JPH1144246A

JPH1144246A - エンジンの異常診断装置

Info

Publication number: JPH1144246A
Application number: JP9200431A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Goto; 健一後藤; Hideyuki Tamura; 英之田村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-02-16
Anticipated expiration: 2017-07-25
Also published as: JP3975512B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ストイキ運転中に限らずリーン運転中でもエン
ジンの燃料供給系の異常を高精度に診断することができ
るようにすること。【解決手段】目標エンジントルク変化ΔＲＴｅを演算す
る一方、クランク角センサ２からの信号から、クランク
軸の角加速度変化を求めてエンジンの実際の発生トルク
の変化Δトルクを推定演算する。そして、ΔトルクとΔ
ＲＴｅとを比較し、｜Δトルク−ΔＲＴｅ｜＞診断基準
値であれば、目標エンジントルクが達成できていないと
してエンジン（燃料供給系）に異常があると診断する。
かかる方法によれば、ストイキ運転やリーン運転に拘わ
らず、エンジンの異常を診断することができる。そし
て、異常と診断された場合は、燃料系の異常に敏感なリ
ーン運転への移行を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの異常診
断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸気ポート内燃料噴射式エンジン
（吸気ポート内に燃料を噴射供給する形式のエンジンに
あっては、理論空燃比（ストイキ、λ≒１４．７）下で
燃焼が行われるので、燃料量に対する燃焼性延いてはエ
ンジン出力や運転性の感度が比較的小さいため、少量の
燃料量異常では燃焼性や運転性に与える影響は比較的小
さい（図７参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、燃料を筒内（燃焼室内）に直接噴射供給する所謂直
接筒内燃料噴射式エンジンのように、希薄（リーン）空
燃比下（λ＝３０〜４０）で燃焼を行わせる場合には、
燃料量に対する燃焼性延いてはエンジン出力や運転性の
感度が大きいため、少量の燃料量異常があっても、燃焼
性や運転性に与える影響が大きくなる惧れがある（図７
参照）。なお、吸気ポート内燃料噴射式エンジンにあっ
てもリーン運転を行わせる場合には、同様の惧れがあ
る。

【０００４】本発明は、かかる実情に鑑みなされたもの
で、エンジンの燃料供給系の異常時における燃焼性や運
転性の悪化などを未然に防止する等すべく、ストイキ運
転中に限らずリーン運転中でもエンジンの燃料供給系の
異常を高精度に診断することができるエンジンの異常診
断装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、エンジンの実際の発生トルクに基づいて、エ
ンジンの異常診断を行うようにした。かかる構成とすれ
ば、実際のエンジン発生トルクに基づいて、エンジンの
異常を診断するので、例えば空燃比フィードバック制御
により設定される空燃比フィードバック補正係数や学習
値に基づかなくてもエンジンの異常を診断できるので、
ストイキ運転中やリーン運転中に拘わらず、簡単な構成
で、エンジン（燃料系）の異常を診断することが可能と
なる。このため、エンジンの異常に伴う燃焼性や運転性
等への悪影響を未然に防止すること等が可能となる。

【０００６】請求項２に記載の発明では、前記エンジン
の異常診断が、エンジンの目標トルクと、エンジンの実
際の発生トルクと、に基づいて行う構成とした。請求項
３に記載の発明では、図１に示すように、エンジンの目
標トルクを演算する目標トルク演算手段と、前記目標ト
ルク演算手段により演算された目標トルクを達成するよ
うにエンジンを制御する制御手段と、エンジンの実際の
発生トルクを検出する発生トルク検出手段と、前記目標
トルク演算手段により演算された目標トルクと、前記発
生トルク検出手段により検出された実際の発生トルク
と、に基づいて、エンジンの異常診断を行う異常診断手
段と、を含んで構成した。

【０００７】請求項２や請求項３に係る発明によれば、
目標トルクと、実際のエンジン発生トルクと、に基づい
て、エンジンの異常を診断するようにしたので、簡単な
構成でありながら、運転状態等に拘わらず、高精度に、
エンジン（燃料系）の異常を診断することが可能とな
る。請求項４に記載の発明では、前記エンジンを、燃料
を直接筒内に噴射供給するエンジンとした。

【０００８】かかる構成とすれば、燃料を気筒内（シリ
ンダ内）に直接噴射供給する所謂気筒内直接燃料噴射式
内燃機関にあっては、直接気筒内へ燃料を供給するので
燃料の輸送遅れが小さく燃料供給量の異常に敏感である
と共に、またリーン運転時には空燃比（燃料供給量）と
発生トルクとの関係がリニアであるため、燃料供給量の
異常に敏感に燃焼性・発生トルクが変化し、運転性への
影響が大きくなる惧れがあるが、かかる惧れを未然に防
止すること等が可能となる。

