CN102472193A - 内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置 - Google Patents

内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置 Download PDF

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中村文彦
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Abstract

根据本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置，取得设置在排气通路的排气汇集部的下游侧部位处的上游侧空燃比传感器的输出Vabyfs，取得利用该输出值Vabyfs表示的检测空燃比abyfs对于时间的二阶微分值d2AF(检测空燃比abyfs的变化率的变化率)。并且，该判定装置，当根据该二阶微分值d2AF取得的相当于检测空燃比二阶微分的值(例如，二阶微分值d2AF本身)，比第一阈值大时，判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。

Description

内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置
技术领域
本发明涉及“内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置”，该判定装置适用于多气缸内燃机，可以判定(监视·检测)供应给各个气缸的混合气的空燃比(不同气缸的空燃比)之间是否发生过大的不均衡(是否发生气缸间空燃比不平衡状态)。
背景技术
过去，一种空燃比控制装置是众所周知的，所述空燃比控制装置配备有：设置在内燃机的排气通路上的三元催化剂，以及在该排气通路上、分别配置在所述三元催化剂的上游的上游侧空燃比传感器及所述三元催化剂的下游的下游侧空燃比传感器。这种空燃比控制装置，根据上游侧空燃比传感器的输出和下游侧空燃比传感器的输出，计算出空燃比反馈量，由该空燃比反馈量反馈控制内燃机的空燃比，以便使供应给内燃机的混合气的空燃比(内燃机的空燃比)与理论空燃比相一致。进而，也提出了这样一种空燃比控制装置的方案，所述空燃比控制装置，只根据上游侧空燃比传感器的输出及下游侧空燃比传感器的输出中的一个输出，计算出空燃比反馈量，由该空燃比反馈量对内燃机的空燃比进行反馈控制。在这种空燃比控制装置中所使用的空燃比反馈量，是对全部气缸共同的控制量。
另外，一般地，电子燃料喷射式内燃机，在各个气缸或者与各个气缸连通的进气口上，至少配备一个燃料喷射阀。从而，当某个特定的气缸的燃料喷射阀的特性变成“喷射比所指示的燃料喷射量过分大的喷射量的燃料的特性”时，只有供应给该特定的气缸的混合气的空燃比(该特定气缸的空燃比)产生大的向浓的一侧的变化。即，气缸间空燃比的不均匀性(气缸间的空燃比偏离，空燃比的气缸间的不平衡)变大。换句话说，在不同气缸的空燃比之间产生不平衡。
在这种情况下，供应给整个内燃机的混合气体的空燃比的平均值，与理论空燃比相比，成为浓的一侧的空燃比。从而，根据对于全部气缸共同的空燃比反馈量，上述特定气缸的空燃比，以接近于理论空燃比的方式向稀的一侧变更，同时，其它气缸的空燃比，以远离理论空燃比的方式向稀的一侧变更。其结果是，供应给内燃机的混合气的整个空燃比的平均值，大致和理论空燃比相一致。
但是，上述特定的气缸的空燃比，与理论空燃比相比，仍然成为浓的一侧的空燃比，剩下的气缸的空燃比，与理论空燃比相比，变成稀的一侧的空燃比，所以，各个气缸的混合气体的燃烧状态，变成与完全燃烧不同的燃烧状态。其结果是，从各个气缸排出的排放物的量(未燃烧物的量及氮的氧化物的量)增大。因此，即使供应给内燃机的混合气体的空燃比的平均值是理论空燃比，三元催化剂也不能完全净化增大了的排放物，其结果是，存在着排放物恶化的危险性。
从而，对于不使排放物恶化，检测出各个气缸间空燃比的不均匀性变得过大(发生气缸间空燃比不平衡状态)，并采取某些对策是很重要的。另外，由于特定气缸的燃料喷射阀的特性变成“喷射比所指示的燃料喷射量过分小的喷射量的燃料的特性”的情况，或者EGR气体及蒸发燃料气体向各个气缸的分配变得不均匀的情况等各种原因，会发生气缸间空燃比不平衡。
作为判定是否发生这种气缸间空燃比不平衡状态的现有技术的装置之一，取得配置在来自于多个气缸的排气汇集的排气汇集部上的空燃比传感器(上述上游侧空燃比传感器)的输出(输出信号)的轨迹长度，对该轨迹长度和“根据内燃机旋转速度及吸入空气量变化的参照值”进行比较，根据该比较的结果，判定是否发生空燃比气缸间不平衡状态(例如，参照美国专利第7,152,594号)。另外，在本说明书中，是否发生气缸间空燃比不平衡状态的判定，也被简称为“气缸间空燃比不平衡判定，或者，不平衡判定”。
发明内容
在发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下，当来自于不同气缸的空燃比未过大地偏离理论空燃比的气缸的排气到达空燃比传感器时，和来自于不同气缸的空燃比相对于理论空燃比向浓的一侧或者向稀的一侧过大地偏离的气缸的排气到达空燃比传感器时，空燃比传感器的输出有很大的不同。从而，当发生气缸间空燃比不平衡状态时，空燃比传感器的输出的轨迹长度增大。
但是，即使在不发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下，例如，在内燃机分负荷急剧变化等情况下，当内燃机的空燃比变动时，受到该空燃比的变动的影响，传感器输出的轨迹长度也会发生变化。下面，参照图1对此加以说明。
图1中，(A)是曲柄转角，(B)是内燃机的平均的空燃比(中心空燃比)不变动、但是发生了气缸间空燃比不平衡状态时的检测空燃比，(C)是不发生气缸间空燃比不平衡状态，但是内燃机的中心空燃比变动时的检测空燃比，(D)是检测空燃比的绝对值的轨迹长度，(E)是检测空燃比对于时间的二阶微分值的绝对值，以及(F)是表示检测空燃比对于时间的二阶微分值的变化的状态的时间图。另外，检测空燃比是将空燃比传感器的输出转换成空燃比的值，实质上与空燃比传感器的输出成比例。
当内燃机的中心空燃比不变动，但是发生气缸间空燃比不平衡状态时，例如，如图1(B)所示，在“单位燃烧循环期间(对于四缸四冲程内燃机，曲柄转角增大720°的期间)”，检测空燃比以成为“最大值(例如，参照时刻t5)及最小值(例如，参照时刻t6)”的方式，产生大的变动。另一方面，即使不发生气缸间空燃比不平衡状态，当内燃机的中心空燃比产生大的变动时，例如，检测空燃比也如图1(C)所示地产生大的变化。另外，所谓单位燃烧循环期间，指的是任意一个气缸完成“由进气、压缩、膨胀及排气行程构成的一个燃烧循环”所需要的期间。
其结果是，单位燃烧循环期间的检测空燃比的绝对值的轨迹长度，当内燃机的中心空燃比不变动并且发生不平衡状态时，如图1的(D)的实线所示地变化，当不发生不平衡状态，但是内燃机的中心空燃比变动时，如图1(D)的虚线所示地变化。
例如，在图1的时刻t1～时刻t4，发生不平衡的情况时的轨迹长度(实线)，比中心空燃比变动时的轨迹长度(虚线)大。但是，在时刻t4～时刻t7，发生不平衡状态时的轨迹长度(实线)，变得比中心空燃比变动时的轨迹长度(虚线)小(或者变成同等的值)。如从以上看出的，在利用轨迹长度的情况下，存在着并不一定能够高精度地进行气缸间空燃比不平衡的判定的危险性。
本发明是为了应对上述问题完成的，其目的之一是提供一种气缸间空燃比不平衡判定装置，所示判定装置，通过采用根据“检测空燃比对于时间的二阶微分值”变化的值(即，空燃比二阶微分对应值)，能够以更高的精度地执行气缸间空燃比不平衡判定。
更具体地说，根据本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置(下面，称为“本发明的装置”)，适用于具有多个气缸的多气缸内燃机。本发明的装置，是判定在所述多个气缸中的作为“供应给至少两个以上气缸(优选地，三个以上的气缸)的每一个的混合气的空燃比”即“不同气缸的空燃比”之间是否发生“大的不均衡状态(即，气缸间空燃比不平衡状态)”的装置，包括空燃比传感器和不平衡判定机构。
所述空燃比传感器，配置在“内燃机的排气通路的排气汇集部”，或者内燃机的排气通路的“排气汇集部下游侧的部位”处，其中，从所述至少两个气缸排出的排气汇集于排气汇集部。所述空燃比传感器，产生与到达该空燃比传感器的排气的空燃比相对应的输出，作为空燃比传感器输出。
所述不平衡判定机构，基于所述空燃比传感器输出取得“由所述空燃比传感器输出表示的检测空燃比”对于时间的“二阶微分值”，并且，基于该二阶微分值取得与所取得的二阶微分值相对应地变化的空燃比二阶微分对应值。进而，所述不平衡判定机构，基于“所述取得的空燃比二阶微分对应值”，进行是否发生所述气缸间空燃比不平衡状态的判定。
“由所述空燃比传感器输出表示的检测空燃比”，可以是所述空燃比传感器输出本身，也可以是将所述空燃比传感器输出转换成空燃比的值。
如后面所述，“所述空燃比二阶微分对应值”，是与“由所述空燃比输出表示的检测空燃比(x)对于时间的二阶微分值(d2X/dt2)”相对应地变化的各种值。
如图1的(E)及(F)中由实线所表示的，当发生气缸间空燃比不平衡状态时，检测空燃比的二阶微分值的绝对值，在一个单位燃烧循环期间，变成两个“绝对值大的值”。即，如图1(F)所示，由于检测空燃比的二阶微分值是检测空燃比的变化率(每个单位时间的检测空燃比的变化量)的微分值，所以，在检测空燃比从急剧增大的状态变成急剧减少的状态的时间点(时刻t2、t5、t8)，变成绝对值大的负值，在检测空燃比从急剧减少的状态变成急剧增大的状态的时间点(时刻t3、t6、t9)变成绝对值大的正值。
另一方面，即使内燃机的中心空燃比急剧变动，如果未发生气缸间空燃比不平衡状态的话，与发生气缸间空燃比不平衡状态的情况相比，检测空燃比的变动的程度也是平稳的，所以，如图1的(E)中的虚线所示，检测空燃比的二阶微分值的绝对值不会变大。
因此，本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置，由于当发生气缸间空燃比不平衡状态时，通过采用表示特异值的空燃比二阶微分对应值，进行气缸间空燃比不平衡判定，所以，可以更高精度地执行气缸间空燃比不平衡判定。
在本发明的一种实施形式中，所述不平衡判定机构，
在所述取得的空燃比二阶微分对应值的绝对值比规定的第一阈值大的情况下，判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态。
更具体地说，所述不平衡判定机构，
可以按照取得所述取得的二阶微分值，作为所述空燃比二阶微分对应值的方式构成。
由此，由于不使用复杂的滤波器等，利用简单的结构，可以取得所述空燃比二阶微分对应值。
作为替代方案，所述不平衡判定机构，
可以按下述方式构成，即，在所述单位燃烧循环期间内，从“在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值”中，取得“绝对值最大的二阶微分值”作为“所述空燃比二阶微分对应值”。
即，所述不平衡判定机构，通过取得每个经过规定的时间的“检测空燃比的二阶微分值”，在单位燃烧循环期间内的取得多个“检测空燃比的二阶微分值”，采用其中的绝对值最大的二阶微分值作为空燃比二阶微分对应值。借此，由于不使用复杂的滤波器等，可以利用简单的结构取得所述空燃比二阶微分对应值。
在本发明的其它形式中，所述不平衡判定机构，可以按下述方式构成，即，
在所述单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定时间的时间点的所述二阶微分值，作为所述空燃比二阶微分对应值，
在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值中，在存在着具有正值、并且绝对值在第二阈值以上的空燃比二阶微分对应值和具有负值、并且绝对值在第三阈值以上的空燃比二阶微分对应值的情况下，判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态。
如可以从图1的(F)看出的，当发生气缸间空燃比不平衡状态时，检测空燃比的二阶微分值，在一个单位燃烧期间内，变成具有规定值(第二阈值)以上的绝对值的正值及具有规定值(第三阈值)以上的绝对值的负值。从而，根据上述结构，根据简单的反复，能够更可靠地判定发生气缸间空燃比不平衡状态。
在本发明的进一步的另外一种形式中，
所述不平衡判定机构，可以按照下述方式构成，即，
在所述单位燃烧循环期间内，取得“每个经过规定时间的时间点的所述二阶微分值”，作为所述空燃比二阶微分对应值，
从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值之中的“具有正值的空燃比二阶微分对应值”中，选择“绝对值最大的正侧最大微分对应值(正侧最大值)”，
从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值之中的“具有负值的空燃比二阶微分对应值”中，选择“绝对值最大的负侧最大微分对应值(负侧最大值)”，进而，
