JP4553007B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、排気還流装置が装備された多気筒内燃機関の制御装置に関する。

近年のエミッション（有害ガス排出）規制の強化に伴ない、内燃機関においては、空燃比を高精度に制御することが求められている。特に、複数の気筒を具備する多気筒内燃機関においては、気筒間の空燃比の不均衡（以下、Ａ／Ｆインバランスとも称する。）が生じると、排気性状の悪化が顕著になることから、より高精度な空燃比制御が求められている。

このような多気筒内燃機関の空燃比制御として、たとえば特開２００２−２６６６８２号公報（特許文献１）には、複数の気筒のうち、ある気筒の空燃比が他の気筒の空燃比に対してばらついているときに気筒間の空燃比ばらつきを修正するようにした多気筒内燃機関の空燃比制御装置が開示される。
特開２００２−２６６６８２号公報 特開２００５−３２５６９７号公報 特開２００３−１２０３８０号公報 特開平９−３２４６８３号公報 特開２００１−９０５９８号公報

ところで、内燃機関においては、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させるとともに燃費を向上させるものとして、排気通路内の排気ガスの一部を吸気通路へ還流させる排気ガス還流装置（以下、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation））が広く用いられている（たとえば特許文献２−４参照）。

しかしながら、ＥＧＲは、内燃機関に供給される混合気の空燃比に影響を与えるので、排気還流通路の異常（詰まりなど）によって排気ガスの還流量が変化し、空燃比制御に悪影響を与える場合がある。特に、上述した多気筒内燃機関においては、各気筒の吸気通路に連通する排気還流通路の一部に異常があると、Ａ／Ｆインバランスを引き起こすことから、空燃比制御への影響度が大きいことが懸念される。

その一方で、多気筒内燃機関においては、一般に、燃料を噴射するインジェクタが気筒ごとに設けられており、気筒ごとの吸入空気量が必ずしも均等ではないことから、Ａ／Ｆインバランスは、ＥＧＲの異常だけではなく、その他の要因、たとえばデポジットの堆積による気筒間の空気流通面積のばらつきなどによっても引き起こされる可能性がある。

したがって、Ａ／Ｆインバランスが発生しても、その発生要因を特定することが必ずしも容易でないことから、従来では、Ａ／Ｆインバランスが発生すると、一律に内燃機関の正常運転が不可能であるとして、内燃機関の異常時制御を実行して車両を退避走行させることが行なわれていた。そのため、Ａ／Ｆインバランスを検出した後の車両の走行性能が制限されるという問題が生じていた。

また、修理作業においては、故障箇所の特定に多くの工数が費やされることとなり、作業効率の低下を招いていた。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気ガス還流装置が装備された多気筒の内燃機関において、気筒間の空燃比の不均衡の発生要因を正確に特定可能な内燃機関の制御装置を提供することである。

この発明のある局面に従えば、複数の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、内燃機関は、複数の気筒にそれぞれ接続され、対応する気筒の燃焼室に外気を導入する複数の吸気通路と、各複数の気筒の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射機構と、複数の気筒にそれぞれ接続され、対応する気筒の燃焼室から排出された排気ガスを外部に排出する複数の排気通路と、排出ガスの一部を還流弁を介して各複数の吸気通路に還流させる排気ガス還流装置とを含む。制御装置は、気筒ごとの気筒別空燃比を検出する空燃比検出手段と、検出された気筒別空燃比に基づいて、気筒間の空燃比に不均衡があるか否かを判定する不均衡判定手段とを備える。不均衡判定手段は、気筒間の空燃比に不均衡がある場合には、排気ガスの還流動作を停止させるとともに、還流動作の停止期間において、再度気筒間の空燃比に不均衡があるか否かを判定する。

好ましくは、不均衡判定手段は、還流動作の停止期間において気筒間の空燃比に不均衡がない場合には、排気ガス還流装置が異常であると判断する。

より好ましくは、制御装置は、排気ガス還流装置が異常と判断された場合には、排気ガス還流装置を非作動状態として、内燃機関を正常時駆動条件で駆動させる駆動制御手段をさらに備える。

この発明によれば、多気筒内燃機関において、気筒間の空燃比の不均衡が、排気ガス還流装置の異常によるものか、内燃機関のその他の異常によるものかを正確に判断することができる。この結果、気筒間の空燃比の不均衡が検出された後の車両の走行性能を向上することができるとともに、修理作業の作業効率を改善することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、本発明の実施の形態による内燃機関の制御装置によって制御されるエンジンシステムの概略構成図である。

