(57)【要約】【課題】空燃比のインバランスを判定する精度が向上された内燃機関の異常判定装置を提供する。【解決手段】内燃機関の異常判定装置は、エンジン１２０の出力軸の回転速度の変動を検出する検出部と、検出部で検出された回転速度の変動に基づいて空燃比のインバランスを判定するとともに、空燃比のインバランスの判定が行なわれる際に回転速度の変動を抑制するようにエンジン１２０を制御する制御部１０００とを備える。好ましくは、エンジン１２０は車両に搭載される。制御部１０００は、車両が停止しエンジン１２０が運転されるアイドル時に空燃比のインバランスの判定を行なう。好ましくは、車両は、エンジン１２０の動力を使用して発電を行なう発電機をさらに搭載する。制御部１０００は、回転速度の変動を抑制するために、エンジン１２０の出力を増加させるとともに発電機の発電量を増加させる。【選択図】図１
2014080910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関の異常判定装置であって、
前記内燃機関の出力軸の回転速度の変動を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記回転速度の変動に基づいて空燃比のインバランスを判定するとともに、前記空燃比のインバランスの判定が行なわれる際に前記回転速度の変動を抑制するように前記内燃機関を制御する制御部とを備える、内燃機関の異常判定装置。
【請求項２】
前記内燃機関は車両に搭載され、
前記制御部は、前記車両が停止し前記内燃機関が運転されるアイドル時に前記空燃比のインバランスの判定を行なう、請求項１に記載の内燃機関の異常判定装置。
【請求項３】
前記内燃機関は車両に搭載され、
前記車両は、前記内燃機関の動力を使用して発電を行なう発電機をさらに搭載し、
前記制御部は、前記回転速度の変動を抑制するために、前記内燃機関の出力を増加させるとともに前記発電機の発電量を増加させる、請求項１または２に記載の内燃機関の異常判定装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記アイドル時に前記空燃比のインバランスの判定を行なう場合には、前記アイドル時に前記空燃比のインバランスの判定を行なわない場合よりも前記回転速度の変動を抑制するために、前記内燃機関の負荷を増加させる、請求項２に記載の内燃機関の異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の異常判定装置に関し、特に、複数の気筒を有する内燃機関において、気筒間で空燃比が異なるか否かを判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両に搭載される内燃機関には複数の気筒が設けられる。多くの場合、各気筒に対してインジェクタが設けられる。したがって、一部のインジェクタのみが正常に作動しないと、気筒間で空燃比が異なる。内燃機関においては予め定められた順序で気筒毎に燃料が燃焼されるため、空燃比が不均一である場合には、燃料の燃焼により得られるトルクが気筒毎、すなわちクランク角毎に異なり得る。また、一部の気筒のみにおいて空燃比が高くなると（リーンになると）、その気筒のみにおいて失火し得る。また、一部の気筒のみが、燃焼室からクランクケース内に漏れるガス量が多くなる場合もある。その結果、内燃機関の出力軸の回転速度の変動量が大きくなり得る。
【０００３】
このような異常を検出する際に異常検出の精度を高める方法の１つが、特開２０１１−１９６１９５号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９６１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記文献では、内燃機関がアイドル状態であり、内燃機関の回転変動値が所定値以上である場合に異常検出を行なっている。
【０００６】
しかしながら、アイドル状態では、外乱が少ないものの、内燃機関の回転自体が不安定であるため、空燃比にインバランスが生じていないときでも回転変動値が大きい。そのため空燃比のインバランスが精度よく検出できない場合がある。
【０００７】
この発明の目的は、空燃比のインバランスを判定する精度が向上された内燃機関の異常判定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、要約すると、複数の気筒を有する内燃機関の異常判定装置であって、内燃機関の出力軸の回転速度の変動を検出する検出部と、検出部で検出された回転速度の変動に基づいて空燃比のインバランスを判定するとともに、空燃比のインバランスの判定が行なわれる際に回転速度の変動を抑制するように内燃機関を制御する制御部とを備える。
【０００９】
好ましくは、内燃機関は車両に搭載され、制御部は、車両が停止し内燃機関が運転されるアイドル時に空燃比のインバランスの判定を行なう。
【００１０】
