JP5754364B2 - ハイブリッド動力装置の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド動力装置の空燃比制御装置に関する。

内燃機関と電動機とを具備し、内燃機関を運転させる期間の割合が比較的小さいモード（以下このモードを「ＣＤモード」という）による内燃機関の運転の制御（以下、内燃機関の運転の制御を「機関運転制御」という）と、内燃機関を運転させる期間の割合が比較的大きいモード（以下このモードを「ＣＳモード」という）と、を選択的に実行するハイブリッド動力装置が特許文献１に記載されている。また、複数の燃焼室を備えた内燃機関において、各燃焼室における空燃比間に偏差（いわゆる空燃比インバランス）が発生することが知られている。

特開２０１１−５１３９５号公報 特開２０１０−１８０７４６号公報 特開２０１１−４７３３２号公報 国際公開第２００９／１７９７８号

ところで、上記ハイブリッド動力装置の内燃機関に空燃比インバランスが発生した場合または比較的大きい空燃比インバランスが発生した場合、内燃機関から排出される排気ガスのエミッション特性（以下この特性を「排気エミッション特性」という）が低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、ハイブリッド動力装置の内燃機関において空燃比インバランスが発生した場合または比較的大きい空燃比インバランスが発生した場合においても排気エミッション特性を高く維持することにある。

本願の発明は、「複数の燃焼室及びこれら燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを備えた内燃機関」と「電動機」とを具備し、内燃機関を運転させる期間の割合が比較的小さい第１モードによる内燃機関の運転の制御と、内燃機関を運転させる期間の割合が比較的大きい第２モードによる内燃機関の運転の制御と、を選択的に実行するハイブリッド動力装置の空燃比制御装置に関する。
この空燃比制御装置は、空燃比センサによって検出される空燃比である検出空燃比が目標空燃比よりも大きい場合、検出空燃比が目標空燃比に向かって小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比を制御し、検出空燃比が目標空燃比よりも小さい場合、検出空燃比が目標空燃比に向かって大きくなるように混合気の空燃比を制御するようになっている。
更に、本発明の空燃比制御装置は、各燃焼室における空燃比間に偏差が発生しているとき或いは各燃焼室における空燃比間の偏差が予め定められた偏差よりも大きい場合、内燃機関から排出される排気ガスの排気エミッションの特性が所期の特性になるように目標空燃比を補正する目標空燃比補正を実行する。
そして、本発明の空燃比制御装置は、第１モードによる内燃機関の運転の制御が実行中である場合の前記空燃比補正量を、第２モードによる内燃機関の運転の制御が実行中である場合の前記空燃比補正量よりも小さい値に設定するようになっている。

本発明によれば、以下の効果が得られる。すなわち、第１モードによる内燃機関の運転の制御（以下、内燃機関の運転の制御を「機関運転制御」という）では、内燃機関が運転される期間の割合が比較的小さく、第２モードによる機関運転制御では、内燃機関が運転される期間の割合が比較的大きい。したがって、各燃焼室における空燃比間に偏差が発生しているとき或いは各燃焼室における空燃比間の偏差が予め定められた偏差よりも大きいとき（すなわち、空燃比インバランスが発生しているとき或いは比較的大きい空燃比インバランスが発生しているとき）に、排気エミッション特性を所期の特性に維持するために目標空燃比に加えるべき補正量（以下この補正量を「インバランス空燃比補正量」という）は、同じ空燃比インバランスが発生していたとしても、第１モードによる機関運転制御が実行されている場合と第２モードによる機関運転制御が実行されている場合とで自ずと異なる。したがって、第１モードによる機関運転制御の実行中のインバランス空燃比補正量と第２モードによる機関運転制御の実行中のインバランス空燃比補正量とを同じ考え方でもって設定すると、排気エミッション特性が所期の特性にならないことがある。つまり、排気エミッション特性を所期の特性に確実に維持するためには、第１モードによる機関運転制御が実行されている場合には、インバランス空燃比補正量をこの場合に適したインバランス空燃比補正量に設定すべきであるし、第２モードによる機関運転制御が実行されている場合には、インバランス空燃比補正量をこの場合に適したインバランス空燃比補正量に設定すべきである。ここで、本発明では、１モードによる機関運転制御が実行中である場合のインバランス空燃比補正量が第２モードによる機関運転制御が実行中である場合のインバランス空燃比補正量よりも小さい値に設定される。したがって、本発明によれば、第１モードによる機関運転制御が実行されている場合、インバランス空燃比補正量がこの場合に適したインバランス空燃比補正量に設定され、第２モードによる機関運転制御が実行されている場合、インバランス空燃比補正量がこの場合に適したインバランス空燃比補正量に設定される。このため、本発明によれば、空燃比インバランスが発生した場合または比較的大きい空燃比インバランスが発生した場合において、機関運転制御のモードにかかわらず、排気エミッション特性を所期の特性に維持することができ、その結果、排気エミッション特性を高く維持することができるという効果が得られる。

なお、上記発明において、内燃機関の運転が開始されてから経過した時間が長いほど前記空燃比補正量を小さい値に設定するようにしてもよい。

また、上記発明において、内燃機関の温度が高いほど前記空燃比補正量を小さい値に設定するようにしてもよい。

また、上記発明において、バッテリを具備する場合、予め定められた量以上の電力を前記バッテリに確保することよりも前記バッテリに蓄電されている電力を消費することを優先させる要求があるときに前記第１モードを選択し、前記バッテリに蓄電されている電力を消費することよりも前記予め定められた量以上の電力を前記バッテリに確保することを優先させる要求があるときに前記第２モードを選択するようにしてもよい。

あるいは、上記発明において、バッテリを具備する場合。該バッテリに蓄電されている電力量が予め定められた量以上であるときに前記第１モードを選択し、前記バッテリに蓄電されている電力量が前記予め定められた量よりも少なくなったときに前記第２モードを選択するようにしてもよい。

なお、この発明において、前記第１モードが選択されたときには当該ハイブリッド動力装置に要求される出力動力を前記電動機からの出力動力によって確保することができない場合に限り前記要求される出力動力を確保するために前記内燃機関を運転させ、前記第２モードが選択されたときには前記バッテリに蓄電される電力を生成するために前記内燃機関を運転させるようにしてもよい。

