(57)【要約】【課題】劣化したインジェクタに対し噴射時間の補正を行う構成としながらも、気筒間の空燃比のばらつきが大きくなったインバランス状態を確実に検知することのできる制御装置を提供する。【解決手段】この制御装置１００は、空燃比センサ５００によって測定された空燃比の経時変化における傾きと、所定の閾値ＴTRとの比較を行うことにより、気筒３００間において空燃比のばらつきが大きくなり過ぎた状態であるインバランス状態が生じているかどうかを判定する異常判定部１１４を備える。異常判定部１１４は、劣化度又は補正噴射時間のいずれかに基づいて、傾き又は閾値ＴTRのいずれかを補正した後に、傾きと閾値ＴTRとの比較を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備える内燃機関の燃料噴射を制御する制御装置（１００）であって、
それぞれの前記気筒に設けられたインジェクタ（２００）の劣化度を取得する劣化取得部（１１２）と、
取得された前記劣化度に基づいて、当該インジェクタの噴射時間に対して加算される補正噴射時間を算出する補正時間算出部（１１３）と、
車両の排気通路（４１０）に設けられた空燃比センサ（５００）から空燃比を取得する空燃比取得部（１１１）と、
取得された前記空燃比の経時変化における傾きと、所定の閾値（ＴTR）との比較を行うことにより、前記気筒間において空燃比のばらつきが大きくなり過ぎた状態であるインバランス状態が生じているかどうかを判定する異常判定部（１１５）と、を備え、
前記異常判定部は、前記劣化度又は前記補正噴射時間のいずれかに基づいて、前記傾き又は前記閾値のいずれかを補正した後に、前記傾きと前記閾値との比較を行うことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記異常判定部は、
前記インジェクタに駆動電流を供給するためのコンデンサの充電量、及び、前記インジェクタの駆動電流の最大値についての指示値、のうち少なくとも一つに基づいて、前記傾き又は前記閾値の補正量を調整することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記異常判定部は、
それぞれの前記インジェクタごとに取得された前記劣化度のうち最も大きな値が、所定の基準劣化度以上となった場合にのみ、前記傾き又は前記閾値のいずれかを補正することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記異常判定部は、
それぞれの前記インジェクタごとに算出された前記補正噴射時間のうち最も大きな値が、所定の基準補正時間以上となった場合にのみ、前記傾き又は前記閾値のいずれかを補正することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記異常判定部は、
それぞれの前記インジェクタごとに取得された前記劣化度のうち最も大きな値と、前記劣化度の平均値との差分が、所定の閾劣化度以上となった場合にのみ、前記傾き又は前記閾値のいずれかを補正することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記異常判定部は、
それぞれの前記インジェクタごとに算出された前記補正噴射時間のうち最も大きな値と、前記補正噴射時間の平均値との差分が、所定の閾補正時間以上となった場合にのみ、前記傾き又は前記閾値のいずれかを補正することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項７】
前記劣化度は、
前記インジェクタに対する駆動電流の供給が開始された時点（ｔ０）から、前記駆動電流が所定の電流閾値に到達するまでに要する時間（ＴＭ１１）の長さであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記劣化度は、
前記インジェクタに対する駆動電流の供給が停止された時点（ｔ３０）から、前記インジェクタが閉弁したと判定されるまでに要する時間（ＴＭ２１）の長さであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記インジェクタが閉弁したと判定されるのは、フライバック電圧の経時変化における傾きの絶対値が、所定の基準値以下となったときであることを特徴とする、請求項８に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒を備える内燃機関の燃料噴射を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の気筒を備える内燃機関の燃料噴射制御においては、それぞれの気筒間における空燃比のばらつきを抑制し、均一化することが求められる。一部の気筒において空燃比が他よりも大きくなり過ぎたり、小さくなり過ぎたりした状態（以下、このような状態を「インバランス状態」とも称する）は、排出されるエミッションの量の増大を生じさせるために望ましくない。
【０００３】
インバランス状態が生じると、それに伴い、車両の排気通路に備えられた空燃比センサの出力値の変動が大きくなることが知られている。このため、測定された空燃比の経時変化における傾きを所定の閾値と比較し、これに基づいてインバランス状態が生じたかどうかの判定を行うことが可能である（下記特許文献１を参照）。インバランス状態が生じたと判定された場合には、一部のインジェクタが機械的に劣化しているということであるから、当該インジェクタを早期に交換する等の対応が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１００７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、インジェクタにおける噴射時間（開状態とするための駆動電流が供給される時間）と噴射量との関係は、常に同じなのではなく、駆動用コイルの抵抗値の増加や弁体の機械的な劣化等、インジェクタの劣化に伴って変化してしまうことが知られている。このため、例えば、インジェクタの劣化の度合いに応じて噴射時間を適宜変更し、噴射量を目標値に近づけることが行われている。具体的には、測定された駆動電流が所定閾値を超えるまでに要する時間によってインジェクタの劣化度を算出し、劣化度に応じた補正噴射時間を当初の噴射時間に加算することで、目標値通りの噴射量に近づけることが行われている。このような噴射時間の補正により、インジェクタが劣化した場合であっても、噴射量が目標値からずれてしまうことが防止される。
