JP5287697B2 - 内燃機関の異常診断装置及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、多気筒内燃機関における各気筒での空燃比の異常有無を診断する異常診断装置、及び空燃比に基づき燃料噴射量を制御する制御装置に関する。

従来の多気筒内燃機関では、排気が集合する箇所に空燃比センサを設け、空燃比センサの検出値が目標値となるよう燃料噴射量を補正する空燃比制御を実施するのが一般的である。しかし厳密には、燃料噴射量の気筒間ばらつき等が存在することに起因して空燃比は気筒毎に異なっているので、上記空燃比制御を各気筒に対して一律に実施すると、空燃比を精度良く制御することはできない。そこで特許文献１では、空燃比センサの検出値に基づき各気筒に対する空燃比を推定し、その推定空燃比に基づいて気筒毎に空燃比制御を実施する旨が開示されている。

さらに特許文献１記載の発明では、このような気筒毎の推定空燃比を利用して、所定気筒の推定空燃比が他気筒の推定空燃比と比較して大きくずれている場合に、前記所定気筒に異常が生じていると診断する。上記異常の具体例としては、燃料噴射弁の噴射孔に異物が詰まって所望量の噴射ができなくなっていることを想定している。

特開２００６−１３８２８０号公報

ここで、上述の如く所定気筒の空燃比が他の気筒の空燃比から大きくずれる要因には、上述した噴射孔詰まり等の燃料系システムの異常の他に、以下に例示する空気系システムの異常もある。例えば、ＥＧＲ配管によりＥＧＲガスを吸気に還流させるにあたり、ＥＧＲ配管の流出口を各気筒のそれぞれに設けた場合において、所定気筒に対する前記流出口にデポジット等の異物が堆積することにより所定気筒へのＥＧＲ量が他気筒に比べて少なくなり、その結果、所定気筒での空燃比が他気筒の空燃比から大きくずれることがある。

しかしながら、特許文献１記載の診断手法では、所定気筒の空燃比に異常が生じているか否かを診断できるものの、異常診断された気筒に対し、空気系システム及び燃料系システムのいずれが異常であるかまでは特定できない。よって、異常診断された気筒をメンテナンスするにあたり、そのメンテナンスの作業性が悪い。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、空燃比に基づき異常診断された気筒に対し、その異常箇所を特定可能にした内燃機関の異常診断装置を提供することにある。また、他の目的は、空燃比に基づく燃料噴射量の制御を高精度で実現できる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の発明では、多気筒の内燃機関の運転状態のうち、前記内燃機関の各気筒に吸入される空気状態の気筒間ばらつきが大きくなる運転状態を第１運転状態とし、前記第１運転状態に比べ前記空気状態の気筒間ばらつきが小さくなる運転状態を第２運転状態とする。そして、気筒毎の空燃比又はそれに相関する情報である空燃比情報を、前記第１運転状態及び前記第２運転状態のいずれの時の情報であるかと関連付けて気筒別に記憶する空燃比記憶手段と、前記空燃比記憶手段に記憶された前記第１運転状態時の空燃比情報のうち、所定気筒の空燃比情報とその他の気筒の空燃比情報とを比較して、前記所定気筒の異常の有無を診断する第１異常診断手段と、前記空燃比記憶手段に記憶された前記第２運転状態時の空燃比情報のうち、所定気筒の空燃比情報とその他の気筒の空燃比情報とを比較して、前記所定気筒の異常の有無を診断する第２異常診断手段と、前記所定気筒に異常が有る場合に、前記所定気筒に対する前記第１異常診断手段及び前記第２異常診断手段の両診断結果に基づき、前記所定気筒の異常原因が前記内燃機関の燃料系システム及び空気系システムのいずれであるかを判定する異常原因判定手段と、を備えることを特徴とする。

なお、上記「空燃比情報」には、気筒毎に検出又は推定された空燃比の他に、空燃比に基づく燃料噴射量の補正量や、その補正量に相当する空燃比補正係数、当該空燃比補正係数の学習値等を想定している。

上記発明は要するに、気筒毎の空燃比情報を記憶するにあたり、第１運転状態時の空燃比情報と第２運転状態時の空燃比情報とを分けて記憶しておき、所定気筒の空燃比情報とその他の気筒の空燃比情報とを比較して所定気筒の異常有無を診断するにあたり、第１運転状態時の空燃比情報に基づく診断と、第２運転状態時の空燃比情報に基づく診断とを実施する。そして、両診断結果に基づき、所定気筒の異常原因が燃料系システム及び空気系システムのいずれであるかを判定する。

そして、第２運転状態時の空燃比情報（第２空燃比情報）には、空気状態の気筒間ばらつきが殆ど含まれていないので、当該情報に基づき異常と診断された気筒の異常要因は、空気系システムの異常である可能性が低いと言える。換言すれば、燃料系システムの異常である可能性が高いと言える。一方、第１運転状態時の空燃比情報（第１空燃比情報）には、空気状態の気筒間ばらつきが含まれているので、第２空燃比情報に基づき異常診断されていないにも拘わらず第１空燃比情報に基づき異常診断された気筒については、空気系システムの異常である可能性が高いと言える。よって、第１空燃比情報に基づく診断結果と第２空燃比情報に基づく診断結果とに基づけば、所定気筒の異常原因が燃料系システム及び空気系システムのいずれであるかを判定（特定）することができる。

したがって、上記発明によれば、空燃比情報に基づき異常診断された気筒に対し、その異常箇所が燃料系システム及び空気系システムのいずれであるかを特定でき、異常診断された気筒をメンテナンスするにあたり、そのメンテナンスの作業性を良好にできる。

第２の発明では、排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気に還流させるＥＧＲ量を制御するＥＧＲバルブを備え、前記ＥＧＲガスを各気筒に分配するよう構成された内燃機関に適用され、前記空燃比記憶手段は、前記ＥＧＲ量が所定量未満となるよう前記ＥＧＲバルブを制御している時の運転状態を前記第１運転状態とし、前記ＥＧＲ量が所定量以上となるよう前記ＥＧＲバルブを制御している時の運転状態を前記第２運転状態として前記空燃比情報を記憶することを特徴とする。

ＥＧＲ量を所定量以上に制御している時は、ＥＧＲ量の気筒間ばらつきが大きくなるので空気状態の気筒間ばらつきが顕著に大きくなる。よって、ＥＧＲ量が所定量以上であるか所定量未満であるかに分けて空燃比情報を記憶させる上記発明によれば、所定気筒におけるＥＧＲ量が異常である場合に、第１空燃比情報の気筒間ばらつきが顕著に現れることとなる。よって、第１空燃比情報による異常診断の精度を向上でき、ひいては両診断結果に基づく異常原因の判定精度を向上できる。

なお、上記第１及び第２運転状態の好適な具体例として、ＥＧＲ量がゼロとなるようＥＧＲガスの還流を禁止している時の運転状態を第１運転状態とし、ＥＧＲガスを還流させている時の運転状態を第２運転状態とすることが挙げられる。

第３の発明では、前記異常原因判定手段により前記空気系システムが異常であると判定された場合には、前記ＥＧＲ量をゼロにしつつ前記内燃機関の運転を継続させるフェールセーフ制御を実施することを特徴とする。

