(57)【要約】【課題】多気筒内燃機関の各気筒における燃料の燃焼状態の診断を適正に行うことができる内燃機関の診断装置および診断方法、並びに、その診断の結果に応じて内燃機関を適正に制御することができる内燃機関の制御装置および制御方法を提供する。【解決手段】４気筒エンジンの燃焼周波数を「４」で除算した周波数Ｆ１の周波数特性をフーリエ級数に展開し、その特性を複素平面上にプロットする。１気筒のみでの燃料噴射量が他の気筒それぞれでの燃料噴射量と異なる場合、複素平面上の原点から作動点に向かうベクトルが複素平面の座標軸との成す角度βによって燃料噴射量に乖離が生じている気筒が特定され、ベクトルの長さによって燃料噴射量の乖離量を求めることが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気タービン過給機を備えた多気筒内燃機関の各気筒それぞれにおける燃料の燃焼状態を診断する内燃機関の診断装置であって、
前記排気タービン過給機の回転速度に応じた信号または当該排気タービン過給機の回転速度の変動に相関のある信号を出力する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段から出力された信号の周波数特性を高速フーリエ変換によって周波数解析することにより各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断する燃焼状態診断部とを備えていることを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の診断装置において、
前記燃焼状態診断部は、前記高速フーリエ変換によって周波数解析して複素平面上に対応させた作動点を求め、当該複素平面上の原点から前記作動点に向かうベクトルの前記複素平面の座標軸との成す角度およびベクトル長さに基づいて、各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の内燃機関の診断装置において、
前記燃焼状態診断部は、前記ベクトルにおける前記複素平面の座標軸との成す角度に基づいて、燃料の燃焼状態が他の気筒とは異なっている気筒を特定し、前記ベクトル長さに基づいて、この特定された気筒における燃料の燃焼に関連する状態量と他の気筒における当該状態量との偏差を特定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の内燃機関の診断装置において、
前記燃焼状態診断部は、前記回転速度検出手段から出力された信号により求められる燃焼周波数を前記多気筒内燃機関の気筒数で除算した周波数の強度と、前記燃焼周波数を前記多気筒内燃機関の気筒数の「１／２」の値で除算した周波数の強度とを比較し、前者の周波数の強度が後者の周波数の強度よりも高い場合には、各気筒のうち一つの気筒での燃料の燃焼状態が他の気筒それぞれでの燃料の燃焼状態と異なっている、または、各気筒のうち燃焼行程が連続する複数の気筒それぞれでの燃料の燃焼状態が他の気筒それぞれでの燃料の燃焼状態と異なっていると診断するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項５】
請求項１、２または３記載の内燃機関の診断装置において、
前記燃焼状態診断部は、前記回転速度検出手段から出力された信号により求められる燃焼周波数を前記多気筒内燃機関の気筒数で除算した周波数の強度と、前記燃焼周波数を前記多気筒内燃機関の気筒数の「１／２」の値で除算した周波数の強度とを比較し、後者の周波数の強度が前者の周波数の強度よりも高い場合には、各気筒のうちピストンが同位相で往復動し且つ燃焼行程が連続しない複数の気筒それぞれでの燃料の燃焼状態が他の気筒それぞれでの燃料の燃焼状態と異なっていると診断するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうち何れか一つに記載の内燃機関の診断装置において、
前記多気筒内燃機関の機関回転速度、機関負荷、冷却水温度、吸気圧力、排気圧力、吸気温度、大気圧力のうちの少なくとも一つの状態量に燃焼状態診断の実行許可条件が与えられており、
前記燃焼状態診断部は、前記燃焼状態診断の実行許可条件が成立している場合に、前記各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうち何れか一つに記載の内燃機関の診断装置において、
前記多気筒内燃機関は、排気系の排気ガスを吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備えており、
前記燃焼状態診断部は、前記ＥＧＲ装置による排気ガスの還流が停止していることを条件に、前記各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうち何れか一つに記載の内燃機関の診断装置において、
ガス流れに対して直列に配設された複数の排気タービン過給機が備えられた多気筒内燃機関に対し、排気タービン過給機の回転速度に応じた信号を出力する前記回転速度検出手段は、高圧側の排気タービン過給機の近傍に配設され、この高圧側の排気タービン過給機の回転速度に応じた信号を出力する構成となっていることを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項９】
排気タービン過給機を備えた多気筒内燃機関の各気筒それぞれにおける燃料の燃焼状態を診断する内燃機関の診断方法であって、
前記排気タービン過給機の回転速度に応じた信号または当該排気タービン過給機の回転速度の変動に相関のある信号の周波数特性を高速フーリエ変換によって周波数解析することにより各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断することを特徴とする内燃機関の診断方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のうち何れか一つに記載の内燃機関の診断装置による診断結果に応じて内燃機関を制御する制御装置であって、
各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを解消するように、各気筒毎に、燃料の燃焼状態を変化させる制御量を補正するバラツキ解消補正部を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の内燃機関の制御装置において、
前記排気タービン過給機には、ウエストゲートバルブおよび可変容量機構のうち少なくとも一方が備えられており、前記バラツキ解消補正部は、ウエストゲートバルブの開度または可変容量機構により調整される排気ガス流路面積に応じて前記制御量を補正するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項９記載の内燃機関の診断方法による診断結果に応じて内燃機関を制御する制御方法であって、
各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを解消するように、各気筒毎に、燃料の燃焼状態を変化させる制御量を補正することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１３】
排気タービン過給機を備えた多気筒内燃機関の各気筒それぞれにおける燃料の燃焼状態を診断する内燃機関の診断装置であって、
前記多気筒内燃機関の回転速度に応じた信号を出力する内燃機関回転速度検出手段と、
前記排気タービン過給機の回転速度に応じた信号を出力する過給機回転速度検出手段と、
前記過給機回転速度検出手段から出力された信号の周波数特性、および、前記内燃機関回転速度検出手段から出力された信号に基づいて算出された機関回転速度をパラメータとして、前記内燃機関の１サイクル中に各気筒に供給された総燃料供給量を演算することで各気筒での燃料の燃焼状態を診断する燃焼状態診断部とを備えていることを特徴とする内燃機関の診断装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の内燃機関の診断装置による診断結果に応じて内燃機関を制御する制御装置であって、
前記多気筒内燃機関の１サイクル中に各気筒に供給された総燃料供給量を気筒数で除算して平均燃料供給量を求め、要求出力に応じて決定された各気筒での目標燃料供給量と前記平均燃料供給量との偏差分だけ各気筒毎に燃料供給量を補正する燃料供給量補正部を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の診断装置および診断方法、並びに、内燃機関の制御装置および制御方法に係る。特に、本発明は、多気筒内燃機関の各気筒それぞれにおける燃料の燃焼状態を診断する診断装置および診断方法、並びに、その診断の結果に応じて内燃機関を制御する制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶用や車両用等として使用される多気筒内燃機関にあっては、機関出力の低下、回転変動の増大、排気エミッションの悪化等を抑制するべく、各気筒それぞれにおいて燃料の燃焼が適正に行われていることが望まれる。一般に、多気筒内燃機関にあっては、各気筒に向けての燃料供給量（以下、燃料噴射量という場合もある）は、燃料供給系における燃料圧力に応じてインジェクタの開弁時間を制御することによって調整される（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
しかしながら、インジェクタ等の製造バラツキや経時劣化等の影響により、実際に気筒内に噴射される燃料の噴射量が適正な量から乖離している場合には、その気筒での燃料の燃焼が適正に行われない（目標とする燃焼量が得られない）ことになる。例えば、各気筒のインジェクタからの燃料噴射量にバラツキが生じている場合には、機関出力の低下、回転変動の増大、排気エミッションの悪化等といった不具合を招いてしまう虞がある。なお、この不具合の発生原因としては、各インジェクタからの燃料噴射量のバラツキだけでなく、燃料性状の影響等も挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６５３９７号公報
【特許文献２】特許第５７７０６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の発明者らは、各気筒における燃料の燃焼状態の診断（例えば、各インジェクタからの燃料噴射量にバラツキが生じているか否かの診断）、および、その診断の結果に応じた内燃機関の制御（例えば、各インジェクタからの燃料噴射量のバラツキを解消する燃料噴射量の補正）について考察した。そして、排気タービン過給機（以下、ターボチャージャという場合もある）を備えた多気筒内燃機関において、各気筒における燃料の燃焼状態とターボチャージャの回転速度の変動との間には相関があり、これを利用して各気筒における燃料の燃焼状態の診断および診断結果に応じた内燃機関の制御を行うことに着目した。
【０００６】
なお、特許文献２には、ターボチャージャの回転速度をターボセンサによって検出することが開示されているが、この特許文献２のものは、ターボセンサからの出力信号によって当該ターボセンサの断線検知を行うものであり、各気筒における燃料の燃焼状態の診断および診断結果に応じた内燃機関の制御については開示されていない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多気筒内燃機関の各気筒における燃料の燃焼状態の診断を適正に行うことができる内燃機関の診断装置および診断方法、並びに、その診断の結果に応じて内燃機関を適正に制御することができる内燃機関の制御装置および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、排気タービン過給機を備えた多気筒内燃機関の各気筒それぞれにおける燃料の燃焼状態を診断する内燃機関の診断装置であって、前記排気タービン過給機の回転速度に応じた信号または当該排気タービン過給機の回転速度の変動に相関のある信号を出力する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段から出力された信号の周波数特性を高速フーリエ変換によって周波数解析することにより各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断する燃焼状態診断部とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
この特定事項により、燃焼状態診断部は、回転速度検出手段から出力された信号（排気タービン過給機の回転速度に応じた信号または排気タービン過給機の回転速度の変動に相関のある信号）の周波数特性を高速フーリエ変換によって周波数解析することにより各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断する。つまり、各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキと過給機回転速度の各周波数成分の強度との間に相関があることを利用し、各周波数成分の強度に基づいて、各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断する。これにより、回転速度検出手段からの出力信号を有効に利用して、各気筒における燃料の燃焼状態の診断を適正に行うことができる。
【００１０】
また、前記燃焼状態診断部は、前記高速フーリエ変換によって周波数解析して複素平面上に対応させた作動点を求め、当該複素平面上の原点から前記作動点に向かうベクトルの前記複素平面の座標軸との成す角度およびベクトル長さに基づいて、各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断するよう構成されていることが好ましい。
