JP2011163229A - Device for determining air-fuel ratio imbalance between cylinders of multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Device for determining air-fuel ratio imbalance between cylinders of multi-cylinder internal combustion engine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately determine the air-fuel ratio imbalance between cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine. <P>SOLUTION: The multi-cylinder internal combustion engine includes a plurality of combustion chambers 21, fuel injection valves 25 arranged corresponding to the combustion chambers, respectively, an emission control catalyst 43, an upstream side air-fuel ratio sensor 55 arranged upstream of the emission control catalyst, and a downstream side air-fuel ratio sensor 56 arranged downstream of the emission control catalyst, wherein richer air-fuel ratio control for determining the malfunction of the downstream side air-fuel ratio sensor is executed to control the air-fuel ratio of mixture formed in each combustion chamber to be a richer air-fuel ratio than a theoretical air-fuel ratio when required for determining whether the downstream side air-fuel ratio sensor is malfunctioned or not. When the richer air-fuel ratio control for determining the malfunction of the downstream side air-fuel ratio sensor is executed, this device for determining the air-fuel ratio imbalance between cylinders executes determination of the air-fuel ratio imbalance between the cylinders to estimate the air-fuel ratio of the mixture formed in each combustion chamber and determine whether the deviation occurs or not between the estimated air-fuel ratios of the mixture. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、多気筒内燃機関の気筒間空燃比インバランス判定装置に関する。   The present invention relates to an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine.

複数の燃焼室を備えた多気筒内燃機関であって、各燃焼室に対応して燃料噴射弁が配置されており、これら燃料噴射弁から対応する燃焼室に燃料が噴射される多気筒内燃機関において、燃焼室から排出される排気エミッションを可能な限り低減するためには、各燃料噴射弁から噴射される燃料の量が全て等しく最適な量に制御されていることが好ましい。すなわち、上記多気筒内燃機関において、例えば、燃焼室から排出される排気エミッションを可能な限り低減することができる量が燃料噴射弁から噴射させるべき燃料の量(すなわち、最適な量)とされる場合に、いずれかの燃料噴射弁から噴射される燃料の量がこの最適な量に制御されていないと、燃焼室から排出される排気エミッションが予想外に増大してしまう可能性がある。   A multi-cylinder internal combustion engine having a plurality of combustion chambers, wherein a fuel injection valve is arranged corresponding to each combustion chamber, and fuel is injected from the fuel injection valve into the corresponding combustion chamber In order to reduce the exhaust emission discharged from the combustion chamber as much as possible, it is preferable that the amounts of fuel injected from the respective fuel injection valves are all controlled to be equal and optimal. That is, in the multi-cylinder internal combustion engine, for example, the amount that can reduce the exhaust emission discharged from the combustion chamber as much as possible is the amount of fuel to be injected from the fuel injection valve (that is, the optimum amount). In this case, if the amount of fuel injected from any one of the fuel injection valves is not controlled to this optimum amount, the exhaust emission discharged from the combustion chamber may increase unexpectedly.

したがって、上記多気筒内燃機関において、いずれかの燃料噴射弁から噴射される燃料の量が最適な量に制御されていない場合、すなわち、各燃焼室に形成される混合気の空燃比の間に差が生じている場合、このことを把握することは、燃焼室から排出される排気エミッションを可能な限り低減するという観点からは非常に重要である。   Therefore, in the multi-cylinder internal combustion engine, when the amount of fuel injected from any one of the fuel injection valves is not controlled to an optimum amount, that is, between the air-fuel ratios of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber. If there is a difference, grasping this fact is very important from the viewpoint of reducing the exhaust emission discharged from the combustion chamber as much as possible.

このように、各燃焼室に形成される混合気の空燃比の間に差が生じていること(以下このことを「気筒間空燃比インバランス」という)を検出するための装置が特許文献1に開示されている。   As described above, Patent Document 1 discloses an apparatus for detecting a difference between the air-fuel ratios of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber (hereinafter referred to as “inter-cylinder air-fuel ratio imbalance”). Is disclosed.

特許文献1に開示されている装置では、排気ガス中の酸素濃度を検出することによって排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサが排気通路に配置されており、この空燃比センサの出力値の変化の周波数をこれに関する所定の参照値と比較し、或いは、この空燃比センサの出力値の軌跡の長さをこれに関する所定の参照値と比較し、空燃比センサの出力値の変化の周波数がこれに関する所定の参照値からずれているとき、或いは、空燃比センサの出力値の軌跡の長さがこれに関する所定の参照値からずれているときに、気筒間空燃比インバランスが生じていると判定される。   In the apparatus disclosed in Patent Document 1, an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of exhaust gas by detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage, and the output value of this air-fuel ratio sensor is The frequency of change is compared with a predetermined reference value related thereto, or the length of the locus of the output value of the air-fuel ratio sensor is compared with a predetermined reference value related thereto, and the frequency of change of the output value of the air-fuel ratio sensor is determined. When there is a deviation from a predetermined reference value related to this, or when the length of the locus of the output value of the air-fuel ratio sensor deviates from a predetermined reference value related to this, an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance occurs. Determined.

米国特許第7152594号明細書US Pat. No. 7,152,594 特開2009−13967号公報JP 2009-13967 A

ところで、特許文献1に開示されている多気筒内燃機関において、各燃焼室に形成される混合気の空燃比(以下この空燃比を単に「混合気の空燃比」という)によって空燃比センサの出力特性が異なる。すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比または略理論空燃比に制御されている場合と、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されている場合と、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている場合とでは、空燃比センサの出力特性が異なる。したがって、それぞれの場合において、気筒間空燃比インバランスの判定精度が異なることになる。   Incidentally, in the multi-cylinder internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, the output of the air-fuel ratio sensor is determined by the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber (hereinafter, this air-fuel ratio is simply referred to as “air-fuel ratio of the air-fuel mixture”). The characteristics are different. That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric or substantially stoichiometric air-fuel ratio, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, The output characteristic of the air-fuel ratio sensor is different from the case where the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, in each case, the determination accuracy of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance is different.

そこで、本発明の目的は、多気筒内燃機関において、気筒間空燃比インバランスを精度高く判定することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to determine an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance with high accuracy in a multi-cylinder internal combustion engine.

上記目的を達成するために、本願の1番目の発明は、複数の燃焼室と、これら燃焼室にそれぞれ対応して配置された燃料噴射弁と、燃焼室から排出される排気ガス中の特定成分を浄化するために排気通路に配置された排気浄化触媒と、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を検出するために前記排気浄化触媒よりも上流の排気通路に配置された上流側空燃比センサと、前記排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比を検出するために前記排気浄化触媒よりも下流の排気通路に配置された下流側空燃比センサと、を備え、前記下流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定すべきときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する下流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行される多気筒内燃機関において、前記下流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記上流側空燃比センサの出力に基づいて各燃焼室に形成される混合気の空燃比を推定して該推定された混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定する気筒間空燃比インバランス判定を実行する気筒間空燃比インバランス判定装置である。   In order to achieve the above object, a first invention of the present application includes a plurality of combustion chambers, fuel injection valves arranged corresponding to the combustion chambers, and specific components in exhaust gas discharged from the combustion chambers. An exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage for purifying the exhaust gas and an upstream air-fuel ratio disposed in the exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber A downstream air-fuel ratio sensor disposed in an exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the exhaust purification catalyst. A rich air-fuel ratio for determining an abnormality in the downstream air-fuel ratio sensor that controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio when it should be determined whether or not there is an abnormality Control is executed In a cylinder internal combustion engine, when the rich air-fuel ratio control for abnormality determination of the downstream air-fuel ratio sensor is being executed, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is estimated based on the output of the upstream air-fuel ratio sensor Thus, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination device executes an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination that determines whether or not there is a deviation between the estimated air-fuel ratios of the air-fuel mixture.

燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を検出するために排気通路に配置された空燃比センサ、すなわち、本発明の上流側空燃比センサの出力値に基づいて各燃焼室に形成される混合気の空燃比を推定する場合、その推定精度は、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されていたり理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されていたりするときに比べて、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときのほうが高い。したがって、上流側空燃比センサの出力値に基づいて推定される各燃焼室に形成される混合気の空燃比を用いて、これら混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定する場合、その判定精度も、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されていたり理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されていたりするときに比べて、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときのほうが高い。   An air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber, that is, a mixture formed in each combustion chamber based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor of the present invention When estimating the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, the accuracy of the estimation is higher than that when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. This is higher when the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, using the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber estimated based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, it is determined whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of these air-fuel mixtures. In this case, the determination accuracy is higher than that when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. It is higher when the air-fuel ratio is controlled to be richer than that.

ここで、本願の1番目の発明よれば、下流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定するために各燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、上流側空燃比センサの出力値に基づいて各燃焼室に形成される混合気の空燃比が推定され、これら推定された混合気の空燃比に基づいて各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かが判定されることから、その判定精度が高い。   Here, according to the first invention of the present application, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is richer than the stoichiometric air-fuel ratio in order to determine whether an abnormality has occurred in the downstream air-fuel ratio sensor. When the air-fuel ratio is controlled, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is estimated based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, and each air-fuel ratio is estimated based on the estimated air-fuel ratio of the air-fuel mixture. Since it is determined whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber, the determination accuracy is high.

さらに、本願の1番目の発明によれば、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定するときに、その判定精度を高めるべく、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定する目的のためだけに各燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されるのではなく、下流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定するために各燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かが判定される。すなわち、本発明によれば、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定するときに、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定する目的のためだけに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する必要がない。このため、本発明によれば、内燃機関の燃費の低下を抑制しつつ、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定することができる。   Further, according to the first invention of the present application, when determining whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber, in order to increase the determination accuracy, The air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixture formed. Instead, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio in order to determine whether an abnormality has occurred in the downstream air-fuel ratio sensor. Sometimes, it is determined whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixtures formed in the combustion chambers. That is, according to the present invention, when it is determined whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixtures formed in the combustion chambers, there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixtures formed in the combustion chambers. Therefore, it is not necessary to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining whether or not this occurs. For this reason, according to the present invention, it is possible to determine whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixtures formed in the respective combustion chambers while suppressing a decrease in fuel consumption of the internal combustion engine.

また、上記目的を達成するために、本願の2番目の発明は、上記1番目の発明において、前記上流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定すべきときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が前記多気筒内燃機関において実行されるようになっており、該上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記気筒間空燃比インバランス判定を実行する気筒間空燃比インバランス判定装置である。   In order to achieve the above object, the second invention of the present application is formed in each combustion chamber in the first invention when it is determined whether or not an abnormality has occurred in the upstream air-fuel ratio sensor. The upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio is executed in the multi-cylinder internal combustion engine. The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination device executes the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination when the rich air-fuel ratio control for side air-fuel ratio sensor abnormality determination is being executed.

この本願の2番目の発明によれば、上流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定するために混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときにも気筒間空燃比インバランス判定が実行されることから、気筒間空燃比インバランス判定の実行機会が増える。   According to the second invention of this application, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio in order to determine whether or not an abnormality has occurred in the upstream air-fuel ratio sensor. In addition, since the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination is executed, the execution opportunity of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination increases.

また、上記目的を達成するために、本願の3番目の発明は、上記2番目の発明において、前記上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記上流側空燃比センサに異常が生じていないと判定された場合に前記気筒間空燃比インバランス判定を実行する気筒間空燃比インバランス判定装置である。   In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the upstream air-fuel ratio is controlled when the upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control is being executed. The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination device executes the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination when it is determined that no abnormality has occurred in the sensor.

この本願の3番目の発明によれば、正常な上流側空燃比センサの出力値に基づいて気筒間空燃比インバランス判定が実行されることから、気筒間空燃比インバランス判定の精度が高い。   According to the third aspect of the present invention, since the determination of the air-fuel ratio imbalance among cylinders is executed based on the output value of the normal upstream air-fuel ratio sensor, the accuracy of the air-fuel ratio imbalance determination between cylinders is high.

また、上記目的を達成するために、本願の4番目の発明は、複数の燃焼室と、これら燃焼室にそれぞれ対応して配置された燃料噴射弁と、燃焼室から排出される排気ガス中の特定成分を浄化するために排気通路に配置された排気浄化触媒と、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を検出するために前記排気浄化触媒よりも上流の排気通路に配置された上流側空燃比センサと、を備え、前記上流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定すべきときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行される多気筒内燃機関において、前記上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記上流側空燃比センサの出力に基づいて各燃焼室に形成される混合気の空燃比を推定して該推定された混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定する気筒間空燃比インバランス判定を実行する気筒間空燃比インバランス判定装置である。   In order to achieve the above object, a fourth invention of the present application includes a plurality of combustion chambers, fuel injection valves respectively disposed corresponding to the combustion chambers, and exhaust gas discharged from the combustion chambers. An exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage for purifying specific components, and an upstream side disposed in the exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber An air-fuel ratio sensor, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber when determining whether or not an abnormality has occurred in the upstream air-fuel ratio sensor is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. In the multi-cylinder internal combustion engine in which the rich air-fuel ratio control for determining upstream air-fuel ratio sensor abnormality is controlled, the upstream air-fuel ratio control is performed when the rich air-fuel ratio control for determining upstream air-fuel ratio sensor abnormality is being executed. For sensor output Cylinders for executing the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination for estimating the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber and determining whether there is a deviation between the estimated air-fuel ratios of the air-fuel mixture It is an inter-air-fuel ratio imbalance determination device.

燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を検出するために排気通路に配置された空燃比センサ、すなわち、本発明の上流側空燃比センサの出力値に基づいて各燃焼室に形成される混合気の空燃比を推定する場合、その推定精度は、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されていたり理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されていたりするときに比べて、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときのほうが高い。したがって、上流側空燃比センサの出力値に基づいて推定される各燃焼室に形成される混合気の空燃比を用いて、これら混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定する場合、その判定精度も、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されていたり理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されていたりするときに比べて、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときのほうが高い。   An air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber, that is, a mixture formed in each combustion chamber based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor of the present invention When estimating the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, the accuracy of the estimation is higher than that when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. This is higher when the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, using the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber estimated based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, it is determined whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of these air-fuel mixtures. In this case, the determination accuracy is higher than that when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. It is higher when the air-fuel ratio is controlled to be richer than that.

ここで、本願の4番目の発明によれば、上流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定するために各燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、上流側空燃比センサの出力値に基づいて各燃焼室に形成される混合気の空燃比が推定され、これら推定された混合気の空燃比に基づいて各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かが判定されることから、その判定精度が高い。   Here, according to the fourth aspect of the present invention, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is richer than the stoichiometric air-fuel ratio in order to determine whether or not an abnormality has occurred in the upstream air-fuel ratio sensor. When the air-fuel ratio is controlled to a proper air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is estimated based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor, and based on the estimated air-fuel ratio of the air-fuel mixture Since it is determined whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber, the determination accuracy is high.

さらに、本願の4番目の発明によれば、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定するときに、その判定精度を高めるべく、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定する目的のためだけに各燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されるのではなく、上流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定するために各燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かが判定される。すなわち、本発明によれば、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定するときに、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定する目的のためだけに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する必要がない。このため、本発明によれば、内燃機関の燃費の低下を抑制しつつ、各燃焼室に形成される混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定することができる。   Furthermore, according to the fourth aspect of the present invention, when determining whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber, each combustion chamber has The air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixture formed. Instead, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio in order to determine whether or not an abnormality has occurred in the upstream air-fuel ratio sensor. Sometimes, it is determined whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixtures formed in the combustion chambers. That is, according to the present invention, when it is determined whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixtures formed in the combustion chambers, there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixtures formed in the combustion chambers. Therefore, it is not necessary to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining whether or not this occurs. For this reason, according to the present invention, it is possible to determine whether or not there is a deviation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixtures formed in the respective combustion chambers while suppressing a decrease in fuel consumption of the internal combustion engine.

また、上記目的を達成するために、本願の5番目の発明は、上記4番目の発明において、前記上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記上流側空燃比センサに異常が生じていないと判定された場合に前記気筒間空燃比インバランス判定を実行する気筒間空燃比インバランス判定装置である。   In order to achieve the above object, according to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the upstream air-fuel ratio is controlled when the upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control is being executed. The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination device executes the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination when it is determined that no abnormality has occurred in the sensor.

この本願の5番目の発明によれば、正常な上流側空燃比センサの出力値に基づいて気筒間空燃比インバランス判定が実行されることから、気筒間空燃比インバランス判定の精度が高い。   According to the fifth aspect of the present application, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination is executed based on the normal output value of the upstream air-fuel ratio sensor, so the accuracy of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination is high.

また、上記目的を達成するために、本願の6番目の発明は、上記1〜5番目の発明のいずれか1つにおいて、前記多気筒内燃機関の運転が始動されるときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する機関始動時リッチ空燃比制御、または、前記燃料噴射弁からの燃料の噴射が停止された後に前記燃料噴射弁からの燃料の噴射が再開されるときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する燃料噴射停止後リッチ空燃比制御、または、前記排気浄化触媒の温度が予め定められた許容上限温度よりも高いときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する排気浄化触媒用リッチ空燃比制御が前記多気筒内燃機関において実行されるようになっており、前記機関始動時リッチ空燃比制御が実行されているとき、或いは、前記燃料噴射停止後リッチ空燃比制御が実行されているとき、或いは、前記排気浄化触媒用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記気筒間空燃比インバランス判定を実行する気筒間空燃比インバランス判定装置である。   In order to achieve the above object, according to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the combustion chamber is formed in each combustion chamber when the operation of the multi-cylinder internal combustion engine is started. Engine rich air-fuel ratio control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, or after the fuel injection from the fuel injection valve is stopped, Rich air-fuel ratio control after stopping fuel injection that controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio when fuel injection is resumed, or the exhaust purification catalyst The rich air-fuel ratio control for the exhaust purification catalyst for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio when the temperature is higher than a predetermined allowable upper limit temperature. Performed in a cylinder internal combustion engine When the rich air-fuel ratio control at the time of starting the engine is being executed, or when the rich air-fuel ratio control after the stop of fuel injection is being executed, or the rich air-fuel ratio for the exhaust purification catalyst The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination device executes the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination when control is being executed.

この本願の6番目の発明によれば、多気筒内燃機関の運転が始動されるとき、或いは、燃料噴射弁からの燃料の噴射が停止された後に燃料噴射弁からの燃料の噴射が再開されるとき、或いは、排気浄化触媒の温度が予め定められた許容上限温度よりも高いときにも気筒間空燃比インバランス判定が実行されることから、気筒間空燃比インバランス判定の実行機会が増える。   According to the sixth invention of this application, the fuel injection from the fuel injection valve is resumed when the operation of the multi-cylinder internal combustion engine is started or after the fuel injection from the fuel injection valve is stopped. Or when the temperature of the exhaust purification catalyst is higher than a predetermined allowable upper limit temperature, the determination of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination is executed.

図1は、本発明の気筒間空燃比インバランス判定装置が適用された火花点火式の多気筒内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of a spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine to which an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determining apparatus according to the present invention is applied. 図2は、上流側触媒および下流側触媒の浄化性能を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the purification performance of the upstream catalyst and the downstream catalyst. 図3(A)は、上流側空燃比センサの出力特性を示した図であり、図3(B)は、下流側空燃比センサの出力特性を示した図である。3A is a diagram showing the output characteristics of the upstream air-fuel ratio sensor, and FIG. 3B is a diagram showing the output characteristics of the downstream air-fuel ratio sensor. 図4は、目標空燃比を決定するために利用されるマップを示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a map used for determining the target air-fuel ratio. 図5は、燃料噴射弁から燃料を噴射する時間を算出するフローチャートの一例を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a flowchart for calculating the time for injecting fuel from the fuel injection valve. 図6は、空燃比補正係数を算出するフローチャートの一例を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a flowchart for calculating the air-fuel ratio correction coefficient. 図7は、スキップ増量値およびスキップ減量値を算出するフローチャートの一例を示した図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a flowchart for calculating the skip increase value and the skip decrease value. 図8(A)は、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されているときに全ての燃料噴射弁が正常である場合の上流側空燃比センサの出力値の推移を示した図であり、図8(B)は、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されているときに第1気筒♯1に対応する燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう異常があって残りの燃料噴射弁が正常である場合の上流側空燃比センサの出力値の推移を示した図であり、図8(C)は、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されているときに第1気筒♯1に対応する燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない異常があって残りの燃料噴射弁が正常である場合の上流側空燃比センサの出力値の推移を示した図である。FIG. 8A is a diagram showing the transition of the output value of the upstream air-fuel ratio sensor when all the fuel injection valves are normal when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. FIG. 8B shows that when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, an amount of fuel larger than the command fuel injection amount is injected into the fuel injection valve corresponding to the first cylinder # 1. FIG. 8C is a diagram showing the transition of the output value of the upstream side air-fuel ratio sensor when the remaining fuel injection valve is normal, and FIG. 8C shows the air-fuel ratio of the mixture to the stoichiometric air-fuel ratio. The upstream air-fuel ratio when the fuel injection valve corresponding to the first cylinder # 1 has an abnormality that only an amount of fuel smaller than the command fuel injection amount is injected and the remaining fuel injection valves are normal when controlled It is the figure which showed transition of the output value of a sensor. 図9(A)は、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに全ての燃料噴射弁が正常である場合の上流側空燃比センサの出力値の推移を示した図であり、図9(B)は、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに第1気筒♯1に対応する燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう異常があって残りの燃料噴射弁が正常である場合の上流側空燃比センサの出力値の推移を示した図であり、図9(C)は、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに第1気筒♯1に対応する燃料噴射弁に指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない異常があって残りの燃料噴射弁が正常である場合の上流側空燃比センサの出力値の推移を示した図である。FIG. 9A shows the transition of the output value of the upstream air-fuel ratio sensor when all the fuel injection valves are normal when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. FIG. 9B shows the command fuel to the fuel injection valve corresponding to the first cylinder # 1 when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. FIG. 9C is a diagram showing the transition of the output value of the upstream air-fuel ratio sensor when there is an abnormality in which an amount of fuel larger than the injection amount is injected and the remaining fuel injection valves are normal. Is that an amount of fuel smaller than the command fuel injection amount is injected into the fuel injection valve corresponding to the first cylinder # 1 when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio Output value of upstream air-fuel ratio sensor when there is remaining fuel injection valve and normal Is a diagram showing the transition. 図10は、上流側空燃比センサの一部を示した部分概略斜視図である。FIG. 10 is a partial schematic perspective view showing a part of the upstream air-fuel ratio sensor. 図11は、上流側空燃比センサの一部を示した部分断面図である。FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing a part of the upstream air-fuel ratio sensor. 図12(A)は、上流側空燃比センサの空燃比検出素子の構成を示した断面図であり、図12(B)は、上流側空燃比センサの空燃比検出素子に理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが到来したときの様子を示した断面図であり、図12(B)は、上流側空燃比センサの空燃比検出素子に理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが到来したときの様子を示した断面図である。12A is a cross-sectional view showing the configuration of the air-fuel ratio detection element of the upstream air-fuel ratio sensor, and FIG. 12B shows that the air-fuel ratio detection element of the upstream air-fuel ratio sensor is more than the stoichiometric air-fuel ratio. FIG. 12B is a cross-sectional view showing a situation when a lean air-fuel ratio exhaust gas has arrived. FIG. 12B shows an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio in the air-fuel ratio detection element of the upstream air-fuel ratio sensor. It is sectional drawing which showed a mode when gas came. 図13は、上流側空燃比センサに到来する排気ガスの空燃比と上流側空燃比センサから出力される限界電流値との関係を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor and the limit current value output from the upstream air-fuel ratio sensor. 図14は、第1実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するルーチンの一例であるフローチャートを示した図である。FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a routine for performing the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state according to the first embodiment. 図15は、第1実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するか否かを示す気筒間空燃比インバランス判定実行フラグの設定を実行するルーチンの一例であるフローチャートを示した図である。FIG. 15 is a flowchart showing an example of a routine for executing the setting of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag indicating whether or not the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state according to the first embodiment is executed. It is a figure. 図16は、第2実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するか否かを示す気筒間空燃比インバランス判定実行フラグの設定を実行するルーチンの一例であるフローチャートを示した図である。FIG. 16 is a flowchart showing an example of a routine for executing the setting of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag indicating whether or not the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state according to the second embodiment is performed. It is a figure. 図17は、第3実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するか否かを示す気筒間空燃比インバランス判定実行フラグの設定を実行するルーチンの一例であるフローチャートを示した図である。FIG. 17 is a flowchart showing an example of a routine for executing the setting of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag indicating whether or not the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state according to the third embodiment is performed. It is a figure. 図18は、第4実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するか否かを示す気筒間空燃比インバランス判定実行フラグの設定を実行するルーチンの一例であるフローチャートを示した図である。FIG. 18 is a flowchart showing an example of a routine for executing the setting of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag indicating whether or not to execute the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state according to the fourth embodiment. It is a figure. 図19は、第5実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するか否かを示す気筒間空燃比インバランス判定実行フラグの設定を実行するルーチンの一例であるフローチャートを示した図である。FIG. 19 is a flowchart showing an example of a routine for executing the setting of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag indicating whether or not to execute the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state according to the fifth embodiment. It is a figure. 図20は、第6実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するか否かを示す気筒間空燃比インバランス判定実行フラグの設定を実行するルーチンの一例であるフローチャートを示した図である。FIG. 20 is a flowchart showing an example of a routine for executing the setting of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag indicating whether or not to execute the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state according to the sixth embodiment. It is a figure. 図21は、上流側空燃比センサの空燃比検出素子であって、触媒を備えた空燃比検出素子の構成を示した断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing the configuration of an air-fuel ratio detecting element of an upstream air-fuel ratio sensor that is provided with a catalyst. 図22は、ハイブリッドシステムの構成を示した図である。FIG. 22 is a diagram showing the configuration of the hybrid system.

以下、図面を参照して、本発明の多気筒内燃機関の気筒間空燃比インバランス判定装置の実施形態について説明する。図1は、本発明の気筒間空燃比インバランス判定装置が適用された火花点火式の多気筒内燃機関の全体図である。以下で説明する火花点火式多気筒内燃機関は、吸気行程と圧縮行程と膨張行程と排気行程との4つの行程を順に繰り返し行ういわゆる4サイクル内燃機関である。   Hereinafter, an embodiment of an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determining apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view of a spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine to which an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determining apparatus according to the present invention is applied. The spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine described below is a so-called four-cycle internal combustion engine that sequentially repeats four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke.

図1において、参照符号10は、火花点火式の多気筒内燃機関(以下単に「内燃機関」という)を示している。また、内燃機関10は、本体(以下これを「機関本体」という)20を有する。機関本体20は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを有する。また、機関本体20は、シリンダブロック内に形成されたシリンダボアの内壁面と、シリンダボア内に配置されるピストンの頂面と、シリンダヘッドの下壁面とによって形成される4つの燃焼室21を有する。   In FIG. 1, reference numeral 10 indicates a spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “internal combustion engine”). The internal combustion engine 10 has a main body (hereinafter referred to as “engine main body”) 20. The engine body 20 includes a cylinder block and a cylinder head. The engine body 20 has four combustion chambers 21 formed by an inner wall surface of a cylinder bore formed in the cylinder block, a top surface of a piston disposed in the cylinder bore, and a lower wall surface of the cylinder head.

なお、図1において、♯1は、最も下側に図示されている燃焼室(以下この燃焼室を「第1気筒」ともいう)21を示しており、♯2は、第1気筒♯1の直ぐ上側に図示されている燃焼室(以下この燃焼室を「第2気筒」ともいう)21を示しており、♯3は、第2気筒♯2の直ぐ上側に図示されている燃焼室(以下この燃焼室を「第3気筒」ともいう)21を示しており、♯4は、第3気筒♯3の直ぐ上側に図示されている燃焼室(以下この燃焼室を「第4気筒」ともいう)21を示している。   In FIG. 1, # 1 indicates the combustion chamber (hereinafter, this combustion chamber is also referred to as “first cylinder”) 21 shown on the lowermost side, and # 2 indicates the first cylinder # 1. A combustion chamber (hereinafter, this combustion chamber is also referred to as “second cylinder”) 21 shown immediately above is shown, and # 3 is a combustion chamber (hereinafter referred to as “combustion chamber”) shown immediately above the second cylinder # 2. This combustion chamber is also referred to as a “third cylinder”) 21, and # 4 is a combustion chamber illustrated immediately above the third cylinder # 3 (hereinafter, this combustion chamber is also referred to as a “fourth cylinder”). ) 21.

