JP2012246903A

JP2012246903A - Multi-cylinder internal combustion engine with inter-cylinder air-fuel ratio variation failure detection device

Info

Publication number: JP2012246903A
Application number: JP2011121784A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Tanaka; 田中　　均; Isao Nakajima; 勇夫中島; Sumihisa Oda; 純久小田; Kiyotaka Kushihama; 斎廷櫛濱; Shota Kitano; 翔太北野; Kazuyuki Noda; 一幸野田; Katsumi Adachi; 佳津見安達; Masafumi Hakariya; 雅史秤谷; Yuichi Obara; 雄一小原; Akihiro Katayama; 章弘片山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-13

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-cylinder internal combustion engine capable of preventing exhaust emission deterioration due to execution of failure detection.SOLUTION: This multi-cylinder internal combustion engine provided with an inter-cylinder air-fuel ratio variation failure detection device includes: an air-fuel ratio detection means (20, 21) for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas; and a detection means (100) for increasing a fuel injection amount of a predetermined target cylinder and detecting inter-cylinder air-fuel ratio variation failure on the basis of rotation variation of the target cylinder at least after the increase; and a secondary air introduction means (30, 32, 34) for introducing secondary air in an exhaust passage. The exhaust emission deterioration is prevented by executing and controlling the introduction of the secondary air by the secondary air introduction means, in association with the increase in the fuel injection amount by the detection means.

Description

本発明は、気筒間空燃比のばらつき異常検出装置を備える多気筒内燃機関に係り、特に、検出時における排気エミッションの悪化を抑制することのできる多気筒内燃機関に関する。 The present invention relates to a multi-cylinder internal combustion engine equipped with an inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detection device, and more particularly to a multi-cylinder internal combustion engine that can suppress deterioration of exhaust emission during detection.

一般に、触媒を利用した排気浄化システムを備える内燃機関では、排気中有害成分の触媒による浄化を高効率で行うため、内燃機関で燃焼される混合気の空気と燃料との混合割合、すなわち空燃比のコントロールが欠かせない。こうした空燃比の制御を行うため、内
燃機関の排気通路に空燃比センサを設け、これによって検出された空燃比を所定の目標空燃比に一致させるようフィードバック制御を実施している。 In general, in an internal combustion engine equipped with an exhaust gas purification system using a catalyst, a mixture ratio of air and fuel in an air-fuel mixture burned in the internal combustion engine, that is, an air-fuel ratio, is used to efficiently remove harmful components in exhaust gas with a catalyst. Control is essential. In order to perform such air-fuel ratio control, an air-fuel ratio sensor is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and feedback control is performed so that the air-fuel ratio detected thereby coincides with a predetermined target air-fuel ratio.

一方、多気筒内燃機関においては、通常、全気筒に対し同一の制御量を用いて空燃比制御を行うため、空燃比制御を実行したとしても実際の空燃比が気筒間でばらつくことがある。このときばらつきの程度が小さければ、空燃比フィードバック制御で吸収可能であり、また触媒でも排気中有害成分を浄化処理可能なので、排気エミッションに影響を与えず、特に問題とならない。 On the other hand, in a multi-cylinder internal combustion engine, since air-fuel ratio control is normally performed using the same control amount for all cylinders, even if air-fuel ratio control is executed, the actual air-fuel ratio may vary between cylinders. If the degree of variation is small at this time, it can be absorbed by air-fuel ratio feedback control, and harmful components in the exhaust gas can be purified by the catalyst, so that exhaust emissions are not affected and there is no particular problem.

しかし、例えば一部の気筒の燃料噴射系が故障するなどして、気筒間の空燃比が大きく
ばらつくと、排気エミッションを悪化させてしまい、問題となる。このような排気エミッションを悪化させる程の大きな空燃比ばらつきは異常として検出するのが望ましい。特に
自動車用内燃機関の場合、排気エミッションが悪化した車両の走行を未然に防止するため、気筒間空燃比ばらつき異常を車載状態で検出することが要請されており（所謂ＯＢＤ；
On-Board Diagnostics）、最近ではこれを法規制化する動きもある。 However, for example, if the fuel injection system of some cylinders breaks down and the air-fuel ratio between the cylinders varies greatly, exhaust emission deteriorates, causing a problem. It is desirable to detect such a large air-fuel ratio variation that deteriorates the exhaust emission as an abnormality. In particular, in the case of an internal combustion engine for automobiles, it is required to detect an abnormality in the air-fuel ratio variation between cylinders in a vehicle-mounted state in order to prevent the vehicle from traveling with deteriorated exhaust emissions (so-called OBD;
On-Board Diagnostics), recently there has been a move to legislate this.

例えば特許文献１に記載の装置においては、いずれかの気筒に空燃比異常が生じていると判断した場合に、空燃比異常となっている気筒が失火するまでの間、各気筒へ噴射する燃料の噴射時間を所定時間ずつ短縮させ、これによって異常気筒を特定するようにしている。 For example, in the apparatus described in Patent Document 1, when it is determined that an air-fuel ratio abnormality has occurred in any of the cylinders, the fuel injected into each cylinder until the cylinder in which the air-fuel ratio abnormality has occurred is misfired. The injection time is shortened by a predetermined time, whereby the abnormal cylinder is specified.

特開２０１０−１１２２４４号公報JP 2010-112244 A

ところで、いずれかの気筒に空燃比異常が生じている場合、当該気筒の燃料噴射量を強制的に増量または減量すると、当該気筒の回転変動が顕著に大きくなる。よってこのような回転変動の増大を検出することで、空燃比ばらつき異常を検出することが可能である。 By the way, when an air-fuel ratio abnormality has occurred in any of the cylinders, if the fuel injection amount of the cylinder is forcibly increased or decreased, the rotational fluctuation of the cylinder becomes significantly large. Therefore, by detecting such an increase in rotational fluctuation, it is possible to detect an abnormality in air-fuel ratio variation.

しかし、燃料噴射量の増量または減量は排気エミッションを少なからず悪化させてしまう。よって燃料噴射量の増量または減量は、排気エミッションを極力悪化させない形式で行うのが望ましい。 However, an increase or decrease in the fuel injection amount worsens the exhaust emission. Therefore, it is desirable to increase or decrease the fuel injection amount in a form that does not deteriorate exhaust emission as much as possible.

そこで、本発明は以上の事情に鑑みて創案され、その目的は、異常検出実行による排気エミッション悪化を抑制することができる、気筒間空燃比ばらつき異常検出装置を備える多気筒内燃機関を提供することにある。 Accordingly, the present invention was created in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a multi-cylinder internal combustion engine equipped with an inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detection device that can suppress exhaust emission deterioration due to abnormality detection execution. It is in.

上記目的を達成する本発明に係る気筒間空燃比ばらつき異常検出装置を備える多気筒内燃機関の一形態は、排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、所定の対象気筒の燃料噴射量を増量し、少なくとも当該増量後の前記対象気筒の回転変動に基づき、気筒間空燃比ばらつき異常を検出する検出手段と、排気通路内に二次空気を導入する二次空気導入手段と、前記検出手段による前記燃料噴射量の増量に対応させて、前記二次空気導入手段による二次空気の導入を実行制御する導入実行制御手段と、を備えることを特徴とする。 An embodiment of a multi-cylinder internal combustion engine having an inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device according to the present invention that achieves the above object is an air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas, and a fuel injection amount of a predetermined target cylinder. Detecting means for detecting an abnormality in the air-fuel ratio variation between cylinders based on at least the rotational fluctuation of the target cylinder after the increase, secondary air introducing means for introducing secondary air into the exhaust passage, and the detection And an introduction execution control means for executing and controlling the introduction of secondary air by the secondary air introduction means in correspondence with the increase in the fuel injection amount by the means.

この形態によれば、検出手段による燃料噴射量の増量に対応させて、導入実行制御手段により、二次空気導入手段による二次空気の導入が実行制御される。したがって、この二次空気の導入量を燃料噴射量の増量分に対応させて導入することにより、排気ガスの空燃比が所定の値に制御される。この結果、異常検出実行による排気エミッション悪化を抑制することができる。 According to this embodiment, the introduction execution control means performs execution control of the secondary air introduction by the secondary air introduction means in response to the increase in the fuel injection amount by the detection means. Therefore, the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled to a predetermined value by introducing the secondary air introduction amount corresponding to the increase in the fuel injection amount. As a result, it is possible to suppress the exhaust emission deterioration due to the abnormality detection execution.

ここで、前記導入実行制御手段は、前記空燃比検出手段により検出される空燃比が基準値になるように二次空気の導入量をフィードバック制御してもよい。この形態によれば、二次空気の導入量は空燃比が基準値になるようにフィードバック制御されるので、より精確に排気エミッション悪化を抑制することができる。 Here, the introduction execution control means may feedback control the amount of secondary air introduced so that the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means becomes a reference value. According to this aspect, since the amount of secondary air introduced is feedback controlled so that the air-fuel ratio becomes the reference value, it is possible to more accurately suppress the exhaust emission deterioration.

本発明によれば、異常検出実行による排気エミッション悪化を極力防止することができ
るという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, an excellent effect that exhaust gas emission deterioration due to abnormality detection can be prevented as much as possible is exhibited.