【００１１】
これにより、複素平面上のベクトルに基づいて各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを容易に診断することが可能になり、この診断結果の把握が容易になる。
【００１２】
この場合、前記燃焼状態診断部は、前記ベクトルにおける前記複素平面の座標軸との成す角度に基づいて、燃料の燃焼状態が他の気筒とは異なっている気筒を特定し、前記ベクトル長さに基づいて、この特定された気筒における燃料の燃焼に関連する状態量と他の気筒における当該状態量との偏差を特定するよう構成されていることが好ましい。
【００１３】
これによれば、複素平面上のベクトルによって、燃料の燃焼状態が他の気筒とは異なっている気筒を特定することができ、また、この特定された気筒における燃料の燃焼に関連する状態量と他の気筒における当該状態量との偏差を特定することができる。つまり、各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを詳細に診断することができる。
【００１４】
また、前記燃焼状態診断部は、前記回転速度検出手段から出力された信号により求められる燃焼周波数を前記多気筒内燃機関の気筒数で除算した周波数の強度と、前記燃焼周波数を前記多気筒内燃機関の気筒数の「１／２」の値で除算した周波数の強度とを比較し、前者の周波数の強度が後者の周波数の強度よりも高い場合には、各気筒のうち一つの気筒での燃料の燃焼状態が他の気筒それぞれでの燃料の燃焼状態と異なっている、または、各気筒のうち燃焼行程が連続する複数の気筒それぞれでの燃料の燃焼状態が他の気筒それぞれでの燃料の燃焼状態と異なっていると診断するよう構成されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記燃焼状態診断部は、前記回転速度検出手段から出力された信号により求められる燃焼周波数を前記多気筒内燃機関の気筒数で除算した周波数の強度と、前記燃焼周波数を前記多気筒内燃機関の気筒数の「１／２」の値で除算した周波数の強度とを比較し、後者の周波数の強度が前者の周波数の強度よりも高い場合には、各気筒のうちピストンが同位相で往復動し且つ燃焼行程が連続しない複数の気筒それぞれでの燃料の燃焼状態が他の気筒それぞれでの燃料の燃焼状態と異なっていると診断するよう構成されていることが好ましい。
【００１６】
これらの診断動作により、燃料の燃焼状態が他の気筒とは異なっている気筒を正確に特定することが可能になる。
【００１７】
また、前記多気筒内燃機関の機関回転速度、機関負荷、冷却水温度、吸気圧力、排気圧力、吸気温度、大気圧力のうちの少なくとも一つの状態量に燃焼状態診断の実行許可条件が与えられており、前記燃焼状態診断部は、前記燃焼状態診断の実行許可条件が成立している場合に、前記各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断するよう構成されていることが好ましい。
【００１８】
前記状態量は、燃焼状態診断の信頼性に影響を与える可能性がある。このため、燃焼状態診断の信頼性が十分に確保できる状態量の範囲にある場合に限り、前記燃焼状態のバラツキの診断を許可するべく、前記状態量に燃焼状態診断の実行許可条件を与えるようにしている。つまり、前記状態量が、燃焼状態診断の信頼性に悪影響を与える値である状況では燃焼状態診断を禁止することになる。これにより、燃焼状態診断の信頼性を十分に確保することができる。
【００１９】
また、前記多気筒内燃機関は、排気系の排気ガスを吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備えており、前記燃焼状態診断部は、前記ＥＧＲ装置による排気ガスの還流が停止していることを条件に、前記各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断するよう構成されていることが好ましい。
【００２０】
ＥＧＲ装置によって排気ガスが吸気系に還流している場合、吸気系内を流れるガス量が変動することに起因して気筒内での燃焼量が変化してしまう。このような状況では燃焼状態診断の信頼性を十分に確保することが難しくなる。このため、ＥＧＲ装置による排気ガスの還流が停止していることを条件に各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断するようにしている。これにより、燃焼状態診断の信頼性を十分に確保することができる。
【００２１】
ガス流れに対して直列に配設された複数の排気タービン過給機が備えられた多気筒内燃機関に対しては、排気タービン過給機の回転速度に応じた信号を出力する前記回転速度検出手段が、高圧側の排気タービン過給機の近傍に配設され、この高圧側の排気タービン過給機の回転速度に応じた信号を出力する構成となっていることが好ましい。
【００２２】
本発明は、気筒毎の排気ブローダウン時のエネルギ脈動によって排気タービン過給機の回転速度が変動する現象を利用している。このため、このエネルギ脈動の影響を大きく受けて回転速度の変動が大きく現れる高圧側の排気タービン過給機の近傍に回転速度検出手段を配設することで、燃焼状態診断の信頼性を高く確保することができる。
【００２３】
また、前述した内燃機関の診断装置において行われる診断方法も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、排気タービン過給機を備えた多気筒内燃機関の各気筒それぞれにおける燃料の燃焼状態を診断する内燃機関の診断方法であって、前記排気タービン過給機の回転速度に応じた信号または当該排気タービン過給機の回転速度の変動に相関のある信号の周波数特性を高速フーリエ変換によって周波数解析することにより各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断する内燃機関の診断方法である。
【００２４】
この診断方法により、前述した如く、排気タービン過給機の回転速度に応じた信号または排気タービン過給機の回転速度の変動に相関のある信号を有効に利用して、各気筒における燃料の燃焼状態の診断を適正に行うことができる。
【００２５】
また、前記内燃機関の診断装置による診断結果に応じて内燃機関を制御する制御装置も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを解消するように、各気筒毎に、燃料の燃焼状態を変化させる制御量を補正するバラツキ解消補正部を備えた内燃機関の制御装置である。
【００２６】
これによれば、前記診断結果に応じてバラツキ解消補正部が燃料の燃焼状態を変化させる制御量を補正し、各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを解消する。このため、各気筒での燃料の燃焼が適正化され、機関出力の低下、回転変動の増大、排気エミッションの悪化等を抑制することが可能となる。
【００２７】
また、ウエストゲートバルブおよび可変容量機構のうち少なくとも一方が備えられた排気タービン過給機に対しては、前記バラツキ解消補正部は、ウエストゲートバルブの開度または可変容量機構により調整される排気ガス流路面積に応じて前記制御量を補正するよう構成されていることが好ましい。
【００２８】
ウエストゲートバルブや可変容量機構が作動した場合、その影響を受けて、最適な制御量は異なることになるが、ウエストゲートバルブの開度または可変容量機構により調整される排気ガス流路面積に応じてバラツキ解消補正部が制御量を補正することにより、制御量の最適化を図ることが可能になる。
【００２９】
また、前述した内燃機関の診断方法による診断結果に応じて内燃機関を制御する制御方法も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを解消するように、各気筒毎に、燃料の燃焼状態を変化させる制御量を補正する内燃機関の制御方法である。
【００３０】
この制御方法により、前述した如く、前記診断結果に応じて燃料の燃焼状態を変化させる制御量を補正し、各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを解消する。このため、機関出力の低下、回転変動の増大、排気エミッションの悪化等を抑制することが可能となる。
【００３１】
また、他の解決手段として以下の診断装置も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、排気タービン過給機を備えた多気筒内燃機関の各気筒それぞれにおける燃料の燃焼状態を診断する内燃機関の診断装置であって、前記多気筒内燃機関の回転速度に応じた信号を出力する内燃機関回転速度検出手段と、前記排気タービン過給機の回転速度に応じた信号を出力する過給機回転速度検出手段と、前記過給機回転速度検出手段から出力された信号の周波数特性、および、前記内燃機関回転速度検出手段から出力された信号に基づいて算出された機関回転速度をパラメータとして、前記内燃機関の１サイクル中に各気筒に供給された総燃料供給量を演算することで各気筒での燃料の燃焼状態を診断する燃焼状態診断部とを備えていることを特徴とするものである。
【００３２】
この特定事項により、過給機回転速度検出手段から出力された信号の周波数特性および機関回転速度と、内燃機関の１サイクル中に各気筒に供給された総燃料供給量との間に相関があることを利用して前記総燃料供給量を演算することができる。これにより、各気筒での燃料の燃焼状態の診断を適正に行うことができる。
【００３３】
また、この内燃機関の診断装置による診断結果に応じて内燃機関を制御する制御装置も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、前記多気筒内燃機関の１サイクル中に各気筒に供給された総燃料供給量を気筒数で除算して平均燃料供給量を求め、要求出力に応じて決定された各気筒での目標燃料供給量と前記平均燃料供給量との偏差分だけ各気筒毎に燃料供給量を補正する燃料供給量補正部を備えた内燃機関の制御装置である。
【００３４】
これによれば、前記診断結果に応じて燃料供給量補正部が各気筒での燃料供給量を補正し、実際の総燃料供給量を、要求出力に応じた総燃料供給量に合わせ込むことが可能になる。その結果、要求出力に応じた総燃料供給量を得ることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明では、排気タービン過給機を備えた多気筒内燃機関において、各気筒における燃料の燃焼状態と排気タービン過給機の回転速度の変動との間に相関があることを利用して、各気筒における燃料の燃焼状態の診断および診断結果に応じた内燃機関の制御を行うようにしている。このため、各気筒における燃料の燃焼状態の診断を適正に行うことができ、また、その診断の結果に応じて内燃機関を適正に制御することができる。また、本発明に係る燃焼状態の診断は、燃料性状（例えば燃料のセタン価）の変化に起因する失火の検知に利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】４気筒のうち１気筒のみでの燃料噴射量を他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合の周波数Ｆ１〜Ｆ４の強度を比較するグラフを示す図である。
【図３】４気筒のうち燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合の周波数Ｆ１〜Ｆ４の強度を比較するグラフを示す図である。
【図４】４気筒のうち１気筒のみでの燃料噴射量を他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合において、高速フーリエ変換によって複素平面上に対応させた作動点を表した図である。
【図５】４気筒のうち燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合において、高速フーリエ変換によって複素平面上に対応させた作動点を表した図である。
【図６】４気筒のうち燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合において、高速フーリエ変換によって複素平面上に対応させた作動点を表した図である。
【図７】総燃料噴射量算出マップの一例を示す図である。
【図８】総燃料噴射量の診断動作および補正動作の手順を示すフローチャート図である。
【図９】各インジェクタの燃料噴射量のバラツキの診断動作およびバラツキの解消動作の手順を示すフローチャート図である。
【図１０】作動基底ベクトルを説明するための複素平面を表した図である。
【図１１】診断方法１の手法を説明するための複素平面を表した図である。
【図１２】係数ａによるスカラー量Ｌと燃料噴射量のずれ量ΔＱとの関係の一例を示す図である。
【図１３】診断方法２の手法を説明するためのＦ１の複素平面を表した図である。
【図１４】診断方法２の手法を説明するためのＦ２の複素平面を表した図である。
【図１５】燃料噴射量の補正量を変更しながら複素平面上のベクトル角度およびスカラー量の推移のデータを保存した表を示す図である。
【図１６】ＥＧＲ率とＦ４強度との関係の一例を示す図である。
【図１７】変形例２における制御の手順を示すフローチャート図である。
【図１８】エンジンの吸排気系における各部のガス量、ガス圧力、ガス温度を示す模式図である。
【図１９】ウエストゲートバルブ周辺のガス流路における断面積、ガス圧力、ガス温度を示す模式図である。
【図２０】燃料噴射量の変化に伴うウエストゲートバルブ周辺の排気ガス流路面積の変化を説明するための図である。
