特許 5844218 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5844218

(24)【登録日】2015年11月27日

(45)【発行日】2016年1月13日

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20151217BHJP

   F02D 41/14 20060101ALI20151217BHJP

   F02M 26/00 20160101ALI20151217BHJP

   F02D 21/08 20060101ALI20151217BHJP

   F02D 41/06 20060101ALI20151217BHJP

   F02D 41/22 20060101ALI20151217BHJP

【ＦＩ】

   F02D45/00 345K

   F02D41/14 310H

   F02D45/00 362J

   F02D45/00 368F

   F02M25/07 B

   F02D21/08 301Z

   F02D21/08 301C

   F02D41/06 330A

   F02D45/00 312Z

   F02D41/22 305A

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-122410(P2012-122410)

(22)【出願日】2012年5月29日

(65)【公開番号】特開2013-245660(P2013-245660A)

(43)【公開日】2013年12月9日

【審査請求日】2014年9月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】氏家 慈宙

(72)【発明者】

【氏名】田村 祐

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 俊武

(72)【発明者】

【氏名】安藤 郁男

(72)【発明者】

【氏名】安部 司

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０５１００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７７７１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４３／００−４５／００

Ｆ０２Ｄ ４１／００−４１／４０

Ｆ０２Ｄ １３／００−２８／００

Ｆ０２Ｂ ４７／０８−４７／１０

Ｆ０２Ｍ ２５／０６−２５／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機関回転数を検出する回転数検出部と、排気通路の触媒上流側における燃料混合気の空燃比を検出する空燃比検出部とを備え、空燃比（Ａ／Ｆ）の学習制御を行う内燃機関の制御装置において、
前記回転数検出部により検出される回転数に基づき、回転変動が最も大きい気筒を最悪気筒とし、最悪気筒における回転変動値と最悪気筒以外の気筒における回転変動値の平均値との差分を算出する回転数差分算出部と、
前記空燃比検出部により検出されるＡ／Ｆに基づき、推定インバランス率を算出する推定インバランス率算出部と、
前記回転数差分算出部により算出された回転数差分と、前記推定インバランス率算出部により算出された推定インバランス率とに基づいて、特定気筒におけるリーンインバランス異常を検出するリーン異常検出部を有する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載する内燃機関の制御装置において、
前記リーン異常検出部は、前記回転数差分算出部により算出された回転数差分値が予め決められた所定値より大きく、かつ前記推定インバランス率算出部により算出された推定インバランス率が予め決められた所定値以上である気筒でリーンインバランス異常が発生していると判定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載する内燃機関の制御装置において、
気筒ごとに排気ガスを還流するＥＧＲ通路と、還流する排気ガスの流量を調整するＥＧＲ装置と、前記ＥＧＲ装置の動作を制御するＥＧＲ制御部とを備える排気ガス還流システムを有し、
前記ＥＧＲ制御部は、前記リーン異常検出部によりリーンインバランス異常が検出された場合、排気ガスの導入を制限するように前記ＥＧＲ装置を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載する内燃機関の制御装置において、
前記ＥＧＲ制御部は、前記推定インバランス率に基づき、排気ガスの導入量あるいは導入開始時期の少なくとも一方を調整することにより、排気ガスの導入を制限するように前記ＥＧＲ装置を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４に記載するいずれか１つの内燃機関の制御装置において、
機関始動時に燃料噴射量を補正する始動時補正部を有し、
前記始動時補正部は、機関始動時に最悪気筒における回転変動値が予め定めた所定値より大きくなった場合、最悪気筒の回転変動値に基づき最悪気筒における燃料噴射量を補正する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

【請求項6】

請求項５に記載する内燃機関の制御装置において、
前記始動時補正部は、内燃機関の運転中に最悪気筒における回転変動値が予め定めた所定値より大きくなった場合、その後の所定期間における前記回転変動値の平均値を記憶し、次回の機関始動時に前記記憶した回転変動値に基づき最悪気筒における燃料噴射量を補正する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、実際の空燃比を目標空燃比となるようにエンジンを気筒ごとに制御する内燃機関の制御装置に関する。特に、排気ガスの一部を各気筒に還流させる排気ガス還流システムを備えるものに好適な制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、エンジンの排ガスの浄化促進のために、エンジンに吸入される燃料混合気の空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御することが行われている。この空燃比を制御する方法としては、燃料噴射弁を制御して燃料混合気に含まれる燃料の量を調節する方法や、吸気弁を制御して吸入空気の量を調節する方法などがある。

