JP2006258031A - 内燃機関の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 筒内噴射用インジェクタと吸気通路噴射用インジェクタとを備えたエンジンにおいて、インジェクタの異常を適切に判定する。
【解決手段】 エンジンＥＣＵは、筒内噴射用インジェクタの異常判定に用いる異常判定値を、ＰＦＩ学習値（「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域の学習値）に応じて設定するステップ（Ｓ１０８）と、燃料補正量（フィードバック補正量と学習値との和）がリッチ異常判定値よりも小さい場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、インジェクタがリッチ異常であると判定するステップ（Ｓ１２２）と、リーン異常判定値よりも大きい場合（Ｓ１２４にてＹＥＳ）、インジェクタがリーン異常であると判定するステップ（Ｓ１２６）とを含む、プログラムを実行する。ＰＦＩ学習値がＸ以上である場合リッチ異常判定値が大きな値に設定され、Ｙ以下である場合リーン異常判定値が小さな値に設定される。
【選択図】 図７

Description

本発明は、筒内に向けて燃料を噴射する燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）と吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の異常判定装置に関し、特に、一方の燃料噴射手段の状態に応じて他方の燃料噴射手段の異常を判定する技術に関する。

機関吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタと、機関燃焼室内に常時燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタとを具備し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには吸気通路噴射用インジェクタからの燃料噴射を停止すると共に機関負荷が設定負荷よりも高いときには吸気通路噴射用インジェクタから燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である。

このような内燃機関においても、インジェクタに堆積するデポジットや製造時の個体差により、燃料噴射量が所望の噴射量とならない場合がある。すなわち、空燃比が所望の空燃比（たとえば理論空燃比）からずれる場合がある。この燃料噴射量のずれを補正するため、１気筒に対し１つのインジェクタが設けられた内燃機関と同様に、空燃比のフィードバック制御により、燃料噴射量が補正される。

特開平３−１８５２４２号公報（特許文献１）は、１気筒あたり複数個の燃料噴射弁を備えた内燃機関において、燃料噴射量を精度よく補正する内燃機関の燃料噴射量制御装置を開示する。この燃料噴射量制御装置は、運転状態に応じて複数の燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する制御部と、機関の排気系に設けられた酸素センサからの出力信号に基づく値を学習して燃料噴射量を補正する学習部と、複数個の燃料噴射弁の使用状態に対応して複数の学習領域を設定する設定部と、学習領域の夫々において学習した各学習値を使用して各学習領域に対応する運転状態時に、燃料噴射量を補正する補正部とを含む。

この公報に記載の燃料噴射量制御装置によれば、学習領域で使用されている燃料噴射弁と、学習値を用いて燃料噴射量を補正するときの使用噴射弁が一致する。そのため、燃料噴射量の補正精度が向上する。したがって、これに伴い空燃比の追従性が向上し、排気エミッションが改善される。また目標空燃比からの誤差が小さくなるため空燃比をリーン側に設定しても失火の可能性を少なくして燃費を向上することができる。
特開平３−１８５２４２号公報

ところで、複数の燃料噴射弁のうちの一部の燃料噴射弁のみが使用されている状態においてその燃料噴射弁からの燃料噴射量が適切な範囲内であっても、他の燃料噴射弁と同時に使用される場合は筒内の混合気の状態が異なるため、必ずしも適切な範囲内とは言えない。しかしながら、特開平３−１８５２４２号公報には、燃料噴射弁の異常を判定する方法は何等記載されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、筒内および吸気通路のいずれか一方に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と他方に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関における燃料噴射手段の異常を適切に判定することができる、内燃機関の異常判定装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の異常判定装置は、筒内および吸気通路内のいずれか一方に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と他方に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関における異常を判定する。この異常判定装置は、燃料噴射手段の噴射形態に、第１の燃料噴射手段のみから燃料が噴射される形態、第２の燃料噴射手段のみから燃料が噴射される形態、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段から燃料が噴射される形態を含めて、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量に関する条件が満たされた場合、第１の燃料噴射手段が異常であると判定するための第１の判定手段と、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量を補正するための補正手段と、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の補正量が大きい場合は小さい場合に比べて、条件を緩和するための緩和手段と、緩和手段により緩和された条件が満たされた場合、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段が異常であると判定するための第２の判定手段とを含む。

第１の発明によると、制御手段が、燃料噴射手段の噴射形態に、第１の燃料噴射手段のみから燃料が噴射される形態、第２の燃料噴射手段のみから燃料が噴射される形態、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段から燃料が噴射される形態を含めて、燃料噴射手段を制御する。第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量に関する条件が満たされた場合、第１の燃料噴射手段が異常であると判定される。このとき、第１の燃料噴射手段のみが使用されている場合において、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量が適切な範囲内であっても、他方の燃料噴射手段と同時に使用する場合は筒内の混合気の状態が異なるため、必ずしも適切な範囲内であるとはいえない。たとえば、筒内への燃料噴射量が不足する傾向にあり、吸気通路内への燃料噴射量が過剰になる傾向にある場合、両方の燃料噴射手段から燃料を噴射すると、全体の燃料噴射量は適切な範囲内であっても、筒内に直接噴射することによる冷却効果が低下し得る。この場合、筒内に充填可能な空気量が減り、目標とする出力を得ることができない。逆に、筒内への燃料噴射量が過剰になる傾向にあり、吸気通路内への燃料噴射量が不足する傾向の場合、火炎の伝播性が悪化し得る。そのため、これらのような場合、燃料噴射手段からの噴射量の誤差は、より小さいものでなくてはならない。したがって、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の補正量が大きい場合は小さい場合に比べて、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量に関する条件が緩和される。緩和された条件が満たされた場合、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段が異常であると判定される。これにより、現在の第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段との組み合わせの状態が異常であることを速やかに判定することができる。そのため、両方の燃料噴射手段が異常であることを適切に判定することができる。その結果、筒内および吸気通路内のいずれか一方に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と他方に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関における燃料噴射手段の異常を適切に判定することができる、内燃機関の異常判定装置を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関の異常判定装置は、第１の発明の構成に加え、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量を増量するための手段をさらに含む。第１の判定手段は、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量が予め定められた量より多く増量されたという条件が満たされた場合、第１の燃料噴射手段がリーン異常であると判定するための手段を含む。補正手段は、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量を減量するように補正するための手段を含む。緩和手段は、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の減少量が多い場合は少ない場合に比べて、予め定められた量を小さくすることにより条件を緩和するための手段を含む。

