JP5541237B2 - 多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、多気筒内燃機関の気筒間空燃比のばらつき異常を検出するための装置に関する。

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追従させるようフィードバック制御を実施している。

一方、多気筒内燃機関においては、通常全気筒に対して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。

しかし、例えば一部の気筒の燃料噴射系や吸気バルブの動弁機構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。

例えば、特許文献１が開示する内燃機関では、まず、空燃比フィードバック制御の演算値に基づいて内燃機関の気筒間の空燃比がインバランス状態になっていることが判断される。当該内燃機関では排気通路の浄化触媒の上流側に設けられたＡ／Ｆセンサの検出結果に基づいてメイン空燃比フィードバック制御が実行され、そしてその浄化触媒の下流側に設けられたＯ₂センサの検出結果に基づいてサブ空燃比フィードバック制御が実行される。このサブ空燃比フィードバック制御の演算値の平均値が通常値を超えたときに気筒間の空燃比がインバランス状態になっていると判断される。さらに、特許文献１の内燃機関では、そのようにして気筒間に空燃比異常があると判断したときに、各気筒のインジェクタの燃料噴射時間を所定時間ずつ短縮させる処理が実行され、それにより失火が生じた気筒が空燃比インバランスが生じている気筒であると特定される。

特開２０１０−１１２２４４号公報

気筒間空然比ばらつき異常の検出時、異常のある気筒を特定することに加えて、気筒間空然比ばらつき異常があるときに、それに適した制御などを実行するため、例えば異常のある気筒で他の正常な気筒に比べて燃料が多く噴射されているのか、あるいは、燃料が少なく噴射されているのか、つまり異常の種類をも特定することが望まれる。しかし、そのためには、上記特許文献１の記載を参照すると、気筒間空然比ばらつき異常の検出処理、および、異常のある気筒を特定するための処理を段階的に行った後、さらに加えて、特許文献１に記されない異常の種類の特定処理を行うことが必要とされるであろう。これは、複数の段階的な処理を必要とするので、気筒間空然比ばらつき異常があるときにそれに適した制御などへの移行時間の点で改善の余地がある。

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、多気筒内燃機関において、迅速に、空然比の異常のある気筒を特定すると共に、その気筒での空燃比がいずれの側にずれているのかを特定することにある。

本発明の一の態様によれば、所定の対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量変更する燃料噴射量変更制御を実行する燃料噴射量変更制御手段と、前記所定の対象気筒に関する出力変動を表す値を導出する値導出手段と、該値導出手段により導出された前記燃料噴射量変更制御の非実行時の値と、該値導出手段により導出された前記燃料噴射量変更制御の実行時の値との比較結果に基づいて、前記所定の対象気筒に関する空燃比の異常および該異常の種類を検出する検出手段とを備えた、多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置が提供される。

好ましくは、前記非実行時の値は、前記燃料噴射量変更制御の実行の直前または直後における前記所定の対象気筒に関する出力変動を表す値である。

好ましくは、前記燃料噴射量変更制御手段は、前記燃料噴射量変更制御として、前記所定の対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量増量変更する燃料噴射量増量制御を実行し、前記検出手段は、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が大きくなる向きにリッチ異常判定用所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常はリッチ異常であると判定し、これに対して、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が小さくなる向きにリーン異常判定用所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常はリーン異常であると判定する判定部を含む。この場合、排気空燃比を所定の目標空燃比に追従させるように空燃比フィードバック制御を実行する空燃比フィードバック制御手段がさらに備えられ、前記燃料噴射量変更制御手段は、該空燃比フィードバック制御が実行されているとき、前記燃料噴射量変更制御として、前記燃料噴射量増量制御を実行し、前記検出手段の前記判定部は、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が大きくなる向きに第１所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常は該所定の対象気筒に関する空燃比が前記所定の目標空燃比からリッチ側にずれている異常であると判定し、これに対して、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が小さくなる向きに第２所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常は該所定の対象気筒に関する空燃比が前記所定の目標空燃比からリーン側にずれている異常であると判定するとよい。