好ましくは、内燃機関は車両に搭載され、車両は、内燃機関の動力を使用して発電を行なう発電機をさらに搭載し、制御部は、回転速度の変動を抑制するために、内燃機関の出力を増加させるとともに発電機の発電量を増加させる。
【００１１】
より好ましくは、制御部は、アイドル時に空燃比のインバランスの判定を行なう場合には、アイドル時に空燃比のインバランスの判定を行なわない場合よりも回転速度の変動を抑制するために、内燃機関の負荷を増加させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、空燃比のインバランス以外に起因する回転変動が低減するので、空燃比のインバランスを判定する精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】車両の一例として示されるハイブリッド車両の構成を示す図である。
【図２】エンジンにおけるエンジン回転速度とエンジントルクとの関係を説明するための図である。
【図３】ＳＯＣと充電量および放電量との関係を説明するための図である。
【図４】エンジンＥＣＵとエンジンとの接続をさらに詳細に説明するための図である。
【図５】エンジン回転速度の変動量について説明するための図である。
【図６】図１の動力分割機構２６０の共線図である。
【図７】本実施の形態で実行される異常判定処理時の充電量について説明するための図である。
【図８】本実施の形態で実行されるリーンインバランス検出の処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ１０３の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図８に示したリーンインバランス検出の処理の変形例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一または相当する部品には同一の符号を付し、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、車両の一例として示されるハイブリッド車両の構成を示す図である。なお、ハイブリッド車両以外の車両に本発明を適用するようにしてもよい。
【００１６】
図１を参照して、ハイブリッド車両は、複数の気筒が設けられた、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンなどの内燃機関（以下、単にエンジンという）１２０と、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）と、モータジェネレータ１４２（ＭＧ２）とを含む。たとえば、エンジン１２０およびモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）が駆動源として用いられる。すなわち、ハイブリッド車両は、エンジン１２０およびモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。なお、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）およびモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）は、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、ジェネレータとして機能したり、モータとして機能したりする。
【００１７】
ハイブリッド車両は、減速機１８０と、動力分割機構２６０と、走行用バッテリ２２０と、インバータ２４０と、昇圧コンバータ２４２と、制御部１０００とをさらに含む。
【００１８】
制御部１０００は、エンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０４０と、ＭＧ−ＥＣＵ１０１０と、バッテリＥＣＵ１０２０と、ＨＶ−ＥＣＵ１０３０とを含む。エンジンＥＣＵ１０４０と、ＭＧ−ＥＣＵ１０１０と、バッテリＥＣＵ１０２０と、ＨＶ−ＥＣＵ１０３０とは、相互に信号を送受信可能であるように構成される。なお、制御部１０００は、図１に示した構成に限定されず、各々が制御用コンピュータを搭載する１つまたは複数個のＥＣＵによって実現される。すなわち、図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、エンジンＥＣＵ１０４０、ＭＧ−ＥＣＵ１０１０およびＨＶ−ＥＣＵ１０３０を統合したＥＣＵを用いてもよい）。
【００１９】
減速機１８０は、エンジン１２０、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）およびモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）で発生した駆動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０からエンジン１２０、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）およびモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）に駆動力を伝達する。