ここで、燃料系システムの異常発生時には、異常が生じている気筒の出力トルクが他気筒の出力トルクに比べて極端に低くなるので、内燃機関の出力軸（クランク軸）の回転変動が許容を超えて大きくなる。よって、燃料系システムの異常発生時には内燃機関の運転を停止させることが望ましい。これに対し、ＥＧＲ量が所望の量にならないといった空気系システムの異常発生時には、全ての気筒に対してＥＧＲ量をゼロにすれば、許容を超える程の大きな回転変動は生じないので、内燃機関の運転を停止させる必要はなく、ＥＧＲ量をゼロにした状態で内燃機関をフェールセーフ運転できる。

しかしながら、上記特許文献１等に記載の従来装置では、空気系システム及び燃料系システムのいずれが異常であるかまでは特定できないので、所定気筒に異常有りと診断された場合には内燃機関を運転停止せざるをえなかった。

これに対し上記発明によれば、所定気筒に異常有りと診断された場合に、空気系システム及び燃料系システムのいずれが異常であるかまで特定できるので、空気系システムが異常であると判定された場合には、ＥＧＲ量をゼロにしつつ内燃機関の運転を継続させるフェールセーフ制御を実施することができる。よって、異常有りと診断されて内燃機関を停止させる機会を減らすことができる。

第４の発明では、吸気バルブの開弁リフト量を可変にする可変リフト機構を備えた内燃機関に適用され、前記空燃比記憶手段は、前記開弁リフト量が所定量以上となるよう前記可変リフト機構を制御している時の運転状態を前記第１運転状態とし、前記開弁リフト量が所定量未満となるよう前記可変リフト機構を制御している時の運転状態を前記第２運転状態として前記空燃比情報を記憶することを特徴とする。

吸気バルブの開弁リフト量を所定量未満に制御している時は、吸気量の気筒間ばらつきが大きくなるので空気状態の気筒間ばらつきが顕著に大きくなる。よって、吸気バルブの開弁リフト量が所定量以上であるか所定量未満であるかに分けて空燃比情報を記憶させる上記発明によれば、所定気筒における吸気量が異常である場合に、第１空燃比情報の気筒間ばらつきが顕著に現れることとなる。よって、第１空燃比情報による異常診断の精度を向上でき、ひいては両診断結果に基づく異常原因の判定精度を向上できる。

第５の発明では、前記異常原因判定手段により前記空気系システムが異常であると判定された場合には、全ての気筒の前記開弁リフト量を所定量以上に固定して前記可変リフト機構による可変制御を停止させつつ、前記内燃機関の運転を継続させるフェールセーフ制御を実施することを特徴とする。

ここで、先述した通り、燃料系システムの異常発生時には内燃機関の運転を停止させることが望ましい。これに対し、例えば吸気バルブにデポジット等の異物が付着して、開弁リフト量の微少設定時に所望量の空気を吸入できないといった空気系システムの異常発生時には、全ての気筒の開弁リフト量を所定量以上に固定すれば、最低限の空気量を吸入できるようになるので、許容を超える程の大きな回転変動は生じない。よって、内燃機関の運転を停止させる必要はなく、可変リフト機構による可変制御を停止させた状態で内燃機関をフェールセーフ運転できる。

しかしながら、上記特許文献１等に記載の従来装置では、空気系システム及び燃料系システムのいずれが異常であるかまでは特定できないので、所定気筒に異常有りと診断された場合には内燃機関を運転停止せざるをえなかった。

これに対し上記発明によれば、所定気筒に異常有りと診断された場合に、空気系システム及び燃料系システムのいずれが異常であるかまで特定できるので、空気系システムが異常であると判定された場合には、可変リフト機構による可変制御を停止させつつ内燃機関の運転を継続させるフェールセーフ制御を実施することができる。よって、異常有りと診断されて内燃機関を停止させる機会を減らすことができる。

第６の発明では、第１異常診断手段が異常診断に用いる判定閾値と、第２異常診断手段が異常診断に用いる判定閾値との各々を、異なる値に設定したことを特徴とする。

先述したように、第２空燃比情報には空気状態の気筒間ばらつきが殆ど含まれておらず、第１空燃比情報には空気状態の気筒間ばらつきが含まれている。よって、第１異常診断手段が異常診断に用いる判定閾値と、第２異常診断手段が異常診断に用いる判定閾値とでは、最適値が異なる筈である。この点を鑑みた上記発明によれば、両判定閾値との各々を、異なる値に設定するので、両判定閾値を同じに設定した場合に比べて、第１異常診断手段及び第２異常診断手段による異常診断の精度を向上できる。

第７の発明では、多気筒の内燃機関の運転状態のうち、前記内燃機関の各気筒に吸入される空気状態の気筒間ばらつきが大きくなる運転状態を第１運転状態とし、前記第１運転状態に比べ前記空気状態の気筒間ばらつきが小さくなる運転状態を第２運転状態とした場合において、気筒毎の空燃比又はそれに相関する情報である空燃比情報を、前記第１運転状態及び前記第２運転状態のいずれの時の情報であるかと関連付けて気筒別に学習する空燃比学習手段と、前記第１運転状態時には、空燃比学習手段により学習された前記第１運転状態時の空燃比情報（第１空燃比情報）に基づき各気筒への燃料噴射量を制御し、前記第２運転状態時には、空燃比学習手段により学習された前記第２運転状態時の空燃比情報（第２空燃比情報）に基づき各気筒への燃料噴射量を制御する噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。

なお、上記「空燃比情報」には、気筒毎に検出又は推定された空燃比の他に、空燃比に基づく燃料噴射量の補正量や、その補正量に相当する空燃比補正係数等を想定している。

上記発明は要するに、気筒毎の空燃比情報を学習するにあたり、第１運転状態時の空燃比情報と第２運転状態時の空燃比情報とを分けて学習しておき、第１運転状態時には第１空燃比情報に基づき各気筒への燃料噴射量を制御し、第２運転状態時には第２空燃比情報に基づき各気筒への燃料噴射量を制御する。

そして、第１運転状態時には気筒別の空燃比に空気状態の気筒間ばらつきが含まれているのに対し、第２運転状態時には気筒別の空燃比に空気状態の気筒間ばらつきが含まれていない。この点を鑑みた上記発明では、第１運転状態時には第１空燃比情報の学習値に基づき各気筒への燃料噴射量を制御し、第２運転状態時には第２空燃比情報に基づき各気筒への燃料噴射量を制御するので、内燃機関の運転状態に即した燃料噴射量の制御を実施でき、所望の空燃比となるよう燃料噴射量を制御することの精度を向上できる。

第８の発明では、排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気に還流させるＥＧＲ量を制御するＥＧＲバルブを備え、前記ＥＧＲガスを各気筒に分配するよう構成された内燃機関に適用され、前記空燃比学習手段は、前記ＥＧＲ量が所定量未満となるよう前記ＥＧＲバルブを制御している時の運転状態を前記第１運転状態とし、前記ＥＧＲ量が所定量以上となるよう前記ＥＧＲバルブを制御している時の運転状態を前記第２運転状態として前記空燃比情報を学習することを特徴とする。

ＥＧＲ量が多いほど、ＥＧＲ量の気筒間ばらつきが大きくなるので空気状態の気筒間ばらつきが顕著に大きくなり、その結果、空燃比情報の気筒間ばらつきは顕著に大きくなる。よって、ＥＧＲ量を制御するシステムが搭載された内燃機関においては、上記発明の如く、ＥＧＲ量に応じて第１運転状態及び第２運転状態を設定することにより、内燃機関の運転状態に即した燃料噴射量の制御を実施できるといった上記効果が好適に発揮される。

