JP7311847B2 - エンジンの燃料システムの故障検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの燃料システムの故障検出装置に係り、詳しくは異なる複数の噴射形態を切換可能なエンジンを対象とした燃料システムの故障検出装置に関する。

エンジンに備えられた燃料システムの故障は、不適切な空燃比に起因する排ガス特性の悪化等の弊害に直結する。このため、燃料システムの故障を検出する機能が法規により要求されており、故障検出時には故障表示により運転者に修理を促すと共に、エンジンを制御するＥＣＵ内に故障コードを記憶して後の修理に役立てている。
単一の噴射形態、例えば、ポート噴射型エンジンを対象とした従来の燃料システムの故障検出装置として、燃料システムの故障時に生じる空燃比の学習値及び空燃比フィードバック補正積算値（以下、積算値）の増加に着目した技術がある。エンジンの燃料噴射量は、空燃比の目標値と計測値との差の積算値に基づき逐次補正されている。この積算値がリッチ側或いはリーン側に増加した状況が一定期間継続すると、積算値の定常成分に相当する学習値が更新されてLAFS（リニア空燃比センサ）等の空燃比センサの出力の中央値が補正され、これにより排気空燃比が目標空燃比に保たれている。

燃料システムの故障時には、学習値が補正限界に達しても排気空燃比を目標空燃比に維持できずに積算値に基づく補正が行われる。このため、学習値が補正限界に到達し且つ積算値が所定の故障判定値に到達したことを条件として、燃料システムの故障判定を下している。
このような従来の燃料システムの故障検出装置とは別に、例えば特許文献１には、ポート噴射と筒内噴射とを切換可能なエンジンを対象とした燃料システムの故障検出装置が提案されている。特許文献１の技術によれば、ポート噴射及び筒内噴射によるそれぞれのエンジン運転中にエンジンの回転変動に基づきインバランス異常を診断し、何れかでインバランス異常の診断を下した場合には、その側の燃料システムを構成する部位、例えばポートインジェクタや筒内インジェクタ等の故障と判断している。

特許第５７２４９６３号明細書

しかしながら、特許文献１の技術において燃料システムの故障判定の指標としているエンジンの回転変動（インバランス異常）は、燃料システム自体の故障以外の要因でも発生する。例えば吸気系のデポジットや漏れによる吸気量の増減、或いは点火系の不調等であり、これらの燃料システム以外の外的要因が生じた状況でも、回転変動が発生して故障判定が下される場合がある。即ち、何れかの噴射形態に対する故障判定には、判定対象となった燃料システム自体の故障の他に外的要因も含まれることを意味する。

このため特許文献１の技術によれば、燃料システム自体は正常な場合であっても、外的要因により故障判定が下されて誤った燃料システムの故障コードが記憶されてしまう場合がある。無論、故障判定が下された噴射形態で再度判定を実施したとしても、同一の判定結果が得られるだけで信頼性向上にはつながらない。このような外的要因に起因する問題は、空燃比のずれ（積算値、学習値の増加）を指標とする上記単一の噴射形態、例えば、ポート噴射型エンジンの故障検出装置においても同様に生じる。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、複数の噴射形態を切換可能なエンジンを対象とし、燃料システム以外の外的要因による誤った故障判定を排除し、それぞれの噴射形態を司る燃料システムの故障を高い信頼性で判定することができるエンジンの燃料システムの故障検出装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のエンジンの燃料システムの故障検出装置は、吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、燃焼室内に燃料を噴射する筒内インジェクタと、を有し、前記ポートインジェクタから燃料を噴射する第１の噴射形態と前記ポートインジェクタ及び前記筒内インジェクタから燃料を噴射する第２の噴射形態とを切換可能なエンジンの燃料システムの故障検出装置において、前記第１及び第２の噴射形態による前記エンジンのそれぞれの運転中に燃料システムの故障判定処理を実行する第１の故障判定手段と、前記第１の故障判定手段により前記何れか一方の噴射形態による運転中に故障判定が下されたときに、他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行する第２の故障判定手段と、前記第１の故障判定手段及び前記第２の故障判定手段による故障判定処理の結果に基づき、前記第１及び第２の噴射形態を司るそれぞれの燃料システムの故障を特定する故障特定手段と、燃料タンクで発生した燃料蒸発ガスをキャニスタに吸着させて前記エンジンの運転中に筒内に導入するパージ処理の実行を禁止するパージ処理禁止手段とを備え、前記パージ処理禁止手段は、前記第１の故障判定手段における一方の噴射形態による運転中の故障判定時は前記パージ処理の実行を禁止せず、前記第２の故障判定手段における他方の噴射形態による運転中の故障判定時は、前記パージ処理の実行を禁止することを特徴とする（請求項１）。

このように構成したエンジンの燃料システムの故障検出装置によれば、第１及び第２の噴射形態によるエンジンのそれぞれの運転中に燃料システムの故障判定処理が実行され、何れか一方の噴射形態による運転中に故障判定が下されると、他方の噴射形態による運転中に故障判定処理が実行される。そして、故障判定の結果に基づき第１及び第２の噴射形態を司るそれぞれの燃料システムの故障が特定される。

何れか一方の噴射形態による運転中に故障判定が下された時点では、一方の噴射形態を司る燃料システムの故障のみならず、例えば吸気系や点火系の故障等の外的要因の可能性もあり、何れが要因か判別できない。このとき本発明では、他方の噴射形態による運転中に故障判定処理が実行され、例えば故障判定が下されなかった場合、他方の噴射形態の燃料システムの正常のみならず外的要因無しの確証も得られる。結果として、直前の一方の噴射形態による運転中に故障判定が下された時点でも外的要因が発生してなかったと判断でき、それにも拘わらず故障判定が下された要因は、一方の噴射形態の燃料システム自体の故障にあると見なせる。