【０００６】
ただし、一部のインジェクタが他よりも大きく劣化している状態は、本来であればインバランス状態として検知され、当該インジェクタの交換等が行われるべき状態である。しかしながら、上記のように個々のインジェクタに対して噴射時間の補正が行われると、劣化しているインジェクタを備えた気筒の空燃比は正常な値に近づくこととなる。排気通路に備えられた空燃比センサの出力値の変動も抑制されるので、インバランス状態が検知されにくくなってしまう。
【０００７】
その結果、実際にはインバランス状態であり、インジェクタの交換等が必要な状態であるにも拘らず、インバランス状態が検知されないまま長期間に亘って車両が使用されてしまう可能性があった。つまり、車両の走行状態を正常に保つためには噴射時間の補正が必要なのであるが、当該補正の結果として、インバランス状態が検知されにくくなってしまうという課題が生じていた。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、劣化したインジェクタに対して噴射時間の補正を行う構成としながらも、気筒間の空燃比のばらつきが大きくなったインバランス状態を確実に検知することのできる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、複数の気筒を備える内燃機関の燃料噴射を制御する制御装置であって、それぞれの気筒に設けられたインジェクタの劣化度を取得する劣化取得部と、取得された劣化度に基づいて、当該インジェクタの噴射時間に対して加算される補正噴射時間を算出する補正時間算出部と、車両の排気通路に設けられた空燃比センサから空燃比を取得する空燃比取得部と、取得された空燃比の経時変化における傾きと、所定の閾値との比較を行うことにより、気筒間において空燃比のばらつきが大きくなり過ぎた状態であるインバランス状態が生じているかどうかを判定する異常判定部と、を備える。異常判定部は、劣化度又は補正噴射時間のいずれかに基づいて、傾き又は閾値のいずれかを補正した後に、傾きと閾値との比較を行う。
【００１０】
本発明に係る制御装置では、空燃比の経時変化における傾きと、所定の閾値との比較を行うことにより、インバランス状態が生じているかどうかの判定が行われる。ただし、上記傾き又は閾値のいずれかは、劣化度又は補正噴射時間のいずれかに基づいて予め補正される。異常判定部は、上記のような補正がなされた後における傾きと閾値との比較を行うことにより、インバランス状態が生じているかどうかを判定する。
【００１１】
つまり、本発明に係る制御装置では、インバランス状態と判定するための条件を、劣化度又は補正噴射時間に応じて変更する。例えば、噴射時間の補正量が大きくなったときには、インバランス状態と判定されやすくなるように判定条件を変更すればよい。これにより、噴射時間の補正によって車両の走行状態を正常に維持しながらも、インバランス状態であるかどうかの判定を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、劣化したインジェクタに対し噴射時間の補正を行う構成としながらも、気筒間の空燃比のばらつきが大きくなったインバランス状態を確実に検知することのできる制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置、及び当該制御装置の制御対象である車両の構成を模式的に示す図である。
【図２】インジェクタの駆動電流の経時変化について説明するためのグラフである。
【図３】図１に示される制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】インジェクタのフライバック電圧の経時変化について説明するためのグラフである。
【図５】図１に示される制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】空燃比センサによって取得された空燃比の経時変化を示すグラフである。
【図７】インバランス率と、空燃比センサによって取得された経時変化における傾きと、の関係を示すグラフである。
【図８】図１に示される制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１に示されるように、本実施形態に係る制御装置１００は、複数の気筒３００を備える内燃機関の燃料噴射（各インジェクタ２００からの燃料噴射）を制御するための装置である。当該内燃機関は、制御装置１００と共に車両ＧＣに搭載されている。制御装置１００は、各インジェクタ２００への駆動電流等を調整することにより、各インジェクタ２００からの燃料の噴射量を制御する。
【００１６】
制御装置１００の説明に先立ち、制御装置１００が搭載される車両ＧＣの構成について説明する。尚、図１においては、車両ＧＣのうち一部の構成についてのみが模式的に示されており、車両ＧＣが備えるステアリング装置や制動装置、動力伝達機構等については図示が省略されている。
【００１７】
車両ＧＣは、４つのインジェクタ２００（２０１、２０２、２０３、３０４）と、それぞれに対応する４つの気筒３００（３０１、３０２、３０３、３０４）とを備えている。インジェクタ２００は電磁力によって動作する開閉弁であって、その開閉動作によって気筒３００に対する燃料の噴射（供給）が制御される。
【００１８】
