JP5825068B2 - 内燃機関の燃料噴射の異常判定方法と内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス浄化装置の下流に設けたＮＯｘセンサの酸素濃度を利用して、実際の燃料噴射量と指示燃料噴射量との乖離をなくすように補正する際に、燃料噴射弁を含む燃料供給システムの異常を判定することができる内燃機関の燃料噴射方法と内燃機関に関する。

従来、エンジン（内燃機関）では、ＥＣＵ（制御装置）がインジェクタ（燃料噴射弁）を制御して、インジェクタからの燃料噴射量を適正な量になるように調整している。この適正な量に調節された指示燃料噴射量は、燃費を向上し、排出ガスの有害成分を減少し、及び騒音を減少するように定められている。

しかし、インジェクタを含む燃料供給システムの劣化、及び故障により指示燃料噴射量と実際にインジェクタが噴射する量とが乖離すると、様々な問題が発生する。例えば、実際の噴射量が指示燃料噴射量よりも少ない場合は、必要とするトルクが得られずに走行に支障を来し、一方、実際の噴射量が指示燃料噴射量よりも多い場合は、燃圧が上がってエンジンが故障する、燃費が悪化する、及び排気ガスの有害成分の濃度が増加するなどの問題が発生する。

そこで、空気過剰率、又は空燃比を測定することができる空気過剰率センサ（ラムダセンサとも呼ばれる酸素センサ、又はＡ／Ｆセンサとも呼ばれる空燃比センサなど）を用いて、目標空燃比から排気ガスの空燃比のずれ量を補正する装置（例えば、特許文献１参照）や、排気ガス中の空気過剰率と指示噴射量と新気空気量より計算される空気過剰率を比較し補正を行う装置がある（例えば、特許文献２参照）。

これらの装置は、排気ガス処理装置の上流、又は排気ガス処理装置の上流と下流に設けた空気過剰率センサで、排気ガス中の空気過剰率、又は排気ガスの空燃比を検出している。検出した空気過剰率、又は空燃比は実際の燃料噴射量によるものであり、これと指示燃料噴射量から求められる目標値との偏差を補正することで、又は偏差を比較して燃料噴射の異常を検知することで、実際の燃料噴射量と指示燃料噴射量とが乖離しないようにインジェクタを監視、及び制御している。

上記の装置に設けられている空気過剰率センサは、例えば、排気ガス処理装置の上流に設けられて、内外面にＰｔ（白金）コーティングによる電極を持つＺｒＯ_２（ジルコニア）又はＴｉＯ_２（チタニア）などで形成した固体電解質の管で形成される。

この空気過剰率センサの原理は、酸素分圧の高い大気側から酸素分圧の低い排気ガス側に向かって酸素イオンが流れることで電極間の酸素分圧比の対数に比例する起電力が発生し、その起電力から、排気ガス中の酸素濃度を検出するというものである。

この空気過剰率センサを搭載した上記の装置を用いることで、実際の燃料噴射量と指示燃料噴射量との偏差を補正することが、又は偏差を比較して燃料噴射の異常を検知することができるが、空気過剰率センサは、ＰｔやＺｒＯ_２を用いるため、センサとしては高価なものになっている。そのため、製造コストが増加するため、空気過剰率センサを搭載しているエンジンはごく一部である。

一方、近年のエンジンには、排気ガスのクリーン化のために、排気ガス浄化装置を搭載
したものが多い。このエンジンは、排気ガス浄化装置の下流に排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の含有量を計測するＮＯｘセンサを設けている。

このＮＯｘセンサは、例えば、排気ガス処理装置の下流に設けられ、耐久性と耐熱性に優れたセラミックスの固体電解質（酸素イオン伝導体）で、少なくとも２つの区画を形成してなるセンサである。一方の区画で、ＮＯｘ以外の酸素を除去する第１酸素ポンプとし、他方の区画でＮＯｘを分解して、生成した酸素を除去する第２酸素ポンプとすることで、第１酸素ポンプで排気ガス中の酸素濃度を検出し、第２酸素ポンプで排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出している。

前述の空気過剰率センサと同様、ＮＯｘセンサも酸素イオン導電体（ＳｎＯ_２、ＩＴＯ、ＹＢＣＯ、ＷＯ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４など）が用いられ、それらの表面にＰｔ、Ｒｈ（ロジウム）などを塗布して、加工されているため、センサとしては高価なものである。