また、シリンダヘッドには、各燃焼室21に連通する吸気ポート22が形成されている。この吸気ポート22を介して燃焼室21に空気が吸入される。吸気ポート22は、吸気弁(図示せず)によって開閉される。さらに、シリンダヘッドには、各燃焼室21に連通する排気ポート23が形成されている。この排気ポート23に燃焼室21から排気ガスが排出される。排気ポート23は、排気弁(図示せず)によって開閉される。   In addition, an intake port 22 communicating with each combustion chamber 21 is formed in the cylinder head. Air is sucked into the combustion chamber 21 through the intake port 22. The intake port 22 is opened and closed by an intake valve (not shown). Further, an exhaust port 23 communicating with each combustion chamber 21 is formed in the cylinder head. Exhaust gas is discharged from the combustion chamber 21 to the exhaust port 23. The exhaust port 23 is opened and closed by an exhaust valve (not shown).

また、シリンダヘッドには、各燃焼室21に対応して点火栓24が配置されている。各点火栓24は、燃焼室21に形成される燃料と空気との混合気に点火することができるように燃焼室21内に露出するようにシリンダヘッドに配置されている。さらに、シリンダヘッドには、各吸気ポート22に対応して燃料噴射弁25が配置されている。各燃料噴射弁25は、吸気ポート22内に燃料を噴射することができるように吸気ポート22内に露出するようにシリンダヘッドに配置されている。   The cylinder head is provided with spark plugs 24 corresponding to the combustion chambers 21. Each spark plug 24 is disposed in the cylinder head so as to be exposed in the combustion chamber 21 so that the mixture of fuel and air formed in the combustion chamber 21 can be ignited. Further, a fuel injection valve 25 is disposed in the cylinder head corresponding to each intake port 22. Each fuel injection valve 25 is disposed in the cylinder head so as to be exposed in the intake port 22 so that fuel can be injected into the intake port 22.

吸気ポート22には、吸気枝管31が接続されている。排気枝管31は、吸気ポート22にそれぞれ接続される枝部と、これら枝部が集合するサージタンク部とを有する。また、吸気枝管31のサージタンク部には、吸気管32が接続されている。本実施形態では、これら吸気ポート22と吸気枝管31と吸気管32とによって吸気通路30が形成されている。また、吸気管32には、エアフィルタ33が配置されている。さらに、エアフィルタ33と吸気枝管31との間の吸気管32には、スロットル弁34が回動可能に配置されている。スロットル弁34には、このスロットル弁34を駆動するアクチュエータ34aが接続されている。スロットル34がアクチュエータ34aによって回動せしめられることによって、吸気管31の内部の流路面積が変更せしめられ、これによって、燃焼室21に吸入される空気の量が制御せしめられる。   An intake branch pipe 31 is connected to the intake port 22. The exhaust branch pipe 31 has branch portions respectively connected to the intake port 22 and a surge tank portion in which these branch portions are gathered. An intake pipe 32 is connected to the surge tank portion of the intake branch pipe 31. In the present embodiment, an intake passage 30 is formed by the intake port 22, the intake branch pipe 31, and the intake pipe 32. An air filter 33 is disposed in the intake pipe 32. Further, a throttle valve 34 is rotatably disposed in the intake pipe 32 between the air filter 33 and the intake branch pipe 31. An actuator 34 a that drives the throttle valve 34 is connected to the throttle valve 34. When the throttle 34 is rotated by the actuator 34a, the flow passage area inside the intake pipe 31 is changed, and thereby the amount of air taken into the combustion chamber 21 is controlled.

一方、排気ポート23には、排気枝管41が接続されている。排気枝管41は、排気ポート23にそれぞれ接続される枝部41aと、これら枝部が集合する排気集合部41bとを有する。また、排気枝管41の排気集合部41bには、排気管42が接続されている。本実施形態では、これら排気ポート23と排気枝管41と排気管42とによって排気通路40が形成されている。また、排気管42には、排気ガス中の特定成分を浄化する排気浄化触媒(以下この排気浄化触媒を「上流側触媒」という)43が配置されている。さらに、この上流側触媒43の下流の排気管42には、同じく排気ガス中の特定成分を浄化する排気浄化触媒(以下この排気浄化触媒を「下流側触媒」という)44が配置されている。   On the other hand, an exhaust branch pipe 41 is connected to the exhaust port 23. The exhaust branch pipe 41 includes a branch portion 41a connected to the exhaust port 23 and an exhaust collection portion 41b in which these branch portions are gathered. An exhaust pipe 42 is connected to the exhaust collecting portion 41 b of the exhaust branch pipe 41. In the present embodiment, an exhaust passage 40 is formed by the exhaust port 23, the exhaust branch pipe 41, and the exhaust pipe 42. The exhaust pipe 42 is provided with an exhaust purification catalyst (hereinafter, this exhaust purification catalyst is referred to as an “upstream catalyst”) 43 that purifies a specific component in the exhaust gas. Further, an exhaust purification catalyst 44 that purifies specific components in the exhaust gas (hereinafter, this exhaust purification catalyst is referred to as a “downstream catalyst”) 44 is disposed in the exhaust pipe 42 downstream of the upstream catalyst 43.

上流側触媒43は、いわゆる三元触媒であり、図2に示されているように、その温度が或る温度(すなわち、いわゆる活性温度)よりも高く且つそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍の領域X内の空燃比であるときに排気ガス中の窒素酸化物(以下これを「NOx」と表記する)と、一酸化炭素(以下これを「CO」と表記する)と、炭化水素(以下これを「HC」と表記する)とを同時に高い浄化率でもって浄化することができる。一方、上流側触媒43は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であるときに排気ガス中の酸素を吸蔵し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であるときにそこに吸蔵されている酸素を放出する能力(以下この能力を「酸素吸蔵・放出能力」という)を有する。したがって、この酸素吸蔵・放出能力が正常に機能している限り、上流側触媒43に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であっても理論空燃比よりもリッチな空燃比であっても、上流側触媒43の内部雰囲気が略理論空燃比近傍に維持されることから、上流側触媒43において排気ガス中のNOxとCOとHCとが同時に高い浄化率で浄化される。   The upstream catalyst 43 is a so-called three-way catalyst. As shown in FIG. 2, the temperature is higher than a certain temperature (that is, so-called activation temperature), and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 43 is higher. Nitrogen oxides in the exhaust gas (hereinafter referred to as “NOx”) and carbon monoxide (hereinafter referred to as “CO”) when the air-fuel ratio is in the region X near the theoretical air-fuel ratio. Hydrocarbons (hereinafter referred to as “HC”) can be simultaneously purified with a high purification rate. On the other hand, the upstream catalyst 43 occludes oxygen in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into it is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 43 It has the ability to release oxygen stored therein when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter, this ability is referred to as “oxygen storage / release ability”). Therefore, as long as the oxygen storage / release capability functions normally, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side catalyst 43 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, it is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Even at the air-fuel ratio, the internal atmosphere of the upstream catalyst 43 is maintained in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, so NOx, CO, and HC in the exhaust gas are simultaneously purified at a high purification rate in the upstream catalyst 43. The

下流側触媒44も、いわゆる三元触媒であり、上流側触媒43と同じく、NOxとCOとHCとを同時に高い浄化率でもって浄化することができると共に、酸素吸蔵・放出能力を有する。   The downstream side catalyst 44 is also a so-called three-way catalyst, and like the upstream side catalyst 43, NOx, CO, and HC can be simultaneously purified with a high purification rate and have oxygen storage / release capability.

また、吸気管32には、この吸気管32内を流れる空気の量、すなわち、燃焼室21に吸入される空気の量(以下この空気の量を「吸気量」という)を検出するエアフローメータ51が配置されている。   An air flow meter 51 for detecting the amount of air flowing through the intake pipe 32, that is, the amount of air taken into the combustion chamber 21 (hereinafter, this amount of air is referred to as “intake amount”) is provided in the intake pipe 32. Is arranged.

また、機関本体20には、クランクシャフト(図示せず)の回転位相を検出するクランクポジションセンサ53が配置されている。クランクポジションセンサ53は、クランクシャフトが10°回転する毎に幅狭のパルスを出力すると共に、クランクシャフトが360°回転する毎に幅広のパルスを出力する。これらパルスに基づいてクランクシャフトの回転数、すなわち、機関回転数が算出される。また、アクセル開度センサ57は、アクセルペダルAPの踏込量を検出する。   The engine body 20 is provided with a crank position sensor 53 that detects the rotational phase of a crankshaft (not shown). The crank position sensor 53 outputs a narrow pulse every time the crankshaft rotates 10 °, and outputs a wide pulse every time the crankshaft rotates 360 °. Based on these pulses, the rotational speed of the crankshaft, that is, the engine rotational speed is calculated. The accelerator opening sensor 57 detects the amount of depression of the accelerator pedal AP.

また、上流側触媒43の上流の排気管42には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ(以下この空燃比センサを「上流側空燃比センサ」という)55が配置されている。さらに、上流側触媒43の下流の排気管42であって下流側触媒44の上流の排気管42には、同じく排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ(以下この空燃比センサを「下流側空燃比センサ」という)56が配置されている。   An air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as “upstream air-fuel ratio sensor”) 55 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is disposed in the exhaust pipe 42 upstream of the upstream catalyst 43. Further, an exhaust pipe 42 downstream of the upstream catalyst 43 and upstream of the downstream catalyst 44 is also provided with an air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as “downstream side”) for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas. 56) (referred to as “air-fuel ratio sensor”).

上流側空燃比センサ55は、図3(A)に示されているように、検出される排気ガスの空燃比がリッチであるほど小さい出力値Iを出力し、検出される排気ガスの空燃比がリーンであるほど大きい出力値Iを出力するいわゆる限界電流式の酸素濃度センサである。   As shown in FIG. 3A, the upstream air-fuel ratio sensor 55 outputs a smaller output value I as the air-fuel ratio of the detected exhaust gas becomes richer, and the air-fuel ratio of the detected exhaust gas. This is a so-called limiting current type oxygen concentration sensor that outputs an output value I that is larger as the gas is leaner.

一方、下流側空燃比センサ56は、図3(B)に示されているように、検出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であるときに比較的大きい一定の出力値Vgを出力し、検出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であるときに比較的小さい一定の出力値Vsを出力し、検出される排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときに上記比較的大きい一定の出力値Vgと上記比較的小さい一定の出力値Vsとの中間の出力値Vmを出力するいわゆる起電力式の酸素濃度センサである。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, the downstream air-fuel ratio sensor 56 has a relatively large constant value when the detected air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The output value Vg is output, and when the detected air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, a relatively small constant output value Vs is output, and the detected air-fuel ratio of the exhaust gas is This is a so-called electromotive force type oxygen concentration sensor that outputs an intermediate output value Vm between the relatively large constant output value Vg and the relatively small constant output value Vs when the stoichiometric air-fuel ratio is obtained.

図1に示されている電気制御装置(ECU)60は、マイクロコンピュータからなり、双方向性バスによって互いに接続されたCPU(マイクロプロセッサ)61と、ROM(リードオンリメモリ)62と、RAM(ランダムアクセスメモリ)63と、バックアップRAM64と、AD変換器を含むインターフェース65とを有する。インターフェース65は、点火栓24、燃料噴射弁25、および、スロットル弁34用のアクチュエータ34aに接続されている。また、エアフローメータ51、クランクポジションセンサ53、上流側空燃比センサ55、下流側空燃比センサ56、および、アクセル開度センサ57も、インターフェース65に接続されている。   An electric control unit (ECU) 60 shown in FIG. 1 is composed of a microcomputer, and a CPU (microprocessor) 61, a ROM (read only memory) 62, and a RAM (random) connected to each other by a bidirectional bus. Access memory) 63, a backup RAM 64, and an interface 65 including an AD converter. The interface 65 is connected to the ignition plug 24, the fuel injection valve 25, and the actuator 34 a for the throttle valve 34. An air flow meter 51, a crank position sensor 53, an upstream air-fuel ratio sensor 55, a downstream air-fuel ratio sensor 56, and an accelerator opening sensor 57 are also connected to the interface 65.

ところで、本実施形態では、内燃機関10の運転状態、特に、機関回転数と機関負荷とに応じて燃焼室21に形成される混合気(以下この燃焼室に形成される混合気を単に「混合気」という)の空燃比として目標とすべき空燃比(以下この空燃比を「目標空燃比」という)TA/Fが図4に示されているように機関回転数Nと機関負荷Lとの関数のマップの形で予め電子制御装置60に記憶されている。そして、内燃機関の運転中(以下「機関運転中」という)、図4のマップから機関回転数Nと機関負荷Lとに応じた目標空燃比TA/Fが読み込まれ、混合気の空燃比が目標空燃比になるように、エアフローメータ51によって検出される吸気量に応じて各燃料噴射弁25から噴射される燃料の量(以下この量を「燃料噴射量」という)が制御される。なお、吸気量は、内燃機関に要求されている出力に応じてスロットル弁34の開度が制御されることによって制御される。   By the way, in the present embodiment, an air-fuel mixture formed in the combustion chamber 21 according to the operating state of the internal combustion engine 10, in particular, the engine speed and the engine load (hereinafter, the air-fuel mixture formed in the combustion chamber is simply “mixed”). The air / fuel ratio to be targeted as the air / fuel ratio (hereinafter referred to as “target air / fuel ratio”) TA / F is expressed by the relationship between the engine speed N and the engine load L as shown in FIG. It is stored in advance in the electronic control unit 60 in the form of a function map. During operation of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine operation”), the target air-fuel ratio TA / F corresponding to the engine speed N and the engine load L is read from the map of FIG. The amount of fuel injected from each fuel injection valve 25 (hereinafter, this amount is referred to as “fuel injection amount”) is controlled in accordance with the intake air amount detected by the air flow meter 51 so as to reach the target air-fuel ratio. The intake air amount is controlled by controlling the opening of the throttle valve 34 in accordance with the output required for the internal combustion engine.

ここで、目標空燃比が理論空燃比であり、混合気の空燃比をこの理論空燃比に制御する場合の燃料噴射量の制御について説明する。   Here, control of the fuel injection amount when the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to this stoichiometric air-fuel ratio will be described.

上流側空燃比センサ55において排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であることが検出されたときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比になっていることになる。そこで、このとき、本実施形態では、混合気の空燃比が理論空燃比に近づくように、燃料噴射量が徐々に増量せしめられる。一方、上流側空燃比センサ55において排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であることが検出されたときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比になっていることになる。そこで、このとき、本実施形態では、混合気の空燃比が理論空燃比に近づくように、燃料噴射量が徐々に減量せしめられる。このように燃料噴射量が制御されることによって、混合気の空燃比が全体として理論空燃比に制御されることになる。   When the upstream air-fuel ratio sensor 55 detects that the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. It will be. Therefore, at this time, in this embodiment, the fuel injection amount is gradually increased so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture approaches the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when the upstream air-fuel ratio sensor 55 detects that the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the mixture becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Will be. Therefore, at this time, in the present embodiment, the fuel injection amount is gradually decreased so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture approaches the stoichiometric air-fuel ratio. By controlling the fuel injection amount in this way, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio as a whole.

ところで、上述したように燃料噴射量が制御される場合、混合気の空燃比は、理論空燃比を跨いで理論空燃比よりもリッチな空燃比になったり理論空燃比よりもリーンな空燃比になったりする。別の云い方をすれば、混合気の空燃比は、理論空燃比を跨いで振幅する。ここで、混合気の空燃比を理論空燃比に制御するという観点では、理論空燃比を跨いだ混合気の空燃比の振幅が小さいことが望ましい。すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であるときには、混合気の空燃比を可能な限り迅速に理論空燃比に近づけ、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であるときには、混合気の空燃比を可能な限り迅速に理論空燃比に近づけることが望ましい。   By the way, when the fuel injection amount is controlled as described above, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio across the stoichiometric air-fuel ratio or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. It becomes. In other words, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture swings across the stoichiometric air-fuel ratio. Here, from the viewpoint of controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to the stoichiometric air-fuel ratio, it is desirable that the amplitude of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture across the stoichiometric air-fuel ratio is small. That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is brought close to the stoichiometric air-fuel ratio as quickly as possible, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. When the air-fuel ratio is low, it is desirable to bring the air-fuel ratio of the mixture close to the stoichiometric air-fuel ratio as quickly as possible.

そこで、本実施形態では、上流側空燃比センサ55において混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比に反転したことが検出されたとき、燃料噴射量がスキップ的に比較的大きく減量せしめられる。これによれば、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比に反転したとき、混合気の空燃比が比較的大きく理論空燃比に近づけられる。一方、上流側空燃比センサ55において混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比に反転したことが検出されたとき、燃料噴射量がスキップ的に比較的大きく増量せしめられる。これによれば、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比に反転したとき、混合気の空燃比が比較的大きく理論空燃比に近づけられる。斯くして、理論空燃比を跨いだ混合気の空燃比の振幅が小さくなる。   Therefore, in the present embodiment, when the upstream air-fuel ratio sensor 55 detects that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is reversed from an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio, the fuel injection amount is skipped. The weight can be reduced relatively. According to this, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is reversed from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes relatively large and approaches the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when the upstream air-fuel ratio sensor 55 detects that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture has been reversed from the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the fuel injection amount is increased relatively in a skipping manner. To be harassed. According to this, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is inverted from the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is relatively large and can be brought close to the stoichiometric air-fuel ratio. Thus, the air-fuel ratio amplitude of the air-fuel mixture across the stoichiometric air-fuel ratio becomes small.

ところで、混合気の空燃比をさらに迅速に理論空燃比に近づけるためには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比に反転したときに燃料噴射量をスキップ的に減量する量(以下この量を「スキップ減量値」という)を、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比に反転したときの混合気の空燃比と理論空燃比との差が大きいほど大きくし、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比に反転したときに燃料噴射量をスキップ的に増量する量(以下この量を「スキップ増量値」という)を、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比に反転したときの混合気の空燃比と理論空燃比との差が大きいほど大きくすることが望ましい。   By the way, in order to bring the air-fuel ratio of the air-fuel mixture closer to the stoichiometric air-fuel ratio more quickly, the fuel injection amount is skipped when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is reversed from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio. The amount of the air-fuel ratio when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is reversed from the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio (hereinafter referred to as “skip reduction value”) The larger the difference from the stoichiometric air-fuel ratio, the greater the difference, and the amount by which the fuel injection amount is increased in a skipping manner when the air-fuel ratio of the mixture is reversed from an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio. The difference between the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and the stoichiometric air-fuel ratio is large when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is reversed from a rich air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio. Desirably large

そこで、本実施形態では、これらスキップ減量値およびスキップ増量値が以下のように制御される。   Therefore, in this embodiment, these skip reduction value and skip increase value are controlled as follows.

すなわち、下流側空燃比センサ56において理論空燃比よりもリーンな空燃比が検出されている期間(以下この期間を「リーン期間」という)が長いほど、混合気の空燃比が大幅に理論空燃比よりもリーンな空燃比になっていると言える。すなわち、上述したように、上流側触媒43から流出する排気ガスの空燃比は、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力によって理論空燃比になるはずである。しかしながら、それでもなお、リーン期間が長い場合とは、上流側触媒43が吸蔵することができないほど多量の酸素が上流側触媒43に流入している場合、すなわち、混合気の空燃比が大幅に理論空燃比よりもリーンな空燃比になっている場合であると言える。そこで、本実施形態では、上流側空燃比センサ55において混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比に反転したことが検出されたときに、リーン期間が長いほど、スキップ増量値が大きくされる。   That is, the longer the period in which the downstream air-fuel ratio sensor 56 detects an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter, this period is referred to as “lean period”), the greater the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes. It can be said that the air-fuel ratio is leaner than that. That is, as described above, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the upstream catalyst 43 should be the stoichiometric air-fuel ratio due to the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43. However, the case where the lean period is long still means that a large amount of oxygen flows into the upstream catalyst 43 so that the upstream catalyst 43 cannot occlude, that is, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is greatly increased. It can be said that the air-fuel ratio is leaner than the air-fuel ratio. Therefore, in the present embodiment, when the upstream air-fuel ratio sensor 55 detects that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture has been reversed from an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio, the lean period becomes longer The skip increase value is increased.

一方、下流側空燃比センサ56において理論空燃比よりもリッチな空燃比が検出されている期間(以下この期間を「リッチ期間」という)が長いほど、混合気の空燃比が大幅に理論空燃比よりもリッチな空燃比になっていると言える。すなわち、上述したように、上流側触媒43から流出する排気ガスの空燃比は、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力によって理論空燃比になるはずである。しかしながら、それでもなお、リッチ期間が長い場合とは、上流側触媒43に吸蔵されている全ての酸素が放出されてしまうほど上流側触媒43に流入する酸素の量が少ない場合、すなわち、混合気の空燃比が大幅に理論空燃比よりもリッチな空燃比になっている場合であると言える。そこで、本実施形態では、上流側空燃比センサ55において混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比に反転したことが検出されたときに、リッチ期間が長いほど、スキップ減量値が大きくされる。   On the other hand, the longer the period in which the downstream air-fuel ratio sensor 56 detects an air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter, this period is referred to as “rich period”), the air-fuel ratio of the air-fuel mixture greatly increases. It can be said that the air-fuel ratio is richer than that. That is, as described above, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the upstream catalyst 43 should be the stoichiometric air-fuel ratio due to the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43. However, the case where the rich period is still long means that the amount of oxygen flowing into the upstream catalyst 43 is so small that all the oxygen stored in the upstream catalyst 43 is released, that is, the mixture gas It can be said that this is a case where the air-fuel ratio is substantially richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, in the present embodiment, when the upstream air-fuel ratio sensor 55 detects that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture has been reversed from an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio, the rich period becomes longer. The skip weight loss value is increased.

このように燃料噴射量が制御されることによって混合気の空燃比が全体として精度良く理論空燃比に制御されることになる。   By controlling the fuel injection amount in this way, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is accurately controlled to the stoichiometric air-fuel ratio as a whole.

次に、本実施形態に従った燃料噴射量の制御を実行するフローチャートの一例について説明する。本実施形態に従った燃料噴射量の制御を実行するフローチャートとして、図5〜図7に示されているフローチャートが利用される。   Next, an example of a flowchart for executing control of the fuel injection amount according to the present embodiment will be described. The flowcharts shown in FIGS. 5 to 7 are used as flowcharts for executing control of the fuel injection amount according to the present embodiment.

図5は、燃料噴射弁25から燃料を噴射する時間を算出するフローチャートである。図5のルーチンが開始されると、始めに、ステップ10において、機関回転数Nに対する吸気量Gaの割合Ga/Nが算出される。次いで、ステップ11において、ステップ10で算出された割合Ga/Nに定数αを掛けた値Ga/N・αが基本燃料噴射時間TAUPに入力される。次いで、ステップ12において、ステップ11で算出された基本燃料噴射時間TAUPに空燃比補正係数(この補正係数は図6のルーチンによって算出される係数であり、その詳細は後述する)FAFと内燃機関の運転状態に応じて定まる定数βおよび定数γを掛けた値TAUP・FAF・β・γが燃料噴射時間TAUに入力され、ルーチンが終了する。本実施形態では、ステップ12で算出された燃料噴射時間TAUだけ燃料噴射弁25から燃料が噴射される。   FIG. 5 is a flowchart for calculating the time for injecting fuel from the fuel injection valve 25. When the routine of FIG. 5 is started, first, at step 10, the ratio Ga / N of the intake air amount Ga to the engine speed N is calculated. Next, at step 11, a value Ga / N · α obtained by multiplying the ratio Ga / N calculated at step 10 by a constant α is input to the basic fuel injection time TAUP. Next, at step 12, an air-fuel ratio correction coefficient (this correction coefficient is a coefficient calculated by the routine of FIG. 6 and will be described in detail later) at the basic fuel injection time TAUP calculated at step 11, FAF and the internal combustion engine A value TAUP · FAF · β · γ multiplied by a constant β and a constant γ determined according to the operating state is input to the fuel injection time TAU, and the routine ends. In the present embodiment, fuel is injected from the fuel injection valve 25 for the fuel injection time TAU calculated in step 12.

図6は、図5のステップ12で用いられる空燃比補正係数FAFを算出するフローチャートである。図6のルーチンが開始されると、始めに、ステップ20において、上流側空燃比センサ55によって検出される排気ガスの空燃比A/Fが理論空燃比A/Fstよりも大きい(A/F>A/Fst)か否か、すなわち、燃焼室21から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であるか否かが判別される。ここで、A/F>A/Fstであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ21以降のステップに進む。一方、A/F≦A/Fstであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ25以降のステップに進む。   FIG. 6 is a flowchart for calculating the air-fuel ratio correction coefficient FAF used in step 12 of FIG. When the routine of FIG. 6 is started, first, in step 20, the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas detected by the upstream air-fuel ratio sensor 55 is larger than the theoretical air-fuel ratio A / Fst (A / F> A / Fst), that is, whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. If it is determined that A / F> A / Fst, the routine proceeds to step 21 and the subsequent steps. On the other hand, when it is determined that A / F ≦ A / Fst, the routine proceeds to step 25 and subsequent steps.

ステップ20においてA/F>A/Fstであると判別され、すなわち、燃焼室21から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であると判別され、ルーチンがステップ21に進むと、上流側空燃比センサ55によって検出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比に反転した直後であるか否かが判別される。ここで、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比に反転した直後であると判別されたときには、ルーチンは、ステップ22に進み、前回、図6のルーチンが実行されたときに算出された空燃比補正係数FAFにスキップ増量値(このスキップ増量値は図7のルーチンによって算出される値であり、その詳細は後述する)RSRを加えた値FAF+RSRが新たな空燃比補正係数FAFとされる。次いで、ステップ23において、ステップ22で算出された空燃比補正係数FAFが許容範囲内の値になるようにガードされ、ルーチンが終了する。一方、ステップ21において、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比に反転した直後ではないと判別されたときには、ルーチンは、ステップ24に進み、前回、図6のルーチンが実行されたときに算出された空燃比補正係数FAFに一定値KIRを加えた値FAF+KIRが新たな空燃比補正係数FAFとされる。次いで、ステップ23において、ステップ24で算出された空燃比補正係数FAFが許容範囲内の値になるようにガードされ、ルーチンが終了する。   In step 20, it is determined that A / F> A / Fst, that is, it is determined that the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the routine is step 21. When the routine proceeds to, it is determined whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the upstream side air-fuel ratio sensor 55 is immediately after the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is reversed to a lean air-fuel ratio. Here, when it is determined that the air-fuel ratio of the exhaust gas has just been reversed from the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the routine proceeds to step 22, and the routine of FIG. A value FAF + RSR obtained by adding RSR to the air-fuel ratio correction coefficient FAF calculated when executed (the skip increase value is a value calculated by the routine of FIG. 7 and will be described in detail later) is a new value. The air-fuel ratio correction coefficient FAF is used. Next, in step 23, the air-fuel ratio correction coefficient FAF calculated in step 22 is guarded to be a value within the allowable range, and the routine ends. On the other hand, when it is determined in step 21 that the air-fuel ratio of the exhaust gas is not immediately after the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is reversed to the lean air-fuel ratio, the routine proceeds to step 24, and the previous FIG. A value FAF + KIR obtained by adding the constant value KIR to the air-fuel ratio correction coefficient FAF calculated when this routine is executed is set as a new air-fuel ratio correction coefficient FAF. Next, at step 23, the air-fuel ratio correction coefficient FAF calculated at step 24 is guarded to a value within an allowable range, and the routine ends.

一方、ステップ20においてA/F≦A/Fstであると判別され、すなわち、燃焼室21から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であると判別され、ルーチンがステップ25に進むと、上流側空燃比センサ55によって検出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比に反転した直後であるか否かが判別される。ここで、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比に反転した直後であると判別されたときには、ルーチンは、ステップ26に進み、前回、図6のルーチンが実行されたときに算出された空燃比補正係数FAFからスキップ減量値(このスキップ減量値は図7のルーチンによって算出される値であり、その詳細は後述する)RSLを引いた値FAF−RSLが新たな空燃比補正係数FAFとされる。次いで、ステップ23において、ステップ26で算出された空燃比補正係数FAFが許容範囲内の値になるようにガードされ、ルーチンが終了する。一方、ステップ25において、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比に反転した直後ではないと判別されたときには、ルーチンは、ステップ27に進み、前回、図6のルーチンが実行されたときに算出された空燃比補正係数FAFから一定値KILを引いた値FAF−KILが新たな空燃比補正係数とされる。次いで、ステップ23において、ステップ27で算出された空燃比補正係数FAFが許容範囲内の値になるようにガードされ、ルーチンが終了する。   On the other hand, it is determined in step 20 that A / F ≦ A / Fst, that is, it is determined that the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the routine is executed. When the routine proceeds to step 25, it is determined whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the upstream air-fuel ratio sensor 55 is immediately after the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is inverted to a rich air-fuel ratio. Here, when it is determined that the air-fuel ratio of the exhaust gas is immediately after the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is reversed to the rich air-fuel ratio, the routine proceeds to step 26, and the routine of FIG. A value FAF-RSL obtained by subtracting RSL from the air-fuel ratio correction coefficient FAF calculated at the time of execution (this skip reduction value is a value calculated by the routine of FIG. 7 and will be described in detail later). A new air-fuel ratio correction coefficient FAF is used. Next, at step 23, the air-fuel ratio correction coefficient FAF calculated at step 26 is guarded to a value within an allowable range, and the routine is terminated. On the other hand, if it is determined in step 25 that the air-fuel ratio of the exhaust gas is not immediately after reversing from an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio, the routine proceeds to step 27 and the previous FIG. The value FAF-KIL obtained by subtracting the constant value KIL from the air-fuel ratio correction coefficient FAF calculated when this routine is executed is set as a new air-fuel ratio correction coefficient. Next, at step 23, the air-fuel ratio correction coefficient FAF calculated at step 27 is guarded to be a value within the allowable range, and the routine ends.

