JP2016109088A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の酸素吸蔵能力が低下した状態でも排気再循環装置の異常判定の精度を向上させる。【解決手段】ステップＳ１０２では、排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの減少に対して空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮを増加させるように、ＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮが補正される。ステップＳ１０３では、ＥＧＲを行っていないときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＦＦにより、ステップＳ１０２で補正されたＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿Ｃがさらに補正される。ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２，Ｓ１０３で補正されたＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＩＮＢが許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭと比較されることで、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４の閉塞異常が判定される。【選択図】図４

Description

本発明は、排気再循環（ＥＧＲ）を行う内燃機関の制御装置に関する。

下記特許文献１では、複数の気筒間における空燃比のばらつきを示すパラメータであるインバランス判定値を、ＥＧＲを行っているときとＥＧＲを行っていないときに算出し、ＥＧＲを行っているときとＥＧＲを行っていないときのインバランス判定値の差が所定の閾値を超えた場合に、ＥＧＲ装置の閉塞異常と判定している。

特開２０１２−８７７５４号公報 特開２０１３−２４１８６７号公報

特許文献１において、ＥＧＲ閉塞異常が発生した気筒では、空燃比がリーンになることで失火や異常燃焼が発生して酸素が燃焼に十分に使用されず、排気中には酸素が多く含まれることになる。触媒の酸素吸蔵能力が高い状態では、排気中の酸素が触媒に吸蔵されることで、ＥＧＲ装置を通って他の気筒（ＥＧＲ閉塞異常が発生していない気筒）内に流入する酸素量は少ない。しかし、触媒の酸素吸蔵能力が低下した状態では、排気中の酸素が触媒を通過することで、ＥＧＲ装置を通って他の気筒内に流入する酸素量が増加する。したがって、ＥＧＲ閉塞異常が発生した気筒と他の気筒とで空燃比の差が減少し、ＥＧＲを行っているときのインバランス判定値が減少する。その結果、実際にはＥＧＲ閉塞異常が発生しているにもかかわらずインバランス判定値の差が閾値以下となってしまう場合も生じることで、ＥＧＲ装置の異常判定の精度が低下する。

本発明は、触媒の酸素吸蔵能力が低下した状態でも排気再循環装置の異常判定の精度を向上させることを目的とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、複数の気筒からの排気を触媒で浄化し、触媒下流側の排気を各気筒に分配する排気再循環を排気再循環装置で行う内燃機関の制御装置であって、複数の気筒における空燃比の変動度合を表すインバランス指標値を取得するインバランス取得部と、触媒の酸素吸蔵能力または触媒下流側の酸素濃度を取得する触媒状態取得部と、触媒の酸素吸蔵能力の低下または触媒下流側の酸素濃度の増加に対して、排気再循環を行っているときのインバランス指標値をリーン方向に補正するインバランス補正部と、インバランス補正部で補正されたインバランス指標値に基づいて排気再循環装置の異常を判定する排気再循環異常判定部と、を備えることを要旨とする。

本発明の一態様では、インバランス補正部は、排気再循環を行っているときのインバランス指標値を、排気再循環を行っていないときのインバランス指標値によりさらに補正することが好適である。

また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、複数の気筒からの排気を触媒で浄化し、触媒下流側の排気を各気筒に分配する排気再循環を排気再循環装置で行う内燃機関の制御装置であって、複数の気筒における空燃比の変動度合を表すインバランス指標値を取得するインバランス取得部と、触媒の酸素吸蔵能力または触媒下流側の酸素濃度を取得する触媒状態取得部と、触媒の酸素吸蔵能力の低下または触媒下流側の酸素濃度の増加に対して、インバランス指標値の許容限界値を減少させるように補正するインバランス補正部と、排気再循環を行っているときのインバランス指標値とインバランス補正部で補正された許容限界値に基づいて排気再循環装置の異常を判定する排気再循環異常判定部と、を備えることを要旨とする。