しかしながら、このＮＯｘセンサは、排気ガス浄化装置内のＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵状態を直接検知し、還元剤投入制御の最適タイミングを与える方法や、同触媒の劣化を車上で診断する方法に用いられており、排気ガス浄化装置をエンジンに設ける上で必要不可欠なセンサである。

特開平１１−８２１１７号公報 特開平１０−１４１１２５号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高価な空気過剰率センサを追加することなく、排気ガス浄化装置の下流に設けたＮＯｘセンサを用いて、インジェクタの故障などにより発生する実際の燃料噴射量と指示された燃料噴射量との偏差をゼロにするように次回の燃料の噴射時間を補正する際に、インジェクタを含む燃料供給システムの異常を診断することができる内燃機関の燃料噴射の異常判定方法と内燃機関を提供することである。

上記の目的を解決するための本発明の内燃機関の燃料噴射の異常判定方法は、排気通路に排気ガス浄化装置を設けた内燃機関の燃料噴射の異常判定方法において、前記排気ガス浄化装置の下流に設けたＮＯｘセンサの酸素濃度値から算出した実空気過剰率λ１と、吸
気通路に設けた吸気量センサで検出された新気空気量と現指示燃料噴射量から算出した目標空気過剰率λ２との偏差値を算出し、コモンレール圧と指示燃料噴射量をベースとする噴射時間補正値マップに記憶され、且つ、現コモンレール圧と前記現指示燃料噴射量に対応する現噴射時間補正値を、前記偏差値がゼロになるように補正して、噴射時間補正値を算出し、算出した前記噴射時間補正値の絶対値と予め設定された異常判定値とを比較し、前記絶対値が前記異常判定値以下のときに、指示燃料噴射量とコモンレール圧をベースとする噴射時間領域マップに記憶され、前記現指示燃料噴射量と前記現コモンレール圧に対応する現噴射時間を前記噴射時間補正値で補正して、燃料噴射を行うとともに、その前記噴射時間補正値を前記噴射時間補正値マップに前記現コモンレール圧と前記現指示燃料噴射量とに基づいて記憶し、前記絶対値が前記異常判定値より大きくなったときに、前記内燃機関の各気筒への燃料噴射が異常であると判定するとともに、その噴射時間補正値を前記噴射時間補正値マップに記憶しないことを特徴とする方法である。

この方法によれば、ＳＣＲ装置（選択的触媒還元装置）を含む排気ガス浄化装置の下流に設けたＮＯｘセンサを用いて、インジェクタ（燃料噴射弁）の燃料の噴射時間を、実際
の燃料噴射量に基づいて補正する際に、インジェクタを含む燃料供給システムの異常を検知することができる。これにより、システムの異常の検知に従来では必要であった空気過剰率センサを追加することなく、インジェクタの故障などによる燃料噴射の異常を検知することができるので、その分の部品点数が減り、また、製造コストを低減することができる。

また、上記の内燃機関の燃料噴射の異常判定方法において、前記噴射時間補正値を、前記実空気過剰率λ１と前記目標空気過剰率λ２と前記現噴射時間補正値を用いて、下記に示す式（１）により求める。
但し、Ｌ（ｉ，ｊ）：現噴射時間補正値、Ｌ（Ｉ，Ｊ）：噴射時間補正値、Ｗ＿ｃｏｒ：重み係数とする。

この方法によれば、実空気過剰率λ１と理想空気過剰率λ２との偏差値をゼロにするように補正した噴射時間補正値を用いて、インジェクタの噴射時間を補正する際に、その噴射時間補正値の絶対値と異常判定値とを比し、異常判定値より大きい場合に、つまり実際の燃料噴射量と指示燃料噴射量との乖離が一定の値よりも大きい場合に、インジェクタを含む燃料供給システムの異常と判定することができる。これにより、空気過剰率センサを追加することなく、インジェクタの故障などを検知することができ、インジェクタの故障などで発生する燃費の悪化、スモーク排出の増加、及び排気ガスの高温化による排気管やターボチャージャーなどの熱破損を防止することができる。