【0003】

例えば、各気筒ごとに最適な空燃比状態に制御することができるエンジン制御装置が知られている(特許文献１）。このエンジン制御装置では、異常気筒判定部が、回転角センサからの回転角信号に基づいて、エンジンの回転変動が起こっている異常な気筒を判定する。また、リッチ・リーン判定部が、空燃比センサからの空燃比信号に基づいて、空燃比が目標空燃比に対して、リッチまたはリーン側にずれているかを判定する。そして、ずれレベル算出部が異常気筒情報とリッチ・リーン情報とに基づいて、各気筒のずれレベルを算出する。さらに各気筒噴射弁補正量算出部が、ずれレベル算出部から入力される各気筒のずれレベル情報に基づいて、各気筒の燃料噴射弁の燃料噴射量に対する補正量を算出するようになっている。

【0004】

そして、このようなエンジンシステムにおいて、排気エミッションの低減や燃費向上などを目的として、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気系に戻すことが行われている。このような吸気系への排気ガスの還流は、排気ガス還流システムにより行われている。そして、排気ガスの還流等を制御するために、一般的には、エンジンの排気管と吸気管との間にＥＧＲ配管を接続し、このＥＧＲ配管の途中に設けたＥＧＲ装置（ＥＧＲ弁）を開弁することで、排出ガスの一部を吸気系に還流させるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−３４６８０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、空燃比センサからの空燃比信号に基づいて、空燃比が目標空燃比に対して、リッチまたはリーン側にずれているかを判定している。そのため、空燃比センサで検出される値が正確でない場合、リッチ・リーン判定部によるリッチ・リーン判定を正確に行うことができず、特定気筒におけるリーン異常を正確に検出することができないという問題があった。
そして、排気ガス還流システムを備えている場合には、特定気筒におけるリーン異常を正確に検出することができないと、リーン異常が発生して燃焼が安定していない気筒へ排気ガスを導入してしまうため、失火に至るおそれやエミッションが悪化するおそれもあった。

【0007】

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、特定気筒におけるリーン異常を正確に検出することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、機関回転数を検出する回転数検出部と、排気通路の触媒上流側における燃料混合気の空燃比を検出する空燃比検出部とを備え、空燃比（Ａ／Ｆ）の学習制御を行う内燃機関の制御装置において、前記回転数検出部により検出される回転数に基づき、回転変動が最も大きい気筒を最悪気筒とし、最悪気筒における回転変動値と最悪気筒以外の気筒における回転変動値の平均値との差分を算出する回転数差分算出部と、前記空燃比検出部により検出されるＡ／Ｆに基づき、推定インバランス率を算出する推定インバランス率算出部と、前記回転数差分算出部により算出された回転数差分と、前記推定インバランス率算出部により算出された推定インバランス率とに基づいて、特定気筒におけるリーンインバランス異常を検出するリーン異常検出部を有することを特徴とする。

【0009】

なお、リーンインバランス率とは、気筒間空燃比の相違の程度（差、不均衡の程度）が大きいほど大きくなるか、または、小さくなる値（単調増加するか、または、単調減少する値）であり、空燃比センサの出力値に基づいて得られるＡ／Ｆ変動積算値に対応して変化する値である。

【0010】

この内燃機関の制御装置では、回転数差分算出部において回転数差分を算出し、推定インバランス率算出部において推定インバランス率（全気筒平均値）を算出する。そして、リーン異常検出部において、算出された回転数差分及び推定インバランス率に基づいて、特定気筒におけるリーンインバランス異常を検出する。このように、リーンインバランス異常を検出するために用いるＡ／Ｆ変動値をリッチ側とリーン側とに分けずに、Ａ／Ｆ変動積算値に対応する推定インバランス率をリーンインバランス異常の検出に使用している。これにより、リーンインバランス異常の検出ロバスト性を向上させることができるため、空燃比検出部により検出されるＡ／Ｆが正確でない場合であっても、特定気筒におけるリーンインバランス異常を正確に検出することができる。

【0011】

そして、上記した内燃機関の制御装置において、前記リーン異常検出部は、前記回転数差分算出部により算出された回転数差分値が予め決められた所定値より大きく、かつ前記推定インバランス率算出部により算出された推定インバランス率が予め決められた所定値以上である気筒でリーンインバランス異常が発生していると判定すれば良い。