図１を参照して、エンジンシステム１００は、車両の駆動源としての、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、単にエンジンという）１０と、エンジン１０の動作状態を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００とを備える。

エンジン１０は、４つの気筒１１〜１４と、吸気通路１６と、排気通路１８とを備えている。なお、図中において、各気筒にはそれらの並び方向一端から他端に向かって＃１〜＃４の気筒番号を付して互いに区別する。また、気筒数およびエンジンの形式については特にこれに限定されるものではない。

エンジン１０には、個々の気筒の吸気ポートに連通する吸気通路１６が接続されている。吸気通路１６は、主管２０と、サージタンク３０と、個々の気筒１１〜１４に対応して主管２０から分岐された４本の枝管２１〜２４とを含む。

具体的には、主管２０には、吸入空気のほこりを捕捉するエアクリーナ（図示せず）を通ってエンジン１０に吸入される空気量を検知するエアフローメータ２７と、エンジン１０に吸入される空気量を調整するためのバルブである電子スロットルバルブ２６とが設けられている。

電子スロットルバルブ２６には、スロットルポジションセンサ２８が設けられている。ＥＣＵ１０００には、エアフローメータ２７により検知された吸入空気量およびスロットルポジションセンサ２８により検知された電子スロットルバルブ２６の開度が入力される。

そして、主管２０から分岐された個々の枝管２１〜２４には、それぞれ、内部に先端が突出するようにして燃料噴射弁７１〜７４が組み付けられている。より具体的には、気筒（＃１）１１には、枝管２１が接続されており、枝管２１には、燃料噴射弁７１が組み付けられている。同様に、気筒（＃２）１２〜気筒（＃４）１４には、それぞれ、枝管２２〜２４が接続され、各枝管２２〜２４内には、それぞれ、燃料噴射弁７２〜７４が組み付けられている。

燃料噴射弁７１〜７４はＥＣＵ１０００に接続されている。燃料噴射弁７１〜７４の各々は、電磁コイルとその中心に配置されたプランジャ（ともに図示せず）とを有している。燃料噴射の際には、ＥＣＵ１０００からの燃料噴射信号により、電磁コイルに所定の電力が印加され、電磁コイルに発生する磁力によりプランジャが引き上げられて弁が開き、その結果、燃料が噴射される。

なお、図１のように、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタを設ける構成以外に、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタを設ける構成、あるいは、吸気通路噴射用インジェクタおよび筒内噴射用インジェクタの双方を設ける構成としてもよい。

さらに、エンジン１０には、個々の気筒１１〜１４の排気ポートに連通する排気通路１８が接続されている。排気通路１８は、主管４０と、個々の気筒１１〜１４に対応して主管４０から分岐された４本の枝管３１〜３４とを含む。

具体的には、気筒（＃１）１１には、枝管３１が接続されており、枝管３１には、そのセンサ素子が枝管内の排気ガスに晒されるようにして空燃比センサ８１が設置されている。同様に、気筒（＃２）１２〜（＃４）１４には、それぞれ、枝管３２〜３４が接続され、各枝管３２〜３４内には、それぞれ、空燃比センサ８２〜８４が設置されている。空燃比センサ８１〜８４は、それぞれＥＣＵ１０００に接続されている。これらの空燃比センサ８１〜８４は、配置された位置において排気通路１８内の排気ガスに晒され、この排気ガスの酸素濃度に応じた出力を発する。ＥＣＵ１０００は、その出力を受けて、気筒ごとの空燃比を算出することができる。なお、空燃比センサ８１〜８４としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ_２センサを用いてもよい。

そして、主管４０は、三元触媒を内蔵する触媒コンバータ４２に接続される。触媒コンバータ４２は、排気管４４に接続される。混合気が燃焼した後の排気ガスは、排気通路１８を通り、触媒コンバータ４２を通って、大気に排出される。

さらに、排気通路１８には、触媒コンバータ４２の上流側から還流通路であるＥＧＲパイプ５２を通ってＥＧＲバルブ５６によりその流量が制御されるＥＧＲ装置５０が設けられる。このＥＧＲ装置５０は、排気ガス再循環装置とも呼ばれ、エンジン１０から排出される排気ガスの一部を吸気通路１６へ再循環させ、新しい混合気と混ぜて燃焼温度を下げることにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制したり、ポンピングロスを抑制して燃費向上を図るものである。