そして、第２の故障判定手段により燃料システムの故障判定処理が実行される際には、パージ処理禁止手段によりパージ処理の実行が禁止される。エンジンの筒内への燃料蒸発ガスの導入時と非導入時とでは故障判定処理の結果が相違し、無差別のタイミングで故障判定処理が実行されると判定結果の誤差要因になり得る。本発明ではパージ処理の実行禁止により、常に筒内への燃料蒸発ガスの非導入時に故障判定処理が実行されるため、故障判定処理の精度、ひいては一方の噴射形態の燃料システム自体の故障と判定したときの確度を向上可能となる。

その他の態様として、前記第１の故障判定手段が、前記エンジンのリッチ側またはリーン側への空燃比変動に基づき前記燃料システムの故障判定を下し、前記エンジンが、スロットルバルブ下流の吸気通路における圧力を検出する吸気圧検出手段をさらに備え、前記第２の故障判定手段が、前記第１の故障判定手段により前記リーン側への空燃比変動に基づき故障判定が下されたときに、前記吸気圧検出手段が前記吸気通路への外気の吸い込みが無いと見なせる所定の圧力以下の値を検出していることを条件として、前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行することが好ましい（請求項２）。

この態様によれば、吸気圧検出手段により所定の圧力以下の値が検出されているため、吸気系への外気の吸込みが無いと見なせる。
その他の態様として、前記エンジンが、所定の運転領域において吸気を過給する過給手段と、前記過給手段による過給の有無を検出する過給状態判定手段とをさらに備え、前記第２の故障判定手段が、前記第１の故障判定手段により前記リッチ側への空燃比変動に基づき故障判定が下されたときに、前記所定の運転領域において前記過給状態判定手段によって過給されていると判定することを条件として、前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行することが好ましい（請求項３）。

この態様によれば、過給状態判定手段によって過給されていると判定されているため、吸気系からの吸気の漏れが無いと見なせる。
その他の態様として、前記第２の故障判定手段が、前記燃料システムの故障判定処理を実行する際に、前記パージ処理の実行禁止に先立ち、前記エンジンが吸気負圧の発生する所定の運転状態を経験したときに、前記吸気圧検出手段が対応する前記所定の圧力以下の値を検出しているか否かを判定し、該所定の圧力以下の値を検出していない場合には、前記パージ処理の実行禁止を取り止めることが好ましい（請求項４）。

この態様によれば、吸気圧検出手段が例えば減速時に燃料カット処理を実行中にスロットルを閉じたエンジン運転状態において、対応する所定の圧力以下の値を検出していない場合には、以降の故障判定処理が実行されないためパージ処理の実行禁止が不要になる。この場合にはパージ処理の実行禁止が取り止められてパージ処理が継続されることから、燃料タンク内の燃料蒸発ガスを正常に処理可能となる。

その他の態様として、前記第２の故障判定手段が、前記吸気圧検出手段による前記所定の圧力が確保されているか否かの判定、または前記過給状態判定手段による過給圧が確保されているか否かの判定を、前記エンジンが停止されるまで継続することが好ましい（請求項５）。
この態様によれば、エンジンが停止されるまでに吸気負圧の発生領域や過給圧の発生領域に移行すれば、その判定に基づき故障部位の絞り込みが可能になる。

その他の態様として、前記エンジンの吸気量を検出する吸気量検出手段及び前記エンジンの回転速度を検出するクランク角センサをさらに備え、前記第２の故障判定手段が、前記第１の故障判定手段により故障判定が下されたときに、前記吸気量検出手段により検出された吸気量から求めた第１の充填効率と、前記吸気圧検出手段により検出された吸気圧及び前記クランク角センサより検出された回転速度から求めた第２の充填効率とが等しいことを条件として、前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行することが好ましい（請求項６）。

この態様によれば、第１の充填効率と第２の充填効率とが等しい場合には、吸気量検出手段により正常に吸気量が検出されていると見なせる。このように吸気量検出手段により正常に吸気量が検出されていることを積極的に確認するため、外的要因が無いことをより確証をもって断定可能となる。
その他の態様として、前記第２の故障判定手段が、前記燃料システムの故障判定処理を開始するときに前記パージ処理禁止手段に前記パージ処理の実行を禁止させ、該故障判定処理の結果が得られると直ちに前記パージ処理禁止手段に前記実行禁止を解除させることが好ましい（請求項７）。

この態様によれば、故障判定処理の結果が得られると、直ちに実行禁止の解除によりパージ処理が再開されるため、パージ処理の実行禁止中のキャニスタへの燃料蒸発ガスの吸着が最小限に抑制される。

本発明のエンジンの燃料システムの故障検出装置によれば、複数の噴射形態を切換可能なエンジンを対象とし、燃料システム以外の外的要因による誤った故障判定を排除し、それぞれの噴射形態を司る燃料システムの故障を高い信頼性で判定することができる。

実施形態の燃料システムの故障検出装置が適用されたエンジンを示す全体構成図である。 ＥＣＵが実行するリーン側空燃比シフト故障判定ルーチンを示すフローチャートである。 同じくＥＣＵが実行するリッチ側空燃比シフト故障判定ルーチンを示すフローチャートである。 ＥＣＵが実行する空燃比シフト故障部位特定ルーチンを示すフローチャートである。 同じくＥＣＵが実行する空燃比シフト故障部位特定ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明を具体化したエンジンの燃料システムの故障検出装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の燃料システムの故障検出装置が適用されたエンジンを示す全体構成図であり、本実施形態のエンジン１は、ポート噴射（本発明の第１の噴射形態であり、以下、MPIモードという）とポート噴射及び筒内噴射の併用（本発明の第２の噴射形態であり、以下、MPI＋DIモードという）との２種の噴射形態を切換可能に構成されている。

