(57)【要約】【課題】空燃比ずれ気筒の影響で始動暖機時等に触媒コンバータの排気浄化性能が低下するのを防止できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】排気浄化用の触媒コンバータが装備される多気筒の内燃機関の排気経路上で空燃比センサにより排気空燃比を検出し、空燃比センサの検出値に基づき各気筒に対する燃料供給量を補正して各気筒内の燃焼空燃比を目標空燃比に追従させるフィードバック制御を実行するとともに、内燃機関の運転状態に応じて各気筒に対し燃料供給を停止する燃料カット処理を選択的に実行する内燃機関の制御装置であって、目標空燃比に対する燃焼空燃比のずれ量が一定範囲内から外れてリーン側にばらつく空燃比ずれ気筒が発生したことを条件に（ステップＳ１１、Ｓ１２）、内燃機関の要求負荷に応じた燃料カット処理の実行期間を、空燃比ずれ気筒が発生しない運転状態での実行期間に対し増加させる（ステップＳ１３）。【選択図】図６
2013181486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気浄化用の触媒コンバータが装備される多気筒の内燃機関の排気経路上で空燃比センサにより排気空燃比を検出し、前記空燃比センサの検出値に基づき前記内燃機関の各気筒に対する燃料供給量を補正して前記各気筒内の燃焼空燃比を目標空燃比に追従させるフィードバック制御を実行するとともに、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関の前記各気筒に対し前記燃料供給を停止する燃料供給停止処理を選択的に実行する内燃機関の制御装置であって、
前記目標空燃比に対する前記燃焼空燃比のずれ量が一定範囲内から外れてリーン側にばらつく空燃比ずれ気筒が発生したことを条件に、前記内燃機関の要求負荷に応じた前記燃料供給停止処理の実行期間を、前記空燃比ずれ気筒が発生しない運転状態での実行期間に対し増加させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給停止処理を、前記空燃比ずれ気筒が発生しないことを条件に第１の燃料供給停止実行条件で実行し、前記空燃比ずれ気筒が発生したことを条件に、前記第１の燃料供給停止実行条件より前記燃料供給停止処理の実行頻度が高くなる第２の燃料供給停止実行条件で実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の燃料供給量を気筒別に変化させたときの前記内燃機関の回転速度の変化量に基づいて前記空燃比ずれ気筒が発生したことを検出する空燃比ずれ気筒検出機構を備え、
前記内燃機関の始動暖機時に前記空燃比ずれ気筒検出機構により前記空燃比ずれ気筒が発生したことが検出されることを条件に、前記燃料供給停止処理を前記第２の燃料供給停止実行条件で実行することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の始動暖機中の回転変動量が目標回転速度域から外れることを条件に前記内燃機関の気筒別に前記燃料供給量を増量して前記回転変動量を縮小させる気筒別増量補正を選択的に実行し、
前記気筒別増量補正が実行されたことを条件に、前記空燃比ずれ気筒検出機構による前記空燃比ずれ気筒の検出処理を実行することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料供給停止処理を前記内燃機関に対する要求負荷が閾値以下に達したことを条件に実行するとともに、前記要求負荷が閾値以下に達した時点から前記内燃機関の運転状態に応じて設定される遅れ時間が経過するときに前記各気筒に対する燃料供給を停止し、
前記燃料供給停止処理の実行期間を増加させるときには、前記遅れ時間を短縮することを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関が電動機と共に走行駆動用のハイブリッド駆動装置を構成するハイブリッド車両に装備され、
前記燃料供給停止処理を実行するとき、前記ハイブリッド駆動装置に要求される動力のうち前記電動機の動力負担割合を増加させる一方で、前記内燃機関の動力負担割合を減少させて、前記ハイブリッド駆動装置における前記内燃機関の間欠停止頻度を増加させることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記燃料供給停止処理を実行するとき、前記内燃機関の機関回転中に前記各気筒に対する燃料噴射を一時的に停止することを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１の請求項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し、特に、多気筒内燃機関の空燃比フィードバック制御を実行するとともに気筒間における空燃比のばらつきを抑制するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関においては、排気浄化処理を施す３元触媒等の触媒コンバータの性能を最大限に発揮させるべく、気筒内の吸入空気と燃料の混合比率である空燃比（以下、燃焼空燃比ともいう）の変化を排気ガス中の残留酸素濃度や未燃ガス濃度（以下、排気空燃比ともいう）の変化から検出し、その検出値に基づいて燃焼空燃比を目標空燃比に追従させるよう各気筒への燃料供給量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行するものが多い。
【０００３】
また、触媒コンバータの上流側と下流側にそれぞれ空燃比センサを設け、上流側の空燃比センサの検出値に基づく空燃比のメインフィードバック制御を実行するのと併せて、上流側の空燃比センサの検出値が実際の排気空燃比に一致するように下流側の空燃比センサの出力に基づいて上流側空燃比センサの出力を補正するサブフィードバック制御を実行して、制御精度を高めているものがある。
【０００４】
しかし、多気筒内燃機関においては、気筒間でインジェクタの特性やその劣化度合い等にばらつきがあるばかりか、気筒間での吸気特性のばらつき等も生じ得るため、気筒間での空燃比のばらつきが大きくなることがあり、上述のような空燃比フィードバック制御による空燃比の制御精度が低下してしまう場合がある。そこで、従来、多気筒内燃機関の気筒間における空燃比のばらつきを抑制する制御を実行する内燃機関の制御装置が提案されている。
【０００５】
このような内燃機関の制御装置としては、例えば空燃比センサの検出情報から空燃比ばらつき異常が推定される場合には触媒が過熱状態になる可能性があるか否かを判定し、異常気筒の空燃比がリーンであって触媒が過熱状態になる可能性が高いときには、異常気筒以外の正常気筒の空燃比をリッチ方向に制御して、触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍かリッチ側に制御して触媒の過熱を防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、気筒間の空燃比のばらつき度合いが大きいときには、温度上昇による触媒の劣化を抑制する制御として、安定燃焼のために燃料カット処理を禁止する燃料カット禁止回転数をその空燃比のばらつき度合いに応じて低下させる制御を実行して、燃料カット処理を禁止し易くするようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、空燃比のピーク値と平均値との偏差が大きい気筒を特定し、その特定中の偏差の平均値に応じて特定気筒の燃料噴射量を補正することで、気筒間の空燃比の均一化を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
加えて、今回爆発気筒と前回爆発気筒の爆発によるエンジン回転速度の差を算出し、冷機始動後の爆発気筒間の回転速度差に応じて全気筒の平均噴射量を調整するとともに、今回爆発気筒と前回爆発気筒の回転速度差を気筒ごとに平均化して、気筒間の回転速度差の平均値をゼロに近付けるよう各気筒の噴射量を調整するようにしたもの（例えば、特許文献４参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−０６４０７８号公報
【特許文献２】特開２００９−２６４２８７号公報
【特許文献３】特開２００２−３３２８９５号公報
