(57)【要約】【課題】ＥＧＲ装置と、吸気通路内に燃料を供給する噴射弁と、気筒内に燃料を供給する噴射弁と、の夫々に異常があるか否か判定し、異常がある場合にはそれに応じて適切な措置を施す。【解決手段】吸気通路に燃料噴射する通路内噴射弁と、気筒内に燃料噴射する筒内噴射弁とを備え、排気の空燃比に異常があるときにＥＧＲガスの供給を停止させ、この後の排気の空燃比が正常であればＥＧＲ装置に異常があると判定し且つＥＧＲガスの供給を禁止し、排気の空燃比に異常があれば何れか一方の噴射弁のみから燃料を供給しつつフィードバック制御を行い、このときの学習値が所定値を超えた場合には燃料供給を行なっている噴射弁に異常があると判定し、通路内噴射弁に異常があるときには該噴射弁からの燃料供給を停止し且つ動作点を高回転低負荷側に変更する。【選択図】図３
2011112028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する通路内噴射弁と、
前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続し排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ供給するＥＧＲ装置と、
排気の空燃比が目標値からずれる異常を検出する検出手段と、
前記検出手段により、排気の空燃比の異常が検出されたときに、前記ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの供給を停止させる停止手段と、
前記停止手段によりＥＧＲガスの供給が停止されている場合において、前記検出手段により排気の空燃比の異常が検出されないときには前記ＥＧＲ装置に異常があると判定し、排気の空燃比の異常が検出されるときには前記通路内噴射弁または前記筒内噴射弁の何れか一方に異常があると判定するＥＧＲ装置異常判定手段と、
前記ＥＧＲ装置異常判定手段によりＥＧＲ装置に異常があると判定される場合にはＥＧＲガスの供給を禁止し、ＥＧＲ装置に異常はないと判定される場合にはＥＧＲガスの供給を許可するＥＧＲガス供給許可手段と、
前記ＥＧＲ装置異常判定手段により、前記通路内噴射弁または前記筒内噴射弁の何れか一方に異常があると判定される場合には、前記通路内噴射弁または前記筒内噴射弁の何れか一方の噴射弁のみから燃料を供給する供給制御手段と、
前記供給制御手段により一方の噴射弁のみから燃料供給が行なわれているときに、排気の空燃比に応じて燃料供給量のフィードバック制御を行い、このときのフィードバック値または学習値が所定値を超えた場合には、該供給制御手段により燃料供給を行なっている一方の噴射弁に異常があると判定し、且つ該供給制御手段により燃料供給を行なっていない他方の噴射弁は正常であると判定する噴射弁異常判定手段と、
内燃機関の動作点を変更する動作点変更手段と、
前記噴射弁異常判定手段により前記通路内噴射弁に異常があると判定される場合には、該通路内噴射弁からの燃料の供給を停止させ、前記筒内噴射弁のみから燃料を供給し、且つ、前記動作点変更手段により動作点を該通路内噴射弁が正常であるときよりも高回転低負荷側に変更する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ装置は、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の断面積を調節するＥＧＲ弁と、を備え、
前記制御手段は、前記噴射弁異常判定手段により前記筒内噴射弁に異常があると判定される場合には、該筒内噴射弁からの燃料の供給を停止させ、前記通路内噴射弁のみから燃料を供給し、且つ、前記ＥＧＲ弁の開度を該筒内噴射弁が正常であるときよりも増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記内燃機関の排気通路に設けられ排気中の酸素濃度に応じた信号を出力する酸素センサを備え、
前記ＥＧＲ装置は、前記酸素センサよりも下流側の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の断面積を調節するＥＧＲ弁と、を備え、
前記制御手段は、前記ＥＧＲ装置異常判定手段により前記通路内噴射弁または前記筒内噴射弁の何れか一方に異常があると判定されるときには、前記通路内噴射弁及び前記筒内噴射弁に異常がないときよりも、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させることを特徴とする請求項１に記載の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、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気ポート内に燃料を噴射する吸気ポート噴射弁と、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁と、を備え、何れか一方の噴射弁のみによる燃料供給を夫々の噴射弁で行なったときの夫々のトルク変動から、何れか一方の噴射弁の異常を検出し、正常の噴射弁のみにより燃料の供給を行なう技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、ＥＧＲ装置を備えている場合には、ＥＧＲガスの供給量によってもトルク変動が起こり得るため、トルク変動が生じたとしても、それがＥＧＲ装置の異常によるものなのか、または噴射弁の異常によるものなのか判断しなくてはならない。また、２つの噴射弁から燃料を供給することを前提としたシステムでは、一方の噴射弁のみにより燃料を供給するとシステムに悪影響を与える虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０１４１９８号公報