【０００９】請求項５に記載の発明では、成層燃焼形態
でエンジンを運転中に、前記エンジンの実際の発生トル
クに基づくエンジンの異常診断を行うようにした。かか
る構成とすれば、成層燃焼形態（吸気行程中に燃料を筒
内に供給する燃焼形態）でエンジンを運転中には、上記
の惧れが一層高まるが、かかる惧れを未然に回避するこ
と等が可能となる。

【００１０】請求項６に記載の発明では、希薄空燃比で
エンジンを運転中に、前記エンジンの実際の発生トルク
に基づくエンジンの異常診断を行うようにした。かかる
構成とすれば、希薄空燃比でエンジンを運転（リーン運
転）中は、吸気ポート内燃料噴射式エンジンや筒内直接
燃料噴射式エンジンに拘わらず、燃料供給量の異常に敏
感に燃焼性・発生トルクが変化するにも拘わらず、スト
イキ運転中のように、空燃比フィードバック補正値や学
習値に基づいてエンジンの異常を診断することができな
いが、このようなリーン運転への移行中やリーン運転中
に異常が生じたときでもこれを高精度に診断することが
できるので、例えばリーン運転性への悪影響を未然に防
止すること等が可能となる。

【００１１】請求項７に記載の発明では、前記トルクを
所定時間当たりのトルク変化量とした。かかる構成とす
れば、所定時間当たりのトルク変化量を用いるので、環
境条件によらずに、高精度にトルクに基づく異常診断を
行うことができるので、より一層、異常診断精度を向上
させることができる。

【００１２】請求項８に記載の発明では、理論空燃比近
傍に実際の空燃比を制御するように、空燃比フィードバ
ック補正値を介して燃料供給量を補正する空燃比フィー
ドバック制御手段を含んで構成され、前記エンジンの実
際の発生トルクに基づくエンジンの異常診断によりエン
ジンに異常があると診断された場合に、前記空燃比フィ
ードバック制御手段により設定される空燃比フィードバ
ック補正値に基づくエンジンの異常診断を行わせ、該空
燃比フィードバック補正値或いは空燃比フィードバック
補正値の学習値に基づくエンジンの異常診断によっても
エンジンに異常があると診断されたときに、真にエンジ
ンに異常があると診断する構成とした。

【００１３】かかる構成とすれば、リーン運転への移行
中やリーン運転移行後に実際の発生トルクに基づきエン
ジンに異常があると診断された際に、直ちに、真にエン
ジンに異常があると診断するのではなく、ストイキで運
転させて空燃比フィードバック制御を行わせ、その結果
に基づいて、真にエンジン（燃料供給系）に異常が生じ
たか否かを診断するようにしたので、例えば、駆動輪か
らの逆入力トルクやノイズ等の影響による誤診断を防止
することができ、以って一層、高精度なエンジンの異常
診断を行わせることができる。

【００１４】請求項９に記載の発明では、エンジンに異
常があると診断されたときには、均質燃焼形態或いは成
層燃焼形態の希薄空燃比での運転を禁止する構成とし
た。かかる構成とすれば、エンジンに異常があると診断
されたときには、均質燃焼形態或いは成層燃焼形態の希
薄空燃比での運転を禁止するようにしたので、エンジン
の異常に伴う燃焼性や運転性等への悪影響を未然に防止
することができる。

【００１５】請求項10に記載の発明では、エンジンの実
際の発生トルクが、クランク回転の角速度に基づいて検
出される構成とした。かかる構成とすれば、クランク角
センサを用いるという簡単かつ安価な構成で、高精度
に、エンジンの実際の発生トルクを検出することができ
る。

【００１６】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、実際のエ
ンジン発生トルクに基づいて、エンジンの異常を診断す
るようにしたので、例えば空燃比フィードバック制御に
より設定される空燃比フィードバック補正係数や学習値
に基づかなくてもエンジンの異常を診断できるので、ス
トイキ運転中やリーン運転中に拘わらず、簡単な構成
で、エンジン（燃料系）の異常を診断することが可能と
なる。このため、エンジンの異常に伴う燃焼性や運転性
等への悪影響を未然に防止すること等が可能となる。

【００１７】請求項２や請求項３に係る発明によれば、
目標トルクと、実際のエンジン発生トルクと、に基づい
て、エンジンの異常を診断するようにしたので、簡単な
構成でありながら、運転状態等に拘わらず、高精度に、
エンジン（燃料系）の異常を診断することが可能とな
る。請求項４に記載の発明によれば、燃料を気筒内（シ
リンダ内）に直接噴射供給する所謂気筒内直接燃料噴射
式内燃機関にあっては、直接気筒内へ燃料を供給するの
で燃料の輸送遅れが小さく燃料供給量の異常に敏感であ
ると共に、またリーン運転時には空燃比（燃料供給量）
と発生トルクとの関係がリニアであるため、燃料供給量
の異常に敏感に燃焼性・発生トルクが変化し、運転性へ
の影響が大きくなる惧れがあるが、本発明によれば、か
かる惧れを未然に防止すること等が可能となる。