なお、上記第１及び第２運転状態の好適な具体例として、ＥＧＲ量がゼロとなるようＥＧＲガスの還流を禁止している時の運転状態を第１運転状態とし、ＥＧＲガスを還流させている時の運転状態を第２運転状態とすることが挙げられる。

第９の発明では、吸気バルブの開弁リフト量を可変にする可変リフト機構を備えた内燃機関に適用され、前記空燃比学習手段は、前記開弁リフト量が所定量以上となるよう前記可変リフト機構を制御している時の運転状態を前記第１運転状態とし、前記開弁リフト量が所定量未満となるよう前記可変リフト機構を制御している時の運転状態を前記第２運転状態として前記空燃比情報を学習することを特徴とする。

吸気バルブの開弁リフト量が小さいほど、吸気量の気筒間ばらつきが大きくなるので空気状態の気筒間ばらつきが顕著に大きくなり、その結果、空燃比情報の気筒間ばらつきは顕著に大きくなる。よって、吸気バルブの開弁リフト量を可変制御するシステムが搭載された内燃機関においては、上記発明の如く、開弁リフト量に応じて第１運転状態及び第２運転状態を設定することにより、内燃機関の運転状態に即した燃料噴射量の制御を実施できるといった上記効果が好適に発揮される。

本発明にかかる異常診断装置及び内燃機関制御装置の一実施形態が適用された、エンジンの空気系システム及び燃料系システムの構成を示す図。 図１のＥＣＵ（内燃機関制御装置）による、燃料噴射量の算出処理手順を示すフローチャート。 （ａ）は、図１のＥＣＵ（異常診断装置）による、インバランス診断処理及び異常原因を特定する処理の手順を示すフローチャート、（ｂ）は、（ａ）中に記載のインバランス故障判定フラグの内容を説明する図。

以下、本発明にかかる異常診断装置及び内燃機関制御装置を具体化した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、車両に搭載された点火式のガソリンエンジン（内燃機関）であって複数気筒を有する多気筒エンジン（図１参照）に、本発明にかかる装置を適用させている。

（第１実施形態）
先ず、図１に示すエンジンの吸排気系システムの構成について説明する。

当該エンジンは、排気系から吸気系に排気を還流させるＥＧＲ配管１０を備えており、排気の一部を外部ＥＧＲガスとして吸気系に戻すことで、燃焼室における燃焼温度を下げて排ガス中のＮＯＸ低減等を図っている。ＥＧＲガスの流量（ＥＧＲ量）は、ＥＧＲ配管１０に設けられたＥＧＲバルブ１１により調整される。なお、ＥＧＲバルブ１１の作動（弁開度）は電子制御ユニット（ＥＣＵ４０）により電子制御される。

ＥＧＲ配管１０は、ＥＧＲバルブ１１の下流側部分において各気筒＃１〜＃４へ分岐する分岐部１０ａを有している。分岐部１０ａの流出口１０ｂは、吸気管１２の下流側に接続されたインテークマニホールド１３に接続されている。或いは、エンジンのシリンダヘッド１４に形成された吸気ポートに直接接続されている。

ＥＧＲ配管１０のうちＥＧＲバルブ１１の上流側部分には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１５が備えられている。このようにＥＧＲガスを冷却することで、ＥＧＲガスの体積減少（密度上昇）を図り、これによって燃焼室へ流入する吸気の充填効率向上を図っている。

吸気管１２には、燃焼室へ流入する吸気のうちエアクリーナ１６から流入した新気の流量を調整するスロットル弁１７が備えられている。なお、スロットル弁１７の作動（弁開度）はＥＣＵ４０により電子制御される。吸気管１２のうちスロットル弁１７の上流側部分には、新気を冷却するインタークーラ１８が備えられている。このように新気を冷却することで、新気の体積減少（密度上昇）を図り、これによって燃焼室へ流入する吸気の充填効率向上を図っている。

吸気管１２と排気管１９との間にはターボチャージャ２０（過給機）が配設されている。ターボチャージャ２０は、吸気管１２に設けられたコンプレッサインペラ２０ａと、排気管１９に設けられたタービンホイール２０ｂとを有し、それらがシャフト２０ｃにて連結されている。ターボチャージャ２０では、排気管１９を流れる排気によってタービンホイール２０ｂが回転し、その回転力がシャフト２０ｃを介してコンプレッサインペラ２０ａに伝達される。そして、コンプレッサインペラ２０ａにより、吸気管１２内を流れる吸入空気が圧縮されて過給が行われる。

排気管１９のうちタービンホイール２０ｂの下流側には、排気を浄化する浄化装置２１が取り付けられている。浄化装置２１は三元触媒を有しており、排ガス成分中のＣＯ及びＨＣを酸化する機能、及び排ガス成分中のＮＯｘを還元する機能を有する。排気管１９のうち浄化装置２１の上流側には、空燃比を検出する空燃比センサ２２が設けられている。

クランク軸からカム軸への動力伝達経路には、各気筒＃１〜＃４の吸気バルブ２３の開弁リフト量を可変にする可変リフト機構２４が備えられている。本実施形態にかかる可変リフト機構２４は、開弁リフト量を低リフト及び高リフトの２段階で切り替えるよう構成されたものであるが、開弁リフト量を無段階で調整可能な可変リフト機構を採用してもよい。なお、可変リフト機構２４の作動（低リフト及び高リフトの切り替え）はＥＣＵ４０により電子制御される。なお、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷が低回転低負荷である場合には、低リフトに制御し、高回転高負荷である場合には高リフトに制御することが望ましい。

次に、図１に示すエンジンの燃料系システムの構成について説明する。各気筒＃１〜＃４に設けられた燃料噴射弁２５の作動は、ＥＣＵ４０により電子制御される。つまり、各気筒＃１〜＃４に対して１燃焼サイクル当りに噴射する燃料の噴射量や噴射タイミングは、ＥＣＵ４０により制御される。燃料噴射弁２５への燃料の供給は、図示しない燃料タンク内の燃料を燃料ポンプで燃料噴射弁２５へ圧送することで行われる。なお、燃料噴射弁２５は、燃焼室へ燃料を直接噴射する直噴式でもよいし、吸気ポート内へ燃料を噴射するポート噴射式でもよい。

電子制御ユニット（ＥＣＵ４０）には、空燃比センサ２２、クランク角センサ、エアフローメータ等の各種センサからの検出信号が入力される。そしてＥＣＵ４０は、これらの検出信号に基づき、ＥＧＲバルブ１１、スロットル弁１７、可変リフト機構２４、燃料噴射弁２５及び点火装置（図示せず）等の作動を制御することで、エンジンの運転状態等を制御する。

次に、上述した各種エンジン制御のうち燃料噴射量の制御について、より詳細に説明する。ＥＣＵ４０は、クランク角センサにより検出されたクランク軸の回転速度（エンジン回転速度ＮＥ）、エアフローメータにより検出された吸気量に基づき、燃料噴射量のベース値を算出する。次に、空燃比センサ２２により検出された実空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比）に一致するよう、燃料噴射量に対する空燃比補正量を算出する。そして、空燃比補正量に基づきベース値を補正する。つまり、空燃比センサ２２の検出値に基づき燃料噴射量をフィードバック制御する。

