JP2012047089A - 空燃比気筒間インバランス判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空燃比気筒間インバランス判定装置に関する。
【解決手段】本発明による空燃比気筒間インバランス判定装置（判定装置）の実施形態は、上流側空燃比センサ５６の出力値に基いて、機関１０に供給される混合気の空燃比の平均を目標空燃比に制御する。判定装置は、インバランス判定用パラメータ取得条件（例えば、車速＝０）が成立すると、機関の回転速度が目標回転速度に一致するように吸入空気量を制御する。更に、判定装置は、実際の機関回転速度が目標回転速度に実質的に一致しているときの吸入空気量をインバランス判定用パラメータとして取得し、その吸入空気量と吸入空気量閾値との比較に基いて「空燃比気筒間インバランス状態が発生しているか否か」の判定を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、空燃比気筒間インバランス判定装置に関する。

従来から、多気筒内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、その三元触媒の上流に配置された上流側空燃比センサと、を備えた空燃比制御装置が広く知られている。

この空燃比制御装置は、機関に供給される混合気の空燃比（機関の空燃比、従って、排ガスの空燃比）が目標空燃比と一致するように、上流側空燃比センサの出力値に基いて空燃比フィードバック量（メインフィードバック量）を算出し、そのフィードバック量により機関の空燃比をフィードバック制御するようになっている。このフィードバック量は、全気筒に対して共通する制御量である。目標空燃比は、三元触媒のウインドウ内の所定の基準空燃比に設定される。基準空燃比は、一般に、理論空燃比である。基準空燃比は、機関の吸入空気量及び三元触媒の劣化度等に応じて理論空燃比の近傍の値に変更され得る。

ところで、一般に、このような空燃比制御装置は電子制御式燃料噴射装置を採用した内燃機関に適用される。その内燃機関は、各気筒又は各気筒に連通した吸気ポートに少なくとも一つの燃料噴射弁を備えている。従って、ある特定の気筒の燃料噴射弁の特性が「指示された燃料噴射量（指示燃料噴射量）よりも過大な量の燃料を噴射する特性」となると、その特定の気筒に供給される混合気の空燃比（その特定気筒の空燃比）のみが大きくリッチ側に変化する。即ち、気筒間における空燃比の不均一性（空燃比気筒間ばらつき、空燃比の気筒間インバランス割合）が大きくなる。換言すると、各気筒に供給される混合気の空燃比である「気筒別空燃比」の間に著しい不均衡が生じ、気筒別空燃比の不均一性の程度が大きくなる。

なお、以下において、「指示燃料噴射量よりも過大又は過小な量の燃料を噴射する特性を有する燃料噴射弁」に対応する気筒を「インバランス気筒」とも称呼し、残りの気筒（「指示燃料噴射量の燃料を噴射する燃料噴射弁」に対応する気筒）を非インバランス気筒（又は正常気筒）とも称呼する。

ある特定の気筒の燃料噴射弁の特性が「指示燃料噴射量よりも過大な量の燃料を噴射する特性」となると、機関全体に供給される混合気の空燃比の平均は、基準空燃比に設定された目標空燃比よりもリッチ側の空燃比となる。従って、全気筒に対して共通する空燃比フィードバック量により、上記特定の気筒の空燃比は基準空燃比に近づけられるようにリーン側へと変更させられ、同時に、他の気筒の空燃比は基準空燃比から遠ざけられるようにリーン側へと変更させられる。この結果、機関全体に供給される混合気の空燃比の平均（排ガスの平均空燃比）は基準空燃比の近傍の空燃比に一致する。

しかしながら、上記特定の気筒の空燃比は依然として基準空燃比よりもリッチ側の空燃比となり、残りの気筒の空燃比は基準空燃比よりもリーン側の空燃比となる。この結果、各気筒の空燃比が基準空燃比である場合に比べ、各気筒から排出されるエミッションの量（未燃物の量及び／又は窒素酸化物の量）が増大する。このため、機関に供給される混合気の空燃比の平均が基準空燃比であったとしても、増大したエミッションを三元触媒が浄化しきれず、結果として、エミッションが悪化する虞がある。

従って、気筒別空燃比の気筒間における不均一性が過大になっていること（気筒間における空燃比の不均一性が過大になっていること、即ち、空燃比気筒間インバランス状態が発生していること）を検出し、何らかの対策を講じさせるようにすることは、エミッションを悪化させないために重要である。なお、空燃比気筒間インバランスは、特定の気筒の燃料噴射弁の特性が「指示燃料噴射量よりも過小な量の燃料を噴射する特性」となった場合等にも発生する。

従来の空燃比気筒間インバランス判定装置の一つは、三元触媒の上流に配置された起電力式の酸素濃度センサの出力値（出力信号）の軌跡長を「空燃比不均衡指標値（インバランス判定用パラメータ）」として取得する。更に、この判定装置は、その軌跡長と「機関回転速度に応じて変化する参照値（インバランス判定用閾値）」とを比較し、その比較結果に基いて空燃比気筒間インバランス状態が発生したか否かを判定する（例えば、特許文献１を参照。）。なお、空燃比気筒間インバランス状態が発生したか否かの判定は、単に、「インバランス判定」とも称呼される。

米国特許第７，１５２，５９４号明細書

しかしながら、酸素濃度センサの出力値の軌跡長等の「空燃比センサの出力値に基く値（インバランス判定用パラメータ）」は機関回転速度の影響を受けて変動し易い値であるので、参照値（インバランス判定用閾値）を機関回転速度毎に精度良く設定しないと、誤ったインバランス判定がなされるという問題がある。

本発明は上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、機関が「所定のトルク」を発生している際の機関の吸入空気量が気筒別空燃比の不均一性の程度に応じて変化することに着目し、空燃比センサの出力値に基くことなく、吸入空気量に基いてインバランス判定を行うことができる空燃比気筒間インバランス判定装置を提供することにある。

本発明に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（以下、単に「本発明装置」と称呼する。）は、空燃比センサと、複数の燃料噴射弁と、空燃比フィードバック制御手段と、機関制御手段と、を備える。

前記空燃比センサは、前記機関が有する複数の気筒から排出された排ガスが集合する前記機関の排気通路の排気集合部又は同排気集合部よりも下流に配設される。前記空燃比センサは、限界電流式の空燃比センサであってもよく、起電力式（濃淡電池型）の酸素濃度センサであってもよい。なお、この空燃比センサは、排気通路に備えられた触媒よりも上流に配設されていてもよく、その触媒よりも下流に配設されていてもよい。

前記複数の燃料噴射弁は、それぞれが前記複数の気筒のそれぞれの燃焼室に供給される混合気に含まれる燃料を噴射するように構成されている。

前記空燃比フィードバック制御手段は、「前記空燃比センサの出力値に相関を有する値（例えば、空燃比センサの出力値、及び、空燃比センサの出力値により表される空燃比等）」が「所定の目標空燃比に相関を有する値（目標空燃比に相当する目標値、及び、目標空燃比等）」に一致するように、前記複数の燃料噴射弁のそれぞれから噴射される燃料の量を前記空燃比センサの出力値に基いてフィードバック制御する。

ところで、前述したように、気筒別空燃比の不均一性の程度が大きくなった状態においては（即ち、空燃比気筒間インバランス状態が発生しているとき）、インバランス気筒の空燃比と正常気筒（非インバランス気筒）の空燃比とは大きく相違する。この結果、気筒別空燃比の不均一性の程度が大きくなるほど、機関全体が発生するトルクは低下する。

この点について図１を参照しながら説明を加える。図１は各気筒に供給される混合気の空燃比と、各気筒が発生するトルクとの関係を示したグラフである。いま、４気筒機関において、インバランス気筒の空燃比が正常気筒の空燃比よりもリッチな空燃比になるような空燃比気筒間インバランス状態が発生したと仮定する。

このとき、気筒別空燃比の不均一性が発生していない場合において前記空燃比制御手段により各気筒の空燃比が理論空燃比に制御されていたならば（点Ｐ１を参照。）、インバランス気筒が発生するトルクは値Ｄ１だけ増大する（点Ｐ２を参照。）。しかし、残りの３気筒（正常気筒）のそれぞれの空燃比は、空燃比フィードバック制御により、理論空燃比よりもリーンな空燃比になる（点Ｐ３を参照。）。従って、それらの正常気筒のぞれぞれが発生するトルクは値Ｄ２だけ減少する。値Ｄ１は値Ｄ２よりも僅かに大きいが、インバランス気筒は１気筒であり、正常気筒は３気筒であるので、結果として機関全体のトルクは低下する。

更に、例えば、気筒別空燃比の不均一性が発生していない場合において前記空燃比制御手段により各気筒の空燃比が「理論空燃比よりもリッチな出力空燃比」に制御されていたならば（点Ｐ４を参照。）、インバランス気筒の空燃比及び正常気筒の空燃比は、空燃比フィードバック制御により、出力空燃比と相違する空燃比になる（例えば、点Ｐ５及び点Ｐ２を参照。）。従って、総ての気筒のそれぞれにおいて発生するトルクが低下するから、機関全体のトルクは大きく低下する。

更に、例えば、気筒別空燃比の不均一性が発生していない場合において前記空燃比制御手段により各気筒の空燃比が「出力空燃比よりもリッチな空燃比」に制御されていたならば（点Ｐ５を参照。）、インバランス気筒が発生するトルクは値Ｄ３だけ減少し（点Ｐ６を参照。）、残りの３気筒（正常気筒）のそれぞれが発生するトルクは値Ｄ４だけ増大する（点Ｐ７を参照。）。この場合、値Ｄ４は値Ｄ３に比べて極めて小さいので、インバランス気筒によるトルクの低下分（値Ｄ４）が機関全体のトルクの低下をもたらす。なお、一般には、気筒別空燃比の不均一性が発生していない場合において、各気筒の空燃比が「出力空燃比よりもリッチな空燃比」に制御されること（目標空燃比が出力空燃比よりもリッチな空燃比に設定されること）は極めて稀である。

以上から理解されるように、空燃比フィードバック制御がなされている場合であって、吸入空気量が一定であり且つ機関回転速度が一定であるとき、気筒別空燃比の不均一性の程度（インバランス割合）が大きくなるほど、機関の発生トルクは低下する（図２の（Ａ）を参照。）。なお、図２の（Ａ）等に示されたインバランス割合とは、例えば、正常気筒の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を１とした場合、インバランス気筒の燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量が１＋αであるとき、αとなる値である。

換言すると、図２の（Ｂ）に示したように、機関回転速度が一定であり、且つ、機関が発生しているトルクが一定である場合、気筒別空燃比の不均一性の程度（インバランス割合）が大きくなるほど吸入空気量は増大する。つまり、気筒別空燃比の不均一性の程度が大きいほど、機関が所定のトルクを発生するためには、より多くの吸入空気量（より正確には混合気）を必要とする。