第２の発明によると、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量が予め定められた量より多く増量されたという条件が満たされた場合、第１の燃料噴射手段がリーン異常であると判定される。第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の減少量が多い場合は少ない場合に比べて、予め定められた量を小さくすることにより、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量に関する条件が緩和される。緩和された条件が満たされた場合、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段が異常であると判定される。これにより、現在の第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段との組み合わせの状態が異常であることを速やかに判定することができる。

第３の発明に係る内燃機関の異常判定装置は、第１の発明の構成に加え、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量を減量するための手段をさらに含む。第１の判定手段は、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量が予め定められた量より多く減量されたという条件が満たされた場合、第１の燃料噴射手段がリッチ異常であると判定するための手段を含む。補正手段は、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量を増量するように補正するための手段を含む。緩和手段は、第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の増大量が多い場合は少ない場合に比べて、予め定められた量を小さくすることにより条件を緩和するための手段を含む。

第３の発明によると、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量が予め定められた量より多く減量されたという条件が満たされた場合、第１の燃料噴射手段からの燃がリッチ異常であると判定される。第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の増大量が多い場合は少ない場合に比べて、予め定められた量を小さくすることにより、第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量に関する条件が緩和される。緩和された条件が満たされた場合、第１の燃料噴射手段および第２の燃料噴射手段が異常であると判定される。これにより、現在の第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段との組み合わせの状態が異常であることを速やかに判定することができる。

第４の発明に係る内燃機関の異常判定装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、第１の燃料噴射手段は筒内に燃料を噴射する。第２の燃料噴射手段は吸気通路内に燃料を噴射する。内燃機関の排気系には予め定められた温度以上で活性化する排気浄化用の触媒が設けられる。異常判定装置は、第１の燃料噴射手段が異常であると判定された場合、第２の燃料噴射手段のみから燃料を噴射することにより触媒を暖機するように、燃料噴射手段を制御するための手段をさらに含む。

第４の発明によると、内燃機関の排気系には触媒が設けられる。ここで、たとえば筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射手段が異常である場合（リーン異常である場合）は、点火プラグ周りの空燃比がリッチな成層状態の混合気を形成できないおそれがある。この場合、着火性が悪く、混合気が燃焼しない場合が起こり得る。この場合、触媒が活性化していない状態では、未燃燃料が排気エミッション性能に悪影響を及ぼし得る。そのため、第１の燃料噴射手段が異常であると判定された場合、吸気通路内に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段のみから燃料を噴射することにより触媒が暖機される。第２の燃料噴射手段から吸気通路に噴射された燃料は気化し易いため、冷間時においても燃焼性がよい。また、仮に第２の燃料噴射手段が異常であったとしても、吸気通路に噴射された燃料は気化し易いため、点火プラグ周りの可燃混合気生成に対しての影響が少ない。これにより、排気エミッション性能への悪影響を抑制して、触媒を暖機することができる。

第５の発明に係る内燃機関の異常判定装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタである。第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである。

第５の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、燃料噴射手段の異常を適切に判定することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の異常判定装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではなく、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型８気筒エンジンなど、種々の形式のエンジンに適用可能である。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。

一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。

燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

本実施の形態において、エンジンＥＣＵ３００は、空燃比センサ４２０の出力電圧に基づいて、燃料の総噴射量のフィードバック補正量を算出する。また、予め定められた学習条件が成立した場合、フィードバック補正量の学習値（燃料噴射量の恒常的なズレ量を表す値）を算出する。フィードバック補正量およびその学習値の算出は、吸入空気量をパラメータとして予め定められた学習領域内において行なわれる。学習領域については後で詳述する。

本実施の形態においては、空燃比がリーンである場合（理論空燃比よりもリーンである場合）、フィードバック補正量が増大するように算出される。空燃比がリッチである場合（理論空燃比よりもリッチである場合）、フィードバック補正量が減少するように算出される。なお、フィードバック補正量の算出方法については、公知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではそのさらなる詳細な説明は繰返さない。

学習値は、予め定められた学習条件が満たされた場合に、マップに基づいて決定される更新量を、前回算出された学習値に加算または前回算出された学習値から減算することにより算出される。予め定められた学習条件は、たとえばフィードバック補正量の平均値（制御中心値）がしきい値（１）よりも小さいという条件やしきい値（２）（しきい値（２）＞しきい値（１））よりも大きいという条件である。

燃料噴射量が過剰であるほど（目標の燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が多いほど）、学習値が小さい値として算出される。一方、燃料噴射量が不足するほど（目標の燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が少ないほど）、学習値が大きい値として算出される。
なお、学習値の算出方法については、公知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではそのさらなる詳細な説明は繰返さない。

燃料噴射量は、フィードバック補正量および学習値に基づいて補正される。すなわち、フィードバック補正量や学習値が大きいほど、燃料噴射量が増大するように補正され、フィードバック補正量や学習値が小さいほど、燃料噴射量が減少するように補正される。本実施の形態において、燃料噴射量の補正量（以下、燃料補正量とも記載する）は、フィードバック補正量と学習値との和として算出される。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

図２および図３を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率（r）とも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図２は、エンジン１０の温間用マップであって、図３は、エンジン１０の冷間用マップである。