【特許文献４】特開２００９−２８１２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述のような従来の内燃機関の制御装置にあっては、特定の気筒や気筒群に対応する空燃比の補正が可能になるものの、空燃比フィードバック制御中に生じる各気筒の燃焼空燃比の気筒間におけるばらつきを精度良く検出することができないため、気筒間の燃焼空燃比のばらつきを的確に抑制することができないという問題があった。
【００１１】
また、目標空燃比に対して燃料噴射量の不足により燃焼空燃比がリーン側に大きくずれた空燃比異常気筒が発生すると、燃料噴射量が過少となったその気筒での失火等によって排気ガス中の未燃炭化水素（ＨＣ）が増加することに加えて、他の気筒から触媒コンバータに流入する排気ガスの排気空燃比もリッチ化し、始動暖機時等における未燃炭化水素の浄化率が低下してしまう可能性があった。
【００１２】
さらに、排気管形状や触媒コンバータの配置によっては、サブフィードバック制御が実行される内燃機関において、目標空燃比に対する燃焼空燃比のずれ量が大きい気筒からの排気ガスが他の気筒からの排気ガスと十分に混合されることなく下流側の空燃比センサに強く当たる可能性がある。その場合、何らかの不具合により燃料噴射量が不足して燃焼空燃比が大きくリーン側にずれてしまう空燃比異常が発生すると、下流側の空燃比センサから実際の排気空燃比以上にリーン側の検出値が出力されてしまい、空燃比制御の精度が低下することが懸念される。
【００１３】
そこで、本発明は、空燃比ずれの大きい気筒からの排気ガスの影響で始動暖機時等における触媒コンバータの排気浄化性能が低下してしまうことを確実に防止することのできる内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記目的達成のため、（１）排気浄化用の触媒コンバータが装備される多気筒の内燃機関の排気経路上で空燃比センサにより排気空燃比を検出し、前記空燃比センサの検出値に基づき前記内燃機関の各気筒に対する燃料供給量を補正して前記各気筒内の燃焼空燃比を目標空燃比に追従させるフィードバック制御を実行するとともに、前記内燃機関の運転状態に応じて前記内燃機関の前記各気筒に対し前記燃料供給を停止する燃料供給停止処理を選択的に実行する内燃機関の制御装置であって、前記目標空燃比に対する前記燃焼空燃比のずれ量が一定範囲内から外れてリーン側にばらつく空燃比ずれ気筒が発生したことを条件に、前記内燃機関の要求負荷に応じた前記燃料供給停止処理の実行期間を、前記空燃比ずれ気筒が発生しない運転状態での実行期間に対し増加させることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、目標空燃比に対する燃焼空燃比のずれ量が一定範囲内から外れてリーン側にばらつく空燃比ずれ気筒が発生すると、内燃機関の要求負荷に応じて選択的に実行される燃料供給停止処理の実行期間を、空燃比ずれ気筒が発生しない運転状態での実行期間に対し増加させる処理がなされる。したがって、空燃比ずれ気筒の影響でフィードバック制御による各気筒への燃料供給量が増加するのに対して、燃料供給停止処理により各気筒における燃焼機会を的確に減少させ、空燃比ずれ気筒での失火等の影響を回避しつつ各気筒への燃料供給量を確実に減少させることができる。その結果、触媒コンバータに流入する排気ガスの排気空燃比がリッチ化するのを抑えて、触媒コンバータによる未燃炭化水素の浄化率が低下してしまうのを有効に抑制でき、触媒コンバータの排気浄化性能が低下してしまうことを確実に防止することができる。
【００１６】
本発明の内燃機関の制御装置は、好ましくは、（２）前記燃料供給停止処理を、前記空燃比ずれ気筒が発生しないことを条件に第１の燃料供給停止実行条件で実行し、前記空燃比ずれ気筒が発生したことを条件に、前記第１の燃料供給停止実行条件より前記燃料供給停止処理の実行頻度が高くなる第２の燃料供給停止実行条件で実行するものである。
【００１７】
この構成により、空燃比ずれ気筒が発生したことを条件に、第１の燃料供給停止実行条件より燃料供給停止処理の実行頻度が高い第２の燃料供給停止実行条件での燃料供給停止処理がなされるので、空燃比ずれ気筒の影響による各気筒内での燃料供給量の増加に対して、各気筒の燃料供給量を燃料供給停止処理により低減させることで、燃料噴射量が過少となった空燃比ずれ気筒での失火等を減少させつつ触媒コンバータに流入する排気ガスの排気空燃比がリッチ化するのを抑えることができ、触媒コンバータでの未燃炭化水素の浄化率が低下してしまうのを有効に抑制できる。
【００１８】
上記（２）の構成を有する内燃機関の制御装置においては、（３）前記内燃機関の燃料供給量を気筒別に変化させたときの前記内燃機関の回転速度の変化量に基づいて前記空燃比ずれ気筒が発生したことを検出する空燃比ずれ気筒検出機構を備え、前記内燃機関の始動暖機時に前記空燃比ずれ気筒検出機構により前記空燃比ずれ気筒が発生したことが検出されることを条件に、前記燃料供給停止処理を前記第２の燃料供給停止実行条件で実行することが好ましい。
【００１９】
この場合、燃料噴射量を制御する手段や機関回転速度を検出するクランク角センサ等の既存センサを活用して、比較的容易に空燃比ずれ気筒を精度良く検出することが可能となり、しかも、空燃比ずれ気筒の発生時に燃料供給停止処理の実行頻度を確実に高めることができる。
【００２０】
上記（３）の構成を有する内燃機関の制御装置においては、（４）前記内燃機関の始動暖機中の回転変動量が目標回転速度域から外れることを条件に前記内燃機関の気筒別に前記燃料供給量を増量して前記回転変動量を縮小させる気筒別増量補正を選択的に実行し、前記気筒別増量補正が実行されたことを条件に、前記空燃比ずれ気筒検出機構による前記空燃比ずれ気筒の検出処理を実行することが好ましい。
【００２１】
これにより、空燃比ずれ気筒の影響で顕著な回転変動が生じるときには空燃比ずれ気筒検出機構を確実に作動させ、一方、空燃比ずれ気筒が発生せずその影響による顕著な回転変動が生じないときには空燃比ずれ気筒検出のための処理負荷を軽減することができ、車上搭載のハードウェア資源を有効活用できる。なお、空燃比ずれ気筒検出機構は、気筒別増量補正の対象となった特定の気筒についてのみ空燃比ずれ気筒となっているか否かの判定を実行するものとすることができる。
【００２２】
本発明の内燃機関の制御装置においては、（５）前記燃料供給停止処理を前記内燃機関に対する要求負荷が閾値以下に達したことを条件に実行するとともに、前記要求負荷が閾値以下に達した時点から前記内燃機関の運転状態に応じて設定される遅れ時間が経過するときに前記各気筒に対する燃料供給を停止し、前記燃料供給停止処理の実行期間を増加させるときには、前記遅れ時間を短縮することが好ましい。
【００２３】
これにより、燃料供給停止処理の実行期間を容易にかつ確実に、簡単な処理で実現可能となる。
【００２４】
本発明の内燃機関の制御装置においては、（６）前記内燃機関が電動機と共に走行駆動用のハイブリッド駆動装置を構成するハイブリッド車両に装備され、前記燃料供給停止処理を実行するとき、前記ハイブリッド駆動装置に要求される動力のうち前記電動機の動力負担割合を増加させる一方で、前記内燃機関の動力負担割合を減少させて、前記ハイブリッド駆動装置における前記内燃機関の間欠停止頻度を増加させることが好ましい。
【００２５】
この場合、内燃機関の間欠停止頻度を増加させることで、燃料噴射量が過少となった空燃比ずれ気筒での失火等を減少させつつ、触媒コンバータに流入する排気ガスの排気空燃比がリッチ化するのを抑えることができ、触媒コンバータでの未燃炭化水素の浄化率が低下してしまうのを有効に抑制することができる。
【００２６】
本発明の内燃機関の制御装置においては、（７）前記燃料供給停止処理を実行するとき、前記内燃機関の機関回転中に前記各気筒に対する燃料噴射を一時的に停止することが好ましい。
【００２７】
この場合、既存の燃料カット処理手段に簡単な処理ステップを追加するだけで、低コストに触媒コンバータの排気浄化性能の低下を防止できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、目標空燃比に対する燃焼空燃比のずれ量が一定範囲内から外れてリーン側にばらつく空燃比ずれ気筒が発生すると、内燃機関の要求負荷に応じた燃料供給停止処理の実行期間を、空燃比ずれ気筒が発生しない通常運転状態での実行期間に対し増加させるようにしているので、空燃比ずれ気筒からの排気ガスの影響によってフィードバック処理による各気筒への燃料供給量および燃焼空燃比がリッチ側にずれたとしても、始動暖機時等における触媒コンバータ内の排気空燃比がリッチ側に過補正されるのを防止することができ、触媒コンバータの排気浄化性能が低下してしまうことを確実に防止することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関において触媒コンバータの上流側および下流側（触媒前後）に配置される空燃比センサの出力特性を示すグラフで、縦軸は各センサ出力を、横軸は空燃比を示している。