従って、図２の（Ｃ）に示したように、機関全体の発生トルクが「ある値」であるときに、吸入空気量Ｇａが「インバランス判定用閾値としての吸入空気量閾値Ｇａｔｈ」よりも大きいとき、空燃比気筒間インバランス状態が発生したと判定することができる。

係る知見に基き、本発明装置は、更に、機関制御手段（吸入空気量制御手段）と、パラメータ取得手段と、インバランス判定手段と、を備える。

前記機関制御手段は、
「所定のインバランス判定用パラメータ取得条件」が成立しているか否かを判定するとともに、前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定されている場合に前記機関が所定のトルクを発生するように前記機関の吸入空気量を変更（制御）する。この吸入空気量の制御は、便宜上「吸入空気量制御」と称呼される。

前記パラメータ取得手段は、
前記吸入空気量制御が実行されている場合（即ち、前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定されている場合）に前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であるか否かを判定するとともに、前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であると判定された場合に前記機関の実際の吸入空気量をインバランス判定用パラメータとして取得する。

前記インバランス判定手段は、
前記取得されたインバランス判定用パラメータが所定のインバランス判定用閾値よりも大きいか否かを判定するとともに、前記取得されたインバランス判定用パラメータが前記インバランス判定用閾値よりも大きいと判定した場合に空燃比気筒間インバランス状態が発生したと判定する。

これによれば、インバランス判定用パラメータ取得条件が成立している場合、前記機関制御手段により、前記機関が所定のトルクを発生するように前記機関の吸入空気量が変更される。即ち、吸入空気量制御が実行される。更に、前記パラメータ取得手段により、前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であるか否かが判定され、前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であると判定された場合に前記機関の実際の吸入空気量がインバランス判定用パラメータとして取得される。従って、このインバランス判定用パラメータとして取得された吸入空気量は、気筒別空燃比の不均一性の程度が大きくなるほど大きくなる値となる（図２の（Ｂ）を参照。）。

そして、インバランス判定手段により、前記取得されたインバランス判定用パラメータ（吸入空気量）が前記インバランス判定用閾値よりも大きいと判定された場合、空燃比気筒間インバランス状態が発生したと判定される。

この結果、空燃比センサの出力値に基づいて取得され且つ機関回転速度の影響を受け易いインバランス判定用パラメータではなく、吸入空気量に基いて取得されるインバランス判定用パラメータを用いて、空燃比気筒間インバランス状態が発生したか否かが判定される。従って、本発明装置は、インバランス判定を精度良く行うことができる。

本発明装置の一態様において、
前記機関制御手段は、
前記機関を搭載した車両の速度がゼロである場合に前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定するとともに、前記機関の回転速度が所定の目標回転速度に一致するように前記吸入空気量を制御する機関回転速度制御を前記吸入空気量制御として実行するように構成され、
前記パラメータ取得手段は、
前記機関回転速度制御が実行されている場合であって且つ前記機関の実際の回転速度が前記目標回転速度を含む所定の回転速度領域内の速度である場合、前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であると判定するように構成される。

上記構成によれば、所謂、アイドル回転速度制御と同様な制御態様により、インバランス判定用パラメータとしての吸入空気量を取得することができる。更に、上記構成によれば、機関の実際の回転速度が「目標回転速度を含む所定の回転速度領域」内の速度であるか否かを判定することにより、前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であるか否かを容易に判定することができる。

本発明装置の他の態様において、
前記機関制御手段は、
前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立したと判定されている場合に前記機関を搭載した車両に対して要求される要求駆動力に基いて前記機関に要求される機関要求トルクを決定するとともに、前記機関の発生トルクが前記機関要求トルクに一致するように前記吸入空気量を制御する要求トルク発生制御を前記吸入空気量制御として実行するように構成され、
前記パラメータ取得手段は、
前記要求トルク発生制御が実行されている場合であって且つ前記車両の実際の速度が前記要求駆動力に基いて定まる所定の目標車速を含む所定の車速領域内の速度である場合、前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であると判定するように構成される。

例えば、所謂、ハイブリッド車両においては、アクセルペダル操作量等に応じて算出される「要求駆動力」に基いて前記機関に要求される機関要求トルクが決定され、前記機関の発生トルクが前記機関要求トルクに一致するように前記吸入空気量が制御される。このような制御は、便宜上、要求トルク発生制御とも称呼される。

このような要求トルク発生制御が機関制御手段により実現されている場合、前記車両の実際の速度が「前記要求駆動力に基いて定まる所定の目標車速」を含む所定の車速領域内の速度であるならば、前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であると判定することができる。

従って、上記構成によれば、車両が走行中であっても、空燃比気筒間インバランス状態が発生しているか否かについての判定を吸入空気量に基いて行うことができる。

ところで、エミッションを良好にするために、目標空燃比は一般に理論空燃比に設定される。このとき、空燃比気筒間インバランス状態が発生していると、機関全体のトルクは前述したように低下する。しかしながら、目標空燃比が理論空燃比に設定されている場合において、空燃比気筒間インバランス状態が発生すると、インバランス気筒及び正常気筒の何れかが発生するトルク（即ち、インバランス気筒の空燃比が正常気筒の空燃比よりもリッチ側の空燃比であればインバランス気筒の発生するトルク、インバランス気筒の空燃比が正常気筒の空燃比よりもリーン側の空燃比であれば正常気筒の発生するトルク）は、空燃比気筒間インバランス状態が発生していない場合に比べて増大する。従って、機関全体のトルクの低下量は比較的小さい（図１の値Ｄ１及び値Ｄ２、及び、図１３の（Ａ）を参照。）。

これに対し、目標空燃比を出力空燃比に設定すると、前述したように、空燃比気筒間インバランス状態が発生した場合には総ての気筒のトルクが低下するので、機関全体のトルクの低下量が大きくなる（図１３の（Ｂ）を参照。）。機関全体のトルクの低下量が大きいほど、同じトルクを機関が発生するためには「より多くの吸入空気量」を必要とする。

そこで、本発明装置の他の態様において、
前記空燃比フィードバック制御手段は、
前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していない場合に前記目標空燃比に相関を有する値を理論空燃比に相当する値に設定するとともに、前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立した場合に前記目標空燃比に相関を有する値を理論空燃比よりもリッチ側の所定の出力空燃比に設定するように構成される。

これによれば、空燃比気筒間インバランス状態が発生しているときにインバランス判定用パラメータとして取得される吸入空気量と、空燃比気筒間インバランス状態が発生していないときにインバランス判定用パラメータとして取得される吸入空気量と、の差を大きくすることができる。この結果、インバランス判定をより精度良く行うことができる。

ところで、燃料のオクタン価が低下するほど、ノッキングが発生し易くなるために、点火時期をＭＢＴ（最適点火時期）に近づけることが出来難くなる。従って、オクタン価が低いほど、吸入空気量が一定であっても機関の発生トルクは低下する。換言すると、機関が「あるトルク」を発生するために必要な吸入空気量は、オクタン価が低いほど大きくなる。従って、オクタン価に関わらず上記インバランス判定用閾値を設定すると、インバランス判定を誤る可能性がある。

そこで、本発明装置の他の態様において、
前記インバランス判定手段は、
前記混合気に含まれる燃料のオクタン価を取得するとともに、前記インバランス判定用閾値を前記取得されたオクタン価が小さいほど大きくするように構成される。

これによれば、インバランス判定用閾値をオクタン価に応じて適切な値に設定できるので、空燃比気筒間インバランス状態が発生しているか否かの判定をより精度良く行うことができる。

本発明装置の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明装置の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

図１は各気筒に供給される混合気の空燃比と、各気筒が発生するトルクとの関係を示したグラフである。 図２の（Ａ）は気筒別空燃比の不均一性の程度（インバランス割合）と機関の発生トルクとの関係を示したグラフであり、図２の（Ｂ）は気筒別空燃比の不均一性の程度と吸入空気量との関係を示したグラフであり、図２の（Ｃ）は機関の発生トルクと吸入空気量との関係を示したグラフである。 図３は、本発明の各実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置が適用される内燃機関の概略図である。 図４は、排ガスの空燃比（上流側空燃比）と図３に示した上流側空燃比センサの出力値との関係を示したグラフである。 図５は、排ガスの空燃比（下流側空燃比）と図３に示した下流側空燃比センサの出力値との関係を示したグラフである。 図６は、本発明の第１実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（第１判定装置）のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図７は、第１判定装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図８は、第１判定装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図９は、第１判定装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（第２判定装置）が適用される機関を搭載したハイブリッド車両の概略図である。 図１１は、第２判定装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１２は、第２判定装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１３の（Ａ）及び（Ｂ）は、各気筒に供給される混合気の空燃比と、各気筒が発生するトルクとの関係を示したグラフである。 図１４は、本発明の第３実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（第３判定装置）のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１５は、本発明の第４実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（第４判定装置）がインバランス判定用閾値を決定する際に参照するテーブルである。 図１６は、本発明の第５実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（第５判定装置）がインバランス判定用閾値を決定する際に参照するテーブルである。

以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置（以下、単に「判定装置」とも称呼する。）について図面を参照しながら説明する。判定装置は、燃料噴射量制御装置、機関制御装置及び空燃比制御装置でもある。

＜第１実施形態＞
（構成）
図３は、第１実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（以下、「第１判定装置」とも称呼する。）を、４サイクル・火花点火式・多気筒（直列４気筒）・内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。機関１０は図示しない車両に搭載されている。

内燃機関１０は、機関本体部２０と、吸気系統３０と、排気系統４０と、を含む。

機関本体部２０は、シリンダブロック部及びシリンダヘッド部を含む。機関本体部２０は、複数の気筒（燃焼室）２１を備えている。各気筒は、図示しない「吸気ポート及び排気ポート」と連通している。吸気ポートと燃焼室２１との連通部は図示しない吸気弁により開閉される。排気ポートと燃焼室２１との連通部は図示しない排気弁により開閉される。各燃焼室２１には図示しない点火プラグが配設されている。

吸気系統３０は、インテークマニホールド３１、吸気管３２、複数の燃料噴射弁３３、及び、スロットル弁３４を備えている。

インテークマニホールド３１は、複数の枝部３１ａとサージタンク３１ｂとを備えている。複数の枝部３１ａのそれぞれの一端は、複数の吸気ポートのそれぞれに接続されている。複数の枝部３１ａの他端はサージタンク３１ｂに接続されている。

吸気管３２の一端はサージタンク３１ｂに接続されている。吸気管３２の他端には図示しないエアフィルタが配設されている。

燃料噴射弁３３は、一つの気筒（燃焼室）２１に対して一つずつ配設されている。燃料噴射弁３３は吸気ポートに設けられている。即ち、複数の気筒のそれぞれは、他の気筒とは独立して燃料供給を行う燃料噴射弁３３を備えている。燃料噴射弁３３は、噴射指示信号に応答し、正常である場合に「その噴射指示信号に含まれる指示燃料噴射量の燃料」を吸気ポート（従って、燃料噴射弁３３に対応する気筒）内に噴射するようになっている。