エンジン１のシリンダブロック２に形成された各気筒のシリンダ３内にはピストン４が配設され、クランクシャフト５の回転に応じて各ピストン４がシリンダ３内で摺動する。シリンダヘッド６に設けられた吸気カムシャフト７及び排気カムシャフト８はクランクシャフト５に連動して回転駆動され、これらのカムシャフト７，８により各気筒の吸気弁９及び排気弁１０が駆動されて吸気ポート１１及び排気ポート１２を所定のクランク角で開閉する。シリンダヘッド６の各気筒には、燃焼室１３内に臨むように点火プラグ１４及び筒内インジェクタ１５が取り付けられている。

各気筒の吸気ポート１１には吸気マニホールド１７を介して吸気通路１８の下流端が接続され、吸気通路１８には上流側よりエアクリーナ１９、スロットル弁２０、サージタンク２１、ポートインジェクタ２２が設けられている。図示はしないがフィードポンプから吐出された所定圧の燃料がポートインジェクタ２２に供給されると共に、その燃料が高圧ポンプによりさらに加圧されて筒内インジェクタ１５に供給されている。従って、ポートインジェクタ２２の開閉に応じて吸気ポート１１内に燃料が噴射され、筒内インジェクタ１５の開閉に応じて燃焼室１３内（筒内）に燃料が噴射される。

一方、各気筒の排気ポート１２には排気マニホールド２３を介して排気通路２４の下流端が接続され、排気通路２４には三元触媒２５及び図示しない消音器が設けられている。
エンジン１の運転中には、エアクリーナ１９から吸気通路１８内に導入された吸気がスロットル弁２０により流量調整された後、吸気マニホールド１７により各気筒に分配されて吸気ポート１１から燃焼室１３内に導入される。MPIモードでは、ポートインジェクタ２２から噴射された燃料が吸気と混合しつつ吸気弁９の開弁に伴って燃焼室１３内に導入され、MPI＋DIモードでは、これに加えて筒内インジェクタ１５から燃焼室１３内に直接燃料が噴射される。

何れのモードにおいても点火プラグ１４の点火により燃焼室１３内で燃料が燃焼し、その燃焼圧によりピストン４を介してクランクシャフト５が回転駆動される。燃焼後の排ガスは排気弁１０の開弁に伴って燃焼室１３内から排気ポート１２に排出され、排気マニホールド２３により集合して排気通路２４の三元触媒２５により浄化された後に排出される。

車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ３１（エンジン制御ユニット）が設置されており、エンジン１の総合的な制御を行う。ＥＣＵ３１の入力側には、エンジン1の回転に同期したクランク角信号を出力するクランク角センサ３２、三元触媒２５の上流側に配設された排気空燃比を検出するLAFS３３（リニア空燃比センサ）、三元触媒２５の下流側に配設された排気中の酸素濃度を検出するＯ_２センサ３４（酸素センサ）、吸気量Ｑaを検出するAFS３６（エアフローセンサであり、本発明の吸気量検出手段）、及び吸気マニホールド１７内に発生するインマニ圧Ｐin（負圧）を検出する吸気圧センサ３７（吸気圧検出手段）等の各種センサ類が接続されている。またＥＣＵ３１の出力側には、点火プラグ１４を駆動するイグナイタ３５、上記各気筒のポートインジェクタ２２及び筒内インジェクタ１５等の各種デバイス類が接続されている。

ＥＣＵ３１は、各センサからの検出情報に基づきエンジン１を運転する。例えば、所定の制御マップに基づきエンジン運転領域に応じて噴射形態としてMPIモードまたはMPI＋DIモードを選択した上で、その噴射形態での点火時期や燃料噴射量等を決定し、決定した目標値に基づいてイグナイタ３５やインジェクタ１５，２２を駆動制御する。
例えば燃料噴射制御については、LAFS３３の出力に基づき三元触媒２５の上流側の空燃比を目標空燃比（例えばストイキ）に一致させるように空燃比フィードバックを実行しており、空燃比の目標値とLAFS３３により検出された実空燃比との差の積算値に基づき燃料噴射量を逐次補正すると共に、積算値のリッチ側或いはリーン側への変動を補正する方向に学習値を逐次更新してLAFS出力の補正に適用している。なお、学習値は噴射形態毎に個別設定され、以下の説明では、MPI学習値）及びDI学習値として区別する。また、これと並行してＥＣＵ３１はＯ_２センサ３４の出力に基づく空燃比サブフィードバックも実行し、三元触媒２５の下流側の酸素濃度に応じた学習結果をLAFS出力の補正に反映させている。

そして本実施形態では、このような燃料噴射制御に適用される空燃比の目標値と計測値との差の積算値、及び学習値に基づき、MPIモード及びMPI＋DIモードを司るそれぞれの燃料システムの故障判定がＥＣＵ３１により実施される。より詳しくは、MPI燃料システムのみで実行されるMPIモードでは、MPI燃料システム（ポート噴射燃料システム）の故障が判定され、MPI燃料システムとDI燃料システムとの併用により実行されるMPI＋DIモードでは、MPI燃料システムを除外してDI燃料システム（筒内噴射燃料システム）の故障が判定される。

