(57)【要約】【課題】空燃比のインバランス状態を精度高く検出する。【解決手段】ＥＣＵは、フューエルカット制御が開始されてから所定時間以上が経過した場合に（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、対象気筒Ａに対して噴射制御を実行するステップ（Ｓ１２０）と、対象気筒Ａに対する燃料の噴射回数が所定以上となる場合に（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、対象気筒Ａに対する噴射制御を停止するステップ（Ｓ１２４）と、センサ出力値の最小値Ｂを算出するステップ（Ｓ１２８）と、最小値Ｂが所定値Ｍよりも大きい場合に（Ｓ１２８にてＮＯ）、リーン異常仮判定フラグをオン状態にするステップ（Ｓ１３４）と、最小値Ｂが所定値Ｎよりも小さい場合に（Ｓ１３０にてＮＯ）、リッチ異常仮判定フラグをオン状態にするステップ（Ｓ１３６）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有するエンジンと、
前記エンジンの排気通路に設けられる空燃比センサと、
前記複数の気筒への燃料供給を停止するフューエルカット制御を実行する場合に、前記複数の気筒のうちのいずれか一つの対象気筒に対して燃料を噴射し、前記燃料の噴射後の前記空燃比センサの出力値に基づいて前記対象気筒における空燃比がインバランス状態であるか否かを判定する制御装置とを含む、車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記フューエルカット制御を開始してから予め定められた時間が経過した後に前記対象気筒に対して前記燃料を噴射し、
前記予め定められた時間は、前記フューエルカット制御が開始されてから前記空燃比センサの前記出力値の変動が収束するまでの時間である、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記フューエルカット制御を実行する場合に、前記対象気筒に対して前記燃料を噴射した後の前記空燃比センサの前記出力値のうちの最もリッチ側に変動した変動値に基づいて前記空燃比が前記インバランス状態であるか否かを判定する、請求項１に記載の車両。
【請求項４】
前記制御装置は、前記フューエルカット制御を実行する場合に、前記対象気筒に対して前記燃料を噴射してから予め定められた時間が経過した後の前記空燃比センサの前記出力値に基づいて前記空燃比がインバランス状態であるか否かを判定する、請求項１に記載の車両。
【請求項５】
前記制御装置は、前記フューエルカット制御を実行する場合に、前記対象気筒に対して前記燃料を噴射してから前記エンジンの出力軸が予め定められた角度だけ回転した後の前記空燃比センサの前記出力値に基づいて前記空燃比が前記インバランス状態であるか否かを判定する、請求項１に記載の車両。
【請求項６】
前記制御装置は、前記フューエルカット制御を実行する場合に、前記対象気筒に対して予め定められた回数だけ前記燃料を噴射する、請求項１に記載の車両。
【請求項７】
前記制御装置は、前記フューエルカット制御を実行する場合に、前記対象気筒に対して予め定められた量の前記燃料を噴射し、
前記予め定められた量は、前記対象気筒における前記空燃比が少なくとも燃焼可能な空燃比の上限値よりも大きい値となる燃料量である、請求項１に記載の車両。
【請求項８】
前記制御装置は、前記フューエルカット制御を実行する場合に、前記空燃比センサの前記出力値に基づいて前記空燃比が前記インバランス状態であると判定した後に、前記エンジンの作動中における前記空燃比センサの前記出力値および前記エンジンの出力軸の回転速度のうちの少なくともいずれか一方に基づいて前記空燃比が前記インバランス状態であるか否かを確定する、請求項１に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒を有するエンジンの空燃比のインバランス状態を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１１−１９６１９５号公報（特許文献１）は、エンジンの回転速度の変動に基づいて複数の気筒を有するエンジンの各気筒における空燃比がリーン側のインバランス状態であるか否かを判定する技術を開示する。また、エンジンの作動中における空燃比センサの出力値の変動に基づいてエンジンの各気筒における空燃比がリッチ側のインバランス状態であるか否かを判定する技術が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、エンジンの回転速度の変動やエンジンの作動中における空燃比の変動は、複数の要因により発生し得るため、これらの変動に基づいてエンジンの特定の気筒における空燃比がインバランス状態であるか否かを精度高く判定できない可能性がある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、空燃比のインバランス状態を精度高く検出する車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のある局面に係る車両は、複数の気筒を有するエンジンと、エンジンの排気通路に設けられる空燃比センサと、複数の気筒への燃料供給を停止するフューエルカット制御を実行する場合に、複数の気筒のうちのいずれか一つの対象気筒に対して燃料を噴射し、燃料の噴射後の空燃比センサの出力値に基づいて対象気筒における空燃比がインバランス状態であるか否かを判定する制御装置とを含む。
【０００７】
好ましくは、制御装置は、フューエルカット制御を開始してから予め定められた時間が経過した後に対象気筒に対して燃料を噴射する。予め定められた時間は、フューエルカット制御が開始されてから空燃比センサの出力値の変動が収束するまでの時間である。
【０００８】
さらに好ましくは、制御装置は、フューエルカット制御を実行する場合に、対象気筒に対して燃料を噴射した後の空燃比センサの出力値のうちの最もリッチ側に変動した変動値に基づいて空燃比がインバランス状態であるか否かを判定する。
【０００９】
さらに好ましくは、制御装置は、フューエルカット制御を実行する場合に、対象気筒に対して燃料を噴射してから予め定められた時間が経過した後の空燃比センサの出力値に基づいて空燃比がインバランス状態であるか否かを判定する。
【００１０】
さらに好ましくは、制御装置は、フューエルカット制御を実行する場合に、対象気筒に対して燃料を噴射してからエンジンの出力軸が予め定められた角度だけ回転した後の空燃比センサの出力値に基づいて空燃比がインバランス状態であるか否かを判定する。
【００１１】
さらに好ましくは、制御装置は、フューエルカット制御を実行する場合に、対象気筒に対して予め定められた回数だけ燃料を噴射する。
【００１２】
さらに好ましくは、制御装置は、フューエルカット制御を実行する場合に、対象気筒に対して予め定められた量の前記燃料を噴射する。予め定められた量は、対象気筒における空燃比が少なくとも燃焼可能な空燃比の上限値よりも大きい値となる燃料量である。
【００１３】
さらに好ましくは、制御装置は、フューエルカット制御を実行する場合に、空燃比センサの出力値に基づいて空燃比がインバランス状態であると判定した後に、エンジンの作動中における空燃比センサの出力値およびエンジンの出力軸の回転速度のうちの少なくともいずれか一方に基づいて空燃比がインバランス状態であるか否かを確定する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、フューエルカット制御が実施される場合には対象気筒以外の他の気筒に対して燃料噴射が行なわれないため、エンジンの運転状態の変化による外乱や他の気筒における燃焼に起因した外乱の発生を抑制して、対象気筒の空燃比を精度高く検出することができる。そのため、対象気筒の空燃比がインバランス状態であるか否かを精度高く判定することができる。したがって、空燃比のインバランス状態を精度高く検出する車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る車両の全体ブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る車両に搭載されたエンジンの構成図である。