本発明の実施形態に係る内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 触媒前センサおよび触媒後センサの出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic of a pre-catalyst sensor and a post-catalyst sensor. 回転変動を表す値を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the value showing rotation fluctuation. 回転変動を表す別の値を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating another value showing rotation fluctuation. 燃料噴射量を増量または減量したときの回転変動の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of rotation fluctuation when fuel injection quantity is increased or decreased. 燃料噴射量の増量と、増量前後の回転変動の変化との様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the increase in fuel injection quantity, and the change of the rotation fluctuation | variation before and behind the increase. 本発明の実施形態におけるアクティブリッチ制御について、その制御ルーチン示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine about active rich control in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における二次空気導入制御について、その制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control routine about the secondary air introduction control in embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１に本実施形態に係る内燃機関を概略的に示す。図示される内燃機関（エンジン）１は自動車に搭載されたＶ型８気筒火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。エンジン１は第１のバンクＢ１と第２のバンクＢ２とを有し、第１のバンクＢ１には奇数番気筒、すなわち、＃１，＃３，＃５，＃７気筒が設けられ、第２のバンクＢ２には偶数番気筒、すなわち、＃２，＃４，＃６，＃８気筒が設けられている。＃１，＃３，＃５，＃７気筒が第１の気筒群をなし、＃２，＃４，＃６，＃８気筒が第２の気筒群をなす。 FIG. 1 schematically shows an internal combustion engine according to this embodiment. An illustrated internal combustion engine (engine) 1 is a V-type 8-cylinder spark ignition internal combustion engine (gasoline engine) mounted on an automobile. The engine 1 has a first bank B1 and a second bank B2, and the first bank B1 is provided with odd-numbered cylinders, that is, # 1, # 3, # 5, and # 7 cylinders. Bank B2 is provided with even-numbered cylinders, that is, # 2, # 4, # 6, and # 8 cylinders. The # 1, # 3, # 5, and # 7 cylinders form the first cylinder group, and the # 2, # 4, # 6, and # 8 cylinders form the second cylinder group.

各気筒にはインジェクタ（燃料噴射弁）２が設けられている。インジェクタ２は、対応気筒の吸気通路、特に吸気ポート（図示せず）内に向けて燃料を噴射する。また各気筒には、筒内の混合気に点火するための点火プラグ１３が設けられている。 Each cylinder is provided with an injector (fuel injection valve) 2. The injector 2 injects fuel into the intake passage of the corresponding cylinder, particularly into the intake port (not shown). Each cylinder is provided with a spark plug 13 for igniting the air-fuel mixture in the cylinder.

吸気を導入するための吸気通路７は、前記吸気ポートの他、集合部としてのサージタンク８と、各気筒の吸気ポートおよびサージタンク８を結ぶ複数の吸気マニホールド９と、サージタンク８の上流側の吸気管１０とを含む。吸気管１０には、上流側から順にエアフローメータ１１と電子制御式スロットルバルブ１２とが設けられている。エアフローメータ１１は吸気流量に応じた大きさの信号を出力する。 The intake passage 7 for introducing the intake air includes a surge tank 8 as a collective portion, a plurality of intake manifolds 9 connecting the intake ports of each cylinder and the surge tank 8, and the upstream side of the surge tank 8. Of the intake pipe 10. The intake pipe 10 is provided with an air flow meter 11 and an electronically controlled throttle valve 12 in order from the upstream side. The air flow meter 11 outputs a signal having a magnitude corresponding to the intake flow rate.

第１のバンクＢ１に対して第１の排気通路１４Ａが設けられ、第２のバンクＢ２に対して第２の排気通路１４Ｂが設けられる。これら第１および第２の排気通路１４Ａ，１４Ｂは、下流触媒１９の上流側で合流されている。この合流位置より上流側の排気系の構成は両バンクで同一なので、ここでは第１のバンクＢ１側についてのみ説明し、第２のバンクＢ２側については図中同一符号を付して説明を省略する。 A first exhaust passage 14A is provided for the first bank B1, and a second exhaust passage 14B is provided for the second bank B2. The first and second exhaust passages 14 </ b> A and 14 </ b> B are joined on the upstream side of the downstream catalyst 19. Since the structure of the exhaust system upstream of the merge position is the same in both banks, only the first bank B1 side will be described here, and the second bank B2 side will be given the same reference numeral in the drawing and description thereof will be omitted. To do.

第１の排気通路１４Ａは、＃１，＃３，＃５，＃７の各気筒の排気ポート（図示せず）と、これら排気ポートの排気ガスを集合させる排気マニホールド１６と、排気マニホールド１６の下流側に設置された排気管１７とを含む。そして排気管１７には上流触媒１８が設けられている。上流触媒１８の上流側及び下流側（直前及び直後）にそれぞれ、排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサである、触媒前センサ２０及び触媒後センサ２１が設置されている。このように、一方のバンクに属する複数の気筒（あるいは気筒群）に対して、上流触媒１８、触媒前センサ２０及び触媒後センサ２１が各一つずつ設けられている。 The first exhaust passage 14A includes exhaust ports (not shown) of the cylinders # 1, # 3, # 5, and # 7, an exhaust manifold 16 that collects exhaust gases of these exhaust ports, and an exhaust manifold 16 And an exhaust pipe 17 installed on the downstream side. The exhaust pipe 17 is provided with an upstream catalyst 18. A pre-catalyst sensor 20 and a post-catalyst sensor 21, which are air-fuel ratio sensors for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas, are installed on the upstream side and the downstream side (immediately and immediately after) of the upstream catalyst 18, respectively. Thus, one upstream catalyst 18, one before catalyst 20 and one after catalyst 21 are provided for each of a plurality of cylinders (or cylinder groups) belonging to one bank.

さらに、排気管１７の上流触媒１８の上流には、それぞれ二次空気導入管３０が開口して配置されており、それぞれの二次空気導入管３０はエアポンプ３２に接続されている。そして、二次空気導入管３０にはエアポンプ３２の下流側に制御バルブ３４が設けられている。さらに、それぞれの二次空気導入管３０でエアポンプ３２と制御バルブ３４との間には、必要に応じて、圧力センサ３６が設けられてもよい。ここで、エアポンプ３２の代わりに、所定の圧縮圧力に維持されたエアタンク（不図示）を用いることも可能である。なお、それぞれの二次空気導入管３０が１つの共通するエアポンプ３２のみを備えること、また、第１および第２の排気通路１４Ａ，１４Ｂを合流させないで、これらに個別に下流触媒１９を設けることも可能である。 Further, the secondary air introduction pipes 30 are opened and arranged upstream of the upstream catalyst 18 of the exhaust pipe 17, and each secondary air introduction pipe 30 is connected to an air pump 32. The secondary air introduction pipe 30 is provided with a control valve 34 on the downstream side of the air pump 32. Further, a pressure sensor 36 may be provided between the air pump 32 and the control valve 34 in each secondary air introduction pipe 30 as necessary. Here, instead of the air pump 32, an air tank (not shown) maintained at a predetermined compression pressure may be used. Each of the secondary air introduction pipes 30 is provided with only one common air pump 32, and the downstream catalyst 19 is individually provided in the first and second exhaust passages 14A and 14B without joining them. Is also possible.

エンジン１には、制御手段および検出手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ１００には、前述のエアフローメータ１１、触媒前センサ２０、触媒後センサ２１のほか、エンジン１のクランク角を検出するためのクランク角センサ２２、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ２３、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ２４、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ１００は、各種センサの検出値等に基づき、所望の出力が得られるように、インジェクタ２、点火プラグ１３、スロットルバルブ１２等を制御し、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度等を制御する。 The engine 1 is provided with an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 100 as control means and detection means. The ECU 100 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like, all not shown. In addition to the air flow meter 11, the pre-catalyst sensor 20 and the post-catalyst sensor 21, the ECU 100 includes a crank angle sensor 22 for detecting the crank angle of the engine 1 and an accelerator opening sensor 23 for detecting the accelerator opening. The water temperature sensor 24 for detecting the temperature of the engine cooling water and other various sensors are electrically connected via an A / D converter or the like (not shown). The ECU 100 controls the injector 2, spark plug 13, throttle valve 12, etc. so as to obtain a desired output based on detection values of various sensors and the like, and controls the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, throttle opening degree. Control etc.

スロットルバルブ１２にはスロットル開度センサ（図示せず）が設けられ、スロットル開度センサからの信号がＥＣＵ１００に送られる。ＥＣＵ１００は、通常、アクセル開度に応じて定まる開度に、スロットルバルブ１２の開度（スロットル開度）をフィードバック制御する。 The throttle valve 12 is provided with a throttle opening sensor (not shown), and a signal from the throttle opening sensor is sent to the ECU 100. The ECU 100 normally feedback-controls the opening of the throttle valve 12 (throttle opening) to an opening determined according to the accelerator opening.

またＥＣＵ１００は、エアフローメータ１１からの信号に基づき、単位時間当たりの吸入空気の量すなわち吸入空気量を検出する。そしてＥＣＵ１００は、検出したアクセル開度、スロットル開度および吸入空気量の少なくとも一つに基づき、エンジン１の負荷を検出する。 Further, the ECU 100 detects the amount of intake air per unit time, that is, the amount of intake air based on the signal from the air flow meter 11. The ECU 100 detects the load of the engine 1 based on at least one of the detected accelerator opening, throttle opening, and intake air amount.

ＥＣＵ１００は、クランク角センサ２２からのクランクパルス信号に基づき、クランク角自体を検出すると共にエンジン１の回転数を検出する。ここで「回転数」とは単位時間当たりの回転数のことをいい、回転速度と同義である。本実施形態では１分間当たりの回転数ｒｐｍのことをいう。 The ECU 100 detects the crank angle itself and the rotational speed of the engine 1 based on the crank pulse signal from the crank angle sensor 22. Here, “the number of rotations” means the number of rotations per unit time and is synonymous with the rotation speed. In the present embodiment, it means rpm per minute.

触媒前センサ２０は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能である。図２に触媒前センサ２０の出力特性を示す。図示するように、触媒前センサ２０は、検出した排気空燃比（触媒前空燃比Ａ／Ｆｆ）に比例した大きさの電圧信号Ｖｆを出力する。排気空燃比がストイキ（理論空燃比、例えばＡ／Ｆ＝１４．５）であるときの出力電圧はＶｒｅｆｆ（例えば約３．３Ｖ）である。 The pre-catalyst sensor 20 is a so-called wide-range air-fuel ratio sensor, and can continuously detect an air-fuel ratio over a relatively wide range. FIG. 2 shows the output characteristics of the pre-catalyst sensor 20. As shown in the figure, the pre-catalyst sensor 20 outputs a voltage signal Vf having a magnitude proportional to the detected exhaust air-fuel ratio (pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff). The output voltage when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric (theoretical air-fuel ratio, for example, A / F = 14.5) is Vreff (for example, about 3.3 V).