【特許文献２】特開２００６−０４６０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ装置と、吸気通路内に燃料を供給する噴射弁と、気筒内に燃料を供給する噴射弁と、の夫々に異常があるか否か判定し、異常がある場合にはそれに応じて適切な措置を施すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の制御装置は、
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射する通路内噴射弁と、
前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続し排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ供給するＥＧＲ装置と、
排気の空燃比が目標値からずれる異常を検出する検出手段と、
前記検出手段により、排気の空燃比の異常が検出されたときに、前記ＥＧＲ装置によるＥＧＲガスの供給を停止させる停止手段と、
前記停止手段によりＥＧＲガスの供給が停止されている場合において、前記検出手段により排気の空燃比の異常が検出されないときには前記ＥＧＲ装置に異常があると判定し、排気の空燃比の異常が検出されるときには前記通路内噴射弁または前記筒内噴射弁の何れか一方に異常があると判定するＥＧＲ装置異常判定手段と、
前記ＥＧＲ装置異常判定手段によりＥＧＲ装置に異常があると判定される場合にはＥＧＲガスの供給を禁止し、ＥＧＲ装置に異常はないと判定される場合にはＥＧＲガスの供給を許可するＥＧＲガス供給許可手段と、
前記ＥＧＲ装置異常判定手段により、前記通路内噴射弁または前記筒内噴射弁の何れか一方に異常があると判定される場合には、前記通路内噴射弁または前記筒内噴射弁の何れか一方の噴射弁のみから燃料を供給する供給制御手段と、
前記供給制御手段により一方の噴射弁のみから燃料供給が行なわれているときに、排気の空燃比に応じて燃料供給量のフィードバック制御を行い、このときのフィードバック値または学習値が所定値を超えた場合には、該供給制御手段により燃料供給を行なっている一方の噴射弁に異常があると判定し、且つ該供給制御手段により燃料供給を行なっていない他方の噴射弁は正常であると判定する噴射弁異常判定手段と、
内燃機関の動作点を変更する動作点変更手段と、
前記噴射弁異常判定手段により前記通路内噴射弁に異常があると判定される場合には、該通路内噴射弁からの燃料の供給を停止させ、前記筒内噴射弁のみから燃料を供給し、且つ、前記動作点変更手段により動作点を該通路内噴射弁が正常であるときよりも高回転低負荷側に変更する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、ＥＧＲ装置、筒内噴射弁若しくは通路内噴射弁に異常があると、排気の空燃比に異常が生じる。この排気の空燃比の異常とは、排気の空燃比が目標値に合わなくなることをいう。すなわち、排気の空燃比が目標値からずれた状態となる。このように排気の空燃比に異常がある場合において、ＥＧＲガスの供給を停止させると、排気の空燃比がＥＧＲガスの影響を受けなくなる。仮にＥＧＲ装置に異常がある場合には、ＥＧＲガスの供給を停止させれば、排気の空燃比は正常となるはずである。ＥＧＲガスの供給を停止させてもなお排気の空燃比に異常がある場合には、ＥＧＲ装置は正常であって、何れかの噴射弁に異常があると考えられる。なお、ＥＧＲ装置、筒内噴射弁、及び通路内噴射弁以外の装置については異常がないことを予め他の手段により確認しておいても良い。
【０００８】
そして、何れかの噴射弁に異常があると判定される場合には、一方の噴射弁のみから燃料を供給する。この一方の噴射弁に異常があれば、排気の空燃比にその影響が現れて該排気の空燃比が異常となる。このときに、排気の空燃比に応じて燃料供給量のフィードバック制御を行っていれば、フィードバック値または学習値が得られる。このフィードバック値または学習値は、排気の空燃比が目標値から離れるほど、大きくなるので、正常時の値を所定値として設定しておけば、得られたフィードバック値または学習値と所定値とを比較して、一方の噴射弁に異常が生じているか否か判定できる。また、一方の噴射弁が正常であれば、該一方の噴射弁のみから燃料を供給したときの排気の空燃比は正常となる。
【０００９】
すなわち、このときにフィードバック値または学習値が所定値を超えた場合には、該燃料を供給している一方の噴射弁が異常であり、燃料を供給していない他方の噴射弁は正常であると判定できる。また、フィードバック値または学習値が所定値以下の場合には、燃料を供給していない他方の噴射弁が異常であり、燃料を供給している一方の噴射弁は正常であると判定できる。
【００１０】
なお、フィードバック制御を行って、排気の空燃比が目標値となったとしても、各気筒の空燃比が夫々目標値となっているとは限らない。すなわち、一の気筒で空燃比が目標値からずれており、他の気筒では空燃比が目標値となっているには、全体の排気の空燃比も目標値からずれる。このときにフィードバック制御を行って全体の排気の空燃比が目標値になったとしても、前記一の気筒では空燃比が目標値に近づくものの目標値にはならず、前記他の気筒では逆に目標値からずれてしまう。その結果、排気中には、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯx等が含まれることになる。これに対し本発明では、異常が生じている噴射弁からの燃
料供給を停止させている。正常の噴射弁のみから燃料を供給することで、各気筒における空燃比を夫々目標値に合わせることができる。
【００１１】
このように、ＥＧＲ装置に異常がある場合には、ＥＧＲ装置からのＥＧＲガスの供給を禁止することで、排気の空燃比が異常となることを回避できる。また、何れかの噴射弁に異常がある場合には、異常がある噴射弁からの燃料供給を停止させて、他の噴射弁のみか
ら燃料を供給することで、排気の空燃比が異常となることを回避できる。
【００１２】
