JP5853856B2 - 内燃機関の故障診断装置及び内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の故障診断装置及び内燃機関の制御装置に関する。

車載等の内燃機関では、アイドリング中の機関回転速度（アイドル回転速度）を目標とする速度（目標アイドル回転速度）に維持するためのアイドル・スピード・コントロール（ＩＳＣ）が行われる。ＩＳＣは、目標アイドル回転速度に対する実機関回転速度の偏差に応じた吸入空気量や燃料噴射量のフィードバック制御により行われる。

ところで、インジェクターの噴射不良やスロットルバルブの開閉不良、排気再循環（ＥＧＲ）バルブの開閉不良などの故障が生じると、燃焼状態が悪化して、失火や燃焼不良による内燃機関の発生トルク低下が生じることがある。そしてその結果により、アイドル回転速度が不安定となる、いわゆるラフアイドルが発生することがある。

そして従来、こうしたラフアイドルの検出装置として、特許文献１に記載の検出装置が知られている。同文献の検出装置では、仕事量相当値とトルク相当値とに基づいてラフアイドルの発生を検出している。ここで、仕事量相当値は、燃焼による機関出力軸の回転速度の変動成分を積分した値となっている。また、トルク相当値は、膨張行程開始時と膨張行程での機関出力軸の回転速度が最大となったときとの機関回転軸の回転速度の２乗値の差となっている。

特開２０１０−１４４５３３号公報

こうした従来の検出装置によれば、ラフアイドルの発生を高い精度で検出することができる。ところが、ラフアイドルには、様々な発生要因があり、その発生を検出できても、その発生の要因となった故障の箇所の特定は困難となっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ラフアイドルを招いた故障箇所を好適に推定することのできる内燃機関の故障診断装置及び内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の内燃機関の故障診断装置は、アイドリング中の燃焼毎の内燃機関の仕事量の低下回数をカウントするとともに、その低下回数が既定値を超えたときに、その仕事量の低下の発生期間における内燃機関の吸気圧及び吸入空気量の少なくとも一方と、燃料圧力と、再循環排気量とを記録する記録部と、その記録部に記録された吸気圧及び吸入空気量のいずれか、燃料圧力、及び再循環排気量に基づいて、内燃機関の故障箇所を推定する推定部と、を備えるようにしている。

ラフアイドルの要因となる異常には、失火や燃焼不良が特定の気筒のみで発生する単気筒異常と、失火や燃焼不良が複数の気筒においてランダムに発生する複数気筒異常とがある。単気筒異常は主に、インジェクターの噴射不良などの燃料噴射系の故障により発生する。また複数気筒異常は主に、スロットルバルブの開閉不良などの吸気系の故障、燃料ポンプの動作不良などの燃料供給系の故障、ＥＧＲバルブの開閉不良などの排気再循環系の故障により発生する。

一方、ラフアイドルの要因となる失火や燃焼不良が発生すると、燃焼に応じて内燃機関が行う仕事の量が低下する。したがって、燃焼毎の内燃機関の仕事量の低下からラフアイドルの発生を確認することができる。

ここで、単気筒異常によるラフアイドルでは、異常が生じた気筒において失火や燃焼不良が継続的に発生する。一方、複数気筒異常によるラフアイドルでは、失火や燃焼不良が複数の気筒でランダムに発生する。そのため、燃焼毎の内燃機関の仕事量の低下は、単気筒異常によるラフアイドルでは、異常発生時に１度だけ生じ、複数気筒異常によるラフアイドルでは、何度も繰り返される。したがって、そうした仕事量の低下回数が一定数を超えたのであれば、複数気筒異常によるラフアイドルであると判定することができる。

そして、ラフアイドル発生中の吸気圧及び吸入空気量のいずれか、燃料圧力、及び再循環排気量の値を見れば、複数気筒異常の要因となった故障の箇所を推定できる。すなわち、吸気圧又は吸入空気量の値が正常範囲から逸脱していれば、吸気系の故障であり、燃料圧力の値が正常範囲から逸脱していれば、燃料供給系の故障であり、再循環排気量の値が正常範囲から逸脱していれば、排気再循環系の故障であると推定できる。したがって、上記構成によれば、複数気筒異常によるラフアイドルが発生したときに、その要因となった故障の箇所を好適に推定することができる。

