JP2013007278A - Inter-cylinder air-fuel ratio dispersion abnormality detection device of multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Inter-cylinder air-fuel ratio dispersion abnormality detection device of multi-cylinder internal combustion engine Download PDF

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佳津見 安達
Shota Kitano
翔太 北野
Hitoshi Tanaka
田中  均
Isao Nakajima
勇夫 中島
Sumihisa Oda
純久 小田
Masafumi Hakariya
雅史 秤谷
Kiyotaka Kushihama
斎廷 櫛濱
Kazuyuki Noda
一幸 野田
Akihiro Katayama
章弘 片山
Yuichi Obara
雄一 小原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inter-cylinder air-fuel ratio dispersion abnormality detection device capable of controlling degradation of exhaust emission in a multi-cylinder internal combustion engine.SOLUTION: The inter-cylinder air-fuel ratio dispersion abnormality detection device includes: an air-fuel ratio feedback control means for controlling the air-fuel ratio to the predetermined target air-fuel ratio based on the output of an air-fuel ratio detection means; a learning control means for performing the learning control while performing the feedback control; a fuel injection amount change control means for performing the fuel injection amount change control for forcibly changing the fuel injection amount of the predetermined object cylinder by the predetermined amount; and a detection means for detecting the inter-cylinder air-fuel ratio dispersion abnormality based on the rotational fluctuation of the predetermined object cylinder before and after the change when the fuel injection amount change control is performed to the predetermined object cylinder. When the fuel injection amount change control is performed by the fuel injection amount change control means, the learning control by the learning control means is stopped. Further, the target air-fuel ratio in the air-fuel ratio feedback control is changed from the predetermined target air-fuel ratio by the amount corresponding to the change amount in the fuel injection amount of the predetermined object cylinder in the fuel injection amount change control.

Description

本発明は、多気筒内燃機関の気筒間空燃比のばらつき異常を検出するための装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for detecting a variation abnormality in an air-fuel ratio between cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine.

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

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

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

例えば、特許文献1に開示された内燃機関では、まず、空燃比フィードバック制御の演算値に基づいて内燃機関の気筒間の空燃比がインバランス状態になっていることが判断される。該内燃機関では、排気通路の浄化触媒の上流側に設けられたA/Fセンサの検出結果に基づいて、メイン空燃比フィードバック制御が実行され、その浄化触媒の下流側に設けられたO2センサの検出結果に基づいて、サブ空燃比フィードバック制御が実行されている。このサブ空燃比フィードバック制御の演算値の平均値が通常値を超えるときに、気筒間の空燃比がインバランス状態になっていると判断される。さらに、特許文献1の内燃機関では、そのようにして気筒間に空燃比異常があると判断されたときに、各気筒への燃料噴射時間を所定時間ずつ短縮させる処理が実行され、それにより失火が生じた気筒において空燃比インバランスが生じていると特定される。 For example, in the internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, it is first determined that the air-fuel ratio between the cylinders of the internal combustion engine is in an imbalance state based on the calculated value of the air-fuel ratio feedback control. In the internal combustion engine, main air-fuel ratio feedback control is executed based on the detection result of the A / F sensor provided on the upstream side of the purification catalyst in the exhaust passage, and the O 2 sensor provided on the downstream side of the purification catalyst. Based on this detection result, the sub air-fuel ratio feedback control is executed. When the average value of the calculated values of the sub air-fuel ratio feedback control exceeds the normal value, it is determined that the air-fuel ratio between the cylinders is in an imbalance state. Furthermore, in the internal combustion engine of Patent Document 1, when it is determined that there is an air-fuel ratio abnormality between the cylinders, a process for reducing the fuel injection time to each cylinder by a predetermined time is executed, thereby causing a misfire. It is specified that an air-fuel ratio imbalance has occurred in the cylinder in which this occurs.

特開2010−112244号公報JP 2010-112244 A

ところで、いずれかの気筒に空燃比異常が生じている場合、当該気筒への燃料噴射量を強制的に増量又は減量して変更制御すると、当該気筒の回転変動が顕著に大きくなる。よって、このような回転変動の増大を検出することで、気筒間空燃比ばらつき異常、つまり気筒間の空燃比がインバランス状態になっていることを検出することが可能である。一方、そのような燃料噴射量変更制御を実行しているときに、空燃比を理論空燃比などの所定の目標空燃比に追従させる空燃比フィードバック制御や空燃比学習制御が実行されると、これらの空燃比フィードバック制御や空燃比学習制御の実行により、燃料噴射量変更制御により変更された通常とは異なる燃料噴射量の値が学習されることになる。この結果、燃料噴射量変更制御が終了して通常の空燃比フィードバック制御や空燃比学習制御に戻ったときに、この通常とは異なる学習値が空燃比フィードバック制御に反映され、排気エミッションの悪化が生じる虞がある。   By the way, when an air-fuel ratio abnormality has occurred in any of the cylinders, if the amount of fuel injection to the cylinder is forcibly increased or decreased and changed and controlled, the rotational fluctuation of the cylinder becomes significantly large. Therefore, by detecting such an increase in rotational fluctuation, it is possible to detect an abnormality in the air-fuel ratio variation between cylinders, that is, that the air-fuel ratio between cylinders is in an imbalance state. On the other hand, when the air-fuel ratio feedback control or the air-fuel ratio learning control is executed to cause the air-fuel ratio to follow a predetermined target air-fuel ratio such as the stoichiometric air-fuel ratio while performing such fuel injection amount change control, By executing the air-fuel ratio feedback control and the air-fuel ratio learning control, the fuel injection amount value different from the normal value changed by the fuel injection amount change control is learned. As a result, when the fuel injection amount change control is finished and the routine returns to the normal air-fuel ratio feedback control or the air-fuel ratio learning control, the learning value different from the normal is reflected in the air-fuel ratio feedback control, and the exhaust emission deteriorates. May occur.

そこで本発明は、以上の事情に鑑みて創案され、その目的は、多気筒内燃機関において、排気エミッションの悪化を抑制することができる気筒間空燃比ばらつき異常検出装置を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device capable of suppressing deterioration of exhaust emission in a multi-cylinder internal combustion engine.

上記目的を達成するための本発明の一形態に係る気筒間空燃比ばらつき異常検出装置は、排気通路に設けられた空燃比検出手段の出力に基づいて空燃比を所定の目標空燃比に制御する空燃比フィードバック制御手段と、このフィードバック制御の実行中に学習制御する学習制御手段と、1つ以上の気筒を含む所定の対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量変更する燃料噴射量変更制御を実行する燃料噴射量変更制御手段と、前記所定の対象気筒に対して前記燃料噴射量変更制御が実行されたとき、少なくとも当該変更後の前記所定の対象気筒の回転変動に基づき気筒間空燃比ばらつき異常を検出する検出手段と、を備える多気筒内燃機関において、空燃比フィードバック制御中に前記燃料噴射量変更制御手段による燃料噴射量変更制御が実行されるとき、前記学習制御手段による学習制御を停止することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device according to an embodiment of the present invention controls an air-fuel ratio to a predetermined target air-fuel ratio based on an output of air-fuel ratio detecting means provided in an exhaust passage. Air-fuel ratio feedback control means, learning control means for learning control during execution of this feedback control, and fuel injection amount change control for forcibly changing the fuel injection quantity of a predetermined target cylinder including one or more cylinders And when the fuel injection amount change control is executed for the predetermined target cylinder, the air-fuel ratio between cylinders is based on at least the rotational fluctuation of the predetermined target cylinder after the change. In a multi-cylinder internal combustion engine having a detecting means for detecting a variation abnormality, fuel injection amount change control is executed by the fuel injection amount change control means during air-fuel ratio feedback control The time, characterized by stopping the learning control by the learning control means.

この形態によれば、空燃比フィードバック制御中に燃料噴射量変更制御手段による燃料噴射量変更制御が実行されるときは、学習制御手段による学習制御が停止されるので、燃料噴射量変更制御が終了して通常の空燃比フィードバック制御や空燃比学習制御に戻ったときに、通常と異なる学習値が空燃比フィードバック制御に反映されない。したがって、排気エミッションの悪化が生じるのが抑制される。   According to this aspect, when the fuel injection amount change control by the fuel injection amount change control means is executed during the air-fuel ratio feedback control, the learning control by the learning control means is stopped, so that the fuel injection amount change control ends. Then, when returning to normal air-fuel ratio feedback control or air-fuel ratio learning control, a learning value different from normal is not reflected in the air-fuel ratio feedback control. Therefore, the deterioration of exhaust emission is suppressed.

ここで、上記形態は、前記燃料噴射量変更制御手段による燃料噴射量変更制御が実行されるときに、該燃料噴射量変更制御における該所定の対象気筒の燃料噴射量の変更量に対応した分、前記空燃比フィードバック制御における目標空燃比を前記所定の目標空燃比から変更後目標空燃比に変更する目標空燃比変更手段をさらに含むことが好ましい。   Here, in the above aspect, when the fuel injection amount change control by the fuel injection amount change control means is executed, the amount corresponding to the change amount of the fuel injection amount of the predetermined target cylinder in the fuel injection amount change control. Preferably, it further includes target air-fuel ratio changing means for changing the target air-fuel ratio in the air-fuel ratio feedback control from the predetermined target air-fuel ratio to the post-change target air-fuel ratio.