他方、触媒後センサ２１は所謂Ｏ₂センサからなり、ストイキを境に出力値が急変する特性を持つ。図２に触媒後センサ２１の出力特性を示す。図示するように、排気空燃比（触媒後空燃比Ａ／Ｆｒ）がストイキであるときの出力電圧、すなわちストイキ相当値はＶｒｅｆｒ（例えば０．４５Ｖ）である。触媒後センサ２１の出力電圧は所定の範囲（例えば０〜１Ｖ）内で変化する。概して、排気空燃比がストイキよりリーンのとき、触媒後センサの出力電圧Ｖｒはストイキ相当値Ｖｒｅｆｒより低くなり、排気空燃比がストイキよりリッチのとき、触媒後センサの出力電圧Ｖｒはストイキ相当値Ｖｒｅｆｒより高くなる。 On the other hand, the post-catalyst sensor 21 is a so-called O ₂ sensor and has a characteristic that the output value changes suddenly at the stoichiometric boundary. FIG. 2 shows the output characteristics of the post-catalyst sensor 21. As shown in the figure, the output voltage when the exhaust air-fuel ratio (post-catalyst air-fuel ratio A / Fr) is stoichiometric, that is, the stoichiometric equivalent value is Vrefr (for example, 0.45 V). The output voltage of the post-catalyst sensor 21 changes within a predetermined range (for example, 0 to 1 V). In general, when the exhaust air-fuel ratio is leaner than stoichiometric, the output voltage Vr of the post-catalyst sensor is lower than the stoichiometric equivalent value Vrefr, and when the exhaust air-fuel ratio is richer than stoichiometric, the output voltage Vr of the post-catalyst sensor is the stoichiometric equivalent value Vrefr. Get higher.

上流触媒１８及び下流触媒１９は三元触媒からなり、それぞれに流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆがストイキ近傍のときに、排気中の有害成分であるＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを同時に浄化する。この三者を同時に高効率で浄化できる空燃比の幅（ウィンドウ）は比較的狭い。 The upstream catalyst 18 and the downstream catalyst 19 are made of a three-way catalyst and simultaneously purify NOx, HC and CO, which are harmful components in the exhaust gas, when the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into each of them is close to the stoichiometric. The air-fuel ratio width (window) that can simultaneously purify these three with high efficiency is relatively narrow.

そこで、エンジンの通常運転時、上流触媒１８に流入する排気ガスの空燃比をストイキ近傍に制御するための空燃比制御（ストイキ制御）がＥＣＵ１００により実行される。この空燃比制御は、触媒前センサ２０によって検出された排気空燃比が所定の目標空燃比であるストイキになるように、混合気の空燃比（具体的には燃料噴射量）をフィードバック制御する主空燃比制御（主空燃比フィードバック制御）と、触媒後センサ２１によって検出された排気空燃比がストイキになるように混合気の空燃比（具体的には燃料噴射量）をフィードバック制御する補助空燃比制御（補助空燃比フィードバック制御）とからなる。 Therefore, during normal operation of the engine, the ECU 100 executes air-fuel ratio control (stoichiometric control) for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 18 in the vicinity of the stoichiometric. In this air-fuel ratio control, the air-fuel ratio (specifically, the fuel injection amount) of the air-fuel mixture is feedback-controlled so that the exhaust air-fuel ratio detected by the pre-catalyst sensor 20 becomes a stoichiometric value that is a predetermined target air-fuel ratio. Air-fuel ratio control (main air-fuel ratio feedback control) and auxiliary air-fuel ratio that feedback-controls the air-fuel ratio (specifically, fuel injection amount) of the air-fuel mixture so that the exhaust air-fuel ratio detected by the post-catalyst sensor 21 becomes stoichiometric. Control (auxiliary air-fuel ratio feedback control).

このように本実施形態において、空燃比の基準値はストイキであり、このストイキに相当する燃料噴射量（ストイキ相当量という）が燃料噴射量の基準値である。但し、空燃比
および燃料噴射量の基準値は他の値とすることもできる。 Thus, in the present embodiment, the reference value of the air-fuel ratio is stoichiometric, and the fuel injection amount corresponding to this stoichiometric (referred to as stoichiometric equivalent amount) is the reference value of the fuel injection amount. However, the reference values for the air-fuel ratio and the fuel injection amount may be other values.

空燃比制御は、バンク単位で若しくはバンク毎に行われる。例えば、第１のバンクＢ１側の触媒前センサ２０および触媒後センサ２１の検出値は、第１のバンクＢ１に属する＃１，＃３，＃５，＃７気筒の空燃比フィードバック制御にのみ用いられ、第２のバンクＢ２に属する＃２，＃４，＃６，＃８気筒の空燃比フィードバック制御には用いられない。逆も同様である。あたかも独立した直列４気筒エンジンが二つあるように、空燃比制御が実行される。また空燃比制御においては、同一バンクに属する各気筒に対し同一の制御量が一律に用いられる。 The air-fuel ratio control is performed for each bank or for each bank. For example, the detected values of the pre-catalyst sensor 20 and the post-catalyst sensor 21 on the first bank B1 side are used only for air-fuel ratio feedback control of the # 1, # 3, # 5, and # 7 cylinders belonging to the first bank B1. And is not used for air-fuel ratio feedback control of the # 2, # 4, # 6, and # 8 cylinders belonging to the second bank B2. The reverse is also true. Air-fuel ratio control is executed as if there were two independent in-line four-cylinder engines. In the air-fuel ratio control, the same control amount is uniformly used for each cylinder belonging to the same bank.

さて、例えば、全気筒のうちの一部の気筒（特に１気筒）において、インジェクタ２の故障等が発生し、気筒間に空燃比のばらつき（インバランス：imbalance）が発生することがある。例えば、第１のバンクＢ１について、インジェクタ２の閉弁不良により＃１気筒の燃料噴射量が他の＃３，＃５，＃７気筒の燃料噴射量よりも多くなり、＃１気筒の空燃比が他の＃３，＃５，＃７気筒の空燃比よりも大きくリッチ側にずれる場合である。 For example, in some cylinders (especially one cylinder) of all cylinders, a failure of the injector 2 or the like may occur, and variation in air-fuel ratio (imbalance) may occur between the cylinders. For example, for the first bank B1, the fuel injection amount of the # 1 cylinder becomes larger than the fuel injection amounts of the other # 3, # 5, and # 7 cylinders due to the poor closing of the injector 2, and the air-fuel ratio of the # 1 cylinder Is larger than the air-fuel ratio of the other # 3, # 5, and # 7 cylinders and shifts to the rich side.

このときでも、前述の空燃比フィードバック制御により比較的大きな補正量を与えれば、触媒前センサ２０に供給されるトータルガス（合流後の排気ガス）の空燃比をストイキに制御できる場合がある。しかし、気筒別に見ると、＃１気筒がストイキより大きくリッチ、＃３，＃５，＃７気筒がストイキよりリーンであり、全体のバランスとしてストイキとなっているに過ぎず、エミッション上好ましくないことは明らかである。そこで本実施形態では、かかる気筒間空燃比ばらつき異常を検出する装置が装備されている。 Even at this time, if a relatively large correction amount is given by the above-described air-fuel ratio feedback control, the air-fuel ratio of the total gas (exhaust gas after joining) supplied to the pre-catalyst sensor 20 may sometimes be stoichiometrically controlled. However, looking at each cylinder, # 1 cylinder is larger and richer than stoichiometric, and # 3, # 5, and # 7 cylinders are leaner than stoichiometric. Is clear. In view of this, the present embodiment is equipped with a device that detects such a variation in air-fuel ratio between cylinders.

ここで、気筒間空燃比のばらつき度合いを表す指標値としてインバランス率なる値を用いる。インバランス率とは、複数の気筒のうちある１気筒のみが燃料噴射量ズレを起こしている場合に、その燃料噴射量ズレを起こしている気筒（インバランス気筒）の燃料噴射量がどれくらいの割合で、燃料噴射量ズレを起こしていない気筒（バランス気筒）の燃料噴射量即ち基準噴射量からズレているかを示す値である。インバランス率をＩＢ（％）、インバランス気筒の燃料噴射量をＱｉｂ、バランス気筒の燃料噴射量、すなわち、基準噴射量をＱｓとすると、ＩＢ＝（Ｑｉｂ−Ｑｓ）／Ｑｓ×１００で表される。インバランス率ＩＢが大きいほど、インバランス気筒のバランス気筒に対する燃料噴射量ズレが大きく、空燃比ばらつき度合いは大きい。 Here, a value that is an imbalance rate is used as an index value that represents the degree of variation in the air-fuel ratio between cylinders. The imbalance rate is the ratio of the fuel injection amount of the cylinder (imbalance cylinder) causing the fuel injection amount deviation when only one cylinder among the plurality of cylinders causes the fuel injection amount deviation. Thus, it is a value indicating whether or not there is a deviation from the fuel injection amount of the cylinder (balance cylinder) in which the fuel injection amount deviation has not occurred, that is, the reference injection amount. When the imbalance rate is IB (%), the fuel injection amount of the imbalance cylinder is Qib, and the fuel injection amount of the balance cylinder, that is, the reference injection amount is Qs, IB = (Qib−Qs) / Qs × 100 The The greater the imbalance rate IB, the greater the fuel injection amount deviation between the imbalance cylinder and the balance cylinder, and the greater the air-fuel ratio variation.

他方、本実施形態においては、所定の対象気筒の燃料噴射量をアクティブに若しくは強制的に増量または減量し、少なくとも増量または減量後の対象気筒の回転変動に基づき、ばらつき異常を検出する。 On the other hand, in this embodiment, the fuel injection amount of a predetermined target cylinder is actively or forcibly increased or decreased, and a variation abnormality is detected based on at least the rotation fluctuation of the target cylinder after the increase or decrease.

まず、回転変動について説明する。回転変動とは、エンジン回転速度あるいはクランクシャフト回転速度の変化をいい、例えば、次に述べるような値で表すことができる。本実施形態においては気筒毎の回転変動が検出可能である。 First, rotational fluctuation will be described. The rotational fluctuation refers to a change in the engine rotational speed or the crankshaft rotational speed, and can be represented by, for example, the following value. In this embodiment, the rotation fluctuation for each cylinder can be detected.

