０３は、上述した噴射弁制御手段２０２で演算した、補正された噴射量（＝基本燃料噴射量＋噴射補正量）から基本吐出量を演算する。次に、演算された基本吐出量を、燃圧フィードバック制御手段３０５から演算される吐出補正量で補正する。さらに補正された吐出量で吐出すべく、この吐出量と、検出燃圧（正常時には、燃圧演算手段３０３で演算された検出燃圧、異常時には、燃圧値シフト手段３０４でシフトされた検出燃圧）と、に基づいて、所望の吐出量を実現するために、高圧燃料ポンプ１１１の電磁弁の動作タイミングを演算する。そして、高圧燃料ポンプ制御手段２０３は、この動作タイミングに応じた制御信号を高圧燃料ポンプ１１１に出力し、高圧燃料ポンプ１１１を制御する。

吸気流量誤差推定手段３０１は、回転数、スロットル開度、車速などから吸気流量（吸入空気量）を推定し（推定吸気流量を演算し）、エアフロセンサ１０３で検出（検知）される吸気流量との吸気流量誤差を演算する。

異常判定手段３０６は、吸気流量誤差推定手段３０１から演算される吸気流量誤差と、空燃比フィードバック制御手段３０２から演算される噴射補正量と、燃圧フィードバック制御手段３０５から演算される吐出補正量と、に基づいて少なくとも燃圧センサ１２１または高圧燃料ポンプ１１１の異常判定を行い、好ましくは、後述する燃圧値のシフトにより、燃料噴射弁１１２、エアフロセンサ１０３、空燃比センサ１１８の異常判定をも行う。

図４は、本実施形態に係る高圧燃料システムの診断装置が行う診断方法のフローチャートの一例である。
まず、ステップＳ４０１で空燃比フィードバック制御と燃圧フィードバック制御が実行中であるかを判定する。ステップＳ４０１がＹＥＳになるまで以降の処理は実行されないため、ステップＳ４０１は本診断方法の許可条件である。

ステップＳ４０１がＹＥＳの場合は、ステップＳ４０２に進み、このステップで、吐出補正量が所定範囲１から外れている状態が、所定時間１以上継続しているかの判定を行う。この吐出補正量の所定範囲１は、各燃料系部品の製造バラつきが最も大きい場合に算出される吐出補正量を組み合わせたときの最大吐出補正量から最小吐出補正量までの予め設定された範囲であり、所定時間１は、エバポなどの外乱が混入したとしてもその影響が十分に小さくなる時間のことである。ここで、この所定範囲１が、本発明でいうところの異常判定の基準となる吐出補正量の基準範囲である。

一般的に、吐出補正量は、ギャラリー内の燃料収支がずれることにより増加するものであり、このパラメータは、燃圧センサ異常と噴射弁異常と高圧燃料ポンプ異常に関係しているパラメータである。すなわち、通常の燃料圧力Ｆ／Ｂ制御においてあり得ない程に、目標燃圧と検出燃圧が継続的に大きくずれた場合（吐出補正量が所定の範囲１から外れた場合）、コモンレール内の燃圧センサの検出燃圧が適正な値でない、燃料噴射弁がコモンレールから適正な量の燃料を噴射できていない、又は、高圧燃料ポンプがコモンレールに適切な量の燃料を吐出できていない、いずれかに該当すると判断できる。すなわち、燃料系である燃圧センサ、燃料噴射弁、又は高圧燃料ポンプの異常であると判断できる。このように、ステップＳ４０２では、燃料系の異常か、その他の異常かを判定しており、ＹＥＳの場合は燃料系の異常、ＮＯの場合はその他の異常となる。

ステップＳ４０２がＹＥＳの場合はステップＳ４０３へ進み、ステップＳ４０２がＮＯの場合はステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０２がＹＥＳでステップＳ４０３に進んだ場合、噴射補正量が所定範囲２から外れている状態が上に示した所定時間１以上継続しているかを判定する。この所定範囲２は、各燃料系部品の製造バラつきが最も大きい噴射補正量を組み合わせた時の最大噴射補正量から最小噴射補正量までの予め設定されてた範囲である。

ステップＳ４０３で、ＹＥＳの場合はステップＳ４０４に進み、部品異常Ａフラグに１をセットする。ステップＳ４０３がＮＯの場合はステップＳ４０５に進み、高圧燃料ポンプ異常フラグに１をセットする。なお、部品異常Ａは、燃料噴射弁、もしくは、燃圧センサの故障（異常）である。

ここでは、ステップＳ４０２において、燃料系に異常があると特定した上で、さらに、ステップＳ４０３で、その系における部位を特定することができる。すなわち、噴射補正量が、通常の空燃比Ｆ／Ｂ制御でありえない補正量として継続している場合（目標空燃比と検出空燃比とのずれが継続的に大きい場合）には、筒内に噴射している燃料噴射弁からの適正量の燃料が噴射できていない、または、燃料噴射弁の制御において用いられる燃圧が適正な値でないと判断でき、燃料噴射弁もしくは燃圧センサの故障であると判定できる。一方、そうでない場合には、燃料噴射系に異常がないとして、コモンレールへの燃料吐出系である高圧燃料ポンプの故障（高圧燃料ポンプ異常）であると判断できる。

逆に、ステップＳ４０２がＮＯでステップＳ４０６に進んだ場合、噴射補正量（空燃比フィードバック量）が所定範囲２から外れている状態が、上に示した所定時間１以上継続しているかを判定する。ステップＳ４０６がＹＥＳの場合はステップＳ４０７に進み、部品異常Ｂフラグに１をセットする。ステップＳ４０６がＮＯの場合は本フローチャートの処理を終了する。部品異常Ｂはエアフロセンサもしくは空燃比センサの故障（異常）を示す。

