JP5582086B2 - 内燃機関の故障検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の故障検出装置に係り、特に、アルコール燃料、炭化水素燃料、またはアルコール燃料と炭化水素燃料との混合燃料の供給を受ける車両に搭載される内燃機関において生じた故障を検出するうえで好適な内燃機関の故障検出装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、アルコール燃料が任意の割合（０〜１００％）で混合された燃料を使用可能な内燃機関の燃料供給系の異常を検出するためのエンジンの制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、給油後の積算燃料噴射量が所定量（燃料パイプの容積に相当する量）以下で、かつ、排気ガスの空燃比を所定の目標空燃比とするための、空燃比センサを利用して得られる燃料噴射量のフィードバック補正量が一定期間以上継続して所定値以上となっている場合に、燃料供給系に異常があると判定するようにしている。

特開２０１０−７１２０１号公報 特開２００５−３０７９１１号公報 特開２００９−１８０２３０号公報 特開２００６−２５８０１８号公報

ところで、ガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関では、一般的に、エアフローメータ（吸入空気量センサ）により検出される吸入空気量に基づいて、排気ガスの空燃比を所定の目標空燃比にするのに必要な基本燃料噴射量が算出される。そのうえで、排気ガスの空燃比をより正確に目標空燃比に制御するために、空燃比センサを利用して、排気ガスの空燃比を目標空燃比とするために必要な燃料噴射量補正値（上記基本燃料噴射量に対する増量補正値または減量補正値）が算出される。

上記のように算出される燃料噴射量補正値（上述した特許文献１では、フィードバック補正量）は、インジェクタの故障によって単位開弁時間当たりの燃料噴射量に正常時の値に対するずれが発生している場合だけでなく、エアフローメータの故障によって吸入空気量の計測値にずれが発生している場合においても影響を受けてしまう。より具体的には、エアフローメータの故障によって吸入空気量の計測値に正常時の値に対するずれが発生している場合には、正常時の値に対する基本燃料噴射量のずれが生じ、それに伴い、燃料噴射量補正値が影響を受けてしまう。このため、上述した特許文献１に記載の手法では、給油後の積算燃料噴射量が所定量以下で、かつ、上記燃料噴射量補正値（フィードバック補正量）が一定期間以上継続して所定値以上となったからといって、その原因は、必ずしも燃料供給系の異常（インジェクタの故障）であるとはいい切れず、エアフローメータの故障に起因する可能性がある。この点において、上記特許文献１に記載の手法は、内燃機関の故障を正確に検出するうえで、未だ検討の余地を残すものであった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、インジェクタの故障の有無を精度良く判定することのできる内燃機関の故障検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の故障検出装置であって、
アルコール燃料、炭化水素燃料、または、アルコール燃料と炭化水素燃料との混合燃料の供給を受ける燃料タンクと、
前記燃料タンク内の燃料をインジェクタに供給するための燃料供給通路の途中に配置され、燃料性状を検出する燃料性状センサと、
排気通路に配置され、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、
前記インジェクタの燃料噴射時間に基づいて前記インジェクタから噴射される燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
前記燃料性状センサの出力に基づいて燃料性状変化が検知された時から、前記空燃比センサの出力に基づいて前記燃料性状変化に起因する空燃比変化が検知される時までの前記燃料噴射量算出手段による積算燃料噴射量と、所定の基準燃料量との比較結果に基づいて、前記インジェクタの故障検出を行うインジェクタ故障判定手段と、
内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、
排気ガスの空燃比を所定の目標空燃比に制御するのに必要な補正値であって、前記吸入空気量センサを用いて検出された吸入空気量に基づく基本燃料量に対する補正値である燃料噴射量補正値を取得する燃料噴射量補正値取得手段と、
前記空燃比センサの出力に基づいて前記燃料性状変化に起因する前記空燃比変化が検知された場合の燃料噴射量補正値から、前記積算燃料噴射量と前記基準燃料量との差を引いて得た値の絶対値が第２所定値よりも大きい場合に、前記吸入空気量センサに故障が発生していると判定する吸入空気量センサ故障判定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記基準燃料量は、前記燃料供給通路における前記燃料性状センサの取り付け場所から前記インジェクタの取り付け場所までの通路容積分に相当する燃料量であることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記インジェクタ故障判定手段は、前記積算燃料噴射量と前記基準燃料量との差の絶対値が第１所定値よりも大きい場合に、前記インジェクタに故障が発生していると判定することを特徴とする。