より具体的に述べると、燃料噴射弁３３は、指示燃料噴射量に応じた時間だけ開弁する。燃料噴射弁３３に供給されている燃料の圧力は、その燃料の圧力と吸気ポート内の圧力との差圧が一定になるように図示しないプレッシャレギュレータにより制御されている。従って、燃料噴射弁３３が正常であれば、燃料噴射弁３３は指示燃料噴射量と等量の燃料を噴射する。しかしながら、燃料噴射弁３３に異常が発生すると、燃料噴射弁３３は指示燃料噴射量とは相違する量の燃料を噴射するようになる。これにより、気筒別空燃比の気筒間における不均一性が発生する。

スロットル弁３４は、吸気管３２内に回動可能に配設されている。スロットル弁３４は、回転することにより吸気通路の開口断面積を変更し、以って、機関１０に吸入される空気量（即ち、吸入空気量）を変更するようになっている。スロットル弁３４は、スロットル弁アクチュエータ３４ａにより吸気管３２内で回転駆動されるようになっている。スロットル弁アクチュエータ３４ａはＤＣモータからなる。

排気系統４０は、エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ４２、エキゾーストパイプ４２に配設された上流側触媒４３、及び、上流側触媒４３よりも下流においてエキゾーストパイプ４２に配設された「図示しない下流側触媒」を備えている。

エキゾーストマニホールド４１は、複数の枝部４１ａと、集合部４１ｂと、を備えている。複数の枝部４１ａのそれぞれの一端は、複数の排気ポートのそれぞれに接続されている。複数の枝部４１ａのそれぞれの他端は集合部４１ｂに集合している。この集合部４１ｂは、複数（２以上であり、本例では４つ）の気筒から排出された排ガスが集合する部分であるから、排気集合部ＨＫとも称呼される。

エキゾーストパイプ４２は集合部４１ｂに接続されている。排気ポート、エキゾーストマニホールド４１及びエキゾーストパイプ４２は、排気通路を構成している。

上流側触媒４３及び下流側触媒のそれぞれは、所謂、白金、ロジウム及びパラジウム等の貴金属（触媒物質）からなる活性成分を担持する三元触媒装置（排気浄化用の触媒）である。各触媒は、各触媒に流入するガスの空燃比が「三元触媒のウインドウ内の空燃比（例えば、理論空燃比）」であるとき、ＨＣ，ＣＯ，Ｈ_２などの未燃成分を酸化するとともに窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する機能を有する。この機能は触媒機能とも称呼される。更に、各触媒は、酸素を吸蔵（貯蔵）する酸素吸蔵機能を有する。各触媒は、酸素吸蔵機能により空燃比が理論空燃比から偏移したとしても未燃成分及び窒素酸化物を浄化することができる。つまり、酸素吸蔵機能により、ウインドウの幅が拡大する。酸素吸蔵機能は、触媒に担持されているセリア（ＣｅＯ_２）等の酸素吸蔵材によってもたらされる。

このシステムは、熱線式エアフローメータ５１、スロットルポジションセンサ５２、水温センサ５３、クランクポジションセンサ５４、インテークカムポジションセンサ５５、上流側空燃比センサ５６、下流側酸素濃度センサ５７、ノッキングセンサ５８、アルコール濃度センサ５９、アクセル開度センサ６０、車速センサ６１、及び、補機負荷検出センサ６２を備えている。

エアフローメータ５１は、吸気管３２内を流れる吸入空気の質量流量（吸入空気流量）Ｇａに応じた信号を出力するようになっている。即ち、吸入空気量Ｇａは、単位時間あたりに機関１０に吸入される吸入空気量を表す。

スロットルポジションセンサ５２は、スロットル弁３４の開度（スロットル弁開度）を検出し、スロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するようになっている。

水温センサ５３は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。冷却水温ＴＨＷは、機関１０の暖機状態（機関１０の温度）を表すパラメータである。

クランクポジションセンサ５４は、クランク軸が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、後述する電気制御装置７０によって機関回転速度ＮＥに変換される。

インテークカムポジションセンサ５５は、インテークカムシャフトが所定角度から９０度、次いで９０度、更に１８０度回転する毎に一つのパルスを出力するようになっている。後述する電気制御装置７０は、クランクポジションセンサ５４及びインテークカムポジションセンサ５５からの信号に基づいて、基準気筒（例えば第１気筒）の圧縮上死点を基準とした絶対クランク角度ＣＡを取得するようになっている。この絶対クランク角度ＣＡは、基準気筒の圧縮上死点において「０°クランク角度」に設定され、クランク軸の回転角度に応じて７２０°クランク角度まで増大し、その時点にて再び０°クランク角度に設定される。

上流側空燃比センサ５６は、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂ（排気集合部ＨＫ）と上流側触媒４３との間の位置において「エキゾーストマニホールド４１及びエキゾーストパイプ４２の何れか」に配設されている。上流側空燃比センサ５６は、単に「空燃比センサ」とも称呼される。

上流側空燃比センサ５６は、例えば、特開平１１−７２４７３号公報、特開２０００−６５７８２号公報及び特開２００４−６９５４７号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。

上流側空燃比センサ５６は、図４に示したように、上流側空燃比センサ５６の配設位置を流れる排ガスの空燃比（上流側空燃比abyfs）に応じた出力値Vabyfsを「空燃比センサ出力」として出力する。この出力値Vabyfsは、上流側空燃比センサ５６に到達している排ガスの空燃比が大きくなるほど（リーンとなるほど）増大する。出力値Vabyfsは、上流側空燃比センサ５６に到達している排ガスの空燃比が理論空燃比であるとき、理論空燃比相当値Ｖstoichに一致する。なお、このときの限界電流値ＩＬは「０」である。

後述する電気制御装置７０は、図４に示された関係を「空燃比変換テーブルMapabyfs(Vabyfs)」としてＲＯＭ内に格納していて、実際の出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfs(Vabyfs)に適用することにより上流側空燃比abyfs（検出空燃比abyfs）を取得するようになっている。

再び、図３を参照すると、下流側空燃比センサ５７は、エキゾーストパイプ４２内に配設されている。下流側空燃比センサ５７の配設位置は、上流側触媒４３よりも下流側であり、且つ、下流側触媒よりも上流側（即ち、上流側触媒４３と下流側触媒との間の排気通路）である。下流側空燃比センサ５７は、周知の起電力式の酸素濃度センサ（安定化ジルコニア等の固体電解質を用いた周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ）である。下流側空燃比センサ５７は、排気通路であって下流側空燃比センサ５７が配設されている部位を通過するガスである被検出ガスの空燃比（下流側空燃比）に応じた出力値Voxsを発生するようになっている。換言すると、出力値Voxsは、上流側触媒４３から流出し且つ下流側触媒に流入するガスの空燃比（下流側空燃比afdown）に応じた値である。

この出力値Voxsは、図５に示したように、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチのとき最大出力値max（例えば、約０．９Ｖ〜１．０Ｖ）となる。出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき最小出力値min（例えば、約０．１Ｖ〜０Ｖ）となる。更に、出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大出力値maxと最小出力値minの略中間の電圧Ｖst（中間電圧Ｖst、例えば、約０．５Ｖ）となる。出力値Voxsは、被検出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へと変化する際に最大出力値maxから最小出力値minへと急変する。同様に、出力値Voxsは、被検出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へと変化する際に最小出力値minから最大出力値maxへと急変する。

図３に示したノッキングセンサ５８は、特定気筒（本例においては第３気筒）の近傍に備えられていて、特定気筒に発生するノッキングを検出するようになっている。

アルコール濃度センサ５９は、複数の燃料噴射弁３３と図示しない燃料タンクとを接続する燃料供給管ＦＰに配設されている。アルコール濃度センサ５９は、燃料に含まれるアルコール濃度（エタノール濃度）を表す信号Ｅｔを出力するようになっている。アルコール濃度センサ５９は周知である（例えば、特開２００５−２０１６７０号公報、及び、特開平７−７７５０７号公報等を参照。）。アルコール濃度センサ５９は、燃料の誘電率に基づいてアルコール濃度を検出する静電容量式のセンサであってもよく、燃料の屈折率及び透過率等に基づいてアルコール濃度を検出する光学式のセンサであってもよい。燃料のオクタン価はアルコール濃度が高いほど高い。従って、アルコール濃度センサ５９は、オクタン価検出センサでもある。なお、アルコール濃度センサ５９は、燃料の重度（揮発性等）を検出する燃料性状センサに置換されてもよい。一般に、燃料が重質である程オクタン価が高いので、燃料性状センサはオクタン価検出センサでもある。

アクセル開度センサ６０は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡＰの操作量Accp（アクセルペダル操作量、アクセルペダルＡＰの開度）を表す信号を出力するようになっている。アクセルペダル操作量Accpは、アクセルペダルＡＰの操作量が大きくなるとともに大きくなる。

車速センサ６１は、機関１０が搭載された車両の速度（車速）ＳＰＤを表す信号を出力するようになっている。

補機負荷検出センサ６２は、エアコンのコンプレッサが駆動状態にある場合、又は、電気負荷が所定値以上の場合に「オン信号」を発生し、エアコンのコンプレッサが駆動状態になく、且つ、電気負荷が所定値未満の場合に「オフ信号」を発生する、スイッチである。

電気制御装置７０は、「ＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラム、テーブル（マップ、関数）及び定数等を予め記憶したＲＯＭ、ＣＰＵが必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース等」からなる周知のマイクロコンピュータである。

バックアップＲＡＭは、機関１０を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置（オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか）に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップＲＡＭは、バッテリから電力の供給を受けている場合、ＣＰＵの指示に応じてデータを格納する（データが書き込まれる）とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持（記憶）する。従って、バックアップＲＡＭは、機関１０の運転停止中においてもデータを保持することができる。

バックアップＲＡＭは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。そこで、ＣＰＵは、バックアップＲＡＭへの電力供給が再開されたとき、バックアップＲＡＭに保持されるべきデータを初期化（デフォルト値に設定）するようになっている。なお、バックアップＲＡＭは、ＥＥＰＲＯＭ等の読み書き可能な不揮発性メモリであってもよい。

電気制御装置７０は、上述したセンサ等と接続され、ＣＰＵにそれらのセンサからの信号を供給するようになっている。更に、電気制御装置７０は、ＣＰＵの指示に応じて、各気筒に対応して設けられた点火プラグ（実際にはイグナイタ）、各気筒に対応して設けられた燃料噴射弁３３、及び、スロットル弁アクチュエータ３４ａ等に駆動信号（指示信号）を送出するようになっている。