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関の空燃比ずれ気筒発生時における機関回転速度の変動パターンを例示するタイムチャートであり、図３（ａ）はクランク回転時間の変動を示し、図３（ｂ）はクランク回転各速度の変動状態を示している。
【図４】本発明の一実施形態に係る内燃機関で空燃比ずれ気筒に対する気筒別増量補正を行った場合のクランク回転角速度の変化を示すグラフであり、縦軸軸は空燃比ずれ気筒の燃焼状態に以降する前後の角速度差を示し、横軸はその空燃比ずれ気筒の空燃比ずれの指標値であるインバランス率を示している。
【図５】本発明の一実施形態に係る内燃機関で空燃比ずれ気筒の燃焼前後における回転変動量が空燃比ずれ気筒に対する気筒別増量補正によって変化するときのその変化量から空燃比ずれ気筒における燃焼空燃比のずれ方向を特定する原理を説明するグラフであり、縦軸は空燃比ずれ気筒の燃焼前後の前記変化量を示し、横軸はその空燃比ずれ気筒のインバランス率を示している。
【図６】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置で空燃比ずれ気筒が発生したときに実行される排ガス悪化抑制制御プログラムの概略の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置で空燃比ずれ異常気筒を検出する検出処理プログラムの概略の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係る内燃機関を搭載したハイブリッド車両における、車速、気筒別増量補正の実行フラグ、エンジン回転数および燃料カット実行時にセットされる燃料カット実施フラグの変化を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
（一実施形態）
図１〜図８は、本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態を示している。
【００３２】
なお、本実施形態は、本発明を多気筒の内燃機関である直列４気筒の４サイクルガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）に適用したものであり、そのエンジンは、図示しない電動機（例えば、発電電動機）とともにハイブリッド走行駆動装置を構成し、ハイブリッド車両に搭載されるようになっている。
【００３３】
まず、その構成について説明する。
【００３４】
図１に示すように、本実施形態のエンジン１０は、複数の気筒１１（同図１中に＃１、＃２、＃３、＃４で示す）が形成された機関本体１２を備えている。詳細は図示しないが、機関本体１２は、複数の気筒１１に対応するシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、そのシリンダブロックの上部側に設けられたシリンダヘッドおよびヘッドカバーと、シリンダブロックの下部側に設けられたクランクケースおよびオイルパンとによって構成されている。
【００３５】
この機関本体１２は、いずれも詳細を図示しないが、複数の気筒１１内に燃焼室１４を形成する複数のピストンと、それら複数のピストンがコネクティングロッドを介して連結されたクランク軸と、を内蔵している。また、機関本体１２は、燃焼室１４の上部側で開閉する吸気弁および排気弁と、燃焼室１４内の圧縮された混合ガスに火花点火する点火プラグ１６と、吸気弁および排気弁をクランク軸の回転に伴うピストンのストローク位置に応じて開閉動作させる動弁機構と、を備えている。
【００３６】
また、機関本体１２のシリンダヘッドの短手方向一方側には、複数の気筒１１に対応する複数の吸気ポート（符号無し）が形成されており、それぞれの吸気ポートの内端側に吸気弁が設けられている。そして、各吸気弁の開弁時にその吸気弁に対応する燃焼室１４内に空気および燃料の混合ガスを吸入（吸気）させることができるよう、機関本体１２のシリンダヘッドには、複数の吸気ポートに接続する吸気通路を形成する複数の吸気枝管１８およびサージタンク１９を有する吸気マニホールド２０が装着されている。
【００３７】
吸気マニホールド２０には上流側の吸気通路２１を形成する吸気管２２が接続されており、その吸気管２２の最上流端側には吸入空気中の異物を除去可能なフィルタを有するエアクリーナ２３が装着されている。また、吸気管２２には、エアクリーナ２３を通った空気の流量Ｑａを計測するエアフローメータ２４と、それより下流側で吸気管２２内の吸気通路２１の一部を任意の開度ｔｈｖに絞ることができる電子制御式のスロットルバルブ２５とが装着されている。さらに、機関本体１２のシリンダヘッドには、前記複数の吸気ポートおよび吸気枝管１８に対応して複数のインジェクタ２６（燃料噴射弁）が装着されている。
【００３８】
一方、機関本体１２のシリンダヘッドの短手方向他方側には、各排気弁の開弁時に対応する燃焼室１４内から排気ガスを排出させることができるよう、複数の排気枝管３２および集合管部３４を有する排気マニホールド３０が装着されている。
【００３９】
排気マニホールド３０の集合管部３４には、下流側の排気管３６が接続されており、その排気管３６には、エンジン１０の排気ガス中に含まれる有害成分を浄化する触媒コンバータ４０が装着されている。触媒コンバータ４０は、公知の３元触媒を内蔵しており、燃焼室１４内の空燃比が理論空燃比近傍の一定範囲内にあるとき、排気ガス中の有害成分であるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＨＣ（炭化水素）およびＣＯ（一酸化炭素）を、それぞれに高度に浄化することができるようになっている。この触媒コンバータ４０は、さらに、酸素吸蔵機能により、空燃比が理論空燃比から偏倚したとしても未燃成分及び窒素酸化物を浄化することができるタイプのものであってもよい。
【００４０】
排気マニホールド３０の集合管部３４あるいは触媒コンバータ４０の近傍の排気管３６には、触媒コンバータ４０の上流側で排気空燃比を検出する第１の空燃比センサ４２が装着されており、さらに、排気管３６には、触媒コンバータ４０の下流側で排気空燃比を検出する第２の空燃比センサ４４が装着されている。
【００４１】
図２は、これら第１、第２の空燃比センサ４２、４４の出力特性を例示している。
【００４２】
第１の空燃比センサ４２は、ジルコニア（ＺｒＯ２）等の酸素イオン伝導体の一面側に大気側電極を、他面側に拡散抵抗層および排気側電極を設けた公知の限界電流側の広域空燃比センサである。この第１の空燃比センサ４２は、リッチ燃焼時の排気ガス中では未燃ガス分圧（未燃ガス濃度）に応じた限界電流（Ｏ２移動に伴うポンプ電流）を出力し、リーン燃焼時の排気ガス中では酸素分圧（Ｏ２濃度）に応じた限界電流を出力するようになっている。すなわち、第１の空燃比センサ４２の出力特性は、図２中に黒丸付きの線で例示するような特性となっている。
【００４３】
第２の空燃比センサ４４は、例えば公知の濃淡電池式の排気酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）であり、理論空燃比を境にして未燃ガスが残るリッチ側で起電力が急峻に立ち上がる特性を有している。この第２の空燃比センサ４４は、リッチ状態では外側電極が触媒として機能し、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、Ｏ２が化学平衡状態に達するよう反応することで、大気側と排気ガス側の酸素濃度差に応じた起電力を発生するようになっている。すなわち、第２の空燃比センサ４４の出力特性は、図２中に黒四角付きの線で例示するような特性となっている。
【００４４】
第１空燃比センサ４２および第２の空燃比センサ４４の検出情報は、それぞれ電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０に取り込まれるようになっている。
【００４５】
ＥＣＵ５０には、これら空燃比センサ４２、４４やエアフローメータ２４の検出情報に加え、エンジン１０の運転状態（図１中に示すエンジン回転数Ｎｅ、冷却水温ｔｗを含む）を検出するクランク角センサ５２および水温センサ５４等のセンサ情報に基づいて、さらに、アクセル開度センサ５６等からの要求操作信号（図１中に示すアクセル開度Ａｃｃを含む）や図示しない他の車載ＥＣＵからの要求信号に基づいて、エンジン１０を電子制御する機能を有している。