また、各種構成部品の経年劣化が進行すると、上記空燃比補正量が定常的に生じることとなり、燃料噴射量を最適値にするまでの応答性が悪くなる。そこで、空燃比補正量に応じた学習値をエンジン運転中に逐次学習する。例えば、空燃比補正量が定常的に生じた場合には、所定期間における空燃比補正量の平均値を学習値として学習する。より詳細には、エンジン回転速度ＮＥ及び吸気量等に相当するエンジン負荷を複数の領域に区分けして、各領域に応じた学習値をマップ等に記憶させる。したがって、学習済みの領域においては、ベース値に学習値を反映させた上で、空燃比センサ２２の検出値に基づき燃料噴射量をフィードバック制御する。

ところで、各気筒＃１〜＃４の空燃比には気筒間ばらつきがある一方で、空燃比センサ２２は排気が集合する箇所に設けられているため、空燃比センサ２２により検出された空燃比と気筒毎の空燃比とは完全に一致するものではない。しかしながら、各気筒＃１〜＃４の燃焼サイクルは所定クランク角毎にずらしてあるので、空燃比センサ２２による検出値は、所定クランク角毎に各気筒＃１〜＃４の空燃比を現した値で変化している筈である。

そこでＥＣＵ４０は、空燃比センサ２２による検出値及びクランク角の変化等に基づき、各気筒の空燃比を推定する演算をモデル等の手法を用いて実施している。そして、気筒毎の空燃比推定値（Ａ／Ｆ気筒別推定値）に基づき、上述した燃料噴射量のフィードバック制御を各気筒＃１〜＃４の燃料噴射弁２５に対して実施している。したがってＥＣＵ４０は、空燃比補正量を気筒毎に独立して算出しており、空燃比補正量の学習も気筒毎に独立して実施している。

次に、上述した燃料噴射量の算出処理手順について、図２のフローチャートを用いて算出する。当該処理は、ＥＣＵ４０が有するマイクロコンピュータにより所定周期（例えばマイコンのＣＰＵが行う演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行される。

先ず、図２のステップＳ１０において、先述したＡ／Ｆ気筒別推定値を推定する演算を実施する条件が成立しているか否かを判定する。当該条件の具体例としては、空燃比センサ２２が活性状態であること、空燃比センサ２２に断線等の異常が生じていないこと、エンジンの暖気運転が完了している（例えばエンジン冷却水温度が所定温度以上である）こと、エンジン運転領域（例えばエンジン回転速度ＮＥとエンジン負荷）が空燃比推定精度を確保できる運転領域であること、等が挙げられる。図２の例ではこれら全ての条件を満たしている場合に、上記推定の演算実施条件が成立していると判定する。

そして、推定の演算実施条件が成立していると判定されると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、続くステップＳ１１では、先述したように空燃比センサ２２による検出値及びクランク角の変化に基づき、応答遅れ等を加味したモデルを用いてＡ／Ｆ気筒別推定値ａｆｅ１〜ａｆｅ４を算出する。なお、ａｆｅ１は１番気筒＃１のＡ／Ｆ、ａｆｅ２は２番気筒＃２のＡ／Ｆ、ａｆｅ３は３番気筒＃３のＡ／Ｆ、ａｆｅ４は４番気筒＃４のＡ／Ｆをそれぞれ表す。

続くステップＳ１２では、ステップＳ１１で算出したＡ／Ｆ気筒別推定値ａｆｅ１〜ａｆｅ４と目標空燃比（例えば理論空燃比）との偏差に基づき、燃料噴射量のベース値に対する空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４（フィードバック補正量）を、気筒毎に算出する。なお、ｆａｆ１は１番気筒＃１、ｆａｆ２は２番気筒＃２、ｆａｆ３は３番気筒＃３、ｆａｆ４は４番気筒＃４についての空燃比補正量をそれぞれ表す。

続くステップＳ１３では、ステップＳ１２で算出した空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４に応じた学習値を記憶更新させる制御（学習制御）を実施する条件が成立しているか否かを判定する。図２の例では、エンジンが定常運転状態であることを学習実施条件としており、例えば、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷が所定範囲内にある状態が所定時間以上継続した場合に定常運転状態であると判定すればよい。

続くステップＳ１４では、ＥＧＲバルブ１１が開弁して外部ＥＧＲガスが吸気へ導入される状態であるか、閉弁して外部ＥＧＲガスの導入が停止される状態であるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ４０からＥＧＲバルブ１１へ出力される弁開度指令信号が、開度ゼロであればＥＧＲ導入状態であると判定し、前記指令信号が開度ゼロでなければＥＧＲ非導入状態であると判定する。

ＥＧＲ導入状態であると判定された場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）にはステップＳ１５に進み、ステップＳ１２で算出された気筒毎の空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４に応じた学習値ｆｇａｆＡ１〜ｆｇａｆＡ４を、ＥＧＲ導入時用のマップＭＡに記憶させる。一方、ＥＧＲ非導入状態であると判定された場合（Ｓ１４：ＮＯ）にはステップＳ１６に進み、ステップＳ１２で算出された気筒毎の空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４に応じた学習値ｆｇａｆＢ１〜ｆｇａｆＢ４を、ＥＧＲ非導入時用のマップＭＢに記憶させる。

これにより、空燃比センサ２２の検出値のうち、ＥＧＲ導入時に検出された値に基づき算出した空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４の気筒別学習値ｆｇａｆＡ１〜ｆｇａｆＡ４と、ＥＧＲ非導入時に検出された値に基づき算出した空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４の気筒別学習値ｆｇａｆＢ１〜ｆｇａｆＢ４とが、別々のマップＭＡ，ＭＢに分けて記憶される。また、気筒別に別々のマップＭＡ（＃１〜＃４），ＭＢ（＃１〜＃４）に分けて記憶される。

換言すれば、空燃比補正量に応じた学習値を記憶させるにあたり、ＥＧＲ導入時（第１運転状態）及びＥＧＲ非導入時（第２運転状態）のいずれの時の学習値であるかと関連付けて、かつ、いずれの気筒＃１〜＃４に対する学習値であるかと関連付けて記憶させていると言える。なお、各々のマップＭＡ（＃１〜＃４），ＭＢ（＃１〜＃４）は、回転速度ＮＥ及びエンジン負荷を複数の領域に区分けして構成され、各領域に対応付けて学習値が記憶される。

続くステップＳ１７では、ＥＧＲ導入時には導入時用のマップＭＡに記憶された学習値ｆｇａｆＡ１〜ｆｇａｆＡ４、及び空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４（フィードバック補正量）を用いて、先述したベース値を補正する。また、ＥＧＲ非導入時には非導入時用のマップＭＢに記憶された学習値ｆｇａｆＢ１〜ｆｇａｆＢ４、及び空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４（フィードバック補正量）を用いて、先述したベース値を補正する。これらの補正により、各気筒の燃料噴射弁２５に対してＥＣＵ４０から最終的に指令する噴射量の指令値（最終噴射量）が算出される。

ここで、燃料噴射弁２５の噴射孔に異物が詰まって所望量の噴射ができなくなる異常（燃料系システム異常）が生じることがある。また、ＥＧＲ配管１０の分岐部１０ａの流出口１０ｂにデポジット等の異物が詰まって、対応する気筒へＥＧＲ配管１０から分配されるＥＧＲ量が少なくなるといった異常（空気系システム異常）が生じることがある。そして、これらの異常が生じると、燃料噴射量及びＥＧＲ量が所望の値から大きくずれることとなる。すると、気筒別空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４のうち上記異常が生じた気筒に対応する気筒別空燃比補正量（又はその補正量に応じた学習値）が、他の気筒別空燃比補正量に比べて大きく異なる値となる。