（空燃比気筒間インバランス判定の概要）
次に、第１判定装置が実行するインバランス判定の概要について説明する。

第１判定装置は、上流側空燃比センサ５６の出力値Vabyfsにより表される検出空燃比abyfsが「目標空燃比（上流側目標空燃比）abyfr」に一致するように、指示燃料噴射量をフィードバック補正（増減）する。即ち、第１判定装置は、メインフィードバック制御（空燃比フィードバック制御）を実行する。

なお、第１判定装置は、下流側酸素濃度センサ５７の出力値Voxsが下流側目標値Voxsrefに一致するように、指示燃料噴射量をフィードバック補正（増減）するように構成され得る。即ち、第１判定装置は、周知のサブフィードバック制御を実行してもよい。

第１判定装置は、所定のインバランス判定用パラメータ取得条件が成立している場合、機関１０が所定のトルクを発生するように機関１０の吸入空気量を変更する吸入空気量制御を実行する。より具体的に述べると、第１判定装置は、以下の総ての条件が成立しているとき、インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定する。但し、第１判定装置は、下記の条件１及び条件２のみが成立したときに、インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定してもよい。

（条件１）車速ＳＰＤがゼロ（「０」）である。
（条件２）目標空燃比abyfrが理論空燃比であり、且つ、メインフィードバック制御中である。
（条件３）補機負荷検出センサ６２からの信号がオフ信号である。
（条件４）冷却水温ＴＨＷが、完全暖機温度に対応した冷却水温閾値（第１冷却水温閾値）ＴＬｏｔｈ以上である。条件４は、冷却水温ＴＨＷが、第１冷却水温閾値ＴＬｏｔｈ以上であり、且つ、第１冷却水温閾値ＴＬｏｔｈよりも大きい第２冷却水温閾値ＴＨｉｔｈ以下である、との条件であってもよい。

なお、第１判定装置は、更に、機関１０を搭載した車両の自動変速機のシフト位置が所定のシフト位置（例えば、ニュートラル位置、又は、ドライブ位置）であることを、条件５として、上記条件１乃至条件４に加えてもよい。更に、第１判定装置は、機関１０の今回の運転開始後において、空燃比気筒間インバランス状態が発生したか否かの判定を一度も実行していないことを、条件６として上記条件１乃至条件５に加えてもよい。更に、上記条件３乃至条件６は、適宜組み合わされてもよい。

第１判定装置は、インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定したとき、機関回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥtgtに一致するように、スロットル弁３４の開度を変更する。即ち、第１判定装置は、機関１０がアイドル運転状態にあるとき、アイドル回転速度フィードバック制御を行う。そして、実際の機関回転速度ＮＥが、「目標回転速度ＮＥtgtを含む所定の回転速度領域」内の速度である場合（即ち、ＮＥtgt−ＮＥerr＜ＮＥ＜ＮＥtgt＋ＮＥerrが成立している場合）、機関１０が「所定のトルクを発生している状態である。」と判定し、その時点の吸入空気量Ｇａをインバランス判定用パラメータＧａimbpとして取得する。

そして、第１判定装置は、インバランス判定用パラメータＧａimbpとして取得した吸入空気量Ｇａが「インバランス判定用閾値としての第１の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ１」よりも大きいとき、空燃比気筒間インバランス状態が発生したと判定する。

（実際の作動）
次に、第１判定装置の実際の作動について説明する。

＜燃料噴射制御＞
第１判定装置のＣＰＵは、図６に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度に一致する毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ（吸気上死点前９０°クランク角度）である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。ＣＰＵは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量Ｆｉの計算及び燃料噴射の指示を行う。

任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度と一致すると、ＣＰＵはステップ６００から処理を開始し、ステップ６１０にてフューエルカットフラグＸＦＣが「０」であるか否かを判定する。フューエルカットフラグＸＦＣの値は、イニシャルルーチンにおいて「０」に設定される。更に、フューエルカットフラグＸＦＣの値は、フューエルカット条件が成立したときに「１」に設定され、フューエルカット条件が不成立である場合「０」に設定される。なお、イニシャルルーチンは、機関１０が搭載された車両のイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときにＣＰＵにより実行されるルーチンである。

フューエルカット条件は、例えば、フューエルカット条件が不成立と判定されている場合において、スロットル弁開度ＴＡが「０」（スロットル弁３４が全閉）であり、且つ、機関回転速度ＮＥがフューエルカット回転速度ＮＥｔｈ以上であるとき成立する。

フューエルカット条件は、例えば、フューエルカット条件が成立していると判定されている場合において、スロットル弁開度ＴＡが「０」（スロットル弁３４が全閉）でなくなるか、又は、機関回転速度ＮＥがフューエルカット復帰回転速度ＮＥｒｔｈ未満となると不成立となる。フューエルカット復帰回転速度ＮＥｒｔｈは、フューエルカット回転速度ＮＥｔｈよりも正の所定回転速度だけ小さい回転速度である。

いま、ＦＣ条件が成立してないために、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「０」であると仮定する。この場合、ＣＰＵは、ステップ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ６２０乃至ステップ６６０の処理を順に行い、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ６２０：ＣＰＵは、目標空燃比abyfrを設定する。ここでは、ＣＰＵは、目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichに設定する。なお、ＣＰＵは、サブフィードバック制御を実行する場合、理論空燃比stoichからサブフィードバック量ＫＳＦＢを減じた値を目標空燃比abyfrに設定してもよい。

ステップ６３０：ＣＰＵは、「エアフローメータ５１により計測された吸入空気量Ｇａ、クランクポジションセンサ５４の信号に基いて取得された機関回転速度ＮＥ、及び、ルックアップテーブルMapMc」に基いて「燃料噴射気筒の１回の吸気行程において、その燃料噴射気筒に吸入される空気量」である「筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ）」を取得する。筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ）は、各吸気行程に対応されながらＲＡＭ内に記憶される。筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ）は、周知の空気量推定モデル（吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル）により算出されてもよい。

ステップ６４０：ＣＰＵは、筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ）を目標空燃比abyfrで除することにより基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅを求める。従って、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅは、機関の空燃比（従って、上流側触媒４３に流入する排ガスの空燃比）を目標空燃比abyfrに一致させるために計算上必要な燃料噴射量のフィードフォワード量である。このステップ６４０は、機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるためのフィードフォワード制御手段（基本燃料噴射量算出手段）を構成している。

ステップ６５０：ＣＰＵは、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅをメインフィードバック量ＤＦｉにより補正する。より具体的には、ＣＰＵは、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅにメインフィードバック量ＤＦｉを加えることにより、指示燃料噴射量（最終燃料噴射量）Ｆｉを算出する。メインフィードバック量ＤＦｉは、機関の空燃比（従って、上流側触媒４３に流入する排ガスの空燃比）を目標空燃比abyfrに一致させるための空燃比フィードバック量であり、空燃比センサ５６の出力値Vabyfsに基いて求められる。メインフィードバック量ＤＦｉの算出方法については後述する。

ステップ６６０：ＣＰＵは、「指示燃料噴射量Ｆｉの燃料」を「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁３３」から噴射させるための噴射指示信号を、その燃料噴射弁３３に送出する。即ち、ステップ６６０は、指示燃料噴射量Ｆｉに応じた量の燃料が前記複数の燃料噴射弁３３のそれぞれから噴射されるように前記複数の燃料噴射弁３３に噴射指示信号を送出する噴射指示信号送出手段を構成している。

この結果、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために計算上必要な量（必要と推定される量）の燃料が燃料噴射気筒の燃料噴射弁３３から噴射させられる。即ち、ステップ６２０乃至ステップ６６０は、「空燃比センサ５６に到達する排ガスを排出している２以上の気筒（本例においては総ての気筒）の燃焼室２１に供給される混合気の空燃比」が目標空燃比abyfrとなるように指示燃料噴射量Ｆｉを制御する指示燃料噴射量制御手段を構成している。

一方、ＣＰＵがステップ６１０の処理を実行する時点において、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「１」に設定されていると、ＣＰＵはそのステップ６１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、ステップ６６０の処理による燃料噴射が実行されないので、フューエルカット運転（燃料供給停止制御）が実行される。

＜メインフィードバック量の算出＞
ＣＰＵは図示しない図７にフローチャートにより示した「メインフィードバック量算出ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ７００から処理を開始し、ステップ７０５に進んで「メインフィードバック制御条件（上流側空燃比フィードバック制御条件）」が成立しているか否かを判定する。

メインフィードバック制御条件は以下の総ての条件が成立したときに成立する。
（Ａ１）空燃比センサ５６が活性化している。
（Ａ２）機関の負荷ＫＬが閾値ＫＬｔｈ以下である。
（Ａ３）フューエルカット制御中でない（フューエルカットフラグＸＦＣが「０」である。）。

なお、負荷ＫＬは、ここでは下記の（１）式により求められる負荷率である。この負荷ＫＬに代え、アクセルペダル操作量Ａｃｃｐが用いられても良い。（１）式において、Ｍｃは筒内吸入空気量であり、ρは空気密度（単位は（ｇ／ｌ））、Ｌは機関１０の排気量（単位は（ｌ））、「４」は機関１０の気筒数である。

ＫＬ＝（Ｍｃ／（ρ・Ｌ／４））・１００％ …（１）

いま、メインフィードバック制御条件が成立しているものとして説明を続ける。この場合、ＣＰＵはステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定して以下に述べるステップ７１０乃至ステップ７４０の処理を順に行い、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ７１０：ＣＰＵは、目標空燃比abyfrを読み込む。ここでは、目標空燃比abyfrは理論空燃比stoichに設定される。

ステップ７１５：ＣＰＵは、下記（２）式に示したように、空燃比センサ５６の出力値Vabyfsを図４に示したテーブルMapabyfsに適用することにより、検出空燃比abyfsを得る。

abyfs＝Mapabyfs（Vabyfs） …（２）

ステップ７２０：ＣＰＵは、下記（３）式に従って、「現時点よりもＮサイクル前の時点において燃焼室２１に実際に供給された燃料の量」である「筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）」を求める。即ち、ＣＰＵは、「現時点よりもＮサイクル（即ち、Ｎ・７２０°クランク角度）前の時点における筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ−Ｎ）」を「検出空燃比abyfs」により除すことにより、筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）を求める。

Ｆｃ（ｋ−Ｎ）＝Ｍｃ（ｋ−Ｎ）／abyfs …（３）

このように、筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）を求めるために、現時点からＮサイクル前の筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ−Ｎ）を検出空燃比abyfsで除すのは、「燃焼室２１内での混合気の燃焼により生成された排ガス」が空燃比センサ５６に到達するまでに「Ｎサイクルに相当する時間」を要しているからである。

ステップ７２５：ＣＰＵは、下記（４）式に従って、「現時点よりもＮサイクル前の時点において燃焼室２１に供給されるべきであった燃料の量」である「目標筒内燃料供給量Ｆｃｒ（ｋ−Ｎ）」を求める。即ち、ＣＰＵは、現時点からＮサイクル前の筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ−Ｎ）を現時点からＮサイクル前の目標空燃比abyfr（ｋ−Ｎ）で除すことにより、目標筒内燃料供給量Ｆｃｒ（ｋ−Ｎ）を求める。