あるいは、前記燃料噴射量変更制御手段は、前記燃料噴射量変更制御として、前記所定の対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量減量変更する燃料噴射量減量制御を実行し、前記検出手段は、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が小さくなる向きにリッチ異常判定用所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常はリッチ異常であると判定し、これに対して、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が大きくなる向きにリーン異常判定用所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常はリーン異常であると判定する判定部を含むとよい。この場合、排気空燃比を所定の目標空燃比に追従させるように空燃比フィードバック制御を実行する空燃比フィードバック制御手段がさらに備えられ、前記燃料噴射量変更制御手段は、該空燃比フィードバック制御が実行されているとき、前記燃料噴射量変更制御として、前記燃料噴射量減量制御を実行し、前記検出手段の前記判定部は、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が小さくなる向きに第３所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常は該所定の対象気筒に関する空燃比が前記所定の目標空燃比からリッチ側にずれている異常であると判定し、これに対して、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が大きくなる向きに第４所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常は該所定の対象気筒に関する空燃比が前記所定の目標空燃比からリーン側にずれている異常であると判定するとよい。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の概略図である。 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。 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。 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。 燃料噴射量を増量したときの回転変動の変化を説明するための一例としてのグラフである。 燃料噴射量の増量による回転変動の変化の仕方を説明するための概念的なグラフである。 図６に関連した図であり、所定の対象気筒のインバランス率と、該気筒での燃料噴射量の増量に伴う回転変動を表す値の変化との関係を表した概念的な図である。 本発明の第１実施形態におけるフローチャートである。 本発明の第２実施形態におけるフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。まず、第１実施形態が説明される。

図１に本第１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。

各気筒にインジェクタ（燃料噴射弁）２が設けられる。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が設けられる。なお、エンジン１での点火順序は＃１、＃８、＃７、＃３、＃６、＃５、＃４、＃２気筒の順である。

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などによって区画形成されている。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。

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は下流触媒コンバータ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。

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などにより区画形成されている。そして排気管１７には上流触媒コンバータ１８が設けられている。上流触媒コンバータ１８の上流側および下流側（直前および直後）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および触媒後センサ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、上流触媒コンバータ１８、触媒前センサ２０および触媒後センサ２１が各一つずつ設けられている。なお、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コンバータ１９を設けることも可能である。

エンジン１には各種制御手段（制御装置）および各種検出手段（検出部）などとしての各機能を担う電子制御ユニット（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およびＲＡＭを含む記憶装置、並びに入出力ポート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。

このようなＥＣＵ１００は、燃料噴射制御手段、点火制御手段、吸入空気量制御手段、空燃比制御手段等のそれぞれの機能を担う。そして、エンジン１には後で詳述するように気筒間空燃比ばらつき異常検出装置が装備されていて、ＥＣＵ１００は、燃料噴射量変更制御手段、所定の対象気筒に関する出力変動を表す値を導出する値導出手段、所定の対象気筒に関する空燃比の異常および該異常の種類を検出する検出手段の各機能を実質的に担う。

また、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。

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。

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。なお、ＥＣＵ１００の値導出手段として実質的に機能する部分は、本実施形態では、出力検出手段としてのクランク角センサ２２からの出力つまり信号に基づいて出力変動を表す値を算出する（導出する）。

そして、ＥＣＵ１００は、通常、吸入空気量およびエンジン回転速度つまりエンジン運転状態に基づいて、予め記憶装置に記憶するデータ等を用いて、燃料噴射量（または燃料噴射時間）を設定する。そして、その燃料噴射量に基づいて、インジェクタ２からの燃料の噴射が制御される。なお、このような通常時の燃料噴射制御による燃料噴射量をここでは通常時燃料噴射量と称し得る。

ところで、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。

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。

上流触媒コンバータ１８および下流触媒コンバータ１９はそれぞれ三元触媒からなり、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。

そこで、エンジン１の通常運転時、上流触媒コンバータ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。具体的には、主空燃比フィードバック制御では、触媒前センサ２０の出力に基づいて検出される現状の排気空燃比を所定の目標空燃比に追従させるために、第１補正係数を演算して、この第１補正係数に基づいてインジェクタ２からの燃料噴射量を調整するような制御が実行される。そして、さらに補助空燃比フィードバック制御では、触媒後センサ２１の出力に基づいて、第２補正係数を演算し、主空燃比フィードバック制御にて得られた第１補正係数を修正するような制御が実行される。ただし、本実施形態において、上記所定の目標空燃比つまり空燃比の基準値（目標値）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（目標値）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。

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。

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。

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。

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（上記通常時燃料噴射量に相当）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即ち基準噴射量をＱｓとすると、ＩＢ＝（Ｑｉｂ−Ｑｓ）／Ｑｓ×１００で表される。インバランス率ＩＢが正負に関わらず大きいほど、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。

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し、このように変更したときの、つまり、少なくとも増量後の所定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。