上記の問題を解決するための内燃機関は、排気通路に排気ガス浄化装置を設けた内燃機関において、前記排気ガス浄化装置の下流に配置されたＮＯｘセンサと、吸気通路に配置された吸気量センサと、コモンレールに配置された圧力センサとを備えるとともに、それらの各センサと接続され、コモンレール圧および指示燃料噴射量をベースとする噴射時間補正値マップと指示燃料噴射量およびコモンレール圧をベースとする噴射時間領域マップとを有した制御装置を備え、前記制御装置が、前記ＮＯｘセンサの酸素濃度値から算出した実空気過剰率λ１と、前記吸気量センサで検出された新気空気量と現指示燃料噴射量から算出した目標空気過剰率λ２との偏差値を算出する手段と、前記噴射時間補正値マップに記憶され、且つ、前記圧力センサで検出された現コモンレール圧と前記現指示燃料噴射量に対応する現噴射時間補正値を、前記偏差値がゼロになるように補正して、噴射時間補正値を算出する手段と、算出した前記噴射時間補正値の絶対値と予め設定された異常判定値とを比較する手段と、前記絶対値が前記異常判定値以下のときに、前記噴射時間領域マップに記憶され、前記現指示燃料噴射量と前記現コモンレール圧に対応する現噴射時間を前記噴射時間補正値で補正して、燃料噴射を行うとともに、その噴射時間補正値を前記噴射時間補正値マップに前記現コモンレール圧と前記現指示燃料噴射量とに基づいて記憶する手段と、前記絶対値が前記異常判定値より大きくなったときに、前記内燃機関の各気筒への燃料噴射が異常であると判定するとともに、その噴射時間補正値を前記噴射時間補正値マップに記憶しない手段と、を有して構成される。

また、上記の内燃機関において、前記制御装置が、前記噴射時間補正値を、前記実空気過剰率λ１と前記目標空気過剰率λ２と前記現噴射時間補正値を用いて、上記に示す式（２）により求める手段を備える。
但し、Ｌ（ｉ，ｊ）：現噴射時間補正値、Ｌ（Ｉ，Ｊ）：噴射時間補正値、Ｗ＿ｃｏｒ：重み係数とする。

この構成によれば、ＮＯｘセンサの出力から実空気過剰率λ１を算出することができ、その実空気過剰率λ１を用いて、実際の燃料噴射量から燃料の噴射時間を補正する際に算出される噴射時間補正値の絶対値が異常判定値よりも大きくなったときに、インジェクタを含む燃料供給システムの異常を検知することができる。これにより、従来では必要であった空気過剰率センサを追加することがないため、コストを低減することができる。また、上記の構成に加えて、燃料噴射の異常を運転手に報知する報知装置を備えてもよい。

本発明によれば、高価な空気過剰率センサを追加することなく、排気ガス浄化装置の下流に設けたＮＯｘセンサを用いて、インジェクタの故障などにより発生する実際の燃料噴射量と指示された燃料噴射量との偏差をゼロにするように燃料の噴射時間を補正する際に、インジェクタを含む燃料供給システムの異常を診断することができる。

本発明に係る実施の形態の内燃機関の吸気、及び排気システムを示した図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の制御を示した概略図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の燃料噴射の異常判定方法に用いる学習領域マップである。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の燃料噴射の異常判定方法に用いる通電時間マップである。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の燃料噴射の異常判定方法を示したフローチャートである。

以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の燃料噴射の異常判定方法と内燃機関について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態では、直列４気筒のディーゼルエンジンを例に説明するが、これに限定せずにＮＯｘセンサを設ける内燃機関であれば、本発明を適用することができる。

まず、本発明に係る実施の形態の内燃機関の構成について、図１と図２を参照しながら説明する。図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、各気筒２に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）３を含む燃料供給システム４と、吸気通路５を含む吸気システム６と、排気通路７を含む排気システム８を備える。

燃料吸気システム４は、加圧された燃料を貯えたコモンレール９に接続されたインジェクタ３から高圧の燃料を噴射するシステムであり、他に図示しない燃料タンク、サプライポンプを備える。吸気システム６は、吸気フィルタ１０、インタークーラー１１、及び吸気スロットル１２を備え、排気システム８は、ＤＰＦ（ディーゼル微粒子捕集フィルタ）１３とＳＣＲ装置（選択的触媒還元装置）１４とからなる排気ガス処理装置１５を備える。