Ｆｃｒ（ｋ−Ｎ）＝Ｍｃ（ｋ−Ｎ）／abyfr（ｋ−Ｎ） …（４）

ステップ７３０：ＣＰＵは、下記（５）式に従って、筒内燃料供給量偏差ＤＦｃを取得する。即ち、ＣＰＵは、目標筒内燃料供給量Ｆｃｒ（ｋ−Ｎ）から筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）を減じることにより、筒内燃料供給量偏差ＤＦｃを求める。この筒内燃料供給量偏差ＤＦｃは、Ｎストローク前の時点で筒内に供給された燃料の過不足分を表す量となる。

ＤＦｃ＝Ｆｃｒ（ｋ−Ｎ）−Ｆｃ（ｋ−Ｎ） …（５）

ステップ７３５：ＣＰＵは、下記（６）式に従って、メインフィードバック量ＤＦｉを求める。この（６）式において、Ｇｐは予め設定された比例ゲイン、Ｇｉは予め設定された積分ゲインである。更に、（６）式の「値ＳＤＦｃ」は「筒内燃料供給量偏差ＤＦｃの積分値」である。つまり、ＣＰＵは、検出空燃比abyfsを目標空燃比abyfrに一致させるための比例積分制御により「メインフィードバック量ＤＦｉ」を算出する。

ＤＦｉ＝Ｇｐ・ＤＦｃ＋Ｇｉ・ＳＤＦｃ …（６）

ステップ７４０：ＣＰＵは、その時点における筒内燃料供給量偏差ＤＦｃの積分値ＳＤＦｃに上記ステップ７３０にて求められた筒内燃料供給量偏差ＤＦｃを加えることにより、新たな筒内燃料供給量偏差の積分値ＳＤＦｃを取得する。

以上により、メインフィードバック量ＤＦｉが比例積分制御により算出され、このメインフィードバック量ＤＦｉが前述した図６のステップ６５０の処理により指示燃料噴射量Ｆｉに反映される。

一方、図７のステップ７０５の判定時において、メインフィードバック制御条件が不成立であると、ＣＰＵはそのステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４５に進み、メインフィードバック量ＤＦｉの値を「０」に設定する。次いで、ＣＰＵは、ステップ７５０にて筒内燃料供給量偏差の積分値ＳＤＦｃに「０」を格納する。その後、ＣＰＵは、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、メインフィードバック制御条件が不成立であるとき、メインフィードバック量ＤＦｉは「０」に設定される。従って、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅのメインフィードバック量ＤＦｉによる補正は行われない。

＜空燃比気筒間インバランス判定＞
次に、空燃比気筒間インバランス状態が発生したか否かの判定を行うための処理について説明する。ＣＰＵは、所定時間が経過する毎に、図８にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。

従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ８００から処理を開始してステップ８１０に進み、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値が「０」であるか否かを判定する。

インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値は上述したイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。更に、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値は、インバランス判定が完了したときに「１」に設定される（後述するステップ８８０を参照。）。インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値が「１」であるとき、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、インバランス判定は実行されない。

いま、機関１０の始動後においてインバランス判定が実行されていないと仮定する。この場合、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値は「０」であるから、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８２０に進み、パラメータ取得条件（前述した「インバランス判定用パラメータ取得条件」）が成立しているか否かを判定する。このとき、パラメータ取得条件が成立していなければ、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、インバランス判定は実行されない。

これに対し、パラメータ取得条件が成立していると、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８３０に進む。ＣＰＵは、ステップ８３０にて、図９にフローチャートにより示した「吸入空気量制御（インバランス判定用パラメータ取得のためのスロットル弁制御、インバランス判定用パラメータを取得するための機関回転速度制御）」を実行する。

具体的に述べると、ＣＰＵは図９のステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進み、機関回転速度ＮＥが所定の目標回転速度ＮＥtgtよりも小さいか否かを判定する。目標回転速度ＮＥtgtは、安定したアイドル運転が可能な一定値（例えば、７００ｒｐｍ）に設定されている。このとき、機関回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥtgtよりも小さいと、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進み、スロットル弁開度の制御目標値ＴＡtgtを下記の（７）式に従って算出する。（７）式において、ＴＡは現時点におけるスロットル弁開度ＴＡであり、Ｋは所定の定数（一定ゲイン）である。即ち、ＣＰＵは、スロットル弁開度制御目標値ＴＡtgtを、現時点のスロットル弁開度ＴＡよりも値Ｋ・（ＮＥtgt−ＮＥ）だけ増大させた値に設定する。

ＴＡtgt＝ＴＡ＋Ｋ・（ＮＥtgt−ＮＥ） …（７）

次いで、ＣＰＵはステップ９３０に進み、実際のスロットル弁開度がスロットル弁開度制御目標値ＴＡtgtに一致するように、スロットル弁アクチュエータ３４ａに駆動信号を送出し、ステップ９９５を経由して図８のステップ８４０に進む。

一方、ＣＰＵがステップ９１０の処理を行う時点において、機関回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥtgt以上であると、ＣＰＵはそのステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９４０に進み、機関回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥtgtよりも大きいか否かを判定する。

このとき、機関回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥtgtよりも大きいと、ＣＰＵはステップ９４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９５０に進み、スロットル弁開度制御目標値ＴＡtgtを下記の（８）式に従って算出する。即ち、ＣＰＵは、スロットル弁開度制御目標値ＴＡtgtを、現時点のスロットル弁開度ＴＡから値Ｋ・（ＮＥ−ＮＥtgt）だけ減少させた値に設定する。

ＴＡtgt＝ＴＡ−Ｋ・（ＮＥ−ＮＥtgt） …（８）

次いで、ＣＰＵはステップ９３０に進み、実際のスロットル弁開度がスロットル弁開度制御目標値ＴＡtgtに一致するように、スロットル弁アクチュエータ３４ａに駆動信号を送出し、ステップ９９５を経由して図８のステップ８４０に進む。

更に、ＣＰＵがステップ９４０の処理を行う時点において、機関回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥtgtと等しいと、ＣＰＵはステップ９４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９３０及びステップ９９５を経由して図８のステップ８４０に進む。従って、機関回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥtgtと等しい場合、スロットル弁開度は変更されない。

機関１０に加わる負荷が一定であるとき（ステップ８２０でのパラメータ取得条件が成立するとき）、機関１０が所定の回転速度（目標回転速度ＮＥtgt）にて回転を続けるためには、機関１０は「所定のトルク」を発生しなければならず、そのために、所定の吸入空気量の空気を含む混合気を吸入しなければならない。従って、図９のルーチン（図８のステップ８３０）の処理は、インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定されている場合に機関１０が所定のトルクを発生するように機関１０の吸入空気量を変更する制御（吸入空気量制御）を実行するための処理である。

ＣＰＵは、ステップ９９５を経由して図８のステップ８４０に戻り、そのステップ８４０にて機関回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＥtgtとの差の絶対値（｜ＮＥ−ＮＥtgt｜）が所定の閾値ＮＥerrより小さいか否かを判定する。即ち、ＣＰＵはステップ８４０にて、機関回転速度ＮＥが「目標回転速度ＮＥtgtから偏差ＮＥerrを減じた下限値ＮＤと、目標回転速度ＮＥtgtに偏差ＮＥerrを加えた上限値ＮＵと、により定まる回転速度領域」内にあるか否かを判定する。下限値ＮＤと上限値ＮＵとにより定まる回転速度領域は「目標回転速度ＮＥtgt含む所定の回転速度領域」である。また、ＣＰＵは、ステップ８４０にて機関回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＥtgtとの差の絶対値（｜ＮＥ−ＮＥtgt｜）が所定の閾値ＮＥerrより小さい状態が所定時間以上継続しているか否かを判定してもよい。

機関回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＥtgtとの差の絶対値が閾値ＮＥerrより小さい場合、「インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していて機関１０に一定（既知）の大きさの負荷が加わっている状態において、実質的に目標回転速度ＮＥtgtを維持するために必要なトルクを機関１０が発生している。」と考えることができる。そこで、ＣＰＵは、機関回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＥtgtとの差の絶対値が閾値ＮＥerrより小さい場合、「機関１０が所定のトルクを発生している状態である。」と判定し（ステップ８４０にて「Ｙｅｓ」と判定し）、ステップ８５０に進んで実際の吸入空気量Ｇａをインバランス判定用パラメータＧａimbpとして取得する。

次に、ＣＰＵはステップ８６０に進み、インバランス判定用パラメータＧａimbpがインバランス判定用閾値Ｇａｔｈ１（第１インバランス判定用閾値）よりも大きいか否かを判定する。

現時点において機関１０の空燃比の平均値は「目標空燃比abyfrである理論空燃比」に実質的に維持されているので、気筒別空燃比の不均一性の程度が大きくなっていると、機関１０が目標回転速度ＮＥtgtを維持するためには、「より多くの吸入空気を含む混合気」が燃焼されなければならない。従って、インバランス判定用パラメータＧａimbpがインバランス判定用閾値Ｇａｔｈ１よりも大きい場合、空燃比気筒間インバランス状態が発生していると判定することができる。

そこで、ＣＰＵは、インバランス判定用パラメータＧａimbpがインバランス判定用閾値Ｇａｔｈ１よりも大きい場合、ステップ８６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８７０に進み、インバランス発生フラグＸＩＭＢの値を「１」に設定する。即ち、ＣＰＵは空燃比気筒間インバランス状態が発生していると判定する。更に、このとき、ＣＰＵは図示しない警告ランプを点灯してもよい。なお、インバランス発生フラグＸＩＭＢの値はバックアップＲＡＭに格納される。その後、ＣＰＵはステップ８８０に進んで、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値を「１」に設定し、ステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、ＣＰＵがステップ８６０の処理を行う時点において、インバランス判定用パラメータＧａimbpがインバランス判定用閾値Ｇａｔｈ１以下である場合、ＣＰＵはそのステップ８６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９０に進み、インバランス発生フラグＸＩＭＢの値を「２」に設定する。即ち、ＣＰＵは、「空燃比気筒間インバランス判定の結果、空燃比気筒間インバランス状態が発生していないと判定された旨」を記憶する。その後、ＣＰＵはステップ８８０を経由してステップ８９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