まず、回転変動について説明する。回転変動とは、エンジン１の出力変動に含まれ、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う。そして本明細書では、回転変動を表す値つまり回転変動の程度を表した値を回転変動量と称する。例えば、クランクシャフトが所定角度回転するのに要する時間を計測し、その計測値を演算処理することで求められる値（量）が回転変動量として用いられることができる。以下の図３および図４を用いた説明で、種々の値を回転変動量として用いることができることが理解されるであろう。

図３には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。図３の直列４気筒エンジンでの点火順序は＃１，＃３，＃４，＃２気筒の順である。

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。

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の出力信号に基づきＥＣＵ１００により検出される。

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。

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。

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（Ｃ）に示す回転時間差ΔＴであり、ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１である。

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。

しかしながら、（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、（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。

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、（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、点火気筒ＴＤＣ毎に検出される。

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。

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つまり回転変動値または回転変動量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。

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。

次に、図４を参照して、回転変動を表す別の値つまり別の回転変動量の例を説明する。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。

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。

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（Ｃ）に示す角速度差Δωであり、Δω＝ω２−ω１である。

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。

しかしながら、（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、（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。

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、（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、点火気筒ＴＤＣ毎に検出される。

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。

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）。

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。

次に、ある１気筒の燃料噴射量をアクティブにつまり強制的に増量して当該気筒での空燃比を変化させたときの回転変動の変化を、図５を参照して説明する。ただし、この場合、燃料噴射量をアクティブにまたは強制的に増量するとき、吸入空気量は変化しないようにスロットルバルブ１２等の作動は制御される。

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つまり回転変動量としての角速度差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。ここでは当該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。

図５の横軸において、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（％）の状態から図中右側に移動すると、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（％）から図中左側に移動すると、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。

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。

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Δｆ１、強制的に増量する燃料噴射量増量制御を実行したとする。図示例ではインバランス率で例えば約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は増量前と大きく変わらず、増量前後の角速度差Δωの差は極小さい。

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量Δｆ１、強制的に増量する燃料噴射量増量制御を実行したとすると、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。

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、気筒間空然比ばらつき異常を検出することが可能である。例えば、増量後の角速度差Δωが図示するように所定の負の値αより小さい場合（Δω＜α）には、つまり所定量を越える回転変動量であるときには、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。

そして、これらは、増量前後の角速度差Δωの差ｄΔωで表すことができる。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。このように、アクティブ対象気筒において既に問題になるほどのリッチずれが生じているときに当該気筒の燃料噴射量を所定量増量変更すると、その増量後の回転変動は増量前の回転変動よりも大きくなり、その変化量（絶対値）は所定量（絶対値）を越える。

他方、インバランス率が負の領域で同様に燃料噴射量の強制増量を行ったときときは、逆のことが言える。図示しないが、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。この状態から同様にアクティブ対象気筒の燃料噴射量を強制的に増量する燃料噴射量増量制御を実行したとすると、増量後の角速度差Δω２は増量前の角速度差Δω１より小さくプラス側に変化し、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小さくなる。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、気筒間空然比ばらつき異常を検出することが可能である。要するに、アクティブ対象気筒において既に問題になるほどのリーンずれが生じているときに当該気筒の燃料噴射量を所定量増量変更すると、その増量後の回転変動は増量前の回転変動よりも小さくなり、その変化量（絶対値）は所定量（絶対値）を越える。

これらの関係が図６に基づいてさらに説明される。例えばアクティブ対象気筒の状態が線ｍ上の状態である場合を、つまり既にアクティブ対象気筒で比較的大きなリーンずれが生じている場合を考える。この状態から矢印ｍ１で示すように、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を所定量、強制的に増量する燃料噴射量増量制御を実行したとする。この場合、増量前のアクティブ対象気筒の回転変動量としての角速度差Δωｍ１に対して、同気筒の増量後の角速度差Δωｍ２は、回転変動が小さくなる向きに変化し、増量前後のそれら角速度差の差ｄΔωｍ（Δωｍ１−Δωｍ２）の大きさは所定量を越える。また、例えばアクティブ対象気筒の状態が線ｎ上の状態である場合を、つまり既にアクティブ対象気筒で比較的大きなリッチずれが生じている場合を考える。この状態から矢印ｎ１で示すように、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を所定量、強制的に増量する燃料噴射量増量制御を実行したとする。この場合、増量前のアクティブ対象気筒の回転変動量としての角速度差Δωｎ１に対して、同気筒の増量後の回転変動量としての角速度差Δωｎ２は、回転変動が大きくなる向きに変化し、増量前後のそれら角速度差の差ｄΔωｎ（Δωｎ１−Δωｎ２）の大きさは所定量を越える。これらに対して、例えば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考える。この状態から矢印ｐ１で示すように、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を所定量、強制的に増量する燃料噴射量増量制御を実行したとする。この場合、増量前後の回転変動量としての角速度差の変化は小さい。したがって、そのような増量前後の回転変動量の差の符号および大きさに基づいて、所定の対象気筒に関して空燃比異常が生じているのか、加えて、そのような異常がある場合にその異常がどのような異常であるのかを特定することができる。