燃料供給通路の途中に配置された燃料性状センサが燃料性状変化を検知してから、空燃比センサによって当該燃料性状変化に起因する空燃比変化を検知するまでには、燃料の輸送の遅れがある。このような遅れ期間中の燃料噴射量の積算値として燃料噴射量算出手段によって算出される積算燃料噴射量は、インジェクタの単位開弁時間当たりの燃料噴射量の、基準値に対するばらつきによって変化する。より具体的には、インジェクタの故障によって当該ばらつきが大きくなると、正常時の値に対する積算燃料噴射量のずれが大きくなる。第１の発明によれば、この点を利用して、インジェクタの故障の有無を正確に判定することができる。また、本発明によれば、インジェクタの故障検出と吸入空気量センサの故障検出とを同時に行えるとともに、両者の故障を明確に区別して行えるようになる。

第２の発明によれば、上記基準燃料量として上記通路容積分に相当する燃料量を用いることにより、空燃比センサ側では、燃料性状変化に起因する空燃比変化が生じたことを検知するだけで良く、空燃比変化の経過時間を待たなくても良いため、インジェクタ２２の故障を早期に検出できるようになる。

上記積算燃料噴射量と上記基準燃料量との差は、インジェクタの燃料噴射量の誤差分に相当するものである。第３の発明によれば、そのような誤差分のみを取り出して第１所定値と比べることによって、インジェクタの故障の有無を精度良く判定することが可能となる。

本発明の実施の形態１の故障検出装置を備える内燃機関の構成を説明するための図である。 図１に示すインジェクタに燃料を供給するための燃料供給装置の構成を表した図である。 エタノール濃度センサにより検出されるエタノール濃度変化とインジェクタにより噴射される燃料のエタノール濃度変化との関係を表した図である。 インジェクタの単位開弁時間当たりの燃料噴射量の、基準値（例えば、部品公差の中央値）に対するばらつきの有無に応じたエタノール濃度変化波形の変化を表した図である。 本発明の実施の形態１におけるインジェクタの故障検出方法を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１におけるエアフローメータの故障検出方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行される燃料系部品異常検出ルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
図１乃至図７を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

[システム構成の説明]
図１は、本発明の実施の形態１の故障検出装置を備える内燃機関１０の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。より具体的には、内燃機関１０は、アルコール燃料（ここでは、一例としてエタノール）、炭化水素燃料（ここでは、一例としてガソリン）、更には、任意の割合でエタノールが混合したガソリンを燃料として使用することができるＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）用の内燃機関である。

内燃機関１０の筒内には、燃焼室１２が形成されている。燃焼室１２には、吸気通路１４および排気通路１６が連通している。吸気通路１４の入口近傍には、吸気通路１４に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８が設けられている。エアフローメータ１８の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２０が設けられている。また、スロットルバルブ２０の下流には、内燃機関１０の各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するためのインジェクタ２２が配置されている。各気筒のインジェクタ２２からは、所定の順番でサイクル毎に燃料が噴射される。

図２は、図１に示すインジェクタ２２に燃料を供給するための燃料供給装置２４の構成を表した図である。
図２に示す燃料供給装置２４は、燃料タンク２６を備えている。燃料タンク２６は、エタノール、ガソリン、またはエタノールとガソリンとの混合燃料の供給を受けるものである。燃料タンク２６には、燃料タンク２６内の燃料を各気筒（ここでは、一例として＃１〜＃４の４気筒）のインジェクタ２２に供給するための燃料供給通路２８の一端が挿入されている。燃料供給通路２８の途中には、燃料タンク２６側から順に、燃料ポンプ３０およびエタノール濃度センサ３２が取り付けられている。燃料ポンプ３０は、燃料タンク２６内の燃料を汲み上げてインジェクタ２２に向けて圧送するためのポンプである。エタノール濃度センサ３２は、当該センサ３２が配置された部位において燃料供給通路２８内を流れる燃料の性状（ここでは、エタノール濃度）を検出するためのセンサである。

再び図１において、内燃機関１０は、筒内の混合気に点火するための点火プラグ３４を備えている。また、排気通路１６には、排気ガスを浄化可能な触媒３６が配置されている。触媒３６の上流には、その位置で排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ３８が取り付けられている。

