CN102265016B - 内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置(判定装置)，在参数取得期间，根据空燃比传感器(67)的输出值Vabyfs，求出在配置空燃比传感器(67)的部位通过的排气的空燃比的变动越大、则变得越大的空燃比变动指标量AFD。判定装置在该参数取得期间与空燃比传感器(67)的响应性具有强的相关性的空燃比传感器元件温度TempS，通过根据该推定的空燃比传感器元件温度TempS，修正空燃比变动指标量AFD，获得空燃比变动指标量修正值。并且，判定装置，采用该空燃比变动指标量修正值作为不平衡判定用参数X，根据该不平衡判定用参数X与不平衡判定用阈值Xth的比较，判定是否发生气缸间空燃比不平衡状态。

Description

内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置

技术领域

本发明涉及应用于多气缸内燃机、能够判定(监视、检测)供应给各个气缸的混合气的空燃比的不均衡(气缸间空燃比不平衡、气缸间空燃比波动、气缸间的空燃比的不均匀性)过度变大的“内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置”

背景技术

如图1所示，配备有配置于内燃机的排气通路上的三元催化剂(53)、分别配置在该三元催化剂(53)的上游及下游的上游侧空燃比传感器(67)及下游侧空燃比传感器(68)的空燃比控制装置在过去是众所周知的。

该空燃比控制装置根据上游侧空燃比传感器的输出和下游侧空燃比传感器的输出，计算出“用于使内燃机的空燃比与理论空燃比相一致的空燃比反馈量”，借助该空燃比反馈量，对内燃机的空燃比进行反馈控制，以使供应给内燃机的混合气体的空燃比(内燃机的空燃比)与理论空燃比相一致。进而，只根据上游侧空燃比传感器的输出，计算出“用于使内燃机的空燃比与理论空燃比相一致的空燃比反馈量”，利用该空燃比反馈量对内燃机的空燃比进行反馈控制的空燃比控制装置也是众所周知的。在这种空燃比控制装置中使用的空燃比反馈量是对全部气缸共同的控制量。

另外，一般地，电子燃料喷射式内燃机，在各个气缸或者与各个气缸连通的进气口配备有至少一个燃料喷射阀(39)。从而，当某个特定的气缸的燃料喷射阀的特性成为“喷射比所指示的燃料喷射量过大的量的燃料的特性”时，只有供应给该特定的气缸的混合气的空燃比(该特定气缸的空燃比)向浓的一侧发生大的变化。即，气缸之间的空燃比的不均匀性(气缸间空燃比的波动、空燃比的气缸间不平衡)变大。换句话说，在作为供应给各个气缸的混合气的空燃比的“各气缸空燃比”之间产生不均衡。

在这种情况下，供应给整个内燃机的混合气的空燃比的平均值成为比理论空燃比浓的一侧的空燃比。从而，利用相对于全部气缸共同的空燃比反馈量相比，将上述特定气缸的空燃比以接近于理论空燃比的方式向稀的一侧变更，同时，将其它气缸的空燃比以远离理论空燃比的方式向稀的一侧变更。其结果是，使供应给整个内燃机的混合气的空燃比的平均值大致与理论空燃比相一致。

但是，由于上述特定的气缸的空燃比成为比理论空燃比浓的一侧的空燃比，其余的气缸的空燃比成为比理论空燃比稀的一侧的空燃比，所以，各个气缸中的混合气的燃烧状态变成与完全燃烧不同的燃烧状态。其结果是，从各个气缸排出的排放物的量(未燃烧物的量和/或氮的氧化物的量)增大。因此，即使供应给内燃机的混合气的空燃比的平均值是理论空燃比，三元催化剂也不能净化增多的排放物，其结果是，存在着排放物恶化的危险性。

从而，对于不使排放物恶化而言，检测出气缸间空燃比的不均匀性过大(发生气缸间空燃比不平衡状态)并采取某种措施是很重要的。另外，在特定的气缸的燃料喷射阀的特性变成“喷射与所指示的燃料喷射量相比过小的量的燃料的特性”的情况下，也会发生气缸间空燃比不平衡。

作为判定是否发生这种气缸间空燃比不平衡状态的现有技术的装置之一，取得配置在来自于多个气缸的排气汇集的排气集合部的空燃比传感器(上述上游侧空燃比传感器67)的输出值(输出信号)的轨迹长度，对该轨迹长度和“根据内燃机旋转速度变化的参照值”进行比较，根据该比较的结果，判定是否发生气缸间空燃比不平衡状态(例如，参照美国专利第7,152,594号)。

另外，在本说明书中，所谓“发生气缸间空燃比不平衡状态”指的是，发生各气缸空燃比之间的差(各气缸空燃比差)变成允许值以上的状态，换句话说，指的是发生未燃烧物和/或氮的氧化物超过规定值的过度的气缸间空燃比不平衡状态。“是否发生气缸间空燃比不平衡状态的判定”也被简单地称为“气缸间空燃比不平衡判定，或者，不平衡判定”。进而，下述这样的气缸也被称为“不平衡气缸”：即，向该气缸供应的混合气体的空燃比背离供应给其余的气缸的混合气体的空燃比(例如，大致的理论空燃比)。供应给不平衡气缸的混合气的空燃比也被称为“不平衡气缸的空燃比”。其余的气缸(除不平衡气缸之外的气缸)也被称为“正常气缸”或者“非不平衡气缸”。供应给正常气缸的混合气的空燃比也被称为“正常气缸的空燃比”或者“非不平衡气缸的空燃比”。

另外，像上述空燃比传感器的输出值的轨迹长度那样、各气缸空燃比之差(不平衡气缸的空燃比与正常气缸的空燃比之差)的绝对值越大则变得越大的值，也被称为空燃比变动指标量。即，空燃比变动指标量是“根据上述空燃比传感器的输出值求出的值”，到达上述空燃比传感器的排气的空燃比的变动越大、则其绝对值变得越大。进而，作为该空燃比变动指标量的绝对值越大则变得越大的值、根据空燃比变动指标量取得的值，也被称为“不平衡判定用参数”。换句话说，不平衡判定用参数是通过配置有上述空燃比传感器的部位的排气的空燃比变动越大则变得越大的参数。为了进行不平衡判定，将该不平衡判定用参数与不平衡判定用阈值进行比较。

发明内容

另外，例如，如图2(A)所示，公知的空燃比传感器配备有空燃比检测部，所述空燃比检测部至少包括“固体电解质层(671)、排气侧电极层(672)、大气侧电极层(673)、扩散阻力层(674)以及加热器(678)”。

排气侧电极层(672)形成在固体电解质层(671)的一个面上。排气侧电极层(672)被扩散阻力层(674)覆盖。排气通路内的排气到达扩散阻力层(674)的外侧表面，通过扩散阻力层(674)到达排气侧电极层(672)。大气侧电极层(673)形成在固体电解质层(671)的另一个面上。大气侧电极层(673)暴露在导入大气的大气室(67A)内。加热器(678)通过通电发热，调节传感器元件部的温度。传感器元件部至少包括固体电解质层(671)、排气侧电极层(672)及大气侧电极层(673)。

如图2(B)及(C)所示，在排气侧电极层(672)与大气侧电极层(673)之间，施加用于产生“根据排气的空燃比变化的临界电流”的电压(Vp)。一般地，以大气侧电极层(673)的电位比排气侧电极层(672)的电位高的方式施加该电压。

如图2(B)所示，在通过扩散阻力层(674)到达排气侧电极层(672)的排气中含有过剩的氧时(即，到达排气侧电极层的排气的空燃比比理论空燃比稀时)，借助所述电压和固体电解质层(671)的氧泵特性，该氧作为氧离子被从排气层电极层(672)引导向大气侧电极层(673)。

与此相对，如图2(C)所示，当在通过扩散阻力层(674)到达排气侧电极层(672)的排气中含有过剩的未燃烧物时(即，到达排气侧电极层的排气的空燃比比理论空燃比浓时)，大气室(67A)内的氧借助固体电解质层(671)的氧电池特性，被作为氧离子从大气侧电极层(673)引导向排气侧电极层(672)，与排气侧电极层(672)的未燃烧物反应。

这样的氧离子的移动量，通过扩散阻力层(674)的存在，限制在对应于“到达扩散阻力层(674)的外侧表面的排气的空燃比”的值。换句话说，通过氧离子的移动产生的电流成为对应于排气的空燃比(A/F)的值(即，临界电流Ip)(参照图3)。

空燃比传感器根据该临界电流(通过在排气侧电极层与大气侧电极层之间施加电压，在固体电解质层中流动的电流)，输出对应于“通过配置有空燃比传感器的部位的排气的空燃比”的输出值Vabyfs。一般地，该输出值Vabyfs，根据预先求出的“输出值Vabyfs与空燃比的图4所示的关系”，被转换成检测空燃比abyfs。如从图4中理解的那样，输出值Vabyfs与检测空燃比abyfs实质上是成比例的。

另一方面，“成为不平衡判定用参数的基础的数据”、即空燃比变动指标量，并不局限于“空燃比传感器的输出值Vabyfs或者检测空燃比abyfs”的轨迹长度，只要是反映通过配置有空燃比传感器的部位的排气的空燃比的变动的状态(例如，在规定的期间中的变动幅度)的值即可。下面。对于这一点进行说明。

在空燃比传感器中，来自于各个气缸的排气到达点火次序(从而，达到排气次序)。在不发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下，从各个气缸排出的排气的空燃比彼此大致相同。从而，在不发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下，如图5(B)中的虚线C1所示，空燃比传感器的输出值Vabyfs的波形(在图5(B)中，检测空燃比abyfs的波形)大致是平坦的。

与此相对，在发生“只有特定气缸(例如，第一气缸)的空燃比向比理论空燃比浓的一侧偏移的气缸间空燃比不平衡状态(特定气缸的浓偏移不平衡状态)”的情况下，该特定气缸的排气空燃比和该特定气缸之外的气缸(其余的气缸)的排气空燃比有很大的不同。

从而，例如，如图5(B)中用实线C2表示的那样，在发生特定气缸浓偏移不平衡状态的情况下的空燃比传感器的输出值Vabyfs的波形(图5(B)中，检测空燃比abyfs的波形)在四缸四冲程发动机的情况下，每720°曲柄角(在排出到达一个空燃比传感器的排气的全部的气缸中，各一个燃烧行程结束所需要的曲柄角)发生大的变动。另外，在本说明书中，“经过在排出到达一个空燃比传感器的排气的全部的气缸中，各一个燃烧行程结束所需要的曲柄角的期间”也被称为“单位燃烧冲程期间”。

进而，不平衡气缸的空燃比越背离正常气缸的空燃比，空燃比传感器的输出值Vabyfs及检测空燃比abyfs的振幅变得越大，这些值发生更大的变动。例如，如果不平衡气缸的空燃比与非不平衡气缸的空燃比之差的大小为第一个值时的检测空燃比abyfs像图5(B)的实线C2那样变化，则不平衡气缸的空燃比与非不平衡气缸的空燃比之差的大小为“比第一个值的数值大的第二个值”时的检测空燃比abyfs像图5(B)的单点划线C2a所示的那样变化。

因此，在“空燃比传感器的输出值Vabyfs或检测空燃比abyfs”每单位时间的变化量(即，“空燃比传感器的输出值Vabyfs或检测空燃比abyfs”相对于时间的一阶微分值，参照图5(B)的角度α1、α2)，在各气缸空燃比之差小时，如图5(C)的虚线C3所示，发生小的变动，各气缸空燃比之差大时，如图5(C)的实线C4所示，发生大的变动。即，微分值d(Vabyfs)/dt及微分值d(abyfs)/dt随着气缸间空燃比不平衡状态的程度变大(各气缸空燃比之差变大)，其绝对值变大。

从而，例如，可以采用在单位燃烧冲程期间取得的多个“微分值d(Vabyfs)/dt或微分值d(abyfs)/dt”的绝对值的“最大值或平均值”作为空燃比变动指标量。进而，采用这种空燃比变动指标量本身、或者对于多个单位燃烧冲程期间而言的这种空燃比变动指标量的平均值，作为不平衡判定用参数。

进而，如图5(D)所示，“空燃比传感器的输出值Vabyfs或检测空燃比abyfs”每单位时间的变化量的变化量(二阶微分值d²(Vabyfs)/dt²或二阶微分值d²(abyfs)/dt²)，在各气缸空燃比之差小的情况下，如虚线C5所示，几乎不发生变动，但是，若各气缸空燃比之差变大，则如实线C6所示，发生大的变动。

从而，例如，在单位燃烧冲程期间取得的多个“二阶微分值d²(Vabyfs)/dt²及二阶微分值d²(abyfs)/dt²”的绝对值的“最大值或平均值可以作为空燃比变动指标量加以采用。进而，可以采用这种空燃比变动指标量本身，或者对于多个单位燃烧循环期间的这种空燃比变动指标量的平均值，作为不平衡判定用参数。

并且，气缸间空燃比不平衡判定装置，通过判定如上所述求出的不平衡判定用参数是否比规定的阈值(不平衡判定用阈值)大，判定是否发生气缸间空燃比不平衡状态。

但是，本发明人获得这样的见解，即，即使排气的空燃比的变动程度(即，表示气缸间空燃比不平衡状态的程度的各气缸空燃比之差)恒定，不平衡判定用参数也会依据于空燃比传感器元件温度而发生变化，所以，存在不能高精度地进行气缸间空燃比不平衡判定的情况。下面，对于其原因进行说明。另外，空燃比传感器元件温度是含有空燃比传感器固体电解质层的传感器元件部(固体电解质层、排气侧电极层及大气侧电极层)的温度。

图6是表示空燃比传感器元件温度与空燃比传感器响应性的关系的曲线。在图6中，表示空燃比传感器的响应性的响应时间t，例如，是在特定的时刻使“存在于空燃比传感器附近的排气的空燃比”从“比理论空燃比浓的第一空燃比(例如14)”向“比理论空燃比稀的第二空燃比(例如15)”变更、从“该特定的时刻”到“检测空燃比abyfs变化到第一空燃比和第二空燃比之间的第三空燃比(例如，14.63＝14+0.63·(15-14))的时刻”为止的时间。从而，响应时间t越短，空燃比传感器的响应性越好(空燃比传感器的响应性变得越高)。

如可以从图6理解的那样，空燃比传感器元件温度越高，空燃比传感器响应性变得越好。这可以认为是因为在传感器元件部(特别是排气侧电极层)中的反应(氧化、还原反应等)变得活泼。

另一方面，如前面所述，当发生气缸间空燃比不平衡状态时，排气的空燃比以单位燃烧循环作为一个周期，剧烈地变动。但是，当空燃比传感器元件温度低时，空燃比传感器的响应性低，因此，空燃比传感器的输出值不能充分追随“该排气的空燃比的变动”。从而，空燃比变动指标量及不平衡判定用参数变得比本来的值小。其结果是，不能高精度地进行气缸间空燃比不平衡判定(参照图11)。

另一方面，如果调整加热器的发热量，使空燃比传感器元件温度总是保持在高的温度，则可以取得精度良好的不平衡判定用参数。但是，若空燃比传感器元件温度总是被保持在高的温度，会产生空燃比传感器较早恶化(老化)的危险性。

从而，本发明的目的之一是提供一种装置，所述装置利用上面所述的“根据空燃比传感器的输出值取得的空燃比变动指标量及不平衡判定用参数”，进行气缸间空燃比不平衡判定，该装置是能够以更高的精度进行气缸间空燃比不平衡判定的装置(下面，简单地称之为“本发明的装置”)。

本发明的装置，推定空燃比传感器元件温度，并且，根据该推定的空燃比传感器元件温度，修正空燃比变动指标量，借此，决定不平衡判定用参数，或者根据该推定的空燃比传感器元件温度，决定不平衡判定用阈值。

更具体地说，本发明的装置的一种形式适用于具有多个气缸的多气缸内燃机，包括：空燃比传感器、多个燃料喷射阀、不平衡判定机构。

所述空燃比传感器配置在从所述多个气缸中至少两个以上(优选三个以上)气缸中排出的排气汇集的所述内燃机的排气通路的排气集合部，或者比所述排气通路的所述排气集合部靠下游侧的部位。

进而，所述空燃比传感器包含有空燃比检测部，所述空燃比检测部包括：固体电解质层、形成在固体电解质层的一个面上的排气侧电极层、覆盖排气侧电极层且所述排气到达的扩散阻力层、以及形成在固体电解质层的另一个面上且暴露在大气室内的大气侧电极层。

并且，所述空燃比传感器根据“通过在所述排气侧电极层和所述大气侧电极层之间施加规定的电压而在所述固体电解质层中流动的临界电流”，输出对应于“通过配置有所述空燃比传感器的部位的排气的空燃比”的输出值。

所述多个燃料喷射阀的每一个对应于所述至少两个以上的气缸的每一个配置，并且，喷射包含在供应给所述两个以上的气缸的各自的燃烧室的混合气中的燃料。即，对于一个气缸设置一个以上燃料喷射阀。各个燃料喷射阀对于与该燃料喷射阀对应的气缸喷射燃料。

所述不平衡判定机构，

(1)在“规定的参数取得条件成立期间”、即参数取得期间，根据“所述空燃比传感器的输出值”取得空燃比变动指标量，“通过配置有空燃比传感器的部位的排气”的空燃比的变动变得越大，所述空燃比变动指标量就变得越大，并且，

(2)进行“根据该取得的空燃比变动指标量求出的不平衡判定用参数”与“规定的不平衡判定用阈值”的比较，

(3)在该不平衡判定用参数比该不平衡判定用阈值大时，判定为“发生气缸间空燃比不平衡状态”，并且，在该不平衡判定用参数比该不平衡判定用阈值小时，判定为“未发生气缸间空燃比不平衡状态”。