【００４６】
ＥＣＵ５０は、具体的なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびバックアップメモリを含み、さらに、Ａ／Ｄ変換器等を含む入力インターフェース回路と、ドライバやリレースイッチを含む出力インターフェース回路と、他の車載ＥＣＵとの通信インターフェース等を含んで構成されている。
【００４７】
このＥＣＵ５０は、ＲＯＭやバックアップメモリ（以下、ＲＯＭ等という）に格納された制御プログラムに従って、例えばいわゆるマルチタスク処理を実行しながら、エンジン１０に要求される出力（トルクおよび機関回転数）を実現するよう、エンジン１０のスロットルバルブ２５の開度、点火時期、燃料噴射時期および燃料噴射量等をそれぞれに制御するようになっている。
【００４８】
ＥＣＵ５０による燃料噴射量の制御は、本発明にいう燃料供給停止処理である燃料カット処理を含むものである。すなわち、ＥＣＵ５０は、ＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、エンジン１０の運転状態に応じ、特にアクセル開度等で特定されるその要求負荷に応じて、エンジン１０の回転中に各気筒１１に対する燃料カット処理を実行するようになっている。
【００４９】
ここにいう燃料カット処理は、エンジン１０の要求負荷が予め設定された閾値負荷より小さい減速要求状態、例えばアクセル開度センサ５６で検出されたアクセル開度Ａｃｃが全閉かそれに近い低開度域にある状態であって、エンジン回転数Ｎｅ（機関回転速度）が予め設定された燃料カット領域下限回転数Ｎ１より高いという燃料カット条件が成立するときに、そのエンジン回転状態下で、インジェクタ２６から各気筒１１内への燃料噴射を一時的に停止させる処理である。この燃料カット処理は、燃料カット領域下限回転数Ｎ１からそれより高回転速度である燃料カット領域上限回転数Ｎ２までの間の運転速度領域で実行されるようになっており、燃料カット領域下限回転数Ｎ１は、例えば１０００ｒｐｍ程度に設定され、燃料カット領域上限回転数Ｎ２は、例えば２０００ｒｐｍ程度に設定されている。前記燃料カット条件が、車両やエンジン１０のタイプによって変更され得るのは勿論である。
【００５０】
また、この燃料カット処理では、エンジン１０に対する要求負荷が要求負荷が閾値以下に達した時点、例えばアクセル開度センサ５６で検出されたアクセル開度Ａｃｃが全閉かそれに近い低開度域に達した時点から、その要求負荷およびエンジン１０の運転状態（例えば、車速）に応じて設定される燃料カット遅れ時間（図８中には「Ｆ／Ｃディレイ」と記す）が経過する時に、各気筒１１に対する燃料供給が停止されるようになっている。ここにいう燃料カット遅れ時間は、例えば、エンジン１０の出力トルクの低下がごく短時間に進行することで車両の乗員に減速ショックを感じさせることを防止することができる減速時下限遅れ時間以上であって、失火によるＨＣ排出量の悪化を招くのを防止することができる減速時上限遅れ時間以下の時間として設定される。
【００５１】
ＥＣＵ５０は、また、ＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、各気筒１１内の燃焼空燃比を目標空燃比である理論空燃比に制御するよう、メインフィードバック制御およびサブフィードバック制御を実行するようになっている。すなわち、ＥＣＵ５０は、以下に詳述するような機能を発揮することで、空燃比制御装置の主要部であるメインフィードバック制御手段、サブフィードバック制御手段、メインフィードバック学習制御手段、および、サブフィードバック学習制御手段として機能するようになっている。
【００５２】
ここで、メインフィードバック制御とは、第１の空燃比センサ４２の検出値に基づき、エンジン１０の各気筒１１に対するポート噴射による燃料供給量を補正して、各気筒１１内の燃焼空燃比、すなわち、各気筒１１内の吸入空気と燃料の混合比率である空燃比を目標空燃比に追従させるフィードバック制御である。
【００５３】
また、サブフィードバック制御とは、第２の空燃比センサ４４の検出値に基づき、第１の空燃比センサ４２の検出値を触媒コンバータ４０内の実際の排気空燃比に一致させるサブフィードバック補正量を算出し、このサブフィードバック補正量を用いて第１の空燃比センサ４２の検出値を補正する制御である。すなわち、サブフィードバック制御は、第１の空燃比センサ４２の検出精度を補正により高めることで、第１の空燃比センサ４２の検出値を基にメインフィードバック制御される各気筒１１内の燃焼空燃比を目標空燃比である理論空燃比に精度良く追従させるものである。
【００５４】
ＥＣＵ５０は、さらに、サブフィードバック制御の実行中に算出されるサブフィードバック補正量に基づき、第１の空燃比センサ４２の出力値と触媒コンバータ４０内の排気空燃比との間の定常的なずれを補正するためのサブフィードバック学習値を算出するようになっている。そして、そのサブフィードバック学習値を、バックアップＲＡＭ等（不揮発性メモリでもよい）からなるバックアップメモリの所定のメモリ領域に書き込んで、記憶させるようになっている。
【００５５】
ここにいうサブフィードバック学習値は、例えば第２の空燃比センサ４４の出力値と触媒コンバータ４０の下流側の目標排気空燃（理論空燃比）との偏差を比例・積分・微分処理することによって算出される。
【００５６】
そして、ＥＣＵ５０は、第２の空燃比センサ４４が活性化する前の始動期間、および、第２の空燃比センサ４４が活性化することでサブフィードバック制御が開始された時点からサブフィードバック量が気筒間の空燃比のばらつきに応じた収束値に至るまでの期間においては、前回の運転中に得られたサブフィードバック量の学習値を用いて第１の空燃比センサ４２の出力値を補正する制御（以下、サブフィードバック学習制御という）を実行するようになっている。
【００５７】
ＥＣＵ５０は、さらに、エンジン１０の運転中、第２の空燃比センサ４４の出力値と触媒コンバータ４０の下流側の目標排気空燃との偏差を基に前記比例・積分・微分処理等により算出したフィードバック学習値を用いて、前記所定のメモリ領域に書き込んだ学習値を更新するようになっている。
【００５８】
また、ＥＣＵ５０は、目標空燃比に対する燃焼空燃比のずれ量が一定の範囲（空燃比ずれの抑制制御が不要な範囲）から外れてリーン側にばらついた空燃比異常の空燃比ずれ気筒（以下、リーンインバランス気筒ともいう）が発生したことを条件に、後述する排ガス悪化抑制制御を実行するようになっている。
【００５９】
具体的には、ＥＣＵ５０は、まず、以下に詳述するように、エンジン１０の気筒１１毎の燃焼空燃比のばらつきの指標値であるインバランス率を算出する機能と、インバランス率の大きい対象気筒について燃料噴射量を増量したときのクランク回転角速度の変化量、すなわち、回転変動の態様から空燃比ずれの方向（リッチ側かリーン側のいずれか一方）を判定する機能と、を有している。したがって、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の回転変動に基づいて、目標空燃比に対する燃焼空燃比のずれ量が一定範囲内から外れてリーン側にばらつくリーンインバランス気筒が発生したことを検出する空燃比ずれ気筒検出機構として機能することができる。
【００６０】
ここにいうインバランス率とは、気筒１１間で燃焼空燃比のばらつきが大きくなるときに、そのばらつきの指標となる値である。このインバランス率は、エンジン１０の全気筒１１のうち一部で例えばインジェクタ２６の目詰まり（デポジット堆積、異物等による目詰まり）あるいは故障等が生じたような場合に、燃焼空燃比が一定の許容範囲を超えてリーン側にずれたその一部の気筒（リーンインバランス気筒；以下、単にインバランス気筒という）の燃焼空燃比を、他のすべての正常気筒（以下、バランス気筒という）の燃焼空燃比の平均値または目標空燃比に対する空燃比のずれ率として表すものである。
【００６１】
より具体的には、インバランス率をＩＢ（％）、インバランス気筒の燃料噴射量（実噴射量）をＱｉｂ、バランス気筒の燃料噴射量をＱｓとするとき、インバランス率ＩＢは、例えば、ＩＢ＝（Ｑｉｂ−Ｑｓ）／Ｑｓ×１００（％）で表される。
【００６２】
この場合、インバランス率ＩＢは、リッチインバランスを正の値で表し、リーンインバランスを負で表すことになるが、いずれも絶対値が大きいほど大きなばらつき度合いであることを示す。
【００６３】