【0012】

このようにすることにより、簡単な制御で精度良く特定気筒におけるリーンインバランス異常を正確に検出することができる。

【0013】

上記した内燃機関の制御装置において、気筒ごとに排気ガスを還流するＥＧＲ通路と、還流する排気ガスの流量を調整するＥＧＲ装置と、前記ＥＧＲ装置の動作を制御するＥＧＲ制御部とを備える排気ガス還流システムを有し、前記ＥＧＲ制御部は、前記リーン異常検出部によりリーンインバランス異常が検出された場合、排気ガスの導入を制限するように前記ＥＧＲ装置を制御することが望ましい。

【0014】

排気ガス還流システムを有する場合には、特定気筒におけるリーンインバランス異常が発生しているにもかかわらず、その異常が発生している気筒へ排気ガスが導入されると、失火やエミッションの悪化に至るおそれがある。
そのため、この内燃機関の制御装置では、リーン異常検出部によりリーンインバランス異常が検出された場合、ＥＧＲ制御部において、排気ガスの導入を制限する。これにより、リーンインバランス異常が発生している気筒への排気ガスの過剰導入がなくなるため、失火やエミッションの悪化に至ることを確実に防止することができる。

【0015】

この場合、上記した内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲ制御部は、前記推定インバランス率に基づき、排気ガスの導入量あるいは導入開始時期の少なくとも一方を調整することにより、排気ガスの導入を制限するように前記ＥＧＲ装置を制御すれば良い。

【0016】

このように、排気ガスの導入量あるいは導入開始時期の少なくとも一方を調整することにより、排気ガスの導入を制限することができる。具体的には、排気ガスの導入量を調整（減少）、導入開始時期を調整（遅延）、及び排気ガスの導入量と導入開始時期の両方の調整を行うことができる。そして、排気ガスの導入量は、推定インバランス率が所定値を超えたら推定インバランス率が大きくなるにしたがって徐々に減少するように調整すれば良い。また、排気ガスの導入時期は、推定インバランス率が所定値を超えたら推定インバランス率が大きくなるにしたがって徐々に遅くなるように調整すれば良い。

【0017】

また、上記した内燃機関の制御装置において、機関始動時に燃料噴射量を補正する始動時補正部を有し、前記始動時補正部は、機関始動時に最悪気筒における回転変動値が予め定めた所定値より大きくなった場合、最悪気筒の回転変動値に基づき最悪気筒における燃料噴射量を補正することが望ましい。

【0018】

このように、機関始動時に最悪気筒における回転変動値が予め定めた所定値より大きくなった場合には、リーンインバランス異常が発生していると考えられるため、最悪気筒の回転変動値に基づき最悪気筒における燃料噴射量を増量する。これにより、機関始動時のエミッション及びドライバビリティを向上させることができる。

【0019】

この場合、上記した内燃機関の制御装置において、前記始動時補正部は、内燃機関の運転中に最悪気筒における回転変動値が予め定めた所定値より大きくなった場合、その後の所定期間における前記回転変動値の平均値を記憶し、次回の機関始動時に前記記憶した回転変動値に基づき最悪気筒における燃料噴射量を補正すれば良い。

【0020】

機関始動時に燃料噴射量を補正する場合には、誤判定を防止するために一定以上の判定時間が必要となる。そのため、リーンインバランス異常が発生している場合には、燃料噴射量の増量のタイミングが遅れてしまうため、エミッションの悪化が問題となる。
そこで、この内燃機関の制御装置では、内燃機関の運転中（例えば、車両走行中など）に最悪気筒における回転変動値が予め定めた所定値より大きくなった場合、その後の所定期間における前記回転変動値の平均値を記憶し、次回の機関始動時に前記記憶した回転変動値に基づき最悪気筒における燃料噴射量を補正している。これにより、機関始動直後から早期に燃料噴射量の補正を行うことができるため、リーンインバランス異常が発生している場合に、機関始動時のエミッション及びドライバビリティを一層向上させることができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、上記した通り、特定気筒におけるリーン異常を正確に検出することができる。また、リーン異常が発生した場合でも、失火やエミッションの悪化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施の形態に係る制御装置を含むエンジンシステムの概略構成を示す図である。