ところで、ＥＧＲガスを供給している状態で筒内噴射弁のみから燃料を供給すると、燃焼状態が悪化する虞がある。すなわち、筒内噴射弁から供給される燃料は、通路内噴射弁から供給される燃料と比較して拡散が促進されないために着火性が劣るので、燃焼状態が悪化し得る。これに対し、筒内噴射弁のみから燃料を供給するときには、内燃機関の動作点を変更することで燃焼状態の悪化を抑制している。ここで、内燃機関の動作点を高回転低負荷側に変更すると、吸気通路内の圧力が低下するため、例えばキャニスタに蓄えられているパージガスやクランクケース内のブローバイガスといった、蒸発した燃料が多く含まれるガスが気筒内に多く導入されるようになるため、燃焼状態の悪化を抑制することができる。
【００１３】
本発明においては、前記ＥＧＲ装置は、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の断面積を調節するＥＧＲ弁と、を備え、
前記制御手段は、前記噴射弁異常判定手段により前記筒内噴射弁に異常があると判定される場合には、該筒内噴射弁からの燃料の供給を停止させ、前記通路内噴射弁のみから燃料を供給し、且つ、前記ＥＧＲ弁の開度を該筒内噴射弁が正常であるときよりも増加させることができる。
【００１４】
つまり、異常がある筒内噴射弁からの燃料の供給を停止させることで、排気の空燃比を正常に維持することができる。しかし、通路内噴射弁のみから燃料を供給すると、筒内噴射弁にデポジットが付着することが懸念される。これに対し、ＥＧＲ弁の開度を増加させると、気筒内の全ガス量に占めるＥＧＲガス量の比率であるＥＧＲ率が高くなる。そうすると、燃焼温度を低下させ且つＮＯxの発生量を減少させることができる。つまり、ＮＯxによりデポジットが生成されるため、ＮＯxの発生量を減少させることにより、デポジッ
トの生成量を減少させることができる。また、ＥＧＲ率が増加することにより燃焼状態の悪化が懸念されるが、通路内噴射弁のみから燃料を供給することにより燃料の拡散が促進されるので、燃焼状態が改善されるため、燃焼状態の悪化を抑制し得る。なお、ＥＧＲ弁の開度は、燃焼状態が悪化しない範囲で増加させても良い。
【００１５】
本発明においては、前記検出手段は、前記内燃機関の排気通路に設けられ排気中の酸素濃度に応じた信号を出力する酸素センサを備え、
前記ＥＧＲ装置は、前記酸素センサよりも下流側の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の断面積を調節するＥＧＲ弁と、を備え、
前記制御手段は、前記ＥＧＲ装置異常判定手段により前記通路内噴射弁または前記筒内噴射弁の何れか一方に異常があると判定されるときには、前記通路内噴射弁及び前記筒内噴射弁に異常がないときよりも、前記ＥＧＲ弁の開度を増加させることができる。
【００１６】
ここで、ＥＧＲガスの供給時には、酸素センサよりも上流側の排気通路にＥＧＲ通路が接続されている場合と比較して、酸素センサよりも下流側の排気通路にＥＧＲ通路が接続されている場合のほうが、酸素センサを通過する排気の量が多くなる。すなわち、酸素センサよりも上流側の排気通路にＥＧＲ通路が接続されている場合には、ＥＧＲ通路に取り込まれる分だけ酸素センサを通過する排気の量が少なくなる。また、酸素センサよりも下流側の排気通路にＥＧＲ通路が接続されている場合には、ＥＧＲ弁の開度が大きいほうが、酸素センサを通過する排気の量が多くなる。そして、酸素センサを通過する排気の量を多くすれば、燃料の供給量を変更したときの空燃比の変化を酸素センサでより早く検知することができるため、例えばフィードバック制御の学習値を速やかに収束させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＥＧＲ装置と、吸気通路内に燃料を供給する噴射弁と、気筒内に燃料を供給する噴射弁と、の夫々に異常があるか否か判定し、異常がある場合にはそれに応じて適切な措置を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るハイブリッドシステムの概略構成図である。
【図３】実施例１に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。
【図４】実施例２に係る内燃機関の概略構成を表す図である。
【図５】実施例２に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。なお、下記の実施例は、可能な限り組み合わせることができる。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を示す図である。なお、本実施例においては、内燃機関１を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。内燃機関１は、４気筒の４サイクルガソリン機関である。なお、本実施例では４気筒の４サイクルガソリン機関を例に挙げて説明するが、複数の気筒を有する内燃機関であれば良く、ディーゼル機関であっても良い。
【００２１】
気筒２内の燃焼室には、シリンダヘッド１０に設けられた吸気ポート３を介して吸気管４が接続されている。吸気ポート３が気筒２に接続される箇所には、吸気弁５が備わる。吸気弁５の開閉は、吸気側カム６の回転駆動によって制御される。また、シリンダヘッド１０に設けられた排気ポート７を介して、排気管８が接続されている。排気ポート７が気筒２に接続される箇所には、排気弁９が備わる。排気弁９の開閉は排気側カム１１の回転駆動によって制御される。なお、本実施例では吸気ポート３または吸気管４が、本発明における吸気通路に相当する。また、本実施例では排気管８が、本発明における排気通路に相当する。
【００２２】
そして、内燃機関１のクランクシャフト１３にコンロッド１４を介して連結されたピストン１５が、気筒２内で往復運動を行う。
【００２３】
また、吸気管４の途中には、該吸気管４を流れる吸気の量を調整する吸気絞り弁１６が備えられている。吸気絞り弁１６よりも上流の吸気管４には、該吸気管内を流れる空気の量に応じた信号を出力するエアフローメータ９３が取り付けられている。このエアフローメータ９３により内燃機関１の吸入空気量が検出される。