なお、ＣＰＵがステップ８４０の処理を実行する時点において、機関回転速度ＮＥと目標回転速度ＮＥtgtとの差の絶対値が閾値ＮＥerrより大きい場合、ＣＰＵはそのステップ８４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、第１判定装置は、
空燃比センサ５６の出力値Vabyfsに相関を有する値（検出空燃比abyfs）が所定の目標空燃比に相関を有する値（目標空燃比abyfr）に一致するように、複数の燃料噴射弁３３のそれぞれから噴射される燃料の量を「空燃比センサ５６の出力値Vabyfs」に基いてフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段（図６のステップ６２０乃至ステップ６６０及び図７のルーチン、を参照。）と、
所定のインバランス判定用パラメータ取得条件が成立しているか否かを判定するとともに（図８のステップ８２０）、前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定されている場合に機関１０が所定のトルクを発生するように機関１０の吸入空気量を変更する（即ち、吸入空気量制御を実行する）機関制御手段（図８のステップ８３０、及び、図９のルーチンを参照。）と、
前記吸入空気量制御が実行されている場合に機関１０が前記所定のトルクを発生している状態であるか否かを判定するとともに（図８のステップ８４０の処理がこの判定に相当する。）、機関１０が前記所定のトルクを発生している状態であると判定された場合に実際の吸入空気量Ｇａをインバランス判定用パラメータＧａimbpとして取得するパラメータ取得手段（図８のステップ８４０及びステップ８５０）と、
その取得されたインバランス判定用パラメータＧａimbpが所定のインバランス判定用閾値Ｇａｔｈ１よりも大きいか否かを判定するとともに（図８のステップ８６０）、前記取得されたインバランス判定用パラメータＧａimbpが前記インバランス判定用閾値Ｇａｔｈ１よりも大きいと判定した場合に空燃比気筒間インバランス状態が発生したと判定するインバランス判定手段（図８のステップ８６０乃至ステップ８９０）と、
を備える。

更に、第１判定装置において、
前記機関制御手段は、
機関１０を搭載した車両の速度（車速ＳＰＤ）がゼロである場合に前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定するとともに（図８のステップ８２０での「Ｙｅｓ」との判定を参照。）、機関回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥtgtに一致するように吸入空気量を制御する機関回転速度制御を「前記吸入空気量制御」として実行するように構成され（図８のステップ８３０及び図９のルーチン）、
前記パラメータ取得手段は、
前記機関回転速度制御が実行されている場合であって且つ前記機関の実際の機関回転速度ＮＥが前記目標回転速度ＮＥtgtを含む所定の回転速度領域内の速度である場合、機関１０が前記所定のトルクを発生している状態であると判定するように構成されている（図８のステップ８４０での「Ｙｅｓ」との判定を参照。）。

前述したように、気筒別空燃比の不均一性の程度が大きいほど、機関１０が所定のトルクを発生するためには、より多くの吸入空気量を含む混合気を必要とする。よって、機関１０全体の発生トルクが「ある値」であるとき、吸入空気量Ｇａ（インバランス判定用パラメータＧａimbp）が「インバランス判定用閾値としての吸入空気量閾値Ｇａｔｈ１」よりも大きいとき、空燃比気筒間インバランス状態が発生したと判定することができる。

従って、上記第１判定装置は、空燃比センサ５６の出力値Vabyfsに基づいて取得され且つ機関回転速度ＮＥの影響を受け易いインバランス判定用パラメータではなく、吸入空気量Ｇａに基いて取得されるインバランス判定用パラメータＧａimbpを用いて「空燃比気筒間インバランス状態が発生したか否か」を判定することができる。その結果、第１判定装置は、インバランス判定を精度良く行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（以下、単に「第２判定装置」と称呼する。）について説明する。第２判定装置は、図１０に概略を示した「ハイブリッド車両１００」に搭載された機関１０に適用される。

第２判定装置は、後に詳述するように、車両１００に対して要求される要求駆動力に基いて機関１０に要求される機関要求トルクを決定するとともに、機関１０の実際の発生トルクが機関要求トルクに一致するように吸入空気量を制御する要求トルク発生制御を実行する。更に、第２判定装置は、要求トルク発生制御が実行されている場合であって且つ実際の車速が「要求駆動力に基いて定まる所定の目標車速」を含む所定の車速領域内の速度である場合、機関が所定のトルクを発生している状態であると判定し、そのときの吸入空気量Ｇａをインバランス判定用パラメータＧａimbpとして取得する。加えて、第２判定装置は、そのインバランス判定用パラメータＧａimbpと「インバランス判定用閾値としての第２の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ２」との比較の結果に基いて、空燃比気筒間インバランス状態が発生しているか否かを判定する。

ハイブリッド車１００は、周知であって、機関１０、フロントモータ（モータ・ジェネレータ）１０１、動力切替部１０２、動力伝達部１０３、インバータ１０４、バッテリ１０５、及び、リヤモータ（モータ・ジェネレータ）とディファレンシャルとを含むリヤトランスアクスル１０６を備えている。

フロントモータ１０１は、回転トルクを発生するモータ及び回転駆動されることにより発電を行うジェネレータの両機能を備えている。

動力切替部１０２は、例えば特開２００３−２９１６９１号公報等に記載されているように、機関１０の出力トルクを動力伝達部１０３に伝達する状態、フロントモータ１０１の出力トルクを動力伝達部１０３に伝達する状態、機関１０によってフロントモータ１０１を駆動する状態、及び、フロントモータ１０１によって機関１０を駆動する状態等の種々の状態を達成するようになっている。

動力伝達部１０３は無段変速機及びディファレンシャルを含んでいる。動力伝達部１０３は動力切替部１０２から伝達されたトルクを、前輪の車軸を回転するトルクに変換するようになっている。

インバータ１０４は、フロントモータ１０１を回転させるためにバッテリ１０５から供給される電力に基いてフロントモータ１０１のステータコイルの３相巻線に通電する３相交流電流を発生するようになっている。インバータ１０４はフロントモータ１０１が発電しているとき、フロントモータ１０１から付与される交流信号を直流電圧に変換し、バッテリ１０５を充電するようになっている。

リヤトランスアクスル１０６はリヤモータが発生するトルクを、後輪の車軸を回転するトルクに変換するようになっている。

第２判定装置のＣＰＵは、図６及び図７に示したルーチンに加え、図１１及び図１２にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。

従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ１１００から処理を開始してステップ１１１０に進み、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値が「１」であるか否かを判定する。インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値が「１」であるとき、ＣＰＵはステップ１１１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１１９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、インバランス判定は実行されない。

いま、機関１０の始動後においてインバランス判定が実行されていないと仮定する。この場合、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値は「０」であるから、ＣＰＵはステップ１１１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１２０に進み、パラメータ取得条件（インバランス判定用パラメータ取得条件）が成立しているか否かを判定する。このパラメータ取得条件は、前述した条件２乃至条件４からなる。もちろん、パラメータ取得条件には他の条件が加えられてもよい。但し、車速ＳＰＤがゼロであるとの条件１は必ずしも必要ではない。このとき、パラメータ取得条件が成立していなければ、ＣＰＵはステップ１１２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１１９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、インバランス判定は実行されない。

これに対し、パラメータ取得条件が成立していると、ＣＰＵはステップ１１２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１３０に進む。ＣＰＵは、ステップ１１３０にて、図１２により示した「要求トルク発生制御（インバランス判定用パラメータ取得のためのスロットル弁制御、インバランス判定用パラメータを取得するための要求トルク発生制御）」を実行する。

具体的に述べると、ＣＰＵは図１２のステップ１２００から処理を開始し、以下に述べるステップ１２１０乃至ステップ１２４０の処理を順に行う。

ステップ１２１０：ＣＰＵはアクセルペダル操作量Accpに基いて目標車速ＳＰＤtgtを決定する。目標車速ＳＰＤtgtはアクセルペダル操作量Accpが大きいほど大きくなるように決定される。なお、アクセルペダル操作量Accpは、機関１０を搭載した車両１００に対して要求される要求駆動力を表すパラメータである。

ステップ１２２０：ＣＰＵは、目標車速ＳＰＤtgtに対してフロントモータ１０１が発生すべきトルク（フロントモータ要求トルク）ＴＦＭreqをルックアップテーブルＭａｐＴＦＭreq（ＳＰＤtgt）に基いて決定する。
ステップ１２３０：ＣＰＵは、目標車速ＳＰＤtgtに対してリヤモータが発生すべきトルク（リヤモータ要求トルク）ＴＲＭreqをルックアップテーブルＭａｐＴＲＭreq（ＳＰＤtgt）に基いて決定する。
ステップ１２４０：ＣＰＵは、フロントモータ１０１の発生トルクがフロントモータ要求トルクＴＦＭreqと一致するようにフロントモータ１０１を制御するとともに、リヤモータの発生トルクがリヤモータ要求トルクＴＲＭreqと一致するようにリヤモータを制御する。

次に、ＣＰＵはステップ１２５０に進み、目標車速ＳＰＤtgtに対して機関１０が発生すべきトルク（機関要求トルク）ＴＥreqをルックアップテーブルＭａｐＴＥreq（ＳＰＤtgt）に基いて決定する。

その後、ＣＰＵはステップ１２６０に進み、車速ＳＰＤが目標車速ＳＰＤtgtよりも小さいか否かを判定する。このとき、車速ＳＰＤが目標車速ＳＰＤtgtよりも小さいと、ＣＰＵはステップ１２６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２７０に進み、スロットル弁開度の制御目標値ＴＡtgtを下記の（９）式に従って算出する。（９）式において、ＴＡは現時点におけるスロットル弁開度ＴＡであり、Ｋ１は所定の定数（一定ゲイン）である。即ち、ＣＰＵは、スロットル弁開度制御目標値ＴＡtgtを、現時点のスロットル弁開度ＴＡよりも値Ｋ１・（ＳＰＤtgt−ＳＰＤ）だけ増大させた値に設定する。

ＴＡtgt＝ＴＡ＋Ｋ１・（ＳＰＤtgt−ＳＰＤ） …（９）

次いで、ＣＰＵはステップ１２８０に進み、実際のスロットル弁開度がスロットル弁開度制御目標値ＴＡtgtに一致するように、スロットル弁アクチュエータ３４ａに駆動信号を送出し、ステップ１２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

一方、ＣＰＵがステップ１２６０の処理を行う時点において、車速ＳＰＤが目標車速ＳＰＤtgt以上であると、ＣＰＵはステップ１２６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１２９０に進み、スロットル弁開度の制御目標値ＴＡtgtを下記の（１０）式に従って算出する。即ち、ＣＰＵは、スロットル弁開度制御目標値ＴＡtgtを、現時点のスロットル弁開度ＴＡから値Ｋ１・（ＳＰＤ−ＳＰＤtgt）だけ減少させた値に設定する。

