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WO2011111183A1 - 内燃機関の異常検出装置 - Google Patents

内燃機関の異常検出装置 Download PDF

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WO2011111183A1
WO2011111183A1 PCT/JP2010/053981 JP2010053981W WO2011111183A1 WO 2011111183 A1 WO2011111183 A1 WO 2011111183A1 JP 2010053981 W JP2010053981 W JP 2010053981W WO 2011111183 A1 WO2011111183 A1 WO 2011111183A1
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WO
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imbalance
ecu
fuel
detection
sensor
Prior art date
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PCT/JP2010/053981
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English (en)
French (fr)
Inventor
祥尚 篠田
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
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Priority to JP2012504204A priority patent/JP5136718B2/ja
Priority to PCT/JP2010/053981 priority patent/WO2011111183A1/ja
Priority to CN201080025462.9A priority patent/CN102782291B/zh
Priority to US13/375,419 priority patent/US8918268B2/en
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Definitions

  • the present invention relates to abnormality detection of a vehicle equipped with an internal combustion engine (engine).
  • Patent Document 1 discloses a method for detecting an imbalance based on a detection value of an A / F sensor.
  • Patent Document 2 discloses a technique for measuring the oxygen storage capacity of a catalyst based on the engine speed.
  • the A / F sensor is in an inactive state when the vehicle is started. Therefore, it is difficult to detect the imbalance based on the A / F sensor when the vehicle is started. Therefore, in a bi-fuel vehicle using gaseous fuel such as CNG (Compressed Natural Gas), when the gaseous fuel is used for a limited period such as at the start of the vehicle, the imbalance is based on the A / F sensor during the period. May not be detected. In this case, in order to detect the imbalance during the operation using the gaseous fuel, it is necessary to expand the operation area based on the gaseous fuel.
  • CNG Compressed Natural Gas
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • imbalance detection is appropriately executed without expanding the operating area based on the gaseous fuel.
  • An object of the present invention is to provide an abnormality detection device for an internal combustion engine that can be used.
  • an abnormality detection device for an internal combustion engine includes a plurality of cylinders, an engine that can be operated by switching a plurality of types of fuel including gaseous fuel, and the cylinder during operation based on the gaseous fuel.
  • the above-described abnormality detection device for an internal combustion engine is mounted on a vehicle and includes an engine and control means.
  • the engine is a multi-cylinder engine and is a bi-fuel engine that can be operated by switching a plurality of types of fuel including gaseous fuel.
  • the control means is, for example, an ECU (Electronic Control Unit), and when an abnormality in air-fuel ratio variation between cylinders, that is, an imbalance is detected during operation based on gaseous fuel, a change in engine speed, or An abnormality is detected based on at least one of changes in pressure pulsation of the gaseous fuel caused by fuel injection.
  • “Operation based on gaseous fuel” refers to operation using gaseous fuel as a power source for the engine.
  • the catalyst further includes an exhaust passage communicating with the engine, the engine can be operated by switching between compressed natural gas and liquid fuel, and the control means Performs the operation based on the compressed natural gas only when the catalyst is below a predetermined temperature below the activation temperature.
  • the abnormality detection device for an internal combustion engine is used when the catalyst is below a predetermined temperature lower than the activation temperature, that is, when the catalyst cannot fully function and there is a risk of emission deterioration in operation based on liquid fuel. As long as the operation is based on compressed natural gas.
  • the abnormality detection device for the internal combustion engine detects the abnormality based on at least one of the change in the engine speed or the change in the pressure pulsation of the gaseous fuel caused by the fuel injection. While reliably detecting the balance, it is possible to suppress the expansion of the operating region based on the gaseous fuel in order to detect the imbalance.
  • the control means uses a reference for determining whether or not the abnormality is in the detection method for detecting the abnormality during operation based on the gaseous fuel. Then, correction is performed based on the measurement value obtained by a detection method other than the detection method.
  • “Criteria for determining whether or not there is an abnormality” refers to a threshold value to be compared with the detected change in engine speed, for example, when imbalance is detected based on a change in engine speed, and changes in pressure pulsation In the case of detecting imbalance based on the threshold value, it indicates a threshold value to be compared with the detected change in pressure pulsation.
  • the “measured value” refers to, for example, a detected change in engine speed when detecting an imbalance based on a change in engine speed, and when an imbalance is detected based on a change in pressure pulsation. Indicates a detected change in pressure pulsation.
  • the control means corrects the reference used in one detection method based on the measurement value obtained by the other detection method, thereby improving the accuracy of the reference of the imbalance detection method and improving the detection accuracy of the imbalance. Can be improved.
  • the control unit performs the correction when a detection method other than the detection method belongs to an operation region with higher detection accuracy than the detection method.
  • the abnormality detection device for an internal combustion engine corrects the reference on the correction side when the detection method on the correction side has higher detection accuracy than the detection method on the correction side. The accuracy of the reference of the detection method can be improved, and the detection accuracy of imbalance can be improved.
  • the engine further includes a sensor that outputs a detection value corresponding to an air-fuel ratio, and the number of rotations after the activation of the sensor and during operation based on the gaseous fuel. And / or a reference used for detecting the abnormality based on the change in pressure pulsation is corrected based on the output of the sensor.
  • the above-mentioned sensor corresponds to an A / F sensor or an O2 sensor, for example.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine (engine) to which an abnormality detection device for an internal combustion engine according to the present invention is applied.
  • a solid line arrow in the figure shows an example of a gas flow.
  • the internal combustion engine 100 mainly includes a first fuel injection valve 1x, a second fuel injection valve 1y, an intake valve 2, an ignition plug 3, an exhaust valve 4, a cylinder head 5, a cam angle sensor 6, A cylinder 7, a combustion chamber 8, a piston 9, a connecting rod 10, an intake passage 11, an electronic throttle valve 12, a surge tank 13, a water temperature sensor 14, an A / F sensor 15, an exhaust passage 16, Knock sensor 17, fuel delivery pipe 18, gas temperature sensor 19, oil separator 20, regulator 21, shutoff valve 22, gas pressure sensor 23, fuel passage 24, first fuel tank 25, throttle An opening sensor 26, an engine speed sensor 27, a catalyst 28, and an ECU 50 are included.
  • FIG. 1 only one cylinder 7 is shown for convenience of explanation, but it is assumed that the internal combustion engine 100 actually has a plurality of cylinders 7.
  • the intake air (air) introduced from the outside passes through the intake passage 11, and the electronic throttle valve 12 adjusts the flow rate of the intake air passing through the intake passage 11.
  • the opening of the electronic throttle valve 12 is controlled by a control signal supplied from the ECU 50 (hereinafter referred to as “throttle opening”).
  • the surge tank 13 is provided on the intake passage 11 and stores air (intake air) and distributes the intake air to the combustion chambers 8 of the respective cylinders through the intake port.
  • the combustion chamber 8 is supplied with the fuel injected by the first fuel injection valve (injector) 1x and the second fuel injection valve 1y.
  • 1st fuel injection valve 1x injects CNG (compressed natural gas) which is gaseous fuel stored in the 1st fuel tank 25 based on control of ECU50.
  • the second fuel injection valve 1y injects liquid fuel stored in a second fuel tank (not shown) based on the control of the ECU 50.
  • the liquid fuel is, for example, gasoline, light oil, alcohol such as methanol or ethanol, or a mixed fuel thereof.
  • the combustion chamber 8 is provided with an intake valve 2 and an exhaust valve 4.
  • the intake valve 2 controls communication / blocking between the intake passage 11 and the combustion chamber 8 by opening and closing.
  • the exhaust valve 4 controls communication / blocking between the exhaust passage 16 and the combustion chamber 8 by opening and closing.
  • the intake valve 2 and the exhaust valve 4 are each controlled in valve opening timing, valve closing timing, lift amount and the like by a camshaft (not shown).
  • the cam angle sensor 6 detects the angle (phase) of the camshaft and supplies a detection signal S6 to the ECU 50.
  • the air-fuel mixture of the intake air and fuel supplied as described above in the intake stroke is combusted by being ignited by the spark plug 3 after passing through the compression stroke.
  • the piston 9 reciprocates by combustion, the reciprocating motion is transmitted to the crankshaft (not shown) via the connecting rod 10, and the crankshaft rotates.
  • the exhaust gas generated by the combustion in the combustion chamber 8 is discharged to the exhaust passage 16 in the exhaust stroke.
  • an A / F sensor 15 and a catalyst 28 are provided on the exhaust passage 16.
  • the A / F sensor 15 generates an output voltage proportional to the air-fuel ratio of the combusted air-fuel mixture (hereinafter referred to as “air-fuel ratio AF”).
  • the output voltage of the A / F sensor 15 is supplied to the ECU 50 by the detection signal S15.
  • the engine block is provided with a water temperature sensor 14 and a knock sensor 17.
  • the water temperature sensor 14 detects the water temperature (engine water temperature) of the coolant in the water jacket.
  • the water temperature sensor 14 supplies a detection signal S14 corresponding to the engine water temperature to the ECU 50.
  • the knock sensor 17 detects knocking based on the vibration of the cylinder block. Knock sensor 17 supplies detection signal S17 to ECU 50.
  • a gas pressure sensor 23, a shut-off valve 22, a regulator 21, and an oil separator 20 are provided on the fuel passage 24 communicating with the first fuel tank 25.
  • the gas pressure sensor 23 detects a gas pressure corresponding to the fuel pressure in the fuel passage 24 and supplies a detection signal S23 to the ECU 50.
  • the shutoff valve 22 adjusts the conduction / shutoff of the fuel passage 24 based on the control of the ECU 50.
  • the regulator 21 is a mechanism that keeps the fuel pressure constant.
  • the oil separator 20 separates impurities from the fuel passing through the fuel passage 24 and supplies the fuel from which the impurities have been removed to the fuel delivery pipe 18.
  • the fuel delivery pipe 18 distributes the fuel supplied from the fuel passage 24 to the first fuel injection valves 1x corresponding to the cylinders 7 respectively. Further, the fuel delivery pipe 18 is provided with a gas pressure sensor 19 for detecting the gas pressure (fuel pressure) in the fuel delivery pipe 18. The gas pressure sensor 19 supplies a detection signal S19 corresponding to the gas pressure to the ECU 50.
  • the engine speed sensor 27 generates an output pulse indicating the engine speed (hereinafter referred to as “engine speed Ne”).
  • the engine speed sensor 27 supplies the output pulse to the ECU 50 by the detection signal S27.
  • the ECU 50 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like (not shown), and performs various controls on each component of the internal combustion engine 100. For example, the ECU 50 controls the first and second fuel injection valves 1x, 1y and the like based on the detection signal supplied as described above. Further, the ECU 50 determines the engine speed based on the engine speed Ne detected from the engine speed sensor 27 and the gas pressure detected from the gas pressure sensor 23 or the gas pressure sensor 19 (hereinafter referred to as “gas pressure Pg”). Balance detection (hereinafter referred to as “imbalance detection”) is performed. The ECU 50 functions as control means in the present invention.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the ECU 50 controls the first and second fuel injection valves 1x, 1y and the like based on the detection signal supplied as described above. Further, the ECU 50 determines the engine speed based on the engine speed Ne detected from the engine
  • CNG operation refers to an operation in which fuel injection is performed by the first fuel injection valve 1x, that is, an operation using CNG as a power source
  • liquid fuel operation refers to a second operation. This refers to an operation in which fuel injection is performed by the fuel injection valve 1y, that is, an operation using liquid fuel as a power source.
  • the “imbalance ratio” refers to the ratio of deviation when the fuel injection amount of only one cylinder deviates from the stoichiometric amount.
