気筒間空燃比ばらつき異常検出装置
【課題】ばらつき異常検出に伴うユーザの違和感を低減する。
【課題手段】本発明によれば、１気筒当たりに二つのインジェクタを有する多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置が提供される。異常検出時に両インジェクタの噴射割合が基準の第１値から検出用の第２値に変更されると共に、噴射割合の第２値から第１値への復帰がアクセルオンと同時に行われる。
【課題手段】本発明によれば、１気筒当たりに二つのインジェクタを有する多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置が提供される。異常検出時に両インジェクタの噴射割合が基準の第１値から検出用の第２値に変更されると共に、噴射割合の第２値から第１値への復帰がアクセルオンと同時に行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒間空燃比のばらつき異常を検出するための装置に係り、特に、多気筒内燃機関において気筒間の空燃比が比較的大きくばらついていることを検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、触媒を利用した排気浄化システムを備える内燃機関では、排気中有害成分の触媒による浄化を高効率で行うため、内燃機関で燃焼される混合気の空気と燃料との混合割合、すなわち空燃比のコントロールが欠かせない。こうした空燃比の制御を行うため、内燃機関の排気通路に空燃比センサを設け、これによって検出された空燃比を所定の目標空燃比に一致させるようフィードバック制御を実施している。
【０００３】
一方、多気筒内燃機関においては、通常全気筒に対し同一の制御量を用いて空燃比制御を行うため、空燃比制御を実行したとしても実際の空燃比が気筒間でばらつくことがある。このときばらつきの程度が小さければ、空燃比フィードバック制御で吸収可能であり、また触媒でも排気中有害成分を浄化処理可能なので、排気エミッションに影響を与えず、特に問題とならない。
【０００４】
しかし、例えば一部の気筒の燃料噴射系が故障するなどして、気筒間の空燃比が大きくばらつくと、排気エミッションを悪化させてしまい、問題となる。このような排気エミッションを悪化させる程の大きな空燃比ばらつきは異常として検出するのが望ましい。特に自動車用内燃機関の場合、排気エミッションの悪化した車両の走行を未然に防止するため、気筒間空燃比ばらつき異常を車載状態（オンボード）で検出することが要請されており、最近ではこれを法規制化する動きもある。
【０００５】
例えば特許文献１に記載の装置では、燃料噴射量をストイキ運転時の噴射量から増大側或いは減少側の何れか一方に変化させ、このときのトルク或いは回転数の変化幅を、気筒間の吸入空気量のばらつきの程度を示す指標値として出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２０１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、１気筒当たりに二つのインジェクタを備える内燃機関が公知である。この場合、ばらつき異常検出の精度を高めるため、両インジェクタの噴射割合を所定の基準値から検出用の値に変更してばらつき異常検出を行うことが考えられる。
【０００８】
この場合、検出終了後には噴射割合を検出用の値から基準値に復帰させなければならない。しかしこれらの噴射割合の変更および復帰（これらを総称して切り替えという）は、運転音の変化を伴うため、ユーザに違和感を与える虞がある。
【０００９】
そこで本発明は、上記の事情に鑑みて創案され、その目的は、ばらつき異常検出に伴うユーザの違和感を低減し得る気筒間空燃比ばらつき異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の態様によれば、
１気筒当たりに二つのインジェクタを有する多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置であって、
異常検出時に両インジェクタの噴射割合を基準の第１値から検出用の第２値に変更すると共に、前記噴射割合の前記第２値から前記第１値への復帰をアクセルオンと同時に行うことを特徴とする気筒間空燃比ばらつき異常検出装置が提供される。
【００１１】
好ましくは、前記装置は、アクセルオフの状態で異常検出を実行し、前記噴射割合の復帰を異常検出後のアクセルオンと同時に行う。
【００１２】
好ましくは、前記内燃機関が車両に搭載されたものであり、前記装置は、前記車両のアイドル停止中で且つアクセルオフの状態で異常検出を実行し、前記噴射割合の復帰を異常検出後、アクセルオン且つ車両発進と同時に行う。
【００１３】
好ましくは、前記装置は、前記噴射割合の変更を車両走行中に行う。
【００１４】
好ましくは、前記装置は、前記噴射割合の変更を前記内燃機関のフューエルカットからの復帰と同時に行う。
【００１５】
好ましくは、前記装置は、前記噴射割合の変更および復帰の少なくとも一方の際に前記噴射割合を徐変させる。
【００１６】
好ましくは、前記装置は、前記噴射割合の変更終了から異常検出開始までの間に所定の待ち時間を設定する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ばらつき異常検出に伴うユーザの違和感を低減することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の概略図である。
【図２】触媒前センサおよび触媒後センサの出力特性を示すグラフである。
【図３】噴き分け率を設定するためのマップを示す。
【図４】空燃比センサ出力の変動を示すタイムチャートである。
【図５】図４のＶ部に相当する拡大図である。
【図６】インバランス割合と空燃比変動パラメータの関係を示すグラフである。
【図７】回転変動パラメータを説明するためのタイムチャートである。
【図８】インバランス割合と回転変動パラメータの関係を示すグラフである。
【図９】リッチずれ異常検出の原理を説明するための図である。
【図１０】リッチずれ異常検出の原理を説明するための図である。
【図１１】本実施形態の第１実施例に係るタイムチャートである。
【図１２】本実施形態の第２実施例に係るタイムチャートである。
【図１３】本実施形態の第３実施例に係るタイムチャートである。
【図１４】本実施形態の第４実施例に係るタイムチャートである。
【図１５】本実施形態の第５実施例に係るタイムチャートである。
【図１６】本実施形態の第６実施例に係るタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００２０】
図１に本実施形態に係る内燃機関を概略的に示す。図示される内燃機関（エンジン）１は、車両（自動車）に搭載されたＶ型６気筒デュアル噴射式ガソリンエンジンである。各気筒＃１〜＃６にそれぞれ二つのインジェクタ、すなわち吸気通路噴射用インジェクタ２と筒内噴射用インジェクタ３とが設けられている。エンジン１は第１のバンク４と第２のバンク５とを有し、第１のバンク４には奇数番気筒すなわち＃１，＃３，＃５気筒が設けられ、第２のバンク５には偶数番気筒すなわち＃２，＃４，＃６気筒が設けられている。＃１，＃３，＃５気筒が第１の気筒群をなし、＃２，＃４，＃６気筒が第２の気筒群をなす。
【００２１】
吸気通路噴射用インジェクタ２は、いわゆる均質燃焼を実現するよう、対応気筒の吸気通路特に吸気ポート６内に向けて燃料を噴射する。以下、吸気通路噴射用インジェクタを「ＰＦＩ」ともいう。他方、筒内噴射用インジェクタ３は、いわゆる成層燃焼を実現するよう、対応気筒の筒内（燃焼室内）に向けて燃料を直接噴射する。以下、筒内噴射用インジェクタを「ＤＩ」ともいう。
【００２２】
吸気を導入するための吸気通路７は、前記吸気ポート６の他、集合部としてのサージタンク８と、各気筒の吸気ポート６およびサージタンク８を結ぶ複数の吸気マニホールド９と、サージタンク８の上流側の吸気管１０とを含む。吸気管１０には、上流側から順にエアフローメータ１１と電子制御式スロットルバルブ１２とが設けられている。エアフローメータ１１は吸気流量に応じた大きさの信号を出力する。各気筒には、筒内の混合気に点火するための点火プラグ１３が設けられる。
【００２３】
排気ガスを排出するための排気通路は、本実施形態の場合、第１のバンク４に対する第１の排気通路１４Ａと第２のバンク５に対する第２の排気通路１４Ｂとが個別に設置されている。つまり排気系統はバンク毎に独立して２系統ある。両バンクについて排気系統の構成は同じなので、ここでは第１のバンク４についてのみ説明し、第２のバンク５については図中同一符号を付して説明を省略する。
【００２４】
第１の排気通路１４Ａは、＃１，＃３，＃５の各気筒の排気ポート１５と、これら排気ポート１５の排気ガスを集合させる排気マニホールド１６と、排気マニホールド１６の下流端に接続する排気管１７とを含む。そして排気管１７の上流側と下流側にはそれぞれ三元触媒からなる触媒、すなわち上流触媒１８と下流触媒１９が直列に設けられている。上流触媒１８の上流側及び下流側にそれぞれ排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ、即ち触媒前センサ２０及び触媒後センサ２１が設置されている。これらセンサは排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する。このように１気筒群の排気通路の集合部に単一の触媒前センサ２０が設置されている。
【００２５】
上述のＰＦＩ２、ＤＩ３、スロットルバルブ１２及び点火プラグ１３等は、制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）１００に電気的に接続されている。ＥＣＵ１００は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またＥＣＵ１００には、図示されるように、前述のエアフローメータ１１、触媒前センサ２０、触媒後センサ２１のほか、エンジン１のクランク角を検出するためのクランク角センサ２２、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ２３、エンジン１の冷却水の温度を検出するための水温センサ２４、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ１００は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、ＰＦＩ２、ＤＩ３、スロットルバルブ１２及び点火プラグ１３等を制御し、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度、点火時期等を制御する。またＥＣＵ１００は、クランク角センサ２２の出力に基づきエンジン１のクランク角を検出すると共に、エンジンの回転速度を計算する。ここでエンジンの回転速度としては１分当たりの回転数（ｒｐｍ）を用いる。
【００２６】
触媒前センサ２０は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能である。図２に触媒前センサ２０の出力特性を示す。図示するように、触媒前センサ２０は、排気ガスの空燃比に比例した大きさの電圧信号Ｖｆを出力する。排気空燃比がストイキ（理論空燃比、例えばＡ／Ｆ＝１４．６）であるときの出力電圧はＶｒｅｆｆ（例えば約３．３Ｖ）である。
【００２７】
他方、触媒後センサ２１は所謂Ｏ2センサからなり、ストイキを境に出力値が急変する特性を持つ。図２に触媒後センサ２１の出力特性を示す。図示するように、排気ガスの空燃比がストイキであるときの出力電圧、すなわちストイキ相当値はＶｒｅｆｒ（例えば０．４５Ｖ）である。触媒後センサ２１の出力電圧は所定の範囲（例えば０〜１（Ｖ））内で変化する。排気空燃比がストイキよりリーンのとき、触媒後センサの出力電圧はストイキ相当値Ｖｒｅｆｒより低くなり、排気空燃比がストイキよりリッチのとき、触媒後センサの出力電圧はストイキ相当値Ｖｒｅｆｒより高くなる。
【００２８】
上流触媒１８及び下流触媒１９は、それぞれに流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆがストイキ近傍のときに排気中の有害成分であるＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを同時に浄化する。この三者を同時に高効率で浄化できる空燃比の幅（ウィンドウ）は比較的狭い。
【００２９】
そこで上流触媒１８に流入する排気ガスの空燃比がストイキ近傍に制御されるように、通常運転時、空燃比制御（ストイキ制御）がＥＣＵ１００により実行される。この空燃比制御は、触媒前センサ２０によって検出された排気空燃比を所定の目標空燃比であるストイキに一致させるように燃料噴射量を制御する主空燃比制御（主空燃比フィードバック制御）と、触媒後センサ２１によって検出された排気空燃比をストイキに一致させるように燃料噴射量を制御する補助空燃比制御（補助空燃比フィードバック制御）とからなる。
【００３０】
このような空燃比制御はバンク毎に行われる。すなわち、第１のバンク４側の触媒前センサ２０および触媒後センサ２１の出力に基づいて、第１のバンク４に属する＃１，＃３，＃５気筒の空燃比制御が行われる。他方、第２のバンク５側の触媒前センサ２０および触媒後センサ２１の出力に基づいて、第２のバンク５に属する＃２，＃４，＃６気筒の空燃比制御が行われる。但し同一バンク内の各気筒に対しては同一の補正量および燃料噴射量が用いられる。あたかも直列３気筒エンジンが二つあるかの如く空燃比制御が行われる。
【００３１】
また本実施形態では、１気筒で１噴射サイクル中に噴射される全燃料噴射量を所定の噴き分け率αに応じてＰＦＩ２及びＤＩ３に分担させる噴き分けが行われる。このときＥＣＵ１００は、噴き分け率αに応じて、ＰＦＩ２から噴射される燃料量（ポート噴射量という）と、ＤＩ３から噴射される燃料量（筒内噴射量という）とを設定し、これら燃料量に応じて各インジェクタ２，３を通電制御する。
【００３２】