在“所述正侧最大二阶微分对应值和所述负侧最大二阶微分对应值之积”在“规定的负的阈值”以下的情况下，判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态。
如图从1的(F)中看出的，当发生气缸间空燃比不平衡状态时，检测空燃比的二阶微分值为，在一个单位燃烧循环期间内，采用“具有规定值(第二阈值)以上的绝对值的正值”及“具有规定值(第三阈值)以上的绝对值的负值”。从而，当发生气缸间空燃比不平衡状态时，所述正侧最大二阶微分对应值与所述负侧最大二阶微分对应值之积，变成“所述规定的负的阈值”以下。从而，根据上述结构，根据简单的方法，可以更可靠地判定发生气缸间空燃比不平衡状态。
另外，所谓“所述正侧最大二阶微分对应值与所述负侧最大二阶对应值之积在规定的负的阈值以下的情况下判定为发生气缸间空燃比不平衡状态”，也包括在“所述正侧最大二阶微分对应值(的绝对值)和所述负侧最大二阶微分对应值的绝对值之积”在“使所述规定的负的阈值的符号反转的规定的正的阈值”以上的情况下，发生所述气缸间空燃比不平衡状态。
进而，所述任何一种不平衡判定装置，可以按照下述方式构成，即，
在所述单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定时间的时间点的所述检测空燃比对于时间的二阶微分值，
确定产生了在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值之中的“具有正值的二阶微分值”中的“绝对值最大的正侧最大二阶微分值”的时间点，
在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下，基于所述确定的时间点，决定“所述至少两个以上气缸中的哪个气缸的空燃比异常”。
同样的，所述任何一种不平衡判定机构，可以按照下述方式构成，即，在所述单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定的时间的时间点的所述检测空燃比对于时间的二阶微分值，
确定产生了在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值之中的“具有负值的二阶微分值”中的“绝对值最大的负侧最大二阶微分值”的时间点，
在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下，基于所述确定的时间点，决定“所述至少两个以上气缸中的哪一个气缸的空燃比异常”。
如果能够确定发生上述正侧最大微分值的时间点或者发生上述负侧最大二阶微分值的时间点的话，基于“内燃机的特定气缸的基准曲柄转角(例如，该特定气缸的压缩上止点)”与“对应于该确定的时间点的曲柄转角”的曲柄转角之差，可以决定使哪个气缸发生气缸间空燃比不平衡状态的原因(即，供应给哪一个气缸的混合气的空燃比产生大的从理论空燃比的偏离)。
并且，气缸间空燃比不平衡状态，被区分为“只有某个气缸(例如(第一气缸)的空燃比向比理论空燃比浓的一侧大幅偏移的状态(浓偏离不平衡状态)”和“只有某个气缸的空燃比向比理论空燃比稀的一侧大幅偏移的状态(稀偏离不平衡状态)”。
进而，基于实验，如图17的(B)所示，当发生“浓偏离不平衡状态”时，在检测空燃比增大的情况下的检测空燃比的变化率(检测空燃比的时间微分值)的绝对值(斜率α1的大小)，变得比检测空燃比减少的情况下的检测空燃比的变化率的绝对值(斜率α2的大小)小。从而，在相对地平缓地增大之后，相对地急剧地减少。
因此，如图17的(C)所示，在发生单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中具有正值的二阶微分值中的“绝对值为最大的正侧的最大二阶微分值”的时刻(第一时刻t1)，紧接在发生单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中具有负值的二阶微分值值中的“绝对值为最大的负侧的最大二阶微分值”的时刻(第二时刻t2)之后出现。
与此相对地，如图17的(D)所示，当发生“稀偏离不平衡状态”时，检测空燃比增大的情况下的检测空燃比的变化率的绝对值(斜率α3的大小)，变得比检测空燃比减少的情况下的检测空燃比变化率的绝对值(斜率α4的大小)大。从而，检测空燃比在相对地急剧增大之后，相对地平缓地减少。
因此，如图17的(E)所示，在发生单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中的具有负值的二阶微分值中的“绝对值为最大的负侧最大二阶微分值”的时刻(第二时刻t2)，紧接在发生单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中的具有正的二阶微分值中的“绝对值为最大的正侧最大二阶微分值”的时刻(第一时刻t1)之后出现。
基于这样的事实，当将从“发生正侧最大二阶微分值的时刻”到“接着该正侧最大二阶微分值发生负侧最大二阶微分值的时刻”的时间，定义为第一时间T1、将从“发生负侧最大二阶微分值的时刻”到“接着该负侧最大二阶微分值发生正侧最大二阶微分值的时刻”的时间定义为第二时间T2时，下面的关系成立。
(1)当“发生浓偏离不平衡状态”时，第一时间T1变得比第二时间T2长(参照图17(C))。
(2)当“发生稀偏离不平衡状态”时，第一时间T1变得比第二时间T2短(参照图17(E))。
因此，所述任何一个不平衡判定机构，可以按照下述方式构成，即，
取得所述第一时间T1和所述第二时间T2，在判定为发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下，基于这些时间的大小关系，区别(判定)是发生“浓偏离不平衡状态”还是发生“稀偏离不平衡状态”。
可以按照下述方式，取得由所述空燃比传感器输出表示的检测空燃比对于时间的二阶微分值。
·每经过一定的取样时间，取得所述空燃比传感器输出。该一定的取样时间，也可以是由自然数除所述规定时间的时间。
·取得从在由“新取得的所述空燃比传感器输出”表示的“本次的检测空燃比”中减去“在所述取样时间正确的时间点取得的所述空燃比传感器输出”所表示的“前次的检测空燃比”的值，作为“检测空燃比变化率”。
·取得从“新取得的这次本次的所述检测空燃比变化率”减去“在所述取样时间正确的时间点取得的前次的所述检测空燃比变化率”的值，作为“所述二阶微分值”。
作为替代方案。可以按照下述方式，取得由所述空燃比传感器输出表示的检测空燃比对于时间的二阶微分值。
·每经过一定的取样时间，取得所述空燃比传感器的输出。
·取得从“由新取得的所述空燃比传感器输出表示的本次的检测空燃比”中减去“由在所述取样时间之前的时间点取得的所述空燃比传感器输出表示的前次检测空燃比”的值，作为检测空燃比变化率。
·取得在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述检测空燃比变化率中的“具有正值的检测空燃比变化率的平均值”作为增大侧检测空燃比变化率平均值。
·取得在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述检测空燃比变化率中的“具有负值的检测空燃比变化率的平均值”作为减少侧检测空燃比变化率平均值。
·取得所述增大侧检测空燃比变化率平均值与所述减少侧检测空燃比平均值之差，作为“所述二阶微分值”。
从而，求出在单位燃烧循环期间内“具有正值的检测空燃比变化率的平均值”及“具有负值的检测空燃比变化率的平均值”，并基于这些平均值，取得二阶微分值，因此即使是在空燃比传感器的输出上叠加有噪音的情况下，可以降低该噪音对二阶微分值的影响。从而，能够更可靠地进行气缸间空燃比不平衡判定。
附图说明
图1是表示基于空燃比传感器输出获得的检测空燃比、检测空燃比的轨迹长度及检测空燃比的二阶微分值等的变化的情况的图示。
图2是表示采用基于本发明的第一种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(第一判定装置)的内燃机的概略结构的图示。
图3是图2所示的空燃比传感器(上游侧空燃比传感器)的部分的概略立体图。
图4是图2所示的空燃比传感器的部分剖视图。
图5是图2所示的空燃比传感器配备的空燃比检测元件的剖视图。
图6是表示排气的空燃比与空燃比传感器的极限电流值的关系的曲线图。
图7是表示排气的空燃比与空燃比传感器输出的关系的曲线图。
图8是表示排气空燃比与图2所示的下游侧空燃比传感器的输出的关系的曲线图。
图9是表示图2所示的电控制装置的CPU执行的程序的流程图。
图10是表示图2所示的电控制装置的CPU执行的程序的流程图。
图11是表示图2所示的电控制装置的CPU执行的程序的流程图。
图12是表示基于本发明的第二种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(第二判定装置)的CPU执行的程序的流程图。
图13是表示第二判定装置的CPU执行的程序的流程图。
图14是表示基于本发明的第三种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(第三判定装置)的CPU执行的程序的流程图。
图15是表示基于本发明的第四种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(第四判定装置)的CPU执行的程序的流程图。
图16是表示基于本发明的第五种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(第五判定装置)的CPU执行的程序的流程图。
图17是说明基于本发明的第六种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(第六判定装置)的判定原理用的时间图。
图18是表示第六判定装置的CPU执行的程序的流程图。
具体实施方式
<第一种实施形式>
下面，参照附图，对于基于本发明的第一种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(下面，简称为“第一判定装置”)进行说明。该第一判定装置，是控制内燃机的空燃比的空燃比控制装置的一部分，进而，也是控制燃料喷射量的燃料喷射量控制装置。
(结构)
图2表示采用第一判定装置的内燃机10的概略结构。内燃机10，是四冲程·火花点火式·多气缸(在本例中四气缸)·汽油燃料内燃机。内燃机10，包括本体部20，进气***30及排气***40。
本体部20，包括气缸体部和气缸盖部。本体部20，包括由活塞顶面，气缸壁面及气缸盖部的下表面构成的多个(四个)燃烧室(第一气缸#1至第四气缸#4)21。
在气缸盖部上，形成将“由空气及燃料构成的混合气”供应给各个燃烧室(各个气缸)21用的进气口22，从各个燃烧室21排出排气(已经燃烧的气体)用的排气口23。各个进气口22，由图中未示出的节气门开闭，排气口23由图中未示出的排气门开闭。
在气缸盖部上，固定有多个(四个)火花塞24。各个火花塞24，以火花发生部在各个燃烧室21的中央部、在气缸盖部的下表面附近露出的方式配置。各个火花塞24，响应点火信号从火花发生部产生点火用火花。
在气缸盖部上，进一步固定有多个(四个)燃料喷射阀(喷油器)25。燃料喷射阀25，在各个进气口22上各设置一个。燃料喷射阀25，响应喷射指示信号，在正常情况下，将“包含在该喷射指示信号内的指示喷射量的燃料”喷射到对应的进气口22内。这样，多个气缸21的每一个，配备有与其它气缸独立地进行燃料供应的燃料喷射阀25。
进而，在气缸盖部上，设置进气门控制装置26。该进气门控制装置26，配备有利用油压，调整·控制进气凸轮轴(图中未示出)与进气凸轮(图中未示出)的相对旋转角度的公知的结构。进气门控制装置26，基于指示信号(驱动信号)进行动作，可以变更进气门的开启正时(进气门开启正时)。
进气***30，包括：进气歧管31、进气管32、空气滤清器33、节气门34及节气门促动器34a。
进气歧管31，包括连接到各个进气口22上的多个分支部，和这些分支部汇集的平衡箱部。进气管32连接到平衡箱部上。进气歧管31、进气管32及多个进气口22构成进气通路。空气滤清器33，设置在进气管32的端部。节气门34，在空气滤清器33与进气歧管31之间的位置上，可转动地安装在进气管32上。节气门34，通过转动，变更进气管32形成的进气通路的开口截面面积。节气门促动器34a，由DC马达构成，响应指示信号(驱动信号)，使节气门34转动。
排气***40，包括：排气歧管41，排气管42，上游侧催化剂43及下游侧催化剂44。
排气歧管41，由连接到各个排气口23上的多个分支部41a、这些分支部41a汇集的汇集部(排气汇集部)41b构成。排气管42，连接到排气歧管41的汇集部41b上。排气歧管41、排气管42及多个排气口23构成排气通过的通路。另外，在本说明书中，为了方便起见，将进气歧管41的汇集部41b及排气管42称之为“排气通路”。
上游侧催化剂43，在由陶瓷构成的载体上，载置“作为催化剂物质的贵金属”以及“二氧化铈CeO2”，是具有氧吸留、放出功能(氧吸留功能)的三元催化剂。上游侧催化剂43，配置(加装)在排气管42上。上游侧催化剂43，当达到规定的活性温度时，发挥同时净化“未燃烧物(HC、CO及H2等)和氮氧化物(NOx)的催化剂功能”及“氧吸留功能”。