  • the ECU 50 detects based on the engine speed Ne (hereinafter referred to as “rotational fluctuation detection”) and / or the gas pressure Pg. Detection based on this (hereinafter referred to as “gas pressure fluctuation detection”) is performed. Then, the ECU 50 performs the CNG operation only in the operation region at the start of the vehicle in which the temperature of the catalyst 28 (hereinafter referred to as “catalyst bed temperature”) does not reach the activation temperature and the emission may be deteriorated. Liquid fuel operation is performed in the operation region. Thereby, ECU50 performs imbalance detection, suppressing the expansion of the driving
  • the rotation fluctuation detection and the gas pressure fluctuation detection will be specifically described.
  • the internal combustion engine 100 is a four-cylinder engine, and the cylinders 7 are referred to as “first cylinder” to “fourth cylinder”, respectively.
  • the ECU 50 detects an imbalance between the cylinders during CNG operation based on a change in the engine speed Ne detected from the engine speed sensor 27. As a result, the ECU 50 accurately detects when only a specific cylinder 7 becomes abnormal on the rich side or abnormal on the lean side.
  • the ECU 50 monitors the engine speed Ne corresponding to each period of each cylinder 7 and detects the occurrence of imbalance. Thereby, imbalances on both the rich side and the lean side can be detected.
  • FIG. 2 (a) is an example of a graph showing the time change of the crank angle in one cycle.
  • the crank angle changes in the range of 0 ° to 720 ° in one cycle.
  • the “first time width ⁇ T1” corresponds to the time width during which the first cylinder outputs power to the crankshaft
  • the “fourth time width ⁇ T4” indicates the power from the fourth cylinder to the crankshaft.
  • the “third time width ⁇ T3” corresponds to the time width for the third cylinder to output power to the crankshaft
  • the “second time width ⁇ T2” for the second cylinder to the crankshaft This corresponds to the time width for outputting power to the motor.
  • the first time width ⁇ T1 to the third time width ⁇ T3 are substantially equal time widths.
  • the fourth time width ⁇ T4 is longer than the first time width ⁇ T1 to the third time width ⁇ T3 due to combustion deterioration of the fourth cylinder based on imbalance.
  • FIG. 2B is a diagram in which the engine speed Ne in one cycle is plotted for each period corresponding to the first time width ⁇ T1 to the fourth time width ⁇ T4.
  • the corresponding point “PNe1” corresponds to the engine speed Ne when the first cylinder outputs power to the crankshaft
  • the corresponding point “PNe4” outputs power to the crankshaft.
  • the corresponding point “PNe3” corresponds to the engine speed Ne when the third cylinder outputs power to the crankshaft
  • the corresponding point “PNe2” corresponds to the second cylinder. This corresponds to the engine speed Ne when power is output to the crankshaft.
  • each engine speed Ne is inversely proportional to the first time width ⁇ T1 to the fourth time width T4. Accordingly, in FIG. 2B, the engine speed Ne corresponding to the first time width ⁇ T1 to the third time width ⁇ T3 is substantially equal, and the engine speed Ne corresponding to the fourth time width ⁇ T4 is imbalanced. Due to the deterioration of combustion of the fourth cylinder based on this, it is smaller than the other engine speed Ne.
  • the ECU 50 acquires the engine speed Ne corresponding to the first time width ⁇ T1 to the fourth time width ⁇ T4 from the engine speed sensor 27. Then, the ECU 50 determines the presence or absence of imbalance based on the change in the engine speed Ne. For example, when the ECU 50 specifies a value that changes more than a predetermined value (hereinafter referred to as “threshold value ⁇ Neth”) from the values acquired immediately before and / or immediately after the acquired engine speed Ne, the imbalance is determined. Is determined to have occurred. The above threshold value ⁇ Neth is determined based on an experiment or the like in consideration of the imbalance ratio to be detected.
  • the ECU 50 changes the rotational speed change “ ⁇ Ne” corresponding to the difference between the engine rotational speed Ne at the corresponding point PNe4 and the engine rotational speed Ne at the corresponding point PNe3 or the corresponding point PNe1. ”Is detected.
  • the rotation speed change ⁇ Ne may be a difference calculated based on either the corresponding point PNe1 or the corresponding point PNe3, or may be an average of differences calculated based on the corresponding point PNe1 or the corresponding point PNe3.
  • the ECU 50 determines that an imbalance has occurred when the rotation speed change ⁇ Ne is larger than the threshold value ⁇ Neth.
  • the rotational speed change ⁇ Ne is equal to or less than the threshold value ⁇ Neth, the ECU 50 determines that an imbalance has not occurred or that the imbalance ratio is small enough to be overlooked.
  • the ECU 50 can detect the imbalance in each cylinder based on the change in the engine speed Ne.
  • FIG. 3 is a graph showing a change in the discharge amount of THC (Total Hydro Carbon) with respect to the air-fuel ratio AF.
  • THC is a compound that is discharged during CNG operation and serves as an index of combustion stability.
  • a graph “Ga” shows a case where the engine speed Ne is “650 rpm” in the idling state
  • a graph “Gb” shows a case where the internal combustion engine 100 is heavily loaded and the engine speed Ne is “2000 rpm”.
  • the graph “Gc” shows a case where the internal combustion engine 100 is low in load and the engine speed Ne is “2000 rpm”, and the graph “Gd” is a case where the internal combustion engine 100 is high in load and the engine speed Ne is “1200 rpm”.
  • the graph “Ge” shows a case where the internal combustion engine 100 is lightly loaded and the engine speed Ne is “1200 rpm”.
  • the THC emission amount increases as the air-fuel ratio AF becomes richer in any of the operation states indicated by the graphs Ga to Gd.
  • the combustion stability deteriorates as the air-fuel ratio AF shifts to the rich side in any operation state. Therefore, in the case of CNG operation, the ECU 50 can determine the deterioration of combustion for each cylinder 7 based on the change in the engine speed Ne as described above and detect the imbalance toward the rich side.
  • the ECU 50 can detect the imbalance toward the lean side based on the engine speed Ne in both the CNG operation and the liquid fuel operation.
  • the ECU 50 can detect the imbalance to the lean side and the rich side based on the rotation fluctuation detection during the CNG operation.
  • the ECU 50 detects the gas pressure Pg and determines the presence or absence of imbalance based on the change in the pulsation of the gas pressure Pg based on the fuel injection. Specifically, the ECU 50 calculates the degree of decrease in the gas pressure Pg corresponding to the fuel injection to each cylinder 7 based on the detected gas pressure Pg, and estimates the fuel injection amount of each cylinder 7. Thereby, the ECU 50 detects this when only the specific cylinder 7 becomes abnormal on the rich side or abnormal on the lean side.
  • FIG. 4 shows an example of a graph of the time change of the gas pressure Pg in the CNG operation.
  • the graph of FIG. 4 is a graph connecting corresponding points corresponding to the gas pressure Pg acquired by the gas pressure sensor 19 at regular intervals.
  • the fuel injection period to the first cylinder is “first cylinder injection period Tw1”
  • the fuel injection period to the second cylinder is “second cylinder injection period Tw2”
  • the fuel injection period to the third cylinder is
  • the “third cylinder injection period Tw3” and the fuel injection period to the fourth cylinder are referred to as “fourth cylinder injection period Tw4”.
  • the gas pressure Pg temporarily decreases due to fuel injection into each of the first to fourth cylinders.
  • the gas pressure Pg is temporarily reduced due to fuel injection into the first cylinder, and thereafter, the gas pressure Pg is kept constant by the regulator 21.
  • the gas pressure Pg temporarily decreases due to fuel injection.
  • the ECU 50 indicates the area indicated by the locus of the gas pressure Pg decreased due to the respective fuel injections in the first cylinder injection period Tw1 to the fourth cylinder injection period Tw4 (individual in FIG. 4).
  • gas pressure reduction area Ad the concave gas pressure reduction area Ad formed in the first cylinder injection period Tw1 to the fourth cylinder injection period Tw4 to correspond to the fuel injection amount, and the larger the area, the more fuel to the cylinder. The larger the injection amount and the smaller the area, the smaller the fuel injection amount to the cylinder.
  • the ECU 50 first identifies corresponding points “P1a” to “P4a” corresponding to the gas pressure Pg detected immediately before fuel injection, as shown in FIG. That is, the corresponding points “P1a” to “P4a” correspond to the gas pressure Pg at the start of the first cylinder injection period Tw1 to the fourth cylinder injection period Tw4. For example, when the detected gas pressure Pg is smaller than a predetermined value and the gas pressure Pg acquired immediately before is greater than or equal to the predetermined value, the ECU 50 sets the gas pressure Pg acquired immediately before the corresponding points “P1a” to “P1a” to It is specified as “P4a”.
  • the predetermined value is set to a lower limit value that can be taken by the gas pressure Pg when there is no fuel injection, for example.
  • the ECU 50 identifies corresponding points “P1c” to “P4c” corresponding to the gas pressure Pg detected immediately after fuel injection from FIG. That is, the corresponding points “P1c” to “P4c” correspond to the gas pressure Pg at the end of the first cylinder injection period Tw1 to the fourth cylinder injection period Tw4. For example, when the detected gas pressure Pg is equal to or higher than the above-described predetermined value and the gas pressure Pg acquired immediately before is less than the predetermined value, the ECU 50 sets the detected gas pressure Pg to the corresponding points “P1c” to “P1c”. It is specified as “P4c”.
  • the ECU 50 specifies corresponding points “P1b” to “P4b” indicating the lower limit values of the gas pressure Pg in the injection periods of the first cylinder injection period Tw1 to the fourth cylinder injection period Tw4.
  • the ECU 50 has the smallest gas pressure Pg in the first cylinder injection period Tw1 to the fourth cylinder injection period Tw4 specified by the corresponding points “P1a” to “P4a” and the corresponding points “P1c” to “P4c”.
  • the points are identified as corresponding points P1b to P4b.
  • the ECU 50 specifies the gas pressure decrease area Ad corresponding to each injection period. For example, the ECU 50 regards each corresponding point as a two-dimensional coordinate between the time and the gas pressure Pg, and specifies the area of the triangle formed by the corresponding points P1a to P1c as the gas pressure decrease area Ad in the first cylinder injection period Tw1. To do. Similarly, the ECU 50 specifies the gas pressure reduction area Ad in the second cylinder injection period Tw1 to the fourth cylinder injection period Tw4 from three sets of corresponding points.
  • the ECU 50 regards the gas pressure reduction area Ad as equivalent to the fuel injection amount to each cylinder 7 and determines whether there is an imbalance. For example, the ECU 50 calculates a representative value such as an average value or a median value of each gas pressure decrease area Ad, and determines whether there is a gas pressure decrease area Ad that is a predetermined value or more away from the representative value. When there is a gas pressure decrease area Ad that is a predetermined value or more away from the representative value, the ECU 50 determines that an imbalance has occurred in the cylinder 7 corresponding to the gas pressure decrease area Ad. In addition, the ECU 50 presets a range of the gas pressure decrease area Ad that is estimated to have no imbalance. If any of the gas pressure decrease areas Ad does not belong to the above range, the imbalance is It may be determined that it has occurred.
  • a representative value such as an average value or a median value of each gas pressure decrease area Ad
  • the ECU 50 detects imbalance based on the lower limit value of each gas pressure Pg (hereinafter referred to as “lower limit gas pressure PglmL”) in the first cylinder injection period Tw1 to the fourth cylinder injection period Tw4. I do. That is, in this case, the ECU 50 determines that the smaller the lower limit gas pressure PglmL, the larger the fuel injection amount, and the smaller the decrease in the gas pressure Pg, the smaller the fuel injection amount.