所述空燃比变动指标量，例如，可以是在所述“微分值d(Vabyfs)/dt或者微分值d(abyfs)/dt”的绝对值的规定期间(例如，所述单位燃烧循环期间)的“最大值或平均值”、“二阶微分值d²(Vabyfs)/dt²或者二阶微分值d²(abyfs)/dt²”的绝对值的规定期间(例如，所述单位燃烧循环期间)的“最大值或平均值”、以及在规定期间(例如，所述单位燃烧循环期间)的“输出值Vabyfs或检测空燃比abyfs”的轨迹长度等、或者基于它们的值，但是并不局限于此。

进而，所述不平衡判定机构包括元件温度推定机构、比较前准备机构。

所述元件温度推定机构推动在所述参数取得期间的所述固体电解质层的温度、即空燃比传感器元件温度。

所述比较前准备机构，

在进行所述不平衡判定用参数与所述不平衡判定用阈值的所述比较之前，进行下述a.和b.中的至少一个决定：

a.不平衡判定用参数的决定，在该不平衡判定用参数的决定中，通过对所述取得的空燃比变动指标量进行所述推定的空燃比传感器元件温度越比特定温度高则越减少所述取得的空燃比变动指标量的修正、和/或该推定的空燃比传感器元件温度越比该特定温度低则越使所述取得的空燃比变动指标量增大的修正，取得空燃比变动指标量修正值，决定将对应于该空燃比变动指标量修正值的值作为所述不平衡判定用参数，

b.不平衡判定用阈值的决定，在该不平衡判定用阈值的决定中，以所述推动的空燃比传感器元件温度越低则所述不平衡判定用阈值越小的方式(所述推定的空燃比传感器元件温度越高则所述不平衡判定用阈值越大的方式)，根据所述推定的空燃比传感器元件温度，决定所述不平衡判定用阈值。

由于空燃比传感器元件温度越低，则空燃比传感器的响应性越低，所以，空燃比传感器元件温度越低，则根据空燃比传感器的输出值取得的空燃比变动指标量变得越小。换句话说，由于空燃比传感器元件温度越高，则空燃比传感器的响应性越提高，所以，空燃比传感器元件温度越高，则根据空燃比传感器的输出值取得的空燃比变动指标量变得越大。

从而，通过对所述取得的空燃比变动指标量进行所述推定的空燃比传感器元件温度越比特定温度高则越使所述取得的空燃比变动指标量减小的修正、和/或所述推定的空燃比传感器元件温度越比所述特定温度低则越使所述取得的空燃比变动指标量增大的修正，取得空燃比变动指标量修正值，决定将对应于该空燃比变动指标量修正值的值(例如，该空燃比变动指标量修正值本身或者空燃比变动指标量修正值的正常数倍的值)作为所述不平衡判定用参数。

从而，不平衡判定用参数成为“空燃比传感器元件温度为所述特定温度时(即，空燃比传感器的响应性为特定的响应性时)获得的值”。其结果是，可以与空燃比传感器元件温度无关地、高精度地进行不平衡判定。

另外，如果以推定的空燃比传感器元件温度变得越低则所述不平衡判定用阈值变得越小的方式，根据所述推定的空燃比传感器元件温度决定所述不平衡判定用阈值，则不平衡判定用阈值成为加入了空燃比传感器的响应性因素的值。其结果是，可以与空燃比传感器元件温度无关地、高精度地进行不平衡判定。

另外，上述形式，不仅包括只进行上述a的不平衡判定用参数的决定和上述b的不平衡判定用阈值的决定中的一个决定的形式，也包括同时进行这两者的形式。

所述空燃比传感器配备有加热器，所述加热器通过流过电流而发热，对包含有所述固定电解质层、所述排气侧电极层和所述大气侧电极层的传感器元件部进行加热。

空燃比传感器元件温度越高，则所述固体电解质层的实际的导纳变得越大(参照图15)。空燃比传感器元件温度越高，则所述固体电解质的实际的阻抗变得越小。因此，所述气缸间空燃比不平衡判定装置包括加热器控制机构，所述加热器控制机构控制所述加热器的发热量，以使对应于所述固体电解质层的实际的“导纳或阻抗”的值与规定的目标值之差变小。

在这种情况下，优选地，所述元件温度推定机构至少根据与流过所述加热器的电流的量相对应的值来推定所述空燃比传感器元件温度。

当空燃比传感器的使用时间长时，空燃比传感器会发生老化。其结果是，如图19所示，老化的空燃比传感器的导纳(参照虚线Y2)比老化之前的空燃比传感器的导纳(参照实线Y1)小。

从而，即使在固体电解质层的实际的导纳与“某个特定的导纳(例如Y0)”相一致的场合，与空燃比传感器未老化的情况相比，空燃比传感器老化的情况下的空燃比传感器元件温度也变高。因此，通过加热器控制，即使实际的导纳与“作为目标值的目标导纳”相一致，根据空燃比传感器是否老化，空燃比传感器元件温度也是不同的。从而，当根据导纳推定空燃比传感器元件温度时，该推定的空燃比传感器元件温度与实际的空燃比传感器元件温度不同。其结果是，当利用“根据实际的导纳推定的空燃比传感器元件温度”决定不平衡判定用参数时，该值没有成为高精度地表示各气缸空燃比之差的值的可能性高。同样地，当利用“根据实际的导纳推定的空燃比传感器元件温度”决定不平衡判定用阈值时，该不平衡判定用阈值没有成为高精度的加入了空燃比传感器的响应性因素的值的可能性高。

同样地，在根据阻抗进行加热器控制的情况下，即使实际的阻抗与“作为目标值的目标阻抗”相一致，根据空燃比传感器是否老化，空燃比传感器元件温度也是不同的。从而，当根据阻抗推定空燃比传感器元件温度时，该推定的空燃比传感器元件温度与实际的空燃比传感器元件温度不同。其结果是，当利用“根据实际的阻抗推定的空燃比传感器元件温度”决定不平衡判定用参数或者不平衡判定用阈值时，这些值没有成为高精度的值的可能性高。

因此，在这种情况下，所述元件温度推定机构优选至少根据与流过所述加热器的电流的量相对应的值推定所述空燃比传感器元件温度。“流过所述加热器的电流”可以是流过加热器的电流的实际值，也可以是流过加热器的电流的指示值(例如，负荷信号Duty)。

由于流过加热器的电流的大小与加热器的发热量具有很强的相关性，所以，与空燃比传感器元件温度的相关性强。从而，通过根据与流过加热器的电流的量相对应的值来推定空燃比传感器元件温度，可以与空燃比传感器是否老化无关地、高精度地推定空燃比传感器元件温度。其结果是，能够正确地决定“不平衡判定用参数或不平衡判定用阈值”。

进而，所述元件温度推定机构优选根据与所述排气的温度具有相关性的所述内燃机的运转参数来推定所述空燃比传感器元件温度。

由于空燃比传感器元件温度也依赖于排气的温度，所以，根据上述结构，能够精度更高地推定空燃比传感器元件温度。其结果是，能够正确地决定“不平衡判定用参数或不平衡判定用阈值”。

所述不平衡判定机构，向所述加热器控制机构发出指示，以便所述加热器控制机构在参数取得期间进行“使在所述参数取得期间的所述传感器元件部的温度比在所述参数取得期间以外的期间(非参数取得期间)的所述传感器元件部的温度高的传感器元件部温度上升控制”，

所述加热器控制机构，在被指示进行所述传感器元件部温度上升控制时，通过使所述目标值与未被指示进行所述元件部温度上升控制时的值不同，实现所述传感器元件部温度上升控制。

例如，在根据实际的导纳进行加热器控制的情况下，所述目标值(目标导纳)在所述传感器元件部温度上升控制中比不进行所述传感器元件部温度上升控制的情况时高。在根据实际的阻抗进行加热器控制的情况下，所述目标值在所述传感器元件部温度上升控制中比不进行所述传感器元件部温度上升控制的情况时低。

通过该传感器元件部温度上升控制，取得空燃比变动指标量时的空燃比传感器的响应性增高。从而，在空燃比传感器的输出值能够不过分延迟地追随排气的空燃比的变动的情况下，可以根据该空燃比传感器的输出值取得空燃比变动指标量。其结果是，由于空燃比变动指标量成为高精度地表示各气缸空燃比之差的值，所以，能够高精度地判定是否发生气缸间空燃比不平衡状态。

进而，根据上述结构，非参数取得期间的空燃比传感器元件温度被控制在比参数取得期间的空燃比传感器元件温度低的温度。其结果是，与总是将空燃比传感器元件温度维持在相对较高的温度的情况相比，可以避免空燃比传感器由于热而引起的恶化(老化)提前。

附图说明

图1是应用根据本发明的各个实施方式的气缸间空燃比不平衡判定装置的内燃机的概略平面图。

图2(A)～(C)分别是图1所示的空燃比传感器(上游侧空燃比传感器)所配备的空燃比检测部的概略剖视图。

图3是表示排气的空燃比与空燃比传感器的临界电流值的关系的曲线。

图4是表示排气的空燃比与空燃比传感器的输出值的关系的曲线。

图5是表示与发生气缸间空燃比不平衡状态的情况和不发生该状态的情况的不平衡判定用参数相关的各个值的变动的时间图。

图6是表示空燃比传感器元件温度与空燃比传感器的响应性的关系的曲线。

图7是表示图1所示的内燃机的概略结构的该内燃机的剖视图。

图8是图1及图7所示的空燃比传感器(上游侧空燃比传感器)的部分概略立体图(透视图)。

图9是图1及图7所示的空燃比传感器的部分剖视图。

图10是表示排气的空燃比和图1及图7所示的下游侧空燃比传感器的输出值的关系的曲线。

图11是表示空燃比变动指标量相对于空燃比传感器元件温度变化的形式的曲线。

图12是表示根据本发明的第一种实施方式的气缸间空燃比不平衡判定装置(第一判定装置)的CPU执行的程序的流程图。

图13是表示第一判定装置的CPU执行的程序的流程图。

图14是表示第一判定装置的CPU执行的程序的流程图。

图15是表示空燃比传感器的导纳和空燃比传感器元件温度的关系的曲线。

图16是第一判定装置的CPU决定空燃比变动指标量的修正值时参照的表。

图17是表示根据本发明的第二种实施方式的气缸间空燃比不平衡判定装置(第二判定装置)的CPU执行的程序的流程图。

图18是第二判定装置的CPU决定不平衡判定用阈值时参照的表。

图19是表示“老化之前的空燃比传感器的导纳及老化之后的空燃比传感器的导纳”与空燃比传感器元件温度的关系的曲线。

图20是表示根据本发明的第三种实施方式的气缸间空燃比不平衡判定装置(第三判定装置)的CPU执行的程序的流程图。

图21是表示根据本发明的第五及第六种实施方式的气缸间空燃比不平衡判定装置的CPU执行的程序的流程图。

图22是表示根据本发明的第七及第八种实施方式的气缸间空燃比不平衡判定装置的CPU执行的程序的流程图。

图23是表示根据本发明的第七种实施方式的气缸间空燃比不平衡判定装置的CPU执行的程序的流程图。

图24是表示根据本发明的第七种实施方式的气缸间空燃比不平衡判定装置的CPU执行的程序的流程图。

图25是表示根据本发明的第八种实施方式的气缸间空燃比不平衡判定装置的CPU执行的程序的流程图。

图26是表示根据本发明的第八种实施方式的气缸间空燃比不平衡判定装置的CPU执行的程序的流程图。

图27是表示各种实施方式的判定装置的CPU参照的延迟时间表的曲线。

具体实施方式

下面，参照附图，对于根据本发明的各实施方式的内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置(下面，也简单地称之为“判定装置”)进行说明。该判定装置是控制供应给内燃机的混合气的空燃比(内燃机的空燃比)的空燃比控制装置的一部分，进而，也是控制燃料喷射量的燃料喷射量控制装置的一部分。

<第一种实施方式>

(结构)

图7是表示将第一种实施方式的判定装置(下面，也称之为“第一判定装置”)应用于四冲程火花点火式多气缸(直列式四气缸)内燃机10的系统的概略结构。另外，图7只表示了特定气缸的截面，但是，其它气缸也具有相同的结构。

该内燃机10包括：气缸体部20，所述气缸体部20包含有气缸体、气缸体下部壳体及集油盘等；气缸盖部30，所述气缸盖部30固定于气缸体部20之上；进气系统40，所述进气系统40用于将汽油混合气供应给气缸体部20；排气系统50，所述排气系统50用于将来自于气缸体部20的排气排出到外部。

气缸体部20包括气缸21、活塞22、连杆23及曲轴24。活塞22在气缸21内往复运动，活塞22的往复运动经由连杆23被传递给曲轴24，借此，该曲轴24旋转。气缸21的壁面及活塞22的上表面和气缸盖部30的下表面一起形成燃烧室25。

气缸盖部30配备有：进气口31，所述进气口31与燃烧室25连通；进气阀32，所述进气阀32开闭进气口31；可变进气正时控制装置33，所述可变进气正时控制装置33包含驱动进气阀32的进气凸轮轴，并且，连续地变更该进气凸轮轴的相位角；可变进气正时控制装置33的促动器33a；排气口34，所述排气口34与燃烧室25连通；排气阀35，所述排气阀35开闭排气口34；可变排气正时控制装置36，所述可变排气正时控制装置36包含驱动排气阀35的排气凸轮轴，并且，连续地变更该排气凸轮轴的相位角；可变排气正时控制装置36的促动器36a；火花塞37；点火器38，所述点火器38包含有产生给予火花塞37的高压的点火线圈；以及燃料喷射阀(燃料喷射机构、燃料供应机构)39。

燃料喷射阀39每一个燃烧室25配置有一个。燃料喷射阀39设置在进气口31。燃料喷射阀39响应喷射指示信号，在正常的情况下，将“包含在该喷射指示信号中的指示燃料喷射量的燃料”喷射到对应的进气口31内。这样，多个气缸的每一个配备有与其它气缸相独立地进行燃料供应的燃料喷射阀39。

进气系统40包括进气歧管41、进气管42、空气滤清器43、及节气门44。

如图1所示，进气歧管41由多个分支部41a和平衡箱41b构成。如图7所示，多个分支部41a的每一个的一端分别连接到多个进气口31的每一个上。多个分支部41a的另一端连接到平衡箱41b上。进气管42的一端连接到平衡箱41b上。空气滤清器43配置在进气管42的另一端。节气门44在进气管42内，可以改变进气通路的开口截面面积。节气门44被由DC马达构成的节气门促动器44a(节气门驱动机构的一部分)在进气管42内旋转驱动。

排气系统50包括：排气歧管51、排气管52、配置在排气管52上的上游侧催化剂53、及配置在比上游侧催化剂53靠下游的排气管52上的图中未示出的下游侧催化剂。

如图1所示，排气歧管51包括：各自的一端连接到排气口上的多个分支部51a、作为所述多个分支部51a的各自的另一端的所有分支部51a汇集的集合部51b。由于该集合部51b将从多个(两个以上，在本例中为四个)气缸排出的排气汇集，所以，也称之为排气集合部HK。排气管52连接到集合部51b上。如图7所示，排气口34、排气歧管51及排气管52构成排气通路。

各上游侧催化剂53及下游侧催化剂是载置由白金、铑及钯等贵金属(催化剂物质)构成的活性成分的所谓三元催化剂装置(排气净化催化剂)。在流入各个催化剂的气体的空燃比为理论空燃比时，各个催化剂具有氧化HC、CO、H₂等未燃烧成分并还原氮的氧化物(NOx)的功能。这种功能也称为催化剂功能。进而，各个催化剂具有吸留(贮存)氧的氧吸留功能，借助该氧吸留功能，即使空燃比偏离理论空燃比，也可以净化未燃烧成分及氮的氧化物。该氧吸留功能由载置在催化剂上的二氧化铈(CeO₂)等的氧吸留材料产生。

该系统配备有：热线式空气流量计61、节气门位置传感器62、水温传感器63、曲柄位置传感器64、进气凸轮位置传感器65、排气凸轮位置传感器66、上游侧空燃比传感器67、下游侧空燃比传感器68及加速器开度传感器69。

空气流量计61输出对应于在进气管42内流动的吸入空气的质量流量(吸入空气流量)Ga的信号。即，吸入空气流量Ga表示每单位时间吸入内燃机10的空气量。

节气门位置传感器62检测节气门44的开度(节气门开度)，输出表示节气门开度TA的信号。

水温传感器63检测内燃机10的冷却水的温度，输出表示冷却水温THW的信号。

曲柄位置传感器64输出这样的信号：即，该信号在曲轴24每旋转10°时具有宽度窄的脉冲，并且，在该曲轴24每旋转360°时具有宽度宽的脉冲。该信号被后面描述的电控制装置70变换成内燃机旋转速度NE。

进气凸轮轴从规定角度每旋转90度、接着90度、进而180度，则进气凸轮位置传感器65输出一个脉冲。后面描述的电控制装置70根据来自于曲柄位置传感器64及进气凸轮位置传感器65的信号，取得以基准气缸(例如，第一气缸)的压缩上止点为基准的绝对曲柄角CA。该绝对曲柄角CA在基准气缸的压缩上止点被设定在“0°曲柄角”，根据曲柄角的旋转角度，增大到720°曲柄角，在该时刻，再次被设定为0°曲柄角。