下游侧催化剂44，是和上游侧催化剂43同样的三元催化剂。下游侧催化剂44，在上游侧催化剂43的下游，配置(加装)在排气管42上。另外，上游侧催化剂43及下游侧催化剂44，也可以是三元催化剂之外的种类的催化剂。
该第一判定装置，包括：热线式空气流量计51，节气门开度传感器52，曲柄转角传感器53，进气凸轮位置传感器54，上游侧空燃比传感器55，下游侧空燃比传感器56，加速器开度传感器57及水温传感器58。
热线式空气流量计51，检测在进气管32内流动的吸入空气的质量流量，输出表示该质量流量(内燃机10的单位时间的吸入空气量)Ga的信号。由于吸入空气流量Ga大致等于排气的流量，所以，与排气的流速大致成比例。
节气门开度传感器52，检测节气门34的开度，输出表示节气门开度TA的信号。
曲柄转角传感器(曲柄位置传感器)53，输出内燃机10的曲轴每旋转10°具有宽度窄的脉冲、并且该曲轴每旋转360°具有宽度宽的脉冲的信号。该信号被后述的电控制装置60转换成内燃机旋转速度NE。
进气管凸轮位置传感器54，进气凸轮轴从规定的角度，每旋转90度、接着90度、进而180度，输出一个脉冲。电控制装置60，基于来自于曲柄转角传感器53及进气凸轮位置传感器54的信号，取得以基准气缸(例如，第一气缸#1)的压缩上止点为基准的曲柄转角(绝对曲柄转角)CA。在基准气缸的压缩上止点，该曲柄转角，被设定为“0°曲柄转角”，基于曲柄转角的旋转角度，增大到“720°曲柄转角”，在该时间点，再次被设定为“0°曲柄转角”。
上游侧空燃比传感器55(本发明的空燃比传感器55)，在进气歧管41的汇集部41b与上游侧催化剂43之间的位置上，配置在进气歧管41及进气管42中的一个(即，排气通路)上。上游侧空燃比传感器55，例如，是特开平11-72473号公报、特开2000-65782公报及特开2004-69547号公报揭示的“配备有扩散阻力层的极限电流式宽范围空燃比传感器”。
如图3及图4所示，上游侧空燃比传感器55，包括空燃比检测元件55a、外侧保护罩55b、内侧保护罩55c。
外侧保护罩55b是由金属构成的中空圆筒体。外侧保护罩55b，以覆盖内侧保护罩55c的方式，将内侧保护罩55c容纳在其内部。外侧保护罩55b，在其侧面上配备有多个流入孔55b1。流入孔55b1，是使在排气通路内流动的排气(外侧保护罩55b的外部排气)EX流入外侧保护罩55b的内部用的贯通孔。进而，外侧保护罩55b，在其底面上具有使外侧保护罩55b的内部的排气流出到外部(排气通路)用的流出孔55b2。
内保护罩55c，由金属构成，是具有比外侧保护罩55b的直径小的直径的中空圆筒体。内侧保护罩55c，以覆盖空燃比检测元件55a的方式将空燃比检测元件55a容纳在其内部。内侧保护罩55c，在其侧面上配备有多个流入孔55c1。该流入孔55c1是使通过外侧保护罩55b的流入孔55b1流入到“外侧保护罩55b与内侧保护罩55c之间的空间”的排气流入到内侧保护罩55c的内部用的贯通孔。进而，内侧保护罩55c，在其底面上具有使内侧保护罩55c内部的排气流出到外部用的流出孔55c2。
如图5所示，空燃比检测元件55a，包含有：固体电解质层551，排气侧电极层552，大气侧电极层553，扩散阻力层554，间隔壁部555。
固体电解质层551是氧离子导电性氧化物烧结体。在本例中，固体电解质层551是将CaO作为稳定剂固溶到ZrO2(二氧化锆)内的“稳定化氧化锆元件”。固体电解质层551，当其温度在活性温度以上时，发挥公知的“氧电池特性”及“氧泵特性”。
排气侧电极层552，由铂(Pt)等催化活性高的贵金属构成。排气侧电极层552，形成在固体电解质层551的一个面上。排气侧电极层552，通过化学镀等，以具有足够的渗透性的方式(即，多孔质状)形成。
大气侧电极层553，由铂(Pt)等催化活性高的贵金属构成。大气侧电极层553，在固体电解质层551的另外一个面，以夹持固体电解质层551与排气侧电极层552对向的方式形成。大气侧电极层553，通过化学镀等，以具有足够的渗透性的方式(即，多孔质状)形成。
扩散阻力层(扩散速度决定层)554，由多孔质陶瓷(耐热性无机物质)构成。扩散阻力层554，以覆盖排气侧电极层552的外侧表面的方式，例如，通过等离子喷镀法形成侧表面的方式，例如，通过等离子喷镀法形成。
间隔壁部555，由致密地不使气体透过的氧化铝陶瓷构成。间隔壁部555以形成作为容纳大气侧电极层553的空间的“大气室557”的方式构成。在大气室557中，导入大气。
电源558连接到上游侧空燃比传感器55上。电源558，以大气侧电极层553侧变成高电位、排气侧电极层552变成低电位的方式，外加电压V。
具有这种结构的上游侧空燃比传感器55，当排气的空燃比是比理论空燃比稀的一侧的空燃比时，通过扩散阻力层554到达排气侧电极层552的氧，离子化并向大气侧电极层553通过。其结果是，电流I从电源558的正极流向负极。如图6所示，当将电压V设定在规定值Vp以上时，该电流I的大小变成与到达排气侧电极层552的氧的浓度(氧分压，排气的空燃比)成比例的值。上游侧空燃比传感器55，将该电流(即，极限电流Ip)转换成电压后的值，作为输出值Vabyfs输出。
与此相对，当排气空燃比是比理论空燃比浓的一侧的空燃比时，上游侧空燃比传感器55，将存在于大气室557中的氧离子化，并将其导向排气侧电极层552，将通过扩散阻力层554到达排气侧电极层552的未燃烧物(HC、CO及H2等)氧化。其结果是，电流I从电源558的负极流向正极。如图6所示，当加工电压V设定为规定值Vp以上时，该电流I的大小变成与到达排气侧电极层552的未燃烧物的浓度(即，排气的空燃比)成比例的一定值。上游侧空燃比传感器55，将该电流(即，极限电流Ip)转换成电压后的值，作为输出值Vabyfs输出。
即，如图7所示，空燃比检测元件55a，将输出Vabyfs作为“空燃比传感器输出Vabyfs”输出，该输出Vabyfs与流过上游侧空燃比传感器55的配置位置相对应、并且通过外侧保护罩55b的流入孔55b1及内侧保护罩55c的流入孔55c1到达空燃比检测元件55a的气体的空燃比(上游侧空燃比abyfs、检测空燃比abyfs)。到达空燃比检测元件55a的气体的空燃比变得越大(变得越稀)，空燃比传感器输出Vabyfs越增大。即，空燃比传感器输出Vabyfs，实质上与到达空燃比检测元件55a的排气的空燃比成比例。
后述的电控制装置60，存储图7所示的空燃比转换表(映射)Mapabyfs，通过将空燃比传感器输出Vabyfs应用于空燃比转换表Mapabyfs，检测出实际的上游侧空燃比abyfs(即，取得检测空燃比abyfs)。
并且，上游侧空燃比传感器55，在排气歧管41的汇集部41b和上游侧催化剂43之间的位置上，以外侧保护罩5b露出的方式配置在排气歧管41及排气管42中的一个上。这时，外侧保护罩55b的中心轴与排气的气流的方向正交，外侧保护罩55b的底面与排气的流动方向平行。
从而，如图3及图4所示，在排气通路中流动的排气EX，通过外侧保护罩55b的流入孔55b1，流入“外侧保护罩55b与内侧保护罩55c之间”(参照箭头Ar1)。接着，该排气如箭头Ar2所示，通过内侧保护罩55c的流入孔55c1，流入“内侧保护罩55c的内部”，到达空燃比检测元件55a。之后，该排气如图箭头Ar3所示，通过“内侧保护罩55c的流出孔55c2及外侧保护罩55b的流出孔55b2”流出到排气通路内。即，到达外侧保护罩55b的流入孔55b1的排气通路内的排气EX，通过在外侧保护罩55b的流出孔55b2附近流动的排气通路内的排气EX的流动，被吸入到外侧保护罩55b及内侧保护罩55c的内部。
因此，外侧保护罩55b及内侧保护罩55c的内部的排气的流速，基于在外侧保护罩55b的流出孔55b2附近流动的排气EX的流速(从而，单位时间的吸入空气量即吸入空气流量Ga)进行变化。换句话说，从“某个空燃比的排气(第一排气)到达流入孔55b1的时间点”到“该第一排气到达空燃比检测元件55a的时间点”的时间，依存于吸入空气流量Ga，但是不依存于内燃机的旋转速度NE。这在上游侧空燃比传感器55只具有内侧保护罩的情况下也成立。
其结果是，例如，由于发生气缸间空燃比不平衡状态，当比理论空燃比向浓的一侧产生大的偏移的排气开始到达流入孔55b1时，该排气比该时间点稍迟地到达空燃比检测元件55a。这时，如前面所述，在外侧保护罩55b及内侧保护罩55c的内部流动的排气的流速，由在排气通路内流动的排气的流速决定。
进而，与空燃比检测元件55a接触的排气的空燃比，变成“新到达空燃比检测元件55a的排气”和“已经存在于空燃比检测元件55a的附近的排气”混合的排气的空燃比。从而，“实质上与排气EX的流速成比例的吸入空气流量Ga”越大，接触(到达)空燃比检测元件55a的排气的空燃比的化率(空燃比的时间微分值即变化速度，从而，检测空燃比abyfs对于时间的微分值，检测空燃比变化率、检测空燃比的变化斜率)变得越大。即，从而，吸入空气流量Ga越大，接触(到达)空燃比检测元件55a的排气的空燃比越迅速减小。
之后，当相对于理论空燃比没有大的偏移的排气开始到达流入孔55b1时，该排气比该时间点稍迟地到达空燃比检测元件55a。在这种情况下，如前面所述，在外侧保护罩55b及内侧保护罩55c的内部流动的排气的流速，由在排气通路内流动的排气EX的流速决定。从而，吸入空气流量Ga越大，接触(到达)空燃比检测元件55a的排气的空燃比迅速增大。
另一方面，内燃机旋转速度NE越大，比理论空燃比向浓的一侧产生大的偏移的排气开始到达流入孔55b1的时间间隔(即，空燃比变动周期)变小。但是，如上所述，在外侧保护罩55b及内部保护罩55c的内部流动的排气的流速，由在排气通路流动的排气的流速决定，而不受内燃机旋转速度NE的影响。从而，即使内燃机的旋转速度NE变化，如果吸入空气流量Ga不变化的话，检测空燃比abyfs的变化率(参照图1(B)的斜率α1、α2)也不变化。
再次参照图2，下游侧空燃比传感器56，在上游侧催化剂43与下游侧催化剂44之间的位置上，配置在排气管42(即，排气通路)上。下游侧空燃比传感器56，是公知的浓差电池型的氧浓度传感器(O2传感器)。下游侧空燃比传感器56，输出与在下游侧空燃比传感器56的配置位置流动的排气的空燃比(下游侧空燃比afdown)对应的输出值Voxs。
如图8所示，下游侧空燃比传感器56的输出Voxs，当被检测气体的空燃比比理论空燃比浓时，变成最大输出值max(例如，约0.9V)，当被检测气体的空燃比比理论空燃比稀时，变成最小输出值min(例如，约0.1V)，当被检测气体的空燃比是理论空燃比时，变成最大输出值max与最小输出值min大致中间的电压Vst(中间电压Vst，例如，约0.5V)。进而，该输出值Voxs，当被检测气体的空燃比从比理论空燃比浓的空燃比向稀的空燃比变化时，从最大输出值max急剧地向最小输出值min变化，当被检测气体的空燃比从比理论空燃比稀的空燃比向浓的空燃比变化时，从最小输出值min急剧地向最大输出值max变化。
图2所示的加速器开度传感器57，检测出由驾驶员操作的加速踏板AP的操作量，输出表示加速踏板AP的操作量Accp的信号。
水温传感器58，检测出内燃机10的冷却水的温度，输出表示冷却水温THW的信号。
电控制装置60，是由“CPU、ROM、RAM、后备RAM(或者EEPROM等非易失性存储器)以及包含AD转换器的接口等”构成的“公知的微型计算机”。
后备RAM，与搭载内燃机10的车辆的图中未示出的点火开关钥匙的位置(断开位置、起动位置及接通位置等任何一个位置)无关，接收从搭载在车辆上的电池电力的供应。后备RAM，在从电池接收电力供应的情况下，基于CPU的指示，存储数据(写入数据)，并且，可读出地保持(存储)该数据。
电控制装置60的接口，与所述传感器51～58连接，将来自于传感器51～58的信号供应给CPU。进而，该接口基于CPU的指示，向各个气缸的火花塞24、各个气缸的燃料喷射阀25、进气门控制装置26及节气门促动器34a等送出指示信号(驱动信号)。另外，电控制装置60，以所取得的加速踏板的操作量Accp变得越大，节气门开度TA变得越大的方式，向节气门促动器34a送出指示信号。
(动作概要)
第一判定装置，和后述的其它实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置同样，基于空燃比二阶微分对应值进行气缸间空燃比不平衡判定。空燃比二阶微分对应值，是基于“基于上游侧空燃比传感器55的输出(输出值Vabyfs)获得的检测空燃比abyfs”的“对于时间的二阶微分值(d2(abyfs)/dt2)”变化的值。
更具体地说，第一判定装置，按照下面的步骤，执行气缸间空燃比不平衡判定。
(第一步骤)第一判定装置，每经过一定的取样时间ts取得上游侧空燃比传感器55的输出值Vabyfs。
(第二步骤)第一判定装置，通过将所取得的输出值Vabyfs应用于图7所示的空燃比转换表Mapabyfs，每经过一定的取样时间ts取得检测空燃比abyfs。
(第三步骤)第一判定装置，通过从经过某个取样时间ts的时间点的检测空燃比abyfs(下面，也称之为“本次的检测空燃比abyfs(n)”)中减去在该时间点的取样时间ts之前的时间点的检测空燃比abyfs(下面，称之为“前次的检测空燃比abyfs(n-1)”)，取得本次的检测空燃比变化率d1AF(n)。由于取样时间ts短，所以，可以说检测空燃比变化率d1AF(n)为空燃比abyfs对于时间的一阶微分值(时间微分值)dabyfs/dt。另外，下面。带有(n)的变数，意味着本次(最新)的值，带有(n-m)的变数，意味着“m次之前(即，m·ts时间之前)的变数”。