この形態によれば、燃料噴射量変更制御手段による燃料噴射量変更制御が実行されるときには、目標空燃比変更手段によって、空燃比フィードバック制御における目標空燃比が、所定の対象気筒の燃料噴射量の変更量に対応した分だけ所定の目標空燃比から変更後の目標空燃比に変更される。したがって、外乱による空燃比変動などが生じるのが防止されるので、結果として気筒間空燃比ばらつき異常の誤検出を防止し、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。   According to this aspect, when the fuel injection amount change control by the fuel injection amount change control unit is executed, the target air-fuel ratio in the air-fuel ratio feedback control is set to the fuel injection amount of the predetermined target cylinder by the target air-fuel ratio change unit. The predetermined target air-fuel ratio is changed from the predetermined target air-fuel ratio to the changed target air-fuel ratio by an amount corresponding to the change amount. Therefore, it is possible to prevent air-fuel ratio fluctuations due to disturbances and the like, and as a result, it is possible to prevent erroneous detection of abnormal variation in the air-fuel ratio between cylinders and suppress deterioration in drivability.

本発明の実施形態に係る内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 触媒前センサおよび触媒後センサの出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output characteristic of a pre-catalyst sensor and a post-catalyst sensor. 空燃比フィードバック制御のメインルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the main routine of air-fuel ratio feedback control. 主空燃比補正量の算出マップである。It is a calculation map of the main air-fuel ratio correction amount. 補助空燃比補正量の設定のためのサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine for the setting of an auxiliary air fuel ratio correction amount. 触媒後センサ出力差とその積算の様子を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the sensor output difference after a catalyst, and the mode of the integration. 補助空燃比補正量の算出マップである。It is a calculation map of the auxiliary air-fuel ratio correction amount. 回転変動を表す値を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the value showing rotation fluctuation. 回転変動を表す別の値を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating another value showing rotation fluctuation. 一の対象気筒のインバランス率と回転変動量との関係を概念的に表したグラフである。3 is a graph conceptually showing a relationship between an imbalance rate of one target cylinder and a rotational fluctuation amount. 図5の特性線の一部を拡大したグラフであり、燃料噴射量の増量と、増量前後の回転変動量の変化との関係を説明するためのグラフである。FIG. 6 is a graph obtained by enlarging a part of the characteristic line in FIG. 5, and is a graph for explaining a relationship between an increase in fuel injection amount and a change in rotational fluctuation amount before and after the increase. 目標空燃比と各気筒への燃料噴射量とそのときの触媒前センサ及び触媒後センサの出力する電圧信号との関係を説明する図であり、(A)行は全気筒の燃料噴射量がストイキ相当量Qstの場合、(B)行は#1気筒のみ燃料噴射量がストイキ相当量Qstより40%分多くされた場合、(C)行は燃料噴射量が(B)から一律に10%ずつ減量補正すべくフィードバック制御された場合、及び(D)行は、燃料噴射量は(B)行と同じであるが、目標空燃比が変更される場合を示し、そして(イ)列は各気筒への燃料噴射量、(ロ)列は目標空燃比と触媒前センサの出力する電圧信号、(ハ)列は同じく目標空燃比と触媒後センサの出力する電圧信号とを示している。It is a figure explaining the relationship between the target air-fuel ratio, the fuel injection amount to each cylinder, and the voltage signals output from the pre-catalyst sensor and the post-catalyst sensor at that time. In the case of the equivalent amount Qst, in the (B) row, when the fuel injection amount of only the # 1 cylinder is increased by 40% from the stoichiometric equivalent amount Qst, in the (C) row, the fuel injection amount is uniformly 10% from (B). When feedback control is performed to correct the decrease, and (D) row shows the case where the fuel injection amount is the same as (B) row, but the target air-fuel ratio is changed, and (a) column shows each cylinder (B) column shows the target air-fuel ratio and the voltage signal output from the pre-catalyst sensor, and (c) column also shows the target air-fuel ratio and the voltage signal output from the post-catalyst sensor. 本発明の実施形態の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control routine of embodiment of this invention.

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

図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関(エンジン)10の概略図である。図示されるように、エンジン10は、シリンダブロック12を含むエンジン10内に形成された燃焼室14で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室14内でピストンを往復移動させることにより動力を発生する。このエンジン10は、1サイクル4ストロークエンジンである。エンジン10は自動車用の多気筒内燃機関であり、より具体的には直列4気筒の火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンである。ここではエンジン10は車両に搭載されている。ただし本発明が適用可能な内燃機関はこのようなものに限られず、2気筒以上を有する多気筒内燃機関であれば気筒数、形式等は特に限定されない。   FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine (engine) 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the engine 10 burns a fuel / air mixture in a combustion chamber 14 formed in the engine 10 including the cylinder block 12, and reciprocates the piston in the combustion chamber 14 to generate power. appear. The engine 10 is a one-cycle four-stroke engine. The engine 10 is a multi-cylinder internal combustion engine for automobiles, and more specifically, an in-line four-cylinder spark ignition internal combustion engine, that is, a gasoline engine. Here, the engine 10 is mounted on a vehicle. However, the internal combustion engine to which the present invention is applicable is not limited to this, and the number of cylinders, the type, and the like are not particularly limited as long as it is a multi-cylinder internal combustion engine having two or more cylinders.

図示しないが、エンジン10のシリンダヘッドには吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁とが気筒ごとに配設されている。各吸気弁および各排気弁はカムシャフトによって開閉される。シリンダヘッドの頂部には、燃焼室14内の混合気または燃料に点火するための点火プラグ16が気筒ごとに取り付けられている。   Although not shown, an intake valve that opens and closes an intake port and an exhaust valve that opens and closes an exhaust port are provided for each cylinder in the cylinder head of the engine 10. Each intake valve and each exhaust valve are opened and closed by a camshaft. A spark plug 16 for igniting the air-fuel mixture or fuel in the combustion chamber 14 is attached to the top of the cylinder head for each cylinder.

各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管18を介して吸気集合室であるサージタンク20に接続されている。サージタンク20の上流側には吸気管22が接続されており、吸気管22の上流端にはエアクリーナ24が設けられている。そして吸気管22には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ26と、電子制御式のスロットルバルブ28とが組み込まれている。吸気ポート、枝管18、サージタンク20および吸気管22により吸気通路30が実質的に形成される。   The intake port of each cylinder is connected to a surge tank 20 which is an intake air collecting chamber via a branch pipe 18 for each cylinder. An intake pipe 22 is connected to the upstream side of the surge tank 20, and an air cleaner 24 is provided at the upstream end of the intake pipe 22. An air flow meter 26 for detecting the intake air amount and an electronically controlled throttle valve 28 are incorporated in the intake pipe 22 in order from the upstream side. An intake passage 30 is substantially formed by the intake port, the branch pipe 18, the surge tank 20 and the intake pipe 22.

吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)32が気筒ごとに配設されている。インジェクタ32から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁の開弁時に燃焼室14に吸入され、ピストンで圧縮され、点火プラグ16で点火燃焼させられる。   A fuel injection valve (injector) 32 for injecting fuel into the intake passage, particularly the intake port, is provided for each cylinder. The fuel injected from the injector 32 is mixed with intake air to form an air-fuel mixture, which is sucked into the combustion chamber 14 when the intake valve is opened, compressed by the piston, and ignited and burned by the spark plug 16.

一方、各気筒の排気ポートは排気マニホールド34に接続される。排気マニホールド34は、その上流部をなす気筒毎の枝管34aと、その下流部をなす排気集合部34bとからなる。排気集合部34bの下流側には排気管36が接続されている。排気ポート、排気マニホールド34および排気管36により排気通路38が実質的に形成される。排気管36には三元触媒を含む触媒コンバータ40が取り付けられている。この触媒コンバータ40が排気浄化装置をなしている。なお、触媒コンバータ40は、流入する排気の空燃比(排気空燃比)A/Fが理論空燃比(ストイキ、例えばA/F=14.6)近傍のときに排気中の有害成分であるNOx、HCおよびCOを同時に浄化するように機能する。   On the other hand, the exhaust port of each cylinder is connected to the exhaust manifold 34. The exhaust manifold 34 includes a branch pipe 34a for each cylinder forming an upstream portion thereof, and an exhaust collecting portion 34b forming a downstream portion thereof. An exhaust pipe 36 is connected to the downstream side of the exhaust collecting portion 34b. An exhaust passage 38 is substantially formed by the exhaust port, the exhaust manifold 34 and the exhaust pipe 36. A catalytic converter 40 including a three-way catalyst is attached to the exhaust pipe 36. This catalytic converter 40 forms an exhaust purification device. Note that the catalytic converter 40 has NOx, which is a harmful component in the exhaust, when the air-fuel ratio (exhaust air-fuel ratio) A / F of the inflowing exhaust is near the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric, for example, A / F = 14.6). It functions to purify HC and CO simultaneously.