インジェクタ２００に駆動電流を供給するための回路には、それぞれのインジェクタ２００に対応したコンデンサ（不図示）が備えられている。コンデンサに蓄えられた電荷が解放され、駆動電流としてインジェクタ２００のコイルに供給されると、インジェクタ２００の弁体（不図示）が電磁力によって駆動される。弁体の移動によってインジェクタ２００は開状態となり、インジェクタ２００から気筒３００へと燃料が噴射される。
【００１９】
インジェクタ２００に対する駆動電流の供給は、後述の制御装置１００によって制御される。制御装置１００は、噴射量を目標値通りとするために必要な駆動電流の指示値を算出し、駆動電流を当該指示値と一致させるように制御を行う。インジェクタ２００における燃料の噴射量は、駆動電流の最大値、及びコイルに駆動電流が供給されている時間（以下、「噴射時間」とも称する）の長さに応じて変化する。
【００２０】
気筒３００は、所謂４サイクルレシプロ気筒であって、それぞれがシリンダ、ピストン、吸気バルブ、排気バルブ等（いずれも不図示）を備えた構成となっている。各気筒３００から排出される排ガスは、それぞれの排気バルブからマニホールド４００に流入し、マニホールド４００の下流側に配置された排気管４１０を通じて車外に排出される。排気管４１０には空燃比センサ５００が備えられている。空燃比センサ５００は、排気管４１０の内部（排気通路）を通る排ガスの酸素濃度に応じた電気信号を出力するセンサである。
【００２１】
制御装置１００の構成について説明する。制御装置１００は、主処理部１１０と、インジェクタ回路部１２０とを備えている。
【００２２】
主処理部１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースを備えたマイクロコンピュータである。主処理部１１０は、インジェクタ回路部１２０との間で通信を行うことにより、各インジェクタ２００における燃料の噴射を制御する。
【００２３】
具体的には、主処理部１１０は、各インジェクタ２００に対する通電指示をインジェクタ回路部１２０に送信する（矢印ＡＲ０１）。上記の通電指示には、駆動電流の最大値に関する指示、及び、駆動電流の供給時間に関する指示が含まれる。
【００２４】
また、主処理部１１０は、各インジェクタ２００のコイルにおいて測定された駆動電流の波形に関する情報、及び、各インジェクタ２００において測定されたフライバック電圧の波形に関する情報を、インジェクタ回路部１２０から取得する（矢印ＡＲ０２）。
【００２５】
主処理部１１０は、機能的な制御ブロックとして、空燃比取得部１１１と、劣化度取得部１１２と、補正時間算出部１１３と、異常判定部１１４とを有している。
【００２６】
空燃比取得部１１１は、空燃比センサ５００から出力された電気信号が入力される部分であり、且つ当該電気信号に基づいて空燃比を算出する部分である。空燃比センサ５００からの電気信号に基づく空燃比の算出は、空燃比取得部１１１によって常時実行されている。
【００２７】
劣化度取得部１１２は、インジェクタ回路部１２０から入力された情報（駆動電流やフライバック電圧）に基づいて、各インジェクタ２００が劣化している度合い（以下、「劣化度」と称する）を算出する部分である。
【００２８】
補正時間算出部１１３は、インジェクタ２００の劣化によってインジェクタ２００から噴射される燃料の流量が低下した場合において、当該低下分を補うために必要となる噴射時間の加算量（以下、「補正噴射時間」と称する）を算出する部分である。
【００２９】
異常判定部１１４は、主処理部１１０によって行われるインバランス判定を行う部分である。異常判定部１１４の機能については、後にインバランス判定の概要を説明する際に、合わせて説明することとする。
【００３０】
インジェクタ回路部１２０は、各インジェクタ２００に対して駆動電流を供給するための電気回路（ＩＣ）である。また、インジェクタ回路部１２０は、各インジェクタ２００のコイルに流れた駆動電流、及びフライバック電圧の波形を測定し、それぞれの波形に関する情報を主処理部１１０に伝達する機能を有する。
【００３１】
図２を参照しながら、インジェクタ２００の動作について説明する。図２（Ａ）は、インジェクタ２００を動作させるために主処理部１１０からインジェクタ回路部１２０に送信される噴射指示パルスの波形を示すグラフである。噴射指示パルスは、各インジェクタ２００に対する通電指示として、主処理部１１０からインジェクタ回路部１２０へと送信される電気信号（電圧の波形）である。
【００３２】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のような噴射指示パルスが主処理部１１０から送信された場合における、インジェクタ２００の駆動電流の波形を示すグラフである。尚、図２（Ｂ）では、インジェクタ２００が劣化している場合における駆動電流の波形が実線ＧＬ１１で示されており、劣化していない場合における駆動電流の波形が破線ＧＬ１２で示されている。
【００３３】
図２に示される例では、時刻ｔ０から時刻ｔ３０までの期間において主処理部１１０から噴射指示パルスが出力され。これにより、インジェクタ回路部１２０から各インジェクタ２００へと駆動電流が供給される。
【００３４】
時刻ｔ０において駆動電流の供給が開始されると、インジェクタ２００が備えるコイルに駆動電流が流れ始める。駆動電流は、ほぼ一定の傾きで時間と共に増加する。駆動電流の増加に伴ってインジェクタ２００の弁体に働く電磁力は大きくなり、弁体が移動する。その結果、時刻ｔ０よりも遅いタイミングでインジェクタ２００は開状態となり、以降、燃料の噴射が開始される。
【００３５】
図２（Ｂ）に示されるように、駆動電流はピーク値まで上昇した後に一旦減少し、その後は略一定となる。この略一定の駆動電流は、開状態の位置に弁体を維持するために供給される電流である。
【００３６】