【図２１】変形例４に係るエンジンのターボチャージャ周辺の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、４気筒の４ストロークディーゼルエンジン（多気筒内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。
【００３８】
−エンジンの概略構成−
図１は、本実施形態に係るエンジン１の概略構成を示す図である。このエンジン１は例えば船舶用等として使用される。
【００３９】
この図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、エンジン本体１０と、このエンジン本体１０に形成された４つの気筒♯１，♯２，♯３，♯４の各燃焼室１１，１１，…に吸入空気を導く吸気系２０と、前記燃焼室１１，１１，…で発生した排気ガスを排出する排気系３０とを備えている。
【００４０】
前記エンジン本体１０は、各気筒♯１〜♯４を備えたシリンダブロック１２およびシリンダヘッド（図示省略）等を備えている。
【００４１】
前記吸気系２０は、吸気管２１および吸気マニホールド２２を備え、外気を、吸気管２１および吸気マニホールド２２を経て各気筒♯１〜♯４の燃焼室１１，１１，…に導く。また、吸気管２１には、吸入空気の流れ方向の上流側から下流側に向かって順に、エアフィルタ２３、ターボチャージャ（排気タービン過給機）４０のコンプレッサホイール４１、インタクーラ２４、ディーゼルスロットル２５等が設けられている。
【００４２】
前記排気系３０は、排気管３１および排気マニホールド３２を備え、排気ガスを、排気マニホールド３２および排気管３１を経て大気に排出する。また、排気管３１には、排気ガスの流れ方向の上流側から下流側に向かって順に、ターボチャージャ４０のタービンホイール４２、排気浄化装置３３等が設けられている。
【００４３】
前記ターボチャージャ４０は、排気ガスの流体エネルギを利用して吸入空気を各気筒♯１〜♯４の燃焼室１１，１１，…へ強制的に送り込む（過給する）ためのものである。タービンホイール４２は、エンジン本体１０の燃焼室１１，１１，…から排気管３１へ排出された排気ガスの流体エネルギによって回転される。コンプレッサホイール４１は、タービンホイール４２とともに回転するように当該タービンホイール４２に回転軸４３を介して連結されている。
【００４４】
前記エンジン本体１０には、各気筒♯１〜♯４の燃焼室１１，１１，…に燃料を供給するための燃料供給装置５０が設けられている。この燃料供給装置５０は、コモンレール式燃料供給装置であり、所定圧の燃料を蓄えるコモンレール５１と、このコモンレール５１に蓄えられている燃料を燃焼室１１，１１，…に噴射するために燃焼室１１，１１，…毎に備えられたインジェクタ５２，５２，…と、図示しない燃料タンクに蓄えられた燃料を加圧してコモンレール５１に圧送する高圧燃料ポンプ５３とを有している。
【００４５】
前記吸気管２１と排気管３１との間は排気還流配管（ＥＧＲ配管）６１によって接続されている。このＥＧＲ配管６１は、排気ガスの一部を吸気系２０に還流させて燃焼室１１，１１，…へ供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ生成量を低減させるものである。このＥＧＲ配管６１には、電子制御によって開度調整されるＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲ配管６１を通過する排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ６３とが設けられている。これらＥＧＲ配管６１、ＥＧＲバルブ６２、ＥＧＲクーラ６３等によってＥＧＲ装置（排気還流装置）６０が構成されている。
【００４６】
また、排気管３１には、排気ガスの一部を、ターボチャージャ４０のタービンホイール４２をバイパスして流すための排気バイパス配管７１が設けられており、この排気バイパス配管７１にはウエストゲートバルブ７２が設けられている。このウエストゲートバルブ７２のアクチュエータ７３には、吸気管２１内の吸気圧力が導入されるようになっており、この導入される吸気圧力に応じてアクチュエータ７３内部のダイアフラムが作動してウエストゲートバルブ７２の開閉動作が行われる。そして、このウエストゲートバルブ７２が開放されると、排気ガスの一部が排気バイパス配管７１を流れ、ターボチャージャ４０のタービンホイール４２をバイパスすることになる。これにより、タービンホイール４２の回転速度の増加が抑制され、安定した過給圧が得られるようになっている。
【００４７】
エンジン１の運転を制御するエンジンＥＣＵ１００には、出力操作部材１０１、エンジン回転速度センサ（内燃機関回転速度検出手段）１０２、負荷状態検出部材１０３、ターボ回転速度センサ（過給機回転速度検出手段）１０４、冷却水温度センサ１０５、吸気圧力センサ１０６、排気圧力センサ１０７、吸気温度センサ１０８、大気圧力センサ１０９がそれぞれ電気的に接続されている。
【００４８】
前記出力操作部材１０１は、例えば人為的に操作可能なアクセルレバー、または、アクセルペダルで構成されている。
【００４９】
前記エンジン回転速度センサ１０２は、電磁ピックアップにより構成されており、エンジン１のクランク軸１３の回転速度に応じたパルス信号を出力する。具体的に、クランク軸１３には、外周縁に沿って複数の凸部と凹部とが交互に設けられたＮＥロータ１４が一体回転可能に設けられており、このＮＥロータ１４の外周縁に対向してエンジン回転速度センサ１０２が配置されている。これにより、エンジン回転速度センサ１０２の近傍を前記凸部が通過することで機関回転速度に応じたパルス信号がエンジン回転速度センサ１０２から出力される構成となっている。
【００５０】
前記負荷状態検出部材１０３は、前記出力操作部材１０１の操作量（開度）を検出するアクセル開度センサであって、エンジン本体１０の負荷状態に応じた信号を出力する。
【００５１】
前記ターボ回転速度センサ１０４は、電磁ピックアップにより構成されており、コンプレッサホイール４１のブレードに対向して配置されている。このため、コンプレッサホイール４１の回転によってターボ回転速度センサ１０４の近傍をブレードが通過する度に、当該ターボ回転速度センサ１０４からパルス信号が出力される構成となっている。つまり、このターボ回転速度センサ１０４は、ターボチャージャ４０の回転速度に応じたパルス信号を出力する構成となっている。このターボ回転速度センサ１０４からの出力信号は、Ｆ／Ｖ変換器１１０に送信される。このＦ／Ｖ変換器１１０は、前記ターボ回転速度センサ１０４から出力されたパルス信号を周波数データに変換するものであり、この変換後の周波数データがエンジンＥＣＵ１００に送信される。
【００５２】
冷却水温度センサ１０５は、エンジン１の冷却水温度に応じた信号を出力する。
【００５３】
吸気圧力センサ１０６は、前記吸気管２１におけるエアフィルタ２３の下流側の吸気圧力に応じた信号を出力する。
【００５４】
排気圧力センサ１０７は、排気管３１におけるタービンホイール４２の下流側で且つ排気浄化装置３３の上流側の排気圧力に応じた信号を出力する。
【００５５】
吸気温度センサ１０８は、前記吸気管２１におけるエアフィルタ２３の上流側の吸気温度に応じた信号を出力する。
【００５６】
大気圧力センサ１０９は、大気圧力に応じた信号を出力する。
【００５７】
エンジンＥＣＵ１００は、演算部（ＣＰＵ）および記憶部を有している。前記記憶部は、制御プログラムや制御データ等を記憶するＲＯＭ、電源を切っても設定値等が失われない状態で保存し且つ前記設定値等が書き換え可能とされたＥＥＰＲＯＭ、および前記演算部による演算中に生成されるデータを一時的に保持するＲＡＭ等を有する。
【００５８】
エンジンＥＣＵ１００は、前記出力操作部材１０１の操作量に応じ、前記燃料供給装置５０の燃料供給状態の基本制御を行うように構成されている。具体的には、エンジンＥＣＵ１００は、負荷状態検出部材１０３によって検出される前記出力操作部材１０１の操作量に応じてインジェクタ５２，５２，…が所定の燃料噴射を行うように各インジェクタ５２，５２，…に備えられた電磁ソレノイドまたはピエゾ素子を制御する。また、これに併せて、高圧燃料ポンプ５３を制御し、コモンレール５１内の燃料圧力を制御する。また、エンジンＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ６２の開度制御を行う。
【００５９】
また、エンジンＥＣＵ１００は、後述するように、各気筒♯１〜♯４の燃焼室１１，１１，…内での燃料の燃焼状態の診断を行うと共に、その診断結果に応じて、インジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量を補正する補正動作を行う。この燃焼状態の診断動作および燃料噴射量の補正動作については後述する。
【００６０】
−燃焼状態診断の概要−
次に、本実施形態の特徴の一つである燃焼状態診断の概要について説明する。
【００６１】
＜燃焼状態のバラツキ診断の原理＞
本実施形態におけるエンジン１の燃焼状態診断としては、前記ターボ回転速度センサ１０４または前記エンジン回転速度センサ１０２から出力された信号の周波数特性を高速フーリエ変換によって周波数解析することにより各気筒♯１〜♯４間での燃料の燃焼状態のバラツキを診断するものとなっている。このため、前記ターボ回転速度センサ１０４またはエンジン回転速度センサ１０２が本発明でいう回転速度検出手段（排気タービン過給機の回転速度に応じた信号または排気タービン過給機の回転速度の変動に相関のある信号（エンジン回転速度に応じた信号）を出力する回転速度検出手段）に相当することになる。
【００６２】
この各気筒♯１〜♯４間での燃料の燃焼状態のバラツキの診断は、前記エンジンＥＣＵ１００によって行われる。このため、このエンジンＥＣＵ１００における、前記燃焼状態のバラツキの診断を実行する機能部分が本発明でいう燃焼状態診断部に相当する。つまり、このエンジンＥＣＵ１００が本発明に係る診断装置の一例である。
【００６３】
先ず、本発明に係る燃焼状態のバラツキの診断手法の理解を容易にするために、当該診断手法の原理について説明する。また、以下の説明では各気筒♯１〜♯４における燃料の燃焼状態のバラツキの診断の一形態として、各インジェクタ５２，５２，…からの燃料噴射量（本発明でいう燃料の燃焼に関連する状態量）のバラツキの診断を例に挙げて説明する。
【００６４】
先ず、前記ターボ回転速度センサ１０４から出力された信号をＦ／Ｖ変換器１１０によって変換することで周波数データとなったターボ回転速度信号を次数分析し、それを解析することで、各気筒♯１〜♯４から排出された排気ガスによりターボチャージャ４０のタービンホイール４２に与えられたエネルギの量を評価する。このエネルギは、各気筒♯１〜♯４の燃焼室１１，１１，…での燃料の燃焼によって得られたものである。
【００６５】
本実施形態におけるエンジン１の場合、燃焼周波数ｆｃｍｂは以下の式（１）によって算出される。
【００６６】
【数１】
2018084207.tif 000003
【００６７】
この式（１）におけるＺは気筒数、Ｎｔはターボチャージャ４０の回転速度、「２」はエンジン１の１サイクル当たりの回転回数である。
【００６８】
なお、ターボチャージャ４０の回転速度はエンジン１の回転速度に応じて変動する。つまり、エンジン１の排気行程によって燃焼室１１から排出された排気ガスがターボチャージャ４０のタービンホイール４２に達した時点でターボチャージャ４０の回転速度は上昇し、それ以外の期間ではターボチャージャ４０の回転速度は下降することになる。このため、ターボチャージャ４０の回転速度の変動の周期はエンジン１の回転速度に相関がある。従って、前記式（１）におけるターボチャージャ４０の回転速度Ｎｔをエンジン１の回転速度Ｎｅに置き換えることによっても燃焼周波数ｆｃｍｂを算出することが可能である。
【００６９】
そして、燃料の燃焼に伴う各種変動を評価するために、前記式（１）で算出された燃焼周波数ｆｃｍｂを「４」、「２」、「１．５」、「１」でそれぞれ除算した下記の式（２）〜式（５）によって４種類の周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を得る。つまり、周波数Ｆ１は燃焼周波数ｆｃｍｂをエンジン１の気筒数で除算した周波数であり、周波数Ｆ２は燃焼周波数ｆｃｍｂをエンジン１の気筒数の「１／２」の値で除算した周波数である。
【００７０】
【数２】
2018084207.tif 000004
【００７１】
図２は、４気筒のうち１気筒のみでの燃料噴射量（インジェクタ５２からの燃料噴射量）を他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合の周波数Ｆ１〜Ｆ４の大きさ（以下、強度という場合もある）を比較するグラフである。この図２に示すグラフは、実験またはシミュレーションによって得られた各周波数Ｆ１〜Ｆ４の強度を棒グラフで表したものである。
【００７２】
この図２は、１気筒のみでの燃料噴射量を他の３気筒それぞれでの燃料噴射量（他の３気筒それぞれでの燃料噴射量は互いに略同一）よりも多くした場合の例として３段階、１気筒のみでの燃料噴射量を他の３気筒それぞれでの燃料噴射量よりも少なくした場合の例として３段階、および、全ての気筒での燃料噴射量を同一とした場合のそれぞれについて、実験またはシミュレーションを行った結果を示している。図中の「ａ」「ｂ」「ｃ」は、１気筒のみでの燃料噴射量を他の３気筒それぞれでの燃料噴射量よりも多くした場合であって、「ｃ」「ｂ」「ａ」の順で気筒間での燃料噴射量の乖離量（前記１気筒での燃料噴射量と他の３気筒それぞれでの燃料噴射量との乖離量）を多くしている。また、図中の「ｅ」「ｆ」「ｇ」は、１気筒のみでの燃料噴射量を他の３気筒それぞれでの燃料噴射量よりも少なくした場合であって、「ｅ」「ｆ」「ｇ」の順で気筒間での燃料噴射量の乖離量を多くしている。なお、図中の「ｄ」は、全ての気筒での燃料噴射量を同一とした場合である。