触媒コンバータ40の上流側および下流側にそれぞれ排気空燃比を検出するための第1および第2空燃比センサ、換言すると、触媒前センサ42および触媒後センサ44が設置されている。これら触媒前センサ42および触媒後センサ44は、触媒コンバータ40の直前および直後の位置の排気通路に設置され、排気中の酸素濃度に基づく信号を出力する。   First and second air-fuel ratio sensors for detecting the exhaust air-fuel ratio, in other words, a pre-catalyst sensor 42 and a post-catalyst sensor 44 are installed on the upstream side and downstream side of the catalytic converter 40, respectively. The pre-catalyst sensor 42 and the post-catalyst sensor 44 are installed in the exhaust passage at positions immediately before and immediately after the catalytic converter 40, and output signals based on the oxygen concentration in the exhaust.

上述の点火プラグ16、スロットルバルブ28およびインジェクタ32等は、電子制御ユニット(ECU)50に電気的に接続されている。ECU50は、エンジン10における各種制御手段(制御装置)および各種検出手段(検出部)としての各機能を実質的に担うように構成されている。ECU50は、何れも図示されないCPU、ROMおよびRAMを含む記憶装置、並びに入出力ポート等を含むものである。またECU50には、図示されるように、前述のエアフローメータ26、触媒前センサ42、触媒後センサ44のほか、内燃機関10のクランク角を検出するためのクランク角センサ52、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ54、エンジン冷却水温を検出するための水温センサ56、その他の各種センサが図示されないA/D変換器等を介して電気的に接続されている。ECU50は、各種センサによる出力および/または検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ16、スロットルバルブ28、インジェクタ32等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。またスロットルバルブ28にはスロットル開度センサ(図示せず)が設けられ、スロットル開度センサからの出力信号がECU50に送られる。ECU50は、通常、アクセル開度に応じて定まる開度に、スロットルバルブ28の開度(スロットル開度)をフィードバック制御する。   The spark plug 16, the throttle valve 28, the injector 32, and the like described above are electrically connected to an electronic control unit (ECU) 50. The ECU 50 is configured to substantially perform various functions as various control means (control device) and various detection means (detection unit) in the engine 10. The ECU 50 includes a CPU (not shown), a storage device including a ROM and a RAM, an input / output port, and the like. In addition to the air flow meter 26, the pre-catalyst sensor 42, and the post-catalyst sensor 44, the ECU 50 detects a crank angle sensor 52 for detecting the crank angle of the internal combustion engine 10 and an accelerator opening as shown in the figure. An accelerator opening sensor 54 for performing the operation, a water temperature sensor 56 for detecting the engine cooling water temperature, and other various sensors are electrically connected via an A / D converter (not shown). The ECU 50 controls the ignition plug 16, the throttle valve 28, the injector 32, etc. so as to obtain a desired output based on outputs from various sensors and / or detected values, etc., and the ignition timing, fuel injection amount, fuel injection, etc. Control timing, throttle opening, etc. The throttle valve 28 is provided with a throttle opening sensor (not shown), and an output signal from the throttle opening sensor is sent to the ECU 50. The ECU 50 normally feedback-controls the opening (throttle opening) of the throttle valve 28 to an opening determined according to the accelerator opening.

ECU50は、クランク角センサ52からのクランクパルス信号に基づき、クランク角自体を検出すると共にエンジン10の回転数を検出する。ここで「回転数」とは単位時間当たりの回転数のことをいい、回転速度と同義である。本実施形態では回転数とは1分間当たりの回転数rpmのことをいう。   The ECU 50 detects the crank angle itself and the rotational speed of the engine 10 based on the crank pulse signal from the crank angle sensor 52. Here, “the number of rotations” means the number of rotations per unit time and is synonymous with the rotation speed. In the present embodiment, the rotation speed refers to the rotation speed rpm per minute.

そして、ECU50は、通常、吸入空気量およびエンジン回転速度つまりエンジン運転状態に基づいて、予め記憶装置に記憶するデータ等を用いて、燃料噴射量(または燃料噴射時間)を設定する。そして、その燃料噴射量に基づいて、インジェクタ32からの燃料の噴射が制御される。なお、このような通常時の燃料噴射制御による燃料噴射量をここでは基準噴射量と称する。   The ECU 50 normally sets the fuel injection amount (or fuel injection time) using data stored in advance in the storage device based on the intake air amount and the engine rotation speed, that is, the engine operating state. Based on the fuel injection amount, fuel injection from the injector 32 is controlled. Note that the fuel injection amount by the normal fuel injection control is referred to as a reference injection amount here.

ところで、空燃比センサである触媒前センサ42は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能である。図2に触媒前センサ42の出力特性を示す。図示するように、触媒前センサ42は、触媒前の排気空燃比(A/Ff)に比例した大きさの電圧信号Vfを出力する。排気空燃比がストイキ(理論空燃比、例えばA/F=14.6)であるときの出力電圧は、Vreff(例えば約3.3V)である。   Incidentally, the pre-catalyst sensor 42, which is an air-fuel ratio sensor, is a so-called wide-range air-fuel ratio sensor, and can continuously detect an air-fuel ratio over a relatively wide range. FIG. 2 shows the output characteristics of the pre-catalyst sensor 42. As shown in the figure, the pre-catalyst sensor 42 outputs a voltage signal Vf having a magnitude proportional to the exhaust air / fuel ratio (A / Ff) before the catalyst. The output voltage when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric (theoretical air-fuel ratio, for example, A / F = 14.6) is Vreff (for example, about 3.3 V).

他方、空燃比センサである触媒後センサ44は、所謂O2センサからなり、ストイキを境に出力値が急変する特性を持つ。図2に示すように、触媒後の排気空燃比(A/Fr)がストイキであるときの出力電圧、すなわちストイキ相当値は、Vrefr(例えば0.45V)である。触媒後センサ44の出力電圧は所定の範囲(例えば0〜1V)内で変化する。概して排気空燃比がストイキよりリーンのとき、触媒後センサ44の出力電圧Vrはストイキ相当値Vrefrより低くなり、排気空燃比がストイキよりリッチのとき、触媒後センサ44の出力電圧Vrはストイキ相当値Vrefrより高くなる。 On the other hand, the post-catalyst sensor 44, which is an air-fuel ratio sensor, is a so-called O 2 sensor, and has a characteristic that the output value changes suddenly at the stoichiometric boundary. As shown in FIG. 2, the output voltage when the exhaust air-fuel ratio (A / Fr) after the catalyst is stoichiometric, that is, the stoichiometric equivalent value is Vrefr (for example, 0.45 V). The output voltage of the post-catalyst sensor 44 changes within a predetermined range (for example, 0 to 1 V). Generally, when the exhaust air-fuel ratio is leaner than stoichiometric, the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 44 is lower than the stoichiometric equivalent value Vrefr, and when the exhaust air-fuel ratio is richer than the stoichiometric, the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 44 is a stoichiometric equivalent value. It becomes higher than Vrefr.

触媒コンバータ40は三元触媒を備え、上記したように、そこに流入する排気ガスの空燃比A/Fがストイキ近傍のときに排気中の有害成分であるNOx、HCおよびCOを同時に浄化する機能を有する。しかし、この三者を同時に高効率で浄化できる空燃比の幅(ウィンドウ)は比較的狭い。   The catalytic converter 40 includes a three-way catalyst, and as described above, the function of simultaneously purifying NOx, HC and CO, which are harmful components in the exhaust gas, when the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the catalytic converter 40 is in the vicinity of stoichiometry. Have However, the width (window) of the air-fuel ratio that can simultaneously purify these three with high efficiency is relatively narrow.

そこで、エンジン10の通常運転時、触媒コンバータ40に流入する排気の空燃比をストイキ近傍に制御するための空燃比制御(ストイキ制御)がECU50により実行される。この空燃比制御は、触媒前センサ42によって検出された排気空燃比が所定の目標空燃比に一致するように混合気の空燃比(具体的には燃料噴射量)をフィードバック制御する主空燃比制御(主空燃比フィードバック制御)と、触媒後センサ44によって検出された排気空燃比がその所定の目標空燃比に一致するように混合気の空燃比(具体的には燃料噴射量)をフィードバック制御する補助空燃比制御(補助空燃比フィードバック制御)とからなる。   Therefore, during normal operation of the engine 10, the ECU 50 executes air-fuel ratio control (stoichiometric control) for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalytic converter 40 in the vicinity of the stoichiometric. This air-fuel ratio control is a main air-fuel ratio control that feedback-controls the air-fuel ratio (specifically, the fuel injection amount) of the air-fuel mixture so that the exhaust air-fuel ratio detected by the pre-catalyst sensor 42 matches a predetermined target air-fuel ratio. (Main air-fuel ratio feedback control) and feedback control of the air-fuel ratio (specifically, the fuel injection amount) of the air-fuel mixture so that the exhaust air-fuel ratio detected by the post-catalyst sensor 44 matches the predetermined target air-fuel ratio. It consists of auxiliary air-fuel ratio control (auxiliary air-fuel ratio feedback control).

ここでストイキ制御について説明する。図3にはストイキ制御のメインルーチンを示す。このメインルーチンはECU50により1エンジンサイクル(=720°CA)毎に繰り返し実行される。   Here, the stoichiometric control will be described. FIG. 3 shows a main routine for stoichiometric control. This main routine is repeatedly executed by the ECU 50 every engine cycle (= 720 ° CA).