ＥＧＲパイプ５２の途中には、排気通路１８側から流通する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ５４が設けられる。排気ガスを冷却することにより、流通する気体の体積が減少して、より密度の高い排気ガスを吸気通路１６に還流させることができる。これにより、吸入空気量と排気ガスの流量との比、すなわち、ＥＧＲ率を向上することができるため、更なる燃費向上が図られる。

排気ガスは、ＥＧＲパイプ５２を通って、ＥＧＲクーラ５４において冷却された後に、ＥＧＲバルブ５６まで導入される。ＥＧＲバルブ５６は、ＥＣＵ１０００によりデューティ制御が実行されている。ＥＣＵ１０００は、エンジン回転数、アクセルポジションセンサ（図示せず）からの信号などの各種の信号に基づいて、ＥＧＲバルブ５６の開度を制御する。

ＥＧＲバルブ５６の下流側では、ＥＧＲパイプ５２が、個々の気筒１１〜１４に対応して４本の枝管６１〜６４に分岐される。具体的には、気筒１１に接続される枝管２１には、枝管６１が接続される。同様に、枝管２２〜２４には、それぞれ、枝管６２〜６４が接続されている。これにより、ＥＧＲバルブ５６まで導入された排気ガスは、枝管６１〜６４を通って吸気通路１６の枝管２１〜２４にそれぞれ導入される。

なお、本実施の形態によるエンジンシステムには、このようなＥＧＲ装置５０の他に、以下に示すシステムが導入されている。

このエンジンシステムには、燃料噴射制御システムが導入され、エアフローメータ２７によって吸入空気量を検出し、個々の燃料噴射弁７１〜７４からの燃料噴射量が制御される。ＥＣＵ１０００は、各センサからの信号により、個々の気筒１１〜１４が最適な燃焼状態となるように、エンジン回転数およびエンジン負荷に応じた燃料噴射量および燃料噴射時期の制御を行なう。

また、このエンジンシステムにおいては、エンジン回転数と吸入空気量（エアフローメータ２７により検出）により燃料噴射量が決定される。また、始動後の空燃比は、空燃比センサ８１〜８４からの信号によりフィードバック制御される。すなわち、燃料噴射制御は、エンジン１０の状態に応じて演算した基本噴射時間に、各センサの信号に補正を加え、燃料噴射時期制御および噴射量制御が実行される。

また、このエンジンシステムには、点火時期制御システムが導入されている。ＥＣＵ１０００は、各センサからの信号により最適な点火時期を算出し、イグナイタ一体式イグニッションコイル（図示せず）に点火信号を出力する。点火時期は、初期セット点火時期または基本進角度および補正進角度により決定される。また、このエンジンシステムには、ノックセンサ（図示せず）からのノック検出信号に基づいてノッキングの発生が検出されると、点火時期を基本点火時期（エンジン１０の回転数や負荷に応じて決定される点火時期）から遅角させて、ノッキングが発生しなくなると徐々に進角させるノックコントロールシステムが導入されている。

エンジンの点火時期の算出は、エンジン回転数信号、カムポジションセンサからの信号、吸気流量の信号、スロットルバルブ開度信号、エンジン冷却水用信号などに基づいて、ＥＣＵ１０００が運転状態に応じて算出して、イグナイタ一体式イグニッションコイルへ点火信号を出力する。すなわち、点火時期制御は、エンジン１０の状態に応じて演算した基本点火時期に、各センサの信号による補正を加え、適正な点火時期を算出する。

また、このエンジンシステムには、スロットル制御システムが導入されている。このスロットル制御システムは、エンジン１０の状態に応じて演算した電子スロットルバルブ２６の開度に、各センサの信号による補正を加えて、適正な開度になるように制御される。すなわち、エンジン１０の燃焼状態に応じた適切な電子スロットルバルブ２６の開度になるように、ＥＣＵ１０００が電子スロットルバルブ２６の開度をスロットルモータ（図示せず）を用いて制御する。

