JP4357663B2 - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リーン燃焼とストイキ燃焼とを含む燃焼形態の内から内燃機関の運転状態に応じて適切な燃焼形態を選択して燃焼制御すると共に、ストイキ燃焼時には排気成分の検出値に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関においては、触媒による排気浄化を効果的に行うため、空燃比を理論空燃比に制御する手法が採用されている。このように空燃比を理論空燃比に制御するためには、排気経路に空燃比センサなどを設けて、その出力に基づいて混合気の燃料濃度を調整する空燃比フィードバック制御を実行している。
【０００３】
このような空燃比フィードバック制御を行うシステムにおいて、燃料系に異常が発生した場合には、混合気の燃料濃度が所望の状態とならず、空燃比フィードバック制御を適切に実行することが困難となる。このことにより排気成分が所望の状態とならず、触媒による排気浄化が困難となりエミッションの悪化等の問題を招く。
【０００４】
このようなエミッションの悪化等を防止するために、燃料系の異常を検出するシステムが提案されている（特開平５−２６０８５号公報）。このシステムでは、空燃比フィードバック制御にて求められている空燃比フィードバック補正値が正常な範囲から外れる場合には、燃料系に異常が生じたものと判定して、その旨の警告を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、筒内噴射型火花点火式内燃機関などに代表されるごとく、混合気を理論空燃比として燃焼させるストイキ燃焼以外に、必要に応じて混合気を理論空燃比よりも稀薄にして燃焼させるリーン燃焼を実行して燃費を向上させる内燃機関が実用化されている。このような内燃機関においては、内燃機関の運転状態が安定して来るとリーン燃焼を開始するため、空燃比フィードバック制御を実行する機会が少なくなる。このため、空燃比フィードバック補正値に基づく燃料系の異常診断が困難となる。
【０００６】
特に、異常判定は内燃機関の運転状態が十分に安定した状態で、ある程度の時間継続して行うことが正確な判断を行う上で重要である。しかし、上述したごとく、同様な安定状態にてリーン燃焼も実行が開始される。このため、異常判定を開始しようとしても、空燃比フィードバック制御がなかなか実行されなかったり、あるいは頻繁に停止して燃料系の異常診断が困難となるおそれがある。
【０００７】
このような燃料系の異常診断が困難となる状況を解決するために、リーン燃焼が実行されるのを禁止して、燃料系の異常診断を行う手法が考えられる。しかし、燃料系が異常でもないのに診断のためにリーン燃焼を禁止すると燃費の悪化を招くことになる。
【０００８】
本発明は、燃料系の異常が容易に診断できると共に、このような異常診断のためのリーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能な内燃機関の燃焼制御装置の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置は、理論空燃比よりも燃料濃度の稀薄な混合気を燃焼室内で燃焼させるリーン燃焼と理論空燃比の混合気を燃焼室内で燃焼させるストイキ燃焼とを含む燃焼形態の内から内燃機関の運転状態に応じて適切な燃焼形態を選択して燃焼制御すると共に、ストイキ燃焼時には排気成分の検出値に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の燃焼制御装置であって、内燃機関の暖機中におけるストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系が正常であるか否かを診断する予備診断手段と、予備診断手段にて燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合にリーン燃焼を禁止するリーン燃焼禁止手段と、内燃機関の暖機完了後におけるストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系の異常を診断する異常診断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
異常診断手段は燃料系が異常であるか否かを診断するため、かなり内燃機関の運転状態が安定している場合でないと診断は下せない。すなわち、内燃機関の運転状態が不安定となるような状況では、燃料系が正常であっても空燃比フィードバック補正値の挙動が不安定となり、異常とされる範囲に入ってしまうおそれがあるからである。したがって、内燃機関の運転状態が十分に安定した時に異常診断手段を起動させることになる。しかし、内燃機関の運転状態が十分に安定するとリーン燃焼が高い頻度で実行されてしまう。このため、単に、異常診断手段のみでは、ストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づく異常診断が困難となる。
【００１１】
本請求項１では、異常診断手段以外に予備診断手段およびリーン燃焼禁止手段を備えている。この内で予備診断手段にて行われる、燃料系が正常であるか否かの診断は、診断するための内燃機関の運転状態として不安定な運転状態を選択しても問題ない。これは、不安定な運転状態であるために燃料系が実際には正常でも異常な空燃比フィードバック補正値を示しやすい状況下でも、空燃比フィードバック補正値の挙動が正常と言える範囲に入っていれば、燃料系が正常であると言えるからである。すなわち、予備診断手段は異常診断手段よりも診断頻度が自ずと高くなる。
【００１２】
このように異常診断手段よりも診断頻度の高い予備診断手段にて燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合には、リーン燃焼禁止手段によりリーン燃焼を禁止する。このことにより、ストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御が、内燃機関の運転状態が十分に安定した状態でもリーン燃焼にて邪魔されることなく実現されて、異常診断手段による正確な異常診断が容易に実現できる。
【００１３】
しかも、予備診断手段にて燃料系が正常であると診断された場合はリーン燃焼は禁止されない。このため、燃料系が正常であるにも関わらずリーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼を行わなくて済む。
【００１４】
このようにして燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。
【００１５】
さらに予備診断手段は、暖機中でのストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて得られる空燃比フィードバック補正値に基づいて、異常診断手段に先行して、燃料系が正常であるか否かを診断できる。そして、この予備診断手段の診断が、燃料系が正常であることが明確でないとの診断であれば、リーン燃焼禁止手段によるリーン燃焼の禁止により、暖機完了後において内燃機関の運転状態が十分に安定した状態でストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御を十分な時間実現させることができる。このため、異常診断手段は、暖機完了後に内燃機関の運転状態が十分に安定した状態で得られる空燃比フィードバック補正値に基づき正確な異常診断が容易に実現できる。
【００１６】
しかも、予備診断手段にて燃料系が正常であると診断された場合は、暖機完了後においてリーン燃焼は禁止されない。このため、燃料系が正常であるにも関わらずリーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼を行わなくて済む。
【００１７】
このようにして燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。
請求項２記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項１記載の構成において、予備診断手段は、内燃機関の始動時における内燃機関の温度が、内燃機関の暖機が完了する機関温度より低く設定された温度判定値を越えている場合には、燃料系が正常であると見なすことを特徴とする。
【００１８】
なお、このように始動時における内燃機関の温度が温度判定値を越えていることにより、暖機が完了するまでの時間が短い場合には、異常診断手段に先行して、予備診断手段が燃料系が正常であるか否かを診断することが困難となるおそれがある。このため、始動時における内燃機関の温度が温度判定値を越えている場合には、燃料系が正常であると見なすことにより、リーン燃焼を禁止しないようにしても良い。このことにより、請求項２の作用効果に加えて、予備診断手段が異常診断手段に先行して診断することが困難となっても、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となる。
【００１９】
請求項３記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項１又は２記載の構成において、予備診断手段は、空燃比フィードバック補正値が正常範囲に含まれかつ空燃比フィードバック補正値と空燃比フィードバック補正値の学習値との和が正常範囲に含まれた状態が、正常判定時間の間、継続した場合に、燃料系が正常であると診断することを特徴とする。
【００２０】
このようにすることにより、予備診断手段にて、燃料系が正常であると診断することとしても良い。このような正常診断は、診断するための内燃機関の運転状態として不安定な運転状態を選択しても、異常と診断するのとは異なり容易にできる。すなわち、不安定な運転条件だからこそ、空燃比フィードバック補正値が正常範囲に含まれかつ空燃比フィードバック補正値と空燃比フィードバック補正値の学習値との和が正常範囲に含まれた状態が正常判定時間の間継続すれば、正常であることは間違いないからである。
【００２１】
このことにより請求項１又は２記載の作用効果を生じ、燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。
【００２２】
請求項４記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項１〜３のいずれか記載の構成において、予備診断手段は、空燃比フィードバック補正値が正常範囲に含まれかつ空燃比フィードバック補正値と空燃比フィードバック補正値の学習値との和が正常範囲に含まれた状態が正常判定時間の間継続した条件を満足していない場合において、空燃比フィードバック補正値が異常範囲に含まれた状態が、異常判定時間の間、継続したときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断することを特徴とする。
【００２３】
このように燃料系が正常であると診断する条件が満足されていないことに加えて、空燃比フィードバック補正値が異常範囲に含まれた状態が異常判定時間の間継続したとの条件を燃料系が正常であることが明確でないと診断する条件としている。
【００２４】
このような条件を採用することにより、燃料系が正常であることが明確でないとの診断によって、燃料系が異常である可能性がより高い状態を捉えることができる。したがって、請求項１〜３のいずれかの作用効果に加えて、リーン燃焼禁止手段によるリーン燃焼の禁止を、より的確に実行させることができるようになり、ストイキ燃焼の実行を効果的に抑制して、燃費の悪化を一層効果的に防止できる。
【００２５】
請求項５記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項１〜３のいずれか記載の構成において、予備診断手段は、今回あるいは前回の内燃機関運転時に異常診断手段にて異常と判定された履歴が存在しているときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断することを特徴とする。
【００２６】
このように今回あるいは前回の内燃機関運転時に異常診断手段にて異常と判定された履歴が存在しているとの条件を燃料系が正常であることが明確でないと診断する条件としている。
【００２７】
このような条件を採用することにより、燃料系が正常であることが明確でないとの診断によって、燃料系が異常である可能性がより高い状態を捉えることができる。したがって、請求項１〜３のいずれかの作用効果に加えて、リーン燃焼禁止手段によるリーン燃焼の禁止を、より的確に実行させることができるようになり、ストイキ燃焼の実行を効果的に抑制して、燃費の悪化を一層効果的に防止できる。
請求項６記載の内燃機関の燃焼制御装置は、理論空燃比よりも燃料濃度の稀薄な混合気を燃焼室内で燃焼させるリーン燃焼と理論空燃比の混合気を燃焼室内で燃焼させるストイキ燃焼とを含む燃焼形態の内から内燃機関の運転状態に応じて適切な燃焼形態を選択して燃焼制御すると共に、ストイキ燃焼時には排気成分の検出値に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の燃焼制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じて実行されるストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系が正常であるか否かを診断するとともに、今回あるいは前回の内燃機関運転時に異常診断手段にて異常と判定された履歴が存在しているときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断する予備診断手段と、予備診断手段にて燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合にリーン燃焼を禁止するリーン燃焼禁止手段と、ストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系の異常を診断する異常診断手段と、を備えたことを特徴とする。
異常診断手段は燃料系が異常であるか否かを診断するため、かなり内燃機関の運転状態が安定している場合でないと診断は下せない。すなわち、内燃機関の運転状態が不安定となるような状況では、燃料系が正常であっても空燃比フィードバック補正値の挙動が不安定となり、異常とされる範囲に入ってしまうおそれがあるからである。したがって、内燃機関の運転状態が十分に安定した時に異常診断手段を起動させることになる。しかし、内燃機関の運転状態が十分に安定するとリーン燃焼が高い頻度で実行されてしまう。このため、単に、異常診断手段のみでは、ストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づく異常診断が困難となる。
本請求項６では、異常診断手段以外に予備診断手段およびリーン燃焼禁止手段を備えている。この内で予備診断手段にて行われる、燃料系が正常であるか否かの診断は、診断するための内燃機関の運転状態として不安定な運転状態を選択しても問題ない。これは、不安定な運転状態であるために燃料系が実際には正常でも異常な空燃比フィードバック補正値を示しやすい状況下でも、空燃比フィードバック補正値の挙動が正常と言える範囲に入っていれば、燃料系が正常であると言えるからである。すなわち、予備診断手段は異常診断手段よりも診断頻度が自ずと高くなる。
このように異常診断手段よりも診断頻度の高い予備診断手段にて燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合には、リーン燃焼禁止手段によりリーン燃焼を禁止する。このことにより、ストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御が、内燃機関の運転状態が十分に安定した状態でもリーン燃焼にて邪魔されることなく実現されて、異常診断手段による正確な異常診断が容易に実現できる。
しかも、予備診断手段にて燃料系が正常であると診断された場合はリーン燃焼は禁止されない。このため、燃料系が正常であるにも関わらずリーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼を行わなくて済む。
また本請求項６では、燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。このように今回あるいは前回の内燃機関運転時に異常診断手段にて異常と判定された履歴が存在しているとの条件を燃料系が正常であることが明確でないと診断する条件としている。
このような条件を採用することにより、燃料系が正常であることが明確でないとの診断によって、燃料系が異常である可能性がより高い状態を捉えることができる。したがって、リーン燃焼禁止手段によるリーン燃焼の禁止を、より的確に実行させることができるようになり、ストイキ燃焼の実行を効果的に抑制して、燃費の悪化を一層効果的に防止できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された筒内噴射式内燃機関およびその燃焼制御装置の概略構成を表す。筒内噴射式内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２は、その出力により自動車を駆動するために自動車に搭載されているものである。このエンジン２は６つのシリンダ２ａを有している。図２〜図５にも示すごとく、各シリンダ２ａには、シリンダブロック４、シリンダブロック４内で往復動するピストン６、およびシリンダブロック４上に取り付けられたシリンダヘッド８にて区画された燃焼室１０がそれぞれ形成されている。