【００１８】請求項５に記載の発明によれば、成層燃焼
形態（吸気行程中に燃料を筒内に供給する燃焼形態）で
エンジンを運転中には、上記の惧れが一層高まるが、本
発明によればかかる惧れを未然に回避すること等が可能
となる。請求項６に記載の発明によれば、希薄空燃比で
エンジンを運転（リーン運転）中は、吸気ポート内燃料
噴射式エンジンや筒内直接燃料噴射式エンジンに拘わら
ず、燃料供給量の異常に敏感に燃焼性・発生トルクが変
化するにも拘わらず、ストイキ運転中のように、空燃比
フィードバック補正値や学習値に基づいてエンジンの異
常を診断することができないが、本発明では、このよう
なリーン運転への移行中やリーン運転中に異常が生じた
ときでもこれを高精度に診断することができるので、例
えばリーン運転性への悪影響を未然に防止することがで
きる。

【００１９】請求項７に記載の発明によれば、環境条件
によらずに、高精度にトルクに基づく異常診断を行うこ
とができるので、より一層、異常診断精度を向上させる
ことができる。請求項８に記載の発明によれば、リーン
運転への移行中やリーン運転移行後に実際の発生トルク
に基づきエンジンに異常があると診断された際に、直ち
に、真にエンジンに異常があると診断するのではなく、
ストイキで運転させて空燃比フィードバック制御を行わ
せ、その結果に基づいて、真にエンジン（燃料供給系）
に異常が生じたか否かを診断するようにしたので、例え
ば、駆動輪からの逆入力トルクやノイズ等の影響による
誤診断を防止することができ、以って一層、高精度なエ
ンジンの異常診断を行わせることができる。

【００２０】請求項９に記載の発明によれば、エンジン
に異常があると診断されたときには、均質燃焼形態或い
は成層燃焼形態の希薄空燃比での運転を禁止するように
したので、エンジンの異常に伴う燃焼性や運転性等への
悪影響を未然に防止することができる。請求項１０に記
載の発明によれば、クランク角センサを用いるという簡
単かつ安価な構成で、高精度に、エンジンの実際の発生
トルクを検出することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、添付
の図に基づいて説明する。図２は、本発明の第１の実施
形態にかかるシステム構成を示す。アクセル操作量検出
手段としてのアクセル開度センサ１は、運転者によって
踏み込まれたアクセルペダルの踏込み量を、運転者が所
望するエンジン負荷 (エンジントルク) として検出す
る。

【００２２】エンジン回転速度検出手段としてのクラン
ク角センサ２は、単位クランク角毎のポジション信号及
び気筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジショ
ン信号の単位時間当りの発生数を計測することにより、
あるいは前記基準信号発生周期を計測することにより、
エンジン回転速度を検出できる。エアフローメータ３
は、エンジン４への吸入空気量 (単位時間当りの吸入空
気量＝吸入空気流量) を検出する。

【００２３】水温センサ５は、エンジンの冷却水温度を
検出する。エンジン４には、燃料噴射信号によって駆動
し、燃料を噴射供給する燃料噴射弁６、燃焼室に装着さ
れて点火を行う点火栓７が設けられ、また、エンジン４
の吸気通路８には、スロットル弁９が介装され、該スロ
ットル弁９の開度を電子制御可能なスロットル弁制御装
置10が備えられている。

【００２４】前記各種センサ類からの検出信号は、コン
トロールユニット１１へ入力され、該コントロールユニ
ット１１は、前記センサ類からの信号に基づいて検出さ
れる運転状態に応じて前記スロットル弁制御装置１０を
介してスロットル弁９の開度を制御し、前記燃料噴射弁
６を駆動して燃料噴射量 (燃料供給量) を制御し、点火
時期を設定して該点火時期で前記点火栓７を点火させる
制御を行う。

【００２５】ここで、本実施形態のコントロールユニッ
ト１１が行うエンジン制御（トルクデマンド）の一例に
ついて、図３の機能ブロック図に基づいて説明する。な
お、以下に説明するように、本発明にかかる目標トルク
演算手段、制御手段、発生トルク検出手段、異常診断手
段としての機能は、当該コントロールユニット１１がソ
フトウェア的に備えるものである。