第１実施形態の空燃比制御装置を備えた内燃機関を具備するハイブリッド動力装置が搭載された車両を示した図である。 （Ａ）は機関運転が開始されてから経過した時間とＣＤモード空燃比補正量およびＣＳモード空燃比補正量との関係を示した図であり、（Ｂ）は内燃機関の温度（または、内燃機関を冷却する冷却水の温度）とＣＤモード空燃比補正量およびＣＳモード空燃比補正量との関係を示した図である。 第１実施形態の目標空燃比補正を実行するルーチンの一例を示した図である。 第１実施形態の具体例の内燃機関を示した図である。 触媒の浄化特性を示した図である。 （Ａ）は上流側空燃比センサの出力特性を示した図であり、（Ｂ）は下流側空燃比センサの出力特性を示した図である。 （Ａ）は全ての燃料噴射弁が正常である場合の上流側空燃比センサ出力値の推移を示した図であり、（Ｂ）は１つの燃焼室に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合がある場合の上流側空燃比センサ出力値の推移を示した図であり、（Ｃ）は１つの燃焼室に指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない不具合がある場合の上流側空燃比センサ出力値の推移を示した図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。本発明の１つの実施形態（以下「第１実施形態」）の空燃比制御装置を備えた内燃機関を具備するハイブリッド動力装置が搭載された車両が図１に示されている。図１において、１０は内燃機関、２０は動力分配装置、３０はインバータ、４０はバッテリ、７０は車両、７１は駆動輪、７２は駆動軸、ＭＧ１は発電電動機（以下この発電電動機を「第１発電電動機」という）、ＭＧ２も発電電動機（以下この発電電動機を「第２発電電動機」という）をそれぞれ示している。

内燃機関１０は、複数の燃焼室（図１に示されている内燃機関では、４つの燃焼室）１２１を備えている。内燃機関１０は、動力分配装置２０に接続されている。燃焼室１２１内で燃料が燃焼せしめられると、内燃機関１０は、運転せしめられて動力分配装置２０に動力を出力する。動力分配装置２０は、内燃機関１０から入力された動力を駆動軸７２と第１発電電動機ＭＧ１と第２発電電動機ＭＧ２の１つ、あるいは、２つ、あるいは、全てに出力可能である。

第１発電電動機ＭＧ１は、動力分配装置２０に接続されているとともに、インバータ３０を介してバッテリ４０に接続されている。バッテリ４０から第１発電電動機ＭＧ１に電力が供給されると、第１発電電動機ＭＧ１が駆動せしめられて動力分配装置２０に動力を出力する。したがって、このとき、第１発電電動機ＭＧ１は、電動機として働くことになる。そして、動力分配装置２０は、第１発電電動機ＭＧ１から入力された動力を駆動軸７２と内燃機関１０と第２発電電動機ＭＧ２の１つ、あるいは、２つ、あるいは、全てに出力可能である。一方、動力分配装置２０を介して動力が第１発電電動機ＭＧ１に入力されると、第１発電電動機ＭＧ１が駆動せしめられて電力を生成する。したがって、このとき、第１発電電動機ＭＧ１は、発電機として働くことになる。そして、第１発電電動機ＭＧ１によって発生された電力は、インバータ３０を介してバッテリ４０に蓄電される。

第２発電電動機ＭＧ２は、動力分配装置２０に接続されているとともに、インバータ３０を介してバッテリ４０に接続されている。バッテリ４０から第２発電電動機ＭＧ１に電力が供給されると、第２発電電動機ＭＧ２が駆動せしめられて動力分配装置２０に動力を出力する。したがって、このとき、第２発電電動機ＭＧ２は、電動機として働くことになる。そして、動力分配装置２０は、第２発電電動機ＭＧ２から入力された動力を駆動輪７２と内燃機関１０と第１発電電動機ＭＧ１の１つ、あるいは、２つ、あるいは、全てに出力可能である。一方、動力分配装置２０を介して動力が第２発電電動機ＭＧ２に入力されると、第２発電電動機ＭＧ２が駆動せしめられて電力を生成する。したがって、このとき、第２発電電動機ＭＧ２は、発電機として働くことになる。そして、第２発電電動機ＭＧ２によって発生された電力は、インバータ３０を介してバッテリ４０に蓄電される。

そして、第１実施形態では、ハイブリッド動力装置の制御のモードとして、ＣＤモードとＣＳモードとが用意されている。ＣＤモードでは、当該ＣＤモードが選択されている間の全期間に対する機関運転期間（すなわち、内燃機関を運転させる期間）の割合が比較的小さい。一方、ＣＳモードでは、当該ＣＳモードが選択されている間の全期間に対する機関運転期間の割合が比較的大きい。そして、第１実施形態では、諸条件に応じてＣＤモードが選択され或いはＣＳモードが選択される。

次に、第１実施形態の空燃比制御について説明する。なお、以下の説明において「空燃比」は「燃焼室に形成される混合気の空燃比」を意味し、「燃料供給量」は「燃焼室に供給される燃料の量」を意味し、「空気供給量」は「燃焼室に供給される空気の量」を意味し、「空燃比インバランス」は「各燃焼室の空燃比間に存在する偏差」を意味し、「排気エミッション特性」は「排気ガスのエミッション特性」を意味する。

第１実施形態では、空燃比が目標空燃比よりも大きいとき（すなわち、空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比であるとき）には、空燃比が目標空燃比に向かって小さくなるように空燃比が制御される。一方、空燃比が目標空燃比よりも小さいとき（すなわち、空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比であるとき）には、空燃比が目標空燃比に向かって大きくなるように空燃比が制御される。なお、空燃比を目標空燃比に向かって大きくするための方法としては、たとえば、燃料供給量を少なくする方法、または、空気供給量を多くする方法、または、これら２つの方法を採用可能である。また、空燃比を目標空燃比に向かって小さくするための方法としては、たとえば、燃料供給量を多くする方法、または、空気供給量を少なくする方法、または、これら２つの方法を採用可能である。

また、第１実施形態では、空燃比インバランスが発生しており、その結果、排気エミッション特性が低下しているときには、排気エミッション特性が所期の特性になるように目標空燃比が補正される。ここで、目標空燃比の補正量（以下この補正量を「インバランス空燃比補正量」という）は、ＣＤモードによる機関運転制御（すなわち、ＣＤモードが選択されているときに選択される内燃機関の制御）の実行中であるか、ＣＳモードによる機関運転制御（すなわち、ＣＳモードが選択されているときに選択される内燃機関の制御）の実行中であるか、に応じて設定される。別の言い方をすれば、ＣＤモードによる機関運転制御の実行中は、ＣＳモードによる機関運転制御の実行中にインバランス空燃比補正量を設定するために用いられる規則とは異なる規則に従ってインバランス空燃比補正量が設定され、一方、ＣＳモードよる機関運転制御の実行中は、ＣＤモードによる機関運転制御の実行中にインバランス空燃比補正量を設定するために用いられる規則とは異なる規則に従ってインバランス空燃比補正量が設定される。