ところで、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、特許文献１の技術では、燃料システムの故障のみならず、その他の外的要因（吸気系や点火系の故障等）が発生した場合でも故障判定が下されてしまうため、故障判定の信頼性が低いという問題があった。
以上の不具合を鑑みて本発明者は、本実施形態のような２種（或いは複数）の噴射形態を切り換えるエンジン１では、何れの噴射形態に対しても外的要因が影響することから、外的要因の発生時には双方の噴射形態で故障判定が下される点に着目した。

即ち、何れか一方の噴射形態で燃料システムの故障判定を下しただけでは、上記のように燃料システム自体の故障か外的要因か判別不能であるが、このとき他方の噴射形態で故障が否定（正常判定）された場合には、他方の噴射形態の燃料システムの正常のみならず外的要因無しの確証も得られる。噴射形態が正常に実行されるには、その噴射形態の燃料システムだけでなくエンジン運転システム全体が正常に機能する必要があるためである。結果として、直前の一方の噴射形態で故障判定が下された時点でも吸気系や点火系が正常に機能して外的要因が発生してなかったと見なせ、それにも拘わらず故障判定が下されている要因は一方の噴射形態の燃料システム自体の故障にあると断定できる。

以下、この知見の下にＥＣＵ３１により実行される燃料システムの故障判定処理について説明する。
図２はＥＣＵ３１が実行するリーン側空燃比シフト故障判定ルーチンを示すフローチャートである。当該ルーチンは空燃比がリーン側に変動したときの故障を判定するものであり、エンジン１の運転中にＥＣＵ３１により所定の制御インターバルで実行される（第１の故障判定手段）。

まず、ステップＳ１でMPIモード中であるか否かを判定し、Ｙes（肯定）のときにはステップＳ２でモニタ禁止行程中であるか否かを判定する。ステップＳ２の処理は、噴射形態の切換直後に生じる空燃比変動に起因する誤判定の防止を目的とし、モニタ禁止行程は、噴射形態の切換により一時的に変動した空燃比が安定するまでの期間として設定されている。このため、ステップＳ２の判定がＹesのときには誤判定の可能性有りとしてステップＳ１に戻り、モニタ禁止行程が経過してステップＳ２の判定がＮo（否定）になると、誤判定の可能性無しとしてステップＳ３に移行する。

ステップＳ３ではMPI学習値が予め設定された上限補正限界に到達したか否かを判定し、続くステップＳ４では積算値が予め設定されたMPIリーン故障判定値に到達したか否かを判定する。
ステップＳ３，４の処理は、MPI学習値及び積算値の変動状況に基づく故障判定を目的としたものである。即ち、MPI学習値が上限補正限界に到達しても空燃比のリーン側への変動を抑制できず、それを補うために積算値がMPIリーン故障判定値に到達する状況は、通常ではあり得ずに何らかの故障発生と見なせる。

そして、ステップＳ３，４の条件が共に成立するとステップＳ５に移行し、この状態が所定時間（例えば５sec）継続したか否かを判定し、Ｙesの判定を下すとステップＳ６に移行する。
ステップＳ６では、故障コードを記憶し、その後にルーチンを終了する。MPIモード中に下された故障判定ではあるが、この時点ではMPI燃料システムの故障のみならず吸気系や点火系の故障等の外的要因の可能性もあり、何れが要因か判別できない。そこで故障コードとして、エンジン１の運転システム全体の何れかの部位に起因するリーン側空燃比シフト故障を示す故障コードが記憶される。

一方、上記ステップＳ１でMPI＋DIモード中としてＮoの判定を下した場合には、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、車載バッテリの接続後にMPI学習値の学習が完了している否かを判定する。この処理は、MPI燃料システムとDI燃料システムとを併用するMPI＋DIモードにおいて、DI燃料システムの故障を抽出するためのものである。即ち、MPI学習値の学習が完了していない場合、MPI＋DIモードで故障判定を下したとしても、その要因がMPI燃料システムにあるかDI燃料システムにあるかを判別できない。MPI学習値の学習が完了していれば、MPI燃料システムについては正常に機能している確証が得られるため、故障判定を下した要因がDI燃料システム側にあると見なせる。そこで、MPI学習値の学習完了を条件として、以降のMPI＋DIモード中における故障判定を実施している。

ステップＳ７の判定がＮoのときには、ステップＳ１に戻ってMPI学習値の学習完了を待ち、判定がＹesになるとステップＳ８に移行する。基本的にMPI＋DIモード中の故障判定は、上記したMPIモード中の処理と同様であるため概略のみ述べるが、ステップＳ８でモニタ禁止行程が経過すると、ステップＳ９でDI学習値が上限補正限界に到達したか否かを判定し、続くステップＳ１０で積算値がDIリーン故障判定値に到達したか否かを判定する。なお、上限補正限界は、MPIモードの場合と別の値が適用される。

ステップＳ９，１０の条件成立が所定時間継続すると、ステップＳ１１でＹesの判定を下してステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、上記したMPIモードの場合と同じく、エンジン１の運転システム全体のリーン側空燃比シフト故障を示す故障コードを記憶してルーチンを終了する。
以上がリーン側空燃比シフト故障時の判定処理であり、これと並行してＥＣＵ３１は、図３に示すルーチンに基づきリッチ側空燃比シフト故障時の判定処理も実行する（第１の故障判定手段）。その処理内容は、基本的に空燃比のリーン変動に代えてリッチ変動に対応した点が相違するだけのため概略のみ述べる。