噴き分け率αは、ここでは全燃料噴射量に対するポート噴射量の比をいい、０〜１の値を持つ。全燃料噴射量をＱｔとした場合、ポート噴射量Ｑｐはα×Ｑｔで表され、筒内噴射量Ｑｄは（１−α）×Ｑｔで表される。ＰＦＩ２とＤＩ３、もしくはポート噴射量Ｑｐと筒内噴射量Ｑｄの噴射割合はＱｐ：Ｑｄ＝α：（１−α）（％）である。このように噴き分け率αは、ＰＦＩ２とＤＩ３、もしくはポート噴射量Ｑｐと筒内噴射量Ｑｄの噴射割合を規定する。全燃料噴射量はＥＣＵ１００によりエンジン運転状態（例えばエンジン回転数と負荷）に基づいて設定される。
【００３３】
図３に、噴き分け率αを設定するためのマップを示す。図示するように、噴き分け率αは、エンジン回転数Ｎｅと負荷ＫＬで規定される各領域に応じてα1からα4まで変化する。例えばα1＝０、α2＝０．３５、α3＝０．５、α4＝０．７であるが、これらの値や領域分けは任意に変更可能である。この例では、低回転高負荷側に向かうほどポート噴射量の割合が増加する。またα＝α1の領域では噴き分けは行われず筒内噴射のみで燃料が供給される。このようにマップで定まる噴き分け率αおよび噴射割合が基準の第１値としての噴き分け率αおよび噴射割合である。
【００３４】
噴き分け率αは、両バンクの各気筒に対し同一の値が用いられる。すなわち噴き分け率αについてはバンク毎の設定はなされない。
【００３５】
さて、例えば全気筒のうちの一部の気筒（特に１気筒）のインジェクタが故障し、気筒間に空燃比のばらつき（インバランス：imbalance）が発生したとする。例えば＃１気筒が他の＃２〜＃６気筒よりも燃料噴射量が多くなり、＃１気筒の空燃比が他の＃２〜＃６気筒の空燃比よりも大きくリッチ側にずれる場合等である。このとき、＃１気筒を含む第１のバンク４について、前述のストイキ制御により比較的大きな補正量を与えれば、トータルガスの空燃比をストイキに制御できる場合がある。しかし、気筒別に見ると、＃１気筒がストイキより大きくリッチ、＃３，＃５気筒がストイキよりリーンであり、全体のバランスとしてストイキとなっているに過ぎず、エミッション上好ましくないことは明らかである。そこで本実施形態では、かかる気筒間空燃比ばらつき異常を検出する装置が装備されている。
【００３６】
図４は、本実施形態とは異なる直列４気筒エンジンにおける触媒前センサ出力の変動を示す。なおここでの例が本実施形態の如きＶ型６気筒エンジンにも適用し得ることが理解されよう。
【００３７】
図示するように、触媒前センサによって検出される排気空燃比Ａ／Ｆは、１エンジンサイクル（＝７２０°ＣＡ）を１周期として周期的に変動する傾向にある。そして気筒間空燃比ばらつきが発生すると、１エンジンサイクル内での変動が大きくなる。（Ｂ）の空燃比線図ａ，ｂ，ｃはそれぞればらつき無し、１気筒のみ２０％のインバランス割合でリッチずれ、及び１気筒のみ５０％のインバランス割合でリッチずれの場合を示す。見られるように、ばらつき度合いが大きくなるほど空燃比変動の振幅が大きくなる。本実施形態のようなＶ型６気筒エンジンでも、片バンクについて同様の傾向がある。
【００３８】
ここでインバランス割合（％）とは、気筒間空燃比のばらつき度合いを表すパラメータである。即ち、インバランス割合とは、全気筒のうちある１気筒のみが燃料噴射量ズレを起こしている場合に、その燃料噴射量ズレを起こしている気筒（インバランス気筒）の燃料噴射量がどれくらいの割合で、燃料噴射量ズレを起こしていない気筒（バランス気筒）の燃料噴射量即ち基準噴射量からズレているかを示す値である。インバランス割合をＩＢ、インバランス気筒の燃料噴射量をＱｉｂ、バランス気筒の燃料噴射量即ち基準噴射量をＱｓとすると、ＩＢ＝（Ｑｉｂ−Ｑｓ）／Ｑｓで表される。インバランス割合ＩＢが大きいほど、インバランス気筒のバランス気筒に対する燃料噴射量ズレが大きく、空燃比ばらつき度合いは大きい。
【００３９】
［気筒間空燃比ばらつき異常検出］
上記の説明から理解されるように、空燃比ばらつき異常が発生すると触媒前センサ出力の変動が大きくなる。そこでこの出力変動に基づいてばらつき異常を検出することが可能である。
【００４０】
ここで、ばらつき異常の種類としては、１気筒の燃料噴射量がリッチ側（過剰側）にずれているリッチずれ異常と、１気筒の燃料噴射量がリーン側（過少側）にずれているリーンずれ異常とがある。本実施形態では、リッチずれ異常を触媒前センサ出力変動に基づいて検出し、リーンずれ異常は後述の方法によりエンジン回転変動に基づいて検出する。但し、リッチずれ異常およびリーンずれ異常を区別せず、広くばらつき異常を触媒前センサ出力変動およびエンジン回転変動の少なくとも一方に基づいて検出してもよい。
【００４１】
リッチずれ異常の検出に際しては、触媒前センサ出力の変動度合いに相関するパラメータである空燃比変動パラメータを算出すると共に、この空燃比変動パラメータを所定の異常判定値と比較して異常を検出する。ここで異常検出はバンク毎に、対応する空燃比センサである触媒前センサ２０の出力を用いて行う。
【００４２】
以下、空燃比変動パラメータの算出方法を説明する。図５は、図４のＶ部に相当する拡大図であり、特に１エンジンサイクル内の触媒前センサ出力の変動を示す。触媒前センサ出力としては、触媒前センサ２０の出力電圧Ｖｆを空燃比Ａ／Ｆに換算した値を用いる。但し触媒前センサ２０の出力電圧Ｖｆを直接用いることも可能である。
【００４３】
（Ｂ）図に示すように、ＥＣＵ１００は、１エンジンサイクル内において、所定のサンプル周期τ（単位時間、例えば４ｍｓ）毎に、触媒前センサ出力Ａ／Ｆの値を取得する。そして今回のタイミング（第２のタイミング）で取得した値Ａ／Ｆnと、前回のタイミング（第１のタイミング）で取得した値Ａ／Ｆn-1との差ΔＡ／Ｆnの絶対値を次式（１）により求める。この差ΔＡ／Ｆnは今回のタイミングにおける微分値あるいは傾きと言い換えることができる。
【００４４】
【数１】
【００４５】
最も単純には、この差ΔＡ／Ｆnが触媒前センサ出力の変動を表す。変動度合いが大きくなるほど空燃比線図の傾きが大きくなり、差ΔＡ／Ｆnが大きくなるからである。そこで所定の１タイミングにおける差ΔＡ／Ｆnの値を空燃比変動パラメータとすることができる。
【００４６】
但し、本実施形態では精度向上のため、複数の差ΔＡ／Ｆnの平均値を空燃比変動パラメータとする。本実施形態では、１エンジンサイクル内において、各タイミング毎に差ΔＡ／Ｆnを積算し、最終積算値をサンプル数Ｎで除し、１エンジンサイクル内の差ΔＡ／Ｆnの平均値を求める。そしてさらに、Ｍエンジンサイクル分（例えばＭ＝１００）だけ差ΔＡ／Ｆnの平均値を積算し、最終積算値をサイクル数Ｍで除し、Ｍエンジンサイクル内の差ΔＡ／Ｆnの平均値を求める。こうして求められた最終的な平均値を空燃比変動パラメータとし、以下「Ｘ」で表示する。
【００４７】
触媒前センサ出力の変動度合いが大きいほど空燃比変動パラメータＸは大きくなる。そこで空燃比変動パラメータＸが所定の異常判定値以上であれば異常ありと判定され、空燃比変動パラメータＸが異常判定値より小さければ異常なし、即ち正常と判定される。
【００４８】
なお、触媒前センサ出力Ａ／Ｆは増加する場合と減少する場合とがあるので、これら各場合の一方についてだけ上記差ΔＡ／Ｆnあるいはその平均値を求め、これを空燃比変動パラメータとしても良い。特に１気筒のみリッチずれの場合、当該１気筒に対応した排気ガスを触媒前センサが受けた時にその出力が急速にリッチ側に変化（すなわち急減）するので、減少側のみの値をリッチずれ検出のために用いることも可能である。もっとも、これに限定されず、増加側の値のみを用いることも可能である。
【００４９】
また、触媒前センサ出力の変動度合いに相関する如何なる値をも空燃比変動パラメータとすることができる。例えば、１エンジンサイクル内の触媒前センサ出力の最大値と最小値の差（所謂ピークトゥピーク; peak to peak）に基づいて、空燃比変動パラメータを算出することもできる。触媒前センサ出力の変動度合いが大きいほど当該差も大きくなるからである。
【００５０】
図６には、インバランス割合ＩＢと空燃比変動パラメータＸの関係を示す。図示されるように、インバランス割合ＩＢと空燃比変動パラメータＸの間には強い相関性があり、インバランス割合ＩＢが増加するほど空燃比変動パラメータＸも増加する。ここで図中のＩＢ１は、前記異常判定値に相当するインバランス割合ＩＢの値であり、例えば６０（％）である。
【００５１】
次に、リーンずれ異常の検出について説明する。この検出に際しては、エンジン回転速度の変動度合いに相関するパラメータである回転変動パラメータを算出すると共に、この回転変動パラメータを所定の異常判定値と比較して異常を検出する。この場合、異常検出はいずれのバンクであるかを問わず、単に検出されたエンジン回転速度の変動に基づいて行う。
【００５２】
図７において、（ａ）はクランク角（°ＣＡ）、（ｂ）は３０°ＣＡ時間Ｔ30（ｓ）、（ｃ）は回転変動パラメータＹの変化を示す。図示例は通常の直列４気筒エンジンの例であるが、以下の説明により本実施形態のようなＶ型６気筒エンジンにも適用可能であることが理解される。点火順序は＃１、＃３、＃４、＃２の各気筒順である。図中、「正常」とは、いずれの気筒にも空燃比ズレが生じていない場合を示し、「リーンずれ異常」とは、＃１気筒のみにインバランス割合ＩＢ＝−３０（％）のリーンずれ異常が生じている場合を示す。
【００５３】
３０°ＣＡ時間Ｔ30とは、クランクシャフトが３０°ＣＡ回転するのに要した時間のことをいう。３０°ＣＡ時間Ｔ30が長い（大きい）ほど回転速度は遅い。回転変動パラメータＹとは、今回点火気筒ＴＤＣ（圧縮上死点）と前回点火気筒ＴＤＣとの間の３０°ＣＡ時間Ｔ30の差のことをいう。なお、ここではクランクシャフトの回転角として３０°ＣＡを挙げているが、この値は任意であり、他の値（例えば１０°ＣＡ）に変更可能である。
【００５４】
まずリーンずれ異常の場合に着目する。図示例では＃１気筒にリーンずれ異常が生じているので、（ｂ）に示すように、＃１気筒を点火しても燃焼が悪化し、トルクが十分出ず、その後の３０°ＣＡ時間Ｔ30が長くなっている。これに対応して、＃１気筒ＴＤＣと＃３気筒ＴＤＣとの間の３０°ＣＡ時間Ｔ30の差は大きく、（ｃ）に示す回転変動パラメータＹの値は大きくなっている。
【００５５】
これに対し、＃１以外の気筒、例えば＃３気筒の場合は正常であるので、（ｂ）に示すように、＃３気筒ＴＤＣと＃４気筒ＴＤＣとの間の３０°ＣＡ時間Ｔ30の差は小さく、（ｃ）に示す回転変動パラメータＹの値も小さくなっている。
【００５６】
次に正常の場合に着目すると、いずれの気筒も正常であるので、気筒間の燃焼バラツキは少なく、（ｂ）に示すように、前回点火気筒ＴＤＣと今回点火気筒ＴＤＣとの間の３０°ＣＡ時間Ｔ30の差はいずれも小さくほぼ一定で、（ｃ）に示す回転変動パラメータＹの値も常に小さくほぼゼロ付近である。
【００５７】
従って、かかる回転変動パラメータＹを所定の異常判定値と比較することでリーンずれ異常を検出することが可能である。本実施形態では、ある気筒の回転変動パラメータＹが異常判定値以上となっている場合、当該気筒にリーンずれ異常が生じている旨判定する。そして全気筒の回転変動パラメータＹが異常判定値より小さい場合、リーンずれ異常が生じている気筒はなく、正常である旨判定する。
【００５８】
図８には、インバランス割合ＩＢと回転変動パラメータＹの関係を示す。図示されるように、インバランス割合ＩＢと回転変動パラメータＹの間には強い相関性があり、インバランス割合ＩＢが減少（マイナス側に増加）するほど回転変動パラメータＹは増加する。ここで図中のＩＢ２は、前記異常判定値に相当するインバランス割合ＩＢの値であり、例えば−３０（％）である。
【００５９】
ところで、ばらつき異常検出、例えば空燃比変動パラメータＸを用いたリッチずれ異常検出に際しては、噴き分け率αを図３のマップから定まる基準値から変更しなければならない場合がある。本実施形態のようなデュアル噴射式エンジンの場合、仮に噴き分け率αが小さいと、筒内噴射量に対してポート噴射量が相対的に少なくなる。よってＰＦＩ２にリッチずれ異常が生じている場合であっても、その影響がトータルの噴射量にそれほど反映されず、空燃比変動がそれほど大きくならないからである。
【００６０】
従ってこの場合には、噴き分け率αをマップから定まる基準値よりも増大する。こうすればＰＦＩ２のリッチずれ異常の影響をトータルの噴射量に大きく反映させることができ、空燃比変動を大きくすることができる。
【００６１】
以下、図９および図１０を用いて本実施形態のリッチずれ異常検出の原理を説明する。なお本実施形態では空燃比変動パラメータＸを用い、且つ噴き分け率αを変更して、吸気系の故障等に起因する空燃比ずれ即ち吸気系異常をも検出するようにしている。
【００６２】
まず図９の例を説明する。図中左側の状態Ｉは、噴き分け率αが基準値Ａ＝０．４の場合である。また図中右側の状態ＩＩは、噴き分け率αが基準値よりも大きいＢ＝０．８に変更された場合である。状態Ｉから状態ＩＩに変わると、噴き分け率αは０．４から０．８に変化し、筒内噴射量割合は減少し、ポート噴射量割合は増大する。ここでは仮に、異常判定値Ｚをインバランス割合２０％相当の値として定める。図示される波形は片バンクの触媒前センサ２０の出力波形である。すなわちここでは片バンクのみに着目する。
【００６３】
図９（ａ）は、何れの気筒のＰＦＩ２およびＤＩ３にも異常が生じておらず、また吸気系にも異常が生じていない正常時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られ、状態ＩＩでもインバランス割合０％相当の空燃比変動パラメータＸBが得られる。ＸA＜Ｚ且つＸB＜Ｚであり、この場合には正常と判定する。
【００６４】
図９（ｂ）は、何れの気筒のＰＦＩ２およびＤＩ３にも異常が生じていないが、吸気系にインバランス割合５０％相当の異常が生じている吸気系異常５０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合５０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られ、状態ＩＩでもインバランス割合５０％相当の空燃比変動パラメータＸBが得られる。ＸA≧Ｚ且つＸB≧Ｚであり、この場合には吸気系異常と判定する。なお状態Ｉと状態ＩＩとで空燃比変動パラメータＸの値が変わらない理由は、ＰＦＩ２およびＤＩ３が正常なので噴き分け率αの変化の影響を受けないからである。