まずステップS301では、筒内混合気の空燃比をストイキとするような基本の燃料噴射量即ち基本噴射量Qbが算出される。基本噴射量Qbは例えば、エアフローメータにより検出された吸入空気量Gaに基づき、式:Qb=Ga/14.6により算出される。   First, in step S301, a basic fuel injection amount, that is, a basic injection amount Qb is calculated so that the air-fuel ratio of the in-cylinder mixture is stoichiometric. The basic injection amount Qb is calculated by, for example, an expression: Qb = Ga / 14.6 based on the intake air amount Ga detected by the air flow meter.

ステップS302では、触媒前センサ42の出力Vfが取得される。ステップS303では、このセンサ出力Vfとストイキ相当センサ出力Vreff(図2参照)との差、即ち触媒前センサ出力差ΔVf=Vf−Vreffが算出される。   In step S302, the output Vf of the pre-catalyst sensor 42 is acquired. In step S303, the difference between the sensor output Vf and the stoichiometric equivalent sensor output Vref (see FIG. 2), that is, the pre-catalyst sensor output difference ΔVf = Vf−Vref is calculated.

ステップS304では、この触媒前センサ出力差ΔVfに基づき、図4に示したようなマップ(関数でもよい、以下同様)から主空燃比補正量(補正係数)Kfが算出される。触媒前センサ出力差ΔVf及び主空燃比補正量Kfは、主空燃比フィードバック制御のための制御量をなす。例えばゲインをPfとするとKf=Pf×ΔVfで表される。   In step S304, based on the pre-catalyst sensor output difference ΔVf, a main air-fuel ratio correction amount (correction coefficient) Kf is calculated from a map as shown in FIG. The pre-catalyst sensor output difference ΔVf and the main air-fuel ratio correction amount Kf form a control amount for main air-fuel ratio feedback control. For example, when the gain is Pf, it is expressed by Kf = Pf × ΔVf.

そしてステップS305では、図5に示すサブルーチンで設定された補助空燃比補正量Krの値が取得される。最後に、ステップS306にて、インジェクタ2から噴射すべき最終的な燃料噴射量即ち最終噴射量Qfnlが式:Qfnl=Kf×Qb+Krにより算出される。   In step S305, the auxiliary air-fuel ratio correction amount Kr set in the subroutine shown in FIG. 5 is acquired. Finally, in step S306, the final fuel injection amount to be injected from the injector 2, that is, the final injection amount Qfnl is calculated by the formula: Qfnl = Kf × Qb + Kr.

図4のマップによれば、触媒前センサ出力Vfがストイキ相当センサ出力Vreffより大きい(ΔVf>0)ほど、即ち実際の触媒前空燃比がストイキからリーン側に離れるほど、1に対しより大きな補正量Kfが得られ、基本噴射量Qbは増量補正される。反対に、触媒前センサ出力Vfがストイキ相当センサ出力Vreffより小さい(ΔVf<0)ほど、即ち実際の触媒前空燃比がストイキからリッチ側に離れるほど、1に対しより小さな補正量Kfが得られ、基本噴射量Qbは減量補正される。こうして、触媒前センサ42によって検出された空燃比をストイキに一致させるような主空燃比フィードバック制御が実行される。   According to the map of FIG. 4, the larger the pre-catalyst sensor output Vf is greater than the stoichiometric equivalent sensor output Vref (ΔVf> 0), that is, the greater the actual pre-catalyst air-fuel ratio is away from the stoichiometric side, the greater the correction is made to 1. The amount Kf is obtained, and the basic injection amount Qb is corrected to be increased. Conversely, the smaller the pre-catalyst sensor output Vf is smaller than the stoichiometric equivalent sensor output Vreff (ΔVf <0), that is, the more the actual pre-catalyst air-fuel ratio is further away from stoichiometric, the smaller the correction amount Kf is obtained for 1. The basic injection amount Qb is corrected to decrease. In this way, main air-fuel ratio feedback control is performed so that the air-fuel ratio detected by the pre-catalyst sensor 42 matches the stoichiometry.

ここで、ステップS306で得られた最終噴射量Qfnlの値は、制御対象となる全気筒に対し一律に用いられる。即ち、1エンジンサイクルの間、最終噴射量Qfnlに等しい量の燃料が各気筒のインジェクタ2から順次噴射され、次のエンジンサイクルでは新たに計算された最終噴射量Qfnlの燃料が各気筒のインジェクタ2から順次噴射される。   Here, the value of the final injection amount Qfnl obtained in step S306 is uniformly used for all cylinders to be controlled. That is, during one engine cycle, an amount of fuel equal to the final injection amount Qfnl is sequentially injected from the injector 2 of each cylinder, and in the next engine cycle, the fuel of the newly calculated final injection amount Qfnl is injected into the injector 2 of each cylinder. It is injected sequentially.

なお、周知のように、最終噴射量Qfnlの算出に当たっては他の補正(水温補正、バッテリ電圧補正等)を追加することも可能である。   As is well known, other corrections (water temperature correction, battery voltage correction, etc.) can be added when calculating the final injection amount Qfnl.

図5には、補助空燃比補正量の設定(学習制御)のためのサブルーチンを示す。このサブルーチンはECU50により所定の演算周期で繰り返し実行される。   FIG. 5 shows a subroutine for setting the auxiliary air-fuel ratio correction amount (learning control). This subroutine is repeatedly executed by the ECU 50 at a predetermined calculation cycle.

まずステップS501では、ECU50に装備されたタイマのカウントが実行され、ステップS502では、触媒後センサ44の出力Vrが取得される。ステップS503では、このセンサ出力Vrとストイキ相当センサ出力Vrefr(図2参照)との差、即ち触媒後センサ出力差ΔVr=Vrefr−Vrが算出されると共に、この触媒後センサ出力差ΔVrが前回積算値に積算される。図6には、この触媒後センサ出力差ΔVrとその積算の様子を示す。   First, in step S501, a timer provided in the ECU 50 is counted, and in step S502, the output Vr of the post-catalyst sensor 44 is acquired. In step S503, a difference between the sensor output Vr and the stoichiometric equivalent sensor output Vrefr (see FIG. 2), that is, a post-catalyst sensor output difference ΔVr = Vrefr−Vr is calculated, and the post-catalyst sensor output difference ΔVr is integrated last time. Is integrated into the value. FIG. 6 shows the post-catalyst sensor output difference ΔVr and how it is integrated.

そして、ステップS504では、タイマ値が所定値tsを超えたか否かが判断される。所定値tsを超えていなければルーチンが一旦終了される。   In step S504, it is determined whether the timer value has exceeded a predetermined value ts. If it does not exceed the predetermined value ts, the routine is once terminated.

ステップS504の判定で、タイマ値が所定値tsを超えている場合には、ステップS505に進み、この時点での触媒後センサ出力差積算値ΣΔVrが、触媒後センサ学習値ΔVrgとして更新記憶すなわち学習される。そしてステップS506で、この触媒後センサ学習値ΔVrgに基づき、図7に示したようなマップから、補助空燃比補正量Krが算出され、この補助空燃比補正量Krが更新記憶すなわち学習される。触媒後センサ学習値ΔVrg及び補助空燃比補正量Krは、補助空燃比フィードバック制御のための制御量をなす。例えばゲインをPrとするとKr=Pr×ΔVrgで表される。最後に、ステップS507にて、触媒後センサ出力差積算値ΣΔVr及びタイマがリセットされる。   If it is determined in step S504 that the timer value exceeds the predetermined value ts, the process proceeds to step S505, where the post-catalyst sensor output difference integrated value ΣΔVr is updated and stored as the post-catalyst sensor learning value ΔVrg. Is done. In step S506, based on the post-catalyst sensor learning value ΔVrg, the auxiliary air-fuel ratio correction amount Kr is calculated from the map as shown in FIG. 7, and the auxiliary air-fuel ratio correction amount Kr is updated, stored, or learned. The post-catalyst sensor learning value ΔVrg and the auxiliary air-fuel ratio correction amount Kr form a control amount for auxiliary air-fuel ratio feedback control. For example, when the gain is Pr, it is expressed by Kr = Pr × ΔVrg. Finally, in step S507, the post-catalyst sensor output difference integrated value ΣΔVr and the timer are reset.

触媒後センサ出力差ΔVrを所定時間tsの間積算する理由は、触媒後センサ出力Vrのストイキ相当センサ出力Vrefrに対する時間平均的なズレ量を検知するためである。積算時間を規定する所定値tsは1エンジンサイクルより遙かに長い時間であり、よって触媒後センサ学習値ΔVrg及び補助空燃比補正量Krの更新、すなわち、学習は1エンジンサイクルより長い周期で行われる。   The reason why the post-catalyst sensor output difference ΔVr is integrated for a predetermined time ts is to detect a time-average shift amount of the post-catalyst sensor output Vr with respect to the stoichiometric equivalent sensor output Vrefr. The predetermined value ts that defines the integration time is much longer than one engine cycle. Therefore, the post-catalyst sensor learning value ΔVrg and the auxiliary air-fuel ratio correction amount Kr are updated, that is, learning is performed at a cycle longer than one engine cycle. Is called.