図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力側には、上述したエアフローメータ１８、エタノール濃度センサ３２および空燃比センサ３８とともに、内燃機関１０の運転状態を検出するための図示省略するセンサ類が接続されている。ＥＣＵ４０の出力側には、上述したスロットルバルブ２０、インジェクタ２２、燃料ポンプ３０および点火プラグ３４とともに、内燃機関１０の運転を制御するための図示省略するアクチュエータ類が接続されている。ＥＣＵ４０は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。

ＥＣＵ４０では、所定の目標空燃比（例えば、理論空燃比）を得られるようにするために、エアフローメータ１８により検出される吸入空気量に見合った基本燃料噴射量が算出される。そのうえで、ＥＣＵ４０では、基本燃料噴射量に対して、内燃機関１０の運転条件や運転状態に応じた各種の必要な補正を行ったうえで最終的な燃料噴射量が算出される。ＥＣＵ４０は、基本燃料噴射量の補正の１つとして、冷間始動時等の特定の条件を除いた運転中に、空燃比センサ３８の出力に基づいて、排気ガスの空燃比が目標空燃比により正確に近づくようにするために基本燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御を実施している。ここで、インジェクタ２２から噴射される燃料噴射量は、インジェクタ２２の単位開弁時間当たりの燃料噴射量（既知の値）に燃料噴射時間（基本燃料噴射時間に対して各種の補正噴射時間や無効噴射時間を考慮して得た値）を乗じた値として算出することができる。すなわち、ＥＣＵ４０では、インジェクタ２２に指令する燃料噴射時間を調整することによって、燃料噴射量を所望の値に制御するようにしている。

［実施の形態１における内燃機関の故障検出］
（エタノール濃度センサにより検出されるエタノール濃度変化に対する、インジェクタにより噴射される燃料のエタノール濃度変化の遅れについて）

図３は、エタノール濃度センサ３２により検出されるエタノール濃度変化とインジェクタ２２により噴射される燃料のエタノール濃度変化との関係を表した図である。
上記図２中に示す「燃料配管容積Ｖｄ」は、エタノール濃度センサ３２の取り付け位置からインジェクタ２２の取り付け位置までの燃料通路容積を示している。図２に示すように、燃料供給通路２８の途中にエタノール濃度センサ３２が取り付けられている場合において、エタノール濃度変化のない燃料が安定して燃料供給通路２８を流れている場合であれば、エタノール濃度センサ３２の検出値とインジェクタ２２から噴射される燃料のエタノール濃度とは等しくなる。

一方、燃料タンク２６内の燃料と異なるエタノール濃度の燃料が給油された場合には、当該給油後にエタノール濃度センサ３２がエタノール濃度の変化を検知した時から、当該エタノール濃度変化後の燃料がインジェクタ２２から実際に噴射されるまでの期間中は、上記燃料配管容積Ｖｄ分の燃料の輸送遅れに起因して、エタノール濃度変化がインジェクタ２２から噴射される燃料に反映されない。すなわち、図３に示すように、エタノール濃度センサ３２がエタノール濃度の変化を検知した時から、燃料配管容積Ｖｄ分相当の量の燃料が積算でインジェクタ２２から噴射された後に、インジェクタ噴射燃料のエタノール濃度変化が開始することになる。

（インジェクタの単位開弁時間当たりの燃料噴射量のばらつきに起因するエタノール濃度変化波形の変化について）
図４は、インジェクタ２２の単位開弁時間当たりの燃料噴射量の、基準値（例えば、部品公差の中央値）に対するばらつきの有無に応じたエタノール濃度変化波形の変化を表した図である。

エタノール濃度センサ３２によるエタノール濃度変化の検知後に、燃料配管容積Ｖｄ分に相当する量の燃料が消費されると、当該エタノール濃度変化を伴う燃料がインジェクタ２２によって噴射されて燃焼に付されることになる。そして、燃焼に付されたガスが空燃比センサ３８に到達した際に、上記エタノール濃度変化に起因する、空燃比センサ３８の出力値の目標空燃比に対するずれが検出されることになる。ここでは、エタノール濃度センサ３２によってエタノール濃度変化が検知された時から、当該エタノール濃度変化に起因する空燃比センサ３８の出力値の目標空燃比に対するずれが検出されるまでの間に消費（噴射）されたものとしてＥＣＵ４０により算出される値のことを、「積算燃料消費（噴射）量Ｑ」と称する。