ここでは、ステップＳ４０２において、燃料系以外に異常があると特定した上で、さらに、ステップＳ４０６で、その系における部位を特定することができる。すなわち、噴射補正量が、通常の空燃比Ｆ／Ｂ制御でありえない噴射補正量を継続している場合（目標空燃比と検出空燃比とのずれが継続的に大きい場合）には、目標噴射量を演算するための吸入空気量が適切に検出できていない、または、空燃比そのものが適切に検出できていないと判断でき、エアフロセンサもしくは空燃比センサの故障であると判定できる。

図５は、図４に示すステップＳ４０４で、部品異常Ａ（高圧燃料系の異常）のフラグがセットされてから、さらに燃料噴射弁もしくは燃圧センサの異常分離を行うためのフローチャートの一例である。

まず、ステップＳ５０１で部品異常Ａフラグに１がセットされているかを判定する。ステップＳ５０１がＹＥＳになるまで以降の処理は実行されない。

ステップＳ５０１がＹＥＳの場合は、噴射補正量が所定範囲２から外れている場合である。この場合には、ステップＳ５０２に進み、噴射補正量が予め設定された基準値に収束するまで、燃圧値シフト手段が、燃圧値をシフトする。すなわち、燃圧値シフト手段は、目標噴射量と実噴射量との差分が小さくなるように、検出燃圧が検出されたものと取り扱い、この検出燃圧の燃圧値を、制御系内において、強制的にシフトする。この基準値とは、燃料噴射弁の状態が正常であることを示す噴射補正量の範囲（所定の範囲）内において、予め設定された一定値であり、より好ましくは０である。

この燃圧値シフト手段による燃圧値シフトでは、前記噴射補正量と前記基準値の差に基づき燃圧値シフト量を算出し、燃圧制御により燃圧が大きく変化しない速度で、検出した燃圧値をシフトすることが望ましい。例えば、記シフト開始前における燃料噴射量の補正に応じて変化する検出燃圧値の変化量を記憶しておき、該変化量に基づいて、前記燃圧値のシフトを行ってもよい。これにより、この燃圧値シフト量の変化量（変化速度）を、これまでの運転状態における変化量と同等にすることができる。この結果、補正した燃圧を用いる噴射弁制御手段２０２、高圧燃料ポンプ制御手段２０３、及び燃圧フィードバック制御手段３０５において、この燃圧パラメータに影響するパラメータの急変を防止でき、パラメータ急変による排気特性の悪化を防止することができる。

Ｓ５０３では、燃圧値のシフト開始から所定時間２以上経過しているかどうかを判定する。ここで、この所定時間２は、燃圧値のシフト開始から、燃圧値のシフト量が安定するより確実に長い時間である。このような時間を設けることにより、まず、ステップ５０２の処理により、燃圧を安定させる。

ステップＳ５０３で判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ５０４に進み、ステップＳ５０３で判定結果がＮＯの場合には、所定時間２が経過するまで、以降の処理を実行しない。ステップＳ５０４では、吐出補正量が所定範囲１外かどうかを判定する。ステップＳ５０４がＹＥＳの場合はステップＳ５０５に進み、燃料噴射弁異常フラグに１をセットする。ステップＳ５０４がＮＯの場合はステップＳ５０６に進み、燃圧センサ異常フラグに１をセットする。このようにして、燃圧値のシフトをおこなった後の吐出補正量に基づいて、燃圧センサと噴射弁（インジェクタ）の異常が分離できる。

このように、このステップＳ５０４で、吐出補正量が、所定範囲１の範囲内の場合には、燃圧シフトを実施することによりギャラリー内の燃料収支のずれが小さくなったと考えられるため、燃圧センサ異常であると判定することができる。一方、吐出補正量が所定範囲１から外れている場合には、燃圧シフトを実施してもギャラリー内の燃料収支は小さくならないと考えられるため、燃料噴射弁の異常であると判定することができる。

このようにして、本実施形態では、噴射補正量に基づいて燃圧をシフトし、シフト前後の吐出補正量および噴射補正量（空燃比フィードバック量）に基づいて高圧燃料系の異常を判定でき、さらには、高圧燃料ポンプ、インジェクタ、燃圧センサから構成される高圧燃料系異常と、エアフロセンサおよび空燃比センサという高圧燃料系部品以外の異常を分離できる。

ここで、図６を用いて、燃圧センサ異常を説明する。図６は、燃圧値とセンサ出力の関係から燃圧センサの異常の一例を示した図である。燃圧センサが正常の場合であっても燃圧に対してセンサ出力は若干の誤差幅を持って線形に変化する。市販されている一般的な燃圧センサではこの幅は±１％以下である。

燃圧センサの異常モードの代表例として、燃圧センサの特性が平行移動するオフセット異常と、燃圧に対する出力特性が変化するゲイン異常とがある。オフセット異常の例として、燃圧センサの配線の接触不良によってグランドや抵抗値が変動する場合などが考えられる。一方、ゲイン異常の例としては、燃圧センサ内の圧力検知部にあるダイヤフラムの経時劣化によって圧力に対する応答が変化する場合などがある。本実施形態では、これらの異常を燃圧センサ異常として検知できる。

図７〜９に図５のフローチャートを実行した時のタイムチャートの一例を示す。図７は燃圧センサ故障（高圧側オフセット、ゲイン大）時のタイムチャートである。上から燃圧、燃圧値シフト量、噴射補正量、吐出補正量、フラグについてのタイムチャートである。