【００６５】
図９（ｃ）は、１気筒のＤＩ３にインバランス割合５０％相当の異常が生じており、残りのＰＦＩ２およびＤＩ３には異常が生じておらず、吸気系にも異常が生じていないＤＩ異常５０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合３０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られる。なぜならＤＩ３の噴射割合は（１−０．４）＝０．６であり、５０％×０．６＝３０％、つまりＤＩ３の異常の影響が噴き分けの結果減じられてしまうからである。他方、状態ＩＩではインバランス割合１０％相当の空燃比変動パラメータＸBが得られる。なぜならＤＩ３の噴射割合は（１−０．８）＝０．２であり、５０％×０．２＝１０％だからである。ＸA≧Ｚ且つＸB＜Ｚであり、この場合にはＤＩ異常と判定する。
【００６６】
図９（ｄ）は、１気筒のＰＦＩ２にインバランス割合５０％相当の異常が生じており、残りのＰＦＩ２およびＤＩ３には異常が生じておらず、吸気系にも異常が生じていないＰＦＩ異常５０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合２０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られる。なぜならＰＦＩ２の噴射割合は０．４であり、５０％×０．４＝２０％、つまりＰＦＩ２の異常の影響が噴き分けの結果減じられてしまうからである。他方、状態ＩＩではインバランス割合４０％相当の空燃比変動パラメータＸBが得られる。なぜならＰＦＩ２の噴射割合は０．８であり、５０％×０．８＝４０％だからである。ＸA＜Ｚ且つＸB≧Ｚであり、この場合にはＰＦＩ異常と判定する。
【００６７】
特に、状態Ｉのまま噴き分け率αを変更（増大）しない場合には、ＰＦＩ異常を検出することができない。それ故、異常検出時に噴き分け率αを変更する必要がある。
【００６８】
次に図１０の例を説明する。この例は前記と逆で、噴き分け率が減少させられる。図中左側の状態Ｉは、噴き分け率αが基準値Ａ＝０．４の場合である。また図中右側の状態ＩＩは、噴き分け率αが基準値Ａよりも小さいＣ＝０．０の場合、すなわちＤＩ３のみで燃料噴射が行われる場合である。状態Ｉから状態ＩＩに変わると、噴き分け率αは０．４から０．０に変化し、ポート噴射量割合は減少し、筒内噴射量割合は増大する。ここでは仮に、異常判定値Ｚをインバランス割合３０％相当の値として定める。図示される波形が片バンクの触媒前センサ２０の出力波形であり、片バンクのみに着目する点は前記同様である。
【００６９】
図１０（ａ）は、何れの気筒のＰＦＩ２およびＤＩ３にも異常が生じておらず、また吸気系にも異常が生じていない正常時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られ、状態ＩＩでもインバランス割合０％相当の空燃比変動パラメータＸCが得られる。ＸA＜Ｚ且つＸC＜Ｚであり、この場合には正常と判定する。
【００７０】
図１０（ｂ）は、何れの気筒のＰＦＩ２およびＤＩ３にも異常が生じていないが、吸気系にインバランス割合５０％相当の異常が生じている吸気系異常５０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合５０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られ、状態ＩＩでもインバランス割合５０％相当の空燃比変動パラメータＸCが得られる。ＸA≧Ｚ且つＸC≧Ｚであり、この場合には吸気系異常と判定する。
【００７１】
図１０（ｃ）は、１気筒のＤＩ３にインバランス割合４０％相当の異常が生じており、残りのＰＦＩ２およびＤＩ３には異常が生じておらず、吸気系にも異常が生じていないＤＩ異常４０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合２４％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られる。なぜならＤＩ３の噴射割合は（１−０．４）＝０．６であり、４０％×０．６＝２４％、つまりＤＩ３の異常の影響が噴き分けの結果減じられてしまうからである。他方、状態ＩＩではインバランス割合４０％相当の空燃比変動パラメータＸCが得られる。なぜならＤＩ３の噴射割合は（１−０．０）＝１．０であり、４０％×１．０＝４０％だからである。ＸA＜Ｚ且つＸC≧Ｚであり、この場合にはＤＩ異常と判定する。
【００７２】
図１０（ｄ）は、１気筒のＰＦＩ２にインバランス割合８０％相当の異常が生じており、残りのＰＦＩ２およびＤＩ３には異常が生じておらず、吸気系にも異常が生じていないＰＦＩ異常８０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合３２％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られる。なぜならＰＦＩ２の噴射割合は０．４であり、８０％×０．４＝３２％、つまりＰＦＩ２の異常の影響が噴き分けの結果減じられてしまうからである。他方、状態ＩＩではインバランス割合０％相当の空燃比変動パラメータＸCが得られる。なぜならＰＦＩ２の噴射割合は０．０であり、８０％×０．０＝０％だからである。ＸA≧Ｚ且つＸC＜Ｚであり、この場合にはＰＦＩ異常と判定する。
【００７３】
特に、状態Ｉのまま噴き分け率αを変更（減少）しない場合には、ＤＩ異常を検出することができない。それ故、異常検出時に噴き分け率αを変更する必要がある。
【００７４】
上記の原理に従い、ＥＣＵ１００により、例えば次の方法で片バンクに関するリッチずれ異常と吸気系異常とを検出することができる。
【００７５】
ステップＳ１：噴き分け率αが基準値Ａのときの空燃比変動パラメータＸAを取得する。
【００７６】
ステップＳ２：噴き分け率αを基準値Ａより大きい所定値Ｂに変更し、このときの空燃比変動パラメータＸBを取得する。
【００７７】
ステップＳ３：噴き分け率αを基準値Ａより小さい所定値Ｃに変更し、このときの空燃比変動パラメータＸCを取得する。
【００７８】
ステップＳ４：ＸA，ＸB，ＸCを所定の異常判定値Ｚと比較し、ＰＦＩ異常、ＤＩ異常、吸気系異常および正常のいずれかの判定を行う。この判定は次の通りである。
【００７９】
ＸA＜Ｚ、ＸB＜Ｚ、ＸC＜Ｚのときは正常と判定。
【００８０】
ＸA≧Ｚ、ＸB≧Ｚ、ＸC≧Ｚのときは吸気系異常と判定。
【００８１】
ＸA＜Ｚ、ＸB≧Ｚ、ＸC＜ＺのときはＰＦＩ異常と判定。
【００８２】
ＸA≧Ｚ、ＸB＜Ｚ、ＸC≧ＺのときはＤＩ異常と判定。
【００８３】
ステップＳ５：噴き分け率αを元の基準値Ａに復帰して、終了する。
【００８４】
このような検出方法を採用することにより、ＰＦＩ異常、ＤＩ異常および吸気系異常を区別して的確に検出することが可能となり、検出精度の向上が図れる。
【００８５】
なお、ここでは一律の異常判定値Ｚを用いたが、ＸA、ＸB、ＸCの種別毎に異常判定値の値を変えても良い。また変更後の噴き分け率αの値は、燃焼安定性、トルク変動およびＤＩ熱保護等の観点から適切に定めるのが好ましい。
【００８６】
ところで、上記の如き噴き分け率αの変更および復帰（切り替え）は、運転音の変化を伴うため、ユーザに違和感を与える虞がある。すなわち、ＰＦＩとＤＩではそれぞれのノイズ（騒音）レベルが異なるため、両者の噴射割合が変化すると運転音が変化し、ユーザに違和感を与える虞がある。
【００８７】
また、噴き分け率αの切り替えは、吸気ポート内壁における燃料付着量および燃料蒸発量のバランスを変化させ、筒内混合気の空燃比ひいては燃焼状態の一時的な荒れを生じさせる。この荒れにより一時的なトルク変化が生じ、これもユーザに違和感を与える原因となる。
【００８８】
そこで本実施形態では、特に噴き分け率αの基準値Ａへの復帰に際し、アクセルオンと同時に復帰を行うようにしている。アクセルオンはユーザが自らの意思で行うものであり、アクセルオンと同時にエンジン回転数が上昇し、車両が加速し、他の騒音や振動が発生する。よって噴き分け率αの復帰による運転音やトルクの変化を、他の騒音や振動と紛らわすことができ、ユーザの違和感を低減することができる。
【００８９】
ここで、アクセルオンとは、ユーザがアクセル部材としてのアクセルペダルに入力を与えた状態、すなわちアクセルペダルを踏み込んだ状態をいう。これとは逆のアクセルオフとは、ユーザがアクセルペダルに入力を与えてない状態、すなわちアクセルペダルを解放した状態をいう。これらアクセルオンおよびアクセルオフはアクセル開度センサ２３により検出される。すなわち、検出されたアクセル開度がゼロのとき、ＥＣＵ１００はアクセルオフと判断し、検出されたアクセル開度がゼロより大きいとき、ＥＣＵ１００はアクセルオンと判断する。アクセルオフからアクセルオンに切り替わったのと同時に、噴き分け率αの基準値Ａへの復帰が行われる。
【００９０】
図１１に、本実施形態の第１実施例に係る異常検出の様子を示す。（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数、車速、噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。
【００９１】
噴き分け率変更指示とは、所定条件成立時にＥＣＵ１００の内部で発生する噴き分け率変更指示信号のことであり、これがオンのとき噴き分け率αが検出用の値Ｂとされ、これがオフのとき噴き分け率αが基準値Ａとされる。異常検出がオンとは異常検出が実行されている状態をいい、異常検出がオフとは異常検出が実行されてない状態をいう。
【００９２】
図示例では、アクセルオフの状態で異常検出が実行され、さらにエンジン回転数がアイドル回転数で且つ車速がゼロである車両のアイドル停止中に異常検出が実行されるようになっている。変更指示は図の初期状態からオンであり、従って噴き分け率αも図の初期状態から検出用の値Ｂとされている。
【００９３】
ここで噴き分け率αに関し、例えば基準値Ａは図３のマップに従ってα1＝０であり、検出用の値Ｂは１である。この場合、噴き分け率αが基準値Ａから検出用の値Ｂに変更されると、燃料噴射はＤＩ３による筒内噴射１００％の状態から、ＰＦＩ２による吸気通路噴射１００％の状態に切り替えられる。すなわちＰＦＩ２とＤＩ３の噴射割合は、基準の第１値としての０：１００（％）から、検出用の第２値としての１００：０（％）に変更される。
【００９４】
そして逆に、噴き分け率αが検出用の値Ｂから基準値Ａに復帰されると、燃料噴射はＰＦＩ２による吸気通路噴射１００％の状態から、ＤＩ３による筒内噴射１００％の状態に切り替えられる。すなわちＰＦＩ２とＤＩ３の噴射割合は、検出用の第２値としての１００：０（％）から、基準の第１値としての０：１００（％）に復帰される。
【００９５】
図示例では、何れかの気筒のＰＦＩ２のリッチずれ異常およびリーンずれ異常を検出する目的で、噴き分け率αが検出用の値Ｂに変更されている。
【００９６】
さて、図示例では時刻ｔ１で異常検出が開始され、時刻ｔ２で異常検出が終了されている。一般的にはこの終了と同時に噴き分け率αを基準値Ａに復帰させるが、本実施形態では敢えて復帰させず、ユーザによるアクセルオンのタイミングを待つ。そして時刻ｔ３でアクセルオンになったと同時に、変更指示をオフし、噴き分け率αを基準値Ａに復帰させる。
【００９７】
アクセルオンと同時に、エンジン回転数が上昇し、車両が発進加速する。このときに発生する他の騒音や振動に、噴き分け率復帰による運転音やトルクの変化を紛らわすことで、ユーザの違和感を低減することができる。
【００９８】
特に、車両のアイドル停止中には、噴き分け率復帰による運転音やトルクの変化が生じるとこれが目立ち易いが、噴き分け率復帰をアクセルオンに合わせて行うことでこれを目立たなくすることができる。よって車両のアイドル停止中に異常検出を行う場合に本実施形態は極めて有利である。
【００９９】
もっとも、異常検出はアイドル停止中のみならず、他の条件下、例えばアクセルオフで低回転（アイドルを含む）且つ低速で車両走行しているような条件下でも実行可能である。この場合にも噴き分け率復帰をアクセルオンと同時に行うことで、噴き分け率復帰による運転音やトルクの変化を目立たなくすることができる。
【０１００】
図示例では、図１１（Ｆ）に実線で示すように、時刻ｔ３において、噴き分け率αを検出用の値Ｂから基準値Ａに瞬間的に（あるいはステップ状に）復帰させている。しかしながら、代替的に、図１１（Ｆ）に仮想線ａで示すように、噴き分け率αを検出用の値Ｂから基準値Ａに徐変（徐々に変化）させるようにしてもよい。
【０１０１】
前述したように、噴き分け率αの切り替えは、吸気ポート内壁における燃料付着量および燃料蒸発量のバランスを変化させ、筒内混合気の空燃比ひいては燃焼状態の一時的な荒れを生じさせる。図１１（Ｆ）に実線で示すように、時刻ｔ３において、吸気通路噴射１００％の状態から筒内噴射１００％の状態に瞬間的に切り替えられると、切り替え直後、吸気ポート内壁に付着していた燃料が蒸発して筒内に入り込み、筒内混合気の空燃比が想定外にリッチ側にずれる。このような空燃比荒れにより一時的なトルク変化が生じ、これもユーザに違和感を与える原因となる。
【０１０２】
しかし、図１１（Ｆ）に仮想線ａで示すように、噴き分け率αを徐変させれば、かかる空燃比荒れの影響を低減し、これによるユーザへの違和感を抑制ないし防止することができる。このような噴き分け率αの徐変は、後述する別の実施例においても、噴き分け率αの変更および復帰の少なくとも一方の際に実行することが可能である。
【０１０３】
次に、図１２には、本実施形態の第２実施例に係る異常検出の様子を示す。前記同様、（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数、車速、噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。
【０１０４】
この第２実施例では、時刻ｔ１で変更指示がオフからオンに切り替わっている。これに伴い、噴き分け率αが基準値Ａから検出用の値Ｂに変更されるが、このとき噴き分け率αは徐変される。そして噴き分け率αの変更終了時点ｔ２において、異常検出が開始される。