以下、説明の便宜上、単位開弁時間当たりの燃料噴射量が部品公差の中央値にあるインジェクタ２２のことを「基準インジェクタ２２」と称し、単位開弁時間当たりの燃料噴射量が部品公差の中央値よりも大きいインジェクタ２２のことを「多量噴射インジェクタ２２」と称し、単位開弁時間当たりの燃料噴射量が部品公差の中央値よりも小さいインジェクタ２２のことを「少量噴射インジェクタ２２」と称する場合がある。

上記のように定義された積算燃料消費量Ｑは、図４に示すように、インジェクタ２２の単位開弁時間当たりの燃料噴射量の、基準値（ここでは、インジェクタ２２の部品公差の中央値を用いる）に対するばらつきの有無に応じて相違する。ＥＣＵ４０が燃料噴射量の算出の基礎として用いる単位開弁時間当たりの燃料噴射量の値は、ここでは、部品公差の中央値とされている。このため、基準インジェクタ２２を使用した場合に燃料噴射時間をもとにＥＣＵ４０が算出する燃料噴射量は、その燃料噴射時間中に基準インジェクタ２２によって実際に噴射された燃料量に等しいとみなすことができる。従って、基準インジェクタ２２が用いられている場合には、燃料配管容積Ｖｄ分に相当する燃料量である基準燃料量Ｑｓが消費された際に、インジェクタ２２から噴射される燃料のエタノール濃度変化（基準実濃度変化）が開始することになるといえる。

これに対し、基準インジェクタ２２に対して単位開弁時間当たりの燃料噴射量が多い多量噴射インジェクタ２２が用いられている場合には、基準燃料量Ｑｓよりも少ない積算燃料消費量Ｑ１がＥＣＵ４０によって算出されたタイミングにおいて、実際の燃料消費量が燃料配管容積Ｖｄ分に相当する燃料量に達する。そして、図４に示すように、エタノール濃度の実濃度変化１が開始する。すなわち、この場合には、実濃度変化１の開始時にＥＣＵ４０によって算出された積算燃料消費量Ｑ１は、基準燃料量Ｑｓに対してマイナス側にΔＱ（＝Ｑ１−Ｑｓ）分のずれが生じた値となる。

一方、基準インジェクタ２２に対して単位開弁時間当たりの燃料噴射量が少ない少量噴射インジェクタ２２が用いられている場合には、ＥＣＵ４０が算出する積算燃料噴射量Ｑが基準燃料量Ｑｓに達したタイミングでは、実際の燃料消費量は未だ燃料配管容積Ｖｄ分に相当する燃料量に達せず、その後、基準燃料量Ｑｓよりも多い積算燃料消費量Ｑ２がＥＣＵ４０によって算出されたタイミングにおいて、実際の燃料消費量がようやく燃料配管容積Ｖｄ分に相当する燃料量に達する。そして、図４に示すように、エタノール濃度の実濃度変化２が開始する。すなわち、この場合には、実濃度変化２の開始時にＥＣＵ４０によって算出された積算燃料消費量Ｑ２は、基準燃料量Ｑｓに対してプラス側にΔＱ（＝Ｑ１−Ｑｓ）分のずれが生じた値となる。

（インジェクタの故障検出手法について）
図５は、本発明の実施の形態１におけるインジェクタ２２の故障検出方法を説明するためのタイムチャートである。
本実施形態では、エタノール濃度センサ３２および空燃比センサ３８のそれぞれの出力と、ＥＣＵ４０が計算する積算燃料消費（噴射）量Ｑとを利用して、次のようなインジェクタ２２の特徴的な故障検出を行うようにしている。

すなわち、本実施形態では、エタノール濃度センサ３２によってエタノール濃度変化が検知された時から、当該エタノール濃度変化に起因する排気ガスの空燃比変化が空燃比センサ３８によって検知される時までにインジェクタ２２により消費された積算燃料消費（噴射）量Ｑと、上記のように設定された基準燃料量Ｑｓとの比較結果に基づいて、インジェクタ２２の故障検出を行うようにした。