なお、ラフアイドルが発生すると、ＩＳＣの結果により、吸気圧や吸入空気量、燃料圧力、再循環排気量にハンチングが発生することがある。そうした場合であれ、請求項２によるように、上記記録部が、仕事量の低下の発生期間における吸気圧及び吸入空気量のいずれかの最低値、燃料圧力の最低値、及び再循環排気量の最大値をそれぞれ記録しておけば、故障箇所の推定を好適に行うことができる。

一方、上記仕事量には、請求項３によるように、燃焼による機関出力軸の回転速度の変動成分の積分値をその指標値として用いることができる。そして、こうした指標値の使用により、ラフアイドルの発生を比較的容易かつ高精度に検出することが可能となる。

なお、こうした本発明の内燃機関の故障診断装置は、請求項４によるように、内燃機関の制御を司る電子制御ユニットに上記記録部を設け、故障診断時に電子制御ユニットに接続される外部診断ツールに上記推定部を設けた構成とすることができる。こうした場合には、整備工場などでの故障診断時における故障箇所の推定に、本発明の内燃機関の故障診断装置を利用できる。

また、上記課題を解決するため、請求項５に記載の発明は、機関制御を行う内燃機関の制御装置において、アイドリング中の燃焼毎の内燃機関の仕事量の低下回数をカウントするとともに、その低下回数が既定値を超えたときに、上記仕事量の低下の発生期間における内燃機関の吸気圧及び吸入空気量のいずれかと、燃料圧力と、再循環排気量とを外部診断ツールによる故障箇所の推定のための故障診断用データとして記録するようにしている。

こうした内燃機関の制御装置によれば、複数気筒異常によるラフアイドルが発生したときに、その要因となった故障の箇所の推定に必要な情報を記録しておくことができる。したがって、上記構成によれば、複数気筒異常によるラフアイドルが発生したときに、その要因となった故障の箇所を外部診断ツールを通じて好適に推定することができる。

本発明の内燃機関の故障診断装置及び制御装置を具体化した一実施形態についてその構成を模式的に示す略図。 燃焼行程中のクランクシャフトの角加速度の推移を示すグラフ。 単気筒異常時の各気筒の仕事量相当値の推移を示すグラフ。 複数気筒異常時の（ａ）各気筒の仕事量相当値、（ｂ）仕事量低下回数カウンター、（ｃ）吸気圧、及び（ｄ）最低吸気圧の推移をそれぞれ示すグラフ。 上記実施形態に適用されるラフアイドル検出ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 上記実施形態に適用される故障診断ルーチンの処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の故障診断装置及び制御装置は、直列４気筒の気筒配列を有した車載用内燃機関に適用されるものとなっている。

まず、本実施形態の故障診断装置及び制御装置の構成を説明する。
図１に示すように、本実施形態の適用される内燃機関１０の吸気通路１１には、その上流から順に、内燃機関１０に吸入される吸気の量（吸入空気量ＧＡ）を検出するエアフローメーター１２、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１３、その下流側の吸気通路１１内の圧力（吸気圧ＰＭ）を検出する吸気圧センサー１４が配設されている。また、この内燃機関１０には、スロットルバルブ１３の下流における吸気通路１１の内部と、排気通路１５の内部とを連通するＥＧＲ（排気再循環：Exhaust Gas Recirculation）通路１６が設けられている。そして、そのＥＧＲ通路１６には、同ＥＧＲ通路１６を通じて吸気中に再循環される排気を冷却するＥＧＲクーラー１７と、吸気中に再循環される排気の量を調節するＥＧＲバルブ１８とが配設されている。