  • the ECU 50 specifies the lower limit gas pressure PglmL corresponding to each injection period. For example, as in the first example, the ECU 50 specifies corresponding points P1b to P4b corresponding to the lower limit gas pressure PglmL from the first cylinder injection period Tw1 to the fourth cylinder injection period Tw4.
  • each lower limit gas pressure PglmL determines the presence or absence of imbalance based on each lower limit gas pressure PglmL. For example, the ECU 50 calculates a representative value such as an average or median value of the respective lower limit gas pressures PglimL, and determines that an imbalance has occurred when each lower limit gas pressure PglmL is more than a predetermined value from the representative value. .
  • the predetermined value is determined based on, for example, an imbalance ratio to be detected and stored in the memory of the ECU 50.
  • the ECU 50 presets a range of the lower limit gas pressure PglimL that is estimated to have no imbalance. If any of the lower limit gas pressures PglimL does not belong to the above range, an imbalance occurs. It may be determined that The above-mentioned range is determined based on, for example, the imbalance ratio to be detected, and is stored in the memory of the ECU 50.
  • the ECU 50 may execute the rotation fluctuation detection and the gas pressure fluctuation detection at the same time to determine whether there is an imbalance.
  • the ECU 50 may determine that there is an imbalance when determining that there is an imbalance based on at least one of the detection methods, and may determine that there is an imbalance with both detection methods. In some cases, it may be determined that there is an imbalance.
  • FIG. 5 is a diagram conceptually showing an imbalance detection method based on the A / F sensor 15.
  • FIG. 5 (a) shows a temporal change in the exhaust pressure based on the exhaust strokes of the first cylinder to the fourth cylinder in one cycle.
  • FIG. 5B shows a time change of the air-fuel ratio AF based on the detection value of the A / F sensor 15 corresponding to FIG.
  • “first cylinder exhaust period Te1” to “fourth cylinder exhaust period Te4” indicate periods corresponding to the exhaust strokes of the first cylinder to the fourth cylinder, respectively.
  • the four cylinders 7 have an exhaust stroke in the order of the first cylinder, the fourth cylinder, the third cylinder, and the second cylinder, and the exhaust pressure temporarily rises accordingly.
  • the ECU 50 detects that the detected value of the A / F sensor 15 has a predetermined fluctuation during the fourth cylinder exhaust period Te4 corresponding to the period from the time “t1” to the time “t2”. It is detected that the width is changed by “W”. In this case, the ECU 50 determines that an imbalance has occurred when the fluctuation range W is greater than a predetermined threshold value (hereinafter referred to as “threshold value Wth”).
  • threshold value Wth a predetermined threshold value
  • the threshold value Wth is determined based on experiments and the like in consideration of the imbalance ratio to be detected. On the other hand, when the fluctuation range W is equal to or smaller than the threshold value Wth, the ECU 50 determines that no imbalance has occurred or that the imbalance ratio is small enough to be overlooked.
  • the ECU 50 determines that the detection accuracy based on the A / F sensor 15 is low, the ECU 50 performs rotation fluctuation detection and / or gas pressure fluctuation detection.
  • the ECU 50 estimates the detection accuracy of the A / F sensor 15 based on, for example, whether or not the A / F sensor 15 is in an active state and whether or not the intake air amount is a predetermined amount or more.
  • the ECU 50 determines that the A / F sensor 15 is in an active state, for example, when the time width after energization of the A / F sensor 15 reaches a predetermined time width.
  • the ECU 50 determines that the detection accuracy of the A / F sensor 15 is low when it is determined that the A / F sensor 15 is not in the active state or when the intake air amount is less than a predetermined amount. On the other hand, the ECU 50 determines that the detection accuracy of the A / F sensor 15 is high when the A / F sensor 15 is in the active state and the intake air amount is greater than or equal to a predetermined amount.
  • the detection accuracy of the A / F sensor 15 will be further described in the (Effect) section described later.
  • the ECU 50 performs imbalance detection based on the A / F sensor 15 during the liquid fuel operation.
  • the ECU 50 detects rotation fluctuation during the liquid fuel operation, detects imbalance toward the rich side by imbalance detection based on the A / F sensor 15, and leans by detecting rotation fluctuation. Detect imbalance to the side.
  • FIG. 6 shows a graph of the change over time in the catalyst bed temperature and the vehicle speed at the start of a vehicle equipped with the internal combustion engine 100 (hereinafter simply referred to as “mounted vehicle”).
  • the graph “G1” shows the change over time of the catalyst bed temperature
  • the graph “G2” shows the change over time of the vehicle speed.
  • the “emission requirement region” refers to an operation region in which the emission may be deteriorated due to the low catalyst bed temperature.
  • the ECU 50 performs CNG operation in order to suppress the emission deterioration.
  • the ECU 50 suppresses the exhaust gas concentration to a low level and suppresses the deterioration of the emissions due to the low catalyst bed temperature.
  • the A / F sensor 15 is activated. Therefore, the ECU 50 can execute imbalance detection based on the A / F sensor 15. However, even in this case, the detection accuracy of the A / F sensor 15 is low until time “t3” due to the small amount of intake air. Then, after time “t3”, the detection accuracy of the A / F sensor 15 is increased due to the activation of the A / F sensor 15 and the intake air amount becoming a certain level or more.
  • the ECU 50 when performing imbalance detection based on only the A / F sensor 15 during CNG operation (hereinafter referred to as “comparative example”), the ECU 50 performs CNG imbalance detection in the emission request region. I can't. Therefore, in the case of the comparative example, in order to execute imbalance detection in the CNG operation, it is necessary to postpone the CNG operation until the time t2 or the time t3, or to restart the CNG operation again after the time t2 or the time t3. Arise. In other words, in this case, the operation range in which the CNG operation is performed is expanded.
  • FIG. 7 is a graph showing emissions of NOx and NMHC (Non Methane Hydro Carbons) corresponding to each imbalance ratio. Specifically, the graph “G3” indicates the NOx emission amount corresponding to each imbalance ratio, and the graph “G4” indicates the NMHC emission amount corresponding to each imbalance ratio. As shown in FIG. 7, with an increase in the imbalance ratio, emissions of NOx and NMHC increase, and emissions deteriorate.
  • NOx and NMHC Non Methane Hydro Carbons
  • the ECU 50 performs rotation fluctuation detection and / or gas pressure fluctuation detection during CNG operation, and suppresses expansion of the CNG operation region even when the A / F sensor 15 is inactive. Imbalance detection can be performed. Therefore, the ECU 50 can limit the CNG operation region at the time of starting the mounted vehicle, that is, when the catalyst bed temperature does not reach the activation temperature, and increase the capacity of the first fuel tank 25 and complicate the control. Can be suppressed.
  • FIG. 8 is an example of a flowchart showing a processing procedure in the first embodiment.
  • the flowchart shown in FIG. 8 is repeatedly executed by the ECU 50 according to a predetermined cycle.
  • the ECU 50 starts the CNG operation based on the CNG operation start request (step S101).
  • the ECU 50 determines that the CNG operation should be started when the mounted vehicle is started.
  • the ECU 50 detects an operation switching request from the CNG operation to the liquid fuel operation (step S102). For example, the ECU 50 detects a request for switching from the CNG operation to the liquid fuel operation when the catalyst bed temperature reaches a predetermined temperature or higher and there is no risk of emission deterioration even if the liquid fuel operation is executed.
  • the ECU 50 determines whether or not the detection accuracy of the A / F sensor 15 is high (step S103). Specifically, the ECU 50 determines whether the A / F sensor 15 is active and whether the intake air amount is equal to or greater than a predetermined amount.
  • step S103 When the ECU 50 determines that the detection accuracy of the A / F sensor 15 is high (step S103; Yes), the ECU 50 performs imbalance detection based on the A / F sensor 15 (step S104). On the other hand, when the ECU 50 determines that the detection accuracy of the A / F sensor 15 is not high (step S103; No), the ECU 50 performs imbalance detection based on the engine speed sensor 27 and / or the gas pressure sensor 19 (step S105). . That is, in this case, the ECU 50 performs rotation fluctuation detection and / or gas pressure fluctuation detection.
  • the ECU 50 switches from the CNG operation to the liquid fuel operation (step S106).
  • the ECU 50 performs rotation fluctuation detection and / or gas pressure fluctuation detection to expand the CNG operation range. Imbalance detection can be executed without any problem.
  • step S103 when the detection accuracy of the A / F sensor is not high in step S103 (step S103; No), the ECU 50 waits until the detection accuracy of the A / F sensor 15 is increased in step S103, for example. It will be. As a result, the period during which the CNG operation is executed is prolonged.
  • the ECU 50 performs imbalance detection by a plurality of methods during CNG operation, and a reference value for determining the presence or absence of imbalance based on these measured values. (Hereinafter referred to as “imbalance reference value Jith”). Thereby, ECU50 performs imbalance detection with higher accuracy.
  • the above-described measured value that is, a value to be compared with the imbalance reference value Jith calculated based on each imbalance detection method is referred to as an “imbalance determination value Ji”. That is, the imbalance reference value Jith corresponds to the above-described threshold Wth, threshold ⁇ Neth, and the like, and the imbalance determination value Ji corresponds to the fluctuation range W, the rotation speed change ⁇ Ne, and the like.
  • the ECU 50 determines a main imbalance detection method (hereinafter referred to as “main determination method”) for determining the presence or absence of imbalance, and determines the imbalance determination calculated by the imbalance detection method.
  • the imbalance is determined based on the value Ji.
  • the ECU 50 corrects the imbalance reference value Jith of the main determination method based on the imbalance determination value Ji calculated by an imbalance detection method other than the main determination method (hereinafter referred to as “sub-determination method”).
  • the ECU 50 stores in advance a map indicating the correction amount of the imbalance reference value Jith corresponding to the imbalance determination value Ji of the main determination method and the imbalance determination value Ji of the sub determination method, and refers to the map.
  • the imbalance reference value Jith of the main determination method is corrected.
  • the ECU 50 determines the imbalance reference value Jith of the main determination method. Correct.
  • the criterion for determining that the imbalance reference value Jith of the main determination method is imbalance is Correct so that it becomes severe.
  • the ECU 50 determines the imbalance reference value Jith of the main determination method as imbalance. Correct so that is relaxed.
  • the ECU 50 performs imbalance detection during CNG operation after the A / F sensor 15 is activated.
  • the ECU 50 uses the rotation speed variation detection and / or gas pressure fluctuation detection as the main determination method and imbalance detection based on the A / F sensor 15 as the sub determination method
  • the ECU 50 performs the CNG operation after the A / F sensor 15 is activated.
  • the ECU 50 executes the main determination method and the sub determination method, and corrects the imbalance reference value Jith of the main determination method based on the imbalance determination value Ji of the A / F sensor 15.
  • the ECU 50 limits the opportunity for correcting the imbalance reference value Jith as will be described later, and limits the opportunity for imbalance detection based on the A / F sensor 15, so that Similarly, the expansion of the CNG operation area can be minimized.
  • the ECU 50 corrects the imbalance reference value Jith in an operation region in which the detection accuracy of the sub determination method is higher than the detection accuracy of the main determination method. For example, when the detection of the rotational speed fluctuation is the main determination, and the gas pressure fluctuation detection and the A / F sensor 15 are the sub-determination method, the ECU 50 is idling or an operating state equivalent thereto, that is, the engine rotational speed Ne is a predetermined value. In the operation region where the load is small and the load is low, the imbalance reference value Jith for rotation fluctuation detection is corrected based on the gas pressure fluctuation detection.