より具体的には、本実施形態のインジェクタ故障検出手法では、給油に伴う燃料中のエタノール濃度変化が図５（Ａ）に示すようにエタノール濃度センサ３２によって検知された時から、図５（Ｃ）に示すように、積算燃料消費量Ｑの算出がＥＣＵ４０によって開始される。その後、上記エタノール濃度変化を伴う燃料がインジェクタ２２から噴射され、空燃比センサ３８によって当該エタノール濃度変化に起因する空燃比変化（目標空燃比に対する実空燃比のずれ）が検出されると、ＥＣＵ４０では、図５（Ｂ）に示すように、空燃比センサ３８の出力値の当該ずれを解消するために燃料噴射量のフィードバック補正量（噴射補正量）が変更され始める。本手法では、図５（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、上記エタノール濃度変化に起因する空燃比変化の検出に応じたフィードバック補正量の変化が認められたタイミングで、ＥＣＵ４０が積算燃料消費量Ｑの算出を終えるようになっている。そして、ＥＣＵ４０は、図５（Ｄ）に示すように、積算燃料消費量Ｑと基準燃料量Ｑｓとの差ΔＱを算出するようになっている。

本手法では、具体的には、上記のように算出された差ΔＱと基準燃料量Ｑｓとの比ΔＱ／Ｑｓの絶対値をパーセント表示した値が所定値Ｋｉよりも大きい場合に、インジェクタ２２に故障が生じていると判定するようにしている。このような手法によれば、上述の多量噴射インジェクタ２２や少量噴射インジェクタ２２のように基準インジェクタ２２に対する燃料噴射量のばらつきの大きなインジェクタ２２が用いられていると、上記差ΔＱの絶対値が大きな値として算出される。つまり、上記差ΔＱ（上記のようにΔＱ／Ｑｓをパーセント表示した値を用いる場合も含む）は、経時変化や機差ばらつきなどによるインジェクタ２２の燃料噴射量の誤差分に相当するものであり、本手法によれば、そのような誤差分のみを取り出して所定の閾値（例えば上記Ｋｉ）と比べることによって、エアフローメータ１８の計測精度の影響を受けずに、インジェクタ２２の故障の有無を正確に判定することが可能となる。既述したように、燃料配管容積Ｖｄ分の燃料の輸送遅れに起因して、エタノール濃度センサ３２によってエタノール濃度変化を検知してから、空燃比センサ３８によって当該エタノール濃度変化に起因する空燃比変化を検知するまでには、遅れがある。本手法によれば、そのような遅れ期間中に消費（噴射）されたものとしてＥＣＵ４０が燃料噴射時間をもとに算出する積算燃料消費量Ｑが、インジェクタ２２の燃料噴射量ばらつきによって異なる点を利用して、インジェクタ２２の故障の有無を正確に判定することができる。

また、本手法では、燃料配管容積Ｖｄ分に相当する燃料量を、故障検出のための基準燃料量Ｑｓとして用いるようにしている。このため、本手法によれば、空燃比センサ３８側では、エタノール濃度変化に起因する空燃比変化が生じたことを検知するだけで良く、空燃比変化の経過時間を待たなくても良いため、インジェクタ２２の故障を早期に検出できるようになる。

（エアフローメータ（吸入空気量センサ）の故障検出手法について）
本実施形態では、上述したインジェクタ２２の故障検出を行ったうえで、インジェクタ２２の故障検出時に得られた上記差ΔＱと、エタノール濃度変化に起因する空燃比変化が検知された場合に排気ガスの空燃比を目標空燃比に制御（修正）するのに必要な燃料噴射量補正値（フィードバック補正量）とを利用して、次のようなエアフローメータ１８の特徴的な故障検出を行うようにしている。以下、図６に示す一例を用いて、本手法について詳述する。

図６は、本発明の実施の形態１におけるエアフローメータ１８の故障検出方法を説明するための図である。
図６に示す例は、給油前よりも燃料中のエタノール濃度が高くなるエタノール濃度変化が生じた場合のものである。エタノールの方がガソリンよりも理論空燃比が小さい（リッチ側の値となる）。このため、給油に伴って燃料中のエタノール濃度が高くなった場合において燃料噴射量が一定のままであると、当該エタノール濃度変化後の燃料が燃焼に付されたうえで空燃比センサ３８に到達すると、空燃比センサ３８はそれまでよりもリーンな出力を発することになる。その結果、図６に示すように、排気ガスの空燃比を理論空燃比にするための（空気過剰率λを１とするための）必要燃料増量値（燃料噴射量補正値）はプラスの値となる。尚、給油前よりも燃料中のエタノール濃度が低くなるエタノール濃度変化が生じた場合には、上記とは逆に、必要燃料増量値はマイナスの値、すなわち減量値となる。