【００７３】
また、燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量（他の２気筒それぞれでの燃料噴射量は互いに略同一）と異なるものとした場合の周波数Ｆ１〜Ｆ４も図２に示したものと同様となっていた。例えば、燃焼行程の順序が第１番気筒♯１→第３番気筒♯３→第２番気筒♯２→第４番気筒♯４であった場合、第１番気筒♯１および第３番気筒♯３それぞれでの燃料噴射量を、第２番気筒♯２および第４番気筒♯４それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合などが挙げられる。
【００７４】
図２に示すように、１気筒のみでの燃料噴射量を他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合や、燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合には、ターボチャージャ４０の回転速度の変動は、Ｆ１に大きく現れることになる。これは、４つの気筒♯１〜♯４の１サイクル中に１回のみ回転変動が生じるため、燃焼周波数ｆｃｍｂを「４」で除算したＦ１に、この回転変動の影響が大きく現れたものである。より具体的に、１気筒のみでの燃料噴射量を他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合や、燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合には、ターボチャージャ４０の回転速度の変動はＦ１およびＦ２にそれぞれ現れるが、Ｆ１の大きさ（強度）はＦ２の大きさに比べて大幅に大きくなっている。
【００７５】
一方、図３は、４気筒のうち燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合の周波数Ｆ１〜Ｆ４の強度を比較するグラフである。例えば、燃焼行程の順序が第１番気筒♯１→第３番気筒♯３→第２番気筒♯２→第４番気筒♯４であった場合、第１番気筒♯１および第２番気筒♯２それぞれでの燃料噴射量を、第３番気筒♯３および第４番気筒♯４それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合などが挙げられる。この図３に示すグラフも、実験またはシミュレーションによって得られた各周波数Ｆ１〜Ｆ４の強度を棒グラフで表したものである。
【００７６】
この図３は、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量（他の２気筒それぞれでの燃料噴射量は互いに略同一）よりも多くした場合の例として３段階、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量よりも少なくした場合の例として３段階、および、全ての気筒での燃料噴射量を同一とした場合のそれぞれについて、実験またはシミュレーションを行った結果を示している。図中の「ａ」「ｂ」「ｃ」は、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量よりも多くした場合であって、「ｃ」「ｂ」「ａ」の順で気筒間での燃料噴射量の乖離量（燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量と他の２気筒それぞれでの燃料噴射量との乖離量）を多くしている。また、図中の「ｅ」「ｆ」「ｇ」は、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量よりも少なくした場合であって、「ｅ」「ｆ」「ｇ」の順で気筒間での燃料噴射量の乖離量を多くしている。なお、図中の「ｄ」は、全ての気筒での燃料噴射量を同一とした場合である。
【００７７】
図３に示すように、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合には、ターボチャージャ４０の回転速度の変動は、Ｆ１に比べてＦ２の方が強くなる。これは、４つの気筒♯１〜♯４の１サイクル中に２回の回転変動が生じるため、燃焼周波数ｆｃｍｂを「２」で除算したＦ２に、この回転変動の影響が大きく現れたものである。
【００７８】
以上のようにして得られた周波数特性をフーリエ級数に展開し、その特性を複素平面上にプロットすると、前述した各場合（１気筒のみでの燃料噴射量を他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合、燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合）それぞれに特有の作動点が現れる。
【００７９】
図４は、前記周波数Ｆ１の周波数特性をフーリエ級数に展開し複素平面上にプロットした作動点を示している。全ての気筒での燃料噴射量が同一である場合の作動点は、この複素平面上の原点に位置することになる（図４における「●」を参照）。
【００８０】
これに対し、１気筒のみでの燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている場合には、作動点は複素平面上の原点には位置せず、燃料噴射量に乖離が生じている気筒、および、その乖離量に応じた位置となる。
【００８１】
図４の「○」は、１気筒のみでの燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている場合であって、第１番気筒♯１での燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量に対して少なくなっている場合の作動点を表している。また、この作動点における原点からの距離Ｌは燃料噴射量の乖離量（第１番気筒♯１での燃料噴射量と他の３気筒それぞれでの燃料噴射量との乖離量）を表している。なお、第４番気筒♯４での燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量に対して多くなっている場合にも同様の作動点として現れる。以下の説明では、本発明の技術の理解を容易にするために、特定の気筒における燃料噴射量が他の気筒における燃料噴射量よりも少なくなっている場合を例に挙げて説明する。
【００８２】
図４に示すように、第３番気筒♯３での燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量に対して多くなっている場合または第２番気筒♯２での燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量に対して少なくなっている場合には、作動点は複素平面の第１象限において破線で示す作動線上に現れる。また、第１番気筒♯１での燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量に対して多くなっている場合または第４番気筒♯４での燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量に対して少なくなっている場合には、作動点は複素平面の第２象限において破線で示す作動線上に現れる。また、第２番気筒♯２での燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量に対して多くなっている場合または第３番気筒♯３での燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量に対して少なくなっている場合には、作動点は複素平面の第３象限において破線で示す作動線上に現れる。さらに、図４の「○」に示すように、第４番気筒♯４での燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量に対して多くなっている場合または第１番気筒♯１での燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量に対して少なくなっている場合には、作動点は複素平面の第４象限において破線で示す作動線上に現れる。このため、原点から作動点に向かうベクトルにおいて、このベクトルが複素平面の座標軸（例えば実数部の座標軸）との成す角度（図４における角度β）によって作動点の象限が特定されるので、この角度βによって燃料噴射量に乖離が生じている気筒（燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている一つの気筒）を、ある程度絞り込む（２気筒に絞り込む）ことができる。また、このベクトルの長さ（図４における長さＬ）によって燃料噴射量の乖離量（１気筒と他の３気筒それぞれとの燃料噴射量の乖離量）を求めることが可能となる。つまり、前記ベクトルにおける複素平面の座標軸との成す角度に基づいて、燃料の燃焼状態が他の気筒とは異なっている気筒を特定し、ベクトル長さに基づいて、この特定された気筒における燃料の燃焼に関連する状態量（本実施形態では燃料噴射量）と他の気筒における当該状態量（燃料噴射量）との偏差を特定することが可能となっている（本発明でいう燃焼状態診断部の機能）。
【００８３】
なお、前記角度βは機関回転速度に応じて変化する。このため、作動点が存在する象限の位置と、燃料噴射量に乖離が生じている気筒との関係が適切に得られるように、予め実験などによって機関回転速度に応じた角度補正量を求めておき、この角度補正量だけベクトルの向き（各作動線の傾き）を補正しておくことが好ましい。例えば、本実施形態の場合にあっては、機関回転速度が高いほどベクトルの向きは図４における時計回り方向に移行することになる。
【００８４】
図５は、燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合であって、作動点「□」は、第１番気筒♯１での燃料噴射量および第３番気筒♯３での燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量に対して少なくなっている場合であり、且つ第１番気筒♯１での燃料噴射量と第３番気筒♯３での燃料噴射量とが略同一である（第１番気筒♯１での燃料噴射量の減少量と第３番気筒♯３での燃料噴射量の減少量とが略同一である）場合の作動点を表している。この場合、作動点「□」は何れの作動線上にも位置しないため、原点からこの作動点「□」に向かうベクトルを、第３象限側のベクトル（第３象限における作動線上のベクトルであって、原点から作動点「◇」に向かうベクトル）と第４象限側のベクトル（第４象限における作動線上のベクトルであって、原点から作動点「○」に向かうベクトル）とに分解する。第３象限側に分解されたベクトルは、第３番気筒♯３での燃料噴射量が、第２番気筒♯２および第４番気筒♯４での燃料噴射量に対して少なくなっていることを表しており、このベクトルの長さは、第３番気筒♯３での燃料噴射量と、第２番気筒♯２および第４番気筒♯４での燃料噴射量との乖離量に相当する。同様に、第４象限側に分解されたベクトルは、第１番気筒♯１での燃料噴射量が、第２番気筒♯２および第４番気筒♯４での燃料噴射量に対して少なくなっていることを表しており、このベクトルの長さは、第１番気筒♯１での燃料噴射量と、第２番気筒♯２および第４番気筒♯４での燃料噴射量との乖離量に相当する。
【００８５】
つまり、図５における角度β１が、第３番気筒♯３での燃料噴射量が第２番気筒♯２および第４番気筒♯４での燃料噴射量に対して少なくなっていることを表しており、角度β２が、第１番気筒♯１での燃料噴射量が第２番気筒♯２および第４番気筒♯４での燃料噴射量に対して少なくなっていることを表している。そして、第１番気筒♯１での燃料噴射量の減少量と第３番気筒♯３での燃料噴射量の減少量とが略同一であるため、原点から作動点「□」に向かうベクトルの角度βは、これら角度β１および角度β２の中間の角度となる。このため、第３番気筒♯３での燃料噴射量と第１番気筒♯１での燃料噴射量とが互いに異なっている場合には、原点から作動点「□」に向かうベクトルの角度βも、それに応じて異なることになる。
【００８６】
図５における作動点「△」は、第１番気筒♯１での燃料噴射量の減少量（第２番気筒♯２および第４番気筒♯４での燃料噴射量に対する乖離量）と第３番気筒♯３での燃料噴射量の減少量（同じく第２番気筒♯２および第４番気筒♯４での燃料噴射量に対する乖離量）との比を２：３とした場合のものであり、原点から作動点「△」に向かうベクトルの角度は、この比に対応したものとなっている。また、このベクトルを各作動線上のベクトルに分解することで、第１番気筒♯１および第３番気筒♯３それぞれの乖離量（第２番気筒♯２および第４番気筒♯４での燃料噴射量に対する乖離量）を算出することができる。
【００８７】
同様に、図５における作動点「▲」は、第１番気筒♯１での燃料噴射量の減少量と第３番気筒♯３での燃料噴射量の減少量との比を５：２とした場合のものであり、原点から作動点「▲」に向かうベクトルの角度は、この比に対応したものとなっている。この場合も、このベクトルを各作動線上のベクトルに分解することで、第１番気筒♯１および第３番気筒♯３それぞれの乖離量（第２番気筒♯２および第４番気筒♯４での燃料噴射量に対する乖離量）を算出することができる。
【００８８】
このように、燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合には、Ｆ１の複素平面における作動角βが両気筒での燃料噴射量の比を表し、ベクトル長さが噴射量の乖離量を表している。
【００８９】