【００２９】
そして各燃焼室１０には、それぞれ第１吸気弁１２ａ、第２吸気弁１２ｂおよび一対の排気弁１６が設けられている。この内、第１吸気弁１２ａは第１吸気ポート１４ａに接続され、第２吸気弁１２ｂは第２吸気ポート１４ｂに接続され、一対の排気弁１６は一対の排気ポート１８にそれぞれ接続されている。
【００３０】
図２はシリンダヘッド８の平面断面図であって、図示されるように第１吸気ポート１４ａおよび第２吸気ポート１４ｂは略直線状に延びるストレート型吸気ポートである。また、シリンダヘッド８の内壁面の中央部には点火プラグ２０が配置されている。更に、第１吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘッド８の内壁面周辺部には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射できるように燃料噴射弁２２が配置されている。
【００３１】
なお、図３はピストン６における頂面部分の平面図、図４は図２におけるＸ−Ｘ断面図、図５は図２におけるＹ−Ｙ断面図である。図示されるように略山形に形成されたピストン６の頂面上には燃料噴射弁２２の下方から点火プラグ２０の下方まで延びるドーム形の輪郭形状を有する凹部２４が形成されている。
【００３２】
図１に示したごとく、各シリンダ２ａの第１吸気ポート１４ａは吸気マニホールド３０内に形成された第１吸気通路３０ａを介してサージタンク３２に接続されている。また、第２吸気ポート１４ｂは第２吸気通路３０ｂを介してサージタンク３２に連結されている。この内、各第２吸気通路３０ｂ内にはそれぞれ気流制御弁３４が配置されている。これらの気流制御弁３４は、共通のシャフト３６を介して接続されていると共に、このシャフト３６を介して負圧式アクチュエータ３７により開閉作動される。なお、気流制御弁３４が閉状態とされた場合には、第１吸気ポート１４ａのみから吸入される吸気により燃焼室１０内には強い旋回流Ｓ（図２）が生じる。
【００３３】
サージタンク３２は吸気ダクト４０を介してエアクリーナ４２に連結されている。吸気ダクト４０内にはモータ４４（ＤＣモータまたはステップモータ）によって駆動されるスロットル弁４６が配置されている。このスロットル弁４６の開度（スロットル開度ＴＡ）はスロットル開度センサ４６ａにより検出されて、スロットル弁４６は運転状態に応じて開度制御される。また、各シリンダ２ａの各排気ポート１８は排気マニホルド４８に連結されている。排気マニホルド４８は触媒コンバータ４９を介して排気を浄化し外部に排出している。
【００３４】
図示していないが、第１吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘッド８には、燃料分配管が設けられ、各シリンダ２ａに設けられている燃料噴射弁２２に接続している。成層燃焼および均質燃焼を行う際には、この燃料分配管から供給された燃料が燃料噴射弁２２から直接燃焼室１０内に噴射される。燃料分配管には図示していない高圧燃料ポンプから高圧燃料が圧送されてくる。
【００３５】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）６０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス６２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６４、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）６６、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６８、入力ポート７０および出力ポート７２を備えている。
【００３６】
スロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ４６ａはスロットル弁４６の開度に比例した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。アクセルペダル７４にはアクセル開度センサ７６が取り付けられ、アクセルペダル７４の踏み込み量に比例した出力電圧をＡＤ変換器７８を介して入力ポート７０に入力している。上死点センサ８０は例えばシリンダ２ａの内の１番シリンダが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート７０に入力される。クランク角センサ８２は、クランクシャフトが３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート７０に入力される。ＣＰＵ６８では上死点センサ８０の出力パルスとクランク角センサ８２の出力パルスから現在のクランク角が計算され、クランク角センサ８２の出力パルスの頻度からエンジン回転数ＮＥが計算される。サージタンク３２には、吸気圧センサ８４が設けられ、サージタンク３２内の吸気圧ＰＭ（吸入空気の圧力：絶対圧）に対応した出力電圧をＡＤ変換器８５を介して入力ポート７０に入力している。エンジン２のシリンダブロック４には水温センサ８６が設けられ、エンジン２の冷却水温度ＴＨＷを検出し冷却水温度ＴＨＷに応じた出力電圧をＡＤ変換器８７を介して入力ポート７０に入力している。排気マニホルド４８には空燃比センサ８８が設けられ、空燃比に応じた出力電圧をＡＤ変換器８９を介して入力ポート７０に入力している。
【００３７】
出力ポート７２は、対応する駆動回路９２，９４，９６，９８を介してイグナイタ１０２、各燃料噴射弁２２、スロットル弁４６の駆動用モータ４４、および負圧式アクチュエータ３７に接続されて、各装置１０２，２２，４４，３７を必要に応じて駆動制御している。
【００３８】
次にエンジン２において始動完了後に行われる燃料噴射制御について説明する。図６に燃料噴射制御に必要な運転領域を設定する処理のフローチャートを示す。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。なお、以下に説明する各フローチャート中の個々の処理ステップを「Ｓ〜」で表す。
【００３９】
まず、クランク角センサ８２の信号から得られているエンジン回転数ＮＥと、アクセル開度センサ７６の信号から得られているアクセルペダル７４の踏み込み量（以下、アクセル開度と称する）ＡＣＣＰとがＲＡＭ６４の作業領域に読み込まれる（Ｓ１００）。
【００４０】
次に、これらエンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＣＣＰとに基づいて、リーン燃料噴射量ＱＬを算出する（Ｓ１１０）。このリーン燃料噴射量ＱＬは、成層燃焼を行う際にエンジン２の出力トルクを要求トルクとするのに最適な燃料噴射量を表している。リーン燃料噴射量ＱＬは予め実験により求められて、図７に示すごとく、アクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップとしてＲＯＭ６６内に記憶されている。ステップＳ１１０ではこのマップに基づいてリーン燃料噴射量ＱＬが算出される。なお、マップでは離散的に数値が配置されているので、パラメータとして一致する値が存在しない場合には、補間計算により求めることになる。このような補間によるマップからの算出は、ここで述べたマップ以外のマップから必要な数値を求める場合にも同様に行われる。
【００４１】
次に、こうして求められたリーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとに基づいて、図８に示されるような３つの運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３が決定される（Ｓ１１５）。こうして一旦処理を終了する。
【００４２】
このように運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３が決定されると、次に、図９のフローチャートに示すごとく、燃料噴射時期制御処理が実行されて、各運転領域Ｒｌ〜Ｒ３に応じた燃料噴射形態が制御される。本処理もクランク角毎に周期的に実行される処理である。
【００４３】
本燃料噴射時期制御処理では、まず、暖機完了したか否かが判定される（Ｓ２４８）。ここでは、水温センサ８６にて検出される冷却水温度ＴＨＷが７８℃を越えている場合に暖機完了と判定する。
【００４４】
暖機完了していれば（Ｓ２４８で「ＹＥＳ」）、次にリーン燃焼移行可フラグＦＬが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ２５０）。ここで、リーン燃焼移行可フラグＦＬは後述する燃料系異常診断処理にて設定されるフラグである。ＦＬ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ２５０で「ＹＥＳ」）、現在、運転領域Ｒｌであるか否かが判定される（Ｓ２５２）。
【００４５】
リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ１よりも小さい運転領域Ｒ１である場合（Ｓ２５２で「ＹＥＳ」）は、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を圧縮行程末期に噴射する設定がなされる（Ｓ２５４）。この時のリーン燃料噴射量ＱＬは、燃焼室１０内の吸気に対しては理論空燃比よりも少ない燃料量である。この圧縮行程末期での噴射による噴射燃料は、ピストン６の凹部２４内に進行した後、凹部２４の周壁面２６（図３，４）に衝突する。周壁面２６に衝突した燃料は気化せしめられつつ移動して点火プラグ２０近傍の凹部２４内に可燃混合気層を形成する。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされることにより、成層燃焼が行われる。
【００４６】
運転領域Ｒ１ではない場合（Ｓ２５２で「ＮＯ」）は、次に運転領域Ｒ２であるか否かが判定される（Ｓ２５６）。
リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ１としきい値ＱＱ２との間である運転領域Ｒ２である場合（Ｓ２５６で「ＹＥＳ」）は、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を吸気行程と圧縮行程末期とに２回に分けて噴射する設定がなされる（Ｓ２５８）。この時のリーン燃料噴射量ＱＬは、燃焼室１０内の吸気に対しては理論空燃比よりも少ない燃料量である。吸気行程に行われる第１回目の噴射燃料は吸入空気と共に燃焼室１０内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室１０内全体に均質な稀薄混合気が形成される。そして、圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射が行われる結果、前述したごとく点火プラグ２０近傍の凹部２４内には可燃混合気層が形成される。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされ、またこの点火火炎によって燃焼室１０内全体を占める稀薄混合気が燃焼される。すなわち、運転領域Ｒ２では前述した運転領域Ｒ１よりも成層度の弱い成層燃焼が行われる。
【００４７】
運転領域Ｒ２ではない場合（Ｓ２５６で「ＮＯ」）は、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ２よりも多い運転領域Ｒ３であることから、後述する理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに基づいて各種の補正を行った燃料量を吸気行程にて噴射する設定がなされる（Ｓ２６０）。この噴射燃料は吸入空気と共に燃焼室１０内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室１０内全体に均質な理論空燃比（後述するごとく、増量補正により理論空燃比より燃料濃度が濃いリッチ空燃比に制御される場合もある）の均質混合気が形成され、この結果、均質燃焼が行われる。
【００４８】
暖機完了していない場合（Ｓ２４８で「ＮＯ」）は、運転領域に関わらず上述した運転領域Ｒ３と同じく、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに基づいて各種の補正を行った燃料量を吸気行程にて噴射する設定がなされる（Ｓ２６０）。
【００４９】
また、暖機完了後であっても（Ｓ２４８で「ＹＥＳ」）、ＦＬ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ２５０で「ＮＯ」）、運転領域に関わらず上述した運転領域Ｒ３と同様に、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに基づいて各種の補正を行った燃料量を吸気行程にて噴射する設定がなされる（Ｓ２６０）。
【００５０】
そして、上述したごとく燃料噴射形態の設定（Ｓ２５４，Ｓ２５８，Ｓ２６０）が終了すると一旦燃料噴射時期制御処理を終了する。
次に、運転領域設定処理により設定された運転領域に基づいて実行される燃料噴射量制御処理のフローチャートを図１０に示す。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。
【００５１】
燃料噴射量制御処理が開始されると、まず、アクセル開度センサ７６の信号から得られているアクセル開度ＡＣＣＰ、クランク角センサ８２の信号から得られているエンジン回転数ＮＥ、吸気圧センサ８４の信号から得られている吸気圧ＰＭ、空燃比センサ８８の信号から得られている出力電圧値Ｖｏｘ、水温センサ８６の信号から得られている冷却水温度ＴＨＷ等をＲＡＭ６４の作業領域に読み込む（Ｓ１２０）。
【００５２】
次に、暖機完了か否かが判定される（Ｓ１２１）。冷却水温度ＴＨＷが７８℃を越えており暖機完了であれば（Ｓ１２１で「ＹＥＳ」）、次に、前述した運転領域設定処理にて（図６）、現在、運転領域Ｒ３が設定されているか否かが判定される（Ｓ１２２）。運転領域Ｒ３が設定されていると判定された場合には（Ｓ１２２で「ＹＥＳ」）、予めＲＯＭ６６に設定されている図１１のマップを用いて、吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥとから、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳが算出される（Ｓ１３０）。
【００５３】
次に、高負荷増量ＯＴＰ算出処理（Ｓ１４０）が行われる。この高負荷増量ＯＴＰ算出処理について図１２のフローチャートに基づいて説明する。高負荷増量ＯＴＰ算出処理では、まず、アクセル開度ＡＣＣＰが高負荷増量判定値ＫＯＴＰＡＣを越えているか否かが判定される（Ｓ１４１）。
【００５４】
ＡＣＣＰ≦ＫＯＴＰＡＣであれば（Ｓ１４１で「ＮＯ」）、高負荷増量ＯＴＰには値「０」が設定される（Ｓ１４２）。すなわち燃料の増量補正は行われない。こうして、高負荷増量ＯＴＰ算出処理を一旦出る。
【００５５】
また、ＡＣＣＰ＞ＫＯＴＰＡＣであれば（Ｓ１４１で「ＹＥＳ」）、高負荷増量ＯＴＰには値Ｍ（例えば、１＞Ｍ＞０）が設定される（Ｓ１４４）。すなわち燃料の増量補正の実行が設定される。この増量補正は、高負荷時に触媒コンバータ４９が過熱するのを防止するためになされる。
【００５６】
図１０に戻り、ステップＳ１４０にて高負荷増量ＯＴＰが算出された後に、次に、空燃比フィードバック制御処理（Ｓ１５０）が実行される。この空燃比フィードバック制御処理の詳細を図１３に示す。
【００５７】
本処理が開始されると、まず、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１５２）。この条件とは次のごとくである。
（１）始動時でない。
【００５８】
（２）燃料カット中でない。
（３）空燃比センサ８８は活性が完了している。
（４）その他の必要条件
以上の（１）〜（４）のすべての条件が満足されたとき（Ｓ１５２で「ＹＥＳ」）に、以下に示すごとく実際に空燃比フィードバック制御処理が実行される。いずれか１つでも条件が満足されないとき（Ｓ１５２で「ＮＯ」）は、空燃比フィードバック制御は実行されず、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに「１．０」が設定されて（Ｓ１５３）、空燃比フィードバック制御処理を出る。
【００５９】
全ての条件が成立している場合（Ｓ１５２にて「ＹＥＳ」）ついて述べる。まず、空燃比センサ８８の出力電圧値Ｖｏｘが、基準電圧Ｖｒ（例えば０．４５Ｖ）より小さいか否かを判定する（Ｓ１５４）。Ｖｏｘ＜Ｖｒであれば（Ｓ１５４にて「ＹＥＳ」）、空燃比はリーンであるとして、空燃比フラグＸＯＸをリセット（ＸＯＸ←０）する（Ｓ１５６）。
【００６０】
次に、空燃比フラグＸＯＸと状態維持フラグＸＯＸＯとが一致しているか否かを判断する（Ｓ１５８）。ＸＯＸ＝ＸＯＸＯであれば（Ｓ１５８で「ＹＥＳ」）、リーン状態が継続しているものとして、空燃比フィードバック補正係数（空燃比フィードバック補正値に相当する）ＦＡＦをリーン積分量ａ（ａ＞０）増加する（Ｓ１６０）。そして空燃比フィードバック制御処理を出る。
【００６１】
一方、ＸＯＸ≠ＸＯＸＯであれば（Ｓ１５８で「ＮＯ」）、リッチ状態からリーン状態に反転したものとして、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦをリーンスキップ量Ａ（Ａ＞０）増加する（Ｓ１６２）。なおリーンスキップ量Ａはリーン積分量ａに比較して十分に大きな値に設定されている。そして後述する空燃比フィードバック補正係数学習処理（Ｓ２００）が実行される。