【００２４】
また、内燃機関１には、該内燃機関１のクランクケース１７と吸気管４とを接続するブローバイガス還流装置１８が備えられている。このブローバイガス還流装置１８によれば、ピストン１５と気筒２の壁面との隙間を通ってクランクケース１７内に漏れた未燃ガスを吸気管４へ導入することができる。これにより、未燃ガスを気筒２内に再度導入して、燃焼させることができる。なお、燃料タンクに接続され該燃料タンク内で蒸発した燃料蒸気を吸着するキャニスタと、該キャニスタと吸気管４とを接続する連通路とを備え、キャニスタに吸着している燃料を吸気管４に導入するシステムを備えていても良い。これらは、吸気管４内の負圧を利用して燃料蒸気を吸気管４内に導入する装置である。
【００２５】
また、内燃機関１には、排気管８内を流通する排気の一部（以下、ＥＧＲガスという。）を吸気管４へ再循環させるＥＧＲ装置３０が備えられている。このＥＧＲ装置３０は、
ＥＧＲ通路３１、ＥＧＲ弁３２、ＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３１は、排気管８と、吸気絞り弁１６よりも下流の吸気管４と、を接続している。このＥＧＲ通路３１を通って、ＥＧＲガスが再循環される。また、ＥＧＲ弁３２は、ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスの量を調整する。ＥＧＲクーラ３３は、ＥＧＲ弁３２よりも排気管８側に備えられ、該ＥＧＲクーラ３３を通過するＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該ＥＧＲガスの温度を低下させる。そして、ＥＧＲ弁３２には、該ＥＧＲ弁３２の開度を測定する開度センサ３４が取り付けられている。
【００２６】
また、内燃機関１の近傍の吸気管４には、燃料を吸気ポート３へ向けて噴射する通路内噴射弁８１が取り付けられている。さらに、内燃機関１には、気筒２内へ燃料を噴射する筒内噴射弁８２が取り付けられている。すなわち、通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２は、各気筒２にそれぞれ１つ設けられている。
【００２７】
さらに、内燃機関１には、気筒２内に電気火花を発生させる点火プラグ８３が取り付けられている。また、内燃機関１には、該内燃機関１の冷却水の温度を測定する温度センサ９４が取り付けられている。さらに、ＥＧＲ通路３１の接続箇所よりも上流側（内燃機関１側）の排気管８には、排気の空燃比を測定する空燃比センサ９５が取り付けられている。この空燃比センサ９５は、例えば限界電流式の酸素濃度センサが適用されており、広い空燃比領域に亘って空燃比に対応した電圧を出力する。
【００２８】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ９０が併設されている。このＥＣＵ９０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御する。
【００２９】
ＥＣＵ９０には、上記各種センサの他、アクセル開度センサ９１およびクランクポジションセンサ９２が電気的に接続されている。ＥＣＵ９０はアクセル開度センサ９１からアクセル開度に応じた信号を受け取り、この信号に応じて機関負荷等を算出する。また、ＥＣＵ９０はクランクポジションセンサ９２から内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、機関回転数を算出する。
【００３０】
一方、ＥＣＵ９０には、ＥＧＲ弁３２、通路内噴射弁８１、筒内噴射弁８２、点火プラグ８３が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ９０によりこれらの機器が制御される。また、ＥＣＵ９０は、以下に説明するハイブリッドシステム５０に接続されており、該ハイブリッドシステム５０を制御している。
【００３１】
図２は、本実施例に係るハイブリッドシステム５０の概略構成図である。本実施例に係るハイブリッドシステム５０は、内燃機関１、動力分割機構５１、電動モータ５２、発電機５３、バッテリ５４、インバータ５５、車軸５６、減速機５７、車輪５８を備えて構成されている。
【００３２】
動力分割機構５１は、内燃機関１からの出力を発電機５３や車軸５６に振り分けている。この動力分割機構５１は、電動モータ５２からの出力を車軸５６に伝達する機能をも有する。電動モータ５２は、減速機５７を介して車軸５６と比例した回転数にて回転する。電動モータ５２は、通常運転時には必要に応じて内燃機関１の出力を補助することもできる。また、電動モータ５２及び発電機５３には、インバータ５５を介してバッテリ５４が接続されている。そして、発電機５３は、内燃機関１からの動力を得て発電しバッテリ５４の充電を行う。
【００３３】
このように構成されたハイブリッドシステム５０では、内燃機関１の出力若しくは電動
モータ５２の出力により車軸５６を回転させ、車輪５８が駆動される。また、内燃機関１の出力と電動モータ５２の出力とを合わせて車軸５６を回転させ、車輪５８を駆動することもできる。さらに、電動モータ５２の出力により内燃機関１のクランクシャフト１３を回転させることもできる。つまり、ハイブリッドシステム５０によれば、電動モータ５２のトルクを調節することにより、機関負荷及び機関回転数を調節することができる。これにより、内燃機関１の出力を変化させないで（車速を変化させないで）、機関負荷及び機関回転数を変更することができる。これにより、内燃機関１の動作点を等出力線上で変更することができる。すなわち、本実施例においてはハイブリッドシステム５０が、本発明における動作点変更手段に相当する。なお、動作点は、例えばトランスミッションにおける変速比を変更することによっても変更可能である。
【００３４】