(第四步骤)第一判定装置，通过从这次的检测空燃比变化率d1AF(n)中减去前次(取样时间ts之前的时间点)的检测空燃比变化率d1AF(n-1)，计算出检测空燃比变化率的变化率d2AF(n)。由于取样时间ts短，所以，可以说该检测空燃比变化率的变化率d2AF(n)，是检测空燃比abyfs对于时间的二阶微分值d2abyfs/dt2。
(第五步骤)第一判定装置，采用二阶微分值d2AF(n)作为空燃比二阶微分对应值HD2AF，对该空燃比二阶微分对应值HD2AF的绝对值|HD2AF|与第一阈值Th1进行比较。并且，当绝对值|HD2AF|比第一阈值Th1大时，判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态。
另外，每经过取样时间ts进行输出值Vabyfs的取样，但是，其它计算定时没有必要必须是每经过取样时间ts。即，也可以是第一判定装置，例如，一直到经过一个单位燃烧循环期间之前，取得每经过取样时间ts的输出值Vabyfs，并存储到RAM中，经过该单位燃烧循环期间时，基于“存储在RAM中的多个输出值Vabyfs”计算出在该单位燃烧循环期间内的每经过取样时间的“检测空燃比abyfs、检测空燃比变化率d1AF(n)及二阶微分值d2AF(n)”。
另外，“单位燃烧循环期间”是排气到达上游侧空燃比传感器55的多个气缸(在本例中全部的气缸)中的任何一个气缸结束“由进气、压缩、膨胀及排气行程构成的一个燃烧循环”所需要的期间。内燃机10，是四冲程内燃机，单位燃烧循环期间是“内燃机10的曲柄转角增大720°的期间”。
(实际的动作)
其次，对于第一判定装置的实际的动作进行说明。
<燃料喷射量控制>
电控制装置60的CPU，每当规定的气缸的曲柄转角变成进气上止点的规定曲柄转角(例如，BTDC90℃A)时，对该气缸(下面，也称之为“燃料喷射气缸”)重复执行图9所示的“进行燃料喷射量Fi的计算及燃料喷射的指示的程序”。从而，当成为规定的正时时，CPU从步骤900开始进行处理，依次进行下面所述的步骤910至步骤940，进入步骤995，暂时结束本程序。
步骤910：CPU基于“利用空气流量计51计测的吸入空气流量Ga、内燃机旋转速度NE及查阅表MapMc”，取得“被吸入燃料喷射气缸内的空气量”即“气缸内吸入空气量Mc(k)”。气缸内吸入空气量Mc(k)，一面与各个进气行程相对应，一面被存储在RAM内。气缸内吸入空气量Mc(k)，也可以利用公知的空气模型(模拟进气通路中的空气的行为的“基于物理法则构筑的模型”)计算出来。
步骤920：CPU通过用上游侧目标空燃比abyfr除气缸内吸入空气量Mc(k)，求出基本燃料喷射量Fbase。上游侧目标空燃比abyfr，除了特殊的情况之外，被设定为理论空燃比stoich。
步骤930：CPU通过由空燃比反馈量DFi修正(加上空燃比反馈量DFi)基本燃料喷射量Fbase，计算出最终燃料喷射量Fi。空燃比反馈量DFi的计算方法是公知的。空燃比反馈量DFi，是为了使供应给内燃机的混合气的空燃比与理论空燃比相一致的修正量，例如，当规定的空燃比反馈条件成立时，可以按照下面的方式求出。另外，当空燃比反馈条件不成立时，空燃比反馈量DFi被设定为“0”。
CPU基于下面的公式(1)取得反馈控制用输出值Vabyfc。在公式(1)中，Vabyfs是上游侧空燃比传感器55的输出，Vafsfb是基于下游侧空燃比传感器56的输出Voxs计算出来的副反馈量。关于副反馈量Vafsfb的计算方法，将在后面描述。
Vabyfc＝Vabyfs+Vafsfb  …(1)
如下面的公式(2)所示，CPU通过将上述反馈控制用输出值Vabyfc应用于图7所示的空燃比转换表Mapabyfs，获得反馈控制用空燃比abyfsc。
abyfsc＝Mapabyfs(Vabyfc)…(2)
CPU基于下面的公式(3)至(5)，计算出表示在N个行程前的时间点供应给气缸内的燃料的过多或不足的量的“气缸内燃料供应量偏差DFc”。
气缸内吸入空气量Mc(k-N)，是“在比现在时间点的N个循环之前的时间点的气缸内吸入空气量”。
如果内燃料供应量Fc(k-N)，是“在比现在时间点的N个循环之前的时间点的实际供应给燃烧室21的燃料的量”。
目标气缸内燃料供应量Fcr(k-N)，是“在比现在时间点的N个循环之前的时间点的应当供应给燃烧室21的燃料的量”。
Fc(k-N)＝Mc(k-N)/abyfsc   …(3)
Fcr＝Mc(k-N)/abyfr        …(4)
DFc＝Fcr(k-N)-Fc(k-N)     …(5)
CPU由下面的公式(6)计算出空燃比反馈量DFi。
Gp是预先设定的比例增益。
Gi是预先设定的积分增益。
SDFc是“气缸内燃料供应量偏差DFc的积分值”。
DFi＝Gp·DFc+Gi·SDFc    …(6)
CPU，例如按照下述方式计算出副反馈量Vafsfb。
CPU基于下面的公式(7)，取得“与理论空燃比的下游侧目标值Voxref相对应”与“下游侧空燃比传感器56的输出Voxs”之差即“输出偏差量DVoxs”。
DVoxs＝Voxsref-Voxs    …(7)
CPU基于下面的公式(8)，求出副反馈量Vafsfb。
Kp是预先设定的比例增益(比例常数)。
Ki是预先设定的积分增益(积分常数)。
Kd是预先设定的微分增益(微分常数)。
SDVoxs是输出偏差量的时间积分值。
DDVoxs是输出偏差量DVoxs的时间微分值。
Vafsfb＝Kp·DVoxs+Ki·SDVoxs+Kd·DDvoxs    …(8)
即，CPU通过使下游侧空燃比传感器56的输出Voxs与下游侧目标值Voxsref相一致用的比例·积分·微分(PID)控制，计算出“副反馈量Vafsfb”。该副反馈量Vafsfb，如上述公式(1)所示，用于计算反馈控制用输出值Vabyfc。
步骤940：CPU以最终燃料喷射量(指示喷射量)Fi的燃料从“与燃料喷射气缸相对应地设置的燃料喷射阀25”喷射的方式，向该燃料喷射阀25送出指示信号。
这样，从各个燃料喷射阀25喷射的燃料的量，一律地基于对于全部气缸共同的空燃比反馈量DFi进行增减。
<气缸间空燃比不平衡判定>
其次，参照图10及图11，对于执行“气缸间空燃比不平衡判定”用的处理进行说明。CPU每经过4ms(4毫秒＝规定的一定取样时间ts)，执行在图10中由流程图表示的“取得空燃比二阶微分对应值HD2AF的程序”。
从而，当变成规定的正时时，CPU从步骤1000开始进行处理，依次进行下面所述的步骤1010至步骤1070的处理，进入步骤1095，暂时结束本程序。
步骤1010：CPU通过AD转换取得该时间点的上游侧空燃比传感器55的输出Vabyfs(空燃比传感器输出Vabyfs)。
步骤1020：CPU通过将空燃比传感器输出Vabyfs应用于空燃比转换表Mapabyfs，取得本次的检测空燃比abyfs(n)。
步骤1030：CPU通过从本次的检测空燃比abyfs(n)中减去前次的检测空燃比abyfs(n-1)，取得本次的检测空燃比变化率d1AF(n)(即，检测空燃比abyfs对于时间的一阶微分值)。
步骤1040：CPU通过从本次的检测空燃比变化率d1AF(n)中减去前次的检测空燃比变化率d1AF(n-1)，计算出检测空燃比变化率的变化率d2AF(n)。由于检测空燃比变化率的变化率d2AF(n)是检测空燃比变化率d1AF(n)的时间微分值，所以，是检测空燃比abyfs对于时间的二阶微分值d2AF(n)。
步骤1050：CPU为了进行下一次的计算，将本次的检测空燃比abyfs(n)作为前次的空燃比abyfs(n-1)存储起来。
步骤1060：CPU为了进行下次的计算，将本次的检测空燃比变化率d1AF(n)作为前次的检测空燃比变化率d1AF(n-1)存储起来。
步骤1070：CPU将二阶微分值d2AF(n)作为空燃比二阶微分对应值HD2AF存储起来。
通过以上处理，取得每经过4ms(取样时间ts)的空燃比二阶微分对应值HD2AF。
进而，CPU每经过取样时间ts(或者，取样时间ts的自然数的倍数的规定时间)，执行在图11中用流程图表示的“气缸间空燃比不平衡判定程序”。从而，当变成规定的正时时，CPU从步骤1100开始进行处理，进入步骤1110，判定执行气缸间空燃比不平衡判定的条件(判定执行条件，允许判定条件)是否成立。
该判定执行条件，在下面的条件A1～A4全部成立时成立。另外，判定执行条件，也可以是在条件A1、条件A3及条件A4全部成立时成立的条件。不言而喻，判定执行条件，也可以是在其它的条件进一步成立时成立的条件。
(条件A1)吸入空气流量Ga比低侧吸入空气流量阈值(第一阈值空气流量)Ga1th大、并且，比高侧吸入空气流量阈值(第二阈值空气流量)Ga2th小。另外，高侧吸入空气流量阈值Ga2th是比低侧吸入空气流量Ga1th大的值。
(条件A2)内燃机旋转速度NE，比低侧内燃机旋转速度阈值(第一阈值旋转速度)NE1th大，并且，比高侧内燃机旋转速度阈值(第二阈值旋转速度)NE2th小。另外，高侧内燃机旋转速度阈值NE2th是比低侧内燃机旋转速度阈值NE1th大的值。
(条件A3)未在切断燃油过程中。
(条件A4)上游侧空燃比传感器55活性化，并且没有异常。
(条件A5)在空燃比反馈控制过程中。
当判定执行条件不成立时，CPU在步骤1110判定为“No”，直接进入步骤1195，暂时结束本程序。从而，在这种情况下，不执行气缸间空燃比不平衡判定。
与此相对，当判定执行条件成立时，CPU在步骤1110判定为“Yes”，进入步骤1120，由图10所示的程序取得通过另外的途径取得的空燃比二阶微分对应值HD2AF。
接着，CPU进入步骤1130，判定空燃比二阶微分对应值HD2AF的绝对值|HD2AF|是否比第一阈值Th1大。第一阈值Th1是正的规定值，预先通过实验确定。并且，当绝对值|HD2AF|比第一阈值Th1大时，CPU在步骤1130判定为“Yes”，进入步骤1140，将气缸间空燃比不平衡发生标志XINB(下面，也称之为“不平衡发生标志XINB”)的值设定为“1”。即，CPU判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。之后，CPU进入步骤1195，暂时结束本程序。
该不平衡发生标志XINB(以及，后述的浓偏离发生标志XINBR，后述的稀偏离发生标志XINBL)的值，被存储在后备RAM中。进而，在搭载内燃机的车辆出厂时或者在维修检查时等，在能够确认未发生气缸间空燃比不平衡状态时，通过对电控制装置60执行特别的操作，将不平衡发生标志XINB(以及，后述的浓偏离发生标志XINBR，后述的稀偏离发生标志XINBL)的值设定为“0”。之后，CPU进入标志1195，暂时结束本程序。
与此相对，CPU在进行步骤1130的处理的时间点，当空燃比二阶微分对应值HD2AF的绝对值|HD2AF|在第一阈值Th1以下时，CPU在步骤1130判定为“No”，进入步骤1195并暂时结束本程序。
如参照图1说明的，如果没有发生气缸间空燃比不平衡的话，作为空燃比二阶微分对应值HD2AF取得的二阶微分值d2AF的绝对值|d2AF|(＝|HD2AF|)不会变得比第一阈值Th1大。与此相对，如果发生了气缸间空燃比不平衡的话，在某个定时的二阶微分值d2AF的绝对值|d2AF|(＝|HD2AF|)变得比第一阈值Th1大。从而，基于第一判定装置，可以高精度地进行气缸间空燃比不平衡判定。
如上面说明的，第一判定装置，配备有
空燃比传感器55，该空燃比传感器55，配置在内燃机10的排气通路的、从该内燃机10的多个气缸中的至少两个以上气缸排出的排气汇集的排气汇集部41b上，或者，配置在该排气通路的，该排气汇集部41b的下游侧部位处，并且在上游侧催化剂43的上游侧的部位处，该空燃比传感器55包括：空燃比检测元件55a，以及以覆盖所述空燃比检测元件的方式将空燃比检测元件容纳在其内部、并且具有使在所述排气通路中流动的排气流入所述内部流入孔以及使流入到所述内部的排气流出到所述排气通路中的流出孔的保护罩(55b、55c)，其中，所述空燃比检测元件，产生与到达了该空燃比检测元件的排气的空燃比相对应的输出，作为空燃比传感器的输出(输出值Vabyfs)。
进而，第一判定装置，包括：
不平衡判定机构(图11的步骤1120及步骤1130)，该不平衡判定机构，基于空燃比传感器输出Vabyfs，取得“由空燃比传感器输出Vabyfs表示的检测空燃比abyfs”对于时间的二阶微分值d2AF(n)(图10的步骤1010～步骤1060)，并且，基于“该取得的二阶微分值d2AF(n)”取得基于所取得的二阶微分值d2AF(n)变化的空燃比二阶微分对应HD2AF，(图10的步骤1070)，基于“该取得的空燃比二阶微分对应值HD2AF，进行是否发生气缸间空燃比不平衡状态的判定。
即，第一判定装置，构成为通过由内燃机10的中心空燃比变化时，绝对值不变大、并且发生气缸间空燃比不平衡状态时绝对值变大的“空燃比二阶微分对应值HD2AF“，进行气缸间空燃比不平衡判定。从而，第一判定装置，能够以更高的精度执行气缸间空燃比不平衡判定。
第一判定装置，以所取得的二阶微分值d2AF(n)越大，空燃比二阶微分对应值HD2AF变得越大的方式，取得空燃比二阶微分对应值HD2AF(图10的步骤1070)。即，第一判定装置，构成为，取得所取得的二阶微分值d2AF(n)(图10的步骤1070)，作为空燃比二阶微分对应值HD2AF。进而，第一判定装置，在该取得的二阶微分对应值HD2AF的绝对值|HD2AF|比规定的正的第一阈值Th1大的情况下，判定为“发生气缸间空燃比不平衡状态”(图11的步骤1130及步骤1140)。
