JP2019116872A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際にはインバランス異常ではない場合にインバランス異常であると誤判定するなど、実際よりもインバランス異常の程度が大きいと誤判定することを抑制できるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ３２は、クランク角センサ４０の出力信号Ｓｃｒからクランク軸の回転変動量を算出し、回転変動量が判定閾値よりも所定以上大きい場合、インバランス異常であると判定する。ＣＰＵ３２は、ＥＧＲバルブ２６を開弁してＥＧＲ通路２４からの排気を燃焼室１４に導入している場合には、ＥＧＲバルブ２６の閉弁時よりも判定閾値を大きい値に設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の気筒と、各気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁と、排気通路および吸気通路を接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を介して前記排気通路から前記吸気通路へと流入する排気の流量を調整するＥＧＲバルブと、を備える内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。

たとえば下記特許文献１には、クランク角センサの出力から求めたトルク脈動（トルク変動量）に基づき、インバランス異常の有無を判定する制御装置が記載されている（段落「００５８」）。この制御装置は、ＥＧＲガス量の気筒間ばらつきによって空燃比の気筒間ばらつきの度合いが変化して気筒間インバランス度合いが変化することを考慮して、ＥＧＲ制御弁の開度等に基づいてＥＧＲガス影響分に応じて判定閾値を補正している（段落「００２９」）。

特開２０１１−２２６３６３号公報

ところで、ＥＧＲ率が大きい場合とゼロの場合とでは、インバランス異常がなくてもＥＧＲ率が大きい場合の方がトルク変動量が大きいことを本願発明者が見出した。このため、ＥＧＲ率をゼロとする制御時を前提としてインバランス異常の判定処理を設定したのでは、ＥＧＲ率がゼロよりも大きくなる場合、実際にはインバランス異常ではない場合にインバランス異常であると誤判定するなど、実際よりもインバランス異常の程度が大きいと誤判定するおそれがある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．内燃機関の制御装置は、複数の気筒と、各気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁と、排気通路および吸気通路を接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を介して前記排気通路から前記吸気通路へと流入する排気の流量を調整するＥＧＲバルブと、を備える内燃機関に適用され、前記複数の気筒のそれぞれによって生成されるトルク同士の差であるトルク変動量が大きい場合に小さい場合よりも前記複数の気筒のそれぞれにおける空燃比を互いに等しく制御するために前記燃料噴射弁を操作したときの前記複数の気筒のそれぞれの燃焼室における空燃比のばらつき度合いであるインバランス異常の度合いが大きいと判定する判定処理を実行し、前記判定処理は、前記トルク変動量が同一であっても、前記吸気通路に流入する空気量で前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路に流入する排気量を除算した値であるＥＧＲ率が大きい場合に小さい場合よりも前記インバランス異常の度合いが小さいと判定する処理である。

上記構成では、トルク変動量が同一であっても、ＥＧＲ率が大きい場合に小さい場合よりもインバランス異常の度合いが小さいと判定する。このため、インバランス異常の度合いが同一であってもＥＧＲ率が大きい場合には小さい場合よりもトルク変動量が大きくなることを考慮して、インバランス異常の度合いを判定することができる。このため、実際にはインバランス異常ではない場合にインバランス異常であると誤判定するなど、実際よりもインバランス異常の度合いが大きいと誤判定することを抑制できる。

２．上記１記載の内燃機関の制御装置において、前記判定処理は、前記トルク変動量が判定閾値よりも所定以上大きいか否かを判定する比較判定処理と、前記ＥＧＲ率が大きい場合に小さい場合よりも前記判定閾値を大きい値に設定するＥＧＲ率反映処理とを含み、前記比較判定処理によって前記所定以上大きいと判定する場合にインバランス異常の度合いが大きいと判定する処理である。

上記構成では、ＥＧＲ率が小さい場合にインバランス異常の度合いが大きいと判定すべきトルク変動量よりもＥＧＲ率が大きい場合にインバランス異常の度合いが大きいと判定すべきトルク変動量の方が大きいことに鑑み、トルク変動量との比較対象とされる判定閾値を、ＥＧＲ率が大きい場合に小さい場合よりも大きい値とした。

３．上記１記載の内燃機関の制御装置において、前記判定処理は、前記トルク変動量が判定閾値よりも所定以上大きいか否かを判定する比較判定処理と、前記比較判定処理に先立って前記判定閾値との比較対象となる前記トルク変動量を、実際の前記トルク変動量が同一であっても前記ＥＧＲ率が大きい場合に小さい場合よりも小さい値となるように補正するＥＧＲ率反映処理と、を含み、前記比較判定処理によって前記所定以上大きいと判定する場合にインバランス異常の度合いが大きいと判定する。