本発明の一態様では、インバランス補正部は、排気再循環を行っているときのインバランス指標値を、排気再循環を行っていないときのインバランス指標値により補正し、排気再循環異常判定部は、インバランス補正部で補正されたインバランス指標値と許容限界値に基づいて排気再循環装置の異常を判定することが好適である。

本発明によれば、触媒の酸素吸蔵能力の低下または触媒下流側の酸素濃度の増加に対して、排気再循環を行っているときのインバランス指標値をリーン方向に補正する、あるいはインバランス指標値の許容限界値を減少させるように補正することで、触媒の酸素吸蔵能力が低下した状態でも排気再循環装置の異常判定の精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る制御装置及び内燃機関の構成例を示す図である。 電子制御装置４０の構成例を示す機能ブロック図である。 排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮの補正係数αとの関係を表す特性マップの一例を示す図である。 ＥＧＲ装置２０の閉塞異常を判定する場合に電子制御装置４０が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。 ＥＧＲを行っているときに気筒別ＥＧＲポート２３−１に閉塞異常が発生した場合における空燃比ＡＦＲの時間変化の一例を示す図である。 排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭの補正係数γとの関係を表す特性マップの一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る制御装置及び内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１０は、複数の気筒１２−１〜１２−４を有する多気筒エンジンにより構成され、例えば火花点火機関により構成される。図１は４気筒エンジンの例を示しているが、内燃機関１０の気筒数については２以上の範囲で任意に設定可能である。吸気通路１４は、集合吸気通路１５と、集合吸気通路１５より下流側で分岐する複数（気筒数と同数、図１の例では４つ）の気筒別吸気通路１６−１〜１６−４とを有する。気筒別吸気通路１６−１〜１６−４から気筒１２−１〜１２−４内に燃料と空気の混合気が吸入され、気筒１２−１〜１２−４内では混合気を燃焼させる。図１の４気筒エンジンの例では、１サイクル（クランク軸２回転）において、気筒１２−１→気筒１２−３→気筒１２−４→気筒１２−２の順に燃焼が行われる。排気通路１７は、複数（気筒数と同数、図１の例では４つ）の気筒別排気通路１８−１〜１８−４と、気筒別排気通路１８−１〜１８−４より下流側で合流する集合排気通路１９とを有する。燃焼後の排気は気筒１２−１〜１２−４内から気筒別排気通路１８−１〜１８−４へ排出される。図１の４気筒エンジンの例では、１サイクルにおいて、気筒別排気通路１８−１→気筒別排気通路１８−３→気筒別排気通路１８−４→気筒別排気通路１８−２の順に排気が排出される。集合排気通路１９には排気浄化触媒２４が設けられており、複数の気筒１２−１〜１２−４からの排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）等の有害成分が排気浄化触媒２４で浄化される。

排気再循環（ＥＧＲ）を行うための排気再循環装置（ＥＧＲ装置）２０は、排気浄化触媒２４より下流側で排気通路１７（集合排気通路１９）に連通するＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１に設けられたＥＧＲバルブ２２と、ＥＧＲ通路２１（ＥＧＲバルブ２２）より下流側で分岐し、気筒別吸気通路１６−１〜１６−４にそれぞれ連通する複数（気筒数と同数、図１の例では４つ）の気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４とを有する。ＥＧＲバルブ２２が開いている場合は、排気浄化触媒２４下流側の排気がＥＧＲ通路２１を流れ、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４から気筒別吸気通路１６−１〜１６−４を通って各気筒１２−１〜１２−４内にＥＧＲガスとして分配されることでＥＧＲが行われる。一方、ＥＧＲバルブ２２が閉じている場合は、ＥＧＲは行われない。