从而，不使用复杂的滤波器等，利用简单的结构就可以取得气缸间空燃比不平衡判定用的参数(空燃比二阶微分对应值HD2AF)。
<第二种实施形式>
下面，对于基于本发明的第二种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(下面，简称为“第二判定装置”)进行说明。
第二判定装置，在比空燃比传感器输出Vabyfs的取样时间ts长的取得数据的期间(在本例中，上述单位燃烧循环期间)，取得每个取样期间ts的二阶微分值d2AF(n)，从在该单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值d2AF(n)中，取得“绝对值|d2AF(n)|最大的二阶微分值d2AF(n)”，作为空燃比二阶微分对应值HD2AF。进而，第二判定装置，在该空燃比二阶微分对应值HD2AF的绝对值|HD2AF|比“正的规定的第一阈值Th1”大时，判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态。除了这一点之外，第二判定装置和第一判定装置相同。从而。下面以该点为中心进行说明。
(实际动作)
第二判定装置的CPU，和第一判定装置的CPU一样，执行图9所示的程序。再加上，第二判定装置的CPU，每经过4ms(取样时间ts)执行代替图10的图12中由流程图表示的“二阶微分值d2AF计算程序”。另外，下面，对于进行和已经说明的步骤相同的处理用的步骤，赋予和已经说明的步骤的标号相同标号。
当变成规定的正时时，CPU从图12的步骤1200开始进行处理，进行上述的步骤1010至步骤1060的处理。借此，计算出本次的二阶微分值d2AF(n)(参照步骤1040)。
接着，CPU依次进行下面说明的步骤1210至步骤1230的处理，进入步骤1295，暂时结束本程序。
步骤1210：CPU将计数Cn的值增大“1”。计数Cn的值，在后述的图13的步骤1330中，在经过一个单位燃烧循环期间时，被设定为“0”。从而，，在本次的(现在时间点的)单位燃烧循环期间开始后，每取得二阶微分值d2AF，计数Cn增大“1”。
步骤1220：CPU将在步骤1040计算出的本次的二阶微分值d2AF(n)存储在保持数据二阶微分值d2AF(Cn)中。例如，在本次的单位燃烧循环开始之后，最初执行该程序的情况下，计数Cn的值在步骤1210被设定为“1”。因而，在步骤1040中计算出的二阶微分值d2AF(n)，作为保持数据二阶微分值d2AF(1)被加以保持。另外，保持数据微分值d2AF(Cn)，也可以称之为空燃比二阶微分对应值HD2AF(Cn)。
步骤1230：CPU将现在时间点的曲柄转角(例如，从以作为基准气缸的第一气缸#1的压缩上止点作为基准曲柄转角(0°)时的基准曲柄转角起所经过的曲柄转角)作为曲柄转角数据θ(Cn)存储起来。即，曲柄转角数据θ(Cn)的值，表示获得保持数据二阶微分值d2AF(Cn)时的曲柄转角CA。
另一方面，第二判定装置的CPU，每经过取样时间ts，执行代替图11的图13中用流程图表示的“气缸间空燃比不平衡判定程序”。
从而，当变成规定的正时时，CPU从步骤1300开始处理，进入步骤1110，判定气缸间空燃比不平衡判定的判定执行条件是否成立。
这时，当判定执行条件成立时，CPU在步骤1110判定为“Yes”，进入步骤1310，判定是否结束(经过)了一个单位燃烧循环期间(720°曲柄转角)。即，CPU判定现在时间点是否变成了作为基准气缸的第一气缸#1的压缩上止点。这时，当一个单位燃烧循环未结束时，CPU在步骤1310判定为“No”，直接进入步骤1395，暂时结束本程序。
之后，在判定执行条件成立的状态，当一个单位燃烧循环结束时，CPU在步骤1310判定为“Yes”，进入步骤1320，从在该经过的一个单位燃烧循环期间取得的多个二阶微分值d2AF(Cn)中，取得“绝对值|d2AF(Cn)|为最大的二阶微分值d2AF(Cn)”，作为“空燃比二阶微分对应值HD2AF”。
接着，CPU在步骤1330将计数Cn的值设定为“0”。接着，CPU进入步骤1340，将多个二阶微分值d2AF(Cn)全部设定为“0”。
之后，CPU进入步骤1130，判定在上述步骤1320取得的空燃比二阶微分对应值HD2AF的绝对值|HD2AF|是否比第一阈值Th1大。
并且，当绝对值|HD2AF|比第一阈值Th1大时，CPU在步骤1130判定为“Yes”进入步骤1140，将不平衡发生标志XINB的值设定为“1”。即，CPU判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。进而，这时，CPU可以点亮图中未示出的警告灯。之后，CPU进入步骤1395，暂时结束本程序。
与此相对地，在CPU进行步骤1130的处理的时间点，当空燃比二阶微分对应值HD2AF的绝对值|HD2AF|在第一阈值Th1以下时，CPU在该步骤1130判定为“No”，进入步骤1395，暂时结束本程序。通过上述方式，执行气缸间空燃比不平衡判定。
另外，在CPU执行步骤1110的处理的时间点，当判定执行条件不成立时，CPU在步骤1110判定为“No”，进行步骤1330及步骤1340的处理，之后，直接进入步骤1395，暂时结束本程序。从而，在这种情况下，不执行气缸间空燃比不平衡判定。
如上面说明的，第二判定装置包括不平衡判定机构，所述不平衡判定机构，基于空燃比传感器输出Vabyfs取得检测空燃比abyfs对于时间的二阶微分值d2AF(n)(图12的步骤1010～步骤1060)，基于“该取得的二阶微分值d2AF(n)”取得基于该取得的二阶微分值d2AF(n)变化的空燃比二阶微分对应值HD2Af(图13的步骤1320)，基于“该取得的空燃比二阶微分对应值HD2AF”是否比第一阈值Th1大，进行是否发生气缸间空燃比不平衡状态的判定(图13的步骤1130)。
如果发生气缸间空燃比不平衡的话，在单位燃烧循环中取得的二阶微分值d2AF(Cn)中“绝对值为最大的二阶微分值d2AF(n)”的绝对值|HD2AF|，变得比第一阈值Th1大。从而，第二判定装置，能够精度更高地执行气缸间空燃比不平衡判定。
第二判定装置，取得在单位燃烧循环期间内每经过规定时间的时间点的二阶微分值d2AF(Cn)(图12的步骤1040及步骤1220)。并且，第二判定装置，从在该单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值d2AF(Cn)中取得“绝对值最大的二阶微分值d2AF(Cn)”，作为空燃比二阶微分对应值HD2AF(图13的步骤1320)。
不使用复杂的滤波器等，利用简单的结构就可以取得气缸间空燃比不平衡判定用的参数(空燃比二阶微分对应值HD2AF)。
<第三种实施形式>
接着，对于基于本发明的第三种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(下面，简称为“第三判定装置)进行说明。
如图1(F)所示，当发生气缸间空燃比不平衡状态时，在单位燃烧循环期间，至少出现一个是具有正值的二阶微分值d2AF、并且具有第二阈值Th2以上的值的二阶微分值d2AF(例如，参照时刻t6)，至少出现一个是具有负值的二阶微分值d2AF并且具有绝对值在第三阈值Th3以上的值的二阶微分值d2AF(例如，参照时刻t5)。
因此，第三判定装置，在单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值d2AF中，存在着具有正值并且绝对值在第二阈值Th2以上的二阶微分值d2AF，和具有负值并且绝对值在第三阈值Th3以上的微分值d2AF的情况下，判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。下面以该点为中心进行说明。
(实际动作)
第三判定装置的CPU，和第二判定装置的CPU同样，执行图9及图12所示的程序。再加上，第三判定装置的CPU，每经过4ms(取样时间ts)，执行代替图13的图14中利用流程图表示的“气缸间空燃比不平衡判定程序”。
从而，当成为规定的正时时，CPU从图14的步骤1400开始进行处理，进入步骤1110，判定气缸间空燃比不平衡判定的判定执行条件是否成立。
这时，当判定执行条件成立时，CPU在步骤1110判定为“Yes”，进入步骤1310，判定是否结束(经过)了一个单位燃烧循环(720°曲柄转角)。这时，当未结束一个单位燃烧循环时，CPU在步骤1310判定为“No”，直接进入步骤1495，暂时结束本程序。
之后，在判定执行条件成立的状态下，当一个单位燃烧循环结束时，CPU在步骤1310判定为“Yes”，进入步骤1410，取得在现在时间点之前结束的一个单位燃烧循环期间取得的“多个二阶微分值d2AF(Cn)”中的“具有正值的二阶微分值d2AF(Cn)”中“绝对值|d2AF(Cn)|为最大的二阶微分值d2AF(Cn)”，作为“正侧空燃比二阶微分对应值Pd2AF”，正侧空燃比二阶微分值PdAF，是空燃比二阶微分对应值之一，也称之为正侧最大二阶微分对应值。
接着，CPU进入步骤1420，取得在现在时间点之前结束的一个单位燃烧循环期间取得的“多个二阶微分值dAF(Cn)”中的“具有负值的二阶微分值d2AF(Cn)”中“绝对值|d2AF(Cn)|为最大的二阶微分值d2AF(Cn)”，作为“负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF”。负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF，是空燃比二阶微分对应值之一，也称之为负侧最大二阶微分对应值。
之后，CPU进入步骤1330，将计数Cn的值设定为“0”(清除)。接着，CPU进入步骤1340，将多个二阶微分值d2AF(Cn)全部设定为“0”(清除)。
接着，CPU进入步骤1430，判定正侧空燃比二阶微分对应值Pd2AF的绝对值是否在第二阈值Th2以上，并且，负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF的绝对值是否在第三阈值Th3以上。即，CPU判定，在一个单位燃烧循环期间内，是否存在具有绝对值在第二阈值Th2以上的正值的二阶微分值d2AF(Cn)，和具有绝对值在第三阈值TH3以上的负值的二阶微分值d2AF(Cn)。另外，第二阈值Th2及第三阈值Th3是正的规定值，预先通过实验决定。第二阈值Th2及第三阈值Th3可以是相同的值，也可以不同。
另外，比二阶微分对应值Pd2AF的绝对值在第二阈值Th2以上、并且负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF的绝对值在第三阈值Th3以上时，CPU判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态，进入步骤1140，将不平衡判定标志XINB的值设定为“1”。进而，这时，CPU也可点亮图中未示出的警告灯。之后，CPU进入步骤1495，暂时结束本程序。
与此相对，在CPU进行步骤1430的处理的时间点，当正侧空燃比二阶微分对应值Pd2AF的绝对值比第二阈值Th2小，和/或负侧空燃比二阶微分对应值M2AF的绝对值比第三值Th3时，CPU在该步骤1430判定为“No”，进入步骤1495，暂时结束本程序。按照上述方式，燃比不平衡判定。
另外，在CPU执行步骤1110的处理的时间点，当判定执行条件不成立时，CPU在该步骤1110判定为“No”，进行步骤1330及步骤1340的处理，之后，直接进入步骤1495，暂时结束本程序。从而，在这种情况下，不执行气缸间空燃比不平衡判定。
如上所述，第三判定装置，包括不平衡判定机构，所述不平衡判定机构，基于空燃比传感器输出Vabyfs取得检测空燃比abyfs对于时间的二阶微分值d2Af(n)(图12的步骤1010～步骤1060)，基于“该取得的二阶微分值d2AF(n)”，取得作为基于该取得的二阶微分值d2AF(n)变化的空燃比二阶微分对应值的HD2AF的“正侧空燃比二阶微分对应值Pd2AF及负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF”(图12的步骤1220、图14的步骤1410及步骤1420)，基于作为该取得的空燃比二阶微分对应值HD2AF的“正侧空燃比二阶微分对应值Pd2AF及负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF”是否分别大于第二阈值Th2及第三阈值Th3，进行是否发生气缸间空燃比不平衡判定(图14的步骤1430)。
即，第三判定装置的不平衡判定机构，在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值中，存在具有正值并且绝对值为在第二阈值以上的空燃比二阶微分对应值，和具有负值并且绝对值为在第三阈值以上的空燃比二阶微分对应值的情况下，判定为发生气缸间空燃比不平衡状态(参照图14的步骤1430)。