この点に着目し、本実施形態では、学習値ｆｇａｆＡ１〜ｆｇａｆＡ４のうち所定気筒の学習値が、他の気筒の学習値に対して大きくずれた値になっているか否かを判定し、ずれている場合には前記所定気筒において、空気と燃料との比率（空燃比）が異常状態（インバランス）になっていると診断する。

しかしながら、上述の如くインバランス有無を診断するだけでは、異常診断された気筒に対し、空気系システム及び燃料系システムのいずれが異常であるかまでは特定できない。よって、異常診断された気筒をメンテナンスするにあたり、そのメンテナンスの作業性が悪い。具体的には、先述の如く燃料噴射弁２５が詰まる異常（燃料系システム異常）の有無を確認するとともに、ＥＧＲ配管１０の分岐部１０ａが詰まる異常（空気系システム異常）の有無をも確認しなければならず、確認を要する部位が多くなるためメンテナンス作業性が悪くなる。

これに対し本実施形態では、マップＭＡ（＃１〜＃４）に記憶されたＥＧＲ導入時の学習値を用いて気筒毎にインバランス異常を診断するとともに、ＭＢ（＃１〜＃４）に記憶されたＥＧＲ非導入時の学習値を用いて気筒毎にインバランス異常を診断する。

ＥＧＲ非導入時の学習値は、ＥＧＲ量の気筒間ばらつきによる影響を殆ど受けていないので、ＥＧＲ非導入時の学習値に基づきインバランス異常と診断された気筒の異常要因は、空気系システムの異常である可能性が低いと言える。換言すれば、燃料系システムの異常である可能性が高いと言える。一方、ＥＧＲ導入時の学習値は、ＥＧＲ量の気筒間ばらつきによる影響を大きく受けている筈であるため、ＥＧＲ導入時の学習値に基づきインバランス異常と診断された気筒の異常要因は、空気系システムの異常である可能性が高いと言える。

したがって、ＥＧＲ導入時の学習値に基づくインバランス診断結果（第１診断結果）と、ＥＧＲ非導入時の学習値に基づくインバランス診断結果（第２診断結果）とに基づけば、所定気筒の異常原因が燃料系システム及び空気系システムのいずれであるかを判定（特定）することができる。

例えば、第１診断結果でインバランス異常と診断されたものの第２診断結果ではインバランス異常と診断されなかった気筒に対しては、空気系システムの異常が原因でインバランス異常になっていると特定できる。また、第１診断結果でインバランス異常と診断されなかったものの第２診断結果ではインバランス異常と診断された気筒に対しては、燃料系システムの異常が原因でインバランス異常になっていると特定できる。

次に、上記インバランス診断処理及び異常原因を特定する処理の手順を、図３（ａ）のフローチャートを用いて説明する。なお、図３（ａ）の処理は、ＥＣＵ４０が有するマイクロコンピュータにより、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期又は所定のクランク角度毎）で繰り返し実行されるものである。図３（ｂ）は、フローチャート中で設定されるインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂの定義一覧を示す。

先ず、図３（ａ）に示すステップＳ２０において、後述するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂを初期化する。続くステップＳ２１では、図２のステップＳ１０と同様にして、Ａ／Ｆ気筒別推定値を推定する演算を実施する条件が成立しているか否かを判定する。推定の演算実施条件が成立していると判定されると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、続くステップＳ２２において、図２のステップＳ１１と同様にしてＡ／Ｆ気筒別推定値ａｆｅ１〜ａｆｅ４を算出する。

そして、続くステップＳ２３では、図２のステップＳ１２と同様にして、気筒毎の空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４（フィードバック補正量）を、ＥＧＲ導入時及び非導入時とで区別して算出するとともに、空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４に応じた学習値を、ＥＧＲ導入時及び非導入時とで区別して算出する。なお、これらのステップＳ２２，Ｓ２３の算出処理では、図２のステップＳ１２で算出したフィードバック補正量を取得して利用するようにしてもよい。

続くステップＳ２４では、上述したインバランス診断（検出）を実施する条件が成立しているか否かを判定する。図３の例では、エンジンが定常運転状態であることをインバランス診断実施条件としており、例えば、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷が所定範囲内にある状態が所定時間以上継続した場合に定常運転状態であると判定すればよい。

続くステップＳ２５では、図２のステップＳ１４と同様にして外部ＥＧＲガスが導入される状態であるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ４０からＥＧＲバルブ１１へ出力される弁開度指令信号が、開度ゼロであればＥＧＲ導入状態であると判定し、前記指令信号が開度ゼロでなければＥＧＲ非導入状態であると判定する。

ＥＧＲ導入状態であると判定された場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）にはステップＳ２６（第１異常診断手段）に進み、ＥＧＲ導入時の学習値ｆｇａｆＡ１〜ｆｇａｆＡ４を用いて、インバランス故障の有無検出（ＥＧＲ導入時診断）を実施する。例えば、所定気筒＃１の学習値ｆｇａｆＡ１を他の学習値ｆｇａｆＡ２〜ｆｇａｆＡ４の平均値と比較し、その偏差が第１所定値以上であれば、所定気筒＃１にインバランス故障が生じている判定する。なお、当該インバランス故障の検出は、全ての気筒＃１〜＃４について実施される。

そして、ＥＧＲ導入時診断によりインバランス故障が検出された場合には（Ｓ２６：ＹＥＳ）、続くステップＳ２７において、該当する気筒に対するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂをＦＡＵＬＳＥ０にセットする。この診断結果「ＦＡＵＬＳＥ０」は、空気系システム及び燃料系システムの少なくとも一方の異常が原因でインバランス故障が生じていることを示す。上述したように、ＥＧＲ導入時には噴射量の気筒間ばらつきとＥＧＲの気筒間ばらつきが学習値の気筒間ばらつきに含まれているため、ステップＳ２６によるＥＧＲ導入時診断の診断結果のみからでは、いずれのシステムが原因であるかまでは特定できないためである。

一方、ＥＧＲ導入時診断によりインバランス故障が検出されなかった場合には（Ｓ２６：ＮＯ）、続くステップＳ２８において、該当する気筒に対するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂをＴＲＵＥにセットする。この診断結果「ＴＲＵＥ」は、インバランス故障が検出されなかったためいずれのシステムも正常であることを示す。噴射量の気筒間ばらつき及びＥＧＲの気筒間ばらつきが含まれ得るＥＧＲ導入時の学習値に気筒間ばらつきが無かったということは、噴射量の気筒間ばらつき及びＥＧＲの気筒間ばらつきが生じておらず正常とみなすことができるためである。

また、上記ステップＳ２５にてＥＧＲ非導入状態であると判定された場合（Ｓ２５：ＮＯ）には、ステップＳ２９（第２異常診断手段）に進み、ＥＧＲ非導入時の学習値ｆｇａｆＢ１〜ｆｇａｆＢ４を用いて、インバランス故障の有無検出（ＥＧＲ非導入時診断）を実施する。例えば、所定気筒＃１の学習値ｆｇａｆＢ１を他の学習値ｆｇａｆＢ２〜ｆｇａｆＢ４の平均値と比較し、その偏差が第２所定値以上であれば、所定気筒＃１にインバランス故障が生じている判定する。なお、当該インバランス故障の検出は、全ての気筒＃１〜＃４について実施される。