【０１０５】
前述したように、噴き分け率αの切り替えは、吸気ポート内壁における燃料付着量および燃料蒸発量のバランスを変化させ、筒内混合気の空燃比ひいては燃焼状態の一時的な荒れを生じさせる。もし仮に時刻ｔ１において、筒内噴射１００％の状態から吸気通路噴射１００％の状態に瞬間的に切り替えられたとすると、切り替え直後、ＰＩ２から噴射された燃料の一部が吸気ポート内壁に比較的多く付着し、その分筒内への燃料量が不足し、筒内混合気の空燃比が想定外にリーン側にずれる。このような空燃比荒れにより一時的なトルク変化が生じ、これがユーザに違和感を与える虞がある。また、空燃比荒れの結果、筒内の空燃比が暫くの間安定せず、これによって検出精度が低下する虞がある。
【０１０６】
しかしながら、本実施例のように、噴き分け率αの変更の際に噴き分け率αを徐変させることで、空燃比荒れの影響を低減し、これによるユーザへの違和感や検出精度低下を抑制ないし防止することができる。
【０１０７】
なお異常検出開始以降は、第１実施例と同様、時刻ｔ３で異常検出が終了され、時刻ｔ４でアクセルオンになったと同時に変更指示がオフされ、噴き分け率αが基準値Ａに復帰させられる。
【０１０８】
次に、図１３には、本実施形態の第３実施例に係る異常検出の様子を示す。前記同様、（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数、車速、噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。
【０１０９】
この第３実施例では、時刻ｔ１で変更指示がオフからオンに切り替わっている。そしてこれと同時に、噴き分け率αが基準値Ａから検出用の値Ｂに瞬間的に変更され、且つ異常検出が開始されている。
【０１１０】
このように噴き分け率αを瞬間的に変更すると、前述したような空燃比荒れの影響が懸念される。しかしながら本実施例では、かかる瞬間的な変更の直後に、燃料噴射量の補正を併せて実行することで、空燃比荒れの影響を低減するようにしている。
【０１１１】
燃料噴射量の補正は次のように実行される。噴き分け率αが基準値Ａから検出用の値Ｂに瞬間的に変更されると、ＰＦＩ２における燃料噴射量もゼロから所定量（ここではストイキ相当量）に瞬間的に変更される。
【０１１２】
但し、ＰＦＩ２による燃料噴射開始前は吸気ポート内壁に燃料が付着していないので、ＰＦＩ２による燃料噴射開始直後には、ＰＦＩ２からの噴射燃料のうちの比較的多くの割合が吸気ポート内壁に付着するようになる。そして吸気ポート内壁に付着した燃料は一部蒸発して筒内に入る。この付着と蒸発を複数の噴射サイクルに亘って繰り返すことで、燃料付着量は次第に多くなり、噴射燃料のうちの付着燃料の割合は次第に少なくなり、やがて燃料付着量は実際の燃料噴射量に見合った飽和量に達する。この飽和時点で燃料付着量と燃料蒸発量が平衡に達し、空燃比荒れが解消する。
【０１１３】
補正制御においては、燃料噴射量およびエンジン運転状態（回転数および負荷）に応じた平衡状態における燃料付着量と、ＰＦＩ２の燃料噴射量がゼロからストイキ相当量に瞬間的に変化した時点から平衡状態に達するまでの時間（時定数ないし応答時間）とを、予め適合により求めておく。そして、吸気ポート内壁に付着することで不足した筒内流入燃料量を算出し、これを補うように燃料噴射量を増量する。増量量を、時定数の間、１噴射サイクル毎に徐々に一定量または一定割合ずつ減衰させていく。
【０１１４】
なお、噴き分け率αが検出用の値Ｂから基準値Ａに瞬間的に復帰される逆の場合にも、同様の燃料噴射量補正を実行することが可能である。この場合、燃料噴射量およびエンジン運転状態に応じた平衡状態における燃料付着量と、ＰＦＩ２の燃料噴射量がストイキ相当量からゼロに瞬間的に変化した時点から、全ての付着燃料が蒸発する平衡状態に達するまでの時間（時定数ないし応答時間）を予め適合により求める。そして、吸気ポート内壁の付着燃料が流入することで過剰となった筒内流入燃料量を算出し、これを補うように燃料噴射量を減量する。減量量を、時定数の間、１噴射サイクル毎に徐々に一定量または一定割合ずつ減衰させていく。
【０１１５】
このような燃料噴射量の補正を実行すると、図示例の如く、噴き分け率αの瞬間的な変更と同時に即座に異常検出を開始することができる。すなわち、噴き分け率αの変更と同時に異常検出を開始しても、筒内空燃比荒れを抑制するような燃料噴射量補正がなされているので、検出精度の低下が抑制され、検出が実行可能である。従って噴き分け率αの変更開始から検出終了までの時間を短縮することができ、検出機会をより多く確保することが可能である。
【０１１６】
なお異常検出開始以降は、第１実施例と同様、時刻ｔ２で異常検出が終了され、時刻ｔ３でアクセルオンになったと同時に変更指示がオフされ、噴き分け率αが基準値Ａに復帰させられる。燃料噴射量の補正は、公知方法も含め、上記以外の他の方法によっても実行可能である。
【０１１７】
次に、図１４には、本実施形態の第４実施例に係る異常検出の様子を示す。前記同様、（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数、車速、噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。
【０１１８】
この第４実施例は図１２に示した第２実施例の変形例である。時刻ｔ１で変更指示がオフからオンに切り替わり、これと同時に、噴き分け率αの基準値Ａから検出用の値Ｂへの変更が開始される。この変更に際して、図示例では噴き分け率αが徐変されているが、噴き分け率αを瞬間的に変更してもよい。そして時刻ｔ２で噴き分け率αの変更が終了しているが、この終了時点でも異常検出は未だ開始されない。異常検出が開始されるのは、噴き分け率αの変更終了時点ｔ２から所定時間経過した後の時刻ｔ３である。このように噴き分け率αの変更終了から異常検出開始までの間に所定の待ち時間が設定されている。
【０１１９】
待ち時間を設定することにより、噴き分け率αの変更に伴う空燃比荒れの影響をさらに低減し、筒内空燃比がより安定した状態で異常検出を実行することができる。そして検出精度を一層向上することができる。
【０１２０】
待ち時間は、単純に時間で規定してもよいし、所定回数の点火が実行されるまでの時間として規定してもよいし、クランクシャフトの１回転が所定回数実行されるまでの時間として規定してもよい。かかる待ち時間を図１３に示した第３実施例に適用してもよい。
【０１２１】
異常検出開始以降は、時刻ｔ４で異常検出が終了され、時刻ｔ５でアクセルオンになったと同時に変更指示がオフされ、噴き分け率αが基準値Ａに復帰させられる。
【０１２２】
次に、図１５には、本実施形態の第５実施例に係る異常検出の様子を示す。前記同様、（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数、車速、噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。
【０１２３】
この第５実施例の主な特徴は、車両走行中に噴き分け率αの変更を行う点にある。
【０１２４】
すなわち、車両走行中の時刻ｔ１でアクセルオンからアクセルオフの状態に切り替わり、これに伴いエンジンおよび車両が減速される。そして変更指示は、時刻ｔ１より後で且つ車速がゼロに達する前の時刻ｔ２で行われる。そしてこの時刻ｔ２で噴き分け率αの変更が開始される。
【０１２５】
その後は第４実施例と同様、噴き分け率αが基準値Ａから検出用の値Ｂに徐変され、噴き分け率αの変更終了時点ｔ３から所定の待ち時間を経過した後の所定時期ｔ４において、異常検出が開始される。なお図示例において当該時期ｔ４は車速がゼロ、エンジン回転数がアイドル回転数になった時と一致させられている。この後、時刻ｔ５で異常検出が終了され、時刻ｔ６でアクセルオンになったと同時に変更指示がオフされ、噴き分け率αが基準値Ａに復帰させられる。
【０１２６】
車両走行中に噴き分け率αの変更を行うことで、噴き分け率変更による運転音の変化を、走行状態によって変化するロードノイズ、エンジン音および風切り音に紛らわせることができ、また噴き分け率変更によるトルク変化を車両振動に紛らわせることができる。よってユーザの違和感を低減することができる。
【０１２７】
本実施例において噴き分け率αの変更を開始または実行するタイミングは、車速がゼロより大きく且つ所定値以下であり、またアクセルオフの状態であるタイミングとすることができる。
【０１２８】
次に、図１６には、本実施形態の第６実施例に係る異常検出の様子を示す。前記同様、（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数および車速を示す。（Ｄ）はフューエルカット（Ｆ／Ｃ）のオンオフ状態を示す。（Ｅ）〜（Ｇ）はそれぞれ噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。フューエルカットがオンとはフューエルカットが実行されている状態、すなわち全気筒の燃料噴射が停止されている状態をいう。またフューエルカットがオフとはフューエルカットが実行されていない状態、すなわち全気筒の燃料噴射が実行されている状態をいう。
【０１２９】
この第６実施例の主な特徴は、エンジンのフューエルカットからの復帰と同時に噴き分け率αの変更を行う点にある。
【０１３０】
すなわち、車両走行中でエンジン回転数が所定の復帰回転数Ｎｃより高い時刻ｔ１において、アクセルオンからアクセルオフの状態に切り替わると、これと同時にフューエルカットが実行され、エンジンおよび車両が減速される。そしてエンジン回転数が復帰回転数Ｎｃに達したと同時に（ｔ２）、フューエルカットが終了され、フューエルカットからの復帰がなされる。そしてこれと同時に変更指示がオンされ、噴き分け率αの変更が行われる。ここでは噴き分け率αの変更を瞬間的に行い、第２実施例のような徐変も第３実施例のような燃料噴射量補正も行っていないが、これらを行ってもよい。
【０１３１】
その後、車速がゼロとなり、エンジン回転数がアイドル回転数に達した時点ｔ３で、異常検出が開始される。エンジン回転数が復帰回転数Ｎｃからアイドル回転数に低下するまでの時間（ｔ２〜ｔ３）により、筒内空燃比の荒れが低減され、検出精度向上に有利である。
【０１３２】
その後、時刻ｔ４で異常検出が終了され、時刻ｔ５でアクセルオンになったと同時に変更指示がオフされ、噴き分け率αが基準値Ａに復帰させられる。
【０１３３】
フューエルカットからの復帰と同時に噴き分け率の変更を行うことで、フューエルカット復帰による全気筒の燃料噴射を、変更後の噴き分け率で最初から開始することができる。よって、噴き分け率の変更自体による運転音およびトルク変化を無くすことができ、ユーザの違和感を低減することが可能である。
【０１３４】
また、フューエルカットからの復帰時点は、通常図示例のように、車両の走行中である。よって第５実施例と同様の理由によってもユーザの違和感を低減することができる。
【０１３５】
以上、本発明の好適な実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば本発明はＶ型以外のエンジン（直列エンジン等）にも適用可能である。エンジンの気筒数、形式、用途等に特に限定はない。前記実施形態では空燃比センサの出力変動に基づくばらつき異常検出と、エンジンの回転変動に基づくばらつき異常検出との両者を実施可能としたが、これに限らず、いずれか一方のみを実施可能としてもよい。
【０１３６】
上記各実施例の各特徴は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせ可能である。例えば、第２実施例の噴き分け率徐変は第３〜第６実施例に適用可能である。第３実施例に適用した場合、噴き分け率変更時にこれが徐変されると共に燃料噴射量が補正されることとなる。
【０１３７】
第４実施例の待ち時間は、噴き分け率変更時にこれを徐変させた場合のみならず、瞬間的に変更した場合にも適用可能である。なお第５および第６実施例の図示例（図１５，１６）において、噴き分け率変更終了から異常検出開始までの間に時間差があるが、この時間差が待ち時間に相当する。
【０１３８】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１ 内燃機関
２ 吸気通路噴射用インジェクタ（ＰＦＩ）
３ 筒内噴射用インジェクタ（ＤＩ）
４ 第１のバンク
５ 第２のバンク
２０ 触媒前センサ
２２ クランク角センサ
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒間空燃比のばらつき異常を検出するための装置に係り、特に、多気筒内燃機関において気筒間の空燃比が比較的大きくばらついていることを検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、触媒を利用した排気浄化システムを備える内燃機関では、排気中有害成分の触媒による浄化を高効率で行うため、内燃機関で燃焼される混合気の空気と燃料との混合割合、すなわち空燃比のコントロールが欠かせない。こうした空燃比の制御を行うため、内燃機関の排気通路に空燃比センサを設け、これによって検出された空燃比を所定の目標空燃比に一致させるようフィードバック制御を実施している。
【０００３】
一方、多気筒内燃機関においては、通常全気筒に対し同一の制御量を用いて空燃比制御を行うため、空燃比制御を実行したとしても実際の空燃比が気筒間でばらつくことがある。このときばらつきの程度が小さければ、空燃比フィードバック制御で吸収可能であり、また触媒でも排気中有害成分を浄化処理可能なので、排気エミッションに影響を与えず、特に問題とならない。
【０００４】
しかし、例えば一部の気筒の燃料噴射系が故障するなどして、気筒間の空燃比が大きくばらつくと、排気エミッションを悪化させてしまい、問題となる。このような排気エミッションを悪化させる程の大きな空燃比ばらつきは異常として検出するのが望ましい。特に自動車用内燃機関の場合、排気エミッションの悪化した車両の走行を未然に防止するため、気筒間空燃比ばらつき異常を車載状態（オンボード）で検出することが要請されており、最近ではこれを法規制化する動きもある。