また、図６に示す例は、上記差ΔＱと基準燃料量Ｑｓとの比がマイナスの値となる場合、すなわち、基準インジェクタ２２に対して単位開弁時間当たりの燃料噴射量が多い多量噴射インジェクタ２２が用いられている場合のものである。本手法では、図６に示すように、エタノール濃度変化に起因する空燃比変化検知前の必要燃料増量値に対する当該空燃比変化検知後の必要燃料増量値の比をパーセント表示した値Ａから、上記差ΔＱと基準燃料量Ｑｓとの比ΔＱ／Ｑｓをパーセント表示した値Ｂを引いて得た値（エアフローメータ誤差（Ａ−Ｂ））の絶対値が所定値Ｋｇよりも大きい場合に、エアフローメータ１８に故障が発生していると判定するようにしている。

上記の値Ａと値Ｂとについての正負の組み合わせとしては、図６に示すケースを含め、値Ａが正で値Ｂも正のケース、値Ａが負で値Ｂも負のケース、値Ａが正で値Ｂが負のケース（図６に示すケース）、および、値Ａが負で値Ｂが正のケースの４通りが存在する。

このうち、値Ａが正で値Ｂも正のケースでは、値Ａ（すなわち、基本燃料噴射量に対するフィードバック補正量）が正側（増量側）に大きくなる要因は、少量噴射インジェクタ２２のようにインジェクタ２２の単位開弁時間当たりの燃料噴射量が基準インジェクタ２２のそれよりも少ないため（すなわち、インジェクタ２２側の要因）であると考えられるので、この場合には、エアフローメータ１８側には故障が生じていないものと考えられる。また、値Ａが負で値Ｂも負のケースでは、値Ａが負側（減量側）に大きくなる要因は、多量噴射インジェクタ２２のようにインジェクタ２２の単位開弁時間当たりの燃料噴射量が基準インジェクタ２２のそれよりも多いため（すなわち、この場合にもインジェクタ２２側の要因）であると考えられるので、この場合にも、エアフローメータ１８側には故障が生じていないものと考えられる。本手法によれば、これら２つのケースでは、値Ａと値Ｂとが相殺されることにより、これらの値の差であるエアフローメータ誤差（Ａ−Ｂ）の絶対値は、小さな値として算出されるようになる。

一方、残りの２つのケースのうち、値Ａが正で値Ｂも負のケース（図６に示すケース）では、多量噴射インジェクタ２２のように基準インジェクタ２２よりも単位開弁時間当たりの燃料噴射量の多いインジェクタ２２が使用されていることで、この場合の値Ａに対するインジェクタ２２の影響としては当該値Ａを正側に大きくしないはずであるにもかかわらず、値Ａが正側（増量側）に大きくなっていることになる。従って、この場合には、値Ａは、エアフローメータ１８による吸入空気量の計測値のずれの影響で正側に大きくなっているものと考えられる。また、値Ａが負で値Ｂも正のケースでは、少量噴射インジェクタ２２のように基準インジェクタ２２よりも単位開弁時間当たりの燃料噴射量の少ないインジェクタ２２が使用されていることで、この場合の値Ａに対するインジェクタ２２の影響としては当該値Ａを負側に大きくしないはずであるにもかかわらず、値Ａが負側（減量側）に大きくなっていることになる。従って、この場合には、値Ａは、エアフローメータ１８による吸入空気量の計測値のずれの影響で負側に大きくなっているものと考えられる。本手法によれば、これら２つのケースでは、値Ａと値Ｂとが相殺されずに、これらの値の差であるエアフローメータ誤差（Ａ−Ｂ）の絶対値は、大きな値として算出されるようになる。

以上の４つのケースを例示して説明したように、本手法によれば、エアフローメータ誤差（Ａ−Ｂ）の絶対値が所定値Ｋｇよりも大きいか否かを判断することによって、インジェクタ２２から設計値通りの精度の良い量の燃料が噴射されているかどうかによらずに（インジェクタ２２の燃料噴射量ばらつきの影響を受けずに）、エアフローメータ１８に故障が発生していると判定することが可能となる。

（まとめ）
以上説明した本実施形態のインジェクタ２２の故障検出手法およびエアフローメータ１８の故障検出手法によれば、インジェクタ２２の故障検出とエアフローメータ１８の故障検出とを同時に行えるとともに、両者の故障を明確に区別して行えるようになる。更に付け加えると、エアフローメータ１８の上記故障検出手法においても、上記差ΔＱの算出のために、燃料配管容積Ｖｄ分に相当する基準燃料量Ｑｓを用いるようにしている。このように故障検出に用いる基準燃料量Ｑｓは、既知の燃料配管容積Ｖｄから求まる値であるため、これを用いる差ΔＱは正確な値であるといえる。このため、本手法によれば、エアフローメータ１８の故障についても早期に検出できるようになる。