第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。すなわち、ＣＤモードによる機関運転制御では、機関運転期間の割合が比較的小さく、ＣＳモードによる機関運転制御では、機関運転期間の割合が比較的大きい。したがって、空燃比インバランスが発生しているときに、排気エミッション特性を所期の特性に維持するためのインバランス空燃比補正量は、同じ空燃比インバランスが発生していたとしても、ＣＤモードによる機関運転制御が実行されている場合とＣＳモードによる機関運転制御が実行されている場合とで自ずと異なる。したがって、ＣＤモードによる機関運転制御の実行中のインバランス空燃比補正量とＣＳモードによる機関運転制御の実行中のインバランス空燃比補正量とを同じ考え方でもって設定すると、排気エミッション特性が所期の特性にならないことがある。つまり、排気エミッション特性を所期の特性に確実に維持するためには、ＣＤモードによる機関運転制御が実行されている場合には、インバランス空燃比補正量をこの場合に適したインバランス空燃比補正量に設定すべきであるし、ＣＳモードによる機関運転制御が実行されている場合には、インバランス空燃比補正量をこの場合に適したインバランス空燃比補正量に設定すべきである。ここで、第１実施形態では、ＣＤモードによる機関運転制御の実行中かＣＳモードによる機関運転制御の実行中かに応じてインバランス空燃比補正量が設定される。したがって、第１実施形態によれば、ＣＤモードによる機関運転制御が実行されている場合、インバランス空燃比補正量をこの場合に適したインバランス空燃比補正量に設定することができるし、ＣＳモードによる機関運転制御が実行されている場合、インバランス空燃比補正量をこの場合に適したインバランス空燃比補正量に設定することができる。このため、第１実施形態によれば、制御モードにかかわらず、排気エミッション特性を所期の特性に維持することができ、その結果、排気エミッション特性を高く維持することができるという効果が得られる。

次に、第１実施形態の目標空燃比補正を実行するルーチンの一例について説明する。このルーチンの一例が図３に示されている。なお、このルーチンは、所定周期毎に開始されるルーチンである。

図３のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１００において、空燃比インバランスが発生しているか否かが判別される。ここで、空燃比インバランスが発生していると判別されたときには、ルーチンはステップ１０１に進む。一方、空燃比インバランスが発生していないと判別されたときには、ルーチンは終了する。この場合、目標空燃比の補正は行われない。

ステップ１０１では、現在の制御モードがＣＤモードであるか否かが判別される。ここで、現在の制御モードがＣＤモードであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０２に進む。一方、現在の制御モードがＣＤモードではない（すなわち、現在の制御モードがＣＳモードである）と判別されたときには、ルーチンはステップ１０４に進む。

ステップ１０２では、制御モードがＣＤモードである場合に適切なインバランス空燃比補正量Ｋｉｃｄが設定される。次いで、ステップ１０３において、ステップ１０２で設定されたインバランス空燃比補正量Ｋｉｃｄに基づいて目標空燃比ＡＦｔが補正され、その後、ルーチンは終了する。

ステップ１０４では、制御モードがＣＳモードである場合に適切なインバランス空燃比補正量Ｋｉｃｓが設定される。次いで、ステップ１０５において、ステップ１０４で設定されたインバランス空燃比補正量Ｋｉｃｓに基づいて目標空燃比ＡＦｔが補正され、その後、ルーチンは終了する。

なお、上述した実施形態において、機関運転状態（すなわち、内燃機関の運転状態）に関する条件が同じであれば、ＣＤモードの選択時に設定されるインバランス空燃比補正量（以下このインバランス空燃比補正量を「ＣＤモードインバランス空燃比補正量」ともいう）は、ＣＳモードの選択時に設定されるインバランス空燃比補正量（以下このインバランス空燃比補正量を「ＣＳモードインバランス空燃比補正量」ともいう）よりも小さいことが好ましい。

また、上述した実施形態において、たとえば、図２（Ａ）に示されているように、機関運転が開始されてから経過した時間Ｔｅｎｇが長くなるほどＣＤモードインバランス空燃比補正量Ｋｉｃｄが小さい値として設定されるようにしてもよいし、機関運転が開始されてから経過した時間Ｔｅｎｇが長くなるほどＣＳモードインバランス空燃比補正量Ｋｉｃｓが小さい値として設定されるようにしてもよい。

また、上述した実施形態において、たとえば、図２（Ｂ）に示されているように、内燃機関の温度Ｔｅｎｇ（あるいは、内燃機関を冷却する冷却水の温度Ｔｗ）が高いほどＣＤモードインバランス空燃比補正量Ｋｉｃｄが小さい値として設定されるようにしてもよいし、内燃機関の温度Ｔｅｎｇ（あるいは、内燃機関を冷却する冷却水の温度Ｔｗ）が高いほどＣＳモードインバランス空燃比補正量Ｋｉｃｓが小さい値として設定されるようにしてもよい。

また、上述した実施形態において、インバランス空燃比補正量は、それが排気エミッション特性を所期の特性にする補正量であれば如何なる補正量であってもよく、たとえば、特定の燃焼室の空燃比が残りの燃焼室の空燃比よりもリッチな空燃比となる空燃比インバランスが発生しているときには、目標空燃比を大きくするインバランス空燃比補正量（すなわち、目標空燃比をリーン側に変化させるインバランス空燃比補正量）が設定され、特定の燃焼室の空燃比が残りの燃焼室の空燃比よりもリーンな空燃比となる空燃比インバランスが発生しているときには、目標空燃比を小さくするインバランス空燃比補正量（すなわち、目標空燃比をリッチ側に変化させるインバランス空燃比補正量）が設定される。

また、上述した実施形態において、ＣＤモードを選択するのかＣＳモードを選択するのかの制御モードの選択は、ハイブリッド動力装置に対する種々の要求に応じて適宜行われればよい。

この制御モードの選択方法として、たとえば、バッテリ電力量（すなわち、バッテリに蓄電されている電力量）が極めて少量になるまでバッテリ電力（すなわち、バッテリに蓄電されている電力）を消費することが望まれる場合にＣＤモードを選択し、バッテリ電力量を比較的多い量に維持することが望まれる場合にＣＳモードを選択するという選択方法を採用することができる。言い方を換えれば、制御モードの選択方法として、予め定められた量以上の電力をバッテリに確保することよりもバッテリ電力を消費することを優先させる要求があるときにＣＤモードを選択し、バッテリ電力を消費することよりも上記予め定められた量以上の電力をバッテリに確保することを優先させる要求があるときにＣＳモードを選択するという選択方法を採用することができる。

この選択方法が採用された場合、たとえば、以下のように内燃機関の運転および第２発電電動機の駆動が制御される。すなわち、この場合、ＣＤモードが選択された場合に最低限確保されるべきバッテリ電力量がＣＤモード下限値として設定されるとともに、ＣＳモードが選択された場合に最低限確保されるべきバッテリ電力量がＣＳモード下限値として設定される。ここで、ＣＤモード下限値は、ＣＳモード下限値よりも小さい値に設定される。

そして、ＣＤモードが選択された場合において、バッテリ電力量がＣＤモード下限値以上である間は、内燃機関の運転は停止されており、且つ、第２発電電動機がバッテリ電力によって駆動され、第２発電電動機からの出力動力がハイブリッド動力装置から出力される。一方、ＣＤモードが選択された場合において、バッテリ電力量がＣＤモード下限値よりも小さくなったときには、少なくとも、バッテリ電力量がＣＤモード下限値以上になるまで、内燃機関が運転せしめられ、内燃機関からの出力動力が第１発電電動機に入力される。これにより、第１発電電動機によって電力が生成され、この生成された電力がバッテリに蓄電される。