なお、ステップＳ２６においてＥＧＲ導入時診断の判定に用いる第１所定値（判定閾値）と、ステップＳ２９においてＥＧＲ非導入時診断の判定に用いる第２所定値（判定閾値）とは、異なる値に設定されている。ＥＧＲ導入時の学習値の方がＥＧＲ非導入時の学習値に比べて学習値ばらつきが大きく現れやすいので、第１所定値を第２所定値よりも大きく設定することが望ましい。

そして、ＥＧＲ非導入時診断によりインバランス故障が検出された場合には（Ｓ２９：ＹＥＳ）、続くステップＳ３０（異常原因判定手段）において、該当する気筒に対するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂをＦＡＵＬＳＥ２にセットする。この診断結果「ＦＡＵＬＳＥ２」は、燃料系システムの異常が原因でインバランス故障が生じていることを示す。

ＥＧＲ非導入時の学習値の気筒間ばらつきにはＥＧＲの気筒間ばらつきは含まれることがないため、ＥＧＲ非導入時の学習値に気筒間ばらつきが生じているということは、その原因は噴射量の気筒間ばらつきの筈である。よって、ＥＧＲ非導入時診断によりインバランス故障が検出された場合にはその故障箇所が燃料系システムである旨のＦＡＵＬＳＥ２との診断をする（Ｓ３０）。

一方、ＥＧＲ非導入時診断により故障が検出されなかった場合（Ｓ２９：ＮＯ）、かつ、インバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂがＦＡＵＬＳＥ０（Ｓ２７参照）にセットされている場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）には、続くステップＳ３２（異常原因判定手段）において、該当する気筒に対するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂをＦＡＵＬＳＥ１にセットする。この診断結果「ＦＡＵＬＳＥ１」は、空気系システムの異常が原因でインバランス故障が生じていることを示す。

ＥＧＲ非導入時の学習値の気筒間ばらつきにはＥＧＲの気筒間ばらつきは含まれることがないため、ＥＧＲ非導入時の学習値に気筒間ばらつきが生じていないにも拘わらず、ＥＧＲ導入時の学習値に気筒間ばらつきが生じているということは、その原因がＥＧＲの気筒間ばらつきの筈である。よって、ＥＧＲ非導入時診断によりインバランス故障が検出されず、かつ、ＥＧＲ導入時診断によりインバランス故障が検出された場合にはその故障箇所が空気系システムである旨のＦＡＵＬＳＥ１との診断をする（Ｓ３２）。

また、ＥＧＲ非導入時診断により故障が検出されなかった場合（Ｓ２９：ＮＯ）、かつ、インバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂがＦＡＵＬＳＥ０（Ｓ２７参照）にセットされていない場合（Ｓ３１：ＮＯ）には、続くステップＳ３３において、該当する気筒に対するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂをＴＲＵＥにセットする。この診断結果「ＴＲＵＥ」は、インバランス故障が検出されなかったためいずれのシステムも正常であることを示す。ＥＧＲ導入時の学習値及び非導入時の学習値のいずれについても気筒間ばらつきが検出されなかったということは、噴射量の気筒間ばらつき及びＥＧＲの気筒間ばらつきが生じておらず正常とみなすことができるためである。

次に、ステップＳ３４において、上記ステップＳ２８，Ｓ３０，Ｓ３２，Ｓ３３の診断結果に基づき、ＥＧＲバルブ１１（空気系システム）及び燃料噴射弁２５（燃料系システム）の作動を制御する。すなわち、インバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂがＴＲＵＥ又はＦＡＵＬＳＥ０にセットされていれば、上述したようにエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷等に基づき噴射量及びＥＧＲ量を制御する。一方、インバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂがＦＡＵＬＳＥ１又はＦＡＵＬＳＥ２にセットされていれば、以下に説明するフェールセーフ制御を実行する。

燃料系システムが異常であると診断（ＦｌａｇＩｎｂ＝ＦＡＵＬＳＥ２）されている場合には、図２のステップＳ１７で算出された最終噴射量が予め設定された制限量を超えないよう、噴射量を制限（フェールセーフ制御）する。なお、異常診断された気筒のみ噴射量を制限するとトルク変動が生じてしまうため、全ての気筒に対して上述の如く噴射量を制限することが望ましい。

空気系システムが異常であると診断（ＦｌａｇＩｎｂ＝ＦＡＵＬＳＥ１）されている場合には、ＥＧＲバルブ１１の開度を所定開度以下にして、ＥＧＲ量が所定量以下となるよう制限（フェールセーフ制御）する。特に、前記所定開度をゼロに設定し、空気系システムの異常診断時にはＥＧＲ量をゼロに制御することが望ましい。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）空燃比補正量に応じた学習値を気筒毎に記憶するにあたり、ＥＧＲ導入時の学習値とＥＧＲ非導入時の学習値とを別々のマップＭＡ，ＭＢに分けて記憶する。そして、所定気筒の学習値とその他の気筒の学習値とを比較して所定気筒のインバランス異常を診断するにあたり、ＥＧＲ導入時の学習値に基づく診断（ＥＧＲ導入時診断）と、ＥＧＲ非導入時の学習値に基づく診断（ＥＧＲ非導入時診断）とを実施する。これにより、両診断結果に基づけば所定気筒のインバランス異常原因が燃料系システム及び空気系システムのいずれであるかを判定できる。

なお、前記判定の結果（インバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂ）をダイアグ信号として出力すれば、異常診断された気筒をメンテナンスするにあたり、メンテナンス作業者はダイアグ信号から異常個所の情報を取得できるので、そのメンテナンスの作業性を良好にできる。

（２）空気系システムが異常であると診断された場合（Ｓ３２：ＦｌａｇＩｎｂ＝ＦＡＵＬＳＥ１）には、ＥＧＲ量をゼロにしつつ燃料噴射制御は通常時の制御を継続させるといったフェールセーフ制御を実施するので、インバランス異常有りと診断されることに伴い燃料噴射量を制限する或いはエンジンを停止させる機会を減らすことができる。

（３）ＥＧＲ導入時診断の判定に用いる判定閾値と、ＥＧＲ非導入時診断の判定に用いる判定閾値とを、それぞれ異なる値に設定するので、両判定閾値を同じに設定した場合に比べて、ＥＧＲ導入時診断及び第２異常診断手段による異常診断の精度を向上できる。

（４）空燃比補正量に応じた学習値を気筒毎に記憶するにあたり、ＥＧＲ導入時の学習値とＥＧＲ非導入時の学習値とを別々のマップＭＡ，ＭＢに分けて記憶する。そして、ＥＧＲ導入時にはＥＧＲ導入時用のマップＭＡの学習値を用いて噴射量を制御し、ＥＧＲ非導入時にはＥＧＲ非導入時用のマップＭＢの学習値を用いて噴射量を制御する。よって、エンジンの運転状態に即した燃料噴射量の制御を実施でき、所望の空燃比となるよう燃料噴射量を制御することの精度を向上できる。

（第２実施形態）
本実施形態における空気系システム及び燃料系システムのハード構成は、図１に示す上記第１実施形態と同じであるが、学習値の記憶のさせ方等の制御手法が第１実施形態とは異なる。以下、本実施形態にかかる制御手法を、図２及び図３との相違点を中心に説明する。