図２および図３に示すように、これらのマップは、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。

図２および図３に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。

さらに、これらの図２および図３に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検知して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図２の温間時のマップを選択して、そうではないと図３に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。

本実施の形態においては、燃料の総噴射量が所望の噴射量になるように、ＤＩ比率ｒに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量および吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量が決定される。

図２および図３に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図２のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図３のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図２のＮＥ（２）や、図３のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。

図２および図３を比較すると、図２に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図３に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。

図２および図３を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

図２に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。

図２および図３を比較すると、図３の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。

また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。

図４および図５を参照して、フィードバック補正量およびその学習値が算出される学習領域について説明する。なお、図４は温間マップにおける学習領域を示し、図５は冷間マップにおける学習領域を示す。

図４および図５において互いに隣接する一点鎖線で示す曲線で挟まれた領域が学習領域である。学習領域は、吸入空気量に応じて区分される。吸入空気量に応じた学習領域を設定するのは、エアフローメータ４２の出力の誤差が吸入空気量に応じて異なるためである。

本実施の形態においては、学習領域（１）〜（４）までの４つの学習領域が設けられる。学習領域（１）、学習領域（２）、学習領域（３）、学習領域（４）の順に、吸入空気量が多い。なお、学習領域の数は４つに限らない。

本実施の形態においては、学習領域に加え、噴射領域（「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域、「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」の領域および「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域）毎にフィードバック補正量およびその学習値が算出される。すなわち、各噴射領域について、学習領域毎にフィードバック補正量が算出され、図６に示すように、噴射領域および学習領域に対応して学習値が算出される。なお、図６においては、各噴射領域において、学習領域毎に１つずつ学習値が算出された状態を示す。図６における四角の点は「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域における学習値を示す。丸の点は「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」の領域における学習値を示す。三角の点は「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域における学習値を示す。算出された学習値は、ＲＡＭ３３０に記憶される。

図７を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の異常判定装置であるエンジンＥＣＵ３００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、エアフローメータ４２から送信された信号に基づいて、吸入空気量を検知する。Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ３００は、検知された吸入空気量に基づいて、学習領域を判定する。

Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ３００は、判定された学習領域における、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域の学習値および「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域の学習値をＲＡＭ３３０から読み出す。Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ３００は、図２および図３に示したマップに基づいて、エンジン１０の運転状態が「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域にあるか否かを判別する。エンジン１０の運転状態が「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域にある場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。

Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０の異常判定に用いる異常判定値を、ＰＦＩ学習値に応じて設定する。ここで、ＰＦＩ学習値とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量に対する学習値、すなわち「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域における学習値を意味する。異常判定値にはリッチ異常判定値とリーン異常判定値とがある。各異常判定値は、図９に示すマップのように設定される。

図７に戻って、Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、図２および図３に示したマップに基づいて、エンジン１０の運転状態が「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域にあるか否かを判別する。エンジン１０の運転状態が「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域にある場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１３に移される。

Ｓ１１２にて、エンジンＥＣＵ３００は、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の異常判定に用いる異常判定値を、ＤＩ学習値に応じて設定する。ここで、ＤＩ学習値とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量に対する学習値、すなわち「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域における学習値を意味する。異常判定値は、図１０に示すマップのように設定される。

図７に戻って、Ｓ１１３にて、エンジンＥＣＵ３００は、運転状態に応じて（たとえばＤＩ比率ｒに応じて）異常判定値を設定する。リッチ異常判定値は、たとえばＤＩ比率ｒが２０％以下の場合やＤＩ比率ｒが８０％以上の場合、２０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％である場合よりも小さい値に設定される。リーン異常判定値は、たとえばＤＩ比率ｒが２０％以下の場合やＤＩ比率ｒが８０％以上の場合、２０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％である場合よりも大きい値に設定される。

Ｓ１１４にて、エンジンＥＣＵ３００は、空燃比センサ４２０から送信された信号に基づいて、空燃比を検知する。Ｓ１１６にて、エンジンＥＣＵ３００は、検知された空燃比に基づいて、燃料噴射量のフィードバック補正量を算出する。Ｓ１１８にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃料補正量を算出する。上述したように、本実施の形態において、燃料補正量は、フィードバック補正量と学習値との和である。インジェクタからの燃料噴射量が適切である場合（インジェクタが正常である場合）、リッチ異常判定値≦燃料補正量≦リーン異常判定値となる。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃料補正量がリッチ異常判定値よりも小さいか否かを判定する。燃料補正量がリッチ異常判定値よりも小さい場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２２に移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１２４に移される。

Ｓ１２２にて、エンジンＥＣＵ３００は、インジェクタがリッチ異常であると判定する。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である場合は筒内噴射用インジェクタ１１０がリッチ異常であると判定され、「ＤＩ比率ｒ＝０％」である場合は吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチ異常であると判定される。

それ以外、すなわち「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」である場合は、燃料系システム異常（筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両方の異常、またはエアフローメータ４２の異常）であると判定される。

Ｓ１２４にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃料補正量がリーン異常判定値よりも大きいか否かを判定する。燃料補正量がリーン異常判定値よりも大きい場合（Ｓ１２４にてＹＥＳ）、処理はＳ１２６に移される。もしそうでないと（Ｓ１２４にてＮＯ）、処理は図８に示すＳ１２８に移される。

Ｓ１２６にて、エンジンＥＣＵ３００は、インジェクタがリーン異常であると判定する。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である場合は筒内噴射用インジェクタ１１０がリーン異常であると判定され、「ＤＩ比率ｒ＝０％」である場合は吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリーン異常であると判定される。

それ以外、すなわち「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」である場合は、燃料系システム異常（筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の両方の異常、またはエアフローメータ４２の異常）であると判定される。