また、吸気システム６と排気システム８には、排気ガスのエネルギーを利用してタービンを高速回転させ、その回転力で遠心式圧縮機を駆動することにより圧縮した空気をエンジン内に送り込むことができるターボチャージャー１６と、ＥＧＲクーラー１７とＥＧＲ弁１８とからなり、燃焼後の排気ガスの一部を取出し、吸気側へ導き再度吸気させるＥＧＲ装置（排気再循環装置）１９を備える。

上記のエンジン１の構成は、周知の構成であり、各装置も周知の技術を用いることができる。この実施の形態においては、少なくともＳＣＲ装置１４を含む排気ガス処理装置１
５を排気システム８に設けていれば、他の構成は上記の構成に限定しない。

加えて、上記の装置及びシステムを制御するＥＣＵ（制御装置）２０と、そのＥＣＵ２０と接続されるＮＯｘセンサ２１、ＭＡＦセンサ（新気空気量センサ）２２、圧力センサ２３、及び警告ランプ（報知装置）２９を備える。その他にも、エンジン１には図示しないセンサを設けるが、この実施の形態においては、少なくとも上記のセンサ２１〜２３があればよい。

ＥＣＵ２０は、エンジンコントロールユニットと呼ばれる制御装置であり、電気回路によってエンジン１の制御を担当している電気的な制御を総合的に行うマイクロコントローラであり、図２に示すように、この実施の形態ではインジェクタ３の燃料噴射量を制御し、また、警告ランプ２９の点灯を制御している。このＥＣＵ２０は、実空気過剰率算出手段２４、目標空気過剰率算出手段２５、学習値算出手段２６、噴射時間算出手段２７、及び異常判定手段２８を備え、また、学習領域マップ（噴射時間補正値マップ）Ｍ１、噴射時間マップ（噴射時間マップ）Ｍ２、及び現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎを記憶している。これの各手段２４〜２８をプログラムとして、ＥＣＵ２０に記憶し、燃料の噴射時間を補正する際に順次実行する。

ＳＣＲ装置１４の下流に設けられるＮＯｘセンサ２１は、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の濃度値を測定するセンサであり、且つ排気ガス中の酸素濃度値Ｏ２＿ｅｘｈを測定することができるセンサである。このＮＯｘセンサ２１は、ＳＣＲ装置１４内のＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵状態を直接検知し、還元剤投入制御の最適タイミングを与える方法や、同触媒の劣化を車上で診断する方法に用いられており、排気システム８に、ＳＣＲ装置１４を備えた場合には必要なセンサである。

このＮＯｘセンサ２１は、耐久性及び耐熱性に優れ、排気ガス中のＮＯｘ濃度を測定すると共に、排気ガス中の酸素濃度値Ｏ２＿ｅｘｈを測定することができれば、周知のＮＯｘセンサを用いることができる。また、ＭＡＦセンサ２２と圧力センサ２３も、ＭＡＦセンサ２２が新気空気量ｍ＿ａｉｒを検出し、圧力センサ２３がコモンレールの圧力（コモンレール圧）Ｐを検出することができれば、周知のセンサを用いることができる。

警告ランプ２９は、エンジン１の燃料噴射の異常時に、運転手に異常を報知するために点灯するランプである。この実施の形態ではランプを用いたが、運転手に異常を報知することができればよく、例えば、警告ブザーなどを用いてもよい。

次に、エンジン１の動作について、図２、図３、及び図４を参照しながら説明する。エンジン１は、この動作を所定のクランク角（例えば、３６０°毎）に達する度に行う。先ず、図２に示すように、ＮＯｘセンサ２１が検出した酸素濃度値Ｏ２＿ｅｘｈを用いて、ＥＣＵ２０に備えた実空気過剰率算出手段２４が、以下の数式（３）より、実空気過剰率λ１を算出する。なお、ここで大気中の酸素濃度をＯ２＿ａｉｒとする。

この実空気過剰率算出手段２４により、ＮＯｘセンサ２１の検出する酸素濃度値Ｏ２＿ｅｘｈから、実際の燃料噴射量から導かれる実空気過剰率λ１を算出することができる。これにより、実空気過剰率λ１を算出するために、ＳＣＲ装置１４を備えるエンジン１には設ける必要があるＮＯｘセンサ２１を用いることで、空気過剰率センサを別途追加する
必要がない。そのため、部品点数を減らすことでき、また、製造コストも低減することができる。