また、内燃機関１０には、その出力軸であるクランクシャフトの回転を動力として動作するサプライポンプ２０が設置されている。サプライポンプ２０は、燃料タンク２１内の燃料を汲み上げて、加圧して吐出する。こうしたサプライポンプ２０の吐出側は、加圧された燃料を貯留するコモンレール２２に接続されている。コモンレール２２には、その内部の燃料の圧力、いわゆるレール圧を検出するレール圧センサー２３が取り付けられている。また、コモンレール２２には、内燃機関１０の各気筒のインジェクター２４がそれぞれ接続されている。

以上のように構成された内燃機関１０は、その制御装置としての電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electric Control Unit）３０により制御されている。電子制御ユニット３０には、上述のエアフローメーター１２、吸気圧センサー１４、レール圧センサー２３を始めとする各種センサーの検出信号が入力されている。例えば、クランクシャフトの回転位相を検出するクランク角センサー３１、運転者のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を検出するアクセルポジションセンサー３２、内燃機関１０の搭載された車両の走行速度（車速ＳＰＤ）を検出する車速センサー３３などの検出信号が入力されている。また、電子制御ユニット３０には、内燃機関１０の始動スイッチであるイグニッションスイッチ３４が接続されている。さらに、電子制御ユニット３０には、上述のスロットルバルブ１３、ＥＧＲバルブ１８、インジェクター２４などのアクチュエーター類の駆動回路が設けられている。そして、電子制御ユニット３０は、センサーの検出結果に応じてそれらアクチュエーター類を駆動制御することで、内燃機関１０の制御を行っている。

こうした電子制御ユニット３０には、整備工場等での診断時に、外部診断ツール４０を接続するためのコネクター３５が設けられている。外部診断ツール４０は、内燃機関１０の診断を補助する機器であり、電子制御ユニット３０からその自己診断の結果等の情報を読み込んで表示する機能や、内燃機関１０のリモート診断を行う機能などを備えている。

以上のように構成された本実施形態において、電子制御ユニット３０は、アイドリング時のエンジン回転速度を目標アイドル回転速度に維持するためのアイドル・スピード・コントロール（ＩＳＣ）を実施する。ＩＳＣは、次の態様で行われる。

電子制御ユニット３０は、クランク角センサー３１の検出結果からエンジン回転速度ＥＮＥを求めている。そして電子制御ユニット３０は、エンジン回転速度ＥＮＥと目標アイドル回転速度ＥＮＴＲＧの偏差に応じて、インジェクター２４から噴射される燃料の量（燃料噴射量）をフィードバック制御する。この燃料噴射量のフィードバック制御は、エンジン回転速度ＥＮＥが目標アイドル回転速度ＥＮＴＲＧよりも高いときには、燃料噴射量を減少させ、エンジン回転速度ＥＮＥが目標アイドル回転速度ＥＮＴＲＧよりも低いときには、燃料噴射量を増加させるように行われる。

本実施形態では、電子制御ユニット３０は、ＩＳＣ実施中のエンジン回転速度ＥＮＥの不安定化、いわゆるラフアイドルの検出を行っている。次に、こうしたラフアイドルの検出処理の詳細を説明する。

電子制御ユニット３０は、クランク角センサー３１の検出結果から求められるクランクシャフトの回転速度の変動成分に基づいて、燃焼行程毎の内燃機関１０の仕事量の指標値を求めている。そして、この仕事量の指標値（仕事量相当値）に基づいて、ラフアイドルの発生の有無を判定している。

図２は、クランクシャフトの回転速度の変動成分である角加速度の推移を示している。クランクシャフトの回転は、燃焼行程が開始されると加速され、燃焼行程の終了に応じて減速される。燃焼によるクランクシャフトの角加速度の増加量（燃焼行程開始時の角加速度との差）は、内燃機関１０の瞬時発生トルクに比例する。そして、燃焼行程中のクランクシャフトの角加速度の増加量の時間積分値は、すなわち、同図にハッチングで示した領域の面積は、その燃焼行程において内燃機関１０が行った仕事量に比例する。そこで、本実施形態では、燃焼行程におけるクランクシャフトの角加速度の増加量を積分することで、仕事量相当値を求めている。

こうした仕事量相当値は、ラフアイドルを招く失火や燃焼不良が生じると、その値が減少する。そこで、本実施形態では、仕事量相当値の減少によりラフアイドルの発生を確認している。