【００６２】
ステップ１５４で、Ｖｏｘ≧Ｖｒと判定された場合は（Ｓ１５４で「ＮＯ」）、空燃比はリッチであるとして、空燃比フラグＸＯＸをセット（ＸＯＸ←１）する（Ｓ１６６）。次に空燃比フラグＸＯＸと状態維持フラグＸＯＸＯとが一致しているか否かを判断する（Ｓ１６８）。
【００６３】
ＸＯＸ＝ＸＯＸＯであれば（Ｓ１６８で「ＹＥＳ」）、リッチ状態が継続しているものとして、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦをリッチ積分量ｂ（ｂ＞０）減少する（Ｓ１７０）。そして空燃比フィードバック制御処理を出る。
【００６４】
ＸＯＸ≠ＸＯＸＯであれば（Ｓ１６８で「ＮＯ」）、リーン状態からリッチ状態に反転したものとして空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦをリッチスキップ量Ｂ（Ｂ＞０）減少する（Ｓ１７２）。なおリッチスキップ量Ｂはリッチ積分量ｂに比較して十分に大きな値に設定されている。そして次に述べる空燃比フィードバック補正係数学習処理（Ｓ２００）が実行される。
【００６５】
空燃比フィードバック補正係数学習処理（Ｓ２００）の詳細を図１４のフローチャートに示す。空燃比フィードバック補正係数学習処理では、まず、水温センサ８６にて検出されるエンジン２の冷却水温ＴＨＷが７８℃を越えているか否かにより、暖機が完了したか否かが判定される（Ｓ２０２）。
【００６６】
ＴＨＷ≦７８℃であって暖機完了していなければ（Ｓ２０２で「ＮＯ」）、空燃比フィードバック補正係数学習は実行せずにこのまま空燃比フィードバック補正係数学習処理を出る。
【００６７】
ＴＨＷ＞７８℃であって暖機完了していれば（Ｓ２０２で「ＹＥＳ」）、次に、次式１により、前回記憶した空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦＢと今回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとの平均値ＦＡＦＡＶを算出する（Ｓ２０４）。
【００６８】
【数１】
ＦＡＦＡＶ ← （ＦＡＦＡＢ ＋ ＦＡＦ）／２ … ［式１］
次に、今回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの値を、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦＢとして記憶する（Ｓ２０６）。
【００６９】
次に、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが「０．９８」より小さいか否かを判定する（Ｓ２０８）。ＦＡＦＡＶ＜０．９８であれば（Ｓ２０８で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧを変動量γ（＞０）だけ減少させ（Ｓ２１０）、空燃比フィードバック補正係数学習処理を出る。
【００７０】
ＦＡＦＡＶ≧０．９８であれば（Ｓ２０８で「ＮＯ」）、平均値ＦＡＦＡＶが「１．０２」より大きいか否かを判定する（Ｓ２１２）。ＦＡＦＡＶ＞１．０２であれば（Ｓ２１２で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧを変動量γだけ増加させ（Ｓ２１４）、空燃比フィードバック補正係数学習処理を出る。
【００７１】
０．９８≦ＦＡＦＡＶ≦１．０２の場合（Ｓ２０８で「ＮＯ」、Ｓ２１２で「ＮＯ」）は、空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧはその値を維持したまま、空燃比フィードバック補正係数学習処理を出る。
【００７２】
なお、本実施の形態１においては、空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧは１つではなく、エンジン２の運転状態に対して複数定められた領域毎に設定され、かつ学習されているものであり、複数存在する。したがって、上述した空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧの算出や後述する空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧを用いた各種処理においては、運転状態に応じて選択された空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧが対象となる。
【００７３】
空燃比フィードバック補正係数学習処理（Ｓ２００）の後には、図１３に示したごとく、状態維持フラグＸＯＸＯに空燃比フラグＸＯＸの値を設定して（Ｓ２２０）、空燃比フィードバック制御処理を出る。
【００７４】
そして、図１０に示したごとく、空燃比フィードバック制御処理（Ｓ１５０）を終了すると、次式２に示すごとく、燃料噴射量Ｑが算出される（Ｓ２３０）。
【００７５】
【数２】
Ｑ ← ＱＢＳ{ 1 + ＯＴＰ + (ＦＡＦ-１.０) + (ＫＧ-１.０)}α + β… ［式２］
ここで、α，βはエンジン２の種類や制御の内容に応じて適宜設定される係数である。
【００７６】
こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了する。
一方、ステップＳ１２２にて、運転領域Ｒ３以外の領域、すなわちリーン燃焼にて運転される運転領域Ｒ１，Ｒ２のいずれかの場合は（Ｓ１２２で「ＮＯ」）、次にリーン燃焼移行可フラグＦＬが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ１８５）。ここで、リーン燃焼移行可フラグＦＬは後述する燃料系異常診断処理にて設定されるフラグである。
【００７７】
ＦＬ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ１８５で「ＹＥＳ」）、次に、燃料噴射量Ｑに、運転領域設定処理（図６）のステップＳ１１０にて求められているリーン燃料噴射量ＱＬが設定される（Ｓ１９０）。こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了する。
【００７８】
ＦＬ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１８５で「ＮＯ」）、運転領域Ｒ１，Ｒ２のいずれにあっても、リーン燃焼が禁止されるので、処理はステップＳ１３０以下のストイキ燃焼処理に切り替わる。
【００７９】
また、暖機完了していなければ（Ｓ１２１で「ＮＯ」）、運転領域Ｒ３の場合と同様に、ステップＳ１３０以下のストイキ燃焼処理が行われる。
上述したごとくの燃料系の制御がなされているエンジン２において行われる燃料系異常診断処理のフローチャートを図１５に示す。本処理は予め設定されている周期で繰り返し実行される処理である。
【００８０】
まず、予備診断完了フラグＦｅが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ３１０）。ここで、予備診断完了フラグＦｅはエンジン２の起動毎に「ＯＦＦ」に初期化されているフラグである。
【００８１】
予備診断完了フラグＦｅが「ＯＦＦ」である場合には（Ｓ３１０で「ＮＯ」）、次に予備診断の実行条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ３２０）。この実行条件は、図１３のステップＳ１５２で述べた空燃比フィードバック制御の実行条件の成立や、エンジン２の運転状態が過渡時ではない等の条件が含まれるものである。ただし、「暖機完了後（本実施の形態では、冷却水温度ＴＨＷ≧７８℃）」は条件に含まれていない。
【００８２】
予備診断の実行条件が不成立ならば（Ｓ３２０で「ＮＯ」）、次に異常診断の実行条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ３３０）。この実行条件は、前述したステップＳ１５２で述べた空燃比フィードバック制御の実行条件の成立や、エンジン２の運転状態が過渡時ではない等の条件が含まれる条件である。ただし、予備診断の実行条件と異なり、「暖機完了後（本実施の形態では、冷却水温度ＴＨＷ≧７８℃）」は条件に含まれる。すなわち、予備診断の方が、異常診断に比較して実行条件が緩く設定されている。
【００８３】
異常診断の実行条件が不成立ならば（Ｓ３３０で「ＮＯ」）、このまま燃料系異常診断処理を一旦終了する。
したがって、予備診断完了フラグＦｅ＝「ＯＦＦ」の状態で、予備診断の実行条件も異常診断の実行条件も不成立の場合は、本燃料系異常診断処理ではステップＳ３１０，Ｓ３２０，Ｓ３３０の判定処理を繰り返すのみである。
【００８４】
このような判定処理を繰り返している内に、条件が緩い予備診断の実行条件が成立する（Ｓ３２０で「ＹＥＳ」）。例えば、始動が終了し、暖機中にストイキ燃焼における空燃比フィードバック制御が開始されると、予備診断の実行条件が成立する。このことにより、予備診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理（Ｓ３４０）が実行される。この予備診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理を図１６のフローチャートに基づいて説明する。
【００８５】
予備診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理では、まず、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが次式３（ＦＡＦの正常範囲に相当する）を満足し、かつトータル挙動値ＦＡＦＫＧＤが次式４（ＦＡＦＫＧＤの正常範囲に相当する）を満足している状態の継続時間の測定が実行される（Ｓ３４２）。
【００８６】
【数３】
−０．１８ ≦ ＦＡＦ−１．０ ≦ ０．１５ … ［式３］
−０．３０ ＜ ＦＡＦＫＧＤ ＜ ０．３０ … ［式４］
ここで、トータル挙動値ＦＡＦＫＧＤは、次式５に示すごとく算出される値であり、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦと空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧとを総合した挙動を表す値である。
【００８７】
【数４】
ＦＡＦＫＧＤ ← ＦＡＦ ＋ ＫＧ − ２．０ … ［式５］
このトータル挙動値ＦＡＦＫＧＤは、実際には、更に、ステップＳ３４２が継続的に繰り返し実行されている期間に、重み付け平均処理がなされた値が用いられる。
【００８８】
また、空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧは空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦと異なり、暖機中では算出されていない。したがって暖機中ではＲＡＭ６４の一部を構成するバックアップＲＡＭに記憶されている前回行われた空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧを用いる。
【００８９】
次に、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが次式６（ＦＡＦの異常範囲に相当する）を満足している状態の積算時間が測定実行される（Ｓ３４４）。
【００９０】
【数５】
ＦＡＦ−１．０ ＞ ０．１５ … ［式６］
ここで積算時間とは、ステップＳ３４２が継続的に繰り返し実行されている期間に、前記式６を満足している時間を合計した時間を意味する。
【００９１】
予備診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理（Ｓ３４０）の次には予備診断が行われる（Ｓ３５０）。
予備診断では、次の（１）〜（３）の判断がなされる。
【００９２】
（１）．燃料系が正常である。
（２）．燃料系が正常であることが明確ではない。
（３）．データが不足で未だ（１）か（２）かは決定できない。
【００９３】
前記（１）の判断は、次の（ａ）または（ｂ）のいずれかの条件が成立した場合に行われる。
（ａ）．ステップＳ３４２にて計測されている式３および式４を満足している状態の継続時間が１０秒（正常判定時間に相当する）を経過した。
【００９４】
（ｂ）．始動時の水温ＴＨＷが４０℃（温度判定値に相当する）を越えていた。
前記（２）の判断は、次の（ｃ）または（ｄ）のいずれかの条件が成立した場合に行われる。
【００９５】
（ｃ）．前記（ａ）および（ｂ）のいずれも未成立で、かつステップＳ３４４にて計測されている式６を満足している状態の積算時間が３０秒（異常判定時間に相当する）を経過した。
【００９６】
（ｄ）．後述する異常診断による異常であるとの診断履歴が存在する。この診断履歴は、例えば、今回エンジン２が起動してから現在までの異常診断の履歴、またはバックアップＲＡＭに記憶されている前回エンジン２が継続的に運転されていた期間における異常診断の履歴のいずれかにおいて異常と診断されていた状態である。
【００９７】
前記（３）の判断は、前記（１）および（２）の判断がいずれもできていない場合に行われる。
上述した判断の内、予備診断（Ｓ３５０）にて前記（３）の判断がなされている間は、予備診断（Ｓ３５０）から直ちにステップＳ３３０に移行する。
【００９８】
予備診断（Ｓ３５０）にて、前記（１）の判断がなされた場合には、燃料系が正常であると診断されるので、予備診断（Ｓ３５０）の次にリーン燃焼移行可フラグＦＬに「ＯＮ」が設定される（Ｓ３６０）。このことにより、以後エンジン２が継続して運転されている限り、前述した燃料噴射時期制御処理（図９）のステップＳ２５０にては「ＹＥＳ」と判定されるようになる。更に、燃料噴射量制御処理（図１０）のステップＳ１８５にても「ＹＥＳ」と判定されるようになる。このことにより、運転領域設定処理（図６）にて決定される運転領域がＲ１，Ｒ２である場合には成層によるリーン燃焼を実行することになる。
【００９９】
次に、予備診断完了フラグＦｅに「ＯＮ」が設定されて（Ｓ３７０）、ステップＳ３３０に移行する。
また、予備診断（Ｓ３５０）にて、前記（２）の判断がなされた場合には、燃料系が正常であることが明確でないと診断される。すなわち、燃料系が正常とは言えず、異常の可能性が生じているので、予備診断（Ｓ３５０）後に、リーン燃焼移行可フラグＦＬに「ＯＮ」は設定されず、「ＯＦＦ」のままとされる。このことにより、以後エンジン２が継続して運転されている限り、前述した燃料噴射時期制御処理（図９）のステップＳ２５０にては「ＮＯ」と判定され続ける。更に、燃料噴射量制御処理（図１０）のステップＳ１８５にても「ＮＯ」と判定され続ける。このことにより、運転領域設定処理（図６）にて決定される運転領域がＲ１，Ｒ２であったとしても成層によるリーン燃焼は実行されず、均質によるストイキ燃焼が実行される。
【０１００】
次に、予備診断完了フラグＦｅに「ＯＮ」が設定されて（Ｓ３７０）、ステップＳ３３０に移行する。
このように予備診断（Ｓ３５０）にて、前記（１）または（２）の判断がなされた場合には、予備診断完了フラグＦｅに「ＯＮ」が設定される（Ｓ３７０）ので、次の周期では、ステップＳ３１０にて「ＹＥＳ」と判定されて、ステップＳ３２０〜Ｓ３７０の処理は実行されなくなる。なお、予備診断完了フラグＦｅ＝「ＯＮ」が維持されるのは、エンジン２の運転が継続している間であり、次のエンジン始動時には、予備診断完了フラグＦｅは「ＯＦＦ」に初期化される。
【０１０１】
次に、異常診断の実行条件が成立した場合（Ｓ３３０で「ＹＥＳ」）について説明する。
ステップＳ３３０にて「ＹＥＳ」と判定されると、異常診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理（Ｓ３８０）が実行される。この異常診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理を図１７のフローチャートに基づいて説明する。
【０１０２】
異常診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理では、トータル挙動値ＦＡＦＫＧＤが次式７または式８のいずれかを満足している状態の継続時間の測定が実行される（Ｓ３８２）。
【０１０３】
【数６】
ＦＡＦＫＧＤ ≦ −０．３５ … ［式７］
ＦＡＦＫＧＤ ≧ ０．３５ … ［式８］
異常診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理（Ｓ３８０）の次には異常診断が行われる（Ｓ３９０）。
【０１０４】
異常診断では、次の（１），（２）の判断がなされる。
（１）．燃料系が異常である。
（２）．データ不足も含めて、燃料系が異常とは診断できない。
【０１０５】
前記（１）の判断は、次の（ａ）の条件が成立した場合に行われる。
（ａ）．ステップＳ３８２にて計測されている式７または式８のいずれかを満足している状態の継続時間が６秒を経過した。
【０１０６】
前記（２）の判断は、前記（１）の判断ができない場合に行われる。
異常診断（Ｓ３９０）にて、前記（１）の判断がなされた場合には、燃料系が異常であることが判明するので、異常診断（Ｓ３９０）の次に本トリップ異常フラグＦｆを「ＯＮ」に設定し（Ｓ４００）、一旦処理を終了する。このように本トリップ異常フラグＦｆが「ＯＮ」になることにより、図示していない処理により、例えば、ＲＡＭ６４内のバックアップＲＡＭに燃料系の異常を表すデータが記憶されたり、あるいは運転席の警告ランプが点灯される。
【０１０７】
また、異常診断（Ｓ３９０）にて、前記（２）の判断がなされた場合には、このまま一旦処理を終了する。