ステップＳ２１でMPIモード中としてＹesの判定を下すと、ステップＳ２２でモニタ禁止行程が経過するまで待機する。その後にステップＳ２３でMPI学習値が下限補正限界に到達したか否かを判定し、続くステップＳ２４で積算値がMPIリッチ故障判定値に到達したか否かを判定する。
ステップＳ２３，２４の条件成立が所定時間継続すると、ステップＳ２５でＹesの判定を下してステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６では、エンジン１の運転システム全体のリッチ側空燃比シフト故障を示す故障コードを記憶してルーチンを終了する。

また、上記ステップＳ２１でMPI＋DIモード中としてＮoの判定を下した場合には、ステップＳ２７でMPI学習値の学習が完了している否かを判定し、判定がＹesになるとステップＳ２８に移行する。そしてモニタ禁止行程が経過すると、ステップＳ２９でDI学習値が下限補正限界に到達したか否かを判定し、続くステップＳ３０で積算値がDIリッチ故障判定値に到達したか否かを判定する。

ステップＳ２９，３０の条件成立が所定時間継続すると、ステップＳ３１でＹesの判定を下してステップＳ２６に移行し、エンジン１の運転システム全体のリッチ側空燃比シフト故障を示す故障コードを記憶する。
そして、以上のようにMPIモード及びMPI＋DIモードの何れのエンジン運転中にもリーン側及びリッチ側の空燃比シフト故障判定を実施し、何れかのモードで空燃比シフト故障判定を下すと、ＥＣＵ３１は図４，５に示す空燃比シフト故障の部位特定ルーチンを開始する（第２の故障判定手段、故障特定手段）。

まず、ステップＳ４１でMPIモード中に故障判定が下されたか否かを判定し、ＹesのときにはステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２では、今回のドライブサイクル（エンジン始動からイグニションOFFによる運転停止までの期間）が終了したか否かを判定する。ステップＳ４２の判定がＮoのときには、続いてステップＳ４３で、AFS３６により検出された吸気量から第１充填効率Ｅc1（第１の充填効率）を算出すると共に、吸気圧センサ３７により検出されたインマニ圧Ｐin及びクランク角信号に基づくエンジン回転速度Ｎeから第２充填効率Ｅc2（第２の充填効率）を算出し、これらの充填効率Ｅc1,Ｅc2が略等しいか否かを判定する。

リーン側及びリッチ側の何れであっても空燃比シフト故障の要因としては、燃料システムの故障以外にAFS３６の誤検出の可能性があり、筒内に供給される燃料の過不足により空燃比がリーン側またはリッチ側に変動して空燃比シフト故障と判定される。上記ステップＳ４３の処理は、MPIモードで下された空燃比シフト故障の要因からAFS３６の誤検出を排除して、燃料システム自体の故障を抽出することを目的とする。

即ち、AFS３６による吸気量の検出が正常な場合には、双方で算出した充填効率Ｅc1,Ｅc2が略等しくなるはずであり、ステップＳ４３の判定がＮoのときにはAFS３６が故障発生により誤検出している可能性がある。この場合にはステップＳ４４に移行し、MPIモードでの上記ステップＳ６またはステップＳ２６による故障コード（運転システム全体のリーン側またはリッチ側空燃比シフト故障）を維持した上で、ルーチンを終了する。この場合には運転システム全体の故障とは言ってもAFS３６の故障に起因する可能性が高く、その意味で、可能性のある故障部位が絞り込まれたと見なせる。

また、充填効率Ｅc1,Ｅc2が略等しいとしてステップＳ４３でＹesの判定を下したときには、ステップＳ４５に移行してAFS３６により検出された吸気量Ｑaが予め設定された判定値Ｑa0以下であるか否か（車両減速時の燃料カット情報の利用も可能）を判定し、続くステップＳ４６でインマニ圧Ｐin（本発明の吸気圧であり、この場合は負圧）が予め設定された判定値Ｐin0以下であるか否かを判定する。

空燃比シフト故障の要因としては燃料システムの故障以外に、エンジン１の吸気系（スロットル弁２０から吸気弁９までの領域）において配管取り付けの不良やシーリングの劣化による外気の吸込みや吸気の漏れが考えられる。例えば、クランクケース内の燃料蒸発ガスを吸気系に導入する図示しないＰＣＶ（ポジティブ クランクケース ベンチレーション）のホース抜け等により外気の吸込みは発生し、エンジン１の筒内に吸気が余分に供給されることで空燃比がリーン側に変動してリーン側空燃比シフト故障と判定される。

以下に述べるように、吸気系に負圧が発生すべき運転領域（以下、吸気負圧の発生領域と称する）で実際に吸気負圧が確保されていれば（本発明の「現在の運転領域に対応する吸気圧の発生」に相当）、吸気系への取り付け不良が無いと見なせる。結果としてMPIモードで下された空燃比シフト故障の要因から吸気系の取り付け不良を排除して、燃料システム自体の空燃比シフト故障を抽出可能となる。そのための検証が上記ステップＳ４５、Ｓ４６の処理の目的である。即ち、吸気量Ｑa≦判定値Ｑa0（もしくは燃料カット情報）に基づき、ステップＳ４５で吸気負圧の発生領域が判定され、Ｐin≦判定値Ｐin0に基づきステップＳ４６で吸気負圧の確保が判定される。

エンジン１の運転領域はアクセル操作や車両の走行状態等に応じて種々に変化するため、今回のドライブサイクル中に吸気負圧の発生を判定するエンジン運転領域に移行しないこともあり、その場合にはステップＳ４５からステップＳ４２を経て上記ステップＳ４４に移行する。ステップＳ４４では、上記ステップＳ６による故障コード（運転システム全体のリーン側もしくはリッチ側の空燃比シフト故障）を維持した上で、ルーチンを終了する。