集合排気通路１９における排気浄化触媒２４より上流側には、空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するための空燃比センサ６１が設けられており、集合排気通路１９における排気浄化触媒２４より下流側には、排気中の酸素濃度（Ｏ₂濃度）を検出するための酸素濃度センサ（Ｏ₂センサ）６２が設けられている。空燃比センサ６１で検出された空燃比ＡＦＲを示す信号、及びＯ₂センサ６２で検出された排気浄化触媒２４下流側のＯ₂濃度ＯＤを示す信号は、電子制御装置（ＥＣＵ）４０に入力される。電子制御装置４０は、空燃比センサ６１で検出された空燃比ＡＦＲを目標空燃比（例えば理論空燃比）にするように燃料噴射量をフィードバック制御する。また、電子制御装置４０は、ＥＧＲを行う場合に、ＥＧＲバルブ２２の開度を制御することで、各気筒１２−１〜１２−４内に分配されるＥＧＲガス流量を制御する。

ＥＧＲを行う場合に、ＥＧＲ装置２０における気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４のいずれかが閉塞する異常が発生すると、ＥＧＲポートが閉塞した気筒にはＥＧＲガスが導入されず、その代わりに空気が多く導入されることで空燃比が増大する（リーンとなる）。一方、他の気筒にはＥＧＲガスが多く分配され、導入される空気が減少することで空燃比が減少する（リッチとなる）。その結果、気筒１２−１〜１２−４間に空燃比のばらつきが生じ、排気エミッション性能を低下させる原因となる。

そこで、本実施形態では、ＥＧＲ装置２０の異常（気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４の閉塞異常）を判定する。そのための電子制御装置４０の機能ブロック図の一例を図２に示す。インバランス取得部４１は、複数の気筒１２−１〜１２−４における空燃比の変動度合を表すインバランス指標値を取得する。ここでは、空燃比センサ６１で検出された空燃比ＡＦＲの傾き（時間変化率）をインバランス指標値として算出し、例えば空燃比ＡＦＲが増加する方向、すなわちリーン方向（燃料が薄くなる方向）に変化しているときの所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）あたりの空燃比変動量の平均値または最大値をリーンインバランス指標値として算出する。インバランス取得部４１は、ＥＧＲを行っているときの空燃比ＡＦＲの傾きΔＡＦＲ＿ＯＮと、ＥＧＲを行っていないときの空燃比ＡＦＲの傾きΔＡＦＲ＿ＯＦＦを算出する。空燃比傾き（インバランス指標値）ΔＡＦＲ＿ＯＮ，ΔＡＦＲ＿ＯＦＦについては、空燃比ＡＦＲがリーン方向に変化する場合を正とし、空燃比ＡＦＲのリーン方向への変動度合が大きいほど、ΔＡＦＲ＿ＯＮ，ΔＡＦＲ＿ＯＦＦの値が増加する。

触媒状態取得部４２は、排気浄化触媒２４の酸素吸蔵能力を取得する。ここでは、例えば特開２０１０−７７９４０号公報等に開示されている公知のアクティブ制御を実行することで、排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを取得する。アクティブ制御においては、空燃比センサ６１で検出される空燃比ＡＦＲについて、リーン空燃比からリッチ空燃比への移行と、リッチ空燃比からリーン空燃比への移行とを交互に繰り返すように制御し、その際にＯ₂センサ６２で検出された排気浄化触媒２４下流側のＯ₂濃度ＯＤの推移に基づいて排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを算出する。

インバランス補正部４３は、インバランス取得部４１で取得されたＥＧＲを行っているときの空燃比傾き（インバランス指標値）ΔＡＦＲ＿ＯＮを補正する。ここでは、触媒状態取得部４２で取得された排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの減少（酸素吸蔵能力の低下）に対して、空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮを増加させる方向（リーン方向）に補正する。補正後の空燃比傾きをΔＡＦＲ＿Ｃとすると、例えば以下の（１）式により空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮを補正する。（１）式のαは、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの減少に対してα≧１の範囲で増加するように設定される補正係数であり、例えば図３に示すような排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮの補正係数αとの関係を表す特性マップを電子制御装置４０の記憶装置に予め記憶しておき、この特性マップにおいて、与えられた最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに対応する補正係数αを設定する。最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの減少に対して、空燃比傾きの補正値（ΔＡＦＲ＿Ｃ−ΔＡＦＲ＿ＯＮ）が大きくなるように、ＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮが補正される。