そして本実施例では、空燃比センサ９５により得られる空燃比が目標空燃比となるように、通路内噴射弁８１および筒内噴射弁８２からの燃料噴射量がフィードバック制御される。より具体的には、空燃比センサ９５により得られる排気の空燃比が目標空燃比よりリッチであれば燃料噴射量が減量され、逆に、排気の空燃比が目標空燃比よりリーンであれば燃料噴射量が増量される。目標空燃比は例えば理論空燃比であるが、内燃機関１の運転状態に応じて適宜設定されても良い。
【００３５】
また、フィードバック制御により燃料噴射量を補正するときには、全燃料噴射量に対する通路内噴射弁８１からの燃料噴射量の比率（以下、吹き分け比率という。）を変化させないようにする。なお、吹き分け比率は０から１までの値であり、吹き分け比率が０のときには、筒内噴射弁８２のみから燃料が供給され、吹き分け比率が１のときには、通路内噴射弁８１のみから燃料が供給されるものとする。なお、燃料噴射量の補正値は、例えば機関回転数及び機関負荷と関連付けて学習される。この結果は学習値としてＥＣＵ９０に記憶される。
【００３６】
ここで、本実施例では、空燃比センサ９５により得られる空燃比が異常であると判定される場合には、以下の処理を行なう。なお、空燃比が異常であるとは、空燃比の実際の値（空燃比センサ９５により得られる空燃比）が目標値から許容範囲を超えてずれていることをいう。本実施例では、燃料噴射量のフィードバック制御を行っている場合において、補正値（フィードバック値）若しくは学習値が所定値を超えたときに空燃比が異常であると判定している。
【００３７】
そして、空燃比の異常を検出したときには、この異常が、燃料噴射量が目標値（指令値としても良い。）からずれているために生じているのか、またはＥＧＲガス量が目標値からずれているために生じているのかを判定する。そのために、まずはＥＧＲ弁３２を全閉としてＥＧＲガスの供給を停止させる。このときに空燃比の異常が解消される場合には、ＥＧＲ装置３０により供給されるＥＧＲガス量が目標量からずれていると判定する。つまり、ＥＧＲ装置３０に異常があると判定する。そして、ＥＧＲ装置３０に異常がある場合には、その後のＥＧＲガスの供給を禁止する。すなわち、ＥＧＲ弁３２を全閉のまま維持しておけば、空燃比の異常を解消できる。
【００３８】
逆に、ＥＧＲ弁３２を全閉としても空燃比の異常が解消されない場合には、燃料噴射量が指令値からずれていると判定できる。この場合、通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２に同時に異常が生じることは殆どないため、何れか一方の噴射弁に異常があると考えられる。従って、次に、どちらの噴射弁に異常があるのか判定する。このために、通路内噴射弁８１のみから燃料を供給しつつ、燃料噴射量のフィードバック制御を行う。このときに、フィードバック制御における学習値が所定値を超える場合には、通路内噴射弁８１からの燃料噴射量が指令値からずれる異常が生じていると判定できる。すなわち、通路内噴射弁８１が異常であり、筒内噴射弁８２が正常であると判定できる。このときには、通路内
噴射弁８１からの燃料噴射を禁止し、筒内噴射弁８２のみから燃料噴射を行なう。そうすると、燃料噴射量のフィードバック制御により空燃比を各気筒２で目標値に合わせることが可能となる。すなわち、空燃比の異常を解消することができる。
【００３９】
ところで、通路内噴射弁８１に異常がある場合であっても、ＥＧＲ装置３０に異常がなければ、ＥＧＲガスは供給される。このときには、ＥＧＲガス量が目標量となるようにＥＧＲ弁３２が制御される。しかし、ＥＧＲガスが供給されるときに筒内噴射弁８２のみから燃料噴射を行なっていると、通路内噴射弁８１からの燃料噴射を併用した場合と比較して、燃料の拡散度合いが低くなり、燃焼状態が悪化する虞がある。
【００４０】
そこで本実施例では、筒内噴射弁８２のみから燃料噴射を行なうときには、ハイブリッドシステム５０により内燃機関１の動作点を高回転低負荷側に変更する。そうすると、吸気管４内の圧力が低くなる（負圧が大きくなる）ため、ブローバイガス還流装置１８を流通するブローバイガス量や、キャニスタから吸気管４に導入されるパージガス量が増加する。これらのガス中には燃料が含まれており、しかも均質な状態となっているため、これらのガスは燃焼し易い。つまり、これらのガスの導入量を増加させることにより気筒２内のガスの着火性を高めることができるので、燃焼状態の悪化を抑制し得る。なお、ブローバイガス還流装置１８に制御弁が備えられており、該制御弁が開いていなければブローバイガスを還流させることができない場合には、ＥＣＵ９０は該制御弁を開弁する制御を併せて行う。
【００４１】
なお、本実施例では、通路内噴射弁８１のみから燃料噴射を行なって該通路内噴射弁８１または筒内噴射弁８２の異常を判定しているが、これに代えて、筒内噴射弁８２のみから燃料噴射を行なって通路内噴射弁８１または筒内噴射弁８２の異常を判定しても良い。この場合、筒内噴射弁８２のみから燃料噴射量を行なっているときに燃料噴射量のフィードバック制御を行い、このときに学習値が所定値を超えれば、通路内噴射弁８１は正常で筒内噴射弁８２が異常であると判定し、学習値が所定値以下であれば、通路内噴射弁８１が異常で筒内噴射弁８２は正常であると判定することができる。
【００４２】
また、筒内噴射弁８２に異常が生じていると判定される場合には、筒内噴射弁８２からの燃料噴射を禁止し、通路内噴射弁８１のみから燃料噴射を行なう。そうすると、燃料噴射量のフィードバック制御により空燃比を各気筒２で目標値に合わせることが可能となる。すなわち、空燃比の異常を解消することができる。
【００４３】
そして、通路内噴射弁８１のみから燃料噴射を行なうときには、筒内噴射弁８２からの燃料噴射を併用するときよりも、ＥＧＲガス量を増加させる。例えば、ＥＧＲ弁３２の開度をより大きくする。
【００４４】
ここで、通路内噴射弁８１のみから燃料噴射を行なうときには、筒内噴射弁８２にデポジットが付着する虞がある。これにより、筒内噴射弁８２に二次故障が生じる虞がある。これに対しＥＧＲガス量を増加させると、ＮＯxの生成量を低減することができる。ＮＯxによりデポジットが生成されることが知れられているため、ＮＯxの生成量を低減するこ