【００２０】
動力分割機構２６０は、エンジン１２０が発生した駆動力をモータジェネレータ１４１（ＭＧ１）と駆動輪１６０との２経路に分配する。動力分割機構２６０には、たとえばプラネタリーギヤが用いられる。エンジン１２０はプラネタリーキャリアに連結される。モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）はサンギヤに連結される。モータジェネレータ１４２（ＭＧ２）および出力軸（駆動輪１６０）はリングギヤに連結される。モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）の回転速度を制御することにより、動力分割機構２６０は無段変速機として機能し得る。
【００２１】
なお、モータジェネレータ１４２（ＭＧ２）と減速機１８０との間に減速ギヤ機構をさらに設けても良い。
【００２２】
走行用バッテリ２２０は、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）およびモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）を駆動するための電力を蓄える。インバータ２４０は、走行用バッテリ２２０の直流を交流に変換したり、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）およびモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）の交流を直流に変換したりする。昇圧コンバータ２４２は、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間で電圧を変換する。
【００２３】
エンジンＥＣＵ１０４０は、クランク角センサ７０７などのセンサ出力とＨＶ−ＥＣＵ１０３０からの指令とに基づいて、エンジン１２０を制御する。ＭＧ−ＥＣＵ１０１０は、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４１（ＭＧ１）、モータジェネレータ１４２（ＭＧ２）、バッテリＥＣＵ１０２０およびインバータ２４０を制御する。バッテリＥＣＵ１０２０は、昇圧コンバータ２４２と、走行用バッテリ２２０の充放電状態を制御する。
【００２４】
ＨＶ−ＥＣＵ１０３０は、エンジンＥＣＵ１０４０、ＭＧ−ＥＣＵ１０１０およびバッテリＥＣＵ１０２０を管理することによって、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御する。
【００２５】
ハイブリッド車両は、発進時や低速走行時などのエンジン１２０の効率が悪い場合に、モータジェネレータ１４２（ＭＧ２）からの駆動力のみにより走行するように制御される。
【００２６】
通常走行時には、エンジン１２０およびモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）の両方からの駆動力により走行するようにハイブリッド車両が制御される。たとえば動力分割機構２６０により分割されたエンジン１２０の駆動力の一方で駆動輪１６０が駆動される。他方でモータジェネレータ１４１（ＭＧ１）が発電するように駆動される。モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）が発電した電力でモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）が駆動される。これにより、エンジン１２０がモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）によってアシストされる。
【００２７】
高速走行時には、駆動輪１６０に対して駆動力を追加するように、走行用バッテリ２２０からの電力がモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）に供給されてモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）の出力が増大される。
【００２８】
減速時には、駆動輪１６０により従動するモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）がジェネレータとして機能して回生発電する。回生された電力は走行用バッテリ２２０に蓄えられる。
【００２９】