【図３】本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵの機能ブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。
【図５】本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。
【図６】空燃比センサの出力値と空燃比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返されない。
【００１７】
図１を参照して、本実施の形態に係るハイブリッド車両１（以下、単に車両１と記載する）の全体ブロック図を説明する。車両１は、トランスミッション８と、エンジン１０と、トーショナルダンパ１８と、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）６０と、バッテリ７０と、駆動輪７２と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）２００とを含む。
【００１８】
トランスミッション８は、駆動軸１６と、第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記載する）２０と、第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと記載する）３０と、動力分割装置４０と、減速機５８とを含む。
【００１９】
この車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０のうちの少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。２経路のうちの一方の経路は減速機５８を介して駆動輪７２へ伝達される経路であり、他方の経路は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。
【００２０】
第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、たとえば、三相交流回転電機である。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、ＰＣＵ６０によって駆動される。
【００２１】
第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電してＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０を充電するジェネレータとしての機能を有する。また、第１ＭＧ２０は、バッテリ７０からの電力を受けてエンジン１０の出力軸であるクランク軸を回転させる。これによって、第１ＭＧ２０は、エンジン１０を始動するスタータとしての機能を有する。
【００２２】
第２ＭＧ３０は、バッテリ７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪７２に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第２ＭＧ３０は、回生制動によって発電された電力を用いてＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。
【００２３】
エンジン１０は、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であって、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ１に基づいて制御される。
【００２４】
エンジン１０のクランク軸に対向した位置には、クランクポジションセンサ１１が設けられる。クランクポジションセンサ１１は、エンジン１０の回転速度Ｎｅを検出する。クランクポジションセンサ１１は、検出したエンジン１０の回転速度Ｎｅを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００２５】
なお、クランクポジションセンサ１１は、エンジン１０のクランク軸の回転角および角速度を検出し、ＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ１１から受信した回転角および角速度に基づいてエンジン１０の回転速度Ｎｅを算出するようにしてもよい。
【００２６】
図２に示すように、本実施の形態においては、エンジン１０は、１番気筒から４番気筒までの４つの気筒１１２を含む。複数の気筒１１２内の頂部の各々には、点火プラグ１１０が設けられる。
【００２７】
なお、エンジン１０としては、図１および図２に示すような直列の４気筒のエンジンに限定されるものではなく、たとえば、直列の３気筒、Ｖ型の６気筒、Ｖ型の８気筒あるいは直列の６気筒などの複数の気筒から構成される各種形式のエンジンであってもよい。
【００２８】
エンジン１０の吸気側には、吸気マニホールド８０が連結されている。吸気マニホールド８０の上流側には、吸気管８２の一方端が連結されている。吸気管８２には、エアフローメータ８４と、スロットルバルブ８６と、スロットルモータ８８と、エアクリーナ９０とが設けられる。
【００２９】
エアフローメータ８４は、エンジン１０の吸入空気量Ｑａｉｒを検出する。本実施の形態において、エアフローメータ８４は、エンジン１０の吸入空気量Ｑａｉｒに比例した出力電圧を発生し、発生した出力電圧をＥＣＵ２００に入力する。エアフローメータ８４には、吸気温を検出するセンサが内蔵されていてもよい。
【００３０】
スロットルバルブ８６は、吸入空気量Ｑａｉｒを調整する。スロットルモータ８８は、ＥＣＵ２００からの制御信号に基づいてスロットルバルブ８６を駆動する。エアクリーナ９０は、吸気管８２の他方端に連結される。
【００３１】
吸気マニホールド８０は、下流側が分岐しており、複数の気筒１１２の各々にそれぞれ接続されている。吸気マニホールド８０の分岐点から複数の気筒１１２の各々までの間には、複数の気筒１１２の各々に対応した燃料噴射装置１２０が設けられる。なお、燃料噴射装置１２０は、複数の気筒１１２の各々の気筒内に設けられてもよい。
【００３２】
エンジン１０の排気側には、排気マニホールド９２が連結されている。排気マニホールド９２の上流側は、分岐しており気筒１１２の各々の排気ポートにそれぞれ接続されている。排気マニホールド９２の下流側の合流部分には、排気管９４が接続される。排気管９４には、空燃比センサ４２０が設けられる。排気管９４の空燃比センサ４２０よりも下流側には、排気ガスを浄化するための三元触媒コンバータ９６が設けられる。
【００３３】
空燃比センサ４２０は、複数の気筒１１２の各々に供給される燃料と空気との混合気の空燃比を検出するためのセンサである。空燃比センサ４２０は、空燃比を表す信号を出力する。具体的には、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ４２０に対して検出用電圧を印加する。この電圧印加によって空燃比センサ４２０を経由して、排気ガス中の酸素濃度に応じた電流が流れる。ＥＣＵ２００は、この電流を検出することによって空燃比を検出する。本実施の形態において、空燃比センサ４２０の出力値と空燃比とは、線形の関係を有するものとして説明するが、特に線形の関係を有することに限定されるものではない。
【００３４】
ＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ１１により検出されるエンジン１０のクランク軸の回転角と、空燃比センサ４２０による出力結果とに基づいて所定の順序で燃焼する気筒１１２の各々における混合気の空燃比を検出する。
【００３５】
さらに、エンジン１０には、水温センサ３８０が設けられる。水温センサ３８０は、エンジン１０の内部を流通する冷却水の温度Ｔｗ（以下、冷却水温Ｔｗと記載する）を検出する。水温センサ３８０は、冷却水温Ｔｗを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００３６】