とによりデポジットの生成量が低減されるので、筒内噴射弁８２の二次故障の発生を抑制できる。
【００４５】
また、通路内噴射弁８１のみから燃料を噴射することで燃料の拡散が促進されるため、ＥＧＲガス量を増加させたとしても、燃焼状態の悪化を抑制し得る。
【００４６】
図３は、本実施例に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ９０により繰り返し実行される。
【００４７】
ステップＳ１０１では、空燃比センサ９５により得られる空燃比に異常が見られるか否か判定される。すなわち、空燃比センサ９５により得られる空燃比が異常を示しているか否か判定される。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合には、上述の処理を行なうため、ステップＳ１０２へ進む。一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０３へ進んでＥＧＲカットカウンタを０にリセットした後に本ルーチンを終了させる。なお、ＥＧＲカットカウンタとは、ＥＧＲガスの供給を停止させている時間をカウントするカウンタである。なお、本実施例においてはステップＳ１０１を処理するＥＣＵ９０が、本発明における検出手段に相当する。
【００４８】
ステップＳ１０２では、ＥＧＲ弁３２を全閉としてＥＧＲガスの供給が停止される。つまり、ＥＧＲ装置３０に異常があるか否か判定するために、ＥＧＲガスの供給を停止させている。なお、本実施例においてはステップＳ１０２を処理するＥＣＵ９０が、本発明における停止手段に相当する。
【００４９】
ステップＳ１０４では、ＥＧＲカットカウンタをカウントアップする。すなわち、ＥＧＲガスの供給が停止されている時間を積算する。
【００５０】
ステップＳ１０５では、ＥＧＲカットカウンタが所定値以上であるか否か判定される。所定値とは、ＥＧＲ装置３０の異常を判定するためにＥＧＲガスの供給を停止させなくてはならない時間である。これは、空燃比センサ９５により測定される空燃比にＥＧＲガスの影響がなくなるまでの時間であり、予め実験等により求めておく。ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、否定判定がなされた場合には本ステップを繰り返し実行する。
【００５１】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０１と同じ処理がなされる。本ステップでは、ＥＧＲガスの供給を停止しても、なお空燃比が異常であるか否か判定される。ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはＥＧＲガスの供給を再開すると共にステップＳ１０７へ進む。一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進んでＥＧＲ異常フラグをＯＮとする。ここで、ＥＧＲ異常フラグとは、ＥＧＲ装置３０に異常があるときにＯＮとされ、ＥＧＲ装置３０が正常であるときにＯＦＦとされるフラグである。ＥＧＲ異常フラグがＯＮとなると、ＥＧＲガスの供給が禁止され、ＥＧＲ弁３２が全閉状態で維持される。なお、本実施例においてはステップＳ１０６を処理するＥＣＵ９０が、本発明における検出手段及びＥＧＲ装置異常判定手段に相当する。また、本実施例においてはステップＳ１０６で肯定判定がなされたときにＥＧＲガスの供給を許可し否定判定がなされたときにＥＧＲガスの供給を禁止するＥＣＵ９０が、本発明におけるＥＧＲガス供給許可手段に相当する。
【００５２】
ステップＳ１０７では、内燃機関１がアイドル運転中であるか否か判定される。アイドル運転中であれば空燃比の変動が小さいために、燃料噴射量のフィードバック制御を速やかに完了させることができるため、本実施例ではアイドル運転中に噴射弁の異常を判定することにしている。ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、否定判定がなされた場合には本ステップが繰り返し実行される。
【００５３】
ステップＳ１０９では、筒内噴射弁８２からの燃料噴射を停止させ、且つ、通路内噴射弁８１のみから燃料噴射を行なう。なお、本実施例においてはステップＳ１０９を処理するＥＣＵ９０が、本発明における供給制御手段に相当する。
【００５４】
ステップＳ１１０では、空燃比の学習値が所定値以下であるか否か判定される。本ステップでは、空燃比に異常があるか判定される。空燃比に異常があれば、それを打ち消そう
として学習値が大きくされる。つまり、ここでいう所定値とは、空燃比に異常がないとすることのできる範囲の上限値である。ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ進む。なお、本実施例においてはステップＳ１１０を処理するＥＣＵ９０が、本発明における噴射弁異常判定手段に相当する。
【００５５】
ステップＳ１１１では、筒内噴射弁異常フラグがＯＮとされる。筒内噴射弁異常フラグとは、筒内噴射弁８２に異常があるときにＯＮとされ、筒内噴射弁８２が正常であるときにＯＦＦとされるフラグである。通路内噴射弁８１のみから燃料噴射を行なったときの空燃比学習値が所定値以下であるため、通路内噴射弁８１には異常はなく、筒内噴射弁８２に異常がある。そのため、筒内噴射弁異常フラグがＯＮとされる。
【００５６】
ステップＳ１１２では、筒内噴射弁８２からの燃料噴射を停止させ、通路内噴射弁８１のみから燃料噴射を行なう。この後は、アイドル運転時以外であっても常に通路内噴射弁８１のみから燃料噴射を行なう。
【００５７】
ステップＳ１１３では、ＥＧＲ弁３２の開度を通常よりも増加させる。通常とは、排気の空燃比に異常がない場合であり、この通常のＥＧＲ弁３２の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。なお、筒内噴射弁８２が正常の場合と比較してＥＧＲ弁３２の開度を増加させるとしても良い。また、ＥＧＲ弁３２の開度は、失火が発生しない範囲（燃焼状態が悪化しない範囲としても良い）で可及的に大きくしても良く、予め設定された所定値または所定割合だけ大きくしても良い。