図7は、図6のステップ22で用いられるスキップ増量値RSRおよび図6のステップ26で用いられるスキップ減量値RSLを算出するフローチャートである。図7のルーチンが開始されると、始めに、ステップ40において、下流側空燃比センサ56によって検出される排気ガスの空燃比A/Fが理論空燃比A/Fstよりも大きい(A/F>A/Fst)か否か、すなわち、上流側触媒43から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であるか否かが判別される。ここで、A/F>A/Fstであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ41に進む。一方、A/F≦A/Fstであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ44に進む。   FIG. 7 is a flowchart for calculating the skip increase value RSR used in step 22 of FIG. 6 and the skip increase value RSL used in step 26 of FIG. When the routine of FIG. 7 is started, first, at step 40, the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas detected by the downstream air-fuel ratio sensor 56 is larger than the theoretical air-fuel ratio A / Fst (A / F> A / Fst), that is, whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the upstream side catalyst 43 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Here, when it is determined that A / F> A / Fst, the routine proceeds to step 41. On the other hand, when it is determined that A / F ≦ A / Fst, the routine proceeds to step 44.

ステップ40においてA/F>A/Fstであると判別され、すなわち、上流側触媒43から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であると判別され、ルーチンがステップ41に進むと、前回、図7のルーチンが実行されたときに算出されたスキップ増量値RSRに所定量ΔRSを加えた値RSR+ΔRSが新たなスキップ増量値RSRとされる。次いで、ステップ42において、ステップ41で算出されたスキップ増量値RSRが許容範囲内の値になるようにガードされる。次いで、ステップ43において、ステップ42でガードされたスキップ増量値RSRを定数Rから引いた値が新たなスキップ減量値RSLとされ、ルーチンが終了する。   In step 40, it is determined that A / F> A / Fst, that is, it is determined that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the upstream side catalyst 43 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the routine is step 41. When proceeding to, a value RSR + ΔRS obtained by adding a predetermined amount ΔRS to the skip increase value RSR calculated when the routine of FIG. 7 was executed last time is set as a new skip increase value RSR. Next, in step 42, the skip increase value RSR calculated in step 41 is guarded so as to be a value within the allowable range. Next, at step 43, the value obtained by subtracting the skip increase value RSR guarded at step 42 from the constant R is set as a new skip decrease value RSL, and the routine is terminated.

一方、ステップ40においてA/F≧A/Fstであると判別され、すなわち、上流側触媒43から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であると判別され、ルーチンがステップ44に進むと、前回、図7のルーチンが実行されたときに算出されたスキップ増量値RLRから所定量ΔRSを引いた値RSR−ΔRSが新たなスキップ増量値RSRとされる。次いで、ステップ42において、ステップ44で算出されたスキップ増量値RSRが許容範囲内の値になるようにガードされる。次いで、ステップ43において、ステップ42でガードされたスキップ増量値RSRを定数Rから引いた値が新たなスキップ増量値RSLとされ、ルーチンが終了する。   On the other hand, it is determined in step 40 that A / F ≧ A / Fst, that is, it is determined that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the upstream catalyst 43 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the routine is executed. When the processing proceeds to step 44, a value RSR-ΔRS obtained by subtracting the predetermined amount ΔRS from the skip increase value RLR calculated when the routine of FIG. 7 was executed last time is set as a new skip increase value RSR. Next, in step 42, guard is performed so that the skip increase value RSR calculated in step 44 becomes a value within the allowable range. Next, in step 43, a value obtained by subtracting the skip increase value RSR guarded in step 42 from the constant R is set as a new skip increase value RSL, and the routine is ended.

ところで、内燃機関10は、4つの燃料噴射弁25を有する。そして、これら燃料噴射弁25のうち、例えば、1つの燃料噴射弁25に不具合があると、以下のような現象が生じる。   By the way, the internal combustion engine 10 has four fuel injection valves 25. Of these fuel injection valves 25, for example, when one fuel injection valve 25 is defective, the following phenomenon occurs.

すなわち、本実施形態では、空燃比センサ55、56によって検出される排気ガスの空燃比に基づいて混合気の空燃比が目標空燃比になるように各燃料噴射弁25から噴射される燃料の量が制御される。すなわち、空燃比センサ55、56によって検出される排気ガスの空燃比に基づいて混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であると判断されたときには、各燃料噴射弁25において燃料噴射量が増量され、空燃比センサ55、56によって検出される排気ガスの空燃比に基づいて混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判断されたときには、各燃料噴射弁25において燃料噴射量が減量される。云い方を換えれば、本実施形態では、空燃比センサ55、56が各燃焼室21毎に配置されているのではなく各燃焼室25に共通して配置されていることから、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であると判断されたとき、全ての燃焼室21において混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であると判断されることになるし、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であると判断されたとき、全ての燃焼室21において混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であると判断されることになる。このため、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であると判断されたとき、全ての燃料噴射弁25において燃料噴射量が増量され、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であると判断されたとき、全ての燃料噴射弁25において燃料噴射量が減量されることになる。   That is, in the present embodiment, the amount of fuel injected from each fuel injection valve 25 so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the target air-fuel ratio based on the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio sensors 55 and 56. Is controlled. That is, when it is determined that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio sensors 55, 56, the fuel injection valve 25 performs fuel injection. When the injection amount is increased and it is determined that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio based on the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio sensors 55, 56, each fuel injection valve 25 The fuel injection amount is reduced. In other words, in the present embodiment, the air-fuel ratio sensors 55 and 56 are not arranged for each combustion chamber 21 but are arranged in common for each combustion chamber 25, so that the air-fuel mixture is empty. When it is determined that the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, it is determined that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in all the combustion chambers 21. When it is determined that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, it is determined that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio in all the combustion chambers 21. Will be. For this reason, when it is determined that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel injection amount is increased in all the fuel injection valves 25, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes higher than the stoichiometric air-fuel ratio. When it is determined that the air-fuel ratio is also rich, the fuel injection amount is reduced in all the fuel injection valves 25.

ここで、例えば、全ての燃料噴射弁25において同じ量の燃料が噴射されるように電子制御装置60から各燃料噴射弁25に指令が発せられたときに、電子制御装置60から指令された量(以下この量を「指令燃料噴射量」という)の燃料よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合が1つの燃料噴射弁25にある場合(以下この不具合のある燃料噴射弁を「異常のある燃料噴射弁」という)、残りの燃料噴射弁(以下これら燃料噴射弁を「正常な燃料噴射弁」という)25において指令燃料噴射量の燃料が噴射されて対応する燃焼室21に形成される混合気の空燃比が理論空燃比になっているとしても、異常のある燃料噴射弁25に対応する燃焼室21に形成される混合気の空燃比は、理論空燃比よりもリッチな空燃比になってしまう。したがって、このとき、異常のある燃料噴射弁25に対応する燃焼室21から排出される排気ガスのエミッションが悪化してしまう。   Here, for example, when a command is issued from the electronic control unit 60 to each fuel injection valve 25 so that the same amount of fuel is injected from all the fuel injection valves 25, the amount commanded from the electronic control unit 60 If there is a problem with one fuel injection valve 25 (hereinafter referred to as “command fuel injection amount”) that is larger than the amount of fuel (hereinafter referred to as “abnormal fuel injection valve”). A certain fuel injection valve) and the remaining fuel injection valves (hereinafter these fuel injection valves are referred to as “normal fuel injection valves”) 25 are injected with a command fuel injection amount of fuel and formed in the corresponding combustion chambers 21. Even if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 21 corresponding to the abnormal fuel injection valve 25 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. turn into. Therefore, at this time, emission of exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 corresponding to the abnormal fuel injection valve 25 is deteriorated.

そして、異常のある燃料噴射弁25に対応する燃焼室21から排出された排気ガスが上流側空燃比センサ55に到達すると、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比になっていると判断され、全ての燃料噴射弁25において燃料噴射量が減量されることから、正常な燃料噴射弁25に対応する燃焼室21に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比になってしまう。したがって、このとき、正常な燃料噴射弁25に対応する燃焼室21から排出される排気ガスのエミッションも悪化してしまう。   When the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 corresponding to the abnormal fuel injection valve 25 reaches the upstream air-fuel ratio sensor 55, the air-fuel ratio of the mixture becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Since the fuel injection amount is reduced in all the fuel injection valves 25, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 21 corresponding to the normal fuel injection valve 25 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The air / fuel ratio will be low. Therefore, at this time, emission of exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 corresponding to the normal fuel injection valve 25 is also deteriorated.

もちろん、異常のある燃料噴射弁25に対応する燃焼室21に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比になったり、正常な燃料噴射弁25に対応する燃焼室21に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比になったりしたとしても、本実施形態の空燃比制御によれば、各燃焼室21に形成される混合気の空燃比が理論空燃比になるように各燃料噴射弁25における燃料噴射量が制御されるのであるから、混合気の空燃比は、全体として見れば、理論空燃比に制御されているとも言えなくもない。しかしながら、混合気の空燃比が全体として見れば理論空燃比に制御されていると言えたとしても、各燃焼室21に形成される混合気の空燃比を個別に見てみると、本実施形態の空燃比制御が実行されている間、混合気の空燃比が大幅に理論空燃比よりもリッチな空燃比になったり大幅に理論空燃比よりもリーンな空燃比になったりしているので、いずれにしても、各燃焼室21から排出される排気ガスのエミッションが悪化していることになる。   Of course, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 21 corresponding to the abnormal fuel injection valve 25 becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio, or the combustion chamber 21 corresponding to the normal fuel injection valve 25. Even if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the engine becomes an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, according to the air-fuel ratio control of the present embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber 21 Since the fuel injection amount in each fuel injection valve 25 is controlled so that becomes the stoichiometric air-fuel ratio, it cannot be said that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio as a whole. . However, even if it can be said that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio as a whole, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber 21 is viewed individually, the present embodiment While the air-fuel ratio control is being executed, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is significantly richer than the stoichiometric air-fuel ratio or significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In any case, the emission of exhaust gas discharged from each combustion chamber 21 is deteriorated.

一方、全ての燃料噴射弁25において同じ量の燃料が噴射されるように電子制御装置60から指令が各燃料噴射弁25に発せられたときに、電子制御装置60から指令された指令燃料噴射量の燃料よりも少ない量の燃料しか噴射されない不具合が1つの燃料噴射弁25にある場合(以下この不具合のある燃料噴射弁も「異常のある燃料噴射弁」という)、残りの正常な燃料噴射弁25において指令燃料噴射量の燃料が噴射されて対応する燃焼室21に形成される混合気の空燃比が理論空燃比になっているとしても、異常のある燃料噴射弁25に対応する燃焼室21に形成される混合気の空燃比は理論空燃比よりもリーンな空燃比になってしまう。したがって、このとき、異常のある燃料噴射弁25に対応する燃焼室21から排出される排気ガスのエミッションが悪化してしまう。   On the other hand, when a command is issued from the electronic control unit 60 to each fuel injection valve 25 so that the same amount of fuel is injected from all the fuel injection valves 25, the command fuel injection amount commanded from the electronic control unit 60 If there is a problem in which only a smaller amount of fuel is injected than one fuel in one fuel injection valve 25 (hereinafter, this defective fuel injection valve is also referred to as “abnormal fuel injection valve”), the remaining normal fuel injection valves Even if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the corresponding combustion chamber 21 is the stoichiometric air-fuel ratio when the command fuel injection amount of fuel is injected at 25, the combustion chamber 21 corresponding to the abnormal fuel injection valve 25 The air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, at this time, emission of exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 corresponding to the abnormal fuel injection valve 25 is deteriorated.

そして、異常のある燃料噴射弁25に対応する燃焼室21から排出された排気ガスが上流側空燃比センサ55に到達すると、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であると判断され、全ての燃料噴射弁25において燃料噴射量が増量させることから、正常な燃料噴射弁25に対応する燃焼室21に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比になってしまう。したがって、このとき、正常な燃料噴射弁25に対応する燃焼室21から排出される排気ガスのエミッションも悪化してしまう。   When the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 corresponding to the abnormal fuel injection valve 25 reaches the upstream air-fuel ratio sensor 55, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Since the fuel injection amount is increased in all the fuel injection valves 25, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 21 corresponding to the normal fuel injection valve 25 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Become. Therefore, at this time, emission of exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 corresponding to the normal fuel injection valve 25 is also deteriorated.

もちろん、異常のある燃料噴射弁25に対応する燃焼室21に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比になったり、正常な燃料噴射弁25に対応する燃焼室21に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比になったりしたとしても、本実施形態の空燃比制御によれば、各燃焼室21に形成される混合気の空燃比が理論空燃比になるように各燃料噴射弁25における燃料噴射量が制御されるのであるから、混合気の空燃比は、全体として見れば、理論空燃比に制御されているとも言えなくもない。しかしながら、混合気の空燃比が全体として見れば理論空燃比に制御されていると言えたとしても、各燃焼室21に形成される混合気の空燃比を個別に見てみると、本実施形態の空燃比制御が実行されている間、混合気の空燃比が大幅に理論空燃比よりもリーンな空燃比になったり、大幅に理論空燃比よりもリッチな空燃比になったりしているので、いずれにしても、各燃焼室21から排出される排気ガスのエミッションが悪化していることになる。   Of course, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 21 corresponding to the abnormal fuel injection valve 25 becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, or the combustion chamber 21 corresponding to the normal fuel injection valve 25. Even if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the engine becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio, according to the air-fuel ratio control of the present embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber 21 Since the fuel injection amount in each fuel injection valve 25 is controlled so that becomes the stoichiometric air-fuel ratio, it cannot be said that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio as a whole. . However, even if it can be said that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio as a whole, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber 21 is viewed individually, the present embodiment While the air-fuel ratio control is being executed, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or significantly richer than the stoichiometric air-fuel ratio. In any case, the emission of exhaust gas discharged from each combustion chamber 21 is deteriorated.

このように、指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合が或る特定の燃料噴射弁25にある場合であっても、指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない不具合が或る特定の燃料噴射弁25にある場合であっても、燃焼室21から排出される排気ガスのエミッションが悪化することになる。   In this way, even when there is a problem that a certain amount of fuel injection valve 25 is injecting a larger amount of fuel than the command fuel injection amount, only a smaller amount of fuel than the command fuel injection amount is injected. Even when there is a problem in a specific fuel injection valve 25, the emission of exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 is deteriorated.

こうした事情に鑑みると、特定の燃料噴射弁25に不具合があって、この燃料噴射弁25において指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう状態や指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない状態、すなわち、各燃焼室21に形成される混合気の空燃比の間にバラツキが生じている状態(以下この状態を「気筒間空燃比インバランス状態」という)が生じていることを知ることは、排気ガスのエミッションの状態を知り、排気ガスのエミッションの悪化を改善する対策を講じる上で極めて重要である。   In view of these circumstances, there is a problem with a specific fuel injection valve 25, and a state in which an amount of fuel larger than the command fuel injection amount is injected in the fuel injection valve 25 or an amount less than the command fuel injection amount. A state in which only fuel is injected, that is, a state in which there is a variation between the air-fuel ratios of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber 21 (hereinafter this state is referred to as an “inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state”) has occurred. It is extremely important to know the state of the exhaust gas emission and to take measures to improve the deterioration of the exhaust gas emission.

そこで、本実施形態では、以下の知見に基づいて気筒間空燃比インバランス状態が生じているか否か、すなわち、気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定される。   Therefore, in the present embodiment, based on the following knowledge, it is determined whether or not an inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state has occurred, that is, whether or not there is an inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state.

すなわち、クランクシャフトの回転角度をクランク角度と称したとき、内燃機関10では、各燃焼室21においてクランク角度180°ずつずれたタイミングで第1気筒♯1、第4気筒♯4、第3気筒♯3、第2気筒♯2の順に排気行程が順次行われるようになっている。したがって、各燃焼室21から排気ガスがクランク角度180°ずつずれて順次排出され、これら排気ガスが上流側空燃比センサ55に順次到達することになる。したがって、上流側空燃比センサ55は、概ね、第1気筒♯1から排出された排気ガスの空燃比、第4気筒♯4から排出された排気ガスの空燃比、第3気筒♯3から排出された排気ガスの空燃比、そして、第2気筒♯2から排出された排気ガスの空燃比を順次検出することになる。   That is, when the rotation angle of the crankshaft is referred to as a crank angle, in the internal combustion engine 10, the first cylinder # 1, the fourth cylinder # 4, and the third cylinder # # are shifted at a timing shifted by 180 ° in each combustion chamber 21. 3. The exhaust stroke is sequentially performed in the order of the second cylinder # 2. Therefore, exhaust gases are sequentially discharged from the combustion chambers 21 with a crank angle shifted by 180 °, and these exhaust gases reach the upstream air-fuel ratio sensor 55 sequentially. Therefore, the upstream air-fuel ratio sensor 55 is generally discharged from the first cylinder # 1, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the fourth cylinder # 4, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the fourth cylinder # 4, and the third cylinder # 3. The air-fuel ratio of the exhaust gas and the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the second cylinder # 2 are sequentially detected.

ここで、全ての燃料噴射弁25が正常である場合、上流側空燃比センサ55に到達した排気ガスの空燃比に対応して上流側空燃比センサ55が出力する出力値(以下この出力値を「上流側空燃比センサ出力値」という)は、図8(A)に示されているように推移する。すなわち、上述したように、本実施形態の空燃比制御によれば、各燃焼室21に形成される混合気の空燃比を理論空燃比に制御しようとする場合、各燃焼室21に形成される混合気の空燃比は、理論空燃比よりもリッチな空燃比にされたり理論空燃比よりもリーンな空燃比にされたりすることによって全体として理論空燃比に制御される。そして、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であることが上流側空燃比センサ55によって検出されたときには、可能な限り迅速に混合気の空燃比が理論空燃比に達するように各燃料噴射弁25における燃料噴射量に対する増量値が設定され、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであることが上流側空燃比センサ55によって検出されたときには、可能な限り迅速に混合気の空燃比が理論空燃比に達するように各燃料噴射弁25における燃料噴射量に対する減量値が設定される工夫がなされている。このため、全ての燃料噴射弁25が正常であれば、図8(A)に示されているように、上流側空燃比センサ出力値は、理論空燃比に対応する上流側空燃比センサ出力値を跨いで比較的小さい幅で上下動を繰り返すことになる。   Here, when all the fuel injection valves 25 are normal, the output value output from the upstream air-fuel ratio sensor 55 corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that has reached the upstream air-fuel ratio sensor 55 (hereinafter, this output value is referred to as “output value”). “Upstream side air-fuel ratio sensor output value”) changes as shown in FIG. That is, as described above, according to the air-fuel ratio control of the present embodiment, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber 21 is to be controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, it is formed in each combustion chamber 21. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio as a whole by making the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio or making the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. When the upstream air-fuel ratio sensor 55 detects that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture reaches the stoichiometric air-fuel ratio as quickly as possible. Is set to the fuel injection amount in each fuel injection valve 25, and when the upstream air-fuel ratio sensor 55 detects that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, it is as quickly as possible. A device is devised in which a reduction value for the fuel injection amount in each fuel injection valve 25 is set so that the air-fuel ratio of the mixture reaches the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, if all the fuel injection valves 25 are normal, the upstream air-fuel ratio sensor output value corresponds to the theoretical air-fuel ratio output value as shown in FIG. The up and down movement is repeated with a relatively small width across the board.

一方、第1気筒♯1に対応する燃料噴射弁25に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合があって、残りの気筒♯2〜♯4に対応する燃料噴射弁25が正常である場合、上流側空燃比センサ出力値は、図8(B)に示されているように推移する。すなわち、異常のある燃料噴射弁25に対応する第1気筒♯1に形成される混合気の空燃比は、理論空燃比よりも大幅にリッチな空燃比になっていることから、第1気筒♯1から排出される排気ガスの空燃比も理論空燃比よりも大幅にリッチな空燃比になっている。このため、第1気筒♯1から排出された排気ガスが上流側空燃比センサ55に到達したとき、上流側空燃比センサ出力値は、第1気筒♯1から排出された排気ガスの空燃比、すなわち、理論空燃比よりも大幅にリッチな空燃比に対応する出力値に向かって一気に小さくなる。そして、本実施形態の空燃比制御によれば、上流側空燃比センサ出力値が理論空燃比よりも大幅にリッチな空燃比に対応する出力値になったとき、すなわち、上流側空燃比センサ55が理論空燃比よりも大幅にリッチな空燃比を検出したとき、全ての燃料噴射弁25における燃料噴射量が大幅に減量せしめられ、第4気筒♯4、第3気筒♯3、および、第2気筒♯2に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比になる。このため、これら第4気筒♯4〜第2気筒♯2から排出された排気ガスが上流側空燃比センサ55に到達したとき、上流側空燃比センサ出力値は、これら気筒♯4〜♯2から排出された排気ガスの空燃比、すなわち、理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比に対応する出力値に向かって一気に大きくなる。そして、本実施形態の空燃比制御によれば、上流側空燃比センサ出力値が理論空燃比よりもリーンな空燃比に対応する出力値になったとき、すなわち、上流側空燃比センサ55が理論空燃比よりもリーンな空燃比を検出したとき、全ての燃料噴射弁25における燃料噴射量が増量せしめられ、再び、第1気筒♯1に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも大幅にリッチな空燃比になる。このため、或る特定の燃料噴射弁25に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合がある場合、図8(B)に示されているように、上流側空燃比センサ出力値は、理論空燃比に対応する出力値を跨いで比較的大きい幅で上下動を繰り返すことになる。   On the other hand, there is a problem that a larger amount of fuel than the command fuel injection amount is injected into the fuel injection valve 25 corresponding to the first cylinder # 1, and the fuel injection valves 25 corresponding to the remaining cylinders # 2 to # 4. Is normal, the upstream air-fuel ratio sensor output value changes as shown in FIG. That is, since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the first cylinder # 1 corresponding to the abnormal fuel injection valve 25 is significantly richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the first cylinder # 1 The air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from No. 1 is also richer than the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, when the exhaust gas discharged from the first cylinder # 1 reaches the upstream air-fuel ratio sensor 55, the upstream air-fuel ratio sensor output value is the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the first cylinder # 1, In other words, the output value decreases rapidly toward the output value corresponding to the air-fuel ratio that is significantly richer than the stoichiometric air-fuel ratio. According to the air-fuel ratio control of the present embodiment, when the upstream air-fuel ratio sensor output value becomes an output value corresponding to an air-fuel ratio that is significantly richer than the theoretical air-fuel ratio, that is, the upstream air-fuel ratio sensor 55. When the air-fuel ratio is significantly richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel injection amounts in all the fuel injection valves 25 are greatly reduced, and the fourth cylinder # 4, the third cylinder # 3, and the second cylinder The air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in cylinder # 2 becomes an air-fuel ratio that is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, when the exhaust gas discharged from the fourth cylinder # 4 to the second cylinder # 2 reaches the upstream air-fuel ratio sensor 55, the upstream air-fuel ratio sensor output value is output from the cylinders # 4 to # 2. The air-fuel ratio of the exhaust gas exhausted, that is, the output value corresponding to the air-fuel ratio that is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio increases at a stretch. According to the air-fuel ratio control of the present embodiment, when the upstream air-fuel ratio sensor output value becomes an output value corresponding to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the upstream air-fuel ratio sensor 55 When an air-fuel ratio leaner than the air-fuel ratio is detected, the fuel injection amount in all the fuel injection valves 25 is increased, and again, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the first cylinder # 1 is higher than the stoichiometric air-fuel ratio. The air / fuel ratio becomes significantly richer. For this reason, when there is a problem that a certain amount of fuel is injected into a specific fuel injection valve 25 more than the commanded fuel injection amount, as shown in FIG. The output value repeats vertical movement with a relatively large width across the output value corresponding to the theoretical air-fuel ratio.

一方、第1気筒♯1に対応する燃料噴射弁25に指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない不具合があって、残りの気筒♯2〜♯4に対応する燃料噴射弁25が正常である場合、上流側空燃比センサ出力値は、図8(C)に示されているように推移する。すなわち、異常のある燃料噴射弁25に対応する第1気筒♯1に形成される混合気の空燃比は、理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比になっていることから、第1気筒♯1から排出される排気ガスの空燃比も理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比になっている。このため、第1気筒♯1から排出された排気ガスが上流側空燃比センサ55に到達したとき、上流側空燃比センサ出力値は、第1気筒♯1から排出された排気ガスの空燃比、すなわち、理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比に対応する出力値に向かって一気に大きくなる。そして、本実施形態の空燃比制御によれば、上流側空燃比センサ出力値が理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比に対応する出力値になったとき、すなわち、上流側空燃比センサ55が理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比を検出したとき、全ての燃料噴射弁25における燃料噴射量が大幅に増量せしめられ、第4気筒♯4、第3気筒♯3、および、第2気筒♯2に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも大幅にリッチな空燃比になる。このため、これら第4気筒♯4〜第2気筒♯2から排出された排気ガスが上流側空燃比センサ55に到達したとき、上流側空燃比センサ出力値は、これら気筒♯4〜♯2から排出された排気ガスの空燃比、すなわち、理論空燃比よりも大幅にリッチな空燃比に対応する出力値に向かって一気に小さくなる。そして、本実施形態の空燃比制御によれば、上流側空燃比センサ出力値が理論空燃比よりもリッチな空燃比に対応する出力値になったとき、すなわち、上流側空燃比センサ55が理論空燃比よりもリッチな空燃比を検出したとき、全ての燃料噴射弁25における燃料噴射量が減量せしめられ、再び、第1気筒♯1に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比になる。このため、或る特定の燃料噴射弁25に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合がある場合、図8(C)に示されているように、上流側空燃比センサ出力値は、理論空燃比に対応する出力値を跨いで比較的大きい幅で上下動を繰り返すことになる。   On the other hand, there is a problem that the fuel injection valve 25 corresponding to the first cylinder # 1 only injects an amount of fuel smaller than the command fuel injection amount, and the fuel injection valves 25 corresponding to the remaining cylinders # 2 to # 4 are normal. In this case, the upstream air-fuel ratio sensor output value changes as shown in FIG. That is, since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the first cylinder # 1 corresponding to the abnormal fuel injection valve 25 is an air-fuel ratio that is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the first cylinder # 1 The air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from No. 1 is also an air-fuel ratio that is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, when the exhaust gas discharged from the first cylinder # 1 reaches the upstream air-fuel ratio sensor 55, the upstream air-fuel ratio sensor output value is the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the first cylinder # 1, In other words, the output value increases at a stretch toward an output value corresponding to an air-fuel ratio that is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Then, according to the air-fuel ratio control of the present embodiment, when the upstream air-fuel ratio sensor output value becomes an output value corresponding to an air-fuel ratio that is significantly leaner than the theoretical air-fuel ratio, that is, the upstream air-fuel ratio sensor 55. When the air-fuel ratio is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel injection amounts in all the fuel injection valves 25 are greatly increased, and the fourth cylinder # 4, the third cylinder # 3, and the second cylinder The air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in cylinder # 2 becomes an air-fuel ratio that is significantly richer than the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, when the exhaust gas discharged from the fourth cylinder # 4 to the second cylinder # 2 reaches the upstream air-fuel ratio sensor 55, the upstream air-fuel ratio sensor output value is output from the cylinders # 4 to # 2. The air-fuel ratio of the discharged exhaust gas, that is, the output value corresponding to the air-fuel ratio that is significantly richer than the stoichiometric air-fuel ratio, decreases at a stretch. According to the air-fuel ratio control of this embodiment, when the upstream air-fuel ratio sensor output value becomes an output value corresponding to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the upstream air-fuel ratio sensor 55 When an air-fuel ratio richer than the air-fuel ratio is detected, the fuel injection amounts in all the fuel injection valves 25 are reduced, and again, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the first cylinder # 1 is greater than the stoichiometric air-fuel ratio. A significantly leaner air-fuel ratio. For this reason, when there is a problem that a certain amount of fuel is injected into a specific fuel injection valve 25, the upstream side air-fuel ratio sensor as shown in FIG. 8C. The output value repeats vertical movement with a relatively large width across the output value corresponding to the theoretical air-fuel ratio.