一方、ＣＳモードが選択された場合において、バッテリ電力量がＣＳモード下限値以上である間は、内燃機関の運転は停止されており、且つ、第２発電電動機がバッテリ電力によって駆動され、第２発電電動機からの出力動力がハイブリッド動力装置から出力される。一方、ＣＳモードが選択された場合において、バッテリ電力量がＣＳモード下限値よりも小さくなったときには、少なくとも、バッテリ電力量がＣＳモード下限値以上になるまで、内燃機関が運転せしめられ、内燃機関からの出力動力が第１発電電動機に入力される。これにより、第１発電電動機によって電力が生成され、この生成された電力がバッテリに蓄電される。

なお、バッテリ電力量がＣＤモード下限値以上またはＣＳモード下限値以上であったとしても、ハイブリッド動力装置からの出力動力として要求される動力（以下この動力を「要求動力」という）を第２発電電動機のみから出力することができない場合に限り、内燃機関を運転させ、内燃機関からの出力動力を第２発電電動機からの出力動力に加えてハイブリッド動力装置から出力するようにしてもよい。また、バッテリ電力量がＣＤモード下限値またはＣＳモード下限値よりも小さいときに、要求動力を第２発電電動機のみから出力することができない場合には、内燃機関からの出力動力が第２発電電動機からの出力動力に加えてハイブリッド動力装置から出力されてもよい。また、バッテリ電力量がＣＤモード下限値またはＣＳモード下限値よりも小さいときに、内燃機関を運転させたときの内燃機関の燃費が所定の燃費よりも高くなる場合に限り、内燃機関を運転させるようにしてもよい。

なお、内燃機関の動力によって第１発電電動機で発電される電力をバッテリに充電可能であるだけでなく、家庭用電力などの外部電力をバッテリに充電可能ないわゆるプラグインハイブリッド車両が知られている。この車両に本発明が適用され、バッテリに外部電力が多量に蓄電されている場合、ＣＤモードが選択される。

また、制御モードの選択方法として、たとえば、バッテリ電力量がその許容下限値（すなわち、予め定められたバッテリ電力量であって、バッテリ電力量として最低限確保されるべきバッテリ電力量）以上である場合にＣＤモードを選択し、バッテリ電力量がその許容下限値よりも小さい場合にＣＳモードを選択するという選択方法を採用することができる。

この選択方法が採用された場合、たとえば、以下のように内燃機関の運転および第２発電電動機の駆動が制御される。すなわち、ＣＤモードが選択されているときには、基本的には、内燃機関の運転は停止されており、且つ、第２発電電動機がバッテリ電力によって駆動され、第２発電電動機からの出力動力がハイブリッド動力装置から出力される。そして、要求動力を第２発電電動機のみから出力することができない場合に限り、内燃機関を運転させ、内燃機関からの出力動力が第２発電電動機からの出力動力に加えてハイブリッド動力装置から出力される。

一方、ＣＳモードが選択されているときには、内燃機関が運転せしめられ、且つ、第２発電電動機がバッテリ電力によって駆動される。ここで、内燃機関からの出力動力は、第１発電電動機に入力され、これにより、第１発電電動機によって電力が生成され、この生成された電力がバッテリに蓄電される。

なお、ＣＤモードが選択されているときであってもＣＳモードが選択されているときであっても、内燃機関を運転させたときの内燃機関の燃費が所定の燃費よりも高くなる場合に限り、内燃機関を運転させるようにしてもよい。特に、ＣＳモードが選択されているときに、上述したハイブリッド動力装置を備えた車両が停止している場合、内燃機関の運転を停止するようにしてもよい。

次に、上述した実施形態の空燃比制御のより具体的な例について説明する。ここでは、図４に示されている内燃機関における空燃比制御について説明する。図４に示されている内燃機関１０は、図１に示されている内燃機関１０と同じく、火花点火式の内燃機関である。この内燃機関１０は、吸気行程と圧縮行程と膨張行程と排気行程との４つの行程を順に繰り返し行ういわゆる４サイクル内燃機関である。図４に示されている内燃機関１０は、本体（以下これを「機関本体」という）１２０を有する。機関本体１２０は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを有する。また、機関本体１２０は、シリンダブロック内に形成されたシリンダボアの内壁面と、シリンダボア内に配置されるピストンの頂面と、シリンダヘッドの下壁面とによって形成される４つの燃焼室１２１を有する。

なお、図４において、♯１は第１気筒（すなわち、最も下側に図示されている燃焼室）を示し、♯２は第２気筒（すなわち、第１気筒♯１の直ぐ上側に図示されている燃焼室）を示し、♯３は第３気筒（すなわち、第２気筒♯２の直ぐ上側に図示されている燃焼室）を示し、♯４は第４気筒（すなわち、第３気筒♯３の直ぐ上側に図示されている燃焼室）を示している。

また、シリンダヘッドには、各燃焼室１２１に連通する吸気ポート１２２が形成されている。この吸気ポート１２２を介して燃焼室１２１に空気が吸入される。吸気ポート１２２は、吸気弁（図示せず）によって開閉される。さらに、シリンダヘッドには、各燃焼室１２１に連通する排気ポート１２３が形成されている。この排気ポート１２３に燃焼室１２１から排気ガスが排出される。排気ポート１２３は、排気弁（図示せず）によって開閉される。

また、シリンダヘッドには、各燃焼室１２１に対応して点火栓１２４が配置されている。各点火栓１２４は、燃焼室１２１に形成される燃料と空気との混合気に点火することができるように燃焼室１２１内に露出するようにシリンダヘッドに配置されている。さらに、シリンダヘッドには、各吸気ポート１２２に対応して燃料噴射弁１２５が配置されている。各燃料噴射弁１２５は、吸気ポート１２２内に燃料を噴射することができるように吸気ポート１２２内に露出するようにシリンダヘッドに配置されている。

吸気ポート１２２には、吸気マニホルド１３１が接続されている。吸気マニホルド１３１は、吸気ポート１２２にそれぞれ接続される枝部と、これら枝部が集合するサージタンク部とを有する。また、吸気マニホルド１３１のサージタンク部には、吸気管１３２が接続されている。本具体例では、これら吸気ポート１２２と吸気マニホルド１３１と吸気管１３２とによって吸気通路１３０が形成されている。また、吸気管１３２には、エアフィルタ１３３が配置されている。さらに、エアフィルタ１３３と吸気マニホルド１３１との間の吸気管１３２には、スロットル弁１３４が回動可能に配置されている。スロットル弁１３４には、このスロットル弁１３４を駆動するアクチュエータ１３４ａが接続されている。スロットル弁１３４がアクチュエータ１３４ａによって回動せしめられることによって、吸気管１３２の内部の流路面積が変更せしめられ、これによって、燃焼室１２１に吸入される空気の量が制御せしめられる。