上記構成では、ＥＧＲ率が小さい場合にインバランス異常の度合いが大きいと判定すべきトルク変動量よりもＥＧＲ率が大きい場合にインバランス異常の度合いが大きいと判定すべきトルク変動量の方が大きいことに鑑み、判定閾値と比較対象とされるトルク変動量を、ＥＧＲ率が大きい場合に小さい場合よりも小さい値となるように補正した。

４．上記２または３記載の内燃機関の制御装置において、前記判定処理は、前記判定閾値を、前記内燃機関のクランク軸の回転速度と前記内燃機関の負荷とに応じて可変設定する閾値可変処理を含む。

トルク変動量の大きさは、インバランス異常の度合いのみならず、回転速度および負荷にも依存する。このため、判定閾値を回転速度や負荷に依存しない値とする場合には、インバランス異常の度合いが大きい場合にその旨判定できなかったり、実際にはインバランス異常の度合いが小さい場合にインバランス異常の度合いが大きいと誤判定するおそれがある。これに対し、上記構成では、判定閾値を回転速度および負荷に応じて可変設定することにより、可変設定しない場合と比較して、インバランス異常の度合いが大きいか否かをより高精度に判定することができる。

５．上記２〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記比較判定処理は、前記トルク変動量と前記判定閾値との相対的な大小関係を定量化した比較パラメータの所定期間における平均値を算出する平均値算出処理と、前記平均値の大きさに基づき前記トルク変動量が判定閾値よりも所定以上大きいか否かを判定する異常判定処理と、を含む。

上記構成では、所定期間における平均値を用いることにより、インバランス異常の度合いが大きいか否かの判定処理のノイズに対する耐性を高めることができる。ここで、トルク変動量の平均値を用いる場合、所定期間内にＥＧＲ率や負荷等が変動すると、インバランス異常の度合いが大きいと判定すべきトルク変動量の最小値が変動する。したがって、上記「２」の構成を有する場合、所定期間におけるトルク変動量の平均値と、単一のタイミングにおける判定閾値とを比較したのでは、判定精度が低下するおそれがある。そのため、上記「２」の構成を有する場合、トルク変動量の所定期間における平均値と判定閾値との大小を比較する代わりに、トルク変動量と判定閾値との相対的な大小関係を定量化した比較パラメータの平均値を用いる上記構成が特に有効である。

６．上記２記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の動作点に応じて定まる目標ＥＧＲ率に前記ＥＧＲ率を制御するＥＧＲ率制御処理を実行し、前記ＥＧＲ率制御処理は、前記ＥＧＲ率を前記目標ＥＧＲ率に制御する処理に加えて、ゼロに制御する処理と、前記目標ＥＧＲ率とゼロとの間の中間値に制御する処理とを含み、前記ＥＧＲ率反映処理は、前記ＥＧＲ率がゼロである場合の前記判定閾値である第１判定閾値と、前記ＥＧＲ率が前記目標ＥＧＲ率となる場合の前記判定閾値であって前記第１判定閾値よりも大きい第２判定閾値との加重移動平均処理値として、前記ＥＧＲ率が前記中間値である場合の前記判定閾値を算出する処理を含む。

上記構成では、加重移動平均処理値を用いることにより、ＥＧＲ率がゼロと目標ＥＧＲ率との中間値とされる場合に適切な判定閾値を算出することができる。
７．上記１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、前記トルク変動量として、前記内燃機関のクランク軸の回転変動量を算出する処理を実行する。

第１の実施形態にかかる制御装置および内燃機関を示す図。 同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の一部を示すブロック図。 （ａ）および（ｂ）は、同実施形態にかかるＥＧＲ制御処理による目標ＥＧＲ率および開口度指令値の設定に関する図。 同実施形態にかかるインバランス異常診断処理の手順を示す流れ図。 インバランス異常の有無に応じた回転変動量を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる効果を示す図。 第２の実施形態にかかるインバランス異常診断処理の手順を示す流れ図。

＜第１の実施形態＞
以下、内燃機関の制御装置にかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示す内燃機関１０は、車両に搭載される。内燃機関１０において、吸気通路１２から吸入された空気は、各気筒の燃焼室１４に流入する。気筒＃１〜＃４のそれぞれには、燃料を噴射する燃料噴射弁１６と、火花放電を生じさせる点火装置１８とが設けられている。燃焼室１４において、空気と燃料との混合気は、燃焼に供され、燃焼に供された混合気は、排気として、排気通路２０に排出される。排気通路２０には、酸素吸蔵能力を有した三元触媒２２が設けられている。