【００２６】目標トルク演算手段としての目標エンジン
トルク演算部Ａには、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン
回転速度Ｎｅと外部要求トルク（エアコン、パワステ、
オルタネータ等の補機作動トルク）等が入力され、これ
らで決定される運転状態に応じた目標エンジントルクｔ
Ｔｅが演算される。前記演算された目標エンジントルク
ｔＴｅが入力され、該目標エンジントルクｔＴｅに基づ
いて、所定の演算により求めた燃料噴射パルス幅ＴＩを
持つ噴射パルス信号が、前記燃料噴射弁６に出力され、
該燃料噴射弁６が駆動されて目標空燃比に対応した燃料
量が噴射供給される。

【００２７】このようにすれば、前記スロットル弁制御
装置１０を介してのスロットル弁開度の制御による吸入
空気量と、燃料供給量とが、それぞれの目標値に制御さ
れることにより、目標空燃比を維持して排気浄化性能・
燃費等を満たしつつ、必要な目標エンジントルクを得て
良好な運転性能を確保することができる。ところで、例
えば、燃料を筒内（燃焼室内）に直接噴射供給する所謂
直接筒内燃料噴射式エンジンのように、希薄（リーン）
空燃比（λ＝３０〜４０）下で燃焼を行わせる場合に
は、燃料量に対する燃焼性延いてはエンジン出力や運転
性の感度が大きいため、少量の燃料量異常があっても、
燃焼性や運転性に与える影響が大きくなる惧れがある。
なお、吸気ポート内噴射でリーン運転する場合も、同様
の惧れがある。

【００２８】そのため、本実施形態では、エンジン（燃
料供給系）の異常を診断するための異常診断手段を備え
て構成される。なお、本実施形態の異常診断手段は、リ
ーン運転中に限らず理論空燃比下における運転（ストイ
キ運転）中でも、異常を診断できるものでもある。即
ち、図３に示すように、目標エンジントルク位相補正部
Ｂが備えられ、これにより、前記目標エンジントルク演
算部Ａにより演算された目標エンジントルクｔＴｅを位
相補正（加重平均処理など）して、位相補正後目標エン
ジントルクＲＴｅを求める。なお、ＶＴＣ（可変バルブ
タイミング装置）の作動角（切換状態）やＥＧＲ率の変
化状態等による位相補正も含めることができる。

【００２９】そして、目標エンジントルク変化演算部Ｃ
を備え、これにより、位相補正後目標エンジントルクＲ
Ｔｅの変化量ΔＲＴｅを求める。一方、実際のエンジン
ンの発生トルク変化（Δトルク）を検出する発生トルク
変化演算（検出）部Ｅが備えられている。この発生トル
ク変化演算部Ｅは、クランク角センサ２の検出信号に基
づき検出されるクランク軸の角速度（角加速度）に基づ
いて発生トルク変化の推定（検出）を行うようになって
いる。

【００３０】つまり、気筒別トルクTORQUEn (N・m)＝K ×(T1(i)−T2(i))×Ne
³＋OFFSET なる式から、気筒別に発生トルク(N・m)を求め、これの
変化を求める。ここで、K;定数、OFFSET; 回転によるテ
ーブルデータを検索して設定する(OFFSET 分は、回転に
対する感度が存在するため) 。

【００３１】即ち、角加速度は、膨張行程１８０ｄｅｇ
間で、２箇所の所定クランク角度幅での平均角速度Ｔ１
（ｉ）、Ｔ２（ｉ）を計測し、その差を計算することに
より求める（図４参照）。 ΔＴ（ｎ）＝Ｔ１（ｉ）−Ｔ２（ｉ） ΔＴ（ｎ）；膨張行程気筒の角加速度なお、ΔＴは、これを計測した膨張行程気筒の発生トル
クに比例する。

【００３２】ここで、発生トルクTORQUEn (N・m)と、Δ
ω( ＝ΔＴ(n) ＝T1(i) −T2(i) ）と、の相関関係を図
５（実験結果）に示しておく。具体的には、エンジン発
生トルク推定演算（推定検出）部Ｆで、クランク角セン
サ２の検出信号に基づいて、膨張行程１８０ｄｅｇ間で
２箇所の所定クランク角度幅（例えば0.25μｓｅｃ）で
の平均角速度Ｔ１（ｉ）、Ｔ２（ｉ）を計測し、気筒別
トルク『TORQUEn (N・m)＝K ×(T1(i)−T2(i))×Ne³＋
OFFSET』を演算する。

【００３３】そして、発生トルク変化演算部Ｅでは、エ
ンジン発生トルク推定演算（推定検出）部Ｆで求められ
たトルクの変化（Δトルク）を演算する。そして、トル
ク変化判定部（異常診断部）Ｄでは、発生トルク変化演
算部Ｅで演算されたΔトルクと、目標トルク変化演算部
Ｃで演算されたΔＲＴｅと、を比較し、｜Δトルク−Δ
ＲＴｅ｜＞基準値トルク（所定値、診断基準値）であれ
ば、目標トルクと実際の発生トルクとの偏差が大きいと
判断し、目標トルクを達成する燃料噴射量が実際には噴
射されていない惧れがあるとして、燃料供給系に何らか
の異常があると診断する。なお、｜Δトルク−ΔＲＴｅ
｜＞基準値トルクは、ある時間幅で、｜Δトルク−ΔＲ
Ｔｅ｜を積算し、その値と診断基準値と、を比較する構
成とすることができる（即ち、人間の感度に合わせて、
燃料供給系の異常（運転性悪化）を診断することが好ま
しい）。