走行用バッテリ２２０の残存容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が低下した場合には、エンジン１２０の出力パワーを増大することにより、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）の発電量が増大される。モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）が発電した電力は、走行用バッテリ２２０に充電される。
【００３０】
本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ１０３０は、ハイブリッド車両の走行に必要なパワー（トルクと回転速度との積として算出される仕事率）ならびに走行用バッテリ２２０への充電量などを含む目標パワーを設定する。ハイブリッド車両の走行に必要なパワーは、たとえばアクセルポジションセンサ１０３２により検出されるアクセル開度および車速センサ１０３４により検出される車速に応じて定められる。なお、目標パワーの代わりに目標駆動力、目標加速度もしくは目標トルクなどを定めるようにしてもよい。
【００３１】
ＨＶ−ＥＣＵ１０３０は、目標パワーをエンジンＥＣＵ１０４０からの出力パワーとモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）からの出力パワーとで分担して実現するように、エンジンＥＣＵ１０４０、ＭＧ−ＥＣＵ１０１０およびバッテリＥＣＵ１０２０を制御する。
【００３２】
すなわち、エンジンＥＣＵ１０４０からの出力パワーとモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）からの出力パワーとの和が目標パワーになるように、エンジンＥＣＵ１０４０からの出力パワーならびにモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）からの出力パワーが定められる。エンジン１２０およびモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）は、それぞれに対して定められた出力パワーを実現するように制御される。
【００３３】
図２は、エンジンにおけるエンジン回転速度とエンジントルクとの関係を説明するための図である。
【００３４】
本実施の形態において、エンジン１２０は、図２に示すように、エンジン１２０が出力すべきパワーに対して、燃費が好適になると考えられるエンジントルクおよびエンジン１２０の出力軸回転速度（以下、エンジン回転速度とも記載する）を実現するように制御される。
【００３５】
燃費が好適になるエンジントルクおよびエンジン回転速度は、たとえば、ハイブリッド車両の開発における実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて、ドライバビリティなどに関する種々の条件を満たし得る範囲で最も良い燃費を実現するように開発者により定められる。
【００３６】
また、本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ１０３０は、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが予め定められた目標値（制御中心値）になるように、ＭＧ−ＥＣＵ１０１０およびバッテリＥＣＵ１０２０に対して指令する。
【００３７】
図３は、ＳＯＣと充電量および放電量との関係を説明するための図である。図３においてラインＣ０は通常時の関係を示し、ラインＣ１はアイドル時におけるリーンインバランス検出時の関係を示す。
【００３８】
走行時などの通常時はラインＣ０に示すように、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが目標値Ａよりも小さい場合には、走行用バッテリ２２０が充電される。走行用バッテリ２２０のＳＯＣが目標値Ａよりも小さいほど、走行用バッテリ２２０への充電量（充電電力）がより大きくされる。
【００３９】
アイドル時におけるリーンインバランス検出時には、必要に応じてラインＣ０はラインＣ１に切り替えられる。これにより、充電量が増加される。
【００４０】
走行用バッテリ２２０のＳＯＣが目標値Ａよりも大きい場合には、走行用バッテリ２２０から放電される。走行用バッテリ２２０のＳＯＣが目標値Ａよりも大きいほど、走行用バッテリ２２０からの放電量（放電電力）がより大きくされる。
【００４１】
走行用バッテリ２２０のＳＯＣの目標値は、たとえばＨＶ−ＥＣＵ１０３０により設定される。ＨＶ−ＥＣＵ１０３０により設定された目標値は、ＭＧ−ＥＣＵ１０１０およびバッテリＥＣＵ１０２０に送信される。
【００４２】
走行用バッテリ２２０のＳＯＣは、たとえば、走行用バッテリ２２０からの放電電流、走行用バッテリ２２０への充電電流および走行用バッテリ２２０の電圧などをモニタすることにより、バッテリＥＣＵ１０２０が算出する。ＨＶ−ＥＣＵ１０３０には、バッテリＥＣＵ１０２０からＳＯＣを表わす信号が入力される。
【００４３】