排気通路２０と吸気通路１２とは、ＥＧＲ通路２４によって接続されており、ＥＧＲ通路２４には、その流路断面積を調整するＥＧＲバルブ２６が設けられている。
制御装置３０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量（トルク、排気成分等）を制御するために、燃料噴射弁１６や点火装置１８、ＥＧＲバルブ２６等の内燃機関１０の操作部を操作する。この際、制御装置３０は、クランク角センサ４０の出力信号Ｓｃｒ、エアフローメータ４２によって検出される吸入空気量Ｇａ、吸気温センサ４４によって検出される吸気温Ｔａ、水温センサ４６によって検出される内燃機関１０の冷却水の温度（水温ＴＨＷ）を参照する。制御装置３０は、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３４、およびＲＡＭ３６を備えており、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２が実行することにより上記制御量の制御を実行する。

図２に、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２が実行することにより実現される処理の一部を示す。
ＥＧＲ率制御処理Ｍ１０は、回転速度ＮＥ、負荷率ＫＬ、吸気温Ｔａおよび水温ＴＨＷに基づき、ＥＧＲバルブ２６の開口度θを操作すべく、ＥＧＲバルブ２６に操作信号ＭＳ３を出力する処理である。詳しくは、ＥＧＲ率制御処理Ｍ１０は、実際のＥＧＲ率Ｒｅｇｒを、内燃機関１０の動作点を規定する回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じた目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に開ループ制御するためのＥＧＲバルブ２６の開口度指令値θ＊を設定し、ＥＧＲバルブ２６の開口度θが開口度指令値θ＊となるように操作信号ＭＳ３を生成する処理を含む。すなわち、本実施形態では、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて開口度指令値θ＊が定まっており、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊は開口度指令値θ＊から定まるものである。換言すれば、ＣＰＵ３２は、実際には目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を演算パラメータとして扱っているわけではない。回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて開口度指令値θ＊を設定する処理は、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬを入力変数とし開口度指令値θ＊を出力変数とするマップデータをＲＯＭ３４に記憶しておき、ＣＰＵ３２により開口度指令値θ＊をマップ演算する処理である。図３（ａ）にマップデータを例示し、図３（ｂ）に、マップデータによって規定される目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊が等しい値となる線を３つ示す。本実施形態では、燃料消費量を低減すべく、失火が生じない範囲で目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を極力大きい値に設定している。

なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。

ちなみに、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒは、排気通路２０からＥＧＲ通路２４を介して吸気通路１２に流入する排気量（ＥＧＲ量）を吸入空気量Ｇａで除算した値である。また、回転速度ＮＥは、クランク角センサ４０の出力信号Ｓｃｒに基づきＣＰＵ３２によって算出されたものである。また、負荷率ＫＬは、燃焼室１４内に充填される空気量を示すパラメータであり、ＣＰＵ３２により、吸入空気量Ｇａに基づき算出される。負荷率ＫＬは、基準流入空気量に対する、１気筒の１燃焼サイクル当たりの流入空気量の比である。ちなみに、基準流入空気量は、回転速度ＮＥに応じて可変設定される量としてもよい。

また図３（ａ）に示すように、ＥＧＲ率制御処理Ｍ１０は、吸気温Ｔａが所定温度Ｔａｔｈ以上となる場合、上記マップ演算に基づき定まる開口度指令値θ＊を採用せず、ノッキング回避のため、ＥＧＲバルブ２６の開口度指令値θ＊をゼロとする処理を含む。また、ＥＧＲ率制御処理Ｍ１０は、水温ＴＨＷが規定温度Ｔｔｈ未満の場合、開口度指令値θ＊を、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する開口度指令値θ＊とゼロとの間の値とし、水温ＴＨＷが高いほど目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する開口度指令値θ＊に近づける処理を実行する。

図２に戻り、インバランス異常診断処理Ｍ１２は、出力信号Ｓｃｒ、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに基づき、インバランス異常の有無を診断し、インバランス異常の度合いが大きい場合、インバランス異常であるとして、図１に示す警告灯４８を操作して、車両のユーザに修理工場に持って行って修理してもらうように促す報知処理である。ここで、インバランス異常とは、全ての気筒＃１〜＃４における混合気の空燃比を同一の値に制御するように各気筒＃１〜＃４の燃料噴射弁１６を操作する場合に、特定の気筒の空燃比が上記同一の値に対してリーン側にずれることである。

図４に、インバランス異常診断処理Ｍ１２の手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、ステップ番号を表現する。

図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ３２は、まず、インバランス異常の有無の診断実行条件が成立するか否かを判定する（Ｓ１０）。ここで、診断実行条件には、たとえば、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬが所定の領域内に入る旨の条件が含まれる。この条件は、診断の精度を高めることができる領域である場合に診断を実行するためのものである。

ＣＰＵ３２は、診断実行条件が成立すると判定する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、出力信号Ｓｃｒから算出される各気筒＃１〜＃４のＴＤＣを含む３０°の回転角度領域における回転速度である瞬時速度ωのうちの時系列的に隣り合う一対の気筒の瞬時速度ω同士の差の大きさとして、回転変動量ΔＮＥを算出する（Ｓ１２）。回転変動量ΔＮＥは、インバランス異常と相関を有するパラメータである。