このような構成を有するエンジン１０において、ＥＣＵ２００は、複数の気筒１１２の各々に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射したり、複数の気筒１１２への燃料の噴射を停止したりすることによって、複数の気筒１１２の各々の燃料噴射量を制御する。
【００３７】
ＥＣＵ２００は、たとえば、同期噴射時において、基本噴射時間に補正噴射時間と無効噴射時間とを加算した時間を噴射時間として決定する。
【００３８】
ＥＣＵ２００は、吸入空気量Ｑａｉｒとエンジン１０の回転速度Ｎｅとに基づいて基本噴射時間を決定する。ＥＣＵ２００は、たとえば、吸入空気量Ｑａｉｒと、エンジン１０の回転速度Ｎｅと、所定のマップとにより基本噴射時間を決定する。所定のマップは、吸入空気量Ｑａｉｒとエンジン１０の回転速度Ｎｅとを引数として基本噴射時間を決定するためのマップである。
【００３９】
ＥＣＵ２００は、エンジン１０の状態に応じて補正噴射時間を決定する。ＥＣＵ２００は、たとえば、吸入空気の温度と、冷却水温Ｔｗと、エンジン１０の始動中であるか否かと、車両の加減速時等の過渡時であるか否かと、壁面付着の可能性があるか否かと、高負荷運転であるか否かと、現在の空燃比と目標空燃比（たとえば、理論空燃比）との差（空燃比のフィードバック補正）とに基づいて補正噴射時間を決定する。なお、補正噴射時間の決定方法としては、上述のパラメータに限定されるものではない。また、無効噴射時間は、燃料噴射装置１２０の作動遅れを考慮した補正量である。
【００４０】
ＥＣＵ２００は、燃料噴射装置１２０から複数の気筒１１２のうちのクランク軸の回転角に対応した少なくともいずれか一つの気筒に対して決定された噴射時間が経過するまでの間燃料を噴射させる。
【００４１】
また、ＥＣＵ２００は、たとえば、非同期噴射時においては、予め定められた時間を噴射時間として決定する。ＥＣＵ２００は、決定された噴射時間が経過するまでの間、燃料噴射装置１２０から複数の気筒１１２の各々に燃料を噴射させる。
【００４２】
ＥＣＵ２００は、たとえば、複数の気筒に対する燃料噴射を停止する制御（以下、フューエルカット制御と記載する）からの復帰時において非同期噴射を行なう。
【００４３】
フューエルカット制御は、車両１の状態に基づいて実行される。ＥＣＵ２００は、回生制動とともにあるいは回生制動に代えて車両１に減速力を発生させる場合に、フューエルカット制御を実行する。ＥＣＵ２００は、たとえば、バッテリ７０の残容量（以下、ＳＯＣ（State  Of  Charge）と記載する）に余裕がある場合には、回生制動のみにより車両１に減速力を発生させるとともに回生制動により発生した電力でバッテリ７０を充電する。一方、ＥＣＵ２００は、バッテリ７０のＳＯＣに余裕がない場合には回生制動とともにあるいは回生制動に代えてフューエルカット制御を実行して、エンジン１０のフリクションロスやポンピングロス等の走行抵抗を発生させて車両１に減速力を発生させる。
【００４４】
より具体的には、ＥＣＵ２００は、たとえば、所定の実行条件が成立した場合に、フューエルカット制御を実行する。
【００４５】
所定の実行条件とは、たとえば、車両１の速度Ｖがしきい値Ｖ（０）以上であって、アクセルペダルの踏込が解除されており、かつ、バッテリ７０の残容量がしきい値ＳＯＣ（０）よりも大きいという条件である。あるいは、所定の実行条件は、たとえば、エンジン１０の回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（０）を超えるという条件であってもよい。エンジン１０の回転速度Ｎｅのしきい値Ｎｅ（０）は、エンジン１０の回転速度Ｎｅが所定の上限値を超えないように設定される。
【００４６】
図１に戻って、トーショナルダンパ１８は、エンジン１０のクランク軸と、トランスミッション８の入力軸との間に設けられる。トーショナルダンパ１８は、エンジン１０のクランク軸とトランスミッション８の入力軸との間での動力を伝達する際のトルク変動を吸収する。
【００４７】
動力分割装置４０は、駆動輪７２に連結される駆動軸１６、エンジン１０の出力軸および第１ＭＧ２０の回転軸の三要素の各々を機械的に連結する動力伝達装置である。動力分割装置４０は、上述の三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の２つの要素間での動力の伝達を可能とする。第２ＭＧ３０の回転軸は、駆動軸１６に連結される。
【００４８】
動力分割装置４０は、サンギヤ５０と、ピニオンギヤ５２と、キャリア５４と、リングギヤ５６とを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤ５２は、サンギヤ５０およびリングギヤ５６の各々と噛み合う。キャリア５４は、ピニオンギヤ５２を自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランク軸に連結される。サンギヤ５０は、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤ５６は、駆動軸１６を介在して第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５８に連結される。
【００４９】
減速機５８は、動力分割装置４０や第２ＭＧ３０からの動力を駆動輪７２に伝達する。また、減速機５８は、駆動輪７２が受けた路面からの反力を動力分割装置４０や第２ＭＧ３０に伝達する。
【００５０】
ＰＣＵ６０は、バッテリ７０に蓄えられた直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動するための交流電力に変換する。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ２に基づいて制御されるコンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含む。コンバータは、バッテリ７０から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータに出力する。インバータは、コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０に出力する。これにより、バッテリ７０に蓄えられた電力を用いて第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０が駆動される。また、インバータは、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換してコンバータに出力する。コンバータは、インバータが出力した直流電力の電圧を降圧してバッテリ７０へ出力する。これにより、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いてバッテリ７０が充電される。なお、コンバータは、省略してもよい。
【００５１】
バッテリ７０は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ７０としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ７０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ７０は、上述したように第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いて充電される他、外部電源（図示せず）から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ７０は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。なお、車両１には、外部電源を用いてバッテリ７０の充電を可能とする充電装置が搭載されていてもよい。
【００５２】
ＥＣＵ２００は、バッテリ７０の電流と、電圧と、電池温度とに基づいてバッテリ７０のＳＯＣを推定する。ＥＣＵ２００は、たとえば、電流と、電圧と、電池温度とに基づいてＯＣＶ（Open  Circuit  Voltage）を推定し、推定されたＯＣＶと所定のマップとに基づいてバッテリ７０のＳＯＣを推定してもよい。あるいは、ＥＣＵ２００は、たとえば、バッテリ７０の充電電流と放電電流とを積算することによってバッテリ７０のＳＯＣを推定してもよい。      