排気ポート１２３には、排気マニホルド１４１が接続されている。排気マニホルド１４１は、排気ポート１２３にそれぞれ接続される枝部１４１ａと、これら枝部が集合する排気集合部１４１ｂとを有する。また、排気集合部１４１ｂには、排気管１４２が接続されている。本具体例では、これら排気ポート１２３と排気マニホルド１４１と排気管１４２とによって排気通路１４０が形成されている。また、排気管１４２には、排気ガス中の特定成分を浄化する触媒１４３が配置されている。

触媒１４３は、いわゆる三元触媒であり、図５に示されているように、その温度が或る温度（すなわち、いわゆる活性温度）よりも高く且つそこに流入する排気ガスの空燃比（以下、排気ガスの空燃比を「排気空燃比」ともいう）が理論空燃比近傍の領域Ｘ内の空燃比であるときに排気ガス中の窒素酸化物（以下これを「ＮＯｘ」と表記する）と、一酸化炭素（以下これを「ＣＯ」と表記する）と、炭化水素（以下これを「ＨＣ」と表記する）とを同時に高い浄化率でもって浄化することができる。一方、触媒１４３は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であるときに排気ガス中の酸素を吸蔵し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であるときにそこに吸蔵されている酸素を放出する能力（以下この能力を「酸素吸蔵・放出能力」という）を有する。したがって、この酸素吸蔵・放出能力が正常に機能している限り、触媒１４３に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であっても理論空燃比よりもリッチな空燃比であっても、触媒１４３の内部雰囲気が略理論空燃比近傍に維持されることから、触媒１４３において排気ガス中のＮＯｘとＣＯとＨＣとが同時に高い浄化率で浄化される。

吸気管１３２には、この吸気管１３２内を流れる空気の量、すなわち、燃焼室１２１に吸入される空気の量（以下この空気の量を「吸気量」という）を検出するエアフローメータ１５１が配置されている。

機関本体１２０には、クランクシャフト（図示せず）の回転位相を検出するクランクポジションセンサ１５３が配置されている。クランクポジションセンサ１５３は、クランクシャフトが１０°回転する毎に幅狭のパルスを出力すると共に、クランクシャフトが３６０°回転する毎に幅広のパルスを出力する。これらパルスに基づいてクランクシャフトの回転数、すなわち、機関回転数が算出される。また、アクセル開度センサ１５７は、アクセルペダルＡＰの踏込量を検出する。

触媒１４３の上流の排気管１４２には、排気空燃比を検出する空燃比センサ（以下この空燃比センサを「上流側空燃比センサ」という）１５５が配置されている。さらに、触媒１４３の下流の排気管１４２には、同じく排気空燃比を検出する空燃比センサ（以下この空燃比センサを「下流側空燃比センサ」という）１５６が配置されている。

上流側空燃比センサ１５５は、図６（Ａ）に示されているように、検出される排気空燃比がリッチであるほど小さい出力値Ｉを出力し、検出される排気空燃比がリーンであるほど大きい出力値Ｉを出力するいわゆる限界電流式の酸素濃度センサである。

下流側空燃比センサ１５６は、図６（Ｂ）に示されているように、検出される排気空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であるときに比較的大きい一定の出力値Ｖｇを出力し、検出される排気空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であるときに比較的小さい一定の出力値Ｖｓを出力し、検出される排気空燃比が理論空燃比であるときに上記比較的大きい一定の出力値Ｖｇと上記比較的小さい一定の出力値Ｖｓとの中間の出力値Ｖｍを出力するいわゆる起電力式の酸素濃度センサである。

図４に示されている電気制御装置（ＥＣＵ）１６０は、マイクロコンピュータからなり、双方向性バスによって互いに接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）１６１と、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１６２と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１６３と、バックアップＲＡＭ１６４と、ＡＤ変換器を含むインターフェース１６５とを有する。インターフェース１６５は、点火栓１２４、燃料噴射弁１２５、および、スロットル弁１３４用のアクチュエータ１３４ａに接続されている。また、エアフローメータ１５１、クランクポジションセンサ１５３、上流側空燃比センサ１５５、下流側空燃比センサ１５６、および、アクセル開度センサ１５７も、インターフェース１６５に接続されている。

ここで、本具体例の空燃比制御では、上流側空燃比センサにおいて排気空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比であることが検出されたときには、空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比になっていることになる。そこで、このとき、本具体例では、上流側空燃比センサによって検出された排気空燃比に基づいて空燃比を目標空燃比に近づけるべく、空燃比が補正される。より具体的には、燃料噴射量が増量せしめられる。一方、上流側空燃比センサにおいて排気空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比であることが検出されたときには、空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になっていることになる。そこで、このとき、本具体例では、上流側空燃比センサによって検出された排気空燃比に基づいて空燃比を目標空燃比に近づけるべく、空燃比が補正される。より具体的には、燃料噴射量が減量せしめられる。このように空燃比が制御されることによって、空燃比が全体として目標空燃比に制御されることになる。

また、本具体例の空燃比制御では、次式１に従って初期の目標空燃比（すなわち、理論空燃比）ＡＦｓｔを補正することによって目標空燃比ＡＦｔが算出され、この算出された目標空燃比ＡＦｔが上述した空燃比制御に用いられる目標空燃比に設定される。なお、次式１において「Ｋｂ」は「基本空燃比補正量」であり、「Ｋｉ」は「インバランス空燃比補正量」であり、これら空燃比補正量については順次説明する。

ＡＦｔ＝ＡＦｓｔ×Ｋｂ×Ｋｉ …（１）

上式１の基本空燃比補正量Ｋｂについて説明する。この基本空燃比補正量は、下流側空燃比センサによって検出される排気空燃比に基づいて設定される空燃比補正量である。すなわち、本具体例では、下流側空燃比センサによって検出される排気空燃比がその時の目標空燃比よりもリーンな空燃比であるときには、目標空燃比をリッチ側に変化させるべく、その時の基本空燃比補正量が小さくされる。そして、この小さくされた基本空燃比補正量を用いて上式１に従って目標空燃比ＡＦｔが算出される。一方、下流側空燃比センサによって検出される排気空燃比がその時の目標空燃比よりもリッチな空燃比であるときには、目標空燃比をリーン側に変化させるべく、その時の基本空燃比補正量が大きくされる。そして、この大きくされた基本空燃比補正量を用いて上式１に従って目標空燃比ＡＦｔが算出される。

上式１のインバランス空燃比補正量Ｋｉについて説明する。このインバランス空燃比補正量は、空燃比インバランス率（すなわち、各燃焼室の空燃比間に存在する偏差の大きさ）に基づいて設定される空燃比補正量である。