時刻ｔ３０となり、主処理部１１０からの噴射指示パルスの出力が終了した後は、駆動電流は減少する。弁体は元の位置に移動し始めて、時刻ｔ３０よりも遅いタイミングでインジェクタ２００は閉状態に戻る。
【００３７】
このように、インジェクタ２００からの燃料の噴射は時刻ｔ０よりも遅いタイミングで開始され、時刻ｔ３０よりも遅いタイミングで終了するのであるが、燃料が噴射される時間の長さは噴射指示パルスの長さ（噴射時間）によって概ね制御される。また、噴射される燃料の量は、噴射時間の長さに加えて、インジェクタ２００の開度によっても制御される。インジェクタ２００の開度は、駆動電流のピーク値の大きさによって変化する。
【００３８】
主処理部１１０は、噴射指示パルスの最大電圧（Ｖ１）の大きさにより、駆動電流のピーク値についての指示値をインジェクタ回路部１２０へと伝達する。つまり、大きな噴射量とするときには、主処理部１１０は噴射指示パルスの最大電圧を大きくする。インジェクタ回路部１２０は、これに応じて駆動電流のピーク値を大きくし、インジェクタ２００の開度を大きくする。一方、小さな噴射量とするときには、主処理部１１０は噴射指示パルスの最大電圧を小さくする。インジェクタ回路部１２０は、これに応じて駆動電流のピーク値を小さくし、インジェクタ２００の開度を小さくする。駆動電流の波形（最大値及び流れる時間）に関する指示値は、噴射指示パルスの最大電圧に替えて、他の信号によって主処理部１１０からインジェクタ回路部１２０に伝達されてもよい。
【００３９】
インジェクタ２００が劣化すると、例えばコイルの電気抵抗の増加や、弁体の摺動抵抗の増加等により、実際に流れる駆動電流の波形が変化する。具体的には、劣化したインジェクタ２００（実線ＧＬ１１）においては、時刻ｔ０以降に増加する駆動電流の傾きが、正常時（破線ＧＬ１２）における傾きに比べて緩やかとなる。このため、弁体が移動してインジェクタ２００が開状態となるタイミング、すなわち、燃料の噴射が実際に開始されるタイミングは正常時に比べて遅れてしまう。その結果、燃料の噴射量が不足してしまう。
【００４０】
そこで、本実施形態に係る制御装置１００では、インジェクタ２００の劣化に伴う噴射量の不足を補うために、噴射時間を補正するような制御が行われる。当該制御について、図３を参照しながら説明する。図３に示される一連の処理は、主処理部１１０によって繰り返し実行されるものである。尚、当該処理は、４つのインジェクタ２００のそれぞれについて並行して実行される。
【００４１】
最初のステップＳ０１では、要求噴射時間が取得される。要求噴射時間は、噴射時間についての指示値であって、インジェクタ２００から噴射される燃料を現在のアクセル開度等に合わせた適切なものとするために、主処理部１１０によって別途算出されるものである。要求噴射時間は、インジェクタ２００の劣化を考慮することなく、インジェクタ２００が正常であるという前提のもとで算出される。尚、要求噴射時間は、上記のように主処理部１１０によって算出されてもよいのであるが、主処理部１１０とは別の制御装置によって算出された後、主処理部１１０によって取得されたものであってもよい。
【００４２】
ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、前回の噴射時における補正噴射時間が取得される。補正噴射時間とは、インジェクタ２００の劣化に伴う噴射量の不足分を補うために、要求噴射時間に加えられる時間である。補正噴射時間は、後述のステップＳ０５において算出され、次の噴射時において使用されるものである。つまり、ステップＳ０２において取得される補正噴射時間は、図３に示される一連の処理が前回実行された時に、ステップＳ０５において算出され記憶されたものである。
【００４３】
ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、インジェクタ２００への通電、すなわち、図２を参照しながら説明したような駆動電流の供給が開始される。このときの噴射時間（図２（Ａ）における時刻ｔ０から時刻ｔ３０までの期間）の長さは、ステップＳ０１で取得された要求噴射時間の長さに、ステップＳ０２で取得された補正噴射時間の長さを加えたものとなる。従って、ステップＳ０３以降においてインジェクタ２００から噴射される燃料の噴射量は、当該インジェクタ２００の劣化に伴う不足分が補われた噴射量となる。
【００４４】
ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、インジェクタ２００からの燃料の噴射が完了するまでの間における、駆動電流の波形が取得される。
【００４５】
ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、補正時間算出部１１３によって補正噴射時間が算出される。既に述べたように、ここで算出される補正噴射時間は、図３に示される一連の処理が次回実行されたときに、ステップＳ０２で取得されステップＳ０３で使用されるものである。補正噴射時間は、ステップＳ０４で取得された駆動電流の波形に基づいて算出される。
【００４６】
ここで、図２（Ｂ）の実線ＧＬ１１のような波形が取得された場合において、噴射指示パルスの出力が開始された時刻ｔ０から、駆動電流の値が所定の閾電流ＩTHを超える時刻ｔ２０までの期間を期間ＴＭ１１とする。また、図２（Ｂ）の破線ＧＬ１２のようにインジェクタ２００の劣化が生じていない場合において、噴射指示パルスの出力が開始された時刻ｔ０から、駆動電流の値が閾電流ＩTHを超える時刻ｔ１０までの期間を期間ＴＭ１２とする。インジェクタ２００の劣化が生じていないときには、駆動電流の増加速度が速いので、期間ＴＭ１２の長さは期間ＴＭ１１の長さよりも短い。
【００４７】
劣化度取得部１１２では、ステップＳ０４において取得された駆動電流の波形を解析することにより、上記のような期間ＴＭ１１の長さを算出する。期間ＴＭ１１は、インジェクタ２００の劣化の度合いに比例して長くなる。従って、劣化度取得部１１２によって算出される期間ＴＭ１１の長さは、インジェクタ２００の「劣化度」ということができる。