以上のような構成からなるエンジンシステム１００において、ＥＣＵ１０００は、空燃比センサ８１〜８４により検出される気筒ごとの空燃比（気筒別空燃比）に基づいて、気筒別空燃比の不均衡である、Ａ／Ｆインバランスを検出する。このＡ／Ｆインバランスは、エミッション上好ましくない。Ａ／Ｆインバランスが生じると、たとえ全気筒による平均空燃比が理論空燃比に維持されていたとしても、各気筒からは空燃比がリッチあるいはリーンのいずれかに偏った排気ガスが排出されることから、空燃比がリッチに偏った排気ガスはＨＣやＣＯを、リーンに偏った排気ガスはＮＯｘをそれぞれ排出するおそれがあるからである。

（制御構造）
次に、図２を参照して、本実施の形態に従うＥＣＵ１０００により実行されるＡ／Ｆインバランスの検出動作を実現するための制御構造について説明する。

図２は、本実施の形態に従う内燃機関の制御装置であるＥＣＵ１０００における制御構造を示すブロック図である。図２に示す各機能ブロックは、代表的にＥＣＵ１０００が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。

図２を参照して、ＥＣＵ１０００は、入力インターフェイス（以下、入力Ｉ／Ｆと表記する）１００２と、演算処理部１００４と、記憶部１００６と、出力インターフェイス（以下、出力Ｉ／Ｆと表記する）１００８とを備える。

入力Ｉ／Ｆ１００２は、エアフローメータ２７からの吸入空気量信号と、スロットルポジションセンサ２８からのスロットル開度信号と、クランクポジションセンサ（図示せず）からのエンジン回転数信号と、アクセルポジションセンサ（図示せず）からの信号などの各種の信号と、空燃比センサ８１〜８４からの気筒別空燃比信号とを受信して、これらの受信信号を演算処理部１００４に送信する。

記憶部１００６は、各種情報、プログラム、閾値およびマップ等が記憶され、必要に応じて演算処理部１００４からデータが読み出されるとともに、演算処理部１００４からのデータを格納する。

演算処理部１００４は、燃料噴射制御部１０１０と、点火時期制御部１０１２と、スロットル開度制御部１０１４と、ＥＧＲ制御部１０１６と、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８とを含む。

燃料噴射制御部１０１０は、スロットル開度信号、吸入空気量信号、気筒別空燃比信号、エンジン回転数信号、冷却水温、吸気温および車速信号等を受けると、上述した方法によって、エンジン１０の状態に応じて演算した基本噴射時間に、各センサの信号に補正を加え、燃料噴射時期制御および噴射量制御を実行する。燃料噴射制御部１０１０は、燃料噴射弁７１〜７４のそれぞれに対応する燃料噴射制御信号を生成して、出力Ｉ／Ｆ１００８を経由して燃料噴射弁７１〜７４に出力する。

点火時期制御部１０１２は、スロットル開度信号、吸入空気量信号、気筒別空燃比信号、エンジン回転数信号、冷却水温、吸気温および車速信号等を受けると、上述した方法によって、エンジン１０の状態に応じて演算した基本点火時期に、各センサの信号による補正を加え、適正な点火時期を算出する。点火時期制御部１０１２は、点火時期制御信号を生成して、出力Ｉ／Ｆ１００８を経由して、エンジン１０のイグナイタ一体式イグニッションコイルに出力する。

スロットル開度制御部１０１４は、上述した方法によって、エンジン１０の燃焼状態に応じた適切な開度になるように電子スロットルバルブ２６を制御する。スロットル開度制御部１０１４は、出力Ｉ／Ｆ１００８を経由して、電子スロットルバルブ２６に電子スロットル制御信号を出力する。

ＥＧＲ制御部１０１６は、エンジン１０の運転状態においてＥＧＲ装置５０を作動させる領域を予め設定しておき、各センサの信号に基づいて、エンジン１０の運転状態がＥＧＲ作動領域であると判定されると、ＥＧＲバルブ５６を開弁させる。このとき、ＥＧＲ制御部１０１６は、エンジン１０の運転状態に基づいてＥＧＲバルブ５６の開度を調整するためのＥＧＲバルブ制御信号を生成してＥＧＲバルブ５６に出力する。

なお、ＥＧＲ制御部１０１６は、エンジン１０の運転状態がＥＧＲ作動領域である場合には、ＥＧＲ作動判定フラグを「１」にセットし、エンジン１０の運転状態がＥＧＲ作動領域でない場合には、ＥＧＲ作動判定フラグを「０」にクリアする。

Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８は、空燃比センサ８１〜８４により検出される気筒ごとの空燃比（気筒別空燃比）に基づいて、気筒別空燃比の不均衡である、Ａ／Ｆインバランスが生じているか否かを判定する。具体的には、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８は、気筒別空燃比の偏差を演算し、その偏差が予め定められた所定の閾値を越えた場合に、Ａ／Ｆインバランスが生じていると判定する。

ここで、Ａ／Ｆインバランスの発生には、エンジン１０側の異常に起因するものと、ＥＧＲ装置５０側の異常に起因するものとがある。

具体的には、エンジン１０側の異常としては、吸気通路１６に存在する燃料やオイルが高温の壁面に接触することにより炭化してデポジットとして堆積し、特定の気筒に接続される枝管の空気流通面積が縮小していることが挙げられる。また、燃料噴射弁７１〜７４を含む燃料噴射制御の異常、気筒間の吸入空気温度のばらつき、空燃比センサ８１〜８４の異常なども挙げられる。

一方、ＥＧＲ装置５０側の異常としては、たとえば、デポジットがＥＧＲパイプ５２から分岐された枝管６１〜６４の特定の枝管に堆積することにより、当該枝管の空気流通面積が縮小していることが挙げられる。あるいは、吸気中の水蒸気および燃料が特定の枝管に氷結することにより、当該枝管の空気流通面積が縮小していることが挙げられる。

したがって、単にＡ／Ｆインバランスの発生を検出するのみからは、その発生要因までを特定することが困難である。そのため、修理作業においては故障箇所の特定に多くの工数が費やされることとなり、作業効率の低下を招いていた。

また、Ａ／Ｆインバランスの発生要因を特定できないことから、Ａ／Ｆインバランスが検出されると、一律にエンジン１０の通常運転が不可能であると判断して、予め定められた異常時駆動条件で駆動する異常時制御を実行して車両を退避走行させることが行なわれていた。そのため、Ａ／Ｆインバランスを検出した後の車両の走行性能が制限されるという問題が生じていた。

そこで、本発明の実施の形態においては、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８は、Ａ／Ｆインバランスの検出を行なうとともに、その検出結果からＡ／Ｆインバランスの発生要因を特定する構成とする。

具体的には、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８は、空燃比センサ８１〜８４により検出される気筒別空燃比に基づいて、Ａ／Ｆインバランスが生じているか否かを判定する。そして、Ａ／Ｆインバランスが生じている場合には、さらに、ＥＧＲ装置５０が作動中であるか否かを判定する。具体的には、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８は、ＥＧＲ作動判定フラグが「１」であるか否かを判定する。そして、ＥＧＲ作動判定フラグが「１」である場合には、ＥＧＲ装置５０が作動中であると判断し、ＥＧＲバルブ５６を閉弁させる。そしてＥＧＲバルブ５６を閉弁させた状態で、再度Ａ／Ｆインバランスが生じているか否かを判定する。すなわち、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８は、ＥＧＲバルブ５６を閉弁する前後のそれぞれにおいて、Ａ／Ｆインバランスの検出を実行する。

これによれば、ＥＧＲバルブ５６の閉弁前後においてＡ／Ｆインバランスが生じている場合には、Ａ／Ｆインバランスの発生がＥＧＲ装置５０の異常によるものではない、すなわち、ＥＧＲ装置５０が正常であって、Ａ／ＦインバランスがＥＧＲ装置５０以外の他の要因（エンジン１０側の異常）によって発生しているものであると判断することができる。

一方、ＥＧＲバルブ５６の閉弁前にはＡ／Ｆインバランスが生じる一方で、ＥＧＲバルブ５６の閉弁後においてはＡ／Ｆインバランスが生じていない場合には、Ａ／Ｆインバランスの発生がＥＧＲ装置５０の異常によるものであると判断することができる。

このように、ＥＧＲバルブ５６の閉弁前後のそれぞれにおいてＡ／Ｆインバランスの検出動作を行なうことにより、Ａ／Ｆインバランスの発生がＥＧＲ装置５０側の異常によるものかその他の要因によるものかを切り分けることができる。

これにより、修理作業における故障箇所の特定を迅速に行なうことができるため、作業効率を改善することができる。すなわち、Ａ／Ｆインバランスの発生がＥＧＲ装置５０の異常によるものである場合には、気筒別空燃比から空気流通面積が縮小している枝管を特定することができる。また、Ａ／Ｆインバランスの発生がエンジン１０側の異常によるものである場合には、気筒別空燃比から異常気筒を特定することができる。