【００５８】
次に、ステップＳ１１４では、通路内噴射弁異常フラグがＯＮとされる。通路内噴射弁異常フラグとは、通路内噴射弁８１に異常があるときにＯＮとされ、通路内噴射弁８１が正常であるときにＯＦＦとされるフラグである。通路内噴射弁８１のみから燃料噴射を行なったときの空燃比学習値が所定値を超えているため、筒内噴射弁８２には異常はなく、通路内噴射弁８１に異常がある。そのため、通路内噴射弁異常フラグがＯＮとされる。
【００５９】
ステップＳ１１５では、通路内噴射弁８１からの燃料噴射を停止させ、筒内噴射弁８２のみから燃料噴射を行なう。この後は、アイドル運転時以外であっても常に筒内噴射弁８２のみから燃料噴射を行なう。
【００６０】
ステップＳ１１６では、動作点が通常よりも高回転低負荷側に変更される。通常とは、排気の空燃比に異常がない場合であり、通常の動作点は予め実験等により最適値が求められてＥＣＵ９０に記憶されている。なお、通路内噴射弁８１が正常の場合と比較して動作点を高回転低負荷側に変更しても良い。このときには、可及的に高回転低負荷側へ動作点を変更しても良く、予め設定された所定値または所定割合だけ動作点を変更しても良い。なお、本実施例においてはステップＳ１１３またはステップＳ１１６を処理するＥＣＵ９０が、本発明における制御手段に相当する。
【００６１】
以上説明したように本実施例によれば、空燃比に異常が生じたときに、ＥＧＲ装置３０の異常によるものなのか、または、噴射弁の異常によるものなのかを識別することができる。そして、噴射弁の異常によるものである場合には、さらに、通路内噴射弁８１または筒内噴射弁８２の何れに異常があるのか識別することができる。そして、それぞれの装置の異常に応じて適切な措置を取ることができるため、排気中の有害物質を低減することができる。
【実施例２】
【００６２】
図４は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を表す図である。主に、図１と異なる点
について説明する。
【００６３】
排気管８には、三元触媒２０が設けられている。この三元触媒２０は、酸素を貯蔵（吸蔵）するＯ２ストレージ機能（酸素貯蔵機能）を有しており、この酸素貯蔵機能により、空燃比が理論空燃比からある程度変化したとしても、ＨＣ，ＣＯおよびＮＯxを浄化する
ことが可能となっている。即ち、内燃機関１の空燃比がリーンとなって、三元触媒２０に流入する排気ガス中の酸素およびＮＯxが増加すると、酸素の一部を三元触媒２０が吸蔵
することでＮＯxの還元・浄化を促進する。一方、内燃機関１の空燃比がリッチになって
、三元触媒２０に流入する排気ガスにＨＣ，ＣＯが多量に含まれると、三元触媒２０は内部に吸蔵している酸素分子を放出し、これらのＨＣ，ＣＯに酸素を与え、酸化・浄化を促進する。
【００６４】
三元触媒２０よりも上流側の排気管８には、空燃比センサ９５が配置されている。また、三元触媒２０よりも下流側の排気管８には、酸素センサ９６が配置されている。この酸素センサ９６は、例えば起電力式（濃淡電池式）の酸素濃度センサが適用されている。これら空燃比センサ９５および酸素センサ９６の発生する信号は、それぞれＥＣＵ９０に入力される。また、ＥＧＲ通路３１は、酸素センサ９６よりも下流側の排気管８に接続されている。
【００６５】
そして、本実施例における空燃比フィードバック制御では、空燃比センサ９５の出力に基づいて、三元触媒２０の上流における排気の空燃比を理論空燃比に近づけるためのメインフィードバック制御と、酸素センサ９６の出力に基づいて、メインフィードバック制御のずれを補正すると共に経時的な変化に対応するための学習値を求めるサブフィードバック制御とが組み合わされて実行される。
【００６６】
メインフィードバック制御では、空燃比センサ９５の出力信号に基づいて検知される排気の空燃比が、理論空燃比と一致するように、通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２からの燃料噴射量が調節される。より具体的には、検知された排気の空燃比が理論空燃比よりリッチであれば、燃料噴射量が減量され、逆に、その排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであれば、燃料噴射量が増量される。なお、空燃比フィードバック制御では、吹き分け比率が補正前後で変化しないように、通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２からの燃料噴射量が補正される。
【００６７】
このメインフィードバック制御によれば、理想的には、三元触媒２０に流れ込む排気ガスの空燃比を理論空燃比に維持することができる。しかし、空燃比センサ９５の出力にはある程度の誤差が含まれている場合もある。また、通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２の噴射特性にもある程度のバラツキがある。このため、メインフィードバック制御を実行するだけで三元触媒２０の上流の排気の空燃比を理論空燃比に制御することは困難な場合もある。更に、内燃機関１においては、燃料増量やフューエルカットなど、排気の空燃比を意図的に理論空燃比からずらす制御が行われる。そして、これらの制御が行われると、三元触媒２０は、酸素を完全に脱離した状態、或いは酸素を能力一杯に吸蔵した状態となることがあり、下流側に未浄化成分を流出させ易い状態となる。
【００６８】
以上のような理由により、メインフィードバック制御が実行されていても、三元触媒２０の下流には未浄化の成分を含む排気ガスが流出してくることがある。つまり、メインフィードバック制御が実行されていても、三元触媒２０の上流の排気の空燃比は、全体としてリッチ側或いはリーン側に偏ることがあり、その結果、三元触媒２０の下流には、ＨＣやＣＯを含むリッチな排気ガス、或いは、ＮＯｘを含むリーンな排気ガスが流出してくることがある。