【００３４】そして、図３に示すように、異常診断がな
された場合には、例えばリーン運転（成層燃焼、均質燃
焼の双方を含む）への移行を禁止させて、均質ストイキ
運転を継続させると共に、警告灯等を点灯させて運転者
に認識させるような処理を行う。なお、本実施形態で
は、目標トルクの変化量（単位時間当たりの変化量）
と、実際の発生トルクの変化量（単位時間当たりの変化
量）と、を比較する構成としたが、かかる構成は、環境
条件等によらずに高精度に目標トルクが実際に得られて
いるか否かを検出することができるようにするためのも
のであり、従って、環境条件が一定の場合や環境条件を
考慮する必要がないような場合には、目標トルク変化
と、実際の発生トルクと、を比較する構成とすることが
できるものである。

【００３５】なお、実際の発生トルクは、例えば、トル
クセンサ（ひずみゲージ）等を用いて検出することがで
きるものであり、実際の発生トルクの変化量もこれに基
づき検出することができるものである。このように、本
実施形態によれば、目標トルクと、実際のエンジン発生
トルクと、を比較して、目標トルクと実際の発生トルク
との偏差が大きい場合には、燃料系に異常があると診断
するようにしたので、簡単な構成で、エンジン（燃料
系）の異常を診断することが可能となる。このため、運
転性への悪影響を未然に防止すること等が可能となる。

【００３６】ところで、本実施形態のように、目標トル
クの変化量（単位時間当たりの変化量）と、実際の発生
トルクの変化量（単位時間当たりの変化量）と、を比較
する構成とすれば、既述したように、環境条件等によら
ずに異常を診断することができるので、より一層、異常
診断精度を向上させることができるものである。なお、
希薄燃焼時（例えばストイキ運転からリーン運転への移
行中、或いはリーン運転中）に本実施形態の異常診断を
行わせれば、該移行中或いはリーン運転中において発生
する燃料系の異常を診断できるから、リーン運転におけ
る燃料系異常による燃焼性や運転性へ悪影響（失火等の
発生や、燃料が増量側に異常であると不用意に加速され
ることになる等の悪影響）に対してフェールセーフ処理
（リーン運転禁止等）を行わせることが可能となる。

【００３７】即ち、リーン運転への移行中或いはリーン
運転中は、空燃比制御はオープン制御（フィードフォワ
ード制御）であるので、例えばストイキ運転中のように
酸素センサ１２を用いた空燃比フィードバック制御によ
り設定される空燃比フィードバック補正値や学習値（こ
れらは、理論空燃比と実際の空燃比の偏差に相当する
値）が所定以上大きいこと等に基づいて燃料系に異常が
あることを診断することができなかったが、本実施形態
によれば、目標トルクと、実際のエンジン発生トルク
と、を比較して異常を診断する構成であるので、リーン
運転への移行中或いはリーン運転中であっても｛吸気ポ
ート内噴射式、筒内直接噴射式、燃焼形態（成層、均
質）、目標空燃比に拘わらず｝、簡単かつ高精度に燃料
系に異常があることを診断することができることになる
からである。なお、ストイキ運転中の異常診断も可能で
ある。

【００３８】換言すれば、従来は、ストイキ運転中の空
燃比フィードバック補正値や学習値に基づいて、燃料系
の異常を診断し、かかる異常があるときには、例えば診
断結果に基づきリーン運転への移行を禁止することはで
きたが、リーン運転への移行中或いはリーン運転中に異
常が生じたときには、この異常を診断することができな
かったため、そのままリーン運転が継続され運転性に悪
影響を与える惧れがあったが、本実施形態では、このよ
うなリーン運転への移行中或いはリーン運転中に異常が
生じたときでもこれを高精度に診断することができるの
で、例えば運転性への悪影響を未然に防止することが可
能となるのである。