ところで、インバランス率の大きい気筒１１については、燃料噴射量を増量したときのエンジン１０の回転変動の態様が空燃比ずれの方向によって異なる。ＥＣＵ５０は、その性質を利用して、クランク角センサ５２の検出情報を基に燃料噴射量増量時のエンジン１０の回転変動の態様を把握し、その変動態様から空燃比ずれの方向を判定するとともに、リーンインバランス気筒が発生しているか否かを判定できるようになっている。
【００６４】
クランク角センサ５２は、詳細を図示しないが、クランク軸と一体回転する歯付のクランク角検出用ロータと、その近傍に配設された電磁ピックアップとによって構成されており、クランク角検出用ロータの外周部には複数の歯が所定角度ピッチ（例えば１０°ＣＡ間隔）で形成されるとともに、欠歯部が設けられている。電磁ピックアップは、クランク軸の回転に伴うクランク角検出用ロータの歯が近傍を通過するときに電圧パルスを発生する。したがって、電磁ピックアップの近傍を欠歯部が通過するときには、電圧パルスの発生間隔が長くなるが、それ以外のときには例えば１０°ＣＡ毎に電圧パルスが発生する。
【００６５】
ＥＣＵ５０は、このクランク角センサ５２からの電圧パルスを基にクランク角が所定角度（例えば１０°ＣＡ）変化するのに要した時間をクランク回転時間Ｔ［ｓ］として算出し、さらに、毎回のクランク回転時間Ｔの算出毎に前回のクランク回転時間Ｔとの時間差（以下、回転時間差という）ΔＴを算出するようになっている。したがって、今回算出したクランク回転時間ＴをＴｎ、前回のクランク回転時間ＴをＴｎ−１とすると、回転時間差ΔＴは、ΔＴ＝Ｔｎ−Ｔｎ−１で算出される。
【００６６】
図３（ａ）に示すように、エンジン１０のクランク軸は、機関サイクルの１周期中に２回転（７２０°ＣＡ回転）するので、図３（ａ）に実線Ａで示すエンジン１０のクランク角［°ＣＡ］は、図３（ａ）に示すような鋸歯状に変化する。また、ＥＣＵ５０で算出されるクランク回転時間Ｔ［ｓ］および回転時間差ΔＴは、図３（ａ）に細い二点鎖線で示すように、正常時には比較的狭い変動範囲内で変化するが、図３（ａ）に実線Ｂで示すように、リーンインバランス気筒が発生すると、大きく変動する。なお、クランク回転時間Ｔは、図３（ａ）中で上方に位置する（回転時間が長くなる）ほどクランク回転速度が遅くなることを示し、図３（ａ）中で下方に位置する（回転時間が短くなる）ほどクランク回転速度が速くなることを示している。
【００６７】
ＥＣＵ５０は、回転変動の指標値としてクランク回転時間Ｔ［ｓ］および回転時間差ΔＴに代えて、これらに対応する角速度ω［ｒａｄ／ｓ］と角速度差Δω［ｒａｄ／ｓ］を算出するものであってもよい。その場合には、エンジン１０のクランク角と、クランク回転の角速度ωおよび角速度差Δωは、それぞれ図３（ｂ）に示すように変化することになる。
【００６８】
なお、各気筒１１内のピストンは、エンジン１０の機関サイクルの１周期中に２度上死点に達するため、クランク角センサ５２の検出信号だけでは、正確な気筒判別を行うことはできないので、クランク角センサ５２に加えて、図示しないカム角センサの検出信号を用いることで、気筒判別を行っている。ただし、このような技術自体は公知であるので、ここでは詳述しない。
【００６９】
次に、インバランス率の算出方法と、燃料噴射量増量時の回転変動の態様から空燃比ずれの方向を判定する方法について説明する。
【００７０】
ＥＣＵ５０は、各気筒１１の燃焼毎のクランク回転速度（回転時間Ｔまたは角速度ω）のばらつきを計測するのに好適なタイミング、例えば燃焼空燃比のばらつきに起因するクランク回転速度の差が顕著に現れ易い圧縮上死点（図３（ａ）、図３（ｂ）中にＴＤＣで示す）付近の特定クランク角位置で、各気筒１１の燃焼毎のクランク回転速度、例えば角速度ωｎを取得し、爆発順（例えば、＃１、＃３、＃４、＃２の順）が前後する気筒１１間の回転変動量である角速度差Δωを算出するようになっている。今回の速度計測対象気筒の気筒番号をｎ、前回の速度計測対象気筒の気筒番号をｎ−１とすると、ここでの回転時間Δωｎは、今回の計測された角速度ωｎ−前回計測された角速度ωｎ−１の差となる。
【００７１】
図４は、このような爆発順の前後する気筒１１間での角速度差Δωと各気筒１１内の空燃比のインバランス率との関係を示しており、同図中のαは空燃比異常と判定するか否かの判定閾値である。
【００７２】
この図４に示すように、リーン側ではインバランス率ＩＢの絶対値が比較的小さくとも、気筒間回転変動量を表す角速度差Δωが判定閾値αを超えてしまうのに対し、リッチ側では、ある程度空燃比ずれが生じる程度のインバランス率であっても、判定閾値αを超えることがなく、回転変動もさほど生じない低変動範囲が存在する。また、そのリーン側とその低変動範囲を超えるリッチ側の範囲では、インバランス率ＩＢの絶対値が大きくなるほど、回転変動が大きくなる。
【００７３】
ここで、図４中に右向きの太線矢印で示すように、これらの３つの範囲内で１つの対象気筒１１に対する燃料供給量（ポート噴射量）を一定量増量させることにより、そのインバランス率ＩＢをプラス側にシフトさせたとする。その場合、リーン側では、その対象気筒１１に判定閾値αを超える回転変動が生じる状態から角速度差Δωが判定閾値αを下回る程度まで回転変動が小さくなり、低変動範囲では、角速度差Δωがさほど変わらず、低変動範囲を超えるリッチ側では、その対象気筒１１に増量前には顕在化していなかったリッチずれによる回転変動が判定閾値αを超える回転変動として生じることになる。
【００７４】
したがって、対象気筒１１に対する燃料供給量を増量する前後における角速度差Δωの変化によって、燃料供給量を増量した対象気筒１１について、燃料供給量を増量しない状態でのインバランス率がリーン側であるかリッチ側であるかが判定できるとともに、増量しない状態でのインバランス率が低変動範囲内に入っていたか否か（空燃比ずれが正常範囲内か否か）、さらに、リーンインバランス気筒が発生しているか否かが判定できる。
【００７５】
図５は、そのような対象気筒１１に対する燃料供給量の増量の前後における角速度差Δωの変化量ｄΔωとインバランス率ＩＢの関係を示しており、この図からも、燃料噴射量の増量前後における角速度差Δωの変化量ｄΔωから、その気筒１１のインバランス率がリーン側であるかリッチ側であるか、すなわち、空燃比ずれの方向を判定できるとともに、空燃比ずれが正常範囲（同図中のδからγまでの回転変動量差の範囲）内か否かをも判定できることがわかる。なお、ここで、変動量の差の値δ、γは、ぞれぞれの絶対値が等しくてもよいし、等しくなくてもよい。
【００７６】
ＥＣＵ５０は、判定閾値αや空燃比ずれ方向判定に必要な情報を設計データや予めの実験データを基に作成されたマップ情報等として記憶保持しており、そのマップ等を基に空燃比ずれ方向判定や空燃比ずれ異常判定を実行するようになっている。
【００７７】
一方、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の始動後の最初の暖機中に機関回転速度を一定回転速度に高めるアイドルアップ制御（以下、始動ファーストアイドル運転ともいう）を実行するが、このとき、失火や燃焼不良によって回転変動を惹起する気筒１１がある場合には、段階的に気筒別増量補正を実行するとともに、その処理の発生を表す気筒別増量補正実行フラグを「１（ＯＮ）」にセットするようになっている。
【００７８】
ここにいう気筒別増量補正は、エンジン１０の始動ファーストアイドル運転中の回転速度（エンジン回転数［ｒｐｍ］）の変動量が目標回転速度域から外れることを条件に、エンジン１０の気筒別に対象気筒の燃料噴射量を増量してエンジン回転速度の変動量を縮小させる処理となっている。この気筒別増量補正は、エンジン回転速度の変動量を目標回転速度域に収束させるべく、例えば対象となる１つの気筒（以下、対象気筒という）１１を気筒番号順に切り替えつつ、対象気筒１１について前回より今回の燃料噴射量を増量させるように燃料供給量を増量させる補正処理であり、失火や燃焼悪化が生じた気筒１１からの未燃燃料ガスの排出が増えて触媒コンバータ４０におけるＨＣ（炭化水素）の浄化率が低下することを抑制するものである。
【００７９】
ＥＣＵ５０は、このように失火や燃焼悪化によって回転速度が一定程度以上落ち込む空燃比ずれ気筒を検出し、その気筒１１に対して、燃料噴射量を増量する気筒別増量補正を実行する。そして、それに加え、空燃比ずれ気筒検出機構としてのＥＣＵ５０は、気筒別増量補正の対象となったその対象気筒１１について、燃料噴射量の増量前後の回転変動の変化量からインバランス率を推定するとともに、リーンインバランス気筒に陥っているか否かを判定するようになっている。なお、エンジン１０の運転状態によっては、気筒別増量補正ができないか、実行しない方が好ましい場合があり、その場合には、気筒別増量補正の実行フラグが「０（ＯＦＦ）」にリセットされ、気筒別増量補正が実行されないことになる。