なお、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが目標値になるように制御する方法、ならびにＳＯＣを算出する方法については周知の一般的な技術を利用すればよいためここではそのさらなる説明は繰返さない。
【００４４】
図４は、エンジンＥＣＵとエンジンとの接続をさらに詳細に説明するための図である。
図４を参照して、エンジンＥＣＵ１０４０によって制御されるエンジン１２０についてさらに説明する。
【００４５】
エアクリーナ２００から吸入された空気が、吸気通路２１０を通ってエンジン１２０の燃焼室に導入される。吸入空気量はエアフローメータ２０２により検出されて、エンジンＥＣＵ１０４０に吸入空気量を表わす信号が入力される。吸入空気量は、スロットルバルブ３００の開度により変化する。このスロットルバルブ３００の開度は、エンジンＥＣＵ１０４０からの信号に基づいて作動したスロットルモータ３０４により変化される。スロットルバルブ３００の開度は、スロットルポジションセンサ３０２により検出されて、エンジンＥＣＵ１０４０にスロットルバルブ３００の開度を表わす信号が入力される。
【００４６】
燃料は、フューエルタンク４００に貯蔵され、フューエルポンプ４０２により高圧フューエルポンプ８００を介してインジェクタ８０４から燃焼室に噴射される。インテークマニホールドから導入された空気と、フューエルタンク４００からインジェクタ８０４を介して燃焼室に噴射された燃料との混合気が、点火プラグ８０８により点火される。なお、筒内に向けて燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタの代わりにもしくは加えて、吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射用インジェクタを設けてもよい。
【００４７】
フューエルタンク４００から気化した燃料は、チャコールキャニスタ４０４により捕集される。チャコールキャニスタ４０４により捕集された気化燃料は、たとえば、フューエルタンク４００内部の圧力がしきい値を超えると、吸気通路２１０にパージされる。パージされた気化燃料は燃焼室内に吸入されて、燃焼される。
【００４８】
パージ量は、チャコールキャニスタ４０４と吸気通路２１０とを連結する通路４１０に設けられたキャニスタパージ用ＶＳＶ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｖａｌｖｅ）４０６により制御される。キャニスタパージ用ＶＳＶ４０６が開くと、気化燃料がパージされる。キャニスタパージ用ＶＳＶ４０６が閉じると、気化燃料のパージが停止される。
【００４９】
キャニスタパージ用ＶＳＶ４０６は、エンジンＥＣＵ１０４０により制御される。たとえば、エンジンＥＣＵ１０４０がキャニスタパージ用ＶＳＶ４０６にデューティ信号を出力することにより、キャニスタパージ用ＶＳＶ４０６の開度が制御される。
【００５０】
フューエルタンク４００の内部の圧力は、圧力センサ４０８により検出され、圧力を示す信号がエンジンＥＣＵ１０４０に送信される。ＨＶ−ＥＣＵ１０３０には、エンジンＥＣＵ１０４０からフューエルタンク４００の内部の圧力を表わす信号が入力される。その他、ＨＶ−ＥＣＵ１０３０には、エンジン回転速度などのエンジンの運転状態のパラメータを表わす信号がエンジンＥＣＵ１０４０を経由して入力される。
【００５１】
排気ガスは、エキゾーストマニホールドを通り、三元触媒コンバータ９００および三元触媒コンバータ９０２を通って、大気に排出される。
【００５２】
排気ガスの一部は、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置のＥＧＲパイプ５００を通って吸気通路２１０に還流される。ＥＧＲ装置により還流される排気ガスの流量は、ＥＧＲバルブ５０２により制御される。ＥＧＲバルブ５０２は、エンジンＥＣＵ１０４０によりデューティ制御される。エンジンＥＣＵ１０４０は、エンジン回転速度、アクセルポジションセンサ１０３２からの信号などの各種の信号に基づいて、ＥＧＲバルブ５０２の開度を制御する。
【００５３】
ＥＧＲ装置は、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気系へ再循環させ、新しい混合気と混ぜて燃焼温度を下げることにより、未燃焼燃料、ポンピングロス、窒素酸化物（ＮＯｘ）およびノッキングなどを低減する。
【００５４】
排気ガス中の酸素濃度は、空燃比のフィードバック制御のために酸素センサ７１０，７１２からの信号により検出されて、エンジンＥＣＵ１０４０に酸素濃度を表わす信号が入力される、排気ガス中の酸素濃度から混合気の空燃比が検出される。
【００５５】
エンジンＥＣＵ１０４０は、各センサからの信号により最適な点火時期を算出し、点火プラグ８０８に点火信号を出力する。たとえば、エンジン回転速度、カムポジション、吸気量、スロットルバルブ開度、エンジン冷却水温などに基づいて、点火時期が算出される。