図５に、インバランス異常の有無に応じた、クランク軸の３０度の回転に要する時間Ｔ３０の推移と、回転変動量ΔＮＥの推移とを示す。図５に示すように、インバランス異常が生じている場合には生じていない場合よりも回転変動量ΔＮＥが大きい値となる。

図４に戻り、ＣＰＵ３２は、開口度指令値θ＊がゼロであるか否かを判定する（Ｓ１４）。この処理は、吸気温Ｔａが所定温度Ｔａｔｈ以上であるために、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが図３に示したマップデータから定まる目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に制御されていない状態であるか否かを判定する処理である。そしてＣＰＵ３２は、ゼロであると判定する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに基づき、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒがゼロである場合であってインバランス異常が生じていない正常時における回転変動量ΔＮＥの値を示す第１判定閾値ＴＨＲ１を算出する（Ｓ１６）。これは、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬを入力変数とし第１判定閾値ＴＨＲ１を出力変数とするマップデータをＲＯＭ３４に記憶しておき、ＣＰＵ３２により第１判定閾値ＴＨＲ１をマップ演算することにより実現できる。

これに対し、ＣＰＵ３２は、開口度指令値θ＊がゼロではない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、開口度指令値θ＊が、図３に示したマップデータから定まる目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する値であるか否かを判定する（Ｓ１８）。この処理は、水温ＴＨＷが規定温度Ｔｔｈ未満であって図３に示したマップデータから定まる目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する値となっていない可能性があるために設けられている。そしてＣＰＵ３２は、対応する値であると判定する場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに基づき、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に制御されているときであってインバランス異常が生じていない正常時における回転変動量ΔＮＥの値を示す第２判定閾値ＴＨＲ２を算出する（Ｓ２０）。本実施形態において、第２判定閾値ＴＨＲ２は、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬが同一である場合には、第１判定閾値ＴＨＲ１よりも大きい値に設定される。これは、インバランス異常の度合いが同一であっても、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが大きい場合には小さい場合よりも、回転変動量ΔＮＥが大きくなることに鑑みたものである。なお、この処理は、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬを入力変数とし第２判定閾値ＴＨＲ２を出力変数とするマップデータをＲＯＭ３４に記憶しておき、ＣＰＵ３２により第２判定閾値ＴＨＲ２をマップ演算することにより実現できる。

一方、ＣＰＵ３２は、対応する値ではないと判定する場合（Ｓ１８：ＮＯ）、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する開口度指令値θ＊で現在の開口度指令値θ＊を除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」と、負荷率ＫＬとに基づき、重み係数α１を算出する（Ｓ２２）。ここで、上述したように本実施形態では、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊がＣＰＵ３２により扱われる演算パラメータではないため、除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」を、実際のＥＧＲ率Ｒｅｇｒを目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊で除算した値「Ｒｅｇｒ／Ｒｅｇｒ＊」相当としている。この処理は、除算した値および負荷率ＫＬを入力変数とし重み係数α１を出力変数とするマップデータをＲＯＭ３４に記憶しておき、ＣＰＵ３２により重み係数α１をマップ演算することにより実現できる。

次に、ＣＰＵ３２は、第１判定閾値ＴＨＲ１および第２判定閾値ＴＨＲ２を算出し、第１判定閾値ＴＨＲ１に重み係数α１を乗算した値と、第２判定閾値ＴＨＲ２に「１−α１」を乗算した値との和を、判定閾値ＴＨＲに代入する（Ｓ２４）。この処理は、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒが目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊よりも小さくゼロよりも大きい値に制御されている場合において、適切な判定閾値ＴＨＲを算出する処理である。ここで、ＥＧＲ量は、ＥＧＲバルブ２６の開口度θに必ずしも比例しないため、除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」のみから重み係数α１を算出する場合には、その精度を確保できない懸念がある。一方、重み係数α１を、除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」に加えて、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を把握するためのパラメータである回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに基づき設定する場合には、マップデータのデータ数が多くなり、適合工数が大きくなる。そこで、本実施形態では、図３に示した目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊が等しい値となる線からわかるように、回転速度ＮＥよりも負荷率ＫＬの変化に対して目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊が大きく変化することに鑑み、除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」に加えて負荷率ＫＬを用いることとした。