上述したごとくの燃料系異常診断処理がエンジン２が運転されている限り繰り返されることにより、燃料系の異常を診断することになる。
【０１０８】
図１８に、暖機中に予備診断（Ｓ３５０）にて、燃料系が正常であると診断された例を示す。冷却水温ＴＨＷが４０℃未満でのエンジン２の始動後に、ステップＳ３４２にて計測されている式３および式４を満足している状態の継続時間が１０秒を経過すると（時刻ｔ１）、予備診断（Ｓ３５０）では燃料系が正常であると診断され、リーン燃焼移行可フラグＦＬを「ＯＮ」に設定し（Ｓ３６０）、予備診断完了フラグＦｅに「ＯＮ」を設定する（Ｓ３７０）。
【０１０９】
このことにより、以後、エンジン２が運転を継続している限りは、予備診断はなされず、暖機完了（時刻ｔ２）後、運転領域Ｒ１，Ｒ２のいずれかであれば、燃料噴射時期制御処理（図９）ではステップＳ２５０では「ＹＥＳ」と判定され、燃料噴射量制御処理（図１０）ではステップＳ１８５で「ＹＥＳ」と判定される。したがって、リーン燃料噴射量ＱＬに基づいて燃料噴射量が設定され（Ｓ１９０）、成層によるリーン燃焼（Ｓ２５４，Ｓ２５８）が行われる。また、運転領域Ｒ３となれば、均質燃焼（Ｓ２６０）でかつストイキ燃焼にて空燃比フィードバック制御あるいは必要に応じてリッチ燃焼が行われる（Ｓ１３０〜Ｓ２３０）。
【０１１０】
図１９に、暖機中に予備診断にて、燃料系の正常が明確でないと診断された例を示す。冷却水温ＴＨＷが４０℃未満でのエンジン２の始動後に、ステップＳ３４２にて計測されている式３および式４を満足している状態の継続時間が１０秒を経過しておらず、ステップＳ３４４にて計測されている式６を満足している状態の積算時間が３０秒を経過すると（時刻ｔ１１）、予備診断（Ｓ３５０）では燃料系の正常が明確でないと診断され、リーン燃焼移行可フラグＦＬを「ＯＦＦ」のままとして、予備診断完了フラグＦｅに「ＯＮ」を設定する（Ｓ３７０）。
【０１１１】
このことにより、以後、エンジン２が運転を継続している限りは、予備診断（Ｓ３５０）はなされない。更に、暖機完了（時刻ｔ１２）後において、運転領域Ｒ１，Ｒ２のいずれにおいても、燃料噴射時期制御処理（図９）ではステップＳ２５０にて「ＮＯ」と判定されるので吸気行程噴射（Ｓ２６０）となり、燃料噴射量制御処理（図１０）ではステップＳ１８５で「ＮＯ」と判定される。このため、ストイキ燃焼にて空燃比フィードバック制御あるいは必要に応じてリッチ燃焼が行われ（Ｓ１３０〜Ｓ２３０）、リーン燃焼は実行されない。
【０１１２】
上述した実施の形態１において、ステップＳ３２０，Ｓ３４０，Ｓ３５０が予備診断手段としての処理に、ステップＳ１８５，Ｓ２５０がリーン燃焼禁止手段としての処理に、ステップＳ３３０，Ｓ３８０，Ｓ３９０が異常診断手段としての処理に相当する。
【０１１３】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．予備診断（Ｓ３５０）における燃料系が正常であるか否かの診断においては、エンジン２が暖機中であっても、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの挙動が正常と言える範囲に入っていれば直ちに燃料系が正常であると断定できる。
【０１１４】
一方、異常診断（Ｓ３９０）においては、燃料系が異常であるか否かを診断するため、暖機完了後で十分にエンジン２の運転状態が安定している場合でないと診断は下せない。すなわち、燃料系が正常であってもエンジン２が十分に安定していないと一時的に異常な範囲に入ることがあるからである。しかし、エンジン２の運転状態が十分に安定すると成層によるリーン燃焼がほぼ確実に実行されてしまう。このため、ストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される異常診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに基づく異常診断が困難となる。
【０１１５】
しかし、本実施の形態では、暖機中に予備診断（Ｓ３５０）により燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合においてリーン燃焼を禁止している（Ｓ２５０およびＳ１８５で「ＮＯ」）。このことにより、ストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御が、エンジン２の運転状態が十分に安定した状態でも実現されて、異常診断（Ｓ３９０）による正確な異常診断が容易に実現できる。
【０１１６】
しかも、予備診断（Ｓ３５０）にて燃料系が正常であると診断された場合はリーン燃焼移行可フラグＦＬが「ＯＮ」とされる（Ｓ３６０）ので、リーン燃焼は禁止されない（Ｓ２５０およびＳ１８５で「ＹＥＳ」）。このため、燃料系が正常であるにも関わらずリーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼を行わなくて済む。
【０１１７】
このようにして燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。
（ロ）．本実施の形態１のエンジン２では、予備診断（Ｓ３５０）は暖機中も含めて空燃比フィードバック制御で算出される空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき診断をしている。一方、異常診断（Ｓ３９０）は、暖機完了後における空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき診断している。
【０１１８】
したがって、予備診断（Ｓ３５０）は、異常診断（Ｓ３９０）に先行して、燃料系が正常であるか否かを診断できる。そして、この予備診断（Ｓ３５０）が、燃料系が正常であることが明確でないとの診断をすれば、リーン燃焼の禁止により（Ｓ２５０およびＳ１８５で「ＮＯ」）、暖機完了後においてもエンジン２の運転状態が十分に安定した状態でストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御を十分な時間実現させることができる。このため、異常診断（Ｓ３９０）は、暖機完了後にエンジン２の運転状態が十分に安定した状態で得られる空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき正確な異常診断が容易に実現できる。
【０１１９】
（ハ）．予備診断（Ｓ３５０）においては、エンジン２の始動時における冷却水温ＴＨＷ（内燃機関の温度に相当する）が、暖機が完了する機関温度（７８℃）より低く設定された温度判定値（４０℃）を越えている場合には、燃料系が正常であると見なしている。このようにエンジン２の始動時における冷却水温ＴＨＷが温度判定値を越えていることにより、暖機が完了するまでの時間が短い場合には、異常診断（Ｓ３９０）手段に先行して、予備診断（Ｓ３５０）にて燃料系が正常であるか否かを診断することが困難となる。このため、始動時における冷却水温ＴＨＷが温度判定値を越えている場合には、燃料系が正常であると見なすことにより、リーン燃焼を禁止しないようにしている。このことにより、リーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼が行われることが無くなり、燃費を徒に悪化させることが無い。
【０１２０】
（ニ）．予備診断（Ｓ３５０）においては、前記式３および前記式４を満足している状態の継続時間が１０秒を経過した場合に、燃料系が正常であると診断している。このような正常診断は、診断するためのエンジン２の運転状態として暖機中のような不安定な運転状態を選択しても、異常診断（Ｓ３９０）にて異常と診断するのとは異なり容易である。すなわち、不安定な運転条件だからこそ、前記式３および前記式４を満足している状態の継続時間が１０秒を経過すれば、正常であることは間違いないからである。
【０１２１】
このことにより上述した（イ）〜（ハ）を、更に効果的なものとできる。
（ホ）．予備診断（Ｓ３５０）においては、前記式３および前記式４を満足している状態の継続時間が１０秒を経過した条件を満足していない場合において、ステップＳ３４４にて計測されている式６を満足している状態の積算時間が３０秒を経過したときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断している。
【０１２２】
このことにより、燃料系が正常であることが明確でないとの診断により、燃料系が異常である可能性がより高い状態を捉えることができる。したがって、ステップＳ１８５，Ｓ２５０によるリーン燃焼の禁止を、より的確に実行させることができるようになり、ストイキ燃焼の実行を効果的に抑制して、燃費の悪化を一層効果的に防止できる。
【０１２３】
（ヘ）．予備診断（Ｓ３５０）においては、今回あるいは前回のエンジン２の運転時に異常診断（Ｓ３９０）にて異常と判定された履歴が存在しているときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断している。
【０１２４】
このことにより、燃料系が正常であることが明確でないとの診断にて、燃料系が異常である可能性がより高い状態を捉えることができる。したがって、ステップＳ１８５，Ｓ２５０によるリーン燃焼の禁止を、より的確に実行させることができ、ストイキ燃焼の実行を効果的に抑制して、燃費の悪化を一層効果的に防止できる。
【０１２５】
［その他の実施の形態］
・前記実施の形態において、予備診断（Ｓ３５０）にて「（２）．燃料系が正常であることが明確ではない。」と診断する条件（ｃ）に、式６に対する論理和として次式９を加えても良い。
【０１２６】
【数７】
ＦＡＦ−１．０ ＜ −０．１８ … ［式９］
・前記実施の形態において、ステップＳ２０４では空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶを、前回記憶した空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦＢと今回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとの平均値として算出していた。これ以外に、前回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶと今回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとを用いて、前回の平均値ＦＡＦＡＶ側に重みを付けた重み付け平均値としてＦＡＦＡＶを算出しても良い。
【０１２７】
・前記実施の形態において、成層によるリーン燃焼を実行するエンジンの例を示したが、成層によらず均質によるリーン燃焼を実行するものであっても良い。またリーン燃焼を行う場合に必要に応じて成層によるか均質によるかを選択して実行するものであっても良い。
【０１２８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、次のような形態を含むものであることを付記しておく。
（１）．予備診断手段の実行条件は、異常診断手段に比較して、内燃機関がより不安定な運転状態も含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【０１２９】
このように異常診断手段よりも頻度高くなされる予備診断手段の診断結果によりリーン燃焼が禁止されることにより、ストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御が、内燃機関の運転状態が十分に安定した状態にてもリーン燃焼にて邪魔されることなく実現される。したがって、異常診断手段による正確な異常診断が容易に実現できる。
【０１３０】
しかも、予備診断手段にて燃料系が正常であると診断された場合はリーン燃焼は禁止されない。このため、燃料系が正常であるにも関わらずリーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼を行わなくて済む。
【０１３１】
このようにして燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。
（２）．予備診断手段は、一度診断を下すと内燃機関が継続運転している間は、診断を実行しないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【０１３２】
このことにより、予備診断手段にて、燃料系が正常であるとの診断、あるいは燃料系が正常であることが明確でないとの診断が終了した後は、内燃機関が継続運転している間は、予備診断手段による一度の診断結果に基づいて、異常診断手段による異常か否かの診断のみがなされる。このようにして、内燃機関の運転初期のみに予備診断手段を機能させて、以後は本来の異常診断を実行させることとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１としての筒内噴射式内燃機関およびその燃焼制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】 実施の形態１におけるシリンダヘッドの平面断面図。
【図３】 実施の形態１のピストンにおける頂面部分の平面図。
【図４】 図２におけるＸ−Ｘ断面図。
【図５】 図２におけるＹ−Ｙ断面図。
【図６】 実施の形態１における運転領域設定処理のフローチャート。
【図７】 実施の形態１においてリーン燃料噴射量ＱＬを算出するためのマップの構成説明図。
【図８】 実施の形態１において運転領域を決定するためのマップの構成説明図。
【図９】 実施の形態１における燃料噴射時期制御処理のフローチャート。
【図１０】 実施の形態１における燃料噴射量制御処理のフローチャート。
【図１１】 実施の形態１において理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳを算出するためのマップの構成説明図。
【図１２】 実施の形態１における高負荷増量算出処理のフローチャート。
【図１３】 実施の形態１における空燃比フィードバック制御処理のフローチャート。
【図１４】 実施の形態１における空燃比フィードバック補正係数学習処理のフローチャート。
【図１５】 実施の形態１における燃料系異常診断処理のフローチャート。
【図１６】 実施の形態１における予備診断用空燃比フィードバック補正係数挙動検出処理のフローチャート。
【図１７】 実施の形態１における異常診断用空燃比フィードバック補正係数挙動検出処理のフローチャート。
【図１８】 実施の形態１における制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１９】 実施の形態１における制御の一例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、２ａ…シリンダ、４…シリンダブロック、６…ピストン、８…シリンダヘッド、１０…燃焼室、１２ａ…第１吸気弁、１２ｂ…第２吸気弁、１４ａ…第１吸気ポート、１４ｂ…第２吸気ポート、１６…排気弁、１８…排気ポート、２０…点火プラグ、２２…燃料噴射弁、２４…凹部、２６…周壁面、３０…吸気マニホールド、３０ａ…第１吸気通路、３０ｂ…第２吸気通路、３２…サージタンク、３４…気流制御弁、３６… シャフト、３７…負圧式アクチュエータ、４０…吸気ダクト、４２…エアクリーナ、４４…モータ、４６…スロットル弁、４６ａ…スロットル開度センサ、４８…排気マニホルド、４９…触媒コンバータ、６０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、６２… 双方向性バス、６４…ＲＡＭ、６６…ＲＯＭ、６８…ＣＰＵ、７０…入力ポート、７２…出力ポート、７３…ＡＤ変換器、７４…アクセルペダル、７６…アクセル開度センサ、７８…ＡＤ変換器、８０…上死点センサ、８２…クランク角センサ、８４…吸気圧センサ、８５…ＡＤ変換器、８６…水温センサ、８７…ＡＤ変換器、８８…空燃比センサ、８９…ＡＤ変換器、９２，９４，９６，９８…駆動回路、１０２…イグナイタ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、リーン燃焼とストイキ燃焼とを含む燃焼形態の内から内燃機関の運転状態に応じて適切な燃焼形態を選択して燃焼制御すると共に、ストイキ燃焼時には排気成分の検出値に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関においては、触媒による排気浄化を効果的に行うため、空燃比を理論空燃比に制御する手法が採用されている。このように空燃比を理論空燃比に制御するためには、排気経路に空燃比センサなどを設けて、その出力に基づいて混合気の燃料濃度を調整する空燃比フィードバック制御を実行している。
【０００３】
このような空燃比フィードバック制御を行うシステムにおいて、燃料系に異常が発生した場合には、混合気の燃料濃度が所望の状態とならず、空燃比フィードバック制御を適切に実行することが困難となる。このことにより排気成分が所望の状態とならず、触媒による排気浄化が困難となりエミッションの悪化等の問題を招く。
【０００４】
このようなエミッションの悪化等を防止するために、燃料系の異常を検出するシステムが提案されている（特開平５−２６０８５号公報）。このシステムでは、空燃比フィードバック制御にて求められている空燃比フィードバック補正値が正常な範囲から外れる場合には、燃料系に異常が生じたものと判定して、その旨の警告を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、筒内噴射型火花点火式内燃機関などに代表されるごとく、混合気を理論空燃比として燃焼させるストイキ燃焼以外に、必要に応じて混合気を理論空燃比よりも稀薄にして燃焼させるリーン燃焼を実行して燃費を向上させる内燃機関が実用化されている。このような内燃機関においては、内燃機関の運転状態が安定して来るとリーン燃焼を開始するため、空燃比フィードバック制御を実行する機会が少なくなる。このため、空燃比フィードバック補正値に基づく燃料系の異常診断が困難となる。