【００５６】
算出された点火時期は、ノックコントロールシステムにより補正される。ノックセンサ７０４によりノッキングが検出されると、ノッキングが発生しなくなるまで一定角度ずつ点火時期が遅角される。一方、ノッキングが発生しなくなると一定角度ずつ点火時期が進角される。
【００５７】
また、本実施の形態において、エンジンＥＣＵ１０４０は、空燃比が不均一（インバランス）になる異常を検出すべく、エンジン回転速度の変動量に基いて、複数の気筒間で空燃比が異なるか否かを判定する。たとえば、エンジン回転速度の変動量は、クランク角センサ７０７の出力に基づいて検出される。
【００５８】
図５は、エンジン回転速度の変動量について説明するための図である。一例として、図５に示すように、エンジン回転速度の変動量がしきい値以上である場合には、、複数の気筒間で空燃比が異なると判定される。変動量は、たとえば、特定のクランク角の期間（たとえ７２０°）の間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値との差として得られる。回転変動により空燃比のインバランスを検出する方法には、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。
【００５９】
図６は、図１の動力分割機構２６０の共線図である。図６を参照して、左から順に、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）の回転速度、エンジンの回転速度、およびモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）の回転速度が示される。共線図において、上記３つの回転速度は直線上に並ぶ。したがって、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転速度が決定すると他の１軸の回転速度は強制的に定まる。
【００６０】
停車時には、車輪が回転していないので、出力軸でもあるモータジェネレータ１４２（ＭＧ２）の回転軸の回転速度はゼロである。空燃比のインバランスの検出を行なわない通常時には、ラインＬ０に示すような位置になるようにエンジン回転速度およびモータジェネレータ１４１（ＭＧ１）の回転速度が制御される。この時、エンジンはトルクＴＥ０を発生し、これに釣合うようにモータジェネレータ１４１（ＭＧ１）のトルクＴＧ０が発生される。
【００６１】
そして、本実施の形態の内燃機関の異常判定装置は、空燃比のインバランスの検出を行なう場合には、ラインＬ１に示すように、トルクＴＥ１が発生される。トルクＴＥ１はトルクＴＥ０よりも大きい。これに釣合うようにモータジェネレータ１４１（ＭＧ１）のトルクＴＧ１が発生される。トルクＴＧ１もトルクＴＧ０よりも大きい。これはモータジェネレータ１４１（ＭＧ１）の発電量を増大させることに相当する。
【００６２】
図７は、本実施の形態で実行される異常判定処理時の充電量について説明するための図である。図７を参照して、横軸にモータジェネレータ１４１（ＭＧ１）の発電量が示され、縦軸にエンジンの回転変動量が示される。ラインＶＩは、インバランスが発生した場合の充電量と回転変動量の関係を示すグラフである。ラインＶＮは、インバランスが発生していない正常な場合の充電量と回転変動量の関係を示すグラフである。停車中の充電量は、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）の発電量に等しく、発電量はトルクＴＧで決定される。
【００６３】
図１に示したハイブリッド車両では、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）によって、エンジン回転速度が目標回転数に追従しているように制御している。充電量を増やすほど回転変動を抑制することが可能である。すなわち、負荷運転となりエンジンの各気筒の燃焼が強くなるので、回転速度の変動のバランスが減少する。そしてラインＶＮに示すようにある程度以上の充電量であれば、回転変動量はＶＰ１でほぼ一定となる。
【００６４】
モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）のトルクＴＧがトルクＴＧ０の場合には、インバランス発生時の回転変動量ＶＦ０に対して正常時の回転変動量ＶＰ０である。
【００６５】
これに対して、充電量を増加させモータジェネレータ１４１（ＭＧ１）のトルクＴＧがトルクＴＧ１に増加した場合には、正常時の変動量ＶＰ１は変動量ＶＰ０に対してかなり小さくなる。したがって、バッテリに充電が可能な状態であれば、最適な充電量に設定すると、正常時の回転変動量ＶＰとインバランス発生時の回転変動量ＶＦとの比率を大きくすることができ、インバランス発生の有無を判定することが容易となる。
【００６６】