【００５３】
第１レゾルバ１２は、第１ＭＧ２０に設けられる。第１レゾルバ１２は、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１を検出する。第１レゾルバ１２は、検出された回転速度Ｎｍ１を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００５４】
第２レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０に設けられる。第２レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２を検出する。第２レゾルバ１３は、検出された回転速度Ｎｍ２を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００５５】
車輪速センサ１４は、駆動輪７２の回転速度Ｎｗを検出する。車輪速センサ１４は、検出された回転速度Ｎｗを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。ＥＣＵ２００は、受信した回転速度Ｎｗに基づいて車両１の速度Ｖを算出する。なお、ＥＣＵ２００は、回転速度Ｎｗに代えて第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２に基づいて車両１の速度Ｖを算出するようにしてもよい。
【００５６】
以上のような車両１の構成において、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の作動中に各気筒における空燃比の変動や回転速度Ｎｅの変動により、エンジン１０の各気筒１１２における空燃比（すなわち、燃料噴射量）がインバランス状態であるか否かを検出する。
【００５７】
一般に、エンジン１０の作動中においては、燃焼行程（膨張行程）が周期的に現れる。具体的には、たとえば４気筒・４サイクルのエンジンでは、燃焼行程が１８０°クランク角毎に現れる。このことに起因して、エンジン１０の出力軸（クランク軸）の回転速度Ｎｅは、燃焼行程に対応する期間では「山」となりその他の行程に対応する期間では「谷」となるように周期的に略均一に変動する。このように燃焼行程が周期的に現れることに起因する回転速度変動は、正常な変動であるが、この回転速度は、種々の原因により、正常な変動に比して過度に不均一に変動し得る。
【００５８】
たとえば、多気筒内燃機関において、ある特定の気筒の燃料噴射弁の特性が「指示された燃料噴射量よりも小さい量の燃料を噴射する特性」となり、その他の気筒の燃料噴射弁の特性が「指示された燃料噴射量と等しい量の燃料を噴射する特性」となる場合には、当該特定の気筒において空燃比がリーン側のインバランス状態になる。
【００５９】
この場合、当該特定の気筒の燃焼エネルギーが他の気筒の燃焼エネルギーに比して小さくなり得る。そのため、当該特定の気筒の燃焼行程に対応する期間の「山」が他の気筒の燃焼行程に対応する期間の「山」に比して小さくなり得る。この結果、不均一な回転速度変動が発生し得る。当該特定の気筒における燃料噴射量の不足量が大きくなると、過度に不均一な回転速度変動が発生し得る。
【００６０】
そのため、エンジン１０の作動中に回転速度Ｎｅの変動を検出することによって、リーン側のインバランス状態を検出することができる。
【００６１】
一方、ある特定の気筒の燃料噴射弁の特性が「指示された燃料噴射量よりも大きい量の燃料を噴射する特性」となり、その他の気筒の燃料噴射弁の特性が「指示された燃料噴射量と等しい量の燃料を噴射する特性」となる場合には、当該特定の気筒において空燃比がリッチ側のインバランス状態になる。
【００６２】
この場合も、正常な変動に比して不均一に変動し得る。しかしながら、リッチ側のインバランス状態である場合には、リーン側のインバランス状態である場合に比して、過度に不均一な回転速度変動が発生し難い。一方、リッチ側のインバランス状態である場合には、当該特定の気筒における空燃比が他の気筒の空燃比よりも大きくなる。
【００６３】
そのため、エンジン１０の作動中に空燃比が他の気筒よりも大きい状態を検出することによって、リッチ側のインバランス状態を検出することができる。
【００６４】
しかしながら、エンジン１０の回転速度Ｎｅの変動やエンジンの作動中における空燃比の変動は、複数の要因により発生し得るため、これらの変動に基づいてエンジン１０の特定の気筒における空燃比がインバランス状態であるか否かを精度高く判定できない場合がある。
【００６５】
そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００がフューエルカット制御を実行する場合に、複数の気筒のうちのいずれか一つの対象気筒に対して燃料を噴射し、燃料の噴射後の空燃比センサ４２０の出力値に基づいて対象気筒における空燃比がインバランス状態であるか否かを判定する点を特徴とする。
【００６６】
図３に、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ２００は、未完気筒判定部２０２と、活性状態判定部２０４と、水温判定部２０６と、運転時間判定部２０８と、検出実施判定部２１０と、Ｆ／Ｃ実施判定部２１２と、噴射制御部２１４と、最小値算出部２１６と、異常判定部２１８と、２次判定処理部２２０とを含む。
【００６７】
未完気筒判定部２０２は、インバランス状態の検出が完了していない気筒があるか否かを判定する。本実施の形態において、未完気筒判定部２０２は、今回のトリップにおいて（すなわち、直前のＩＧオンがされた時点から）インバランス状態の検出が完了していない気筒があるか否かを判定する。
【００６８】
未完気筒判定部２０２は、たとえば、各気筒に設定される検出完了フラグの状態に基づいてインバランス状態の検出が完了していない気筒があるか否かを判定する。後述するように異常判定部２１８は、たとえば、複数の気筒のうちのいずれかの気筒においてインバランス状態の検出が完了した場合に当該気筒に対応する検出完了フラグをオフ状態からオン状態に切り換える。
【００６９】
未完気筒判定部２０２は、たとえば、各気筒に設定される検出完了フラグのうちの少なくともいずれか一つがオフ状態である場合には、インバランス状態の検出が完了していない気筒があると判定する。
【００７０】
未完気筒判定部２０２は、各気筒に設定される検出完了フラグがいずれもオン状態である場合には、インバランス状態の検出が完了していない気筒がないと判定する。
【００７１】
なお、検出完了フラグは、インバランス状態の検出が完了した場合にオン状態からオフ状態に切り換えられるものであってもよい。
【００７２】
未完気筒判定部２０２は、たとえば、インバランス状態の検出が完了していない気筒があると判定した場合には、未完気筒判定フラグをオン状態にしてもよい。
【００７３】
活性状態判定部２０４は、空燃比センサ４２０が活性状態であるか否かを判定する。活性状態判定部２０４は、たとえば、空燃比センサ４２０のセンサ本体の温度が活性状態を示すしきい値よりも大きくなる場合に空燃比センサ４２０が活性状態であると判定してもよい。あるいは、活性状態判定部２０４は、たとえば、印加電圧と出力電流とから算出されるセンサ本体のアドミタンス値が目標値よりも大きい場合に空燃比センサ４２０が活性状態であると判定してもよい。あるいは、活性状態判定部２０４は、空燃比センサ４２０の出力電流値が所定の範囲内に収束している場合に空燃比センサ４２０が活性状態であると判定してもよい。
【００７４】
なお、活性状態判定部２０４は、たとえば、空燃比センサ４２０が活性状態であると判定した場合には、活性状態判定フラグをオン状態にしてもよい。
【００７５】
水温判定部２０６は、冷却水温Ｔｗがエンジン１０の暖機が完了していることを示すしきい値Ｔｗ（０）よりも大きいか否かを判定する。しきい値Ｔｗ（０）は、たとえば、７５℃であるとして説明するが、特にこれに限定されるものではない。水温判定部２０６は、たとえば、冷却水温Ｔｗがしきい値Ｔｗ（０）よりも大きい場合には、水温判定フラグをオン状態にしてもよい。
【００７６】