燃圧は点線が想定される実燃圧（実際の燃圧）で、実線が検出燃圧で燃圧値シフト量を含んだ値となる。燃圧値シフト量は、燃圧値シフト手段にて算出された検出燃圧をシフトさせる量である。噴射補正量は空燃比フィードバック制御手段から算出された値であり、吸気流量を基準として検出空燃比を目標空燃比にするための噴射量に対する補正量である。吐出補正量は、燃圧フィードバック制御手段から算出された値であり、検出燃圧を目標燃圧にするための吐出量に対する補正量である。

本タイムチャートにおいては基準値を０とする。なお本実施形態において、以下、特に断らないかぎり、ポンプの吐出量として燃料噴射弁の噴射量（＝基本燃料噴射量＋噴射補正量）をフィードフォワード的に与える。この結果、吐出補正量も異常がなければ０近傍の値をとるので以下の異常判定は明確なものとなる。

図７に示すように、まず、時刻ｔ０から診断が開始され、時刻ｔ１にて部品異常Ａフラグに１がセットされる。すなわち、このときは（燃圧値シフト開始前は）、噴射補正量が、所定の範囲２に対して、外れている場合である。このセット後、噴射補正量が基準値（噴射補正量が０）に収束ように燃圧値シフトを開始する。ここで、本ケースでは噴射補正量が、所定範囲２に対して増量側に外れているため、検出燃圧値が小さくなるように（すなわち、燃圧値シフト量を負側に増加させて）、検出燃圧値をシフトする。この燃圧値シフト開始から所定時間２（ｔ１からｔ２）以上経過した時の吐出補正量が所定範囲１内である（吐出補正量が０になる）ため、上述したように燃圧センサ異常フラグに１がセットされる。なお、ここでは、所定時間２には、燃圧値シフトが完了（すなわち、噴射補正量が基準値に収束）しており、ｔ１は、燃圧値のシフト開始時、ｔ２は、燃圧値のシフト終了後の時刻である。

図８は、燃圧センサ故障（低圧側オフセット、ゲイン小）時のタイムチャートである。燃圧センサ故障（高圧側オフセット、ゲイン大）時と逆の挙動となっている。つまり本ケースでは噴射補正量が減量側にはずれているため、燃圧値が大きくなるように燃圧制御を行う。

燃圧センサ異常時には、図７、８で示したように検出燃圧と実燃圧に差があるため吐出補正量と噴射補正量が、所定の範囲を外れている。そこで本実施形態では、噴射補正量が基準値となるように、燃圧値シフト値を演算し、これにより燃圧値シフトを行うので、実燃圧と検知した燃圧の差が小さくなる。すると噴射および吐出誤差要因であった燃圧のずれが解消されるため、吐出補正量も所定範囲内に戻る。このように、本実施形態においては、噴射補正量および吐出補正量が所定範囲から外れた後に燃圧値シフトを行い、吐出補正量が所定範囲に戻った場合は燃圧センサの異常と判定できる。

図９は、噴射弁異常（噴射量減）時のタイムチャートである。ｔ０から診断が開始され、ｔ１にて部品異常Ａフラグに１がセットされる。それにより噴射補正量が基準値になるように燃圧値シフトを開始する。ここでは噴射補正量が増量側に外れているため、燃圧値が小さくなるように燃圧値をシフトする。しかし、燃圧値シフト開始から所定時間２（ｔ１からｔ２）以上経過した時の吐出補正量が所定範囲１外であるため、噴射弁異常フラグに１がセットされる。

また、噴射弁異常（噴射量増）時は噴射弁異常（噴射量減）時と逆の挙動を示す。つまり本ケースでは噴射補正量が減量側に外れるため、燃圧値が大きくなるように燃圧を行うが、ここでも図９と同様に、吐出補正量は所定範囲１の外になり、噴射弁異常フラグに１がセットされる。

この理由について述べる。噴射弁異常時には、本実施形態の目標空燃比と実空燃比の差分を近づけるように（噴射補正量を基準値にするように）燃圧値をシフトしたことにより、ギャラリー内の燃料収支がずれてしまい、この結果、実燃圧と検知燃圧の誤差が増加する。すなわち、噴射量においては燃圧値シフトによる増量もしくは減量は元もとの噴射誤差分と同等であるため燃圧値シフト後も、噴射量が変わらない。しかし、ポンプの吐出量は、燃圧値のずれが大きくなるため、増加してしまう。この結果、燃圧センサ異常のように吐出補正量が所定範囲１内には戻らない。このように、本実施形態では、燃圧値シフト後の吐出補正量が所定範囲に戻らない場合は、インジェクタの異常と判定できる。

このように、図７〜９からも明らかなように、燃圧センサ異常と噴射弁異常とでは、燃圧値シフトの開始からその終了までの吐出補正量の変化量が明らかに異なる。具体的には、燃圧センサ異常の場合には、燃圧値シフトの開始からその終了までの吐出補正量の変化量補正量の変化量は小さく、噴射弁異常の場合は、燃圧値シフトの開始からその終了までの吐出補正量の変化量補正量の変化量は、それに比べて大きい。このことから、記異常判定手段は、シフト中の吐出補正量の変化量、すなわち、前記燃圧値シフトの開始前からその終了後までの前記吐出補正量の変化量に基づいて、前記燃料噴射弁及び前記燃圧センサのいずれが異常であるかを判定してもよく、所定の範囲（基準範囲）１と合わせて用いてもよい。