ＣＰＵ３２は、Ｓ１６，Ｓ２０，Ｓ２４の処理が完了する場合、回転変動量ΔＮＥを判定閾値ＴＨＲで除算した値を、比較パラメータΔＮＮに代入する（Ｓ２６）。次に、ＣＰＵ３２は、比較パラメータΔＮＮの複数回のサンプリングが可能な長さを有した所定期間が経過したか否かを判定する（Ｓ２８）。ＣＰＵ３２は、所定期間が経過したと判定する場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、所定期間内に算出された比較パラメータΔＮＮの平均値ＡｖｅＮを算出する（Ｓ３０）。次にＣＰＵ３２は、平均値ＡｖｅＮが異常判定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３２）。この処理は、回転変動量ΔＮＥが、判定閾値ＴＨＲよりも所定以上大きいか否かを判定する処理である。すなわち、たとえば異常判定値を「１」とするなら、回転変動量ΔＮＥの平均値が判定閾値ＴＨＲの平均値よりも大きい場合に、異常判定値よりも大きくなり、これは、回転変動量ΔＮＥが判定閾値ＴＨＲよりも大きくなったことがあることを意味する。またたとえば異常判定値を「１．２」とするなら、回転変動量ΔＮＥの平均値が判定閾値ＴＨＲの平均値の「１．２」倍以上である場合に、異常判定値よりも大きくなり、これは、回転変動量ΔＮＥが判定閾値ＴＨＲよりも「１．２」倍以上大きくなったことがあることを意味する。

ＣＰＵ３２は、異常判定値以下であると判定する場合（Ｓ３２：ＮＯ）、正常判定をする（Ｓ３４）。これに対しＣＰＵ３２は、異常判定値よりも大きいと判定する場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、異常判定をし（Ｓ３８）、上述の報知処理を実行する（Ｓ４０）。

なお、ＣＰＵ３２は、Ｓ３４，Ｓ４０の処理が完了する場合や、Ｓ１０，Ｓ２８の処理において否定判定する場合には、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。

ＣＰＵ３２は、ＥＧＲバルブ２６を閉弁させている場合には、図６に示すように、第１判定閾値ＴＨＲ１よりも回転変動量ΔＮＥの方が所定以上大きいか否かを判定する。一方、ＣＰＵ３２は、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを、図３に示すマップデータによって定まる目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に制御している場合、図６に示すように、この制御がなされている前提で正常時の回転変動量ΔＮＥに基づき定まる第２判定閾値ＴＨＲ２よりも回転変動量ΔＮＥの方が所定以上大きいか否かを判定する。ここで、第２判定閾値ＴＨＲ２は、第１判定閾値ＴＨＲ１よりも大きい値に設定される。これにより、図３に示すマップデータによって定まる目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に制御している場合に、インバランス異常ではないにもかかわらず、回転変動量ΔＮＥが判定閾値ＴＨＲよりも所定以上大きいとしてインバランス異常であると誤判定することを抑制できる。

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）判定閾値ＴＨＲを、内燃機関１０のクランク軸の回転速度ＮＥと負荷率ＫＬとに応じて可変設定した。これにより、回転変動量ΔＮＥの大きさがインバランス異常の度合いのみならず、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに依存することを考慮することができることから、可変設定しない場合と比較して、インバランス異常の度合いが大きいか否かをより高精度に判定することができる。

（２）平均値ＡｖｅＮの大きさに基づき回転変動量ΔＮＥが判定閾値ＴＨＲよりも所定以上大きいか否かを判定した。このように、平均値ＡｖｅＮを用いることにより、単一の回転変動量ΔＮＥと判定閾値ＴＨＲとの大小を比較する場合と比べて、インバランス異常の度合いが大きいか否かの判定処理のノイズに対する耐性を高めることができる。

（３）ＥＧＲバルブ２６の開口度θが、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する値とゼロとの間の値に制御されている場合、判定閾値ＴＨＲを、第１判定閾値ＴＨＲ１と第２判定閾値ＴＨＲ２との加重移動平均処理値とし、重み係数α１を、除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」と負荷率ＫＬとに基づき算出した。これにより、重み係数α１を、除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」と回転速度ＮＥと負荷率ＫＬとに基づき算出する場合と比較して、適合工数を低減することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、Ｓ２６の処理における判定閾値ＴＨＲを、図３に示すマップデータによって定まる目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に制御しているときにインバランス異常が生じていない場合の回転変動量ΔＮＥとし、図３に示すマップデータによって定まる目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に制御していないときには、回転変動量ΔＮＥを補正する。

図７に、本実施形態にかかるインバランス異常診断処理Ｍ１２の手順を示す。図７に示す処理は、ＲＯＭ３４に記憶されたプログラムをＣＰＵ３２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図７において、図４に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付与する。

図７に示す一連の処理において、ＣＰＵ３２は、開口度指令値θ＊がゼロの場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、回転変動量ΔＮＥの増加補正係数Ｋｐを、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて算出する（Ｓ５０）。ここで、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬは、図３に示したマップデータによって定まる目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を特定するためのパラメータである。増加補正係数Ｋｐは、ＥＧＲバルブ２６が閉弁されているときよりも図３に示すマップデータによって定まる目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に制御しているときの方が回転変動量ΔＮＥが大きくなることに鑑み、「１」よりも大きい値に設定されている。