運転時間判定部２０８は、エンジン１０が作動を開始してからの連続運転時間Ｔｃｐが予め定められた時間Ｔｃｐ（０）以上であるか否かを判定する。予め定められた時間Ｔｃｐ（０）は、たとえば、エンジン１０が作動を開始してから状態が安定するまでの時間である。予め定められた時間Ｔｃｐ（０）は、たとえば、エンジン１０が作動を開始してから三元触媒コンバータ９６の触媒温度が活性状態を示す温度に到達するまでの時間であってもよい。運転時間判定部２０８は、たとえば、エンジン１０が間欠停止している場合に、カウンタの値を初期値にリセットし、エンジン１０が間欠停止していない場合（すなわち、エンジン１０が作動している場合）、カウンタの値に所定値（たとえば、１）を加算してカウンタの値を更新する。
【００７７】
検出実施判定部２１０は、未完気筒判定部２０２、活性状態判定部２０４、水温判定部２０６、および、運転時間判定部２０８の各判定結果に基づいてインバランス状態の検出を許可するか否かを判定する。
【００７８】
検出実施判定部２１０は、たとえば、インバランス状態の検出が完了していない気筒があり、空燃比センサ４２０が活性状態であって、冷却水温Ｔｗがしきい値Ｔｗ（０）よりも大きく、かつ、エンジン１０の連続運転時間Ｔｃｐが予め定められた時間Ｔｃｐ（０）以上である場合に、インバランス状態の検出を許可する。
【００７９】
なお、検出実施判定部２１０は、インバランス状態の検出を許可する場合には、検出が完了していない気筒に対応する検出許可フラグがオン状態とされる。検出実施判定部２１０は、検出が完了してない気筒が複数個ある場合には、検出が完了していない全ての気筒に対応する検出許可フラグをオン状態としてもよいし、あるいは、いずれか一つの気筒に対応する検出許可フラグをオン状態にしてもよい。
【００８０】
一方、検出実施判定部２１０は、たとえば、インバランス状態の検出が完了していない気筒がなかったり、空燃比センサ４２０が活性状態でなかったり、冷却水温Ｔｗがしきい値Ｔｗ（０）よりも小さかったり、あるいは、エンジン１０の連続運転時間Ｔｃｐが予め定められた時間Ｔｃｐ（０）よりも短い場合には、インバランス状態の検出は許可されない。この場合、検出実施判定部２１０は、検出が完了していない全ての気筒に対応する検出許可フラグをオフ状態にしてもよい。
【００８１】
Ｆ／Ｃ実施判定部２１２は、フューエルカット制御が実施中であるか否かを判定する。具体的には、Ｆ／Ｃ実施判定部２１２は、上述した所定の実行条件が成立する場合にフューエルカット制御が実施中であると判定してもよい。
【００８２】
あるいは、Ｆ／Ｃ実施判定部２１２は、たとえば、燃料噴射装置１２０の制御状態に基づいてフューエルカット制御が実施中であるか否かを判定してもよい。この場合、Ｆ／Ｃ実施判定部２１２は、たとえば、燃料噴射装置１２０からの燃料噴射が停止している場合にフューエルカット制御が実施中であると判定してもよい。
【００８３】
なお、Ｆ／Ｃ実施判定部２１２は、たとえば、フューエルカット制御が実施中であると判定された場合にＦ／Ｃ実施判定フラグをオン状態にしてもよい。
【００８４】
噴射制御部２１４は、複数の気筒のうちのいずれかに対応する検出許可フラグがオン状態である場合には、フューエルカット制御の実施が開始されてから予め定められた時間が経過した後に噴射制御を実行する。
【００８５】
具体的には、噴射制御部２１４は、検出許可フラグがオン状態の検出対象気筒（以下、単に対象気筒と記載する）を特定する。噴射制御部２１４は、検出が完了していない気筒が複数ある場合には、所定の優先順位に従って、今回の対象気筒を特定する。所定の優先順とは、たとえば各気筒に割り振られた番号が小さいものからの順位あるいは大きいものからの順位であってもよい。
【００８６】
噴射制御部２１４は、フューエルカット制御が実施されてから予め定められた時間が経過した後に、燃料噴射装置１２０から対象気筒に対して燃料を噴射させる。噴射制御部２１４は、少なくとも燃焼しない程度の量の燃料を噴射させる。より具体的には、噴射制御部２１４は、対象気筒の空燃比が仮にリッチ側のインバランス状態となる場合でも、燃料噴射後において空燃比が少なくとも燃焼可能な空燃比の上限値よりも高くなるような量の燃料を噴射させる。
【００８７】
噴射制御部２１４は、フューエルカット制御の実施中に所定の回数だけ燃料噴射を行なう。噴射制御部２１４は、燃料噴射の回数が所定の回数以上となる場合にフューエルカット制御の実施中の燃料噴射を停止させる。噴射制御部２１４は、たとえば、フューエルカット制御の実施中において、同期噴射と同様のタイミングで燃料噴射装置１２０から対象気筒に対して燃料を噴射させてもよい。
【００８８】
最小値算出部２１６は、フューエルカット制御の実行中において燃料噴射後の空燃比センサ４２０の出力値のうちの最もリッチ側に変動した変動値を算出する。本実施の形態において、空燃比センサ４２０の出力値は、リーン側の値を正とする。そのため、最小値算出部２１６は、フューエルカット制御の実行中において燃料噴射後の空燃比センサ４２０の出力値のうちの最小値を算出する。
【００８９】
最小値算出部２１６は、たとえば、噴射制御が開始してから所定回数の燃料噴射後に噴射制御が停止されるまでの間に取得される空燃比センサ４２０の出力値のうちの最小値を算出する。
【００９０】
異常判定部２１８は、最小値算出部２１６によって算出された空燃比センサ４２０の出力値の最小値が予め定められた範囲よりもリーン側の値である場合には、対象気筒の空燃比がリーン側のインバランス状態であると判定する。
【００９１】
異常判定部２１８は、算出された最小値が予め定められた範囲よりもリッチ側の値である場合には、対象気筒の空燃比がリッチ側のインバランス状態であると判定する。
【００９２】
本実施の形態においては、予め定められた範囲は、予め定められた値Ｍを上限値とし、予め定められた値よりも小さい予め定められた値Ｎを下限値とする範囲である。
【００９３】
すなわち、異常判定部２１８は、算出された最小値が予め定められた値Ｍよりも大きい場合には、対象気筒の空燃比がリーン側のインバランス状態であると判定して、リーン異常仮判定フラグをオン状態にする。
【００９４】
異常判定部２１８は、算出された最小値が予め定められた値Ｎよりも小さい場合には、対象気筒の空燃比がリッチ側のインバランス状態であると判定して、リッチ異常仮判定フラグをオン状態にする。
【００９５】
さらに、異常判定部２１８は、最小値算出部２１６によって算出された空燃比センサ４２０の出力値の最小値が予め定められた値Ｍ以下であって、かつ、予め定められた値Ｎ以上である場合には、対象気筒の空燃比が正常状態である（インバランス状態ではない）と判定する。なお、予め定められた値ＭおよびＮは、フューエルカット制御の実施中において燃料噴射装置１２０から噴射される燃料量に基づいて決定されればよい。また、予め定められた値ＭおよびＮは、気筒毎に異なる値であってもよいし、同一の値であってもよい。
【００９６】
なお、異常判定部２１８は、正常状態であると判定された場合、リーン側のインバランス状態であると判定された場合、あるいは、リッチ側のインバランス状態であると判定された場合には、対象気筒に対応する検出完了フラグをオン状態にする。
【００９７】
２次判定処理部２２０は、異常判定部２１８によってリーン側あるいはリッチ側のインバランス状態であると判定された場合に２次判定処理を実行する。２次判定処理は、たとえば、上述したようなエンジン１０の出力軸の回転速度変動や空燃比センサ４２０の出力値の変動に基づいてインバランス状態を検出する処理である。
【００９８】
２次判定処理部２２０は、たとえば、異常判定部２１８において対象気筒の空燃比がリーン側のインバランス状態であると判定された場合に（対象気筒に対応するリーン異常仮判定フラグがオン状態である場合に）、エンジン１０の回転速度Ｎｅの変動に基づいて対象気筒の空燃比がリーン側のインバランス状態であるか否かの判定処理を実行する。
【００９９】
２次判定処理部２２０は、対象気筒の空燃比が再度リーン側のインバランス状態であると判定した場合に、対象気筒の空燃比がリーン側のインバランス状態であると確定する。
【０１００】
一方、２次判定処理部２２０は、たとえば、エンジン１０の回転速度Ｎｅの変動に基づいて対象気筒の空燃比がリーン側のインバランス状態でないと判定された場合には、対象気筒の空燃比がリーン側のインバランス状態でないと判定する。この場合、２次判定処理部２２０は、たとえば、対象気筒に対応する検出完了フラグおよび／またはリーン異常仮判定フラグをオフ状態にしてもよい。