図６は、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合であって、作動点「△」は、第１番気筒♯１での燃料噴射量が第２番気筒♯２および第３番気筒♯３での燃料噴射量と異なっており、第４番気筒♯４での燃料噴射量が第２番気筒♯２および第３番気筒♯３での燃料噴射量と異なっている場合を表している。この場合、原点から作動点「△」に向かうベクトルの長さが、第１番気筒♯１での燃料噴射量と第４番気筒♯４での燃料噴射量との偏差に相当することになる。具体的に、第１番気筒♯１での燃料噴射量および第４番気筒♯４での燃料噴射量が共に第２番気筒♯２および第３番気筒♯３での燃料噴射量よりも少なくなっている場合において、第１番気筒♯１での燃料噴射量が第４番気筒♯４での燃料噴射量よりも少ない場合（第１番気筒♯１での燃料噴射減少量が多い場合）には、作動点は第４象限に現れる（作動点「△」を参照）。そして、第１番気筒♯１での燃料噴射量と第４番気筒♯４での燃料噴射量との偏差によって作動点の位置は作動線上で異なった位置となる。一方、第１番気筒♯１での燃料噴射量および第４番気筒♯４での燃料噴射量が共に第２番気筒♯２および第３番気筒♯３での燃料噴射量よりも少なくなっている場合において、第４番気筒♯４での燃料噴射量が第１番気筒♯１での燃料噴射量よりも少ない場合（第４番気筒♯４での燃料噴射減少量が多い場合）には、作動点は第２象限に現れる（作動点「□」を参照）。そして、第１番気筒♯１での燃料噴射量と第４番気筒♯４での燃料噴射量との偏差によって作動点の位置は作動線上で異なった位置となる。
【００９０】
つまり、図６において原点から作動点「△」に向かうベクトルの角度β（実数部の座標軸からの角度）が、第１番気筒♯１での燃料噴射量が第２番気筒♯２および第３番気筒♯３での燃料噴射量と異なっており、第４番気筒♯４での燃料噴射量が第２番気筒♯２および第３番気筒♯３での燃料噴射量と異なっていることを表しており、このベクトル長さが、第１番気筒♯１での燃料噴射量と第４番気筒♯４での燃料噴射量との偏差を表している。この図６における作動点「△」は、第１番気筒♯１での燃料噴射量の減少量と第４番気筒♯４での燃料噴射量の減少量との比を５：１とした場合のものである。
【００９１】
また、図６における作動点「□」は、第１番気筒♯１での燃料噴射量の減少量と第４番気筒♯４での燃料噴射量の減少量との比を３：５とした場合のものである。
【００９２】
このように、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量を他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なるものとした場合には、複素平面における作動角βが各気筒を特定し、ベクトル長さが各気筒での噴射量の偏差を表している。
【００９３】
なお、このように作動点が作動線上に位置している場合、この作動点の位置のみでは、１気筒のみでの燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっているのか（図４を参照）、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっているのか（図６を参照）を判別することはできないが、この両者では、図２および図３で示したように、周波数Ｆ１，Ｆ２の大小関係が逆転している。つまり、１気筒のみでの燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている場合には、Ｆ１の大きさがＦ２の大きさに比べて大きくなる。これに対し、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている場合には、Ｆ２の大きさがＦ１の大きさに比べて大きくなる。このように、作動点の位置および周波数Ｆ１，Ｆ２の大きさを比較することで、前記判別（１気筒のみでの燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっているのか、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっているのかの判別）が可能である。
【００９４】
なお、本実施形態では４気筒エンジンを例に挙げているため、燃焼行程が連続しない２気筒は、ピストンの往復移動の位相が同一であって且つ燃焼行程がクランク角度で３６０°の位相差を有したものとなっている。他の気筒数（例えば６気筒など）のエンジンにあっても、本発明でいう「燃焼行程が連続しない複数の気筒」とは、ピストンの往復移動の位相が同一であって且つ燃焼行程がクランク角度で互いに異なる位相のものである。一例として、６気筒エンジンにおいて、燃焼行程の順序が第１番気筒♯１→第５番気筒♯５→第３番気筒♯３→第６番気筒♯６→第２番気筒♯２→第４番気筒♯４であった場合には、例えば第１番気筒♯１と第６番気筒♯６とが、ここでいう燃焼行程が連続しない２気筒となる。
【００９５】
＜総燃料噴射量の診断の原理＞
また、本実施形態における燃焼状態診断としては、前述した各気筒♯１〜♯４間での燃料噴射量のバラツキの診断だけでなく、各気筒♯１〜♯４それぞれの１サイクルにおいてインジェクタ５２，５２，…から噴射された燃料の噴射総量（以下、総燃料噴射量という）の診断も行うようにしている。以下、この総燃料噴射量の診断の原理について説明する。
【００９６】
前記周波数Ｆ４は燃焼周波数ｆｃｍｂに一致しているため前記総燃料噴射量と強い相関がある。このため、この周波数Ｆ４に基づいて前記総燃料噴射量を求めることが可能である。
【００９７】
この総燃料噴射量は、図７に示すマップ（総燃料噴射量算出マップ）に従って求められる。この総燃料噴射量算出マップは、周波数Ｆ４の強度および機関回転速度をパラメータとして総燃料噴射量Ｑａｌｌを求めるものである。同一機関回転速度であっても周波数Ｆ４の強度が高いほど総燃料噴射量Ｑａｌｌは大きな値として求められ、周波数Ｆ４の強度が同一であっても機関回転速度が低いほど総燃料噴射量Ｑａｌｌは大きな値として求められることになる。このマップは、予め実験やシミュレーションによって作成されて前記エンジンＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
【００９８】
このように総燃料噴射量の診断は、前記エンジンＥＣＵ１００によって行われる。このため、このエンジンＥＣＵ１００における、前記総燃料噴射量の診断（総燃料噴射量に基づいた各気筒での燃料の燃焼状態の診断）を実行する機能部分が本発明でいう燃焼状態診断部（過給機回転速度検出手段から出力された信号の周波数特性、および、内燃機関回転速度検出手段から出力された信号に基づいて算出された機関回転速度をパラメータとして、内燃機関の１サイクル中に各気筒に供給された総燃料供給量を演算することで各気筒での燃料の燃焼状態を診断する燃焼状態診断部）に相当する。
【００９９】
以上が本実施形態に係る燃焼状態診断の概要である。
【０１００】
−燃焼状態診断−
次に、前述した診断手法の原理を用いて実際に燃焼状態を診断し、その診断の結果に応じて燃料噴射量を補正する場合の手順について説明する。
【０１０１】
＜総燃料噴射量の診断動作および補正動作＞
先ず、前記総燃料噴射量の診断動作および補正動作について図８のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、エンジン１のスタートスイッチがＯＮされた後、所定時間毎に繰り返される。
【０１０２】
先ず、ステップＳＴ１において、ターボチャージャ４０の瞬時回転速度を取得する。具体的には、前記ターボ回転速度センサ１０４から出力された信号（サイン波または矩形波）をＦ／Ｖ変換器１１０によって周波数変換し、これにより、ターボチャージャ４０の瞬時回転速度を取得する。
【０１０３】
その後、ステップＳＴ２において、前記式（５）によって算出されている周波数Ｆ４を取得する。
【０１０４】
周波数Ｆ４を取得した後、ステップＳＴ３において、前記図７の総燃料噴射量算出マップを用いて総燃料噴射量Ｑａｌｌを算出する。具体的には、前記ターボチャージャ４０の瞬時回転速度の情報をエンジンＥＣＵ１００に送信し、周波数分析データのうち、Ｆ４データを基に、前記総燃料噴射量算出マップを用いて総燃料噴射量Ｑａｌｌを算出する。
【０１０５】
次に、ステップＳＴ４において、以下の式（６）により、この総燃料噴射量Ｑａｌｌに基づき、各気筒♯１〜♯４それぞれに均等に燃料が噴射されていると仮定した場合の各インジェクタ５２，５２，…からの燃料噴射量（平均燃料噴射量）Ｑａｖｅを算出する。
【０１０６】
【数３】
2018084207.tif 000005
【０１０７】
その後、ステップＳＴ５において、燃料噴射量の乖離量ΔＱｔｇｔを算出する。前記エンジンＥＣＵ１００は、前記出力操作部材１０１の操作量に応じて、インジェクタ５２，５２，…からの燃料噴射量として目標噴射量Ｑｔｇｔを演算している。このステップＳＴ５では、前記式（６）で算出された平均燃料噴射量Ｑａｖｅから前記目標噴射量Ｑｔｇｔを減算することでこの両者の乖離量ΔＱｔｇｔを算出する（式（７））。
【０１０８】
【数４】
2018084207.tif 000006
【０１０９】
ステップＳＴ６では、この乖離量ΔＱｔｇｔの絶対値が所定の閾値Ｑｔｈを超えているか否かを判定する。この閾値Ｑｔｈは、インジェクタ５２からの燃料噴射量が過少になっている等の燃料供給装置５０の異常の有無を判断するための値であって、予め実験やシミュレーションによって設定されている。
【０１１０】
乖離量ΔＱｔｇｔの絶対値が前記閾値Ｑｔｈを超えており、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ７に移り、燃料供給装置５０の異常、若しくは、燃料性状の著しい変化により失火が発生しているとして、ユーザに警告を発する。例えば、図示しない操作パネル上に警告表示を行ったり、音声による警告を発したりする。また、エンジンＥＣＵ１００のＲＡＭに異常発生情報の書き込みを行う。
【０１１１】
一方、乖離量ΔＱｔｇｔの絶対値が前記閾値Ｑｔｈを超えておらず、ステップＳＴ６でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ８に移り、各インジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量の補正を行う。つまり、前記乖離量ΔＱｔｇｔが正の値であった場合には、各気筒♯１〜♯４それぞれにおけるインジェクタ５２，５２，…からの燃料噴射量を乖離量ΔＱｔｇｔだけ減量する補正を行う。一方、乖離量ΔＱｔｇｔが負の値であった場合には、各気筒♯１〜♯４それぞれにおけるインジェクタ５２，５２，…からの燃料噴射量を乖離量ΔＱｔｇｔだけ増量する補正を行う。これら燃料噴射量の補正は、例えばインジェクタ５２，５２，…の開弁時間を変更する（増量補正する場合には、その増量補正量に応じて開弁時間を長くし、減量補正する場合には、その減量補正量に応じて開弁時間を短くする）ことによって行われる。
【０１１２】
このようにして各インジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量の補正が行われると、各気筒♯１〜♯４それぞれにおける燃料噴射量は、以下の式（８）におけるＱｔｇｔ＿ｃｏｒに収束していくことになる。
【０１１３】
【数５】
2018084207.tif 000007
【０１１４】
以上の動作が繰り返されることにより、総燃料噴射量Ｑａｌｌが、エンジン１に要求される出力を得るための総燃料噴射量（目標噴射量Ｑｔｇｔを気筒数倍した目標総燃料噴射量）に収束していくことになる。
【０１１５】
このような総燃料噴射量の補正動作が行われるため、前記ステップＳＴ４〜ＳＴ８の動作が本発明でいう燃料供給量補正部による動作（多気筒内燃機関の１サイクル中に各気筒に供給された総燃料供給量を気筒数で除算して平均燃料供給量を求め、要求出力に応じて決定された各気筒での目標燃料供給量と平均燃料供給量との偏差分だけ各気筒毎に燃料供給量を補正する動作）に相当する。
【０１１６】
なお、このような総燃料噴射量Ｑａｌｌの診断動作および補正動作は、機関負荷が上限値に達した際に行うことが好ましい。これは、部分負荷域において総燃料噴射量Ｑａｌｌを補正した場合、エンジン１の調速性が悪化する可能性があるためである。
【０１１７】
以上が、総燃料噴射量の診断動作および補正動作である。
【０１１８】
＜燃料噴射量のバラツキの診断動作および解消動作＞
次に、各インジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量のバラツキの診断動作およびバラツキの解消動作について図９のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートも、エンジン１のスタートスイッチがＯＮされた後、所定時間毎に繰り返される。
【０１１９】
先ず、ステップＳＴ１１では、前記図８で示したフローチャートのステップＳＴ１の場合と同様にターボチャージャ４０の瞬時回転速度を取得する。
【０１２０】
その後、ステップＳＴ１２に移り、前記式（２）および式（３）によってそれぞれ算出されている周波数Ｆ１，Ｆ２を取得する。
【０１２１】
周波数Ｆ１，Ｆ２を取得した後、ステップＳＴ１３に移り、各インジェクタ５２，５２，…それぞれの燃料噴射量が互いに略同一であるか否かを判定する。この判定動作として具体的には、前記周波数Ｆ１，Ｆ２の強度が共に略「０」となっているか否かを判定する。前述したように、全てのインジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量が同一である場合には、周波数Ｆ１，Ｆ２の強度は共に略「０」となるため（図２および図３を参照）、これらの強度を認識することによって、各インジェクタ５２，５２，…それぞれの燃料噴射量が互いに略同一であるか否かを判定することができる。