排气凸轮轴从规定角度每旋转90度、接着90度、进而180度，排气凸轮位置传感器66输出一个脉冲。

上游侧空燃比传感器67(本发明中的空燃比传感器)如也在图1中表示的那样，在排气歧管51的集合部51b(排气集合部HK)与上游侧催化剂53之间的位置，配置在“排气歧管51及排气管52中的任一个(即，排气通路)上”。上游侧空燃比传感器67，例如，是日本特开平11-72473号公报、日本特开2000-65782号公报及日本特开2004-69547号公报等揭示的“配备有扩散阻力层的临界电流式广域空燃比传感器”。

如图8及图9所示，上游侧空燃比传感器67具有空燃比检测部67a、外侧保护罩67b、和内侧保护罩67c。

外侧保护罩67b是由金属构成的中空圆筒体。外侧保护罩67b以覆盖内侧保护罩67c的方式将内侧保护罩67c容纳在内部。外保护罩67b在其侧面配备有多个流入孔67b1。流入孔67b1是用于使在排气通路中流动的排气(外侧保护罩67b外部的排气)EX流入外侧保护罩67b的内部的贯通孔。进而，外侧保护罩67b在其底面具有用于使外侧保护罩67b内部的排气流出到外部(排气通路)的流出孔67b2。

内侧保护罩67c由金属制成，是具有比外侧保护罩67b的直径小的直径的中空圆筒体。内侧保护罩67c以覆盖空燃比检测部67a的方式将空燃比检测部67a容纳在内部。内侧保护罩67c在其侧面配备有多个流入孔67c1。该流入孔67c1是用于使通过外侧保护罩67b的流入孔67b1流入“外侧保护罩67b与内侧保护罩67c之间的空间”的排气流入到内侧保护罩67c的内部的贯通孔。进而，内侧保护罩67c在其底面具有用于使内侧保护罩67c的内部的排气流出到外部的流出孔67c2。

如图2的(A)～(C)所示，空燃比检测部67a包含有：固体电解质层671、排气侧电极层672、大气侧电极层673、扩散阻力层674、第一壁部675、催化剂部676、第二壁部677、和加热器678。

固体电解质层671使氧离子导电性氧化物烧结体。在本例中，固体电解质层671是使CaO作为稳定剂固溶到ZrO₂(二氧化锆)内的“稳定化二氧化锆元件”。固体电解质层671，当其温度在活性温度以上时，发挥公知的“氧电池特性”及“氧泵特性”。

排气侧电极层672由白金(Pt)等催化活性高的贵金属构成。排气侧电极层672形成在固体电解质层671的一个面上。排气侧电极层672利用化学镀等以具有足够的渗透性的方式(即多孔质状)形成。

大气侧电极层673由白金(Pt)等催化活性高的贵金属构成。大气侧电极层673形成在固体电解质层671的另一个面上，以隔着固体电解质层671与排气侧电极层672对向的方式形成。大气侧电极层673利用化学镀等以具有足够的渗透性的方式(即多孔质状)形成。

扩散阻力层(扩散反应速度决定层)674由多孔质陶瓷(耐热性无机物)构成。扩散阻力层674以覆盖排气侧电极层672的外侧表面的方式例如利用等离子喷涂法等形成。

第一壁部675由致密的、不使气体透过的氧化铝陶瓷构成。第一壁部675以除去扩散阻力层674的角部(一部分)、覆盖扩散阻力层674的方式形成。即，第一壁部675配备有将扩散阻力层674的一部分暴露到外部的贯通部。

催化剂部676以关闭第一壁部675的贯通部的方式形成于贯通部。催化剂部676和上游侧催化剂53一样，载置有发挥促进氧化还原反应的催化剂物质及氧吸留功能的氧吸留材料。催化剂部676是多孔质体。从而，如图2的(B)及图2的(C)中由空白箭头所示，排气(流入所述内侧保护罩67c内部的排气)通过催化剂部676到达扩散阻力层674，该排气进一步通过扩散阻力层674到达排气侧电极层672。

第二壁部677由致密的不使气体透过的氧化铝陶瓷构成。第二壁部677以形成作为容纳大气侧电极层673的空间的“大气室67A”的方式构成。大气被导入到大气室67A中。

在上游侧空燃比传感器67上连接有电源679。电源679施加电压V(＝Vp)，以便使大气侧电极层673侧变成高电位，排气侧电极层672变成低电位。

加热器678埋设在第二壁部677内。在利用后面描述的电控制装置70通电时，加热器678发热，将固体电解质层671、排气侧电极层672及大气侧电极层673加热，调整它们的温度。下面，也将被加热器678加热的“固体电解质层671、排气侧电极层672及大气侧电极层673”称为“传感器元件部，或者空燃比传感器元件”。从而，加热器678控制传感器元件部的温度、即“空燃比传感器元件温度”。加热器678的通电量(流过加热器678的电流)越大，加热器678的发热量变得越大。以电控制装置70输出的负荷信号(下面称之为“加热器负荷Duty”)越大、加热器678的通电量变得越大的方式对加热器678的通电量进行调整。当加热器负荷Duty为100％时，加热器678的发热量变得最大。加热器负荷Duty为0％时，向加热器678的通电被隔断，其结果是，加热器678不发热。

空燃比传感器元件温度与固体电解质层671的导纳Y一起变化。换句话说，可以根据导纳Y推定空燃比传感器元件温度。一般地，导纳Y越大，空燃比传感器元件温度变得越高。电控制装置70，在排气侧电极层672与大气侧电极层673之间，使“矩形波或正弦波等的电压”周期性地叠加到“由电源679产生的施加电压”上，根据这时在固体电解质层671中流动的电流，取得实际的空燃比传感器67(固体电解质层671)的导纳Yact。

如图2(B)所示，具有这种结构的上游侧空燃比传感器67，当排气的空燃比是比理论空燃比稀的一侧的空燃比时，将通过扩散阻力层674到达排气侧电极层672的氧离子化，使之通过大气侧电极层673。其结果是，电流I从电源679的正极向负极流动。如图3所示，若将电压V设定在规定值Vp以上，则该电流I的大小成为与到达排气侧电极层672的氧的浓度(氧分压、排气的空燃比)成比例的恒定值。上游侧空燃比传感器67将把该电流(即，临界电流Ip)转换成电压的值作为输出值Vabyfs输出。

与此相对，如图2(C)所示，当排气的空燃比是比理论空燃比浓的一侧的空燃比时，上游侧空燃比传感器67将存在于大气室67A中的氧离子化并导向排气侧电极层672，将通过扩散阻力层674到达排气侧电极层672的未燃烧物(HC、CO及H₂等)氧化。其结果是，电流I从电源679的负极向正极流动。如图3所示，若将电压V设定在规定值Vp以上，则该电流I的大小也成为与到达排气侧电极层672的未燃烧物的浓度(即，排气的空燃比)成比例的恒定值。上游侧空燃比传感器67将把该电流(即，临界电流Ip)转换成电压的值作为输出值Vabyfs输出。

即，如图4所示，空燃比检测部67a将输出值Vabyfs作为“空燃比传感器输出”而输出，所述输出值Vabyfs对应于流过上游侧空燃比传感器67的配置位置、并且通过外侧保护罩67b的流入孔67b1及内侧保护罩67c的流入孔67c1到达空燃比检测部67a的气体的空燃比(上游侧空燃比abyfs、检测空燃比abyfs)。到达空燃比检测部67a的气体的空燃比越大(变得越稀)，输出值Vabyfs越增大。即，输出值Vabyfs实质上与正到达空然比检测部67a的排气的空然比成比例。另外，当检测空燃比abyfs为理论空燃比时，输出值Vabyfs与理论空燃比相当值Vstoich相一致。

电控制装置70存储图4所示的空燃比变换表(设定表)Mapabyfs，通过将空燃比传感器67的输出值Vabyfs应用于空燃比变换表Mapabyfs，检测实际的上游侧空燃比abyfs(即，取得检测空燃比abyfs)。

另外，上游侧空燃比传感器67以在排气歧管51的排气集合部HK与上游侧催化剂53之间的位置、外侧保护罩67b露出于排气歧管51及排气管52中的任一个中的方式配置。

更具体地说，如图8及图9所示，空燃比传感器67以保护罩(67b、67c)的底面与排气EX的气流平行、保护罩(67b、67c)的中心轴线CC与排气EX的气流正交的方式配置于排气通路内。借此，到达外侧保护罩67b的流入孔67b1的排气通路内的排气EX被在外侧保护罩67b的流出孔67b2附近流过的排气通路内的排气EX的流动向外侧保护罩67b及内侧保护罩67c的内部吸入。

从而，如图8及图9中由箭头Ar1所示，在排气通路中流动的排气EX通过外侧保护罩67b的流入孔67b1，流入外侧保护罩67b与内侧保护罩67c之间。其次，如箭头Ar2所示，该排气通过“内侧保护罩67c的流入孔67c1”流入“内侧保护罩67c的内部”之后，到达空燃比检测部67a。之后，如箭头Ar3所示，该排气通过“内侧保护罩67c的流出孔67c2及外侧保护罩67b的流出孔67b2”，流出到排气通路。

因此，在“外侧保护罩67b及内侧保护罩67c”内部的排气的流速，对应于在外侧保护罩67b的流出孔67b2附近流动的排气EX的流速(从而，对应于每单位时间的吸入空气量、即吸入空气流量Ga)变化。换句话说，从“某个空燃比的排气(第一排气)到达流入孔67b1的时刻”直到“该第一排气到达空燃比检测部67a的时刻”为止的时间，依赖于吸入空气流路Ga，但是不依赖于内燃机旋转速度NE。从而，在空燃比传感器67的外侧保护罩67b附近流过的排气的流量(流速)越大，空燃比传感器67的对于“在排气通路中流动的排气的空燃比”的输出响应性(响应性)越好。这一点，在上游侧空燃比传感器67只有内侧保护罩67c的情况下也成立。

再次参照图7，下游侧空燃比传感器68在排气管52上配置于比上游侧催化剂53靠下游侧、比下游侧催化剂靠上游侧(即，上游侧催化剂53与下游侧催化剂之间的排气通路中)。下游侧空燃比传感器68是公知的电动势式的氧浓度传感器(采用稳定化二氧化铈的公知的浓差电池型氧浓度传感器)。下游侧空燃比传感器68产生输出值Voxs，所述输出值Voxs对应于通过在排气通路上配置下游侧空燃比传感器68的部位的气体、即被检测气体的空燃比(即，对应于从上游侧催化剂53流出且流入下游侧催化剂的气体的空燃比，从而，对应于供应给内燃机的混合气体的空燃比的时间的平均值)。

该输出值Voxs，如图10所示，在被检测气体的空燃比比理论空燃比浓时成为最大输出值max(例如，约0.9V)，在被检测气体的空燃比比理论空燃比稀时成为最小输出值min(例如，约0.1V)，在被检测气体的空燃比是理论空燃比时成为最大输出值max与最小输出值min的大致中间的电压Vst(中间电压Vst，例如约0.5V)。进而，在被检测气体的空燃比从比理论空燃比浓的空燃比向稀的空燃比变化时，该输出值Voxs从最大输出值max急剧地向最小输出值min变化，在被检测气体的空燃比从比理论空燃比稀的空燃比向浓的空燃比变化时，该输出值Voxs急剧地从最小输出值min向最大输出值max变化。

图7所示的加速器开度传感器69输出表示由驾驶员操作的加速踏板81的操作量Accp(加速踏板操作量Accp)的信号。加速踏板操作量Accp随着加速踏板81的开度(加速踏板操作量)变大而变大。

电控制装置70是公知的微型计算机，由利用总线相互连接的“CPU71、预先存储有由CPU71执行的程序、表(设定表、函数)及常数等的ROM72、CPU71根据需要暂时存储数据的RAM73、以及后备RAM74及包含有AD模数转换器的接口75等”构成。

后备RAM74与搭载了内燃机10的车辆的图中未示出的点火钥匙开关的位置(断开位置、起动位置及接通位置等任何一个位置)无关地从搭载在车辆上的电池接受电力供应。在从电池接受电力供应的情况下，后备RAM74根据CPU71的指示，存储数据(写入数据)，并且，可读出地保持(存储)该数据。若通过将电池从车辆上卸下等将来自于电池的电力供应切断，则后备RAM74不能保持数据。因此，在再次开始向后备RAM74的电力供应时，CPU71对要保持在后备RAM74内的数据进行初始化(设定成默认值)。

接口75与传感器61～69连接，向CPU71供应来自于这些传感器的信号。进而，接口75根据CPU71的指示将驱动信号(指示信号)送往可变进气正时控制装置33的促动器33a、可变排气正时控制装置36的促动器36a、各个气缸的点火器38、对应于各个气缸设置的燃料喷射阀39、节气门促动器44a及空燃比传感器67的加热器678等。

另外，电控制装置70，以所取得的加速踏板的操作量Accp变得越大则节气门开度TA变得越大的方式，向节气门促动器44a发出指示信号。即，电控制装置70配备有节气门驱动机构，所述节气门驱动机构根据由驾驶员变更的内燃机10的加速操作量(加速踏板操作量Accp)来变更“配置在内燃机10的进气通路上的节气门44”的开度。

(气缸间空燃比不平衡判定的概要)

其次，对于采用第一判定装置的气缸间空燃比不平衡判定方法的概要进行说明。气缸间空燃比不平衡判定是用于判定由于燃料喷射阀39的特性变化等引起的在气缸之间的空燃比的不均匀性是否达到警告必要值以上的判定。换句话说，在不平衡气缸的空燃比和非不平衡气缸的空燃比之差的大小(各气缸空燃比之差)成为“在排放物方面不能允许的程度”以上的情况下，第一判定装置判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态。

第一判定装置，为了进行气缸间空燃比不平衡判定，获取“由空燃比传感器67的输出值Vabyfs表示的空燃比(即，通过将输出值Vabyfs应用于图4所示的空燃比变换表Mapabyfs获得的检测空燃比abyfs)”的“每单位时间(一定的取样时间ts)的变化量”。该“检测空燃比abyfs的每单位时间的变化量”，当该单位时间例如为4m秒(毫秒)左右的极短的时间时，也可以说是检测空燃比abyfs的时间微分值d(abyfs)/dt。从而，“检测空燃比abyfs的每单位时间的变化量”也被称作“检测空燃比变化率ΔAF”。

在空燃比传感器67中，来自于各个气缸的排气到达点火次序(从而，到达排气次序)。在未发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下，从各个气缸排出并且到达空燃比传感器67的排气的空燃比彼此大致相同。从而，在未发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下的检测空燃比abyfs，例如，如图5(B)中由虚线C1表示的那样变化。即，在未发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下，空燃比传感器67的输出值Vabyfs的波形是大致平坦的。因此，如图5(C)中由虚线C3所示，在未发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下，检测空燃比变化率ΔAF的绝对值不变大。

另一方面，若“对特定气缸(例如，第一气缸)喷射燃料的燃料喷射阀39”的特性变成“喷射比指示的燃料喷射量多的燃料的特性”而发生气缸间空燃比不平衡状态，则该特定气缸的排气的空燃比(不平衡气缸的空燃比)和该特定气缸之外的气缸的排气的空燃比(非不平衡气缸的空燃比)有大的不同。

从而，在发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下的检测空燃比abyfs，例如，如图5(B)的实线C2所示，在每单位燃烧循环期间发生大的变动。因此，在发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下，如图5(C)中由实线C4所示，检测空燃比变化率ΔAF的绝对值变大。另外，在直列式四气缸四冲程发动机的情况下的单位燃烧循环期间是经过720°曲柄角的期间。即，内燃机10的单位燃烧循环期间，是在排出到达一个空燃比传感器67的排气的全部气缸、即第一～第四气缸中，各一次燃烧冲程结束所需要的曲柄角经过的期间。

而且，不平衡气缸的空燃比越背离非不平衡气缸的空燃比，检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|越发生大的变动。例如，如果不平衡气缸的空燃比与非不平衡气缸的空燃比之差的大小为第一值时的检测空燃比abyfs像图5(B)的实线C2所示的那样变化，则不平衡气缸的空燃比与非不平衡气缸的空燃比之差的大小是“比第一值大的第二值”时的检测空燃比abyfs，像图5(B)的单点划线C2a所示的那样变化。从而，不平衡气缸的空燃比越背离非不平衡气缸的空燃比，则检测空燃比变化率ΔAF的绝对值变得越大。

因此，第一判定装置，在规定的参数取得条件成立的期间(参数取得期间)，在一个单位燃烧循环期间中，每经过取样时间ts，取得检测空燃比变化率ΔAF(一阶微分值d(abyfs)/dt)作为基本指标量。第一判定装置，求出在一个单位燃烧循环期间取得的多个检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的平均值。并且，第一判定装置，求出对于多个单位燃烧循环期间的每一个求出的“检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的平均值”的平均值，采用该值作为空燃比变动指标量AFD。但是，空燃比变动指标量的求出方法并不局限于此，也可以利用后面描述的各种方法取得。

另一方面，图6是表示空燃比传感器元件温度与空燃比传感器67的响应性的关系的曲线。如可以从图6理解的那样，空燃比传感器元件温度越高，空燃比传感器的响应性越好。这可以认为是由于传感器元件部(特别排气侧电极层672)中的反应(氧化、还原反应等)变得活泼的缘故。

另一方面，只要各气缸空燃比之差不是“0”，排气的空燃比以单位燃烧循环作为一个周期进行变动。从而，由于若空燃比传感器元件温度相对低，则相对于排气的变动而言空燃比传感器的响应性不充分，所以，空燃比传感器的输出值Vabyfs不能充分追随“该排气的空燃比的变动”。