【００８０】
また、ＥＣＵ５０は、始動ファーストアイドル時における気筒別増量補正の処理が実行されることを気筒別増量補正実行フラグのセット状態（１に設定されている状態）により確認し、かつ、リーンインバランス気筒が発生していると判定されたとき、前述の燃料カット処理の実行条件の切替えを含む排ガス悪化抑制制御を実行するようになっている。すなわち、ＥＣＵ５０は、排ガス悪化抑制制御手段として機能する。
【００８１】
具体的には、ＥＣＵ５０は、気筒別増量補正実行フラグが「１」であってリーンインバランス気筒が発生していると判定されたとき、エンジン１０の運転状態に応じた前述の燃料カットの実行期間を、通常より増加させるようになっている。すなわち、ＥＣＵ５０は、気筒別増量補正実行フラグが「０」となっているか、リーンインバランス気筒が発生していないと判定される通常の運転状態下における燃料カットの実行期間に対して、気筒別増量補正実行フラグが「１」となり、かつ、リーンインバランス気筒が発生していると判定される空燃比異常時における燃料カットの実行期間を長い期間に増加させるようになっている。また、ＥＣＵ５０は、始動ファーストアイドル運転中に気筒別増量補正実行フラグが「１」となり、かつ、リーンインバランス気筒が発生していると判定されると、エンジン１０を搭載したハイブリッド車両の現在のトリップ（エンジン１０を含むハイブリッド駆動装置の運転継続期間；以下、現トリップという）中において、燃料カットの実行期間を通常より増加させる燃料供給停止条件を保持するようになっている。ここにいう現トリップは、モータ駆動時等にエンジン１０が間欠停止状態となる期間やハイブリッド駆動装置の運転が間欠停止するアイドリングストップ期間を含むものであり、ＥＣＵ５０の通常運転時の電源投入状態の継続期間に相当する。
【００８２】
このように、ＥＣＵ５０は、始動ファーストアイドル時に目標空燃比に対する燃焼空燃比のずれ量が一定範囲内から外れてリーン側にばらつく空燃比ずれ気筒が発生したことを条件に、エンジン１０の要求負荷に応じた燃料カット処理の実行期間を、空燃比ずれ気筒が発生しない運転状態での実行期間に対し増加させるようになっている。
【００８３】
より具体的には、ＥＣＵ５０は、ＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、前述の燃料カット処理を、リーンインバランス気筒（空燃比ずれ気筒）が発生しないことを条件に第１の燃料供給停止条件で実行し、リーンインバランス気筒が発生したことを条件に、第１の燃料供給停止条件より燃料カット処理の実行頻度が高くなる第２の燃料供給停止条件で実行するようになっている。
【００８４】
第１の燃料供給停止条件では、燃料カット領域下限回転数Ｎ１が例えば１０００ｒｐｍに設定され、燃料カット領域上限回転数Ｎ２が例えば２０００ｒｐｍに設定される。また、前述の燃料カット遅れ時間は、第１の燃料供給停止条件下では第１の遅れ時間Ｔｄｆ１として車速に応じて設定される。
【００８５】
一方、第２の燃料供給停止条件では、燃料カット領域下限回転数Ｎ１が例えば９５０ｒｐｍに設定され、燃料カット領域上限回転数Ｎ２が例えば２１００ｒｐｍに設定される。また、前述の燃料カット遅れ時間は、第１の遅れ時間Ｔｄｆ１より短時間となる第２の遅れ時間Ｔｄｆ２（＜Ｔｄｆ１）として、車速に応じて設定されるようになっている。
【００８６】
すなわち、ＥＣＵ５０は、エンジン１０に対する要求負荷が閾値以下に達したことを条件に燃料カット処理を実行するとともに、要求負荷が閾値以下に達した時点からエンジン１０の運転状態に応じて設定される遅れ時間Ｔｄｆが経過するときに各気筒に対する燃料供給を停止し、燃料カット処理の実行期間を増加させるときには、遅れ時間Ｔｄｆを第１の遅れ時間Ｔｄｆ１からそれより短時間となる第２の遅れ時間Ｔｄｆ２に短縮するようになっている。
【００８７】
ＥＣＵ５０は、さらに、図示しないハイブリッド駆動制御用電子制御ユニットであるＨＶＥＣＵからの指令値に応じてエンジン１０の運転制御を実行するようになっている。
【００８８】
ＨＶＥＣＵは、アクセル開度センサ５６からの要求アクセル開度Ａｃｃ（運転者の要求出力）やその時点での車速その他の車両の走行状態に関する各種センサ情報を基に、エンジン１０および電動機を含むハイブリッド駆動装置の制御周期毎に目標車速を設定する。また、ＨＶＥＣＵは、目標車速がエンジン１０の出力を間欠停止させてハイブリッド車両を電動機出力により走行させることがハイブリッド駆動装置全体として高効率となる特定車速域をＲＯＭ等のメモリに予め記憶しているとともに、その特定車速域の上限車速となる間欠許可車速を、第１の間欠許可車速Ｖ１（図８参照）およびそれより高速側に設定された第２の間欠許可車速Ｖ２のうち任意の一方に切り替えることができるようになっている。
【００８９】
ここにいう第１の間欠許可車速Ｖ１は、気筒別増量補正実行フラグが「０」となっているか、リーンインバランス気筒が発生していないと判定される通常の運転状態下における間欠許可車速として、第２の間欠許可車速Ｖ２は、気筒別増量補正実行フラグが「１」となり、かつ、リーンインバランス気筒が発生していると判定される空燃比異常時における間欠許可車速として、それぞれ切替え可能に設定される。
【００９０】
すなわち、ＥＣＵ５０は、ＨＶＥＣＵと協働して、リーンインバランス気筒が発生したことを条件に、ハイブリッド駆動装置に要求される動力のうち電動機の動力負担割合を増加させる一方で、エンジン１０の動力負担割合を減少させて、ハイブリッド駆動装置におけるエンジン１０の間欠停止頻度を増加させ、エンジン１０の稼働時間を低減させるようになっている。また、ＨＶＥＣＵは、エンジン１０の間欠停止頻度（停止回数と停止時間）の増加による動力の不足分を、ハイブリッド駆動装置内で電動機の出力頻度を高める等して補填するようになっている。
【００９１】
ここで、第１の間欠許可車速Ｖ１からそれより高速側の第２の間欠許可車速Ｖ２への切替え処理は、エンジン１０の間欠停止時間を長い時間に切り替えるものであり、前述の燃料カット処理時間を増加させる処理と同様に、リーンインバランス気筒での失火等を減少させつつ触媒コンバータ４０に流入する排気ガスの排気空燃比がリッチ化するのを抑えることに寄与する処理となっている。すなわち、間欠停止期間中にエンジン１０の停止させる処理は、本発明にいう燃料供給停止処理に相当するものである。
【００９２】
なお、ＨＶＥＣＵは、エンジン１０および電動機のうちいずれを原動機として動作させるかを、要求出力値、ハイブリッド駆動用二次電池の蓄電状態、ＥＶ走行選択スイッチやエコスイッチ、さらには図示しないスポーツ走行モード選択スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態等に応じて、決定するようになっている。したがって、ハイブリッド車両は、エンジン１０からの動力のみで走行するエンジン走行、エンジン１０および電動機を併用して走行するＨＶ走行（ハイブリッド走行）、電動機からの動力のみによって走行するＥＶ走行（電気自動車走行）等のいずれかで走行できる。
【００９３】
次に、作用について説明する。
【００９４】
上述のように構成された本実施形態の内燃機関の制御装置では、エンジン１０の始動ファーストアイドル運転中に、失火や燃焼不良によって回転変動を惹起する気筒１１が存在し、エンジン回転数Ｎｅが目標回転速度域から外れると、段階的に気筒別の燃料噴射量を増量する補正が実行されるとともに、その気筒別増量補正の発生を表す気筒別増量補正実行フラグが「１」にセットされる。
【００９５】
なお、ハイブリッド車両の車速が特定車速域にあるとすれば、ハイブリッド車両がモータ走行する間にエンジン１０の始動ファーストアイドル運転を実行することができ、その運転時間も空燃比フィードバックの学習制御を実行したり気筒別増量補正やリーンインバランス気筒（空燃比ずれ気筒）の発生検出処理等を実行したりする時間を確保し易い。
【００９６】
図６は、ＥＣＵ５０によってリーンインバランス気筒が検出されたときに実行される排ガス悪化抑制制御の概略の流れを示している。
【００９７】
この制御では、まず、始動ファーストアイドル運転中に気筒別増量補正が実行されたか否かが気筒別増量補正の実行フラグの設定状態から判別される（ステップＳ１１）。
【００９８】
このとき、気筒別増量補正の実行フラグが設定されていなければ（ステップＳ１１でＮＯの場合）、次いで、第１の燃料供給停止条件が設定されるか、その設定状態が保持された状態で（ステップＳ１４）、今回の処理が終了する。