次に、図４に示すステップＳ４０７で、部品異常Ｂ（高圧燃料系以外の異常）のフラグに１がセットされた場合について説明する。図１０は、エアフロセンサと空燃比センサの異常分離を行うフローチャートの一例である。本実施形態では、吸気流量誤差推定手段３０１から演算される吸気流量誤差を用いて異常部位を特定できる。

まず、ステップＳ１００１で部品異常Ｂフラグに１がセットされているか判定する。ステップＳ１００１がＹＥＳになるまで以降の処理は実行されない。

ステップＳ１００１がＹＥＳの場合は、噴射補正量が所定範囲２から外れている場合である。この場合には、ステップＳ１００２で吸気流量誤差の絶対値が所定値以上か判定する。この所定値とは、センシング誤差や推定誤差など考慮した値である。ステップＳ１００２がＹＥＳの場合は、ステップＳ１００３に進み、エアフロセンサ異常フラグに１をセットする。ステップＳ１００２がＮＯの場合はステップＳ１００４に進み、空燃比センサ異常フラグに１をセットする。このように吸気流量の推定値とエアフロセンサの出力を比較することで、エアフロセンサ異常と空燃比センサの異常を分離できる。

以上の実施形態を実施すれば以下のような効果を得ることができる。
燃圧値シフト前の吐出補正量や噴射補正量を用いることで（１）高圧燃料系の異常か、（２）その他（高圧燃料系以外）の異常かを判別できる。さらに（１）高圧燃料系の異常を、（１−１）高圧燃料ポンプの異常か、（１−２）その他の高圧燃料系の異常かに分離することができる。

さらに、燃圧値シフト手段による燃圧値シフト後の吐出補正量を用いることにより、（１−２）その他の高圧燃料系の異常を、（１−２ａ）燃圧センサの異常と、（１−２ｂ）燃料噴射弁の異常に分離できる。さらに、燃圧値シフトの変化速度を遅くし（従来程度の変化速度にし）、燃圧変化を小さくすることにより排気悪化を低減できる。（２）その他（高圧燃料系以外）の異常を、吸気流量誤差を用いて（２−１）エアフロセンサの異常と、（２−２）空燃比センサの異常に分離できる。

〔第二実施形態〕
図１１〜１４を用いて本発明の第二実施形態に係る内燃機関の診断装置について述べる。
図１１は、燃圧センサの補正フローチャートの一例を示しており、以下は、第一実施形態において、燃圧センサを異常であると判定した後の、燃圧センサのセンサ出力の異常状態（詳細には、オフセット異常、ゲイン＋オフセット異常か）を判別し、さらには、この燃圧センサの出力異常分の、補正を行うものである。

本フローチャートを実施することで、数式（１）のゲイン値とシフト値を算出し、燃圧センサによる燃圧検知誤差を低減し、排気悪化を防止できる。

まず、ステップＳ１１０１で燃圧値シフト手段３０４により、燃圧値シフトが実施されているか判定する。ステップＳ１１０１がＮＯの場合は以下の処理は実施されない。

ステップＳ１１０１がＹＥＳの場合は、ステップＳ１１０２で、現在の燃圧値シフト量を燃圧値シフト量Ａとして保存する。このとき、燃圧値シフト量のバラつきを低減するため１次遅れなどのフィルタ処理を施した後の燃圧値シフト量を用いても良い。

次に、ステップＳ１１０３で、目標燃圧を変更する。これは、燃圧値のシフト開始からシフト終了までにおいて、燃圧演算手段に用いる上記数式（１）のゲイン値とオフセット値を補正するに当たり、少なくとも二つの異なる燃圧の燃圧値シフト量が必要となるからである。

ステップＳ１１０４では目標燃圧を変更してから所定時間２以上経過したかどうか判定する。これは、二つの異なった燃圧で安定した状態の燃圧値シフト量を比較するためである。ステップＳ１１０４がＹＥＳになるまで、ステップＳ１１０４の処理を繰り返す。

ステップＳ１１０４がＹＥＳの場合は、所定時間２が経過したので、ステップＳ１１０５に進み、燃圧値シフト量と燃圧値シフト量Ａが同等の値がどうか判定する。なお、ステップＳ１１０５では目標燃圧の変更前後で燃圧シフト値の変化があるかどうかを判断しているため、燃圧シフト値の代わりに単位時間当たりの燃圧シフト値の変化量を用いてもよい。

ステップＳ１１０５がＹＥＳの場合は、ステップＳ１１０６に進み、燃圧演算手段の数式（１）のオフセット値を補正する。燃圧が変更されても、単位時間あたりの燃圧値シフト量の変化量は変わらないのは常に一定の量ずれているためであり、この場合は、燃圧センサのシフト異常と判断されるため、燃圧演算手段の数式（１）のシフト値を補正する。

ステップＳ１１０５がＮＯの場合は、ステップＳ１１０７に進み、燃圧演算手段の数式（１）のオフセット値とゲイン値を補正する。目標燃圧を変更した時に燃圧値シフト量も変わってしまう場合は、燃圧によりずれる量が変わっているからであり、このときは燃圧センサゲイン異常か、燃圧センサゲイン＋シフト異常と判断される。そのため、燃圧演算手段で用いた、出力電圧に対応した燃圧のプロフィールの一表示形態である、数式（１）のゲイン値とシフト値を補正する。