さらに、Ａ／Ｆインバランスの発生がＥＧＲ装置５０の異常によるものと判定された場合には、ＥＧＲ装置５０を非作動状態としてエンジン１０の通常運転を継続させることができる。この結果、Ａ／Ｆインバランス検出後の車両の走行性能を向上させることが可能となる。

図３は、本実施の形態に従うＥＣＵ１０００により実行されるＡ／Ｆインバランスの検出動作の処理手順を示すフローチャートである。なお、図３に示す各ステップの処理は、ＥＣＵ１０００が図３に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。

図３を参照して、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８として機能するＥＣＵ１０００は、入力Ｉ／Ｆ１００２を経由して、空燃比センサ８１〜８４からの気筒別空燃比信号を取得すると（ステップＳ０１）、気筒別空燃比信号に基づいてＡ／Ｆインバランスが生じているか否かを判定する（ステップＳ０２）。

気筒別空燃比の偏差が所定の閾値以下であり、Ａ／Ｆインバランスが生じていないと判定された場合（ステップＳ０３にてＮＯの場合）には、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８として機能するＥＣＵ１０００は、エンジン１０およびＥＧＲ装置５０がともに正常であると判断する。燃焼噴射制御部１０１０、点火時期制御部１０１２およびスロットル開度制御部１０１４として機能するＥＣＵ１０００は、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８から判断結果を受けると、エンジン１０の通常運転が可能であると判断して通常制御を実行し、車両を通常走行させる（ステップＳ１２）。

これに対して、気筒別空燃比の偏差が所定の閾値を越えており、Ａ／Ｆインバランスが生じていると判定された場合（ステップＳ０３にてＹＥＳの場合）には、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８として機能するＥＣＵ１０００は、さらに、ＥＧＲ作動判定フラグを参照して、ＥＧＲ装置５０が作動中であるか否かを判定する（ステップＳ０４）。

ＥＧＲ作動判定フラグが「０」である場合（ステップＳ０４にてＮＯの場合）には、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８として機能するＥＣＵ１０００は、ＥＧＲ装置５０が作動中でないと判定し、Ａ／ＦインバランスがＥＧＲ装置５０以外の他の要因（エンジン１０側の異常）によって発生しているものであると判断する（ステップＳ０８）。

そして、燃焼噴射制御部１０１０、点火時期制御部１０１２およびスロットル開度制御部１０１４として機能するＥＣＵ１０００は、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８から判断結果を受けると、エンジン１０の通常運転が不可能であると判断して、予め定められた異常時駆動条件で駆動する異常時制御を実行して車両を退避走行させる（ステップＳ０９）。

一方、ＥＧＲ作動判定フラグが「１」である場合（ステップＳ０７にてＹＥＳの場合）には、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８として機能するＥＣＵ１０００は、ＥＧＲ装置５０が作動中であると判定し、ＥＧＲバルブ５６を閉弁させる（ステップＳ０５）。

さらに、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８として機能するＥＣＵ１０００は、再度気筒別空燃比信号に基づいてＡ／Ｆインバランスが生じているか否かを判定する（ステップＳ０６）。

気筒別空燃比の偏差が所定の閾値を越えており、Ａ／Ｆインバランスが生じていると判定された場合（ステップＳ０６にてＹＥＳの場合）には、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８として機能するＥＣＵ１０００は、Ａ／ＦインバランスがＥＧＲ装置５０以外の他の要因（エンジン１０側の異常）によって発生しているものであると判断する（ステップＳ０８）。

燃焼噴射制御部１０１０、点火時期制御部１０１２およびスロットル開度制御部１０１４として機能するＥＣＵ１０００は、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８から判断結果を受けると、エンジン１０の通常運転が不可能であると判断して異常時制御を実行し、車両を退避走行させる（ステップＳ０９）。

これに対して、ステップＳ０７において、気筒別空燃比の偏差が所定の閾値以下であり、Ａ／Ｆインバランスが生じていないと判定された場合（ステップＳ０７にてＮＯの場合）には、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８として機能するＥＣＵ１０００は、Ａ／ＦインバランスがＥＧＲ装置の異常によって発生しているものであると判断する（ステップＳ１０）。この場合には、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８として機能するＥＣＵ１０００は、ＥＧＲ装置５０を非作動状態（ＥＧＲ ＯＦＦ）とする（ステップＳ１１）。このとき、ＥＧＲ制御部１０１６として機能するＥＣＵ１０００は、ＥＧＲ作動判定フラグを「０」にクリアする。