【０００５】
例えば特許文献１に記載の装置では、燃料噴射量をストイキ運転時の噴射量から増大側或いは減少側の何れか一方に変化させ、このときのトルク或いは回転数の変化幅を、気筒間の吸入空気量のばらつきの程度を示す指標値として出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２０１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、１気筒当たりに二つのインジェクタを備える内燃機関が公知である。この場合、ばらつき異常検出の精度を高めるため、両インジェクタの噴射割合を所定の基準値から検出用の値に変更してばらつき異常検出を行うことが考えられる。
【０００８】
この場合、検出終了後には噴射割合を検出用の値から基準値に復帰させなければならない。しかしこれらの噴射割合の変更および復帰（これらを総称して切り替えという）は、運転音の変化を伴うため、ユーザに違和感を与える虞がある。
【０００９】
そこで本発明は、上記の事情に鑑みて創案され、その目的は、ばらつき異常検出に伴うユーザの違和感を低減し得る気筒間空燃比ばらつき異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の態様によれば、
１気筒当たりに二つのインジェクタを有する多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置であって、
異常検出時に両インジェクタの噴射割合を基準の第１値から検出用の第２値に変更すると共に、前記噴射割合の前記第２値から前記第１値への復帰をアクセルオンと同時に行うことを特徴とする気筒間空燃比ばらつき異常検出装置が提供される。
【００１１】
好ましくは、前記装置は、アクセルオフの状態で異常検出を実行し、前記噴射割合の復帰を異常検出後のアクセルオンと同時に行う。
【００１２】
好ましくは、前記内燃機関が車両に搭載されたものであり、前記装置は、前記車両のアイドル停止中で且つアクセルオフの状態で異常検出を実行し、前記噴射割合の復帰を異常検出後、アクセルオン且つ車両発進と同時に行う。
【００１３】
好ましくは、前記装置は、前記噴射割合の変更を車両走行中に行う。
【００１４】
好ましくは、前記装置は、前記噴射割合の変更を前記内燃機関のフューエルカットからの復帰と同時に行う。
【００１５】
好ましくは、前記装置は、前記噴射割合の変更および復帰の少なくとも一方の際に前記噴射割合を徐変させる。
【００１６】
好ましくは、前記装置は、前記噴射割合の変更終了から異常検出開始までの間に所定の待ち時間を設定する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ばらつき異常検出に伴うユーザの違和感を低減することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の概略図である。
【図２】触媒前センサおよび触媒後センサの出力特性を示すグラフである。
【図３】噴き分け率を設定するためのマップを示す。
【図４】空燃比センサ出力の変動を示すタイムチャートである。
【図５】図４のＶ部に相当する拡大図である。
【図６】インバランス割合と空燃比変動パラメータの関係を示すグラフである。
【図７】回転変動パラメータを説明するためのタイムチャートである。
【図８】インバランス割合と回転変動パラメータの関係を示すグラフである。
【図９】リッチずれ異常検出の原理を説明するための図である。
【図１０】リッチずれ異常検出の原理を説明するための図である。
【図１１】本実施形態の第１実施例に係るタイムチャートである。
【図１２】本実施形態の第２実施例に係るタイムチャートである。
【図１３】本実施形態の第３実施例に係るタイムチャートである。
【図１４】本実施形態の第４実施例に係るタイムチャートである。
【図１５】本実施形態の第５実施例に係るタイムチャートである。
【図１６】本実施形態の第６実施例に係るタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００２０】
図１に本実施形態に係る内燃機関を概略的に示す。図示される内燃機関（エンジン）１は、車両（自動車）に搭載されたＶ型６気筒デュアル噴射式ガソリンエンジンである。各気筒＃１〜＃６にそれぞれ二つのインジェクタ、すなわち吸気通路噴射用インジェクタ２と筒内噴射用インジェクタ３とが設けられている。エンジン１は第１のバンク４と第２のバンク５とを有し、第１のバンク４には奇数番気筒すなわち＃１，＃３，＃５気筒が設けられ、第２のバンク５には偶数番気筒すなわち＃２，＃４，＃６気筒が設けられている。＃１，＃３，＃５気筒が第１の気筒群をなし、＃２，＃４，＃６気筒が第２の気筒群をなす。
【００２１】
吸気通路噴射用インジェクタ２は、いわゆる均質燃焼を実現するよう、対応気筒の吸気通路特に吸気ポート６内に向けて燃料を噴射する。以下、吸気通路噴射用インジェクタを「ＰＦＩ」ともいう。他方、筒内噴射用インジェクタ３は、いわゆる成層燃焼を実現するよう、対応気筒の筒内（燃焼室内）に向けて燃料を直接噴射する。以下、筒内噴射用インジェクタを「ＤＩ」ともいう。
【００２２】
吸気を導入するための吸気通路７は、前記吸気ポート６の他、集合部としてのサージタンク８と、各気筒の吸気ポート６およびサージタンク８を結ぶ複数の吸気マニホールド９と、サージタンク８の上流側の吸気管１０とを含む。吸気管１０には、上流側から順にエアフローメータ１１と電子制御式スロットルバルブ１２とが設けられている。エアフローメータ１１は吸気流量に応じた大きさの信号を出力する。各気筒には、筒内の混合気に点火するための点火プラグ１３が設けられる。
【００２３】
排気ガスを排出するための排気通路は、本実施形態の場合、第１のバンク４に対する第１の排気通路１４Ａと第２のバンク５に対する第２の排気通路１４Ｂとが個別に設置されている。つまり排気系統はバンク毎に独立して２系統ある。両バンクについて排気系統の構成は同じなので、ここでは第１のバンク４についてのみ説明し、第２のバンク５については図中同一符号を付して説明を省略する。
【００２４】
第１の排気通路１４Ａは、＃１，＃３，＃５の各気筒の排気ポート１５と、これら排気ポート１５の排気ガスを集合させる排気マニホールド１６と、排気マニホールド１６の下流端に接続する排気管１７とを含む。そして排気管１７の上流側と下流側にはそれぞれ三元触媒からなる触媒、すなわち上流触媒１８と下流触媒１９が直列に設けられている。上流触媒１８の上流側及び下流側にそれぞれ排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ、即ち触媒前センサ２０及び触媒後センサ２１が設置されている。これらセンサは排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する。このように１気筒群の排気通路の集合部に単一の触媒前センサ２０が設置されている。
【００２５】
上述のＰＦＩ２、ＤＩ３、スロットルバルブ１２及び点火プラグ１３等は、制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）１００に電気的に接続されている。ＥＣＵ１００は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またＥＣＵ１００には、図示されるように、前述のエアフローメータ１１、触媒前センサ２０、触媒後センサ２１のほか、エンジン１のクランク角を検出するためのクランク角センサ２２、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ２３、エンジン１の冷却水の温度を検出するための水温センサ２４、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ１００は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、ＰＦＩ２、ＤＩ３、スロットルバルブ１２及び点火プラグ１３等を制御し、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度、点火時期等を制御する。またＥＣＵ１００は、クランク角センサ２２の出力に基づきエンジン１のクランク角を検出すると共に、エンジンの回転速度を計算する。ここでエンジンの回転速度としては１分当たりの回転数（ｒｐｍ）を用いる。
【００２６】
触媒前センサ２０は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能である。図２に触媒前センサ２０の出力特性を示す。図示するように、触媒前センサ２０は、排気ガスの空燃比に比例した大きさの電圧信号Ｖｆを出力する。排気空燃比がストイキ（理論空燃比、例えばＡ／Ｆ＝１４．６）であるときの出力電圧はＶｒｅｆｆ（例えば約３．３Ｖ）である。
【００２７】
他方、触媒後センサ２１は所謂Ｏ2センサからなり、ストイキを境に出力値が急変する特性を持つ。図２に触媒後センサ２１の出力特性を示す。図示するように、排気ガスの空燃比がストイキであるときの出力電圧、すなわちストイキ相当値はＶｒｅｆｒ（例えば０．４５Ｖ）である。触媒後センサ２１の出力電圧は所定の範囲（例えば０〜１（Ｖ））内で変化する。排気空燃比がストイキよりリーンのとき、触媒後センサの出力電圧はストイキ相当値Ｖｒｅｆｒより低くなり、排気空燃比がストイキよりリッチのとき、触媒後センサの出力電圧はストイキ相当値Ｖｒｅｆｒより高くなる。
【００２８】
上流触媒１８及び下流触媒１９は、それぞれに流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆがストイキ近傍のときに排気中の有害成分であるＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを同時に浄化する。この三者を同時に高効率で浄化できる空燃比の幅（ウィンドウ）は比較的狭い。
【００２９】
そこで上流触媒１８に流入する排気ガスの空燃比がストイキ近傍に制御されるように、通常運転時、空燃比制御（ストイキ制御）がＥＣＵ１００により実行される。この空燃比制御は、触媒前センサ２０によって検出された排気空燃比を所定の目標空燃比であるストイキに一致させるように燃料噴射量を制御する主空燃比制御（主空燃比フィードバック制御）と、触媒後センサ２１によって検出された排気空燃比をストイキに一致させるように燃料噴射量を制御する補助空燃比制御（補助空燃比フィードバック制御）とからなる。
【００３０】
このような空燃比制御はバンク毎に行われる。すなわち、第１のバンク４側の触媒前センサ２０および触媒後センサ２１の出力に基づいて、第１のバンク４に属する＃１，＃３，＃５気筒の空燃比制御が行われる。他方、第２のバンク５側の触媒前センサ２０および触媒後センサ２１の出力に基づいて、第２のバンク５に属する＃２，＃４，＃６気筒の空燃比制御が行われる。但し同一バンク内の各気筒に対しては同一の補正量および燃料噴射量が用いられる。あたかも直列３気筒エンジンが二つあるかの如く空燃比制御が行われる。
【００３１】
また本実施形態では、１気筒で１噴射サイクル中に噴射される全燃料噴射量を所定の噴き分け率αに応じてＰＦＩ２及びＤＩ３に分担させる噴き分けが行われる。このときＥＣＵ１００は、噴き分け率αに応じて、ＰＦＩ２から噴射される燃料量（ポート噴射量という）と、ＤＩ３から噴射される燃料量（筒内噴射量という）とを設定し、これら燃料量に応じて各インジェクタ２，３を通電制御する。
【００３２】
噴き分け率αは、ここでは全燃料噴射量に対するポート噴射量の比をいい、０〜１の値を持つ。全燃料噴射量をＱｔとした場合、ポート噴射量Ｑｐはα×Ｑｔで表され、筒内噴射量Ｑｄは（１−α）×Ｑｔで表される。ＰＦＩ２とＤＩ３、もしくはポート噴射量Ｑｐと筒内噴射量Ｑｄの噴射割合はＱｐ：Ｑｄ＝α：（１−α）（％）である。このように噴き分け率αは、ＰＦＩ２とＤＩ３、もしくはポート噴射量Ｑｐと筒内噴射量Ｑｄの噴射割合を規定する。全燃料噴射量はＥＣＵ１００によりエンジン運転状態（例えばエンジン回転数と負荷）に基づいて設定される。
【００３３】
図３に、噴き分け率αを設定するためのマップを示す。図示するように、噴き分け率αは、エンジン回転数Ｎｅと負荷ＫＬで規定される各領域に応じてα1からα4まで変化する。例えばα1＝０、α2＝０．３５、α3＝０．５、α4＝０．７であるが、これらの値や領域分けは任意に変更可能である。この例では、低回転高負荷側に向かうほどポート噴射量の割合が増加する。またα＝α1の領域では噴き分けは行われず筒内噴射のみで燃料が供給される。このようにマップで定まる噴き分け率αおよび噴射割合が基準の第１値としての噴き分け率αおよび噴射割合である。
【００３４】
噴き分け率αは、両バンクの各気筒に対し同一の値が用いられる。すなわち噴き分け率αについてはバンク毎の設定はなされない。
【００３５】
さて、例えば全気筒のうちの一部の気筒（特に１気筒）のインジェクタが故障し、気筒間に空燃比のばらつき（インバランス：imbalance）が発生したとする。例えば＃１気筒が他の＃２〜＃６気筒よりも燃料噴射量が多くなり、＃１気筒の空燃比が他の＃２〜＃６気筒の空燃比よりも大きくリッチ側にずれる場合等である。このとき、＃１気筒を含む第１のバンク４について、前述のストイキ制御により比較的大きな補正量を与えれば、トータルガスの空燃比をストイキに制御できる場合がある。しかし、気筒別に見ると、＃１気筒がストイキより大きくリッチ、＃３，＃５気筒がストイキよりリーンであり、全体のバランスとしてストイキとなっているに過ぎず、エミッション上好ましくないことは明らかである。そこで本実施形態では、かかる気筒間空燃比ばらつき異常を検出する装置が装備されている。
【００３６】
図４は、本実施形態とは異なる直列４気筒エンジンにおける触媒前センサ出力の変動を示す。なおここでの例が本実施形態の如きＶ型６気筒エンジンにも適用し得ることが理解されよう。
【００３７】