なお、故障に起因したラフアイドルには、単気筒異常によるものと、複数気筒異常によるものとがある。単気筒異常は、特定の気筒のみで失火や燃焼不良が発生する異常であり、インジェクター２４の故障がその主な要因となる。一方、複数気筒異常は、複数の気筒で失火や燃焼不良がランダムに発生する異常であり、内燃機関１０の吸気系や燃料供給系の故障がその主な要因となる。

図３に示すように、単気筒異常によるラフアイドルが発生したときには、特定の気筒（同図の例では、気筒＃１）の燃焼行程における仕事量相当値が低下した状態が継続する。そこで、本実施形態では、特定の気筒の燃焼行程における仕事量相当値が規定の閾値以下の状態が規定時間以上継続したときには、単気筒異常によるラフアイドルと判定している。

一方、図４（ａ）に示すように、複数気筒異常によるラフアイドルが発生したときには、複数の気筒の燃焼行程において、仕事量相当値の低下が間欠的に発生する。そこで、本実施形態では、仕事量相当値が規定の閾値を跨いで低下した回数をカウントし、その回数が規定時間内に規定回数（同図の例では５回）以上となったときには、複数気筒異常によるラフアイドルと判定している。具体的には、図４（ｂ）に示すように、電子制御ユニット３０は、仕事量相当値が規定の閾値を跨いで低下する毎に、仕事量低下回数カウンターの値をカウントアップしている。そして、電子制御ユニット３０は、その仕事量低下回数カウンターの値が既定の判定値（同図では、「５」）に達したときに、複数気筒異常によるラフアイドルと判定している。なお、仕事量低下回数カウンターは、カウントアップの開始から規定時間が経過した時点で、その値が「０」にクリアされる。

さらに、電子制御ユニット３０は、複数気筒異常によるラフアイドルの発生時に、その要因となった故障の箇所の推定に必要な情報を診断用データとして記録している。具体的には、仕事量相当値の低下の発生期間における内燃機関１０の吸気圧、燃料圧力、及びＥＧＲ過剰率が診断用データとして記録されている。

ここで、ＥＧＲ過剰率は、機関運転状況に応じて設定される目標ＥＧＲ量に対する実ＥＧＲ量の比率である。実ＥＧＲ量は、吸気圧及びエンジン回転速度から算出されるシリンダー流入ガス量と、エアフローメーター１２により検出された吸入空気量の差から求められる。ここでは、ＥＧＲ過剰率を、再循環排気量の指標値として用いている。

ところで、ラフアイドルの発生時には、エンジン回転速度の変動に応じて吸気圧や燃料圧力、及びＥＧＲ過剰率にハンチングが生じることがある。こうした場合、ラフアイドルの発生中のそれらの値に変動が生じるため、値を取得するタイミングによっては、故障箇所の推定に適切でない値が取り込まれてしまうことがある。そこで本実施形態では、仕事量相当値の低下の発生期間における吸気圧の最低値、燃料圧力の最低値、及びＥＧＲ過剰率の最大値を、故障箇所の推定のための情報（故障診断用データ）として記録するようにしている。

ここで、吸気圧の最低値（最低吸気圧）の取得態様を説明する。なお、燃料圧力の最低値（最低燃料圧力）及びＥＧＲ過剰率の最大値（最大ＥＧＲ過剰率）の取得も、同様の態様で行われる。

図４（ｄ）は、ラフアイドルの検出期間（仕事量相当値の低下の発生期間）に、図４（ｃ）に示す態様で吸気圧が推移したときの最低吸気圧の更新態様を示している。同図に示すように、仕事量低下回数のカウントアップの開始時おける最低吸気圧の値は、規定の初期値（初期最低吸気圧）とされている。初期最低吸気圧の値には、アイドリング中の吸気圧の平常値よりも若干小さい値が設定されている。

仕事量低下回数のカウントアップが開始されると、最低吸気圧の更新が開始される。このときの最低吸気圧の更新は、吸気圧が最低吸気圧の現状値を下回ったときに、そのときの吸気圧を最低吸気圧の新たな値として設定し直すことで行われる。そして、複数気筒異常の判定がなされると、その時点の最低吸気圧が電子制御ユニット３０に記録される。