図３に回転変動を説明するためのタイムチャートを示す。図示例は直列４気筒エンジンの例であるが、本実施形態のようなＶ型８気筒エンジンにも適用可能であることが理解されよう。点火順序は＃１，＃３，＃４，＃２気筒の順である。 FIG. 3 shows a time chart for explaining the rotation fluctuation. The illustrated example is an example of an in-line four-cylinder engine, but it will be understood that the present invention can also be applied to a V-type eight-cylinder engine as in this embodiment. The firing order is the order of # 1, # 3, # 4, and # 2 cylinders.

図３において、（Ａ）はエンジンのクランク角（°ＣＡ）を示す。１エンジンサイクル
は７２０（°ＣＡ）であり、図には逐次的に検出される複数サイクル分のクランク角が鋸
歯状に示されている。 In FIG. 3, (A) shows the crank angle (° CA) of the engine. One engine cycle is 720 (° CA), and the crank angle for a plurality of cycles detected sequentially is shown in a sawtooth shape in the figure.

図３（Ｂ）は、クランクシャフトが所定角度だけ回転するのに要した時間、すなわち回転時間Ｔ（ｓ）を示す。ここでは所定角度が３０（°ＣＡ）であるが、他の値（例えば１０（°ＣＡ））としてもよい。回転時間Ｔが長いほどエンジン回転速度は遅く、逆に回転時間Ｔが短いほどエンジン回転速度は速い。この回転時間Ｔはクランク角センサ２２の出力に基づきＥＣＵ１００により検出される。 FIG. 3B shows the time required for the crankshaft to rotate by a predetermined angle, that is, the rotation time T (s). Here, the predetermined angle is 30 (° CA), but may be another value (for example, 10 (° CA)). The longer the rotation time T, the slower the engine rotation speed. Conversely, the shorter the rotation time T, the faster the engine rotation speed. The rotation time T is detected by the ECU 100 based on the output of the crank angle sensor 22.

図３（Ｃ）は、後に説明する回転時間差ΔＴを示す。図中、「正常」とは、いずれの気筒にも空燃比ずれが生じていない正常な場合を示し、「リーンずれ異常」とは、＃１気筒のみにインバランス率ＩＢ＝−３０（％）のリーンずれが生じている異常な場合を示す。リーンずれ異常は例えばインジェクタの噴孔詰まりや開弁不良により生じ得る。 FIG. 3C shows a rotation time difference ΔT described later. In the drawing, “normal” indicates a normal case in which no air-fuel ratio shift occurs in any cylinder, and “lean shift abnormality” indicates an imbalance rate IB = −30 (%) for only the # 1 cylinder. This shows an abnormal case where the lean deviation of is occurring. The lean deviation abnormality can be caused by, for example, clogging of an injector nozzle hole or a poor valve opening.

まず、各気筒の同一タイミングにおける回転時間ＴがＥＣＵにより検出される。ここでは各気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）のタイミングにおける回転時間Ｔが検出される。この回転時間Ｔが検出されるタイミングを検出タイミングという。 First, the rotation time T at the same timing of each cylinder is detected by the ECU. Here, the rotation time T at the timing of compression top dead center (TDC) of each cylinder is detected. The timing at which the rotation time T is detected is referred to as detection timing.

次いで、検出タイミング毎に、当該検出タイミングにおける回転時間Ｔ２と、直前の検出タイミングにおける回転時間Ｔ１との差（Ｔ２−Ｔ１）がＥＣＵにより算出される。この差が図３（Ｃ）に示す回転時間差ΔＴであり、ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１である。 Next, at each detection timing, the ECU calculates a difference (T2−T1) between the rotation time T2 at the detection timing and the rotation time T1 at the immediately preceding detection timing. This difference is the rotation time difference ΔT shown in FIG. 3C, and ΔT = T2−T1.

通常、クランク角がＴＤＣを超えた後の燃焼行程では回転速度が上昇するため回転時間
Ｔが低下し、その後の圧縮行程では回転速度が低下するため回転時間Ｔが増大する。 Usually, in the combustion stroke after the crank angle exceeds TDC, the rotational speed increases, so the rotational time T decreases. In the subsequent compression stroke, the rotational speed decreases, and the rotational time T increases.

しかしながら、図３（Ｂ）に示すように＃１気筒がリーンずれ異常の場合、＃１気筒を点火させても十分なトルクが得られず、回転速度が上昇しづらいので、その影響で＃３気筒ＴＤＣにおける回転時間Ｔは大きくなっている。それ故、＃３気筒ＴＤＣにおける回転時間差ΔＴは、図３（Ｃ）に示すように大きな正の値となる。この＃３気筒ＴＤＣにおける回転時間および回転時間差をそれぞれ＃１気筒の回転時間および回転時間差とし、それぞれＴ₁およびΔＴ₁で表す。他の気筒についても同様である。 However, as shown in FIG. 3B, when the # 1 cylinder has an abnormal lean shift, even if the # 1 cylinder is ignited, a sufficient torque cannot be obtained and the rotational speed is difficult to increase. The rotation time T in the cylinder TDC is long. Therefore, the rotation time difference ΔT in the # 3 cylinder TDC is a large positive value as shown in FIG. The rotation time and rotation time difference in the # 3 cylinder TDC are defined as the rotation time and rotation time difference of the # 1 cylinder, respectively, and are represented by T ₁ and ΔT ₁ , respectively. The same applies to the other cylinders.

次に、＃３気筒は正常であるので、＃３気筒を点火させたときには回転速度が急峻に上昇する。これにより次の＃４気筒ＴＤＣのタイミングでは、＃３気筒ＴＤＣのときに比べ回転時間Ｔが若干低下しているに過ぎない。それ故、＃４気筒ＴＤＣにおいて検出された＃３気筒の回転時間差ΔＴ₃は、図３（Ｃ）に示すように小さな負の値となる。このようにある気筒の回転時間差ΔＴが、次点火気筒ＴＤＣ毎に検出される。 Next, since the # 3 cylinder is normal, when the # 3 cylinder is ignited, the rotational speed increases sharply. As a result, at the timing of the next # 4 cylinder TDC, the rotation time T is only slightly reduced compared to that of the # 3 cylinder TDC. Therefore, the rotation time difference ΔT ₃ of the # 3 cylinder detected in the # 4 cylinder TDC is a small negative value as shown in FIG. Thus, the rotation time difference ΔT of a certain cylinder is detected for each next ignition cylinder TDC.

以降の＃２気筒ＴＤＣおよび＃１気筒ＴＤＣにおいても＃４気筒ＴＤＣのときと同様の傾向が見られ、両タイミングにおいて検出された＃４気筒の回転時間差ΔＴ₄および＃２気筒の回転時間差ΔＴ₂はともに小さな負の値となっている。以上の特性が１エンジンサイクル毎に繰り返される。 In the subsequent # 2 cylinder TDC and # 1 cylinder TDC, the same tendency as in the case of the # 4 cylinder TDC is observed, and the rotation time difference ΔT ₄ of the # ₄ cylinder and the rotation time difference ΔT ₂ of the # 2 cylinder detected at both timings. Both are small negative values. The above characteristics are repeated every engine cycle.

このように、各気筒の回転時間差ΔＴは、各気筒の回転変動を表す値であり、各気筒の空燃比ずれ量に相関した値であることが分かる。そこで各気筒の回転時間差ΔＴを各気筒の回転変動の指標値として用いることができる。各気筒の空燃比ずれ量が大きいほど、各気筒の回転変動は大きくなり、各気筒の回転時間差ΔＴは大きくなる。 Thus, it can be seen that the rotation time difference ΔT of each cylinder is a value representing the rotation fluctuation of each cylinder, and is a value correlated with the air-fuel ratio deviation amount of each cylinder. Therefore, the rotation time difference ΔT of each cylinder can be used as an index value of the rotation fluctuation of each cylinder. As the air-fuel ratio deviation amount of each cylinder increases, the rotational fluctuation of each cylinder increases and the rotation time difference ΔT of each cylinder increases.

他方、図３（Ｃ）に示すように、正常の場合には回転時間差ΔＴが常時ゼロ付近である。図３の例ではリーンずれ異常の場合を示したが、逆のリッチずれ異常、すなわち１気筒のみに大きなリッチずれが生じている場合にも、同様の傾向がある。大きなリッチずれが生じた場合、点火しても燃料過多のため燃焼が不十分となり、十分なトルクが得られず、回転変動が大きくなるからである。 On the other hand, as shown in FIG. 3C, in the normal case, the rotation time difference ΔT is always near zero. In the example of FIG. 3, the case of the lean deviation abnormality is shown. However, the reverse tendency of the rich deviation, that is, the case where a large rich deviation occurs in only one cylinder has the same tendency. This is because when a large rich shift occurs, combustion is insufficient due to excessive fuel even when ignited, and sufficient torque cannot be obtained, resulting in large rotational fluctuations.

次に、図４を参照して、回転変動を表す別の値を説明する。図４（Ａ）は、図３（Ａ）と同様にエンジンのクランク角（°ＣＡ）を示す。図４（Ｂ）は、前記回転時間Ｔの逆数である角速度ω（ｒａｄ／ｓ）を示す。ω＝１／Ｔである。当然ながら、角速度ωが大きいほどエンジン回転速度は速く、角速度ωが小さいほどエンジン回転速度は遅い。角速度ωの波形は、回転時間Ｔの波形を上下反転した形となる。図４（Ｃ）は、前記回転時間差ΔＴと同様、角速度ωの差である角速度差Δωを示す。角速度差Δωの波形も、回転時間差ΔＴの波形を上下反転した形となる。図中の「正常」および「リーンずれ異常」については図３と同様である。 Next, another value representing the rotation variation will be described with reference to FIG. FIG. 4 (A) shows the crank angle (° CA) of the engine as in FIG. 3 (A). FIG. 4B shows an angular velocity ω (rad / s) which is the reciprocal of the rotation time T. ω = 1 / T. As a matter of course, the larger the angular velocity ω, the faster the engine rotational speed, and the smaller the angular velocity ω, the slower the engine rotational speed. The waveform of the angular velocity ω has a shape obtained by vertically inverting the waveform of the rotation time T. FIG. 4C shows an angular velocity difference Δω, which is a difference in angular velocity ω, similarly to the rotation time difference ΔT. The waveform of the angular velocity difference Δω also has a shape obtained by vertically inverting the waveform of the rotation time difference ΔT. “Normal” and “lean deviation abnormality” in the figure are the same as those in FIG.