【０１２２】
また、別の判定手法として、前記周波数Ｆ１，Ｆ２それぞれの周波数特性をフーリエ級数に展開し複素平面上にプロットした作動点が複素平面上の原点に位置しているか否かを判定するようにしてもよい。前述したように、全てのインジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量が略同一である場合には、その作動点は複素平面上の原点に位置することになるので、この作動点が複素平面上の原点に位置しているか否かを認識することによって、各インジェクタ５２，５２，…それぞれの燃料噴射量が互いに略同一であるか否かを判定することができる。
【０１２３】
各インジェクタ５２，５２，…それぞれの燃料噴射量が互いに同一であり、ステップＳＴ１３でＹＥＳ判定された場合には、燃料噴射量のバラツキを解消するための補正動作は必要ないとして、そのままリターンされる。
【０１２４】
一方、各インジェクタ５２，５２，…それぞれの燃料噴射量が互いに略同一ではなく、ステップＳＴ１３でＮＯ判定された場合にはステップＳＴ１４に移り、周波数Ｆ１，Ｆ２それぞれの強度の比較を行う。具体的には、周波数Ｆ１の強度が周波数Ｆ２の強度よりも高いか否かを判定する。この判定は、「１気筒のみでの燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている、または、燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている」状況であるのか、または、「燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている」状況であるのかを判別するためのものである。前述したように、１気筒のみでの燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている場合や、燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている場合には、ターボチャージャ４０の回転速度の変動は、Ｆ１に大きく現れ、Ｆ１の大きさはＦ２の大きさに比べて大幅に大きくなる。これに対し、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている場合には、ターボチャージャ４０の回転速度の変動は、Ｆ１に比べてＦ２の方が強くなる。
【０１２５】
このため、周波数Ｆ１の強度が周波数Ｆ２の強度よりも高くなっており、ステップＳＴ１４でＹＥＳ判定された場合には、１気筒のみでの燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている、または、燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている状況であると判断できる。一方、周波数Ｆ２の強度が周波数Ｆ１の強度よりも高くなっており、ステップＳＴ１４でＮＯ判定された場合には、燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている状況であると判断できる。
【０１２６】
ステップＳＴ１４でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１５に移り、後述する診断方法１によって、各インジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量のバラツキの診断を行う。この診断方法１の具体的な手法については後述する。一方、ステップＳＴ１４でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ１６に移り、後述する診断方法２によって、各インジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量のバラツキの診断を行う。この診断方法２の具体的な手法についても後述する。
【０１２７】
以下、各診断方法の具体的な手法について説明する。
【０１２８】
何れの診断方法においても、先ず、事前にエンジン回転速度に対する各気筒♯１〜♯４それぞれにおける燃料噴射量変更時の作動基底ベクトルを実験または解析によって求めておく。この作動基底ベクトルは、一つの気筒におけるインジェクタ５２の燃料噴射量を予め設定された単位噴射量だけ変化させた場合において、その燃料噴射量を変化させた気筒および変化量に対応するベクトル角度およびベクトル長さを前記複素平面上に表したものである。図１０は、第２番気筒♯２での燃料噴射量を単位噴射量だけ減量させた場合の作動基底ベクトルｖ→ｒｅｆ＿ｉを示している。つまり、この作動基底ベクトルｖ→ｒｅｆ＿ｉは、第ｉ気筒（図１０では例えば第２番気筒♯２）での燃料噴射量を変更した際の極座標上の原点と作動点とを結ぶベクトルを単位噴射量当たりに整理したものとなっている。このため、実際の作動点が図１０における「●」の位置であった場合には、前記作動基底ベクトルｖ→ｒｅｆ＿ｉの長さをＬｉ倍したベクトルが、この作動点「●」を現すベクトル（原点から作動点「●」に向かうベクトル）となる。つまり、前記単位噴射量のＬｉ倍の燃料噴射量だけ第ｉ気筒では燃料噴射量がずれていることになる。
【０１２９】
以下、前記診断方法１の具体的な手法について説明する。前述した如く、診断方法１は、周波数Ｆ１の強度が周波数Ｆ２の強度よりも高くなっており、「１気筒のみでの燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている、または、燃焼行程が連続する２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている」状況であると判定された場合に実行される。
【０１３０】
この診断方法１では、先ず、前記周波数Ｆ１成分を抽出し、複素平面上に実測の作動点（以下、実測作動点という場合もある）をプロットする。図１１は実測作動点が座標（βａｃｔ，Ｌａｃｔ）にプロットされた場合を示している。
【０１３１】
そして、複素平面上の原点から実測作動点（βａｃｔ，Ｌａｃｔ）に向かう実測作動点ベクトルＶ→ａｃｔを求め、この実測作動点ベクトルＶ→ａｃｔを、この実測作動点ベクトルＶ→ａｃｔを挟む各作動線上に分解する。つまり、２つの気筒ｉ，ｊを対象とする作動点ベクトルＶ→ａｃｔ＿ｉ，Ｖ→ａｃｔ＿ｊに分解する。この分解して得られた２方向のベクトルＶ→ａｃｔ＿ｉ，Ｖ→ａｃｔ＿ｊのスカラー量を求め、事前に求めた相関式を利用して各気筒ｉ，ｊでの燃料噴射量のずれ量（他の気筒における燃料噴射量からのずれ量）ΔＱｉ，ΔＱｊを算出する。
【０１３２】
なお、前記気筒ｉを対象とする作動点ベクトルＶ→ａｃｔ＿ｉ、作動基底ベクトルｖ→ｒｅｆ＿ｉ、スカラー量Ｌｉとの間には以下の式（９）の関係があり、この式（９）からスカラー量Ｌｉを算出することが可能である。
【０１３３】
【数６】
2018084207.tif 000008
【０１３４】
以上の診断方法１の手法を図１１を用いて具体的に説明する。
【０１３５】
図１１に示すように、実測作動点ベクトルがＶ→ａｃｔであった場合、この実測作動点ベクトルＶ→ａｃｔを、気筒ｉ，ｊを対象とする作動点ベクトルＶ→ａｃｔ＿ｉ，Ｖ→ａｃｔ＿ｊに分解し、これら各ベクトルのＶ→ａｃｔ＿ｉ，Ｖ→ａｃｔ＿ｊのスカラー量（補正前のスカラー量）を以下の式（１０）（１１）によって算出する。ここで、Ｌａｃｔ＿ｉは第ｉ気筒での燃料噴射量のずれ量に相当するスカラー量である。また、Ｌａｃｔ＿ｊは第ｊ気筒での燃料噴射量のずれ量に相当するスカラー量である。また、βｒｅｆ＿ｉは実数部の座標軸からの作動点ベクトルＶ→ａｃｔ＿ｉの角度であり、βｒｅｆ＿ｊは実数部の座標軸からの作動点ベクトルＶ→ａｃｔ＿ｊの角度である。
【０１３６】
【数７】
2018084207.tif 000009
【０１３７】
そして、これら燃料噴射量のずれ量を下記の式（１２）（１３）によって補正することによって第ｉ気筒での燃料噴射量のずれ量ΔＱｉおよび第ｊ気筒での燃料噴射量のずれ量ΔＱｊを算出する。
【０１３８】
【数８】
2018084207.tif 000010
【０１３９】
式（１２）（１３）における係数ａは、実験またはシミュレーションによって予め求められたものであって、例えば図１２に示すようなスカラー量Ｌと実際の燃料噴射量のずれ量ΔＱとの関係を規定するものである。
【０１４０】
なお、燃料噴射量のずれ量ΔＱｉ，ΔＱｊの算出にあたっては、前述した式によって行うものに代えて、予め作成されたずれ量算出マップによって抽出するようにしてもよい。さらに、前記係数ａは、実験またはシミュレーションに応じ、全気筒で同一の値であってもよいし、各気筒毎に個別の値が設定されていてもよい。
【０１４１】
次に、前記診断方法２の具体的な手法について説明する。前述した如く、診断方法２は、周波数Ｆ２の強度が周波数Ｆ１の強度よりも高くなっており、「燃焼行程が連続しない２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている」状況であると判定された場合に実行される。
【０１４２】
この診断方法２では、先ず、前記周波数Ｆ１成分を抽出し、複素平面上に実測作動点をプロットする。図１３は作動点が座標（βａｃｔ，Ｌａｃｔ）にプロットされた場合を示している。
【０１４３】
Ｆ１の複素平面上の作動点から、対象となる２つの気筒を特定する。つまり、作動点が現れている複素平面上の象限によって２つの気筒を特定する。そして、何れかの気筒における燃料噴射量を増量または減量させ（図１３に一点鎖線Ｖ→１で示すベクトルは第ｉ気筒（第２気筒♯２）を減量させた場合であり、一点鎖線Ｖ→２で示すベクトルは第ｉ気筒（第２気筒♯２）を増量させた場合である）、Ｆ１成分が「０」となるようにする。つまり、前記作動点が複素平面上の原点に位置するようにする。この場合、当該２つの気筒での燃料噴射量のずれ量は一致したことになる。
【０１４４】
そして、Ｆ２の複素平面上において、作動点と燃料噴射量のずれ量との関係から、２つの気筒のずれ量（２つの気筒それぞれでの燃料噴射量を一致させた状態において、この燃料噴射量と、他の２つの気筒それぞれでの燃料噴射量とのずれ量）を算出する。そして、事前に求めておいた燃料噴射量補正値を考慮して各気筒における燃料噴射量のずれ量を算出する。
【０１４５】
以上の診断方法２の手法を図１３〜図１５を用いて具体的に説明する。
【０１４６】
図１３に示すように、反位相にある気筒同士の燃料噴射量がずれている場合、どちらの気筒がどの程度ずれているかを特定することは難しい。そのため、事前に、互いに反位相となっている気筒同士（第ｉ気筒と第ｊ気筒）を組み合わせて、双方の燃料噴射量を同量だけ変更した場合のＦ２の特性を把握する（図１５を参照）。
【０１４７】
この際、燃料噴射量の変化量に対する特性は直線にならない場合が想定されるので（図１４を参照）、マップ形式でデータを採取して演算することが望ましい。つまり、事前計測において、燃料噴射量の変化量を増減両方向に複数ステップ採取し、その特性を図１５に示すようにプロットしておく。そして、この場合の燃料噴射量のずれ量ΔＱｉｊと作動点の座標（βｉｊ，Ｌｉｊ）を保管しておく。
【０１４８】
Ｆ１の複素平面上に作動点をプロットする場合の動作としては、先ず、エンジン運転時における実測作動点をＦ１の複素平面上にプロットする。この際、作動点は図１０で得られた各気筒の作動線上に位置する。これは、図１３に示すように、互いに反位相となっている気筒同士の燃料噴射量がずれている場合は、β方向には変化が生じないためである。仮に第ｉ気筒での燃料噴射量のずれ量と第ｊ気筒での燃料噴射量のずれ量とが同量であった場合には、Ｆ１の複素平面上の作動点は原点から動かないことになる。
【０１４９】
燃料噴射量の変更動作としては、Ｆ１の複素平面上の作動点が原点と異なっている場合に、第ｉ気筒および第ｊ気筒のうちの何れかの気筒に供給する燃料噴射量を調整することで作動点を原点に導く。仮に第ｉ気筒での燃料噴射量を調整した場合、作動点が原点に到達した際の補正噴射量ΔＱｉ＿ｃｏｒを保存しておく。この時点で、対象気筒である第ｉ気筒および第ｊ気筒での燃料噴射量のずれ量は等しくなっている。
【０１５０】
各気筒に共通のずれ量の特定にあたっては、Ｆ２の複素平面上に作動点をプロットし、その座標（βｉｊ＿ａｃｔ，Ｌｉｊ＿ａｃｔ）と、事前に得ていた燃料噴射量のずれ量の特性データから第ｉ気筒および第ｊ気筒での燃料噴射量のずれ量ΔＱｉｊを算出する。
【０１５１】
第ｉ気筒での燃料噴射量のずれ量ΔＱｉは以下の式（１４）によって算出することが可能である。また、第ｊ気筒での燃料噴射量のずれ量ΔＱｊは以下の式（１５）によって算出することが可能である。
【０１５２】
【数９】
2018084207.tif 000011
【０１５３】
以上が各診断方法である。
【０１５４】
図９のフローチャートに戻り、前記診断方法１または前記診断方法２によって第ｉ気筒での燃料噴射量のずれ量ΔＱｉおよび第ｊ気筒での燃料噴射量のずれ量ΔＱｊが算出された後、ステップＳＴ１７に移り、以下の式（１６）（１７）によって、各気筒における燃料噴射量のバラツキを解消するための各気筒での燃料噴射量Ｑｉ＿ｃｏｒ，Ｑｊ＿ｃｏｒを算出する。式（１６）は第ｉ気筒での燃料噴射量のずれを解消するための燃料噴射量Ｑｉ＿ｃｏｒを求める式であり、式（１７）は第ｊ気筒での燃料噴射量のずれを解消するための燃料噴射量Ｑｊ＿ｃｏｒを求める式である。
【０１５５】
【数１０】
2018084207.tif 000012
【０１５６】
このようにして各気筒における燃料噴射量を算出した後、ステップＳＴ１８に移り、この算出した燃料噴射量が得られるようにインジェクタ５２の開弁時間を制御して燃料噴射を実行する。
【０１５７】