この場合には故障部位を絞り込むことはできないが、以下に述べるようにドライブサイクル中に吸気負圧の発生領域に移行すれば、所定の吸気負圧の有り無しの何れの場合でも、その判定結果に基づき故障部位の絞り込みが可能になる。そして、吸気負圧の発生領域に関するステップＳ４５の処理がドライブサイクルの終了（エンジン停止）まで継続されるため、可能な限り故障部位を絞り込む機会を増やすことができる。

但し、必ずしもドライブサイクルの終了まで待機する必要はなく、例えば所定時間が経過した時点でステップＳ４５、Ｓ４６の判定処理を終了するようにしてもよい。
一方、吸気負圧が確保されていないとしてステップＳ４６でＮoの判定を下すと、上記ステップＳ４４に移行し、上記ステップＳ６による故障コード（運転システム全体のリーン側空燃比シフト故障）を維持した上で、ルーチンを終了する。この場合には運転システム全体のリーン側空燃比シフト故障の要因が吸気系への外気の吸込みにある可能性が高く、その意味で、可能性のある故障部位が絞り込まれたと見なせる。

また、吸気負圧が確保されているとしてステップＳ４６でＹesの判定を下すと、ステップＳ４７に移行してMPI＋DIモード中のパージ処理の実行を禁止する（本発明のパージ処理禁止手段であり、以下、この禁止処理をパージカットと称する）。周知のようにパージ処理は、燃料タンクで発生した燃料蒸発ガスを一時的にキャニスタに吸着させ、その後のエンジン１の運転中にキャニスタに吸着されている燃料蒸発ガスを吸気系に供給して筒内に導入する制御である。例えばパージ処理は所定時間毎に実行されるが、パージカットが要求されている期間中は、その実行タイミングに至ってもパージ処理は中止されたままとなる。

以下に述べるように、パージカットはMPI＋DIモードでの故障判定が完了するまで継続されるが、パージカット中には燃料蒸発ガスがキャニスタに吸着され続けるため、パージカットが不要であればパージ処理を継続することが望ましい。AFS３６故障としてステップＳ４５でＮoの判定を下した場合、及び吸気負圧の確保無しとしてステップＳ４６でＮoの判定を下した場合には、何れも故障判定を継続しないことからパージカットは不要になる。これらの場合にはステップＳ４７のパージカットが取り止められてパージ処理が継続されることから、燃料タンク内の燃料蒸発ガスを正常に処理できるという利点が得られる。

続くステップＳ４８では、モニタ禁止行程中であるか否かを判定する。その趣旨は、例えば上記ステップＳ２と同じく空燃比変動に起因する誤判定を防止するためである。ステップＳ４８でＮoの判定を下すと、ステップＳ４９でMPI＋DIモード中においてAFS３６により検出された吸気量Ｑaが予め設定された判定値Ｑa1以上であるか否かを判定する。空気量変化の影響が大きく空燃比が変動することを排除する目的である。
ステップＳ４９でＹesの判定を下すと、更にステップＳ５０で吸気量Ｑa≧判定値Ｑa1の運転領域においてDI学習値を更新しているとき、DI学習値に積算値を加算した値が予め設定された正常範囲内にあるか否かを判定する。

ステップＳ５０の処理は、例えば上記ステップＳ３，４と同じくDI学習値及び積算値の変動状況に基づく故障判定を目的としているが、その処理内容が簡略化されている。既にステップＳ３，４の処理によりMPI燃料システムのリーン側空燃比シフト故障とは断定できないものの可能性有りと判定されているため、DI燃料システムの故障を否定（正常判定）することによりステップＳ３，４の判定結果を再確認することが、ステップＳ５０の趣旨のためである。

上記したように学習値は、積算値がリッチ側或いはリーン側に増加した状況が一定期間継続した後に更新されるが、積算値が大きく増加すれば学習値の更新を予測できる。このため上記のようなステップＳ５０の趣旨と考え合わせると、学習値が増加した時点で判定を下しても差し支えなく、その観点の下でステップＳ５０実行される。結果としてDI学習値の更新を待つことなく、DI燃料システムの故障判定の結果がいち早く得られる。

ステップＳ５０の条件が成立せずにＮoの判定を下したときにはステップＳ５１に移行し、上記ステップＳ６またはステップＳ２６による故障コード（運転システム全体のリーン側もしくはリッチ側の空燃比シフト故障）を維持し、続くステップＳ５２でパージカットの要求を解除した後にルーチンを終了する。この場合にはステップＳ４３の条件成立に基づきAFS３６が正常であること、及びステップＳ４５、Ｓ４６の条件成立に基づき吸気系の取り付け不良がないことが判っている。従って、これらの故障を運転システム全体の故障から排除でき、その意味で、可能性のある故障部位が絞り込まれたと見なせる。

また、ステップＳ５０でＹesの判定を下したときにはステップＳ５３に移行し、この状態が所定累積時間（例えば２０sec）継続したとしてステップＳ５３でＹesの判定を下すと、ステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４では、MPI燃料システムの空燃比シフト故障を示す故障コードを記憶し、その後にステップＳ５２に移行する。
ステップＳ５０，５３の判定結果がＹesの場合、DI燃料システムの正常のみならず吸気系や点火系の故障等の外的要因無しの確証も得られる。ステップＳ５０で学習値や積算値が正常に設定されるには、DI燃料システムが正常に機能するだけでなく、MPI燃料システムを除きエンジン運転システム全体が正常に機能して、例えば吸気量や点火時期等が適切に制御される必要があるためである。