从而，如图11的实线L1所示，空燃比传感器元件温度越低，则在各气缸空燃比之差大到“应当判定为发生气缸间空燃比不平衡状态的程度”的情况下的空燃比变动指标量AFD变得越小。同样地，如图11的虚线L2所示，空燃比传感器元件温度越低，在各气缸空燃比之差不为“0”且小到“不应当判定为发生气缸间空燃比不平衡状态的程度”的情况下的空燃比变动指标量AFD也变得越小。

因此，存在这样的情况，即，在应当判定为发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下、并且在空燃比传感器元件温度相对低的情况下获得的空燃比变动指标量(例如，参照点A1)，比在不应当判定为发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下、并且在空燃比传感器元件温度相对高的情况下获得的空燃比变得指标量(例如，参照点A2)小。从而，当原样不变地采用空燃比变动指标量AFD作为不平衡判定用参数，根据该不平衡判定用参数与“恒定的不平衡判定用阈值”的比较来进行不平衡判定时，存在着进行错误的不平衡判定的危险性。

因此，第一判定装置按照下面所述的方式应对这一问题。

·第一判定装置推定在参数取得期间的空燃比传感器元件温度。

·第一判定装置，采用根据该推定的空燃比传感器元件温度修正空燃比变动指标量AFD获得的值(空燃比变动指标量修正值)作为不平衡判定用参数X。

更具体地说，第一判定装置通过对所述取得的空燃比变动指标量进行如下修正，取得空燃比变动指标量修正值，决定对应于该空燃比变动指标量修正值的值(例如，乘以正的常数的值，其中，正的常数也可以是“1”)作为不平衡判定用参数X，其中，所述修正为：所推定的空燃比传感器元件温度越比特定温度高，则越使“所取得的空燃比变动指标量AFD”减少的修正，和/或，所推定的空燃比传感器元件温度越比特定温度低，则越使“所取得的空燃比变动指标量AFD”增大的修正。

第一判定装置，在决定不平衡判定用参数X时，对该不平衡判定用参数X与不平衡判定用阈值Xth(恒定的阈值)进行比较。在不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth大时，第一判定装置判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态。与此相对，在不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth小时，第一判定装置判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态。上面是第一判定装置采用的气缸间空燃比不平衡判定方法的概要。

这样，第一判定装置通过根据“所推定的空燃比传感器元件温度”修正空燃比变动指标量AFD，取得不平衡判定用参数X。从而，不平衡判定用参数X被归一化为空燃比传感器元件温度(从而，空燃比传感器的响应性)为特定值时获得的值(例如，参照图11的线L1hosei及线L2hosei)。其结果是，可以与参数取得期间的空燃比传感器元件温度无关地高精度地进行不平衡判定。

(实际的动作)

<燃料喷射量控制>

第一判定装置的CPU71，每当任意的气缸的曲柄角变成进气上止点前的规定曲柄角(例如，BTDC90℃A)时，对于该气缸(下面，也称之为“燃料喷射气缸”)反复进行图12所示的“进行指示燃料喷射量Fi的计算及燃料喷射的指示的程序”。从而，当成为规定的正时时，CPU71从步骤1200开始进行处理，在步骤1210，判定燃油切断条件(下面，用“FC条件”表示)是否成立。

现假定FC条件不成立。在这种情况下，CPU71在步骤1210判定为“No”，依次进行下面所述的步骤1220至步骤1250的处理。之后，CPU71进入步骤1295，一度结束本程序。

步骤1220：CPU71根据“利用空气流量计61计测的吸入空气流量Ga、基于曲柄位置传感器64的信号取得的内燃机旋转速度NE以及查阅表MapMc”，取得“被吸入燃料喷射气缸的空气量”、即“气缸内吸入空气量Mc(k)”。气缸内吸入空气量Mc(k)被与各个进气冲程相对应地存储在RAM内。气缸内吸入空气量Mc(k)也可以利用公知的空气模型(根据模拟进气通路中的空气的行为的物理法则构筑的模型)算出。

步骤1230：CPU71通过用目标空燃比abyfr除气缸内吸入空气量Mc(k)，求出基本燃料喷射量Fbase。除起动后及高负荷时等特殊情况之外，目标空燃比abyfr(上游侧目标空燃比abyfr)被设定成理论空燃比stoich(例如14.6)。从而，基本燃料喷射量Fbase是为了获得作为理论空燃比stoich的目标空燃比abyfr所必要的燃料喷射量的前馈量。该步骤1230构成用于使供应给内燃机的混合气的空燃比与目标空燃比abyfr相一致的前馈控制机构(空燃比控制机构)。

步骤1240：CPU71利用主反馈量DFi修正基本燃料喷射量Fbase。更具体地说，CPU71通过将主反馈量DFi加到基本燃料喷射量Fbase上，计算出指示燃料喷射量(最终燃料喷射量)Fi。主反馈量DFi是用于使内燃机的空燃比与目标空燃比abyfr相一致的空燃比反馈量。对于主反馈量DFi的计算方法，将在后面描述。

步骤1250：CPU71将用于使“指示燃料喷射量Fi的燃料”从“对应于燃料喷射气缸设置的燃料喷射阀39”喷射的喷射指示信号发送到该燃料喷射阀39。

其结果是，从燃料喷射气缸的燃料喷射阀39喷射出用于使内燃机的空燃比与目标空燃比abyfr相一致所必要的量的燃料。即，步骤1220至步骤1250构成指示燃料喷射量控制机构，所述指示燃料喷射量控制机构控制指示燃料喷射量Fi，以使“供应给排出到达空燃比传感器67的排气的两个以上的气缸(在本例中，为全部气缸)的燃烧室25的混合气的空燃比”成为目标空燃比abyfr。

另一方面，在CPU71执行步骤1210的处理的时刻，若FC条件成立，则CPU71在该步骤1210判定为“Yes”，直接进入步骤1295，一度结束本程序。在这种情况下，由于不通过步骤1250的处理进行燃料喷射，所以，进行燃油切断控制(燃料供应停止控制)。

<主反馈量的计算>

CPU71每经过规定的时间，重复进行图13的流程图所示的“主反馈量计算程序”。从而，若成为规定的正时，则CPU71从步骤1300开始进行处理，进入步骤1305，判定“主反馈控制条件(上游侧空燃比反馈控制条件)”是否成立。

在下面的全部条件成立时，主反馈控制条件成立。

(A1)空燃比传感器67活性化。

(A2)内燃机的负荷(负荷率)KL在阈值KLth以下。

(A3)不在燃油切断控制过程中。

另外，负荷KL在此用下述(1)式求出。也可以代替该负荷KL，而采用加速踏板操作量Accp。在(1)式中，Mc是气缸内吸入空气量，ρ是空气密度(单位，g/l))，L是内燃机10的排气量(单位，l))，“4”是内燃机10的气缸数。

KL＝(Mc/(ρ·L/4))·100％…(1)

这里，对于主反馈控制条件成立的情况继续进行说明。在这种情况下，CPU71在步骤1305中判定为“Yes”，依次进行下面描述的步骤1310至步骤1340的处理，进入步骤1395，一度结束本程序。

步骤1310：CPU71根据下面所述的(2)式取得反馈控制用输出值Vabyfc。在(2)式中，Vabyfs是空燃比传感器67的输出值，Vafsfb是根据下游侧空燃比传感器68的输出值Voxs计算出来的副反馈量。副反馈量Vafsfb的计算方法是公知的。例如，当下游侧空燃比传感器68的输出值Voxs是表示比与理论空燃比相当的值Vst浓的一侧的空燃比的值时，副反馈量Vafsfb减少，当下游侧空燃比传感器68的输出值Voxs是表示比与理论空燃比相当的值Vst稀的一侧的空燃比的值时，副反馈量Vafsfb增大。第一判定装置也可以通过将副反馈量Vafsfb设定为“0”而不进行副反馈控制。

Vabyfc＝Vabyfs+Vafsfb…(2)

步骤1315：CPU71如下面的(3)所示，通过将上述反馈控制用输出值Vabyfc应用于图4所示的表Mapabyfs，获得反馈控制用空燃比abyfsc。

abyfsc＝Mapabyfs(Vabyfc)…(3)

步骤1320：CPU71根据下述(4)式，求出作为“在比现在时刻N个循环之前的时刻实际供应给燃烧室25的燃料的量”的“气缸内燃料供应量Fc(k-N)”。即，CPU71通过利用“上述反馈控制用空燃比abyfsc”除“在现在时刻之前N个循环(即，N·720°曲柄角)之前的时刻的气缸内吸入空气量Mc(k-N)”，求出气缸内燃料供应量Fc(k-N)。

Fc(k-N)＝Mc(k-N)/abyfsc…(4)

这样，为了求出气缸内燃料供应量Fc(k-N)，之所以利用反馈控制用空燃比abyfsc除从现在时刻起N个循环之前的气缸内吸入空气量Mc(k-N)，其原因在于，至“由于在燃烧室25内的混合气燃烧而生成的排气”到达空燃比传感器67为止，“需要相当于N个循环的时间”。

步骤1325：CPU71根据下述(5)式，求出作为“在现在时刻的N个循环之前的时刻应当向燃烧室25供应的燃料的量”的“目标气缸内燃料供应量Fcr(k-N)”。即，CPU71通过利用目标空燃比abyfr除在现在时刻N个循环之前的气缸内吸入空气量Mc(k-N)，求出目标气缸内燃料供应量Fcr(k-N)。

Fcr＝Mc(k-N)/abyfr…(5)

步骤1330：CPU71根据下述(6)式，取得气缸内燃料供应量偏差DFc。即，CPU71通过从目标气缸内燃料供应量Fcr(k-N)中减去气缸内燃料供应量Fc(k-N)，求出气缸内燃料供应量偏差DFc。该气缸内燃料供应量偏差DFc成为在N个冲程之前的时刻供应给气缸内的燃料的过度或不足的量。

DFc＝Fcr(k-N)-Fc(k-N)…(6)

步骤1335：CPU71根据下述(7)式求出主反馈量DFi。在该(7)式中，Gp是预先设定的比例增益，Gi是预先设定的积分增益。进而，(7)式的“值SDFc”是“气缸内燃料供应量偏差DFc的积分值”。即，CPU71通过用于使反馈控制用空燃比abyfsc与目标空燃比abyfr相一致的比例积分控制，计算出“主反馈量DFi”。

DFi＝Gp·DFc+Gi·SDFc…(7)

步骤1340：CPU71通过将在该时刻的气缸内燃料供应量偏差DFc的积分值SDFc加上在上述步骤1330中求出的气缸内燃料供应量偏差DFc，取得新的气缸内燃料供应量偏差的积分值SDFc。

如上所述，通过比例积分控制求出主反馈量DFi，通过所述图12的步骤1240的处理，该主反馈量DFi被反映在指示燃料喷射量Fi中。

另一方面，在图13的1305的判定时，若主反馈控制条件不成立，则CPU71在该步骤1305中判定为“No”，进入步骤1345，将主反馈量DFi的值设定成“0”。其次，CPU71在步骤1350中将“0”存储在气缸内燃料供应量偏差的积分值SDFc中。之后，CPU71进入步骤1395，一度结束本程序。这样，在主反馈控制条件不成立时，将主反馈量DFi设定为“0”。从而，不进行基本燃料喷射量Fbase的由主反馈量DFi进行的修正。

<气缸间空燃比不平衡判定>

其次，对于用于进行“气缸间空燃比不平衡判定”的处理进行说明。CPU71每经过4ms(规定的恒定取样时间ts)，由进行图14中的流程图表示的“气缸间空燃比不平衡判定程序”。

从而，若成为规定的正时，则CPU71从步骤1400开始进行处理，进入步骤1405，判定参数取得许可标志Xkyoka的值是否为“1”。

在绝对曲柄角CA成为0°曲柄角的时刻，当后面描述的参数取得条件(不平衡判定用参数取得许可条件)成立时，该参数取得许可标志Xkyoka的值被设定为“1”，在参数取得条件不成立的时刻，立即被设定为“0”。

在下面的全部条件(条件C1至条件C6)成立时，参数取得条件成立。从而，在下面的全部条件(条件C1至条件C6)中的至少一个不成立时，参数取得条件不成立。不言而喻，构成参数取得条件的条件并不局限于下面的条件C1至条件C6。

(条件C1)本次的内燃机10起动之后，不能取得气缸间空燃比不平衡判定的最终结果。该条件C1也被称为不平衡判定实施要求条件。条件C1也可以被置换成由前次的不平衡判定的“内燃机10的运转时间的累计值或者吸入空气流量Ga的累计值在规定值以上”。

(条件C2)由空气流量计61取得的吸入空气流量Ga在规定范围内。即，吸入空气流量Ga在低侧阈值空气流量GaLoth以上，并且在高侧阈值空气流量GaHith以下。

(条件C3)内燃机旋转速度NE在规定范围内。即，内燃机旋转速度NE在低侧阈值旋转速度NELoth以上，并且在高侧阈值旋转速度NEHith以下。

(条件C4)冷却水温THW在阈值冷却水温THWth以上。

(条件C5)主反馈控制条件成立。

(条件C6)不在燃油切断控制过程中。

现假定参数取得许可标志Xkyoka的值为“1”。在这种情况下，CPU71在步骤1405中判定为“Yes”，进入步骤1410，通过AD变换取得“该时刻的空燃比传感器67的输出值Vabyfs”。

其次，CPU71进入步骤1415，通过将在步骤1410中取得的输出值Vabyfs应用于图4所示的空燃比变换表Mapabyfs，取得本次的检测空燃比abyfs。另外，CPU71，在步骤1415的处理之前，将前次执行本程序时取得的检测空燃比abyfs作为前次的检测空燃比abyfsold存储起来。即，前次的检测空燃比abyfsold是从现在时刻起4ms(取样时间ts)之前的时刻的检测空燃比abyfs。前次的检测空燃比abyfsold的初始值被设定成在起始程序中与理论空燃比相当值Vstioich的AD变换值相当的值。起始程序是搭载了内燃机10的车辆的点火钥匙开关从切断变更到接通时，由CPU71进行的程序。

其次，CPU71进入步骤1420，

(A)取得检测空燃比变化率ΔAF，

(B)更新检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的累计值SAFD，并且，

(C)更新检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的、向累计值SAFD上累计的累计次数计数器Cn。

下面，具体地说明这些更新方法。

(A)检测空燃比变化率ΔAF的取得。

检测空燃比变化率ΔAF(微分值d(abyfs)/dt)是成为空燃比变动指标量AFD及不平衡判定用参数X的基础数据的数据(基本指标量)。CPU71通过从本次检测空燃比abyfs中减去前次的检测空燃比abfysold，取得该检测空燃比变化率ΔAF。即，若将本次的检测空燃比abyfs表示为abyfs(n)、将前次的检测空燃比abyfsold表示为abyfs(n-1)时，CPU71在步骤1420依据下述(8)式求出“本次的检测空燃比变化率ΔAF(n)”。

ΔAF(n)＝abyfs(n)-abyfs(n-1)…(8)

(B)检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的累计值SAFD的更新。

CPU71根据下述(9)式求出本次的累计值SAFD(n)。即，CPU71通过将上述计算出的本次的检测空燃比变化率ΔAF(n)的绝对值|ΔAF(n)|加到在进入步骤1420的时刻的前次的累计值SAFD(n-1)上，更新累计值SAFD。

SAFD(n)＝SAFD(n-1)+|ΔAF(n)|…(9)

在累计值SAFD上累计“本次的检测空燃比变化率的绝对值|ΔAF(n)|”的理由，如可以从图5的(B)及(C)中理解的那样，是因为检测空燃比变化率ΔAF(n)既可以成为正的值也可以成为负的值。另外，累计值SAFD在初始程序中也被设定为“0”。

(C)检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的、向累计值SAFD上累计的累计次数计数器Cn的更新。

CPU71根据下述的(10)式，将计数器Cn的值只增大“1”。Cn(n)是更新后的计数器Cn，Cn(n-1)是更新前的计数器Cn。该计数器Cn的值在上述初始程序中被设定为“0”，并且，在后面所述的步骤1475中也被设定为“0”。从而，计数器Cn的值表示累计到累计值SAFD上的检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的数据数。

Cn(n)＝Cn(n-1)+1…(10)

其次，CPU71进入步骤1425，判定以基准气缸(在本例中，为第一个气缸)的压缩上止点为基准的曲柄角CA(绝对曲柄角CA)是否成为720°的曲柄角。这时，若绝对曲柄角CA不足720°的曲柄角，则CPU71在步骤1425中判定为“No”，直接进入步骤1495，一度结束本程序。

另外，步骤1425是决定用于求出检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的平均值的最小单位期间的步骤，这里，“作为单位燃烧循环期间的720°曲柄角”相当于该最小单位期间。不言而喻，该最小单位期间也可以比720°曲柄角短，但是，优选地是取样时间ts的数倍的长度以上的期间。即，优选地，以在最小单位期间内取得多个检测空燃比变化率ΔAF的方式决定该最小单位期间。

另一方面，在CPU71进行步骤1425的处理的时刻，若绝对曲柄角CA成为720°曲柄角，则CPU71在该步骤1425中判定为“Yes”，进入步骤1430。

CPU71在步骤1430中，

(D)计算出检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的平均值AveΔAF，

(E)更新平均值AveeΔAF的累计值Save，并且，

(F)更新累计次数计数器Cs。

下面，具体地对于这些更新方法进行说明。

(D)检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的平均值AveΔAF的计算。

CPU71如下面的(11)式所示，通过用计数器Cn的值除累计值SAFD，计算出检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的平均值AveΔAF。之后，CPU71将累计值SAFD设定为“0”。