このように、或る特定の燃料噴射弁25に異常がある場合の上流側空燃比センサ出力値の推移は、全ての燃料噴射弁25が正常である場合の上流側空燃比センサ出力値の推移とは大きく異なる。   Thus, the transition of the upstream air-fuel ratio sensor output value when there is an abnormality in a specific fuel injection valve 25 is the transition of the upstream air-fuel ratio sensor output value when all the fuel injection valves 25 are normal. Is very different.

特に、全ての燃料噴射弁25が正常である場合、図8(A)に示されているように、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリッチ側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾き(以下この平均の傾きを単に「傾き」という)は、比較的小さい傾きα1である。一方、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリーン側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾き(以下この平均の傾きも単に「傾き」という)は、比較的小さい傾きα2である。そして、この場合、これら傾きα1の絶対値と傾きα2の絶対値とは略等しい。   In particular, when all the fuel injection valves 25 are normal, as shown in FIG. 8A, the air-fuel ratio of the exhaust gas that reaches the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes toward the rich side. Accordingly, when the upstream air-fuel ratio sensor output value decreases, the average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value (hereinafter, this average slope is simply referred to as “slope”) is a relatively small slope α1. It is. On the other hand, when the upstream air-fuel ratio sensor output value increases as the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes toward the lean side, the upstream air-fuel ratio sensor output value follows. The average slope of the line (hereinafter, this average slope is also simply referred to as “slope”) is a relatively small slope α2. In this case, the absolute value of the inclination α1 and the absolute value of the inclination α2 are substantially equal.

一方、或る特定の燃料噴射弁25に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料が噴射されてしまう異常がある場合、図8(B)に示されているように、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリッチ側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きは、比較的大きい傾きα3である。一方、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリーン側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きは、比較的大きい傾きα4である。そして、この場合、上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きα3の絶対値は、上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きα4の絶対値よりも若干大きい。   On the other hand, when there is an abnormality in which a certain amount of fuel is injected into a specific fuel injection valve 25, the upstream side air-fuel ratio sensor 55 as shown in FIG. 8B. When the upstream air-fuel ratio sensor output value decreases as the air-fuel ratio of the exhaust gas that reaches the exhaust gas changes toward the rich side, the slope of the line that the upstream air-fuel ratio sensor output value follows is relatively large The inclination is α3. On the other hand, when the upstream air-fuel ratio sensor output value increases as the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes toward the lean side, the upstream air-fuel ratio sensor output value follows. The inclination of the line is a relatively large inclination α4. In this case, the absolute value of the slope α3 of the line that the upstream air-fuel ratio sensor output value follows when the upstream air-fuel ratio sensor output value decreases becomes the upstream side air-fuel ratio sensor output value when the upstream air-fuel ratio sensor output value increases. The output value of the fuel ratio sensor is slightly larger than the absolute value of the line inclination α4.

一方、或る特定の燃料噴射弁25に指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない異常がある場合、図8(C)に示されているように、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリーン側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きは、比較的大きい値α5である。一方、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリッチ側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きは、比較的大きい傾きα6である。そして、この場合、上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きα5の絶対値は、上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きα6の絶対値よりも若干大きい。   On the other hand, when there is an abnormality in which only a smaller amount of fuel than the commanded fuel injection amount is injected into a specific fuel injection valve 25, the upstream air-fuel ratio sensor 55 is reached as shown in FIG. When the upstream air-fuel ratio sensor output value increases as the air-fuel ratio of the exhaust gas that changes becomes leaner, the slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value is a relatively large value α5. It is. On the other hand, when the upstream air-fuel ratio sensor output value becomes smaller as the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes toward the rich side, the upstream air-fuel ratio sensor output value follows. The slope of the line is a relatively large slope α6. In this case, the absolute value of the slope α5 of the line that the upstream air-fuel ratio sensor output value follows when the upstream air-fuel ratio sensor output value increases is equal to the upstream air-fuel ratio sensor output value when the upstream air-fuel ratio sensor output value decreases. The output value of the fuel ratio sensor is slightly larger than the absolute value of the line inclination α6.

このように、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きの絶対値は、全ての燃料噴射弁25が正常である場合、特定の燃料噴射弁25に指令燃料噴射量よりも多い量の燃料を噴射してしまう異常がある場合、および、特定の燃料噴射弁25に指令燃料噴射量の燃料よりも少ない燃料しか噴射しない異常がある場合において、それぞれ、特有の値をとる。したがって、この傾きの絶対値を利用すれば、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定することができる。すなわち、特定の燃料噴射弁25に異常がある場合に上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きの絶対値は、基本的には、全ての燃料噴射弁25が正常である場合に上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きの絶対値よりも大きい。したがって、全ての燃料噴射弁25が正常である場合に上流側空燃比センサ出力値が辿るラインがとり得る傾きの絶対値を閾値として設定し、或いは、その傾きの絶対値よりも大きい値を閾値として設定しておき、機関運転中、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きの絶対値がこの閾値よりも大きいとき、気筒間空燃比インバランス状態が生じているものと判定することができる。   In this way, the absolute value of the slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value is the amount of fuel larger than the command fuel injection amount for a specific fuel injection valve 25 when all the fuel injection valves 25 are normal. When there is an abnormality that injects fuel, and when there is an abnormality that causes the specific fuel injection valve 25 to inject less fuel than the fuel of the command fuel injection amount, a specific value is taken. Therefore, if the absolute value of this slope is used, it is possible to determine whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. That is, the absolute value of the slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value when there is an abnormality in a specific fuel injection valve 25 is basically the upstream side when all the fuel injection valves 25 are normal. The air-fuel ratio sensor output value is larger than the absolute value of the slope of the line followed. Therefore, when all the fuel injection valves 25 are normal, the absolute value of the slope that the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value can be set as the threshold value, or a value larger than the absolute value of the slope is set as the threshold value. When the absolute value of the slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value is larger than this threshold during engine operation, it is determined that an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition has occurred. it can.

ところで、図8(A)〜図8(C)を参照して説明した気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定は、混合気の空燃比を理論空燃比に制御しようとしている場合(すなわち、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比である場合)におけるものであるが、この空燃比インバランス状態の有無の判定は、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御しようとしている場合(すなわち、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比である場合)にも当てはまる。   Incidentally, the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state described with reference to FIGS. 8A to 8C is performed when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is to be controlled to the stoichiometric air-fuel ratio (that is, The air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream-side air-fuel ratio sensor 55 is the stoichiometric air-fuel ratio). This also applies when the air-fuel ratio is to be controlled to be rich (that is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio).

すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、全ての燃料噴射弁25が正常である場合、上流側空燃比センサ55に到達した排気ガスの空燃比の空燃比に対応して上流側空燃比センサ出力値(すなわち、上流側空燃比センサ55の出力値)は、図9(A)に示されているように推移する。すなわち、このときの上流側空燃比センサ出力値の推移は、図8(A)に示されている上流側空燃比センサ出力値の推移に比べて、全体的に、よりリッチな空燃比側にずれた形態で比較的小さい幅で上下動を繰り返す。しかしながら、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリッチ側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに、図9(A)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きは、図8(A)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きと同じく、比較的小さい傾きα1である。同様に、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリーン側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに、図9(A)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きは、図8(A)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きと同じく、比較的小さい傾きα2である。   That is, when all of the fuel injection valves 25 are normal when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas air that has reached the upstream air-fuel ratio sensor 55 is exhausted. Corresponding to the air-fuel ratio of the fuel ratio, the upstream air-fuel ratio sensor output value (that is, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55) changes as shown in FIG. That is, the transition of the upstream air-fuel ratio sensor output value at this time is generally richer than the transition of the upstream air-fuel ratio sensor output value shown in FIG. Repeated up and down movement with a relatively small width in a shifted form. However, when the upstream air-fuel ratio sensor output value decreases as the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes toward the rich side, it is shown in FIG. The average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value is a relatively small slope α1 similar to the average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value shown in FIG. is there. Similarly, when the upstream air-fuel ratio sensor output value increases as the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes toward the lean side, it is shown in FIG. The average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value is relatively small, like the average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value shown in FIG. It is.

一方、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、第1気筒♯1に対応する燃料噴射弁25に指令燃料噴射量(すなわち、電子制御装置60から各燃料噴射弁25に指令される各燃料噴射弁25から噴射すべき燃料の量)よりも多い量の燃料が噴射されてしまう不具合があって、残りの気筒♯2〜♯4に対応する燃料噴射弁25が正常である場合、上流側空燃比センサ出力値は、図9(B)に示されているように推移する。すなわち、このときの上流側空燃比センサ出力値の推移は、図8(B)に示されている上流側空燃比センサ出力値の推移に比べて、全体的に、よりリッチな空燃比側にずれた状態で比較的大きい幅で上下動を繰り返す。そして、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリッチ側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに、図9(B)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きは、図8(B)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きと同じく、比較的大きい傾きα3である。同様に、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリーン側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きは、図8(B)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きと同じく、比較的大きい傾きα4である。   On the other hand, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the command fuel injection amount (that is, from the electronic control unit 60) to the fuel injection valve 25 corresponding to the first cylinder # 1. There is a problem that a larger amount of fuel than the amount of fuel to be injected from each fuel injection valve 25 commanded to each fuel injection valve 25 is injected, and the fuel corresponding to the remaining cylinders # 2 to # 4 When the injection valve 25 is normal, the upstream air-fuel ratio sensor output value changes as shown in FIG. That is, the transition of the upstream air-fuel ratio sensor output value at this time is generally richer than the transition of the upstream air-fuel ratio sensor output value shown in FIG. Repeated up and down movement with a relatively large width in a shifted state. Then, when the upstream air-fuel ratio sensor output value becomes smaller as the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes toward the rich side, it is shown in FIG. 9B. The average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value is a relatively large slope α3, similar to the average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value shown in FIG. is there. Similarly, the average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value as the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes toward the lean side is shown in FIG. As with the average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value shown in FIG.

一方、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、第1気筒♯1に対応する燃料噴射弁25に指令燃料噴射量よりも少ない量の燃料しか噴射されない不具合があって、残りの気筒♯2〜♯4に対応する燃料噴射弁25が正常である場合、上流側空燃比センサ出力値は、図9(C)に示されているように推移する。すなわち、このときの上流側空燃比センサ出力値の推移は、図8(C)に示されている上流側空燃比センサ出力値の推移に比べて、全体的に、よりリッチな空燃比側にずれた状態で比較的大きい幅で上下動を繰り返す。そして、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリーン側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が大きくなるときに、図9(C)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きは、図8(C)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きと同じく、比較的大きい値α5である。同様に、上流側空燃比センサ55に到達する排気ガスの空燃比がリッチ側に向かって変化するのに伴って上流側空燃比センサ出力値が小さくなるときに、図9(C)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きは、図8(C)に示されている上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの平均の傾きと同じく、比較的大きい値α6である。   On the other hand, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, only a smaller amount of fuel than the command fuel injection amount is injected into the fuel injection valve 25 corresponding to the first cylinder # 1. When the fuel injection valves 25 corresponding to the remaining cylinders # 2 to # 4 are normal due to a malfunction that is not performed, the upstream side air-fuel ratio sensor output value changes as shown in FIG. 9C. . That is, the transition of the upstream air-fuel ratio sensor output value at this time is generally richer than the transition of the upstream air-fuel ratio sensor output value shown in FIG. Repeated up and down movement with a relatively large width in a shifted state. When the upstream air-fuel ratio sensor output value increases as the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes toward the lean side, it is shown in FIG. The average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value is a relatively large value α5, similar to the average slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value shown in FIG. is there. Similarly, when the upstream air-fuel ratio sensor output value becomes smaller as the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes toward the rich side, it is shown in FIG. The average slope of the line that the upstream air-fuel ratio sensor output value follows is a relatively large value α6, similar to the average slope of the line that the upstream air-fuel ratio sensor output value follows in FIG. It is.

このように、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときにおいても、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されているときと同様に、特定の燃料噴射弁25に異常がある場合(すなわち、気筒間空燃比インバランス状態が生じている場合)には、上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きの絶対値は、全ての燃料噴射弁25が正常である場合(すなわち、気筒間空燃比インバランス状態が生じていない場合)に上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きの絶対値よりも大きい。したがって、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに全ての燃料噴射弁25が正常である場合に上流側空燃比センサ出力値が辿るラインがとり得る傾きの絶対値を閾値として設定し、或いは、その傾きの絶対値よりも大きい値を閾値として設定しておき、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに上流側空燃比センサ出力値が辿るラインの傾きの絶対値がこの閾値よりも大きいとき、気筒間空燃比インバランス状態が生じているものと判定することができる。   As described above, even when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, a specific fuel is used in the same manner as when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. When there is an abnormality in the injection valve 25 (that is, when an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state has occurred), the absolute value of the slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value is all the fuel injection valves 25. Is normal (that is, when the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state has not occurred), the upstream air-fuel ratio sensor output value is larger than the absolute value of the slope of the line followed. Therefore, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the slope that can be taken by the line that the upstream air-fuel ratio sensor output value follows when all the fuel injection valves 25 are normal Is set as a threshold value, or a value larger than the absolute value of the slope is set as a threshold value, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. When the absolute value of the slope of the line followed by the upstream air-fuel ratio sensor output value is larger than this threshold value, it can be determined that an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state has occurred.

また、図8(A)〜図8(C)を参照して説明した気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定は、混合気の空燃比を理論空燃比に制御しようとしている場合(すなわち、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比である場合)におけるものであるが、この空燃比インバランス状態の有無の判定が混合気の空燃比理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御しようとしている場合に当てはまるのと同様に、この空燃比インバランス状態の有無の判定は、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御しようとしている場合(すなわち、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比である場合)にも当てはまる。   Further, the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state described with reference to FIGS. 8A to 8C is performed when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is to be controlled to the stoichiometric air-fuel ratio (that is, The air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream side air-fuel ratio sensor 55 is the stoichiometric air-fuel ratio). As in the case of trying to control to an air-fuel ratio, the determination of the presence or absence of this air-fuel ratio imbalance state is made when the air-fuel ratio of the mixture is to be controlled to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio ( That is, this also applies to the case where the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.

このように、上述した気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定は、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されている場合であっても、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている場合であっても、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されている場合であっても、利用可能である。   As described above, whether or not the above-described inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is present is determined even when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. Even when the air-fuel ratio is controlled to be rich or even when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, it can be used.

しかしながら、混合気の空燃比を理論空燃比に制御している場合、および、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御している場合に、上述した考え方に基づいて気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定したとき、その判定精度は、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御している場合に比べて低くなる。そこで、以下、混合気の空燃比を理論空燃比に制御している場合および混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御している場合に気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定したとき、判定精度が低くなる理由について説明すると共に、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御している場合に気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定したとき、判定精度が高くなる理由について説明する。   However, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, and when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the cylinder is based on the above-described concept. When the presence or absence of the inter-air-fuel ratio imbalance state is determined, the determination accuracy is lower than when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, hereinafter, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio and when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is reached. Explains why the determination accuracy is low when the presence / absence is determined, and also determines whether there is an inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state when the air / fuel ratio of the mixture is controlled to an air / fuel ratio richer than the stoichiometric air / fuel ratio The reason why the determination accuracy becomes high will be described.

まず、混合気の空燃比を理論空燃比に制御している場合に気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定したときに判定精度が低くなる理由について説明する。   First, the reason why the determination accuracy is lowered when it is determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio will be described.

上述したように、上流側空燃比センサ55は、そこに到来する排気ガスの空燃比に応じて図3(A)に示されている特性に従った出力値を出力する。上流側空燃比センサ55がこのような出力値を出力するメカニズムは、以下の通りである。   As described above, the upstream air-fuel ratio sensor 55 outputs an output value in accordance with the characteristics shown in FIG. 3A in accordance with the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving there. The mechanism by which the upstream air-fuel ratio sensor 55 outputs such an output value is as follows.

すなわち、上流側空燃比センサ55は、図10および図11に示されているように、空燃比検出素子55aと、外側保護カバー55bと、内側保護カバー55cとを有する。保護カバー55b、55cは、空燃比検出素子55aを覆うようにこの空燃比検出素子55aをその内部に収容する。また、保護カバー55b、55cは、上流側空燃比センサ55に到達した排気ガスを排気管42からその内部に流入させて空燃比検出素子55aに到達させるための流入孔55b1、55c1と、その内部に流入した排気ガスを排気管42に流出させるための流出孔55b2、55c2とを有する。   That is, the upstream air-fuel ratio sensor 55 includes an air-fuel ratio detection element 55a, an outer protective cover 55b, and an inner protective cover 55c, as shown in FIGS. The protective covers 55b and 55c accommodate the air-fuel ratio detection element 55a therein so as to cover the air-fuel ratio detection element 55a. The protective covers 55b and 55c are provided with inflow holes 55b1 and 55c1 through which exhaust gas that has reached the upstream air-fuel ratio sensor 55 flows into the air through the exhaust pipe 42 and reaches the air-fuel ratio detection element 55a. Outflow holes 55b2 and 55c2 for allowing the exhaust gas flowing into the exhaust pipe 42 to flow out to the exhaust pipe 42 are provided.

そして、上流側空燃比センサ55は、排気管42内に保護カバー55b、55cが露出するように排気管42に配置される。したがって、排気管42を流れる排気ガスEXは、図10および図11に矢印Ar1で示されているように、外側保護カバー55bの流入孔55b1を通って外側保護カバー55bと内側保護カバー55cとの間の空間に流入する。次いで、排気ガスは、矢印Ar2で示されているように、内側保護カバー55cの流入孔55c1を通ってこの内側保護カバー55cの内部空間に流入し、空燃比検出素子55aに到達する。その後、排気ガスは、矢印Ar3に示されているように、内側保護カバー55cの流出孔55c2および外側保護カバー55bの流出孔55b2を通って排気管42に流出する。上流側空燃比センサ55に到達した排気ガスが上流側空燃比センサ55内をこのように流れることから、上流側空燃比センサ55に到達した排気ガスは、外側保護カバー55bの流出孔55b2近傍を流れる排気ガスの流れによって外側保護カバー55bの流入孔55b1に吸い込まれることになる。   The upstream air-fuel ratio sensor 55 is disposed in the exhaust pipe 42 so that the protective covers 55b and 55c are exposed in the exhaust pipe 42. Therefore, the exhaust gas EX flowing through the exhaust pipe 42 passes through the inflow hole 55b1 of the outer protective cover 55b and flows between the outer protective cover 55b and the inner protective cover 55c as shown by the arrow Ar1 in FIGS. Flows into the space between. Next, as indicated by an arrow Ar2, the exhaust gas flows into the inner space of the inner protective cover 55c through the inflow hole 55c1 of the inner protective cover 55c, and reaches the air-fuel ratio detecting element 55a. Thereafter, as shown by the arrow Ar3, the exhaust gas flows out to the exhaust pipe 42 through the outflow hole 55c2 of the inner protective cover 55c and the outflow hole 55b2 of the outer protective cover 55b. Since the exhaust gas that has reached the upstream air-fuel ratio sensor 55 flows in the upstream air-fuel ratio sensor 55 in this way, the exhaust gas that has reached the upstream air-fuel ratio sensor 55 passes through the vicinity of the outflow hole 55b2 of the outer protective cover 55b. The exhaust gas flowing in is sucked into the inflow hole 55b1 of the outer protective cover 55b.

空燃比検出素子55aは、図12(A)に示されているように、固体電解質層551と、排気ガス側電極層552と、大気側電極層553と、拡散抵抗層(または、拡散律速層)554と、排気ガス側壁555と、大気側壁556と、ヒータ557とを有する。   As shown in FIG. 12A, the air-fuel ratio detection element 55a includes a solid electrolyte layer 551, an exhaust gas side electrode layer 552, an atmosphere side electrode layer 553, and a diffusion resistance layer (or diffusion rate limiting layer). 554, an exhaust gas side wall 555, an atmospheric side wall 556, and a heater 557.

固体電解質層551は、酸素イオン導電性酸化物の焼結体であり、例えば、ZrO(ジルコニア)にCaOを安定剤として固溶させた安定化ジルコニア素子である。固体電解質層551は、その温度が或る温度(すなわち、いわゆる活性温度)よりも高いときに、後述する酸素電池特性および酸素ポンプ特性を発揮する。 The solid electrolyte layer 551 is a sintered body of an oxygen ion conductive oxide, for example, a stabilized zirconia element in which CaO is dissolved as a stabilizer in ZrO 2 (zirconia). The solid electrolyte layer 551 exhibits oxygen cell characteristics and oxygen pump characteristics, which will be described later, when the temperature is higher than a certain temperature (that is, so-called activation temperature).

また、排気ガス側電極層552は、触媒活性の高い貴金属、例えば、Pt(白金)からなる。また、排気ガス側電極層552は、固体電解質層551の1つの表面上に配置されている。また、排気ガス側電極層552は、例えば、化学メッキによって十分な浸透性を有するように、すなわち、多孔質状に形成されている。   The exhaust gas side electrode layer 552 is made of a noble metal having high catalytic activity, for example, Pt (platinum). Further, the exhaust gas side electrode layer 552 is disposed on one surface of the solid electrolyte layer 551. Further, the exhaust gas side electrode layer 552 is formed to have sufficient permeability by chemical plating, for example, to be porous.

一方、大気側電極層553は、触媒活性の高い貴金属、例えば、Pt(白金)からなる。また、大気側電極層553は、排気ガス側電極層552が配置されている固体電解質層551の表面とは反対側の固体電解質層551の表面上に配置されている。すなわち、固体電解質層551は、排気ガス側電極層552と大気側電極層553によって挟まれている。また、大気側電極層553は、例えば、化学メッキによって十分な浸透性を有するように、すなわち、多孔質状に形成されている。   On the other hand, the atmosphere side electrode layer 553 is made of a noble metal having high catalytic activity, for example, Pt (platinum). The atmosphere-side electrode layer 553 is disposed on the surface of the solid electrolyte layer 551 opposite to the surface of the solid electrolyte layer 551 on which the exhaust gas-side electrode layer 552 is disposed. That is, the solid electrolyte layer 551 is sandwiched between the exhaust gas side electrode layer 552 and the atmosphere side electrode layer 553. The atmosphere-side electrode layer 553 is formed to have sufficient permeability by chemical plating, that is, in a porous shape.

これら排気ガス側電極層552および大気側電極層553には、電源679が接続されている。そして、これら排気ガス側電極層552および大気側電極層553には、排気ガス側電極層552よりも大気側電極層553のほうが電位が高くなるように電源679から電圧が印加される。   A power source 679 is connected to the exhaust gas side electrode layer 552 and the atmosphere side electrode layer 553. A voltage is applied to the exhaust gas side electrode layer 552 and the atmosphere side electrode layer 553 from the power source 679 so that the potential of the atmosphere side electrode layer 553 is higher than that of the exhaust gas side electrode layer 552.

また、拡散抵抗層554は、耐熱性無機物質である多孔質セラミックからなる。また、拡散抵抗層554は、固体電解質層551の表面に接している排気ガス側電極層552の表面を除いた排気ガス側電極層552の表面を覆うように、例えば、プラズマ溶射法によって配置されている。   The diffusion resistance layer 554 is made of a porous ceramic that is a heat-resistant inorganic substance. Further, the diffusion resistance layer 554 is disposed by, for example, a plasma spraying method so as to cover the surface of the exhaust gas side electrode layer 552 excluding the surface of the exhaust gas side electrode layer 552 in contact with the surface of the solid electrolyte layer 551. ing.

また、排気ガス側壁555は、緻密であって排気ガスを透過させないアルミナセラミックスからなる。また、排気ガス側壁555は、拡散抵抗層554の一部(特に、拡散抵抗層554の角部)を除いて拡散抵抗層554を覆うように配置されている。すなわち、排気ガス側壁555は、拡散抵抗層554の一部を外部に露出させる貫通孔558を有する。   The exhaust gas side wall 555 is made of alumina ceramic that is dense and does not allow exhaust gas to pass therethrough. Further, the exhaust gas side wall 555 is disposed so as to cover the diffusion resistance layer 554 except for a part of the diffusion resistance layer 554 (particularly, corner portions of the diffusion resistance layer 554). That is, the exhaust gas side wall 555 has a through hole 558 that exposes a part of the diffusion resistance layer 554 to the outside.

また、大気側壁556は、緻密であって排気ガスを透過させないアルミナセラミックスからなる。また、大気側壁556は、その内部に大気側電極層553を包囲する空間(以下この空間を「大気室」という)559を形成するように配置されている。そして、大気室559には、大気が導入される。   The atmospheric side wall 556 is made of alumina ceramic that is dense and does not allow exhaust gas to pass therethrough. The atmosphere side wall 556 is disposed so as to form a space (hereinafter referred to as “atmosphere chamber”) 559 surrounding the atmosphere side electrode layer 553 therein. The atmosphere is introduced into the atmosphere chamber 559.

また、ヒータ557は、大気側壁556に埋設されている。ヒータ557に電力が供給されると、ヒータ557が発熱することによって固体電解質層551と排気ガス側電極層552と大気側電極層553とが加熱される。   The heater 557 is embedded in the atmospheric side wall 556. When electric power is supplied to the heater 557, the solid electrolyte layer 551, the exhaust gas side electrode layer 552, and the atmosphere side electrode layer 553 are heated by the heat generated by the heater 557.

ここで、空燃比検出素子55aに理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが到来すると、空燃比検出素子55aは、図12(B)に示されているように機能する。すなわち、排気ガス側電極層552周りの排気ガス中の酸素の濃度が比較的高いことから、酸素が排気ガス側電極層552から大気側電極層553へ固体電解質層551を介して移動する。詳細には、空燃比検出素子55aに到達した排気ガスは、貫通孔558を通って拡散抵抗層554に流入する。そして、排気ガスが拡散抵抗層554を通って排気ガス側電極層552に到達すると、排気ガス中の酸素が排気ガス側電極層552によってイオン化される。このイオン化された酸素、すなわち、酸素イオンは、固体電解質層551を通って大気側電極層553に到達する。大気側電極層553に到達した酸素イオンは、大気側電極層553に電子を放出して酸素となって大気室559に流入する。こうした作用によって、電源560の正極から負極に向かって電流Iが流れることになる。このとき流れる電流Iの大きさは、図13に示されているように、電源560の電圧が所定の値Vpに設定されていれば、排気ガス側電極層552に到達した排気ガス中の酸素の濃度に比例した一定値となる。本実施形態では、電源560の電圧が所定の値Vpに設定されており、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であるとき、電源560の正極から負極に向かって流れる電流I(すなわち、限界電流Ip)に基づいて排気ガスの空燃比が把握される。   Here, when exhaust gas having an air / fuel ratio leaner than the stoichiometric air / fuel ratio arrives at the air / fuel ratio detecting element 55a, the air / fuel ratio detecting element 55a functions as shown in FIG. 12 (B). That is, since the concentration of oxygen in the exhaust gas around the exhaust gas side electrode layer 552 is relatively high, oxygen moves from the exhaust gas side electrode layer 552 to the atmosphere side electrode layer 553 through the solid electrolyte layer 551. Specifically, the exhaust gas that has reached the air-fuel ratio detection element 55 a flows into the diffusion resistance layer 554 through the through hole 558. When the exhaust gas reaches the exhaust gas side electrode layer 552 through the diffusion resistance layer 554, oxygen in the exhaust gas is ionized by the exhaust gas side electrode layer 552. This ionized oxygen, that is, oxygen ions, reaches the atmosphere-side electrode layer 553 through the solid electrolyte layer 551. The oxygen ions that have reached the atmosphere-side electrode layer 553 emit electrons to the atmosphere-side electrode layer 553 and become oxygen, and flow into the atmosphere chamber 559. With such an action, the current I flows from the positive electrode of the power source 560 toward the negative electrode. As shown in FIG. 13, the magnitude of the current I flowing at this time is the oxygen in the exhaust gas that has reached the exhaust gas side electrode layer 552 if the voltage of the power source 560 is set to a predetermined value Vp. It becomes a constant value proportional to the concentration of. In the present embodiment, when the voltage of the power source 560 is set to a predetermined value Vp and the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the power source 560 The air-fuel ratio of the exhaust gas is grasped based on the current I flowing from the positive electrode toward the negative electrode (that is, the limit current Ip).