こうした最低吸気圧の更新は、カウントアップの開始から規定時間が経過した時点で停止される。そして、最低吸気圧の値は、更新の停止とともに、初期最低吸気圧にリセットされる。

以上のようなラフアイドルの検出及び故障診断用データの取得は、図５に示すラフアイドル検出ルーチンの処理を通じて行われる。同ルーチンの処理は、内燃機関１０の運転中、電子制御ユニット３０によって、規定の制御周期毎に繰り返し実行される。

図５に示すように、本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、ラフアイドル検出の前提条件が成立しているか否かが判定される。この前提条件は、次の条件（イ）〜（ヘ）のすべてが成立した状態が規定時間以上継続しているときに成立する。
（イ）イグニッションスイッチ３４がオンである。
（ロ）内燃機関１０の始動が完了している。
（ハ）アクセルペダルの踏み込み量が「０」である。
（ニ）車両走行中でない（車速０Km）。
（ホ）シフトレバーの操作中でない。
（ヘ）エアコンディショナーの切り換え、すなわち暖房、冷房のオン、オフや、暖房から冷房、冷房から暖房への切り換え中でない。

ここで前提条件が成立していなければ（Ｓ１００：ＮＯ）、ステップＳ１０１において、各気筒の仕事量低下回数カウンター及び仕事量低下継続時間カウンターの値がクリアされた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、前提条件が成立していれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に処理が進められる。

ステップＳ１０２に処理が進められると、そのステップＳ１０２において、直近の燃焼行程における仕事量相当値の算出が行われる。そして、続くステップＳ１０３において、算出した仕事量相当値が規定の判定値を下回っているか否かが判定される。そして、仕事量相当値が規定の判定値を下回っていなければ（Ｓ１０３：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、下回っていれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４に処理が進められる。

ステップＳ１０４に処理が進められると、直近の燃焼行程で燃焼が行われた気筒の仕事量低下回数カウンター及び仕事量低下継続時間カウンターの値がそれぞれカウントアップされる。なお、各気筒の仕事量低下回数カウンターの値は、カウントアップの開始から規定時間が経過した時点でクリアされる。また、続くステップＳ１０５において、最低レール圧、最低吸気圧及び最大ＥＧＲ過剰率の更新が、上述した態様で行われる。

続いて、ステップＳ１０６において、直近の燃焼行程で燃焼が行われた気筒の仕事量低下継続時間カウンターの値が規定の閾値Ｃ１を超えているか否かが判定される。ここで閾値Ｃ１を超えていれば（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳ１０７に処理が進められ、閾値Ｃ１を超えていなければ（Ｓ１０６：ＮＯ）、ステップＳ１０９に処理が進められる。

ステップＳ１０７に処理が進められると、そのステップＳ１０７において、単気筒異常に起因したラフアイドルの検出を記録するため、単気筒異常フラグがセットされる。そして続くステップＳ１０８において、直近の燃焼行程で燃焼が行われた気筒が、異常の発生した気筒として記録された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

一方、ステップＳ１０９に処理が進められると、そのステップＳ１０９において、各気筒の仕事量低下回数カウンターの総数が規定の閾値Ｃ２以上であるか否かが判定される。ここで、そうした総数が閾値Ｃ２未満であれば（Ｓ１０９：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了され、閾値Ｃ２以上であれば、ステップＳ１１０に処理が進められる。

ステップＳ１１０に処理が進められると、そのステップＳ１１０において、複数の気筒の仕事量低下回数カウンターがカウントアップされているか否かが判定される。ここで、単一の気筒の仕事量低下回数カウンターしかカウントアップされていなければ（Ｓ１１０：ＮＯ）、単気筒異常に起因したラフアイドルと判定されて、上述のステップＳ１０７に処理が進められる。