【図2】リーンインバランス異常判定処理、始動時補正制御及びＥＧＲ制御の内容を示すフローチャートである。

【図3】始動時における燃料噴射量の補正量の算出マップを示す図である。

【図4】ＥＧＲ導入時期の算出マップを示す図である。

【図5】ＥＧＲ装置の開度の算出マップを示す図である。

【図6】リーンインバランス異常判定処理、始動時補正及びＥＧＲ制御における各種制御値とエンジン及びＥＧＲシステムの各状態の一例を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の内燃機関の制御装置を具体化した実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。そこで、実施の形態に係る制御装置について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係る制御装置を含むエンジンシステムの概略構成を示す図である。

【0024】

図１に示すように、周知の構造を有する多気筒の内燃機関（エンジン）１は、吸気通路２を通じて供給される燃料と空気との可燃混合気を、各気筒の燃焼室で爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気を排気通路３を通じて排出させることにより、ピストン（図示しない）を動作させてクランクシャフト４を回転させ、動力を得るようになっている。

【0025】

吸気通路２に設けられたスロットルバルブ５は、同通路２を流れて各気筒に吸入される空気量（吸気量）ＱＡを調節するために開閉される。このバルブ５は、運転席に設けられたアクセルペダル６の操作に連動して作動する。スロットルバルブ５に対して設けられたスロットルセンサ２１は、このバルブ５の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気通路２に設けられたエアフローメータ２２は、吸気通路２を流れる吸気量ＱＡを計測し、その計測値に応じた電気信号を出力する。

【0026】

各気筒に対応して設けられた燃料噴射弁（インジェクタ）７は、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射供給する。各インジェクタ７には、燃料タンク、燃料ポンプ及び燃料パイプ等より構成される燃料供給装置（図示略）により燃料が圧送される。

【0027】

各気筒に対応してエンジン１に設けられた点火プラグ８は、イグナイタ９から出力される高電圧を受けて点火動作をする。各点火プラグ８の点火時期は、イグナイタ９による高電圧の出力タイミングにより決定される。

【0028】

排気通路３に設けられた触媒コンバータ１１は、エンジン１から排出される排気を浄化するための三元触媒１２を内蔵する。周知のように、三元触媒１２は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行う。これにより排気中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ、ＮＯｘ）を、無害な二酸化炭素（ＣＯ₂）、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）及び窒素（Ｎ₂）に清浄化する。三元触媒１２の持つ排気清浄化特性は、エンジン１の設定空燃比により大きく変わる。即ち、空燃比（Ａ／Ｆ）が薄い（リーン）ときは、燃焼後の酸素（Ｏ₂）の量が多くなり、酸化作用が活発に、還元作用が不活発になる。この酸化と還元のバランスがとれたとき（理論空燃比に近付いたとき）、三元触媒１２は最も有効に働くことになる。

【0029】

排気通路３において、三元触媒１２の上流側にはＡ／Ｆセンサ２３が、下流側にはＯ₂センサ２４がそれぞれ設けられる。Ａ／Ｆセンサ２３は、エンジン１から排気通路３へ排出される排気中の酸素濃度Ｏｘを電流値として検出し、これを電圧値に変換して空燃比を検出するようになっている。Ｏ₂センサ２４は、三元触媒１２を通過した排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

【0030】

エンジン１に設けられた回転速度センサ２５は、クランクシャフト４の角速度、即ち、エンジン回転速度ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられ水温センサ２６は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。また、自動車に設けられた車速センサ２７は、自動車の走行速度（車速）ＳＰＤを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

【0031】

そして、電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、スロットルセンサ２１、エアフローメータ２２、Ａ／Ｆセンサ２３、Ｏ₂センサ２４、回転速度センサ２５、水温センサ２６及び車速センサ２７から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ３０は、これらの入力信号に基づいてＡ／Ｆ制御、燃料噴射量制御及び燃料噴射時期制御を含む燃料噴射制御、並びに点火時期制御等を実行し、各インジェクタ７及びイグナイタ９を制御する。

【0032】

ここで、Ａ／Ｆ制御とは、少なくともＡ／Ｆセンサ２３からの出力信号に基づいてインジェクタ７を制御することにより、エンジン１での実際のＡ／Ｆを目標Ａ／Ｆにフィードバック制御することである。燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じて各インジェクタ７を制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御することである。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じてイグナイタ９を制御することにより、各点火プラグ８による点火時期を制御することである。

【0033】

本実施の形態で、ＥＣＵ３０は、本発明の回転数差分算出部、推定インバランス率算出部、リーン異常判定部、ＥＧＲ制御部、及び始動時補正部に相当する。ＥＣＵ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等よりなる周知の構成を備えたものである。ＲＯＭは、前述した各種制御に係る所定の制御プログラムを予め記憶している。ＥＣＵ３０は、これらの制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。