この関係は図７に表されている。図７において、横軸は所定の対象気筒の燃料噴射量増量制御の非実行時のインバランス率ＩＢを示し、縦軸は増量前後の回転変動量の差としての角速度差の差ｄΔωを示す。ただし、差ｄΔωは、ここでは、所定の対象気筒における増量前の角速度差Δω１から同気筒における増量後つまり増量したときの角速度差Δω２を引いた値である。所定の対象気筒の増量前の角速度差Δω１を求めると共に当該所定の対象気筒の増量後（中）の角速度差Δω２を求めて、それらの差ｄΔω（Δω１−Δω２）が求められる。そして、差ｄΔωが第１所定値γよりも大きな値であるとき、当該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があり、その異常が所定の目標空燃比からリッチ側にずれているものである、つまり例えば当該所定の対象気筒の燃料噴射量が過多であると理解されることができる。他方、求められた差ｄΔωが第２所定値δよりも小さな値であるとき、当該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があり、その異常が所定の目標空燃比からリーン側にずれているものである、つまり例えば当該所定の対象気筒の燃料噴射量が過少であると理解されることができる。なお、第１所定値γの大きさ（絶対値）つまり第１所定量と、第２所定値δの大きさ（絶対値）つまり第２所定量とは同じであっても、異なってもよい。

以下に、上記発明思想にしたがう、本第１実施形態における、気筒間空然比ばらつき異常を検出する制御つまり当該実施形態における空燃比診断用制御を、図８のフローチャートにしたがって説明する。

まず、エンジン１が始動されると、ステップＳ８０１では気筒カウンタＣがゼロに設定される。そして、次ぐステップＳ８０３では、所定の運転状態か否かが判定される。この判定は、ＥＣＵ１００により実行され、上記したように検出されるエンジン回転速度およびエンジン負荷に基づいて実行される。例えば、エンジン始動後の所定の運転状態であるとき、ステップＳ８０３で肯定判定される。具体的には、エンジン冷却水温が所定温度（例えば７０℃）以上であること、負荷が所定範囲内にあること（例えば吸入空気量が所定吸入空気量範囲（例えば１５〜５０ｇ／ｓ）にあること）、エンジン回転速度が所定エンジン回転速度域（例えば１５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ）にあることの全てを満たす運転状態のとき、ステップＳ８０３で肯定判定される。

このような運転状態のとき、通常は、上記したように触媒コンバータ１８で排気浄化をより好適に行うために、排気空燃比がストイキに追従するように空燃比フィードバック制御が実行されている。したがって、ステップＳ８０３の判定は、排気空燃比を所定の目標空燃比に追従させるように空燃比フィードバック制御を実行しているか否かの判定に相当し、特にここでは所定の目標空燃比はストイキである。しかし、所定の目標空燃比は、ストイキ以外とされることもできる。なお、本発明は、そのような空燃比制御が行われていることを、気筒間空燃比ばらつき異常の検出を実行するための条件に含めることができるが、含めなくてもよい。

ステップＳ８０３でエンジン１が所定の運転状態にあるので肯定判定されると、ステップＳ８０５で、燃料噴射量増量制御を含む燃料噴射量変更制御が実行されずに、気筒カウンタＣに応じた１つの気筒に関するデータが、特に出力検出手段としてのクランク角センサ２２の出力信号に基づくデータが記録される。なお、気筒カウンタＣがゼロのとき、それに応じた気筒は＃１気筒である。気筒カウンタＣが１ずつ増えるにしたがって、それに応じた気筒は＃１、＃８、＃７、＃３、＃６、＃５、＃４、＃２気筒の順に変化する。なお、気筒の順番はこれ以外でもよく、任意に設定され得る。