【０１０１】
２次判定処理部２２０は、たとえば、異常判定部２１８において対象気筒の空燃比がリッチ側のインバランス状態であると判定された場合に（対象気筒に対応するリッチ異常仮判定フラグがオン状態である場合に）、エンジン１０の作動中における空燃比センサ４２０の出力値の変動に基づいて対象気筒の空燃比がリッチ側のインバランス状態であるか否かの判定処理を実行する。
【０１０２】
２次判定処理部２２０は、対象気筒の空燃比が再度リッチ側のインバランス状態であると判定した場合に、対象気筒の空燃比がリッチ側のインバランス状態であると確定する。
【０１０３】
一方、２次判定処理部２２０は、たとえば、エンジン１０の作動中における空燃比センサ４２０の出力値の変動に基づいて対象気筒の空燃比がリッチ側のインバランス状態でないと判定された場合には、対象気筒の空燃比がリッチ側のインバランス状態でないと判定する。この場合、２次判定処理部２２０は、たとえば、対象気筒に対応する検出完了フラグおよび／またはリッチ異常仮判定フラグをオフ状態にしてもよい。
【０１０４】
２次判定処理部２２０は、たとえば、リーン異常仮判定フラグがオン状態である場合には、エンジン１０の出力軸の回転速度の変動に基づいて対象気筒の空燃比がリーン側のインバランス状態であるか否かの判定処理を実行してもよい。
【０１０５】
２次判定処理部２２０は、たとえば、リッチ異常判定フラグがオン状態である場合には、エンジン１０の作動中における空燃比センサ４２０の出力値の変動に基づいて対象気筒の空燃比がリッチ側のインバランス状態であるか否かの判定処理を実行してもよい。
【０１０６】
本実施の形態において、未完気筒判定部２０２と、活性状態判定部２０４と、水温判定部２０６と、運転時間判定部２０８と、検出実施判定部２１０と、Ｆ／Ｃ実施判定部２１２と、噴射制御部２１４と、最小値算出部２１６と、異常判定部２１８と、２次判定処理部２２０とは、いずれもＥＣＵ２００のＣＰＵがメモリ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するが、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憶媒体に記録されて車両に搭載される。
【０１０７】
図４を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００で実行される、空燃比のインバランス状態を検出するプログラムの制御構造について説明する。図４に示される計算ルーチンは予め定められたサンプル時間毎に実行されるものとする。
【０１０８】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ２００は、今回のトリップにおいてインバランス状態の検出が完了していない気筒があるか否かを判定する。今回のトリップにおいてインバランス状態の検出が完了していない気筒があると判定された場合には（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。
【０１０９】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ４２０が活性状態であるか否かを判定する。空燃比センサ４２０が活性状態であると判定された場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。
【０１１０】
Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２００は、冷却水温ＴｗがＴｗ（０）以上であるか否かを判定する。冷却水温ＴｗがＴｗ（０）以上であると判定された場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。
【０１１１】
Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の連続運転時間Ｔｃｐが予め定められた時間Ｔｃｐ（０）以上であるか否かを判定する。なお、エンジン１０の連続運転時間Ｔｃｐは、後述する図５のフローチャートに示される処理によって計測される。エンジン１０の連続運転時間Ｔｃｐが予め定められた時間Ｔｃｐ（０）以上であると判定された場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。
【０１１２】
Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２００は、検出許可フラグをオン状態にする。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、検出許可フラグをオフ状態にする。
【０１１３】
Ｓ１１２にて、ＥＣＵ２００は、検出許可フラグがオン状態であるか否かを判定する。検出許可フラグがオン状態であると判定された場合には（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。もしそうでない場合には（Ｓ１１２にてＮＯ）、この処理は終了する。
【０１１４】
Ｓ１１４にて、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御が実施中であるか否かを判定する。フューエルカット制御が実施中であると判定された場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６に移される。もしそうでない場合には（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１０６に戻される。
【０１１５】
Ｓ１１６にて、ＥＣＵ２００は、検出が完了していない気筒Ａを特定する。気筒Ａの特定方法は、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
【０１１６】
Ｓ１１８にて、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御が開始されてから予め定められた時間が経過しているか否かを判定する。フューエルカット制御が開始されてから予め定められた時間が経過していると判定された場合には（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１８にてＮＯ）、処理はＳ１１４に戻される。
【０１１７】
Ｓ１２０にて、ＥＣＵ２００は、検出が完了していない気筒Ａに対して燃料噴射装置１２０から燃料を噴射させる噴射制御を実行する。Ｓ１２２にて、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御の実施中に気筒Ａに対して噴射制御を開始してからの燃料の噴射回数が予め定められた回数以上であるか否かを判定する。燃料の噴射回数が予め定められた回数以上であると判定された場合には（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、処理はＳ１２４に移される。もしそうでない場合には（Ｓ１２２にてＮＯ）、処理はＳ１１４に戻される。
【０１１８】
Ｓ１２４にて、ＥＣＵ２００は、噴射制御を停止させる。Ｓ１２６にて、ＥＣＵ２００は、気筒Ａに対して噴射制御を開始してから取得される空燃比センサ４２０の出力値のうちの最小値Ｂを算出する。
【０１１９】
Ｓ１２８にて、ＥＣＵ２００は、最小値Ｂが予め定められた値Ｍ以下であるか否かを判定する。最小値Ｂが予め定められた値Ｍ以下であると判定された場合（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０に移される。もしそうでない場合（Ｓ１２８にてＮＯ）、処理はＳ１３４に移される。
【０１２０】
Ｓ１３０にて、ＥＣＵ２００は、最小値Ｂが予め定められた値Ｎ以上であるか否かを判定する。最小値Ｂが予め定められた値Ｎ以上であると判定された場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ１３６に移される。
【０１２１】