【００９９】
この状態においては、前述の通り、燃料カット領域下限回転数Ｎ１が例えば１０００ｒｐｍに設定され、燃料カット領域上限回転数Ｎ２が例えば２０００ｒｐｍに設定される。また、燃料カット遅れ時間が、第１の遅れ時間Ｔｄｆ１として車速に応じて設定される。
【０１００】
一方、気筒別増量補正の実行フラグが設定されていれば（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）、次いで、リーンインバランス気筒が発生しているか否かが判別される（ステップＳ１２）。
【０１０１】
このとき、リーンインバランス気筒が発生していなければ（ステップＳ１２でＮＯの場合）、次いで、第１の燃料供給停止条件が設定されるか、その設定状態が保持された状態で（ステップＳ１４）、今回の処理が終了する。
【０１０２】
これに対し、リーンインバランス気筒が発生していれば（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、次いで、第２の燃料供給停止条件が設定された後に、今回の処理が終了する。
【０１０３】
この状態においては、前述の通り、燃料カット領域下限回転数Ｎ１が例えば９５０ｒｐｍに設定され、燃料カット領域上限回転数Ｎ２が例えば２１００ｒｐｍに設定される。また、燃料カット遅れ時間は、第１の遅れ時間Ｔｄｆ１より短時間となる第２の遅れ時間Ｔｄｆ２として、車速に応じて設定されるようになっている。また、ＥＣＵ５０およびＨＶＥＣＵが、ハイブリッド駆動装置に要求される動力のうち電動機の動力負担割合を増加させる一方で、エンジン１０の動力負担割合を減少させ、前述の間欠許可車速を、第１の間欠許可車速Ｖ１からそれより高速側に設定された第２の間欠許可車速Ｖ２に切り替える。
【０１０４】
図７は、エンジン１０の各気筒１１について、燃料噴射量増量時の回転変動態様から空燃比ずれの方向を判定するとともに、リーンインバランス気筒が発生したか否かを判定することができる空燃比ずれ検出処理の流れを示している。なお、この処理は、リーンインバランス気筒と疑われる特定の気筒１１についてのみ実行されてもよいし、全気筒１１について順次実行されてもよい。
【０１０５】
まず、気筒カウンタＣＴが今回の判定対象である気筒番号ｎの気筒１１に対応するカウンタ値、例えば第１気筒（図１中に＃１で示す気筒）に対応するゼロに設定される（ステップＳ２１）。
【０１０６】
次いで、エンジン１０の始動後の所定の運転状態か、例えば冷却水温が所定温度（例えば７０°Ｃ）以下であって、所定の負荷範囲（毎秒の吸気量が例えば１５〜５０ｇ程度）内であり、かつ、エンジン回転数が所定回転数範囲（例えば、１５００〜２０００ｒｐｍ程度）内にあるか否かが判定される。この判定は、触媒コンバータ４０による排気浄化のために気筒１１内の燃焼空燃比が理論空燃比に追従するように空燃比フィードバック補正が開始されているか否かの判定に相当する。
【０１０７】
このとき、エンジン１０の始動後の所定の運転状態であれば（ステップＳ２２でＹＥＳの場合）、次いで、気筒別増量補正を実行しない運転状態下で、現在の対象気筒である第１気筒についての運転データ、特に回転変動に関連するクランク角センサ５２の出力値等の特定データが収集される（ステップＳ２３）。
【０１０８】
次いで、現在の対象気筒１１に対する気筒別増量補正を実行する運転状態下で、その対象気筒、例えば第１気筒についての運転データ、特に回転変動に関連するクランク角センサ５２の出力値等の特定データが収集される（ステップＳ２４）。
【０１０９】
そして、気筒別増量補正を実行しない運転状態下における対象気筒１１についての回転速度差ΔωｎであるΔωｎａと、気筒別増量補正を実行する運転状態下における対象気筒１１についての回転速度差ΔωｎであるΔωｎｂとが算出された後（ステップＳ２５）、それらの差値（Δωｎａ−Δωｎｂ）から、燃料供給量増量補正の前後における角速度差Δωｎの変化量ｄΔωｎが算出される（ステップＳ２６）。
【０１１０】
次いで、この角速度差Δωｎの変化量ｄΔωｎが第１の所定値γ以下であるか否かが判別され（ステップＳ２７）、その判別結果がＹＥＳであれば、次いで、この変化量ｄΔωｎが第１の所定値γ以下であるか否かが判別される（ステップＳ２８）。
【０１１１】
そして、角速度差Δωｎの変化量ｄΔωｎが第１の所定値γを超えていれば、空燃比ずれがリッチ側に外れた空燃比異常状態（図７中の「リッチ異常」）と判定され（ステップＳ２９）、角速度差Δωｎの変化量ｄΔωｎが第１の所定値γを超えていれば、空燃比ずれがリーン側に外れた空燃比異常状態（図７中の「リーン異常」）と判定される（ステップＳ３０）。
【０１１２】
次いで、気筒カウンタＣＴが今回の判定対象である気筒番号ｎの気筒１１に対応するカウンタ値から、次の対象気筒に対応するカウンタ値ＣＴ＋１に設定される（ステップＳ３１）。そして、そのカウンタ値ＣＴが４となり、エンジン１０の全筒数に対するリーンインバランス検出の処理が完了すると（ステップＳ３２でＹＥＳの場合）、今回の一連の検出処理が終了する。
【０１１３】
図８は、上述のような制御が実行される際のハイブリッド車両の車速、エンジン１０のエンジン回転数、そのエンジン１０の気筒別増量補正実行フラグの設定時期、および、燃料カット実施フラグのセット時期を例示するものである。
【０１１４】
エンジン１０を登載したハイブリッド車両では、エンジン１０と共にハイブリッド駆動装置を構成する電動機のみによる走行駆動が可能であり、エンジン１０は間欠停止されるが、ＥＣＵ５０の電源投入状態は現トリップ中維持される。
【０１１５】
図８に示す場合、エンジン１０の始動後、まず、始動ファーストアイドル運転中のエンジン回転数Ｎｅが目標回転速度域から外れることを条件に気筒別増量補正の実行フラグがセットされ、気筒別増量補正が実行される。そして、図６に示す排ガス悪化抑制制御の処理が実行され、気筒別増量補正が実行されることを条件に、リーンインバランス気筒が発生しているか否かがチェックされて、リーンインバランス気筒が発生していれば、第１の燃料供給停止条件から第２の燃料供給停止条件へと燃料供給停止条件が切り替えられる。さらに、エンジン１０を間欠停止させることができる特定車速域の上限車速である間欠許可車速が、第１の間欠許可車速Ｖ１より高速側に設定された第２の間欠許可車速Ｖ２に切り替えられる。
【０１１６】
ここで、図８中の時間ｔｃにおいて、ＨＶＥＣＵからの指令によってエンジン１０が間欠停止される指令が出力されたとすると、このとき、間欠許可車速は第１の間欠許可車速Ｖ１より高速側に設定された第２の間欠許可車速Ｖ２に切り替えられているので、本実施形態（同図中に実線ＰＩで示す場合）では、エンジン１０の間欠停止条件が通常（同図中に点線ＰＡで示す従来方式の比較例の場合）より早期に成立することになる。
【０１１７】
また、図８中の時間ｔｄにおいて、アクセル開度センサ５６からのアクセル開度が全閉かそれに近い低開度域になったとすると、このとき、燃料供給停止条件が、第１の燃料供給停止条件から第２の燃料供給停止条件に切り替えられているので、燃料カット処理条件が通常（同図中に点線ＰＡで示す従来方式の比較例の場合）より早期に成立することになり、燃料カット処理の実行頻度も高まることになる。
【０１１８】
このように、本実施形態においては、エンジン１０の目標空燃比に対する燃焼空燃比のずれ量が一定範囲内から外れてリーン側にばらつくリーンインバランス気筒が発生すると、エンジン１０の要求負荷に応じて選択的に実行される燃料カット処理の実行期間を、リーンインバランス気筒が発生しない運転状態での実行期間に対し増加させるように、燃料供給停止条件が切り替えられる。
【０１１９】
したがって、運転快適性（ドライバビリティ）の面や触媒高温時の燃料カットによる触媒コンバータ４０の劣化抑制といった面では、通常より多少劣るものの、リーンインバランス気筒が発生した空燃比異常の発生状態下において、リーンインバランス気筒の影響でフィードバック制御による各気筒１１への燃料供給量が増加するのを燃料カット処理により抑制し、リーンインバランス気筒での失火等の影響を回避しつつ、各気筒１１への燃料供給量を確実に減少させることができる。その結果、触媒コンバータ４０に流入する排気ガスの排気空燃比がリッチ化するのを抑えて、触媒コンバータ４０による未燃炭化水素（ＨＣ）の浄化率が低下してしまう排ガス悪化を有効に抑制することができ、触媒コンバータ４０の排気浄化性能が低下してしまうことを確実に防止することができる。
【０１２０】