【００４８】
主処理部１１０は、期間ＴＭ１１の長さと期間ＴＭ１２の長さとの比率を算出する。当該比率と補正噴射時間との関係が、予めマップとして主処理部１１０が備える記憶装置に記憶されている。主制御部は、マップを参照しながら、期間ＴＭ１１の長さと期間ＴＭ１２の長さとの比率に対応する補正噴射時間を算出する。
【００４９】
尚、期間ＴＭ１２の長さは、予め固定値として記憶されている値を用いてもよいのであるが、ステップＳ０４で取得された駆動電流の波形に基づいて、ステップＳ０５が実行される際に都度算出されてもよい。例えば、取得された駆動電流の波形（実線ＧＬ１１）から、時刻ｔ０以降においてサンプリングされた駆動電流の値を複数（例えば３つ）取得し、取得された複数の駆動電流値に基づいて、期間ＴＭ１２の長さが算出されることとしてもよい。
【００５０】
ステップＳ０５において上記のように算出された補正噴射時間の値は、主処理部１１０が備える記憶装置に記憶される。その後、図３に示される一連の処理が再度実行された時に、ステップＳ０２において記憶装置から読み出される。
【００５１】
以上のような処理が実行されるので、駆動電流の波形は、図２（Ｂ）の実線ＧＬ１１から破線ＧＬ１２に近づくこととなる。その結果、インジェクタ２００に劣化が生じていても、当該インジェクタ２００からは適切な量の燃料が噴射されるようになる。
【００５２】
図４を参照しながら、インジェクタ２００のフライバック電圧について説明する。図４（Ａ）は、図２（Ａ）と同じものであって、インジェクタ２００を動作させるために主処理部１１０からインジェクタ回路部１２０に送信される噴射指示パルスの波形を示すグラフである。
【００５３】
図４（Ｂ）は、インジェクタ２００におけるフライバック電圧の波形を示すグラフである。フライバック電圧とは、駆動電流の供給が終了した時刻ｔ３０以降において、インジェクタ２００のコイルにおいて生じる電圧である。フライバック電圧は、弁体がバネによって元の位置（閉弁位置）に戻るように動くことに伴って生じる。
【００５４】
尚、図４（Ｂ）では、インジェクタ２００が劣化している場合におけるフライバック電圧の波形が実線ＧＬ２１で示されており、劣化していない場合における駆動電流の波形が破線ＧＬ２２で示されている。
【００５５】
図４（Ｂ）に示されるように、フライバック電圧は、主処理部１１０からの噴射指示パルスの電圧が０となり、インジェクタ２００の弁体が戻り始めた時刻ｔ３０において急激に上昇する。このときのピーク電圧ＶFBは、それまでの開度に応じた値となる。つまり、燃料を噴射しているときにおけるインジェクタ２００の開度が大きいほど、ピーク電圧ＶFBも大きくなる。
【００５６】
インジェクタ２００が劣化すると、弁体が元の位置に戻る速度が遅くなる。このため、フライバック電圧の波形も変化する。具体的には、劣化したインジェクタ２００（実線ＧＬ２１）においては、時刻ｔ３０以降におけるフライバック電圧の減少速度が、正常時（破線ＧＬ２２）における減少速度に比べて緩やかとなる。このため、弁体が移動してインジェクタ２００が閉状態となるタイミング、すなわち、燃料の噴射が停止されるタイミングは正常時に比べて遅れてしまう。その結果、余分な燃料が噴射されてしまう。
【００５７】
そこで、インジェクタ２００の劣化に伴って余分な燃料が噴射されてしまうことを抑制するために、噴射時間を補正するような制御が行われることとしてもよい。フライバック電圧による噴射時間の補正は、図３を参照しながら説明した駆動電流による噴射時間の補正に替えて実行されてもよく、駆動電流による噴射時間の補正と共に実行されてもよい。
【００５８】
フライバック電圧によって噴射時間を補正する制御について、図５を参照しながら説明する。図５に示される一連の処理は、主処理部１１０によって繰り返し実行されるものである。尚、当該処理は、４つのインジェクタ２００のそれぞれについて並行して実行される。
【００５９】
最初のステップＳ１１では、要求噴射時間が取得される。要求噴射時間の定義、及び、ステップＳ１１において実行される処理の内容については、図３のステップＳ０１に関して既に説明したものと同じである。
【００６０】
ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、前回の噴射時における補正噴射時間が取得される。ここでいう補正噴射時間とは、インジェクタ２００の劣化に伴い余分に噴射される燃料を抑制するために、要求噴射時間に加えられる時間（負値）である。補正噴射時間は、後述のステップＳ１５において算出され、次の噴射時において使用されるものである。つまり、ステップＳ１２において取得される補正噴射時間は、図５に示される一連の処理が前回実行された時に、ステップＳ１５において算出され記憶されたものである。
【００６１】
ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、インジェクタ２００への通電、すなわち、図２を参照しながら説明したような駆動電流の供給が開始される。このときの噴射時間（図２（Ａ）における時刻ｔ０から時刻ｔ３０までの期間）の長さは、ステップＳ１１で取得された要求噴射時間の長さに、ステップＳ１２で取得された補正噴射時間の長さを加えたもの（要求噴射時間よりも短い時間）となる。従って、ステップＳ１３以降においてインジェクタ２００から噴射される燃料の噴射量は、当該インジェクタ２００の劣化による余剰分が差し引かれた噴射量となる。
【００６２】
ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、インジェクタ２００からの燃料の噴射が完了するまでの間における、フライバック電圧の波形が取得される。
【００６３】