当发生气缸间空燃比不平衡状态时，在应当单位燃烧循环期间，“正侧空燃比二阶微分对应值Pd2AF及负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF”分别变得比“第二阈值Th2及第三阈值Th3”大。从而，第三判定装置，在未发生气缸间空燃比不平衡状态时，即使由于噪音等“正侧空燃比二阶微分对应值Pd2AF及负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF”中的一个的绝对值万一出现变大的情况，也不会判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。从而，第三判定装置能够更高精度地执行气缸间空燃比不平衡判定。
<第四种实施形式>
接着，对于基于本发明的第四种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(下面，简称为“第四判定装置”)进行说明。
第四判定装置，和第三判定装置一样，取得正侧空燃比二阶微分对应值Pd2AF及负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF。并且，第四判定装置，当它们的乘积(Pd2AF·Md2AF)在负的阈值Sth以下时，判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。下面以该点为中心进行说明。
(实际动作)
第四判定装置的CPU，和第二判定装置的CPU一样，执行图9及图12所示的程序。再加上，第四判定装置的CPU，每经过4ms(取样时间ts)，执行代替图13的图15中流程图表示的“气缸间空燃比不平衡判定程序”。
该图15所示的程序，只在将图14所示的程序的步骤1430置换成步骤1510这一点上，与图14所示的程序不同。即，CPU在步骤1410取得正侧空燃比二阶微分对应值Pd2AF，在步骤1420取得负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF。
并且，CPU在步骤1510，判定正侧空燃比二阶微分对应值Pd2AF与负侧空燃比二阶微分对应值Md2AF的乘积(Pd2AF·Md2AF)是否在负的阈值Sth以下。
这时，当乘积(Pd2AF·Md2AF)在负的阈值Sth以下时，CPU判定发生了气缸间空燃比不平衡状态，进入步骤1140，将不平衡判定标志XINB的值设定为“1”。进而，这时，CPU也可以点亮图中未示出的警告灯。之后，CPU进入步骤1595，暂时结束本程序。
与此相对，在CPU进行步骤1510的处理的时间点，当乘积(Pd2AF·Md2AF)比负的阈值Sth大时，CPU在步骤1510判定为“No”，进入步骤1595，暂时结束本程序。按照上述方式，执行气缸间空燃比不平衡判定。
另外，在CPU进行步骤1110的处理的时间点，当判定执行条件不成立时，CPU在步骤1110判定为“No”，进行步骤1330及步骤1340的处理，之后，直接进入步骤1595，暂时结束本程序。从而，在这种情况下，不执行气缸间空燃比不平衡判定。
如上所述，第四判定装置的不平衡判定机构，按照下述方式构成，即，
在单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定的时间ts的时间点的二阶微分值d2AF(n)，作为空燃比二阶微分对应值d2AF(n)(图12的步骤1220的处理与之相当)，
从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值d2AF(Cn)中的具有正值的空燃比二阶微分对应值中，选择绝对值最大的正侧最大二阶微分对应值Pd2AF(参照图15的步骤1410)，
从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值d2AF(Cn)中的具有负值的空燃比二阶微分对应值中，选择绝对值最大的负侧最大二阶微分对应值Md2AF(参照图15的步骤1420)，进而，
在所述正侧最大二阶微分对应值和所述负侧最大二阶微分对应值的乘积(Pd2AF·Md2AF)在规定的负的阈值以下的情况下，判定为发生气缸间空燃比不平衡状态(参照图15的步骤1510)。
如从图1的(F)中看出的，当发生气缸间空燃比不平衡状态时，检测空燃比的二阶微分值，在一个单位燃烧循环期间内，变成具有规定值(第二阈值)以上的绝对值的正值及具有规定值(第三阈值)以上的绝对值的负值。从而，当发生气缸间空燃比不平衡状态时，所述正侧最大二阶微分对应值和所述负侧最大二阶微分对应值的乘积(Pd2AF·Md2AF)变成“所述规定的负的阈值以下”。因而，基于第四判定装置，基于简单的方法，能够更可靠地判定发生气缸间空燃比不平衡状态。
另外，CPU也可以在步骤1510判定乘积(Pd2AF·Md2AF)的绝对值|Pd2AF·Md2AF|是否在上述负的阈值Sth的绝对值|Sth|以上。这种处置，是等价于判定乘积(Pd2AF·Md2AF)是否在负的阈值Sth以下的处置。
<第五种实施形式>
下面，对于基于本发明的第五种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(下面，简称为“第五判定装置”)进行说明。
第五判定装置，是第三判定装置或第四判定装置的变形例。即，第五判定装置的CPU，除了执行第三判定装置及第四判定装置的CPU分别执行的程序之外，还执行图16中的流程图表示的“确定发生空燃比异常的气缸的程序”。从而，第五判定装置，在判定发生气缸间空燃比不平衡状态时，还确定供应给哪一个气缸的混合气的空燃比相对于理论空燃比产生大的偏离(即，哪一个气缸是空燃比异常的气缸)。从而，下面对于CPU利用图16所示的程序进行的处理进行说明。
CPU每经过规定的时间执行图16中用流程图表示的程序。从而，当成为规定的正时时，CPU从图16的步骤1600开始进行处理，进入步骤1610，判定现在的时间点是否是“不平衡判定标志XINB的值从“0”变更到“1”之后的时间点”。
并且，如果现在时间点不是“不平衡判定标志XINB的值从“0”变更到“1”之后的时间点”的话，CPU在步骤1610判定为“No”，直接进入步骤1695，暂时结束本程序。
另一方面，当现在时间点是“不平衡判定标志XINB的值从“0”变更到“1”之后的时间点”时，CPU在步骤1610判定为“Yes”，依次进行下面描述的步骤1620至步骤1640，直接进入步骤1695，暂时结束本程序。
步骤1620：CPU取得，在取得作为正侧空燃比二阶微分对应值(正侧最大二阶微分值)Pd2AF选择的二阶微分值d2AF(Cn)的时间点的曲柄转角θ(Cn)。该曲柄转角，从基于图12的步骤1230中存储的数据中读取。。
步骤1630：CPU基于在步骤1620中取得的曲柄转角θ(Cn)、内燃机旋转速度NE、吸入空气流量Ga以及空燃比异常气缸判定表(映射)，确定空燃比异常气缸。更具体地说，在某个内燃机旋转速度NE及某个吸入空气流量Ga，当供应给第N个气缸的混合气的空燃比大的偏离理论空燃比时，出现作为正侧最大二阶微分值Pd2AF选择的二阶微分值d2AF(Cn)的曲柄转角(下面，称之为“发生正侧峰值曲柄转角θa”)变成特定的曲柄转角附近。
因此，预先通过实验求出“内燃机旋转速度NE及吸入空气流量Ga”和“发生正侧峰值曲柄转角θa”和“发生空燃比异常的第N个气缸”的关系，将该关系以表的形式存储在ROM中。并且，CPU通过将实际取得的发生正侧峰值曲柄转角θa、实际的内燃机旋转速度NE和实际的吸入空气流量Ga应用于该表，确定空燃比异常气缸。
步骤1640：CPU将在步骤1630中确定的气缸，作为空燃比异常气缸存储在后备RAM中。
如上所述，第五判定装置按照下述方式构成，即，
在单位燃烧循环期间内取得每个经过规定时间ts的时间点的“检测空燃比对于时间的二阶微分值d2AF(n)”(图12的步骤1010～步骤1060)，
确定在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值中的“具有正值的二阶微分值”中的“绝对值最大的正侧的阻挡二阶微分值Pd2AF”发生的时间点(曲柄转角θ(Cn))(参照图16的步骤1620、图14或图15的步骤1410、图2的步骤1230)，
在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下，根据所述确定的时间点，决定“所述至少两个以上气缸中的哪个气缸的空燃比异常(图16的步骤1630)。
从而，第五判定装置，在判定为发生气缸间空燃比不平衡状态时，可以决定哪一个气缸成为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的原因(即，供应给哪一个气缸的混合气的空燃比相对于离理论空燃比产生大的偏离)。
进而，基于第五判定装置的变形例的CPU，也可以在步骤1620中，代替“取得作为正侧最大二阶微分值Pd2AF选择的二阶微分值d2AF(Cn)的时间点的曲柄转角θ(Cn)，即，发生正侧峰值的曲柄转角θa”，取得“取得作为负侧最大二阶微分值Md2AF选择的二阶微分值d2AF(Cn)的时间点的曲柄转角θ(Cn)，即，发生负侧峰值曲柄转角θb”。在这种情况下，在步骤1630使用的表，是预先通过实验求出的“内燃机旋转速度NE及吸入空气流量Ga”与“发生负侧峰值曲柄转角θb”与“发生空燃比异常的第N个气缸”的关系、将该关系以表的形式存储在ROM中的表。并且，CPU将实际取得的发生负侧峰值曲柄转角θb、实际的内燃机旋转速度NE和实际的吸入空气流量Ga应用于该表，确定空燃比异常气缸。
即，第五判定装置的变形例，
按照下述方式构成，即，在单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定的时间ts的“检测空燃比对于时间的二阶微分值d2AF(n)”(图12的步骤1010～步骤1060)，
确定在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值中的“具有负值二阶微分值”中的“绝对值最大的负侧最大二阶微分值Md2AF”发生的时间点(参照图16的步骤1620的变形，图14及图15的步骤1420、图12的步骤1230)，
在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下，基于所述确定的时间点，决定“所述至少两个气缸中的哪一个气缸的空燃比异常”(图16的步骤1630)。
从而，第五判定装置的变形例，在判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态时，可以决定哪个气缸成为发生该气缸间空燃比不平衡状态的原因(即，供应给哪个气缸的混合气的空燃比大的偏离理论空燃比)。
<第六种实施形式>
接着，对于基于本发明的第六实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置(下面，简称为“第六判定装置”)进行说明。
基于实验，如图17(B)所示，当发生“浓偏离不平衡状态”时，检测空燃比增大的情况的检测空燃比的变化率(检测空燃比对于时间的微分值)的绝对值(斜率α1的大小)，变得比检测空燃比减少的情况的检测空燃比的变化率的绝对值(斜率α2的大小)小。从而，检测空燃比相对地平缓地增大之后，相对急剧地减少。
因此，如图17(C)所示，在单位燃烧期间内取得的多个二阶微分值中的具有正值的二阶微分值的“绝对值为最大的正侧最大二阶微分值”发生的时刻(第一时刻t1)，在该单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中的具有负值的二阶微分值中的“绝对值为最大的负侧最大二阶微分值”发生的时刻(第二时刻t2)之后出现。
与此相对，如图17(D)所示，当发生“稀偏离不平衡状态”时，检测空燃比增大的情况的检测空燃比变化率的绝对值(斜率α3的大小)，变得比检测空燃比减少的情况的检测空燃比的变化率的绝对值(斜率α4的大小)大。从而，检测空燃比相对急剧地增大之后，相对地平缓地减少。
因此，如图17(E)所示，在单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中的具有负值的二阶微分值中的“绝对值为最大的负侧最大二阶微分值”发生的时刻(第二时刻t2)，在该单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中具有正值的二阶微分值中的“绝对值为最大的正最大二阶微分值”发生的时刻(第一时刻t1)之后出现。
基于这样的事实，在将从“正侧最大二阶微分值发生时刻”到“接着该正侧最大二阶微分值发生负侧最大微分值的时刻”的时间，定义为第一时间T1，将从“负侧最大二阶微分值发生时刻”到“接着该负侧最大二阶微分值发生正侧最大微分值的时刻”的时间，定义为第二时间T2时，下面的关系成立。
(1)当发生“浓偏离不平衡状态”时，第一时间T1变得比第二时间T2长(参照图17(C))。
(2)当发生“稀偏离不平衡状态”时，第一时间T1变得比第二时间T2短(参照图17(E))。
第六判定装置，基于所述见解，在发生了气缸间空燃比不平衡状态时，区分为是“浓偏离不平衡状态”还是“稀偏离不平衡状态”。
第六判定装置，是第三至第五判定装置的变形例。即，第六判定装置的CPU，除了第三至第五判定装置的CPU分别执行的程序之外，每经过规定的时间，还执行图18中用流程图表示的“不平衡倾向确定程序”。