一方、空燃比検出素子55aに理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが到来すると、空燃比検出素子55aは、図12(C)に示されているように機能する。すなわち、排気ガス側電極層552周りの排気ガス中の酸素の濃度が比較的低いことから、酸素が大気側電極層553から排気ガス側電極層552へ固体電解質層551を介して移動する。詳細には、大気室559に導入されている大気中の酸素が大気側電極層553によってイオン化される。このイオン化された酸素、すなわち、酸素イオンは、固体電解質層551を通って排気ガス側電極層553に到達する。排気ガス側電極層552に到達した酸素イオンは、排気ガス側電極層552に電子を放出しつつ、排気ガス側電極層552周りの排気ガス中の未燃物、例えば、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、および、水素(H)を酸化する。こうした作用によって、電源560の負極から正極に向かって電流Iが流れることになる。このとき流れる電流Iの大きさも、図13に示されているように、電源560の電圧が所定の値Vpに設定されていれば、排気ガス側電極層552周りの排気ガス中の酸素の濃度に比例した一定値となる。本実施形態では、電源560の電圧が所定の値Vpに設定されており、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であるとき、電源560の負極から正極に向かって流れる電流I(すなわち、限界電流Ip)に基づいて排気ガスの空燃比が把握される。 On the other hand, when exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio arrives at the air-fuel ratio detection element 55a, the air-fuel ratio detection element 55a functions as shown in FIG. That is, since the concentration of oxygen in the exhaust gas around the exhaust gas side electrode layer 552 is relatively low, oxygen moves from the atmosphere side electrode layer 553 to the exhaust gas side electrode layer 552 through the solid electrolyte layer 551. Specifically, oxygen in the atmosphere introduced into the atmosphere chamber 559 is ionized by the atmosphere-side electrode layer 553. This ionized oxygen, that is, oxygen ions reaches the exhaust gas side electrode layer 553 through the solid electrolyte layer 551. Oxygen ions that have reached the exhaust gas side electrode layer 552 emit electrons to the exhaust gas side electrode layer 552, while unburned matter in the exhaust gas around the exhaust gas side electrode layer 552, such as hydrocarbon (HC), Carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) are oxidized. With such an action, the current I flows from the negative electrode of the power source 560 toward the positive electrode. As shown in FIG. 13, the magnitude of the current I flowing at this time is also the concentration of oxygen in the exhaust gas around the exhaust gas side electrode layer 552 if the voltage of the power source 560 is set to a predetermined value Vp. It becomes a constant value proportional to. In the present embodiment, when the voltage of the power source 560 is set to a predetermined value Vp and the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the power source 560 The air-fuel ratio of the exhaust gas is grasped based on the current I flowing from the negative electrode toward the positive electrode (that is, the limit current Ip).

以上説明したように、上流側空燃比センサ55は、そこに到来する排気ガスの空燃比に応じた出力値を出力する。すなわち、上流側空燃比センサ55は、そこに到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であるときには、そこに到来する排気ガスの空燃比のリーン度合が大きいほど大きな正の電流値を出力し、そこに到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比であるときには、そこに到来する排気ガスの空燃比のリッチ度合が大きいほど大きな負の電流値を出力する。したがって、上流側空燃比センサ55に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときには、上流側空燃比センサ55から出力される電流値は、零である。   As described above, the upstream air-fuel ratio sensor 55 outputs an output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving there. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving there is an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the upstream side air-fuel ratio sensor 55 increases as the lean degree of the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving there increases. When the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving there is an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the larger the richness of the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving there, the larger the negative current value Is output. Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream air-fuel ratio sensor 55 is the stoichiometric air-fuel ratio, the current value output from the upstream air-fuel ratio sensor 55 is zero.

したがって、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比から理論空燃比よりもリッチな空燃比に変化した場合、上流側空燃比センサ55の出力値は、正の電流値から負の電流値に変化することになる。この場合、上流側空燃比センサ55の排気ガス側電極層552から大気側電極層553に固体電解質層551を介して流れていた酸素イオンが大気側電極層553から排気ガス側電極層552に固体電解質層551を介して流れることになる。すなわち、固体電解質層551内を流れる酸素イオンの流れの向きが逆転する。しかしながら、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比から理論空燃比よりもリッチな空燃比に変化したとき、それまで排気ガス側電極層552から大気側電極層553に向かって固体電解質層551内を流れていた酸素イオンがその流れの向きを変えなければならないのであるから、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比から理論空燃比よりもリッチな空燃比に変化したとき、固体電解質層551内における酸素イオンの流れの向きは、即座には逆転しない。   Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes from an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55 Changes from a positive current value to a negative current value. In this case, oxygen ions flowing from the exhaust gas side electrode layer 552 of the upstream side air-fuel ratio sensor 55 to the atmosphere side electrode layer 553 via the solid electrolyte layer 551 are solid from the atmosphere side electrode layer 553 to the exhaust gas side electrode layer 552. It flows through the electrolyte layer 551. That is, the direction of oxygen ions flowing in the solid electrolyte layer 551 is reversed. However, when the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes from an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas-side electrode layer 552 until then. Since the oxygen ions flowing in the solid electrolyte layer 551 toward the atmosphere side electrode layer 553 must change the direction of the flow, the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is the theoretical sky. When the air-fuel ratio leaner than the fuel ratio is changed to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the direction of oxygen ion flow in the solid electrolyte layer 551 is not immediately reversed.

一方、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比から理論空燃比よりもリーンな空燃比に変化した場合、上流側空燃比センサ55の出力値は、負の電流値から正の電流値に変化することになる。この場合、上流側空燃比センサ55の大気側電極層553から排気ガス側電極層552に固体電解質層551を介して流れていた酸素イオンが排気ガス側電極層552から大気側電極層553に固体電解質層551を介して流れることになる。すなわち、固体電解質層551内を流れる酸素イオンの流れの向きが逆転する。しかしながら、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比から理論空燃比よりもリーンな空燃比に変化したとき、それまで大気側電極層553から排気ガス側電極層552に向かって固体電解質層551内を流れていた酸素イオンがその向きを変えなければならないのであるから、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比から理論空燃比よりもリーンな空燃比に変化したとき、固体電解質層551内における酸素イオンの流れの向きは、即座には逆転しない。   On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes from an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55 Changes from a negative current value to a positive current value. In this case, oxygen ions that have flowed from the atmosphere-side electrode layer 553 of the upstream air-fuel ratio sensor 55 to the exhaust gas-side electrode layer 552 via the solid electrolyte layer 551 are solidified from the exhaust gas-side electrode layer 552 to the atmosphere-side electrode layer 553. It flows through the electrolyte layer 551. That is, the direction of oxygen ions flowing in the solid electrolyte layer 551 is reversed. However, when the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes from an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas from the atmosphere-side electrode layer 553 is exhausted until then. Since the direction of the oxygen ions flowing in the solid electrolyte layer 551 toward the gas side electrode layer 552 has to be changed, the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is higher than the stoichiometric air-fuel ratio. When the air-fuel ratio changes from a rich air-fuel ratio to a leaner air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio, the direction of oxygen ion flow in the solid electrolyte layer 551 does not immediately reverse.

ここで、混合気の空燃比を理論空燃比に制御しようとしているとき、上述したように、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比は、理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とを繰り返すことになる。したがって、この場合、上流側空燃比センサ55がそこに到来する排気ガスの空燃比を極めて正確に示す出力値を出力するためには、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比との間で変化したときに、上流側空燃比センサ55の固体電解質層551内を流れる酸素イオンの流れの向きが即座に逆転しなければならない。しかしながら、上述したように、こうした固体電解質層551内を流れる酸素イオンの流れの向きは、即座には逆転しない。したがって、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されているとき、上流側空燃比センサ55の出力値は、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比(すなわち、混合気の空燃比)を極めて正確には示さないことになる。   Here, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, as described above, the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is repeated. Therefore, in this case, in order for the upstream air-fuel ratio sensor 55 to output an output value that indicates the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving there very accurately, the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is When the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio are changed, the direction of the flow of oxygen ions flowing in the solid electrolyte layer 551 of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is instantaneous. Must be reversed. However, as described above, the direction of the flow of oxygen ions flowing in the solid electrolyte layer 551 is not immediately reversed. Therefore, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 (ie, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture). (Fuel ratio) will not be shown very accurately.

上流側空燃比センサ55の出力値に基づいて気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定するためには、上流側空燃比センサ55の出力値が上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比(すなわち、混合気の空燃比)を極めて正確に示していることが望まれる。言い換えれば、混合気の空燃比を理論空燃比に制御しようとしているときには、上流側空燃比センサ55の出力値が上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比を極めて正確に示していないことから、上流側空燃比センサ55の出力値に基づいて気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができないことになる。   In order to accurately determine the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55, the exhaust value from which the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55 arrives at the upstream air-fuel ratio sensor 55 It is desirable to show the air / fuel ratio of the gas (that is, the air / fuel ratio of the air / fuel mixture) very accurately. In other words, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55 does not indicate the air-fuel ratio of the exhaust gas that arrives at the upstream air-fuel ratio sensor 55 very accurately. Therefore, based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55, the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state cannot be accurately determined.

こうした理由から、混合気の空燃比を理論空燃比に制御している場合には、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定したときに判定精度が低くなるのである。   For these reasons, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, the determination accuracy decreases when it is determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

次に、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御している場合に気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定したときに判定精度が低くなる理由について説明する。   Next, the reason why the determination accuracy is lowered when the air-fuel ratio imbalance state between cylinders is determined when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio will be described.

混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されている場合、燃焼室21内における燃焼が不安定になり、場合によっては、燃焼室21内において失火が生じることもある。そして、この場合、各燃焼室21から排出される排気ガスの空燃比が本来制御されるべき混合気の空燃比を反映していないことになる。   When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, combustion in the combustion chamber 21 becomes unstable, and in some cases, misfiring may occur in the combustion chamber 21. In this case, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each combustion chamber 21 does not reflect the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that should be originally controlled.

上述したように、上流側空燃比センサ55の出力値に基づいて気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定するためには、上流側空燃比センサ55の出力値が混合気の空燃比を極めて正確に示していることが望まれる。しかしながら、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されている場合、各燃焼室21から排出される排気ガスの空燃比が本来制御されるべき混合気の空燃比を反映していないのであるから、上流側空燃比センサ55の出力値に基づいて気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができないことになる。   As described above, in order to accurately determine the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is the air-fuel ratio of the mixture. Is desired to be shown very accurately. However, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each combustion chamber 21 reflects the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that should be controlled originally. Therefore, the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state cannot be accurately determined based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55.

こうした理由から、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御している場合には、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定したときに判定精度が低くなるのである。   For these reasons, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the determination accuracy is lowered when it is determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

次に、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御している場合に気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定したときに判定精度が高くなる理由について説明する。   Next, the reason why the determination accuracy becomes high when the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is determined when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio will be described.

混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている場合、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比も理論空燃比よりもリッチな空燃比である。したがって、この場合、上流側空燃比センサ55がそこに到来する排気ガスの空燃比を正確に示す出力値を出力するために、上流側空燃比センサ55の拡散抵抗層551内を流れる酸素イオンの流れの向きが反転する必要はない。すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている場合、上流側空燃比センサ55の出力値は、そこに到来する排気ガスの空燃比(すなわち、混合気の空燃比)を極めて正確に示していることになるのであるから、上流側空燃比センサ55の出力値に基づいて気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができることになる。   When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is also richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, in this case, in order for the upstream air-fuel ratio sensor 55 to output an output value that accurately indicates the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving there, oxygen ions flowing in the diffusion resistance layer 551 of the upstream air-fuel ratio sensor 55 The direction of flow need not be reversed. That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving there (that is, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture). The air / fuel ratio) is accurately indicated, and therefore the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state can be accurately determined based on the output value of the upstream air / fuel ratio sensor 55.

また、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている場合、燃焼室21内における燃焼は安定しており、各燃焼室21から排出される排気ガスの空燃比が本来制御されるべき混合気の空燃比を反映している。したがって、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている場合、上流側空燃比センサ55の出力値は、混合気の空燃比を極めて正確に示していることになるのであるから、上流側空燃比センサ55の出力値に基づいて気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができることになる。   In addition, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, combustion in the combustion chambers 21 is stable, and the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each combustion chamber 21 is This reflects the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that should be controlled originally. Therefore, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55 indicates the air-fuel ratio of the air-fuel mixture very accurately. Therefore, the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state can be accurately determined based on the output value of the upstream air / fuel ratio sensor 55.

こうした理由から、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御している場合には、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定したときに判定精度が高くなるのである。   For these reasons, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the determination accuracy becomes high when it is determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

ところで、上述したように、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定すると判定精度が高い。したがって、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定すべきときには、混合気の空燃比を強制的に理論空燃比よりもリッチな空燃比として気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定すれば、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができる。   By the way, as described above, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the determination accuracy is high when it is determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. Therefore, when it should be determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is forcibly made richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is It is possible to accurately determine whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

しかしながら、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的のためだけに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比とすると内燃機関10の燃費が悪化してしまう。一方、本実施形態の内燃機関10では、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的以外の目的で、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比とする場合がある。すなわち、内燃機関10では、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比とする場合がある。この下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無の判定は、以下のように行われる。   However, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the fuel efficiency of the internal combustion engine 10 will deteriorate. On the other hand, in the internal combustion engine 10 of the present embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture may be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for purposes other than the purpose of determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. That is, in the internal combustion engine 10, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture may be made richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether there is an abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56. The determination of whether there is an abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is performed as follows.

すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されると、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが各燃焼室21から排出される。すると、上流側触媒43には、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流入することになる。ここで、上流側触媒43には、酸素吸蔵・放出能力があることから、上流側触媒43に吸蔵されている酸素が上流側触媒43から排出されるので、上流側触媒43から理論空燃比の排気ガスが流出する。そして、上流側触媒43に理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流入し続け、上流側触媒43に吸蔵されている酸素がなくなると、上流側触媒43から理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流出する。このとき、下流側空燃比センサ56に出力の異常が生じていなければ、すなわち、下流側空燃比センサ56が正常であれば、下流側空燃比センサ56の出力値(以下この出力値を「下流側空燃比センサ出力値」という)は、上流側触媒43から流出する排気ガスの空燃比、すなわち、理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている混合気の空燃比に正確に対応する出力値となる。したがって、上流側触媒43から理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流出しているときに下流側空燃比センサ出力値が混合気の空燃比に正確に対応する出力値になっていれば、下流側空燃比センサ56の出力の異常は生じておらず、下流側空燃比センサ56が正常であると言える。一方、上流側触媒43から理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流出しているときに下流側空燃比センサ出力値が混合気の空燃比に対応していない出力値になっていれば、下流側空燃比センサ56の出力の異常が生じていると言える。   That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is discharged from each combustion chamber 21. Then, the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio flows into the upstream side catalyst 43. Here, since the upstream side catalyst 43 has oxygen storage / release capability, oxygen stored in the upstream side catalyst 43 is discharged from the upstream side catalyst 43. Exhaust gas flows out. When the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio continues to flow into the upstream side catalyst 43 and the oxygen stored in the upstream-side catalyst 43 is exhausted, the upstream side catalyst 43 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Air-fuel ratio exhaust gas flows out. At this time, if there is no abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56, that is, if the downstream air-fuel ratio sensor 56 is normal, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor 56 (hereinafter referred to as "downstream"). The "side air-fuel ratio sensor output value") accurately corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the upstream side catalyst 43, that is, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Output value. Therefore, when the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is flowing out from the upstream catalyst 43, the downstream air-fuel ratio sensor output value is an output value that accurately corresponds to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. In other words, the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not abnormal, and it can be said that the downstream air-fuel ratio sensor 56 is normal. On the other hand, when exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio flows out from the upstream catalyst 43, the downstream air-fuel ratio sensor output value does not correspond to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. In other words, it can be said that an abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 has occurred.

そこで、内燃機関10では、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無を判定すべきときには、予め定められた期間に亘って混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される。ここで、予め定められた期間は、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが上流側触媒43に流入し続けたときに上流側触媒43に吸蔵されている酸素がなくなるのに十分な時間に設定される。そして、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御され始まってから上記予め定められた期間が経過したときに、下流側空燃比センサ出力値が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている混合気の空燃比に対応する排気ガスの空燃比を示しているか否かが判定される。そして、このときの下流側空燃比センサ出力値が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている混合気の空燃比に対応する排気ガスの空燃比を示していると判定されたときには、下流側空燃比センサ56の出力の異常は生じておらず、下流側空燃比センサ56は正常であると判定される。一方、このときの下流側空燃比センサ出力値が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている混合気の空燃比に対応する排気ガスの空燃比を示していないと判定されたときには、下流側空燃比センサ56の出力の異常が生じていると判定される。   Therefore, in the internal combustion engine 10, when it is determined whether or not the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is abnormal, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio over a predetermined period. Is done. Here, the predetermined period is sufficient to eliminate the oxygen stored in the upstream catalyst 43 when exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio continues to flow into the upstream catalyst 43. Set to time. Then, when the predetermined period has elapsed after the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the downstream air-fuel ratio sensor output value is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. It is determined whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture controlled to the air-fuel ratio is indicated. When it is determined that the downstream air-fuel ratio sensor output value at this time indicates the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, An abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 has not occurred, and it is determined that the downstream air-fuel ratio sensor 56 is normal. On the other hand, when it is determined that the downstream air-fuel ratio sensor output value at this time does not indicate the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, It is determined that an abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 has occurred.

そして、本実施形態(以下「第1実施形態」という)では、上述したように、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定される。   In the present embodiment (hereinafter referred to as “first embodiment”), as described above, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to be higher than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether or not the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is abnormal. When the air-fuel ratio is controlled to be rich, it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

これによれば、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御することがないので、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する場合に比べて、内燃機関10の燃費が向上する。   According to this, since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state Compared with the case where the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of fuel, the fuel efficiency of the internal combustion engine 10 is improved.

次に、第1実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するルーチンの一例について説明する。第1実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定には、図14および図15に示されているフローチャートが利用される。これら図14のルーチンおよび図15のルーチンは、所定時間間隔毎に実行される。   Next, an example of a routine for determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state according to the first embodiment will be described. The flowchart shown in FIG. 14 and FIG. 15 is used for determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state in the first embodiment. The routine of FIG. 14 and the routine of FIG. 15 are executed at predetermined time intervals.

図14のルーチンが開始されると、始めに、ステップ100において、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定の実行が許可されているか否かを示すフラグ(以下このフラグを「気筒間空燃比インバランス判定実行フラグ」という)F1がセットされている(F1=1)か否かが判別される。ここで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1がセットされている(F1=1)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定の実行が許可されており、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1がリセットされている(F1=0)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定の実行が許可されていない。また、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1は、例えば、図15に示されているルーチンに従って設定されるフラグである。   When the routine of FIG. 14 is started, first, in step 100, a flag indicating whether or not execution of determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is permitted (hereinafter referred to as “inter-cylinder air-fuel ratio”). It is determined whether or not F1 (referred to as an “imbalance determination execution flag”) is set (F1 = 1). Here, when the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1 is set (F1 = 1), execution of the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is permitted, and the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance is permitted. When the determination execution flag F1 is reset (F1 = 0), execution of the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is not permitted. Further, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1 is a flag that is set, for example, according to the routine shown in FIG.

ステップ100において、F1=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定の実行が許可されていることになるので、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するべく、ルーチンは、ステップ101に進む。一方、ステップ100において、F1=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定の実行が許可されていないことになるので、そのまま、ルーチンは、終了する。   When it is determined in step 100 that F1 = 1, it is permitted to execute the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state. To execute, the routine proceeds to step 101. On the other hand, if it is determined in step 100 that F1 = 0, the execution of the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is not permitted, so the routine ends as it is.

ステップ100においてF1=1であると判別されてルーチンがステップ101に進むと、上流側空燃比センサ55の出力値に基づいて上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比の変化率の絶対値|ΔA/F|が算出される。次いで、ステップ102において、ステップ101における排気ガスの空燃比の変化率の絶対値|ΔA/F|の算出回数を示すカウンタCがインクリメントされる。   When it is determined in step 100 that F1 = 1 and the routine proceeds to step 101, the rate of change of the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is determined. The absolute value | ΔA / F | is calculated. Next, at step 102, the counter C indicating the number of times of calculating the absolute value | ΔA / F | of the change rate of the air-fuel ratio of the exhaust gas at step 101 is incremented.

次いで、ステップ103において、ステップ102でインクリメントされたカウンタCが予め定められた閾値Cthに等しくなった(C=Cth)か否かが判別される。ここで、C=Cthであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ104に進む。一方、C≠Cthであると判別されたときには、ルーチンは、ステップ100に戻る。   Next, at step 103, it is judged if the counter C incremented at step 102 is equal to a predetermined threshold Cth (C = Cth). Here, if it is determined that C = Cth, the routine proceeds to step 104. On the other hand, when it is determined that C ≠ Cth, the routine returns to step 100.

なお、ステップ102およびステップ103は、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定精度を高めるために、ステップ101において算出される排気ガスの空燃比の変化率のデータをより多く取得するために設けられたステップである。したがって、ステップ101において算出される排気ガスの空燃比の変化率のデータが1つであっても、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定精度が十分に高いものである場合には、これらステップが省略されてもよい。   Steps 102 and 103 are provided in order to obtain more data on the change rate of the exhaust gas air-fuel ratio calculated in step 101 in order to increase the determination accuracy of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. Step. Therefore, even if there is only one data of the change rate of the air-fuel ratio of the exhaust gas calculated in step 101, if the accuracy of determining whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is sufficiently high, these data The step may be omitted.

ステップ103においてC≠Cthであると判別されてルーチンがステップ100に戻ると、再び、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1がセットされている(F1=1)か否かが半判別される。ここで、F1=1であると判別されたときには、ルーチンは、ステップ101以降のステップに進む。一方、F1=0であると判別されたときには、ルーチンは、終了する。   When it is determined in step 103 that C ≠ Cth and the routine returns to step 100, it is once again determined whether or not the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1 is set (F1 = 1). . Here, when it is determined that F1 = 1, the routine proceeds to step 101 and subsequent steps. On the other hand, when it is determined that F1 = 0, the routine ends.

一方、ステップ103においてC=Cthであると判別されてルーチンがステップ104に進むと、ステップ101で複数回算出された排気ガスの空燃比の変化率の絶対値|ΔA/Fth|の平均値ΔA/Faveが算出される。   On the other hand, when it is determined in step 103 that C = Cth and the routine proceeds to step 104, the average value ΔA of the absolute value | ΔA / Fth | / Fave is calculated.

次いで、ステップ105において、ステップ104で算出された平均値ΔA/Faveが予め定められた閾値ΔA/Favethよりも大きい(ΔA/Fave>ΔA/Faveth)か否かが判別される。ここで、ΔA/Fave>ΔA/Favethであると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態が生じていることになることから、ルーチンがステップ106に進み、気筒間空燃比インバランス状態が生じていることを示すアラームが作動される。   Next, at step 105, it is judged if the average value ΔA / Fave calculated at step 104 is larger than a predetermined threshold value ΔA / Faveth (ΔA / Fave> ΔA / Faveth). Here, when it is determined that ΔA / Fave> ΔA / Faveth, an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state has occurred, so the routine proceeds to step 106 where the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is determined. An alarm is activated to indicate that it has occurred.

そして、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が終了したことから、ステップ107において、ステップ101で算出された排気ガスの空燃比の変化率の絶対値|ΔA/Fave|のデータがクリアされ、次いで、ステップ108において、ステップ102でインクリメントされたカウンタCがクリアされ、ルーチンが終了する。   Since the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance has been completed, in step 107, the data of the absolute value | ΔA / Fave | of the change rate of the exhaust gas air / fuel ratio calculated in step 101 is cleared. Then, at step 108, the counter C incremented at step 102 is cleared, and the routine ends.

一方、ステップ105において、ΔA/Fave≦ΔA/Favethであると判別されたとき、すなわち、ステップ104で算出された平均値ΔA/Faveが予め定められた閾値ΔA/Faveth以下であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態が生じていないことになることから、そのままルーチンが終了する。   On the other hand, when it is determined in step 105 that ΔA / Fave ≦ ΔA / Faveth, that is, it is determined that the average value ΔA / Fave calculated in step 104 is equal to or smaller than a predetermined threshold value ΔA / Faveth. Sometimes, since the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state has not occurred, the routine ends as it is.

次に、図14のルーチンのステップ100において利用される第1実施形態の気筒間空燃比インバランス判定実行フラグの設定を実行するルーチンの一例である図15に示されているフローチャートについて説明する。   Next, the flowchart shown in FIG. 15, which is an example of a routine for executing the setting of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag of the first embodiment used in step 100 of the routine of FIG. 14, will be described.

図15のルーチンが開始されると、始めに、ステップ200において、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているか否かを示すフラグ(以下このフラグを「気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグ」という)F2がセットされている(F2=1)か否かが判別される。ここで、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がセットされている(F2=1)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がリセットされている(F2=0)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していない。   When the routine of FIG. 15 is started, first, in step 200, a flag (hereinafter referred to as this flag) indicating whether or not a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is satisfied. It is determined whether or not F2 is set (F2 = 1) (the flag is referred to as “inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination precondition flag”). Here, when the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is set (F2 = 1), a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is satisfied. When the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is reset (F2 = 0), the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is not satisfied. .

ステップ200において、F2=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、ルーチンは、ステップ201に進む。一方、F2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しておらず、ルーチンは、ステップ203に進む。   If it is determined in step 200 that F2 = 1, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is established, and the routine proceeds to step 201. On the other hand, when it is determined that F2 = 0, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is not satisfied, and the routine proceeds to step 203.

なお、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件とは、内燃機関10を冷却するための冷却水の温度(この温度は、内燃機関10の温度を代表している)が所定温度(例えば、75℃)以上であって、且つ、機関回転数が所定範囲(例えば、1200rpm〜2000rpm)内であって、且つ、吸気量が所定範囲(例えば、10g/sec〜20g/sec)内であって、且つ、上流側空燃比センサ55の温度が活性温度以上であって、且つ、大気圧が所定値(例えば、75kPa)以上であることである。   Note that the precondition for executing the determination of whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is the temperature of cooling water for cooling the internal combustion engine 10 (this temperature represents the temperature of the internal combustion engine 10). Is above a predetermined temperature (for example, 75 ° C.), the engine speed is within a predetermined range (for example, 1200 rpm to 2000 rpm), and the intake air amount is within a predetermined range (for example, 10 g / sec). ˜20 g / sec), the temperature of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is equal to or higher than the activation temperature, and the atmospheric pressure is equal to or higher than a predetermined value (for example, 75 kPa).

ステップ200においてF2=1であると判別されてルーチンがステップ201に進むと、下流側空燃比センサ56の出力の異常を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているか否かを示すフラグ(以下このフラグを「下流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御フラグ」という)F3がセットされている(F3=1)か否かが判別される。ここで、下流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御フラグF3がセットされている(F3=1)ときには、下流側空燃比センサ55の出力の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、下流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御フラグF3がリセットされている(F3=0)ときには、下流側空燃比センサ55の出力の異常を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていない。   When it is determined in step 200 that F2 = 1, and the routine proceeds to step 201, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining an abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56. It is determined whether or not a flag F3 is set (F3 = 1) (hereinafter, this flag is referred to as a "downstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control flag"). . Here, when the rich air-fuel ratio control flag F3 for determining the downstream air-fuel ratio sensor abnormality is set (F3 = 1), the air-fuel mixture is empty for the purpose of determining whether or not the output of the downstream air-fuel ratio sensor 55 is abnormal. When the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio and the downstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control flag F3 is reset (F3 = 0), the downstream air-fuel ratio sensor 55 The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining output abnormality.

ステップ201において、F3=1であると判別されたときには、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていることから、ルーチンは、ステップ202に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ201に進んだときには、ステップ200においてF2=1であると判別されたときであるので、ステップ201においてF3=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており且つ混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができる状態にあることから、ルーチンがステップ202に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=1であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われることになる。   If it is determined in step 201 that F3 = 1, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether there is an abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56. Therefore, the routine proceeds to step 202, where “1” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 201, it is determined that F2 = 1 in step 200. Therefore, when it is determined that F3 = 1 in step 201, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is reached. The preconditions for executing the presence / absence determination are satisfied, and the air / fuel ratio of the air / fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air / fuel ratio. Therefore, the routine proceeds to step 202, where “1” is input to the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag F1. In this case, in step 100 of the routine of FIG. = 1 and it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

一方、ステップ201において、F3=0であると判別されたときには、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていないことから、ルーチンは、ステップ203に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ201に進んだときには、ステップ200においてF2=1であると判別されて気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているが、ステップ201においてF3=0であると判別されたときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されておらず、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができない状態にあることから、ルーチンがステップ203に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われないことになる。   On the other hand, when it is determined in step 201 that F3 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is abnormal. Since it is not controlled, the routine proceeds to step 203, where “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 201, it is determined in step 200 that F2 = 1, and the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is satisfied. When it is determined in step 201 that F3 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and it is accurately determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. In this state, the routine proceeds to step 203, where “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. Therefore, it is determined that there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

なお、ステップ200においてF2=0であると判別されてルーチンがステップ203に進むと、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ステップ200においてF2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していないことから、ルーチンがステップ203に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われないことになる。   If it is determined in step 200 that F2 = 0, and the routine proceeds to step 203, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when it is determined in step 200 that F2 = 0, the condition that is a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is not satisfied, and the routine proceeds to step 203. Then, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, it is determined that F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. Judgment will not be made.