ステップＳ１４に続くステップＳ１５では、補正時間算出部１１３によって補正噴射時間が算出される。既に述べたように、ここで算出される補正噴射時間は、図５に示される一連の処理が次回実行されたときに、ステップＳ１２で取得されステップＳ１３で使用されるものである。補正噴射時間は、ステップＳ１４で取得されたフライバック電圧の波形に基づいて算出される。
【００６４】
ここで、図４（Ｂ）の実線ＧＬ２１のような波形が取得された場合において、噴射指示パルスの出力が停止された時刻ｔ３０から、フライバック電圧の傾きの絶対値が所定値以下となった時刻ｔ３２までの期間をＴＭ２１とする。上記の「所定値」とは、インジェクタ２００の弁体が移動して閉弁位置となった瞬間における、フライバック電圧の傾きの絶対値のことである。このような所定値は、予め実験などによって測定され、主処理部１１０が備える記憶装置に記憶されている。時刻ｔ３２は、フライバック電圧の傾きに基づいてインジェクタ２００が閉弁したと判定される時刻、ということができる。
【００６５】
また、図４（Ｂ）の破線ＧＬ２２のようにインジェクタ２００の劣化が生じていない場合において、噴射指示パルスの出力が停止された時刻ｔ３０から、フライバック電圧の傾きの絶対値が上記所定値以下となった時刻ｔ３１までの期間をＴＭ２２とする。インジェクタ２００の劣化が生じていないときには、弁体の移動も素早く行われるので、期間ＴＭ２２の長さは期間ＴＭ２１の長さよりも短い。
【００６６】
劣化度取得部１１２では、ステップＳ１４において取得されたフライバック電圧の波形を解析することにより、上記のような期間ＴＭ２１の長さを算出する。期間ＴＭ２１は、インジェクタ２００の劣化の度合いに比例して長くなる。従って、劣化度取得部１１２によって算出される期間ＴＭ２１の長さは、（期間ＴＭ１１の長さと同様に）インジェクタ２００の「劣化度」ということができる。
【００６７】
主処理部１１０は、期間ＴＭ２２の長さと期間ＴＭ２１の長さとの比率を算出する。当該比率と補正噴射時間との関係が、予めマップとして主処理部１１０が備える記憶装置に記憶されている。主制御部は、マップを参照しながら、期間ＴＭ２２の長さと期間ＴＭ２１の長さとの比率に対応する補正噴射時間を算出する。
【００６８】
尚、図４（Ｂ）に示される例においては、劣化が生じた場合におけるフライバック電圧の最大値（ＶFB）と、劣化が生じていない場合におけるフライバック電圧の最大値（ＶFB）とが、互いに一致している。しかしながら、両者は一致しないことの方が多い。両者が一致しない場合には、ステップＳ１４によって取得されたフライバック電圧の波形に対して補正を行い、補正後の波形における最大値を、劣化が生じていない場合におけるフライバック電圧の最大値と一致させた上で、期間ＴＭ２２の長さと期間ＴＭ２１（補正後）の長さとの比率を算出すればよい。換言すれば、測定されたフライバック電圧の最大値に基づいて期間ＴＭ２１の長さを補正してから、当該補正後における期間ＴＭ２１の長さに基づいて適切な補正噴射時間を算出すればよい。
【００６９】
ステップＳ１５において上記のように算出された補正噴射時間の値は、主処理部１１０が備える記憶装置に記憶される。その後、図５に示される一連の処理が再度実行された時に、ステップＳ１２において記憶装置から読み出される。
【００７０】
以上のような処理が実行されるので、フライバック電圧の波形は、図４（Ａ）の実線ＧＬ２１から破線ＧＬ２２に近づくこととなる。その結果、インジェクタ２００に劣化が生じていても、当該インジェクタ２００からは適切な量の燃料が噴射されるようになる。
【００７１】
続いて、図６を参照しながら「インバランス状態」について説明する。インバランス状態とは、車両ＧＣが備える４つの気筒３００のうち、一部の気筒３００における空燃比が他の気筒３００における空燃比に比べて大きくなり過ぎたり、小さくなり過ぎたりした状態のことである。このようなインバランス状態は、一部のインジェクタ２００が劣化し、当該インジェクタ２００からの噴射量が目標値から外れることによって生じる。インバランス状態においては、正常なインジェクタ２００の噴射量を調整し、全体の空燃比（空燃比センサ５００によって測定される空燃比）を理論空燃比に近づけるような制御が行われる。
【００７２】
例えば、インジェクタ２０１において機械的な異常が生じ、これにより気筒３０１の空燃比のみが他よりも大きくなってしまった場合には、気筒３０２、３０３、３０４では空燃比を小さくするような制御が行われることとなる。
【００７３】
図６（Ａ）は、一部の気筒３０１において異常が生じ、インバランス率が５０％となった場合における空燃比センサ５００の測定値の変動を模式的に示すグラフである。インバランス率とは、異常が生じている気筒（３０１）に対するインジェクタ（２０１）噴射量が、他の正常な気筒（３０２、３０３、３０４）に対するインジェクタ（２０２、２０３、２０４）の噴射量に比べてどの程度ずれているかを、百分率の単位で示した値である。つまり、異常が生じている気筒（３０１）に対する噴射量をＱｉｂ、他の正常な気筒（３０２、３０３、３０４）に対する噴射量Ｑｓとすると、インバランス率は（Ｑｉｂ−Ｑｓ）／Ｑｓ×１００で表される。
【００７４】
図６（Ａ）に示されるように、インバランス率が５０％と比較的大きくなっている時には、全体の空燃比はエンジンサイクルと同期するように大きく変動する。
【００７５】
図６（Ｂ）は、インバランス率が２０％の場合における空燃比センサ５００の測定値の変動を模式的に示すグラフである。また、図６（Ｃ）は、インバランス率が０％の場合、すなわちインバランス状態ではないときにおける空燃比センサ５００の測定値の変動を模式的に示すグラフである。
【００７６】
図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を比較すると明らかなように、空燃比センサ５００の測定値の継時変化における傾きは、インバランス率の値が大きいほど大きくなる。また、インバランス率が０％のときには、空燃比センサ５００の測定値における周期的な変動はほとんどなくなり、その継時変化における平均的な傾きはほぼ０となる。