図7のマップによれば、触媒後センサ出力Vrが時間平均的にストイキ相当センサ出力Vrefrより小さい(ΔVrg>0)ほど、即ち実際の触媒後空燃比がストイキからリーン側に離れるほど、0に対しより大きな補正量Krが得られ、最終噴射量算出の際に基本噴射量Qbは増量補正される。反対に、触媒後センサ出力Vrが時間平均的にストイキ相当センサ出力Vrefrより大きい(ΔVrg<0)ほど、即ち実際の触媒後空燃比がストイキからリッチ側に離れるほど、0に対しより小さな補正量Krが得られ、基本噴射量Qbは減量補正される。こうして、触媒後センサ44によって検出された触媒後空燃比をストイキに一致させるような補助空燃比フィードバック制御が実行される。   According to the map of FIG. 7, the post-catalyst sensor output Vr becomes zero as the time average of the post-catalyst sensor output Vrfr is smaller than the stoichiometric equivalent sensor output Vrefr (ΔVrg> 0), that is, the actual post-catalyst air-fuel ratio is further away from the stoichiometric side. On the other hand, a larger correction amount Kr is obtained, and the basic injection amount Qb is increased and corrected when the final injection amount is calculated. On the contrary, as the post-catalyst sensor output Vr is larger than the stoichiometric equivalent sensor output Vrefr on a time average (ΔVrg <0), that is, as the actual post-catalyst air-fuel ratio moves away from the stoichiometric side, the correction amount becomes smaller. Kr is obtained, and the basic injection amount Qb is corrected to decrease. Thus, the auxiliary air-fuel ratio feedback control is performed so that the post-catalyst air-fuel ratio detected by the post-catalyst sensor 44 matches the stoichiometry.

エンジン及び車両の個体バラツキや触媒前センサ42の劣化等の理由で、主空燃比フィードバック制御を実行してもその結果がストイキからズレることがあるので、このズレを補正する目的で、かかる補助空燃比フィードバック制御が実行される。   Even if the main air-fuel ratio feedback control is executed due to reasons such as individual variations in the engine and vehicle and deterioration of the pre-catalyst sensor 42, the result may deviate from stoichiometry. Fuel ratio feedback control is executed.

なお、この例では新たな学習値ΔVrg及び補正量Krが算出される度にこれらの値自身で更新を行うようにしたが、なまし等の平均化処理を行って更新速度を遅らせるようにしてもよい。   In this example, every time a new learning value ΔVrg and correction amount Kr are calculated, these values are updated by themselves. However, an averaging process such as annealing is performed to delay the update rate. Also good.

さて、例えば全気筒のうちの一部の気筒(特に1気筒)において、インジェクタ32の故障等が発生し、気筒間に空燃比のばらつき(インバランス:imbalance)が発生することがある。例えばインジェクタ32の閉弁不良により#1気筒の燃料噴射量が他の#2,#3,#4気筒の燃料噴射量よりも多くなり、#1気筒の空燃比が他の#2,#3,#4気筒の空燃比よりも大きくリッチ側にずれる場合である。   For example, in some cylinders (especially one cylinder) of all cylinders, a failure of the injector 32 or the like may occur, and variations in air-fuel ratio (imbalance) may occur between the cylinders. For example, due to a poor valve closing of the injector 32, the fuel injection amount of the # 1 cylinder becomes larger than the fuel injection amounts of the other # 2, # 3, and # 4 cylinders, and the air-fuel ratio of the # 1 cylinder becomes the other # 2, # 3. , Is larger than the air-fuel ratio of the # 4 cylinder and shifts to the rich side.

このときでも、前述の空燃比フィードバック制御により比較的大きな補正量を与えれば、触媒前センサ42に供給されるトータルガス(合流後の排気ガス)の空燃比をストイキに制御できる場合がある。しかしこれは、気筒別に見ると、#1気筒がストイキより大きくリッチ、#2,#3,#4気筒がストイキよりリーンであり、全体のバランスとしてストイキとなっているに過ぎず、排気エミッション上好ましくないことは明らかである。そこで本実施形態では、かかる気筒間空燃比ばらつき異常を検出する装置が装備されている。   Even at this time, if a relatively large correction amount is given by the above-described air-fuel ratio feedback control, the air-fuel ratio of the total gas (exhaust gas after merging) supplied to the pre-catalyst sensor 42 may sometimes be stoichiometrically controlled. However, looking at each cylinder, # 1 cylinder is richer than stoichiometric and # 2, # 3, # 4 cylinders are leaner than stoichiometric, and the overall balance is only stoichiometric. Obviously, this is not preferred. In view of this, the present embodiment is equipped with a device that detects such a variation in air-fuel ratio between cylinders.

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

本実施形態においては、所定の対象気筒の燃料噴射量をアクティブに、すなわち、強制的に増量または減量し、少なくとも燃料噴射量の増量または減量後の対象気筒の出力変動としての回転変動に基づき、ばらつき異常を検出する。   In the present embodiment, the fuel injection amount of a predetermined target cylinder is actively increased, that is, forcibly increased or decreased, and at least based on the rotation fluctuation as the output fluctuation of the target cylinder after the fuel injection quantity is increased or decreased, Detect variation anomalies.

ここで、この回転変動について説明する。回転変動とは、エンジン回転速度あるいはクランクシャフト回転速度の変化をいう。図8には回転変動を説明するための一例としてのタイムチャートを示す。図示例は直列4気筒エンジンの例であり、その点火順序は#1,#3,#4,#2気筒の順である。図8において、(A)はエンジンのクランク角(°CA)を示す。1エンジンサイクルは720(°CA)であり、図には逐次的に検出される複数サイクル分のクランク角が鋸歯状に示されている。図8(B)は、クランクシャフトが所定角度だけ回転するのに要した時間、すなわち回転時間T(s)を示す。ここでは所定角度が30(°CA)であるが、他の値(例えば10(°CA))としてもよい。回転時間Tが長いほど(図中上側に至るほど)エンジン回転速度は遅く、逆に回転時間Tが短いほどエンジン回転速度は速い。この回転時間Tはクランク角センサ52の出力に基づきECU50により検出される。図8(C)は、後に説明する回転時間差ΔTを示す。図中、「正常」とは、いずれの気筒にも空燃比ずれが生じていない正常な場合を示し、「リーンずれ異常」とは、#1気筒のみに例えばインバランス率IB=−30%のリーンずれが生じている異常な場合を示す。リーンずれ異常は例えばインジェクタの噴孔詰まりや開弁不良により生じ得る。   Here, this rotational fluctuation will be described. The rotational fluctuation refers to a change in engine rotational speed or crankshaft rotational speed. FIG. 8 shows a time chart as an example for explaining the rotation fluctuation. The illustrated example is an example of an in-line four-cylinder engine, and the ignition order is the order of # 1, # 3, # 4, and # 2 cylinders. In FIG. 8, (A) shows the crank angle (° CA) of the engine. One engine cycle is 720 (° CA), and the crank angle for a plurality of cycles detected sequentially is shown in a sawtooth shape in the figure. FIG. 8B shows the time required for the crankshaft to rotate by a predetermined angle, that is, the rotation time T (s). Here, the predetermined angle is 30 (° CA), but may be another value (for example, 10 (° CA)). The longer the rotation time T (upward in the figure), the slower the engine rotation speed. Conversely, the shorter the rotation time T, the faster the engine rotation speed. The rotation time T is detected by the ECU 50 based on the output of the crank angle sensor 52. FIG. 8C shows a rotation time difference ΔT described later. In the figure, “normal” indicates a normal case in which no air-fuel ratio shift has occurred in any cylinder, and “lean shift abnormality” indicates that, for example, the imbalance rate IB = −30% is applied only to the # 1 cylinder. An abnormal case in which a lean shift occurs is shown. The lean deviation abnormality can be caused by, for example, clogging of an injector nozzle hole or a poor valve opening.

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

次いで、検出タイミング毎に、当該検出タイミングにおける回転時間T2と、直前の検出タイミングにおける回転時間T1との差(T2−T1)がECUにより算出される。この差が図8(C)に示す回転時間差ΔTであり、ΔT=T2−T1である。   Next, at each detection timing, the ECU calculates a difference (T2−T1) between the rotation time T2 at the detection timing and the rotation time T1 at the immediately preceding detection timing. This difference is the rotation time difference ΔT shown in FIG. 8C, and ΔT = T2−T1.

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

しかしながら、図8(B)に示すように#1気筒がリーンずれ異常の場合、#1気筒を点火させても十分なトルク(出力)が得られず、回転速度が上昇しづらいので、その影響で#3気筒TDCにおける回転時間Tは大きくなっている。それ故、#3気筒TDCにおける回転時間差ΔTは、図8(C)に示すように大きな正の値となる。この#3気筒TDCにおける回転時間および回転時間差をそれぞれ#1気筒の回転時間および回転時間差とし、それぞれT1およびΔT1で表す。他の気筒についても同様である。 However, as shown in FIG. 8B, when the # 1 cylinder has an abnormal lean shift, even if the # 1 cylinder is ignited, a sufficient torque (output) cannot be obtained and the rotational speed is difficult to increase. Thus, the rotation time T in the # 3 cylinder TDC is long. Therefore, the rotation time difference ΔT in the # 3 cylinder TDC is a large positive value as shown in FIG. The rotation time and rotation time difference in the # 3 cylinder TDC are defined as the rotation time and rotation time difference of the # 1 cylinder, respectively, and are represented by T 1 and ΔT 1 , respectively. The same applies to the other cylinders.