ところで、内燃機関10では、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定する目的で混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比とする場合がある。この上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無の判定は、以下のように行われる。   Incidentally, in the internal combustion engine 10, there is a case where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether or not the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has deteriorated. The determination as to whether or not the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has deteriorated is made as follows.

すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されると、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが各燃焼室21から排出される。すると、上流側触媒43には、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流入することになる。ここで、上流側触媒43には、酸素吸蔵・放出能力があることから、上流側触媒43に吸蔵されている酸素が上流側触媒43から排出されるので、上流側触媒43から理論空燃比の排気ガスが流出する。そして、上流側触媒43に理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流入し続け、上流側触媒43に吸蔵されている酸素がなくなると、上流側触媒43から理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流出する。そして、上流側触媒43から理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流出し始めたことが下流側空燃比センサ56によって検出されたとき、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比とされる。すると、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが各燃焼室21から排出される。すると、上流側触媒43には、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流入することになる。ここで、上流側触媒43には、酸素吸蔵・放出能力があることから、上流側触媒43に流入する排気ガス中の酸素が上流側触媒43に吸蔵されるので、上流側触媒43から理論空燃比の排気ガスが流出する。そして、上流側触媒43に理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流入し続け、上流側触媒43に吸蔵された酸素の量が上流側触媒43が最大限に吸蔵可能な酸素の量を超えると、もはや、上流側触媒43は、排気ガス中の酸素を吸蔵することができないので、上流側触媒43から理論空燃比よりもリーンな空燃比が流出する。したがって、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御され始まって上流側触媒43に理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流入し始まってから、上流側触媒43から理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流出し始めたことが下流側空燃比センサ56によって検出されるまでにかかる時間と、理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されているときの混合気の空燃比のリーン度合とに基づいて上流側触媒43に吸蔵された酸素の量、すなわち、上流側触媒43が最大限に吸蔵可能な酸素の量(以下この量を「最大吸蔵可能酸素量」という)を把握することができる。そして、最大吸蔵可能量が予め定められた閾値よりも多ければ、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化は生じておらず、上流側触媒43が正常であると言える。一方、最大吸蔵可能量が上記予め定められた閾値以下であれば、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化が生じていると言える。   That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is discharged from each combustion chamber 21. Then, the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio flows into the upstream side catalyst 43. Here, since the upstream side catalyst 43 has oxygen storage / release capability, oxygen stored in the upstream side catalyst 43 is discharged from the upstream side catalyst 43. Exhaust gas flows out. When the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio continues to flow into the upstream side catalyst 43 and the oxygen stored in the upstream-side catalyst 43 is exhausted, the upstream side catalyst 43 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Air-fuel ratio exhaust gas flows out. When the downstream air-fuel ratio sensor 56 detects that the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio has started to flow out from the upstream catalyst 43, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Air-fuel ratio. Then, exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is discharged from each combustion chamber 21. Then, the exhaust gas having an air / fuel ratio leaner than the stoichiometric air / fuel ratio flows into the upstream side catalyst 43. Here, since the upstream catalyst 43 has an oxygen storage / release capability, oxygen in the exhaust gas flowing into the upstream catalyst 43 is stored in the upstream catalyst 43, so The exhaust gas with the fuel ratio flows out. Then, the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio continues to flow into the upstream catalyst 43, and the amount of oxygen stored in the upstream catalyst 43 is the maximum amount of oxygen that can be stored in the upstream catalyst 43. When the value exceeds the upper limit, the upstream catalyst 43 can no longer store oxygen in the exhaust gas, so that an air / fuel ratio leaner than the stoichiometric air / fuel ratio flows out from the upstream catalyst 43. Therefore, after the air-fuel ratio of the air-fuel mixture starts to be controlled to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio starts to flow into the upstream catalyst 43, the upstream catalyst 43 The time required until the downstream air-fuel ratio sensor 56 detects that the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio has started to flow out, and the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The amount of oxygen occluded in the upstream catalyst 43 based on the leanness of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture at the time, that is, the amount of oxygen that can be occluded to the maximum by the upstream catalyst 43 (hereinafter this amount is referred to as “maximum occlusion”). "Available oxygen amount"). If the maximum storable amount is larger than a predetermined threshold value, it can be said that the upstream side catalyst 43 is normal without deterioration of the oxygen storage / release capability of the upstream side catalyst 43. On the other hand, if the maximum storable amount is equal to or less than the predetermined threshold value, it can be said that the oxygen storage / release capacity of the upstream catalyst 43 has deteriorated.

そこで、内燃機関10では、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定すべきときには、始めに、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される。そして、上流側触媒43から理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流出し始めたことが下流側空燃比センサ56によって検出されたとき、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御される。そして、上流側触媒43から理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流出し始めたことが下流側空燃比センサ56によって検出されたとき、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御され始まって上流側触媒43に理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流入し始まってから、上流側触媒43から理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流出し始めたことが下流側空燃比センサ56によって検出されるまでにかかった時間と、理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されているときの混合気の空燃比のリーン度合とに基づいて上流側触媒43に吸蔵された酸素の量、すなわち、上流側触媒43が最大限に吸蔵可能な酸素の量、すなわち、最大酸素吸蔵可能量が算出される。そして、この算出された最大酸素吸蔵可能量が予め定められた閾値よりも多いか否かが判定される。ここで、予め定められた閾値は、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力が劣化していないと言える程度の最大酸素吸蔵可能量に設定される。そして、算出された最大酸素吸蔵可能量が予め定められた閾値よりも多いと判定されたときには、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化が生じていないと判定される。一方、算出された最大酸素吸蔵可能量が上記予め定められた閾値以下であると判定されたときには、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化が生じていると判定される。   Therefore, in the internal combustion engine 10, when it is determined whether or not the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has deteriorated, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is first controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. When the downstream air-fuel ratio sensor 56 detects that the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio has started to flow out from the upstream catalyst 43, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The air / fuel ratio is controlled. When the downstream air-fuel ratio sensor 56 detects that the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio has started to flow out from the upstream catalyst 43, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. When the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio starts to flow into the upstream catalyst 43 and starts to be controlled to a higher air-fuel ratio, the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio starts from the upstream catalyst 43 Based on the time it took for the downstream air-fuel ratio sensor 56 to detect that the air flow started to flow out, and the leanness of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture when the air-fuel ratio is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio Thus, the amount of oxygen stored in the upstream catalyst 43, that is, the amount of oxygen that can be stored to the maximum by the upstream catalyst 43, that is, the maximum oxygen storage capacity is calculated. Then, it is determined whether or not the calculated maximum oxygen storage capacity is greater than a predetermined threshold value. Here, the predetermined threshold value is set to a maximum oxygen storage capacity that can be said that the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 is not deteriorated. When it is determined that the calculated maximum oxygen storage capacity is greater than a predetermined threshold value, it is determined that the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has not deteriorated. On the other hand, when it is determined that the calculated maximum oxygen storage capacity is equal to or less than the predetermined threshold value, it is determined that the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has deteriorated.

そして、本実施形態(以下「第2実施形態」)では、上述したように、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定される。   In the present embodiment (hereinafter referred to as “second embodiment”), as described above, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made higher than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether or not the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has deteriorated. When the air-fuel ratio is also controlled to be rich, it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

これによれば、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御することがないので、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する場合に比べて、内燃機関10の燃費が向上する。   According to this, since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state Compared with the case where the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of fuel, the fuel efficiency of the internal combustion engine 10 is improved.

次に、第2実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するルーチンの一例について説明する。第2実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定には、図14および図16に示されているフローチャートが利用される。これら図14のルーチンおよび図16のルーチンは、所定時間間隔毎に実行される。なお、図14のルーチンは既に説明されているので、図14のルーチンの説明は省略する。   Next, an example of a routine for performing the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state according to the second embodiment will be described. The flowchart shown in FIG. 14 and FIG. 16 is used for determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state in the second embodiment. The routine of FIG. 14 and the routine of FIG. 16 are executed at predetermined time intervals. Since the routine of FIG. 14 has already been described, the description of the routine of FIG. 14 is omitted.

図16のルーチンが開始されると、始めに、ステップ300において、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているか否かを示すフラグF2がセットされている(F2=1)か否かが判別される。ここで、フラグF2は、図15のステップ200において利用される気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2と同じものである。したがって、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がセットされている(F2=1)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がリセットされている(F2=0)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していない。   When the routine of FIG. 16 is started, first, in step 300, a flag F2 indicating whether or not a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is satisfied is set. It is determined whether or not (F2 = 1). Here, the flag F2 is the same as the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 used in step 200 of FIG. Therefore, when the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is set (F2 = 1), a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance is established. When the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is reset (F2 = 0), the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is not satisfied.

ステップ300において、F2=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、ルーチンは、ステップ301に進む。一方、ステップ300において、F2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しておらず、ルーチンは、ステップ303に進む。   When it is determined in step 300 that F2 = 1, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is established, and the routine proceeds to step 301. On the other hand, when it is determined in step 300 that F2 = 0, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition is not satisfied, and the routine proceeds to step 303. move on.

ステップ300においてF2=1であると判別されてルーチンがステップ301に進むと、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているか否かを示すフラグ(以下このフラグを「上流側触媒劣化判定用リッチ空燃比制御フラグ」という)F4がセットされている(F4=1)か否かが判別される。ここで、上流側触媒劣化判定用リッチ空燃比制御フラグF4がセットされている(F4=1)ときには、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、上流側触媒劣化判定用リッチ空燃比制御フラグF4がリセットされている(F4=0)ときには、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていない。   When it is determined in step 300 that F2 = 1, and the routine proceeds to step 301, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is greater than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether or not the oxygen storage / release capacity of the upstream catalyst 43 has deteriorated. It is determined whether or not a flag (hereinafter referred to as “upstream catalyst deterioration determination rich air-fuel ratio control flag”) F4 is set (F4 = 1) indicating whether or not the air-fuel ratio is controlled to be rich. Is done. Here, when the rich air-fuel ratio control flag F4 for upstream side catalyst deterioration determination is set (F4 = 1), the air-fuel mixture is empty for the purpose of determining whether or not the oxygen storage / release capacity of the upstream side catalyst 43 has deteriorated. When the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio and the upstream side catalyst deterioration determination rich air-fuel ratio control flag F4 is reset (F4 = 0), the upstream side catalyst 43 stores and releases oxygen. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining the presence or absence of performance deterioration.

ステップ301において、F4=1であると判別されたときには、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていることから、ルーチンは、ステップ302に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ301に進んだときには、ステップ300においてF2=1であると判別されたときであるので、ステップ301においてF4=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定するための前提となる条件が成立しており且つ混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができる状態にあることから、ルーチンがステップ302に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=1であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われることになる。   When it is determined in step 301 that F4 = 1, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether or not the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has deteriorated. Since it is controlled, the routine proceeds to step 302, where “1” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 301, it is determined that F2 = 1 in step 300. Therefore, when it is determined that F4 = 1 in step 301, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is reached. The preconditions for determining the presence / absence of the air / fuel ratio are satisfied and the air / fuel ratio of the air / fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air / fuel ratio. Therefore, the routine proceeds to step 302 where “1” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, F1 = 1 in step 100 of the routine of FIG. Thus, it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

一方、ステップ301において、F4=0であると判別されたときには、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていないことから、ルーチンは、ステップ303に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ301に進んだときには、ステップ300においてF2=1であると判別されて気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているが、ステップ301においてF4=0であると判別されたときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されておらず、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができない状態にあることから、ルーチンがステップ303に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われないことになる。   On the other hand, when it is determined in step 301 that F4 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether or not the oxygen storage / release capacity of the upstream catalyst 43 has deteriorated. Since the fuel ratio is not controlled, the routine proceeds to step 303, where “0” is input to the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 301, it is determined in step 300 that F2 = 1, and the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is satisfied. When it is determined in step 301 that F4 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and it is accurately determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. In this state, the routine proceeds to step 303 where “0” is input to the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. Therefore, it is determined that there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

なお、ステップ300においてF2=0であると判別されてルーチンがステップ303に進むと、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ステップ300においてF2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していないことから、ルーチンがステップ303に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われないことになる。   When it is determined in step 300 that F2 = 0, and the routine proceeds to step 303, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when it is determined in step 300 that F2 = 0, the condition that is a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is not satisfied, and the routine proceeds to step 303. Then, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, it is determined that F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. Judgment will not be made.

ところで、内燃機関10では、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比とする場合がある。この上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無の判定は、以下のように行われる。   By the way, in the internal combustion engine 10, there is a case where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether or not the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is abnormal. Whether the upstream air-fuel ratio sensor 55 is abnormal or not is determined as follows.

すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されると、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが各燃焼室21から排出される。すると、上流側空燃比センサ55には、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが到来することになる。一方、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されると、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが各燃焼室21から排出される。すると、上流側空燃比センサ55には、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが到来することになる。したがって、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比から理論空燃比よりもリーンな空燃比に変更せしめられると、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比から理論空燃比よりもリーンな空燃比に変化する。この場合、上流側空燃比センサ出力値(すなわち、上流側空燃比センサ55の出力値)は、理論空燃比よりもリッチな空燃比に対応する負の値から、理論空燃比よりもリーンな空燃比に対応する正の値に向かって増大する。このとき、上流側空燃比センサ55が正常であれば、上流側空燃比センサ出力値は、比較的大きい上昇率でもって上昇する。したがって、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比から理論空燃比よりもリーンな空燃比に変化したときに上流側空燃比センサ出力値の上昇率が予め定められた閾値よりも大きければ、上流側空燃比センサ55の応答性の異常は生じておらず、上流側空燃比センサ55は正常であると言える。一方、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比から理論空燃比よりもリーンな空燃比に変化したときに上流側空燃比センサ出力値の上昇率が上記予め定められた閾値以下であれば、上流側空燃比センサ55の応答性の異常が生じていると言える。   That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is discharged from each combustion chamber 21. Then, the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio arrives at the upstream air-fuel ratio sensor 55. On the other hand, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is discharged from each combustion chamber 21. Then, the exhaust gas having an air / fuel ratio leaner than the stoichiometric air / fuel ratio arrives at the upstream air / fuel ratio sensor 55. Therefore, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed from an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 becomes the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio changes from a richer air-fuel ratio to a leaner air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio. In this case, the upstream air-fuel ratio sensor output value (that is, the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55) is a negative value corresponding to the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. It increases toward a positive value corresponding to the fuel ratio. At this time, if the upstream air-fuel ratio sensor 55 is normal, the upstream air-fuel ratio sensor output value increases with a relatively large increase rate. Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes from an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the upstream air-fuel ratio sensor output value increases. If the rate is larger than a predetermined threshold value, it can be said that the upstream air-fuel ratio sensor 55 is normal without any abnormality in the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes from an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the upstream air-fuel ratio sensor output value increases. If the rate is equal to or less than the predetermined threshold, it can be said that an abnormality in the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55 has occurred.

そこで、内燃機関10では、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定すべきときには、予め定められた期間だけ混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御された後で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御される。そして、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比から理論空燃比よりもリーンな空燃比に変化して上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比から理論空燃比よりもリーンな空燃比に変化したときに、上流側空燃比センサ出力値の上昇率が予め定められた閾値よりも大きいか否かが判定される。ここで、予め定められた閾値は、上流側空燃比センサ55の応答性の異常が生じていないと言える程度の上流側空燃比センサ出力値の上昇率に設定される。そして、上流側空燃比センサ出力値の上昇率が予め定められた閾値よりも大きいと判定されたときには、上流側空燃比センサ55の応答性の異常は生じておらず、上流側空燃比センサ55は正常であると判定される。一方、上流側空燃比センサ出力値の上昇率が上記予め定められた閾値以下であると判定されたときには、上流側空燃比センサ55の応答性の異常が生じていると判定される。   Therefore, in the internal combustion engine 10, when it is determined whether or not the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is abnormal, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for a predetermined period. Thereafter, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture changes from an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the exhaust gas that arrives at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is greater than the stoichiometric air-fuel ratio. When the rich air-fuel ratio changes to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, it is determined whether or not the rate of increase of the upstream air-fuel ratio sensor output value is greater than a predetermined threshold value. Here, the predetermined threshold value is set to an increase rate of the upstream air-fuel ratio sensor output value to such an extent that it can be said that the responsiveness abnormality of the upstream air-fuel ratio sensor 55 has not occurred. When it is determined that the rate of increase of the upstream air-fuel ratio sensor output value is greater than a predetermined threshold value, there is no abnormality in the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55, and the upstream air-fuel ratio sensor 55 Is determined to be normal. On the other hand, when it is determined that the rate of increase in the upstream air-fuel ratio sensor output value is equal to or less than the predetermined threshold value, it is determined that an abnormality in the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55 has occurred.

そして、本実施形態(以下「第3実施形態」という)では、上述したように、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定される。   In the present embodiment (hereinafter referred to as “third embodiment”), as described above, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made higher than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining the presence / absence of abnormality in the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55. When the air-fuel ratio is also controlled to be rich, it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

これによれば、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御することがないので、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する場合に比べて、内燃機関10の燃費が向上する。   According to this, since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state Compared with the case where the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of fuel, the fuel efficiency of the internal combustion engine 10 is improved.

なお、内燃機関10において、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定するときに、予め定められた期間だけ混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御された後で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御される一連の空燃比制御が複数回実行されると共に最後に混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御され、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比と理論空燃比よりもリーンな空燃比との間で変化する毎に上流側空燃比センサ出力値の上昇率が求められ、これら求められた上昇率の平均値(または、これら求められた上昇率の最小値)が上記予め定められた閾値よりも大きい場合、上流側空燃比センサ55の応答性の異常は生じておらず、上流側空燃比センサ55は正常であると判定され、これら求められた上昇率の平均値(または、これら求められた上昇率の最小値)が上記予め定められた閾値以下である場合、上流側空燃比センサ55の応答性の異常が生じていると判定されてもよい。   In the internal combustion engine 10, when determining whether or not the upstream air-fuel ratio sensor 55 is abnormal in response, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for a predetermined period. After that, a series of air-fuel ratio control in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is executed a plurality of times, and finally the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Every time the air-fuel ratio of the exhaust gas that is controlled to the fuel ratio and arrives at the upstream air-fuel ratio sensor 55 changes between an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio and an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, When an increase rate of the output value of the fuel ratio sensor is obtained, and the average value of the obtained increase rates (or the minimum value of the obtained increase rates) is larger than the predetermined threshold value, the upstream air-fuel ratio sensor 55 responsive abnormalities occur The upstream air-fuel ratio sensor 55 is determined to be normal, and the average value of the calculated increase rates (or the minimum value of the calculated increase rates) is equal to or less than the predetermined threshold value. Alternatively, it may be determined that an abnormality in the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55 has occurred.

そして、この場合、上流側空燃比センサ55の応答性の異常が生じておらず、上流側空燃比センサ55が正常であると判定された場合にのみ、最後に混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定されてもよい。   In this case, the abnormality of the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55 has not occurred, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture finally becomes the stoichiometric airspace only when it is determined that the upstream air-fuel ratio sensor 55 is normal. When the air-fuel ratio is controlled to be richer than the fuel ratio, the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state may be determined.

これによれば、正常な上流側空燃比センサ55の出力値に基づいて気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定されることから、その判定精度が高いと言える。   According to this, since the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is determined based on the normal output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55, it can be said that the determination accuracy is high.

次に、第3実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するルーチンの一例について説明する。第3実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定には、図14および図17に示されているフローチャートが利用される。これら図14のルーチンおよび図17のルーチンは、所定時間間隔毎に実行される。なお、図14のルーチンは既に説明されているので、図14のルーチンの説明は省略する。   Next, an example of a routine for performing the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state according to the third embodiment will be described. The flowchart shown in FIG. 14 and FIG. 17 is used for determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state in the third embodiment. The routine of FIG. 14 and the routine of FIG. 17 are executed at predetermined time intervals. Since the routine of FIG. 14 has already been described, the description of the routine of FIG. 14 is omitted.

図17のルーチンが開始されると、始めに、ステップ400において、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているか否かを示すフラグF2がセットされている(F2=1)か否かが判別される。ここで、フラグF2は、図15のステップ200において利用される気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2と同じものである。したがって、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がセットされている(F2=1)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がリセットされている(F2=0)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していない。   When the routine of FIG. 17 is started, first, in step 400, a flag F2 indicating whether or not a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is satisfied is set. It is determined whether or not (F2 = 1). Here, the flag F2 is the same as the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 used in step 200 of FIG. Therefore, when the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is set (F2 = 1), a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance is established. When the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is reset (F2 = 0), the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is not satisfied.

ステップ400において、F2=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、ルーチンは、ステップ401に進む。一方、ステップ400において、F2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しておらず、ルーチンは、ステップ403に進む。   If it is determined in step 400 that F2 = 1, a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance condition is established, and the routine proceeds to step 401. On the other hand, when it is determined in step 400 that F2 = 0, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition is not satisfied, and the routine proceeds to step 403. move on.

ステップ400においてF2=1であると判別されてルーチンがステップ401に進むと、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているか否かを示すフラグ(以下このフラグを「上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御フラグ」という)F5がセットされている(F5=1)か否かが判別される。ここで、上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御フラグF5がセットされている(F5=1)ときには、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御フラグF5がリセットされている(F5=0)ときには、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていない。   When it is determined in step 400 that F2 = 1, and the routine proceeds to step 401, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether or not the upstream air-fuel ratio sensor 55 is abnormal. Whether or not a flag indicating whether or not the air-fuel ratio is controlled (hereinafter, this flag is referred to as an “upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control flag”) F5 is set (F5 = 1). Determined. Here, when the rich air-fuel ratio control flag F5 for upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination is set (F5 = 1), the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is determined for the purpose of determining whether or not the responsiveness of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is abnormal. When the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio and the upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control flag F5 is reset (F5 = 0), the upstream air-fuel ratio sensor 55 The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining the presence or absence of the responsiveness abnormality.

ステップ401において、F5=1であると判別されたときには、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていることから、ルーチンは、ステップ402に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ401に進んだときには、ステップ400においてF2=1であると判別されたときであるので、ステップ401においてF5=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定するための前提となる条件が成立しており且つ混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができる状態にあることから、ルーチンがステップ402に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=1であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われることになる。   If it is determined in step 401 that F5 = 1, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether the upstream air-fuel ratio sensor 55 is abnormal. Therefore, the routine proceeds to step 402, where “1” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 401, it is determined that F2 = 1 in step 400. Therefore, when it is determined that F5 = 1 in step 401, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is reached. The preconditions for determining the presence / absence of the air / fuel ratio are satisfied and the air / fuel ratio of the air / fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air / fuel ratio. Therefore, the routine proceeds to step 402 where “1” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1. In this case, F1 = 1 in step 100 of the routine of FIG. Thus, it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

一方、ステップ401において、F5=0であると判別されたときには、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定する目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていないことから、ルーチンは、ステップ403に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ401に進んだときには、ステップ400においてF2=1であると判別されて気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているが、ステップ401においてF5=0であると判別されたときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されておらず、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができない状態にあることから、ルーチンがステップ403に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われないことになる。   On the other hand, when it is determined in step 401 that F5 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of determining whether the upstream air-fuel ratio sensor 55 is abnormal. Therefore, the routine proceeds to step 403, where “0” is input to the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 401, it is determined in step 400 that F2 = 1, and the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is established. When it is determined in step 401 that F5 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and it is accurately determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. In this state, the routine proceeds to step 403, where “0” is input to the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. Therefore, it is determined that there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

なお、ステップ400においてF2=0であると判別されてルーチンがステップ403に進むと、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ステップ400においてF2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していないことから、ルーチンがステップ403に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われないことになる。   If it is determined in step 400 that F2 = 0, and the routine proceeds to step 403, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, if it is determined in step 400 that F2 = 0, the condition that is a prerequisite for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is not satisfied, and the routine proceeds to step 403. Then, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, it is determined that F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. Judgment will not be made.

ところで、内燃機関10では、内燃機関10が始動されたときに内燃機関10の温度を早期に上昇させる(すなわち、いわゆる暖機させる)目的で混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比とする場合がある。   By the way, in the internal combustion engine 10, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of raising the temperature of the internal combustion engine 10 early when the internal combustion engine 10 is started (that is, so-called warming up). There may be a fuel ratio.

すなわち、内燃機関10が始動された直後は内燃機関10の温度が比較的低く、各燃焼室21に供給された燃料が燃焼しづらい。したがって、内燃機関10が始動されたときには、一定の期間に亘って混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比とする。これによれば、各燃焼室21に供給される燃料の量が多くなり、各燃焼室21における燃料の燃焼による発熱量が多くなることから、内燃機関10の温度が比較的早期に上昇せしめられ、混合気の空燃比を理論空燃比に制御したり理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御したりしたとしても、各燃焼室21において燃料が良好に燃焼するようになる。   That is, immediately after the internal combustion engine 10 is started, the temperature of the internal combustion engine 10 is relatively low, and the fuel supplied to each combustion chamber 21 is difficult to burn. Therefore, when the internal combustion engine 10 is started, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio over a certain period. According to this, the amount of fuel supplied to each combustion chamber 21 increases, and the amount of heat generated by the combustion of fuel in each combustion chamber 21 increases, so that the temperature of the internal combustion engine 10 is raised relatively early. Even if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or to an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel will burn well in each combustion chamber 21.

そして、本実施形態(以下「第4実施形態」)という)では、上述したように、内燃機関10が始動されたときに内燃機関10の温度を早期に上昇させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定される。   In this embodiment (hereinafter referred to as “fourth embodiment”), as described above, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to increase the temperature of the internal combustion engine 10 early when the internal combustion engine 10 is started. When the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

これによれば、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御することがないので、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する場合に比べて、内燃機関10の燃費が向上する。   According to this, since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state Compared with the case where the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of fuel, the fuel efficiency of the internal combustion engine 10 is improved.

次に、第4実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するルーチンの一例について説明する。第4実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定には、図14および図18に示されているフローチャートが利用される。これら図14のルーチンおよび図18のルーチンは、内燃機関10が始動されたときに実行される。なお、図14のルーチンは既に説明されているので、図14のルーチンの説明は省略する。   Next, an example of a routine for determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state according to the fourth embodiment will be described. The flowchart shown in FIG. 14 and FIG. 18 is used to determine whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state in the fourth embodiment. The routine of FIG. 14 and the routine of FIG. 18 are executed when the internal combustion engine 10 is started. Since the routine of FIG. 14 has already been described, the description of the routine of FIG. 14 is omitted.

図18のルーチンが開始されると、始めに、ステップ500において、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているか否かを示すフラグF2がセットされている(F2=1)か否かが判別される。ここで、フラグF2は、図15のステップ200において利用される気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2と同じものである。したがって、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がセットされている(F2=1)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がリセットされている(F2=0)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していない。   When the routine of FIG. 18 is started, first, in step 500, a flag F2 indicating whether or not a precondition for executing the determination of whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is established. It is determined whether or not (F2 = 1). Here, the flag F2 is the same as the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 used in step 200 of FIG. Therefore, when the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is set (F2 = 1), a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance is established. When the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is reset (F2 = 0), the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is not satisfied.

ステップ500において、F2=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、ルーチンは、ステップ501に進む。一方、ステップ500において、F2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しておらず、ルーチンは、ステップ503に進む。   When it is determined in step 500 that F2 = 1, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is established, and the routine proceeds to step 501. On the other hand, when it is determined in step 500 that F2 = 0, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition is not satisfied, and the routine proceeds to step 503. move on.

ステップ500においてF2=1であると判別されてルーチンがステップ501に進むと、内燃機関10が始動されたときに内燃機関10の温度を早期に上昇させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているか否かを示すフラグ(以下このフラグを「暖機用リッチ空燃比制御フラグ」という)F6がセットされている(F6=1)か否かが判別される。ここで、暖機用リッチ空燃比制御フラグF6がセットされている(F6=1)ときには、内燃機関10の温度を早期に上昇させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御フラグF6がリセットされている(F6=0)ときには、内燃機関10の温度を早期に上昇させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていない。   When it is determined in step 500 that F2 = 1 and the routine proceeds to step 501, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of raising the temperature of the internal combustion engine 10 early when the internal combustion engine 10 is started. It is determined whether or not a flag (hereinafter referred to as a “warm-up rich air-fuel ratio control flag”) F6 is set (F6 = 1) indicating whether or not the air-fuel ratio is controlled to be richer. The Here, when the warm-up rich air-fuel ratio control flag F6 is set (F6 = 1), the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of raising the temperature of the internal combustion engine 10 early. When the rich air-fuel ratio control flag F6 for upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination is reset (F6 = 0), the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is increased for the purpose of raising the temperature of the internal combustion engine 10 early. However, the air-fuel ratio is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio.