なお、前述したように、本実施形態における燃料噴射量のバラツキの診断では、１気筒のみでの燃料噴射量が他の３気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている場合、ピストンが同位相で往復動し且つ燃焼行程が連続しない２つの気筒（例えば、第１番気筒♯１と第４番気筒♯４）の何れかの燃料噴射量に乖離が生じていると診断することができる。このため、実際の燃料噴射にあっては、前記算出した燃料噴射量で一方の気筒に対する燃料噴射を行い、これによって燃料噴射量のバラツキが解消されない場合には、この一方の気筒に対する燃料噴射を戻し、他方の気筒に対して前記算出した燃料噴射量での燃料噴射を行うことになる。これは２気筒それぞれでの燃料噴射量が他の２気筒それぞれでの燃料噴射量と異なっている場合も同様である。
【０１５８】
このような燃料噴射量のバラツキの解消動作が行われるため、前記ステップＳＴ１７，ＳＴ１８の動作が本発明でいうバラツキ解消補正部による動作（各気筒間での燃料の燃焼状態のバラツキを解消するように、各気筒毎に、燃料の燃焼状態を変化させる制御量を補正する動作）に相当する。
【０１５９】
なお、コモンレール式の燃料供給装置５０の場合、燃料噴射量は燃料圧力とインジェクタ５２のソレノイド等への通電時間によって制御されるため、以下の式（１８）（１９）によって燃料噴射量のずれを解消するようにしてもよい。
【０１６０】
【数１１】
2018084207.tif 000013
【０１６１】
これら式（１８）（１９）におけるτはインジェクタ５２への通電時間（開弁時間に相当）である。つまり、τｉは第ｉ気筒のインジェクタ５２に対する現在（補正前）の開弁時間であり、τｊは第ｊ気筒のインジェクタ５２に対する現在（補正前）の開弁時間である。また、Δτｉ＿ｃｏｒは第ｉ気筒におけるインジェクタ５２の開弁時間の補正量であり、Δτｊ＿ｃｏｒは第ｊ気筒におけるインジェクタ５２の開弁時間の補正量である。また、τｉ＿ｃｏｒは第ｉ気筒におけるインジェクタ５２の補正後の開弁時間であり、τｊ＿ｃｏｒは第ｊ気筒におけるインジェクタ５２の補正後の開弁時間である。
【０１６２】
以上の動作が繰り返されることにより、各インジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量のバラツキが解消されることになる。
【０１６３】
本実施形態では、前述したように、総燃料噴射量の補正動作および各インジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量のバラツキの解消動作を行うことにより、各気筒♯１〜♯４それぞれにおける燃料噴射量を適正に制御することが可能になる。つまり、各気筒♯１〜♯４それぞれのインジェクタ５２，５２，…の燃料噴射量をバラツキ無く前記目標噴射量Ｑｔｇｔに合わせ込むことができる。このため、機関出力の低下の抑制、回転変動の減少、排気エミッションの改善等を図ることができる。
【０１６４】
（変形例１）
次に、変形例１について説明する。本変形例は、前述した総燃料噴射量の診断動作および燃料噴射量のバラツキの診断動作それぞれの実行許可条件を規定するものである。つまり、実行許可条件が成立した場合に限り、前述した各診断動作を実行するようになっている。
【０１６５】
本発明は、各気筒♯１〜♯４に対する燃料噴射量と排気ガスのエンタルピとターボチャージャ４０の回転速度の変動量との間に相関があることを利用している。このため、これらの関係性を損なう状況が生じる運転条件では、診断動作に誤診断を招いてしまう可能性があるため、この診断動作の信頼性を確保するためには各診断動作の実行を許可する運転条件を制限することが好ましい。本変形例は、この運転条件を規定したものである。
【０１６６】
各診断動作の実行許可条件は、機関回転速度、機関負荷、冷却水温度、吸気圧力、排気圧力、吸気温度、大気圧力によって規定される。
【０１６７】
なお、機関回転速度は、前記エンジン回転速度センサ１０２からの出力信号に基づいて算出される。機関負荷は、前記負荷状態検出部材１０３からの出力信号によって求められる。冷却水温度は、前記冷却水温度センサ１０５からの出力信号によって求められる。吸気圧力は、前記吸気圧力センサ１０６からの出力信号によって求められる。排気圧力は、前記排気圧力センサ１０７からの出力信号によって求められる。吸気温度は、前記吸気温度センサ１０８からの出力信号によって求められる。大気圧力は、前記大気圧力センサ１０９からの出力信号によって求められる。
【０１６８】
そして、機関回転速度における前記各診断動作の実行許可条件は、機関回転速度が所定の下限速度以上であって且つ定常回転にある場合（例えば１ｓｅｃの間、機関回転速度が変化しない場合）に成立する。これは、診断動作中に機関回転速度が変化した場合には、燃料噴射量も変化している可能性が高く、前記相関関係（各気筒♯１〜♯４に対する燃料噴射量とターボチャージャ４０の回転速度の変動量との間の相関関係）が変化して診断動作の信頼性の確保が難しくなることに鑑みて、各診断動作の実行を許可しないようにしたものである。なお、前記機関回転速度の下限速度は実験またはシミュレーションに基づいて設定される。
【０１６９】
冷却水温度における前記各診断動作の実行許可条件は、冷却水温度が所定温度（エンジン１の暖機完了温度）以上である場合に成立する。これは、冷却水温度が低い場合にはシリンダ内での熱損失が増大し、前述した燃料噴射量と排気ガスのエンタルピとターボチャージャ４０の回転速度の変動量との間の相関関係が変化してしまうため、冷却水温度が所定温度以上である場合に実行許可条件を成立させるものである。また、冷却水温度が低い場合には、潤滑油温度も低く、ターボチャージャ４０の軸受け回りの摩擦損失が大きくなり、前記相関関係が変化して診断動作の信頼性の確保が難しくなることに鑑みて、各診断動作の実行を許可しないようにしている。
【０１７０】
吸気圧力における前記各診断動作の実行許可条件は、吸気圧力が所定の圧損制限値以下である場合に成立する。これは、エアフィルタ２３の目詰まり等の影響で、吸気圧力が低下した場合には診断動作の信頼性の確保が難しくなることに鑑みて、各診断動作の実行を許可しないようにしたものである。なお、前記吸気圧力の圧損制限値は実験またはシミュレーションに基づいて設定される。
【０１７１】
排気圧力における前記各診断動作の実行許可条件は、排気圧力が所定の制限値以下である場合に成立する。これは、排気浄化装置３３（特にＤＰＦ）におけるスートの堆積量が多くなった場合、タービンホイール４２の出口側の圧力が変化し診断動作の信頼性の確保が難しくなることに鑑みて、各診断動作の実行を許可しないようにしたものである。なお、前記排気圧力の制限値は実験またはシミュレーションに基づいて設定される。
【０１７２】
吸気温度における前記各診断動作の実行許可条件は、吸気温度が常温（例えば２０℃〜２５℃程度）相当である場合に成立する。
【０１７３】
大気圧力における前記各診断動作の実行許可条件は、大気圧力が予め規定された所定圧力（例えば１０００ｍｂ）以下である場合に成立する。
【０１７４】
また、機関負荷にあっては、総燃料噴射量の診断動作の実行許可条件と、燃料噴射量のバラツキの診断動作の実行許可条件とは異なっている。具体的に、総燃料噴射量の診断動作の実行許可条件は、機関負荷が所定の下限負荷以上であって且つ定常である場合（例えば１ｓｅｃの間、変化しない場合）に成立する。一方、燃料噴射量のバラツキの診断動作の実行許可条件は、機関負荷が所定の制限負荷であって且つ定常である場合（例えば１ｓｅｃの間、変化しない場合）に成立する。これは、エンジン１の回転速度がローアイドル等であって機関負荷が低い場合には、ターボチャージャ４０の回転速度が低く、前述した燃料噴射量と排気ガスのエンタルピとターボチャージャ４０の回転速度の変動量との間の相関関係が変化してしまうため、機関負荷が低い場合には診断動作の実行を許可しないようにしたものである。なお、前記機関負荷の下限負荷および制限負荷は実験またはシミュレーションに基づいて設定される。
【０１７５】
以上のようにして、総燃料噴射量の診断動作および燃料噴射量のバラツキの診断動作それぞれの実行許可条件を規定したことにより、診断動作の信頼性を十分に確保することが可能になり、この診断動作の診断結果に応じて行われる燃料噴射量の補正も適正に行うことが可能になる。
【０１７６】
（変形例２）
次に、変形例２について説明する。本変形例は、前記ＥＧＲ装置６０の作動状態に応じて、前述した総燃料噴射量の診断動作および燃料噴射量のバラツキの診断動作それぞれの許可および禁止を切り替えるものである。
【０１７７】
ＥＧＲ装置６０によって排気ガスの一部が吸気系２０に還流されている場合、ＥＧＲ率が一定であれば前記周波数Ｆ１〜Ｆ３は殆ど影響を受けないが、周波数Ｆ４は大きく影響を受けることになる（ＥＧＲ率とＦ４強度との関係の一例を示す図１６を参照）。これは、ＥＧＲガスによって吸気系２０内を流れるガス量が変動し、燃料噴射量に対する気筒内での燃焼量が変化してターボチャージャ４０の回転速度特性に影響を与えるためである。このように、周波数Ｆ４が変動してしまうと、前記総燃料噴射量の診断動作の信頼性を確保することが難しくなる。
【０１７８】
このため、本変形例では、ＥＧＲ率が「０」となっていることを総燃料噴射量の診断動作の実行許可条件として規定している。つまり、エンジンＥＣＵ１００からＥＧＲバルブ６２に出力されているバルブ開度指令信号が「開度０」となる信号である期間に限り総燃料噴射量の診断動作を許可するものとなっている。
【０１７９】
また、前述したバラツキの診断動作に対しても、ＥＧＲ率が「０」となっていることを診断動作の実行許可条件として規定しておく（ＥＧＲ装置６０による排気ガスの還流が停止していることを条件に各気筒♯１〜♯４間での燃料の燃焼状態のバラツキ（燃料噴射量のバラツキ）を診断する）ことが、信頼性を十分に確保する点で好ましい。
【０１８０】
図１７は、本変形例における制御の手順を示すフローチャート図である。このフローチャートも、エンジン１のスタートスイッチがＯＮされた後、所定時間毎に繰り返される。
【０１８１】
先ず、ステップＳＴ２１において、エンジン１が定常運転状態にあるか否かを判定する。ここでいう定常運転状態とは、エンジン１の運転始動時の制御動作（始動モード）や運転停止時の制御動作（停止モード）が行われていない状態をいう。
【０１８２】
エンジン１が定常運転状態ではなく、ステップＳＴ２１でＮＯ判定された場合には、前記診断動作を実行することなく、そのままリターンされる。
【０１８３】
一方、エンジン１が定常運転状態であり、ステップＳＴ２１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２２に移り、前述した診断動作の実行許可条件（前記変形例１を参照）が成立しているか否かを判定する。診断動作の実行許可条件が成立しておらず、ステップＳＴ２２でＮＯ判定された場合には、前記診断動作を実行することなく、そのままリターンされる。
【０１８４】
一方、診断動作の実行許可条件が成立しており、ステップＳＴ２２でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２３に移り、ＥＧＲバルブ６２を閉鎖させる。つまり、エンジンＥＣＵ１００からＥＧＲバルブ６２に向けて「開度０」のバルブ開度指令信号を出力し、ＥＧＲバルブ６２を閉鎖させる。なお、このＥＧＲバルブ６２を閉鎖させる動作は、診断動作の実行許可条件が成立する度に行うようにしてもよいし、前回の診断動作から所定時間が経過した後に実行許可条件が成立した際に行うようにしてもよい。
【０１８５】
このようにしてＥＧＲバルブ６２を閉鎖させた後、ステップＳＴ２４に移り、前述した診断動作（総燃料噴射量の診断動作および燃料噴射量のバラツキの診断動作）を実行する。この診断動作については前記実施形態において説明したので、ここでの説明は省略する。なお、前述したように、機関負荷が上限値に達した際にのみ総燃料噴射量の診断動作を行うようにした場合には、エンジン１の運転が部分負荷域にある場合、このステップＳＴ２４では燃料噴射量のバラツキの診断動作のみが実行されることになる。
【０１８６】
この診断動作の実行の後、ステップＳＴ２５に移り、診断の結果に応じた燃料噴射量の補正動作（総燃料噴射量の補正動作および燃料噴射量のバラツキ解消のための補正動作）を実行する。この燃料噴射量の補正動作についても前記実施形態において説明したので、ここでの説明は省略する。
【０１８７】
以上説明したように、本変形例では、ＥＧＲ率が「０」となっていることを診断動作の実行許可条件として規定している。このため、診断動作の信頼性を十分に確保することが可能になり、この診断動作の診断結果に応じて行われる燃料噴射量の補正も適正に行うことが可能になる。
【０１８８】
なお、本変形例にあっては、ＥＧＲ率を算出しておき、このＥＧＲ率に応じて前記燃料噴射量の補正を行うようにしてもよい。つまり、排気圧力、吸気温度、ＥＧＲガス温度、ＥＧＲバルブ６２の開度等をパラメータとしてＥＧＲ率を算出する。そして、ＥＧＲ率と燃料噴射量の補正量との関係を予め実験またはシミュレーションによって把握してマップ化しておき、前記算出したＥＧＲ率を、このマップに適用することによって燃料噴射量の補正を行う。この場合、エンジン１の運転状態に関わりなく（排気ガスが吸気系２０に還流されている状況であっても）燃料噴射量を適正に補正することが可能である。
【０１８９】
（変形例３）
次に、変形例３について説明する。本変形例は、前記ウエストゲートバルブ７２を備えたターボチャージャ４０や、可変容量機構を備えたＶＧＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｔｕｒｂｏ）に対し、これらウエストゲートバルブ７２や可変容量機構を通過する排気ガス量を考慮して燃料噴射量の補正量を求めるようにしたものである。なお、可変容量機構の構成については公知であるため、ここでの説明は省略する。