図１２は、燃圧センサの補正方法を説明するための図である。図１２に示すように、基本的にはゲイン・オフセットどちらの異常でも二点のｘ軸の値（センサ出力）とｙ軸（燃圧）の値（Ｘ１、Ｘ２とＹ１、Ｙ２またはＰ１、Ｐ２）を用いて、直線の方程式よりゲイン値とオフセット値を算出することができる。燃圧センサのオフセット異常時には直線の方程式で求められた切片を補正シフト値として数式（１）のオフセット値と変更する。燃圧センサのゲイン・オフセット異常時には直線の方程式で求められた傾きを補正ゲイン値とし、切片を補正オフセット値として、数式（１）のゲイン値、オフセット値と変更する。

図１３は、燃圧演算手段のオフセット値を補正する場合のタイムチャートである。上から燃圧、燃圧値シフト量、燃圧手段のゲイン値、燃圧演算手段の補正によるオフセット値のタイムチャートである。

燃圧は点線が想定される実燃圧で、実線が検知した燃圧で燃圧値シフト量を含んだ値となり、一点鎖線が目標燃圧である。燃圧値シフト量は燃圧値シフト手段にて算出された補正量である。燃圧演算手段ゲイン値、オフセット値は燃圧演算手段で用いているゲイン値、シフト値である。

燃圧値シフトを実施している状態において時刻ｔｎｈ１で燃圧値シフト量を燃圧値シフト量Ａとして保存し、その後目標燃圧を変更する。所定時間２以上経過した時刻ｔｎｈ２に現在（目標燃圧変更後）の燃圧値シフト量と（目標燃圧変更前）燃圧値シフト量Ａを比較する。なお、この比較対象となる目標燃圧の変更前及びその変更後の燃圧値シフト量に対応するそれぞれの燃圧センサの出力電圧と検出燃圧とを記憶しておく。燃圧値シフト量に変化はないため、燃圧値シフト量≒燃圧値シフト量Ａと判定され、変更前及びその変更後の出力電圧と検出燃圧から、燃圧値シフト量分だけ燃圧演算手段のオフセット量（燃圧プロフィール）を補正する（燃圧補正手段）。補正したことにより燃圧値シフト量は減少する。

図１４は、燃圧演算手段のオフセット値とゲイン値を補正する場合のタイムチャートである。燃圧値シフトを実施している状態において時刻ｔｎｈ１で燃圧値シフト量を燃圧値シフト量Ａとして保存し、その後目標燃圧を変更する。所定時間２以上経過した時刻ｔｎｈ２に現在の燃圧値シフト量と燃圧値シフト量Ａを比較する。なお、この比較対象となる目標燃圧の変更前及びその変更後の燃圧値シフト量に対応するそれぞれの燃圧センサの出力電圧と検出燃圧とを記憶しておく。燃圧値シフト量が変化しているため、燃圧値シフト量≠燃圧値シフト量Ａと判定され、燃圧値シフト量と燃圧値シフト量Ａの関係（具体的には、これに対応する変更前及びその変更後の出力電圧と検出燃圧から）から、燃圧演算手段のオフセット値とゲイン値（燃圧プロフィール）を補正する。この結果、燃圧値シフト量は減少する。

以上の実施形態を実施することにより、オフセット異常かゲイン＋オフセット異常かを判別可能である。このため燃圧センサのシフト異常、ゲイン＋オフセット異常に対して精度良く燃圧センサの特性を補正して、燃圧センサ異常時の排気悪化を低減できる。

〔第三実施形態〕
図１５から図２１を用いてエバポパージなどの外乱を特に考慮した第三実施形態に係る内燃機関の診断装置について説明する。

図１５は、第三実施形態の診断装置が行う診断方法のフローチャートの一例である。ステップＳ１５０１では本診断方法の許可条件が成立しているかチェックする。本実施系形態ではステップＳ１５０１で空燃比フィードバック制御と燃圧フィードバック制御が実行中であるかを判定する。ステップＳ１５０１は本診断方法における燃圧値シフトの許可条件である。

ステップＳ１５０１でＹＥＳの場合は、ステップＳ１５０２に進み、噴射補正率（噴射補正量）が所定範囲２から外れているかどうか判定する。

ステップＳ１５０２でＹＥＳの場合は、ステップＳ１５０３に進み、このときの吐出補正量を検出し記憶する。ステップＳ１５０４では、噴射補正率（噴射補正量）が基準値になるように燃圧値をシフトする。

ステップＳ１５０５では、ステップＳ１５０４で、燃圧値のシフトにより燃圧値シフト量を更新している間に、この燃圧値シフト量が所定範囲３（実燃圧と検出燃圧の燃圧誤差による噴射誤差が所定範囲２に収まる燃圧誤差の範囲）から外れているかを判定する。

ステップＳ１５０５がＮＯの場合は、すなわち燃圧値シフト量が所定範囲３から外れていない場合には、外乱と判定し処理を終える。ステップＳ１５０５がＹＥＳの場合はステップＳ１５０６に進み、燃圧値シフト前の吐出補正量（ステップ１５０３で記憶した吐出補正量）が所定範囲１内であるかを判定する。

ステップＳ１５０６がＹＥＳの場合はステップＳ１５０７に進み、現在（燃圧値シフト後）の吐出補正量が所定範囲１内かどうかを判定する。ステップＳ１５０７がＹＥＳの場合はステップＳ１５０８に進み、ステップＳ１５０２で噴射補正率が所定範囲２から外れたのは、外乱による影響と判断し、正常と判定して処理を終える。