図示するように、触媒前センサによって検出される排気空燃比Ａ／Ｆは、１エンジンサイクル（＝７２０°ＣＡ）を１周期として周期的に変動する傾向にある。そして気筒間空燃比ばらつきが発生すると、１エンジンサイクル内での変動が大きくなる。（Ｂ）の空燃比線図ａ，ｂ，ｃはそれぞればらつき無し、１気筒のみ２０％のインバランス割合でリッチずれ、及び１気筒のみ５０％のインバランス割合でリッチずれの場合を示す。見られるように、ばらつき度合いが大きくなるほど空燃比変動の振幅が大きくなる。本実施形態のようなＶ型６気筒エンジンでも、片バンクについて同様の傾向がある。
【００３８】
ここでインバランス割合（％）とは、気筒間空燃比のばらつき度合いを表すパラメータである。即ち、インバランス割合とは、全気筒のうちある１気筒のみが燃料噴射量ズレを起こしている場合に、その燃料噴射量ズレを起こしている気筒（インバランス気筒）の燃料噴射量がどれくらいの割合で、燃料噴射量ズレを起こしていない気筒（バランス気筒）の燃料噴射量即ち基準噴射量からズレているかを示す値である。インバランス割合をＩＢ、インバランス気筒の燃料噴射量をＱｉｂ、バランス気筒の燃料噴射量即ち基準噴射量をＱｓとすると、ＩＢ＝（Ｑｉｂ−Ｑｓ）／Ｑｓで表される。インバランス割合ＩＢが大きいほど、インバランス気筒のバランス気筒に対する燃料噴射量ズレが大きく、空燃比ばらつき度合いは大きい。
【００３９】
［気筒間空燃比ばらつき異常検出］
上記の説明から理解されるように、空燃比ばらつき異常が発生すると触媒前センサ出力の変動が大きくなる。そこでこの出力変動に基づいてばらつき異常を検出することが可能である。
【００４０】
ここで、ばらつき異常の種類としては、１気筒の燃料噴射量がリッチ側（過剰側）にずれているリッチずれ異常と、１気筒の燃料噴射量がリーン側（過少側）にずれているリーンずれ異常とがある。本実施形態では、リッチずれ異常を触媒前センサ出力変動に基づいて検出し、リーンずれ異常は後述の方法によりエンジン回転変動に基づいて検出する。但し、リッチずれ異常およびリーンずれ異常を区別せず、広くばらつき異常を触媒前センサ出力変動およびエンジン回転変動の少なくとも一方に基づいて検出してもよい。
【００４１】
リッチずれ異常の検出に際しては、触媒前センサ出力の変動度合いに相関するパラメータである空燃比変動パラメータを算出すると共に、この空燃比変動パラメータを所定の異常判定値と比較して異常を検出する。ここで異常検出はバンク毎に、対応する空燃比センサである触媒前センサ２０の出力を用いて行う。
【００４２】
以下、空燃比変動パラメータの算出方法を説明する。図５は、図４のＶ部に相当する拡大図であり、特に１エンジンサイクル内の触媒前センサ出力の変動を示す。触媒前センサ出力としては、触媒前センサ２０の出力電圧Ｖｆを空燃比Ａ／Ｆに換算した値を用いる。但し触媒前センサ２０の出力電圧Ｖｆを直接用いることも可能である。
【００４３】
（Ｂ）図に示すように、ＥＣＵ１００は、１エンジンサイクル内において、所定のサンプル周期τ（単位時間、例えば４ｍｓ）毎に、触媒前センサ出力Ａ／Ｆの値を取得する。そして今回のタイミング（第２のタイミング）で取得した値Ａ／Ｆnと、前回のタイミング（第１のタイミング）で取得した値Ａ／Ｆn-1との差ΔＡ／Ｆnの絶対値を次式（１）により求める。この差ΔＡ／Ｆnは今回のタイミングにおける微分値あるいは傾きと言い換えることができる。
【００４４】
【数１】
【００４５】
最も単純には、この差ΔＡ／Ｆnが触媒前センサ出力の変動を表す。変動度合いが大きくなるほど空燃比線図の傾きが大きくなり、差ΔＡ／Ｆnが大きくなるからである。そこで所定の１タイミングにおける差ΔＡ／Ｆnの値を空燃比変動パラメータとすることができる。
【００４６】
但し、本実施形態では精度向上のため、複数の差ΔＡ／Ｆnの平均値を空燃比変動パラメータとする。本実施形態では、１エンジンサイクル内において、各タイミング毎に差ΔＡ／Ｆnを積算し、最終積算値をサンプル数Ｎで除し、１エンジンサイクル内の差ΔＡ／Ｆnの平均値を求める。そしてさらに、Ｍエンジンサイクル分（例えばＭ＝１００）だけ差ΔＡ／Ｆnの平均値を積算し、最終積算値をサイクル数Ｍで除し、Ｍエンジンサイクル内の差ΔＡ／Ｆnの平均値を求める。こうして求められた最終的な平均値を空燃比変動パラメータとし、以下「Ｘ」で表示する。
【００４７】
触媒前センサ出力の変動度合いが大きいほど空燃比変動パラメータＸは大きくなる。そこで空燃比変動パラメータＸが所定の異常判定値以上であれば異常ありと判定され、空燃比変動パラメータＸが異常判定値より小さければ異常なし、即ち正常と判定される。
【００４８】
なお、触媒前センサ出力Ａ／Ｆは増加する場合と減少する場合とがあるので、これら各場合の一方についてだけ上記差ΔＡ／Ｆnあるいはその平均値を求め、これを空燃比変動パラメータとしても良い。特に１気筒のみリッチずれの場合、当該１気筒に対応した排気ガスを触媒前センサが受けた時にその出力が急速にリッチ側に変化（すなわち急減）するので、減少側のみの値をリッチずれ検出のために用いることも可能である。もっとも、これに限定されず、増加側の値のみを用いることも可能である。
【００４９】
また、触媒前センサ出力の変動度合いに相関する如何なる値をも空燃比変動パラメータとすることができる。例えば、１エンジンサイクル内の触媒前センサ出力の最大値と最小値の差（所謂ピークトゥピーク; peak to peak）に基づいて、空燃比変動パラメータを算出することもできる。触媒前センサ出力の変動度合いが大きいほど当該差も大きくなるからである。
【００５０】
図６には、インバランス割合ＩＢと空燃比変動パラメータＸの関係を示す。図示されるように、インバランス割合ＩＢと空燃比変動パラメータＸの間には強い相関性があり、インバランス割合ＩＢが増加するほど空燃比変動パラメータＸも増加する。ここで図中のＩＢ１は、前記異常判定値に相当するインバランス割合ＩＢの値であり、例えば６０（％）である。
【００５１】
次に、リーンずれ異常の検出について説明する。この検出に際しては、エンジン回転速度の変動度合いに相関するパラメータである回転変動パラメータを算出すると共に、この回転変動パラメータを所定の異常判定値と比較して異常を検出する。この場合、異常検出はいずれのバンクであるかを問わず、単に検出されたエンジン回転速度の変動に基づいて行う。
【００５２】
図７において、（ａ）はクランク角（°ＣＡ）、（ｂ）は３０°ＣＡ時間Ｔ30（ｓ）、（ｃ）は回転変動パラメータＹの変化を示す。図示例は通常の直列４気筒エンジンの例であるが、以下の説明により本実施形態のようなＶ型６気筒エンジンにも適用可能であることが理解される。点火順序は＃１、＃３、＃４、＃２の各気筒順である。図中、「正常」とは、いずれの気筒にも空燃比ズレが生じていない場合を示し、「リーンずれ異常」とは、＃１気筒のみにインバランス割合ＩＢ＝−３０（％）のリーンずれ異常が生じている場合を示す。
【００５３】
３０°ＣＡ時間Ｔ30とは、クランクシャフトが３０°ＣＡ回転するのに要した時間のことをいう。３０°ＣＡ時間Ｔ30が長い（大きい）ほど回転速度は遅い。回転変動パラメータＹとは、今回点火気筒ＴＤＣ（圧縮上死点）と前回点火気筒ＴＤＣとの間の３０°ＣＡ時間Ｔ30の差のことをいう。なお、ここではクランクシャフトの回転角として３０°ＣＡを挙げているが、この値は任意であり、他の値（例えば１０°ＣＡ）に変更可能である。
【００５４】
まずリーンずれ異常の場合に着目する。図示例では＃１気筒にリーンずれ異常が生じているので、（ｂ）に示すように、＃１気筒を点火しても燃焼が悪化し、トルクが十分出ず、その後の３０°ＣＡ時間Ｔ30が長くなっている。これに対応して、＃１気筒ＴＤＣと＃３気筒ＴＤＣとの間の３０°ＣＡ時間Ｔ30の差は大きく、（ｃ）に示す回転変動パラメータＹの値は大きくなっている。
【００５５】
これに対し、＃１以外の気筒、例えば＃３気筒の場合は正常であるので、（ｂ）に示すように、＃３気筒ＴＤＣと＃４気筒ＴＤＣとの間の３０°ＣＡ時間Ｔ30の差は小さく、（ｃ）に示す回転変動パラメータＹの値も小さくなっている。
【００５６】
次に正常の場合に着目すると、いずれの気筒も正常であるので、気筒間の燃焼バラツキは少なく、（ｂ）に示すように、前回点火気筒ＴＤＣと今回点火気筒ＴＤＣとの間の３０°ＣＡ時間Ｔ30の差はいずれも小さくほぼ一定で、（ｃ）に示す回転変動パラメータＹの値も常に小さくほぼゼロ付近である。
【００５７】
従って、かかる回転変動パラメータＹを所定の異常判定値と比較することでリーンずれ異常を検出することが可能である。本実施形態では、ある気筒の回転変動パラメータＹが異常判定値以上となっている場合、当該気筒にリーンずれ異常が生じている旨判定する。そして全気筒の回転変動パラメータＹが異常判定値より小さい場合、リーンずれ異常が生じている気筒はなく、正常である旨判定する。
【００５８】
図８には、インバランス割合ＩＢと回転変動パラメータＹの関係を示す。図示されるように、インバランス割合ＩＢと回転変動パラメータＹの間には強い相関性があり、インバランス割合ＩＢが減少（マイナス側に増加）するほど回転変動パラメータＹは増加する。ここで図中のＩＢ２は、前記異常判定値に相当するインバランス割合ＩＢの値であり、例えば−３０（％）である。
【００５９】
ところで、ばらつき異常検出、例えば空燃比変動パラメータＸを用いたリッチずれ異常検出に際しては、噴き分け率αを図３のマップから定まる基準値から変更しなければならない場合がある。本実施形態のようなデュアル噴射式エンジンの場合、仮に噴き分け率αが小さいと、筒内噴射量に対してポート噴射量が相対的に少なくなる。よってＰＦＩ２にリッチずれ異常が生じている場合であっても、その影響がトータルの噴射量にそれほど反映されず、空燃比変動がそれほど大きくならないからである。
【００６０】
従ってこの場合には、噴き分け率αをマップから定まる基準値よりも増大する。こうすればＰＦＩ２のリッチずれ異常の影響をトータルの噴射量に大きく反映させることができ、空燃比変動を大きくすることができる。
【００６１】
以下、図９および図１０を用いて本実施形態のリッチずれ異常検出の原理を説明する。なお本実施形態では空燃比変動パラメータＸを用い、且つ噴き分け率αを変更して、吸気系の故障等に起因する空燃比ずれ即ち吸気系異常をも検出するようにしている。
【００６２】
まず図９の例を説明する。図中左側の状態Ｉは、噴き分け率αが基準値Ａ＝０．４の場合である。また図中右側の状態ＩＩは、噴き分け率αが基準値よりも大きいＢ＝０．８に変更された場合である。状態Ｉから状態ＩＩに変わると、噴き分け率αは０．４から０．８に変化し、筒内噴射量割合は減少し、ポート噴射量割合は増大する。ここでは仮に、異常判定値Ｚをインバランス割合２０％相当の値として定める。図示される波形は片バンクの触媒前センサ２０の出力波形である。すなわちここでは片バンクのみに着目する。
【００６３】
図９（ａ）は、何れの気筒のＰＦＩ２およびＤＩ３にも異常が生じておらず、また吸気系にも異常が生じていない正常時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られ、状態ＩＩでもインバランス割合０％相当の空燃比変動パラメータＸBが得られる。ＸA＜Ｚ且つＸB＜Ｚであり、この場合には正常と判定する。
【００６４】
図９（ｂ）は、何れの気筒のＰＦＩ２およびＤＩ３にも異常が生じていないが、吸気系にインバランス割合５０％相当の異常が生じている吸気系異常５０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合５０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られ、状態ＩＩでもインバランス割合５０％相当の空燃比変動パラメータＸBが得られる。ＸA≧Ｚ且つＸB≧Ｚであり、この場合には吸気系異常と判定する。なお状態Ｉと状態ＩＩとで空燃比変動パラメータＸの値が変わらない理由は、ＰＦＩ２およびＤＩ３が正常なので噴き分け率αの変化の影響を受けないからである。
【００６５】
図９（ｃ）は、１気筒のＤＩ３にインバランス割合５０％相当の異常が生じており、残りのＰＦＩ２およびＤＩ３には異常が生じておらず、吸気系にも異常が生じていないＤＩ異常５０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合３０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られる。なぜならＤＩ３の噴射割合は（１−０．４）＝０．６であり、５０％×０．６＝３０％、つまりＤＩ３の異常の影響が噴き分けの結果減じられてしまうからである。他方、状態ＩＩではインバランス割合１０％相当の空燃比変動パラメータＸBが得られる。なぜならＤＩ３の噴射割合は（１−０．８）＝０．２であり、５０％×０．２＝１０％だからである。ＸA≧Ｚ且つＸB＜Ｚであり、この場合にはＤＩ異常と判定する。
【００６６】
図９（ｄ）は、１気筒のＰＦＩ２にインバランス割合５０％相当の異常が生じており、残りのＰＦＩ２およびＤＩ３には異常が生じておらず、吸気系にも異常が生じていないＰＦＩ異常５０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合２０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られる。なぜならＰＦＩ２の噴射割合は０．４であり、５０％×０．４＝２０％、つまりＰＦＩ２の異常の影響が噴き分けの結果減じられてしまうからである。他方、状態ＩＩではインバランス割合４０％相当の空燃比変動パラメータＸBが得られる。なぜならＰＦＩ２の噴射割合は０．８であり、５０％×０．８＝４０％だからである。ＸA＜Ｚ且つＸB≧Ｚであり、この場合にはＰＦＩ異常と判定する。
【００６７】
特に、状態Ｉのまま噴き分け率αを変更（増大）しない場合には、ＰＦＩ異常を検出することができない。それ故、異常検出時に噴き分け率αを変更する必要がある。
【００６８】
次に図１０の例を説明する。この例は前記と逆で、噴き分け率が減少させられる。図中左側の状態Ｉは、噴き分け率αが基準値Ａ＝０．４の場合である。また図中右側の状態ＩＩは、噴き分け率αが基準値Ａよりも小さいＣ＝０．０の場合、すなわちＤＩ３のみで燃料噴射が行われる場合である。状態Ｉから状態ＩＩに変わると、噴き分け率αは０．４から０．０に変化し、ポート噴射量割合は減少し、筒内噴射量割合は増大する。ここでは仮に、異常判定値Ｚをインバランス割合３０％相当の値として定める。図示される波形が片バンクの触媒前センサ２０の出力波形であり、片バンクのみに着目する点は前記同様である。