一方、複数の気筒の仕事量低下回数カウンターがカウントアップされていれば（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、複数気筒異常に起因したラフアイドルと判定されて、ステップＳ１１１に処理が進められる。そしてそのステップＳ１１１において、複数気筒異常に起因したラフアイドルの検出を記録するため、複数気筒異常フラグがセットされる。そして、続くステップＳ１１２において、最低レール圧、最低吸気圧及び最大ＥＧＲ過剰率の現状値が診断用データとして記録された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

続いて、こうして記録された診断用データを用いた故障診断の詳細を説明する。この故障診断は、図６に示す故障診断ルーチンの処理を通じて行われる。同ルーチンの処理は、電子制御ユニット３０に接続された外部診断ツール４０により実行される。

同図６に示すように、本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ２００において、電子制御ユニット３０から、複数気筒異常フラグが読み込まれる。そして、ステップＳ２０１において、複数気筒異常フラグがセットされているか否かが、すなわち電子制御ユニット３０に、複数気筒異常によるラフアイドルの発生が検出されたことが記録されているか否かが確認される。ここで、複数気筒異常フラグがセットされていなければ（Ｓ２０１：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了され、セットされていれば（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２に処理が進められる。

ステップＳ２０２に処理が進められると、そのステップＳ２０２において、複数気筒異常によるラフアイドルの検出時に記録された最低レール圧、最低吸気圧及び最大ＥＧＲ過剰率が電子制御ユニット３０から読み込まれる。そして、それらの診断用データから、故障箇所が推定され、診断を行う箇所が指示される。

すなわち、最低レール圧が既定値αを下回るときには（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、最低レール圧の値が正常範囲から逸脱しているとして、ステップＳ２０４において、燃料供給系の診断の指示を外部診断ツール４０に表示させた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。また、最低吸気圧が既定値βを下回るとき（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、及び最大ＥＧＲ過剰率が既定値γを超えるとき（Ｓ２０５：ＹＥＳ）には、最低吸気圧又は最大ＥＧＲ過剰率の値が正常範囲から逸脱しているとして、ＥＧＲ系を含む吸気系の診断の指示を外部診断ツール４０に表示させた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、最低レール圧、最低吸気圧及び最大ＥＧＲ過剰率のいずれの値も正常範囲内にあるときには（Ｓ２０３：ＮＯ、Ｓ２０４：ＮＯ、かつＳ２０５：ＮＯ）、燃料性状や、電子制御ユニット３０の指令信号をインジェクター２４に伝える信号線の診断の指示を外部診断ツール４０に表示させた後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

次に、以上のように構成された本実施形態の作用を説明する。
内燃機関１０のアイドリング中、燃焼によるクランクシャフトの回転速度の変動成分を積分することで仕事量相当値が求められる。そして、この仕事量相当値に基づいて、ラフアイドルの発生の有無、及び発生したラフアイドルが単気筒異常によるものか、複数気筒異常によるものかの判定が行われる。

インジェクター２４の故障などによる単気筒異常によるラフアイドルが発生すると、電子制御ユニット３０は、仕事量相当値が規定時間以上継続して低下した状態にあることをもって、その発生を検出する。このときには、単気筒異常を検出した旨の履歴（単気筒異常フラグ）と、異常が生じた気筒とが診断用データとして電子制御ユニット３０に記録される。

一方、燃料供給系や吸気系などの故障による複数気筒異常によるラフアイドルが発生すると、電子制御ユニット３０は、規定時間以内に仕事量相当値の低下の回数が規定回数に達したことをもって、その発生を検出する。このときには、複数気筒異常を検出した旨の履歴（複数気筒異常フラグ）と、仕事量相当値の低下の発生期間における最低レール圧、最低吸気圧及び最大ＥＧＲ過剰率が診断用データとして電子制御ユニット３０に記録される。

故障診断に際して、外部診断ツール４０を電子制御ユニット３０に接続すると、電子制御ユニット３０に複数気筒異常の検出履歴が外部診断ツール４０に読み込まれる。そして、複数気筒異常の検出履歴があれば、異常発生時の最低レール圧、最低吸気圧及び最大ＥＧＲ過剰率が診断用データとして外部診断ツール４０に読み込まれる。