さらに、ステップＳ１５０７がＮＯの場合はステップＳ１５０９に進み、エアフロセンサなどに異常があるとして部品異常フラグに１をセットして処理を終える（この状判定の詳細は、図１８で述べる）。ステップＳ１５０６がＮＯの場合は、ステップＳ１５１０に進み、現在（燃圧値シフト後）の吐出補正量が所定範囲１内かどうかを判定する。ステップＳ１５１０がＹＥＳの場合はステップＳ１５１１に進み、燃圧センサ異常フラグに１をセットして処理を終える（この異常判定の詳細は後述の図１６で後述する）。ステップＳ１５１０がＮＯの場合はステップＳ１５１２に進み、噴射弁異常フラグに１をセットして処理を終える（この異常判定の詳細は図１７で後述する）。

本実施形態により、このフローチャートに示すように噴射補正率が所定範囲２から外れたときに噴射補正率（噴射補正量）が基準値になるように燃圧を常時補正し、その際の燃圧値シフト量、あるいは燃圧値シフト前後の吐出補正量に基づいて高圧燃料系の異常を判定できる。

図１６は、燃圧センサ異常（高圧側オフセット）時のタイムチャートの一例である。上から燃圧、燃圧値シフト量、噴射補正率（噴射補正量）、吐出補正量、フラグについてのタイムチャートである。図７から図９のタイムチャートと構成は一緒だが、噴射補正量が噴射補正率となっている。ここで用いる噴射補正率は、空燃比誤差と相関が高く、噴射補正量よりも診断クライテリアの設定が容易である。

燃圧センサの高圧側オフセット異常は、燃圧センサで検知した燃圧が実際の燃圧（実燃圧）より高圧側にオフセットする異常である。この場合、実燃圧より高い値（図の燃圧のグラフの実線を参照）の燃圧を燃料噴射制御（空燃比Ｆ／Ｂ制御）に用いるため、燃料噴射弁の駆動信号である噴射パルスが想定（本来必要とする目標の噴射パルス幅）よりも小さく設定されてしまう。

この結果、燃料噴射量（＝基本燃料噴射量×噴射補正率）が不足し、空燃比がリーン化する。この空燃比のリーン化は、空燃比フィードバック制御によって、検出空燃比が目標空燃比となるように（検出空燃比がリッチ側になるように）、不足した分の燃料噴射量の増量によって補われ、この結果として噴射補正率が増加し、これに伴い実燃圧は減少する。

一方、高圧燃料ポンプ制御では、検知燃圧が実燃圧よりも大きいために、吐出補正量が減少する（負の方向に増加する）。これは実燃圧の低下によりポンプ吐出量が増大するのを燃圧制御で吐出補正を行って修正するからである。

ここで、本実施形態では、時刻ｔ１で徐々に増加していた噴射補正率が所定範囲２から外れることをトリガーとして、燃圧値シフトが開始される。燃圧値シフトでは、噴射補正率が基準値になるように（すなわち、所定範囲内２に戻すように）検出した燃圧値のシフトを行う。ここで、本異常ケースの場合、燃圧センサが高圧側にオフセットした異常である（燃料の燃圧の増減に直接的に影響を受けるアクチュエータの異常ではない）。したがって、この燃圧値シフトにより、この検知した燃圧が、高圧側のシフト分、適正な値に（実燃圧に近づくよう）に補正されるため、噴射補正率は、緩やかに適正な範囲である所定範囲２内に戻る。つまり、実燃圧と検知燃圧との差が原因で燃料噴射量が不足していたため、噴射補正率が基準値に近づくにつれて、燃圧値シフトにより実燃圧と検知燃圧の差が小さくなることになる。

さらに、吐出補正量が負の方向に増加した原因も、実燃圧と検知燃圧の差であるため、この差が小さくなることにより吐出補正量も小さくなる。ここで燃圧値シフトの状態が一定時間継続されたｔ２時に異常判定の結果が算出される。すなわち、燃圧値シフト量が所定範囲３外であり、燃圧値シフト前の吐出補正量が所定範囲１外、燃圧補正後の吐出補正量が所定範囲１内であるため、燃圧センサ異常フラグに１がセットされる。その他の燃圧センサ異常は図１６と同じ挙動、または逆の挙動を示すため省略する。

図１７は、噴射弁異常（燃料噴射量減の異常）時のタイムチャートの一例である。燃料噴射減の異常は、燃料噴射弁のつまりなどで燃料噴射量が減少する異常である。この燃料噴射量の減少異常の結果、空燃比がリーン化する。そこで、検出空燃比が目標空燃比となるように（検出空燃比がリッチ側になるように）空燃比フィードバック制御によって不足した分の噴射量を増量がなされ、噴射補正率が増加する。一方、ポンプの吐出補正量は負側に増大する。これは吐出量のフィードフォワード量として、前記燃料噴射弁の噴射量に噴射補正率を反映させたときに起こる現象である。

時刻ｔ１に徐々に増加していた噴射補正率が、所定範囲２（適正な範囲）から外れると燃圧値シフトが開始される。燃圧値シフトは、噴射補正率が基準値になるように、検出した燃圧値のシフトを行う。これにより、噴射補正率が所定範囲２内に戻る。

しかし、本ケースでは実際に故障しているのは燃料噴射弁であるため、この燃圧値シフトを行うことにより、異常ではない燃圧センサの検出燃圧の出力値を補正するため、実燃圧と検知燃圧の差が増大することなる。

その結果、高圧燃料ポンプ制御では実燃圧より低い検知燃圧値で制御するため、吐出量が低下する。これは、コモンレール内の実燃圧が制御すべき燃圧より高いと、同じポンプ制御タイミングでも吐出量が減るために生じる。そこでポンプ制御では吐出補正量を増加させ燃圧が一定になるように制御する。