次に、ＥＣＵ２０に記憶された現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎと、ＭＡＦセンサ２２で検出した新気空気量ｍ＿ａｉｒと理想空燃比ＡＦＲを用いて、目標空気過剰率算出手段２５が、以下の数式（４）より、目標空気過剰率λ２を算出する。

ここで、理想空燃比ＡＦＲは、燃料の性状により種々の値を取るが、例えば燃料が軽油の場合にその値は約１４．５前後である。

次に、学習領域マップＭ１に記憶された現学習値（現噴射時間補正値）Ｌ（ｉ，ｊ）を補正するが、ここでその学習領域マップＭ１について説明する。学習領域マップＭ１は、図３に示すように、コモンレール圧Ｐ＿ａｒｅａと燃料流量（指示燃料噴射量）Ｑ＿ａｒｅａをベースとするマップである。

この学習領域マップＭ１に記憶された学習値（噴射時間補正値）Ｌ（ｉ，ｊ）は、インジェクタ３の噴射時間の補正値である。なお、図３に示す学習領域マップＭ１に記載されている数値は説明のための数値であり、実際の数値はこれに限定しない。また、セル数も限定せず、実際には数値を細かく設定し、セル数を増やしても構わない。

上記の学習領域マップＭ１に記憶された現学習値（現噴射時間補正値）Ｌ（ｉ，ｊ）を、実空気過剰率λ１と目標空気過剰率λ２との偏差値Δλと、重み係数ｗ＿ｃｏｒとを用いて、学習値算出手段２６が、以下の数式（５）より、補正して、学習値（噴射時間補正値）Ｌ（Ｉ，Ｊ）を算出する。

次に、算出された学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）の絶対値が、予め定めた異常判定値Ｖｄよりも大きいか否かを、異常判定手段２８が判定する。インジェクタ３を含む燃料供給システム４が故障していなく燃料噴射が正常の場合は、｜Ｌ（Ｉ，Ｊ）｜≦Ｖｄとなり、学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）の絶対値は適当な値に収まる。一方、燃料供給システム４が故障しており燃料噴射が異常の場合は、｜Ｌ（Ｉ，Ｊ）｜＞Ｖｄとなる。

ここで、異常判定値Ｖｄについて説明する。燃料供給システム４の故障レベルが大きくなると、実空気過剰率λ１と目標空気過剰率λ２との偏差値Δλは大きくなっていき、それに対応する学習値（噴射時間補正値）Ｌ（Ｉ，Ｊ）の絶対値も大きくなる。このことは、実際の燃料噴射量と現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎとの偏差が大きいことを示している。

そこで、異常判定値Ｖｄを、燃料噴射システム４が故障した際に発生する変化値（エンジン１のトルク変動値、排気ガス中の有害成分量、又は騒音など）と学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）との関係から、予め設定し、ＥＣＵ２０に記憶させておく。例えば、排気ガス中の有害成分量から設定する場合は、ＯＢＤ（Ｏｎ―ＢｏａｒｄＤｉａｇｎｓｔｉｃ：車載式自己診断）の法規で示されている、故障と判断できる排気ガス値を超えない手前の値に設定する
。この異常判定値Ｖｄは、学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）の絶対値から、燃料供給システム４の劣化、又は故障を検知することができればよく、上記の構成に限定しない。

燃料供給システム４に問題が無い場合は、次に、上記で算出された学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）を用いて、現噴射時間Ｔ（ｉ，ｊ）を補正するが、ここで、通電時間マップＭ２について説明する。図４に示すように、通電時間マップＭ２は、ＥＣＵ２０に予め記憶されたコモンレール圧Ｐ＿ａｒｅａと燃料流量（指示燃料噴射量）Ｑ＿ａｒｅａをベースとするマップであり、そこに記憶されたインジェクタ３の通電時間の単位は（μｓ）とする。

この通電時間マップＭ２に記憶された通電時間Ｔ（ｉ，ｊ）は、インジェクタ３が燃料を噴射する噴射時間のパルス幅である。なお、図４に示す通電時間マップＭ２に記載されている数値は説明のための数値であり、実際の数値はこれに限定しない。また、セル数も限定せず、実際には数値を細かく設定し、セル数を増やしても構わない。

次に、現噴射時間Ｔ（ｉ，ｊ）と学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）とを用いて、噴射時間算出手段２７が、以下の数式（６）より、次回の燃料の噴射時間Ｔ＿ｃｏｒｒを算出する。