Ｓ１３２にて、ＥＣＵ２００は、気筒Ａの空燃比が正常状態であると判定し、気筒Ａに対応する正常判定フラグをオン状態にする。Ｓ１３４にて、ＥＣＵ２００は、気筒Ａの空燃比がリーン側のインバランス状態であると判定し、リーン異常仮判定フラグをオン状態にする。Ｓ１３６にて、ＥＣＵ２００は、気筒Ａの空燃比がリッチ側のインバランス状態であると判定し、リッチ異常仮判定フラグをオン状態ににする。
【０１２２】
Ｓ１３８にて、ＥＣＵ２００は、今回の検出対象となった気筒Ａに対応する検出完了フラグをオン状態にする。Ｓ１４０にて、ＥＣＵ２００は、気筒Ａが正常状態であると判定されたか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２００は、気筒Ａに対応する正常判定フラグがオン状態である場合に気筒Ａが正常状態であると判定されたと判定する。正常判定フラグがオン状態である場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでない場合（Ｓ１４０にてＮＯ）、処理はＳ１４２に移される。Ｓ１４４２て、ＥＣＵ２００は、２次判定処理を実行する。
【０１２３】
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００で実行される、エンジン１０の連続運転時間Ｔｃｐを計測するプログラムの制御構造について説明する。図５に示される計算ルーチンは予め定められたサンプル時間毎に実行されるものとする。
【０１２４】
Ｓ２００にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０が間欠停止中でない状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ２００は、たとえば、エンジン１０の回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（１）以下の実質的にゼロの状態である場合に、エンジン１０が間欠停止中であると判定してもよい。また、ＥＣＵ２００は、たとえば、エンジン１０の回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（１）よりも大きい場合に、エンジン１０が間欠停止中でない状態であると判定してもよい。
【０１２５】
なお、ＥＣＵ２００は、たとえば、車両１がＥＶ走行中であるなど、エンジン１０の始動が要求されない場合に、エンジン１０が間欠停止中であると判定してもよい。あるいは、ＥＣＵ２００は、たとえば、アクセルペダルの踏込量に基づく要求パワー（あるいは、要求駆動力）に基づいてエンジン１０の始動が要求される場合には、エンジン１０が間欠停止中でない状態であると判定してもよい。
【０１２６】
エンジン１０が間欠停止中でない状態であると判定された場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２に移される。もしそうでない場合には（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２０４に移される。
【０１２７】
Ｓ２０２にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の連続運転時間Ｔｃｐを示すカウンタを所定値αだけ増加させる。所定値αは、たとえば、予め定められたサンプル時間であってもよいし、「１」であってもよい。Ｓ２０４にて、ＥＣＵ２００は、カウンタを初期値であるゼロにリセットする。なお、初期値は、ゼロに限定されるものではない。
【０１２８】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の動作について説明する。
【０１２９】
たとえば、車両１が下り坂を走行しており、かつ、アクセルペダルの踏み込みが解除された場合を想定する。バッテリ７０のＳＯＣが高い場合には、エンジン１０の回転速度Ｎｅが下限値を下回らないようにＭＧ１が制御されるとともに、フューエルカット制御が実行される。
【０１３０】
このとき、エンジン１０の回転速度Ｎｅがしきい値Ｎｅ（１）よりも大きい場合には、エンジン１０が間欠停止中でない状態であると判定される（Ｓ２００にてＹＥＳ）。そのため、カウンタの値が所定値αだけ増加させられる（Ｓ２０２）。
【０１３１】
一方、車両１がＥＶ走行中であるなどした場合には、エンジン１０が間欠停止中であると判定される（Ｓ２００にてＮＯ）。そのため、カウンタの値を初期値であるゼロにリセットされる（Ｓ２０４）。
【０１３２】
今回のトリップが開始された後において、インバランス状態の検出が完了していない気筒がある場合には（Ｓ１００にてＹＥＳ）、空燃比センサ４２０が活性状態であるか否かが判定される（Ｓ１０２）。空燃比センサ４２０が活性状態であると判定された場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、冷却水温Ｔｗがしきい値Ｔｗ（０）以上であるか否かが判定される（Ｓ１０４）。
【０１３３】
冷却水温Ｔｗがしきい値Ｔｗ（０）以上であると判定された場合には（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、カウンタの値に基づいてエンジン１０の連続運転時間Ｔｃｐが予め定められた時間Ｔｃｐ（０）以上であるか否かが判定される（Ｓ１０６）。
【０１３４】
エンジン１０の連続運転時間Ｔｃｐが予め定められた時間Ｔｃｐ（０）以上である場合には（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、検出が完了していない気筒に対応する検出許可フラグがオン状態にされる。検出許可フラグがオン状態になる場合には（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、フューエルカット制御が実施中であるか否かが判定される（Ｓ１１４）。
【０１３５】
フューエルカット制御が実施中である場合には（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、検出が完了していない気筒Ａが特定される（Ｓ１１６）。フューエルカット制御が開始されてから予め定められた時間が経過する場合には（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、検出が完了していない気筒Ａに対して噴射制御が実行される（Ｓ１２０）。
【０１３６】
噴射制御による燃料の噴射回数が所定回数以上になる場合には（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、噴射制御が停止させられ（Ｓ１２４）、噴射制御の実行中における空燃比センサ４２０の出力値のうちの最小値Ｂが算出される（Ｓ１２６）。
【０１３７】
算出された最小値Ｂが予め定められた値Ｍよりも大きい場合には（Ｓ１２８にてＮＯ）、気筒Ａの空燃比がリーン側のインバランス状態であると判定され、気筒Ａに対応するリーン異常仮判定フラグがオン状態になる（Ｓ１３４）。
【０１３８】
一方、算出された最小値Ｂが予め定められた値Ｍ以下であって（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、予め定められた値Ｎよりも小さい場合には（Ｓ１３０にてＮＯ）、気筒Ａの空燃比がリッチ側のインバランス状態であると判定され、気筒Ａに対応するリッチ異常仮判定フラグがオン状態になる（Ｓ１３６）。
【０１３９】
また、算出された最小値Ｂが予め定められた値Ｍ以下であって（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、かつ、予め定められた値Ｎ以上である場合には（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、気筒Ａの空燃比がインバランス状態ではなく、正常状態であると判定され、正常判定フラグがオン状態にされる（Ｓ１３２）。
【０１４０】
インバランス状態の検出対象とされた気筒Ａに対応する検出完了フラグがオン状態にされる（Ｓ１３８）。正常判定されなかった場合には（Ｓ１４０にてＮＯ）、２次判定処理が実行される（Ｓ１４２）。
【０１４１】
２次判定処理の実行時において、リーン異常仮判定フラグがオン状態である場合には、エンジン１０の作動中に、エンジン１０のクランク軸の回転速度の変動が検出され、検出された回転速度の変動に基づいて気筒Ａの空燃比がリーン側のインバランス状態であるか否かが判定される。