【００３９】ところで、例えば、通常は均質混合気（燃
焼内全体に均等に燃料が分散している状態）で燃焼を行
わせ、所定運転状態（低回転速度・低負荷状態等）にお
いて、燃焼室内に点火栓により着火可能な可燃混合比の
混合気からなる層（１）と、ＥＧＲを含む空気層或いは
点火栓による着火は困難であるが前記（１）層での燃焼
火炎を受け燃焼可能な可燃混合比の混合気からなる層
（２）の、層からなる成層混合気を形成し、極希薄な空
燃比（リーン限界近傍の空燃比）で燃焼を実現し、ポン
ピングロスの低減効果等による燃費等の向上を図るよう
にしたエンジン（所謂燃焼室直接燃料噴射式ガソリンエ
ンジン）における成層燃焼への移行中或いは成層燃焼中
には、少量の燃料量異常でも、均質燃焼に比べて燃焼性
に与える影響が大きく、運転性への悪影響（不用意な加
速や失火による運転性の悪化等）が大きくなるが、本実
施形態ではかかる成層燃焼への移行中或いは成層燃焼中
の異常も診断できるので、極めて有効な技術となる。

【００４０】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。第２の実施形態は、第１の実施形態で説明した
エンジン（燃料供給系）の異常診断の診断結果に基づい
て、ストイキ運転からリーン運転への移行を許可・禁止
させるようにしたルーチンの一例に関するものである。
なお、ストイキ運転中は、図２の酸素センサ１２の検出
値（理論空燃比に対するリッチ・リーン反転信号）に基
づいて実際の空燃比が理論空燃比近傍に維持されるよう
に空燃比フィードバック制御を行い、リーン運転（均
質、成層の双方を含む）は、該空燃比フィードバック制
御中に学習した学習値（理論空燃比と実際の空燃比との
偏差）を用いて、空燃比をオープン制御するエンジンに
適用できるものである。但し、リーン運転中に、ストイ
キ運転中に取得した学習値を用いないでオープン制御す
るものにも適用することは可能である。

【００４１】具体的には、図６のフローチャートが実行
される。ステップ（図では、Ｓと記してある。以下、同
様）１では、リーン移行条件が成立したか否かを判定す
る。例えば、運転状態がリーン運転を行わせる運転領域
に入ったことの他、以下の各条件が成立しているか否か
に基づいて判定することができる。

【００４２】リーン運転中に用いる学習値が取得され
ていること。即ち、ベース学習（パージ無し時の学習）
が終了したこと。通常学習値（ストイキ運転用の学習値）と、ベース学
習値（リーン燃焼への移行を許可するために行われる高
速学習値）と、の偏差が所定以上でないこと。なお、ベ
ース学習としては、例えば、通常学習のように、ストイ
キ時に運転領域を負荷と回転速度とで複数に分割して運
転領域毎に学習値を取得するのではなく、早期にリーン
燃焼への移行を許可できるようにするために、ストイキ
時に少なくとも２点で指令燃料供給量と実際の燃料供給
量との偏差を学習しておき、リーン時の指令燃料供給量
を、対応する燃料供給量での偏差で補正するような学習
制御がある。

【００４３】以上、は、ストイキ運転中に行われる
空燃比フィードバック制御の結果である学習値を用い
て、リーン運転中は空燃比をフィードフォワード（オー
プン）制御するので、かかる学習値が適切に取得されて
いないと、目標空燃比と実際の空燃比との間に偏差を生
じる惧れがあり、リーン燃焼・運転性などに悪影響が及
ぶこととなるのを回避するためである。

【００４４】エバポパージ流量累積値が所定未満でな
いこと。これは、リーン中にパージ処理がなされて、リ
ーン燃焼・運転性などに悪影響を及ぼすのを回避するた
めである。ブローバイガス中のガソリン混入量を推定し、混入量
が所定以上でないこと。ブローバイガス中に混入したガ
ソリンが、リーン燃焼・運転性などに悪影響を及ぼすの
を回避するためである。

【００４５】各部品別の故障診断（断線、出力劣化な
ど）が正常であること。例えば、酸素センサ１２やクラ
ンク角センサ２の出力信号に基づく故障判定や、燃料噴
射弁６の駆動ソレノイドの駆動電流値に基づく故障判定
などにより判断される。ＹＥＳであればステップ２へ進
み、ＮＯであればステップ１へリターンする。ステップ
２では、ストイキ運転中の酸素センサ出力に基づく空燃
比フィードバック制御の空燃比フィードバック補正係数
（空燃比補正係数）α（理論空燃比と実際の空燃比との
偏差に相当する値）が所定範囲内にあり、かつ、学習値
｛学習制御補正係数。空燃比フィードバック補正係数α
の基準値（理論空燃比相当値）からの偏差｝が所定範囲
内にあるか、否かを判定する。