【０００６】
特に、異常判定は内燃機関の運転状態が十分に安定した状態で、ある程度の時間継続して行うことが正確な判断を行う上で重要である。しかし、上述したごとく、同様な安定状態にてリーン燃焼も実行が開始される。このため、異常判定を開始しようとしても、空燃比フィードバック制御がなかなか実行されなかったり、あるいは頻繁に停止して燃料系の異常診断が困難となるおそれがある。
【０００７】
このような燃料系の異常診断が困難となる状況を解決するために、リーン燃焼が実行されるのを禁止して、燃料系の異常診断を行う手法が考えられる。しかし、燃料系が異常でもないのに診断のためにリーン燃焼を禁止すると燃費の悪化を招くことになる。
【０００８】
本発明は、燃料系の異常が容易に診断できると共に、このような異常診断のためのリーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能な内燃機関の燃焼制御装置の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置は、理論空燃比よりも燃料濃度の稀薄な混合気を燃焼室内で燃焼させるリーン燃焼と理論空燃比の混合気を燃焼室内で燃焼させるストイキ燃焼とを含む燃焼形態の内から内燃機関の運転状態に応じて適切な燃焼形態を選択して燃焼制御すると共に、ストイキ燃焼時には排気成分の検出値に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の燃焼制御装置であって、内燃機関の暖機中におけるストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系が正常であるか否かを診断する予備診断手段と、予備診断手段にて燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合にリーン燃焼を禁止するリーン燃焼禁止手段と、内燃機関の暖機完了後におけるストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系の異常を診断する異常診断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
異常診断手段は燃料系が異常であるか否かを診断するため、かなり内燃機関の運転状態が安定している場合でないと診断は下せない。すなわち、内燃機関の運転状態が不安定となるような状況では、燃料系が正常であっても空燃比フィードバック補正値の挙動が不安定となり、異常とされる範囲に入ってしまうおそれがあるからである。したがって、内燃機関の運転状態が十分に安定した時に異常診断手段を起動させることになる。しかし、内燃機関の運転状態が十分に安定するとリーン燃焼が高い頻度で実行されてしまう。このため、単に、異常診断手段のみでは、ストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づく異常診断が困難となる。
【００１１】
本請求項１では、異常診断手段以外に予備診断手段およびリーン燃焼禁止手段を備えている。この内で予備診断手段にて行われる、燃料系が正常であるか否かの診断は、診断するための内燃機関の運転状態として不安定な運転状態を選択しても問題ない。これは、不安定な運転状態であるために燃料系が実際には正常でも異常な空燃比フィードバック補正値を示しやすい状況下でも、空燃比フィードバック補正値の挙動が正常と言える範囲に入っていれば、燃料系が正常であると言えるからである。すなわち、予備診断手段は異常診断手段よりも診断頻度が自ずと高くなる。
【００１２】
このように異常診断手段よりも診断頻度の高い予備診断手段にて燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合には、リーン燃焼禁止手段によりリーン燃焼を禁止する。このことにより、ストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御が、内燃機関の運転状態が十分に安定した状態でもリーン燃焼にて邪魔されることなく実現されて、異常診断手段による正確な異常診断が容易に実現できる。
【００１３】
しかも、予備診断手段にて燃料系が正常であると診断された場合はリーン燃焼は禁止されない。このため、燃料系が正常であるにも関わらずリーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼を行わなくて済む。
【００１４】
このようにして燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。
【００１５】
さらに予備診断手段は、暖機中でのストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて得られる空燃比フィードバック補正値に基づいて、異常診断手段に先行して、燃料系が正常であるか否かを診断できる。そして、この予備診断手段の診断が、燃料系が正常であることが明確でないとの診断であれば、リーン燃焼禁止手段によるリーン燃焼の禁止により、暖機完了後において内燃機関の運転状態が十分に安定した状態でストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御を十分な時間実現させることができる。このため、異常診断手段は、暖機完了後に内燃機関の運転状態が十分に安定した状態で得られる空燃比フィードバック補正値に基づき正確な異常診断が容易に実現できる。
【００１６】
しかも、予備診断手段にて燃料系が正常であると診断された場合は、暖機完了後においてリーン燃焼は禁止されない。このため、燃料系が正常であるにも関わらずリーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼を行わなくて済む。
【００１７】
このようにして燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。
請求項２記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項１記載の構成において、予備診断手段は、内燃機関の始動時における内燃機関の温度が、内燃機関の暖機が完了する機関温度より低く設定された温度判定値を越えている場合には、燃料系が正常であると見なすことを特徴とする。
【００１８】
なお、このように始動時における内燃機関の温度が温度判定値を越えていることにより、暖機が完了するまでの時間が短い場合には、異常診断手段に先行して、予備診断手段が燃料系が正常であるか否かを診断することが困難となるおそれがある。このため、始動時における内燃機関の温度が温度判定値を越えている場合には、燃料系が正常であると見なすことにより、リーン燃焼を禁止しないようにしても良い。このことにより、請求項２の作用効果に加えて、予備診断手段が異常診断手段に先行して診断することが困難となっても、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となる。
【００１９】
請求項３記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項１又は２記載の構成において、予備診断手段は、空燃比フィードバック補正値が正常範囲に含まれかつ空燃比フィードバック補正値と空燃比フィードバック補正値の学習値との和が正常範囲に含まれた状態が、正常判定時間の間、継続した場合に、燃料系が正常であると診断することを特徴とする。
【００２０】
このようにすることにより、予備診断手段にて、燃料系が正常であると診断することとしても良い。このような正常診断は、診断するための内燃機関の運転状態として不安定な運転状態を選択しても、異常と診断するのとは異なり容易にできる。すなわち、不安定な運転条件だからこそ、空燃比フィードバック補正値が正常範囲に含まれかつ空燃比フィードバック補正値と空燃比フィードバック補正値の学習値との和が正常範囲に含まれた状態が正常判定時間の間継続すれば、正常であることは間違いないからである。
【００２１】
このことにより請求項１又は２記載の作用効果を生じ、燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。
【００２２】
請求項４記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項１〜３のいずれか記載の構成において、予備診断手段は、空燃比フィードバック補正値が正常範囲に含まれかつ空燃比フィードバック補正値と空燃比フィードバック補正値の学習値との和が正常範囲に含まれた状態が正常判定時間の間継続した条件を満足していない場合において、空燃比フィードバック補正値が異常範囲に含まれた状態が、異常判定時間の間、継続したときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断することを特徴とする。
【００２３】
このように燃料系が正常であると診断する条件が満足されていないことに加えて、空燃比フィードバック補正値が異常範囲に含まれた状態が異常判定時間の間継続したとの条件を燃料系が正常であることが明確でないと診断する条件としている。
【００２４】
このような条件を採用することにより、燃料系が正常であることが明確でないとの診断によって、燃料系が異常である可能性がより高い状態を捉えることができる。したがって、請求項１〜３のいずれかの作用効果に加えて、リーン燃焼禁止手段によるリーン燃焼の禁止を、より的確に実行させることができるようになり、ストイキ燃焼の実行を効果的に抑制して、燃費の悪化を一層効果的に防止できる。
【００２５】
請求項５記載の内燃機関の燃焼制御装置は、請求項１〜３のいずれか記載の構成において、予備診断手段は、今回あるいは前回の内燃機関運転時に異常診断手段にて異常と判定された履歴が存在しているときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断することを特徴とする。
【００２６】
このように今回あるいは前回の内燃機関運転時に異常診断手段にて異常と判定された履歴が存在しているとの条件を燃料系が正常であることが明確でないと診断する条件としている。
【００２７】
このような条件を採用することにより、燃料系が正常であることが明確でないとの診断によって、燃料系が異常である可能性がより高い状態を捉えることができる。したがって、請求項１〜３のいずれかの作用効果に加えて、リーン燃焼禁止手段によるリーン燃焼の禁止を、より的確に実行させることができるようになり、ストイキ燃焼の実行を効果的に抑制して、燃費の悪化を一層効果的に防止できる。
請求項６記載の内燃機関の燃焼制御装置は、理論空燃比よりも燃料濃度の稀薄な混合気を燃焼室内で燃焼させるリーン燃焼と理論空燃比の混合気を燃焼室内で燃焼させるストイキ燃焼とを含む燃焼形態の内から内燃機関の運転状態に応じて適切な燃焼形態を選択して燃焼制御すると共に、ストイキ燃焼時には排気成分の検出値に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の燃焼制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じて実行されるストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系が正常であるか否かを診断するとともに、今回あるいは前回の内燃機関運転時に異常診断手段にて異常と判定された履歴が存在しているときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断する予備診断手段と、予備診断手段にて燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合にリーン燃焼を禁止するリーン燃焼禁止手段と、ストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系の異常を診断する異常診断手段と、を備えたことを特徴とする。
異常診断手段は燃料系が異常であるか否かを診断するため、かなり内燃機関の運転状態が安定している場合でないと診断は下せない。すなわち、内燃機関の運転状態が不安定となるような状況では、燃料系が正常であっても空燃比フィードバック補正値の挙動が不安定となり、異常とされる範囲に入ってしまうおそれがあるからである。したがって、内燃機関の運転状態が十分に安定した時に異常診断手段を起動させることになる。しかし、内燃機関の運転状態が十分に安定するとリーン燃焼が高い頻度で実行されてしまう。このため、単に、異常診断手段のみでは、ストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づく異常診断が困難となる。
本請求項６では、異常診断手段以外に予備診断手段およびリーン燃焼禁止手段を備えている。この内で予備診断手段にて行われる、燃料系が正常であるか否かの診断は、診断するための内燃機関の運転状態として不安定な運転状態を選択しても問題ない。これは、不安定な運転状態であるために燃料系が実際には正常でも異常な空燃比フィードバック補正値を示しやすい状況下でも、空燃比フィードバック補正値の挙動が正常と言える範囲に入っていれば、燃料系が正常であると言えるからである。すなわち、予備診断手段は異常診断手段よりも診断頻度が自ずと高くなる。
このように異常診断手段よりも診断頻度の高い予備診断手段にて燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合には、リーン燃焼禁止手段によりリーン燃焼を禁止する。このことにより、ストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御が、内燃機関の運転状態が十分に安定した状態でもリーン燃焼にて邪魔されることなく実現されて、異常診断手段による正確な異常診断が容易に実現できる。
しかも、予備診断手段にて燃料系が正常であると診断された場合はリーン燃焼は禁止されない。このため、燃料系が正常であるにも関わらずリーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼を行わなくて済む。
また本請求項６では、燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。このように今回あるいは前回の内燃機関運転時に異常診断手段にて異常と判定された履歴が存在しているとの条件を燃料系が正常であることが明確でないと診断する条件としている。
このような条件を採用することにより、燃料系が正常であることが明確でないとの診断によって、燃料系が異常である可能性がより高い状態を捉えることができる。したがって、リーン燃焼禁止手段によるリーン燃焼の禁止を、より的確に実行させることができるようになり、ストイキ燃焼の実行を効果的に抑制して、燃費の悪化を一層効果的に防止できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された筒内噴射式内燃機関およびその燃焼制御装置の概略構成を表す。筒内噴射式内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）２は、その出力により自動車を駆動するために自動車に搭載されているものである。このエンジン２は６つのシリンダ２ａを有している。図２〜図５にも示すごとく、各シリンダ２ａには、シリンダブロック４、シリンダブロック４内で往復動するピストン６、およびシリンダブロック４上に取り付けられたシリンダヘッド８にて区画された燃焼室１０がそれぞれ形成されている。
【００２９】
そして各燃焼室１０には、それぞれ第１吸気弁１２ａ、第２吸気弁１２ｂおよび一対の排気弁１６が設けられている。この内、第１吸気弁１２ａは第１吸気ポート１４ａに接続され、第２吸気弁１２ｂは第２吸気ポート１４ｂに接続され、一対の排気弁１６は一対の排気ポート１８にそれぞれ接続されている。
【００３０】
図２はシリンダヘッド８の平面断面図であって、図示されるように第１吸気ポート１４ａおよび第２吸気ポート１４ｂは略直線状に延びるストレート型吸気ポートである。また、シリンダヘッド８の内壁面の中央部には点火プラグ２０が配置されている。更に、第１吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘッド８の内壁面周辺部には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射できるように燃料噴射弁２２が配置されている。
【００３１】
なお、図３はピストン６における頂面部分の平面図、図４は図２におけるＸ−Ｘ断面図、図５は図２におけるＹ−Ｙ断面図である。図示されるように略山形に形成されたピストン６の頂面上には燃料噴射弁２２の下方から点火プラグ２０の下方まで延びるドーム形の輪郭形状を有する凹部２４が形成されている。
【００３２】
図１に示したごとく、各シリンダ２ａの第１吸気ポート１４ａは吸気マニホールド３０内に形成された第１吸気通路３０ａを介してサージタンク３２に接続されている。また、第２吸気ポート１４ｂは第２吸気通路３０ｂを介してサージタンク３２に連結されている。この内、各第２吸気通路３０ｂ内にはそれぞれ気流制御弁３４が配置されている。これらの気流制御弁３４は、共通のシャフト３６を介して接続されていると共に、このシャフト３６を介して負圧式アクチュエータ３７により開閉作動される。なお、気流制御弁３４が閉状態とされた場合には、第１吸気ポート１４ａのみから吸入される吸気により燃焼室１０内には強い旋回流Ｓ（図２）が生じる。