  • the ECU 50 corrects the imbalance reference value Jith for rotational fluctuation detection based on the imbalance detection based on the A / F sensor 15 in the region where the intake air amount is large. By doing in this way, ECU50 can determine appropriately the timing which correct
  • the ECU 50 determines that the imbalance determination value Ji calculated based on the main determination method is within a predetermined range (hereinafter referred to as “determination doubt range Iw”), the main determination method. And the sub-determination method are simultaneously executed. Then, the ECU 50 corrects the imbalance reference value Jith of the main determination method based on the sub determination method.
  • the above-mentioned determination doubt range Iw is increased as the imbalance ratio to be detected is increased. This will be described with reference to FIG.
  • FIG. 9 shows an example of the range of the imbalance determination value Ji for each imbalance ratio.
  • the “range of imbalance determination values Ji” refers to a range in the vicinity of the average value of the imbalance determination values Ji corresponding to each imbalance ratio.
  • the line segment “We0” indicates the range of the imbalance determination value Ji when the imbalance ratio is 0, that is, when there is no imbalance, and the line segment “We1” indicates the imbalance ratio.
  • line segments “We2” to “We6” indicate ranges of imbalance determination values Ji when the imbalance ratio is 20% to 60%, respectively.
  • the range of the imbalance determination value Ji increases from the range of the normal imbalance determination value Ji corresponding to the line segment We0. Therefore, when the imbalance ratio is 40% or more, there is a gray zone corresponding to the triangle in FIG. 9 that does not belong to either the range indicated by the line segment We0 or the range indicated by the line segment corresponding to the imbalance ratio. It is formed.
  • the ECU 50 determines the imbalance detection value based on the main determination method and the sub determination method when the determination doubt range Iw corresponding to the gray zone is determined in advance and the imbalance determination value Ji based on the main determination method belongs to the range. I do.
  • the above-mentioned determination doubt range Iw is set based on experiments or the like in the vicinity of the imbalance reference value Jith, for example.
  • the ECU 50 corrects the imbalance reference value Jith of the main determination method after determining whether or not there is an imbalance based on the main determination method and the sub determination method. By doing in this way, ECU50 can determine appropriately the timing which should correct
  • FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure in the first embodiment.
  • the flowchart shown in FIG. 10 is repeatedly executed by the ECU 50 according to a predetermined cycle.
  • the ECU 50 determines whether or not it is an operating region in which the accuracy of the main determination method is higher than that of the sub determination method (step S201). And ECU50 determines the presence or absence of imbalance by a main determination method, when it is a driving
  • the ECU 50 calculates an imbalance determination value Ji of the main determination method and the sub-determination method (step S203) in the case of an operation region where the accuracy of the main determination method is not higher than that of the sub-determination method (step S201; No). Then, the ECU 50 determines whether or not there is an imbalance (step S204). In this case, the ECU 50 may determine the presence / absence of imbalance based on the main determination method and the sub determination method, or may determine the presence / absence of imbalance based only on the sub determination method. In the former case, when the determination is different between the main determination method and the sub determination method, the ECU 50 gives priority to the determination of the sub determination method, for example. In another example, when three or more imbalance detections are executed by the main determination method and the sub determination method, the ECU 50 determines the presence / absence of imbalance based on the majority of the determination results of each imbalance detection. Also good.
  • the ECU 50 corrects the imbalance reference value Jith of the main determination method based on the imbalance determination value Ji of the sub determination method (step S205). For example, if the determination result based on the imbalance determination value Ji of the main determination method is different from the determination result based on the imbalance determination value Ji of the sub determination method, the ECU 50 sets the imbalance reference value Jith of the main determination method. Add or subtract a predetermined value. In another example, the ECU 50 refers to a predetermined map and corrects the imbalance reference value Jith based on the imbalance determination value Ji of the main determination method and the imbalance determination value Ji of the sub determination method. The above map is created in advance based on experiments or the like and stored in the memory of the ECU 50 or the like. In this way, the ECU 50 can improve the accuracy of the imbalance reference value Jith of the main determination method.
  • CNG is stored in the first fuel tank 25, and CNG is supplied to each cylinder from the first fuel injection valve 1x.
  • the fuel to which the present invention is applicable is not limited to this.
  • the first fuel tank 25 may store other gaseous fuel such as LPG (Liquid Petroleum Gas) and LNG (Liquid Natural Gas).
  • LPG Liquid Petroleum Gas
  • LNG Liquid Natural Gas
  • the internal combustion engine 100 includes an A / F sensor 15, and the ECU 50 performs imbalance detection based on the A / F sensor 15.
  • the internal combustion engine 100 may include an O2 sensor downstream of the catalyst 28 on the exhaust passage 16, and the ECU 50 may perform imbalance detection based on the detected value of the O2 sensor.