【００４６】ＹＥＳであればステップ３へ進み、ＮＯで
あればステップ１へリターンする。つまり、該ステップ
２は、ストイキ運転中の目標空燃比と、該目標空燃比が
得られるであろう指令燃料噴射量で実際に達成される実
際の空燃比と、の偏差が所定範囲内にあるか否かを判定
するものであり、該偏差が所定範囲内にあれば、燃料供
給系に異常はないとしてリーン運転への移行を許可して
ステップ３へ進ませるようにする一方、該偏差が所定範
囲内になければ、燃料供給系に何らかの異常がある惧れ
があるので、該異常状態を含んで取得された学習値を用
いてリーン運転中に空燃比のフィードフォワード制御を
行わせると、リーン燃焼・運転性などに悪影響を及ぼす
惧れがあるので、リーン運転への移行を許可することな
く、ステップ１へリターンする。

【００４７】ステップ３では、リーン運転（成層燃焼、
均質燃焼の双方を含む）へ移行させる。ステップ４で
は、第１の実施形態で説明した方法により、Δω＝角加
速度変動から求めたトルク変化（Δトルク）を算出す
る。ステップ５では、目標トルクの変化（ΔＲＴｅ）を
算出する。

【００４８】ステップ６では、｜ΔＲＴｅ−Δトルク｜
＞所定値であるか否かを判定する。ＹＥＳであれば、実
際のトルクが目標トルクに追従できていないので、リー
ン運転への移行中或いはリーン運転への移行後（リーン
運転中）に燃料供給系に何らの異常が生じた惧れがある
ので、ステップ７へ進ませる。一方、ＮＯであれば、目
標トルクに追従した実トルクが得られているので燃料供
給系に異常はないと判断し、ステップ１０へ進む。

【００４９】なお、ステップ１０では、運転状態がリー
ン運転を行わせる運転領域にある間は、ステップ３へリ
ターンして、Δトルクを監視しながらリーン運転を継続
させる。一方、運転状態がリーン運転を行わせる運転領
域外となったら、ステップ１１でリーン運転をストイキ
運転として、ステップ１へリターンする。ステップ７で
は、燃料供給系に異常が生じた惧れがあるので、リーン
運転中は少量の燃料量異常でも燃焼性・運転性の感度が
大きく運転性等を損なう惧れがあるので、リーン運転を
一旦中止して、ストイキ運転へ移行させる。

【００５０】ステップ８では、ストイキ運転中の酸素セ
ンサ出力に基づく空燃比フィードバック制御の結果であ
る空燃比フィードバック補正係数（空燃比補正係数）α
が所定範囲内にあり、かつ、学習値が所定範囲内にある
か、否かを、再び判定する。ＹＥＳであれば、燃料供給
系に異常はなく、ステップ６での判定結果は、他の要因
（例えば、駆動輪からの逆入力トルクやノイズ等の影
響）によるものであるとして、ステップ１へリターンし
て、再度リーン運転への移行許可判定などを実行させ
る。

【００５１】一方、ＮＯであれば、燃料供給系に異常が
生じたと判断して、ステップ９でリーン運転への実行・
移行を禁止して、本フローを終了する。なお、同時に、
警告灯等を点灯させて運転者に処理等を促すようにする
ことができる。このように、本実施形態によれば、スト
イキ運転中には空燃比フィードバック制御結果（空燃比
フィードバック補正係数αや学習値）を利用してエンジ
ン（燃料供給系）の異常を診断するようにして、リーン
運転への移行を許可・禁止する一方、空燃比フィードバ
ック制御を行えないリーン運転への移行中やリーン運転
移行後（リーン運転中）は、目標トルクと実際のトルク
とを比較してエンジン（燃料供給系）の異常を診断し
て、リーン運転を許可・禁止するようにしたので、燃料
供給系の異常時にはストイキ運転中・リーン運転中に拘
わらず、確実にリーン運転の実行を禁止することができ
る。従って、燃料供給系異常時にリーン運転された場合
の燃焼性・運転性の悪化等を確実に防止することができ
る。

【００５２】なお、本実施形態では、リーン運転への移
行中やリーン運転移行後に目標トルクと実際のトルクと
の比較結果に基づきエンジン（燃料供給系）に異常が生
じた惧れがあると診断された際に、直ちにリーン運転の
実行を禁止するのではなく、再びストイキで運転させて
空燃比フィードバック制御を行わせ、その結果に基づい
て、真にエンジン（燃料供給系）に異常が生じたか否か
を診断するようにしたので、例えば、駆動輪からの逆入
力トルクやノイズ等の影響による誤診断を防止すること
ができる。従って、一層、高精度な燃料供給系の異常診
断が可能となる。

【００５３】ところで、本発明は、目標トルクにエンジ
ンを制御するもの全てに適用できるものであり、図３で
示したシステム（機能）を備えたものに限定されるもの
ではないことは勿論である。また、上記各実施形態で
は、目標トルクと、実際の発生トルクと、に基づいてエ
ンジンの異常を診断する構成として説明してきたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、実際の発生トル
クと、所定値（予め定めた値）と、を比較する構成など
により、即ち、実際の発生トルクに基づいてエンジンの
異常を診断する構成とすることができるものである。