ΔＡＦＲ＿Ｃ＝α×ΔＡＦＲ＿ＯＮ （１）

さらに、インバランス補正部４３は、ＥＧＲを行っているときの補正後の空燃比傾きΔＡＦＲ＿Ｃを、インバランス取得部４１で取得されたＥＧＲを行っていないときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＦＦにより補正する。補正後の空燃比傾きをΔＡＦＲ＿ＩＮＢとすると、例えば以下の（２）式または（３）式により空燃比傾きΔＡＦＲ＿Ｃをさらに補正する。

ΔＡＦＲ＿ＩＮＢ＝ΔＡＦＲ＿Ｃ／ΔＡＦＲ＿ＯＦＦ （２）
ΔＡＦＲ＿ＩＮＢ＝ΔＡＦＲ＿Ｃ−ΔＡＦＲ＿ＯＦＦ （３）

排気再循環異常判定部（ＥＧＲ異常判定部）４４は、インバランス補正部４３で補正された空燃比傾き（インバランス指標値）ΔＡＦＲ＿ＩＮＢに基づいて、ＥＧＲ装置２０の異常を判定する。ここでは、空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＩＮＢをリーン方向の許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭと比較することで、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４の閉塞異常を判定する。例えばΔＡＦＲ＿ＩＮＢが許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭ以下である場合は、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４に閉塞異常が発生していないと判定する。一方、ΔＡＦＲ＿ＩＮＢが許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭを超えた場合は、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４のいずれかに閉塞異常が発生したと判定する。ＥＧＲ異常判定部４４で気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４のいずれかの閉塞異常が検出された場合は、電子制御装置４０は、ＥＧＲ装置２０の閉塞異常を示す信号を出力する。そして、ＥＧＲ異常判定部４４で気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４のいずれかの閉塞異常が検出された場合は、電子制御装置４０は、ＥＧＲバルブ２２の開度を減少させることでＥＧＲガス流量を減少させたり、あるいはＥＧＲバルブ２２を閉じることでＥＧＲを行わないようにする。

ＥＧＲ装置２０の閉塞異常を判定する場合に電子制御装置４０が実行する処理を図４のフローチャートに示す。まずステップＳ１０１では、ＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮと、ＥＧＲを行っていないときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＦＦがインバランス取得部４１で取得される。次にステップＳ１０２では、排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの減少に対して空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮを増加させるように、ＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮがインバランス補正部４３で補正される。その際に、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘについては、ＥＧＲ装置２０の異常判定を行う直前に予め計測しておく。次にステップＳ１０３では、ＥＧＲを行っていないときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＦＦにより、ステップＳ１０２で補正されたＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿Ｃがインバランス補正部４３でさらに補正される。次にステップＳ１０４では、ステップＳ１０２，Ｓ１０３で補正されたＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＩＮＢが許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭと比較されることで、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４の閉塞異常がＥＧＲ異常判定部４４で判定される。

一例として、ＥＧＲを行っているときに気筒別ＥＧＲポート２３−１に閉塞異常が発生した場合を考えると、気筒１２−１に導入される空気が増加することで空燃比がリーンとなる一方、気筒１２−２〜１２−４に導入される空気が減少することで空燃比がリッチとなる。したがって、空燃比センサ６１で検出される空燃比ＡＦＲも、例えば図５の実線ａに示すように、気筒１２−１の空燃比に相当する期間でリーンとなる一方、気筒１２−２〜１２−４の空燃比に相当する期間でリッチとなることで、１サイクルにおける空燃比ＡＦＲの変動度合が増大する。そこで、ＥＧＲを行っている場合の空燃比傾き（例えば空燃比ＡＦＲがリーン方向に変化しているときの傾き）ΔＡＦＲ＿ＯＮをインバランス指標値として検出することで、気筒別ＥＧＲポート２３−１の閉塞異常を検出することが可能である。