AveΔAF＝SAFD/Cn…(11)

(E)平均值Ave ΔAF的累计值Save的更新。

CPU71根据下述的(12)式求出本次的累计值Save(n)。即，CPU71通过在进入步骤1430的时刻的前次的累计值Save(n-1)上加上上述计算出的本次的平均值AveΔAF，更新累计值Save。该累计值Save(n)的值在上述的初始程序中被设定为“0”。

Save(n)＝Save(n-1)+AveΔAF…(12)

(F)累计次数计数器Cs的更新。

CPU71根据下述(13)式将计数器Cs的值只增大“1”。Cs(n)是更新后的计数器Cs，Cs(n-1)是更新前的计数器Cs。该计数器Cs的值在上述初始程序中被设定为“0”。从而，计数器Cs的值表示累计到累计值Save上的平均值AveΔAF的数据数。

Cs(n)＝Cs(n-1)+1…(13)

其次，CPU71进入步骤1435，判定计数器Cs的值是否在阈值Csth以上。这时，若计数器Cs的值不足阈值Csth，CPU71在该步骤1435中判定为“No”，直接进入步骤1495，一度结束本程序。另外，阈值Csth是自然数，优选在2以上。

另一方面，在CPU71进行步骤1435的处理的时刻，若计数器Cs的值在阈值Csth以上，则CPU71在该步骤1435中判定为“Yes”，依次进行下面所述的步骤1440至步骤1455的处理，进入步骤1460。

步骤1440：CPU71根据下述(14)式，通过用计数器Cs的值(＝Csth)除累计值Save，取得空燃比变动指标量AFD。该空燃比变动指标量AFD是将检测空燃比变化率ΔAF的绝对值|ΔAF|的各单位燃烧循环期间的平均值对于多个(Csth份)的单位燃烧循环期间进行平均的值。

AFD＝Save/Csth…(14)

步骤1445：CPU71根据固体电解质层671的实际的导纳Yact推定空燃比传感器元件温度(空燃比传感器67的固体电解质层671的温度)TempS。更具体地说，CPU71在排气侧电极层672与大气侧电极层673之间，使“矩形波或正弦波等检测电压”周期性地叠加到“电源679产生的施加电压”上，这时，根据在固体电解质层671中流动的电流(利用在从施加所述检测电压起经过规定时间的时刻的排气侧电极层672与大气侧电极层673之间的电压求出的电流)和检测电压，每经过规定的时间取得实际的空燃比传感器67的导纳Yact。另外，导纳(作为导纳的倒数的阻抗)的取得方法是公知的，例如，在日本特开2001-74693号公报、日本特开2002-48761号公报及日本特开2007-17191号公报等中也有记载。然后，CPU71在步骤1445中读取进入该步骤1445的时刻的空燃比传感器元件温度TempS。

另外，CPU71在步骤1445中也可以在取得空燃比变动指标量AFD(更具体地说，检测空燃比变化率ΔAF)的期间，根据每经过规定的时间取得的导纳Yact的平均值，推定空燃比传感器元件温度TempS。

图15是表示空燃比传感器元件温度与固体电解质层的导纳Y的关系的曲线。该关系以查阅表的形式存储在ROM72内。该表被称为元件温度表MapTempS(Y)。CPU71通过将所取得的实际的导纳Yact应用于该元件温度表MapTempS(Y)，推定空燃比传感器元件温度TempS(＝MapTempS(Yact))。

步骤1450：CPU71通过将在步骤1445中推定的空燃比传感器元件温度TempS应用于图16中用实线表示的修正值计算表Mapkh(TempS)，决定修正值kh(kh≤1.0)。修正值计算表Map kh(TempS)以查阅表的形式存储在ROM72内。

根据该修正值计算表Mapkh(TempS)，以空燃比传感器元件温度Temps变得越高、修正值在1.0以下的范围内变得越小的方式求出该修正值(修正系数)。进而，根据修正值计算表Mapkh(TempS)，在空燃比传感器元件温度TempS在活性温度(例如，也可以被称为第一特定温度的700℃)以下时，以及，在空燃比传感器元件温度TempS被允许的上限温度(例如，也可以被称为第二特定温度的900℃)以上时，将修正值kh保持在1.0。但是，也可以按照随着空燃比传感器元件温度TempS在700℃以下的区域降低修正值kh增大、随着空燃比传感器元件温度TempS在900℃以上的区域增加修正值kh减小的方式构成修正值计算表Mapkh(TempS)。

步骤1455：CPU71取得将“在步骤1450中取得的修正值kh”乘上“在步骤1440中取得的空燃比变动指标量AFD”的值(＝kh·AFD)，作为空燃比变动指标量修正值，并且，取得(决定)该空燃比变动指标量修正值本身，作为不平衡判定用参数X。

该利用修正kh进行的修正，对该空燃比变动指标量AFD进行下述修正是等价的，所述修正为：所推定的空燃比传感器元件温度TempS越比特定温度(在图16的例子中，为700℃)高，则越使所取得的空燃比变动指标量AFD减少。

进而，CPU71也可以取得将“在步骤1440中取得的空燃比变动指标量AFD”乘以“在步骤1450中取得的修正值kh”的值(空燃比变动指标量修正值)，再乘以正的常数Cp而得的值(＝Cp·kh·AFD)，作为不平衡判定用参数X。另外，常数Cp等于“1”，与上面所述的“决定将空燃比变动指标量修正值本身作为不平衡判定用参数X”是同义语。

这样，不平衡判用定参数X，只要是以所推定的空燃比传感器元件温度TempS变得越高则空燃比变动指标量AFD变得越小的方式与将在步骤1440中取得的空燃比变动指标量AFD修正了的空燃比变动指标量修正值相对应的值(成比例的值)即可。

之后，CPU71进入步骤1460，判定不平衡判定用参数X是否比不平衡判定用阈值Xth大。

并且，若不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth大，则CPU71在步骤1460中判定为“Yes”，进入步骤1465，将不平衡发生标志XINB的值设定为“1”。即，CPU71判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。进而，这时，CPU71可以点亮图中未示出的警告灯。另外，不平衡发生标志XINB的值被存储在后备RAM74中。之后，CPU71进入步骤1495，一度结束本程序。

与此相对，在CPU71进行步骤1460的处理的时刻，若不平衡判定用参数X在不平衡判定用阈值Xth以下，则CPU71在步骤1460中判定为“No”，进入步骤1470，将不平衡发生标志XIBN的值设定为“2”。即，存储“气缸间空燃比不平衡判定的结果，判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态的意思”。之后，CPU71进入步骤1495，一度结束本程序。另外，也可以省略步骤1470。

另一方面，在CPU71进入步骤1405时，如果参数取得许可标志Xkyoka的值不是“1”，则CPU71在该步骤1405中判定为“No”，进入步骤1475。并且，CPU71在步骤1475中将各个值(例如，ΔAF、SAFD、SABF、Cn等)设定(清除)为“0”，之后，直接进入步骤1495，一度结束本程序。

如上面所说明的那样，第一判定装置应用于具有多个气缸的多气缸内燃机10。进而，第一判定装置包括：空燃比传感器67、多个燃料喷射阀39、不平衡判定机构。

所述不平衡判定机构，

在作为规定的参数取得条件成立的期间的参数取得期间(参数取得许可标志Xkyoka＝1)，根据空燃比传感器67的输出值Vabyfs取得空燃比变动指标量AFD，“在配置有空燃比传感器67的部位通过的排气”的空燃比的变动变得越大则所述空燃比变动指标量AFD变得越大(图14的步骤1405至步骤1440)，并且，进行对根据该取得的空燃比变动指标量AFD求出的不平衡判定用参数X和规定的不平衡判定用阈值Xth的比较(图14的步骤1455及步骤1460)，在不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth大时，判定为发生气缸间空燃比不平衡状态(图14的步骤1465)，并且，在不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth小时，判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态(图14的步骤1470)。

并且，所述不平衡判定机构，包括：

元件温度推定机构，所述元件温度推定机构推定在所述参数取得期间的作为所述固体电解质层的温度的空燃比传感器元件温度TempS(图14的步骤1445及图15)，

比较准备机构，所述比较准备机构，在进行不平衡判定用参数X与不平衡判定用阈值Xth的所述比较之前(在步骤1460之前)，进行不平衡判定用参数的决定，在所述不平衡判定用参数的决定中，取得对所述取得的空燃比变动指标量AFD实施了所述推定的空燃比传感器元件温度TempS越比特定温度(例如，700℃)高则所述取得的空燃比变动指标量AFD越减少的修正的空燃比变动指标量修正值，决定将对应于该空燃比变动指标量修正值的值作为所述不平衡判定用参数X。

借此，不平衡判定用参数X成为“在空燃比传感器元件温度TempS为某个特定温度时(即，空燃比传感器的响应性为特定的响应性时)获得的值”。换句话说，空燃比变动指标量修正值成为“空燃比传感器元件温度为特定温度的情况下获得的空燃比变动指标量”，不平衡判定用参数X成为对应于“空燃比传感器元件温度为特定温度的情况下获得的空燃比变动指标量”的值。其结果是，能够与空燃比传感器元件温度TempS无关地高精度地进行不平衡判定。

另外，第一判定装置也可以通过在步骤1450中将在步骤1445中推定的空燃比传感器元件温度TempS应用于图16中用单点划线表示的修正值计算表Map kh another(TempS)，决定修正值kh。修正值计算表Map kh another(TempS)被以查阅表的方式存储在ROM72内。

根据该修正值计算表Map kh another(TempS)，以空燃比传感器元件温度TempS越变得比特定温度(例如800℃)高，则修正值kh在1.0以下的范围内变得越小的方式求出该修正值kh。即，根据该修正值kh，进行所推定的空燃比传感器元件温度TempS越变得比特定温度高，则越使空燃比变动指标量AFD减少的修正，借助该修正，获得空燃比变动指标量修正值。

进而，根据修正值计算表Map kh another(TempS)，以空燃比传感器元件温度TempS越变得比特定温度(例如800℃)低，则修正值kh在1.0以上的范围内变得越大的方式求出该修正值kh。即，根据该修正值kh，进行所推定的空燃比传感器元件温度TempS越变得比特定温度低，则越使空燃比变动指标量AFD增大的修正，借助该修正，获得空燃比变动指标量修正值。

从而，也可以借助该修正值kh，将空燃比变动指标量AFD归一化成“在空燃比传感器元件温度为特定温度(例如，800℃)的情况下获得的空燃比变动指标量”。即，包含在第一判定装置的不平衡判定机构中的比较准备机构也可以这样构成：通过对空燃比变动指标量AFD进行所推定的空燃比传感器元件温度TempS越比特定温度(例如800℃)低、则越使所述取得的空燃比变动指标量AFD增大的修正，并且，对空燃比变动指标量AFD进行所推定的空燃比传感器元件温度TempS越比特定温度(例如800℃)高、则越使所述取得的空燃比变动指标量AFD减少的修正，获得空燃比变动指标量修正值。

<第二种实施方式>

其次，对于本发明的第二种实施方式的判定装置(下面，简单地称之为“第二判定装置”)进行说明。

第二判定装置，将空燃比变动指标量AFD原样不动(即，不根据空燃比传感器元件温度TempS对空燃比变动指标量AFD进行修正)地用作不平衡判定用参数X。另一方面，第二判定装置根据空燃比传感器元件温度TempS决定不平衡判定用阈值Xth。即，第二判定装置以空燃比传感器元件温度TempS越大、不平衡判定用阈值Xth变得越大的方式，根据空燃比传感器元件温度TempS求出不平衡判定用阈值Xth。其它方面与第一判定装置一样。

(实际动作)

第二判定装置的CPU71只在每经过取样时间ts(4ms)进行代替图14的图17中所示的“气缸间空燃比不平衡判定程序”这一点上，与第一判定装置不同。从而，下面，以该不同点为中心进行说明。

图17所示的程序，只在将图14的程序的步骤1450及步骤1455分别置换成步骤1710及步骤1720这一点上与图14的程序不同。因此，下面对于步骤1710及步骤1720的处理进行说明。另外，在图17所示的步骤中，对用于进行和已经说明过的步骤相同的处理的步骤，赋予和已经说明过的步骤的标号相同的标号。

CPU71在步骤1445中取得空燃比传感器元件温度TempS时，进入步骤1710，通过将所取得的空燃比传感器元件温度TempS应用于图18所示的阈值决定表MapXth(TempS)，决定不平衡判定用阈值Xth。

根据该阈值决定表MapXth(TempS)，以空燃比传感器元件温度TempS变得越高、则不平衡判定用阈值Xth变得越大的方式决定不平衡判定用阈值Xth。

另外，CPU71也可以通过将在步骤1445中取得的空燃比传感器元件温度TempS及空气流量计61计测的吸入空气流量Ga应用于代替阈值决定表MapXth(TempS)的阈值决定表MapXth(TempS，Ga)，决定不平衡判定用阈值Xth。根据该阈值决定表MapXth(TempS，Ga)，以空燃比传感器元件温度TempS变得越高、则不平衡判定用阈值Xth变得越大的方式，并且，以吸入空气流量Ga变得越大、则不平衡判定用阈值Xth变得越大的方式，根据空燃比传感器元件温度TempS及吸入空气流量Ga，决定不平衡判定用阈值Xth。

之所以这样不仅根据空燃比传感器元件温度TempS、而且还根据吸入空气流量Ga决定不平衡判定用阈值Xth，是因为空燃比传感器67的输出值Vabyfs的响应性是由于保护罩(67b、67c)的存在引起的，吸入空气流量Ga越小，该响应性越低。

接着，CPU71进入步骤1720，采用在步骤1440中求出的空燃比变动指标量AFD作为不平衡判定用参数X。另外，CPU71也可以采用将空燃比变动指标量AFD乘以正的常数Cp的值作为不平衡判定用参数X。

之后，CPU71进入步骤1460以后的步骤，通过比较在步骤1720中取得的不平衡判定用参数X和在步骤1710中决定的不平衡判定用阈值Xth，进行和第一判定装置的CPU71同样的不平衡判定。即，如果不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth大，则CPU71判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态，如果不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth小，则CPU71判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态。

如上所述，第二判定装置的不平衡判定机构，和第一判定装置的不平衡判定机构一样，在规定的参数取得条件成立的期间、即参数取得期间(参数取得许可标志Xkyoka＝1)，根据空燃比传感器67的输出值Vabyfs取得空燃比变动指标量AFD，“在配置有空燃比传感器67的部位通过的排气”的空燃比变动越大，所述空燃比变动指标量AFD变得越大(图17的步骤1405至步骤1440)，并且，进行对根据该取得的空燃比变动指标量AFD求出的不平衡判定用参数X与规定的不平衡判定用阈值Xth的比较(图17的步骤1460)，在不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth大时，判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态(图17的步骤1465)，并且，在不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth小时，判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态(图17的步骤1470)。

此外，第二判定装置的不平衡判定机构，代替求出空燃比变动指标量修正值，以所推定的空燃比传感器元件温度TempS变得越高、不平衡判定用阈值Xth变得越大的方式，根据该推定的空燃比传感器元件温度TempS决定不平衡判定用阈值Xth(图17的步骤1710及图18)。

如前面所述，由于空燃比传感器元件温度TempS越低，空燃比传感器的响应性越低，所以，空燃比传感器元件温度TempS越低，则根据空燃比传感器输出值Vabyfs取得的空燃比变动指标量AFD变得越小。换句话说，由于空燃比传感器元件温度TempS越高，空燃比传感器的响应性越上升，所以，空燃比传感器元件温度TempS越高，则根据空燃比传感器的输出值Vabyfs取得的空燃比变动指标量AFD变得越大。

与此相对应，在第二判定装置中，推定的空燃比传感器元件温度TempS变得越高，不平衡判定用阈值Xth变得越大，推定的空燃比传感器元件温度TempS变得越低，不平衡判定用阈值Xth变得越小。即，在第二判定装置中的不平衡判定用阈值Xth成为考虑到“依赖于空燃比传感器元件温度TempS而变化的空燃比传感器的响应性，对不平衡判定用参数X产生的影响”的值。其结果是，能够与空燃比传感器元件温度无关地高精度地进行不平衡判定。

<第三种实施方式>

其次，对根据本发明的第三种实施方式的判定装置(下面，简单地称之为“第三判定装置”)进行说明。

第三判定装置，只在以下方面与第一判定装置不同。

·配备有加热器控制机构，所述加热器控制机构以固体电解质层671的实际的导纳Yact与规定的目标值(目标导纳Ytgt)之差变小的方式控制加热器678的发热量。

·相对于第一判定装置“根据固体电解质层671的实际的导纳Yact推定空燃比传感器元件温度TempS”，第三判定装置根据“对应于流过加热器678的电流的量的值”推定空燃比传感器元件温度TempS。

下面，对于这些不同点进行说明。

图19的实线Y1表示老化之前的空燃比传感器67的导纳Y(固体电解质层671的导纳Y)与空燃比传感器元件温度TempS的关系。空燃比传感器元件温度TempS变得越高，导纳Y变得越大。从而，电控制装置70通过以空燃比传感器67的实际的导纳Yact与规定的目标导纳Ytgt之差变小的方式控制加热器678的通电量(在加热器678中流过的电流)，控制加热器678的发热量(进行加热器控制)。

另外，若空燃比传感器67的使用时间变长，则空燃比传感器67老化。其结果是，如图19的虚线Y2所示的“老化的空燃比传感器67的导纳Y”比用实线Y1表示的“老化之前的空燃比传感器67的导纳Y”小。