次に、#3気筒は正常であるので、#3気筒を点火させたときには回転速度が急峻に上昇する。これにより次の#4気筒TDCのタイミングでは、#3気筒TDCのときに比べ回転時間Tが若干低下しているに過ぎない。それ故、#4気筒TDCにおいて検出された#3気筒の回転時間差ΔT3は、図8(C)に示すように小さな負の値となる。このようにある気筒の回転時間差ΔTが、点火気筒TDC毎に検出される。 Next, since the # 3 cylinder is normal, when the # 3 cylinder is ignited, the rotational speed increases sharply. As a result, at the timing of the next # 4 cylinder TDC, the rotation time T is only slightly reduced compared to that of the # 3 cylinder TDC. Therefore, the rotation time difference ΔT 3 of the # 3 cylinder detected in the # 4 cylinder TDC is a small negative value as shown in FIG. Thus, the rotation time difference ΔT of a certain cylinder is detected for each ignition cylinder TDC.

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

このように、各気筒の回転時間差ΔTは、各気筒の回転変動を表す値であり、各気筒の空燃比ずれ量に相関した値であることが分かる。そこで各気筒の回転時間差ΔTを各気筒の回転変動の指標値つまり回転変動量として用いることができる。各気筒の空燃比ずれ量が大きいほど、各気筒の回転変動は大きくなり、各気筒の回転時間差ΔTは大きくなる。他方、図8(C)に示すように、正常の場合には回転時間差ΔTが常時ゼロ付近である。   Thus, it can be seen that the rotation time difference ΔT of each cylinder is a value representing the rotation fluctuation of each cylinder, and is a value correlated with the air-fuel ratio deviation amount of each cylinder. Therefore, the rotation time difference ΔT of each cylinder can be used as an index value of the rotation fluctuation of each cylinder, that is, the rotation fluctuation amount. As the air-fuel ratio deviation amount of each cylinder increases, the rotational fluctuation of each cylinder increases and the rotation time difference ΔT of each cylinder increases. On the other hand, as shown in FIG. 8C, in the normal case, the rotation time difference ΔT is always near zero.

図8の例ではリーンずれ異常の場合を示したが、逆のリッチずれ異常、すなわち1気筒のみに大きなリッチずれが生じている場合にも、同様の傾向がある。大きなリッチずれが生じた場合、点火しても燃料過多のため燃焼が不十分となり、十分なトルクが得られず、回転変動が大きくなるからである。   In the example of FIG. 8, the case of the lean deviation abnormality is shown, but the same tendency also occurs when the reverse rich deviation abnormality, that is, when a large rich deviation occurs in only one cylinder. This is because when a large rich shift occurs, combustion is insufficient due to excessive fuel even when ignited, and sufficient torque cannot be obtained, resulting in large rotational fluctuations.

次に、図9を参照して、回転変動を表す別の値つまり別の回転変動量の例を説明する。図9(A)は図8(A)と同様にエンジンのクランク角(°CA)を示す。図9(B)は、前記回転時間Tの逆数である角速度ω(rad/s)を示す。ω=1/Tである。当然ながら、角速度ωが大きいほどエンジン回転速度は速く、角速度ωが小さいほどエンジン回転速度は遅い。角速度ωの波形は、回転時間Tの波形を上下反転した形となる。図9(C)は、前記回転時間差ΔTと同様、角速度ωの差である角速度差Δωを示す。角速度差Δωの波形も、回転時間差ΔTの波形を上下反転した形となる。図中の「正常」および「リーンずれ異常」については図8と同様である。   Next, an example of another value representing the rotation fluctuation, that is, another rotation fluctuation amount will be described with reference to FIG. FIG. 9 (A) shows the crank angle (° CA) of the engine as in FIG. 8 (A). FIG. 9B shows an angular velocity ω (rad / s) that is the reciprocal of the rotation time T. ω = 1 / T. As a matter of course, the larger the angular velocity ω, the faster the engine rotational speed, and the smaller the angular velocity ω, the slower the engine rotational speed. The waveform of the angular velocity ω has a shape obtained by vertically inverting the waveform of the rotation time T. FIG. 9C shows an angular velocity difference Δω that is a difference in angular velocity ω, similarly to the rotation time difference ΔT. The waveform of the angular velocity difference Δω also has a shape obtained by vertically inverting the waveform of the rotation time difference ΔT. “Normal” and “lean deviation abnormality” in the figure are the same as those in FIG.

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

次いで、検出タイミング毎に、当該検出タイミングにおける角速度ω2と、直前の検出タイミングにおける角速度ω1との差(ω2−ω1)がECUにより算出される。この差が図9(C)に示す角速度差Δωであり、Δω=ω2−ω1である。   Next, at each detection timing, the ECU calculates a difference (ω2−ω1) between the angular velocity ω2 at the detection timing and the angular velocity ω1 at the immediately preceding detection timing. This difference is an angular velocity difference Δω shown in FIG. 9C, and Δω = ω2−ω1.

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

しかしながら、図9(B)に示すように#1気筒がリーンずれ異常の場合、#1気筒を点火させても十分なトルクが得られず、回転速度が上昇しづらいので、その影響で#3気筒TDCにおける角速度ωは小さくなっている。それ故、#3気筒TDCにおける角速度差Δωは、図9(C)に示すように大きな負の値となる。この#3気筒TDCにおける角速度および角速度差をそれぞれ#1気筒の角速度および角速度差とし、それぞれω1およびΔω1で表す。他の気筒についても同様である。 However, as shown in FIG. 9B, when the # 1 cylinder has an abnormal lean shift, even if the # 1 cylinder is ignited, a sufficient torque cannot be obtained and the rotational speed is difficult to increase. The angular velocity ω in the cylinder TDC is small. Therefore, the angular velocity difference Δω in the # 3 cylinder TDC is a large negative value as shown in FIG. The angular velocity and the angular velocity difference in the # 3 cylinder TDC are the angular velocity and the angular velocity difference of the # 1 cylinder, respectively, and are represented by ω 1 and Δω 1 , respectively. The same applies to the other cylinders.

次に、#3気筒は正常であるので、#3気筒を点火させたときには回転速度が急峻に上昇する。これにより次の#4気筒TDCのタイミングでは、#3気筒TDCのときに比べ角速度ωが若干上昇するに過ぎない。それ故、#4気筒TDCにおいて検出された#3気筒の角速度差Δω3は、図9(C)に示すように小さな正の値となる。このようにある気筒の角速度差Δωが、次点火気筒TDC毎に検出される。 Next, since the # 3 cylinder is normal, when the # 3 cylinder is ignited, the rotational speed increases sharply. As a result, at the timing of the next # 4 cylinder TDC, the angular velocity ω is only slightly increased compared to that of the # 3 cylinder TDC. Therefore, the angular velocity difference Δω 3 of the # 3 cylinder detected in the # 4 cylinder TDC is a small positive value as shown in FIG. 9C. Thus, the angular velocity difference Δω of a certain cylinder is detected for each subsequent ignition cylinder TDC.

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

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

他方、図9(C)に示すように、正常の場合には角速度差Δωが常時ゼロ付近である。逆のリッチずれ異常の場合にも同様の傾向がある点は上述した通りである。   On the other hand, as shown in FIG. 9C, when normal, the angular velocity difference Δω is always near zero. As described above, there is a similar tendency in the case of reverse rich shift abnormality.

次に、ある1気筒の燃料噴射量をアクティブにつまり強制的に増量または減量して当該気筒での空燃比を変化させたときの回転変動量の変化を、図10の概念図を参照して説明する。ただし、この場合、燃料噴射量をアクティブに増量または減量するとき、吸入空気量は変化しないようにスロットルバルブ28等の作動は制御される。   Next, referring to the conceptual diagram of FIG. 10, the change in the rotational fluctuation amount when the fuel injection amount of a certain cylinder is actively increased, that is, forcibly increased or decreased to change the air-fuel ratio in the cylinder. explain. However, in this case, when the fuel injection amount is actively increased or decreased, the operation of the throttle valve 28 and the like is controlled so that the intake air amount does not change.

図10において、横軸はインバランス率IBを示し、縦軸は回転変動量を示す。ここでは、全4気筒のうちのある1気筒のみのインバランス率IBを燃料噴射量を増減させることで変化させ、このときの当該1気筒のインバランス率IBと当該1気筒の回転変動量との関係を線L1にしたがって示す。当該1気筒をアクティブ対象気筒という。他の気筒は全てバランス気筒であり、基準噴射量Qsとしてストイキ相当量を噴射しているものとする。   In FIG. 10, the horizontal axis represents the imbalance rate IB, and the vertical axis represents the amount of rotational fluctuation. Here, the imbalance rate IB of only one cylinder among all four cylinders is changed by increasing or decreasing the fuel injection amount. At this time, the imbalance rate IB of the one cylinder and the rotational fluctuation amount of the one cylinder are changed. Is shown according to line L1. The one cylinder is referred to as an active target cylinder. All the other cylinders are balance cylinders, and the stoichiometric equivalent amount is injected as the reference injection amount Qs.