まず、各気筒の同一タイミングにおける角速度ωがＥＣＵにより検出される。ここでも
各気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）のタイミングにおける角速度ωが検出される。角速度ωは、１を前記回転時間Ｔで除することにより算出される。 First, the angular velocity ω at the same timing of each cylinder is detected by the ECU. Again, the angular velocity ω at the timing of compression top dead center (TDC) of each cylinder is detected. The angular velocity ω is calculated by dividing 1 by the rotation time T.

次いで、検出タイミング毎に、当該検出タイミングにおける角速度ω２と、直前の検出タイミングにおける角速度ω１との差（ω２−ω１）がＥＣＵにより算出される。この差が図４（Ｃ）に示す角速度差Δωであり、Δω＝ω２−ω１である。 Next, at each detection timing, the ECU calculates a difference (ω2−ω1) between the angular velocity ω2 at the detection timing and the angular velocity ω1 at the immediately preceding detection timing. This difference is the angular velocity difference Δω shown in FIG. 4C, and Δω = ω2−ω1.

通常、クランク角がＴＤＣを超えた後の燃焼行程では回転速度が上昇するため角速度ωが上昇し、その後の圧縮行程では回転速度が低下するため角速度ωが低下する。 Normally, the rotational speed increases in the combustion stroke after the crank angle exceeds TDC, so the angular speed ω increases. In the subsequent compression stroke, the rotational speed decreases, and the angular speed ω decreases.

しかしながら、図４（Ｂ）に示すように＃１気筒がリーンずれ異常の場合、＃１気筒を点火させても十分なトルクが得られず、回転速度が上昇しづらいので、その影響で＃３気筒ＴＤＣにおける角速度ωは小さくなっている。それ故、＃３気筒ＴＤＣにおける角速度差Δωは、図４（Ｃ）に示すように大きな負の値となる。この＃３気筒ＴＤＣにおける角速度および角速度差をそれぞれ＃１気筒の角速度および角速度差とし、それぞれω₁およびΔω₁で表す。他の気筒についても同様である。 However, as shown in FIG. 4B, when the # 1 cylinder has an abnormal lean shift, even if the # 1 cylinder is ignited, a sufficient torque cannot be obtained and the rotational speed is difficult to increase. The angular velocity ω in the cylinder TDC is small. Therefore, the angular velocity difference Δω in the # 3 cylinder TDC is a large negative value as shown in FIG. The angular velocity and the angular velocity difference in the # 3 cylinder TDC are the angular velocity and the angular velocity difference of the # 1 cylinder, respectively, and are represented by ω ₁ and Δω ₁ , respectively. The same applies to the other cylinders.

次に、＃３気筒は正常であるので、＃３気筒を点火させたときには回転速度が急峻に上昇する。これにより次の＃４気筒ＴＤＣのタイミングでは、＃３気筒ＴＤＣのときに比べ角速度ωが若干上昇するに過ぎない。それ故、＃４気筒ＴＤＣにおいて検出された＃３気筒の角速度差Δω₃は、図４（Ｃ）に示すように小さな正の値となる。このようにある気筒の角速度差Δωが、次点火気筒ＴＤＣ毎に検出される。 Next, since the # 3 cylinder is normal, when the # 3 cylinder is ignited, the rotational speed increases sharply. As a result, at the timing of the next # 4 cylinder TDC, the angular velocity ω is only slightly increased compared to that of the # 3 cylinder TDC. Therefore, the angular velocity difference Δω ₃ of the # 3 cylinder detected in the # 4 cylinder TDC is a small positive value as shown in FIG. Thus, the angular velocity difference Δω of a certain cylinder is detected for each subsequent ignition cylinder TDC.

以降の＃２気筒ＴＤＣおよび＃１気筒ＴＤＣにおいても＃４気筒ＴＤＣのときと同様の傾向が見られ、両タイミングにおいて検出された＃４気筒の角速度差Δω₄および＃２気筒の角速度差Δω₂はともに小さな正の値となっている。以上の特性が１エンジンサイクル毎に繰り返される。 Subsequent # 2 cylinder TDC and # 1 cylinder also seen the same tendency as in the case of the fourth cylinder TDC at TDC, the angular velocity difference [Delta] [omega ₄ and # 2 cylinder of the detected # 4 cylinder in both timing angular difference [Delta] [omega ₂ Both are small positive values. The above characteristics are repeated every engine cycle.

このように、各気筒の角速度差Δωは、各気筒の回転変動を表す値であり、各気筒の空燃比ずれ量に相関した値であることが分かる。そこで各気筒の角速度差Δωを各気筒の回転変動の指標値として用いることができる。各気筒の空燃比ずれ量が大きいほど、各気筒の回転変動は大きくなり、各気筒の角速度差Δωは小さくなる（マイナス方向に大きくなる）。 Thus, it can be seen that the angular velocity difference Δω of each cylinder is a value representing the rotational fluctuation of each cylinder and is a value correlated with the air-fuel ratio deviation amount of each cylinder. Therefore, the angular velocity difference Δω of each cylinder can be used as an index value of the rotation fluctuation of each cylinder. As the air-fuel ratio deviation amount of each cylinder increases, the rotational fluctuation of each cylinder increases, and the angular velocity difference Δω of each cylinder decreases (increases in the minus direction).

他方、図４（Ｃ）に示すように、正常の場合には角速度差Δωが常時ゼロ付近である。
逆のリッチずれ異常の場合にも同様の傾向がある点は上述した通りである。 On the other hand, as shown in FIG. 4C, in the normal case, the angular velocity difference Δω is always near zero.
As described above, there is a similar tendency in the case of reverse rich shift abnormality.

次に、ある１気筒の燃料噴射量をアクティブに増量または減量したときの回転変動の変化を、図５を参照して説明する。図５において、横軸はインバランス率ＩＢを示し、縦軸は回転変動の指標値としての角速度差Δωを示す。ここでは、全８気筒のうちある１気筒のみのインバランス率ＩＢを変化させ、このときの当該１気筒のインバランス率ＩＢと、当該１気筒の角速度差Δωとの関係を線ａで示す。当該１気筒をアクティブ対象気筒という。他の気筒は全てバランス気筒であり、基準噴射量Ｑｓとしてストイキ相当量を噴射しているものとする。 Next, changes in rotational fluctuation when the fuel injection amount of one cylinder is actively increased or decreased will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the imbalance rate IB, and the vertical axis indicates the angular velocity difference Δω as an index value of rotational fluctuation. Here, the imbalance rate IB of only one cylinder among all eight cylinders is changed, and the relationship between the imbalance rate IB of the one cylinder and the angular velocity difference Δω of the one cylinder at this time is indicated by a line a. The one cylinder is referred to as an active target cylinder. All the other cylinders are balance cylinders, and the stoichiometric equivalent amount is injected as the reference injection amount Qs.

横軸において、ＩＢ＝０（％）とは、アクティブ対象気筒のインバランス率ＩＢが０（％）で、アクティブ対象気筒がストイキ相当量を噴射している正常な場合を意味する。このときのデータが、線ａ上のプロットｂで示される。このＩＢ＝０（％）の状態から図中左側に移動すると、インバランス率ＩＢがプラス方向に増加し、燃料噴射量としては過多すなわちリッチな状態となる。逆に、ＩＢ＝０（％）から図中右側に移動すると、インバランス率ＩＢがマイナス方向に増加し、燃料噴射量としては過少すなわちリーンな状態となる。 On the horizontal axis, IB = 0 (%) means a normal case where the imbalance ratio IB of the active target cylinder is 0 (%) and the active target cylinder is injecting a stoichiometric amount. The data at this time is indicated by plot b on line a. When moving from the state of IB = 0 (%) to the left side in the figure, the imbalance rate IB increases in the positive direction, and the fuel injection amount becomes excessive, that is, a rich state. On the contrary, when moving from IB = 0 (%) to the right side in the figure, the imbalance rate IB increases in the minus direction, and the fuel injection amount becomes too small, that is, a lean state.

特性線ａから分かるように、アクティブ対象気筒のインバランス率ＩＢが０（％）からプラス方向に増加してもマイナス方向に増加しても、アクティブ対象気筒の回転変動は大きくなり、アクティブ対象気筒の角速度差Δωが０付近からマイナス方向に大きくなる傾向にある。そして、インバランス率ＩＢが０（％）から離れるほど、特性線ａの傾きが急になり、インバランス率ＩＢの変化に対する角速度差Δωの変化は大きくなる傾向にある。 As can be seen from the characteristic line a, even if the imbalance ratio IB of the active target cylinder increases in the positive direction from 0 (%) or increases in the negative direction, the rotation fluctuation of the active target cylinder increases, and the active target cylinder increases. The angular velocity difference Δω tends to increase in the minus direction from near zero. As the imbalance rate IB increases from 0 (%), the slope of the characteristic line a becomes steeper, and the change in the angular velocity difference Δω with respect to the change in the imbalance rate IB tends to increase.

ここで、矢印ｃで示すように、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を、ストイキ相当量（ＩＢ＝０（％））から所定量、強制的に増量したとする。図示例ではインバランス率で約４０（％）相当の増量がなされている。このとき、ＩＢ＝０（％）の近辺では特性線ａの傾きが緩やかであることから、増量後においても角速度差Δωは増量前とほぼ変わらず、増量前後の角速度差Δωの差は極小さい。 Here, as indicated by an arrow c, it is assumed that the fuel injection amount of the active target cylinder is forcibly increased from the stoichiometric amount (IB = 0 (%)) by a predetermined amount. In the illustrated example, the imbalance rate is increased by approximately 40 (%). At this time, since the slope of the characteristic line a is gentle in the vicinity of IB = 0 (%), the angular velocity difference Δω remains substantially unchanged even after the increase, and the difference between the angular velocity differences Δω before and after the increase is extremely small. .