【００７７】
そこで、主処理部１１０は、空燃比センサ５００の測定値の傾き（絶対値の平均）を常に監視しており、傾きが所定の閾値を超えた場合にはインバランス状態と判定するように構成されている。このような判定を、インバランス判定とも称する。尚、インバランス判定を行うために主制御部１１０が傾きを監視する対象は、上記のように空燃比センサ５００の出力値（電圧）を空燃比に換算したものであってもよく、空燃比センサ５００の出力値自体であってもよい。
【００７８】
図７には、インバランス率（横軸）と、空燃比センサ５００の測定値の継時変化における傾き（縦軸）との関係が示されている。図７に示されるように、傾きは、インバランス率が０のときにおいて最も小さくなり、インバランス率の絶対値が大きくなるにしたがって大きくなる。本実施形態においては、空燃比センサ５００の測定値の継時変化における傾きが所定の閾値ＴTRを超えると（インバランス率の絶対値がＴIBを超えると）、インバランス状態が生じたとの判定が行われる。かかる判定は、異常判定部１１４によって行われる。インバランス状態が生じたと判定されると、主処理部１１０は、車両ＧＣのフロントパネルの警告灯を点灯させるなどして、運転者にその旨を報知する。
【００７９】
傾きが閾値ＴTRを超えていないとき、すなわち、インバランス率がＴIB以下であり、且つ−ＴIB以上であるときには、インバランス状態が生じたとの判定は行われず、運転者への報知も行われない。
【００８０】
ところで、一部のインジェクタ２００においてのみ劣化が生じた場合には、当該インジェクタ２００から燃料が供給される気筒３００においては空燃比が理論空燃比から外れることとなるので、インバランス率の絶対値は大きくなる。その結果、劣化の程度によっては、インバランス状態との判定が行われることとなる。
【００８１】
図３や図５を参照しながら説明したように、主処理部１１０では、駆動電流又はフライバック電圧に基づいて噴射時間を補正することで、インジェクタ２００の劣化による噴射量の変化を抑制するような制御が行われている。その結果、空燃比センサ５００の測定値に基づいて算出されるインバランス率は小さくなるので、インバランス状態とは判定されにくくなる。
【００８２】
しかしながら、一部のインジェクタ２００が他よりも大きく劣化している状態は、本来であればインバランス状態として検知され、当該インジェクタ２００の交換等が行われるべき状態である。駆動電流又はフライバック電圧に基づく噴射時間の補正は、車両ＧＣの走行状態を正常に保つためには必要なのであるが、インバランス状態かどうかの判定を妨げてしまう可能性がある。その結果、実際にはインバランス状態であり、インジェクタ２００の交換等が必要な状態であるにも拘らず、インバランス状態が検知されないまま長期間に亘って車両ＧＣが使用されてしまう可能性がある。
【００８３】
そこで、本実施形態に係る制御装置１００では、空燃比の傾きと閾値ＴTRとを比較することによってインバランス状態かどうかの判定を行うに先立ち、閾値ＴTRを補正噴射時間によって変更することとしている。そのための具体的な処理について、図８を参照しながら説明する。図８に示される一連の処理は、主処理部１１０によって繰り返し実行されるものである。
【００８４】
最初のステップＳ２１では、空燃比センサ５００の測定値が空燃比取得部１１１によって取得され、これにより全体の空燃比が算出される。ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、ステップＳ２１で算出された空燃比の経時変化における傾き（平均値）が算出される。
【００８５】
ステップＳ２２に続くステップＳ２３では、補正噴射時間が取得される。補正噴射時間は、図３におけるステップＳ０５、又は図５におけるステップＳ１５で算出され、主処理部１１０が備える記憶装置に記憶されているものである。尚、補正噴射時間は、車両ＧＣが備える４つのインジェクタ２００についてそれぞれ記憶されているのであるが、ステップＳ２２において取得されるのは、これらのうち最も長い補正噴射時間である。
【００８６】
ステップＳ２３に続くステップＳ２４では、ステップＳ２３で取得された補正噴射時間が、所定の閾値ＴTH（基準補正時間）以上であるかどうかが判定される。補正噴射時間が閾値ＴTH以上である場合には、ステップＳ２５に移行する。補正噴射時間が閾値ＴTH未満である場合には、ステップＳ２７に移行する。
【００８７】
ステップＳ２５では、補正係数が算出される。ステップＳ２５に続くステップＳ２６では、異常判定部１１４により、補正係数を用いて閾値ＴTRが変更（補正）される。具体的には、下記の式（１）によって閾値ＴTRが変更される。
変更後の閾値ＴTR＝変更前の閾値ＴTR×（補正噴射時間×補正係数）・・・（１）
【００８８】
式（１）によって、補正噴射時間が長いほど、閾値ＴTRは小さくなるように変更される（このような関係となるように補正係数が適宜設定される）。つまり、インジェクタ２００の劣化度が大きいほど、インバランス状態と判定されやすくなるように閾値ＴTRが小さな値に変更される。ステップＳ２５で算出される補正係数は、補正噴射時間と（変更後の）閾値ＴTRとを対応させるための係数である。
【００８９】
補正係数は、インジェクタ２００に駆動電流を供給するためのコンデンサの充電量に応じて変化させてもよい。例えば、コンデンサの充電量が大きいときには、インジェクタ２００の劣化に拘らず図４に示された期間ＴＭ２１は長くなるので、インバランス状態と判定されやすくなってしまう。そこで、この場合には、コンデンサの充電量が小さいときよりも補正係数が大きくなるように調整し、インバランス状態の判定に対する影響を軽減することが望ましい。このような補正係数の調整、すなわち、閾値ＴTRの補正量に対する調整は、異常判定部１１４によって行われる。
【００９０】