【００５４】また、第２の実施形態では、ストイキ運転
中には空燃比フィードバック補正値や学習値によりエン
ジンの異常を診断し、リーン運転中は実際のトルクに基
づいてエンジンの異常を診断する構成とし、リーン運転
中に異常と診断されたときは、ストイキ運転を行わせて
空燃比フィードバック補正値や学習値による異常診断に
よってもエンジンが異常であると診断された場合に、エ
ンジンは真に異常であるとして、リーン運転への移行を
禁止する構成としたが、本発明は、これに限定されるも
のではなく、ストイキ・リーンに拘わらず、実際のトル
クに基づいてエンジンの異常を診断させ、該診断によっ
て異常と診断されたときに、ストイキ運転を行わせて空
燃比フィードバック補正値や学習値による異常診断によ
ってもエンジンが異常であると診断された場合に、エン
ジンは真に異常であると診断するような構成とすること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の第１実施形態にかかるシステム構成
図。

【図３】同上実施形態にかかる機能ブロック図。

【図４】回転角速度によるトルク検出原理の説明図。

【図５】発生トルクとΔωと回転速度の相関関係図。

【図６】本発明の第２の実施形態におけるフローチャー
ト。

【図７】空燃比（例えば燃料供給量）変化に対するトル
ク変動の感度を説明する図。

【符号の説明】

１アクセル操作量センサ２クランク角センサ３エアフローメータ４エンジン５水温センサ６燃料噴射弁９スロットル弁 10 スロットル弁制御装置 11 コントロールユニット 12 酸素センサＡ目標エンジントルク演算部Ｂ目標エンジントルク位相補正部Ｃ目標エンジントルク変化演算部Ｄトルク変化判定部（異常診断部）Ｅ発生トルク変化演算部Ｆ発生トルク推定演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/22 ３０５Ｆ０２Ｄ 41/22 ３０５Ｚ３２５３２５Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの実際の発生トルクに基づいて、
エンジンの異常診断を行うことを特徴とするエンジンの
異常診断装置。
【請求項２】前記エンジンの異常診断が、エンジンの目
標トルクと、エンジンの実際の発生トルクと、に基づい
て行われることを特徴とする請求項１に記載のエンジン
の異常診断装置。
【請求項３】エンジンの目標トルクを演算する目標トル
ク演算手段と、前記目標トルク演算手段により演算された目標トルクを
達成するようにエンジンを制御する制御手段と、エンジンの実際の発生トルクを検出する発生トルク検出
手段と、前記目標トルク演算手段により演算された目標トルク
と、前記発生トルク検出手段により検出された実際の発
生トルクと、に基づいて、エンジンの異常診断を行う異
常診断手段と、を含んで構成したことを特徴とする請求項２に記載のエ
ンジンの異常診断装置。
【請求項４】前記エンジンが、燃料を直接筒内に噴射供
給するエンジンであることを特徴とする請求項１〜請求
項３の何れか１つに記載のエンジンの異常診断装置。
【請求項５】成層燃焼形態でエンジンを運転中に、前記
エンジンの実際の発生トルクに基づくエンジンの異常診
断を行うようにしたことを特徴とする請求項４に記載の
エンジンの異常診断装置。
【請求項６】希薄空燃比でエンジンを運転中に、前記エ
ンジンの実際の発生トルクに基づくエンジンの異常診断
を行うようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５
の何れか１つに記載のエンジンの異常診断装置。
【請求項７】前記トルクが所定時間当たりのトルク変化
量であることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか
１つに記載のエンジンの異常診断装置。
【請求項８】理論空燃比近傍に実際の空燃比を制御する
ように、空燃比フィードバック補正値を介して燃料供給
量を補正する空燃比フィードバック制御手段を含んで構
成され、前記エンジンの実際の発生トルクに基づくエンジンの異
常診断によりエンジンに異常があると診断された場合
に、前記空燃比フィードバック制御手段により設定され
る空燃比フィードバック補正値に基づくエンジンの異常
診断を行わせ、該空燃比フィードバック補正値或いは空
燃比フィードバック補正値の学習値に基づくエンジンの
異常診断によってもエンジンに異常があると診断された
ときに、真にエンジンに異常があると診断することを特
徴とする請求項１〜請求項７の何れか１つに記載のエン
ジンの異常診断装置。
【請求項９】エンジンに異常があると診断されたときに
は、均質燃焼形態或いは成層燃焼形態の希薄空燃比での
運転を禁止することを特徴とする請求項１〜請求項８の
何れか１つに記載のエンジンの異常診断装置。
【請求項10】エンジンの実際の発生トルクが、クランク
回転の角速度に基づいて検出されることを特徴とする請
求項１〜請求項９の何れか１つに記載のエンジンの故障
診断装置。