【0034】

そして、エンジン１の各気筒毎にそれぞれ排出ガスの一部を吸気側に還流させるために、排気通路３と吸気通路２との間にそれぞれＥＧＲ通路１５が接続されている。ＥＧＲ通路１５には、ＥＧＲ量（排出ガスの還流量）を調整するＥＧＲ装置（ＥＧＲ弁）１６が設けられている。なお、ＥＧＲ通路１５は、排気通路３からＥＧＲ装置１６までは１本であるが、ＥＧＲ装置１６から吸気通路２までは各吸気通路へ接続するため複数本（例えば、４気筒の場合には４本）に分岐している。

【0035】

ＥＧＲ装置１６の開閉動作は、ＥＣＵ３０により制御される。つまり、ＥＣＵ３０は、図示しないＥＧＲ制御ルーチンを実行することで、エンジン運転中にＥＧＲ装置１６を開閉して気筒毎に排出ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ制御（排出ガス還流制御）を実行する。

【0036】

続いて、上記したエンジンシステムにおけるリーンインバランス異常判定処理、始動時補正及びＥＧＲ制御について、図２を参照しながら説明する。図２は、リーンインバランス異常判定処理、始動時補正及びＥＧＲ制御の内容を示すフローチャートである。なお、この処理ルーチンは、数ｍｓｅｃサイクルで繰り返し実行される。

【0037】

まず、ＥＣＵ３０は、エンジン１が始動時であるか否かを判定する（ステップＳ１）。このとき、ＥＣＵ３０は、エンジン１が始動時であると判定した場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、前回の車両走行中に最悪気筒の回転変動値（平均値）を記憶したか否かを判定する（ステップＳ２）。なお、ステップＳ２において判定する回転変動値の詳細については後述する。
一方、ＥＣＵ３０は、エンジン１が始動時でないと判定した場合には（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ２〜Ｓ４の処理をスキップして、ステップＳ５の処理を行う。

【0038】

ステップＳ２の処理において、ＥＣＵ３０は、最悪気筒の回転変動値を記憶したと判定した場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、前回の車両走行中に記憶した最悪気筒の回転変動値を読み出す（ステップＳ３）。そして、ステップＳ３にて読み出した回転変動値に基づき、最悪気筒における燃料噴射量の補正量を決定し、始動時における燃料噴射量の補正を実施する（ステップＳ４）。

【0039】

具体的に本実施の形態では、例えば、燃料噴射量の補正量を図３に示すように、最悪気筒の回転変動値が所定値を超えると、回転変動値が大きくなるにしたがって徐々に大きくなるように算出する。つまり、回転変動値が大きいほど始動時における燃料の増量が多くされるのである。これにより、始動直後から早期に燃料噴射量の増量補正を行うことができるため、リーンインバランス異常が発生している場合に、始動時のエミッション及びドライバビリティを向上させることができる。

【0040】

一方、ステップＳ２の処理において、ＥＣＵ３０は、最悪気筒の回転変動値を記憶していないと判定した場合には（Ｓ２：ＮＯ）、始動時における最悪気筒の回転変動値が予め定められた所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４）。このとき、ＥＣＵ３０は、始動時における最悪気筒の回転変動値が予め定められた所定値より大きいと判定した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、始動時における最悪気筒の回転変動値に基づき、最悪気筒における燃料噴射量の補正量を図３に示すマップデータを参照して決定し、始動時における燃料噴射量の補正を実施する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１４の処理において、ＥＣＵ３０は、始動時における最悪気筒の回転変動値が予め定められた所定値以下であると判定した場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１５の処理をスキップして、ステップＳ５の処理を行う。
このようなステップＳ１〜Ｓ４，Ｓ１４，Ｓ１５の処理が、本発明の始動時補正部による始動時補正制御となる。

【0041】

続いて、ＥＣＵ３０は、始動時補正を実行したか否かを判定する（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ４又はＳ１５のいずれかの処理が行われたか否かを判定するのである。そして、ＥＣＵ３０は、始動時補正を実行したと判定した場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、始動時補正実行履歴フラグをＯＮにし（ステップＳ６）、始動時補正を実行していないと判定した場合には（Ｓ５：ＮＯ）、始動時補正実行履歴フラグをＯＦＦにする（ステップＳ１６）。