ここで、読み込まれた最低レール圧の値が正常範囲を逸脱していれば、サプライポンプ２０等の燃料供給系の故障の可能性が高いと判断され、燃料供給系の診断の指示が外部診断ツール４０に表示される。また、読み込まれた最低吸気圧や最大ＥＧＲ過剰率の値が正常範囲を逸脱していれば、スロットルバルブ１３やＥＧＲバルブ１８等の、ＥＧＲ系を含む吸気系の故障の可能性が高いと判断され、ＥＧＲ系を含む吸気系の診断の指示が外部診断ツール４０に表示される。一方、最低レール圧、最低吸気圧及び最大ＥＧＲ過剰率のいずれの値も正常範囲内にあれば、内燃機関１０自体の故障ではなく、着火性の低い燃料の使用や、電子制御ユニット３０からインジェクター２４に指令を伝える信号線の断線等の可能性がある判断され、燃料性状や信号線の診断の指示が外部診断ツール４０に表示される。

なお、以上説明した本実施形態では、電子制御ユニット３０が記録部に、外部診断ツール４０が推定部にそれぞれ相当する構成となっている。また、本実施形態では、最低レール圧を燃料圧力の指標値として、最大ＥＧＲ過剰率を再循環排気量の指標値としてそれぞれ用いて故障箇所が推定されている。

以上の本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、電子制御ユニット３０は、アイドリング中の燃焼毎の内燃機関の仕事量相当値の低下回数をカウントするとともに、その低下回数が既定値を超えたときに、その仕事量相当値の低下の発生期間における内燃機関１０の最低吸気圧、最低レール圧、及び最大ＥＧＲ率を記録している。そして、外部診断ツール４０は、電子制御ユニット３０に記録された最低吸気圧、最低レール圧、及び最大ＥＧＲ率に基づいて、内燃機関１０の故障箇所を推定している。

単気筒異常によるラフアイドルでは、異常が生じた気筒において失火や燃焼不良が継続的に発生する。一方、複数気筒異常によるラフアイドルでは、失火や燃焼不良が複数の気筒でランダムに発生する。そのため、仕事量相当値の低下は、単気筒異常によるラフアイドルでは、異常発生時に１度だけ生じ、複数気筒異常によるラフアイドルでは、何度も繰り返される。したがって、仕事量相当値の低下回数が一定数を超えたのであれば、複数気筒異常によるラフアイドルであると判定することができる。

そして、ラフアイドル発生中の最低吸気圧、最低レール圧、及び最大ＥＧＲ過剰率を見れば、複数気筒異常の要因となった故障の箇所を推定できる。すなわち、最低吸気圧の値が正常範囲から逸脱していれば、吸気系の故障であり、最低レール圧の値が正常範囲から逸脱していれば、燃料供給系の故障であり、最大ＥＧＲ過剰率の値が正常範囲から逸脱していれば、排気再循環系の故障であると推定できる。したがって、本実施形態によれば、複数気筒異常によるラフアイドルが発生したときに、その要因となった故障の箇所を好適に推定することができる。

（２）本実施形態では、電子制御ユニット３０は、診断用データとして、仕事量相当値の低下の発生期間における吸気圧及びレール圧の最低値、及びＥＧＲ過剰率の最大値をそれぞれ記録している。そのため、ラフアイドル中のそれら値にハンチングが生じた場合に、不適切な値が診断用データとして記録されることを避けることができる。

（３）本実施形態では、燃焼行程におけるクランクシャフトの回転速度の変動成分の積分値を、燃焼により内燃機関１０が行った仕事量の指標値として用いてラフアイドルの検出を行っている。そのため、ラフアイドルの発生を比較的容易かつ高精度に検出することが可能となる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、複数気筒異常によるラフアイドルが検出されたときに、レール圧の最低値、吸気圧の最低値、ＥＧＲ過剰率の最大値を診断用データとして記録していた。ライアイドル中にそれらの値がハンチングにより大きく変動する懸念がないのであれば、仕事量相当値の低下の発生期間におけるそれらの平均値や、複数気筒異常の判定時等、同発生期間の特定のタイミングにおけるそれらの値を診断用データとして記録するようにしても良い。