すなわち、図４に示されている内燃機関は、４つの燃料噴射弁を有する。そして、これら燃料噴射弁のうち、１つの燃料噴射弁に不具合があると、以下のような現象が生じる。すなわち、本具体例では、上述したように、上流側空燃比センサによって検出される排気空燃比に基づいて空燃比が目標空燃比になるように各燃料噴射弁から噴射される燃料の量が制御される。すなわち、上流側空燃比センサによって検出される排気空燃比に基づいて空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比であると判断されたときには、各燃料噴射弁において燃料噴射量が増量され、上流側空燃比センサによって検出される排気空燃比に基づいて空燃比が目標空燃比よりもリッチであると判断されたときには、各燃料噴射弁において燃料噴射量が減量される。云い方を換えれば、本具体例では、上流側空燃比センサが各燃焼室毎に配置されているのではなく各燃焼室に共通して配置されていることから、空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比であると判断されたとき、全ての燃焼室において空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比であると判断されることになるし、空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比であると判断されたとき、全ての燃焼室において空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比であると判断されることになる。このため、空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比であると判断されたとき、全ての燃料噴射弁において燃料噴射量が増量され、空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比であると判断されたとき、全ての燃料噴射弁において燃料噴射量が減量されることになる。

ここで、たとえば、全ての燃料噴射弁において同じ量の燃料が噴射されるように電子制御装置から各燃料噴射弁に指令が発せられたときに、電子制御装置から指令された量（以下この量を「指令燃料噴射量」という）の燃料よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合が１つの燃料噴射弁にある場合（以下この不具合のある燃料噴射弁を「異常のある燃料噴射弁」という）、残りの燃料噴射弁（以下これら燃料噴射弁を「正常な燃料噴射弁」という）において指令燃料噴射量の燃料が噴射されて対応する燃焼室の空燃比が目標空燃比になっているとしても、異常のある燃料噴射弁に対応する燃焼室の空燃比は、目標空燃比よりもリッチな空燃比になってしまう。したがって、このとき、異常のある燃料噴射弁に対応する燃焼室から排出される排気ガスのエミッション特性が低下してしまう。

そして、異常のある燃料噴射弁に対応する燃焼室から排出された排気ガスが上流側空燃比センサに到達すると、空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になっていると判断され、全ての燃料噴射弁において燃料噴射量が減量されることから、正常な燃料噴射弁に対応する燃焼室の空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比になってしまう。したがって、このとき、正常な燃料噴射弁に対応する燃焼室から排出される排気ガスのエミッション特性も低下してしまう。

もちろん、異常のある燃料噴射弁に対応する燃焼室の空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になったり、正常な燃料噴射弁に対応する燃焼室の空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比になったりしたとしても、本具体例の空燃比制御によれば、各燃焼室の空燃比が目標空燃比になるように各燃料噴射弁における燃料噴射量が制御されるのであるから、空燃比は、全体として見れば、目標空燃比に制御されているとも言えなくもない。しかしながら、空燃比が全体として見れば目標空燃比に制御されていると言えたとしても、各燃焼室の空燃比を個別に見てみると、本具体例の空燃比制御が実行されている間、空燃比が大幅に目標空燃比よりもリッチな空燃比になったり大幅に目標空燃比よりもリーンな空燃比になったりしているので、いずれにしても、各燃焼室から排出される排気ガスのエミッション特性が低下していることになる。

一方、全ての燃料噴射弁において同じ量の燃料が噴射されるように電子制御装置から指令が各燃料噴射弁に発せられたときに、電子制御装置から指令された指令燃料噴射量の燃料よりも少ない量の燃料しか噴射されない不具合が１つの燃料噴射弁にある場合（以下この不具合のある燃料噴射弁も「異常のある燃料噴射弁」という）、残りの正常な燃料噴射弁において指令燃料噴射量の燃料が噴射されて対応する燃焼室の空燃比が目標空燃比になっているとしても、異常のある燃料噴射弁に対応する燃焼室の空燃比は、目標空燃比よりもリーンな空燃比になってしまう。したがって、このとき、異常のある燃料噴射弁に対応する燃焼室から排出される排気ガスのエミッション特性が低下してしまう。

そして、異常のある燃料噴射弁に対応する燃焼室から排出された排気ガスが上流側空燃比センサに到達すると、空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比であると判断され、全ての燃料噴射弁において燃料噴射量が増量されることから、正常な燃料噴射弁に対応する燃焼室の空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になってしまう。したがって、このとき、正常な燃料噴射弁に対応する燃焼室から排出される排気ガスのエミッション特性も低下してしまう。

もちろん、異常のある燃料噴射弁に対応する燃焼室の空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比になったり、正常な燃料噴射弁に対応する燃焼室の空燃比が目標空燃比よりもリッチな空燃比になったりしたとしても、本具体例の空燃比制御によれば、各燃焼室の空燃比が目標空燃比になるように各燃料噴射弁における燃料噴射量が制御されるのであるから、空燃比は、全体として見れば、目標空燃比に制御されているとも言えなくもない。しかしながら、空燃比が全体として見れば目標空燃比に制御されていると言えたとしても、各燃焼室の空燃比を個別に見てみると、本具体例の空燃比制御が実行されている間、空燃比が大幅に目標空燃比よりもリーンな空燃比になったり、大幅に目標空燃比よりもリッチな空燃比になったりしているので、いずれにしても、各燃焼室から排出される排気ガスのエミッション特性が低下していることになる。

このように、指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合が或る特定の燃料噴射弁にある場合であっても、指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない不具合が或る特定の燃料噴射弁にある場合であっても、燃焼室から排出される排気ガスのエミッション特性が低下することになる。

こうした事情に鑑みると、特定の燃料噴射弁に不具合があって、この燃料噴射弁において指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう状態や指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない状態、すなわち、空燃比インバランスが生じていることを知り、この空燃比インバランスを解消することは、排気ガスのエミッション特性を改善するためには極めて重要である。

そこで、本具体例では、以下の知見に基づいて空燃比インバランスが生じているか否かが判定され、空燃比インバランスが生じているときには、その空燃比インバランスが解消されるように目標空燃比を補正するインバランス空燃比補正量が設定される。

すなわち、クランクシャフトの回転角度をクランク角度と称したとき、内燃機関では、各燃焼室においてクランク角度１８０°ずつずれたタイミングで第１気筒、第４気筒、第３気筒、第２気筒の順に排気行程が順次行われるようになっている。したがって、各燃焼室から排気ガスがクランク角度１８０°ずつずれて順次排出され、これら排気ガスが上流側空燃比センサに順次到達することになる。したがって、上流側空燃比センサは、概ね、第１気筒から排出された排気ガスの空燃比、第４気筒から排出された排気ガスの空燃比、第３気筒から排出された排気ガスの空燃比、そして、第２気筒から排出された排気ガスの空燃比を順次検出することになる。