  • the ECU 50 determines that an imbalance has occurred when the change in the detection value of the O2 sensor is greater than or equal to a predetermined width, as in the description of FIG. 5. By doing in this way, ECU50 can perform imbalance detection based on O2 sensor similarly to imbalance detection based on A / F sensor 15.
  • the ECU 50 detects the imbalance of the CNG operation at the timing of switching from the CNG operation to the liquid fuel operation.
  • the timing of imbalance detection during CNG operation to which the present invention is applicable is not limited to this.
  • the ECU 50 may execute imbalance detection at predetermined intervals during CNG operation. Even in this case, the ECU 50 can execute imbalance detection during CNG operation based on rotation fluctuation detection and / or gas pressure fluctuation detection.

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Abstract

　内燃機関の異常検出装置は、車両に搭載され、エンジンと、制御手段と、を備える。エンジンは、多気筒エンジンであり、気体燃料を含む複数種類の燃料を切り替えて運転可能なバイフューエル対応のエンジンである。制御手段は、気体燃料に基づく運転中に、気筒間の空燃比のばらつきの異常を検出する場合、エンジンの回転数の変化、または、燃料噴射に起因した気体燃料の圧力脈動の変化の少なくとも１つに基づき、異常を検出する。

Description

内燃機関の異常検出装置
　本発明は、内燃機関（エンジン）を備える車両の異常検出に関する。
　従来から、多気筒エンジンを備え、気筒間の空燃比のばらつき（以後、単に「インバランス」と呼ぶ。）を検出する車両が知られている。例えば、特許文献１には、Ａ／Ｆセンサの検出値に基づき、インバランスを検出する方法が開示されている。また、特許文献２には、機関回転数に基づき、触媒の酸素吸蔵容量を計測する技術が開示されている。
特開２００９－０３０４５５号公報 特開２００９－０４１５１５号公報
　一方、Ａ／Ｆセンサは、車両の始動時等では、未活性状態にある。従って、車両の始動時では、Ａ／Ｆセンサに基づきインバランスを検出することが困難となる。従って、ＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｇａｓ）などの気体燃料を用いたバイフューエル車両において、気体燃料を、車両の始動時などの限定した期間で使用する場合、当該期間中ではＡ／Ｆセンサに基づきインバランスを検出することができない可能性がある。この場合、気体燃料を用いた運転中でのインバランスを検出するためには、気体燃料に基づく運転領域を拡大する必要が生じる。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、気体燃料を用いたバイフューエル車両において、気体燃料に基づく運転領域を拡大することなく、インバランスの検出を適切に実行することが可能な内燃機関の異常検出装置を提供することを目的とする。
　本発明の１つの観点では、内燃機関の異常検出装置は、複数の気筒を備え、気体燃料を含む複数種類の燃料を切り替えて運転可能なエンジンと、前記気体燃料に基づく運転中に、前記気筒間の空燃比のばらつきの異常を検出する場合、前記エンジンの回転数の変化、または、燃料噴射に起因した前記気体燃料の圧力脈動の変化の少なくとも１つに基づき、前記異常を検出する制御手段と、を備える。
　上記の内燃機関の異常検出装置は、車両に搭載され、エンジンと、制御手段と、を備える。エンジンは、多気筒エンジンであり、気体燃料を含む複数種類の燃料を切り替えて運転可能なバイフューエル対応のエンジンである。制御手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）であり、気体燃料に基づく運転中に、気筒間の空燃比のばらつきの異常、即ち、インバランスを検出する場合、エンジンの回転数の変化、または、燃料噴射に起因した気体燃料の圧力脈動の変化の少なくとも１つに基づき、異常を検出する。「気体燃料に基づく運転」とは、気体燃料をエンジンの動力源とした運転を指す。このようにすることで、内燃機関の異常検出装置は、インバランスの検出を確実に実行しつつ、インバランスの検出を実行するために気体燃料に基づく運転領域を拡大するのを抑制することができる。
　上記の内燃機関の異常検出装置の一態様では、前記エンジンと連通する排気通路上に触媒をさらに備え、前記エンジンは、圧縮天然ガスと、液体燃料とを切り替えて運転可能であり、前記制御手段は、前記触媒が活性温度未満の所定温度以下の場合に限り、前記圧縮天然ガスに基づく運転を実行する。この態様では、内燃機関の異常検出装置は、触媒が活性温度未満の所定温度以下の場合、即ち、触媒が十分に機能を発揮できず、液体燃料に基づく運転ではエミッション悪化のおそれがある場合に限り、圧縮天然ガスに基づく運転を実行する。この場合であっても、内燃機関の異常検出装置は、エンジン回転数の変化、または、燃料噴射に起因した気体燃料の圧力脈動の変化の少なくとも１つに基づき、異常を検出することで、インバランスの検出を確実に実行しつつ、インバランスの検出を実行するために気体燃料に基づく運転領域を拡大するのを抑制することができる。
　上記の内燃機関の異常検出装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記気体燃料に基づく運転中に、前記異常を検出するための検出方法における前記異常か否か判断するための基準を、前記検出方法以外の検出方法による測定値に基づき補正をする。「異常か否か判断するための基準」とは、例えば、エンジン回転数の変化に基づきインバランスを検出する場合には、検出したエンジン回転数の変化と比較する閾値を指し、圧力脈動の変化に基づきインバランスを検出する場合には、検出した圧力脈動の変化と比較する閾値を指す。また、「測定値」とは、例えば、エンジン回転数の変化に基づきインバランスを検出する場合には、検出したエンジン回転数の変化を指し、圧力脈動の変化に基づきインバランスを検出する場合には、検出した圧力脈動の変化を指す。この態様では、制御手段は、１の検出方法で使用する基準を、他の検出方法による測定値に基づき補正することで、インバランスの検出方法の基準の精度を高め、インバランスの検出精度を向上させることができる。
　上記の内燃機関の異常検出装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記検出方法よりも前記検出方法以外の検出方法の方が検出精度の高い運転領域に属する場合に、前記補正を実行する。一般に、インバランスの検出方法によって、検出精度が高い運転領域と、検出精度が低い運転領域とが存在する。従って、この態様では、内燃機関の異常検出装置は、被補正側の検出方法よりも補正側の検出方法の方が検出精度の高い場合に、被補正側の基準を補正することで、インバランスの検出方法の基準の精度を高め、インバランスの検出精度を向上させることができる。
　上記の内燃機関の異常検出装置の他の一態様では、空燃比に相当する検出値を出力するセンサをさらに備え、前記センサの活性後、かつ、前記気体燃料に基づく運転中に、前記回転数の変化又は／及び前記圧力脈動の変化に基づく前記異常の検出に用いる基準を、前記センサの出力に基づき補正をする。上述のセンサは、例えば、Ａ／ＦセンサやＯ２センサが該当する。このようにすることで、内燃機関の異常検出装置は、インバランスの検出方法の基準の精度を高め、インバランスの検出精度を向上させることができる。
内燃機関の概略構成の一例を示す図である。 エンジン回転数の変化に基づきインバランスを検出する方法の概略を説明する図の一例である。 各運転状態でのエンジンが排出する全炭化水素の量の空燃比に基づく変化を示すグラフの一例である。 ＣＮＧの圧力脈動に基づきインバランスを検出する方法の概略を説明する図の一例である。 空燃比の変化に基づきインバランスを検出する方法の概略を説明する図の一例である。 車両の運転領域、及び触媒床温と車速の時間変化を示すグラフの一例である。 各インバランス割合に対応するＮＯｘ及びＮＭＨＣの排出量のグラフの一例である。 第１実施形態の処理手順を示すフローチャートの一例である。 各インバランス割合に対するインバランス判定値の範囲を示す図の一例である。 第２実施形態の処理手順を示すフローチャートの一例である。
　以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
　［内燃機関の概略構成］
　図１は、本発明に係る内燃機関の異常検出装置が適用された内燃機関（エンジン）の概略構成図を示す。図中の実線矢印はガスの流れの一例を示している。
　内燃機関１００は、主に、第１燃料噴射弁１ｘと、第２燃料噴射弁１ｙと、吸気弁２と、点火プラグ３と、排気弁４と、シリンダーヘッド５と、カム角センサ６と、気筒７と、燃焼室８と、ピストン９と、コンロッド１０と、吸気通路１１と、電子スロットル弁１２と、サージタンク１３と、水温センサ１４と、Ａ／Ｆセンサ１５と、排気通路１６と、ノックセンサ１７と、フューエルデリバリーパイプ１８と、ガス温センサ１９と、オイルセパレータ２０と、レギュレータ２１と、遮断弁２２と、ガス圧センサ２３と、燃料通路２４と、第１燃料タンク２５と、スロットル開度センサ２６と、エンジン回転数センサ２７と、触媒２８と、ＥＣＵ５０と、を有する。なお、図１においては、説明の便宜上、１つの気筒７のみを示しているが、実際には内燃機関１００は複数の気筒７を有するものとする。
　吸気通路１１には外部から導入された吸気（空気）が通過し、電子スロットル弁１２は吸気通路１１を通過する吸気の流量を調整する。電子スロットル弁１２は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号によって開度（以後、「スロットル開度」と呼ぶ。）が制御される。サージタンク１３は、吸気通路１１上に設けられ、空気（吸気）を貯蔵するとともに、吸気ポートを介して各気筒の燃焼室８に吸気を分配する。また、燃焼室８には、第１燃料噴射弁（インジェクタ）１ｘ及び第２燃料噴射弁１ｙによって噴射された燃料が供給される。
　第１燃料噴射弁１ｘは、ＥＣＵ５０の制御に基づき、第１燃料タンク２５に貯蔵された気体燃料であるＣＮＧ（圧縮天然ガス）を噴射する。また、第２燃料噴射弁１ｙは、ＥＣＵ５０の制御に基づき、図示しない第２燃料タンクに貯蔵された液体燃料を噴射する。ここで、液体燃料とは、例えば、ガソリン、軽油、メタノールやエタノールなどのアルコール、又はこれらの混合燃料である。
　更に、燃焼室８には、吸気弁２と排気弁４とが設けられている。吸気弁２は、開閉することによって、吸気通路１１と燃焼室８との連通／遮断を制御する。排気弁４は、開閉することによって、排気通路１６と燃焼室８との連通／遮断を制御する。吸気弁２及び排気弁４は、それぞれ図示しないカムシャフトにより開弁時期や閉弁時期やリフト量などが制御される。カム角センサ６は、カムシャフトの角度（位相）を検出し、検出信号Ｓ６をＥＣＵ５０へ供給する。
　燃焼室８では、吸気行程において上記のように供給された吸気と燃料との混合気が、圧縮行程を経た後、点火プラグ３によって点火されることにより燃焼される。この場合、燃焼によってピストン９が往復運動し、当該往復運動がコンロッド１０を介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。燃焼室８での燃焼により発生した排気ガスは、排気行程において排気通路１６へ排出される。
　また、排気通路１６上には、Ａ／Ｆセンサ１５と、触媒２８とが設けられている。Ａ／Ｆセンサ１５は、燃焼された混合気の空燃比（以後、「空燃比ＡＦ」と呼ぶ。）に比例した出力電圧を発生する。Ａ／Ｆセンサ１５の出力電圧は、検出信号Ｓ１５によりＥＣＵ５０に供給される。さらに、エンジンブロックには、水温センサ１４及びノックセンサ１７が設けられている。水温センサ１４は、ウォータージャケット内の冷却液の水温（エンジン水温）を検出する。水温センサ１４は、エンジン水温に相当する検出信号Ｓ１４を、ＥＣＵ５０へ供給する。ノックセンサ１７は、シリンダブロックの振動に基づきノッキングを検出する。ノックセンサ１７は、検出信号Ｓ１７を、ＥＣＵ５０へ供給する。
　一方、第１燃料タンク２５に連通する燃料通路２４上には、ガス圧センサ２３と、遮断弁２２と、レギュレータ２１と、オイルセパレータ２０とが設けられている。ガス圧センサ２３は、燃料通路２４内の燃料圧力に相当するガス圧を検出し、その検出信号Ｓ２３をＥＣＵ５０へ供給する。遮断弁２２は、ＥＣＵ５０の制御に基づき、燃料通路２４の導通／遮断を調整する。レギュレータ２１は、燃料圧力を一定に保つ機構である。オイルセパレータ２０は、燃料通路２４を通過する燃料から不純物を分別し、不純物を取り除いた燃料をフューエルデリバリーパイプ１８に供給する。フューエルデリバリーパイプ１８は、燃料通路２４から供給された燃料を、気筒７の各々に対応する第１燃料噴射弁１ｘに分配する。また、フューエルデリバリーパイプ１８には、フューエルデリバリーパイプ１８内のガス圧（燃料圧力）を検出するガス圧センサ１９が設けられている。ガス圧センサ１９は、当該ガス圧に相当する検出信号Ｓ１９をＥＣＵ５０へ供給する。
　エンジン回転数センサ２７は、エンジン回転数（以後、「エンジン回転数Ｎｅ」と呼ぶ。）を示す出力パルスを発生する。エンジン回転数センサ２７は、出力パルスを検出信号Ｓ２７によりＥＣＵ５０へ供給する。
　ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などを備え、内燃機関１００の各構成要素に対して種々の制御を行う。例えば、ＥＣＵ５０は、上記のようにして供給された検出信号に基づいて、第１及び第２燃料噴射弁１ｘ、１ｙ等に対する制御を行う。また、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数センサ２７から検出されるエンジン回転数Ｎｅ及びガス圧センサ２３又はガス圧センサ１９から検出されるガス圧（以後、「ガス圧Ｐｇ」と呼ぶ。）に基づき、インバランスの検出（以後、「インバランス検出」と呼ぶ。）を行う。そして、ＥＣＵ５０は、本発明における制御手段として機能する。
　なお、以後では、「ＣＮＧ運転」とは、第１燃料噴射弁１ｘによる燃料噴射を実行している運転、即ち、ＣＮＧを動力源とした運転を指し、「液体燃料運転」とは、第２燃料噴射弁１ｙによる燃料噴射を実行している運転、即ち、液体燃料を動力源とした運転を指す。そして、「インバランス割合」とは、ある１気筒のみの燃料噴射量がストイキ相当量からずれたときのずれの割合を指す。
　以下では、ＥＣＵ５０が実行する制御について、第１実施形態及び第２実施形態でそれぞれ具体的に説明する。
　［第１実施形態］
　第１実施形態では、概略的には、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転時にインバランス検出を行う場合、エンジン回転数Ｎｅに基づく検出（以後、「回転変動検出」と呼ぶ。）または／及びガス圧Ｐｇに基づく検出（以後、「ガス圧変動検出」と呼ぶ。）を実行する。そして、ＥＣＵ５０は、触媒２８の温度（以後、「触媒床温」と呼ぶ。）が活性温度に満たず、エミッション悪化の可能性がある車両の始動時の運転領域のみＣＮＧ運転を行い、他の運転領域では液体燃料運転を行う。これにより、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転を行う運転領域の拡大を抑制しつつ、インバランス検出を実行する。
　以下では、回転変動検出及びガス圧変動検出についてそれぞれ具体的に説明する。なお、以後では、一例として、内燃機関１００は、４気筒エンジンであるとし、各気筒７を、「第１気筒」乃至「第４気筒」とそれぞれ称す。
　（回転変動検出）
　ＥＣＵ５０は、エンジン回転数センサ２７から検出されるエンジン回転数Ｎｅの変化に基づき、ＣＮＧ運転中の気筒間のインバランスを検出する。これにより、ＥＣＵ５０は、特定の気筒７のみがリッチ側に異常又はリーン側に異常になった場合にこれを的確に検出する。
　これについて補足説明する。一般に、ＣＮＧを燃料とした場合、リッチ側へのインバランス及びリーン側へのインバランスのいずれの場合も、燃焼の悪化として現れる。そして、この場合、インバランスが生じている気筒７に対応する時間幅では、クランク角の角速度（即ちエンジン回転数Ｎｅ）が遅くなり、これに反比例して当該時間幅が長くなる。
　以上を勘案し、ＥＣＵ５０は、各気筒７の各期間に対応するエンジン回転数Ｎｅを監視し、インバランスの発生の有無を検出する。これにより、リッチ側及びリーン側の両方のインバランスを検出することができる。
　次に、回転変動検出の具体例について、図２を用いて詳細に説明する。
　図２（ａ）は、１サイクルにおけるクランク角の時間変化を示すグラフの一例である。ここでは、１例として、クランク角が１サイクルに０°から７２０°の範囲で変化するものとする。図２（ａ）において、「第１時間幅ΔＴ１」は、第１気筒がクランク軸へ動力を出力する時間幅に相当し、「第４時間幅ΔＴ４」は、第４気筒がクランク軸へ動力を出力する時間幅に相当し、「第３時間幅ΔＴ３」は、第３気筒がクランク軸へ動力を出力する時間幅に相当し、「第２時間幅ΔＴ２」は、第２気筒がクランク軸へ動力を出力する時間幅に相当する。
　図２（ａ）では、第１時間幅ΔＴ１乃至第３時間幅ΔＴ３は、ほぼ等しい時間幅である。一方、第４時間幅ΔＴ４は、インバランスに基づく第４気筒の燃焼悪化に起因して、第１時間幅ΔＴ１乃至第３時間幅ΔＴ３より長くなっている。
　図２（ｂ）は、１サイクルにおけるエンジン回転数Ｎｅを、第１時間幅ΔＴ１乃至第４時間幅ΔＴ４に対応する期間ごとにプロットした図である。具体的には、対応点「ＰＮｅ１」は、第１気筒がクランク軸へ動力を出力する際のエンジン回転数Ｎｅに相当し、対応点「ＰＮｅ４」は、第４気筒がクランク軸へ動力を出力する際のエンジン回転数Ｎｅに相当し、対応点「ＰＮｅ３」は、第３気筒がクランク軸へ動力を出力する際のエンジン回転数Ｎｅに相当し、対応点「ＰＮｅ２」は、第２気筒がクランク軸へ動力を出力する際のエンジン回転数Ｎｅに相当する。
　上述したように、各エンジン回転数Ｎｅは、第１時間幅ΔＴ１乃至第４時間幅Ｔ４と反比例の関係にある。従って、図２（ｂ）では、第１時間幅ΔＴ１乃至第３時間幅ΔＴ３に相当するエンジン回転数Ｎｅは、ほぼ等しくなり、第４時間幅ΔＴ４に相当するエンジン回転数Ｎｅは、インバランスに基づく第４気筒の燃焼悪化に起因して他のエンジン回転数Ｎｅと比べ小さくなっている。
　ここで、図２（ａ）、（ｂ）を参照し、回転変動検出の具体的手順を説明する。まず、ＥＣＵ５０は、図２（ｂ）に示すように、第１時間幅ΔＴ１乃至第４時間幅ΔＴ４に対応するエンジン回転数Ｎｅをエンジン回転数センサ２７から取得する。そして、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数Ｎｅの変化に基づき、インバランスの有無を判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、取得したエンジン回転数Ｎｅのうち、直前又は／及び直後に取得した値から、所定値（以後、「閾値ΔＮｅｔｈ」と呼ぶ。）以上変化がある値を特定した場合、インバランスが発生していると判断する。上述の閾値ΔＮｅｔｈは、検出すべきインバランス割合を考慮し、実験等に基づき決定される。
　具体的には、ＥＣＵ５０は、図２（ｂ）の場合、対応点ＰＮｅ４のエンジン回転数Ｎｅと、対応点ＰＮｅ３又は対応点ＰＮｅ１のエンジン回転数Ｎｅと、の差分に相当する回転数変化「ΔＮｅ」を検出する。このとき、回転数変化ΔＮｅは、対応点ＰＮｅ１又は対応点ＰＮｅ３のいずれか一方に基づき算出した差分であってもよく、各対応点ＰＮｅ１、対応点ＰＮｅ３に基づき算出した差分の平均であってもよい。そして、ＥＣＵ５０は、回転数変化ΔＮｅが閾値ΔＮｅｔｈよりも大きい場合、インバランスが生じていると判断する。一方、ＥＣＵ５０は、回転数変化ΔＮｅが閾値ΔＮｅｔｈ以下の場合、インバランスが生じていない、又は、インバランス割合が看過できる程度に小さいと判断する。
　以上のように、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数Ｎｅの変化に基づき、各気筒でのインバランスを検出することができる。
　次に、回転変動検出による効果について図３を用いて補足説明する。図３は、空燃比ＡＦに対するＴＨＣ（Ｔｏｔａｌ　Ｈｙｄｒｏ　Ｃａｒｂｏｎ）の排出量の変化を示すグラフを示す。なお、ＴＨＣは、ＣＮＧ運転時に排出され、燃焼安定性の１の指標となる化合物である。図３において、グラフ「Ｇａ」は、アイドリング状態でエンジン回転数Ｎｅが「６５０ｒｐｍ」の場合を示し、グラフ「Ｇｂ」は、内燃機関１００が高負荷かつエンジン回転数Ｎｅが「２０００ｒｐｍ」の場合を示し、グラフ「Ｇｃ」は、内燃機関１００が低負荷かつエンジン回転数Ｎｅが「２０００ｒｐｍ」の場合を示し、グラフ「Ｇｄ」は、内燃機関１００が高負荷かつエンジン回転数Ｎｅが「１２００ｒｐｍ」の場合を示し、グラフ「Ｇｅ」は、内燃機関１００が低負荷かつエンジン回転数Ｎｅが「１２００ｒｐｍ」の場合を示す。
　図３に示すように、ＣＮＧ運転では、グラフＧａ乃至Ｇｄが示すいずれの運転状態の場合であっても、空燃比ＡＦがリッチ側へ向かうほどＴＨＣの排出量が多くなる。即ち、ＣＮＧ運転の場合、いずれの運転状態であっても、空燃比ＡＦがリッチ側へ推移するほど燃焼安定性が悪化する。従って、ＣＮＧ運転の場合、ＥＣＵ５０は、上述のようにエンジン回転数Ｎｅの変化に基づき、気筒７ごとの燃焼悪化を判定し、リッチ側へのインバランスを検出することが可能となる。
　一方、ガソリンなどの液体燃料を用いた液体燃料運転では、図３と異なり、空燃比ＡＦがリッチ側へ推移しても燃焼安定性が悪化しない。従って、液体燃料運転では、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数Ｎｅを監視した場合であっても、リッチ側へのインバランスを検出することが困難である。
　また、ＣＮＧ運転と液体燃料運転のいずれの場合であっても、リーン側へのインバランスが生じた場合、燃焼悪化が生じる。従って、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転と液体燃料運転のいずれの場合であっても、エンジン回転数Ｎｅに基づき、リーン側へのインバランスを検出することが可能である。
　以上のように、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転中では、回転変動検出に基づき、リーン側及びリッチ側へのインバランスを検出することができる。
　（ガス圧変動検出）
　ＥＣＵ５０は、ガス圧Ｐｇを検出し、燃料噴射に基づくガス圧Ｐｇの脈動の変化に基づき、インバランスの有無を判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、検出したガス圧Ｐｇに基づき、各気筒７への燃料噴射に対応するガス圧Ｐｇの低下度合いを算出し、各気筒７の燃料噴射量を推定する。これにより、ＥＣＵ５０は、特定の気筒７のみがリッチ側に異常又はリーン側に異常になった場合にこれを検出する。
　この具体的な方法について、図４を用いて例示する。図４は、ＣＮＧ運転でのガス圧Ｐｇの時間変化のグラフの一例を示す。図４のグラフは、一定時間ごとに、ガス圧センサ１９が取得したガス圧Ｐｇに相当する対応点を結んだグラフである。図４では、第１気筒への燃料噴射期間を、「第１気筒噴射期間Ｔｗ１」、第２気筒への燃料噴射期間を「第２気筒噴射期間Ｔｗ２」、第３気筒への燃料噴射期間を「第３気筒噴射期間Ｔｗ３」、第４気筒への燃料噴射期間を「第４気筒噴射期間Ｔｗ４」と呼ぶ。
　図４に示すように、第１気筒乃至第４気筒の各々への燃料噴射に起因して、ガス圧Ｐｇが一時的に低下する。図４では、まず第１気筒への燃料噴射に起因して一時的にガス圧Ｐｇが低下し、その後レギュレータ２１により一定のガス圧Ｐｇに保たれている。同様に、第４気筒、第３気筒、第２気筒についても、燃料噴射に起因して一時的にガス圧Ｐｇが低下する。
　そして、第１の例では、ＥＣＵ５０は、第１気筒噴射期間Ｔｗ１乃至第４気筒噴射期間Ｔｗ４でのそれぞれの燃料噴射に起因して減少したガス圧Ｐｇの軌跡が示す面積（図４中の個々のハッチング部分の面積。以後、「ガス圧減少面積Ａｄ」と呼ぶ。）に基づきインバランス検出を行う。即ち、ＥＣＵ５０は、第１気筒噴射期間Ｔｗ１乃至第４気筒噴射期間Ｔｗ４で形成された凹状のガス圧減少面積Ａｄを、燃料噴射量に相当するとみなし、当該面積が大きいほど、当該気筒への燃料噴射量が大きく、当該面積が小さいほど、当該気筒への燃料噴射量が小さいとみなす。
　例えば、ＥＣＵ５０は、まず、図４に示すように、燃料噴射直前に検出されたガス圧Ｐｇに相当する対応点「Ｐ１ａ」乃至「Ｐ４ａ」を特定する。即ち、対応点「Ｐ１ａ」乃至「Ｐ４ａ」は、第１気筒噴射期間Ｔｗ１乃至第４気筒噴射期間Ｔｗ４の開始時点でのガス圧Ｐｇに相当する。例えば、ＥＣＵ５０は、検出したガス圧Ｐｇが所定値より小さく、かつ、その直前に取得したガス圧Ｐｇが所定値以上の場合、当該直前に取得したガス圧Ｐｇを、それぞれ対応点「Ｐ１ａ」乃至「Ｐ４ａ」として特定する。上述の所定値は、例えば燃料噴射がない場合のガス圧Ｐｇの取り得る値の下限値に定められる。
　同様に、ＥＣＵ５０は、図４から、燃料噴射直後に検出されたガス圧Ｐｇに相当する対応点「Ｐ１ｃ」乃至「Ｐ４ｃ」を特定する。即ち、対応点「Ｐ１ｃ」乃至「Ｐ４ｃ」は、第１気筒噴射期間Ｔｗ１乃至第４気筒噴射期間Ｔｗ４の終了時点でのガス圧Ｐｇに相当する。例えば、ＥＣＵ５０は、検出したガス圧Ｐｇが上述の所定値以上であり、かつ、その直前に取得したガス圧Ｐｇが所定値未満の場合、検出したガス圧Ｐｇを、それぞれ対応点「Ｐ１ｃ」乃至「Ｐ４ｃ」として特定する。
　さらに、ＥＣＵ５０は、第１気筒噴射期間Ｔｗ１乃至第４気筒噴射期間Ｔｗ４の各噴射期間でのガス圧Ｐｇの下限値を示す対応点「Ｐ１ｂ」乃至「Ｐ４ｂ」を特定する。例えば、ＥＣＵ５０は、対応点「Ｐ１ａ」乃至「Ｐ４ａ」及び対応点「Ｐ１ｃ」乃至「Ｐ４ｃ」により特定された第１気筒噴射期間Ｔｗ１乃至第４気筒噴射期間Ｔｗ４中で最もガス圧Ｐｇが小さい対応点を、対応点Ｐ１ｂ乃至Ｐ４ｂとして特定する。
　次に、ＥＣＵ５０は、各噴射期間に対応するガス圧減少面積Ａｄを特定する。例えば、ＥＣＵ５０は、各対応点を時刻とガス圧Ｐｇとの２次元座標とみなし、対応点Ｐ１ａ乃至Ｐ１ｃから形成される三角形の面積を、第１気筒噴射期間Ｔｗ１のガス圧減少面積Ａｄとして特定する。同様に、ＥＣＵ５０は、第２気筒噴射期間Ｔｗ１乃至第４気筒噴射期間Ｔｗ４のガス圧減少面積Ａｄを、それぞれ３組の対応点から特定する。
　そして、ＥＣＵ５０は、ガス圧減少面積Ａｄを各気筒７への燃料噴射量に相当するとみなし、インバランスの有無を判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、各ガス圧減少面積Ａｄの平均値又は中央値などの代表値を算出し、当該代表値から所定値以上離れているガス圧減少面積Ａｄが存在するか否か判定する。そして、ＥＣＵ５０は、当該代表値から所定値以上離れているガス圧減少面積Ａｄが存在する場合、当該ガス圧減少面積Ａｄに相当する気筒７にインバランスが生じていると判定する。その他、ＥＣＵ５０は、インバランスが生じていないと推定されるガス圧減少面積Ａｄの範囲を予め設定しておき、各ガス圧減少面積Ａｄのいずれかが上述の範囲に属しない場合、インバランスが生じていると判定してもよい。
　第２の例では、ＥＣＵ５０は、第１気筒噴射期間Ｔｗ１乃至第４気筒噴射期間Ｔｗ４でのそれぞれのガス圧Ｐｇの下限値（以後、「下限ガス圧ＰｇｌｉｍＬ」と呼ぶ。）に基づきインバランス検出を行う。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、下限ガス圧ＰｇｌｉｍＬが小さいほど、燃料噴射量が大きく、ガス圧Ｐｇの低下が小さいほど、燃料噴射量が小さいと判断する。