すなわち、トルクＴＧ０の場合の比率ＶＦ０／ＶＰ０に比べて、トルクＴＧ１の場合の比率ＶＦ１／ＶＰ１が大きくなるので、充電量を増加させモータジェネレータ１４１（ＭＧ１）にトルクＴＧ１が発生するようにしてインバランス発生の有無の判定を実行する。
【００６７】
つまり、充電量を増加させることが可能であって、アイドル時に空燃比のインバランスの判定を行なう場合には、アイドル時に空燃比のインバランスの判定を行なわない場合よりも回転速度の変動を抑制するために、発電量を増加させることによってエンジン１２０の負荷を増加させる。
【００６８】
正常保障範囲内の気筒間トルク差は、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）のトルクにより実回転速度を目標回転速度に追従させることができるので、回転変動量は小さくなる。これに対して、気筒間トルク差が大となるリーンインバランス発生時には、実回転速度を目標回転速度に追従させきれず、回転変動量が大きくなる。
【００６９】
モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）のトルクをＴＧ０からＴＧ１まで増加させれば、比率ＶＦ／ＶＰは次第に増加するが、トルクをＴＧ１よりもさらに増加させると比率ＶＦ／ＶＰは減少してしまう。したがって、トルクを最適なＴＧ１に設定してインバランスの発生有無の判定を行なうのが好適である。この場合、正常時とインバランス発生時とで平均の差が同じ場合に、標準偏差が縮小し、Ｓ／Ｎ比が拡大する。また、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）のトルクによってエンジンに負荷運転をさせることにより、動力分割機構他のギヤ機構のガタ詰めの効果もある。
【００７０】
図８は、本実施の形態で実行されるリーンインバランス検出の処理を説明するためのフローチャートである。図８を参照して、まずステップＳ１０１において、停車アイドル中、かつリーンインバランス検出条件が成立するか否かが判断される。具体的には、エンジン冷却水の水温が所定値以上であり、目標エンジン回転速度が所定範囲内、エンジン回転速度が目標回転速度の範囲内など、リーンインバランスの検出を正しく実施できる条件ｇが整っている場合にステップＳ１０１の条件が成立する。
【００７１】
ステップＳ１０１において、条件が成立していない場合には、ステップＳ１０６に処理が進み通常制御が行なわれる。
【００７２】
一方、ステップＳ１０１において、条件が成立した場合にはステップＳ１０２に処理が進む。ステップＳ１０２では、充電制御を実行可能であるか否かが判断される。具体的には、図１の走行用バッテリ２２０が充電を許容できる場合に充電制御が実行可能であり、充電を許容できない場合には充電制御が実行可能でない。たとえば、電池温度が所定範囲に無い場合（高温あるいは低温である）や、ＳＯＣが上限値に達し充電電力を受け入れることができない場合などが充電を許容できない場合である。
【００７３】
ステップＳ１０２で充電制御実行可能と判断された場合にはステップＳ１０３に処理が進み、充電制御実行不可能と判断された場合には、ステップＳ１０４に処理が進む。
【００７４】
ステップＳ１０３では、後に図９で説明するような充電制御が実行される。ステップＳ１０４では充電制御を行なわない場合にリーンインバランスの判定を行なうのに最適なエンジン運転が実行される。たとえば、エンジンの点火時期を通常アイドル時よりも遅角させることなどが行なわれる。
【００７５】
ステップＳ１０３またはステップＳ１０４の処理に続きステップＳ１０５の処理が実行される。ステップＳ１０５では、リーンインバランス検出が実行される。具体的には、クランク角センサなどの出力に基づいて、エンジンの回転速度の変動量が検出され、この変動力に基づいて各気筒の空燃比が正常であるかそれとも各気筒の空燃比にインバランスが生じているかが判断される。
【００７６】
そして、ステップＳ１０５またはステップＳ１０６の後にはステップＳ１０７に処理が進みこのフローチャートの制御は終了する。
【００７７】
図９は、図８のステップＳ１０３の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図９を参照して、まず処理が開始されるとステップＳ２０１において充電量の設定が行なわれる。通常では、図３のラインＣ０に設定されていた目標充電量がラインＣ１に示すようにかさ上げされ、充電量が増加される。すると図６に示すように、エンジンの負荷を増加させるようにラインＬ０からラインＬ１に共線図が変化する。この共線図の変化は予めわかっているので、ステップＳ２０２においてラインＬ１に基づいてエンジン目標回転速度が設定され、またトルクＴＥ１が出力されるようにステップＳ２０３でエンジン目標出力が算出される。
【００７８】