ＴＡtgt＝ＴＡ−Ｋ１・（ＳＰＤ−ＳＰＤtgt） …（１０）

次いで、ＣＰＵはステップ１２８０に進み、実際のスロットル弁開度がスロットル弁開度制御目標値ＴＡtgtに一致するように、スロットル弁アクチュエータ３４ａに駆動信号を送出し、ステップ１２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ＣＰＵは、ステップ１２９５を経由して図１１のステップ１１４０に戻り、そのステップ１１４０にて「機関要求トルクＴＥreqが低側要求トルク閾値ＴＥreqLoよりも大きく且つ高側要求トルク閾値ＴＥreqHiよりも小さい」か否かを判定する。このとき、機関要求トルクＴＥreqが低側要求トルク閾値ＴＥreqLo以下であるか、又は、機関要求トルクＴＥreqが高側要求トルク閾値ＴＥreqHi以上であると、ＣＰＵはステップ１１４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１１９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、「機関要求トルクＴＥreqが低側要求トルク閾値ＴＥreqLoよりも大きく且つ高側要求トルク閾値ＴＥreqHiよりも小さい」場合、ＣＰＵはステップ１１４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１５０に進み、車速ＳＰＤと目標車速ＳＰＤtgtとの差の絶対値（｜ＳＰＤ−ＳＰＤtgt｜）が所定の閾値ＳＰＤerrより小さいか否かを判定する。即ち、ＣＰＵはステップ１１５０にて、車速ＳＰＤが「目標車速ＳＰＤtgtから偏差ＳＰＤerrを減じた下限値ＳＤと、目標車速ＳＰＤtgtに偏差ＳＰＤerrを加えた上限値ＳＵと、により定まる車速領域」内にあるか否かを判定する。この下限値ＳＤと上限値ＳＵとにより定まる車速領域は「目標車速ＳＰＤtgt含む所定の車速領域」である。

車速ＳＰＤと目標車速ＳＰＤtgtとの差の絶対値が閾値ＳＰＤerrより小さい場合、「インバランス判定用パラメータ取得条件」が成立していて機関１０に一定（既知）の大きさの負荷が加わっているときに、「車両１００が実質的に目標車速ＳＰＤtgtを維持するために必要なトルク」を機関１０が発生していると考えることができる。換言すると、このときに機関１０が発生するトルクは、車両１００に対して要求される要求駆動力（アクセルペダル操作量Accp相関値）に基いて機関１０に要求される機関要求トルクである。

そこで、ＣＰＵは、車速ＳＰＤと目標車速ＳＰＤtgtとの差の絶対値が閾値ＳＰＤerrより小さい場合、「機関１０が所定のトルク（上記機関要求トルク）を発生している状態である。」と判定し（ステップ１１５０にて「Ｙｅｓ」と判定し）、ステップ１１６０に進んで実際の吸入空気量Ｇａをインバランス判定用パラメータＧａimbpとして取得する。

次に、ＣＰＵはステップ１１７０に進み、インバランス判定用パラメータＧａimbpがインバランス判定用閾値Ｇａｔｈ２（第２インバランス判定用閾値）よりも大きいか否かを判定する。

前述したように、気筒別空燃比の不均一性の程度が大きくなっていると、機関１０は目標車速ＳＰＤtgtを維持するトルクを発生するために、より多くの吸入空気を含む混合気を燃焼しなければならない。なお、このとき、機関１０の空燃比の平均値は「目標空燃比abyfrである理論空燃比」に実質的に維持されている。

そこで、ＣＰＵは、インバランス判定用パラメータＧａimbpがインバランス判定用閾値Ｇａｔｈ２よりも大きい場合、ステップ１１７０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１７５に進み、インバランス発生フラグＸＩＭＢの値を「１」に設定する。即ち、ＣＰＵは空燃比気筒間インバランス状態が発生していると判定する。更に、このとき、ＣＰＵは図示しない警告ランプを点灯してもよい。その後、ＣＰＵはステップ１１８０に進んで、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値を「１」に設定し、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、ＣＰＵがステップ１１７０の処理を行う時点において、インバランス判定用パラメータＧａimbpがインバランス判定用閾値Ｇａｔｈ２以下である場合、ＣＰＵはそのステップ１１７０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１８５に進み、インバランス発生フラグＸＩＭＢの値を「２」に設定する。即ち、ＣＰＵは、「空燃比気筒間インバランス判定の結果、空燃比気筒間インバランス状態が発生していないと判定された旨」を記憶する。その後、ＣＰＵはステップ１１８０を経由してステップ１１９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

なお、ＣＰＵがステップ１１５０の処理を実行する時点において、車速ＳＰＤと目標車速ＳＰＤtgtとの差の絶対値が閾値ＳＰＤerrより大きい場合、ＣＰＵはそのステップ１１５０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１１９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、第２判定装置は、第１判定装置が備える空燃比フィードバック制御手段と同じ手段（図６のステップ６２０乃至ステップ６６０及び図７のルーチン、を参照。）を備えるとともに、
所定のインバランス判定用パラメータ取得条件が成立しているか否かを判定するとともに（図１１のステップ１１２０）、前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定されている場合に機関１０が所定のトルクを発生するように機関１０の吸入空気量を変更する（即ち、吸入空気量制御を実行する）機関制御手段（図１１のステップ１１３０、及び、図１２のルーチンを参照。）と、
前記吸入空気量制御が実行されている場合に機関１０が前記所定のトルクを発生している状態であるか否かを判定するとともに（図１１のステップ１１５０の処理がこの判定に相当する。）、機関１０が前記所定のトルクを発生している状態であると判定された場合に実際の吸入空気量Ｇａをインバランス判定用パラメータＧａimbpとして取得するパラメータ取得手段（図１１のステップ１１５０及びステップ１１６０）と、
その取得されたインバランス判定用パラメータＧａimbpが所定のインバランス判定用閾値Ｇａｔｈ２よりも大きいか否かを判定するとともに（図１１のステップ１１７０）、前記取得されたインバランス判定用パラメータＧａimbpが前記インバランス判定用閾値Ｇａｔｈ２よりも大きいと判定した場合に空燃比気筒間インバランス状態が発生したと判定するインバランス判定手段（図１１のステップ１１７０乃至ステップ１１８５）と、
を備える。

更に、第２判定装置において、
前記機関制御手段は、
前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立したと判定されている場合に機関１０を搭載した車両１００に対して要求される要求駆動力（アクセルペダル操作量Accp）に基いて「機関１０に要求される機関要求トルクＴＥreq」を決定するとともに（図１２のステップ１２５０）、機関１０の発生トルクが機関要求トルクＴＥreqに一致するように吸入空気量を制御する要求トルク発生制御を「前記吸入空気量制御」として実行するように構成され（図１１のステップ１１３０及び図１２のステップ１２５０乃至ステップ１２９０を参照。）、
前記パラメータ取得手段は、
前記要求トルク発生制御が実行されている場合であって且つ前記車両の実際の速度（車速ＳＰＤ）が前記要求駆動力（アクセルペダル操作量Accp）に基いて定まる所定の目標車速ＳＰＤtgt（図１２のステップ１２１０を参照。）を含む所定の車速領域内の速度である場合、機関１０が前記所定のトルク（機関要求トルクＴＥreq）を発生している状態であると判定するように構成されている（図１１のステップ１１５０での「Ｙｅｓ」との判定を参照。）。

この第２判定装置によれば、車両１００が走行中であっても、空燃比気筒間インバランス状態が発生しているか否かについての判定を吸入空気量に基いて行うことができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（以下、単に「第３判定装置」と称呼する。）について説明する。第３判定装置は、パラメータ取得条件が成立したとき（即ち、図８のステップ８３０及び図９のルーチンに示したインバランス検出用機関回転速度制御を実行するとき）、目標空燃比abyfrを出力空燃比ＡＦtrqに設定する点のみにおいて、第１判定装置と相違している。

ところで、各気筒は、各気筒に供給される混合気の空燃比が出力空燃比ＡＦtrqであるときに、最大のトルクを発生する。出力空燃比ＡＦtrqは、理論空燃比（例えば、１４．６）よりもリッチ側の空燃比（例えば、１２と１４．６との間の空燃比）である。

通常、機関１０から排出されるエミッションを良好にするために、目標空燃比abyfrは理論空燃比stoichに設定される。このとき、空燃比気筒間インバランス状態が発生していると、空燃比がリッチ側に偏移したインバランス気筒の空燃比は、図１３の（Ａ）に示したように出力空燃比ＡＦtrq近傍となるので、そのインバランス気筒が発生するトルクは空燃比気筒間インバランス状態が発生していない場合のトルクよりも値Ｄ１だけ増大する。また、正常気筒（非インバランス気筒）の空燃比は、メインフィードバック制御の結果、図１３の（Ａ）に示したように理論空燃比よりも大きくなるので、その正常気筒が発生するトルクは空燃比気筒間インバランス状態が発生していない場合のトルクよりも値Ｄ２だけ減少する。値Ｄ１は値Ｄ２よりも僅かに大きいが、インバランス気筒は１気筒であり、正常気筒は３気筒であるので、結果として機関１０のトルクは低下する。

一方、目標空燃比abyfrを出力空燃比ＡＦtrqに設定すると、空燃比気筒間インバランス状態が発生した場合には総ての気筒のトルクが低下する。即ち、図１３の（Ｂ）に示したように、インバランス気筒が発生するトルクは値Ｅ１だけ低下し、正常気筒が発生するトルクは値Ｅ２だけ低下する。その結果、空燃比気筒間インバランス状態が発生したときの機関１０のトルクの低下量の大きさは、目標空燃比abyfrを出力空燃比ＡＦtrqに設定している場合の方が目標空燃比abyfrを理論空燃比に設定している場合よりも大きくなる。

従って、目標空燃比abyfrを出力空燃比ＡＦtrqに設定している場合、目標空燃比abyfrを理論空燃比に設定している場合に比べ、空燃比気筒間インバランス状態が発生したときに機関１０が「所定のトルク」を発生するために必要な吸入空気量Ｇａ（混合気量）は大きくなる。

そこで、前述したように、第３判定装置は、インバランス判定用パラメータとしての吸入空気量Ｇａを取得する際（インバランス検出用機関回転速度制御を実行するとき）、目標空燃比abyfrを出力空燃比ＡＦtrqに設定する。これにより、気筒別空燃比の不均一性の程度が小さい場合の吸入空気量Ｇａと、気筒別空燃比の不均一性の程度が大きい場合の吸入空気量Ｇａと、の差を大きくすることができる。その結果、インバランス判定をより精度良く行うことができる。

第３判定装置のＣＰＵは、第１判定装置のＣＰＵが実行する「図６乃至図９に示したルーチン」に加え、図１４にフローチャートにより示したルーチンを所定時間が経過する毎に実行するようになっている。

従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ１４００から処理を開始してステップ１４１０に進み、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値が「０」であるか否かを判定する。このとき、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値が「０」であると、ＣＰＵはステップ１４１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１４２０に進み、パラメータ取得条件（図８のステップ８２０にて採用された「インバランス判定用パラメータ取得条件」）が成立しているか否かを判定する。

更に、パラメータ取得条件が成立している場合、ＣＰＵはステップ１４２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１４３０に進み、目標空燃比abyfrを出力空燃比ＡＦtrqに設定する。その後、ＣＰＵはステップ１４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