Ｓ１２８にて、エンジンＥＣＵ３００は、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」であり、Ｙ≧ＰＦＩ学習値であり、かつＢ（２）＜燃料補正量＜Ｂ（１）であるか否かを判別する。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」であり、Ｙ≧ＰＦＩ学習値であり、かつＢ（２）＜燃料補正量＜Ｂ（１）である場合（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０に移される。もしそうでないと（Ｓ１２８にてＮＯ）、処理はＳ１３２に移される。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０がリーン（ＤＩリーン）で吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチ（ＰＦＩリッチ）である双方向異常であり、かつリーン異常であると判定する。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０がリーン異常であると判定される。ここで、双方向異常とは、一方のインジェクタからの噴射量が不足する（リーンになる）傾向にあり、他方のインジェクタからの噴射量が過剰になる（リッチになる）傾向にあるという異常を意味する。以下、双方向異常であり、かつリーン異常であることを「リーン異常（双方向）」とも記載する。

Ｓ１３２にて、エンジンＥＣＵ３００は、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」であり、ＰＦＩ学習値≧Ｘであり、かつＡ（１）＜燃料補正量＜Ａ（２）であるか否かを判別する。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」であり、ＰＦＩ学習値≧Ｘであり、かつＡ（１）＜燃料補正量＜Ａ（２）である場合（Ｓ１３２にてＹＥＳ）、処理はＳ１３４に移される。もしそうでないと（Ｓ１３２にてＮＯ）、処理はＳ１３６に移される。

Ｓ１３４にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０がリッチ（ＤＩリッチ）で吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリーン（ＰＦＩリーン）である双方向異常であり、かつリッチ異常であると判定する。このとき、筒内噴射用インジェクタ１１０がリッチ異常であると判定される。以下、双方向異常であり、かつリッチ異常であることを「リッチ異常（双方向）」とも記載する。

Ｓ１３６にて、エンジンＥＣＵ３００は、「ＤＩ比率ｒ＝０％」であり、Ｙ≧ＤＩ学習値であり、かつＤ（２）＜燃料補正量＜Ｄ（１）であるか否かを判別する。「ＤＩ比率ｒ＝０％」であり、Ｙ≧ＤＩ学習値であり、かつＤ（２）＜燃料補正量＜Ｄ（１）である場合（Ｓ１３６にてＹＥＳ）、処理はＳ１３８に移される。もしそうでないと（Ｓ１３６にてＮＯ）、処理はＳ１４０に移される。

Ｓ１３８にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０がリッチで吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリーンであるリーン異常（双方向）であると判定する。このとき、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリーン異常であると判定される。

Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、「ＤＩ比率ｒ＝０％」であり、ＤＩ学習値≧Ｘであり、かつＣ（１）＜燃料補正量＜Ｃ（２）であるか否かを判別する。「ＤＩ比率ｒ＝０％」であり、ＤＩ学習値≧Ｘであり、かつＣ（１）＜燃料補正量＜Ｃ（２）である場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４２に移される。もしそうでないと（Ｓ１４０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１４２にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０がリーンであり、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチであるリッチ異常（双方向）であると判定する。このとき、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチ異常であると判定される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る内燃機関の異常判定装置であるエンジンＥＣＵ３００の動作について説明する。

エンジンの運転中、エアフローメータ４２から送信された信号に基づいて、吸入空気量が検知され（Ｓ１００）、検知された吸入空気量に基づいて、学習領域が判定される（Ｓ１０２）。ここでは、学習領域（１）であると想定する。

学習領域（１）における、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域の学習値および「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域の学習値がＲＡＭ３３０から読み出され（Ｓ１０４）、エンジン１０の運転状態が「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域にあるか否かが判別される（Ｓ１０６）。

［「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域にある場合］
エンジン１０の運転状態が「ＤＩ比率ｒ＝１００％」の領域にある場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０の異常判定に用いる異常判定値がＰＦＩ学習値に応じて設定される（Ｓ１０８）。

このとき、図９のマップで示したように、Ｘ＞ＰＦＩ学習値＞Ｙ（Ｘ、Ｙは定数）である場合およびＹ≧ＰＦＩ学習値である場合、リッチ異常判定値はＡ（１）（Ａ（１）は定数）に設定される（Ｓ１０８）。一方、ＰＦＩ学習値≧Ｘである場合、リッチ異常判定値はＡ（２）（Ａ（２）は定数で、Ａ（２）＞Ａ（１））に設定される（Ｓ１０８）。

すなわち、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量が目標の噴射量に対して不足する傾向にあるため、ＰＦＩ学習値がＸ以上になった場合、リッチ異常判定値が大きくされ、リッチ異常であると判定されるために満たすべき条件が緩和される。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量を補正して減量する際、その減少量が少ない段階からリッチ異常であると判定されることになる。

また、ＰＦＩ学習値≧Ｘである場合およびＸ＞ＰＦＩ学習値＞Ｙである場合、リーン異常判定値はＢ（１）（Ｂ（１）は定数で、Ｂ（１）＞Ａ（１））に設定される（Ｓ１０８）。一方、Ｙ≧ＰＦＩ学習値である場合、リーン異常判定値はＢ（２）（Ｂ（２）は定数で、Ｂ（１）＞Ｂ（２））に設定される（Ｓ１０８）。

すなわち、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量が目標の噴射量に対して過剰になる傾向にあるため、ＰＦＩ学習値がＹ以下になった場合、リーン異常判定値が小さくされ、リーン異常であると判定されるために満たすべき条件が緩和される。これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量を補正して減量する際、その減少量が少ない段階からリーン異常であると判定されることになる。

リッチ異常判定値およびリーン異常判定値の設定後、空燃比が検知され（Ｓ１１４）、空燃比に基づいてフィードバック補正量が算出される（Ｓ１１６）。このフィードバック補正量と学習値との和として、燃料補正量が算出される（Ｓ１１８）。