次に、燃圧値シフトの状態が一定時間継続されたｔ２時に異常判定の結果が算出される。燃圧値シフト量は所定範囲３外であり、燃圧値シフト前の吐出補正量が所定範囲１外、燃圧値シフト後も吐出補正量が所定範囲１外であるため、燃料噴射弁異常フラグに１がセットされる。その他の噴射弁異常は図１７と同じ挙動、または逆の挙動を示すため省略する。

図１８はエアフロセンサ異常（エアフロゲイン小）時のタイムチャートである。エアフロゲイン小はセンサ感度の異常であり、実吸気流量より小さい吸気流量が検知されることになる。

この結果、実吸気流量（実際の吸入空気量）は、検知した吸気流量よりも多いため、空燃比制御時には、燃料噴射量が実空気量に対して不足してしまう。これにより、検出空燃比はリーン化する（リーン側にシフトする）。この際、空燃比フィードバック制御によって、不足した分の噴射量を増量補正するために噴射補正率が増加する。一方、ポンプ制御では、エアフロセンサの吸気流量の異常分が、噴射補正率の増加によってキャンセルされるため、吐出補正量は増加しない。

時刻ｔ１では徐々に増加していた噴射補正率が、所定範囲２外になったため、燃圧値シフトが開始される。燃圧値シフトは、噴射補正率が基準値になるように、検知した燃圧値のシフトを行う。その結果、噴射補正率が所定範囲２内に戻る。

しかし、この場合も先に説明したインジェクタ異常と同様に、燃圧値シフトを行うことにより、実燃圧と検知燃圧の差が増加し、従って吐出補正量が増大する。燃圧値シフトの状態が一定時間継続された時刻ｔ２において、異常判定の結果が算出される。燃圧値シフト量は所定範囲３外であり、燃圧値シフト前の吐出補正量が所定範囲１内、燃圧値シフト後も吐出補正量が所定範囲１外であるため、部品異常フラグに１がセットされる。その他のエアフロセンサ異常は図１８と同じ挙動、または逆の挙動を示すため省略する。

図１９は空燃比センサ異常（空燃比ゲイン大）時のタイムチャートである。空燃比ゲイン大異常は空燃比センサの感度異常であり、この異常では実際の空燃比よりリーンの空燃比が検知された状態で空燃比フィードバック制御が行われる。

この結果、リーン空燃比をリッチ側に補正するため噴射補正率が増加する。この場合は噴射補正率だけ噴射量が増加しているが、この増加した噴射量がポンプ制御にフィードフォワード量と反映されるため吐出補正量は殆ど変化しない。

そして時刻ｔ１で徐々に増加していた噴射補正率が所定範囲２から外れたため、燃圧値シフトが開始される。燃圧値シフトでは、噴射補正率が基準値になるように燃圧値のシフトを行う。この結果、噴射補正率は所定範囲２内に戻る。

しかし、実燃圧と検知燃圧の差が増加するため、エアフロセンサの時と同様に吐出補正量が増大する。そして燃圧値シフトの状態が一定時間継続されたｔ２時に異常判定の結果が算出される。燃圧値シフト量が所定範囲３外であり、燃圧値シフト前の吐出補正量が所定範囲１内、燃圧値シフト後も吐出補正量が所定範囲１外であるため、部品異常フラグに１がセットされる。その他の空燃比センサ異常は図１９と同じ挙動、または逆の挙動を示すため省略する。

図２０は外乱発生時のタイムチャートである。想定外のエバポ混入などによる外乱発生により噴射補正率が増加した場合でも、時刻ｔ１で噴射補正率が所定範囲２外となった時点で燃圧値シフトが開始される。燃圧値シフトは、噴射補正率が基準値になるように燃圧値シフトを行っているため、噴射補正率が所定範囲２内に戻る。しかし、発生した外乱の影響が徐々に小さくなっていくと燃圧値シフト量も小さくなり燃圧値シフト量が適正な範囲である所定範囲３内となり外乱と判定される。

このように、図２０からも明らかなように、前記燃圧値のシフト開始からシフト終了までの前記検出燃圧値のシフト量をさらに加味して、前記異常判定の診断を行えば、外乱の判定も行うことができ、異常の誤診断を回避することができる。

図２１は、図１５に示したフローチャートにおける異常判定結果をまとめた表である。燃圧センサ異常では、燃圧値シフトを行うことにより異常状態が適正に補正されるため燃圧値シフト後は噴射補正率と吐出補正量の両方とも所定の正常範囲（基準範囲）内に収まる。ここで燃圧値シフト量が排気クライテリアによって決まる所定範囲外となった場合に燃圧センサ異常と判定する。

インジェクタ異常では燃圧値シフト前・後の吐出補正量が共に正常範囲（基準範囲）を外れる。燃圧値シフト前はインジェクタ噴射誤差やポンプの吐出誤差が要因で吐出補正量が正常範囲を外れ、燃圧値シフト後はポンプの吐出誤差が増大するために吐出補正量が正常範囲からさらに外れる。

エアフロセンサや空燃比センサの異常では補正噴射補正率は範囲外になるものの、補正前の吐出補正量が範囲内であることから上に示すインジェクタ異常と区別が可能である。また外乱では燃圧値シフト値が所定範囲外に留まらないため、誤診断を防止できる。従って、本実施形態では上記の燃圧値シフト量と噴射補正率と吐出補正量の関係にもとづき、外乱にロバストな診断を実現できる。