【0042】

次に、ＥＣＵ３０は、第ｉ気筒（例えば４気筒エンジンの場合にはｉ＝１〜４）にリーンインバランス異常が発生しているか否かを判定する（ステップＳ７）。具体的に本実施の形態では、回転速度センサ２５により検出される回転数に基づき算出される最悪気筒（第ｉ気筒）における回転変動値と最悪気筒以外の気筒における回転変動値との差分である回転数差分と、Ａ／Ｆセンサ２３により検出されるＡ／Ｆに基づき算出される推定インバランス率と、始動時補正実行フラグとに基づいて、第ｉ気筒におけるリーンインバランス異常の発生を判定している。このステップＳ７の処理が、本発明のリーン異常検出部によるリーンインバランス異常の判定となる。

【0043】

ここで、回転数差分の算出方法について簡単に説明する。まず、回転速度センサ２５により検出される回転数（角速度）に基づき、クランク角３０°ＣＡ毎の角速度が最も遅い気筒を最悪気筒とする。次に、最悪気筒の回転変動値（Ｎ回平均値）と、最悪気筒以外の気筒における回転変動値（Ｎ回平均値）とを算出する。そして、最悪気筒の回転変動値（Ｎ回平均値）と最悪気筒以外の気筒における回転変動値（Ｎ回平均値）との差分を算出して回転数差分としている。
なお、推定インバランス率とは、気筒間空燃比の相違の程度（差、不均衡の程度）が大きいほど大きくなるか、または、小さくなる値（単調増加するか、または、単調減少する値）であり、空燃比センサの出力値に基づいて得られるＡ／Ｆ変動積算値に対応して変化する値である。

【0044】

そして、ステップＳ７の処理では、ＥＣＵ３０は、上記の回転数差分が予め定められた所定値よりも大きく、かつ推定インバランス率が予め定められた所定値以上であって、始動時補正実行履歴フラグがＯＮになっている場合には、リーンインバランス異常が発生していると判定する。一方、ＥＣＵ３０は、上記の回転数差分が予め定められた所定値以下である、推定インバランス率が予め定められた所定値より小さい、始動時補正実行履歴フラグがＯＦＦであるの１つでも該当する場合には、リーンインバランス異常が発生していないと判定する。

【0045】

このように、本実施の形態では、リーンインバランス異常を検出するために用いるＡ／Ｆ変動値をリッチ側とリーン側とに分けずに、Ａ／Ｆ変動積算値に対応する推定インバランス率をリーンインバランス異常の検出に使用している。そして、始動時補正実行履歴フラグの状態も判定基準に加えている。これらのことから、リーンインバランス異常の検出ロバスト性を向上させることができるため、Ａ／Ｆセンサ２３により検出されるＡ／Ｆが正確でない場合であっても、第ｉ気筒におけるリーンインバランス異常を正確に検出することができる。

【0046】

なお、本実施の形態では、始動時補正実行履歴フラグの状態をリーンインバランス異常の判定に使用しているが、これは必須条件ではない。すなわち、少なくとも回転数差分と推定インバランス率とに基づいて、リーンインバランス異常の判定を行うことにより、第ｉ気筒におけるリーンインバランス異常を簡単な制御で精度良く検出することができる。

【0047】

そして、ＥＣＵ３０は、ステップＳ７の処理にて、第ｉ気筒でリーンインバランス異常が発生していると判定した場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、リーンインバランス判定フラグをＯＮにして（ステップＳ８）、ステップＳ９の処理を行う。一方、ＥＣＵ３０は、ステップＳ７の処理にて、いずれの気筒においてもリーンインバランス異常が発生していないと判定した場合には（Ｓ７：ＮＯ）、リーンインバランス判定フラグをＯＦＦにして（ステップＳ１７）、ステップＳ１８の処理を行う。

【0048】

ステップＳ９の処理では、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲ制御が実施されているか否かを判定する。このとき、ＥＧＲ制御が実施されている場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、推定インバランス率に応じて排気ガスの導入開始時期を算出するとともに（ステップＳ１０）、推定インバランス率に応じてＥＧＲ装置１６の開度を算出する（ステップＳ１１）。そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０，Ｓ１１で算出した導入開始時期及び開度に基づきＥＧＲ制御を実施する。この処理が、本発明のＥＧＲ制御部による排気ガスの導入制限制御である。
なお、ＥＧＲ制御が実施されていない場合には（Ｓ９：ＮＯ）、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理をスキップして、ステップＳ１２の処理を行う。