吸気バルブ２３にデポジットが堆積していくと、吸気バルブ２３の開弁リフト量が小さい低リフト時には、燃焼室へ実際に吸入される空気の量（実吸気量）は所望する吸気量に対して著しく少なくなる。これに対し高リフト時には、所望量に対する実吸気量の減少割合は少ない。したがって、吸気バルブ２３へのデポジット堆積に伴い生じる吸気量の気筒間ばらつきは、高リフト時に比べて低リフト時の方が大きくなる。

この点を鑑みた本実施形態では、空気状態の気筒間ばらつきが大きくなる第１運転状態を低リフト時の状態とする。また、第１運転状態に比べて空気状態の気筒間ばらつきが小さくなる第２運転状態を高リフト時の状態とする。

そして、上記第１実施形態では、ＥＧＲバルブ１１による外部ＥＧＲ量に応じて学習値を別々のマップＭＡ，ＭＢに分けて記憶させている。これに対し本実施形態では、可変リフト機構２４による開弁リフト量に応じて学習値を別々のマップ（図示せず）に分けて記憶させる。図１に示す例では、開弁リフト量を低リフト及び高リフトの２段階で切り替える可変リフト機構２４を採用しているので、低リフト時と高リフト時とで分けて学習値を気筒別に記憶させている。

この記憶処理に関し、本実施形態による図２の変更点について説明する。

先ず、図２のステップＳ１４において、可変リフト機構２４による開弁リフト量の状態を判定し、低リフト状態であると判定された場合にはステップＳ１５に進み、ステップＳ１２で算出された気筒毎の空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４に応じた学習値ｆｇａｆＡ１〜ｆｇａｆＡ４を、低リフト時用のマップに記憶させる。一方、高リフト状態であると判定された場合（Ｓ１４：ＮＯ）にはステップＳ１６に進み、ステップＳ１２で算出された気筒毎の空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４に応じた学習値ｆｇａｆＢ１〜ｆｇａｆＢ４を、高リフト時用のマップに記憶させる。

これにより、空燃比センサ２２の検出値のうち、低リフト時に検出された値に基づき算出した空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４の気筒別学習値ｆｇａｆＡ１〜ｆｇａｆＡ４と、高リフト時に検出された値に基づき算出した空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４の気筒別学習値ｆｇａｆＢ１〜ｆｇａｆＢ４とが、別々のマップに分けて記憶される。また、気筒別に別々のマップに分けて記憶される。

換言すれば、空燃比補正量に応じた学習値を記憶させるにあたり、低リフト時（第１運転状態）及び高リフト時（第２運転状態）のいずれの時の学習値であるかと関連付けて、かつ、いずれの気筒＃１〜＃４に対する学習値であるかと関連付けて記憶させていると言える。なお、各々のマップは、回転速度ＮＥ及びエンジン負荷を複数の領域に区分けして構成され、各領域に対応付けて学習値が記憶される。

続くステップＳ１７では、低リフト制御時には低リフト時用のマップに記憶された学習値ｆｇａｆＡ１〜ｆｇａｆＡ４、及び空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４（フィードバック補正量）を用いて、先述したベース値を補正する。また、高リフト制御時には高リフト時用のマップに記憶された学習値ｆｇａｆＢ１〜ｆｇａｆＢ４、及び空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４（フィードバック補正量）を用いて、先述したベース値を補正する。これらの補正により、各気筒の燃料噴射弁２５に対してＥＣＵ４０から最終的に指令する噴射量の指令値（最終噴射量）が算出される。

次に、本実施形態による図３の変更点について説明する。本実施形態では、図３のステップＳ２３において、気筒毎の空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４（フィードバック補正量）を、低リフト時と高リフト時とで区別して算出するとともに、空燃比補正量ｆａｆ１〜ｆａｆ４に応じた学習値を、低リフト時と高リフト時とで区別して算出する。

ステップＳ２５では低リフト制御状態であるか否かを判定する。低リフト制御状態であると判定された場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）にはステップＳ２６に進み、低リフト時の学習値ｆｇａｆＡ１〜ｆｇａｆＡ４を用いて、インバランス故障の有無検出（低リフト時診断）を実施する。例えば、所定気筒＃１の学習値ｆｇａｆＡ１を他の学習値ｆｇａｆＡ２〜ｆｇａｆＡ４の平均値と比較し、その偏差が第１所定値以上であれば、所定気筒＃１にインバランス故障が生じている判定する。なお、当該インバランス故障の検出は、全ての気筒＃１〜＃４について実施される。

そして、低リフト時診断によりインバランス故障が検出された場合には（Ｓ２６：ＹＥＳ）、続くステップＳ２７において、該当する気筒に対するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂをＦＡＵＬＳＥ０にセットする。この診断結果「ＦＡＵＬＳＥ０」は、空気系システム及び燃料系システムの少なくとも一方の異常が原因でインバランス故障が生じていることを示す。低リフト時には噴射量の気筒間ばらつきとＥＧＲの気筒間ばらつきが学習値の気筒間ばらつきに含まれているため、ステップＳ２６による低リフト時診断の診断結果のみからでは、いずれのシステムが原因であるかまでは特定できないためである。

一方、低リフト時診断によりインバランス故障が検出されなかった場合には（Ｓ２６：ＮＯ）、続くステップＳ２８において、該当する気筒に対するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂをＴＲＵＥにセットする。この診断結果「ＴＲＵＥ」は、インバランス故障が検出されなかったためいずれのシステムも正常であることを示す。噴射量の気筒間ばらつき及びＥＧＲの気筒間ばらつきが含まれ得る低リフト時の学習値に気筒間ばらつきが無かったということは、噴射量の気筒間ばらつき及びＥＧＲの気筒間ばらつきが生じておらず正常とみなすことができるためである。

また、上記ステップＳ２５にて高リフト制御状態であると判定された場合（Ｓ２５：ＮＯ）には、ステップＳ２９に進み、高リフト時の学習値ｆｇａｆＢ１〜ｆｇａｆＢ４を用いて、インバランス故障の有無検出（高リフト時診断）を実施する。例えば、所定気筒＃１の学習値ｆｇａｆＢ１を他の学習値ｆｇａｆＢ２〜ｆｇａｆＢ４の平均値と比較し、その偏差が第２所定値以上であれば、所定気筒＃１にインバランス故障が生じている判定する。なお、当該インバランス故障の検出は、全ての気筒＃１〜＃４について実施される。

なお、ステップＳ２６において低リフト時診断の判定に用いる第１所定値（判定閾値）と、ステップＳ２９において高リフト時診断の判定に用いる第２所定値（判定閾値）とは、異なる値に設定されている。低リフト時の学習値の方が高リフト時の学習値に比べて学習値ばらつきが大きく現れやすいので、第１所定値を第２所定値よりも大きく設定することが望ましい。

そして、高リフト時診断によりインバランス故障が検出された場合には（Ｓ２９：ＹＥＳ）、続くステップＳ３０において、該当する気筒に対するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂをＦＡＵＬＳＥ２にセットする。高リフト時の学習値の気筒間ばらつきには吸気量の気筒間ばらつきは僅かしか含まれないため、高リフト時の学習値に気筒間ばらつきが生じているということは、その原因は噴射量の気筒間ばらつきの可能性が高い。よって、高リフト時診断によりインバランス故障が検出された場合にはその故障箇所が燃料系システムである旨のＦＡＵＬＳＥ２との診断をする（Ｓ３０）。