そして、ＥＣＵ２０は、算出した燃料の噴射時間Ｔ＿ｃｏｒｒで噴射するようにインジェクタ３を制御する。

燃料供給システム４に異常がある場合は、ＥＣＵ２０は、運転手にその異常を報知するために、警告ランプ２９を点灯させるように制御する。

上記の動作によれば、学習領域マップＭ１に記憶されている現学習値Ｌ（ｉ，ｊ）を、実空気過剰率λ１と目標空気過剰率λ２との偏差値Δλをゼロにするように補正した学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）の絶対値と予め定めた異常判定値Ｖｄとを比較することで、インジェクタ３を含む燃料供給システム４の故障を検知することができる。

また、エンジン１はインジェクタ３が燃料を噴射する際に、ＳＣＲ装置１４の下流に設けたＮＯｘセンサ２１の酸素濃度値Ｏ２＿ｅｘｈを用いて、実空気過剰率λ１を算出することができ、算出した実空気過剰率λ１と目標空気過剰率λ２の偏差値Δλを用いて学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）を算出することができるので、空気過剰率センサを追加することなく、インジェクタ３の劣化などを検知することができる。

次に、エンジン１の燃料噴射の異常判定方法について、図５のフローチャートを参照しながら、説明する。この異常判定方法を、エンジン１の所定のクランク角毎に行い、インジェクタ３の実際の燃料の噴射量に基づいた指示燃料噴射時間Ｔ＿ｃｏｒｒになるように補正すると共に、燃料噴射の異常を判定していく。

まず、ＳＣＲ装置１４の下流に設けたＮＯｘセンサ２１の酸素濃度値Ｏ２＿ｅｘｈを用いて、排気ガス中の実空気過剰率λ１を算出するステップＳ１１を行う。このステップＳ１１は、上記の数式（３）を用いて、実空気過剰率λ１を算出するが、実際の燃料噴射量に基づく空気過剰率を求めることができればよく、上記の方法に限定しない。

次に、ＭＡＦセンサ１６と現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎを用いて、目標空気過剰率λ２を算出するステップＳ１２を行う。このステップＳ１２は、上記の数式（４）を用いて、
目標空気過剰率λ２を算出するが、現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎから求まる目標空気過剰率λ２を算出することができればよく、上記の方法に限定しない。

次に、算出した実空気過剰率λ１と目標空気過剰率λ２とを比較するステップＳ１３を行う。このステップＳ１３でλ１＝λ２であれば、実燃料噴射量と現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎは一致しているので、補正せずにステップＳ１８へと進む。一方、ステップＳ１３でλ１≠λ２であれば、現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎに対して実燃料噴射量がずれていることになるので、ステップＳ１４へと進み補正をおこなう。

ステップＳ１３でλ１≠λ２と判断されると、次に、学習領域マップＭ１から現学習値Ｌ（ｉ，ｊ）を呼び出すステップＳ１４を行う。このステップＳ１４では、圧力センサ２３が検出した現コモンレール圧Ｐと現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎとに対応する現学習値Ｌ（ｉ，ｊ）を呼び出す。この学習値Ｌ（ｉ，ｊ）は、現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎを補正した際に用いた学習値である。

次に、実空気過剰率λ１と目標空気過剰率λ２との偏差値Δλを用いて、現学習値Ｌ（ｉ，ｊ）を補正して、学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）を算出するステップＳ１５を行う。このステップＳ１５では、上記の数式（５）を用いて、学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）を算出する。

次に、ステップＳ１５で算出した学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）を用いて、燃料供給システム４の異常を判定するステップＳ１６を行う。このステップＳ１６では、学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）の絶対値と予め定めた異常判定値Ｖｄとを比較して、学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）の絶対値が異常判定値Ｖｄ以下の場合は、燃料噴射の正常と判断し、学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）の絶対値が異常判定値Ｖｄよりも大きい場合は、燃料噴射の異常と判断する。

ステップＳ１６で燃料噴射の正常と判断されると、次に、学習領域マップＭ１に学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）を書き込むステップＳ１７を行う。このとき、学習領域マップＭ１に書き込まれるセルの場所を、現コモンレール圧Ｐと現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎで指定する。