さらに、燃焼噴射制御部１０１０、点火時期制御部１０１２およびスロットル開度制御部１０１４として機能するＥＣＵ１０００は、Ａ／Ｆインバランス判定部１０１８から判断結果を受けると、エンジン１０の通常運転が可能であると判断して通常制御を実行し、車両を通常走行させる（ステップＳ１２）。

以上に述べたように、この発明の実施の形態によれば、ＥＧＲバルブの閉弁前後のそれぞれにおいてＡ／Ｆインバランスの検出動作を行なうことにより、Ａ／Ｆインバランスの発生がＥＧＲ装置側の異常によるものかその他の要因によるものかを切り分けることができる。これにより、修理作業における故障箇所の特定を迅速に行なうことができるため、作業効率を改善することができる。

また、Ａ／Ｆインバランスの発生がＥＧＲ装置の異常によるものと判定された場合には、ＥＧＲ装置を非作動状態としてエンジン１０の通常運転を継続させることができる。この結果、Ａ／Ｆインバランス検出後の車両の走行性能を向上させることが可能となる。

なお、図２に示したエンジンシステム構成において、エンジン１０は本発明での「内燃機関」に対応し、ＥＧＲ装置５０は本発明での「排気ガス還流装置」に対応する。また、ＥＣＵ１０００は、「空燃比検出手段」、「不均衡判定手段」および「駆動制御手段」を実現する。これらの手段を構成する各機能ブロックは、いずれもエンジンＥＣＵ１０００であるＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明したが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記録媒体に記録されて車両に搭載される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、排気ガス還流装置が装備された多気筒内燃機関の制御装置に適用することができる。

この発明の実施の形態による内燃機関の制御装置によって制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 本実施の形態に従う内燃機関の制御装置であるＥＣＵにおける制御構造を示すブロック図である。 この実施の形態に従うＥＣＵにより実行されるＡ／Ｆインバランスの検出動作の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン、１１−１４ 気筒、２０，４０ 主管、２１−２４，３１−３４，６１−６４ 枝管、７１−７４ 燃料噴射弁、８１−８４ 空燃比センサ、１６ 吸気通路、１８ 排気通路、２６ 電子スロットルバルブ、２７ エアフローメータ、２８ スロットルポジションセンサ、３０ サージタンク、４２ 触媒コンバータ、４４ 排気管、５０ ＥＧＲ装置、５２ ＥＧＲパイプ、５４ ＥＧＲクーラ、５６ ＥＧＲバルブ、１００ エンジンシステム、１０００ ＥＣＵ、１００２ 入力Ｉ／Ｆ、１００４ 演算処理部、１００６ 記憶部、１００８ 出力Ｉ／Ｆ、１０１０ 燃料噴射制御部、１０１２ 点火時期制御部、１０１４ スロットル開度制御部、１０１６ ＥＧＲ制御部、１０１８ Ａ／Ｆインバランス判定部。

Claims (3)

1. 複数の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、
   前記複数の気筒にそれぞれ接続され、対応する気筒の燃焼室に外気を導入する複数の吸気通路と、
   各前記複数の気筒の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射機構と、
   前記複数の気筒にそれぞれ接続され、対応する気筒の前記燃焼室から排出された排気ガスを外部に排出する複数の排気通路と、
   前記排出ガスの一部を還流弁を介して各前記複数の吸気通路に還流させる排気ガス還流装置とを含み、
   前記制御装置は、
   気筒ごとの気筒別空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   検出された気筒別空燃比に基づいて、気筒間の空燃比に不均衡があるか否かを判定する不均衡判定手段とを備え、
   前記不均衡判定手段は、気筒間の空燃比に不均衡がある場合には、前記排気ガスの還流動作を停止させるとともに、前記還流動作の停止期間において、再度気筒間の空燃比に不均衡があるか否かを判定する、内燃機関の制御装置。
2. 前記不均衡判定手段は、前記還流動作の停止期間において気筒間の空燃比に不均衡がない場合には、前記排気ガス還流装置が異常であると判断する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記排気ガス還流装置が異常と判断された場合には、前記排気ガス還流装置を非作動状態として、前記内燃機関を正常時駆動条件で駆動させる駆動制御手段をさらに備える、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

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