また、駆動電流のピーク値についての指示値に基づいて、補正係数を変化させてもよい。例えば、図２（Ａ）に示されるＶ１が大きくなり、駆動電流のピーク値が大きくなるときには、インジェクタ２００の劣化に拘らず図４に示された期間ＴＭ２１は長くなるので、やはりインバランス状態と判定されやすくなってしまう。そこで、この場合においても、駆動電流のピーク値（指示値）が小さいときよりも補正係数が大きくなるように調整し、インバランス状態の判定に対する影響を軽減することが望ましい。
【００９１】
補正係数は、コンデンサの充電量、又は駆動電流のピーク値についての指示値の両方に基づいて変化させてもよく、いずれか一方のみに基づいて変化させてもよい。補正係数と、コンデンサの充電量等との関係は、予めマップとして主処理部１１０が備える記憶装置に記憶されている。主制御部１１０（異常判定部１１４）は、マップを参照しながら、コンデンサの充電量等に対応する補正係数の値を算出する。
【００９２】
ステップＳ２６に続くステップＳ２７では、ステップＳ２２で算出された傾きと、閾値ＴTRとが比較される。傾きが閾値ＴTRよりも大きい場合にはステップＳ２８に移行する。ステップＳ２８では、インバランス状態であるとの判定が行われる。かかる判定は異常判定部１１４によって行われる。既に述べたように、インバランス状態であると判定された場合には、運転者にその旨が報知される。
【００９３】
ステップＳ２７において、傾きが閾値ＴTR以下である場合には、インバランス状態であるとの判定を行うことなく、図８に示される一連の処理を終了する。
【００９４】
以上のように、本実施形態に係る制御装置１００では、インバランス状態と判定するための条件を補正噴射時間に応じて変更する。具体的には、インジェクタ２００の劣化によって補正噴射時間が大きくなったときには、閾値ＴTRを小さくし、インバランス状態と判定されやすくする。これにより、噴射時間の補正によって車両ＧＣの走行状態を正常に維持しながらも、インバランス状態であるかどうかの判定を確実に行うことが可能となっている。
【００９５】
ところで、ステップＳ２４以降においては、補正噴射時間が閾値ＴTH以上である場合にのみ、ステップＳ２６における閾値ＴTRの変更が行われる。
【００９６】
このような態様に替えて、ステップＳ２３において取得された（最長の）補正噴射時間と、各インジェクタ２００についてそれぞれ算出された複数（４つ）の補正噴射時間の平均値との差分が、所定の閾値ＴTH0（閾補正時間）以上である場合にのみ、ステップＳ２６における閾値ＴTRの変更が行われることとしてもよい。このような態様とすることで、気筒間の相対的なずれが生じた場合にのみ、インバランス状態と判定するための条件を変更することができる。
【００９７】
尚、インバランス状態と判定するための条件は、上記のように補正噴射時間に応じて変更してもよいのであるが、期間ＴＭ１１（図２）の長さや期間ＴＭ２１（図４）に応じて変更してもよい。つまり、インジェクタ２００の劣化度が大きいほど閾値ＴTRを小さくし、インバランス状態と判定されやすくしてもよい。
【００９８】
この場合、ステップＳ２３においては、各インジェクタ２００において算出された期間ＴＭ１１（又は期間ＴＭ２１）のうち最も長いものが取得されることとなる。また、ステップＳ２６における閾値ＴTRの変更は、例えば下記の式（２）によって実行されればよい。
変更後の閾値ＴTR＝変更前の閾値ＴTR×（期間ＴＭ１１／期間ＴＭ１２×補正係数）・・・（２）
【００９９】
式（２）における補正係数は、期間ＴＭ１１／期間ＴＭ１２の値と（変更後の）閾値ＴTRとを対応させるための係数であり、ステップＳ２５において算出される。
【０１００】
この場合、ステップＳ２４以降において、期間ＴＭ１１の長さが所定の閾値ＴTH1（基準劣化度）以上である場合にのみ、ステップＳ２６における閾値ＴTRの変更が行われる態様とすればよい。
【０１０１】
また、このような態様に替えて、ステップＳ２３において取得された（最長の）期間ＴＭ１１の長さと、各気筒３００についてそれぞれ算出された複数（４つ）の期間ＴＭ１１の長さの平均値との差分が、閾値ＴTH2（閾劣化度）以上である場合にのみ、ステップＳ２６における閾値ＴTRの変更が行われることとしてもよい。このような態様とすることで、気筒間の相対的なずれが生じた場合にのみ、インバランス状態と判定するための条件を変更することができる。
【０１０２】
また、補正噴射時間又は期間ＴＭ１１等の長さに基づいて変更されるのは、閾値ＴTRの方ではなく、ステップＳ２２で算出された空燃比の傾きの方であってもよい。つまり、インジェクタ２００の劣化度（又は補正噴射時間）が大きいほど、ステップＳ２２で算出された傾きを大きな値に変更し、これによりインバランス状態と判定されやすくしてもよい。この場合、傾きの変更は下記の式（３）によって行われる。
変更後の傾き＝変更前の傾き×（補正噴射時間×補正係数）・・・（３）
【０１０３】
この場合、ステップＳ２５において算出される補正係数は、補正噴射時間と（変更後の）傾きとを対応させるための係数、ということになる。閾値ＴTRの方を変更する場合と同様に、傾きの方を補正する場合にも、補正係数を、インジェクタ２００に駆動電流を供給するためのコンデンサの充電量や、インジェクタ２００に駆動電流を供給するためのコンデンサの充電量に応じて変化させてもよい。
【０１０４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０５】
１００：制御装置
１１０：主処理部
１１１：空燃比取得部
１１２：劣化取得部
１１３：補正時間算出部
１１５：異常判定部
ＧＣ：車両
２００：インジェクタ
３００：気筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016094861.tif 000008
【図７】
2016094861.tif 000009
【図８】
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