一方、高リフト時診断により故障が検出されなかった場合（Ｓ２９：ＮＯ）、かつ、インバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂがＦＡＵＬＳＥ０にセットされている場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）には、続くステップＳ３２において、該当する気筒に対するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂをＦＡＵＬＳＥ１にセットする。高リフト時の学習値の気筒間ばらつきには吸気量の気筒間ばらつきは僅かしか含まれないため、高リフト時の学習値に気筒間ばらつきが生じていないにも拘わらず、低リフト時の学習値に気筒間ばらつきが生じているということは、その原因が吸気量の気筒間ばらつきの筈である。よって、高リフト時診断によりインバランス故障が検出されず、かつ、低リフト時診断によりインバランス故障が検出された場合にはその故障箇所が空気系システムである旨のＦＡＵＬＳＥ１との診断をする（Ｓ３２）。

また、高リフト時診断により故障が検出されなかった場合（Ｓ２９：ＮＯ）、かつ、インバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂがＦＡＵＬＳＥ０にセットされていない場合（Ｓ３１：ＮＯ）には、続くステップＳ３３において、該当する気筒に対するインバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂをＴＲＵＥにセットする。低リフト時の学習値及び高リフト時の学習値のいずれについても気筒間ばらつきが検出されなかったということは、噴射量の気筒間ばらつき及び吸気量の気筒間ばらつきが生じておらず正常とみなすことができるためである。

次に、ステップＳ３４において、上記ステップＳ２８，Ｓ３０，Ｓ３２，Ｓ３３の診断結果に基づき、可変リフト機構２４（空気系システム）及び燃料噴射弁２５（燃料系システム）の作動を制御する。すなわち、インバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂがＴＲＵＥ又はＦＡＵＬＳＥ０にセットされていれば、上述したようにエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷等に基づき噴射量及び可変リフト機構２４を制御する。一方、インバランス故障判定フラグＦｌａｇＩｎｂがＦＡＵＬＳＥ１又はＦＡＵＬＳＥ２にセットされていれば、以下に説明するフェールセーフ制御を実行する。

燃料系システムが異常であると診断（ＦｌａｇＩｎｂ＝ＦＡＵＬＳＥ２）されている場合には、図２のステップＳ１７で算出された最終噴射量が予め設定された制限量を超えないよう、噴射量を制限（フェールセーフ制御）する。なお、異常診断された気筒のみ噴射量を制限するとトルク変動が生じてしまうため、全ての気筒に対して上述の如く噴射量を制限することが望ましい。空気系システムが異常であると診断（ＦｌａｇＩｎｂ＝ＦＡＵＬＳＥ１）されている場合には、可変リフト機構２４を高リフトに制御（フェールセーフ制御）する。

以上により、本実施形態によっても第１実施形態による上記効果（１）〜（４）と同様の効果が発揮される。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、第１運転状態及び第２運転状態毎に分けて記憶させる空燃比情報として、Ａ／Ｆ気筒別推定値に応じた学習値を採用し、当該学習値を用いてインバランス故障の原因を診断している。これに対し、Ａ／Ｆ気筒別推定値をその時の運転状態毎に分けて記憶させ、当該Ａ／Ｆ気筒別推定値を空燃比情報として採用し、運転状態毎に分けて記憶されたＡ／Ｆ気筒別推定値を用いてインバランス故障の原因を診断するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、ＥＧＲ配管１０から各気筒＃１〜＃４へ分岐する分岐部１０ａを有したエンジンに本発明を適用させているが、当該分岐部１０ａが廃止されたエンジンにも本発明は適用可能である。

・上記第２実施形態にかかる可変リフト機構２４は、開弁リフト量を低リフト及び高リフトの２段階で切り替えるよう構成されたものであるが、開弁リフト量を無段階で調整可能な可変リフト機構を採用してもよい。この場合、開弁リフト量が所定値未満に制御されている状態を低リフト制御状態（第１運転状態）とし、開弁リフト量が所定値以上に制御されている状態を高リフト制御状態（第２運転状態）として、上記第２実施形態と同様に診断すればよい。

１１…ＥＧＲバルブ（空気系システム）、２４…可変リフト機構（空気系システム）、２５…燃料噴射弁（燃料系システム）、Ｓ１５，Ｓ１６…空燃比記憶手段、空燃比学習手段、Ｓ１７…噴射制御手段、Ｓ２６…第１異常診断手段、Ｓ２９…第２異常診断手段、Ｓ３０，Ｓ３２…異常原因判定手段。

Claims (6)

1. 多気筒の内燃機関の運転状態のうち、前記内燃機関の各気筒に吸入される空気状態の気筒間ばらつきが大きくなる運転状態を第１運転状態とし、前記第１運転状態に比べ前記空気状態の気筒間ばらつきが小さくなる運転状態を第２運転状態とした場合において、
   気筒毎の空燃比又はそれに相関する情報である空燃比情報を、前記第１運転状態及び前記第２運転状態のいずれの時の情報であるかと関連付けて気筒別に記憶する空燃比記憶手段と、
   前記空燃比記憶手段に記憶された前記第１運転状態時の空燃比情報のうち、所定気筒の空燃比情報とその他の気筒の空燃比情報とを比較して、前記所定気筒の異常の有無を診断する第１異常診断手段と、
   前記空燃比記憶手段に記憶された前記第２運転状態時の空燃比情報のうち、所定気筒の空燃比情報とその他の気筒の空燃比情報とを比較して、前記所定気筒の異常の有無を診断する第２異常診断手段と、
   前記所定気筒に異常が有る場合に、前記所定気筒に対する前記第１異常診断手段及び前記第２異常診断手段の両診断結果に基づき、前記所定気筒の異常原因が前記内燃機関の燃料系システム及び空気系システムのいずれであるかを判定する異常原因判定手段と、
   を備える内燃機関の異常診断装置であって、
   排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気に還流させるＥＧＲ量を制御するＥＧＲバルブを備え、前記ＥＧＲガスを各気筒に分配するよう構成された内燃機関に適用され、
   前記空燃比記憶手段は、前記ＥＧＲ量が所定量未満となるよう前記ＥＧＲバルブを制御している時の運転状態を前記第１運転状態とし、前記ＥＧＲ量が所定量以上となるよう前記ＥＧＲバルブを制御している時の運転状態を前記第２運転状態として前記空燃比情報を記憶し、
   第１異常診断手段が異常診断に用いる判定閾値と、第２異常診断手段が異常診断に用いる判定閾値との各々を、異なる値に設定したことを特徴とする内燃機関の異常診断装置。
2. 前記異常原因判定手段により前記空気系システムが異常であると判定された場合には、前記ＥＧＲ量をゼロにしつつ前記内燃機関の運転を継続させるフェールセーフ制御を実施することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異常診断装置。
3. 前記空燃比情報は、前記気筒毎に検出又は推定された空燃比であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の異常診断装置。
4. 前記空燃比情報は、前記気筒毎に検出又は推定された空燃比に基づく、燃料噴射量の補正量であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の異常診断装置。
5. 前記空燃比情報は、前記気筒毎に検出又は推定された空燃比に基づく、燃料噴射量の補正量の学習値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の異常診断装置。
6. 前記第１異常診断手段が異常診断に用いる前記判定閾値を、前記第２異常診断手段が異常診断に用いる前記判定閾値よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか1つに記載の内燃機関の異常診断装置。

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