結果として、直前のMPIモードで故障判定が下された時点でも吸気系や点火系が正常に機能して外的要因が発生してなかったと判断でき、それにも拘わらず故障判定が下されている要因はMPI燃料システム自体の故障にあると見なせる。
しかも、上記したAFS３６の誤検出及び吸気系への外気の吸込みは、共に外的要因に含まれる故障であるが、本実施形態ではステップＳ４３の及びステップＳ４５、Ｓ４６の処理により、それらの故障が発生していないことを積極的に確認している。このため、外的要因が無いことをより確証をもって断定でき、上記ステップＳ５４での故障コード（MPI燃料システムの空燃比シフト故障）の設定をより信頼性の高いものとして、その後の修理等に一層役立てることができる。

そして、以上のように本実施形態では、MPIモードにおいてリーン側シフトの故障判定が下された場合（ステップＳ６）、及びリッチ側シフトの故障判定が下された場合（ステップＳ２６）の何れでも、MPI＋DIモードで再度故障判定を実行する際に、パージカット要求によりパージ処理の実行を禁止している。エンジン１の筒内への燃料蒸発ガスの導入時には、非導入時に比較して空燃比がリッチ側に変動する傾向があるため、導入時と非導入時とで故障判定の結果が相違してしまう。よって、導入・非導入に関係なく無差別のタイミングで故障判定を実行すると、判定結果の誤差要因になり得る。本実施形態ではパージ処理の実行禁止により、常に筒内への燃料蒸発ガスの非導入時に故障判定が実行されるため、故障判定処理の精度、ひいてはMPI燃料システム自体の故障と判定したときの確度を大幅に向上することができる。

ところで、外的要因無しとしてステップＳ５４で故障コードを設定した場合、ステップＳ５２でのパージカットの要求解除は今回のドライブサイクル中の何れのタイミングでも起こり得る。一方で、上記のようにパージカット中には燃料蒸発ガスがキャニスタに吸着され続けるため、その継続は可能な限り短時間が望ましい。本実施形態では、ステップＳ５０，５３で判定結果が得られると、直ちにパージカットの要求が解除されてパージ処理が再開されるため、パージカット中のキャニスタへの燃料蒸発ガスの吸着を最小限に抑制できる。よって、燃料蒸発ガスをキャニスタに良好に吸着可能な状態でパージ処理を再開できるという利点も得られる。

以上がMPIモードで空燃比シフト故障判定を下した場合のMPI＋DIモードでの故障判定処理であり、逆にMPI＋DIモードで空燃比シフト故障判定を下した場合にも、MPIモードで同様の故障判定処理を実行する。その処理内容は図５に示すように、基本的にMPIモード中の空燃比のリーン側もしくはリッチ側シフト故障検出に代えてMPI＋DIモード中に対応した点が相違するだけのため概略のみ述べる。

図４のステップＳ４１でＮoの判定を下すと、図５のステップＳ６２に移行して今回のドライブサイクルが終了したか否かを判定する。ステップＳ６２でＮoの判定を下すと、ステップＳ６３で充填効率Ｅc1,Ｅc2が略等しいか否かを判定し、ＮoのときにはステップＳ６４に移行してMPI＋DIモードでの故障コードを維持する。
またステップＳ６３でＹesの判定を下すと、ステップＳ６５～Ｓ６６で吸気負圧の発生領域で実際に吸気負圧が確保されているか否かを判定する。

また、吸気負圧の確保に基づきステップＳ６６でＹesの判定を下すと、ステップＳ６７でMPIモード中のパージカットを要求する。続くステップＳ６８でモニタ禁止行程中でないとしてＮoの判定を下すと、ステップＳ６９でMPIモード中において吸気量Ｑaが予め設定された判定値Ｑa1以上であるか否かを判定する。Ｓ６９でＹesの判定を下すと、更に、ステップＳ７０でMPIモード中においてMPI学習値を更新しているとき、MPI学習値に積算値を加算した値が正常範囲内にあるか否かを判定する。判定がＮoのときにはステップＳ７１でMPI＋DIモードでの故障コードを維持し、続くステップＳ７２でパージカットの要求を解除する。

また、ステップＳ７０でＹesの判定を下したときにはステップＳ７３に移行し、所定時間の継続によりＹesの判定を下すとステップＳ７４に移行する。ステップＳ７４では、DI燃料システムの空燃比シフト故障を示す故障コードを記憶し、その後にステップＳ７２に移行する。
MPI＋DIモードでの空燃比シフト故障判定に基づきMPIモードで再度故障判定を実行する際にも、パージカット要求によりパージ処理の実行を禁止している。従って、重複する説明はしないが、空燃比に対する燃料蒸発ガスの影響を排除して、故障判定処理の精度、ひいてはDI燃料システム自体の故障と判定したときの確度を大幅に向上することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ポート噴射を行うMPIモードとポート噴射及び筒内噴射を併用するMPI＋DIモードとの２種の噴射形態を切換可能なエンジン１を対象としたが、噴射形態はこれに限るものではない。例えばエンジン１の筒内で燃料を拡散燃焼させる拡散燃焼モードと予混合燃焼させる予混合燃焼モードとを切換可能なエンジンを対象としてもよい。また吸気ポートに一対のポートインジェクタを設け、一方のインジェクタのみを駆動するモードと双方のインジェクタを駆動するモードとを切換可能なエンジンを対象としてもよい。或いは、３種以上の噴射形態を切換可能なエンジンを対象としてもよい。