因此，即使通过加热器控制使实际的导纳Yact与目标导纳Ytgt相一致，根据空燃比传感器67是否老化，空燃比传感器元件温度也不同。从而，若根据实际的导纳Yact推定空燃比传感器元件温度，则该推定的空燃比传感器元件温度与实际空燃比传感器元件温度不同。其结果是，若利用根据实际的导纳Yact推定的空燃比传感器元件温度TempS取得空燃比变动指标量修正值(不平衡判定用参数)，则该空燃比变动指标量修正值(不平衡判定用参数)不为高精度地表示各气缸空燃比之差的值的可能性高。

因此，如上所述，第三判定装置根据“对应于在加热器678中流动的电流的量的值”推定空燃比传感器元件温度TempS。

(实际动作)

第三判定装置的CPU71与第一判定装置的CPU71同样地进行图12至图14所示的程序。进而，为了控制空燃比传感器元件温度，第三判定装置的CPU71每经过规定的时间执行由图20的流程图表示的“空燃比传感器加热控制程序”。

<空燃比传感器加热器控制>

从而，在成为规定的正时时，CPU71从图20的步骤2000开始进行处理进入步骤2010，设定目标导纳Ytgt。在内燃机10的热车结束之前(冷却水温THW在阈值冷却水温THWth以下)，将目标导纳Ytgt设定成对应于第一温度(例如，600℃)的值，在内燃机10热车结束之后，将目标导纳Ytgt设定在“比第一温度高的第二温度(例如，750℃)”。

其次，CPU71进入步骤2020，判定实际的导纳Yact是否比“在目标导纳Ytgt上加上正的规定值α的值”大。

这时，当步骤2020的条件成立时，CPU71在步骤2020判定为“Yes”，进入步骤2030，将加热器负荷Duty减少规定的量ΔD。其次，CPU71进入步骤2040，根据加热器负荷Duty，对加热器678通电。在这种情况下，由于加热器负荷Duty被减少，所以，向加热器678的通电(电流)减少，加热器678的发热量减少。其结果是，空燃比传感器元件温度降低。之后，CPU71进入步骤2095，一度结束本程序。

与此相对，在CPU进行步骤2020的处理的时刻，当实际的导纳Yact在“在目标导纳Ytgt上加上正的规定值α的值”以下时，CPU71在步骤2020中判定为“No”，进入步骤2050。CPU71在步骤2050中判定实际的导纳Yact是否比“从目标导纳Ytgt中减去正的规定值α的值”小。

这时，当步骤2050的条件成立时，CPU71在步骤2050中判定为“Yes”，进入步骤2060，将加热器负荷Duty增加规定的量ΔD。其次，CPU71进入步骤2040，根据加热器负荷Duty对加热器678通电。在这种情况下，由于加热器负荷Duty增大，所以，对加热器678的通电量(电流)增大，加热器678的发热量增大。其结果是，空燃比传感器元件温度上升。之后，CPU71进入步骤2095，一度结束本程序。

另一方面，在CPU执行步骤2050的处理的时刻，当实际的导纳Yact比“从目标导纳Ytgt中减去正的规定值α的值”大时，CPU71在该步骤2050中判定为“No”，直接进入步骤2040。在这种情况下，由于加热器负荷Duty不变化，所以，对加热器678的通电量也不发生变化。其结果是，由于加热器678的发热量不发生变化，所以，空燃比传感器元件温度也不发生大的变化。之后，CPU71进入步骤2095，一度结束本程序。

这样，通过加热器控制，将实际的导纳Yact控制在“目标导纳Ytgt附近的范围(从Ytgt-α到Ytgt+α的范围)内”。换句话说，使空燃比传感器元件温度与对应于目标导纳Ytgt的值大致一致。

加之，第三判定装置的CPU71执行与图14所示的程序相同的程序。但是，在该CPU71进入步骤1445时，利用与第一判定装置的CPU71不同的方法，推定空燃比传感器元件温度TempS。

具体地说，第三判定装置的CPU71每经过规定的时间(取样时间ts)取得加热器负荷Duty的平均值SD。当将平均值SD的更新时刻的加热器负荷Duty表示成Duty(n)，将更新后的平均值SD表示成D(n)，将更新前(即，经过取样时间ts之前的时刻)的平均值SD表示成SD(n-1)时，利用下述(15)计算出平均值SD。β是从0到1的任意常数。

SD(n)＝β·SD(n-1)+(1-β)·Duty(n)…(15)

CPU71在步骤1445中读取平均值SD，以该平均值SD越大，空燃比传感器元件温度TempS变得越高的方式，根据平均值SD推定空燃比传感器元件温度TempS。

其次，CPU71进入步骤1450，通过将在步骤1445中推定的空燃比传感器元件温度TempS应用于图16所示的修正值计算表Mapkh(TempS)(或者修正值计算表Mapkh another(TempS))，决定修正值kh。之后，CPU71在步骤1455中取得“在步骤1440中取得的空燃比变动指标量AFD”乘以“在步骤1450中取得的修正值kh”的值(＝kh·AFD)，作为空燃比变动指标量修正值，并且，取得(决定)该空燃比变动指标量修正值本身，作为不平衡判定用参数X。

其次，CPU71进入步骤1460以下的步骤，根据不平衡判定用参数X与不平衡判定用阈值Xth的比较，进行不平衡判定。即，CPU71如果不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth大，则判定为发生气缸间空燃比不平衡状态，如果不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth小，则判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态。以上，是第三判定装置的实际动作。

另外，第三判定装置(以及后面描述的其它判定装置)的CPU71，也可以按照固体电解质层671的实际的阻抗Zact与目标值(目标阻抗Ztgt)之差变小的方式控制加热器的发热量。由于阻抗Z是导纳Y的倒数，所以，阻抗Z越变大，空燃比传感器元件温度TempS变得越小。从而，在实际的阻抗Zact比“目标阻抗Ztgt加上正的规定值γ的值”大时，CPU71将加热器负荷Duty增加规定的量ΔD。进而，在实际的阻抗Zact比“目标阻抗Ztgt减去正的规定值γ的值”小时，CPU71将加热器负荷Duty减少规定的量ΔD。

进而，第三判定装置的CPU71，不仅根据“对应于在加热器中流过的电流的量的值(平均值SD)”而且根据“与排气温度具有相关性的内燃机10的运转参数”，推定空燃比传感器元件温度TempS。“与排气温度具有相关性的内燃机10的运转参数”，例如，可以从利用排气温度传感器检测出来的排气温度检测值、利用空气流量计测定的吸入空气流量Ga、负荷KL及内燃机旋转速度NE等中选择出一个以上。

这些参数的值越大，实际的排气温度变得越高。从而，CPU71以从这些参数值选择出来的值越大、空燃比传感器元件温度TempS变得越高的方式，推定空燃比传感器元件温度TempS。

如上面说明的那样，空燃比传感器67包括加热器678，所述加热器678，通过电流的流动来发热，对“包含有固体电解质层671、排气侧电极层672和大气侧电极层673的传感器元件部”加热。进而，第三判定装置包括加热器控制机构，所述加热器控制机构以固体电解质层671的实际的导纳Yact与规定的目标值(目标导纳Ytgt)之差变小的方式控制加热器678的发热量(图20)。加之，第三判定装置的元件温度推定机构，至少根据“对应于流过加热器678的电流的量的值(平均值SD)”推定空燃比传感器元件温度TempS(第三判定装置中的图14的步骤1445)。

由于流过加热器678的电流的大小(Duty)与加热器678的发热量具有强的相关性，所以，与空燃比传感器元件温度TempS的相关性强。从而，通过根据对应于流过加热器的电流的量的值(平均值SD)推定空燃比传感器元件温度TempS，能够与空燃比传感器67是否老化无关地高精度地推定空燃比传感器元件温度。其结果是，由于能够取得精度高的不平衡判定用参数X，所以，可以高精度地进行不平衡判定。

进而，该元件温度推定机构可以构造成根据与排气温度具有相关性的内燃机10的运转参数来推定空燃比传感器元件温度TempS。

空燃比传感器元件温度也依赖于排气温度。从而，根据上述结构，可以精度更高地推定空燃比传感器元件温度TempS。其结果是，由于能够取得高精度的不平衡判定用参数X，所以，能够高精度地进行不平衡判定。

另外，代替加热器负荷Duty的平均值SD，第三判定装置的CPU71也可以求出流过加热器678的实际的电流值(加热器电流)I的平均值SI来作为“对应于流过加热器678的电流的量的值”，根据该值SI，推定空燃比传感器元件温度TempS。

<第四种实施方式>

其次，对于根据本发明的第四种实施方式的判定装置(下面，简单地称之为“第四判定装置”)进行说明。

第四判定装置只在下面所述的方面与第三判定装置不同。

·第三判定装置根据空燃比传感器元件温度TempS决定“不平衡判定用参数X”，其中，所述空燃比传感器元件温度TempS是根据“对应于流过加热器的电流的量的值”推定的，与此相对，第四判定装置根据空燃比传感器元件温度TempS决定“不平衡判定用阈值Xth”，其中，所述空燃比传感器元件温度TempS是根据“对应于流过加热器的电流的量的值”推定的。

下面，对于该不同之处进行说明。

(实际动作)

第四判定装置的CPU71和第二判定装置的CPU71一样，执行图12、图13、图17所示的程序。进而，第四判定装置的CPU71和第三判定装置的CPU71的一样，执实行图20所示的程序。

但是，第四判定装置的CPU71，在进入图17的步骤1445时，在该步骤1445中，取得“根据上述(15)式另外计算出来的加热器负荷Duty的平均值SD”。并且，该CPU71以平均值SD越大则空燃比传感器元件温度TempS变得越高的方式，根据平均值SD推定空燃比传感器元件温度TempS。

接着，CPU71进入步骤1710，通过将在步骤1445中根据“平均值SD”取得的空燃比传感器元件温度TempS应用于图18所示的阈值决定表MapXth(TempS)，决定不平衡判定用阈值Xth。被推定的空燃比传感器元件温度TempS变得越低，不平衡判定用阈值Xth变得越小。

其次，CPU71进入步骤1720，作为不平衡判定用参数X，采用在步骤1440中求出的空燃比变动指标量AFD。然后，CPU71进入步骤1460以下的步骤，根据不平衡判定用参数X与不平衡判定用阈值Xth的比较来进行不平衡判定。即，如果不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth大，则CPU71判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态，如果不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth小，则CPU71判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态。上面是第四判定装置的实际的动作。

另外，第四判定装置的CPU71和第三判定装置的CPU71一样，可以构造成不仅根据“对应于在加热器中流过的电流的量的值(平均值SD)”，而且根据上述“与排气温度具有相关性的内燃机10的运转参数”推定空燃比传感器元件温度TempS。另外，第四判定装置也可以求出流过加热器678的实际的电流值(加热器电流)I的平均值SI，来代替加热器负荷Duty的平均值SD，作为“对应于流过加热器678的电流的量的值”，根据该值SI推定空燃比传感器元件温度TempS。

如上面说明的那样，第四判定装置和第三判定装置一样，配备有元件温度推定机构，该元件温度推定机构至少根据“对应于流过加热器678的电流的量的值(平均值SD、SI)”，推定空燃比传感器元件温度TempS(图17的步骤1445)。从而，第四判定装置能够与空燃比传感器67是否老化无关地高精度地推定空燃比传感器元件温度TempS。其结果是，由于能够获得考虑到“依赖于空燃比传感器元件温度TempS变化的空燃比传感器的响应性对于不平衡判定用参数X的影响”的不平衡判定用阈值Xth，所以，能够高精度地进行不平衡判定。

<第五种实施方式>

其次，对于根据本发明的第五种实施方式的判定装置(下面，简单地称之为“第五判定装置”)进行说明。

第五判定装置只在参数取得许可条件成立时(参数取得许可标志Xkyoka为“1”时)的目标导纳Ytgt比参数取得条件不成立时(参数取得许可标志Xkyoka为“0”时)的目标导纳Ytgt(＝Ytujo)增大规定值ΔY这一点上，与第三判定装置不同。

更具体地说，第五判定装置的CPU71，每经过规定时间进行代替图20而由图21的流程图所示的“空燃比加热器控制程序”。另外，对于用于进行在图21所示的步骤之中的已经说明过的步骤同样的处理的步骤，赋予和在已经说明的步骤中的标号相同的标号。

CPU71在规定的正时从步骤2100开始进行处理，当进入步骤2110时，判定参数取得许可标志Xkyoka是否为“0”。

这时，如果参数取得许可标志Xkyoka为“0”，则CPU71在步骤2110中判定为“Yes”，进入步骤2110，将目标导纳Ytgt设定为通常值Ytujo。通常值Ytujo被确定为这样的值：该值成为空燃比传感器67处于活性状态、排气空燃比尽可能稳定的输出值Vabyfs与该排气空燃比相对应的值。例如，通常值Ytujo是传感器元件温度为700℃左右时的导纳Y。对应于通常值Ytujo的空燃比传感器元件温度也被称为“通常温度及第一温度t1”。之后，CPU71进入步骤2020以下的步骤。

与此相对，在CPU执行步骤2110的处理的时刻，如果参数取得许可标志Xkyoka的值为“1”，则CPU71在步骤2110中判定为“No”，进入步骤2130，将目标导纳Ytgt设定为“在通常值Ytujo上加上正的规定值ΔY的值(Ytujo+ΔY)”。即，CPU71将目标导纳Ytgt比通常值Ytujo增大。之后，CPU71进入步骤2020以下的步骤。

该“在通常值Ytujo上加上正的规定值ΔY的值(Ytujo+ΔY)”，也被称为上升值Ytup。上升值Ytup被定为空燃比传感器67处于活性状态、并且空燃比传感器67的响应性变成“输出值Vabyfs能够充分追随排气的空燃比的变动的程度”的值。例如，上升值Ytup是在传感器元件温度在850℃左右时的导纳Y。对应于上升值Ytup的传感器元件温度也被称为“上升温度及第二温度t2”。

其结果是，通过CPU71进行步骤2020以下的处理，在取得成为空燃比变动指标量AFD的基础数据的基本指标量(检测空燃比变化率ΔAF)期间(参数取得期间)的空燃比传感器元件温度，变得比通常时(不取得检测空燃比变化率ΔAF的非参数取得期间)的空燃比传感器元件温度高。从而，在“空燃比传感器的响应性变高的状态”下，取得检测空燃比变化率ΔAF。其结果是，可以取得能够精度更高地表示各气缸空燃比之差的空燃比变动指标量AFD。

但是，该第五判定装置的CPU71和第三判定装置的CPU71一样，根据“对应于流过加热器的电流的量的值”推定空燃比传感器元件温度TempS，并且，根据该推定的空燃比传感器元件温度TempS，修正空燃比变动指标量AFD，取得(决定)通过该修正获得的空燃比变动指标量修正值(＝kh·AFD)，作为不平衡判定用参数X。借此，与空燃比传感器67是否老化无关地使不平衡判定用参数X与“在空燃比传感器67的响应性是特定的响应性时获得的不平衡判定用参数”相一致。进而，第五判定装置根据该不平衡判定用参数X和不平衡判定阈值Xth的比较，进行不平衡判定。

如上面说明的那样，第五判定装置的不平衡判定机构，以在参数取得期间进行“使在参数取得期间的所述传感器元件部的温度比参数取得期间之外期间的所述传感器元件部的温度高的传感器元件部温度上升控制”的方式，指示加热器控制机构(参照图21的步骤2110)。

另外，加热器控制机构，在被指示进行传感器元件部温度上升控制的方式时，通过使目标值(目标导纳Ytgt、目标阻抗Ztgt)与不被指示进行所述元件部温度上升控制时的值不同，实现所述传感器元件部温度上升控制(参照图21的步骤2120及2130)。即，如果目标值是目标导纳Ytgt，则在不被指示进行元件部温度上升控制时的值是通常值Ytujo，在被指示进行传感器元件部温度上升控制时的值是上升值Ytup(＝Ytujo+ΔY)。与此相对，如果目标值是目标阻抗Ztgt，则在不被指示进行元件部温度上升控制时的值是通常值Ztujo，在被指示进行传感器元件部温度上升控制时的值是上升值Ztup(＝Ztujo-ΔZ，ΔZ＞0)。

据此，由于不平衡判定用参数X成为精度更好地表示各气缸空燃比之差的值，所以，能够精度更好地进行不平衡判定。进而，由于在通常时，空燃比传感器元件温度被保持在相对低的温度(通常温度，第一温度t1)，所以，与总是将空燃比传感器元件温度保持在相对高的温度(上升温度，第二温度t2)的情况相比，可以避免空燃比传感器67提前恶化(老化)。

<第六种实施方式>

其次，对根据本发明的第六种实施方式的判定装置(下面，简单地称之为“第六判定装置”)进行说明。

第六判定装置，只在使得参数取得许可条件成立时(参数取得许可标志Xkyoka被设定为“1”时)的目标导纳Ytgt比参数取得条件不成立时(参数取得许可标志Xkyoka被设定为“0”时)的目标导纳Ytgt(＝Ytujo)增大规定值ΔY这一点上，与第四判定装置不同。

即，第六判定装置和第五判定装置一样，配备有不平衡判定机构，所述不平衡判定机构以加热器控制机构在参数取得期间进行“传感器元件部温度上升控制”的方式指示加热器控制机构(参照图21的步骤2110)。

另外，和第五判定装置的加热器控制机构一样，第六判定装置的加热器控制机构在被指示进行传感器元件部温度上升控制时，通过使目标值(目标导纳Ytgt、目标阻抗Ztgt)与被不指示进行所述元件部温度上升控制时的值不同，实现所述传感器元件部温度上升控制(参照图21的步骤2120及2130)。