図10において、アクティブ対象気筒の燃料噴射量がストイキ相当量であるときに相当するインバランス率が0%の線Sから左側に移動するほど、インバランス率IBがプラス方向に増加し、燃料噴射量としては過多すなわちリッチな状態となる。逆に、図10中、インバランス率IBが0%の線Sから右側に移動するほど、インバランス率IBはマイナス方向に増加し(減少し)、燃料噴射量としては過少すなわちリーンな状態となる。また、図10中、上側に移動するほど、回転変動量は大きくなる。   In FIG. 10, the imbalance rate IB increases in the positive direction as the imbalance rate corresponding to the stoichiometric equivalent amount of fuel injection moves to the left from the line S of 0%. The amount is excessive, that is, a rich state. On the contrary, in FIG. 10, the imbalance rate IB increases (decreases) in the negative direction as the imbalance rate IB moves to the right side from the 0% line S, and the fuel injection amount is too small, that is, in a lean state. Become. Also, the amount of fluctuation in rotation increases as the position moves upward in FIG.

特性線L1から理解され得るように、アクティブ対象気筒のインバランス率IBが0%からプラス方向に増加してもマイナス方向に増加しても、アクティブ対象気筒の回転変動量は大きくなる傾向にある。そして、インバランス率IBが0%から離れるほど、特性線L1の傾きが急になり、インバランス率IBの変化量または変化割合に対する回転変動量の変化量または変化割合は大きくなる傾向にある。   As can be understood from the characteristic line L1, even if the imbalance rate IB of the active target cylinder increases from 0% in the positive direction or increases in the negative direction, the rotational fluctuation amount of the active target cylinder tends to increase. . As the imbalance rate IB is further away from 0%, the slope of the characteristic line L1 becomes steeper, and the change amount or change rate of the rotational fluctuation amount with respect to the change amount or change rate of the imbalance rate IB tends to increase.

ここで、図10においてインバランス率IBがプラスの範囲の一部領域を拡大して、図11に示す。なお、図11の線L2は図10の線L1の一部に相当する。   Here, FIG. 11 is an enlarged view of a part of the range where the imbalance rate IB is positive in FIG. Note that the line L2 in FIG. 11 corresponds to a part of the line L1 in FIG.

図11には、アクティブ対象気筒における2つのインバランス率IBの例が線A、Bで表されている。線Aにおけるインバランス率IBaは、ストイキ相当値である0%のインバランス率(図10の線S参照)からプラス方向にずれているが許容範囲内のものの一例である。これに対して、線Bにおけるインバランス率IBbは、線Aにおけるインバランス率IBaよりも燃料噴射量がさらに多い方向にずれていて、許容範囲外のものの一例である。   In FIG. 11, examples of two imbalance rates IB in the active target cylinder are represented by lines A and B. The imbalance rate IBa in the line A is an example of a value that is deviated in the plus direction from the 0% imbalance rate (see the line S in FIG. 10), which is a stoichiometric equivalent value, but within an allowable range. On the other hand, the imbalance rate IBb in the line B is an example of a value outside the allowable range that is shifted in a direction where the fuel injection amount is larger than the imbalance rate IBa in the line A.

ここで、通常運転時にストイキ制御を行っているときのアクティブ対象気筒の状態が線A上の状態である場合を考える。このときに、矢印F1で示すように、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を、所定量Δf1、強制的に増量変更したとする。所定量Δf1は任意に設定されることができるが、例えば、燃料噴射量はインバランス率で約45%相当の増量が図られる。IB=0%の近辺(図11中右端側)では特性線L2の傾きが緩やかであることから、ストイキ制御を行っているときのアクティブ対象気筒の状態が線A上の状態である場合、燃料噴射量を増量変更したときの線A´上の状態における回転変動量Va´は増量前の回転変動量Vaと大きく変わらない。   Here, a case where the state of the active target cylinder when the stoichiometric control is performed during the normal operation is a state on the line A will be considered. At this time, it is assumed that the fuel injection amount of the active target cylinder is forcibly increased by a predetermined amount Δf1, as indicated by an arrow F1. Although the predetermined amount Δf1 can be arbitrarily set, for example, the fuel injection amount is increased by about 45% as an imbalance rate. In the vicinity of IB = 0% (the right end side in FIG. 11), the slope of the characteristic line L2 is gentle. Therefore, when the state of the active target cylinder during the stoichiometric control is the state on the line A, the fuel The rotational fluctuation amount Va ′ in the state on the line A ′ when the injection amount is increased is not significantly different from the rotational fluctuation amount Va before the increase.

他方、ストイキ制御を行っているときのアクティブ対象気筒の状態が既に線B上の状態である場合を考える。このとき、アクティブ対象気筒においては既に許容範囲を超えるリッチずれが生じており、そのインバランス率IBbは比較的大きなプラス側の値になっている。例えば、線Bでのインバランス率IBbは、インバランス率で約60%のリッチずれに相当する。この状態から矢印F2で示すように、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を同一所定量Δf1だけ、強制的に増量したとすると、燃料噴射量を増量変更したときの線B´を含む領域では特性線L2の傾きが急であることから、増量後の回転変動量Vb´は増量前の回転変動量Vbよりかなり大きく、増量前後の回転変動量の差(Vb´―Vb)は大きくなる。すなわちこのような燃料噴射量の増量により、アクティブ対象気筒の回転変動は十分に大きくなる。   On the other hand, a case where the state of the active target cylinder when performing the stoichiometric control is already on the line B will be considered. At this time, a rich shift exceeding the allowable range has already occurred in the active target cylinder, and the imbalance rate IBb is a relatively large positive value. For example, the imbalance rate IBb on the line B corresponds to a rich shift of about 60% in terms of the imbalance rate. As indicated by an arrow F2 from this state, if the fuel injection amount of the active target cylinder is forcibly increased by the same predetermined amount Δf1, the characteristic line in the region including the line B ′ when the fuel injection amount is increased is changed. Since the inclination of L2 is steep, the rotation fluctuation amount Vb ′ after the increase is considerably larger than the rotation fluctuation amount Vb before the increase, and the difference (Vb′−Vb) between the rotation fluctuation amounts before and after the increase is large. That is, the increase in the fuel injection amount increases the rotational fluctuation of the active target cylinder sufficiently.

よって、アクティブ対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量増量変更したときの少なくとも増量後のアクティブ対象気筒の回転変動量に基づき、ばらつき異常を検出することが可能である。例えば、増量後の回転変動量の大きさ(例えば|Vb´|)が所定量よりも大きいときにはばらつき異常があると判断することができる。さらに、複数サイクルに関してアクティブ対象気筒に関して求めた回転変動量の平均値または統計処理して求めた値を、回転変動量として、所定量と比較することで、気筒間空然比ばらつき異常があるか否かが判断されてもよい。このように、燃料噴射量の増量により、気筒間空然比ばらつき異常があるときにはそれを顕著に燃焼室での燃料つまり混合気の燃焼状態に反映させて、その結果を回転変動量として検出して、該回転変動量に基づいて気筒間空然比ばらつき異常を検出することができる。   Accordingly, it is possible to detect a variation abnormality based on at least the rotational fluctuation amount of the active target cylinder after the increase when the fuel injection amount of the active target cylinder is forcibly changed by a predetermined amount. For example, when the magnitude of the rotational fluctuation amount after the increase (for example, | Vb ′ |) is larger than a predetermined amount, it can be determined that there is a variation abnormality. Furthermore, whether there is an abnormality in the air-to-cylinder air-fuel ratio variation by comparing the average value of the rotation fluctuation amount obtained for the active target cylinder for a plurality of cycles or the value obtained by statistical processing with a predetermined amount as the rotation fluctuation amount. It may be determined whether or not. As described above, when there is an abnormality in the air-fuel ratio variation between cylinders due to the increase in the fuel injection amount, it is reflected in the combustion state of the fuel in the combustion chamber, that is, the air-fuel mixture, and the result is detected as the rotational fluctuation amount. Thus, it is possible to detect an abnormality in variation in the air-fuel ratio between cylinders based on the rotation fluctuation amount.

なお、上記説明では、燃料噴射量を所定量分だけ強制的に増量変更させる制御(燃料噴射量増量制御)を行って、気筒間空然比ばらつき異常を検出した。これは、インバランス気筒で燃料噴射量が多い側にずれているときに有効である。   In the above description, control for forcibly changing the fuel injection amount by a predetermined amount (fuel injection amount increase control) is performed to detect an abnormality in the air-fuel ratio variation between cylinders. This is effective when the imbalance cylinder is shifted to the side where the fuel injection amount is large.

逆に、インバランス気筒で燃料噴射量が少ない側にずれているときには、燃料噴射量を所定量Δf2分だけ強制的に減量変更させる制御(燃料噴射量減量制御)を行って、ばらつき異常を検出することが有効である。このインバランス率が負の領域で強制減量を行う場合も、上記の場合から理解できるので、その説明は省略される。ただし、燃料噴射量減量制御における減量量(大きさ)Δf2は燃料噴射量増量制御における増量量(大きさ)Δf1よりも少ないことが好ましい。これは、リーンずれ異常気筒に対しあまりに多くの減量を行ってしまうと失火の虞があるからである。ただし、燃料噴射量の減量(または増量)により失火を生じさせ、そのときの出力変動に基づいてばらつき異常を検出することを本発明は排除しない。所定量Δf2は任意に設定され得るが、例えば、燃料噴射量はインバランス率で約15%相当の減量がなされ得る。なお、燃料噴射量増量制御を実行して気筒間空然比ばらつき異常を検出するための閾値である上記所定値と、燃料噴射量減量制御を実行して気筒間空然比ばらつき異常を検出するための閾値である所定値は同じであっても異なってもよい。   On the other hand, when the fuel injection amount is shifted to the small side in the imbalance cylinder, control is performed to forcibly change the fuel injection amount by a predetermined amount Δf2 (fuel injection amount reduction control) to detect variation abnormality. It is effective to do. The case where forced reduction is performed in a region where the imbalance rate is negative can also be understood from the above case, and thus the description thereof is omitted. However, the amount of reduction (size) Δf2 in the fuel injection amount reduction control is preferably smaller than the amount of increase (size) Δf1 in the fuel injection amount increase control. This is because if too much weight reduction is performed on the lean deviation abnormal cylinder, there is a risk of misfire. However, the present invention does not exclude detecting a variation abnormality based on output fluctuation at that time by causing a misfire by reducing (or increasing) the fuel injection amount. Although the predetermined amount Δf2 can be set arbitrarily, for example, the fuel injection amount can be reduced by an imbalance rate equivalent to about 15%. The above-mentioned predetermined value, which is a threshold value for detecting an abnormality in variation in air-fuel ratio between cylinders by executing fuel injection amount increase control, and detecting an abnormality in air-fuel ratio variation between cylinders by executing fuel injection amount reduction control. The predetermined value, which is a threshold value, may be the same or different.