（実施の形態１における具体的処理）
図７は、本発明の実施の形態１におけるインジェクタ２２およびエアフローメータ１８のそれぞれの故障検出を実現するために、ＥＣＵ４０が実行する燃料系部品異常検出ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、燃料の給油がなされた際に起動されるものである。尚、燃料が給油されたか否かは、例えば、燃料タンク２６内燃料の液面高さを検出するための液面レベルセンサ（図示省略）の出力を利用して、燃料タンク２６内の燃料量の変化が認められたか否かを判断することによって判定することができるし、或いは、フューエルリッドの開放を検出するリッドセンサ（図示省略）を利用して判定することもできる。また、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものである。

図７に示すルーチンでは、先ず、燃料系部品異常検出が済んでいるか否かが判定される（ステップ１００）。その結果、上記異常検出が未だ済んでいないと判定された場合には、燃料濃度変化判定フラグがＯＮとなっているか否かが判定される（ステップ１０２）。燃料濃度変化判定フラグは、エタノール濃度センサ３２によって燃料中のエタノール濃度変化が検知された時にＯＮとされるフラグである。

上記ステップ１０２において燃料濃度変化判定フラグがＯＮになっていると判定された場合には、積算燃料消費量（の今回値）Ｑが算出される（ステップ１０４）。具体的には、積算燃料消費量Ｑは、前回値Ｑ０に直近の燃料消費分Δｑを加えた値として算出される。ここでいう直近の燃料消費分Δｑは、直近において燃料噴射時期が到来した気筒における１サイクル中の燃料噴射量に相当する値であり、既述したように、インジェクタ２２の単位開弁時間当たりの燃料噴射量（既知の値）に燃料噴射時間を乗じた値として求められる。

次に、噴射燃料濃度変化フラグがＯＮとなっているか否かが判定される（ステップ１０６）。噴射燃料濃度変化フラグは、図５を参照して既述したように、空燃比センサ３８を利用して上記エタノール濃度変化に起因する空燃比変化が検出されたうえで、当該空燃比変化に応じたフィードバック補正量の変化が認められた時に、ＯＮとされるフラグである。

上記ステップ１０６において噴射燃料濃度変化フラグがＯＮになっていると判定された場合には、インジェクタ２２の燃料噴射量誤差（ΔＱ／Ｑｓ×１００）の絶対値である値Ｋが所定値Ｋｉよりも大きいか否かが判定される（ステップ１０８）。この所定値Ｋｉは、上記値Ｋがインジェクタ２２の故障が認められる程度の大きな値であるか否かを判断できる値として予め設定されたものである。

上記ステップ１０８の判定が不成立である場合には、インジェクタ２２は正常であると判定され（ステップ１１０）。一方、上記ステップ１０８の判定が成立する場合には、インジェクタ２２に故障が発生していると判定される（ステップ１１２）。この場合には、次いで、上記値Ａ（すなわち、エタノール濃度変化に起因する空燃比変化検知前の必要燃料増量値に対する当該空燃比変化検知後の必要燃料増量値の比をパーセント表示した値）から、上記値Ｂ（すなわち、上記差ΔＱと基準燃料量Ｑｓとの比ΔＱ／Ｑｓをパーセント表示した値）を引いて得た値（すなわち、エアフローメータ誤差（Ａ−Ｂ））の絶対値が所定値Ｋｇよりも大きいか否かが判定される（ステップ１１４）。この所定値Ｋｇは、上記エアフローメータ誤差（Ａ−Ｂ）がエアフローメータ１８の故障が認められる程度の大きな値であるか否かを判断できる値として予め設定されたものである。

上記ステップ１１４の判定が不成立である場合には、エアフローメータ１８は正常であると判定され（ステップ１１６）。一方、上記ステップ１１４の判定が成立する場合には、エアフローメータ１８に故障が発生していると判定される（ステップ１１８）。本ルーチンでは、これらのステップ１１６または１１８の処理が行われたことをもって、燃料系部品異常検出が終了される（ステップ１２０）。尚、当該異常検出の終了を受けて、燃料濃度変化判定フラグおよび噴射燃料濃度変化フラグがともにゼロにリセットされる。