他方、プロットｄで示すように、アクティブ対象気筒において既にリッチずれが生じており、そのインバランス率ＩＢが比較的大きなプラス側の値になっているときを考える。図示例ではインバランス率で約５０（％）のリッチずれが生じている。この状態から矢印ｅで示すように、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を同一量、強制的に増量したとすると、この領域では特性線ａの傾きが急であることから、増量後の角速度差Δωは増量前より大きくマイナス側に変化し、増量前後の角速度差Δωの差は大きくなる。すなわち燃料噴射量の増量により、アクティブ対象気筒の回転変動は大きくなる。 On the other hand, as shown by plot d, consider a case where a rich shift has already occurred in the active target cylinder and the imbalance rate IB has a relatively large positive value. In the illustrated example, a rich shift of about 50 (%) occurs in the imbalance rate. As indicated by an arrow e from this state, if the fuel injection amount of the active target cylinder is forcibly increased by the same amount, the slope of the characteristic line a is steep in this region, so the angular velocity difference Δω after the increase is increased. Changes to the minus side largely before the increase, and the difference in angular velocity difference Δω before and after the increase becomes larger. In other words, the rotational fluctuation of the active target cylinder increases as the fuel injection amount increases.

よって、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量増量したときの少なくとも増量後のアクティブ対象気筒の角速度差Δωに基づき、ばらつき異常を検出することが可能である。 Therefore, it is possible to detect a variation abnormality based on at least the angular velocity difference Δω of the active target cylinder after the increase when the fuel injection amount of the active target cylinder is forcibly increased by a predetermined amount.

すなわち、増量後の角速度差Δωが、図示するように所定の負の異常判定値αより小さい場合（Δω＜α）には、ばらつき異常有りと判定し、且つアクティブ対象気筒を異常気筒と特定することができる。逆に、増量後の角速度差Δωが異常判定値αより小さくない場合（Δω≧α）には、少なくともアクティブ対象気筒を正常と判定することができる。 That is, if the angular velocity difference Δω after the increase is smaller than a predetermined negative abnormality determination value α as shown in the figure (Δω <α), it is determined that there is a variation abnormality and the active target cylinder is identified as an abnormal cylinder. be able to. Conversely, if the angular velocity difference Δω after the increase is not smaller than the abnormality determination value α (Δω ≧ α), at least the active target cylinder can be determined to be normal.

あるいは代替的に、図示するように、増量前後の角速度差Δωの差ｄΔωに基づき、ばらつき異常を検出することも可能である。この場合、増量前の角速度差をΔω１、増量後の角速度差をΔω２とすると、両者の差ｄΔωをｄΔω＝Δω１−Δω２と定義することができる。そして差ｄΔωが所定の正の異常判定値β１を超えた場合（ｄΔω≧β１）、ばらつき異常有りと判定し、且つアクティブ対象気筒を異常気筒と特定することができる。逆に、差ｄΔωが異常判定値β１を超えない場合（ｄΔω＜β１）、少なくともアクティブ対象気筒を正常と判定することができる。 Alternatively, as shown in the drawing, it is possible to detect a variation abnormality based on the difference dΔω of the angular velocity difference Δω before and after the increase. In this case, if the angular velocity difference before the increase is Δω1 and the angular velocity difference after the increase is Δω2, the difference dΔω can be defined as dΔω = Δω1−Δω2. When the difference dΔω exceeds a predetermined positive abnormality determination value β1 (dΔω ≧ β1), it can be determined that there is a variation abnormality and the active target cylinder can be identified as an abnormal cylinder. Conversely, when the difference dΔω does not exceed the abnormality determination value β1 (dΔω <β1), at least the active target cylinder can be determined to be normal.

インバランス率が負の領域で強制減量を行ったときも同様のことが言える。矢印ｆで示すように、アクティブ対象気筒の燃料噴射量をストイキ相当量（ＩＢ＝０（％））から所定量、強制的に減量したとする。図示例ではインバランス率で約１０（％）相当の減量がなされている。増量量に比べ減量量が少ないのは、リーンずれ異常気筒に対しあまりに多くの減量を行ってしまうと失火してしまうからである。このとき、特性線ａの傾きが比較的緩やかであることから、減量後の角速度差Δωは減量前より若干小さくなっているだけで、増量前後の角速度差Δωの差は小さい。 The same can be said when forced reduction is performed in a region where the imbalance rate is negative. As indicated by an arrow f, it is assumed that the fuel injection amount of the active target cylinder is forcibly reduced by a predetermined amount from the stoichiometric amount (IB = 0 (%)). In the illustrated example, the imbalance rate is reduced by about 10%. The reason why the amount of reduction is smaller than the amount of increase is that if too much weight reduction is performed on the lean deviation abnormal cylinder, a misfire will occur. At this time, since the slope of the characteristic line a is relatively gradual, the angular velocity difference Δω after the decrease is only slightly smaller than before the decrease, and the difference between the angular velocity differences Δω before and after the increase is small.

他方、プロットｇで示すように、アクティブ対象気筒において既にリーンずれが生じており、そのインバランス率ＩＢが比較的大きなマイナス側の値になっているときを考える。図示例ではインバランス率で約−２０（％）のリーンずれが生じている。この状態から矢印ｈで示すように、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を同一量、強制的に減量したとすると、この領域では特性線ａの傾きが比較的急であることから、減量後の角速度差Δωは減量前より大きくマイナス側に変化し、減量前後の角速度差Δωの差は大きくなる。すなわち燃料噴射量の減量により、アクティブ対象気筒の回転変動は大きくなる。 On the other hand, as shown by the plot g, let us consider a case where a lean shift has already occurred in the active target cylinder and the imbalance rate IB has a relatively large negative value. In the illustrated example, a lean shift of about −20 (%) occurs in the imbalance rate. As indicated by the arrow h from this state, if the fuel injection amount of the active target cylinder is forcibly reduced by the same amount, the slope of the characteristic line a is relatively steep in this region. The difference Δω is greatly changed to the minus side before the weight reduction, and the difference between the angular velocity differences Δω before and after the weight reduction becomes large. That is, the rotational fluctuation of the active target cylinder increases due to the decrease in the fuel injection amount.

よって、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量減量したときの少なくとも減量後のアクティブ対象気筒の角速度差Δωに基づき、ばらつき異常を検出することが可能である。 Therefore, it is possible to detect a variation abnormality based on at least the angular velocity difference Δω of the active target cylinder after the reduction when the fuel injection amount of the active target cylinder is forcibly reduced by a predetermined amount.

すなわち、減量後の角速度差Δωが図示するように所定の負の異常判定値αより小さい場合（Δω＜α）には、ばらつき異常有りと判定し、且つアクティブ対象気筒を異常気筒と特定することができる。逆に、減量後の角速度差Δωが異常判定値αより小さくない場合（Δω≧α）には、少なくともアクティブ対象気筒を正常と判定することができる。 That is, if the angular velocity difference Δω after the reduction is smaller than a predetermined negative abnormality determination value α as shown in the figure (Δω <α), it is determined that there is a variation abnormality and the active target cylinder is identified as an abnormal cylinder. Can do. Conversely, if the angular velocity difference Δω after the reduction is not smaller than the abnormality determination value α (Δω ≧ α), at least the active target cylinder can be determined to be normal.

あるいは代替的に、図示するように、減量前後の角速度差Δωの差ｄΔωに基づき、ばらつき異常を検出することも可能である。この場合も両者の差ｄΔωをｄΔω＝Δω１−Δω２と定義することができる。差ｄΔωが所定の正の異常判定値β２を超えた場合（ｄΔω≧β２）、ばらつき異常有りと判定し、且つアクティブ対象気筒を異常気筒と特定することができる。逆に、差ｄΔωが異常判定値β２を超えない場合（ｄΔω＜β２）、少なくともアクティブ対象気筒を正常と判定することができる。 Alternatively, as shown in the drawing, it is possible to detect a variation abnormality based on the difference dΔω of the angular velocity difference Δω before and after the weight reduction. Also in this case, the difference dΔω between them can be defined as dΔω = Δω1−Δω2. When the difference dΔω exceeds a predetermined positive abnormality determination value β2 (dΔω ≧ β2), it can be determined that there is a variation abnormality and the active target cylinder can be identified as an abnormal cylinder. Conversely, when the difference dΔω does not exceed the abnormality determination value β2 (dΔω <β2), at least the active target cylinder can be determined to be normal.

ここでは増量量が減量量より顕著に多いため、増量時の異常判定値β１を減量時の異常判定値β２より大きくしている。しかしながら、両異常判定値は、特性線ａの特性や増量量と減量量のバランス等を考慮して任意に定めることができる。両異常判定値を同じ値とすることも可能である。 Here, since the increase amount is significantly larger than the decrease amount, the abnormality determination value β1 at the time of increase is made larger than the abnormality determination value β2 at the time of decrease. However, both abnormality determination values can be arbitrarily determined in consideration of the characteristics of the characteristic line a and the balance between the increase amount and the decrease amount. Both abnormality determination values can be set to the same value.

各気筒の回転変動の指標値として回転時間差ΔＴを用いた場合にも、同様の方法で異常検出および異常気筒特定が可能であることが理解されるであろう。また、各気筒の回転変動の指標値としては、上述した以外の他の値を用いることも可能である。 It will be understood that when the rotation time difference ΔT is used as an index value of the rotation fluctuation of each cylinder, it is possible to detect an abnormality and specify an abnormal cylinder by the same method. Further, other values than those described above can be used as the index value of the rotational fluctuation of each cylinder.

図６には、全８気筒についての燃料噴射量の増量と、増量前後の回転変動の変化との様子を示す。上段が増量前、下段が増量後である。左右方向の左端列に示されているように、増量の方法としては、全気筒一律且つ同時に同一量増量している。すなわちここでは所定の対象気筒が全気筒である。増量前は全気筒のインジェクタ２に対し、ストイキ相当量の燃料を噴射するよう開弁指令がなされており、増量後は全気筒のインジェクタ２に対し、ストイキ相当量より所定量多い燃料を噴射するよう開弁指令がなされている。 FIG. 6 shows the increase in the fuel injection amount for all eight cylinders and the change in rotational fluctuation before and after the increase. The upper row is before the increase, and the lower row is after the increase. As shown in the left end column in the left-right direction, as a method of increasing, all cylinders are increased uniformly and simultaneously by the same amount. That is, here, the predetermined target cylinders are all cylinders. Before the increase, a valve opening command is issued to inject the stoichiometric amount of fuel to the injectors 2 of all the cylinders, and after the increase, a predetermined amount of fuel is injected into the injectors 2 of all the cylinders by a predetermined amount more than the stoichiometric amount. A valve opening command is issued.