　具体的には、まず、ＥＣＵ５０は、各噴射期間に対応する下限ガス圧ＰｇｌｉｍＬを特定する。例えば、ＥＣＵ５０は、第１の例と同様に、第１気筒噴射期間Ｔｗ１乃至第４気筒噴射期間Ｔｗ４から、下限ガス圧ＰｇｌｉｍＬに相当する対応点Ｐ１ｂ乃至Ｐ４ｂを特定する。
　そして、ＥＣＵ５０は、各下限ガス圧ＰｇｌｉｍＬに基づき、インバランスの有無を判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、各下限ガス圧ＰｇｌｉｍＬの平均又は中央値などの代表値を算出し、当該代表値から各下限ガス圧ＰｇｌｉｍＬが所定値以上離れている場合、インバランスが生じていると判断する。上述の所定値は、例えば検出すべきインバランス割合に基づき定められ、ＥＣＵ５０のメモリに記憶される。その他、ＥＣＵ５０は、インバランスが生じていないと推定される下限ガス圧ＰｇｌｉｍＬの範囲を予め設定しておき、各下限ガス圧ＰｇｌｉｍＬのいずれかが上述の範囲に属しない場合、インバランスが生じていると判定してもよい。上述の範囲は、例えば検出すべきインバランス割合に基づき定められ、ＥＣＵ５０のメモリに記憶される。
　なお、ＥＣＵ５０は、上述したように、回転変動検出及びガス圧変動検出を同時に実行し、インバランスの有無を判断してもよい。この場合、例えば、ＥＣＵ５０は、少なくともいずれか一方の検出方法に基づきインバランスがあると判断した場合に、インバランスがあると判断してもよく、両方の検出方法でインバランスがあると判断した場合に、インバランスがあると判断してもよい。
　（Ａ／Ｆセンサに基づく検出との組み合わせ）
　次に、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出と、上述の回転変動検出及びガス圧変動検出とを組み合わせたインバランス検出方法について説明する。概略的には、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度が高いと判断した場合には、Ａ／Ｆセンサ１５に基づきインバランス検出を行う。一方、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度が低いと判断した場合、回転変動検出又は／及びガス圧変動検出を行う。
　まず、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出方法の一例を説明する。図５は、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出方法を概念的に示した図である。具体的には、図５（ａ）は、１サイクルにおける第１気筒乃至第４気筒の排気行程に基づく排気圧力の時間変化を示す。そして、図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応するＡ／Ｆセンサ１５の検出値に基づく空燃比ＡＦの時間変化を示す。なお、図５（ａ）において、「第１気筒排気期間Ｔｅ１」乃至「第４気筒排気期間Ｔｅ４」は、それぞれ、第１気筒乃至第４気筒の排気行程に対応する期間を示す。
　図５（ａ）に示すように、４つの気筒７は、第１気筒、第４気筒、第３気筒、第２気筒の順に排気行程となり、これに応じて排気圧力が一時的に上昇する。そして、図５（ｂ）に示すように、ＥＣＵ５０は、時刻「ｔ１」から時刻「ｔ２」までの期間に相当する第４気筒排気期間Ｔｅ４において、Ａ／Ｆセンサ１５の検出値が所定の変動幅「Ｗ」だけ変動していることを検出する。そして、この場合、ＥＣＵ５０は、変動幅Ｗが所定の閾値（以後、「閾値Ｗｔｈ」と呼ぶ。）より大きい場合、インバランスが生じていると判定する。なお、閾値Ｗｔｈは、検出すべきインバランス割合を考慮し、実験等に基づき決定される。一方、ＥＣＵ５０は、変動幅Ｗが閾値Ｗｔｈ以下の場合、インバランスが生じていない、又は、インバランス割合が看過できる程度に小さいと判断する。
　次に、Ａ／Ｆセンサ１５に基づく検出と、回転変動検出及びガス圧変動検出との切り替えのタイミングについて説明する。上述したように、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５に基づく検出の精度が低いと判断した場合、回転変動検出又は／及びガス圧変動検出を行う。ここで、ＥＣＵ５０は、例えば、Ａ／Ｆセンサ１５が活性状態にあるか否か、及び、吸入空気量が所定量以上あるか否かに基づき、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度を推定する。なお、ＥＣＵ５０は、例えばＡ／Ｆセンサ１５の通電後の時間幅が所定時間幅に達した場合、Ａ／Ｆセンサ１５が活性状態であると判断する。そして、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５が活性状態にないと判断した場合、または、吸入空気量が所定量未満の場合、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度が低いと判断する。一方、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５が活性状態であり、吸入空気量が所定量以上の場合、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度が高いと判断する。なお、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度については、後述する（効果）のセクションでさらに説明する。
　（液体燃料運転でのインバランス検出）
　ＥＣＵ５０は、液体燃料運転時には、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出を行う。また、好適には、これに加え、ＥＣＵ５０は、液体燃料運転時に、回転変動検出を行い、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出でリッチ側へのインバランスを検出し、回転変動検出によりリーン側へのインバランスを検出する。
　これについて補足説明する。一般に、リーンでは、リッチに比べ、Ａ／Ｆセンサ１５での反応が遅くなり、気筒間での空燃比ＡＦのインバランスを検出しにくくなる。一方、上述したように、リーンの場合、液体燃料での燃焼が悪化するため、ＥＣＵ５０は、回転変動検出に基づきリーンに基づくインバランスを検出することが可能である。以上を勘案し、ＥＣＵ５０は、液体燃焼運転時には、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出と、回転変動検出との両方を実行することで、より高精度にインバランスを検出することができる。
　（効果）
　次に、第１実施形態による効果について図６及び図７を用いて補足説明する。図６は、内燃機関１００を搭載した車両（以後、単に「搭載車両」と呼ぶ。）の始動時での触媒床温と、車速との時間変化のグラフを示す。具体的には、グラフ「Ｇ１」は、触媒床温の時間変化を示し、グラフ「Ｇ２」は、車速の時間変化を示す。また、「エミッション要求領域」とは、触媒床温が低いことに起因してエミッションが悪化するおそれのある運転領域を指す。
　まず、触媒床温が活性温度の半分に満たない時刻「ｔ１」までの期間に相当するエミッション要求領域では、ＥＣＵ５０は、エミッション悪化を抑制するため、ＣＮＧ運転を行う。これにより、ＥＣＵ５０は、排出ガス濃度を低く抑え、触媒床温が低いことに起因したエミッション悪化を抑制する。
　そして、時刻「ｔ２」では、Ａ／Ｆセンサ１５が活性化する。従って、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出を実行することが可能となる。しかし、この場合であっても、Ａ／Ｆセンサ１５は、吸入空気量が小さいこと等に起因して時刻「ｔ３」まで検出精度が低い。そして、時刻「ｔ３」以後、Ａ／Ｆセンサ１５の活性化及び吸入空気量が一定以上になったことに起因して、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度が高くなる。
　従って、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転時に、Ａ／Ｆセンサ１５のみに基づくインバランス検出を実行する場合（以後、「比較例」とよぶ。）では、エミッション要求領域中にＣＮＧのインバランス検出を実行することができない。従って、比較例の場合、ＣＮＧ運転でのインバランス検出を実行するために、ＣＮＧ運転を時刻ｔ２又は時刻ｔ３まで延期するか、又は再度時刻ｔ２又は時刻ｔ３以後にＣＮＧ運転を再開する必要性が生じる。即ち、この場合、ＣＮＧ運転を実行する運転領域が拡大することになる。そして、ＣＮＧ運転を実行する運転領域を拡大することに起因してＣＮＧ運転の期間が慢性的に長くなる場合、第１燃料タンク２５の容量を大きくする必要性が生じると共に、ＣＮＧ運転と液体燃料運転との切り替え制御及びこれに伴うエンジン制御等が複雑化する。
　一方、ＣＮＧ運転でのインバランス検出を行わずインバランスを許容した場合、エミッションが悪化する可能性がある。図７は、各インバランス割合に対応するＮＯｘ及びＮＭＨＣ（Ｎｏｎ　Ｍｅｔｈａｎｅ　Ｈｙｄｒｏ　Ｃａｒｂｏｎｓ）の排出量を示すグラフである。具体的には、グラフ「Ｇ３」は、各インバランス割合に対応するＮＯｘの排出量を示し、グラフ「Ｇ４」は、各インバランス割合に対応するＮＭＨＣの排出量を示す。図７に示すように、インバランス割合の増加に伴い、ＮＯｘ及びＮＭＨＣの排出量が増加し、エミッションが悪化する。
　以上を勘案し、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転時に回転変動検出又は／及びガス圧変動検出を行うことで、Ａ／Ｆセンサ１５が未活性であった場合にも、ＣＮＧ運転領域の拡大を抑制しつつ、インバランス検出を実行することができる。従って、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転領域を、搭載車両の始動時、即ち、触媒床温が活性温度に達していない場合に限定することができ、第１燃料タンク２５の容量増大及び制御の複雑化を抑制することができる。
　（処理フロー）
　図８は、第１実施形態における処理手順を示すフローチャートの一例である。図８に示すフローチャートは、ＥＣＵ５０により所定の周期に従い繰り返し実行される。
　まず、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転の始動要求に基づきＣＮＧ運転を開始する（ステップＳ１０１）。好適には、ＥＣＵ５０は、搭載車両の始動時にＣＮＧ運転を開始すべきと判断する。
　次に、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転から液体燃料運転への運転切り替え要求を検知する（ステップＳ１０２）。例えば、ＥＣＵ５０は、触媒床温が所定温度以上に達し、液体燃料運転を実行してもエミッション悪化のおそれがない場合、ＣＮＧ運転から液体燃料運転への切り替え要求を検知する。
　そして、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度が高いか否か判定する（ステップＳ１０３）。具体的には、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５が活性しているか否か、及び、吸入空気量が所定量以上あるか否か判定する。
　そして、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度が高いと判断した場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、Ａ／Ｆセンサ１５に基づきインバランス検出を行う（ステップＳ１０４）。一方、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度が高くないと判断した場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、エンジン回転数センサ２７又は／及びガス圧センサ１９に基づきインバランス検出を行う（ステップＳ１０５）。即ち、ＥＣＵ５０は、この場合、回転変動検出又は／及びガス圧変動検出を行う。
　次に、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転から液体燃料運転へ切り替える（ステップＳ１０６）。
　以上のように、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５の検出精度が低い又は活性しておらず使用ができない場合には、回転変動検出又は／及びガス圧変動検出を行い、ＣＮＧ運転領域を拡大することなくインバランス検出を実行することができる。
　なお、上述した比較例では、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０３でＡ／Ｆセンサの検出精度が高くない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、例えば引き続きステップＳ１０３でＡ／Ｆセンサ１５の検出精度が高まるまで待機することになる。その結果、ＣＮＧ運転を実行する期間の長期化する。
　［第２実施形態］
　第２実施形態では、第１実施形態に加え、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転中に、複数の方法によるインバランス検出を実行し、これらの測定値に基づき、インバランスの有無を判定するための基準値（以後、「インバランス基準値Ｊｉｔｈ」と呼ぶ。）を補正する。これにより、ＥＣＵ５０は、より高精度にインバランス検出を実行する。
　以後では、上述の測定値、即ち、各インバランス検出方法に基づき算出したインバランス基準値Ｊｉｔｈと比較する値を、「インバランス判定値Ｊｉ」と呼ぶ。即ち、インバランス基準値Ｊｉｔｈは、上述した閾値Ｗｔｈ、閾値ΔＮｅｔｈ等が該当し、インバランス判定値Ｊｉは、変動幅Ｗ、回転数変化ΔＮｅ等が該当する。