一方、ＣＰＵ３２は、Ｓ１８の処理において否定判定する場合、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する開口度指令値θ＊で現在の開口度指令値θ＊を除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」と、負荷率ＫＬとに基づき、重み係数α２を算出する（Ｓ５４）。なお、この処理の詳細は、重み係数α１の算出処理と同様である。次にＣＰＵ３２は、Ｓ５０の処理と同様にして増加補正係数Ｋｐを算出した後、これに重み係数α２を乗算した値を、増加補正係数Ｋｐに代入する（Ｓ５６）。ＣＰＵ３２は、Ｓ５０，Ｓ５６の処理が完了する場合、回転変動量ΔＮＥに増加補正係数Ｋｐを乗算した値を、回転変動量ΔＮＥに代入する（Ｓ５２）。

ＣＰＵ３２は、Ｓ５２の処理が完了する場合や、Ｓ１８の処理において肯定判定する場合には、Ｓ２６の処理に移行する。
＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１］判定処理は、図４におけるＳ１２〜Ｓ３８の処理や、図７におけるＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ５０〜Ｓ５６，Ｓ２６〜Ｓ３８の処理に対応する。［２］比較判定処理は、Ｓ２６〜Ｓ３２の処理に対応し、ＥＧＲ率反映処理は、図４におけるＳ１４〜Ｓ２４の処理に対応する。［３］比較判定処理は、Ｓ２６〜Ｓ３２の処理に対応し、ＥＧＲ率反映処理は、図７におけるＳ１８，Ｓ５０〜Ｓ５６の処理に対応する。［４］閾値可変処理は、図４においては、Ｓ１６，Ｓ２０の双方の処理が設けられていることに対応する。すなわち、ＥＧＲ率への依存を反映する上では、Ｓ１６，Ｓ２０のいずれか一方のみを回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて可変設定するのみで可能であり、双方に応じて可変設定しているのは、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒとは別に回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬへの依存度を反映するためである。また、図７においては、Ｓ２６の処理に対応する。［５］平均値算出処理は、Ｓ２８〜Ｓ３０の処理に対応し、異常判定処理は、Ｓ３２の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・「トルク変動量について」
たとえば、瞬時速度ωの算出に用いられる回転角度領域がＴＤＣを含まなくてもよく、またたとえば３０°ＣＡの回転角度領域の速度に限らず、たとえば６０°ＣＡの回転角度領域の速度等であってもよい。ただし、各気筒の燃焼行程に起因してクランク軸の回転速度が極大となる期間を含むことが望ましい。

上記実施形態では、トルク変動量を、回転変動量ΔＮＥによって定量化したがこれに限らない。たとえば、気筒＃１〜＃４のそれぞれに燃焼室１４内の圧力を検出する筒内圧センサを備え、筒内圧センサの検出値の時系列データに基づき、各気筒の熱発生率を算出し、これに基づきトルクを算出することによって、気筒＃１〜＃４のトルクの相違を定量化したトルク変動量を算出してもよい。

・「比較判定処理について」
上記実施形態では、回転変動量ΔＮＥを、都度の判定閾値ＴＨＲで除算した値である比較パラメータΔＮＮの所定期間における平均値ＡｖｅＮと、異常判定値との大小比較によって、回転変動量ΔＮＥが判定閾値ＴＨＲよりも所定以上大きいか否かを判定したが、これに限らない。たとえば１度の比較パラメータΔＮＮと異常判定値との大小比較によって、回転変動量ΔＮＥが判定閾値ＴＨＲよりも所定以上大きいか否かを判定してもよい。なお、この場合、たとえば、回転変動量ΔＮＥが判定閾値ＴＨＲよりも所定以上大きいと判定される場合に、仮異常判定をし、所定期間における仮異常判定の回数が所定値以上となる場合に、インバランス異常であるとして、報知処理を実行してもよい。

またたとえば、下記「閾値可変処理について」の欄に記載したように、判定閾値ＴＨＲを回転速度ＮＥおよび負荷に応じて可変設定しない場合において、たとえば回転変動量ΔＮＥを、負荷に応じて補正してもよい。これは、たとえば図７の処理において、Ｓ１２の処理とＳ１４の処理との間に、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じた回転変動量ΔＮＥの違いを反映する補正係数を回転変動量ΔＮＥに乗算する処理を含めることにより実現できる。

・「閾値可変処理について」
上記実施形態では、判定閾値ＴＨＲを、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて可変設定したが、これに限らない。たとえば内燃機関１０の負荷として、負荷率ＫＬに代えて、筒内充填空気量自体としてもよく、また、筒内充填空気量に応じて定まる、空燃比を目標空燃比に制御するための噴射量としてもよい。