この増量の仕方は、全気筒同時に行う方法の他、任意数の気筒ずつ順番に且つ交互に行う方法がある。例えば１気筒ずつ増量したり、２気筒ずつ増量したり、４気筒ずつ増量したりする方法がある。増量を行う対象気筒の数および気筒番号は任意に設定できる。 In addition to the method of increasing all the cylinders at the same time, there is a method of increasing the number of cylinders in order and alternately in an arbitrary number of cylinders. For example, there is a method of increasing the amount by one cylinder, increasing the amount by two cylinders, or increasing the amount by four cylinders. The number of cylinders to be increased and the cylinder number can be arbitrarily set.

対象気筒数が多いほど、全増量時間を短縮できるメリットがあり、排気エミッションが悪化するデメリットがある。逆に対象気筒数が少ないほど、排気エミッションの悪化を抑制できるメリットがあるが、全増量時間が長期化するデメリットがある。 As the number of target cylinders increases, there is a merit that the total increase time can be shortened, and there is a demerit that exhaust emission deteriorates. Conversely, the smaller the number of target cylinders, there is a merit that deterioration of exhaust emission can be suppressed, but there is a demerit that the total increase time becomes longer.

各気筒の回転変動の指標値として、図５と同様、角速度差Δωを用いている。 Similar to FIG. 5, the angular velocity difference Δω is used as an index value of the rotation fluctuation of each cylinder.

例えば左右方向の中央列に示されている正常時、すなわちいずれの気筒においても空燃比ずれ異常が生じていない場合だと、増量前では全気筒の角速度差Δωがほぼ等しく０付近にあり、全気筒の回転変動が少ない。また増量後でも全気筒の角速度差Δωがほぼ等しく若干マイナス方向に大きくなるだけであり、全気筒の回転変動はそれ程大きくならない。故に、増量前後の角速度差の差ｄΔωは小さい。 For example, in the normal state shown in the center column in the left-right direction, that is, when there is no air-fuel ratio deviation abnormality in any cylinder, the angular velocity difference Δω of all the cylinders is almost equal to 0 before the increase, There is little rotation fluctuation of the cylinder. Further, even after the increase, the angular velocity difference Δω of all the cylinders is almost equal and slightly increases in the minus direction, and the rotational fluctuations of all the cylinders do not increase that much. Therefore, the difference dΔω in the angular velocity difference before and after the increase is small.

しかしながら、左右方向の右端列に示されている異常時だと、正常時とは異なる挙動を
示す。この異常時では、＃８気筒にのみインバランス率で５０％相当のリッチずれ異常が
生じており、＃８気筒のみが異常気筒である。この場合、増量前では、＃８気筒以外の残
部気筒の角速度差Δωはほぼ等しく０付近にあるが、＃８気筒の角速度差Δωは残部気筒の角速度差Δωより若干マイナス方向に大きい。 However, when the abnormality is shown in the right end column in the left-right direction, the behavior is different from that in the normal state. At the time of this abnormality, a rich shift abnormality corresponding to an imbalance rate of 50% occurs only in the # 8 cylinder, and only the # 8 cylinder is an abnormal cylinder. In this case, the angular velocity difference Δω of the remaining cylinders other than the # 8 cylinder is approximately equal to 0 before the increase, but the angular velocity difference Δω of the # 8 cylinder is slightly larger in the minus direction than the angular velocity difference Δω of the remaining cylinder.

しかしながらそれでも、＃８気筒の角速度差Δωと残部気筒の角速度差Δωとの間にはそれ程差がない。よって増量前の角速度差Δωによっては、異常検出と異常気筒特定を十分な精度で行うことができない。 Nevertheless, there is not much difference between the angular velocity difference Δω of the # 8 cylinder and the angular velocity difference Δω of the remaining cylinders. Therefore, depending on the angular velocity difference Δω before the increase, abnormality detection and abnormal cylinder identification cannot be performed with sufficient accuracy.

他方、増量後だと増量前に比べて、残部気筒の角速度差Δωはほぼ等しく若干マイナス方向に変化するだけであるが、＃８気筒の角速度差Δωは大きくマイナス方向に変化する。よって＃８気筒の増量前後の角速度差の差ｄΔωは、残部気筒のそれより顕著に大きくなる。よってこの違いを利用し、異常検出と異常気筒特定を十分な精度で行うことができる。 On the other hand, after the increase, the angular velocity difference Δω of the remaining cylinders is almost equal and slightly changes in the minus direction compared to before the increase, but the angular velocity difference Δω of the # 8 cylinder greatly changes in the minus direction. Therefore, the difference dΔω in angular velocity difference before and after the increase in the # 8 cylinder is significantly larger than that in the remaining cylinders. Therefore, using this difference, abnormality detection and abnormal cylinder identification can be performed with sufficient accuracy.

この場合、＃８気筒の差ｄΔωのみが前記異常判定値β１より大きくなるので、＃８気筒にリッチずれ異常があることを検出できる。 In this case, only the difference dΔω between the # 8 cylinders becomes larger than the abnormality determination value β1, so that it is possible to detect that there is a rich shift abnormality in the # 8 cylinder.

なお、燃料噴射量を強制減量して何れかの気筒のリーンずれ異常を検出する場合にも、同様の方法を採用できることが理解されるであろう。 It will be understood that the same method can also be adopted when the fuel injection amount is forcibly reduced to detect a lean deviation abnormality of any cylinder.

以上が本実施形態におけるばらつき異常検出の概要である。ところで、燃料噴射量の強制増量は排気エミッション（特にＨＣ、ＣＯ）を少なからず悪化させてしまう。燃料噴射量をストイキ相当量からずらすからである。このため、燃料噴射量を強制増量して何れかの気筒のリッチずれ異常を検出する場合、排気エミッションを極力悪化させない形式で検出を行うのが望ましい。 The above is the outline of variation abnormality detection in this embodiment. By the way, the forced increase of the fuel injection amount worsens the exhaust emission (especially HC, CO). This is because the fuel injection amount is shifted from the stoichiometric amount. For this reason, when detecting a rich shift abnormality of any cylinder by forcibly increasing the fuel injection amount, it is desirable to perform detection in a form that does not deteriorate exhaust emission as much as possible.

そこで、以下に説明する実施形態では、気筒間空燃比ばらつき異常を検出するために燃料噴射量の強制増量を実行するのに対応させて、排気通路内に二次空気を導入するように制御する。又はこの逆にする（二次空気量に対応させて強制増量量を決める）ことにより、異常検出用の強制増量に起因する空燃比のずれを回避し、異常検出実行による排気エミッション悪化を抑制することができる。 Therefore, in the embodiment described below, control is performed so that secondary air is introduced into the exhaust passage in response to the forced increase of the fuel injection amount in order to detect an abnormality in the air-fuel ratio variation between cylinders. . Alternatively, the reverse (determining the forced increase amount according to the secondary air amount) avoids the deviation of the air-fuel ratio caused by the abnormal increase for abnormality detection and suppresses the exhaust emission deterioration due to the abnormality detection execution. be able to.

ここで、当該二次空気導入制御は、エンジンが比較的安定した、例えば、暖機後のアイドル運転時に行われる異常検出用の強制増量制御であるアクティブリッチ制御に対応して行われる。まず、このアクティブリッチ制御について、その制御ルーチンの一例を示す図７のフローチャートを参照して説明する。この制御ルーチンは、ＥＣＵ１００により所定の周期毎に繰り返し実行される。すなわち、エンジンの始動などに伴い制御がスタートすると、ステップＳ７０１でエンジンの暖機運転が完了したか否かが、例えば、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ２４からの計測値に基づき判断される。完了していなければ完了するまで待って、ステップＳ７０２に進む。そして、そこでエンジンがアイドル回転中であるか否かが、例えば、クランク角センサ２２によるエンジン回転数とアクセル開度センサ２３によるエンジン負荷とに基づき判断される。ここでも、アイドル回転になるまで待って、ステップＳ７０３に進む。ステップＳ７０３においては、後述するアクティブリッチ制御の実行フラグがオンであるか否かが判断され、オンである（ＹＥＳ）ときはエンジンの始動後に、少なくとも１回アクティブリッチ制御が実行されたものとして、この制御ルーチンは終了される。そして、オフ（ＮＯ）のときは、ステップＳ７０４に進んでアクティブリッチ制御が実行される。また、このアクティブリッチ制御の実行が終了すると、ステップＳ７０５に進んで上述のアクティブリッチ制御の実行フラグをオンにして、この制御ルーチンは終了される。 Here, the secondary air introduction control is performed in response to active rich control, which is forced increase control for abnormality detection performed during idling after warm-up, for example, when the engine is relatively stable. First, the active rich control will be described with reference to a flowchart of FIG. 7 showing an example of the control routine. This control routine is repeatedly executed by the ECU 100 at predetermined intervals. That is, when the control is started as the engine is started, whether or not the engine warm-up operation is completed in step S701 is based on, for example, a measured value from the water temperature sensor 24 for detecting the temperature of the engine cooling water. To be judged. If not completed, the process waits until completion, and proceeds to step S702. Then, whether or not the engine is idling is determined based on, for example, the engine speed by the crank angle sensor 22 and the engine load by the accelerator opening sensor 23. In this case as well, the process waits until idling and the process proceeds to step S703. In step S703, it is determined whether an execution flag for active rich control, which will be described later, is on. If it is on (YES), it is assumed that the active rich control has been executed at least once after the engine is started. This control routine is terminated. When it is off (NO), the routine proceeds to step S704, where active rich control is executed. When the execution of the active rich control is finished, the process proceeds to step S705, the above-mentioned active rich control execution flag is turned on, and this control routine is finished.