続いて、ステップＳ２０４において、エンジンＥＣＵ１０４０が目標出力、目標回転速度に応じた空気量および点火時期でエンジンを運転する。さらにステップＳ２０５において、エンジン目標回転速度と実際の回転速度との偏差から、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）によってエンジンの回転速度が制御される。なお、ステップＳ２０４における偏差が次回のルーチンにおけるステップＳ２０３の処理に反映される。
【００７９】
このように、エンジンが目標回転速度に追従するように、モータジェネレータ１４１（ＭＧ１）のトルクが制御され発電量が調整される。
【００８０】
本実施の形態では、充電可能な状態であれば、停車かつエンジンアイドル時に充電量を増加させて正常時の回転変動量を減少させるようにして判定を行なうので、インバランスが生じた場合の回転変動量の拡大を検出しやすくなる。
【００８１】
［変形例１］
図１０は、図８に示したリーンインバランス検出の処理の変形例を説明するためのフローチャートである。図１０のフローチャートの処理は、図８のフローチャートにおいてステップＳ１０３とステップＳ１０５との間にステップＳ１０３Ａが実行される。図１０のフローチャートの他の部分は図８で既に説明したので、ここでは説明は繰返さない。
【００８２】
ステップＳ１０３Ａでは、充電制御に加えて、エンジン運転条件がリーンインバランス検出に適するように変更される。たとえば、点火時期がステップＳ１０６における通常制御時よりも遅角される。
【００８３】
［変形例２］
図９の充電制御処理は、ハイブリッド自動車を想定しているが、図９のステップＳ２０５を除いたフローチャートの処理が実行されても良い。この場合には、たとえばオルタネータの出力を増加させてエンジン負荷を増加させるなどすれば、ハイブリッド自動車ではない通常のガソリン車やディーゼル車でも同様にリーンインバランスの検出精度を高めることが可能である。
【００８４】
最後に、再び図を参照して本実施の形態および変形例について総括する。図１、図４を参照して、内燃機関の異常判定装置は、エンジン１２０の出力軸の回転速度の変動を検出する検出部（クランク角センサ７０７など）と、検出部で検出された回転速度の変動に基づいて空燃比のインバランスを判定するとともに、空燃比のインバランスの判定が行なわれる際に回転速度の変動を抑制するようにエンジン１２０を制御する制御部１０００とを備える。
【００８５】
好ましくは、エンジン１２０は車両に搭載される。制御部１０００は、車両が停止しエンジン１２０が運転されるアイドル時に空燃比のインバランスの判定を行なう。好ましくは、車両は、エンジン１２０の動力を使用して発電を行なう発電機をさらに搭載する。制御部は、回転速度の変動を抑制するために、エンジン１２０の出力を増加させるとともに発電機（モータジェネレータ１４１または図示しないオルタネータ）の発電量を増加させる。
【００８６】
より好ましくは、制御部１０００は、図３、図６、図７を用いて説明したように、アイドル時に空燃比のインバランスの判定を行なう場合には、アイドル時に空燃比のインバランスの判定を行なわない場合よりも回転速度の変動を抑制するために、エンジン１２０の負荷を増加させる。
【００８７】
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て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。
【符号の説明】
【００８８】
１２０  エンジン、１４１，１４２  モータジェネレータ、１６０  駆動輪、１８０  減速機、２００  エアクリーナ、２０２  エアフローメータ、２１０  吸気通路、２２０  走行用バッテリ、２４０  インバータ、２４２  昇圧コンバータ、２６０  動力分割機構、３００  スロットルバルブ、３０２  スロットルポジションセンサ、３０４  スロットルモータ、４００  フューエルタンク、４０２  フューエルポンプ、４０４  チャコールキャニスタ、４０６  キャニスタパージ用ＶＳＶ、４０８  圧力センサ、４１０  通路、５００  パイプ、５０２  ＥＧＲバルブ、７０４  ノックセンサ、７１０，７１２  酸素センサ、８００  高圧フューエルポンプ、８０４  インジェクタ、８０８  点火プラグ、９００，９０２  三元触媒コンバータ、１０００  制御部、１０１０  ＭＧ−ＥＣＵ、１０２０  バッテリＥＣＵ、１０３０  ＨＶ−ＥＣＵ、１０３２  アクセルポジションセンサ、１０３４  車速センサ、１０４０  エンジンＥＣＵ。
【図１】
2014080910.tif 000003
【図２】
2014080910.tif 000004
【図３】
2014080910.tif 000005
【図４】
2014080910.tif 000006
【図５】
2014080910.tif 000007
【図６】
2014080910.tif 000008
【図７】
2014080910.tif 000009
【図８】
2014080910.tif 000010
【図９】
2014080910.tif 000011
【図１０】
2014080910.tif 000012