なお、ＣＰＵがステップ１４１０の処理を実行する時点において、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値が「１」であると、ＣＰＵはそのステップ１４１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１４３０に進み、目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichに設定する。その後、ＣＰＵはステップ１４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

更に、ＣＰＵがステップ１４２０の処理を実行する時点において、パラメータ取得条件が成立していないと、ＣＰＵはそのステップ１４２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１４３０に進み、目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichに設定する。その後、ＣＰＵはステップ１４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

これにより、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値が「０」であり且つパラメータ取得条件が成立している場合、目標空燃比abyfrが理論空燃比stoichから出力空燃比ＡＦtrqに変更される。よって、機関１０の空燃比の平均が、出力空燃比ＡＦtrqに設定された目標空燃比abyfrに一致するように「空燃比フィードバック制御（メインフィードバック制御）」が実行される。加えて、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値が「０」であり且つパラメータ取得条件が成立している場合、図８のステップ８３０（図９）の「インバランス検出用機関回転速度制御」が実行され、図８のステップ８５０にて「インバランス判定用パラメータとしての吸入空気量Ｇａimbp」が取得される。

取得される吸入空気量Ｇａimbpは、目標空燃比abyfrが出力空燃比ＡＦtrqに設定されているので、空燃比気筒間インバランス状態が発生しているのであれば、目標空燃比abyfrが理論空燃比stoichに設定されている場合よりも大きくなる。従って、第３判定装置は、空燃比気筒間インバランス判定を精度良く行うことができる。

なお、第３判定装置は、第２判定装置と組み合わされてもよい。即ち、ＣＰＵは、「第２判定装置のＣＰＵが実行するルーチン」に加え、図１４に示したルーチンを実行することにより、インバランス判定完了フラグＸＦＩＮの値が「０」であり且つパラメータ取得条件（図１１のステップ１１２０にて採用された条件）が成立している場合であって要求トルク発生制御が実行されているときに（図１１のステップ１１３０及び図１２のルーチンを参照。）、目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichから出力空燃比ＡＦtrqに変更してもよい。

以上、説明したように、第３判定装置は、
前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していない場合に前記目標空燃比に相関を有する値を理論空燃比に相当する値に設定するとともに、前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立した場合に前記目標空燃比に相関を有する値を理論空燃比よりもリッチ側の所定の出力空燃比に設定する空燃比フィードバック制御手段（図１４のルーチン）を備える。従って、空燃比気筒間インバランス状態が発生しているか否かの判定をより精度良く行うことができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（以下、単に「第４判定装置」と称呼する。）について説明する。第４判定装置は、「インバランス判定用閾値としての第１の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ１」を、燃料のオクタン価が低いほど大きくなる値に設定する点のみにおいて、第１判定装置と相違している。

燃料のオクタン価が低下するほど、ノッキングが発生し易くなるために、点火時期をＭＢＴ（最適点火時期）に近づけることが出来難くなる。従って、オクタン価が低いほど、「吸入空気量及び空燃比」が一定であっても機関１０の発生トルクは低下する。換言すると、機関１０が「あるトルク」を発生するために必要な吸入空気量は、オクタン価が低いほど大きくなる。従って、オクタン価に関わらず第１の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ１を設定すると、インバランス判定を誤る可能性がある。この誤判定を回避することを目的として、第４判定装置は燃料のオクタン価が低いほど第１の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ１を大きくする。

第４判定装置のＣＰＵは、第１判定装置のＣＰＵが実行するルーチンと同じルーチンを実行する。但し、第４判定装置のＣＰＵは、図８のステップ８６０に進んだとき、燃料のオクタン価を取得するとともに、そのオクタン価を図１５に示したテーブルに適用することにより、第１の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ１（第１インバランス判定用閾値）を決定する。図１５に示したテーブルによれば、第１の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ１はオクタン価が小さいほど大きくなるように決定される。そして、第４判定装置のＣＰＵは、インバランス判定用パラメータＧａimbpと、第１の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ１と、を比較することにより、空燃比気筒間インバランス判定を行う。

なお、第４判定装置のＣＰＵは、燃料のオクタン価をアルコール濃度センサ５９の出力値に基いて決定する。但し、第４判定装置のＣＰＵは、燃料のオクタン価を、燃料性状センサの出力値に基いて決定してもよく、アルコール濃度センサ５９及び燃料性状センサの出力値に基いて決定してもよい。また、第４判定装置（及び後述の第５制御装置）のＣＰＵは、点火時期をできるだけ最適点火時期に近づけることを目的として、ノッキングセンサ５８の出力に基くノッキングの頻度及び／又は強度が所定値になるように、点火時期の進角フィードバック制御（所謂、ノックコントロール制御）を実施することが望ましい。

更に、第４判定装置のＣＰＵは、ノッキングセンサ５８がノッキングを検出するまで点火時期を次第に進角させ、ノッキングが生じたときの点火時期の進角値に基いて「燃料のオクタン価」を取得してもよい。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置（以下、単に「第５判定装置」と称呼する。）について説明する。第５判定装置は、「インバランス判定用閾値としての第２の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ２」を燃料のオクタン価が低いほど大きくなる値に設定する点のみにおいて、第２判定装置と相違している。このような構成を採用する理由は、第４判定装置が第４判定装置の構成を採用した理由と同じである。

第５判定装置のＣＰＵは、第２判定装置のＣＰＵが実行するルーチンと同じルーチンを実行する。但し、第５判定装置のＣＰＵは、図１１のステップ１１７０に進んだとき、燃料のオクタン価を取得するとともに、そのオクタン価を図１６に示したテーブルに適用することにより、第２の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ２（第２インバランス判定用閾値）を決定する。図１６に示したテーブルによれば、第３の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ３はオクタン価が小さいほど大きくなるように決定される。そして、第５判定装置のＣＰＵは、インバランス判定用パラメータＧａimbpと、第２の吸入空気量閾値Ｇａｔｈ２と、を比較することにより、空燃比気筒間インバランス判定を行う。

以上、説明したように、第４判定装置及び第５判定装置が備えるインバランス判定手段は、機関１０が吸入する混合気に含まれる燃料のオクタン価を取得するとともに、インバランス判定用閾値（吸入空気量閾値Ｇａｔｈ１又は吸入空気量閾値Ｇａｔｈ２）を、オクタン価が小さいほど大きくするように構成されている。従って、第４判定装置及び第５判定装置は、燃料のオクタン価に関わらず、空燃比気筒間インバランス状態が発生したか否かの判定をより精度良く行うことができる。

本発明の各実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置は、機関回転速度ＮＥの影響を受け難く且つ気筒別空燃比の不均一性の程度を精度良く表す「機関１０が所定トルクを発生しているときの吸入空気量Ｇａであるインバランス判定用パラメータＧａimbp」を用いてインバランス判定を行う。従って、空燃比気筒間インバランス状態が発生したか否かの判定をより精度良く行うことができる。

本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態において、吸入空気量はスロットル弁開度を変更することにより変更されていたが、吸入空気量は「周知の可変吸気タイミング制御装置」により吸気弁の開弁タイミングを変更することによって変更されてもよい。

更に、上流側空燃比センサ５６は、下流側空燃比センサ５７と同様の起電力式の酸素濃度センサであってもよい。この場合、各判定装置は、そのような空燃比センサの出力値に相関を有する値（空燃比センサの出力値そのもの）が所定の目標空燃比に相関を有する値（例えば、電圧Ｖｓｔ）に一致するように、周知の空燃比フィードバック制御を実行する。

１０…多気筒内燃機関、２０…機関本体部、２１…燃焼室、３３…燃料噴射弁、３４…スロットル弁、３４ａ…スロットル弁アクチュエータ、４１…エキゾーストマニホールド、４１ｂ…集合部（排気集合部）、５６…上流側空燃比センサ、７０…電気制御装置。

Claims (5)

1. 多気筒内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置であって、
   前記機関が有する複数の気筒から排出された排ガスが集合する前記機関の排気通路の排気集合部又は同排気集合部よりも下流に配設される空燃比センサと、
   複数の燃料噴射弁であって、それぞれが前記複数の気筒のそれぞれの燃焼室に供給される混合気に含まれる燃料を噴射するように構成された複数の燃料噴射弁と、
   前記空燃比センサの出力値に相関を有する値が所定の目標空燃比に相関を有する値に一致するように前記複数の燃料噴射弁のそれぞれから噴射される燃料の量を前記空燃比センサの出力値に基いてフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、
   所定のインバランス判定用パラメータ取得条件が成立しているか否かを判定するとともに、前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定されている場合に前記機関が所定のトルクを発生するように前記機関の吸入空気量を変更する吸入空気量制御を実行する機関制御手段と、
   前記吸入空気量制御が実行されている場合に前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であるか否かを判定するとともに、前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であると判定された場合に前記機関の実際の吸入空気量をインバランス判定用パラメータとして取得するパラメータ取得手段と、
   前記取得されたインバランス判定用パラメータが所定のインバランス判定用閾値よりも大きいか否かを判定するとともに、前記取得されたインバランス判定用パラメータが前記インバランス判定用閾値よりも大きいと判定した場合に空燃比気筒間インバランス状態が発生したと判定するインバランス判定手段と、
   を備えた空燃比気筒間インバランス判定装置。
2. 請求項１に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
   前記機関制御手段は、
   前記機関を搭載した車両の速度がゼロである場合に前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していると判定するとともに、前記機関の回転速度が所定の目標回転速度に一致するように前記吸入空気量を制御する機関回転速度制御を前記吸入空気量制御として実行するように構成され、
   前記パラメータ取得手段は、
   前記機関回転速度制御が実行されている場合であって且つ前記機関の実際の回転速度が前記目標回転速度を含む所定の回転速度領域内の速度である場合、前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であると判定するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。
3. 請求項１に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
   前記機関制御手段は、
   前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立したと判定されている場合に前記機関を搭載した車両に対して要求される要求駆動力に基いて前記機関に要求される機関要求トルクを決定するとともに、前記機関の発生トルクが前記機関要求トルクに一致するように前記吸入空気量を制御する要求トルク発生制御を前記吸入空気量制御として実行するように構成され、
   前記パラメータ取得手段は、
   前記要求トルク発生制御が実行されている場合であって且つ前記車両の実際の速度が前記要求駆動力に基いて定まる所定の目標車速を含む所定の車速領域内の速度である場合、前記機関が前記所定のトルクを発生している状態であると判定するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
   前記空燃比フィードバック制御手段は、
   前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立していない場合に前記目標空燃比に相関を有する値を理論空燃比に相当する値に設定するとともに、前記インバランス判定用パラメータ取得条件が成立した場合に前記目標空燃比に相関を有する値を理論空燃比よりもリッチ側の所定の出力空燃比に設定するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置であって、
   前記インバランス判定手段は、
   前記混合気に含まれる燃料のオクタン価を取得するとともに、前記インバランス判定用閾値を前記取得されたオクタン価が小さいほど大きくするように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。

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