更具体地说，第六判定装置的CPU71，每经过规定时间，进行代替图20而由图21的流程图所示的“空燃比传感器加热器控制程序”。从而，如果参数取得许可标志Xkyoka的值为“0”，则目标导纳Ytgt被设定为通常值Ytujo。如果参数取得许可标志Xkyoka的值为“1”，则目标导纳Ytgt被设定为“上升值Ytup(＝Ytujo+ΔY)”。

其结果是，通过CPU71进行步骤2020以下的处理，取得成为空燃比变动指标量AFD的基础数据的基本指标量(检测空燃比变化率ΔAF)的期间(参数取得期间)的空燃比传感器元件温度，变得比通常时(不取得检测空燃比变化率ΔAF的非参数取得期间)的空燃比传感器元件温度高。从而，在“空燃比传感器的响应性变高的状态”下取得检测空燃比变化率ΔAF。其结果是，可以获得以更高的精度表示各气缸空燃比之差的空燃比变动指标量AFD及不平衡判定用参数X。

但是，该第六判定装置的CPU71和第四判定装置的CPU71一样，根据“对应于流过加热器的电流的量的值”，推定空燃比传感器元件温度TempS，并且，根据该推定的空燃比传感器元件温度TempS，决定不平衡判定用阈值Xth。

从而，能够与空燃比传感器67是否老化无关地高精度地推定空燃比传感器元件温度TempS。其结果是，由于获得考虑到“依赖于空燃比传感器元件温度TempS而变化的空燃比传感器的响应性对不平衡判定用参数X的影响”的不平衡判定用阈值Xth，所以，可以高精度地进行不平衡判定。

进而，由于通常时将空燃比传感器元件温度保持在相对低的温度(通常温度，第一温度t1)，所以，与总是将空燃比传感器元件温度保持在相对高的温度(上升温度，第二温度t2)的情况相比，可以避免空燃比传感器67提前恶化(老化)。

<第七种实施方式>

下面，对于根据本发明的第七种实施方式的判定装置(下面，简单地称之为“第七判定装置”)进行说明。

第七判定装置，在内燃机10的本次起动后尚未获得不平衡判定结果的情况下，在参数取得许可条件成立时(参数的取得许可标志Xkyoka被设定为“1”时)，不变更目标导纳Ytgt，保持通常时的目标导纳(通常值Ytujo)，在这种状态下，获得空燃比变动指标量AFD。并且，第七判定装置根据与流过加热器的电流的量相对应的值推定空燃比传感器元件温度TempS。

其次，第七判定装置与第五判定装置一样，求出通过“推定的空燃比传感器元件温度TempS”对空燃比变动指标量AFD进行过修正的值，作为暂定的空燃比变动指标量修正值，采用该暂定的空燃比变动指标量修正值，作为暂定的不平衡判定用参数X。

其次，在暂定的不平衡判定用参数X比高侧阈值XHith大时，第七判定装置判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态。在得到该判定的情况下，第七判定装置至少在下一次内燃机10被起动之后，直到参数取得条件成立为止，将目标导纳Ytgt设定成上升值Ytup。

另一方面，在暂定的不平衡判定用参数X比“比高侧阈值XHith小的低侧阈值XLoth”小时，第七判定装置判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态。在得到这种判定的情况下，第七判定装置至少在下一次内燃机10被起动之后，直到参数取得条件成立为止，不将目标导纳Ytgt设定成上升值Ytup。

另一方面，在暂定的不平衡判定用参数X位于“高侧阈值XHith与低侧阈值XLoth之间”时，第七判定装置保留作出不平衡判定的结果。保留作出不平衡判定的结果，也表示为保留不平衡判定。

进而，若在保留不平衡判定的情况下参数取得条件成立，则第七判定装置将目标导纳Ytgt设定为上升值Ytup，使空燃比传感器元件温度上升。从而，空燃比传感器67的响应性变高。

第七判定装置，在这种状态下，和第三及第五判定装置一样，取得空燃比变动指标量AFD，并且，根据“对应于流过加热器的电流的量的值”，推定空燃比传感器元件温度TempS，根据该推定的空燃比传感器元件温度TempS，修正空燃比变动指标量AFD，取得(决定)通过该修正获得的空燃比变动指标量修正值(＝kh·AFD)，作为不平衡判定用参数X。之后，第七判定装置和第三及第五判定装置一样，根据该不平衡判定用参数X与不平衡判定用阈值Xth的比较，进行不平衡判定。

(实际的动作)

第七判定装置的CPU71，和其它判定装置一样，执行图12及图13所示的程序。进而，第七判定装置的CPU71每经过规定的时间进行图22至图24表示的程序。由于图12及图13的程序是已经说明过的，所以，只对图22至图24的程序进行说明。另外，对于用于进行与在图22至图24所示的步骤中的已经说明过的步骤相同的处理的步骤，赋予和已经说明过的步骤的标号相同的标号。

CPU71通过进行图22所示的空燃比传感器加热器控制程序，在下面的全部条件成立的情况下，在步骤2250中将目标导纳Ytgt设定成上升值Ytup，在除此之外的情况下，在步骤2240中将目标导纳Ytgt设定成通常值Ytujo。

·参数取得许可标志Xkyoka的值为“1”(参照在步骤2210中的“No”的判定)。

·在内燃机10的本次起动后，尚未得到不平衡判定结果(参照在步骤2220中的“Yes”的判定)。

·不平衡判定被保留(参照步骤2230中的“Yes”的判定)。

进而，CPU71通过步骤2020至步骤2060的处理，进行加热器控制。

CPU71每经过规定的取样时间ts，进行图23中由流程图所示的“第一不平衡判定程序”。根据该程序，在下面的全部的条件成立的情况下，在步骤2320中取得空燃比变动指标量AFD。该步骤2320的处理包括图14的步骤1410至步骤1440的处理。

·参数取得许可标志Xkyoka的值为“1”(参照步骤2305中的“Yes”的判定)。

·在内燃机10的本次起动后，尚未得到不平衡判定结果(参照步骤2310中的“Yes”的判定)。

·不平衡判定未被保留(参照步骤2315中的“Yes”的判定)。

并且，CPU71若确认在步骤2325中空燃比变动指标量AFD的取得完毕，则依次进行下面所述的步骤2330至步骤2340的处理，进入步骤2345。

步骤2330：CPU71根据加热器负荷Duty的平均值SD，推定空燃比传感器元件温度TempS。

步骤2335：CPU71通过将在步骤2330中推定的空燃比传感器元件温度TempS应用于图16所示的修正值计算表Map kh(TempS)(或者，修正值计算表Map kh another(TempS))，决定修正值kh。

步骤2340：CPU71取得将“在步骤2320中取得的空燃比变动指标量AFD”乘以“在步骤2335中取得的修正值kh”的值(＝kh·AFD)，作为暂定的空燃比变动指标量修正值，并且，取得(决定)该暂定的空燃比变动指标量修正值本身，作为暂定的不平衡判定用参数X。

之后，CPU71进行以下的处理，进入步骤2395。

·在暂定的不平衡判定用参数X比高侧阈值XHith大时，判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态(步骤2345及步骤2350)。

·暂定的不平衡判定用参数X比低侧阈值XLoth小时，判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态(步骤2355及步骤2360)。

·在暂定的不平衡判定用参数X在高侧阈值XHith以下、并且在低侧阈值XLoth以上时，保留不平衡判定(步骤2345、步骤2355及步骤2365)。

CPU71每经过规定的取样时间ts，进行由图24中的流程图表示的“第二不平衡判定程序”。根据该程序，在下面的全部条件成立的情况下，在步骤2440中取得空燃比变动指标量AFD。该步骤2440的处理包括图14的步骤1410至步骤1440的处理。

·参数取得许可标志Xkyoka的值为“1”(参照在步骤2410中的Yes”的判定)。

·在内燃机10的本次起动后，尚未得到不平衡判定结果(参照在步骤2420中的“Yes”的判定)。

·不平衡判定被保留(参照步骤2430中的“Yes”的判定)。

并且，CPU71若确认在步骤2450中空燃比变动指标量AFD的取得完毕，则依次进行下面所述的步骤2460至步骤2480的处理，进入步骤1460。

步骤2460：CPU71根据加热器负荷Duty的平均值SD，推定空燃比传感器元件温度TempS。

步骤2470：CPU71通过将在步骤2460中推定的空燃比传感器元件温度TempS应用于图16所示的修正值计算表Map kh(TempS)(或者，修正值计算表Map kh another(TempS))，决定修正值kh。

步骤2480：CPU71取得将“在步骤2440中取得的空燃比变动指标量AFD”乘以“在步骤2470中取得的修正值kh”的值(＝kh·AFD)，作为最终的空燃比变动指标量修正值，并且，取得(决定)该最终的空燃比变动指标量修正值本身，作为最终的不平衡判定用参数X。

之后，CPU71进入步骤1460以下的步骤，通过对在步骤2480中取得的最终的不平衡判定用参数X与不平衡判定用阈值Xth进行比较，进行和第三及第五判定装置的CPU71同样的不平衡判定。即，如果不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth大，则CPU71判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态(步骤1460及步骤1465)，如果不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth小，则CPU71判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态(步骤1460及步骤1470)。

如上面说明的那样，根据第七判定装置，在将空燃比传感器元件温度保持在通常温度的状态下，取得空燃比变动指标量AFD，根据对应于流过加热器678的电流的值，推定空燃比传感器元件温度TempS，根据该空燃比传感器元件温度TempS，修正空燃比变动指标量AFD，取得空燃比传感器变动指标量修正值。进而，CPU71取得该空燃比变动指标量修正值，作为暂定的不平衡判定用参数X，利用该暂定的不平衡判定用参数X进行不平衡判定。

其结果是，在能够判定是否发生了气缸间空燃比不平衡状态的情况下，不使空燃比传感器元件温度向上升温度上升。从而，可以避免空燃比传感器67提前恶化(老化)。

进而，第七判定装置，在判定利用暂定的不平衡判定用参数X不能判定是否发生了空燃比气缸间不平衡状态的情况下(保留不平衡判定的情况下)，使空燃比传感器元件温度向上升温度上升，在这种状态下取得空燃比变动指标量AFD。进而，根据对应于流过加热器678的电流的值，推定获得该空燃比变动指标量AFD时的空燃比传感器元件温度TempS。并且，第七判定装置，通过根据所推定的空燃比传感器元件温度TempS修正空燃比变动指标量AFD，取得空燃比变动指标量修正值，取得该空燃比变动指标量修正值，作为最终的不平衡判定用参数X。进而，第七判定装置利用该最终的不平衡判定用参数X，进行不平衡判定。从而，和第一、第三及第五判定装置一样，由于获得精度良好地表示各气缸空燃比之差的不平衡判定用参数X，所以，能够高精度地进行不平衡判定。

<第八种实施方式>

其次，对于根据本发明的第八种实施方式的判定装置(下面，简单地称之为“第八判定装置”)进行说明。

第八判定装置进行和第七判定装置同样的空燃比传感器加热器控制。即，在内燃机10的本次起动之后，在尚未获得不平衡判定结果的情况下，当参数取得许可条件成立时(参数取得许可标志Xkyoka被设定为“1”时)，不变更目标导纳Ytgt，保持通常时的目标导纳(通常值Ytujo)，在该状态下，获得空燃比变动指标量AFD。然后，第八判定装置采用该空燃比变动指标量AFD作为暂定的不平衡判定用参数X，并且，在取得了空燃比变动指标量AFD的期间，根据对应于流过加热器678的电流的值，推定空燃比传感器元件温度TempS。

其次，第八判定装置根据“推定的空燃比传感器元件温度TempS”决定高侧阈值XHi，并且，根据“推定的空燃比传感器元件温度TempS”决定比高侧阈值XHith小的低侧阈值XLoth。

其次，在暂定的不平衡判定用参数X比高侧阈值XHith大时，第八判定装置判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态。在得到该判定的情况下，第八判定装置至少在下一次内燃机10被起动之后、直到参数取得条件成立为止，不将目标导纳Ytgt设定成上升值Ytup。

另一方面，在暂定的不平衡判定用参数X比低侧阈值XLoth小时，第八判定装置判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态。在得到该判定的情况下，第八判定装置至少在下一次内燃机10被起动之后、直到参数取得条件成立为止，不将目标导纳Ytgt设定成上升值Ytup。

另一方面，在暂定的不平衡判定用参数X位于“高侧阈值XHith与低侧阈值XLoth之间”时，第八判定装置保留不平衡判定。

进而，和第七判定装置一样，第八判定装置，在保留作出不平衡判定结果的情况下，若参数取得条件成立，则将目标导纳Ytgt设定成上升值Ytup，使空燃比传感器元件温度上升。从而，提高空燃比传感器67的响应性。

第八判定装置，在这种状态下，和第四及第六判定装置一样，取得空燃比变动指标量AFD，并且，采用该空燃比变动指标量AFD作为不平衡判定用参数X。进而，第八判定装置，在取得该空燃比变动指标量AFD的期间，根据“对应于流过加热器678的电流的量的值”推定空燃比传感器元件温度TempS，根据该推定的空燃比传感器元件温度TempS，决定不平衡判定用阈值Xth。之后，第八判定装置和第四及第六判定装置一样，根据该不平衡判定用参数X与不平衡判定用阈值Xth的比较，进行不平衡判定。

(实际的动作)

第八判定装置的CPU71，和其它判定装置一样地进行图12及图13所示的程序。进而，第八判定装置的CPU71每经过规定的时间进行图22、图25及图26所示的程序。由于图12、图13及图22的程序是已经说明过的，所以只对图25及图26的程序进行说明。另外，对于用于和在图25及图26所示的程序中已经说明过的步骤进行相同的处理的步骤，赋予和已经说明过的步骤的标号相同的标号。

CPU71每经过规定的取样时间ts，进行图25中用流程图表示的“第一不平衡判定程序”，该程序只在将图23的步骤2335及步骤2340置换成图25的步骤2510及步骤2520这一点上与图23的程序不同。

即，在步骤2325中，若确认在步骤2325中空燃比变动指标量AFD的取得完毕，则CPU71进入步骤2330，根据加热器负荷Duty的平均值SD，推定空燃比传感器元件温度TempS。

其次，CPU71进入步骤2510，取得(决定)“在步骤2320中取得的空燃比变动指标量AFD”，原样不变地作为暂定的不平衡判定用参数X。

其次，CPU71在步骤2520中根据“在步骤2330中推定的空燃比传感器元件温度TempS”决定高侧阈值XHith，并且，根据“在步骤2330中推定的空燃比传感器元件温度TempS”决定低侧阈值XLoth。这时，高侧阈值XHith及低侧阈值XLoth都是以空燃比传感器元件温度TempS越高变得越大的方式决定的。

之后，CPU71进行步骤2345以下的处理，进入步骤2395。其结果是，根据暂定的不平衡判定用参数X进行不平衡判定，并且，在暂定的不平衡判定用参数X在高侧阈值XHith以下、并且在低侧阈值XLoth以上时，不平衡判定被保留。

CPU71每经过规定的取样时间ts，进行由图26中的流程图所示的“第二不平衡判定程序”。该程序只在将图24中的步骤2470及步骤2480置换成图26的步骤2610及步骤2620这一点上与图24的程序不同。

即，若确认在步骤2450中取得空燃比变动指标量AFD完毕，则CPU71进入步骤2460，根据加热器负荷Duty的平均值SD推定空燃比传感器元件温度TempS。

其次，CPU71进入步骤2610，取得(决定)“在步骤2440中取得的空燃比变动指标量AFD”，原样不变地作为最终的不平衡判定用参数X。

其次，CPU71在步骤2620中根据“在步骤2460中推定的空燃比传感器元件温度TempS”决定不平衡判定用阈值Xth。该步骤是与图17的步骤1710同样的步骤。从而，不平衡判定用阈值Xth是以空燃比传感器元件温度TempS越高变得越大的方式决定的。

之后，CPU71进行步骤1460以下的处理，通过比较在步骤2610中取得的不平衡判定用参数X和在步骤2620中决定的不平衡判定用阈值Xth，进行不平衡判定。即，如果不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth大，则CPU71判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态(步骤1460及步骤1465)，如果不平衡判定用参数X比不平衡判定用阈值Xth小，则CPU71判定为未发生气缸间空燃比不平衡状态(步骤1460及步骤1470)。

如上面说明的那样，根据第八判定装置，在将空燃比传感器元件温度保持在通常温度的状态下，取得空燃比变动指标量AFD，取得该空燃比变动指标量AFD作为暂定的不平衡判定用参数X。进而，第八判定装置根据对应于流过加热器678的电流的值，推定在取得该空燃比变动指标量AFD的期间的空燃比传感器元件温度TempS。进而，第八判定装置根据推定的空燃比传感器元件温度TempS，分别决定高侧阈值XHith及低侧阈值XLoth。并且，第八判定装置根据暂定的不平衡判定用参数X和高侧阈值XHith及低侧阈值XLoth的比较，进行不平衡判定。

其结果是，在能够判定是否发生了气缸间空燃比不平衡状态的情况下，不使空燃比传感器元件温度向上升温度上升。从而，可以避免空燃比传感器67提前恶化。

进而，第八判定装置在不能利用暂定的不平衡判定用参数X判定是否发生了气缸间空燃比不平衡状态的情况下(保留不平衡判定的情况下)，使空燃比传感器元件温度向上升温度上升，在该状态下，取得空燃比变动指标量AFD，作为最终的不平衡判定用参数X取得该空燃比变动指标量AFD。进而，第八判定装置根据对应于流过加热器678的电流的值，推定在取得该空燃比变动指标量AFD的期间的空燃比传感器元件温度TempS。并且，第八判定装置根据所推定的空燃比传感器元件温度TempS，决定不平衡判定用阈值Xth。