そして、次ぐステップＳ８０７で、気筒カウンタＣに応じた気筒を所定の対象気筒として、当該気筒に対して燃料噴射量を所定量増量する燃料噴射量増量制御が実行されて、それに伴うデータ、特に出力検出手段としてのクランク角センサ２２の出力信号に基づくデータが記録される。なお、燃料噴射量増量制御により増量される燃料量は、例えばインバランス率で約４０（％）相当の量である。

そして、次のステップＳ８０９で、気筒カウンタＣに応じた気筒つまりここでは＃１気筒に関する、燃料噴射量増量制御の非実行時の出力変動を表す値つまり出力変動量と、燃料噴射量増量制御の実行時の出力変動量とが算出される。ここではそのような出力変動量として、当該気筒の回転変動量が算出される。なお、ここでは、回転変動量として角速度差Δωが既に説明したように算出される。ただし、燃料噴射量増量制御の非実行時の角速度差Δω１はステップＳ８０５で取得されたデータに基づいて算出され（導出され）、燃料噴射量増量制御の実行時の角速度差Δω２はステップＳ８０７で取得されたデータに基づいて算出される（導出される）。なお、本実施形態では、燃料噴射量増量制御の非実行時の所定の対象気筒の角速度差Δω１は、同気筒の燃料噴射量増量制御の実行の直前における値であるが、同気筒の燃料噴射量増量制御の実行の直後つまり燃料噴射量増量制御の影響のなくなったその直後における値であってもよく、同気筒の燃料噴射量増量制御の非実行時の任意の時期での値であり得る。ただし、ステップＳ８０５およびステップＳ８０７が実行されるときの運転状態は、好ましくは実質的に等しい。

次ぐステップＳ８１１では、気筒カウンタＣに応じた気筒つまり＃１気筒に関して、ステップＳ８０９で算出された角速度差Δω１から同じく算出された角速度差Δω２を引くことで、それら角速度差の差ｄΔωが算出される。なお、以下では、＃１気筒に関する角速度差の差ｄΔωは符号ｄΔω１で表される。

そして、ステップＳ８１３で、ステップＳ８１１で算出された＃１気筒に関する差ｄΔω１が第１所定値γ（図７参照）以下であるか否かが判定される。ステップＳ８１３で差ｄΔω１が第１所定値γを超えているので否定判定されると、ステップＳ８１５で、＃１気筒には空燃比異常があり、かつ、その異常がリッチ異常つまり所定の目標空燃比からリッチ側にずれている異常であると判断するように、＃１気筒の異常データが記録される。

これに対してステップＳ８１３で＃１気筒に関する差ｄΔω１が第１所定値γ以下であるので肯定判定されると、ステップＳ８１７で、気筒カウンタＣに応じた気筒、ここでは＃１気筒に関する同差ｄΔω１が第２所定値δ（図７参照）以上であるか否かが判定される。ステップＳ８１７で＃１気筒に関する差ｄΔω１が第２所定値δを下回っているので否定判定されると、ステップＳ８１９で、＃１気筒には空燃比異常があり、かつ、その異常がリーン異常つまり所定の目標空燃比からリーン側にずれている異常であると判断するように、＃１気筒の異常データが記録される。なお、上記したように、ステップＳ８１３での第１所定値の大きさ（絶対値）つまりリッチ異常判定用所定量としての第１所定量と、ステップＳ８１７での第２所定値の大きさ（絶対値）つまりリーン異常判定用所定量としての第２所定量とは同じであっても、異なってもよい。

これに対して、ステップＳ８１７で気筒カウンタＣに応じた気筒である＃１気筒に関する差ｄΔω１が第２所定値δ以上であるので肯定判定されると、＃１気筒は異常であると判定されずに（＃１気筒は正常であると判断されつつ）、ステップＳ８２１で気筒カウンタＣが１だけ加算される。なお、ステップＳ８１５またはＳ８１９を経たときにも、ステップＳ８２１で気筒カウンタＣが１だけ加算される。そして、ステップＳ８２３で、気筒カウンタＣが８であるか否が判定される。これはエンジン１が８つの気筒を有するからである。

なお、ステップＳ８１３〜Ｓ８１９は、特にステップＳ８１３およびＳ８１７の判定は、ＥＣＵ１００における検出手段の判定部の機能を担う部分により実行される。

そして、ステップＳ８２３で気筒カウンタＣが８でないので否定判定されると、ステップＳ８０３に戻り、次に気筒カウンタＣ（＝１）に応じた気筒である＃８気筒に関して上記ステップＳ８０３〜Ｓ８１９が実行される。