もっとも、判定閾値ＴＨＲを回転速度ＮＥおよび負荷に応じて可変設定すること自体、必須ではない。
・「ＥＧＲ率反映処理について」
図４のＳ１６の処理では、第１判定閾値ＴＨＲ１を、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに基づき算出したが、これに限らない。たとえば、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を都度算出する処理を実行することとし、減少補正係数Ｋｄを目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に基づき算出し、第１判定閾値ＴＨＲ１を、「Ｋｄ・ＴＨＲ２」としてもよい。この場合、Ｓ２４の処理に代えて、「（α１・Ｋｄ＋１−α１）・ＴＨＲ２」を判定閾値ＴＨＲに代入する処理とする。またたとえば、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を都度算出する処理を実行することとし、Ｓ１８〜Ｓ２４の処理に代えて、回転速度ＮＥ、負荷率ＫＬおよび目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に応じて判定閾値ＴＨＲを算出する処理を実行してもよい。

図４のＳ２２の処理においては、重み係数α１を、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する開口度指令値θ＊で現在の開口度指令値θ＊を除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」と負荷率ＫＬとに基づき算出したが、これに限らず、たとえば、除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」のみに基づき算出してもよい。またたとえば、除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」と、負荷率ＫＬと回転速度ＮＥとに基づき算出してもよい。

図７のＳ５４の処理においては、重み係数α２を、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する開口度指令値θ＊で現在の開口度指令値θ＊を除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」と負荷率ＫＬとに基づき算出したが、これに限らず、たとえば、除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」のみに基づき算出してもよい。またたとえば、除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」と、負荷率ＫＬと回転速度ＮＥとに基づき算出してもよい。

図７のＳ５０の処理では、増加補正係数Ｋｐを、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに基づき算出したが、これに限らない。たとえば、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を都度算出する処理を実行することとし、増加補正係数Ｋｐを目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に基づき算出してもよい。またたとえば目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を都度算出する処理を実行することとし、Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ５０，Ｓ５４，Ｓ５６の処理に代えて、増加補正係数Ｋｐを、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する開口度指令値θ＊で現在の開口度指令値θ＊を除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」と負荷率ＫＬとに基づき設定する処理としてもよい。

また、図７において、Ｓ２６の処理において用いる判定閾値ＴＨＲを、ＥＧＲバルブ２６が閉弁されていて且つインバランス異常がない場合の回転変動量ΔＮＥの値に基づき設定してもよい。この場合、開口度指令値θ＊がゼロよりも大きい場合、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に対応する開口度指令値θ＊で現在の開口度指令値θ＊を除算した値「θ＊／θ＊（Ｒｅｇｒ＊）」と負荷率ＫＬと回転速度ＮＥに基づく増加補正係数Ｋｐにて回転変動量ΔＮＥを補正すればよい。

・「判定処理について」
上記実施形態では、インバランス異常の度合いが、報知処理が必要であるほど大きいか否かを判定したが、これに限らない。たとえば、報知処理が必要ではないレベルのインバランス異常の度合いについても、複数段階、または連続的な度合いを判定するものであってもよい。これは、たとえば、上記判定閾値ＴＨＲの大きさをインバランス異常が生じていない場合の標準値に設定し、回転変動量ΔＮＥが判定閾値ＴＨＲを上回る度合いが大きい場合に小さい場合よりもインバランス異常の度合いが大きいと判定する処理とすればよい。なお、この場合、制御装置３０内に電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを備え、不揮発性メモリに、インバランス異常の度合いを学習値として記憶更新することが望ましい。なおこの学習値は、たとえば、内燃機関１０の始動時において、失火を抑制すべく、他の気筒よりも空燃比がリーンとなる気筒に対し、噴射量の増量補正量を算出する処理に利用すればよい。

・「ＥＧＲ率制御処理について」
上記実施形態では、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じてＥＧＲ率Ｒｅｇｒを目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に開ループ制御するためにＥＧＲバルブ２６の開口度θを操作したが、これに限らない。たとえば、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を設定するとともに、吸気通路１２に圧力センサを備えて、同圧力センサの検出値等に基づきＥＧＲ率Ｒｅｇｒを算出し、ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊にフィードバック制御するためにＥＧＲバルブ２６の開口度θを操作してもよい。

上記実施形態では、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて定まる目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊に従うことなく、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を強制的にゼロとする処理を、吸気温Ｔａが高い場合に実行したが、これに限らない。たとえば、内燃機関１０の冷却水の温度が所定温度以下である場合に、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を強制的にゼロとする処理を実行してもよい。またたとえば、燃料タンク内の燃料蒸気を捕集するキャニスタを備える内燃機関１０において、キャニスタから吸気通路１２に流入する燃料蒸気の流量を吸入空気量Ｇａで除算したパージ率が所定比率以上である場合に、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊を強制的にゼロとする処理を実行してもよい。