【0049】

ここで、本実施の形態では、ステップＳ１０の処理において、例えば、排気ガスの導入開始時期の遅延時間を図４に示すように、推定インバランス率が所定値を超えると、推定インバランス率が大きくなるにしたがって徐々に大きくなるように算出する。また、ステップＳ１１の処理において、例えば、ＥＧＲ装置１６の開度を図５に示すように、推定インバランス率が所定値を超えると、推定インバランス率が大きくなるにしたがって徐々に小さくなるように算出する。

【0050】

このような処理により、リーンインバランス異常が発生している第ｉ気筒に対する排気ガスの導入を制限することができる。従って、第ｉ気筒への排気ガスの過剰導入がなくなるため、失火やエミッションの悪化に至ることを確実に防止することができる。

【0051】

一方、ステップＳ１８の処理でも、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲ制御が実施されているか否かを判定する。このとき、ＥＧＲ制御が実施されている場合には（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、従来と同様の方法により排気ガスの導入開始時期を算出するとともに（ステップＳ１９）、ＥＧＲ装置１６の開度を算出する（ステップＳ２０）。そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ１９，Ｓ２０で算出した導入開始時期及び開度に基づきＥＧＲ制御を実施する。この処理は、従来から行われているＥＧＲ制御である。
なお、ＥＧＲ制御が実施されていない場合には（Ｓ１８：ＮＯ）、ステップＳ１９，Ｓ２０の処理をスキップして、ステップＳ１２の処理を行う。

【0052】

そして、ＥＣＵ３０は、最悪気筒の回転変動値が予め定められた所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２において使用する最悪気筒の回転変動値はＮ回平均値である。このとき、ＥＣＵ３０は、最悪気筒の回転変動値が予め定められた所定値より大きいと判定した場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、その回転変動値を記憶する（ステップＳ１３）。すなわち、リーンインバランス異常が発生していると考えられる状態において、そのときの最悪気筒の回転変動値を記憶しておくのである。そして、前述したように、このとき記憶した最悪気筒の回転変動値を使用して、エンジン１の始動時に始動直後から早期に燃料噴射量の補正を行うことができるようにしている（Ｓ１〜Ｓ４の処理参照）。

【0053】

続いて、上記の処理が実施された際における各種制御値とエンジン及びＥＧＲシステムの各状態について、図６を参照しながら説明する。図６は、リーンインバランス異常判定処理、始動時補正及びＥＧＲ制御における各種制御値とエンジン及びＥＧＲシステムの各状態の一例を示すタイミングチャートである。ここでは、エンジン１の稼働中（車両走行中）にリーンインバランス異常が発生した場合を例示している。

【0054】

時刻ｔ１において、リーンインバランス異常が発生すると、推定インバランス率、最悪気筒の回転変動値及び回転数差分がそれぞれ増加し始める。そして、時刻ｔ２において、推定インバランス率が所定値以上となる。しかしながら、回転数差分が所定値以下であるためリーンインバランス判定フラグはＯＦＦとされる（図２Ｓ７：ＮＯ，Ｓ１７）。そして、時刻ｔ３において、ＥＧＲ制御が実行される（図２のＳ１７，Ｓ１８：ＹＥＳ，Ｓ１９，Ｓ２０）。このときのＥＧＲ制御は従来と同様である。

【0055】

そして、時刻ｔ４において、最悪気筒の回転変動値が所定値より大きくなるため、時刻ｔ４から所定時間における回転変動の平均値が算出され、それが回転変動値として記憶される（図２のＳ１２：ＹＥＳ，Ｓ１３）。その後、時刻ｔ５において、排気ガスの導入が開始されＥＧＲ装置１６が開かれる。

【0056】

次に、エンジン１が始動されるときについて説明する。エンジン１が始動されると、時刻ｔ６においてクランキングが開始され、時刻ｔ７において始動時補正が実施される（図２のＳ１：ＹＥＳ）。このとき、前回の車両走行時に、最悪気筒の回転変動値を記憶しているため、その回転変動値に応じて補正が実行される。つまり、始動時には、前回走行時における最悪気筒の回転変動値が保持されて、始動時の燃料噴射量の増量補正が実施される（図２のＳ２：ＹＥＳ，Ｓ３，Ｓ４）。そして、始動時補正実行履歴フラグがＯＮされる（図２のＳ５：ＹＥＳ，Ｓ６）。