算出された燃料補正量がリッチ異常判定よりも小さい場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量が過剰である場合、筒内噴射用インジェクタ１１０がリッチ異常であると判定される（Ｓ１２２）。

このとき、ＰＦＩ学習値がＸ以上である場合、すなわち吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量が目標の噴射量に対して不足する傾向にある場合は、そうでない場合に比べて、リッチ異常判定値が大きくされている。

これにより、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量が不足した状態においては、空燃比フィードバック制御による燃料噴射量の減少量が少ない段階で筒内噴射用インジェクタ１１０がリッチ異常であると判定することができる。

また、燃料補正量がリーン異常判定よりも大きい場合（Ｓ１２４にてＹＥＳ）、すなわち筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量が不足している場合、筒内噴射用インジェクタ１１０がリーン異常であると判定される（Ｓ１２６）。

このとき、ＰＦＩ学習値がＹ以下である場合、すなわち吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量が目標の噴射量に対して過剰である傾向にある場合は、そうでない場合に比べて、リーン異常判定値が小さくされている。

これにより、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量が過剰である状態においては、空燃比フィードバック制御による燃料噴射量の増大量が少ない段階で筒内噴射用インジェクタ１１０がリーン異常であると判定することができる。

ところで、一方のインジェクタからの噴射量が不足する傾向にある場合において、他方のインジェクタからの噴射量が過剰になる傾向にある場合、両方のインジェクタから燃料を噴射する際の総噴射量が許容範囲内であっても、筒内の混合気の状態が所望の状態と異なり得る。このような場合、一方のインジェクタのみに異常であるのではなく、両方のインジェクタが異常であるといえる。

したがって、図１１に示すように、ＰＦＩ学習値がＹ以下であり、かつＢ（２）＜燃料補正量＜Ｂ（１）である場合（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０がリーンであり、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチであるリーン異常（双方向）であると判定される（Ｓ１３０）。

一方、ＰＦＩ学習値がＸ以上であり、かつＡ（１）＜燃料補正量＜Ａ（２）である場合（Ｓ１３２にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０がリッチであり、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリーンであるリッチ異常（双方向）であると判定される（Ｓ１３４）。

これにより、一方のインジェクタからの噴射量が不足する傾向にあり、他方のインジェクタからの噴射量が過剰になる傾向にある双方向異常を速やかに判定することができる。

［「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域にある場合］
エンジン１０の運転状態が「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域にある場合（Ｓ１０６にてＮＯ、Ｓ１１０にてＹＥＳ）、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の異常判定に用いる異常判定値がＤＩ学習値に応じて設定される（Ｓ１１２）。

このとき、図１０のマップにおいて示したように、Ｘ＞ＤＩ学習値＞Ｙである場合およびＹ≧ＤＩ学習値である場合、リッチ異常判定値はＣ（１）（Ｃ（１）は定数）に設定される（Ｓ１１２）。一方、ＤＩ学習値≧Ｘである場合、リッチ異常判定値はＣ（２）（Ｃ（２）は定数で、Ｃ（２）＞Ｃ（１））に設定される。

すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量が目標の噴射量に対して不足する傾向にあるため、ＤＩ学習値がＸ以上になった場合、リッチ異常判定値が大きくされ、リッチ異常であると判定されるために満たすべき条件が緩和される。これにより、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量を補正して減量する際、その減少量が少ない段階からリッチ異常であると判定されることになる。

また、ＤＩ学習値≧Ｘである場合およびＸ＞ＤＩ学習値＞Ｙである場合、リーン異常判定値はＤ（１）（Ｄ（１）は定数で、Ｃ（１）＞Ｄ（１））に設定される（Ｓ１１２）。一方、Ｙ≧ＤＩ学習値である場合、リーン異常判定値はＤ（２）（Ｄ（２）は定数で、Ｄ（１）＞Ｄ（２））に設定される。

すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量が目標の噴射量に対して過剰になる傾向にあるため、ＤＩ学習値がＹ以下になった場合、リーン異常判定値が小さくされ、リーン異常であると判定されるために満たすべき条件が緩和される。これにより、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量を補正して増量する際、その増大量が少ない段階からリーンであると判定されることになる。

リッチ異常判定値およびリーン異常判定値の設定後、空燃比が検知され（Ｓ１１４）、空燃比に基づいてフィードバック補正量が算出される（Ｓ１１６）。このフィードバック補正量と学習値との和として、燃料補正量が算出される（Ｓ１１８）。

算出された燃料補正量がリッチ異常判定よりも小さい場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、すなわち吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量が過剰である場合、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチ異常であると判定される（Ｓ１２２）。

このとき、ＤＩ学習値がＸ以上である場合、すなわち筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量が目標の噴射量に対して不足する傾向にある場合は、そうでない場合に比べて、リッチ異常判定値が大きくされている。

これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量が不足した状態においては、空燃比フィードバック制御による燃料噴射量の減少量が少ない段階で吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチ異常であると判定することができる。

また、燃料補正量がリーン異常判定よりも大きい場合（Ｓ１２４にてＹＥＳ）、すなわち吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの噴射量が不足している場合、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリーン異常であると判定される（Ｓ１２６）。

このとき、ＤＩ学習値がＹ以下である場合、すなわち筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量が目標の噴射量に対して過剰になる傾向にある場合は、そうでない場合に比べて、リーン異常判定値が小さくされている。

これにより、筒内噴射用インジェクタ１１０からの噴射量が過剰である状態においては、空燃比フィードバック制御による燃料噴射量の増大量が少ない段階で吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリーン異常であると判定することができる。

また、図１２に示すように、ＤＩ学習値がＹ以下であり、かつＤ（２）＜燃料補正量＜Ｄ（１）である場合（Ｓ１３６にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０がリッチであり、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリーンであるリーン異常（双方向）であると判定される（Ｓ１３８）。