ステップ501において、F6=1であると判別されたときには、内燃機関10の温度を早期に上昇させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていることから、ルーチンは、ステップ502に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ501に進んだときには、ステップ500においてF2=1であると判別されたときであるので、ステップ501においてF6=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定するための前提となる条件が成立しており且つ混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができる状態にあることから、ルーチンがステップ502に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=1であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われることになる。   When it is determined in step 501 that F6 = 1, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of raising the temperature of the internal combustion engine 10 early. The routine proceeds to step 502, where “1” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 501, it is determined that F2 = 1 in step 500. Therefore, when it is determined that F6 = 1 in step 501, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is reached. The preconditions for determining the presence / absence of the air / fuel ratio are satisfied and the air / fuel ratio of the air / fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air / fuel ratio. Therefore, the routine proceeds to step 502 where “1” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, F1 = 1 in step 100 of the routine of FIG. Thus, it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

一方、ステップ501において、F6=0であると判別されたときには、内燃機関10の温度を早期に上昇させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていないことから、ルーチンは、ステップ503に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ501に進んだときには、ステップ500においてF2=1であると判別されて気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているが、ステップ501においてF6=0であると判別されたときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されておらず、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができない状態にあることから、ルーチンがステップ503に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われないことになる。   On the other hand, when it is determined in step 501 that F6 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of raising the temperature of the internal combustion engine 10 early. The routine then proceeds to step 503, where "0" is input to the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 501, it is determined that F2 = 1 in step 500, and the precondition for executing the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is satisfied. When it is determined in step 501 that F6 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and it is accurately determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. In this state, the routine proceeds to step 503, where “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. Therefore, it is determined that there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

なお、ステップ500においてF2=0であると判別されてルーチンがステップ503に進むと、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ステップ500においてF2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していないことから、ルーチンがステップ503に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われないことになる。   When it is determined in step 500 that F2 = 0, and the routine proceeds to step 503, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when it is determined in step 500 that F2 = 0, the condition that is a prerequisite for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is not satisfied, and the routine proceeds to step 503. Then, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, it is determined that F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. Judgment will not be made.

ところで、内燃機関10では、内燃機関10に要求される出力が極めて小さいとき、特に、零であるときに、各燃料噴射弁25から各燃焼室21への燃料の噴射を停止する制御(すなわち、いわゆるフューエルカット制御)が実行される。そして、内燃機関10では、内燃機関10に要求される出力が大きくなったときに、フューエルカット制御が中止される。   By the way, in the internal combustion engine 10, when the output required for the internal combustion engine 10 is extremely small, particularly when it is zero, control for stopping the fuel injection from each fuel injection valve 25 to each combustion chamber 21 (that is, So-called fuel cut control) is executed. And in the internal combustion engine 10, when the output requested | required of the internal combustion engine 10 becomes large, fuel cut control is stopped.

ところで、上記フューエルカット制御が実行されているときには、混合気の空燃比は理論空燃比よりも大きくリーンな空燃比になっている。このため、各燃焼室21からは、理論空燃比よりも大きくリーンな空燃比の排気ガスが排出され、上流側触媒43には、この理論空燃比よりも大きくリーンな空燃比の排気ガスが流入することになる。すなわち、上記フューエルカット制御が実行されている間、上流側触媒43には、理論空燃比よりも大きくリーンな空燃比の排気ガスが流入することから、上流側触媒43は、そこに流入する排気ガス中の酸素を多量に吸蔵し、上流側触媒43が吸蔵した酸素の量が最大吸蔵可能酸素量(すなわち、上流側触媒43が最大限に吸蔵可能な量)に達してしまう可能性が高い。そして、この場合、上記フューエルカット制御が中止された後に、理論空燃比よりもリーンな空燃比が上流側触媒43に流入すると、上流側触媒43は、そこに流入した排気ガス中の酸素を吸蔵することができないことになる。すなわち、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力が発揮されないことになる。一方、上述したように、上流側触媒43に理論空燃比よりもリッチな空燃比が流入すれば、上流側触媒43は、そこに吸蔵している酸素を放出するのであるから、上流側触媒43が吸蔵している酸素の量が最大吸蔵可能酸素量に達していたとしても、上流側触媒43に理論空燃比よりもリッチな空燃比を流入させれば、上流側触媒43は、そこに吸蔵している酸素を放出し、その後、上流側触媒43に理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流入したとしても、上流側触媒43は、そこに流入した排気ガス中の酸素を吸蔵することができるようになる。   By the way, when the fuel cut control is being executed, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is a lean air-fuel ratio that is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, exhaust gas having an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio and leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is discharged from each combustion chamber 21, and exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio flows into the upstream catalyst 43. Will do. That is, while the fuel cut control is being performed, since the exhaust gas having an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio flows into the upstream catalyst 43, the upstream catalyst 43 exhausts into the exhaust gas flowing there. There is a high possibility that the oxygen in the gas is stored in a large amount and the amount of oxygen stored in the upstream catalyst 43 reaches the maximum storable oxygen amount (that is, the maximum amount that the upstream catalyst 43 can store). . In this case, when the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio flows into the upstream side catalyst 43 after the fuel cut control is stopped, the upstream side catalyst 43 stores the oxygen in the exhaust gas flowing there. You can't do that. That is, the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 is not exhibited. On the other hand, as described above, if the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio flows into the upstream catalyst 43, the upstream catalyst 43 releases the oxygen stored therein. Even if the amount of oxygen occluded reaches the maximum storable oxygen amount, if the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is caused to flow into the upstream catalyst 43, the upstream catalyst 43 will occlude there. Even if the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio flows into the upstream catalyst 43 after that, the upstream catalyst 43 stores the oxygen in the exhaust gas that has flowed there. Will be able to.

そこで、内燃機関10では、上記フューエルカット制御が中止された直後に上流側触媒43に吸蔵されている酸素を上流側触媒43から放出させる目的で混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比とする。   Therefore, in the internal combustion engine 10, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of releasing the oxygen stored in the upstream catalyst 43 from the upstream catalyst 43 immediately after the fuel cut control is stopped. Let the air-fuel ratio.

そして、本実施形態(以下「第5実施形態」という)では、上述したように、フューエルカット制御が中止された後に上流側触媒43に吸蔵されている酸素を上流側触媒43から放出させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定される。   In the present embodiment (hereinafter referred to as “fifth embodiment”), as described above, oxygen stored in the upstream catalyst 43 after the fuel cut control is stopped is released from the upstream catalyst 43. When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, it is determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

これによれば、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御することがないので、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する場合に比べて、内燃機関10の燃費が向上する。   According to this, since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state Compared with the case where the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of fuel, the fuel efficiency of the internal combustion engine 10 is improved.

次に、第5実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するルーチンの一例について説明する。第5実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定には、図14および図19に示されているフローチャートが利用される。これら図14のルーチンおよび図19のルーチンは、上記フューエルカット制御が中止されたときに実行される。なお、図14のルーチンは既に説明されているので、図14のルーチンの説明は省略する。   Next, an example of a routine for performing the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state according to the fifth embodiment will be described. The flowchart shown in FIG. 14 and FIG. 19 is used for determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state in the fifth embodiment. The routine of FIG. 14 and the routine of FIG. 19 are executed when the fuel cut control is stopped. Since the routine of FIG. 14 has already been described, the description of the routine of FIG. 14 is omitted.

図19のルーチンが開始されると、始めに、ステップ600において、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているか否かを示すフラグF2がセットされている(F2=1)か否かが判別される。ここで、フラグF2は、図15のステップ200において利用される気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2と同じものである。したがって、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がセットされている(F2=1)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がリセットされている(F2=0)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していない。   When the routine of FIG. 19 is started, first, in step 600, a flag F2 indicating whether or not a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is established. It is determined whether or not (F2 = 1). Here, the flag F2 is the same as the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 used in step 200 of FIG. Therefore, when the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is set (F2 = 1), a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance is established. When the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is reset (F2 = 0), the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is not satisfied.

ステップ600において、F2=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、ルーチンは、ステップ601に進む。一方、ステップ600において、F2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しておらず、ルーチンは、ステップ603に進む。   If it is determined in step 600 that F2 = 1, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance condition is established, and the routine proceeds to step 601. On the other hand, when it is determined in step 600 that F2 = 0, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance condition is not satisfied, and the routine proceeds to step 603. move on.

ステップ600においてF2=1であると判別されてルーチンがステップ601に進むと、フューエルカット制御が中止されて上流側触媒43に吸蔵されている酸素を上流側触媒43から放出させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているか否かを示すフラグ(以下このフラグを「吸蔵酸素放出用リッチ空燃比制御フラグ」という)F7がセットされている(F7=1)か否かが判別される。ここで、吸蔵酸素放出用リッチ空燃比制御フラグF7がセットされている(F7=1)ときには、上流側触媒43に吸蔵されている酸素を上流側触媒43から放出させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、吸蔵酸素放出用リッチ空燃比制御フラグF7がリセットされている(F7=0)ときには、上流側触媒43に吸蔵されている酸素を上流側触媒43から放出させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていない。   When it is determined in step 600 that F2 = 1, and the routine proceeds to step 601, the fuel cut control is stopped and the mixture stored in the upstream catalyst 43 is released for the purpose of releasing the oxygen stored in the upstream catalyst 43. A flag F7 indicating whether or not the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as "rich air-fuel ratio control flag for storing oxygen release") F7 is set (F7 = 1) ) Is determined. Here, when the rich oxygen-fuel ratio control flag F7 for releasing stored oxygen is set (F7 = 1), the air-fuel ratio of the air-fuel mixture for the purpose of releasing the oxygen stored in the upstream catalyst 43 from the upstream catalyst 43. Is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and when the rich oxygen-fuel ratio control flag F7 for releasing stored oxygen is reset (F7 = 0), the oxygen stored in the upstream catalyst 43 is upstream. For the purpose of releasing from the side catalyst 43, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio.

ステップ601において、F7=1であると判別されたときには、上流側触媒43に吸蔵されている酸素を上流側触媒43から放出させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていることから、ルーチンは、ステップ602に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ601に進んだときには、ステップ600においてF2=1であると判別されたときであるので、ステップ601においてF7=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定するための前提となる条件が成立しており且つ混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができる状態にあることから、ルーチンがステップ602に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=1であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われることになる。   If it is determined in step 601 that F7 = 1, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of releasing the oxygen stored in the upstream catalyst 43 from the upstream catalyst 43. Therefore, the routine proceeds to step 602, where “1” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 601, it is determined that F2 = 1 in step 600. Therefore, when it is determined that F7 = 1 in step 601, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is reached. The preconditions for determining the presence / absence of the air / fuel ratio are satisfied and the air / fuel ratio of the air / fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air / fuel ratio. Therefore, the routine proceeds to step 602, where “1” is input to the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, F1 = 1 in step 100 of the routine of FIG. Thus, it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

一方、ステップ601において、F7=0であると判別されたときには、上流側触媒43に吸蔵されている酸素を上流側触媒43から放出させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていないことから、ルーチンは、ステップ603に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ601に進んだときには、ステップ600においてF2=1であると判別されて気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているが、ステップ601においてF7=0であると判別されたときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されておらず、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができない状態にあることから、ルーチンがステップ603に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われないことになる。   On the other hand, when it is determined in step 601 that F7 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of releasing oxygen stored in the upstream catalyst 43 from the upstream catalyst 43. Since the air-fuel ratio is not controlled, the routine proceeds to step 603, where “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 601, it is determined in step 600 that F2 = 1, and the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is satisfied. When it is determined in step 601 that F7 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and it is accurately determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. In this state, the routine proceeds to step 603 where “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. Therefore, it is determined that there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

なお、ステップ600においてF2=0であると判別されてルーチンがステップ603に進むと、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ステップ600においてF2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していないことから、ルーチンがステップ603に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われない。   If it is determined in step 600 that F2 = 0, and the routine proceeds to step 603, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, if it is determined in step 600 that F2 = 0, the condition that is a prerequisite for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is not satisfied, and the routine proceeds to step 603. Then, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, it is determined that F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. No judgment is made.

ところで、内燃機関10に要求される出力が極めて大きいとき、各燃焼室21から排出される排気ガスの温度が非常に高くなる。このように、非常に高い温度の排気ガスが上流側触媒43に流入し続けると、上流側触媒43の温度が非常に高くなり、上流側触媒43が熱劣化してしまう可能性がある。一方、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが上流側触媒43に流入すると、排気ガス中の燃料が上流側触媒43において揮発するときに上流側触媒43の熱を奪い、上流側触媒43の温度が低下する。   By the way, when the output required for the internal combustion engine 10 is extremely large, the temperature of the exhaust gas discharged from each combustion chamber 21 becomes very high. Thus, if the exhaust gas having a very high temperature continues to flow into the upstream catalyst 43, the temperature of the upstream catalyst 43 becomes very high, and the upstream catalyst 43 may be thermally deteriorated. On the other hand, when the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio flows into the upstream catalyst 43, when the fuel in the exhaust gas volatilizes in the upstream catalyst 43, the upstream catalyst 43 is deprived of heat, and the upstream catalyst The temperature of 43 falls.

そこで、内燃機関10では、内燃機関10に要求される出力が極めて大きいときには、上流側触媒43の温度を低下させる目的で混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比とする場合がある。   Therefore, in the internal combustion engine 10, when the output required for the internal combustion engine 10 is extremely large, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture may be made richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of lowering the temperature of the upstream catalyst 43. is there.

そして、本実施形態(以下「第6実施形態」という)では、上述したように、内燃機関10に要求される出力が極めて大きいときに上流側触媒43の温度を低下させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに、気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定される。 In this embodiment (hereinafter referred to as “sixth embodiment”), as described above, when the output required for the internal combustion engine 10 is extremely large, the air-fuel mixture is emptied for the purpose of lowering the temperature of the upstream catalyst 43. When the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

これによれば、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御することがないので、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的だけに空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する場合に比べて、内燃機関10の燃費が向上する。   According to this, since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state Compared with the case where the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio only for the purpose of determining the presence or absence of fuel, the fuel efficiency of the internal combustion engine 10 is improved.

次に、第6実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するルーチンの一例について説明する。第5実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定には、図14および図20に示されているフローチャートが利用される。これら図14のルーチンおよび図20のルーチンは、上記フューエルカット制御が中止されたときに実行される。なお、図14のルーチンは既に説明されているので、図14のルーチンの説明は省略する。   Next, an example of a routine for determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state according to the sixth embodiment will be described. The flowchart shown in FIG. 14 and FIG. 20 is used to determine whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state in the fifth embodiment. The routine of FIG. 14 and the routine of FIG. 20 are executed when the fuel cut control is stopped. Since the routine of FIG. 14 has already been described, the description of the routine of FIG. 14 is omitted.

図20のルーチンが開始されると、始めに、ステップ700において、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているか否かを示すフラグF2がセットされている(F2=1)か否かが判別される。ここで、フラグF2は、図15のステップ200において利用される気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2と同じものである。したがって、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がセットされている(F2=1)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、気筒間空燃比インバランス判定前提条件フラグF2がリセットされている(F2=0)ときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していない。   When the routine of FIG. 20 is started, first, in step 700, a flag F2 indicating whether or not a precondition for executing the determination of whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is set. It is determined whether or not (F2 = 1). Here, the flag F2 is the same as the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 used in step 200 of FIG. Therefore, when the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is set (F2 = 1), a precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance is established. When the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination precondition flag F2 is reset (F2 = 0), the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is not satisfied.

ステップ700において、F2=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しており、ルーチンは、ステップ701に進む。一方、ステップ700において、F2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しておらず、ルーチンは、ステップ703に進む。   If it is determined in step 700 that F2 = 1, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance condition is satisfied, and the routine proceeds to step 701. On the other hand, when it is determined in step 700 that F2 = 0, the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance condition is not satisfied, and the routine proceeds to step 703. move on.

ステップ700においてF2=1であると判別されてルーチンがステップ701に進むと、内燃機関10に要求される出力が極めて大きいことから上流側触媒43の温度を低下させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているか否かを示すフラグ(以下このフラグを「触媒温度低下用リッチ空燃比制御フラグ」という)F8がセットされている(F8=1)か否かが判別される。ここで、吸蔵酸素放出用リッチ空燃比制御フラグF8がセットされている(F8=1)ときには、上流側触媒43の温度を低下させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、吸蔵酸素放出用リッチ空燃比制御フラグF8がリセットされている(F8=0)ときには、上流側触媒43の温度を低下させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていない。   If it is determined in step 700 that F2 = 1, and the routine proceeds to step 701, the output required for the internal combustion engine 10 is extremely large, so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is decreased for the purpose of lowering the temperature of the upstream catalyst 43. Whether a flag F8 indicating whether or not the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as "rich air-fuel ratio control flag for reducing catalyst temperature") F8 is set (F8 = 1) Is determined. When the rich oxygen-fuel ratio control flag F8 for releasing stored oxygen is set (F8 = 1), the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of lowering the temperature of the upstream catalyst 43. When the rich air-fuel ratio control flag F8 for releasing stored oxygen is reset (F8 = 0), the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is greater than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of lowering the temperature of the upstream catalyst 43. Even the rich air-fuel ratio is not controlled.

ステップ701において、F8=1であると判別されたときには、上流側触媒43の温度を低下させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていることから、ルーチンは、ステップ702に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ701に進んだときには、ステップ700においてF2=1であると判別されたときであるので、ステップ701においてF7=1であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定するための前提となる条件が成立しており且つ混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されており、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができる状態にあることから、ルーチンがステップ702に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「1」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=1であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われることになる。   If it is determined in step 701 that F8 = 1, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of lowering the temperature of the upstream catalyst 43. Advances to step 702, "1" is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 701, it is determined that F2 = 1 in step 700. Therefore, when F7 = 1 is determined in step 701, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is reached. The preconditions for determining the presence / absence of the air / fuel ratio are satisfied and the air / fuel ratio of the air / fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air / fuel ratio. Therefore, the routine proceeds to step 702, where “1” is input to the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, F1 = 1 in step 100 of the routine of FIG. Thus, it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

一方、ステップ701において、F8=0であると判別されたときには、上流側触媒43の温度を低下させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されていないことから、ルーチンは、ステップ703に進み、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ルーチンがステップ701に進んだときには、ステップ700においてF2=1であると判別されて気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立しているが、ステップ701においてF8=0であると判別されたときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されておらず、気筒間空燃比インバランス状態の有無を正確に判定することができない状態にあることから、ルーチンがステップ703に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われないことになる。   On the other hand, when it is determined in step 701 that F8 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of lowering the temperature of the upstream catalyst 43. The routine proceeds to step 703, where “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, when the routine proceeds to step 701, it is determined that F2 = 1 in step 700, and the precondition for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is satisfied. When it is determined in step 701 that F8 = 0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and it is accurately determined whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. In this state, the routine proceeds to step 703, where “0” is input to the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. Therefore, it is determined that there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state.

なお、ステップ700においてF2=0であると判別されてルーチンがステップ703に進むと、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、ルーチンが終了する。すなわち、ステップ700においてF2=0であると判別されたときには、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定を実行するための前提となる条件が成立していないことから、ルーチンがステップ703に進んで、気筒間空燃比インバランス判定実行フラグF1に「0」が入力され、この場合、図14のルーチンのステップ100においてF1=0であると判別され、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が行われない。   If it is determined in step 700 that F2 = 0, and the routine proceeds to step 703, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and the routine ends. That is, if it is determined in step 700 that F2 = 0, the condition that is a prerequisite for executing the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is not satisfied, and the routine proceeds to step 703. Then, “0” is input to the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination execution flag F1, and in this case, it is determined that F1 = 0 in step 100 of the routine of FIG. No judgment is made.

ところで、混合気が燃焼室21内で燃焼したとき、水素(H)が発生する。そして、この混合気の燃焼に伴う水素の発生量は、理論空燃比よりもリーンな空燃比の混合気が燃焼したときよりも、理論空燃比よりもリッチな空燃比の混合気が燃焼したときのほうが多い。したがって、燃焼室21から排出される排気ガス中の水素の量は、理論空燃比よりもリーンな空燃比の混合気が燃焼したときよりも、理論空燃比よりもリッチな空燃比の混合気が燃焼したときのほうが多い。すなわち、排気ガス中の水素の量は、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスよりも、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスのほうが多いことになる。 By the way, when the air-fuel mixture burns in the combustion chamber 21, hydrogen (H 2 ) is generated. The amount of hydrogen generated by the combustion of the air-fuel mixture is greater when the air-fuel mixture richer than the stoichiometric air-fuel ratio burns than when the air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio burns. There are more. Therefore, the amount of hydrogen in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 is such that the air-fuel mixture richer than the stoichiometric air-fuel ratio is larger than when the air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio burns. More when burned. That is, the amount of hydrogen in the exhaust gas is larger in the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio than in the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.

一方、水素は、酸素(O)、一酸化炭素(CO)、および、炭化水素(HC)よりも小さい分子である。したがって、上流側空燃比センサ55に到来した排気ガス中の水素は、同排気ガス中に含まれている酸素、一酸化炭素、および、炭化水素よりも速い速度で拡散抵抗層559内を拡散する。そして、水素は、上流側空燃比センサ55の固体電解質層551内を流れる酸素イオンの量に影響を及ぼす。すなわち、上流側空燃比センサ55に理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが到来した場合と上流側空燃比センサ55に理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが到来した場合とを比較したとき、これら排気ガスのリッチの度合とリーンの度合とが理論空燃比に対して同じ度合であったとしても、上流側空燃比センサ55の固体電解質層551内を流れる酸素イオンの量は、上流側空燃比センサ55に到来した排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比である場合よりも、上流側空燃比センサ55に到来した排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比である場合のほうが多いことになる。言い換えれば、上流側空燃比センサ55の出力特性が上流側空燃比センサ55に到来する排気ガス中の水素の量、すなわち、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比に応じて大きく異なることになってしまう。 On the other hand, hydrogen is a smaller molecule than oxygen (O 2 ), carbon monoxide (CO), and hydrocarbon (HC). Therefore, the hydrogen in the exhaust gas that has arrived at the upstream air-fuel ratio sensor 55 diffuses in the diffusion resistance layer 559 at a faster rate than the oxygen, carbon monoxide, and hydrocarbons contained in the exhaust gas. . Hydrogen affects the amount of oxygen ions flowing in the solid electrolyte layer 551 of the upstream air-fuel ratio sensor 55. That is, when the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio has arrived at the upstream air-fuel ratio sensor 55, and when the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio has arrived at the upstream air-fuel ratio sensor 55 , The amount of oxygen ions flowing in the solid electrolyte layer 551 of the upstream air-fuel ratio sensor 55 even if the richness and leanness of these exhaust gases are the same as the stoichiometric air-fuel ratio. Indicates that the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is higher than the stoichiometric air-fuel ratio than when the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The richer air / fuel ratio is more. In other words, the output characteristic of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is greatly increased in accordance with the amount of hydrogen in the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55, that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55. It will be different.

そして、上述したように、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されている場合、上流側空燃比センサ55には、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスと理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスとが交互に到来するのであるから、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比に応じて上流側空燃比センサ55の出力特性が大きく異なるようであれば、上流側空燃比センサ55の出力値に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比に制御しようとしても、混合気の空燃比を正確に理論空燃比に制御することができない。   As described above, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, the upstream air-fuel ratio sensor 55 has an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio. Since the lean air-fuel ratio exhaust gas alternately arrives, if the output characteristics of the upstream air-fuel ratio sensor 55 greatly differ depending on the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55. Even if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio based on the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 55, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture cannot be accurately controlled to the stoichiometric air-fuel ratio.

そこで、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比に応じて上流側空燃比センサ55の出力特性が異なることを解消するために、図21に示されているように、図12に示されている空燃比検出素子55aにおいて、貫通孔558に触媒561を有するものがある。触媒561は、貫通孔558を塞ぐように貫通孔558に配置されている。また、触媒561は、多孔質体であり、上流側触媒43と同様に、酸化還元反応を促進する触媒物質と酸素吸蔵・放出能力を発揮する酸素吸蔵材を担持している。   In order to eliminate the fact that the output characteristics of the upstream air-fuel ratio sensor 55 differ depending on the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55, as shown in FIG. Some of the air-fuel ratio detection elements 55a shown have a catalyst 561 in the through hole 558. The catalyst 561 is disposed in the through hole 558 so as to close the through hole 558. Further, the catalyst 561 is a porous body and, like the upstream catalyst 43, carries a catalyst substance that promotes a redox reaction and an oxygen storage material that exhibits oxygen storage / release capability.

そして、図21に示されている空燃比検出素子55aでは、上流側空燃比センサ55に到来した排気ガスは、触媒561を通って拡散抵抗層554に流入する。そして、排気ガスが触媒561を通るときに、触媒561は、排気ガス中の水素を酸化し、排気ガス中の酸素の量を少なくする。これによれば、上流側空燃比センサ55に理論空燃比よりもリッチな空燃比が到来したときに、その排気ガスが拡散抵抗層554に流入する前にその排気ガス中の水素の量が少なくされ、その結果、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比に応じて上流側空燃比センサ55の出力特性が異なることが解消される。   21, the exhaust gas that has arrived at the upstream air-fuel ratio sensor 55 flows into the diffusion resistance layer 554 through the catalyst 561. When the exhaust gas passes through the catalyst 561, the catalyst 561 oxidizes hydrogen in the exhaust gas and reduces the amount of oxygen in the exhaust gas. According to this, when an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio arrives at the upstream air-fuel ratio sensor 55, the amount of hydrogen in the exhaust gas is small before the exhaust gas flows into the diffusion resistance layer 554. As a result, the fact that the output characteristics of the upstream air-fuel ratio sensor 55 differ depending on the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is eliminated.

なお、図21に示されている空燃比検出素子55aの機能は、排気ガスが触媒561を通って拡散抵抗層554に流入することを除けば、図12に示されている空燃比検出素子55aの機能と同じである。   The function of the air-fuel ratio detection element 55a shown in FIG. 21 is the same as that of the air-fuel ratio detection element 55a shown in FIG. The function is the same as

ところで、上流側空燃比センサ55が図21に示されている触媒561を備えた空燃比検出素子55aを有する場合、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定することは、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されているときに気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定することに比べて、更なる効果を奏する。   By the way, when the upstream air-fuel ratio sensor 55 has an air-fuel ratio detection element 55a provided with the catalyst 561 shown in FIG. 21, the air-fuel ratio of the mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Sometimes determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition is compared to determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition when the air-fuel ratio of the mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. There is a further effect.

すなわち、上述したように、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されている場合、上流側空燃比センサ55には、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスと理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスとが交互に到来することになる。この場合、上流側空燃比センサ55がそこに到来する排気ガスの空燃比に極めて正確に対応する出力値を出力するためには、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比と理論空燃比よりもリーンな空燃比との間で変化したときに、上流側空燃比センサ55の空燃比検出素子55aの固体電解質層551を流れる酸素イオンの流れの方向が即座に逆転する必要がある。しかしながら、上述したように、こうした固体電解質層551内を流れる酸素イオンの流れの向きは、即座には逆転しない。そして、上流側空燃比センサ55の空燃比検出素子55aがその貫通孔558に上記触媒561を有している場合、固体電解質層551内を流れる酸素イオンの流れの向きは、ますます、逆転しづらくなる。したがって、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されているとき、上流側空燃比センサ55の出力値は、ますます、上流側空燃比センサ55に到来する排気ガスの空燃比(すなわち、混合気の空燃比)を極めて正確には示さないことになる。   That is, as described above, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, the upstream air-fuel ratio sensor 55 has an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio. Lean air-fuel ratio exhaust gas alternately arrives. In this case, in order for the upstream air-fuel ratio sensor 55 to output an output value that corresponds very accurately to the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving there, the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream air-fuel ratio sensor 55 is theoretically The flow of oxygen ions flowing through the solid electrolyte layer 551 of the air-fuel ratio detection element 55a of the upstream air-fuel ratio sensor 55 when it changes between an air-fuel ratio richer than the air-fuel ratio and an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The direction needs to be reversed immediately. However, as described above, the direction of the flow of oxygen ions flowing in the solid electrolyte layer 551 is not immediately reversed. When the air-fuel ratio detection element 55a of the upstream air-fuel ratio sensor 55 has the catalyst 561 in the through hole 558, the direction of oxygen ions flowing through the solid electrolyte layer 551 is increasingly reversed. It becomes difficult. Therefore, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the upstream side air-fuel ratio sensor 55 becomes more and more the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the upstream side air-fuel ratio sensor 55 (ie, the mixture The air-fuel ratio) is not shown very accurately.