ここで、全ての燃料噴射弁が正常である場合、上流側空燃比センサに到達した排気ガスの空燃比に対応して上流側空燃比センサが出力する出力値（以下この出力値を「上流側空燃比センサ出力値」という）は、図７（Ａ）に示されているように推移する。すなわち、上述したように、本具体例の空燃比制御によれば、各燃焼室の空燃比を目標空燃比に制御しようとする場合、各燃焼室の空燃比は、目標空燃比よりもリッチな空燃比にされたり目標空燃比よりもリーンな空燃比にされたりすることによって全体として目標空燃比に制御される。そして、空燃比が目標空燃比よりもリーンな空燃比であることが上流側空燃比センサによって検出されたときには、可能な限り迅速に空燃比が理論空燃比に達するように各燃料噴射弁における燃料噴射量に対する増量値が設定され、空燃比が目標空燃比よりもリッチであることが上流側空燃比センサによって検出されたときには、可能な限り迅速に空燃比が目標空燃比に達するように各燃料噴射弁における燃料噴射量に対する減量値が設定される工夫がなされている。このため、全ての燃料噴射弁が正常であれば、図７（Ａ）に示されているように、上流側空燃比センサ出力値は、目標空燃比に対応する上流側空燃比センサ出力値を跨いで比較的小さい幅で上下動を繰り返すことになる。

一方、第１気筒に対応する燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合があって、残りの気筒に対応する燃料噴射弁が正常である場合、上流側空燃比センサ出力値は、図７（Ｂ）に示されているように推移する。すなわち、異常のある燃料噴射弁に対応する第１気筒の空燃比は、目標空燃比よりも大幅にリッチな空燃比になっていることから、第１気筒から排出される排気ガスの空燃比も目標空燃比よりも大幅にリッチな空燃比になっている。このため、第１気筒から排出された排気ガスが上流側空燃比センサに到達したとき、上流側空燃比センサ出力値は、第１気筒から排出された排気ガスの空燃比、すなわち、目標空燃比よりも大幅にリッチな空燃比に対応する出力値に向かって一気に小さくなる。そして、本具体例の空燃比制御によれば、上流側空燃比センサ出力値が目標空燃比よりも大幅にリッチな空燃比に対応する出力値になったとき、すなわち、上流側空燃比センサが目標空燃比よりも大幅にリッチな空燃比を検出したとき、全ての燃料噴射弁における燃料噴射量が大幅に減量せしめられ、第４気筒、第３気筒、および、第２気筒の空燃比が目標空燃比よりも大幅にリーンな空燃比になる。このため、これら第４気筒〜第２気筒から排出された排気ガスが上流側空燃比センサに到達したとき、上流側空燃比センサ出力値は、これら気筒から排出された排気ガスの空燃比、すなわち、目標空燃比よりも大幅にリーンな空燃比に対応する出力値に向かって一気に大きくなる。そして、本具体例の空燃比制御によれば、上流側空燃比センサ出力値が目標空燃比よりもリーンな空燃比に対応する出力値になったとき、すなわち、上流側空燃比センサが目標空燃比よりもリーンな空燃比を検出したとき、全ての燃料噴射弁における燃料噴射量が増量せしめられ、再び、第１気筒の空燃比が目標空燃比よりも大幅にリッチな空燃比になる。このため、或る特定の燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合がある場合、図７（Ｂ）に示されているように、上流側空燃比センサ出力値は、目標空燃比に対応する出力値を跨いで比較的大きい幅で上下動を繰り返すことになる。

一方、第１気筒に対応する燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない不具合があって、残りの気筒に対応する燃料噴射弁が正常である場合、上流側空燃比センサ出力値は、図７（Ｃ）に示されているように推移する。すなわち、異常のある燃料噴射弁に対応する第１気筒の空燃比は、目標空燃比よりも大幅にリーンな空燃比になっていることから、第１気筒から排出される排気ガスの空燃比も目標空燃比よりも大幅にリーンな空燃比になっている。このため、第１気筒から排出された排気ガスが上流側空燃比センサに到達したとき、上流側空燃比センサ出力値は、第１気筒から排出された排気ガスの空燃比、すなわち、目標空燃比よりも大幅にリーンな空燃比に対応する出力値に向かって一気に大きくなる。そして、本具体例の空燃比制御によれば、上流側空燃比センサ出力値が目標空燃比よりも大幅にリーンな空燃比に対応する出力値になったとき、すなわち、上流側空燃比センサが目標空燃比よりも大幅にリーンな空燃比を検出したとき、全ての燃料噴射弁における燃料噴射量が大幅に増量せしめられ、第４気筒、第３気筒、および、第２気筒の空燃比が目標空燃比よりも大幅にリッチな空燃比になる。このため、これら第４気筒〜第２気筒から排出された排気ガスが上流側空燃比センサに到達したとき、上流側空燃比センサ出力値は、これら気筒から排出された排気ガスの空燃比、すなわち、目標空燃比よりも大幅にリッチな空燃比に対応する出力値に向かって一気に小さくなる。そして、本具体例の空燃比制御によれば、上流側空燃比センサ出力値が目標空燃比よりもリッチな空燃比に対応する出力値になったとき、すなわち、上流側空燃比センサが目標空燃比よりもリッチな空燃比を検出したとき、全ての燃料噴射弁における燃料噴射量が減量せしめられ、再び、第１気筒の空燃比が目標空燃比よりも大幅にリーンな空燃比になる。このため、或る特定の燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合がある場合、図７（Ｃ）に示されているように、上流側空燃比センサ出力値は、目標空燃比に対応する出力値を跨いで比較的大きい幅で上下動を繰り返すことになる。

このように、或る特定の燃料噴射弁に異常がある場合の上流側空燃比センサ出力値の推移は、全ての燃料噴射弁が正常である場合の上流側空燃比センサ出力値の推移とは大きく異なる。

特に、全ての燃料噴射弁が正常である場合、図７（Ａ）に示されているように、上流側空燃比センサに到達する排気ガスの空燃比がリッチ側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾き（以下この平均の傾きを単に「傾き」という）は、比較的小さい傾きα１である。一方、上流側空燃比センサに到達する排気ガスの空燃比がリーン側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾き（以下この平均の傾きも単に「傾き」という）は、比較的小さい傾きα２である。そして、この場合、これら傾きα１の絶対値と傾きα２の絶対値とは略等しい。

そこで、本具体例では、傾きα１の絶対値（または、傾きα２の絶対値）が基準傾きに設定される。

一方、或る特定の燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう異常がある場合、図７（Ｂ）に示されているように、上流側空燃比センサに到達する排気ガスの空燃比がリッチ側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きは、比較的大きい傾きα３である。一方、上流側空燃比センサに到達する排気ガスの空燃比がリーン側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きは、比較的大きい傾きα４である。そして、この場合、上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きα３の絶対値は、上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きα４の絶対値よりも若干大きい。そして、傾きα３および傾きα４の絶対値は、空燃比インバランス率が大きいほど大きくなる。