一方、ＤＩ学習値がＸ以上であり、かつＣ（１）＜燃料補正量＜Ｃ（２）である場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、筒内噴射用インジェクタ１１０がリーンであり、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチであるリーン異常（双方向）であると判定される（Ｓ１３４）。

これにより、一方のインジェクタからの噴射量が不足する傾向にあり、他方のインジェクタからの噴射量が過剰になる傾向にある双方向異常を速やかに判定することができる。

以上のように、本実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵによれば、吸気通路噴射用インジェクタおよび筒内噴射用インジェクタのうちの一方のインジェクタからの噴射量が目標の噴射量に対して不足する傾向にある場合は、他方のインジェクタがリッチ異常であることを判定するために満たされるべき条件が緩和される。また、一方のインジェクタからの噴射量が目標の噴射量に対して過剰である傾向にある場合は、他方のインジェクタがリーン異常であることを判定するために満たされるべき条件が緩和される。緩和された条件が満たされた場合、双方向異常におけるリーン異常、またはリッチ異常であると判定される。これにより、一方のインジェクタからの噴射量が不足する傾向にあり、他方のインジェクタからの噴射量が過剰になる傾向にある双方向異常を速やかに判定することができる。

＜第２の実施の形態＞
図１３および図１４を参照し、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、前述の第１の実施の形態における異常判定の結果に応じて、三元触媒コンバータ９０を暖機する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図１３を参照して、本実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵ３００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、エンジンＥＣＵ３００は、前述の第１の実施の形態におけるプログラムに加えて、以下に説明するプログラムを実行する。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０が始動されたか否かを判断する。このとき、他のＥＣＵからエンジンＥＣＵ３００に入力されるエンジン始動要求信号や、エンジンＥＣＵ３００自体により処理された結果に基づいて判断される。エンジン１０が始動されると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２０２にて、エンジンＥＣＵ３００は、触媒暖機が必要であるか否かを判断する。このとき、三元触媒コンバータ９０の下流側に設けられた酸素センサの検知値号の変化に基づいて三元触媒コンバータ９０が活性化していないと、急速触媒暖機は必要であると判断される。また、エンジン冷却水の水温もしくはエンジンオイルの油温等から急速触媒暖機が必要であるか否かを判断するようにしてもよい。急速暖機が必要であると（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、処理はＳ２０４へ移される。もしそうでないと（Ｓ２０２にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２０４にて、エンジンＥＣＵ３００は、筒内噴射用インジェクタ１１０がリーンであり、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチであるリーン異常（双方向）と判定されているか否かを判別する。筒内噴射用インジェクタ１１０がリーンであり、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチであるリーン異常（双方向）と判定されている場合（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、処理はＳ２０６に移される。もしそうでないと（Ｓ２０４にてＮＯ）、処理はＳ２１０に移される。

Ｓ２０６にて、エンジンＥＣＵ３００は、急速触媒暖機を禁止する。ここで、急速触媒暖機とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から吸気行程で燃料を吸気通路内に噴射し、筒内噴射用インジェクタ１１０から圧縮行程で燃料を筒内に噴射することにより、空燃比がリーンで均質状態の混合気と、点火プラグ周りの空燃比がリッチな成層状態の混合気とを燃焼室内で形成し、点火時期を大幅に遅角する制御をいう。

Ｓ２０８にて、エンジンＥＣＵ３００は、「ＤＩ比率ｒ＝０％」で、すなわち吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみから燃料を噴射して、急速触媒暖機よりも小さい遅角量の点火時期でエンジン１０を運転し、三元触媒コンバータ９０を暖機する。その後、この処理は終了する。

Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、急速触媒暖機を実行する。このとき、たとえば、図１４に示すように、点火時期、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射時期、燃料噴射量、供給空気量、ＤＩ比率ｒが、エンジンＥＣＵ３００により制御される。なお、この図１４におけるＤＩ比率の値は一例であって、５０％以上（筒内噴射用インジェクタ１１０の分担の割合を吸気通路噴射用インジェクタ１２０の分担の割合と同等以上）であればよい。また、燃料量減量については、一例として、排気における空燃比が１５．５程度のリーンな状態にすればよい。このように減量することにより、未燃ＨＣを減少させることにもなる。なお、エンジン１０の始動直後は増量補正（エンジン１０の始動時にトルクが要求されることに対応するための増量補正や壁面付着に対応するための増量補正）されるが、始動時を経過して始動時のトルクが要求されなくなったり、壁面付着燃料が飽和したりするため、燃料量が減量される。このように、筒内噴射用インジェクタ１１０からの圧縮行程における燃料噴射量を減量しても、着火に必要な燃料量だけが点火プラグ付近に存在し、リーン限界が高くなるので失火しない。そして、触媒暖機に寄与する後燃え用の燃料（吸気通路噴射用インジェクタ１２０から供給される分）が（増量補正によって）要求量だけ供給されている。この後燃え燃料があるので、触媒暖機を達成することができる。その後、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵ３００により制御されるエンジン１０の動作について説明する。なお、以下の説明においては、急速触媒暖機を必要とする場合のエンジン１０の始動時の動作について説明する。

エンジン１０が始動して（Ｓ２００にてＹＥＳ）、三元触媒コンバータ９０の下流側に設けられた酸素センサの検知値号の変化に基づいて三元触媒コンバータ９０が活性化していないと、触媒暖機は必要であると判断される（Ｓ２０２にてＹＥＳ）。

ここで、たとえば筒内噴射用インジェクタ１１０がリーン異常である場合は、点火プラグ周りの空燃比がリッチな成層状態の混合気を形成できないおそれがある。この場合、着火性が悪く、混合気が燃焼しない場合が起こりうる。この場合、三元触媒コンバータ９０が活性化していない状態では、未燃燃料が排気エミッション性能に悪影響を及ぼし得る。