ただし、気筒別ＥＧＲポート２３−１の閉塞異常によって、気筒１２−１の空燃比がリーンになると、気筒１２−１に失火や異常燃焼が発生して気筒１２−１内の酸素が燃焼に十分に使用されず、気筒１２−１からの排気中には酸素が多く含まれることになる。排気浄化触媒２４の酸素吸蔵能力が高い状態では、排気中の酸素が排気浄化触媒２４に吸蔵されることで、ＥＧＲ通路２１及び気筒別ＥＧＲポート２３−２〜２３−４を通って気筒１２−２〜１２−４内に流入する酸素量は少ない。しかし、排気浄化触媒２４の酸素吸蔵能力が低下した状態では、排気中の酸素が排気浄化触媒２４を通過することで、ＥＧＲ通路２１及び気筒別ＥＧＲポート２３−２〜２３−４を通って気筒１２−２〜１２−４内に流入する酸素量が増加し、気筒１２−２〜１２−４の空燃比のリッチ度合が緩和される。したがって、空燃比センサ６１で検出される空燃比ＡＦＲは、例えば図５の破線ｂに示すように、気筒１２−１に相当する期間での空燃比と気筒１２−２〜１２−４に相当する期間での空燃比との差が減少することで、１サイクルにおける空燃比ＡＦＲの変動度合が減少し、空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮも減少することになる。その結果、実際には気筒別ＥＧＲポート２３−１に閉塞異常が発生しているにもかかわらず空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮが許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭ以下となってしまう場合も生じることで、気筒別ＥＧＲポート２３−１の閉塞異常の検出精度が低下することになる。

これに対して本実施形態では、排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの減少に対して空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮの補正値を増加させるように、ＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮを補正することで、閉塞異常が発生していない気筒内に排気浄化触媒２４を通過した酸素が流れ込むことによる空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮの減少分を補償することができる。これによって、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４のいずれかに閉塞異常が発生しているにもかかわらず補正後の空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＩＮＢが許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭ以下になるのを防止することができる。その結果、排気浄化触媒２４の酸素吸蔵能力が低下しても、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４の閉塞異常の検出精度を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、ＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿Ｃを、ＥＧＲを行っていないときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＦＦにより補正することで、補正後の空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＩＮＢは、ＥＧＲを行っていないときの空燃比ＡＦＲのばらつきによる影響分が抑制されたものとなる。その結果、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４の閉塞異常の検出精度をさらに向上させることができる。

本実施形態では、排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘ（酸素吸蔵能力）に代えて、Ｏ₂センサ６２で検出された排気浄化触媒２４下流側のＯ₂濃度ＯＤを用いることも可能である。その場合、インバランス補正部４３は、Ｏ₂センサ６２で検出された排気浄化触媒２４下流側のＯ₂濃度ＯＤの増加に対して、ＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮをリーン方向（増加させる方向）に補正する。補正後の空燃比傾きをΔＡＦＲ＿Ｃとすると、例えば以下の（４）式により空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮを補正する。（４）式のβは、Ｏ₂濃度ＯＤの増加に対してβ≧１の範囲で増加するように設定される補正係数である。Ｏ₂濃度ＯＤの増加に対して空燃比傾きの補正値（ΔＡＦＲ＿Ｃ−ΔＡＦＲ＿ＯＮ）を増加させるように、ＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮを補正することによっても、閉塞異常が発生していない気筒内に排気浄化触媒２４を通過した酸素が流れ込むことによる空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮの減少分を補償することができる。