しかしながら、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定されれば、上流側空燃比センサ55には、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスしか到来しないことから、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定中に上流側空燃比センサ55の固体電解質層554内を流れる酸素イオンの流れの向きが逆転する必要がない。このため、上流側空燃比センサ55が触媒561を備えた空燃比検出素子55aを有する場合、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定することは、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されているときに気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定することに比べて、更なる効果を奏するのである。   However, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and it is determined whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the upstream air-fuel ratio sensor 55 will receive the stoichiometric air-fuel ratio sensor 55. Since only the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the fuel ratio arrives, the direction of the flow of oxygen ions flowing in the solid electrolyte layer 554 of the upstream air-fuel ratio sensor 55 during the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state There is no need to reverse. For this reason, when the upstream air-fuel ratio sensor 55 has the air-fuel ratio detection element 55a provided with the catalyst 561, the air-fuel ratio between the cylinders is controlled when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Since the determination of the presence or absence of the imbalance state has a further effect than the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. is there.

なお、上述した実施形態において、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定には、上流側空燃比センサ出力値(すなわち、上流側空燃比センサ55の出力値)が辿るラインの平均の傾きの絶対値(すなわち、上流側空燃比センサ出力値の時間変化率の絶対値)が利用されている。   In the above-described embodiment, the determination of the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is made by determining the average slope of the line followed by the upstream air / fuel ratio sensor output value (that is, the output value of the upstream air / fuel ratio sensor 55). The absolute value (that is, the absolute value of the time change rate of the upstream air-fuel ratio sensor output value) is used.

しかしながら、この上流側空燃比センサ出力値の時間変化率の絶対値に代えて、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定に、例えば、上流側空燃比センサ出力値の一階時間微分値の絶対値のうちの最大値が利用されてもよいし、上流側空燃比センサ出力値の二階時間微分値の絶対値のうちの最大値が利用されてもよいし、予め定められた時間を隔てたに異なる2つの上流側空燃比センサ出力値間の軌跡の長さが利用されてもよい。   However, instead of the absolute value of the time change rate of the upstream air-fuel ratio sensor output value, for example, the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is performed by, for example, the first-order time differential value of the upstream air-fuel ratio sensor output value. The maximum value among the absolute values may be used, or the maximum value among the absolute values of the second-order time differential values of the upstream air-fuel ratio sensor output value may be used, or at a predetermined time interval. Alternatively, the length of the trajectory between two different upstream air-fuel ratio sensor output values may be used.

ここで、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定に、上流側空燃比センサ出力値の一階時間微分値の絶対値のうちの最大値(以下この最大値を「上流側空燃比センサ出力値の一階時間微分最大値」という)が利用される場合、上流側空燃比センサ出力値の一階時間微分最大値は、気筒間空燃比インバランス状態が生じていないときに比べて、気筒間空燃比インバランス状態が生じているときのほうが大きくなる。したがって、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定に、上流側空燃比センサ出力値の一階時間微分最大値が利用される場合、気筒間空燃比インバランス状態が生じていないと判定されるべきときの上流側空燃比センサ出力値の一家時間微分最大値のうちの最大値が閾値として予め定められ、上流側空燃比センサ出力値の一階時間微分最大値がこの予め定められた閾値よりも大きいときに気筒間空燃比インバランス状態が生じていると判定され、上流側空燃比センサ出力値の一階時間自分最大値がこの予め定められた閾値以下であるときに気筒間空燃比インバランス状態が生じていないと判定される。   Here, in determining whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the maximum value of the absolute value of the first-order time differential value of the upstream air-fuel ratio sensor output value (hereinafter this maximum value is referred to as “upstream air-fuel ratio sensor output”). Is used), the first-order time-derivative maximum value of the upstream air-fuel ratio sensor output value is greater than that when the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state is not occurring. It becomes larger when the inter-air-fuel ratio imbalance condition occurs. Therefore, when the first-order time differential maximum value of the upstream air-fuel ratio sensor output value is used to determine whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, it is determined that the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state has not occurred. The maximum value of the family time differential maximum value of the upstream side air-fuel ratio sensor output value at the time of power should be determined in advance as a threshold value, and the first-order time differential maximum value of the upstream side air-fuel ratio sensor output value from this predetermined threshold value Is determined that an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition has occurred, and the first-order time self-maximum value of the upstream air-fuel ratio sensor output value is equal to or less than this predetermined threshold value. It is determined that no balance state has occurred.

ここで、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定に、上流側空燃比センサ出力値の二階時間微分値の絶対値のうちの最大値(以下この最大値を「上流側空燃比センサ出力値の二階時間微分最大値」という)が利用される場合、上流側空燃比センサ出力値の二階時間微分最大値は、気筒間空燃比インバランス状態が生じていないときに比べて、気筒間空燃比インバランス状態が生じているときのほうが大きくなる。したがって、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定に、上流側空燃比センサ出力値の二階時間微分最大値が利用される場合、気筒間空燃比インバランス状態が生じていないと判定されるべきときの上流側空燃比センサ出力値の二階時間微分最大値のうちの最大値が閾値として予め定めされ、上流側空燃比センサ出力値の二階時間微分最大値がこの予め定められた閾値よりも大きいときに気筒間空燃比インバランス状態が生じていると判定され、上流側空燃比センサ出力値の二階時間微分最大値がこの予め定められた閾値以下であるときに気筒間空燃比インバランス状態が生じていないと判定される。   Here, in determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the maximum value of the absolute value of the second-order time differential value of the upstream air-fuel ratio sensor output value (hereinafter this maximum value is referred to as “upstream air-fuel ratio sensor output value”). Is used), the second-order time differential maximum value of the upstream side air-fuel ratio sensor output value is the inter-cylinder air-fuel ratio compared to when the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance is not occurring. It becomes larger when an imbalance condition occurs. Therefore, when the second-order time differential maximum value of the upstream side air-fuel ratio sensor output value is used to determine the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, it should be determined that the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state has not occurred. The maximum value of the second-order time differential maximum value of the upstream air-fuel ratio sensor output value at the time is predetermined as a threshold value, and the second-order time differential maximum value of the upstream air-fuel ratio sensor output value is greater than this predetermined threshold value When it is determined that an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition has occurred, and the second-order time differential maximum value of the upstream air-fuel ratio sensor output value is less than or equal to this predetermined threshold value, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition is It is determined that it has not occurred.

また、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定に、異なる2つの上流側空燃比センサ出力値間の軌跡の長さ(以下この長さを「上流側空燃比センサ出力値の軌跡長」という)が利用される場合、上流側空燃比センサ出力値の軌跡長は、気筒間空燃比インバランス状態が生じていないときに比べて、気筒間空燃比インバランス状態が生じているときのほうが長くなる。したがって、気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定に、上流側空燃比センサ出力値の軌跡長が利用される場合、気筒間空燃比インバランス状態が生じていないと判定されるべきときの上流側空燃比センサ出力値の軌跡長のうちの最大値が閾値として予め定められ、上流側空燃比センサ出力値の軌跡長がこの予め定められた閾値よりも長いときに気筒間空燃比インバランス状態が生じていると判定され、上流側空燃比センサ出力値の軌跡長がこの予め定められた閾値以下であるときに気筒間空燃比インバランス状態が生じていないと判定される。   Further, in determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the length of the trajectory between two different upstream air-fuel ratio sensor output values (hereinafter, this length is referred to as “trajectory length of the upstream air-fuel ratio sensor output value”). ) Is used, the trajectory length of the upstream side air-fuel ratio sensor output value is longer when the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition occurs than when the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance condition does not occur. Become. Therefore, when the trajectory length of the upstream air-fuel ratio sensor output value is used to determine whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state, the upstream when it is determined that the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state has not occurred. The maximum value of the trajectory length of the side air-fuel ratio sensor output value is predetermined as a threshold value, and the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state when the trajectory length of the upstream air-fuel ratio sensor output value is longer than the predetermined threshold value Is determined, and it is determined that the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state has not occurred when the locus length of the upstream air-fuel ratio sensor output value is equal to or smaller than the predetermined threshold value.

なお、上述した第1実施形態〜第6実施形態の気筒間空燃比インバランス状態の有無の判定が適宜組み合わされてもよい。したがって、本発明は、広くは、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無を判定する目的と、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定する目的と、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定する目的、内燃機関10が始動されたときに内燃機関10の温度を早期に上昇させる目的と、フューエルカット制御が中止された後に上流側触媒43に吸蔵されている酸素を上流側触媒43から放出させる目的と、内燃機関10に要求される出力が極めて大きいときに上流側触媒43の温度を低下させる目的との少なくとも1つの目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される内燃機関において、上記目的のうちの1つの目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定するものであると言える。   In addition, the determination of the presence or absence of the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state in the first to sixth embodiments described above may be combined as appropriate. Accordingly, the present invention broadly relates to the purpose of determining whether or not the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is abnormal, the purpose of determining whether or not the oxygen storage / release capacity of the upstream catalyst 43 has deteriorated, The purpose of determining whether the responsiveness of the fuel ratio sensor 55 is abnormal, the purpose of raising the temperature of the internal combustion engine 10 early when the internal combustion engine 10 is started, and the upstream catalyst 43 after the fuel cut control is stopped. For the purpose of releasing the stored oxygen from the upstream side catalyst 43 and the purpose of lowering the temperature of the upstream side catalyst 43 when the output required for the internal combustion engine 10 is extremely large, the air-fuel mixture is emptied. In an internal combustion engine in which the fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for one of the above purposes. It can be said is to determine whether the air-fuel ratio imbalance state among cylinders when.

また、内燃機関10において、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無を判定する目的、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定する目的、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定する目的、内燃機関10が始動されたときに内燃機関10の温度を早期に上昇させる目的、フューエルカット制御が中止された後に上流側触媒43に吸蔵されている酸素を上流側触媒43から放出させる目的、および、内燃機関10に要求される出力が極めて大きいときに上流側触媒43の温度を低下させる目的以外の目的であって、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的以外の目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されることがある場合、このように混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定されてもよい。したがって、本発明は、さらに広くは、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的以外の目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される内燃機関において、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的以外の目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されているときに気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定するものであるとも言える。   Further, in the internal combustion engine 10, the purpose of determining whether or not the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is abnormal, the purpose of determining whether or not the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has deteriorated, The purpose of determining the presence or absence of responsive abnormality, the purpose of increasing the temperature of the internal combustion engine 10 early when the internal combustion engine 10 is started, and the oxygen stored in the upstream side catalyst 43 after the fuel cut control is stopped For purposes other than the purpose of releasing the gas from the upstream side catalyst 43 and the purpose of lowering the temperature of the upstream side catalyst 43 when the output required for the internal combustion engine 10 is extremely large. When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is sometimes controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for purposes other than the purpose of determining the presence or absence, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is Whether the air-fuel ratio imbalance state among cylinders may be determined when the well is controlled to a rich air-fuel ratio. Therefore, the present invention more broadly relates to an internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for purposes other than the purpose of determining whether or not there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio for purposes other than the purpose of determining whether there is an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance state. It can be said that

特に、内燃機関10において、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無を判定するときには、予め定められた期間に亘って混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される。一方、内燃機関10において、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定するときには、始めに、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御され、その後、上流側触媒43から理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが流出し始めたことが下流側空燃比センサ56によって検出されたときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御される。すなわち、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無を判定するときにも、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定するときにも、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される。したがって、これら下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無と上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無とを一連の処理でもって判定すると効率が良い。   In particular, in the internal combustion engine 10, when determining whether or not the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is abnormal, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio over a predetermined period. The On the other hand, in the internal combustion engine 10, when determining whether or not the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has deteriorated, first, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and thereafter When the downstream air-fuel ratio sensor 56 detects that the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio has started to flow out from the upstream catalyst 43, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is less than the stoichiometric air-fuel ratio. The fuel ratio is controlled. That is, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is equal to the theoretical sky when determining whether the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is abnormal or when determining whether the oxygen storage / release capacity of the upstream catalyst 43 has deteriorated. The air-fuel ratio is controlled to be richer than the fuel ratio. Therefore, it is efficient to determine whether there is an abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 and whether the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has deteriorated by a series of processes.

そこで、内燃機関10において、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無と上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無とを以下のように判定してもよい。すなわち、内燃機関10において、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無と上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無とを判定すべきときには、始めに、予め定められた期間に亘って混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される。ここで、予め定められた期間は、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが上流側触媒43に流入し続けたときに上流側触媒43に吸蔵されている酸素がなくなるのに十分な時間に設定される。そして、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御され始まってから上記予め定められた期間が経過したときに下流側空燃比センサ56の出力値が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている混合気の空燃比に対応する排気ガスの空燃比を示しているか否かが判定される。そして、このときの下流側空燃比センサ出力値(すなわち、下流側空燃比センサ56の出力値)が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている混合気の空燃比に対応する排気ガスの空燃比を示していると判定された場合、下流側空燃比センサ56の出力の異常は生じておらず、下流側空燃比センサ56は正常であると判定される。一方、このときの下流側空燃比センサ出力値が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されている混合気の空燃比に対応する排気ガスの空燃比を示していないと判定された場合、下流側空燃比センサ56の出力の異様が生じていると判定される。一方、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御され始まってから上記予め定められた期間が経過したときに、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御される。そして、上流側触媒43から理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流出し始めたことが下流側空燃比センサ56によって検出されたとき、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御され始まって上流側触媒43に理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流入し始まってから、上流側触媒43から理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流出し始めたことが下流側空燃比センサ56によって検出されるまでにかかった時間と、理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されているときの混合気の空燃比のリーン度合とに基づいて上流側触媒43に吸蔵された酸素の量、すなわち、上流側触媒43が最大限に吸蔵可能な酸素の量、すなわち、最大酸素吸蔵可能量が算出される。そして、この算出された最大酸素吸蔵可能量が予め定められた閾値よりも多いか否かが判定される。ここで、予め定められた閾値は、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力が劣化していないと言える程度の最大酸素吸蔵可能量に設定される。そして、算出された最大酸素吸蔵可能量が上記予め定められた閾値よりも多いと判定されたときには、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化が生じていないと判定される。一方、算出された最大酸素吸蔵可能量が上記予め定められた閾値以下であると判定されたときには、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化が生じていると判定される。   Therefore, in the internal combustion engine 10, whether or not there is an abnormality in the output of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 and whether or not the oxygen storage / release capability of the upstream side catalyst 43 has deteriorated may be determined as follows. That is, in the internal combustion engine 10, when it should be determined whether there is an abnormality in the output of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 and whether the oxygen storage / release capability of the upstream side catalyst 43 has deteriorated, first, during a predetermined period of time. The air / fuel ratio of the air / fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air / fuel ratio. Here, the predetermined period is sufficient to eliminate the oxygen stored in the upstream catalyst 43 when exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio continues to flow into the upstream catalyst 43. Set to time. The output value of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio when the predetermined period has elapsed after the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. It is determined whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that is controlled to a different air-fuel ratio is indicated. At this time, the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in which the downstream air-fuel ratio sensor output value (that is, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor 56) is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. When it is determined that the air-fuel ratio of the downstream air-fuel ratio is indicated, no abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 has occurred, and it is determined that the downstream air-fuel ratio sensor 56 is normal. On the other hand, when it is determined that the downstream air-fuel ratio sensor output value at this time does not indicate the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, It is determined that the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is abnormal. On the other hand, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the predetermined period has elapsed since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture began to be controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Controlled. When the downstream air-fuel ratio sensor 56 detects that the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio has started to flow out from the upstream catalyst 43, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. When the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio starts to flow into the upstream catalyst 43 and starts to be controlled to a higher air-fuel ratio, the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio starts from the upstream catalyst 43 Based on the time it took for the downstream air-fuel ratio sensor 56 to detect that the air flow started to flow out, and the leanness of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture when the air-fuel ratio is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio Thus, the amount of oxygen stored in the upstream catalyst 43, that is, the amount of oxygen that can be stored to the maximum by the upstream catalyst 43, that is, the maximum oxygen storage capacity is calculated. Then, it is determined whether or not the calculated maximum oxygen storage capacity is greater than a predetermined threshold value. Here, the predetermined threshold value is set to a maximum oxygen storage capacity that can be said that the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 is not deteriorated. When it is determined that the calculated maximum oxygen storage capacity is greater than the predetermined threshold value, it is determined that the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has not deteriorated. On the other hand, when it is determined that the calculated maximum oxygen storage capacity is equal to or less than the predetermined threshold value, it is determined that the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 has deteriorated.

ところで、図22に示されているように、車両を駆動するための駆動力を出力するために上述した内燃機関10に加えて、電動モータMを備えたいわゆるハイブリッドシステムが知られている。図22に示されているハイブリッドシステムは、車両70の走行状態に応じて車両70を駆動するための駆動力の伝達経路を切り替えるための駆動力切替機構Pと、この駆動力切替機構Pから伝達される駆動力を車両70の前輪71の駆動力伝達系に電圧するトランスミッションTMとを有する。   Incidentally, as shown in FIG. 22, a so-called hybrid system including an electric motor M in addition to the above-described internal combustion engine 10 for outputting a driving force for driving a vehicle is known. The hybrid system shown in FIG. 22 has a driving force switching mechanism P for switching a driving force transmission path for driving the vehicle 70 according to the traveling state of the vehicle 70, and a transmission from the driving force switching mechanism P. And a transmission TM for applying a voltage to the driving force transmission system of the front wheels 71 of the vehicle 70.

電動モータMは、交流同期電動機であり、バッテリBから供給される直流電力を所定の交流電力に変換するインバータIから供給される交流電力によって駆動制御される。また、駆動力切替機構Pは、電動モータMとトランスミッションTMとの間にのみ駆動力の伝達経路を確立するモードと、内燃機関10とトランスミッションTMとの間にのみ駆動力の伝達経路を確立するモードと、電動モータMとトランスミッションTMとの間および内燃機関10とトランスミッションTMとの間に駆動力の伝達経路を確立するモードとの間で、駆動力の伝達経路を切り替えることができる。   The electric motor M is an AC synchronous motor, and is drive-controlled by AC power supplied from an inverter I that converts DC power supplied from the battery B into predetermined AC power. Further, the driving force switching mechanism P establishes a driving force transmission path only between the electric motor M and the transmission TM, and a driving force transmission path only between the internal combustion engine 10 and the transmission TM. The driving force transmission path can be switched between the mode and the mode in which the driving force transmission path is established between the electric motor M and the transmission TM and between the internal combustion engine 10 and the transmission TM.

このようなハイブリッドシステムにおいて、上述した第1実施形態〜第6実施形態にあるように、内燃機関10において、下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無を判定する目的、または、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無を判定する目的、または、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無を判定する目的、または、内燃機関10が始動されたときに内燃機関10の温度を早期に上昇させる目的、または、フューエルカット制御が中止された後に上流側触媒43に吸蔵されている酸素を上流側触媒43から放出させる目的、または、内燃機関10に要求される出力が極めて大きいときに上流側触媒43の温度を低下させる目的で混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されるときに気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定することは、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する目的ためだけに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されて気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定することに比べて、更なる効果を奏する。   In such a hybrid system, as in the first to sixth embodiments described above, in the internal combustion engine 10, the purpose of determining whether there is an abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56, or the upstream catalyst The purpose of determining whether or not the oxygen storage / release capacity 43 has deteriorated, or the purpose of determining whether or not the upstream air-fuel ratio sensor 55 is abnormal, or when the internal combustion engine 10 is started. For the purpose of increasing the temperature of the engine early, or for releasing the oxygen stored in the upstream catalyst 43 after the fuel cut control is stopped, or for the output required for the internal combustion engine 10. When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of lowering the temperature of the upstream catalyst 43 when it is extremely large, the air-fuel ratio between cylinders The determination of whether or not the engine is in an imbalance state is performed only for the purpose of determining the presence or absence of an inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state. Compared with determining whether or not there is an imbalanced state, there is a further effect.

すなわち、上述したように、ハイブリッドシステムでは、電動モータMとトランスミッションTMとの間にのみ駆動力の伝達経路が確立される場合がある。この場合、内燃機関10の運転が停止される。したがって、ハイブリッドシステムでは、その分だけ、内燃機関10が運転される機会が少なく、その結果、内燃機関10において混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御することができる機会も少なくなると言える。ここで、内燃機関10において、実行すべき下流側空燃比センサ56の出力の異常の有無の判定、または、上流側触媒43の酸素吸蔵・放出能力の劣化の有無の判定、または、上流側空燃比センサ55の応答性の異常の有無の判定、または、内燃機関10が始動されたときの内燃機関10の温度の早期の上昇、または、フューエルカット制御が中止された後に上流側触媒43に吸蔵されている酸素の上流側触媒43からの放出、または、内燃機関10に要求される出力が極めて大きいときの上流側触媒43の温度の低下を目的として混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御されるときに、同時に、気筒間空燃比インバランス状態の有無が判定されれば、その分だけ、気筒間空燃比インバランス状態の有無を判定する機会が増えるという効果が得られる。   That is, as described above, in the hybrid system, there is a case where a transmission path for driving force is established only between the electric motor M and the transmission TM. In this case, the operation of the internal combustion engine 10 is stopped. Therefore, in the hybrid system, the internal combustion engine 10 has fewer opportunities to be operated, and as a result, the internal combustion engine 10 can control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. It can be said that there will be less. Here, in the internal combustion engine 10, it is determined whether there is an abnormality in the output of the downstream air-fuel ratio sensor 56 to be executed, whether the oxygen storage / release capability of the upstream catalyst 43 is deteriorated, Determination of the presence or absence of an abnormality in the response of the fuel ratio sensor 55, or an early rise in the temperature of the internal combustion engine 10 when the internal combustion engine 10 is started, or occlusion in the upstream catalyst 43 after the fuel cut control is stopped. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is less than the stoichiometric air-fuel ratio for the purpose of reducing the temperature of the upstream-side catalyst 43 when the generated oxygen is released from the upstream-side catalyst 43 or when the output required for the internal combustion engine 10 is extremely large. When the air-fuel ratio is controlled to be rich, if the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is determined at the same time, the opportunity for determining the presence / absence of the inter-cylinder air / fuel ratio imbalance state is increased accordingly. The effect is obtained that that.

10…内燃機関、21…燃焼室、25…燃料噴射弁、40…排気通路、43…上流側触媒、55…上流側空燃比センサ、56…下流側空燃比センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 21 ... Combustion chamber, 25 ... Fuel injection valve, 40 ... Exhaust passage, 43 ... Upstream catalyst, 55 ... Upstream air-fuel ratio sensor, 56 ... Downstream air-fuel ratio sensor

Claims (6)

複数の燃焼室と、これら燃焼室にそれぞれ対応して配置された燃料噴射弁と、燃焼室から排出される排気ガス中の特定成分を浄化するために排気通路に配置された排気浄化触媒と、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を検出するために前記排気浄化触媒よりも上流の排気通路に配置された上流側空燃比センサと、前記排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比を検出するために前記排気浄化触媒よりも下流の排気通路に配置された下流側空燃比センサと、を備え、前記下流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定すべきときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する下流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行される多気筒内燃機関において、前記下流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記上流側空燃比センサの出力に基づいて各燃焼室に形成される混合気の空燃比を推定して該推定された混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定する気筒間空燃比インバランス判定を実行する気筒間空燃比インバランス判定装置。   A plurality of combustion chambers, a fuel injection valve disposed corresponding to each of the combustion chambers, an exhaust purification catalyst disposed in an exhaust passage for purifying a specific component in exhaust gas discharged from the combustion chamber, In order to detect the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber, the upstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the exhaust purification catalyst A downstream air-fuel ratio sensor disposed in an exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst for detection, and each combustion is to be determined when it is determined whether or not an abnormality has occurred in the downstream air-fuel ratio sensor In a multi-cylinder internal combustion engine in which rich air-fuel ratio control for downstream air-fuel ratio sensor abnormality determination is performed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the chamber to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the downstream air-fuel ratio Sensor difference When the rich air-fuel ratio control for determination is executed, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is estimated based on the output of the upstream air-fuel ratio sensor, and the air-fuel ratio between the estimated air-fuel ratios is estimated. A cylinder-to-cylinder air-fuel ratio imbalance determination device that executes an inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination that determines whether or not there is a deviation. 前記上流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定すべきときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が前記多気筒内燃機関において実行されるようになっており、該上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記気筒間空燃比インバランス判定を実行する請求項1に記載の気筒間空燃比インバランス判定装置。   An upstream air-fuel ratio sensor for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio when it is determined whether or not an abnormality has occurred in the upstream air-fuel ratio sensor Abnormality determination rich air-fuel ratio control is executed in the multi-cylinder internal combustion engine, and when the upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control is executed, the inter-cylinder air-fuel ratio imbalance is performed. The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination device according to claim 1, wherein the determination is performed. 前記上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記上流側空燃比センサに異常が生じていないと判定された場合に前記気筒間空燃比インバランス判定を実行する請求項2に記載の気筒間空燃比インバランス判定装置。   The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination is executed when it is determined that no abnormality has occurred in the upstream air-fuel ratio sensor when the upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control is being executed. Item 3. The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determining device according to Item 2. 複数の燃焼室と、これら燃焼室にそれぞれ対応して配置された燃料噴射弁と、燃焼室から排出される排気ガス中の特定成分を浄化するために排気通路に配置された排気浄化触媒と、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を検出するために前記排気浄化触媒よりも上流の排気通路に配置された上流側空燃比センサと、を備え、前記上流側空燃比センサに異常が生じているか否かを判定すべきときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行される多気筒内燃機関において、前記上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記上流側空燃比センサの出力に基づいて各燃焼室に形成される混合気の空燃比を推定して該推定された混合気の空燃比間にずれが生じているか否かを判定する気筒間空燃比インバランス判定を実行する気筒間空燃比インバランス判定装置。   A plurality of combustion chambers, a fuel injection valve disposed corresponding to each of the combustion chambers, an exhaust purification catalyst disposed in an exhaust passage for purifying a specific component in exhaust gas discharged from the combustion chamber, An upstream air-fuel ratio sensor disposed in an exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion chamber, and an abnormality occurs in the upstream air-fuel ratio sensor When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control is executed. In the multi-cylinder internal combustion engine, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber based on the output of the upstream air-fuel ratio sensor when the rich air-fuel ratio control for abnormality determination of the upstream air-fuel ratio sensor is being executed Estimate the Inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination apparatus for performing the air-fuel ratio imbalance determination among judges cylinders whether deviation occurs between the air-fuel ratio of the constant air-fuel mixture. 前記上流側空燃比センサ異常判定用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記上流側空燃比センサに異常が生じていないと判定された場合に前記気筒間空燃比インバランス判定を実行する請求項4に記載の気筒間空燃比インバランス判定装置。   The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination is executed when it is determined that no abnormality has occurred in the upstream air-fuel ratio sensor when the upstream air-fuel ratio sensor abnormality determination rich air-fuel ratio control is being executed. Item 5. The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination device according to Item 4. 前記多気筒内燃機関の運転が始動されるときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する機関始動時リッチ空燃比制御、または、前記燃料噴射弁からの燃料の噴射が停止された後に前記燃料噴射弁からの燃料の噴射が再開されるときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する燃料噴射停止後リッチ空燃比制御、または、前記排気浄化触媒の温度が予め定められた許容上限温度よりも高いときに各燃焼室に形成される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する排気浄化触媒用リッチ空燃比制御が前記多気筒内燃機関において実行されるようになっており、前記機関始動時リッチ空燃比制御が実行されているとき、或いは、前記燃料噴射停止後リッチ空燃比制御が実行されているとき、或いは、前記排気浄化触媒用リッチ空燃比制御が実行されているときに前記気筒間空燃比インバランス判定を実行する請求項1〜5のいずれか1つに記載の気筒間空燃比インバランス判定装置。   Rich air-fuel ratio control at engine start for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio when the operation of the multi-cylinder internal combustion engine is started, or the fuel When the fuel injection from the fuel injection valve is resumed after the fuel injection from the injection valve is stopped, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Rich air-fuel ratio control after stopping fuel injection to be controlled, or when the temperature of the exhaust purification catalyst is higher than a predetermined allowable upper limit temperature, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in each combustion chamber is less than the stoichiometric air-fuel ratio Rich air-fuel ratio control for an exhaust purification catalyst that controls to a rich air-fuel ratio is executed in the multi-cylinder internal combustion engine, and when the rich air-fuel ratio control at the time of engine start is executed, or the fuel Injection stop 6. The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination is executed when post-rich air-fuel ratio control is being executed or when the exhaust purification catalyst rich air-fuel ratio control is being executed. The inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination device according to claim 1.
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