【００３３】
サージタンク３２は吸気ダクト４０を介してエアクリーナ４２に連結されている。吸気ダクト４０内にはモータ４４（ＤＣモータまたはステップモータ）によって駆動されるスロットル弁４６が配置されている。このスロットル弁４６の開度（スロットル開度ＴＡ）はスロットル開度センサ４６ａにより検出されて、スロットル弁４６は運転状態に応じて開度制御される。また、各シリンダ２ａの各排気ポート１８は排気マニホルド４８に連結されている。排気マニホルド４８は触媒コンバータ４９を介して排気を浄化し外部に排出している。
【００３４】
図示していないが、第１吸気弁１２ａおよび第２吸気弁１２ｂ近傍のシリンダヘッド８には、燃料分配管が設けられ、各シリンダ２ａに設けられている燃料噴射弁２２に接続している。成層燃焼および均質燃焼を行う際には、この燃料分配管から供給された燃料が燃料噴射弁２２から直接燃焼室１０内に噴射される。燃料分配管には図示していない高圧燃料ポンプから高圧燃料が圧送されてくる。
【００３５】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）６０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス６２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６４、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）６６、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）６８、入力ポート７０および出力ポート７２を備えている。
【００３６】
スロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ４６ａはスロットル弁４６の開度に比例した出力電圧をＡＤ変換器７３を介して入力ポート７０に入力している。アクセルペダル７４にはアクセル開度センサ７６が取り付けられ、アクセルペダル７４の踏み込み量に比例した出力電圧をＡＤ変換器７８を介して入力ポート７０に入力している。上死点センサ８０は例えばシリンダ２ａの内の１番シリンダが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート７０に入力される。クランク角センサ８２は、クランクシャフトが３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート７０に入力される。ＣＰＵ６８では上死点センサ８０の出力パルスとクランク角センサ８２の出力パルスから現在のクランク角が計算され、クランク角センサ８２の出力パルスの頻度からエンジン回転数ＮＥが計算される。サージタンク３２には、吸気圧センサ８４が設けられ、サージタンク３２内の吸気圧ＰＭ（吸入空気の圧力：絶対圧）に対応した出力電圧をＡＤ変換器８５を介して入力ポート７０に入力している。エンジン２のシリンダブロック４には水温センサ８６が設けられ、エンジン２の冷却水温度ＴＨＷを検出し冷却水温度ＴＨＷに応じた出力電圧をＡＤ変換器８７を介して入力ポート７０に入力している。排気マニホルド４８には空燃比センサ８８が設けられ、空燃比に応じた出力電圧をＡＤ変換器８９を介して入力ポート７０に入力している。
【００３７】
出力ポート７２は、対応する駆動回路９２，９４，９６，９８を介してイグナイタ１０２、各燃料噴射弁２２、スロットル弁４６の駆動用モータ４４、および負圧式アクチュエータ３７に接続されて、各装置１０２，２２，４４，３７を必要に応じて駆動制御している。
【００３８】
次にエンジン２において始動完了後に行われる燃料噴射制御について説明する。図６に燃料噴射制御に必要な運転領域を設定する処理のフローチャートを示す。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。なお、以下に説明する各フローチャート中の個々の処理ステップを「Ｓ〜」で表す。
【００３９】
まず、クランク角センサ８２の信号から得られているエンジン回転数ＮＥと、アクセル開度センサ７６の信号から得られているアクセルペダル７４の踏み込み量（以下、アクセル開度と称する）ＡＣＣＰとがＲＡＭ６４の作業領域に読み込まれる（Ｓ１００）。
【００４０】
次に、これらエンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＣＣＰとに基づいて、リーン燃料噴射量ＱＬを算出する（Ｓ１１０）。このリーン燃料噴射量ＱＬは、成層燃焼を行う際にエンジン２の出力トルクを要求トルクとするのに最適な燃料噴射量を表している。リーン燃料噴射量ＱＬは予め実験により求められて、図７に示すごとく、アクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップとしてＲＯＭ６６内に記憶されている。ステップＳ１１０ではこのマップに基づいてリーン燃料噴射量ＱＬが算出される。なお、マップでは離散的に数値が配置されているので、パラメータとして一致する値が存在しない場合には、補間計算により求めることになる。このような補間によるマップからの算出は、ここで述べたマップ以外のマップから必要な数値を求める場合にも同様に行われる。
【００４１】
次に、こうして求められたリーン燃料噴射量ＱＬとエンジン回転数ＮＥとに基づいて、図８に示されるような３つの運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３が決定される（Ｓ１１５）。こうして一旦処理を終了する。
【００４２】
このように運転領域Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３が決定されると、次に、図９のフローチャートに示すごとく、燃料噴射時期制御処理が実行されて、各運転領域Ｒｌ〜Ｒ３に応じた燃料噴射形態が制御される。本処理もクランク角毎に周期的に実行される処理である。
【００４３】
本燃料噴射時期制御処理では、まず、暖機完了したか否かが判定される（Ｓ２４８）。ここでは、水温センサ８６にて検出される冷却水温度ＴＨＷが７８℃を越えている場合に暖機完了と判定する。
【００４４】
暖機完了していれば（Ｓ２４８で「ＹＥＳ」）、次にリーン燃焼移行可フラグＦＬが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ２５０）。ここで、リーン燃焼移行可フラグＦＬは後述する燃料系異常診断処理にて設定されるフラグである。ＦＬ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ２５０で「ＹＥＳ」）、現在、運転領域Ｒｌであるか否かが判定される（Ｓ２５２）。
【００４５】
リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ１よりも小さい運転領域Ｒ１である場合（Ｓ２５２で「ＹＥＳ」）は、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を圧縮行程末期に噴射する設定がなされる（Ｓ２５４）。この時のリーン燃料噴射量ＱＬは、燃焼室１０内の吸気に対しては理論空燃比よりも少ない燃料量である。この圧縮行程末期での噴射による噴射燃料は、ピストン６の凹部２４内に進行した後、凹部２４の周壁面２６（図３，４）に衝突する。周壁面２６に衝突した燃料は気化せしめられつつ移動して点火プラグ２０近傍の凹部２４内に可燃混合気層を形成する。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされることにより、成層燃焼が行われる。
【００４６】
運転領域Ｒ１ではない場合（Ｓ２５２で「ＮＯ」）は、次に運転領域Ｒ２であるか否かが判定される（Ｓ２５６）。
リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ１としきい値ＱＱ２との間である運転領域Ｒ２である場合（Ｓ２５６で「ＹＥＳ」）は、リーン燃料噴射量ＱＬに応じた量の燃料を吸気行程と圧縮行程末期とに２回に分けて噴射する設定がなされる（Ｓ２５８）。この時のリーン燃料噴射量ＱＬは、燃焼室１０内の吸気に対しては理論空燃比よりも少ない燃料量である。吸気行程に行われる第１回目の噴射燃料は吸入空気と共に燃焼室１０内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室１０内全体に均質な稀薄混合気が形成される。そして、圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射が行われる結果、前述したごとく点火プラグ２０近傍の凹部２４内には可燃混合気層が形成される。そしてこの層状の可燃混合気に点火プラグ２０によって点火がなされ、またこの点火火炎によって燃焼室１０内全体を占める稀薄混合気が燃焼される。すなわち、運転領域Ｒ２では前述した運転領域Ｒ１よりも成層度の弱い成層燃焼が行われる。
【００４７】
運転領域Ｒ２ではない場合（Ｓ２５６で「ＮＯ」）は、リーン燃料噴射量ＱＬがしきい値ＱＱ２よりも多い運転領域Ｒ３であることから、後述する理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに基づいて各種の補正を行った燃料量を吸気行程にて噴射する設定がなされる（Ｓ２６０）。この噴射燃料は吸入空気と共に燃焼室１０内に流入し、この噴射燃料によって燃焼室１０内全体に均質な理論空燃比（後述するごとく、増量補正により理論空燃比より燃料濃度が濃いリッチ空燃比に制御される場合もある）の均質混合気が形成され、この結果、均質燃焼が行われる。
【００４８】
暖機完了していない場合（Ｓ２４８で「ＮＯ」）は、運転領域に関わらず上述した運転領域Ｒ３と同じく、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに基づいて各種の補正を行った燃料量を吸気行程にて噴射する設定がなされる（Ｓ２６０）。
【００４９】
また、暖機完了後であっても（Ｓ２４８で「ＹＥＳ」）、ＦＬ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ２５０で「ＮＯ」）、運転領域に関わらず上述した運転領域Ｒ３と同様に、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳに基づいて各種の補正を行った燃料量を吸気行程にて噴射する設定がなされる（Ｓ２６０）。
【００５０】
そして、上述したごとく燃料噴射形態の設定（Ｓ２５４，Ｓ２５８，Ｓ２６０）が終了すると一旦燃料噴射時期制御処理を終了する。
次に、運転領域設定処理により設定された運転領域に基づいて実行される燃料噴射量制御処理のフローチャートを図１０に示す。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。
【００５１】
燃料噴射量制御処理が開始されると、まず、アクセル開度センサ７６の信号から得られているアクセル開度ＡＣＣＰ、クランク角センサ８２の信号から得られているエンジン回転数ＮＥ、吸気圧センサ８４の信号から得られている吸気圧ＰＭ、空燃比センサ８８の信号から得られている出力電圧値Ｖｏｘ、水温センサ８６の信号から得られている冷却水温度ＴＨＷ等をＲＡＭ６４の作業領域に読み込む（Ｓ１２０）。
【００５２】
次に、暖機完了か否かが判定される（Ｓ１２１）。冷却水温度ＴＨＷが７８℃を越えており暖機完了であれば（Ｓ１２１で「ＹＥＳ」）、次に、前述した運転領域設定処理にて（図６）、現在、運転領域Ｒ３が設定されているか否かが判定される（Ｓ１２２）。運転領域Ｒ３が設定されていると判定された場合には（Ｓ１２２で「ＹＥＳ」）、予めＲＯＭ６６に設定されている図１１のマップを用いて、吸気圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥとから、理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳが算出される（Ｓ１３０）。
【００５３】
次に、高負荷増量ＯＴＰ算出処理（Ｓ１４０）が行われる。この高負荷増量ＯＴＰ算出処理について図１２のフローチャートに基づいて説明する。高負荷増量ＯＴＰ算出処理では、まず、アクセル開度ＡＣＣＰが高負荷増量判定値ＫＯＴＰＡＣを越えているか否かが判定される（Ｓ１４１）。
【００５４】
ＡＣＣＰ≦ＫＯＴＰＡＣであれば（Ｓ１４１で「ＮＯ」）、高負荷増量ＯＴＰには値「０」が設定される（Ｓ１４２）。すなわち燃料の増量補正は行われない。こうして、高負荷増量ＯＴＰ算出処理を一旦出る。
【００５５】
また、ＡＣＣＰ＞ＫＯＴＰＡＣであれば（Ｓ１４１で「ＹＥＳ」）、高負荷増量ＯＴＰには値Ｍ（例えば、１＞Ｍ＞０）が設定される（Ｓ１４４）。すなわち燃料の増量補正の実行が設定される。この増量補正は、高負荷時に触媒コンバータ４９が過熱するのを防止するためになされる。
【００５６】
図１０に戻り、ステップＳ１４０にて高負荷増量ＯＴＰが算出された後に、次に、空燃比フィードバック制御処理（Ｓ１５０）が実行される。この空燃比フィードバック制御処理の詳細を図１３に示す。
【００５７】
本処理が開始されると、まず、空燃比フィードバック制御を行う条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１５２）。この条件とは次のごとくである。
（１）始動時でない。
【００５８】
（２）燃料カット中でない。
（３）空燃比センサ８８は活性が完了している。
（４）その他の必要条件
以上の（１）〜（４）のすべての条件が満足されたとき（Ｓ１５２で「ＹＥＳ」）に、以下に示すごとく実際に空燃比フィードバック制御処理が実行される。いずれか１つでも条件が満足されないとき（Ｓ１５２で「ＮＯ」）は、空燃比フィードバック制御は実行されず、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに「１．０」が設定されて（Ｓ１５３）、空燃比フィードバック制御処理を出る。
【００５９】
全ての条件が成立している場合（Ｓ１５２にて「ＹＥＳ」）ついて述べる。まず、空燃比センサ８８の出力電圧値Ｖｏｘが、基準電圧Ｖｒ（例えば０．４５Ｖ）より小さいか否かを判定する（Ｓ１５４）。Ｖｏｘ＜Ｖｒであれば（Ｓ１５４にて「ＹＥＳ」）、空燃比はリーンであるとして、空燃比フラグＸＯＸをリセット（ＸＯＸ←０）する（Ｓ１５６）。
【００６０】
次に、空燃比フラグＸＯＸと状態維持フラグＸＯＸＯとが一致しているか否かを判断する（Ｓ１５８）。ＸＯＸ＝ＸＯＸＯであれば（Ｓ１５８で「ＹＥＳ」）、リーン状態が継続しているものとして、空燃比フィードバック補正係数（空燃比フィードバック補正値に相当する）ＦＡＦをリーン積分量ａ（ａ＞０）増加する（Ｓ１６０）。そして空燃比フィードバック制御処理を出る。
【００６１】
一方、ＸＯＸ≠ＸＯＸＯであれば（Ｓ１５８で「ＮＯ」）、リッチ状態からリーン状態に反転したものとして、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦをリーンスキップ量Ａ（Ａ＞０）増加する（Ｓ１６２）。なおリーンスキップ量Ａはリーン積分量ａに比較して十分に大きな値に設定されている。そして後述する空燃比フィードバック補正係数学習処理（Ｓ２００）が実行される。
【００６２】
ステップ１５４で、Ｖｏｘ≧Ｖｒと判定された場合は（Ｓ１５４で「ＮＯ」）、空燃比はリッチであるとして、空燃比フラグＸＯＸをセット（ＸＯＸ←１）する（Ｓ１６６）。次に空燃比フラグＸＯＸと状態維持フラグＸＯＸＯとが一致しているか否かを判断する（Ｓ１６８）。
【００６３】
ＸＯＸ＝ＸＯＸＯであれば（Ｓ１６８で「ＹＥＳ」）、リッチ状態が継続しているものとして、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦをリッチ積分量ｂ（ｂ＞０）減少する（Ｓ１７０）。そして空燃比フィードバック制御処理を出る。
【００６４】
ＸＯＸ≠ＸＯＸＯであれば（Ｓ１６８で「ＮＯ」）、リーン状態からリッチ状態に反転したものとして空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦをリッチスキップ量Ｂ（Ｂ＞０）減少する（Ｓ１７２）。なおリッチスキップ量Ｂはリッチ積分量ｂに比較して十分に大きな値に設定されている。そして次に述べる空燃比フィードバック補正係数学習処理（Ｓ２００）が実行される。
【００６５】
空燃比フィードバック補正係数学習処理（Ｓ２００）の詳細を図１４のフローチャートに示す。空燃比フィードバック補正係数学習処理では、まず、水温センサ８６にて検出されるエンジン２の冷却水温ＴＨＷが７８℃を越えているか否かにより、暖機が完了したか否かが判定される（Ｓ２０２）。
【００６６】
ＴＨＷ≦７８℃であって暖機完了していなければ（Ｓ２０２で「ＮＯ」）、空燃比フィードバック補正係数学習は実行せずにこのまま空燃比フィードバック補正係数学習処理を出る。
【００６７】
ＴＨＷ＞７８℃であって暖機完了していれば（Ｓ２０２で「ＹＥＳ」）、次に、次式１により、前回記憶した空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦＢと今回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとの平均値ＦＡＦＡＶを算出する（Ｓ２０４）。
【００６８】
【数１】