ΔＡＦＲ＿Ｃ＝β×ΔＡＦＲ＿ＯＮ （４）

また、本実施形態では、インバランス補正部４３は、空燃比傾き（インバランス指標値）の許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭの方を補正することも可能である。その場合、インバランス補正部４３は、触媒状態取得部４２で取得された排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの減少（酸素吸蔵能力の低下）に対して、許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭを減少させる方向、すなわちリッチ方向（燃料が濃くなる方向）に補正する。補正後の許容限界値をΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣとすると、例えば以下の（５）式により許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭを補正する。（５）式のγは、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの減少に対して０≦γ≦１の範囲で減少するように設定される補正係数であり、例えば図６に示すような排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘと許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭの補正係数γとの関係を表す特性マップを電子制御装置４０の記憶装置に予め記憶しておき、この特性マップにおいて、与えられた最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに対応する補正係数γを設定する。最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの減少に対して許容限界値の補正値（ΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣ−ΔＡＦＲ＿ＬＩＭ）が小さくなるように、許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭが補正される。

ΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣ＝γ×ΔＡＦＲ＿ＬＩＭ （５）

さらに、インバランス補正部４３は、ＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮを、インバランス取得部４１で取得されたＥＧＲを行っていないときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＦＦにより補正する。補正後の空燃比傾きをΔＡＦＲ＿ＩＮＢとすると、例えば以下の（６）式または（７）式により空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮを補正する。

ΔＡＦＲ＿ＩＮＢ＝ΔＡＦＲ＿ＯＮ／ΔＡＦＲ＿ＯＦＦ （６）
ΔＡＦＲ＿ＩＮＢ＝ΔＡＦＲ＿ＯＮ−ΔＡＦＲ＿ＯＦＦ （７）

そして、ＥＧＲ異常判定部４４は、インバランス補正部４３で補正されたＥＧＲを行っているときの空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＩＮＢと、インバランス補正部４３で補正された許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣとに基づいて、ＥＧＲ装置２０の異常を判定する。ΔＡＦＲ＿ＩＮＢが許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣ以下である場合は、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４に閉塞異常が発生していないと判定する。一方、ΔＡＦＲ＿ＩＮＢが許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣを超えた場合は、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４のいずれかに閉塞異常が発生したと判定する。

この構成例によれば、閉塞異常が発生していない気筒内に排気浄化触媒２４を通過した酸素が流れ込むことで空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮが減少するのに応じて、許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣを減少させることができる。これによって、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４のいずれかに閉塞異常が発生しているにもかかわらず補正後の空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＩＮＢが許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣ以下になるのを防止することができる。その結果、排気浄化触媒２４の酸素吸蔵能力が低下しても、気筒別ＥＧＲポート２３−１〜２３−４の閉塞異常の検出精度を向上させることができる。

許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭの方を補正する場合でも、排気浄化触媒２４の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘ（酸素吸蔵能力）に代えて、Ｏ₂センサ６２で検出された排気浄化触媒２４下流側のＯ₂濃度ＯＤを用いることも可能である。その場合、インバランス補正部４３は、Ｏ₂センサ６２で検出された排気浄化触媒２４下流側のＯ₂濃度ＯＤの増加に対して、許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭをリッチ方向（減少させる方向）に補正する。補正後の許容限界値をΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣとすると、例えば以下の（８）式により許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭを補正する。（８）式のεは、Ｏ₂濃度ＯＤの増加に対して０≦ε≦１の範囲で減少するように設定される補正係数である。Ｏ₂濃度ＯＤの増加に対して許容限界値の補正値（ΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣ−ΔＡＦＲ＿ＬＩＭ）が小さくなるように許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭを補正することによっても、閉塞異常が発生していない気筒内に排気浄化触媒２４を通過した酸素が流れ込むことで空燃比傾きΔＡＦＲ＿ＯＮが減少するのに応じて、許容限界値ΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣを減少させることができる。