また上記実施形態では、MPI＋DIモード及びMPIモードの何れにおいてもリーン側空燃比シフト故障の判定を下したときには、吸気負圧の発生領域で実際に吸気負圧が確保されている（ステップＳ４５、Ｓ４６またはステップＳ６５、６６がＹes）ことを条件として故障判定処理を実行し、これによりＰＣＶのホース抜け等吸気系の配管接続やシール不良による外気の吸込みが発生していないことを積極的に確認した。

これに同様の発想に基づき、第１の故障判定手段により空燃比シフト故障をリーン側で判定している場合（ステップＳ６），モード切換後に学習値と積算値を合算した値が予め設定された正常範囲内にあるかを否かを判定する（ステップＳ５０もしくはステップＳ７０）移行条件として，吸気圧センサ３７により検出された吸気圧をもとに吸気負圧の確保を追加してもよい。第１の故障判定手段による空燃比リーン側で判定が吸気系への外気の吸込みを原因とする可能性を排除し，モード切替後において学習値と積算値の合算値が正常範囲から逸脱がないことを判定するためである。

また，ターボチャージャ等の過給手段を備えたエンジンにおいて、第１の故障判定手段により空燃比シフト故障をリッチ側で判定している場合（ステップＳ２６），ステップＳ５０もしくはステップＳ７０への移行条件として，過給圧の確保を追加してもよい。第１の故障判定手段による空燃比リッチ側で判定が吸気系への外気の漏れを原因とする可能性を排除し，モード切替後において学習値と積算値の合算値が正常範囲から逸脱がないことを判定するためである。

１ エンジン
３１ ＥＣＵ
（第１の故障判定手段、第２の故障判定手段、故障特定手段、パージ処理禁止手段、過給状態判定手段）
３６ AFS（吸気量検出手段）
３７ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）

Claims (7)

1. 吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタと、燃焼室内に燃料を噴射する筒内インジェクタと、を有し、前記ポートインジェクタから燃料を噴射する第１の噴射形態と前記ポートインジェクタ及び前記筒内インジェクタから燃料を噴射する第２の噴射形態とを切換可能なエンジンの燃料システムの故障検出装置において、
   前記第１及び第２の噴射形態による前記エンジンのそれぞれの運転中に燃料システムの故障判定処理を実行する第１の故障判定手段と、
   前記第１の故障判定手段により前記何れか一方の噴射形態による運転中に故障判定が下されたときに、他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行する第２の故障判定手段と、
   前記第１の故障判定手段及び前記第２の故障判定手段による故障判定処理の結果に基づき、前記第１及び第２の噴射形態を司るそれぞれの燃料システムの故障を特定する故障特定手段と、
   燃料タンクで発生した燃料蒸発ガスをキャニスタに吸着させて前記エンジンの運転中に筒内に導入するパージ処理の実行を禁止するパージ処理禁止手段と
   を備え、
   前記パージ処理禁止手段は、前記第１の故障判定手段における一方の噴射形態による運転中の故障判定時は前記パージ処理の実行を禁止せず、前記第２の故障判定手段における他方の噴射形態による運転中の故障判定時は、前記パージ処理の実行を禁止する
   ことを特徴とするエンジンの燃料システムの故障検出装置。
2. 前記第１の故障判定手段は、前記エンジンのリッチ側またはリーン側への空燃比変動に基づき前記燃料システムの故障判定を下し、
   前記エンジンは、スロットルバルブ下流の吸気通路における圧力を検出する吸気圧検出手段をさらに備え、
   前記第２の故障判定手段は、前記第１の故障判定手段により前記リーン側への空燃比変動に基づき故障判定が下されたときに、前記吸気圧検出手段が前記吸気通路への外気の吸い込みが無いと見なせる所定の圧力以下の値を検出していることを条件として、前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。
3. 前記エンジンは、所定の運転領域において吸気を過給する過給手段と、
   前記過給手段による過給の有無を検出する過給状態判定手段とをさらに備え、
   前記第２の故障判定手段は、前記第１の故障判定手段により前記リッチ側への空燃比変動に基づき故障判定が下されたときに、前記所定の運転領域において前記過給状態判定手段によって過給されていると判定することを条件として、前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行する
   ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。
4. 前記第２の故障判定手段は、前記燃料システムの故障判定処理を実行する際に、前記パージ処理の実行禁止に先立ち、前記エンジンが吸気負圧の発生する所定の運転状態を経験したときに、前記吸気圧検出手段が対応する前記所定の圧力以下の値を検出しているか否かを判定し、該所定の圧力以下の値を検出していない場合には、前記パージ処理の実行禁止を取り止める
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。
5. 前記第２の故障判定手段は、前記吸気圧検出手段による前記所定の圧力が確保されているか否かの判定、または前記過給状態判定手段による過給圧が確保されているか否かの判定を、前記エンジンが停止されるまで継続する
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。
6. 前記エンジンの吸気量を検出する吸気量検出手段及び前記エンジンの回転速度を検出するクランク角センサをさらに備え、
   前記第２の故障判定手段は、前記第１の故障判定手段により故障判定が下されたときに、前記吸気量検出手段により検出された吸気量から求めた第１の充填効率と、前記吸気圧検出手段により検出された吸気圧及び前記クランク角センサより検出された回転速度から求めた第２の充填効率とが等しいことを条件として、前記他方の噴射形態による運転中に前記燃料システムの故障判定処理を実行する
   ことを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。
7. 前記第２の故障判定手段は、前記燃料システムの故障判定処理を開始するときに前記パージ処理禁止手段に前記パージ処理の実行を禁止させ、該故障判定処理の結果が得られると直ちに前記パージ処理禁止手段に前記実行禁止を解除させる
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のエンジンの燃料システムの故障検出装置。

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