【００６９】
図１０（ａ）は、何れの気筒のＰＦＩ２およびＤＩ３にも異常が生じておらず、また吸気系にも異常が生じていない正常時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られ、状態ＩＩでもインバランス割合０％相当の空燃比変動パラメータＸCが得られる。ＸA＜Ｚ且つＸC＜Ｚであり、この場合には正常と判定する。
【００７０】
図１０（ｂ）は、何れの気筒のＰＦＩ２およびＤＩ３にも異常が生じていないが、吸気系にインバランス割合５０％相当の異常が生じている吸気系異常５０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合５０％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られ、状態ＩＩでもインバランス割合５０％相当の空燃比変動パラメータＸCが得られる。ＸA≧Ｚ且つＸC≧Ｚであり、この場合には吸気系異常と判定する。
【００７１】
図１０（ｃ）は、１気筒のＤＩ３にインバランス割合４０％相当の異常が生じており、残りのＰＦＩ２およびＤＩ３には異常が生じておらず、吸気系にも異常が生じていないＤＩ異常４０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合２４％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られる。なぜならＤＩ３の噴射割合は（１−０．４）＝０．６であり、４０％×０．６＝２４％、つまりＤＩ３の異常の影響が噴き分けの結果減じられてしまうからである。他方、状態ＩＩではインバランス割合４０％相当の空燃比変動パラメータＸCが得られる。なぜならＤＩ３の噴射割合は（１−０．０）＝１．０であり、４０％×１．０＝４０％だからである。ＸA＜Ｚ且つＸC≧Ｚであり、この場合にはＤＩ異常と判定する。
【００７２】
図１０（ｄ）は、１気筒のＰＦＩ２にインバランス割合８０％相当の異常が生じており、残りのＰＦＩ２およびＤＩ３には異常が生じておらず、吸気系にも異常が生じていないＰＦＩ異常８０％時を示す。この場合、状態Ｉではインバランス割合３２％相当の空燃比変動パラメータＸAが得られる。なぜならＰＦＩ２の噴射割合は０．４であり、８０％×０．４＝３２％、つまりＰＦＩ２の異常の影響が噴き分けの結果減じられてしまうからである。他方、状態ＩＩではインバランス割合０％相当の空燃比変動パラメータＸCが得られる。なぜならＰＦＩ２の噴射割合は０．０であり、８０％×０．０＝０％だからである。ＸA≧Ｚ且つＸC＜Ｚであり、この場合にはＰＦＩ異常と判定する。
【００７３】
特に、状態Ｉのまま噴き分け率αを変更（減少）しない場合には、ＤＩ異常を検出することができない。それ故、異常検出時に噴き分け率αを変更する必要がある。
【００７４】
上記の原理に従い、ＥＣＵ１００により、例えば次の方法で片バンクに関するリッチずれ異常と吸気系異常とを検出することができる。
【００７５】
ステップＳ１：噴き分け率αが基準値Ａのときの空燃比変動パラメータＸAを取得する。
【００７６】
ステップＳ２：噴き分け率αを基準値Ａより大きい所定値Ｂに変更し、このときの空燃比変動パラメータＸBを取得する。
【００７７】
ステップＳ３：噴き分け率αを基準値Ａより小さい所定値Ｃに変更し、このときの空燃比変動パラメータＸCを取得する。
【００７８】
ステップＳ４：ＸA，ＸB，ＸCを所定の異常判定値Ｚと比較し、ＰＦＩ異常、ＤＩ異常、吸気系異常および正常のいずれかの判定を行う。この判定は次の通りである。
【００７９】
ＸA＜Ｚ、ＸB＜Ｚ、ＸC＜Ｚのときは正常と判定。
【００８０】
ＸA≧Ｚ、ＸB≧Ｚ、ＸC≧Ｚのときは吸気系異常と判定。
【００８１】
ＸA＜Ｚ、ＸB≧Ｚ、ＸC＜ＺのときはＰＦＩ異常と判定。
【００８２】
ＸA≧Ｚ、ＸB＜Ｚ、ＸC≧ＺのときはＤＩ異常と判定。
【００８３】
ステップＳ５：噴き分け率αを元の基準値Ａに復帰して、終了する。
【００８４】
このような検出方法を採用することにより、ＰＦＩ異常、ＤＩ異常および吸気系異常を区別して的確に検出することが可能となり、検出精度の向上が図れる。
【００８５】
なお、ここでは一律の異常判定値Ｚを用いたが、ＸA、ＸB、ＸCの種別毎に異常判定値の値を変えても良い。また変更後の噴き分け率αの値は、燃焼安定性、トルク変動およびＤＩ熱保護等の観点から適切に定めるのが好ましい。
【００８６】
ところで、上記の如き噴き分け率αの変更および復帰（切り替え）は、運転音の変化を伴うため、ユーザに違和感を与える虞がある。すなわち、ＰＦＩとＤＩではそれぞれのノイズ（騒音）レベルが異なるため、両者の噴射割合が変化すると運転音が変化し、ユーザに違和感を与える虞がある。
【００８７】
また、噴き分け率αの切り替えは、吸気ポート内壁における燃料付着量および燃料蒸発量のバランスを変化させ、筒内混合気の空燃比ひいては燃焼状態の一時的な荒れを生じさせる。この荒れにより一時的なトルク変化が生じ、これもユーザに違和感を与える原因となる。
【００８８】
そこで本実施形態では、特に噴き分け率αの基準値Ａへの復帰に際し、アクセルオンと同時に復帰を行うようにしている。アクセルオンはユーザが自らの意思で行うものであり、アクセルオンと同時にエンジン回転数が上昇し、車両が加速し、他の騒音や振動が発生する。よって噴き分け率αの復帰による運転音やトルクの変化を、他の騒音や振動と紛らわすことができ、ユーザの違和感を低減することができる。
【００８９】
ここで、アクセルオンとは、ユーザがアクセル部材としてのアクセルペダルに入力を与えた状態、すなわちアクセルペダルを踏み込んだ状態をいう。これとは逆のアクセルオフとは、ユーザがアクセルペダルに入力を与えてない状態、すなわちアクセルペダルを解放した状態をいう。これらアクセルオンおよびアクセルオフはアクセル開度センサ２３により検出される。すなわち、検出されたアクセル開度がゼロのとき、ＥＣＵ１００はアクセルオフと判断し、検出されたアクセル開度がゼロより大きいとき、ＥＣＵ１００はアクセルオンと判断する。アクセルオフからアクセルオンに切り替わったのと同時に、噴き分け率αの基準値Ａへの復帰が行われる。
【００９０】
図１１に、本実施形態の第１実施例に係る異常検出の様子を示す。（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数、車速、噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。
【００９１】
噴き分け率変更指示とは、所定条件成立時にＥＣＵ１００の内部で発生する噴き分け率変更指示信号のことであり、これがオンのとき噴き分け率αが検出用の値Ｂとされ、これがオフのとき噴き分け率αが基準値Ａとされる。異常検出がオンとは異常検出が実行されている状態をいい、異常検出がオフとは異常検出が実行されてない状態をいう。
【００９２】
図示例では、アクセルオフの状態で異常検出が実行され、さらにエンジン回転数がアイドル回転数で且つ車速がゼロである車両のアイドル停止中に異常検出が実行されるようになっている。変更指示は図の初期状態からオンであり、従って噴き分け率αも図の初期状態から検出用の値Ｂとされている。
【００９３】
ここで噴き分け率αに関し、例えば基準値Ａは図３のマップに従ってα1＝０であり、検出用の値Ｂは１である。この場合、噴き分け率αが基準値Ａから検出用の値Ｂに変更されると、燃料噴射はＤＩ３による筒内噴射１００％の状態から、ＰＦＩ２による吸気通路噴射１００％の状態に切り替えられる。すなわちＰＦＩ２とＤＩ３の噴射割合は、基準の第１値としての０：１００（％）から、検出用の第２値としての１００：０（％）に変更される。
【００９４】
そして逆に、噴き分け率αが検出用の値Ｂから基準値Ａに復帰されると、燃料噴射はＰＦＩ２による吸気通路噴射１００％の状態から、ＤＩ３による筒内噴射１００％の状態に切り替えられる。すなわちＰＦＩ２とＤＩ３の噴射割合は、検出用の第２値としての１００：０（％）から、基準の第１値としての０：１００（％）に復帰される。
【００９５】
図示例では、何れかの気筒のＰＦＩ２のリッチずれ異常およびリーンずれ異常を検出する目的で、噴き分け率αが検出用の値Ｂに変更されている。
【００９６】
さて、図示例では時刻ｔ１で異常検出が開始され、時刻ｔ２で異常検出が終了されている。一般的にはこの終了と同時に噴き分け率αを基準値Ａに復帰させるが、本実施形態では敢えて復帰させず、ユーザによるアクセルオンのタイミングを待つ。そして時刻ｔ３でアクセルオンになったと同時に、変更指示をオフし、噴き分け率αを基準値Ａに復帰させる。
【００９７】
アクセルオンと同時に、エンジン回転数が上昇し、車両が発進加速する。このときに発生する他の騒音や振動に、噴き分け率復帰による運転音やトルクの変化を紛らわすことで、ユーザの違和感を低減することができる。
【００９８】
特に、車両のアイドル停止中には、噴き分け率復帰による運転音やトルクの変化が生じるとこれが目立ち易いが、噴き分け率復帰をアクセルオンに合わせて行うことでこれを目立たなくすることができる。よって車両のアイドル停止中に異常検出を行う場合に本実施形態は極めて有利である。
【００９９】
もっとも、異常検出はアイドル停止中のみならず、他の条件下、例えばアクセルオフで低回転（アイドルを含む）且つ低速で車両走行しているような条件下でも実行可能である。この場合にも噴き分け率復帰をアクセルオンと同時に行うことで、噴き分け率復帰による運転音やトルクの変化を目立たなくすることができる。
【０１００】
図示例では、図１１（Ｆ）に実線で示すように、時刻ｔ３において、噴き分け率αを検出用の値Ｂから基準値Ａに瞬間的に（あるいはステップ状に）復帰させている。しかしながら、代替的に、図１１（Ｆ）に仮想線ａで示すように、噴き分け率αを検出用の値Ｂから基準値Ａに徐変（徐々に変化）させるようにしてもよい。
【０１０１】
前述したように、噴き分け率αの切り替えは、吸気ポート内壁における燃料付着量および燃料蒸発量のバランスを変化させ、筒内混合気の空燃比ひいては燃焼状態の一時的な荒れを生じさせる。図１１（Ｆ）に実線で示すように、時刻ｔ３において、吸気通路噴射１００％の状態から筒内噴射１００％の状態に瞬間的に切り替えられると、切り替え直後、吸気ポート内壁に付着していた燃料が蒸発して筒内に入り込み、筒内混合気の空燃比が想定外にリッチ側にずれる。このような空燃比荒れにより一時的なトルク変化が生じ、これもユーザに違和感を与える原因となる。
【０１０２】
しかし、図１１（Ｆ）に仮想線ａで示すように、噴き分け率αを徐変させれば、かかる空燃比荒れの影響を低減し、これによるユーザへの違和感を抑制ないし防止することができる。このような噴き分け率αの徐変は、後述する別の実施例においても、噴き分け率αの変更および復帰の少なくとも一方の際に実行することが可能である。
【０１０３】
次に、図１２には、本実施形態の第２実施例に係る異常検出の様子を示す。前記同様、（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数、車速、噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。
【０１０４】
この第２実施例では、時刻ｔ１で変更指示がオフからオンに切り替わっている。これに伴い、噴き分け率αが基準値Ａから検出用の値Ｂに変更されるが、このとき噴き分け率αは徐変される。そして噴き分け率αの変更終了時点ｔ２において、異常検出が開始される。
【０１０５】
前述したように、噴き分け率αの切り替えは、吸気ポート内壁における燃料付着量および燃料蒸発量のバランスを変化させ、筒内混合気の空燃比ひいては燃焼状態の一時的な荒れを生じさせる。もし仮に時刻ｔ１において、筒内噴射１００％の状態から吸気通路噴射１００％の状態に瞬間的に切り替えられたとすると、切り替え直後、ＰＩ２から噴射された燃料の一部が吸気ポート内壁に比較的多く付着し、その分筒内への燃料量が不足し、筒内混合気の空燃比が想定外にリーン側にずれる。このような空燃比荒れにより一時的なトルク変化が生じ、これがユーザに違和感を与える虞がある。また、空燃比荒れの結果、筒内の空燃比が暫くの間安定せず、これによって検出精度が低下する虞がある。
【０１０６】
しかしながら、本実施例のように、噴き分け率αの変更の際に噴き分け率αを徐変させることで、空燃比荒れの影響を低減し、これによるユーザへの違和感や検出精度低下を抑制ないし防止することができる。
【０１０７】
なお異常検出開始以降は、第１実施例と同様、時刻ｔ３で異常検出が終了され、時刻ｔ４でアクセルオンになったと同時に変更指示がオフされ、噴き分け率αが基準値Ａに復帰させられる。
【０１０８】
次に、図１３には、本実施形態の第３実施例に係る異常検出の様子を示す。前記同様、（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数、車速、噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。
【０１０９】
この第３実施例では、時刻ｔ１で変更指示がオフからオンに切り替わっている。そしてこれと同時に、噴き分け率αが基準値Ａから検出用の値Ｂに瞬間的に変更され、且つ異常検出が開始されている。
【０１１０】
このように噴き分け率αを瞬間的に変更すると、前述したような空燃比荒れの影響が懸念される。しかしながら本実施例では、かかる瞬間的な変更の直後に、燃料噴射量の補正を併せて実行することで、空燃比荒れの影響を低減するようにしている。
【０１１１】
燃料噴射量の補正は次のように実行される。噴き分け率αが基準値Ａから検出用の値Ｂに瞬間的に変更されると、ＰＦＩ２における燃料噴射量もゼロから所定量（ここではストイキ相当量）に瞬間的に変更される。
【０１１２】