从而，当成为规定的正时时，CPU从图8的步骤1800开始进行处理，进入步骤1810，判定现在时间点是否是“从不平衡判定标志XINB的值从“0”变更到“1”之后的时间点”。即，CPU判定是否在判定为发生气缸间空燃比不平衡状态之后。
并且，如果现在时间点不是“从不平衡判定标志XINB的值从“0”变更到“1”之后的时间点”的话，CPU在步骤1810判定为“No”，直接进入步骤1895，暂时结束本程序。
另一方面，当现在时间点是“从不平衡判定标志XINB的值从“0”变更到“1”之后的时间点”时，CPU在步骤1810判定为“Yes”，进入步骤1820，取得上述第一时间T1。
更详细地说，CPU进行下面所述的处理。
(1)CPU在经过了最新的单位燃烧循环期间时，取得并存储“该最新单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值”之中“具有正值的二阶微分值”中的“绝对值为最大的正侧最大二阶微分值Pd2AF(n)”发生的第一时刻t1。
(2)CPU在经过了最新的单位燃烧循环期间时，取得并存储“该最新单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值”之中“具有负值的二阶微分值”中的“绝对值为最大的负侧最大二阶微分值Md2AF(n)”发生的第二时刻t2。
(3)CPU在经过了最新的单位燃烧循环期间时，取得并存储“该最新单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值”之中“具有正值的二阶微分值”中的“绝对值为最大的正侧最大二阶微分值Pd2AF(n-1)”发生的第三时刻t3。
(4)CPU在经过了最新的单位燃烧循环期间时，取得并存储“该最新单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值”之中“具有负值的二阶微分值”中的“绝对值为最大的负侧最大二阶微分值Md2AF(n-1)”发生的第四时刻t4。
并且，CPU在所述第一时刻t1是所述第二时刻t2之前时，取得从该第一时刻t1到该第二时刻t2的时间，作为第一时间T1(参照图17的(E))。另一方面，CPU在所述第一时刻t1是所述第二时刻t2之后时，取得从所述第三时刻t3到该第二时刻t2的时间，作为第一时间T1(参照图17的(C))。
接着，CPU进入图18的步骤1830，取得上述第二时间T2。更详细地说，CPU进行下面所述的处理。
当所述第一时刻t1在所述第二时刻t2之前时，CPU取得从所述第四时刻t4到该第一时刻t1的时间，作为第二时间T2(参照图17(E))。另一方面，当所述第一时刻t1在所述第二时刻t2之前后时，CPU取得从该第二时刻t2到该第一时刻t1的时间作为该第二时间T2(参照图17(C))。
接着，CPU进入步骤1840，判定第一时间T1是否比第二时间T2长。并且，在第一时间T1比第二时间T2长的情况下，CPU在步骤1840判定为“Yes”，进入步骤1850，将表示发生浓偏离不平衡状态的“发生浓偏离标志XINBR”的值设定为“1”。
与此相对地，在第一时间T1比第二时间T2短的情况下，CPU在步骤1840判定为“No”，进入步骤1860，将表示发生稀偏离不平衡的“发生稀偏离标志XINBL”的值设定为“1”。
这样，第六判定装置，在判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态的情况下(参照步骤1810)，基于第一时间T1及第二时间T2的大小关系，可以区分(判定)是发生“浓偏离不平衡状态”还是发生“稀偏离不平衡状态”(参照步骤1840)。
如上所述，基于本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置，可以高精度地判定是否发生气缸间空燃比不平衡状态。
另外，上述各个判定装置的CPU中的有一些按照下述方式取得二阶微分值d2AF(n)。
CPU每经过一定的取样时间ts取得空燃比传感器输出Vabyfs。该一定的取样时间ts，也可以是在单位燃烧循环期间内每经过规定时间的时间点的二阶微分值的实施形式中的、用自然数除该规定时间的时间。但是，通常，该规定时间和取样时间ts是相同的时间。
CPU取得从由“新取得的所述空燃比传感器输出Vabyfs”表示的“本次的检测空燃比abyfs(n)”中减去由“在所述取样时间ts之前的时间点取得的所述空燃比传感器输出”表示的“前次的检测空燃比abyfs(n-1)”的值，作为“本次的检测空燃比变化率d1AF(n)”(图10及图12的步骤1010至步骤1030、步骤1050及步骤1060)。
进而，CPU取得从“新取得的本次的所述检测空燃比变化率d1AF(n)”中减去“在所述取样时间ts之前的时间点取得的前次的所述检测空燃比变化率d1AF(n-1)”的值，作为“二阶微分值d2AF(n)”(图10及图12的步骤1040及步骤1060)。
另外，上述各个判定装置的CPU按照下述方式取得二阶微分值d2AF(n)。
(1)CPU每经过一定的取样时间ts取得空燃比传感器输出Vabyfs。
(2)CPU取得从“由新取得的所述空燃比输出表示的本次的检测空燃比abyfs(n)”中减去“由在所述取样时间ts之前的时间点取得的所述空燃比传感器输出表示的前次的检测空燃比abyfs(n-1)”的值，作为“本次的检测空燃比变化率d1AF(n)”。CPU一面将所取得的检测空燃比变化率d1AF(n)与一个单位燃烧循环期间的检测空燃比变化率的取得顺序Cn相关联，一面作为检测空燃比变化率d1AF(Cn)存储(保持)起来。
(3)CPU在经过了单位燃烧循环期间时，取得在该期间内取得的多个所述检测空燃比变化率d1AF(Cn)中的“具有正值的检测空燃比变化率的平均值”，作为增大侧的检测空燃比变化率平均值AvePd1AF。
(4)同样地，CPU取得在该期间内取得的多个所述检测空燃比变化率d1AF(Cn)中的“具有负值的检测空燃比变化率的平均值”，作为减少侧的检测空燃比变化率平均值AveMd1AF。
(5)CPU取得该增大侧检测空燃比变化率平均值AvePd1AF与减少侧检测空燃比变化率平均值AveMd1AF之差(例如，AvePd1AF-AveMd1AF，或者AveMd1AF-AvePd1AF)，作为“该单位燃烧循环期间的二阶微分值d2AF”
并且，CPU取得这样取得的单位燃烧循环期间的二阶微分值d2AF，作为空燃比二阶微分对应值HD2AF，当绝对值|HD2AF|比第一阈值Th1大时，判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态。
另外，本发明并不局限于上述实施形式，在本发明的范围内可以采用各种变形例。例如，基于本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置，每经过一个燃烧循环期间由上述方法判定是否发生气缸间空燃比不平衡状态，在发生气缸间空燃比不平衡状态的判定对于“连续的多个单位燃烧循环期间”成立时，判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态。
另外，检测空燃比变化率d1AF(n)，是作为由空燃比传感器输出Vabyfs表示的检测空燃比abyfs对于时间的一阶微分值求出的，但是，也作为空燃比传感器输出Vabyfs对于时间的一阶微分值取得，通过将其转换成与空燃比对应的值求出。

Claims (11)

1.一种气缸间空燃比不平衡判定装置，所述气缸间空燃比不平衡判定装置适用于具有多个气缸的多气缸内燃机，用于判定是否发生气缸间空燃比不平衡状态，所述气缸间空燃比不平衡状态是在各气缸空燃比之间发生不均衡的状态，所述各气缸空燃比是供应给所述多个气缸中的至少两个以上气缸的每一个的混合气的空燃比，其中，所述气缸间空燃比不平衡判定装置包括：
空燃比传感器，所述空燃比传感器配置在所述内燃机的排气通路的排气汇集部或者该排气通路的该排气汇集部下游侧的部位处，产生与到达该空燃比传感器的排气的空燃比相对应的输出，作为空燃比传感器输出，其中，从所述至少两个以上气缸排出的排气汇集于所述排气汇集部，
不平衡判定机构，所述不平衡判定机构基于所述空燃比传感器输出，取得由所述空燃比传感器输出表示的检测空燃比对于时间的二阶微分值，并且，基于该取得的二阶微分值，取得与该取得的二阶微分值相对应地变化的空燃比二阶微分对应值，基于所述取得的空燃比二阶微分对应值，进行是否发生所述气缸间空燃比不平衡状态的判定。
2.如权利要求1所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，
所述不平衡判定机构，
在所述取得的空燃比二阶微分对应值的绝对值比规定的第一阈值大的情况下，判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态。
3.如权利要求2所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，
所述不平衡判定机构，
取得所述取得的二阶微分值，作为所述空燃比二阶微分对应值。
4.如权利要求2所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，
所述不平衡判定机构，
在所述至少两个以上气缸中的任意一个气缸结束由进气、压缩、膨胀及排气行程构成的一个燃烧循环所需要的单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定时间的时间点的所述二阶微分值，并且，从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值中，取得绝对值最大的二阶微分值，作为所述空燃比二阶微分对应值。
5.如权利要求1所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，
所述不平衡判定机构，
在所述至少两个以上气缸中的任意一个气缸结束由进气、压缩、膨胀及排气行程构成的一个燃烧循环所需要的单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定时间的时间点的所述二阶微分值，作为所述空燃比二阶微分对应值，
在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值中存在具有正值且绝对值在第二阈值以上的空燃比二阶微分对应值、和具有负值且绝对值在第三阈值以上的空燃比二阶微分对应值的情况下，判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态。
6.如权利要求1所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，
所述不平衡判定机构，
在所述至少两个以上气缸中的任意一个气缸结束由进气、压缩、膨胀及排气行程构成的一个燃烧循环所需要的单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定时间的时间点的所述二阶微分值，作为所述空燃比二阶微分对应值，
从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值之中具有正值的空燃比二阶微分对应值中，选择绝对值最大的正侧最大二阶微分对应值，
从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值之中具有负值的空燃比二阶微分对应值中，选择绝对值最大的负侧最大二阶微分对应值，进而，
在所述正侧最大二阶微分对应值和所述负侧最大二阶微分对应值的乘积在规定的负的阈值以下的情况下，判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态。
7.如权利要求1至权利要求6中任何一项所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，
所述不平衡判定机构，
在所述至少两个以上气缸中的任意一个气缸结束由进气、压缩、膨胀及排气行程构成的一个燃烧循环所需要的单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定时间的时间点的所述检测空燃比对于时间的二阶微分值，
确定产生了在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值之中具有正值的二阶微分值中的绝对值最大的正侧最大二阶微分值的时间点，
在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下，基于所述确定的时间点，决定所述至少两个以上气缸中的哪个气缸的空燃比异常。
8.如权利要求1至权利要求6中任何一项所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，
所述不平衡判定机构，
在所述至少两个以上气缸中的任意一个气缸结束由进气、压缩、膨胀及排气行程构成的一个燃烧循环所需要的单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定时间的时间点的所述检测空燃比对于时间的二阶微分值，