そこで、本具体例では、上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときの傾き（この傾きは、図７（Ｂ）の傾きα３に対応する傾きである）の絶対値、または、上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときの傾き（この傾きは、図７（Ｂ）の傾きα４に対応する傾きである）の絶対値が基準傾きよりも大きく、且つ、上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときの傾きの絶対値が上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときの傾きの絶対値よりも大きいときには、特定の燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう空燃比インバランスが生じていると判断され、排気インバランス特性が所期の特性になるように目標空燃比を大きくするべく（すなわち、目標空燃比をリーン側に変化させるべく）、その時のインバランス空燃比補正量が大きくされる。なお、このとき、インバランス空燃比補正量は、上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときの傾きの絶対値（または、上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときの傾きの絶対値）に応じて大きくされる。より具体的には、インバランス空燃比補正量は、このときの傾きの絶対値が大きいほど大きくされる。そして、この大きくされたインバランス空燃比補正量は、機関制御モードとしてＣＤモードが選択されているのかＣＳモードが選択されているのかに応じて補正される。より具体的には、上記大きくされたインバランス空燃比補正量は、ＣＤモードの選択時の補正後のインバランス空燃比補正量がＣＳモードの選択時の補正後のインバランス空燃比補正量よりも小さくなるように補正される。そして、この補正されたインバランス空燃比補正量を用いて上式１に従って目標空燃比ＡＦｔが算出される。

一方、或る特定の燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない異常がある場合、図７（Ｃ）に示されているように、上流側空燃比センサに到達する排気ガスの空燃比がリーン側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きは、比較的大きい値α５である。一方、上流側空燃比センサに到達する排気ガスの空燃比がリッチ側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きは、比較的大きい傾きα６である。そして、この場合、上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きα５の絶対値は、上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きα６の絶対値よりも若干大きい。そして、傾きα５および傾きα６の絶対値は、空燃比インバランス率が大きいほど大きくなる。

そこで、本具体例では、上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときの傾き（この傾きは、図７（Ｃ）の傾きα５に対応する傾きである）の絶対値、または、上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときの傾き（この傾きは、図７（Ｂ）の傾きα６に対応する傾きである）の絶対値が基準傾きよりも大きく、且つ、上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときの傾きの絶対値が上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときの傾きの絶対値よりも大きいときには、特定の燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない空燃比インバランスが生じていると判断され、排気インバランス特性が所期の特性になるように目標空燃比を小さくするべく（すなわち、目標空燃比をリッチ側に変化させるべく）、その時のインバランス空燃比補正量が小さくされる。なお、このとき、インバランス空燃比補正量は、上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときの傾きの絶対値（または、上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときの傾きの絶対値）に応じて小さくされる。より具体的には、インバランス空燃比補正量は、このときの傾きの絶対値が大きいほど小さくされる。そして、この小さくされたインバランス空燃比補正量は、機関制御モードとしてＣＤモードが選択されているのかＣＳモードが選択されているのかに応じて補正される。より具体的には、上記算出されたインバランス空燃比補正量は、ＣＤモードの選択時の補正後のインバランス空燃比補正量がＣＳモードの選択時の補正後のインバランス空燃比補正量よりも小さくなるように補正される。そして、この補正されたインバランス空燃比補正量を用いて上式１に従って目標空燃比ＡＦｔが算出される。

なお、図１に示されている内燃機関は、火花点火式の内燃機関（いわゆるガソリンエンジン）であってもよいし、圧縮自着火式の内燃機関（いわゆるディーゼルエンジン）であってもよい。

１０…内燃機関、２０…動力分配装置、３０…インバータ、４０…バッテリ、７０…車両、ＭＧ１…第１発電電動機、ＭＧ２…第２発電電動機

Claims (6)

1. 複数の燃焼室及びこれら燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを備えた内燃機関と電動機とを具備し、内燃機関を運転させる期間の割合が比較的小さい第１モードによる内燃機関の運転の制御と、内燃機関を運転させる期間の割合が比較的大きい第２モードによる内燃機関の運転の制御と、を選択的に実行するハイブリッド動力装置の空燃比制御装置であって、
   前記空燃比センサによって検出される空燃比である検出空燃比が目標空燃比よりも大きい場合、前記検出空燃比が目標空燃比に向かって小さくなるように前記燃焼室に形成される混合気の空燃比を制御し、
   前記検出空燃比が前記目標空燃比よりも小さい場合、前記検出空燃比が前記目標空燃比に向かって大きくなるように前記混合気の空燃比を制御し、
   各燃焼室における空燃比間に偏差が発生しているとき或いは各燃焼室における空燃比間の偏差が予め定められた偏差よりも大きい場合、前記内燃機関から排出される排気ガスの排気エミッションの特性が所期の特性になるように目標空燃比を空燃比補正量によって補正する目標空燃比補正を実行するハイブリッド動力装置の空燃比制御装置において、
   前記第１モードによる内燃機関の運転の制御が実行中である場合の前記空燃比補正量を、前記第２モードによる内燃機関の運転の制御が実行中である場合の前記空燃比補正量よりも小さい値に設定するハイブリッド動力装置の空燃比制御装置。
   
   
2. 請求項１に記載のハイブリッド動力装置の空燃比制御装置において、内燃機関の運転が開始されてから経過した時間が長いほど前記空燃比補正量が小さい値に設定されるハイブリッド動力装置の空燃比制御装置。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド動力装置の空燃比制御装置において、内燃機関の温度が高いほど前記空燃比補正量が小さい値に設定されるハイブリッド動力装置の空燃比制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のハイブリッド動力装置の空燃比制御装置において、バッテリを具備し、予め定められた量以上の電力を前記バッテリに確保することよりも前記バッテリに蓄電されている電力を消費することを優先させる要求があるときに前記第１モードが選択され、前記バッテリに蓄電されている電力を消費することよりも前記予め定められた量以上の電力を前記バッテリに確保することを優先させる要求があるときに前記第２モードが選択されるハイブリッド動力装置の空燃比制御装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のハイブリッド動力装置の空燃比制御装置において、バッテリを具備し、該バッテリに蓄電されている電力量が予め定められた量以上であるときに前記第１モードが選択され、前記バッテリに蓄電されている電力量が前記予め定められた量よりも少なくなったときに前記第２モードが選択されるハイブリッド動力装置の空燃比制御装置。
6. 請求項５に記載のハイブリッド動力装置の空燃比制御装置において、前記第１モードが選択されたときには当該ハイブリッド動力装置に要求される出力動力を前記電動機からの出力動力によって確保することができない場合に限り前記要求される出力動力を確保するために前記内燃機関が運転せしめられ、前記第２モードが選択されたときには前記バッテリに蓄電される電力を生成するために前記内燃機関が運転せしめられるハイブリッド動力装置の空燃比制御装置。

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