・上記実施形態では、故障箇所が吸気系であるか否かの推定に使用する診断用データとして、内燃機関１０の吸気圧を用いていたが、吸入空気量を用いるようにしても良い。
・上記実施形態では、故障箇所がＥＧＲ系であるか否かの推定に使用する診断用データとして、ＥＧＲ過剰率を用いていたが、目標ＥＧＲ量と実ＥＧＲ量の差を用いるようにしても良い。また、アイドリング中の目標ＥＧＲ量がほぼ一定と見做せる場合などには、実ＥＧＲ量を用いるようにしても良い。

・上記実施形態では、故障箇所が燃料供給系であるか否かの推定に使用する診断用データとして、レール圧を用いていたが、燃料供給系のコモンレール２２以外の部位の燃料圧力を用いるようにしても良い。また、サプライポンプ２０の稼働率などから求められた燃料圧力の推定値を用いるようにしても良い。

・上記実施形態では、外部診断ツール４０は、推定した故障箇所の診断を指示するようにしていたが、推定した故障箇所のリモート診断を実施するなど、それ以外の対応を行うようにしても良い。

・上記実施形態では、ラフアイドルの検出に用いる燃焼毎の内燃機関１０の仕事量の指標値を、燃焼によるクランクシャフトの回転速度の変動成分を積分することで求めていたが、燃焼圧などの他のパラメーターを用いて求めるようにしても良い。

・上記実施形態では、記録された診断用データに基づく故障箇所の推定を外部診断ツール４０が行うようにしていたが、その推定を電子制御ユニット３０が行うようにしても良い。この場合にも、推定した故障箇所の情報を電子制御ユニット３０に記録しておき、故障診断時に外部診断ツール４０がその記録した情報を読み込むことで、外部診断ツール４０を用いた診断を容易とすることができる。

１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…エアフローメーター、１３…スロットルバルブ、１４…吸気圧センサー、１５…排気通路、１６…ＥＧＲ通路、１７…ＥＧＲクーラー、１８…ＥＧＲバルブ、２０…サプライポンプ、２１…燃料タンク、２２…コモンレール、２３…レール圧センサー、２４…インジェクター、３０…電子制御ユニット、３１…クランク角センサー、３２…アクセルポジションセンサー、３３…車速センサー、３４…イグニッションスイッチ、３５…コネクター、４０…外部診断ツール。

Claims (5)

1. アイドリング中の燃焼毎の内燃機関の仕事量の低下回数をカウントするとともに、その低下回数が既定値を超えたときに、前記仕事量の低下の発生期間における前記内燃機関の吸気圧及び吸入空気量のいずれかと燃料圧力と再循環排気量とを記録する記録部と、
   前記記録部に記録された前記吸気圧及び吸入空気量のいずれか、前記燃料圧力、及び前記再循環排気量の値に基づいて、前記内燃機関の故障箇所を推定する推定部と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の故障診断装置。
2. 前記記録部は、前記仕事量の低下の発生期間における前記吸気圧及び吸入空気量のいずれかの最低値、前記燃料圧力の最低値、及び前記再循環排気量の最大値を記録する
   請求項１に記載の内燃機関の故障診断装置。
3. 前記記録部は、前記仕事量の指標値として、燃焼による機関出力軸の回転速度の変動成分の積分値を用いる
   請求項１又は２に記載の内燃機関の故障診断装置。
4. 前記記録部は、前記内燃機関の制御を司る電子制御ユニットに設けられ、
   前記推定部は、故障診断時に前記電子制御ユニットに接続される外部診断ツールに設けられる
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の故障診断装置。
5. 機関制御を行う内燃機関の制御装置において、
   アイドリング中の燃焼毎の前記内燃機関の仕事量の低下回数をカウントするとともに、その低下回数が既定値を超えたときに、前記仕事量の低下の発生期間における前記内燃機関の吸気圧及び吸入空気量のいずれかと燃料圧力と再循環排気量とを外部診断ツールによる故障箇所の推定のための故障診断用データとして記録する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。