确定产生了在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值之中具有负值的二阶微分值中的绝对值最大的负侧最大二阶微分值的时间点，
在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下，基于所述确定的时间点，决定所述至少两个以上气缸中的哪个气缸的空燃比异常。
9.如权利要求1至权利要求8中任何一项所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，
所述不平衡判定机构，
在所述至少两个以上气缸中的任意一个气缸结束由进气、压缩、膨胀及排气行程构成的一个燃烧循环所需要的单位燃烧循环期间内，取得每个经过规定时间的时间点的所述检测空燃比对于时间的二阶微分值，
在经过了最新的所述单位燃烧循环期间时，取得产生了在该最新的单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值之中具有正值的二阶微分值中的绝对值最大的正侧最大二阶微分值的第一时刻，
在经过了所述最新的所述单位燃烧循环期间时，取得产生了在该最新的单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值之中具有负值的二阶微分值中的绝对值最大的负侧最大二阶微分值的第二时刻，
在经过了紧接所述最新的所述单位燃烧循环期间之前的所述单位燃烧循环时，取得产生了在该紧接在前面的单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值之中具有正值的二阶微分值中的绝对值最大的正侧最大二阶微分值的第三时刻，
在经过了紧接所述最新的所述单位燃烧循环期间之前的所述单位燃烧循环时，取得产生了在该紧接在前面的单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值之中具有负值的二阶微分值中的绝对值最大的负侧最大二阶微分值的第四时刻，
在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下，
当所述第一时刻在所述第二时刻之前时，取得从该第一时刻到该第二时刻的时间，作为第一时间，并且，取得从所述第四时刻到该第一时刻的时间，作为第二时间，
当所述第一时刻在所述第二时刻之后时，取得从所述第三时刻到该第二时刻的时间，作为该第一时间，并且，取得从该第二时刻到该第一时刻的时间，作为所述第二时间，
当所述取得的第一时间比所述取得的第二时间长时，判定为发生了所述至少两个气缸中的一个气缸的空燃比向比理论空燃比浓的一侧偏移的气缸间空燃比不平衡状态，
当所述取得的第二时间比所述取得的第一时间长时，判定为发生了所述至少两个气缸中的一个气缸的空燃比向比理论空燃比稀的一侧偏移的气缸间空燃比不平衡状态。
10.如权利要求2或权利要求3所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，
所述不平衡判定机构，
每经过一定的取样时间，取得所述空燃比传感器输出，
取得从由新取得的所述空燃比传感器输出表示的本次的检测空燃比中减去由在间隔所述取样时间之前的时间点取得的所述空燃比传感器输出表示的前次的检测空燃比所得的值，作为检测空燃比变化率，并且，
取得从新取得的本次的所述检测空燃比变化率中减去在间隔所述取样时间之前的时间点取得的前次的所述检测空燃比变化率所得的值，作为由所述空燃比传感器输出表示的检测空燃比对于时间的二阶微分值。
11.如权利要求2或3所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，
所述不平衡判定机构，
每经过一定的取样时间，取得所述空燃比传感器输出，
取得从由新取得的所述空燃比传感器输出表示的本次的检测空燃比中减去由在间隔所述取样时间之前的时间点取得的所述空燃比传感器输出表示的前次的检测空燃比所得的值，作为检测空燃比变化率，并且，
取得在所述至少两个以上气缸中的任意一个气缸结束由进气、压缩、膨胀及排气行程构成的一个燃烧循环所需要的单位燃烧循环期间内取得的多个所述检测空燃比变化率之中具有正值的检测空燃比变化率的平均值，作为增大侧检测空燃比变化率平均值，
取得在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述检测空燃比变化率之中具有负值的检测空燃比变化率的平均值，作为减少侧检测空燃比变化率平均值，
取得所述增大侧检测空燃比变化率平均值与所述减少侧检测空燃比变化率平均值之差，作为所述二阶微分值。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104179585A (zh) * 2013-05-28 2014-12-03 上海汽车集团股份有限公司 多缸发动机的控制方法以及多缸发动机装置
CN105121821A (zh) * 2013-04-19 2015-12-02 丰田自动车株式会社 用于内燃机的空燃比控制设备
CN108194212A (zh) * 2017-12-20 2018-06-22 中国第汽车股份有限公司 分缸空燃比不均匀性监测***和方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8650943B2 (en) * 2009-08-28 2014-02-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus for determining an air-fuel ratio imbalance among cylinders of an internal combustion engine
JP5644291B2 (ja) * 2010-09-10 2014-12-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP5616264B2 (ja) * 2011-03-24 2014-10-29 株式会社ケーヒン エンジン制御装置
JP5304862B2 (ja) * 2011-09-21 2013-10-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置
CN104040155B (zh) * 2012-01-06 2016-10-26 丰田自动车株式会社 内燃机吸入空气量测量装置
JP6252093B2 (ja) * 2013-10-17 2017-12-27 トヨタ自動車株式会社 気筒間空燃比ばらつき異常検出装置
JP6102885B2 (ja) * 2013-10-29 2017-03-29 トヨタ自動車株式会社 気筒間空燃比ばらつき異常検出装置
JP6288011B2 (ja) * 2015-08-31 2018-03-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP6624321B1 (ja) * 2019-03-22 2019-12-25 トヨタ自動車株式会社 空燃比センサの異常検出装置、空燃比センサの異常検出システム、データ解析装置、内燃機関の制御装置、および空燃比センサの異常検出方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3834898B2 (ja) 1996-12-13 2006-10-18 株式会社デンソー 空燃比センサの異常診断装置
US5964208A (en) 1995-03-31 1999-10-12 Denso Corporation Abnormality diagnosing system for air/fuel ratio feedback control system
JP3674292B2 (ja) 1997-06-19 2005-07-20 株式会社デンソー 空燃比検出装置
JP3855483B2 (ja) 1998-08-25 2006-12-13 株式会社デンソー 積層型空燃比センサ素子
US6314952B1 (en) 2000-03-23 2001-11-13 General Motors Corporation Individual cylinder fuel control method
JP2004069547A (ja) 2002-08-07 2004-03-04 Toyota Motor Corp 空燃比センサの制御装置
DE102004003216B3 (de) 2004-01-22 2005-08-25 Era Ag Zündspule für eine Brennkraftmaschine
US7027910B1 (en) 2005-01-13 2006-04-11 General Motors Corporation Individual cylinder controller for four-cylinder engine
US7152594B2 (en) 2005-05-23 2006-12-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Air/fuel imbalance detection system and method
JP2007113515A (ja) 2005-10-21 2007-05-10 Nissan Motor Co Ltd エンジンの気筒別空燃比分配推定装置
US7597091B2 (en) 2005-12-08 2009-10-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio control apparatus and method for an internal combustion engine
JP4363398B2 (ja) 2005-12-08 2009-11-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP4935547B2 (ja) * 2007-07-09 2012-05-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の異常判定装置
JP4361917B2 (ja) 2006-05-11 2009-11-11 株式会社日立製作所 エンジンの制御装置
JP2008121533A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 Denso Corp 内燃機関の制御装置
US8452521B2 (en) * 2009-11-12 2013-05-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination apparatus for an internal combustion engine
JP4962656B2 (ja) * 2009-12-09 2012-06-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置
JP2012007496A (ja) * 2010-06-22 2012-01-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP5532130B2 (ja) * 2010-07-15 2014-06-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射量制御装置
BR112013003219B8 (pt) * 2010-08-12 2021-08-17 Toyota Motor Co Ltd aparelho de controle de quantidade de injeção de combustível para um motor de combustão interna

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105121821A (zh) * 2013-04-19 2015-12-02 丰田自动车株式会社 用于内燃机的空燃比控制设备
CN105121821B (zh) * 2013-04-19 2018-02-02 丰田自动车株式会社 用于内燃机的空燃比控制设备
CN104179585A (zh) * 2013-05-28 2014-12-03 上海汽车集团股份有限公司 多缸发动机的控制方法以及多缸发动机装置
CN104179585B (zh) * 2013-05-28 2017-11-28 上海汽车集团股份有限公司 多缸发动机的控制方法以及多缸发动机装置
CN108194212A (zh) * 2017-12-20 2018-06-22 中国第汽车股份有限公司 分缸空燃比不均匀性监测***和方法
CN108194212B (zh) * 2017-12-20 2019-12-27 中国第一汽车股份有限公司 分缸空燃比不均匀性监测***和方法

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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