そのため、筒内噴射用インジェクタ１１０がリーンであり、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチであるリーン異常（双方向）と判定されている場合（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、急速触媒暖機が禁止され（Ｓ２０６）、「ＤＩ比率ｒ＝０％」で、すなわち吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみから燃料を噴射してエンジン１０を運転し、三元触媒コンバータ９０が暖機される（Ｓ２０８）。

吸気通路噴射用インジェクタ１２０から吸気通路内に噴射された燃料は気化し易いため、筒内の混合気は均質な状態となる。そのため、未燃燃料の発生を抑制し、排気エミッション性能の悪化を抑制することができる。

一方、筒内噴射用インジェクタ１１０がリーンであり、吸気通路噴射用インジェクタ１２０がリッチであるリーン異常（双方向）であると判定されていない場合（Ｓ２０４にてＮＯ）、図１４に示すような値になるように、点火時期、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射時期、燃料噴射量、供給空気量、ＤＩ比率ｒが、エンジンＥＣＵ３００により制御される。

このように制御されたエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担の割合を吸気通路噴射用インジェクタ１２０の分担の割合と同等またはそれより多い６５％程度になるようにして、筒内噴射用インジェクタ１１０から圧縮行程で燃料を筒内に噴射する。吸気通路噴射用インジェクタ１２０から吸気行程で燃料を吸気管内に噴射する。このとき、吸気通路噴射用インジェクタ１２０による全体として空燃比がリーンで均質状態の混合気と、筒内噴射用インジェクタ１１０による点火プラグ周りの空燃比がリッチな成層状態の混合気とが燃焼室内で形成される。点火プラグでの点火時期を大きく遅角（たとえば、ＡＴＤＣ１５゜）しても、筒内噴射用インジェクタ１１０の比率の方が同等か高いので、点火プラグ周りの混合気の空燃比をよりリッチであり、さらに、その点火プラグ周りの混合気の周りは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０により形成された均質な混合気であるので、火炎の伝播を良好にできる。このように火炎が伝播しやすく、未燃燃料（ＨＣ）が発生しにくい。点火時期を大きく遅角させることにより、排気温度は上昇する。さらに、このように点火時期を大きく遅角することによりエンジン１０の出力（トルク）が低下するが、燃料量を減量して、未燃ＨＣを減少させたり、吸入空気量を増量して、トルクダウンを回避させたりしている。排気温度の上昇により、始動開始から触媒が活性化するまでの間における大気中へのＨＣの排出を抑制しながら、触媒を急速に暖機して、触媒を急速に活性化できる。

以上のように、本実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵによれば、筒内噴射用インジェクタがリーンであり、吸気通路噴射用インジェクタがリッチであるリーン異常（双方向）と判定されている場合、急速触媒暖機が禁止され、吸気通路噴射用インジェクタのみから燃料が噴射されて、三元触媒コンバータの暖機が行なわれる。これにより、排気エミッション性能の悪化を抑制することができる。

＜第３の実施の形態＞
図１５および図１６を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態においては、前述の第１の実施の形態とは異なるマップを用いて、ＤＩ比率ｒを算出する。

その他の構造、処理フローについては、前述の第１の実施の形態または第２の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

図１５および図１６を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図１５は、エンジン１０の温間用マップであって、図１６は、エンジン１０の冷間用マップである。

図１５および図１６を比較すると、以下の点で図２および図３と異なる。エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいては低回転数領域を除くＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用される領域が多いことを示す。しかしながら、低回転数領域の高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料により形成される混合気のミキシングが良好ではなく、燃焼室内の混合気が不均質で燃焼が不安定になる傾向を有する。このため、このような問題が発生しない高回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタの噴射比率を増大させるようにしている。また、このような問題が発生する高負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させるようにしている。これらのＤＩ比率ｒの変化を図１５および図１６に十字の矢印で示す。このようにすると、燃焼が不安定であることに起因するエンジンの出力トルクの変動を抑制することができる。なお、これらのことは、予め定められた低回転数領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を減少させることや、予め定められた低負荷領域へ移行するに伴い筒内噴射用インジェクタ１１０の噴射比率を増大させることと、略等価であることを確認的に記載する。また、このような領域（図１５および図１６で十字の矢印が記載された領域）以外の領域であって筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射している領域（高回転側、低負荷側）においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすい。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。

なお、第１〜第３の実施の形態において説明したこのエンジン１０においては、均質燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程とすることにより、成層燃焼は筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることにより実現できる。すなわち、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程とすることで、点火プラグ周りにリッチ混合気が偏在させることにより燃焼室全体としてはリーンな混合気に着火する成層燃焼を実現することができる。また、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを吸気行程としても点火プラグ周りにリッチ混合気を偏在させることができれば、吸気行程噴射であっても成層燃焼を実現できる。

また、ここでいう成層燃焼には、成層燃焼と以下に示す弱成層燃焼の双方を含むものである。弱成層燃焼とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程で燃料噴射して燃焼室全体にリーンで均質な混合気を生成して、さらに筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程で燃料噴射して点火プラグ周りにリッチな混合気を生成して、燃焼状態の向上を図るものである。このような弱成層燃焼は触媒暖気時に好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、触媒暖気時には高温の燃焼ガスを触媒に到達させるために点火時期を大幅に遅角させ、かつ良好な燃焼状態（アイドル状態）を維持する必要がある。また、ある程度の燃料量を供給する必要がある。これを成層燃焼で行なおうとしても燃料量が少ないという問題があり、これを均質燃焼で行なおうとしても良好な燃焼を維持するために遅角量が成層燃焼に比べて小さいという問題がある。このような観点から、上述した弱成層燃焼を触媒暖気時に用いることが好ましいが、成層燃焼および弱成層燃焼のいずれであっても構わない。