ＦＡＦＡＶ ← （ＦＡＦＡＢ ＋ ＦＡＦ）／２ … ［式１］
次に、今回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの値を、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦＢとして記憶する（Ｓ２０６）。
【００６９】
次に、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが「０．９８」より小さいか否かを判定する（Ｓ２０８）。ＦＡＦＡＶ＜０．９８であれば（Ｓ２０８で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧを変動量γ（＞０）だけ減少させ（Ｓ２１０）、空燃比フィードバック補正係数学習処理を出る。
【００７０】
ＦＡＦＡＶ≧０．９８であれば（Ｓ２０８で「ＮＯ」）、平均値ＦＡＦＡＶが「１．０２」より大きいか否かを判定する（Ｓ２１２）。ＦＡＦＡＶ＞１．０２であれば（Ｓ２１２で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧを変動量γだけ増加させ（Ｓ２１４）、空燃比フィードバック補正係数学習処理を出る。
【００７１】
０．９８≦ＦＡＦＡＶ≦１．０２の場合（Ｓ２０８で「ＮＯ」、Ｓ２１２で「ＮＯ」）は、空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧはその値を維持したまま、空燃比フィードバック補正係数学習処理を出る。
【００７２】
なお、本実施の形態１においては、空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧは１つではなく、エンジン２の運転状態に対して複数定められた領域毎に設定され、かつ学習されているものであり、複数存在する。したがって、上述した空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧの算出や後述する空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧを用いた各種処理においては、運転状態に応じて選択された空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧが対象となる。
【００７３】
空燃比フィードバック補正係数学習処理（Ｓ２００）の後には、図１３に示したごとく、状態維持フラグＸＯＸＯに空燃比フラグＸＯＸの値を設定して（Ｓ２２０）、空燃比フィードバック制御処理を出る。
【００７４】
そして、図１０に示したごとく、空燃比フィードバック制御処理（Ｓ１５０）を終了すると、次式２に示すごとく、燃料噴射量Ｑが算出される（Ｓ２３０）。
【００７５】
【数２】
Ｑ ← ＱＢＳ{ 1 + ＯＴＰ + (ＦＡＦ-１.０) + (ＫＧ-１.０)}α + β… ［式２］
ここで、α，βはエンジン２の種類や制御の内容に応じて適宜設定される係数である。
【００７６】
こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了する。
一方、ステップＳ１２２にて、運転領域Ｒ３以外の領域、すなわちリーン燃焼にて運転される運転領域Ｒ１，Ｒ２のいずれかの場合は（Ｓ１２２で「ＮＯ」）、次にリーン燃焼移行可フラグＦＬが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ１８５）。ここで、リーン燃焼移行可フラグＦＬは後述する燃料系異常診断処理にて設定されるフラグである。
【００７７】
ＦＬ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ１８５で「ＹＥＳ」）、次に、燃料噴射量Ｑに、運転領域設定処理（図６）のステップＳ１１０にて求められているリーン燃料噴射量ＱＬが設定される（Ｓ１９０）。こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了する。
【００７８】
ＦＬ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１８５で「ＮＯ」）、運転領域Ｒ１，Ｒ２のいずれにあっても、リーン燃焼が禁止されるので、処理はステップＳ１３０以下のストイキ燃焼処理に切り替わる。
【００７９】
また、暖機完了していなければ（Ｓ１２１で「ＮＯ」）、運転領域Ｒ３の場合と同様に、ステップＳ１３０以下のストイキ燃焼処理が行われる。
上述したごとくの燃料系の制御がなされているエンジン２において行われる燃料系異常診断処理のフローチャートを図１５に示す。本処理は予め設定されている周期で繰り返し実行される処理である。
【００８０】
まず、予備診断完了フラグＦｅが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ３１０）。ここで、予備診断完了フラグＦｅはエンジン２の起動毎に「ＯＦＦ」に初期化されているフラグである。
【００８１】
予備診断完了フラグＦｅが「ＯＦＦ」である場合には（Ｓ３１０で「ＮＯ」）、次に予備診断の実行条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ３２０）。この実行条件は、図１３のステップＳ１５２で述べた空燃比フィードバック制御の実行条件の成立や、エンジン２の運転状態が過渡時ではない等の条件が含まれるものである。ただし、「暖機完了後（本実施の形態では、冷却水温度ＴＨＷ≧７８℃）」は条件に含まれていない。
【００８２】
予備診断の実行条件が不成立ならば（Ｓ３２０で「ＮＯ」）、次に異常診断の実行条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ３３０）。この実行条件は、前述したステップＳ１５２で述べた空燃比フィードバック制御の実行条件の成立や、エンジン２の運転状態が過渡時ではない等の条件が含まれる条件である。ただし、予備診断の実行条件と異なり、「暖機完了後（本実施の形態では、冷却水温度ＴＨＷ≧７８℃）」は条件に含まれる。すなわち、予備診断の方が、異常診断に比較して実行条件が緩く設定されている。
【００８３】
異常診断の実行条件が不成立ならば（Ｓ３３０で「ＮＯ」）、このまま燃料系異常診断処理を一旦終了する。
したがって、予備診断完了フラグＦｅ＝「ＯＦＦ」の状態で、予備診断の実行条件も異常診断の実行条件も不成立の場合は、本燃料系異常診断処理ではステップＳ３１０，Ｓ３２０，Ｓ３３０の判定処理を繰り返すのみである。
【００８４】
このような判定処理を繰り返している内に、条件が緩い予備診断の実行条件が成立する（Ｓ３２０で「ＹＥＳ」）。例えば、始動が終了し、暖機中にストイキ燃焼における空燃比フィードバック制御が開始されると、予備診断の実行条件が成立する。このことにより、予備診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理（Ｓ３４０）が実行される。この予備診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理を図１６のフローチャートに基づいて説明する。
【００８５】
予備診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理では、まず、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが次式３（ＦＡＦの正常範囲に相当する）を満足し、かつトータル挙動値ＦＡＦＫＧＤが次式４（ＦＡＦＫＧＤの正常範囲に相当する）を満足している状態の継続時間の測定が実行される（Ｓ３４２）。
【００８６】
【数３】
−０．１８ ≦ ＦＡＦ−１．０ ≦ ０．１５ … ［式３］
−０．３０ ＜ ＦＡＦＫＧＤ ＜ ０．３０ … ［式４］
ここで、トータル挙動値ＦＡＦＫＧＤは、次式５に示すごとく算出される値であり、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦと空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧとを総合した挙動を表す値である。
【００８７】
【数４】
ＦＡＦＫＧＤ ← ＦＡＦ ＋ ＫＧ − ２．０ … ［式５］
このトータル挙動値ＦＡＦＫＧＤは、実際には、更に、ステップＳ３４２が継続的に繰り返し実行されている期間に、重み付け平均処理がなされた値が用いられる。
【００８８】
また、空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧは空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦと異なり、暖機中では算出されていない。したがって暖機中ではＲＡＭ６４の一部を構成するバックアップＲＡＭに記憶されている前回行われた空燃比フィードバック補正係数学習値ＫＧを用いる。
【００８９】
次に、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが次式６（ＦＡＦの異常範囲に相当する）を満足している状態の積算時間が測定実行される（Ｓ３４４）。
【００９０】
【数５】
ＦＡＦ−１．０ ＞ ０．１５ … ［式６］
ここで積算時間とは、ステップＳ３４２が継続的に繰り返し実行されている期間に、前記式６を満足している時間を合計した時間を意味する。
【００９１】
予備診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理（Ｓ３４０）の次には予備診断が行われる（Ｓ３５０）。
予備診断では、次の（１）〜（３）の判断がなされる。
【００９２】
（１）．燃料系が正常である。
（２）．燃料系が正常であることが明確ではない。
（３）．データが不足で未だ（１）か（２）かは決定できない。
【００９３】
前記（１）の判断は、次の（ａ）または（ｂ）のいずれかの条件が成立した場合に行われる。
（ａ）．ステップＳ３４２にて計測されている式３および式４を満足している状態の継続時間が１０秒（正常判定時間に相当する）を経過した。
【００９４】
（ｂ）．始動時の水温ＴＨＷが４０℃（温度判定値に相当する）を越えていた。
前記（２）の判断は、次の（ｃ）または（ｄ）のいずれかの条件が成立した場合に行われる。
【００９５】
（ｃ）．前記（ａ）および（ｂ）のいずれも未成立で、かつステップＳ３４４にて計測されている式６を満足している状態の積算時間が３０秒（異常判定時間に相当する）を経過した。
【００９６】
（ｄ）．後述する異常診断による異常であるとの診断履歴が存在する。この診断履歴は、例えば、今回エンジン２が起動してから現在までの異常診断の履歴、またはバックアップＲＡＭに記憶されている前回エンジン２が継続的に運転されていた期間における異常診断の履歴のいずれかにおいて異常と診断されていた状態である。
【００９７】
前記（３）の判断は、前記（１）および（２）の判断がいずれもできていない場合に行われる。
上述した判断の内、予備診断（Ｓ３５０）にて前記（３）の判断がなされている間は、予備診断（Ｓ３５０）から直ちにステップＳ３３０に移行する。
【００９８】
予備診断（Ｓ３５０）にて、前記（１）の判断がなされた場合には、燃料系が正常であると診断されるので、予備診断（Ｓ３５０）の次にリーン燃焼移行可フラグＦＬに「ＯＮ」が設定される（Ｓ３６０）。このことにより、以後エンジン２が継続して運転されている限り、前述した燃料噴射時期制御処理（図９）のステップＳ２５０にては「ＹＥＳ」と判定されるようになる。更に、燃料噴射量制御処理（図１０）のステップＳ１８５にても「ＹＥＳ」と判定されるようになる。このことにより、運転領域設定処理（図６）にて決定される運転領域がＲ１，Ｒ２である場合には成層によるリーン燃焼を実行することになる。
【００９９】
次に、予備診断完了フラグＦｅに「ＯＮ」が設定されて（Ｓ３７０）、ステップＳ３３０に移行する。
また、予備診断（Ｓ３５０）にて、前記（２）の判断がなされた場合には、燃料系が正常であることが明確でないと診断される。すなわち、燃料系が正常とは言えず、異常の可能性が生じているので、予備診断（Ｓ３５０）後に、リーン燃焼移行可フラグＦＬに「ＯＮ」は設定されず、「ＯＦＦ」のままとされる。このことにより、以後エンジン２が継続して運転されている限り、前述した燃料噴射時期制御処理（図９）のステップＳ２５０にては「ＮＯ」と判定され続ける。更に、燃料噴射量制御処理（図１０）のステップＳ１８５にても「ＮＯ」と判定され続ける。このことにより、運転領域設定処理（図６）にて決定される運転領域がＲ１，Ｒ２であったとしても成層によるリーン燃焼は実行されず、均質によるストイキ燃焼が実行される。
【０１００】
次に、予備診断完了フラグＦｅに「ＯＮ」が設定されて（Ｓ３７０）、ステップＳ３３０に移行する。
このように予備診断（Ｓ３５０）にて、前記（１）または（２）の判断がなされた場合には、予備診断完了フラグＦｅに「ＯＮ」が設定される（Ｓ３７０）ので、次の周期では、ステップＳ３１０にて「ＹＥＳ」と判定されて、ステップＳ３２０〜Ｓ３７０の処理は実行されなくなる。なお、予備診断完了フラグＦｅ＝「ＯＮ」が維持されるのは、エンジン２の運転が継続している間であり、次のエンジン始動時には、予備診断完了フラグＦｅは「ＯＦＦ」に初期化される。
【０１０１】
次に、異常診断の実行条件が成立した場合（Ｓ３３０で「ＹＥＳ」）について説明する。
ステップＳ３３０にて「ＹＥＳ」と判定されると、異常診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理（Ｓ３８０）が実行される。この異常診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理を図１７のフローチャートに基づいて説明する。
【０１０２】
異常診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理では、トータル挙動値ＦＡＦＫＧＤが次式７または式８のいずれかを満足している状態の継続時間の測定が実行される（Ｓ３８２）。
【０１０３】
【数６】
ＦＡＦＫＧＤ ≦ −０．３５ … ［式７］
ＦＡＦＫＧＤ ≧ ０．３５ … ［式８］
異常診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ挙動検出処理（Ｓ３８０）の次には異常診断が行われる（Ｓ３９０）。
【０１０４】
異常診断では、次の（１），（２）の判断がなされる。
（１）．燃料系が異常である。
（２）．データ不足も含めて、燃料系が異常とは診断できない。
【０１０５】
前記（１）の判断は、次の（ａ）の条件が成立した場合に行われる。
（ａ）．ステップＳ３８２にて計測されている式７または式８のいずれかを満足している状態の継続時間が６秒を経過した。
【０１０６】
前記（２）の判断は、前記（１）の判断ができない場合に行われる。
異常診断（Ｓ３９０）にて、前記（１）の判断がなされた場合には、燃料系が異常であることが判明するので、異常診断（Ｓ３９０）の次に本トリップ異常フラグＦｆを「ＯＮ」に設定し（Ｓ４００）、一旦処理を終了する。このように本トリップ異常フラグＦｆが「ＯＮ」になることにより、図示していない処理により、例えば、ＲＡＭ６４内のバックアップＲＡＭに燃料系の異常を表すデータが記憶されたり、あるいは運転席の警告ランプが点灯される。
【０１０７】
また、異常診断（Ｓ３９０）にて、前記（２）の判断がなされた場合には、このまま一旦処理を終了する。
上述したごとくの燃料系異常診断処理がエンジン２が運転されている限り繰り返されることにより、燃料系の異常を診断することになる。
【０１０８】
図１８に、暖機中に予備診断（Ｓ３５０）にて、燃料系が正常であると診断された例を示す。冷却水温ＴＨＷが４０℃未満でのエンジン２の始動後に、ステップＳ３４２にて計測されている式３および式４を満足している状態の継続時間が１０秒を経過すると（時刻ｔ１）、予備診断（Ｓ３５０）では燃料系が正常であると診断され、リーン燃焼移行可フラグＦＬを「ＯＮ」に設定し（Ｓ３６０）、予備診断完了フラグＦｅに「ＯＮ」を設定する（Ｓ３７０）。
【０１０９】
このことにより、以後、エンジン２が運転を継続している限りは、予備診断はなされず、暖機完了（時刻ｔ２）後、運転領域Ｒ１，Ｒ２のいずれかであれば、燃料噴射時期制御処理（図９）ではステップＳ２５０では「ＹＥＳ」と判定され、燃料噴射量制御処理（図１０）ではステップＳ１８５で「ＹＥＳ」と判定される。したがって、リーン燃料噴射量ＱＬに基づいて燃料噴射量が設定され（Ｓ１９０）、成層によるリーン燃焼（Ｓ２５４，Ｓ２５８）が行われる。また、運転領域Ｒ３となれば、均質燃焼（Ｓ２６０）でかつストイキ燃焼にて空燃比フィードバック制御あるいは必要に応じてリッチ燃焼が行われる（Ｓ１３０〜Ｓ２３０）。
【０１１０】
図１９に、暖機中に予備診断にて、燃料系の正常が明確でないと診断された例を示す。冷却水温ＴＨＷが４０℃未満でのエンジン２の始動後に、ステップＳ３４２にて計測されている式３および式４を満足している状態の継続時間が１０秒を経過しておらず、ステップＳ３４４にて計測されている式６を満足している状態の積算時間が３０秒を経過すると（時刻ｔ１１）、予備診断（Ｓ３５０）では燃料系の正常が明確でないと診断され、リーン燃焼移行可フラグＦＬを「ＯＦＦ」のままとして、予備診断完了フラグＦｅに「ＯＮ」を設定する（Ｓ３７０）。
【０１１１】
このことにより、以後、エンジン２が運転を継続している限りは、予備診断（Ｓ３５０）はなされない。更に、暖機完了（時刻ｔ１２）後において、運転領域Ｒ１，Ｒ２のいずれにおいても、燃料噴射時期制御処理（図９）ではステップＳ２５０にて「ＮＯ」と判定されるので吸気行程噴射（Ｓ２６０）となり、燃料噴射量制御処理（図１０）ではステップＳ１８５で「ＮＯ」と判定される。このため、ストイキ燃焼にて空燃比フィードバック制御あるいは必要に応じてリッチ燃焼が行われ（Ｓ１３０〜Ｓ２３０）、リーン燃焼は実行されない。