すなわち、本実施形態では、燃料カット処理を、リーンインバランス気筒が発生しないことを条件に第１の燃料供給停止条件で実行し、リーンインバランス気筒が発生したことを条件に、第１の燃料供給停止条件より燃料カット処理の実行頻度が高くなる第２の燃料供給停止条件で実行する。したがって、リーンインバランス気筒の影響による各気筒１１内での燃料供給量の増加に対して、各気筒１１の燃料供給量を燃料カット処理により低減させることで、燃料噴射量が過少となったリーンインバランス気筒での失火等を減少させつつ触媒コンバータ４０に流入する排気ガスの排気空燃比がリッチ化するのを抑えることができ、触媒コンバータ４０での未燃炭化水素の浄化率が低下してしまうのを有効に抑制できる。
【０１２１】
特に、本実施形態では、ＥＣＵ５０が、エンジン１０の燃料供給量を気筒別に変化させたときのエンジン１０の回転速度の変化量に基づいてリーンインバランス気筒が発生したことを検出するリーンインバランス気筒検出機構として機能し、エンジン１０の始動暖機時にリーンインバランス気筒が発生したことが検出されることを条件に、燃料カット処理を第２の燃料供給停止条件で実行する。
【０１２２】
したがって、燃料噴射量を制御する手段やエンジン回転数Ｎｅを検出するクランク角センサ５２等の既存センサを活用して、比較的容易にリーンインバランス気筒を精度良く検出することが可能となり、しかも、リーンインバランス気筒の発生時に燃料カット処理の実行頻度を確実に高めることができる。
【０１２３】
また、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の始動暖機中の回転変動量が目標回転速度域から外れることを条件にエンジン１０の気筒別に燃料供給量を増量して回転変動量を縮小させる気筒別増量補正を選択的に実行し、気筒別増量補正が実行されたことを条件に、リーンインバランス気筒検出機構によるリーンインバランス気筒の検出処理を実行する。したがって、始動ファーストアイドル運転中に顕著な回転変動が生じ、気筒別増量補正が実行されたときには、ＥＣＵ５０をリーンインバランス気筒検出機構として作動させ、一方、リーンインバランス気筒が発生せずその影響による顕著な回転変動が生じないときにはリーンインバランス気筒検出のための処理負荷を軽減することができ、車上搭載のハードウェア資源であるＥＣＵ５０を有効活用できる。
【０１２４】
さらに、本実施形態では、燃料カット処理をエンジン１０に対する要求負荷が閾値以下に達したことを条件に実行するとともに、要求負荷が閾値以下に達した時点からエンジン１０の運転状態に応じて設定される遅れ時間Ｔｄｆが経過するときに各気筒１１に対する燃料供給を停止し、燃料カット処理の実行期間を増加させるときには、遅れ時間Ｔｄｆを短縮する。したがって、燃料カット処理の実行期間の拡大を容易にかつ確実に、例えば既存の燃料カット処理手段に簡単な処理ステップを追加する程度で実現できることになる。
【０１２５】
加えて、本実施形態の内燃機関の制御装置は、エンジン１０が電動機と共に走行駆動用のハイブリッド駆動装置を構成するハイブリッド車両に装備され、リーンインバランス気筒（異常な空燃比ずれ気筒）が発生したことを条件に、ＥＣＵ５０およびＨＶＥＣＵを協働させて、ハイブリッド駆動装置に要求される動力のうち電動機の動力負担割合を増加させる一方で、エンジン１０の動力負担割合を減少させて、間欠許可車速を高速側に切り替えて、ハイブリッド駆動装置におけるエンジン１０の間欠停止頻度を増加させる。したがって、エンジン１０の間欠停止期間を増加させることで、燃料噴射量が過少となったリーンインバランス気筒での失火等を減少させつつ、触媒コンバータ４０に流入する排気ガスの排気空燃比がリッチ化するのを抑えることができ、触媒コンバータ４０での未燃炭化水素の浄化率が低下してしまうのを有効に抑制することができる。
【０１２６】
このように、本実施形態によれば、リーンインバランス気筒からの排気ガスの影響によってフィードバック処理による各気筒１１への燃料供給量および燃焼空燃比がリッチ側にずれたとしても、始動暖機時等における触媒コンバータ４０内の排気空燃比がリッチ側に過補正されるのを防止することができ、触媒コンバータ４０の排気浄化性能が低下してしまうことを確実に防止することができるエンジン１０の制御装置を提供することができるものである。
【０１２７】
なお、上述の一実施系形態においては、エンジン１０の少なくとも１つの対象気筒についてインバランス率を算出し、対象気筒について燃料噴射量の増量補正を実行したときとその増量補正を実行しないときとでの回転変動の違いから、空燃比異常のリーンインバランス気筒に陥っているか否かの判定を選択的に実行するようになっていたが、インバランス率は、このような推定方法に限定されるものではなく、例えば第１の空燃比センサ４２の出力の周期的な変動とその特定区間における出力値変動の傾き等から推定することも考えられる。
【０１２８】
また、上述の一実施形態では、第１の燃料供給停止条件から第２の燃料供給停止条件に切り替える際に、エンジン１０の出力を間欠停止させてハイブリッド車両を電動機出力により走行させることがハイブリッド駆動装置全体として高効率となる特定車速域の上限車速となる間欠許可車速を、第１の間欠許可車速Ｖ１からそれより高速側の第２の間欠許可車速Ｖ２に切り替えて、エンジン１０の間欠停止時間を長い時間に切り替えるものとしたが、エンジン１０を間欠的に運転させてハイブリッド車両をエンジン１０および電動機の双方の出力により走行させる特定のハイブリッド駆動車速域の下限車速となる間欠始動許可車速を、第１の間欠始動許可車速Ｖ１´からそれより低速側の第２の間欠始動許可車速Ｖ２´に切り替えてもよいことはいうまでもない。
【０１２９】
さらに、エンジン１０を停止させる際におけるスロットル開度の締め込み速度を緩和することで、触媒コンバータ４０内に流入する排気ガスの排気空燃比をリーン化する処理を加えて、空燃比異常時における排ガス悪化抑制制御を図ることもできる。
【０１３０】
また、上述の一実施形態では、エンジン１０の機関回転中に燃料噴射を一時的に停止する燃料カットの対象気筒を、エンジン１０の全気筒のうちいずれか１つである各気筒としたが、Ｖ型の内燃機関等のように複数のバンクを有する場合に、空燃比ずれ気筒を含む特定のバンク中の各気筒であってもよい。すなわち、燃料カットの対象気筒は必ずしも全気筒でなくてもよい。
【０１３１】
以上説明したように、本発明は、空燃比ずれ気筒からの排気ガスの影響によってフィードバック処理による各気筒への燃料供給量および燃焼空燃比がリッチ側にずれたとしても、始動暖機時等における触媒コンバータ内の排気空燃比がリッチ側に過補正されるのを防止することができ、触媒コンバータの排気浄化性能が低下してしまうことを確実に防止することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。このような本発明は、多気筒内燃機関の空燃比フィードバック制御を実行するとともに気筒間における空燃比のばらつきを抑制するのに好適な内燃機関の制御装置全般に有用である。
【符号の説明】
【０１３２】
１０  エンジン（内燃機関）
１１  気筒（対象気筒、特定の気筒）
１２  機関本体
１４  燃焼室
１６  点火プラグ
１８  吸気枝管
１９  サージタンク
２０  吸気マニホールド
２１  吸気通路
２２  吸気管
２３  エアクリーナ
２４  エアフローメータ
２５  スロットルバルブ
２６  インジェクタ（燃料噴射弁）
３０  排気マニホールド
３２  排気枝管
３４  集合管部
３６  排気管
４０  触媒コンバータ
４２  第１の空燃比センサ（上流側の空燃比センサ、触媒前センサ）
４４  第２の空燃比センサ（下流側の空燃比センサ、触媒後センサ）
５０  ＥＣＵ（空燃比ずれ気筒検出機構、排ガス悪化抑制制御手段、メインフィードバック制御手段、サブフィードバック制御手段）
５２  クランク角センサ
５４  水温センサ
５６  アクセル開度センサ（負荷検出手段）
Ｎ１  燃料カット領域下限回転数
Ｎ２  燃料カット領域上限回転数
Ｔｄｆ１  第１の遅れ時間
Ｔｄｆ２  第２の遅れ時間
Ｖ１  第１の間欠許可車速
Ｖ２  第２の間欠許可車速
【図１】
2013181486.tif 000003
【図２】
2013181486.tif 000004
【図３】
2013181486.tif 000005
【図４】
2013181486.tif 000006
【図５】
2013181486.tif 000007
【図６】
2013181486.tif 000008
【図７】
2013181486.tif 000009
【図８】
2013181486.tif 000010