次に、通電時間マップＭ２から、現噴射時間Ｔ（ｉ，ｊ）を呼び出すステップＳ１９を行う。このステップＳ１９では、圧力センサ２３が検出した現コモンレール圧Ｐと現指示燃料噴射量Ｑ＿ｆｉｎとに対応する現噴射時間Ｔ（ｉ，ｊ）を呼び出す。

次に、学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）と現噴射時間Ｔ（ｉ，ｊ）を用いて次回の燃料の噴射時間Ｔ＿ｃｏｒｒを算出するステップＳ２０を行う。このステップＳ２０では、上記の数式（８）を用いて、燃料の噴射時間Ｔ＿ｃｏｒｒを算出する。次回の燃料の噴射時間Ｔ＿ｃｏｒｒが算出されると、スタートへと戻り、エンジン１が停止するまでくり返し上記のステップを行う。

ステップＳ１３でλ１＝λ２と判断された場合は、現学習値Ｌ（ｉ，ｊ）を学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）とするステップＳ１８を行って、ステップＳ１９、及びＳ２０へ進み、次回の指示燃料噴射時間Ｔ＿ｃｏｒｒを算出して、スタートへと戻る。

ステップＳ１６で燃料噴射の異常と判断されると、次に、燃料供給システム４の異常を報知するステップＳ２１を行う。この実施の形態では、警告ランプ２９を点灯させることで、運転手に燃料噴射の異常を報知するが、運転手に燃料噴射の異常を報知することができればよく、上記の方法に限定しない。例えば、警告ランプ２９の代わりに警告ブザーなどを用いてもよい。

上記の燃料噴射の異常判定方法によれば、ＮＯｘセンサ２１の酸素濃度Ｏ２＿ｅｘｈを
用いて、実際の燃料噴射量と指示燃料噴射量との乖離を無くすために燃料の噴射時間Ｔ＿ｃｏｒｒを補正する際に、学習値Ｌ（Ｉ，Ｊ）の絶対値と予め定めた異常判定値Ｖｄとを比較することで、燃料供給システム４の故障を検知することができる。これにより、空気過剰率センサを追加することなく、インジェクタの故障などによる実際に燃料噴射量の異常を正確に検知することができる。

また、上記の異常判定方法は、エンジン１の所定のクランク角で行われるため、燃料噴射量の異常が発生したときに、直ぐにその異常を検知することができる。これにより、運転手は燃料噴射の異常をリアルタイムで確認して、燃料噴射の異常の原因を直して、燃料噴射の異常で発生する問題を回避することができる。

この実施の形態では、直列４気筒のディーゼルエンジンを例に説明したが、理想空燃比などをガソリンに適した値にすることで、排気ガス処理装置を備えたガソリンエンジンにも適用することができる。

本発明の内燃機関は、排気ガス処理装置の下流に設けたＮＯｘセンサを用いて、実際の燃料噴射量と指示燃料噴射量とのずれを補正する際に、燃料噴射の異常を検知することができるので、特に排気ガスを処理する必要があるディーゼルエンジンを搭載した車両に利用することができる。

１ エンジン（内燃機関）
２ 気筒
３ インジェクタ（燃料噴射弁）
５ 吸気管（吸気通路）
６ 吸気システム
７ 排気管（排気通路）
８ 排気システム
９ コモンレール
１０ 吸気フィルタ
１１ インタークーラー
１２ 吸気スロットル
１３ ＤＰＦ（ディーゼル微粒子捕集フィルタ）
１４ ＳＣＲ装置（選択的触媒還元装置）
１５ 排気ガス処理装置
１６ ターボチャージャー
１７ ＥＧＲクーラー
１８ ＥＧＲ弁
１９ ＥＧＲ装置（排気再循環装置）
２０ ＥＣＵ（制御装置）
２１ ＮＯｘセンサ
２２ ＭＡＦセンサ（新気空気量センサ）
２３ 圧力センサ
２９ 警告ランプ
λ１ 実空気過剰率
λ２ 目標空気過剰率
Ｍ１ 学習領域マップ（噴射時間補正値マップ）
Ｍ２ 通電時間マップ（噴射時間マップ）
Ｌ（ｉ，ｊ） 現学習値（現噴射時間補正値）
Ｌ（Ｉ，Ｊ） 学習値（噴射時間補正値）
Ｔ（ｉ，ｊ） 現噴射時間
Ｑ＿ｆｉｎ 現指示燃料噴射量
Ｔ＿ｃｏｒｒ 噴射時間
Ｏ２＿ｅｘｈ 酸素濃度
Ｏ２＿ａｉｒ 大気の酸素濃度
ｍ＿ａｉｒ 新気吸気量
ＡＦＲ 理想空燃比
Ｖｄ 異常判定値