【０１１２】
上述した実施の形態１において、ステップＳ３２０，Ｓ３４０，Ｓ３５０が予備診断手段としての処理に、ステップＳ１８５，Ｓ２５０がリーン燃焼禁止手段としての処理に、ステップＳ３３０，Ｓ３８０，Ｓ３９０が異常診断手段としての処理に相当する。
【０１１３】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．予備診断（Ｓ３５０）における燃料系が正常であるか否かの診断においては、エンジン２が暖機中であっても、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの挙動が正常と言える範囲に入っていれば直ちに燃料系が正常であると断定できる。
【０１１４】
一方、異常診断（Ｓ３９０）においては、燃料系が異常であるか否かを診断するため、暖機完了後で十分にエンジン２の運転状態が安定している場合でないと診断は下せない。すなわち、燃料系が正常であってもエンジン２が十分に安定していないと一時的に異常な範囲に入ることがあるからである。しかし、エンジン２の運転状態が十分に安定すると成層によるリーン燃焼がほぼ確実に実行されてしまう。このため、ストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される異常診断用空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに基づく異常診断が困難となる。
【０１１５】
しかし、本実施の形態では、暖機中に予備診断（Ｓ３５０）により燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合においてリーン燃焼を禁止している（Ｓ２５０およびＳ１８５で「ＮＯ」）。このことにより、ストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御が、エンジン２の運転状態が十分に安定した状態でも実現されて、異常診断（Ｓ３９０）による正確な異常診断が容易に実現できる。
【０１１６】
しかも、予備診断（Ｓ３５０）にて燃料系が正常であると診断された場合はリーン燃焼移行可フラグＦＬが「ＯＮ」とされる（Ｓ３６０）ので、リーン燃焼は禁止されない（Ｓ２５０およびＳ１８５で「ＹＥＳ」）。このため、燃料系が正常であるにも関わらずリーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼を行わなくて済む。
【０１１７】
このようにして燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。
（ロ）．本実施の形態１のエンジン２では、予備診断（Ｓ３５０）は暖機中も含めて空燃比フィードバック制御で算出される空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき診断をしている。一方、異常診断（Ｓ３９０）は、暖機完了後における空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき診断している。
【０１１８】
したがって、予備診断（Ｓ３５０）は、異常診断（Ｓ３９０）に先行して、燃料系が正常であるか否かを診断できる。そして、この予備診断（Ｓ３５０）が、燃料系が正常であることが明確でないとの診断をすれば、リーン燃焼の禁止により（Ｓ２５０およびＳ１８５で「ＮＯ」）、暖機完了後においてもエンジン２の運転状態が十分に安定した状態でストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御を十分な時間実現させることができる。このため、異常診断（Ｓ３９０）は、暖機完了後にエンジン２の運転状態が十分に安定した状態で得られる空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦに基づき正確な異常診断が容易に実現できる。
【０１１９】
（ハ）．予備診断（Ｓ３５０）においては、エンジン２の始動時における冷却水温ＴＨＷ（内燃機関の温度に相当する）が、暖機が完了する機関温度（７８℃）より低く設定された温度判定値（４０℃）を越えている場合には、燃料系が正常であると見なしている。このようにエンジン２の始動時における冷却水温ＴＨＷが温度判定値を越えていることにより、暖機が完了するまでの時間が短い場合には、異常診断（Ｓ３９０）手段に先行して、予備診断（Ｓ３５０）にて燃料系が正常であるか否かを診断することが困難となる。このため、始動時における冷却水温ＴＨＷが温度判定値を越えている場合には、燃料系が正常であると見なすことにより、リーン燃焼を禁止しないようにしている。このことにより、リーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼が行われることが無くなり、燃費を徒に悪化させることが無い。
【０１２０】
（ニ）．予備診断（Ｓ３５０）においては、前記式３および前記式４を満足している状態の継続時間が１０秒を経過した場合に、燃料系が正常であると診断している。このような正常診断は、診断するためのエンジン２の運転状態として暖機中のような不安定な運転状態を選択しても、異常診断（Ｓ３９０）にて異常と診断するのとは異なり容易である。すなわち、不安定な運転条件だからこそ、前記式３および前記式４を満足している状態の継続時間が１０秒を経過すれば、正常であることは間違いないからである。
【０１２１】
このことにより上述した（イ）〜（ハ）を、更に効果的なものとできる。
（ホ）．予備診断（Ｓ３５０）においては、前記式３および前記式４を満足している状態の継続時間が１０秒を経過した条件を満足していない場合において、ステップＳ３４４にて計測されている式６を満足している状態の積算時間が３０秒を経過したときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断している。
【０１２２】
このことにより、燃料系が正常であることが明確でないとの診断により、燃料系が異常である可能性がより高い状態を捉えることができる。したがって、ステップＳ１８５，Ｓ２５０によるリーン燃焼の禁止を、より的確に実行させることができるようになり、ストイキ燃焼の実行を効果的に抑制して、燃費の悪化を一層効果的に防止できる。
【０１２３】
（ヘ）．予備診断（Ｓ３５０）においては、今回あるいは前回のエンジン２の運転時に異常診断（Ｓ３９０）にて異常と判定された履歴が存在しているときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断している。
【０１２４】
このことにより、燃料系が正常であることが明確でないとの診断にて、燃料系が異常である可能性がより高い状態を捉えることができる。したがって、ステップＳ１８５，Ｓ２５０によるリーン燃焼の禁止を、より的確に実行させることができ、ストイキ燃焼の実行を効果的に抑制して、燃費の悪化を一層効果的に防止できる。
【０１２５】
［その他の実施の形態］
・前記実施の形態において、予備診断（Ｓ３５０）にて「（２）．燃料系が正常であることが明確ではない。」と診断する条件（ｃ）に、式６に対する論理和として次式９を加えても良い。
【０１２６】
【数７】
ＦＡＦ−１．０ ＜ −０．１８ … ［式９］
・前記実施の形態において、ステップＳ２０４では空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶを、前回記憶した空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦＢと今回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとの平均値として算出していた。これ以外に、前回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶと今回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとを用いて、前回の平均値ＦＡＦＡＶ側に重みを付けた重み付け平均値としてＦＡＦＡＶを算出しても良い。
【０１２７】
・前記実施の形態において、成層によるリーン燃焼を実行するエンジンの例を示したが、成層によらず均質によるリーン燃焼を実行するものであっても良い。またリーン燃焼を行う場合に必要に応じて成層によるか均質によるかを選択して実行するものであっても良い。
【０１２８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、次のような形態を含むものであることを付記しておく。
（１）．予備診断手段の実行条件は、異常診断手段に比較して、内燃機関がより不安定な運転状態も含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【０１２９】
このように異常診断手段よりも頻度高くなされる予備診断手段の診断結果によりリーン燃焼が禁止されることにより、ストイキ燃焼の空燃比フィードバック制御が、内燃機関の運転状態が十分に安定した状態にてもリーン燃焼にて邪魔されることなく実現される。したがって、異常診断手段による正確な異常診断が容易に実現できる。
【０１３０】
しかも、予備診断手段にて燃料系が正常であると診断された場合はリーン燃焼は禁止されない。このため、燃料系が正常であるにも関わらずリーン燃焼が可能な運転状態において強制的にストイキ燃焼を行わなくて済む。
【０１３１】
このようにして燃料系の異常が容易に診断できると共に、リーン燃焼の禁止を最小限に止めることが可能となり、燃費を徒に悪化させることが無い。
（２）．予備診断手段は、一度診断を下すと内燃機関が継続運転している間は、診断を実行しないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【０１３２】
このことにより、予備診断手段にて、燃料系が正常であるとの診断、あるいは燃料系が正常であることが明確でないとの診断が終了した後は、内燃機関が継続運転している間は、予備診断手段による一度の診断結果に基づいて、異常診断手段による異常か否かの診断のみがなされる。このようにして、内燃機関の運転初期のみに予備診断手段を機能させて、以後は本来の異常診断を実行させることとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１としての筒内噴射式内燃機関およびその燃焼制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】 実施の形態１におけるシリンダヘッドの平面断面図。
【図３】 実施の形態１のピストンにおける頂面部分の平面図。
【図４】 図２におけるＸ−Ｘ断面図。
【図５】 図２におけるＹ−Ｙ断面図。
【図６】 実施の形態１における運転領域設定処理のフローチャート。
【図７】 実施の形態１においてリーン燃料噴射量ＱＬを算出するためのマップの構成説明図。
【図８】 実施の形態１において運転領域を決定するためのマップの構成説明図。
【図９】 実施の形態１における燃料噴射時期制御処理のフローチャート。
【図１０】 実施の形態１における燃料噴射量制御処理のフローチャート。
【図１１】 実施の形態１において理論空燃比基本燃料噴射量ＱＢＳを算出するためのマップの構成説明図。
【図１２】 実施の形態１における高負荷増量算出処理のフローチャート。
【図１３】 実施の形態１における空燃比フィードバック制御処理のフローチャート。
【図１４】 実施の形態１における空燃比フィードバック補正係数学習処理のフローチャート。
【図１５】 実施の形態１における燃料系異常診断処理のフローチャート。
【図１６】 実施の形態１における予備診断用空燃比フィードバック補正係数挙動検出処理のフローチャート。
【図１７】 実施の形態１における異常診断用空燃比フィードバック補正係数挙動検出処理のフローチャート。
【図１８】 実施の形態１における制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１９】 実施の形態１における制御の一例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、２ａ…シリンダ、４…シリンダブロック、６…ピストン、８…シリンダヘッド、１０…燃焼室、１２ａ…第１吸気弁、１２ｂ…第２吸気弁、１４ａ…第１吸気ポート、１４ｂ…第２吸気ポート、１６…排気弁、１８…排気ポート、２０…点火プラグ、２２…燃料噴射弁、２４…凹部、２６…周壁面、３０…吸気マニホールド、３０ａ…第１吸気通路、３０ｂ…第２吸気通路、３２…サージタンク、３４…気流制御弁、３６… シャフト、３７…負圧式アクチュエータ、４０…吸気ダクト、４２…エアクリーナ、４４…モータ、４６…スロットル弁、４６ａ…スロットル開度センサ、４８…排気マニホルド、４９…触媒コンバータ、６０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、６２… 双方向性バス、６４…ＲＡＭ、６６…ＲＯＭ、６８…ＣＰＵ、７０…入力ポート、７２…出力ポート、７３…ＡＤ変換器、７４…アクセルペダル、７６…アクセル開度センサ、７８…ＡＤ変換器、８０…上死点センサ、８２…クランク角センサ、８４…吸気圧センサ、８５…ＡＤ変換器、８６…水温センサ、８７…ＡＤ変換器、８８…空燃比センサ、８９…ＡＤ変換器、９２，９４，９６，９８…駆動回路、１０２…イグナイタ。
Claims (6)
- 理論空燃比よりも燃料濃度の稀薄な混合気を燃焼室内で燃焼させるリーン燃焼と理論空燃比の混合気を燃焼室内で燃焼させるストイキ燃焼とを含む燃焼形態の内から内燃機関の運転状態に応じて適切な燃焼形態を選択して燃焼制御すると共に、ストイキ燃焼時には排気成分の検出値に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の燃焼制御装置であって、
内燃機関の暖機中におけるストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系が正常であるか否かを診断する予備診断手段と、
予備診断手段にて燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合にリーン燃焼を禁止するリーン燃焼禁止手段と、
内燃機関の暖機完了後におけるストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系の異常を診断する異常診断手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。 - 予備診断手段は、内燃機関の始動時における内燃機関の温度が、内燃機関の暖機が完了する機関温度より低く設定された温度判定値を越えている場合には、燃料系が正常であると見なすことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装置。
- 予備診断手段は、空燃比フィードバック補正値が正常範囲に含まれかつ空燃比フィードバック補正値と空燃比フィードバック補正値の学習値との和が正常範囲に含まれた状態が、正常判定時間の間、継続した場合に、燃料系が正常であると診断することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃焼制御装置。
- 予備診断手段は、空燃比フィードバック補正値が正常範囲に含まれかつ空燃比フィードバック補正値と空燃比フィードバック補正値の学習値との和が正常範囲に含まれた状態が正常判定時間の間継続した条件を満足していない場合において、空燃比フィードバック補正値が異常範囲に含まれた状態が、異常判定時間の間、継続したときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の内燃機関の燃焼制御装置。
- 予備診断手段は、今回あるいは前回の内燃機関運転時に異常診断手段にて異常と判定された履歴が存在しているときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の内燃機関の燃焼制御装置。
- 理論空燃比よりも燃料濃度の稀薄な混合気を燃焼室内で燃焼させるリーン燃焼と理論空燃比の混合気を燃焼室内で燃焼させるストイキ燃焼とを含む燃焼形態の内から内燃機関の運転状態に応じて適切な燃焼形態を選択して燃焼制御すると共に、ストイキ燃焼時には排気成分の検出値に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の燃焼制御装置であって、
内燃機関の運転状態に応じて実行されるストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系が正常であるか否かを診断するとともに、今回あるいは前回の内燃機関運転時に異常診断手段にて異常と判定された履歴が存在しているときには、燃料系が正常であることが明確でないと診断する予備診断手段と、
予備診断手段にて燃料系が正常であることが明確でないと診断された場合にリーン燃焼を禁止するリーン燃焼禁止手段と、
ストイキ燃焼時の空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比フィードバック補正値に基づき、燃料系の異常を診断する異常診断手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
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