そこで、このアクティブリッチ制御の実行に対応して行われる二次空気導入制御について、図８のフローチャートに示す制御ルーチンの一例を参照して説明する。この制御ルーチンも、ＥＣＵ１００により所定の周期毎に繰り返し実行される。制御がスタートすると、ステップＳ８０１でアクティブリッチ制御が実行中か否かが判断される。そして、アクティブリッチ制御が実行中であるときはステップＳ８０２に進んで二次空気導入制御を実行し、アクティブリッチ制御が実行中でないときは、この制御ルーチンは一旦終了される。 Therefore, the secondary air introduction control performed in response to the execution of the active rich control will be described with reference to an example of a control routine shown in the flowchart of FIG. This control routine is also repeatedly executed by the ECU 100 at predetermined intervals. When the control starts, it is determined in step S801 whether or not active rich control is being executed. When active rich control is being executed, the process proceeds to step S802, where secondary air introduction control is executed, and when active rich control is not being executed, this control routine is once terminated.

なお、上記アクティブリッチ制御の実行中には空燃比フィードバック制御が停止させられ、燃料噴射量はオープン制御により制御される。このとき燃料噴射量は特に限定されるものではないが、例えば、１４．０といった空燃比相当の量に制御される。 During the execution of the active rich control, the air-fuel ratio feedback control is stopped, and the fuel injection amount is controlled by the open control. At this time, the fuel injection amount is not particularly limited, but is controlled to an amount corresponding to the air-fuel ratio, for example, 14.0.

そこで、このステップＳ８０２で実行される二次空気導入制御においては、上記アクティブリッチ制御における燃料噴射量の増量分に対応させて、この二次空気の導入量を制御して二次空気導入管３０から導入することにより、上流触媒１８及び下流触媒１９を流れる排気ガスの空燃比を所定の値（例えば、基準値であるストイキ）に制御して、排気エミッション悪化を抑制するのである。 Therefore, in the secondary air introduction control executed in step S802, the secondary air introduction pipe 30 is controlled by controlling the introduction amount of the secondary air in correspondence with the increase in the fuel injection amount in the active rich control. In this way, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the upstream catalyst 18 and the downstream catalyst 19 is controlled to a predetermined value (for example, the stoichiometric value), thereby suppressing the exhaust emission deterioration.

ここで、この二次空気の導入量を制御する形態は種々可能であり、特に限定されるものではないが、それらを例示すると以下の第１ないし第４の態様がある。 Here, various forms of controlling the introduction amount of the secondary air are possible and are not particularly limited, but examples thereof include the following first to fourth aspects.

すなわち、第１の態様は、エアポンプ３２がそのオン作動時に一定のエア流量Ａｑの吐出能力を有する電動ポンプである。この第１の態様の場合は、図１に示されている制御バルブ３４はエアポンプ３２のオン作動時に開く単なる開閉バルブであり、この一定のエア流量Ａｑに対応させて、排気ガスの空燃比が所定の値（例えば、基準値であるストイキ）になるように、上記アクティブリッチ制御における燃料噴射量の増量分が決定される。換言すると、エアポンプ３２の吐出能力を優先させて、燃料噴射量の増量分が決定されるのである。 That is, the first mode is an electric pump having a discharge capability of a constant air flow rate Aq when the air pump 32 is turned on. In the case of this first mode, the control valve 34 shown in FIG. 1 is a simple open / close valve that opens when the air pump 32 is turned on, and the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponds to this constant air flow rate Aq. The amount of increase in the fuel injection amount in the active rich control is determined so as to be a predetermined value (for example, stoichiometry that is a reference value). In other words, priority is given to the discharge capacity of the air pump 32, and the increase in the fuel injection amount is determined.

次に、第２の態様は、図１に示されている制御バルブ３４が、例えば、デューティ制御により流量が制御される流量制御バルブである。そして、エアポンプ３２はそれへの印加電圧に応じて段階的に吐出エア流量Ａｑが変わる電動ポンプを用いている。かくて、この第２の態様では、アクティブリッチ制御における燃料噴射量の増量分（例えば、ストイキ相当量の３５％、または２０％増量分など）に対応させて、排気ガスの空燃比がストイキになるように、印加電圧を変えてエアポンプ３２の吐出エア流量Ａｑを段階的に変えると共に、制御バルブ３４をデューティ制御して二次空気導入管３０から導入される二次空気の導入量が制御される。この第２の態様によれば、二次空気の導入量を精度よく制御することができる。 Next, in the second mode, the control valve 34 shown in FIG. 1 is a flow rate control valve whose flow rate is controlled by, for example, duty control. And the air pump 32 uses the electric pump from which discharge air flow volume Aq changes in steps according to the applied voltage to it. Thus, in the second aspect, the air-fuel ratio of the exhaust gas is stoichiometrically corresponding to the increase in the fuel injection amount in the active rich control (for example, 35% or 20% increase in the stoichiometric equivalent amount). As described above, the applied voltage is changed to change the discharge air flow rate Aq of the air pump 32 stepwise, and the control valve 34 is duty-controlled to control the amount of secondary air introduced from the secondary air introduction pipe 30. The According to the second aspect, the amount of secondary air introduced can be accurately controlled.

また、第３の態様は、二次空気導入管３０にエアポンプ３２と制御バルブ３４との間で配置された圧力センサ３６を備え、この圧力センサ３６により検出される圧力に基づいてエア流量Ａｑをモニターしつつ、制御バルブ３４をデューティ制御して二次空気導入管３０から導入される二次空気の導入量を制御するようにしている。この第３の態様によれば、両エアポンプ３２において機差ばらつきが存在するような場合でも、それぞれの制御バルブ３４を制御するデューティ比を変更することにより、容易に流量を補正することができる。 In the third aspect, the secondary air introduction pipe 30 is provided with a pressure sensor 36 disposed between the air pump 32 and the control valve 34, and the air flow rate Aq is determined based on the pressure detected by the pressure sensor 36. While monitoring, the control valve 34 is duty controlled to control the amount of secondary air introduced from the secondary air introduction pipe 30. According to the third aspect, even when there is a machine difference variation in both air pumps 32, the flow rate can be easily corrected by changing the duty ratio for controlling the respective control valves 34.

さらに、第４の態様を説明する。この第４の態様は、上述の第１ないし第３の態様がオープン制御であるのに対し、フィードバック制御である点において異なっている。すなわち、この第４の態様では、上述の第２および第３の態様に加えて、上流触媒１８の下流の触媒後センサ２１によって検出された排気空燃比がストイキになるように、二次空気導入管３０から導入される二次空気の導入量をフィードバック制御する。すなわち、二次空気導入量が上述の所望の量になるように、制御バルブ３４のデューティ比がフィードバック制御されるのである。この第４の態様によれば、二次空気の導入量は排気空燃比がストイキ（基準値）になるようにフィードバック制御されるので、より精確に排気エミッション悪化を抑制することができる。 Further, the fourth aspect will be described. The fourth mode is different from the first to third modes described above in that it is open control, whereas it is feedback control. That is, in the fourth aspect, in addition to the second and third aspects described above, secondary air introduction is performed so that the exhaust air-fuel ratio detected by the post-catalyst sensor 21 downstream of the upstream catalyst 18 becomes stoichiometric. The amount of secondary air introduced from the pipe 30 is feedback controlled. That is, the duty ratio of the control valve 34 is feedback-controlled so that the secondary air introduction amount becomes the above-mentioned desired amount. According to the fourth aspect, since the amount of secondary air introduced is feedback controlled so that the exhaust air-fuel ratio becomes stoichiometric (reference value), it is possible to suppress the exhaust emission deterioration more accurately.

以上、本発明を上述の実施形態およびその変形例等に基づいて説明したが、本発明は当該実施形態にのみ限定されないことは明らかである。また、本発明は、種々の形式の２つ以上の気筒を有する多気筒エンジンで、ポート噴射形式のエンジンのみならず、筒内噴射形式のエンジン、ガスを燃料として用いるエンジンなどにも適用され得る。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the above-mentioned embodiment and its modification example, it is clear that this invention is not limited only to the said embodiment. The present invention is a multi-cylinder engine having two or more cylinders of various types, and can be applied not only to a port injection type engine, but also to an in-cylinder injection type engine, an engine using gas as fuel, and the like. .

１内燃機関（エンジン）
２インジェクタ
１１エアフローメータ
１２スロットルバルブ
１８上流触媒
１９下流触媒
２０触媒前センサ
２１触媒後センサ
２２クランク角センサ
２３アクセル開度センサ
３０二次空気導入管
３２エアポンプ
３４制御バルブ
３６圧力センサ
１００電子制御ユニット（ＥＣＵ） 1 Internal combustion engine
2 Injector 11 Air flow meter 12 Throttle valve 18 Upstream catalyst 19 Downstream catalyst 20 Pre-catalyst sensor 21 Post-catalyst sensor 22 Crank angle sensor 23 Accelerator opening sensor 30 Secondary air introduction pipe 32 Air pump 34 Control valve 36 Pressure sensor 100 Electronic control unit ( ECU)

Claims

排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
所定の対象気筒の燃料噴射量を増量し、少なくとも当該増量後の前記対象気筒の回転変
動に基づき、気筒間空燃比ばらつき異常を検出する検出手段と、
排気通路内に二次空気を導入する二次空気導入手段と、
前記検出手段による前記燃料噴射量の増量に対応させて、前記二次空気導入手段による二次空気の導入を実行制御する導入実行制御手段と、
を備えることを特徴とする気筒間空燃比ばらつき異常検出装置を備える多気筒内燃機関。 Air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas;
Detecting means for increasing a fuel injection amount of a predetermined target cylinder and detecting an abnormality in air-fuel ratio variation between cylinders based on at least the rotational fluctuation of the target cylinder after the increase;
Secondary air introduction means for introducing secondary air into the exhaust passage;
An introduction execution control means for executing and controlling the introduction of secondary air by the secondary air introduction means in response to an increase in the fuel injection amount by the detection means;
A multi-cylinder internal combustion engine comprising an inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device.

前記導入実行制御手段は、前記空燃比検出手段により検出される空燃比が基準値になるように二次空気の導入量をフィードバック制御することを特徴とする請求項１に記載の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置を備える多気筒内燃機関。 2. The inter-cylinder air-fuel ratio according to claim 1, wherein the introduction execution control unit feedback-controls the amount of secondary air introduced so that the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection unit becomes a reference value. A multi-cylinder internal combustion engine including a variation abnormality detection device.