【００６９】
このような流出が生ずると、酸素センサ９６は、排気ガスの空燃比に応じてリッチ出力或いはリーン出力を発生する。このため、本実施例では、酸素センサ９６からリッチ出力が発せられた場合には、三元触媒２０の上流の排気の空燃比が全体としてリッチ側に偏っていたと判断することができ、また、酸素センサ９６からリーン出力が発せられた場合には、三元触媒２０の上流の排気の空燃比が全体としてリーン側に偏っていたと判断することができる。
【００７０】
サブフィードバック制御では、酸素センサ９６の出力値と、その出力値の制御目標値との差を小さくするための制御（例えばＰＩＤ制御）が実行される。より具体的には、上記の差が小さくなるように、空燃比センサ９５の出力を補正する処理が行われる。空燃比センサ９５の出力が上記の如く補正されると、全体としてリッチ側或いはリーン側に偏っていた三元触媒２０の上流の空燃比が理論空燃比に近づけられる。その結果、メインフィードバック制御のずれが補正され、三元触媒２０よりも下流に未浄化の成分が吹き抜け難い状態が形成される。このため、優れたエミッション特性を実現することが可能になる。また、このサブフィードバック制御は、経時的な変化に対応するべく、その補正の速度は上記メインフィードバック制御による補正速度よりも低くなっている。また、このサブフィードバック制御の学習動作により得られた学習値は、ＥＣＵ９０に記憶され、学習動作が行われる度に更新されていく。
【００７１】
以上のような、メインフィードバック制御による短期的な変化に対応する補正値と、サブフィードバック制御による経時的な変化に対応する学習値と、の和がフィードバック補正量として求められて燃料噴射量が調節される。なお、実施例１においても同様の空燃比フィードバック制御を行い、サブフィードバック制御時の学習値に基づいて噴射弁の異常を判定しても良い。すなわち、ステップＳ１１０における学習値は、サブフィードバック制御により得られる学習値としても良い。
【００７２】
そして本実施例では、通路内噴射弁８１または筒内噴射弁８２に異常があると判定される場合には、実施例１と同様にして、異常があるほうの噴射弁からの燃料噴射を停止させ、正常のほうの噴射弁のみから燃料噴射を行なう。そして、ＥＧＲ弁３２の開度を通常よりも増加させる。ここでいう通常とは、通路内噴射弁８１及び筒内噴射弁８２が正常のときをいう。また、排気の空燃比に異常がない場合を通常としても良い。そして、ＥＧＲ弁３２の開度を通常よりも増加するときには、内燃機関１において失火が発生しない範囲で行なう。なお、失火が発生しない範囲においてＥＧＲ弁３２の開度を可及的に大きくしても良い。また、予め設定される所定値または所定割合だけＥＧＲ弁３２の開度を増加させても良い。
【００７３】
このようにＥＧＲ弁３２の開度を通常よりも大きくすると、ＥＧＲ通路３１を流通するＥＧＲガス量が増加するため、排気管８内の圧力が低下し易くなる。これにより、ＥＧＲ通路３１が接続されている箇所よりも上流の排気管８内を流通する排気の量が増加するため、酸素センサ９６を通過する排気の量も増加する。そうすると、燃料噴射量を変更してから空燃比の変化が酸素センサ９６により検知されるまでの時間が短縮されるため、学習値が収束するまでの時間を短縮することができる。これにより、内燃機関１から排出されるＨＣ，ＣＯ，ＮＯx等の有害物質の量を最小限に抑えることができる。
【００７４】
図５は、本実施例に係る燃料噴射制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ９０により繰り返し実行される。なお、図３と同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７５】
図５に示したフローチャートでは、ステップＳ２０１において、ＥＧＲ弁３２の開度を通常よりも増加させている。これは、ステップＳ１１３と同じ処理としても良い。通常の
ＥＧＲ弁３２の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。このように、ステップＳ１１３及び２０１においてＥＧＲ弁３２の開度が通常よりも増加されるため、酸素センサ９６を通過する排気の量を増加させることができる。これにより、学習値を速やかに収束させることができるため、有害物質の排出量を低減させることができる。なお、本実施例においてはステップＳ１１３及び２０１を処理するＥＣＵ９０が、本発明における制御手段に相当する。
【符号の説明】
【００７６】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気ポート
４     吸気管
５     吸気弁
６     吸気側カム
７     排気ポート
８     排気管
９     排気弁
１０   シリンダヘッド
１１   排気側カム
１３   クランクシャフト
１４   コンロッド
１５   ピストン
１６   吸気絞り弁
１７   クランクケース
１８   ブローバイガス還流装置
２０   三元触媒
３０   ＥＧＲ装置
３１   ＥＧＲ通路
３２   ＥＧＲ弁
３３   ＥＧＲクーラ
３４   開度センサ
５０   ハイブリッドシステム
５１   動力分割機構
５２   電動モータ
５３   発電機
５４   バッテリ
５５   インバータ
５６   車軸
５７   減速機
５８   車輪
８１   通路内噴射弁
８２   筒内噴射弁
８３   点火プラグ
９０   ＥＣＵ
９１   アクセル開度センサ
９２   クランクポジションセンサ
９３   エアフローメータ
９４   温度センサ
９５   空燃比センサ
９６   酸素センサ
【図１】
2011112028.tif 000003
【図２】
2011112028.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011112028.tif 000006
【図５】
2011112028.tif 000007