【０１９０】
以下、ウエストゲートバルブ７２を通過する排気ガス量を考慮した場合を例に挙げて説明する。
【０１９１】
先ず、ターボチャージャ４０のタービンホイール４２を通過する排気ガス量Ｇｔｕｒは以下の式（２０）によって算出することができる。
【０１９２】
【数１２】
2018084207.tif 000014
【０１９３】
ここで、図１８（エンジン１の吸排気系における各部のガス量、ガス圧力、ガス温度を示す模式図）にも示すように、Ｇｅｘｈは排気ガスの総量であり、ＧＷＧはウエストゲートバルブ７２を通過する排気ガス量である。また、Ｇａｉｒは吸入空気量であり、Ｇｆｕｅｌは燃料噴射量である。
【０１９４】
従って、エンジンＥＣＵ１００から出力される信号の指令値と、排気ガスの通路面積または排気ガス量との関係を把握しておけば、タービンホイール４２を通過する排気ガス量Ｇｔｕｒは算出することが可能である。
【０１９５】
また、前記実施形態のような機械式のウエストゲートバルブ７２を備えたエンジン１にあっては、タービンホイール４２前後の排気ガスの流路を単純な絞りを有するガス流路系に置き換えると図１９（ウエストゲートバルブ７２周辺のガス流路における断面積、ガス圧力、ガス温度を示す模式図）に示すようになる。
【０１９６】
この場合、以下の式（２１）によってタービンホイール４２出口側の流路面積Ａｏｕｔを算出することができる。
【０１９７】
【数１３】
2018084207.tif 000015
【０１９８】
ここで、Ａｔｕｒはタービンホイール４２の入口側の流路面積であり、ＡＷＧはウエストゲートバルブ７２の開度に応じた流路面積である。
【０１９９】
この場合、ウエストゲートバルブ７２の開度に応じた流路面積ＡＷＧは可変となっているので、これに連続の式およびエネルギ保存式を適用すると、タービンホイール４２部分の合計流路面積Ａｏｕｔは以下の式（２２）によって算出することができる。
【０２００】
【数１４】
2018084207.tif 000016
【０２０１】
ここで、ＰＴＣはタービンホイール４２の膨張仕事である。また、ＴＤＯＣ＿ｉｎはタービンホイール４２下流側における排気浄化装置３３入口側の排気ガス温度、ＰＤＯＣ＿ｉｎは排気浄化装置３３入口側の排気ガス圧力、Ｔｅｘｈはタービンホイール４２入口側の排気ガス温度、Ｐｅｘｈはタービンホイール４２入口側の排気ガス圧力である。なお、Ｒは気体定数、κは比熱比である。
【０２０２】
事前に機関回転速度一定条件で投入熱量を変更した場合の流路面積Ａｏｕｔを算出し、図２０に示すように座標軸上にプロットすると、ウエストゲートバルブ７２が開いていない運転領域では流路面積Ａｏｕｔは一定値であり、燃料噴射量の増加に伴いウエストゲートバルブ７２の開度が大きくなっていくに従って流路面積Ａｏｕｔは増加する特性が得られる。ここで、流路面積Ａｏｕｔが一定となっている部分を等価タービン通過面積Ａｔｕｒ、可変部分を等価ウエストゲート通過面積ＡＷＧとみなす。
【０２０３】
そして、最終的にタービン通過流量Ｇｔｕｒは以下の式（２３）の如く、両者の流路面積の比から算出することができる。
【０２０４】
【数１５】
2018084207.tif 000017
【０２０５】
そして、燃料噴射量のずれ量の補正値Ｑｃｏｒ＿ＷＧは以下の式（２４）によって算出することができ、この補正値を前述した燃料噴射量の補正量に加算することになる。
【０２０６】
【数１６】
2018084207.tif 000018
【０２０７】
なお、式（２４）のγは予め実験またはシミュレーションによって求められた変換係数である。
【０２０８】
なお、可変容量機構を備えたターボチャージャ４０にあっても、可変容量機構のノズルベーンの開度（排気ガス流路面積を変化させるノズルベーンの開度）に応じて前述と同様に燃料噴射量のずれ量の補正値を算出することが可能である。
【０２０９】
このような補正動作を行うことにより、ウエストゲートバルブ７２を備えたターボチャージャ４０が搭載されたエンジン１やＶＧＴが搭載されたエンジン１であっても燃料噴射量の補正を適正に行うことが可能になる。
【０２１０】
（変形例４）
次に、変形例４について説明する。本変形例は、ターボチャージャ４０として２ステージターボチャージャが備えられた場合である。
【０２１１】
図２１は、本変形例に係るエンジン１のターボチャージャ４０周辺の概略構成を示す図である。この図２１に示すように、ターボチャージャ４０は、高圧段ターボチャージャ４０ａと低圧段ターボチャージャ４０ｂとを備えている。
【０２１２】
高圧段ターボチャージャ４０ａは、吸気管２１において比較的下流側（低圧段ターボチャージャ４０ｂの低圧段コンプレッサホイール４１ｂよりも下流側）に配置されて吸気を過給する高圧段コンプレッサホイール４１ａと、排気管３１において比較的上流側（低圧段ターボチャージャ４０ｂの低圧段タービンホイール４２ｂよりも上流側）に配置されて排気ガスの流体エネルギにより回転する高圧段タービンホイール４２ａとを備えている。これら高圧段コンプレッサホイール４１ａと高圧段タービンホイール４２ａとが回転軸４３ａによって連結されている。
【０２１３】
また、低圧段ターボチャージャ４０ｂは、吸気管２１において比較的上流側（高圧段ターボチャージャ４０ａの高圧段コンプレッサホイール４１ａよりも上流側）に配置されて吸気を過給する低圧段コンプレッサホイール４１ｂと、排気管３１において比較的下流側（高圧段ターボチャージャ４０ａの高圧段タービンホイール４２ａよりも下流側）に配置されて排気ガスの流体エネルギにより回転する低圧段タービンホイール４２ｂとを備えている。これら低圧段コンプレッサホイール４１ｂと低圧段タービンホイール４２ｂとが回転軸４３ｂによって連結されている。
【０２１４】
本発明は、気筒毎の排気ブローダウン時のエネルギ脈動によってターボチャージャ４０の回転速度が変動する現象を利用している。このため、このエネルギ脈動の影響を大きく受けて回転速度の変動が大きく現れる高圧段ターボチャージャ４０ａの回転速度に応じて前記診断動作を行うことが好ましい。
【０２１５】
そのため、本変形例では、高圧段ターボチャージャ４０ａの高圧段コンプレッサホイール４１ａのブレードに対向して前記ターボ回転速度センサ１０４が配置されている。この構成が、本発明でいう「ガス流れに対して直列に配設された複数の排気タービン過給機が備えられた多気筒内燃機関に対し、排気タービン過給機の回転速度に応じた信号を出力する回転速度検出手段が、高圧側の排気タービン過給機の近傍に配設され、この高圧側の排気タービン過給機の回転速度に応じた信号を出力する構成」に相当する。
【０２１６】
このようなターボ回転速度センサ１０４の配設形態を採用することにより、２ステージターボチャージャを備えたエンジン１であっても、前記診断動作の信頼性を十分に確保することが可能になる。
【０２１７】
−他の実施形態−
なお、前記実施形態および各変形例は、全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、前記した実施形態および各変形例のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【０２１８】
例えば、前記実施形態および各変形例では、船舶用のエンジン１に本発明を適用した場合について説明したが、その他の用途（例えば発電機用、車両用等）のエンジンに対しても本発明は適用が可能である。
【０２１９】
また、前記実施形態および各変形例では、ディーゼルエンジン１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、ガソリンエンジン、ガスエンジン等の種々の多気筒内燃機関に適用可能である。また、燃料改質気筒および複数の出力気筒を備え、燃料改質気筒で改質された燃料を各出力気筒に供給して出力を得るようにした多気筒内燃機関に対しても本発明は適用可能である。
【０２２０】
また、前記実施形態および各変形例では、機関回転速度、機関負荷、冷却水温度、吸気圧力、排気圧力、吸気温度、大気圧力それぞれの状態量に診断動作の実行許可条件を与え、全ての状態量が実行許可条件を満たした場合にのみ診断動作を許可するものとしていた。本発明はこれに限らず、前記各状態量のうちの一つ、または、前記各状態量のうちから選択された複数に診断動作の実行許可条件を与え、その状態量が実行許可条件を満たした場合にのみ診断動作を許可するものとしてもよい。
【０２２１】
また、前記実施形態および各変形例では、各気筒♯１〜♯４における燃料の燃焼状態のバラツキの診断の一形態として、各インジェクタ５２，５２，…からの燃料噴射量のバラツキの診断を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、各気筒♯１〜♯４における燃料性状のバラツキや、燃焼温度のバラツキを診断するものとして利用することも可能である。
【０２２２】
また、前記実施形態および各変形例では、エンジン１の運転中に診断動作を行い、その運転中に診断結果に応じた燃料噴射量の補正動作を行うようにしていた。本発明はこれに限らず、エンジン１の運転が終了した後に診断動作を行うものも技術的思想の範疇である。例えば、エンジン１の運転中に、エンジン１の回転速度情報およびターボチャージャ４０の回転速度情報を取得してＲＡＭ等に記憶させておき、エンジン１の運転が終了した後に、この記憶させておいた各回転速度情報から総燃料噴射量の診断や燃料噴射量のバラツキの診断を行うものである。つまり、各回転速度情報のうち、診断の信頼性が十分に確保できる運転状態にある期間での情報のみを抽出し、その抽出した回転速度情報に基づいて総燃料噴射量の診断や燃料噴射量のバラツキの診断を行うものである。そして、次回のエンジン運転時に、前記診断結果に応じた制御（燃料噴射量の補正等）を行ったり、前記診断結果に応じてエンジン１のメンテナンスを行ったりする。
【０２２３】
また、前記実施形態および各変形例では、ターボ回転速度センサ１０４をコンプレッサホイール４１に対向して配置することでターボチャージャ４０の回転速度を検出する構成としていた。本発明はこれに限らず、ターボ回転速度センサ１０４をタービンホイール４２に対向して配置させたり（この場合、ターボ回転速度センサ１０４に高い耐熱性が要求される）、回転軸４３に対向して配置させたりすることでターボチャージャ４０の回転速度を検出する構成としてもよい。
【０２２４】
また、前記実施形態および各変形例では、前記周波数特性をフーリエ級数に展開し、その特性を複素平面上にプロットすることで作動点を求め、複素平面上の原点から作動点に向かうベクトルにおける複素平面の座標軸との成す角度に基づいて、燃料の燃焼状態が他の気筒とは異なっている気筒を特定し、ベクトル長さに基づいて、この特定された気筒における燃料の燃焼に関連する状態量と他の気筒における当該状態量との偏差を特定するようにしていた。本発明は、必ずしも複素平面上のベクトルに基づいて燃料の燃焼状態のバラツキを診断する必要はなく、前記周波数特性をフーリエ級数に展開することで得られた値（前記複素平面上での作動点の値に相当）によって、燃料の燃焼状態が他の気筒とは異なっている気筒を特定し、この特定された気筒における燃料の燃焼に関連する状態量と他の気筒における当該状態量との偏差を特定するようにしたものも技術的思想の範疇である。
【産業上の利用可能性】
【０２２５】
本発明は、ターボチャージャを備えたエンジンにおける各気筒それぞれにおける燃料の燃焼状態を診断する装置、および、その診断の結果に応じてエンジンを制御する制御装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０２２６】
１          エンジン（多気筒内燃機関）
２０        吸気系
３０        排気系
４０        ターボチャージャ（排気タービン過給機）
４０ａ      高圧段ターボチャージャ（高圧側の排気タービン過給機）
５２        インジェクタ
６０        ＥＧＲ装置
７２        ウエストゲートバルブ
１００      エンジンＥＣＵ
１０２      エンジン回転速度センサ（回転速度検出手段、内燃機関回転速度検出手段）
１０３      負荷状態検出部材
１０４      ターボ回転速度センサ（回転速度検出手段、過給機回転速度検出手段）
１０５      冷却水温度センサ
１０６      吸気圧力センサ
１０７      排気圧力センサ
１０８      吸気温度センサ
１０９      大気圧力センサ
♯１〜♯４  気筒
【図１】
2018084207.tif 000019
【図２】
2018084207.tif 000020
【図３】
2018084207.tif 000021
【図４】
2018084207.tif 000022
【図５】
2018084207.tif 000023
【図６】
2018084207.tif 000024
【図７】
2018084207.tif 000025
【図８】
2018084207.tif 000026
【図９】
2018084207.tif 000027
【図１０】
2018084207.tif 000028
【図１１】
2018084207.tif 000029
【図１２】
2018084207.tif 000030
【図１３】
2018084207.tif 000031
【図１４】
2018084207.tif 000032
【図１５】
2018084207.tif 000033
【図１６】
2018084207.tif 000034
【図１７】
2018084207.tif 000035
【図１８】
2018084207.tif 000036
【図１９】
2018084207.tif 000037
【図２０】
2018084207.tif 000038
【図２１】
2018084207.tif 000039