また、回転速度ＮＥおよび負荷率ＫＬに応じて設定されるゼロよりも大きい目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒ＊とゼロとのいずれかに制御するものとしてもよい。
・「報知処理について」
上記実施形態では、異常がある旨を報知する報知処理として、視覚情報を出力する装置（警告灯４８）を操作する処理を例示したが、これに限らず、たとえば警告音等、聴覚情報を出力する装置を操作する処理としてもよい。すなわち、報知装置としては、視覚情報および聴覚情報の少なくとも一方を出力する装置であればよい。

・「制御装置について」
制御装置としては、ＣＰＵ３２とＲＯＭ３４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。

・「内燃機関について」
内燃機関としては、４気筒の内燃機関に限らない。たとえば直列６気筒の内燃機関であってもよい。燃料噴射弁としては、燃焼室１４に燃料を噴射するものに限らず、たとえば吸気通路１２に燃料を噴射するものであってもよい。

１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…燃焼室、１６…燃料噴射弁、１８…点火装置、２０…排気通路、２２…三元触媒、２４…ＥＧＲ通路、２６…ＥＧＲバルブ、３０…制御装置、３２…ＣＰＵ、３４…ＲＯＭ、３６…ＲＡＭ、４０…クランク角センサ、４２…エアフローメータ、４４…吸気温センサ、４６…水温センサ、４８…警告灯。

Claims (7)

1. 複数の気筒と、各気筒に燃料を供給するための燃料噴射弁と、排気通路および吸気通路を接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を介して前記排気通路から前記吸気通路へと流入する排気の流量を調整するＥＧＲバルブと、を備える内燃機関に適用され、
   前記複数の気筒のそれぞれによって生成されるトルク同士の差であるトルク変動量が大きい場合に小さい場合よりも前記複数の気筒のそれぞれにおける空燃比を互いに等しく制御するために前記燃料噴射弁を操作したときの前記複数の気筒のそれぞれの燃焼室における空燃比のばらつき度合いであるインバランス異常の度合いが大きいと判定する判定処理を実行し、
   前記判定処理は、前記トルク変動量が同一であっても、前記吸気通路に流入する空気量で前記ＥＧＲ通路から前記吸気通路に流入する排気量を除算した値であるＥＧＲ率が大きい場合に小さい場合よりも前記インバランス異常の度合いが小さいと判定する処理である内燃機関の制御装置。
2. 前記判定処理は、前記トルク変動量が判定閾値よりも所定以上大きいか否かを判定する比較判定処理と、前記ＥＧＲ率が大きい場合に小さい場合よりも前記判定閾値を大きい値に設定するＥＧＲ率反映処理とを含み、前記比較判定処理によって前記所定以上大きいと判定する場合にインバランス異常の度合いが大きいと判定する処理である請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記判定処理は、前記トルク変動量が判定閾値よりも所定以上大きいか否かを判定する比較判定処理と、前記比較判定処理に先立って前記判定閾値との比較対象となる前記トルク変動量を、実際の前記トルク変動量が同一であっても前記ＥＧＲ率が大きい場合に小さい場合よりも小さい値となるように補正するＥＧＲ率反映処理と、を含み、前記比較判定処理によって前記所定以上大きいと判定する場合にインバランス異常の度合いが大きいと判定する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記判定処理は、前記判定閾値を、前記内燃機関のクランク軸の回転速度と前記内燃機関の負荷とに応じて可変設定する閾値可変処理を含む請求項２または３記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記比較判定処理は、前記トルク変動量と前記判定閾値との相対的な大小関係を定量化した比較パラメータの所定期間における平均値を算出する平均値算出処理と、前記平均値の大きさに基づき前記トルク変動量が判定閾値よりも所定以上大きいか否かを判定する異常判定処理と、を含む請求項２〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記内燃機関の動作点に応じて定まる目標ＥＧＲ率に前記ＥＧＲ率を制御するＥＧＲ率制御処理を実行し、
   前記ＥＧＲ率制御処理は、前記ＥＧＲ率を前記目標ＥＧＲ率に制御する処理に加えて、ゼロに制御する処理と、前記目標ＥＧＲ率とゼロとの間の中間値に制御する処理とを含み、
   前記ＥＧＲ率反映処理は、前記ＥＧＲ率がゼロである場合の前記判定閾値である第１判定閾値と、前記ＥＧＲ率が前記目標ＥＧＲ率となる場合の前記判定閾値であって前記第１判定閾値よりも大きい第２判定閾値との加重移動平均処理値として、前記ＥＧＲ率が前記中間値である場合の前記判定閾値を算出する処理を含む請求項２記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記トルク変動量として、前記内燃機関のクランク軸の回転変動量を算出する処理を実行する請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。