并且，第八判定装置利用该最终的不平衡判定用参数X和不平衡判定用阈值Xth，进行不平衡判定。从而，和第二、第四及第六判定装置一样，由于获得高精度地表示各气缸空燃比之差的不平衡判定用参数X，所以能够高精度地进行不平衡判定。

如上面说明的那样，根据本发明的各种实施方式的判定装置，推定与空燃比传感器67的响应性具有强的相关性的空燃比传感器元件温度(固体电解质层671的温度)，并且，根据该空燃比传感器元件温度决定“不平衡判定用参数和/或不平衡判定用阈值”。从而，不平衡判定用参数和/或不平衡判定用阈值成为反映依赖于空燃比传感器元件温度而变化的空燃比传感器67的响应性的值。其结果是，根据各种实施方式的判定装置，能够高精度地判定是否发生了气缸间空燃比不平衡状态。

本发明并不局限于上述实施方式，在本发明的范围内，可以采用各种变形例。例如，空燃比变动指标量AFD也可以是以下面所述的方式求出的参数。

(P1)空燃比变动指标量AFD也可以是对应于空燃比传感器67的输出值Vabyfs的轨迹长度(基本指标量)或检测空燃比abyfs的轨迹长度(基本指标量)的值。例如，可以通过每经过一定的取样时间ts取得输出值Vabyfs，并且，将该输出值Vabyfs变换成检测空燃比abyfs，将该检测空燃比abyfs与在一定的取样时间ts之前取得的检测空燃比abyfs之差的绝对值进行累计，求出检测空燃比abyfs的轨迹长度。

优选地，在每单位燃烧循环期间求出该轨迹长度。作为空燃比变动指标量AFD，也可以采用对于多个单位燃烧循环期间的轨迹长度的平均值(即，对应于轨迹长度的值)。另外，由于输出值Vabyfs的轨迹长度及检测空燃比abyfs的轨迹长度具有内燃机旋转速度NE越大则变得越大的倾向，所以，在不平衡判定中使用根据该轨迹长度的不平衡判定用参数的情况下，优选地，内燃机旋转速度NE越大，则使不平衡判定用阈值Xth越大。

(P2)可以作为基本指标量求出“空燃比传感器67的输出值Vabyfs或检测空燃比abyfs”的变化率的变化率(即，这些值相对于时间的二阶微分值)，作为对应于该基本指标量的值，求出空燃比变动指标量AFD。例如，空燃比变动指标量AFD也可以是“空燃比传感器67的输出值Vabyfs相对于时间的二阶微分值d²(Vabyfs)/dt²”的绝对值在单位燃烧循环期间的最大值，或者，“由上游侧空燃比传感器67的输出值Vabyfs表示的检测空燃比abyfs相对于时间的二阶微分值d²(abyfs)/dt²”的绝对值在单位燃烧循环期间的最大值。

例如，可以按照如下的方式取得检测空燃比abyfs的变化率的变化率。

·每经过一定的取样时间ts，取得输出值Vabyfs。

·将该输出值Vabyfs变换成检测空燃比abyfs。

·取得该检测空燃比abyfs与在一定的取样时间ts之前取得的检测空燃比abyfs之差，作为检测空燃比abyfs的变化率。

·取得该检测空燃比abyfs的变化率与在一定的取样时间ts之前取得的检测空燃比abyfs变化率之差，作为检测空燃比abyfs变化率的变化率(二阶微分值d²(abyfs)/dt²)。

在这种情况下，从“单位燃烧循环期间内取得的多个检测空燃比abyfs的变化率的变化率”中，选择“绝对值的最大值”作为代表值，对于多个单位燃烧循环期间，求出这种代表值，作为空燃比变动指标量AFD，采用获得的多个代表值的绝对值的平均值。

进而，上述各个判定装置采用微分值d(abyfs)/dt(检测空燃比变化率ΔAF)作为基本指标量，采用根据该基本指标量的绝对值的单位燃烧循环期间的平均值的值，作为空燃比变动指标量AFD。

与此相对，上述各个判定装置取得微分值d(abyfs)/dt(检测空燃比变化率ΔAF)作为基本指标量，从在单位燃烧循环期间获得的多个微分值d(abyfs)/dt中的具有正的值的数据中，取得绝对值最大的值P1，并且，从在同一单位燃烧循环期间获得的微分值d(Vabyfs)/dt中的具有负的值的数据中，取得绝对值最大的值P2，采用值P1的绝对值及值P2的绝对值中的大的一个作为基本指标量。并且，上述各个判定装置也可以采用对于多个单位燃烧循环期间获得的基本指标量的绝对值的平均值，作为就空燃比变动指标量AFD。

进而，上述各个判定装置例如也可以应用于V型发动机。在这种情况下，V型发动机可以在属于右气缸侧体的两个以上气缸的比排气集合部靠下游处，配备右气缸侧体上游侧催化剂(在所述内燃机的排气通路上，配置在比所述多个气缸中的至少两个以上的气缸的从燃烧室排出的排气汇集的排气集合部靠下游侧的部位处的催化剂)，在属于左气缸侧体的两个以上气缸的比排气集合部靠下游处，配备左气缸侧体上游侧催化剂(在所述内燃机的排气通路上，配置在比所述多个气缸中的至少两个以上气缸之外的剩余的两个以上气缸的从燃烧室排出的排气汇集的排气集合部靠下游侧的部位处的催化剂)。

进而，V型发动机可以在右气缸侧体上游侧催化剂的上游及下游，配备有右气缸侧体用的上游侧空燃比传感器及下游侧空燃比传感器，在左气缸侧体上游侧催化剂的上游及下游，配备左气缸侧体用的上游侧空燃比传感器及下游侧空燃比传感器。各个上游侧空燃比传感器和上述空燃比传感器67一样，配置在各个气缸侧体的排气集合部和各个气缸侧体的上游侧催化剂之间。在这种情况下，根据“右气缸侧体用上游侧空燃比传感器及下游侧空燃比传感器的各个输出值”进行右气缸侧体用主反馈控制及副反馈控制，与之独立地根据“左气缸侧体用上游侧空燃比传感器及下游侧空燃比传感器的各个输出值”进行左气缸侧体用主反馈控制及副反馈控制。

在这种情况下，判定装置根据右气缸侧体用的上游侧空燃比传感器的输出值，求出右气缸侧体用的“对应于空燃比变动指标量AFD的不平衡判定用参数X”，利用该参数，可以判定在属于右气缸侧体的气缸间是否发生气缸间空燃比不平衡状态。

同样地，判定装置根据左气缸侧体用的上游侧空燃比传感器的输出值，求出左气缸侧体用的“对应于空燃比变动指标量AFD的不平衡判定用参数X”，利用该参数，可以判定在属于左气缸侧体的气缸间是否发生气缸间空燃比不平衡状态。

加之，上述各个判定装置也可以按照吸入空气流量Ga越大不平衡判定用阈值Xth(包括高侧阈值XHith及低侧阈值XLoth)变得越大的方式，变更该不平衡判定用阈值Xth。这是因为，由于保护罩67b及67c的存在，因而吸入空气流量Ga越小，空燃比传感器67的响应性变得越低。

进而，所述高侧阈值XHith是所述不平衡判定用阈值Xth以上的值，所述低侧阈值XLoth是比所述不平衡判定用阈值Xth小的值，这样是合适的。但是，在暂定的不平衡判定用参数X比高侧阈值XHith大时，只要是能够明确地断定为正发生气缸间空燃比不平衡状态的值，则所述高侧阈值XHith也可以是比所述不平衡判定用阈值Xth小的值。同样地，在暂定的不平衡判定用参数X比低侧阈值XLoth小时，低侧阈值XLoth只要是能够明确地断定没有发生气缸间空燃比不平衡状态的值即可。

进而，上述各个判定装置配备有指示燃料喷射量控制机构，该指示燃料喷射量控制机构以使供应给所述两个以上的气缸的燃烧室的混合气的空燃比成为目标空燃比的方式，控制所述指示燃料喷射量(图12及图13的程序)。该指示燃料喷射量控制机构包括空燃比反馈控制机构，所述空燃比反馈控制机构根据由空燃比传感器67的输出值Vabyfs表示的空燃比(检测空燃比abyfs)和目标空燃比abyfr，以使它们相一致的方式计算出空燃比反馈量(DFi)，根据该空燃比反馈量(DFi)，决定(调整、控制)所述指示燃料喷射量(图12的步骤1240及图13的程序)。另外，指示燃料喷射量控制机构也可以不包括有关的空燃比反馈控制机构，例如，可以是前馈控制机构，所述前馈控制机构决定(控制)将由吸入空气流量和内燃机旋转速度确定的气缸内吸入空气量(在一次进气行程中吸入一个气缸的空气量)Mc除以目标空燃比abyfr的值，作为指示燃料喷射量。即，也可以将图12的程序的主反馈量DFi设定为“0”。

进而，上述各个判定装置的加热器控制机构，也可以在实际的导纳Yact比“从目标导纳Ytgt中减去正的规定值α的值”小的情况下，将所述加热器负荷Duty设定成100％(即，将对加热器678的通电量设定成最大值)，在实际的导纳Yact比“目标导纳Ytgt加上正的规定值α的值”大的情况下，将所述加热器负荷Duty设定为“0”(即，将对加热器678的通电量设定成最小值)，在实际的导纳Yact位于“从目标导纳Ytgt中减去正的规定值α的值”与“目标导纳Ytgt加上正的规定值α的值”之间的情况下，将加热器负荷Duty设定成“比0大比100％小的规定值(例如50％)”。

另外，上述各个判定装置中的不平衡判定机构，优选地，

从“指示所述加热器控制机构进行所述传感器元件部温度上升控制的时刻”起经过规定的延迟时间Tdelay之后，“开始空燃比变动指标量AFD(实际上，为检测空燃比变化率ΔAF)的取得”。

在增大对加热器678的通电量之后、到空燃比传感器元件温度实际上升为止，具有规定的时间。从而，根据上述结构，在通过空燃比传感器元件温度变高、空燃比传感器67的响应性变得足够高的时刻以后，可以根据空燃比传感器67的输出值Vabyfs取得空燃比变动指标量AFD。从而，能够取得以更高的精度表示各气缸空燃比之差的不平衡判定用参数X。

在这种情况下，所述不平衡判定机构可以构成为所述排气的温度Tex越高，则将所述规定的延迟时间Tdelay设定得越短。排气的温度Tex越高，空燃比传感器元件温度越迅速上升。从而，排气温度Tex越高，可以将所述延迟时间Tdelay设定得越短。

排气温度Tex可以利用排气温度传感器取得，也可以根据“与排气温度Tex具有相关性的内燃机10的运转参数(例如，利用空气流量计61测定的吸入空气流量Ga、负荷KL及内燃机旋转速度NE等)”来推定。

更具体地说，如图27所示，各个判定装置的不平衡判定机构以“吸入空气流量Ga或负荷KL”越大、所述延迟时间Tdelay越短的方式设定所述延迟时间Tdelay。

进而，第五及第六判定装置，也可以在内燃机10起动之后，在内燃机10热车结束的时刻(热车完全结束时刻，具体地说，冷却水温THW变成表示完全热车的阈值冷却水温THWth的时刻)，在加热器控制机构中开始“所述传感器元件温度上升控制”，并且，在“空燃比变动指标量AFD的取得完毕的时刻”，在加热器控制机构中结束“所述传感器元件部温度上升控制”。

在内燃机10起动后，在内燃机的热车未完毕的情况下，排气中的水分容易被冷却变成水滴。在这样的水滴附着到空燃比传感器67上(下面。也表示为“空燃比传感器着水”)可能性高的情况下，若通过传感器元件部温度上升控制使传感器元件部的温度上升，则在实际上空燃比传感器67着水的情况下，在传感器元件部产生大的温度起伏，存在着传感器元件部破裂(破损)的危险性。从而，在内燃机刚刚起动之后立即进行传感器元件部温度上升控制并不是一个好办法。

另一方面，在内燃机10的热车完毕的时刻以后，空燃比传感器67不容易着水。从而，如上述结构那样，即使在内燃机10的热车完毕的时刻开始传感器元件部温度上升控制，空燃比传感器67破损的可能性也低。而且，根据上述结构，在参数取得条件成立的时刻，由于空燃比传感器元件温度变得足够高的频度增高，所以，可以增大取得高精度不平衡判定用参数的机会。

进而，上述各种实施方式的判定装置，采用通过根据空燃比传感器元件温度TempS进行空燃比变动指标量AFD的修正而得到的空燃比变动指标量修正值作为不平衡判定用参数X，和根据空燃比传感器元件温度TempS进行不平衡判定用阈值Xth的决定，也可以一并进行。

另外，在上述实施方式中，取得空燃比变动指标量AFD之后，求出空燃比变动指标量修正值，但是，各种实施方式，也可以每当取得检测空燃比变化率ΔAF，就利用修正值kh对检测空燃比变化率ΔAF进行修正，取得根据该修正的检测空燃比变化率ΔAF获得的空燃比变动指标量AFD，作为空燃比变动指标量修正值(即，不平衡判定用参数)。

Claims (4)

1.一种内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置，所述气缸间空燃比不平衡判定装置适用于具有多个气缸的多气缸内燃机，所述气缸间空燃比不平衡判定装置配备有： 

空燃比传感器，所述空燃比传感器配置在所述内燃机的排气通路的排气汇集部或者比所述排气通路的所述排气汇集部更靠下游侧的部位，从所述多个气缸中的两个以上的气缸排出的排气在所述排气汇集部汇集，所述空燃比传感器包含有空燃比检测部，所述空燃比检测部具有固体电解质层、形成于该固体电解质层的一面的排气侧电极层、覆盖该排气侧电极层且所述排气到达的扩散阻力层、以及形成于该固体电解质层的另一面且显露在大气室内的大气侧电极层，通过在所述排气侧电极层和所述大气侧电极层之间施加规定的电压，所述空燃比传感器根据在所述固体电解质层流通的临界电流，输出与从配置了所述空燃比传感器的部位通过的排气的空燃比相对应的输出值， 

多个燃料喷射阀，所述燃料喷射阀与所述两个以上的气缸的每一个相对应地配置，并且，分别喷射与指示燃料喷射量相对应的量的燃料，该燃料为包含在供应给所述两个以上的气缸的每一个的燃烧室的混合气体中的燃料， 

不平衡判定机构，在规定的参数取得条件成立的期间、即参数取得期间，所述不平衡判定机构根据所述空燃比传感器的输出值取得空燃比变动指标量，其中，从配置了所述空燃比传感器的部位通过的排气的空燃比的变动越大，则所述空燃比变动指标量越大，并且，所述不平衡判定机构对根据该取得的空燃比变动指标量求出的不平衡判定用参数和规定的不平衡判定用阈值进行比较，进行不平衡判定，当该不平衡判定用参数比该不平衡判定用阈值大时，判定为产生了气缸间空燃比不平衡状态，并且，当该不平衡判定用参数比该不平衡判定用阈值小时，判定为未产生气缸间空燃比不平衡状态，其中， 

所述不平衡判定机构包括： 

元件温度推定机构，所述元件温度推定机构推定在所述参数取得期间的所述固体电解质层的温度、即空燃比传感器元件温度， 

比较准备机构，在进行所述不平衡判定用参数和所述不平衡判定用阈值的所述比较之前，所述比较准备机构进行下述至少一个确定： 

不平衡判定用参数的确定：通过对所述取得的空燃比变动指标量实施下述修正，取得空燃比变动指标量修正值，将与该空燃比变动指标量修正值相对应的值确定为所述不平衡判定用参数，所述修正为：所述推定的空燃比传感器元件温度越比特定温度高，则越使所述取得的空燃比变动指标量减少；和/或该推定的空燃比传感器元件温度越比该特定温度低，则越使所述取得的空燃比变动指标量增大,

不平衡判定用阈值的确定：以所述推定的空燃比传感器元件温度越高、则所述不平衡判定用阈值越大的方式，根据所述推定的空燃比传感器元件温度，确定所述不平衡判定用阈值。 

2.如权利要求1所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于， 

所述空燃比传感器包括加热器，所述加热器通过电流流通而发热，所述加热器对包含所述固体电解质层、所述排气侧电极层和所述大气侧电极层的传感器元件部进行加热， 

所述气缸间空燃比不平衡判定装置还包括加热器控制机构，所述加热器控制机构以对应于所述固体电解质层的实际的导纳或阻抗的值与规定的目标值之差变小的方式控制所述加热器的发热量， 

所述元件温度推定机构至少根据与流通于所述加热器的电流的量相对应的值来推定所述空燃比传感器元件温度。 

3.如权利要求2所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于， 

所述元件温度推定机构还根据与所述排气的温度相关的所述内燃机的运转参数来推定所述空燃比传感器元件温度。 

4.如权利要求3所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于， 

所述不平衡判定机构对所述加热器控制机构进行指示，以便所述加热器控制机构在所述参数取得期间进行使在所述参数取得期间的所述传感器元件部的温度比在所述参数取得期间以外的期间的所述传感器元件部的温度高的传感器元件部温度上升控制， 

所述加热器控制机构当被指示进行所述传感器元件部温度上升控制时，通过使所述目标值与未被指示进行所述元件部温度上升控制时的值不同，实现所述传感器元件部温度上升控制。 

Images