ところで、上述した実施の形態１においては、インジェクタ２２の故障判定時に、上記差ΔＱと基準燃料量Ｑｓとの比ΔＱ／Ｑｓの絶対値をパーセント表示した値を所定値Ｋｉと比較するようにしている。しかしながら、本発明において積算燃料噴射量と基準燃料量との差の絶対値と、第１所定値とを比較して行うインジェクタの故障検出は、上記比をパーセントした値を用いた態様のものに限定されるものではなく、例えば、積算燃料消費（噴射）量Ｑと基準燃料量Ｑｓとの差の絶対値を直接的に第１所定値と比較して行うものであってもよい。

また、同様に、上述した実施の形態１においては、エアフローメータ１８の故障判定時に、排気ガスの空燃比を目標空燃比に制御するのに必要な燃料増量値についての上記比をパーセント表示した値Ａから、上記差ΔＱと基準燃料量Ｑｓとの比ΔＱ／Ｑｓをパーセント表示した値Ｂを引いて得た値（エアフローメータ誤差（Ａ−Ｂ））の絶対値を、所定値Ｋｇと比較するようにしている。しかしながら、本発明において燃料噴射量補正値から積算燃料噴射量と基準燃料量との差を引いて得た値の絶対値（便宜上、「値Ｘ」と称する）と、第２所定値とを比較して行うエアフローメータの故障検出は、上記比をパーセントした値を用いた態様のものに限定されるものではなく、例えば、上記値Ｘを直接的に第２所定値と比較して行うものであってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、エタノール濃度センサ３２が前記第１の発明における「燃料性状センサ」に相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃料噴射量算出手段」が、上記ステップ１０８〜１１２の処理を実行することにより前記第１の発明における「インジェクタ故障判定手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、エアフローメータ１８が前記第１の発明における「吸入空気量センサ」に相当している。また、ＥＣＵ４０が、空燃比センサ３８の出力を利用して、上記必要燃料増量値（燃料噴射量補正値）を算出することにより前記第１の発明における「燃料噴射量補正値取得手段」が、上記ステップ１１４〜１１８の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸入空気量センサ故障判定手段」が、それぞれ実現されている。

１０ 内燃機関
１２ 燃焼室
１４ 吸気通路
１６ 排気通路
１８ エアフローメータ
２０ スロットルバルブ
２２ インジェクタ
２４ 燃料供給装置
２６ 燃料タンク
２８ 燃料供給通路
３０ 燃料ポンプ
３２ エタノール濃度センサ
３４ 点火プラグ
３６ 触媒
３８ 空燃比センサ
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)

Claims (3)

1. アルコール燃料、炭化水素燃料、または、アルコール燃料と炭化水素燃料との混合燃料の供給を受ける燃料タンクと、
   前記燃料タンク内の燃料をインジェクタに供給するための燃料供給通路の途中に配置され、燃料性状を検出する燃料性状センサと、
   排気通路に配置され、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、
   前記インジェクタの燃料噴射時間に基づいて前記インジェクタから噴射される燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
   前記燃料性状センサの出力に基づいて燃料性状変化が検知された時から、前記空燃比センサの出力に基づいて前記燃料性状変化に起因する空燃比変化が検知される時までの前記燃料噴射量算出手段による積算燃料噴射量と、所定の基準燃料量との比較結果に基づいて、前記インジェクタの故障検出を行うインジェクタ故障判定手段と、
   内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、
   排気ガスの空燃比を所定の目標空燃比に制御するのに必要な補正値であって、前記吸入空気量センサを用いて検出された吸入空気量に基づく基本燃料量に対する補正値である燃料噴射量補正値を取得する燃料噴射量補正値取得手段と、
   前記空燃比センサの出力に基づいて前記燃料性状変化に起因する前記空燃比変化が検知された場合の燃料噴射量補正値から、前記積算燃料噴射量と前記基準燃料量との差を引いて得た値の絶対値が第２所定値よりも大きい場合に、前記吸入空気量センサに故障が発生していると判定する吸入空気量センサ故障判定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の故障検出装置。
2. 前記基準燃料量は、前記燃料供給通路における前記燃料性状センサの取り付け場所から前記インジェクタの取り付け場所までの通路容積分に相当する燃料量であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の故障検出装置。
3. 前記インジェクタ故障判定手段は、前記積算燃料噴射量と前記基準燃料量との差の絶対値が第１所定値よりも大きい場合に、前記インジェクタに故障が発生していると判定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の故障検出装置。

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