【0057】

これにより、本実施の形態は、時刻ｔ８にて最悪気筒の回転変動値が所定値より大きくなって始動時補正が実行される従来技術と比較すると（図６の破線参照）、始動直後から早期に燃料噴射量の補正を行うことができる。このため、リーンインバランス異常が発生している場合に、始動時のエミッション及びドライバビリティを向上させることができる。

【0058】

その後、車両走行中の時刻ｔ９において、推定インバランス率が所定値以上となる。しかしながら、このとき、最悪気筒の回転数差分が所定値以下であるため、リーンインバランス異常は発生していないと判定され、リーンインバランス判定フラグがＯＦＦとされる（図２のＳ７：ＮＯ，Ｓ１７）。

【0059】

そして、時刻ｔ１０において、回転数差分が所定値より大きくなる。このとき、始動時補正実行履歴フラグがＯＮであるとともに、推定インバランス率が所定値以上であるため、リーンインバランス異常が発生していると判定され、リーンインバランス判定フラグがＯＮにされる（図２のＳ７：ＹＥＳ，Ｓ８）。

【0060】

その後、時刻ｔ１１において、ＥＧＲ制御が開始（ＥＧＲ ＯＮ）される。そうすると従来の制御では、少し遅れて時刻ｔ１２において、ＥＧＲ装置が作動して排気ガスの導入が開始される。
これに対して、本実施の形態では、時刻ｔ１２よりも遅い時刻ｔ１３において、ＥＧＲ装置１６が作動して排気ガスの導入が開始される（図２のＳ１０，Ｓ１１）。そして、図６に示すように、ＥＧＲ装置１６の開度が従来よりも小さくされている。これにより、リーンインバランス異常が発生している第ｉ気筒に対する排気ガスの導入を制限することができる。従って、第ｉ気筒への排気ガスの過剰導入がなくなるため、失火やエミッションの悪化に至ることを確実に防止することができる。

【0061】

以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る制御装置によれば、ＥＣＵ３０において、回転数差分が予め定められた所定値よりも大きく、かつ推定インバランス率が予め定められた所定値以上であって、始動時補正実行履歴フラグがＯＮになっている場合には、リーンインバランス異常が発生していると判定する。このように、リーンインバランス異常を検出するために用いるＡ／Ｆ変動値をリッチ側とリーン側とに分けずに、Ａ／Ｆ変動積算値に対応する推定インバランス率をリーンインバランス異常の検出に使用している。また、始動時補正実行履歴フラグの状態も判定基準に加えている。これらのことから、リーンインバランス異常の検出ロバスト性を向上させることができるため、Ａ／Ｆセンサ２３により検出されるＡ／Ｆが正確でない場合であっても、第ｉ気筒におけるリーンインバランス異常を正確に検出することができる。

【0062】

また、リーンインバランス異常が発生している場合、ＥＣＵ３０は、ＥＧＲ制御が実施されると、推定インバランス率に応じて、排気ガスの導入開始時期及びＥＧＲ装置１６の開度を算出してＥＧＲ制御を実施する。これにより、リーンインバランス異常が発生している第ｉ気筒に対する排気ガスの導入を制限することができ、第ｉ気筒への排気ガスの過剰導入がなくなるため、失火やエミッションの悪化に至ることを確実に防止することができる。

【0063】

さらに、エンジン１の始動時に、前回の車両走行中に最悪気筒の回転変動値が記憶されている場合、ＥＣＵ３０は、その回転変動値に基づき、最悪気筒における燃料噴射量の補正量を決定し、始動時における燃料噴射量の補正を実施する。これにより、始動直後から早期に燃料噴射量の増量補正を行うことができるため、リーンインバランス異常が発生している場合に、始動時のエミッション及びドライバビリティを向上させることができる。

【0064】

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、排気ガス還流システムを備えているエンジンシステムを例示したが、排気ガス還流システムを備えていないエンジンシステムに対しても本発明の一部を適用することができる。

【符号の説明】

【0065】

１ 内燃機関（エンジン）
２ 吸気通路
３ 排気通路
７ 燃料噴射弁（インジェクタ）
１５ ＥＧＲ通路
１６ ＥＧＲ装置
２３ Ａ／Ｆセンサ
２４ Ｏ₂センサ
２５ 回転速度センサ
３０ 電子制御装置（ＥＣＵ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】