ΔＡＦＲ＿ＬＩＭＣ＝ε×ΔＡＦＲ＿ＬＩＭ （８）

以上の実施形態では、複数の気筒１２−１〜１２−４における空燃比の変動度合を表すインバランス指標値として、空燃比センサ６１で検出された空燃比ＡＦＲの傾き（時間変化率）を取得するものとした。ただし、空燃比の変動に応じて内燃機関１０の回転速度も変動し、例えば空燃比のリーン方向への変動に応じて内燃機関１０の回転速度が減少し、さらに、空燃比の変動度合が大きくなるほど内燃機関１０の回転速度の変動度合も大きくなる。そこで、本実施形態では、回転速度センサで検出された内燃機関１０の回転速度Ｎｅの傾き（時間変化率）をインバランス指標値として取得することも可能であり、例えば回転速度Ｎｅが減少しているときの所定時間あたりの回転速度変化量の平均値または最大値をリーンインバランス指標値として取得することも可能である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１０ 内燃機関、１２−１〜１２−４ 気筒、１４ 吸気通路、１５ 集合吸気通路、１６−１〜１６−４ 気筒別吸気通路、１７ 排気通路、１８ 集合排気通路、１９−１〜１９−４ 気筒別排気通路、２０ 排気再循環装置（ＥＧＲ装置）、２１ ＥＧＲ通路、２２ ＥＧＲバルブ、２３−１〜２３−４ 気筒別ＥＧＲポート、２４ 排気浄化触媒、４０ 電子制御装置、４１ インバランス取得部、４２ 触媒状態取得部、４３ インバランス補正部、４４ 排気再循環異常判定部（ＥＧＲ異常判定部）、６１ 空燃比センサ、６２ 酸素濃度センサ（Ｏ₂センサ）。

Claims (4)

1. 複数の気筒からの排気を触媒で浄化し、触媒下流側の排気を各気筒に分配する排気再循環を排気再循環装置で行う内燃機関の制御装置であって、
   複数の気筒における空燃比の変動度合を表すインバランス指標値を取得するインバランス取得部と、
   触媒の酸素吸蔵能力または触媒下流側の酸素濃度を取得する触媒状態取得部と、
   触媒の酸素吸蔵能力の低下または触媒下流側の酸素濃度の増加に対して、排気再循環を行っているときのインバランス指標値をリーン方向に補正するインバランス補正部と、
   インバランス補正部で補正されたインバランス指標値に基づいて排気再循環装置の異常を判定する排気再循環異常判定部と、
   を備える、内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   インバランス補正部は、排気再循環を行っているときのインバランス指標値を、排気再循環を行っていないときのインバランス指標値によりさらに補正する、内燃機関の制御装置。
3. 複数の気筒からの排気を触媒で浄化し、触媒下流側の排気を各気筒に分配する排気再循環を排気再循環装置で行う内燃機関の制御装置であって、
   複数の気筒における空燃比の変動度合を表すインバランス指標値を取得するインバランス取得部と、
   触媒の酸素吸蔵能力または触媒下流側の酸素濃度を取得する触媒状態取得部と、
   触媒の酸素吸蔵能力の低下または触媒下流側の酸素濃度の増加に対して、インバランス指標値の許容限界値を減少させるように補正するインバランス補正部と、
   排気再循環を行っているときのインバランス指標値とインバランス補正部で補正された許容限界値に基づいて排気再循環装置の異常を判定する排気再循環異常判定部と、
   を備える、内燃機関の制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置であって、
   インバランス補正部は、排気再循環を行っているときのインバランス指標値を、排気再循環を行っていないときのインバランス指標値により補正し、
   排気再循環異常判定部は、インバランス補正部で補正されたインバランス指標値と許容限界値に基づいて排気再循環装置の異常を判定する、内燃機関の制御装置。

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