１０１ 吸気管
１０２ エアクリーナ
１０２ａ 入口部
１０３ エアフロセンサ
１０４ スロットルセンサ
１０５ スロットルボディ
１０５ａ 電制スロットル弁
１０６ コレクタ
１０７ 内燃機関
１０７ａ ピストン
１０７ｂ シリンダ
１０７ｃ 燃焼室
１０８ 燃料タンク
１０９ 低圧燃料ポンプ
１１０ 燃料圧力レギュレータ
１１１ 高圧燃料ポンプ
１１２ 燃料噴射弁
１１３ 点火コイル
１１４ 点火プラグ
１１５ コントロールユニット
１１６ カム角センサ
１１７ クランク角センサ
１１８ 空燃比センサ
１１９ 排気管
１２０ 触媒
１２１ 燃圧センサ
１２４ モータ
２０２ 噴射弁制御手段
２０３ 高圧燃料ポンプ制御手段
２０５ 燃料レール
２０７ カム
３００ 制御診断装置（内燃機関の診断装置）
３０１ 吸気流量誤差推定手段
３０２ 空燃比フィードバック制御手段（噴射補正量演算手段）
３０３ 燃圧演算手段
３０４ 燃圧値シフト手段
３０５ 燃圧フィードバック制御手段（吐出補正量演算手段）
３０６ 異常判定手段

Claims (10)

1. 内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁から噴射される燃料を蓄える燃料レールと、該燃料レールに燃料を吐出する燃料ポンプと、前記燃料レール内の燃圧を検出する燃圧センサと、内燃機関から排出される排気中の空燃比を検出する空燃比センサと、を備えた筒内噴射式の内燃機関の診断装置であって、
   内燃機関の運転状態に基づいて、前記燃料噴射弁の噴射量を演算する噴射量演算手段と、前記検出空燃比が目標空燃比となるように、前記噴射量の噴射補正量を演算する噴射補正量演算手段と、該噴射補正量に基づいて前記噴射量を補正し、該補正した燃料噴射量で燃料を噴射すべく前記燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御手段と、
   前記補正された噴射量に基づいて、前記燃料ポンプの吐出量を演算する吐出量演算手段と、前記検出燃圧が目標燃圧となるように、前記吐出量の吐出補正量を演算する吐出補正量演算手段と、該吐出補正量に基づいて吐出量を補正し、該補正した吐出量で燃料を吐出すべく前記燃料ポンプを制御する燃料ポンプ制御手段と、
   前記噴射補正量が所定範囲から外れたときに、前記噴射補正量が前記所定範囲内の一定量に収束するまで、前記検出燃圧の燃圧値をシフトするものであり、前記噴射補正量が所定範囲から増量側に外れたときには、前記検出燃圧値が小さくなるように、前記検出燃圧値をシフトすることにより、噴射補正量を所定範囲に収束させ、前記噴射補正量が所定範囲から減量側に外れたときには、前記検出燃圧値が大きくなるように、前記検出燃圧値をシフトすることにより噴射補正量を所定範囲に収束させる燃圧値シフト手段と、
   該燃圧値のシフト開始前及びシフト終了後の前記吐出補正量、及び前記燃圧値シフト開始前の前記噴射補正量に基づいて、前記燃料ポンプ、前記燃料噴射弁、及び前記燃圧センサのいずれが異常であるかを判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の診断装置。
2. 前記異常判定手段は、前記シフト開始前からシフト終了後までの前記吐出補正量の変化量に基づいて、前記燃料噴射弁及び前記燃圧センサのいずれが異常であるかを判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の診断装置。
3. 前記異常判定手段は、異常判定の基準となる前記吐出補正量の基準範囲を設定しており、
   前記シフト開始前の吐出補正量が、前記基準範囲を外れ、該シフト終了後の前記吐出補正量が、前記基準範囲内に収まったときに、前記燃圧センサが異常であると判定し、
   前記シフト開始前及びシフト終了後の前記吐出補正量が、前記基準範囲を外れたときに、前記燃圧センサが異常であると判定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の診断装置。
4. 前記異常判定手段は、前記シフト開始前の吐出補正量が、前記基準範囲内にあり、前記シフト終了後の前記吐出補正量が、前記基準範囲から外れたときに、前記空燃比センサの異常、または吸入空気量を計測するエア−フロセンサの異常であると判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の診断装置。
5. 前記燃圧値シフト手段は、前記燃圧値のシフトを、前記噴射補正量が０に収束するまで行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。
6. 前記異常判定手段は、前記燃圧値のシフト開始からシフト終了までの前記燃圧値のシフト量をさらに加味して、前記異常判定の診断を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。
7. 前記異常判定手段は、前記燃圧センサが異常であると判定した場合には、前記シフト開始からシフト終了までの間に、目標燃圧を変更し、
   該目標燃圧の変更前及び変更後の前記燃圧値のシフト量の変化量を比較することにより、前記燃圧センサの出力の異常状態を判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。
8. 前記異常判定手段は、前記目標燃圧の変更前及びその変更後の前記変化量が同じである場合には、前記燃圧センサの出力の異常状態を、燃圧センサの出力値がオフセットした異常状態であると判定することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の診断装置。
9. 前記内燃機関の診断装置は、前記燃圧センサからの出力電圧に対応した燃圧のプロフィールを用いて、前記出力電圧から前記検出燃圧を演算する燃圧演算手段を備えており、
   前記異常判定手段は、前記燃圧センサが異常であると判定した場合には、
   前記異常判定手段による、目標燃圧の変更前及びその変更後の前記出力電圧と前記検出燃圧とから、前記燃圧プロフィールを補正することを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の診断装置。
10. 前記燃圧値シフト手段は、前記シフト開始前における燃料噴射量の補正に応じて変化する検出燃圧値の変化量を記憶しておき、該変化量に基づいて、前記燃圧値のシフトを行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の診断装置。

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