　具体的には、ＥＣＵ５０は、インバランスの有無を判定するための主とするインバランス検出方法（以後、「主判定方法」と呼ぶ。）を定め、当該インバランス検出方法で算出したインバランス判定値Ｊｉに基づきインバランスの判定を行う。そして、ＥＣＵ５０は、主判定方法以外のインバランス検出方法（以後、「副判定方法」と呼ぶ。）で算出したインバランス判定値Ｊｉにより、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。
　例えば、ＥＣＵ５０は、主判定方法のインバランス判定値Ｊｉ及び副判定方法のインバランス判定値Ｊｉに対応するインバランス基準値Ｊｉｔｈの補正量を示すマップを予め記憶しておき、当該マップを参照して、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。他の例では、ＥＣＵ５０は、主判定方法のインバランス判定値Ｊｉに基づく判定結果と、副判定方法のインバランス判定値Ｊｉに基づく判定結果とが異なる場合、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。即ち、ＥＣＵ５０は、主判定方法でインバランスがあると判定し、副判定方法でインバランスがないと判定した場合、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを、インバランスであると判定する基準が厳しくなるように補正する。一方、ＥＣＵ５０は、主判定方法では、インバランスがないと判定し、副判定方法ではインバランスがあると判定した場合、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを、インバランスであると判定する基準が緩くなるように補正する。
　また、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５を主判定方法又は副判定方法に指定する場合、Ａ／Ｆセンサ１５の活性後のＣＮＧ運転中に、インバランス検出を行う。例えば、ＥＣＵ５０は、回転数変動検出又は／及びガス圧変動検出を主判定方法とし、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出を副判定方法とした場合、Ａ／Ｆセンサ１５の活性後にＣＮＧ運転を再開する。そして、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５の活性後、主判定方法及び副判定方法を実行し、Ａ／Ｆセンサ１５のインバランス判定値Ｊｉに基づき、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。この場合であっても、ＥＣＵ５０は、インバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する機会を後述するように限定し、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出の機会を制限することで、第１実施形態と同様、ＣＮＧ運転領域の拡大を最小限に抑制することができる。
　次に、第２実施形態に基づき、主判定方法及び副判定方法を実行し、インバランス基準値Ｊｉｔｈを補正するタイミングについて説明する。
　ＥＣＵ５０は、副判定方法の検出精度が主判定方法の検出精度より高い運転領域で、インバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。例えば、回転数変動検出を主判定とし、ガス圧変動検出及びＡ／Ｆセンサ１５を副判定方法とした場合、ＥＣＵ５０は、アイドリング又はこれに準ずる運転状態、即ち、エンジン回転数Ｎｅが所定値よりも小さく、かつ、負荷が低い運転領域では、ガス圧変動検出に基づき回転変動検出のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。また、ＥＣＵ５０は、上述の場合で、吸入空気量が大きい領域では、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出に基づき回転変動検出のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正するタイミングを適切に定め、インバランス基準値Ｊｉｔｈがより高精度になるように補正することができる。
　また、好適には、ＥＣＵ５０は、主判定方法に基づき算出したインバランス判定値Ｊｉが、所定の範囲（以後、「判定疑義範囲Ｉｗ」と呼ぶ。）にあると判断した場合に、主判定方法及び副判定方法を同時に実行する。そして、ＥＣＵ５０は、副判定方法に基づき、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。上述の判定疑義範囲Ｉｗは、検出すべきインバランス割合が大きいほど大きくする。これについて図９を用いて説明する。
　図９は、各インバランス割合に対するインバランス判定値Ｊｉの範囲の一例を示す。ここで、「インバランス判定値Ｊｉの範囲」とは、各インバランス割合に対応するインバランス判定値Ｊｉの平均値近傍の範囲を指す。具体的には、線分「Ｗｅ０」は、インバランス割合が０の場合、即ち、インバランスがない正常の場合のインバランス判定値Ｊｉの範囲を示し、線分「Ｗｅ１」は、インバランス割合が１０％の場合のインバランス判定値Ｊｉの範囲を示す。同様に、線分「Ｗｅ２」乃至線分「Ｗｅ６」は、インバランス割合がそれぞれ２０％乃至６０％の場合のインバランス判定値Ｊｉの範囲を示す。
　図９に示すように、インバランス割合が大きくなるほど、インバランス判定値Ｊｉの範囲は、線分Ｗｅ０に相当する正常の場合のインバランス判定値Ｊｉの範囲と離れる。従って、インバランス割合が４０％以上の場合では、線分Ｗｅ０が示す範囲と、当該インバランス割合に対応する線分が示す範囲とのいずれにも属さない図９の三角形に相当するグレーゾーンが形成される。
　以上を勘案し、ＥＣＵ５０は、グレーゾーンに相当する判定疑義範囲Ｉｗを予め定め、当該範囲に主判定方法に基づくインバランス判定値Ｊｉが属する場合、主判定方法及び副判定方法に基づきインバランス検出を行う。上述の判定疑義範囲Ｉｗは、例えば、インバランス基準値Ｊｉｔｈの近傍に実験等に基づき設定される。そして、ＥＣＵ５０は、主判定方法及び副判定方法に基づきインバランスの有無の判定後、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、インバランス基準値Ｊｉｔｈの補正すべきタイミングを適切に定めることができる。
　（処理フロー）
　図１０は、第１実施形態における処理手順を示すフローチャートである。図１０に示すフローチャートは、ＥＣＵ５０により所定の周期に従い繰り返し実行される。
　まず、ＥＣＵ５０は、副判定方法よりも主判定方法の精度が高い運転領域であるか否か判定する（ステップＳ２０１）。そして、ＥＣＵ５０は、副判定方法よりも主判定方法の精度が高い運転領域の場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、主判定方法によるインバランスの有無の判定を行う（ステップＳ２０２）。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、主判定方法に基づく判定結果が、副判定方法に基づく判定結果よりも信頼できると判断し、主判定方法によるインバランス判定のみ実行すると共に、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正しない。これにより、ＥＣＵ５０は、補正により主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈの精度が悪化するのを抑制する。
　一方、ＥＣＵ５０は、副判定方法よりも主判定方法の精度が高くない運転領域の場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、主判定方法及び副判定方法のインバランス判定値Ｊｉを算出する（ステップＳ２０３）。そして、ＥＣＵ５０は、インバランスの有無を判定する（ステップＳ２０４）。この場合、ＥＣＵ５０は、主判定方法及び副判定方法に基づきインバランスの有無を判定してもよく、副判定方法のみに基づきインバランスの有無を判定してもよい。なお、前者の場合であって、主判定方法と副判定方法とで異なる判定の場合、ＥＣＵ５０は、例えば、副判定方法の判定を優先させる。他の例では、ＥＣＵ５０は、主判定方法と副判定方法とで合わせて３以上のインバランス検出を実行した場合には、各インバランス検出の判定結果の多数決によりインバランスの有無を判定してもよい。
　そして、ＥＣＵ５０は、副判定方法のインバランス判定値Ｊｉに基づき、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する（ステップＳ２０５）。例えば、ＥＣＵ５０は、主判定方法のインバランス判定値Ｊｉに基づく判定結果と副判定方法のインバランス判定値Ｊｉに基づく判定結果とが異なった場合には、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈを所定値だけ加算又は減算する。他の例では、ＥＣＵ５０は、所定のマップを参照し、主判定方法のインバランス判定値Ｊｉと副判定方法のインバランス判定値Ｊｉとに基づきインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。上述のマップは、予め実験等に基づき作成され、ＥＣＵ５０のメモリ等に記憶される。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、主判定方法のインバランス基準値Ｊｉｔｈの精度を向上させることができる。
　［変形例］
　次に、上述の各実施形態の変形例について説明する。以下の変形例は、組み合わせて上述の各実施形態に適用してもよい。
　（変形例１）
　図１の説明では、第１燃料タンク２５にはＣＮＧが貯蔵されて、第１燃料噴射弁１ｘからＣＮＧが各気筒へ供給されていた。しかし、本発明が適用可能な燃料は、これに限定されない。これに代えて、第１燃料タンク２５には、ＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｇａｓ）、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｇａｓ）などの他の気体燃料が貯蔵されていてもよい。この場合であっても、ＥＣＵ５０は、第１実施形態に基づき気体燃料での運転中にインバランス検出を行い、第２実施形態に基づき気体燃料での運転中にインバランス基準値Ｊｉｔｈを補正する。
　（変形例２）
　図１では、内燃機関１００は、Ａ／Ｆセンサ１５を備え、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出を行った。これに代えて、または、これに加え、内燃機関１００は、排気通路１６上の触媒２８の下流にＯ２センサを備え、ＥＣＵ５０は、Ｏ２センサの検出値に基づきインバランス検出を行ってもよい。この場合であっても、ＥＣＵ５０は、例えば、図５の説明と同様に、Ｏ２センサの検出値の変化が所定幅以上の場合、インバランスが生じていると判定する。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、Ａ／Ｆセンサ１５に基づくインバランス検出と同様、Ｏ２センサに基づきインバランス検出を実行することができる。
　（変形例３）
　図８の説明では、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転から液体燃料運転への切り替えのタイミングで、ＣＮＧ運転のインバランス検出を実行した。しかし、本発明が適用可能なＣＮＧ運転時のインバランス検出のタイミングは、これに限定されない。例えば、これに代えて、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転時に所定の周期ごとにインバランス検出を実行してもよい。この場合であっても、ＥＣＵ５０は、回転変動検出又は／及びガス圧変動検出に基づき、ＣＮＧ運転中にインバランス検出を実行することができる。
　１ｘ　第１燃料噴射弁
　１ｙ　第２燃料噴射弁
　２　吸気弁
　３　点火プラグ
　４　排気弁
　７　気筒
　９　ピストン
　１０　コンロッド
　１１　吸気通路
　１２　スロットル弁
　１３　サージタンク
　１５　Ａ／Ｆセンサ
　２１　レギュレータ
　５０　ＥＣＵ
　１００　内燃機関

Claims (5)

  1. 　複数の気筒を備え、気体燃料を含む複数種類の燃料を切り替えて運転可能なエンジンと、
    　前記気体燃料に基づく運転中に、前記気筒間の空燃比のばらつきの異常を検出する場合、前記エンジンの回転数の変化、または、燃料噴射に起因した前記気体燃料の圧力脈動の変化の少なくとも１つに基づき、前記異常を検出する制御手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の異常検出装置。
  2. 　前記エンジンと連通する排気通路上に触媒をさらに備え、
    　前記エンジンは、圧縮天然ガスと、液体燃料とを切り替えて運転可能であり、
    　前記制御手段は、前記触媒が活性温度未満の所定温度以下の場合に限り、前記圧縮天然ガスに基づく運転を実行する請求項１に記載の内燃機関の異常検出装置。
  3. 　前記制御手段は、前記気体燃料に基づく運転中に、前記異常を検出するための検出方法における前記異常か否か判断するための基準を、前記検出方法以外の検出方法の測定値に基づき補正をする請求項１または２に記載の内燃機関の異常検出装置。
  4. 　前記制御手段は、前記検出方法よりも前記検出方法以外の検出方法の方が検出精度の高い運転領域に属する場合に、前記補正を実行する請求項３に記載の内燃機関の異常検出装置。
  5. 　空燃比に相当する検出値を出力するセンサをさらに備え、
    　前記センサの活性後、かつ、前記気体燃料に基づく運転中に、前記回転数の変化又は／及び前記圧力脈動の変化に基づく前記異常の検出に用いる基準を、前記センサの出力に基づき補正をする請求項３に記載の内燃機関の異常検出装置。
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