Claims (4)

1. 排気通路に排気ガス浄化装置を設けた内燃機関の燃料噴射の異常判定方法において、
   前記排気ガス浄化装置の下流に設けたＮＯｘセンサの酸素濃度値から算出した実空気過剰率λ１と、吸気通路に設けた吸気量センサで検出された新気空気量と現指示燃料噴射量から算出した目標空気過剰率λ２との偏差値を算出し、
   コモンレール圧と指示燃料噴射量をベースとする噴射時間補正値マップに記憶され、且つ、現コモンレール圧と前記現指示燃料噴射量に対応する現噴射時間補正値を、前記偏差値がゼロになるように補正して、噴射時間補正値を算出し、
   算出した前記噴射時間補正値の絶対値と予め設定された異常判定値とを比較し、
   前記絶対値が前記異常判定値以下のときに、指示燃料噴射量とコモンレール圧をベースとする噴射時間領域マップに記憶され、前記現指示燃料噴射量と前記現コモンレール圧に対応する現噴射時間を前記噴射時間補正値で補正して、燃料噴射を行うとともに、その前記噴射時間補正値を前記噴射時間補正値マップに前記現コモンレール圧と前記現指示燃料噴射量とに基づいて記憶し、
   前記絶対値が前記異常判定値より大きくなったときに、前記内燃機関の各気筒への燃料噴射が異常であると判定するとともに、その噴射時間補正値を前記噴射時間補正値マップに記憶しないことを特徴とする内燃機関の燃料噴射の異常判定方法。
2. 前記噴射時間補正値を、前記実空気過剰率λ１と前記目標空気過剰率λ２と前記現噴射時間補正値を用いて、下記に示す式（１）により求めることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射の異常判定方法。
   但し、
   Ｌ（ｉ，ｊ）：現噴射時間補正値
   Ｌ（Ｉ，Ｊ）：噴射時間補正値
   Ｗ＿ｃｏｒ：重み係数
3. 排気通路に排気ガス浄化装置を設けた内燃機関において、
   前記排気ガス浄化装置の下流に配置されたＮＯｘセンサと、吸気通路に配置された吸気量センサと、コモンレールに配置された圧力センサとを備えるとともに、それらの各センサと接続され、コモンレール圧および指示燃料噴射量をベースとする噴射時間補正値マップと指示燃料噴射量およびコモンレール圧をベースとする噴射時間領域マップとを有した制御装置を備え、
   前記制御装置が、
   前記ＮＯｘセンサの酸素濃度値から算出した実空気過剰率λ１と、前記吸気量センサで検出された新気空気量と現指示燃料噴射量から算出した目標空気過剰率λ２との偏差値を算出する手段と、
   前記噴射時間補正値マップに記憶され、且つ、前記圧力センサで検出された現コモンレール圧と前記現指示燃料噴射量に対応する現噴射時間補正値を、前記偏差値がゼロになるように補正して、噴射時間補正値を算出する手段と、
   算出した前記噴射時間補正値の絶対値と予め設定された異常判定値とを比較する手段と、
   前記絶対値が前記異常判定値以下のときに、前記噴射時間領域マップに記憶され、前記現指示燃料噴射量と前記現コモンレール圧に対応する現噴射時間を前記噴射時間補正値で補正して、燃料噴射を行うとともに、その噴射時間補正値を前記噴射時間補正値マップに前記現コモンレール圧と前記現指示燃料噴射量とに基づいて記憶する手段と、
   前記絶対値が前記異常判定値より大きくなったときに、燃料噴射が異常であると判定するとともに、その噴射時間補正値を前記噴射時間補正値マップに記憶しない手段と、を有することを特徴とする内燃機関。
4. 前記制御装置が、前記噴射時間補正値を、前記実空気過剰率λ１と前記目標空気過剰率λ２と前記現噴射時間補正値を用いて、下記に示す式（２）により求める手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
   但し、
   Ｌ（ｉ，ｊ）：現噴射時間補正値
   Ｌ（Ｉ，Ｊ）：噴射時間補正値
   Ｗ＿ｃｏｒ：重み係数