但し、ＰＦＩ２による燃料噴射開始前は吸気ポート内壁に燃料が付着していないので、ＰＦＩ２による燃料噴射開始直後には、ＰＦＩ２からの噴射燃料のうちの比較的多くの割合が吸気ポート内壁に付着するようになる。そして吸気ポート内壁に付着した燃料は一部蒸発して筒内に入る。この付着と蒸発を複数の噴射サイクルに亘って繰り返すことで、燃料付着量は次第に多くなり、噴射燃料のうちの付着燃料の割合は次第に少なくなり、やがて燃料付着量は実際の燃料噴射量に見合った飽和量に達する。この飽和時点で燃料付着量と燃料蒸発量が平衡に達し、空燃比荒れが解消する。
【０１１３】
補正制御においては、燃料噴射量およびエンジン運転状態（回転数および負荷）に応じた平衡状態における燃料付着量と、ＰＦＩ２の燃料噴射量がゼロからストイキ相当量に瞬間的に変化した時点から平衡状態に達するまでの時間（時定数ないし応答時間）とを、予め適合により求めておく。そして、吸気ポート内壁に付着することで不足した筒内流入燃料量を算出し、これを補うように燃料噴射量を増量する。増量量を、時定数の間、１噴射サイクル毎に徐々に一定量または一定割合ずつ減衰させていく。
【０１１４】
なお、噴き分け率αが検出用の値Ｂから基準値Ａに瞬間的に復帰される逆の場合にも、同様の燃料噴射量補正を実行することが可能である。この場合、燃料噴射量およびエンジン運転状態に応じた平衡状態における燃料付着量と、ＰＦＩ２の燃料噴射量がストイキ相当量からゼロに瞬間的に変化した時点から、全ての付着燃料が蒸発する平衡状態に達するまでの時間（時定数ないし応答時間）を予め適合により求める。そして、吸気ポート内壁の付着燃料が流入することで過剰となった筒内流入燃料量を算出し、これを補うように燃料噴射量を減量する。減量量を、時定数の間、１噴射サイクル毎に徐々に一定量または一定割合ずつ減衰させていく。
【０１１５】
このような燃料噴射量の補正を実行すると、図示例の如く、噴き分け率αの瞬間的な変更と同時に即座に異常検出を開始することができる。すなわち、噴き分け率αの変更と同時に異常検出を開始しても、筒内空燃比荒れを抑制するような燃料噴射量補正がなされているので、検出精度の低下が抑制され、検出が実行可能である。従って噴き分け率αの変更開始から検出終了までの時間を短縮することができ、検出機会をより多く確保することが可能である。
【０１１６】
なお異常検出開始以降は、第１実施例と同様、時刻ｔ２で異常検出が終了され、時刻ｔ３でアクセルオンになったと同時に変更指示がオフされ、噴き分け率αが基準値Ａに復帰させられる。燃料噴射量の補正は、公知方法も含め、上記以外の他の方法によっても実行可能である。
【０１１７】
次に、図１４には、本実施形態の第４実施例に係る異常検出の様子を示す。前記同様、（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数、車速、噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。
【０１１８】
この第４実施例は図１２に示した第２実施例の変形例である。時刻ｔ１で変更指示がオフからオンに切り替わり、これと同時に、噴き分け率αの基準値Ａから検出用の値Ｂへの変更が開始される。この変更に際して、図示例では噴き分け率αが徐変されているが、噴き分け率αを瞬間的に変更してもよい。そして時刻ｔ２で噴き分け率αの変更が終了しているが、この終了時点でも異常検出は未だ開始されない。異常検出が開始されるのは、噴き分け率αの変更終了時点ｔ２から所定時間経過した後の時刻ｔ３である。このように噴き分け率αの変更終了から異常検出開始までの間に所定の待ち時間が設定されている。
【０１１９】
待ち時間を設定することにより、噴き分け率αの変更に伴う空燃比荒れの影響をさらに低減し、筒内空燃比がより安定した状態で異常検出を実行することができる。そして検出精度を一層向上することができる。
【０１２０】
待ち時間は、単純に時間で規定してもよいし、所定回数の点火が実行されるまでの時間として規定してもよいし、クランクシャフトの１回転が所定回数実行されるまでの時間として規定してもよい。かかる待ち時間を図１３に示した第３実施例に適用してもよい。
【０１２１】
異常検出開始以降は、時刻ｔ４で異常検出が終了され、時刻ｔ５でアクセルオンになったと同時に変更指示がオフされ、噴き分け率αが基準値Ａに復帰させられる。
【０１２２】
次に、図１５には、本実施形態の第５実施例に係る異常検出の様子を示す。前記同様、（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数、車速、噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。
【０１２３】
この第５実施例の主な特徴は、車両走行中に噴き分け率αの変更を行う点にある。
【０１２４】
すなわち、車両走行中の時刻ｔ１でアクセルオンからアクセルオフの状態に切り替わり、これに伴いエンジンおよび車両が減速される。そして変更指示は、時刻ｔ１より後で且つ車速がゼロに達する前の時刻ｔ２で行われる。そしてこの時刻ｔ２で噴き分け率αの変更が開始される。
【０１２５】
その後は第４実施例と同様、噴き分け率αが基準値Ａから検出用の値Ｂに徐変され、噴き分け率αの変更終了時点ｔ３から所定の待ち時間を経過した後の所定時期ｔ４において、異常検出が開始される。なお図示例において当該時期ｔ４は車速がゼロ、エンジン回転数がアイドル回転数になった時と一致させられている。この後、時刻ｔ５で異常検出が終了され、時刻ｔ６でアクセルオンになったと同時に変更指示がオフされ、噴き分け率αが基準値Ａに復帰させられる。
【０１２６】
車両走行中に噴き分け率αの変更を行うことで、噴き分け率変更による運転音の変化を、走行状態によって変化するロードノイズ、エンジン音および風切り音に紛らわせることができ、また噴き分け率変更によるトルク変化を車両振動に紛らわせることができる。よってユーザの違和感を低減することができる。
【０１２７】
本実施例において噴き分け率αの変更を開始または実行するタイミングは、車速がゼロより大きく且つ所定値以下であり、またアクセルオフの状態であるタイミングとすることができる。
【０１２８】
次に、図１６には、本実施形態の第６実施例に係る異常検出の様子を示す。前記同様、（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれアクセルのオンオフ状態、エンジン回転数および車速を示す。（Ｄ）はフューエルカット（Ｆ／Ｃ）のオンオフ状態を示す。（Ｅ）〜（Ｇ）はそれぞれ噴き分け率変更指示のオンオフ状態、異常検出のオンオフ状態、および噴き分け率を示す。フューエルカットがオンとはフューエルカットが実行されている状態、すなわち全気筒の燃料噴射が停止されている状態をいう。またフューエルカットがオフとはフューエルカットが実行されていない状態、すなわち全気筒の燃料噴射が実行されている状態をいう。
【０１２９】
この第６実施例の主な特徴は、エンジンのフューエルカットからの復帰と同時に噴き分け率αの変更を行う点にある。
【０１３０】
すなわち、車両走行中でエンジン回転数が所定の復帰回転数Ｎｃより高い時刻ｔ１において、アクセルオンからアクセルオフの状態に切り替わると、これと同時にフューエルカットが実行され、エンジンおよび車両が減速される。そしてエンジン回転数が復帰回転数Ｎｃに達したと同時に（ｔ２）、フューエルカットが終了され、フューエルカットからの復帰がなされる。そしてこれと同時に変更指示がオンされ、噴き分け率αの変更が行われる。ここでは噴き分け率αの変更を瞬間的に行い、第２実施例のような徐変も第３実施例のような燃料噴射量補正も行っていないが、これらを行ってもよい。
【０１３１】
その後、車速がゼロとなり、エンジン回転数がアイドル回転数に達した時点ｔ３で、異常検出が開始される。エンジン回転数が復帰回転数Ｎｃからアイドル回転数に低下するまでの時間（ｔ２〜ｔ３）により、筒内空燃比の荒れが低減され、検出精度向上に有利である。
【０１３２】
その後、時刻ｔ４で異常検出が終了され、時刻ｔ５でアクセルオンになったと同時に変更指示がオフされ、噴き分け率αが基準値Ａに復帰させられる。
【０１３３】
フューエルカットからの復帰と同時に噴き分け率の変更を行うことで、フューエルカット復帰による全気筒の燃料噴射を、変更後の噴き分け率で最初から開始することができる。よって、噴き分け率の変更自体による運転音およびトルク変化を無くすことができ、ユーザの違和感を低減することが可能である。
【０１３４】
また、フューエルカットからの復帰時点は、通常図示例のように、車両の走行中である。よって第５実施例と同様の理由によってもユーザの違和感を低減することができる。
【０１３５】
以上、本発明の好適な実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば本発明はＶ型以外のエンジン（直列エンジン等）にも適用可能である。エンジンの気筒数、形式、用途等に特に限定はない。前記実施形態では空燃比センサの出力変動に基づくばらつき異常検出と、エンジンの回転変動に基づくばらつき異常検出との両者を実施可能としたが、これに限らず、いずれか一方のみを実施可能としてもよい。
【０１３６】
上記各実施例の各特徴は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせ可能である。例えば、第２実施例の噴き分け率徐変は第３〜第６実施例に適用可能である。第３実施例に適用した場合、噴き分け率変更時にこれが徐変されると共に燃料噴射量が補正されることとなる。
【０１３７】
第４実施例の待ち時間は、噴き分け率変更時にこれを徐変させた場合のみならず、瞬間的に変更した場合にも適用可能である。なお第５および第６実施例の図示例（図１５，１６）において、噴き分け率変更終了から異常検出開始までの間に時間差があるが、この時間差が待ち時間に相当する。
【０１３８】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１ 内燃機関
２ 吸気通路噴射用インジェクタ（ＰＦＩ）
３ 筒内噴射用インジェクタ（ＤＩ）
４ 第１のバンク
５ 第２のバンク
２０ 触媒前センサ
２２ クランク角センサ
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１気筒当たりに二つのインジェクタを有する多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置であって、
異常検出時に両インジェクタの噴射割合を基準の第１値から検出用の第２値に変更すると共に、前記噴射割合の前記第２値から前記第１値への復帰をアクセルオンと同時に行うことを特徴とする気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項２】
アクセルオフの状態で異常検出を実行し、前記噴射割合の復帰を異常検出後のアクセルオンと同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項３】
前記内燃機関が車両に搭載されたものであり、
前記車両のアイドル停止中で且つアクセルオフの状態で異常検出を実行し、前記噴射割合の復帰を異常検出後、アクセルオン且つ車両発進と同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項４】
前記噴射割合の変更を車両走行中に行うことを特徴とする請求項２または３に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項５】
前記噴射割合の変更を前記内燃機関のフューエルカットからの復帰と同時に行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項６】
前記噴射割合の変更および復帰の少なくとも一方の際に前記噴射割合を徐変させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項７】
前記噴射割合の変更終了から異常検出開始までの間に所定の待ち時間を設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項１】
１気筒当たりに二つのインジェクタを有する多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置であって、
異常検出時に両インジェクタの噴射割合を基準の第１値から検出用の第２値に変更すると共に、前記噴射割合の前記第２値から前記第１値への復帰をアクセルオンと同時に行うことを特徴とする気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項２】
アクセルオフの状態で異常検出を実行し、前記噴射割合の復帰を異常検出後のアクセルオンと同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項３】
前記内燃機関が車両に搭載されたものであり、
前記車両のアイドル停止中で且つアクセルオフの状態で異常検出を実行し、前記噴射割合の復帰を異常検出後、アクセルオン且つ車両発進と同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項４】
前記噴射割合の変更を車両走行中に行うことを特徴とする請求項２または３に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項５】
前記噴射割合の変更を前記内燃機関のフューエルカットからの復帰と同時に行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項６】
前記噴射割合の変更および復帰の少なくとも一方の際に前記噴射割合を徐変させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【請求項７】
前記噴射割合の変更終了から異常検出開始までの間に所定の待ち時間を設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２０２３７３（Ｐ２０１２−２０２３７３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０１７７（Ｐ２０１１−７０１７７）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]