【０１４２】
２次判定処理の実行の結果、気筒Ａの空燃比がリーン側のインバランス状態であると再度判定された場合には、気筒Ａの空燃比がリーン側のインバランス状態であることが確定される。
【０１４３】
２次判定処理の実行の結果、気筒Ａの空燃比がリーン側のインバランス状態でないと判定された場合には、リーン異常仮判定フラグがオフ状態にされてもよい。さらに、気筒Ａに対応する検出完了フラグがオフ状態にされてもよい。
【０１４４】
一方、２次判定処理の実行時において、リッチ異常仮判定フラグがオン状態である場合には、エンジン１０の作動中に、空燃比センサ４２０の出力値の変動が検出され、検出された空燃比センサ４２０の出力値の変動に基づいて気筒Ａの空燃比がリッチ側のインバランス状態であるか否かが判定される。
【０１４５】
２次判定処理の実行の結果、気筒Ａの空燃比がリッチ側のインバランス状態であると判定された場合には、気筒Ａの空燃比がリーン側のインバランス状態であることが確定される。
【０１４６】
２次判定処理の実行の結果、気筒Ａの空燃比がリッチ側のインバランス状態でないと判定された場合には、リッチ異常判定フラグがオフ状態にされてもよい。さらに、気筒Ａに対応する検出完了フラグがオフ状態にされてもよい。
【０１４７】
以上のようにして、本実施の形態に係る車両１によると、フューエルカット制御が実施される場合には対象気筒以外の他の気筒に対して燃料噴射が行なわれない。また、フューエルカット制御の実施中においてはスロットルバルブが閉じ側に制御されるため、エンジン１０の内部を流通する気体の流速が低くなる。その結果、エンジンの運転状態の変化による外乱や他の気筒における燃焼に起因した外乱の発生を抑制して、対象気筒の空燃比を精度高く検出することができる。そのため、対象気筒の空燃比がインバランス状態であるか否かを精度高く判定することができる。したがって、空燃比のインバランス状態を精度高く検出する車両を提供することができる。
【０１４８】
また、フューエルカット制御を開始してから予め定められた時間が経過した後に対象気筒に対して燃料を噴射するため、空燃比センサの出力値の変動が収束した安定状態でインバランス状態であるか否かを判定することができるため、判定精度を向上させることができる。
【０１４９】
さらに、空燃比センサの出力値のうちの最もリッチ側に変動した変動値である出力値の最小値に基づいてインバランス状態であるか否かを判定することにより、判定精度を向上させることができる。
【０１５０】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００が空燃比センサの出力値のうちの最もリッチ側に変動した変動値に基づいてインバランス状態であるか否かを判定するとして説明したが、特にこれに限定されるものではない。
【０１５１】
たとえば、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御を実行する場合に、対象気筒に対して燃料を噴射してから予め定められた時間が経過した後の空燃比センサ４２０の出力値に基づいて空燃比がインバランス状態であるか否かを判定してもよい。予め定められた時間は、たとえば、燃料が噴射されてから噴射された燃料が空燃比センサ４２０に到達するまでの時間である。
【０１５２】
あるいは、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御を実行する場合に、対象気筒に対して燃料を噴射してからエンジン１０の出力軸が予め定められた角度だけ回転した後の空燃比センサ４２０の出力値に基づいて空燃比がインバランス状態であるか否かを判定してもよい。予め定められた角度は、たとえば、燃料が噴射されてから噴射された燃料が空燃比センサ４２０に到達するまでに出力軸が回転する角度である。
【０１５３】
このようしても、インバランス状態であるか否かの判定精度を向上させることができる。
【０１５４】
さらに、フューエルカット制御を実行する場合に、対象気筒に対して予め定められた回数だけ燃料を噴射することにより、空燃比センサ４２０の出力値を複数回リッチ側に変動させることができるため、インバランス状態であるか否かの判定精度を向上させることができる。
【０１５５】
さらに、対象気筒における空燃比が少なくとも燃焼可能な空燃比の上限値よりも大きい値となるようにフューエルカット制御の実施中に噴射される燃料量が設定されることにより、フューエルカット制御の実施中に噴射された燃料の燃焼を抑制することができる。
【０１５６】
さらに、図６に示すように、たとえば、エンジン１０の作動中に、理論空燃比になるように燃料噴射が実施される場合には、空燃比センサ４２０の出力値が理論的にはゼロとなる。このとき、リーン側のインバランス状態であると判定される場合の空燃比センサ４２０の出力値は、Ｄとなる。
【０１５７】
一方、エンジン１０のフューエルカット制御の実施中に所定量の燃料噴射が実施された場合、空燃比センサ４２０の出力値は、理論的にはＦとなるものとする。この場合に、リーン側のインバランス状態であると判定するためのしきい値は、Ｍである。
【０１５８】
この場合、Ｄと理論空燃比である場合の空燃比センサ４２０の出力値（ゼロ）との差の大きさは、ＭとＦとの差の大きさよりも小さくなる。これは、エンジン１０の作動中にエンジンの回転速度の変動によって算出される空燃比のインバランス量が実際の量よりも小さく算出されるためである。このような現象は、空燃比センサの応答速度とガス流速との関係や他の気筒の空燃比の変動やエンジン１０が過渡状態になることによる空燃比の変動に起因する。
【０１５９】
そのため、フューエルカット制御の実施中に空燃比センサ４２０の出力値を用いてインバランス状態であるか否かを判定することにより、エンジン１０の作動中に判定するよりも出力値のＳ／Ｎ比を向上させることができ、より判定精度を向上させることができる。
【０１６０】
なお、図６に示されるしきい値Ｎは、フューエルカット制御の実施中に所定量の燃料噴射が実施された場合において、リッチ側のインバランス状態であると判定するためのしきい値である。
【０１６１】
図６に示される燃焼限界Ａ／Ｆは、燃焼可能な空燃比の上限値を示す。また、図６に示される大気Ａ／Ｆは、燃料噴射が実施されない場合における空燃比を示す。さらに、図６に示されるストイキＡ／Ｆは、理論空燃比を示す。さらに、図６に示されるＲａ（０）は、空燃比センサ４２０の出力値がしきい値Ｍである場合における空燃比を示す。図６に示されるＲａ（１）は、所定量の燃料噴射が実施された場合における空燃比センサ４２０の出力値の理論値Ｆに対応する空燃比を示す。図６に示されるＲａ（２）は、空燃比センサ４２０の出力値がしきい値Ｎである場合における空燃比を示す。
【０１６２】
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】
【０１６３】
１  ハイブリッド車両、８  トランスミッション、１０  エンジン、１１  クランクポジションセンサ、１２，１３  レゾルバ、１４  車輪速センサ、１６  駆動軸、１８  トーショナルダンパ、４０  動力分割装置、５０  サンギヤ、５２  ピニオンギヤ、５４  キャリア、５６  リングギヤ、５８  減速機、６０  ＰＣＵ、７０  バッテリ、７２  駆動輪、８０  吸気マニホールド、８２  吸気管、８４  エアフローメータ、８６  スロットルバルブ、８８  スロットルモータ、９０  エアクリーナ、９２  排気マニホールド、９４  排気管、９６  三元触媒コンバータ、１１０  点火プラグ、１１２  気筒、１２０  燃料噴射装置、２００  ＥＣＵ、２０２  未完気筒判定部、２０４  活性状態判定部、２０６  水温判定部、２０８  運転時間判定部、２１０  検出実施判定部、２１２  実施判定部、２１４  噴射制御部、２１６  最小値算出部、２１８  異常判定部、２２０  次判定処理部、３８０  水温センサ、４２０  空燃比センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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