そして、ステップＳ８２３で気筒カウンタＣが８であるので肯定判定されるようになると、当該フローは終了する。

上記したように、各気筒において、燃料噴射量増量制御の非実行時の出力変動量と燃料噴射量増量制御の実行時の出力変動量との比較結果、特にそれらの差に基づいて、各気筒に関して空燃比異常があるか否か、加えて、その異常がどのようなものであるのか（異常の種類がいずれであるのか）を同時に判断することができる。したがって、本実施形態によれば、迅速に、異常のある気筒を特定すると共に、その気筒での空燃比がいずれの側にずれているのかを特定することが可能である。

なお、ここでは、エンジン１の始動後、それが停止するまでの間に、たった一度のみ、図８にしたがって説明された気筒間空然比ばらつき異常の検出制御が実行される。しかし、適宜の時期に、この制御が実行されてもよい。例えば、エンジン１の運転時間またはエンジン１を搭載した車両の走行距離が所定値になったときに、当該制御が実行されることができる。

なお、いずれか少なくとも１つの気筒に関して異常データが記録されているとき、当該異常データに基づいてＥＣＵ１００はエンジン１においてそのような異常に適した制御をするように構成されることができる。例えば＃１気筒に関してリッチ異常が検出されたときには、＃１気筒の燃料噴射量を所定量減らすように＃１気筒の燃料噴射量を制御することができる。また、異常データが記録されるとき、通常はＯＦＦにされている異常フラグがＯＮにされて、運転席のフロントパネル等に設けられ得る、図示しない警告ランプが点灯されてもよい。これにより運転者または整備者などにエンジン１の整備、修理などを促すことができる。

なお、上記実施形態では、１サイクル当たり燃料噴射量増量制御はいずれか１つの気筒に対してのみ適用された。しかし、例えば、１サイクル当たり、いずれか２つ、３つ、４つまたは８つの気筒に、燃料噴射量増量制御が同時期に適用されてもよい。これにより、より気筒間空然比ばらつき異常の検出等の時間を短縮することができる。

また、例えば上記実施形態では、回転変動量として角速度差Δωが採用されたが、回転時間差ΔＴなどの上記した値を含む種々の値が回転変動量として用いられてもよい。そして、上記ステップＳ８０９で算出される値は回転変動量に限定されず、エンジンの出力変動を表す（反映する）値であり得、例えば、筒内圧検出手段としての筒内圧センサからの出力信号に基づいて検出される筒内圧に基づく値であってもよい。この場合、ステップＳ８０５およびＳ８０７では筒内圧センサからの出力信号に基づくデータが記録される。

また、上記実施形態では、ステップＳ８１１で、角速度差Δω１から角速度差Δω２を引くことで、差ｄΔωが算出された。しかし、角速度差Δω２から角速度差Δω１を引くことで、差ｄΔωが算出されてもよい。この場合、差ｄΔωの符号が逆になり、例えば、ステップＳ８１３では差ｄΔωが第１所定値以上か否かが判定され、ステップＳ８１７では差ｄΔωが第２所定値以下か否かが判定され得る。

ところで、上記実施形態では、燃料噴射量変更制御として、所定の対象気筒の燃料噴射量を所定量増量変更する燃料噴射量増量制御が実行された。しかし、燃料噴射量変更制御として、所定の対象気筒の燃料噴射量を所定量減量変更する燃料噴射量減量制御が実行されてもよい。ただし、この場合、減量される燃料量は、上記実施形態で増量される燃料量よりも少ないであろう。所定の対象気筒において既にリーンずれが生じている場合に、該気筒で燃料噴射量が大きく減らされると、該気筒で失火の可能性が高まるからである。しかし、本発明は、所定の対象気筒で燃料噴射量を減らしたときに、該気筒で失火する場合を排除しない。

ここで、気筒間空然比ばらつき異常などを検出するために、上記第１実施形態と異なり、所定の対象気筒の燃料噴射量を所定量減量変更する、第２実施形態を説明する。ただし、所定の対象気筒の燃料噴射量を所定量減量変更する燃料噴射量減量制御を実行しなかったときの出力変動量（例えば回転変動量）と、当該気筒で同燃料噴射量減量制御を実行したときの出力変動量と、それら出力変動量の差と、当該所定の対象気筒のインバランス率または空燃比との間の相互関係は、図５から図７に基づく上記説明から明らかであるので、それらの説明は省略される。ただし、本第２実施形態にも、上記第１実施形態に関して説明された種々の変更などが適用され得る。