また、第１〜第３の実施の形態において説明したエンジンにおいては、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、以下のような理由により、圧縮行程で行なうことが好ましい。ただし、上述したエンジン１０は、基本的な大部分の領域には（触媒暖気時にのみに行なわれる、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を吸気行程噴射させ、筒内噴射用インジェクタ１１０を圧縮行程噴射させる弱成層燃焼領域以外を基本的な領域という）、筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射のタイミングは、吸気行程である。しかしながら、以下に示す理由があるので、燃焼安定化を目的として一時的に筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射タイミングを圧縮行程噴射とするようにしてもよい。

筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすることで、筒内温度がより高い時期において、燃料噴射により混合気が冷却される。冷却効果が高まるので、対ノック性を改善することができる。さらに、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射時期を圧縮行程中とすると、燃料噴射から点火時期までの時間が短いことから噴霧による気流の強化を実現でき、燃焼速度を上昇させることができる。これらの対ノック性の向上と燃焼速度の上昇とから、燃焼変動を回避して、燃焼安定性を向上させることができる。

さらに、エンジン１０の温度によらず（すなわち、温間時および冷間時のいずれの場合であっても）、オフアイドル時（アイドルスイッチがオフの場合、アクセルペダルが踏まれている場合）には、図２または図１５に示す温間マップを用いるようにしてもよい（冷間温間を問わず、低負荷領域において筒内噴射用インジェクタ１１０を用いる）。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵに記憶される温間時のＤＩ比率マップを表わす図である。 本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵに記憶される冷間時のＤＩ比率マップを表わす図である。 本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵに記憶される、燃料噴射量の学習領域を示す図（その１）である。 本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵに記憶される、燃料噴射量の学習領域を示す図（その２）である。 各噴射領域について、学習領域毎に学習値が算出された状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。 学習値と異常判定値との関係を表すマップを示した図（その１）である。 学習値と異常判定値との関係を表すマップを示した図（その１）である。 ＤＩ比率ｒ＝１００％である場合におけるインジェクタの状態と燃料補正量との関係を示した図である。 ＤＩ比率ｒ＝０％である場合におけるインジェクタの状態と燃料補正量との関係を示した図である。 本発明の第２の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における急速触媒暖機処理の条件を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵに記憶される温間時のＤＩ比率マップを表わす図である。 本発明の第３の実施の形態に係る異常判定装置であるエンジンＥＣＵに記憶される冷間時のＤＩ比率マップを表わす図である。

符号の説明

１０ エンジン、２０ インテークマニホールド、３０ サージタンク、４０ 吸気ダクト、４２ エアフローメータ、５０ エアクリーナ、６０ 電動モータ、７０ スロットルバルブ、８０ エキゾーストマニホールド、９０ 三元触媒コンバータ、１００ アクセルペダル、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 気筒、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１３０ 燃料分配管、１４０ 逆止弁、１５０ 高圧燃料ポンプ、１５２ 電磁スピル弁、１６０ 燃料分配管（低圧側）、１７０ 燃料圧レギュレータ、１８０ 低圧燃料ポンプ、１９０ 燃料フィルタ、２００ 燃料タンク、３００ エンジンＥＣＵ、３１０ 双方向性バス、３２０ ＲＯＭ、３３０ ＲＡＭ、３４０ ＣＰＵ、３５０ 入力ポート、３６０ 出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０ Ａ／Ｄ変換器、３８０ 水温センサ、４００ 燃料圧センサ、４２０ 空燃比センサ、４４０ アクセル開度センサ、４６０ 回転数センサ。

Claims (5)

1. 筒内および吸気通路内のいずれか一方に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と他方に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関の異常判定装置であって、
   前記燃料噴射手段の噴射形態に、前記第１の燃料噴射手段のみから燃料が噴射される形態、前記第２の燃料噴射手段のみから燃料が噴射される形態、前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段から燃料が噴射される形態を含めて、前記燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
   前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量に関する条件が満たされた場合、前記第１の燃料噴射手段が異常であると判定するための第１の判定手段と、
   前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量を補正するための補正手段と、
   前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の補正量が大きい場合は小さい場合に比べて、前記条件を緩和するための緩和手段と、
   前記緩和手段により緩和された条件が満たされた場合、前記第１の燃料噴射手段および前記第２の燃料噴射手段が異常であると判定するための第２の判定手段とを含む、内燃機関の異常判定装置。
2. 前記異常判定装置は、前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量を増量するための手段をさらに含み、
   前記第１の判定手段は、前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量が予め定められた量より多く増量されたという条件が満たされた場合、前記第１の燃料噴射手段がリーン異常であると判定するための手段を含み、
   前記補正手段は、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量を減量するように補正するための手段を含み、
   前記緩和手段は、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の減少量が多い場合は少ない場合に比べて、前記予め定められた量を小さくすることにより前記条件を緩和するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の異常判定装置。
3. 前記異常判定装置は、前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量を減量するための手段をさらに含み、
   前記第１の判定手段は、前記第１の燃料噴射手段からの燃料噴射量が予め定められた量より多く減量されたという条件が満たされた場合、前記第１の燃料噴射手段がリッチ異常であると判定するための手段を含み、
   前記補正手段は、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量を増量するように補正するための手段を含み、
   前記緩和手段は、前記第２の燃料噴射手段からの燃料噴射量の増大量が多い場合は少ない場合に比べて、前記予め定められた量を小さくすることにより前記条件を緩和するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の異常判定装置。
4. 前記第１の燃料噴射手段は筒内に燃料を噴射し、前記第２の燃料噴射手段は吸気通路内に燃料を噴射し、前記内燃機関の排気系には予め定められた温度以上で活性化する排気浄化用の触媒が設けられ、
   前記異常判定装置は、前記第１の燃料噴射手段が異常であると判定された場合、前記第２の燃料噴射手段のみから燃料を噴射することにより前記触媒を暖機するように、前記燃料噴射手段を制御するための手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の異常判定装置。
5. 前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
   前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の異常判定装置。

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