以下、第２実施形態における気筒間空然比ばらつき異常を検出するための制御が図９のフローチャートに基づいて説明される。ただし、ステップＳ９０１〜Ｓ９０５、Ｓ９０９〜Ｓ９１１、Ｓ９１５、Ｓ９１９〜Ｓ９２３は、それぞれ上記ステップＳ８０１〜Ｓ８０５、Ｓ８０９〜Ｓ８１１、Ｓ８１５、Ｓ８１９〜Ｓ８２３に実質的に対応するので、これらの説明は以下の記載を除いて省略される。

ステップＳ９０５で燃料噴射量減量制御の非実行時のデータが記録されると、次ぐステップＳ９０７で気筒カウンタＣに応じた気筒を所定の対象気筒として、当該気筒に対して燃料噴射量を所定量減量する燃料噴射量減量制御が実行されて、それに伴うデータ、特にクランク角センサ２２の出力信号に基づくデータが記録される。なお、燃料噴射量減量制御により減量される燃料量は、例えばインバランス率で約１０（％）相当の量である。

そして、ステップＳ９０９で気筒カウンタＣに応じた気筒に関する、燃料噴射量減量制御の非実行時の角速度差Δω１と、燃料噴射量減量制御の実行時の角速度差Δω２とが算出される。そして次ぐステップＳ９１１では、気筒カウンタＣに応じた気筒に関して、角速度差Δω１から角速度差Δω２を引くことで、それら角速度差の差ｄΔωが算出される。

ただし、気筒カウンタＣに応じた気筒である所定の対象気筒で既にかなりの程度のリッチずれが生じている場合、当該所定の対象気筒での燃料噴射量減量制御の実行により角速度差は回転変動が小さくなる向きに変化し、差ｄΔωは負の値になる。逆に、気筒カウンタＣに応じた気筒である所定の対象気筒で既にかなりの程度のリーンずれが生じている場合、当該所定の対象気筒での燃料噴射量減量制御の実行により角速度差は回転変動が大きくなる向きに変化し、差ｄΔωは正の値になる。

そして、ステップＳ９１３で、ステップＳ９１１で算出された気筒カウンタＣに応じた気筒に関する差ｄΔωが第３所定値以上であるか否かが判定される。ステップＳ９１３で差ｄΔωが第３所定値未満であるので否定判定されると、ステップＳ９１５で、当該気筒には空燃比異常があり、かつ、その異常がリッチ異常つまり所定の目標空燃比からリッチ側にずれている異常であると判断するように、当該気筒の異常データが記録される。

これに対してステップＳ９１３で気筒カウンタＣに応じた気筒に関する差ｄΔωが第３所定値以上であるので肯定判定されると、ステップＳ９１７で、気筒カウンタＣに応じた気筒に関する差ｄΔωが第４所定値以下であるか否かが判定される。なお、ステップＳ９１３での第３所定値の大きさ（絶対値）つまりリッチ異常判定用所定量としての第３所定量と、ステップＳ９１７での第４所定値の大きさ（絶対値）つまりリーン異常判定用所定量としての第４所定量とは同じであっても、異なってもよい。ステップＳ９１７で当該気筒に関する差ｄΔωが第４所定値を越えているので否定判定されると、ステップＳ９１９で、当該気筒には空燃比異常があり、かつ、その異常がリーン異常つまり所定の目標空燃比からリーン側にずれている異常であると判断するように、当該気筒の異常データが記録される。

このように、本第２実施形態によれば、所定の対象気筒の燃料噴射量を減らす燃料噴射量減量制御の実行時の値が非実行時の値に対して所定の対象気筒に関する出力変動が小さくなる向きに第３所定量を超える量異なるとき、所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常が所定の対象気筒に関する空燃比が所定の目標空燃比からリッチ側にずれている異常であると判定される。これに対して、燃料噴射量減量制御の実行時の値が非実行時の値に対して所定の対象気筒に関する出力変動が大きくなる向きに第４所定量を超える量異なるとき、所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常が該所定の対象気筒に関する空燃比が所定の目標空燃比からリーン側にずれている異常であると判定される。

上記２つの実施形態ではそれぞれ、空燃比フィードバック制御が行われているときに、上記したように気筒間空然比ばらつき異常を検出する制御（燃料噴射量変更制御を含む）が実行された。しかし、本発明は、空燃比フィードバック制御が実行されているとき以外の所定の運転状態のときに適用されてもよく、また、空燃比フィードバック制御を行わない内燃機関に適用されてもよい。具体的には、オープンループ制御である燃料噴射制御が実行されているときに、本発明が適用されてもよい。例えば、予め設定された所定の空燃比と吸入空気量とに基づいて燃料量を定め、この定められた量の燃料を単にインジェクタから噴射する燃料噴射制御が実行されているとき（または所定の運転状態）に、本発明における上記したような気筒間空然比ばらつき異常を検出する制御が実行されてもよい。この場合、上記したリッチ異常やリーン異常の基準はそのような所定の空燃比であり得る。

なお、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に適用され得、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。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。

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
１３ 点火プラグ
１８ 上流触媒コンバータ
２０ 触媒前センサ
２２ クランク角センサ
２３ アクセル開度センサ
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (5)

1. 所定の対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量変更する燃料噴射量変更制御を実行する燃料噴射量変更制御手段と、
   前記所定の対象気筒に関する出力変動を表す値を導出する値導出手段と、
   該値導出手段により導出された前記燃料噴射量変更制御の非実行時の値と、該値導出手段により導出された前記燃料噴射量変更制御の実行時の値との比較結果に基づいて、前記所定の対象気筒に関する空燃比の異常および該異常の種類を検出する検出手段と
   を備え、
   前記燃料噴射量変更制御手段は、前記燃料噴射量変更制御として、前記所定の対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量増量変更する燃料噴射量増量制御を実行し、
   前記検出手段は、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が大きくなる向きにリッチ異常判定用所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常はリッチ異常であると判定し、これに対して、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が小さくなる向きにリーン異常判定用所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常はリーン異常であると判定する判定部を含む、
   多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
2. 所定の対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量変更する燃料噴射量変更制御を実行する燃料噴射量変更制御手段と、
   前記所定の対象気筒に関する出力変動を表す値を導出する値導出手段と、
   該値導出手段により導出された前記燃料噴射量変更制御の非実行時の値と、該値導出手段により導出された前記燃料噴射量変更制御の実行時の値との比較結果に基づいて、前記所定の対象気筒に関する空燃比の異常および該異常の種類を検出する検出手段と
   を備え、
   前記燃料噴射量変更制御手段は、前記燃料噴射量変更制御として、前記所定の対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量減量変更する燃料噴射量減量制御を実行し、
   前記検出手段は、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が小さくなる向きにリッチ異常判定用所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常はリッチ異常であると判定し、これに対して、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が大きくなる向きにリーン異常判定用所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常はリーン異常であると判定する判定部を含む、
   多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
3. 排気空燃比を所定の目標空燃比に追従させるように空燃比フィードバック制御を実行する空燃比フィードバック制御手段をさらに備え、
   前記燃料噴射量変更制御手段は、該空燃比フィードバック制御が実行されているとき、前記燃料噴射量変更制御として、前記燃料噴射量増量制御を実行し、
   前記検出手段の前記判定部は、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が大きくなる向きに第１所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常は該所定の対象気筒に関する空燃比が前記所定の目標空燃比からリッチ側にずれている異常であると判定し、これに対して、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が小さくなる向きに第２所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常は該所定の対象気筒に関する空燃比が前記所定の目標空燃比からリーン側にずれている異常であると判定する、請求項１に記載の多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
4. 排気空燃比を所定の目標空燃比に追従させるように空燃比フィードバック制御を実行する空燃比フィードバック制御手段をさらに備え、
   前記燃料噴射量変更制御手段は、該空燃比フィードバック制御が実行されているとき、前記燃料噴射量変更制御として、前記燃料噴射量減量制御を実行し、
   前記検出手段の前記判定部は、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が小さくなる向きに第３所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常は該所定の対象気筒に関する空燃比が前記所定の目標空燃比からリッチ側にずれている異常であると判定し、これに対して、前記実行時の値が前記非実行時の値に対して前記所定の対象気筒に関する出力変動が大きくなる向きに第４所定量を超える量異なるとき、該所定の対象気筒に関して空燃比の異常があって該異常は該所定の対象気筒に関する空燃比が前記所定の目標空燃比からリーン側にずれている異常であると判定する、請求項２に記載の多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
5. 前記非実行時の値は、前記燃料噴射量変更制御の実行の直前または直後における前記所定の対象気筒に関する出力変動を表す値である、請求項１から４のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。

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