なお、燃料噴射量の増量制御や減量制御は、全気筒一律且つ同時に適用されることが可能であり、この場合、所定の対象気筒は全気筒である。しかし、これらの燃料噴射量変更制御は、一部の気筒である所定の対象気筒のみに一時に適用され、順次、燃料噴射量変更制御が適用される対象気筒が他の気筒に移行されてもよい。   The fuel injection amount increase control and the decrease control can be applied to all cylinders uniformly and simultaneously. In this case, the predetermined target cylinder is all cylinders. However, the fuel injection amount change control is applied to only a predetermined target cylinder that is a part of the cylinders at a time, and even if the target cylinder to which the fuel injection amount change control is applied is sequentially transferred to another cylinder. Good.

以上述べたように、気筒間空燃比ばらつき異常を検出するためには、上記したように、燃料噴射量を強制的に増量変更または減量変更させる制御つまり燃料噴射量変更制御を行って回転変動量を大きくすることが有効である。一方、かかる燃料噴射量変更制御を行うのと同時に、空燃比をストイキなどの所定の目標空燃比に追従させる空燃比フィードバック制御や空燃比学習制御を実行すると、燃料噴射量変更制御により変更された燃料噴射量をも含めて空燃比フィードバック制御され、その値が学習される。その結果として、後述するように、ばらつき異常の正しい検出ができなくなることが判明した。また、燃料噴射量変更制御が終了して通常の空燃比フィードバック制御や空燃比学習制御に戻ったときに、この通常時と異なる燃料噴射量変更制御時に学習された学習値が通常時の空燃比フィードバック制御に反映され、排気エミッションの悪化が生じたりすることが判明した。   As described above, in order to detect an abnormality in the air-fuel ratio variation between cylinders, as described above, the control for forcibly changing the fuel injection amount or changing the fuel injection amount, that is, the fuel injection amount change control is performed to change the rotational fluctuation amount. It is effective to increase. On the other hand, when the air-fuel ratio feedback control or the air-fuel ratio learning control for causing the air-fuel ratio to follow a predetermined target air-fuel ratio such as stoichiometry is executed simultaneously with the fuel injection amount change control, the fuel injection amount change control is changed. The air-fuel ratio feedback control including the fuel injection amount is performed, and the value is learned. As a result, as will be described later, it has been found that a variation abnormality cannot be correctly detected. Further, when the fuel injection amount change control is finished and the routine returns to the normal air-fuel ratio feedback control or the air-fuel ratio learning control, the learned value learned during the fuel injection amount change control different from the normal time is the normal air-fuel ratio. It has been found that exhaust emission is reflected in feedback control.

以下、これらの点につき図12を参照して説明する。図12は、目標空燃比と各気筒への燃料噴射量と触媒前センサ42及び触媒後センサ44の出力する電圧信号との関係を説明する図である。図12の(A)行は、全気筒の燃料噴射量がストイキ相当量Qstの場合、(B)行は#1気筒のみ燃料噴射量がストイキ相当量Qstより40%分増量変更された場合、(C)行は燃料噴射量が(B)から一律に10%ずつ減量補正すべくフィードバック制御された場合、及び(D)行は燃料噴射量は(B)行と同じであるが、目標空燃比が変更される場合を示し、そして(イ)列は各気筒への燃料噴射量、(ロ)列は目標空燃比と触媒前センサ42の出力する電圧信号、(ハ)列は同じく目標空燃比と触媒後センサ44の出力する電圧信号とを示している。そして、図12の(ロ)列及び(ハ)列において、目標空燃比が破線で示され、電圧信号が実線で示されている。   Hereinafter, these points will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship among the target air-fuel ratio, the fuel injection amount to each cylinder, and the voltage signals output from the pre-catalyst sensor 42 and the post-catalyst sensor 44. In FIG. 12, (A) row shows the case where the fuel injection amount of all the cylinders is the stoichiometric equivalent amount Qst, and (B) row shows the case where the fuel injection amount is changed by 40% from the stoichiometric equivalent amount Qst only for the # 1 cylinder. Line (C) is feedback controlled so that the fuel injection amount is uniformly reduced by 10% from (B), and line (D) is the same as line (B), but the target empty (B) column is the target air-fuel ratio and the voltage signal output from the pre-catalyst sensor 42, and (c) column is the target empty. The fuel ratio and the voltage signal output from the post-catalyst sensor 44 are shown. Then, in columns (b) and (c) of FIG. 12, the target air-fuel ratio is indicated by a broken line, and the voltage signal is indicated by a solid line.

ここで、図12の(A)、(イ)は、異常発生前で且つ各気筒の燃料噴射量が正常な場合の各気筒の燃料噴射量を示している。この場合、破線で示される目標空燃比はストイキであり、このストイキ制御の結果、各気筒の燃料噴射量はストイキ相当量Qstとなっている。このストイキ相当量Qstが前述の基準噴射量Qsであり、#1,#2,#3,#4気筒のインバランス率は図示されるように±0%である。なお、この場合、触媒前センサ42の出力電圧Vfはストイキ相当値Vreffにほぼ等しく、触媒後センサ44の出力電圧Vrはストイキ相当値Vrefrにほぼ等しい。   Here, (A) and (A) in FIG. 12 show the fuel injection amount of each cylinder when the fuel injection amount of each cylinder is normal before the occurrence of abnormality. In this case, the target air-fuel ratio indicated by the broken line is stoichiometric. As a result of the stoichiometric control, the fuel injection amount of each cylinder is the stoichiometric equivalent amount Qst. This stoichiometric amount Qst is the above-described reference injection amount Qs, and the imbalance rate of the # 1, # 2, # 3, and # 4 cylinders is ± 0% as shown in the figure. In this case, the output voltage Vf of the pre-catalyst sensor 42 is substantially equal to the stoichiometric equivalent value Vreff, and the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 44 is substantially equal to the stoichiometric equivalent value Vrefr.

次に、図12の(B)、(イ)は、対象気筒に対し燃料噴射量を強制的に所定量増量変更した時点における各気筒の燃料噴射量を示す。この場合、#1気筒の燃料噴射量がストイキ相当量Qstより40%分多く、他の#2,#3,#4気筒の燃料噴射量はストイキ相当量Qstとなっている。例えば図示されるように、#1気筒のインバランス率は+40%であり、#2,#3,#4気筒のインバランス率は±0%である。   Next, FIGS. 12B and 12A show the fuel injection amounts of the respective cylinders when the fuel injection amount is forcibly changed by a predetermined amount to the target cylinder. In this case, the fuel injection amount of the # 1 cylinder is 40% larger than the stoichiometric equivalent amount Qst, and the fuel injection amounts of the other # 2, # 3, and # 4 cylinders are the stoichiometric equivalent amount Qst. For example, as shown in the figure, the imbalance rate of the # 1 cylinder is + 40%, and the imbalance rates of the # 2, # 3, and # 4 cylinders are ± 0%.

この状態では、触媒前センサ42に供給されるトータルガス(全気筒分の排気ガス)の空燃比はリッチ状態であるから、触媒前センサ42の出力電圧Vfはストイキ相当値Vreffより10%分リッチ側(図12(B)、(ロ)の10%upVreff参照)となり、同様に、触媒後センサ44の出力電圧Vrもストイキ相当値Vrefrよりリッチ側(図12(B)、(ハ)のVrefr参照)となる。すなわち、#1気筒のみ40%のリッチずれが生じても、触媒前センサ42に対する影響は40%を全気筒数4で除した10%であり、触媒前センサ42からは10%のリッチずれが生じたという情報が得られる。この情報に基づき、ECU50はストイキ制御により、全気筒の燃料噴射量を一律に10%ずつ減量補正すべくフィードバック制御するのである。   In this state, since the air-fuel ratio of the total gas (exhaust gas for all cylinders) supplied to the pre-catalyst sensor 42 is in a rich state, the output voltage Vf of the pre-catalyst sensor 42 is 10% richer than the stoichiometric equivalent value Vref. Similarly, the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 44 is also richer than the stoichiometric equivalent value Vrefr (see Vrefr in FIGS. 12B and 12C). Reference). That is, even if a rich displacement of 40% occurs only in the # 1 cylinder, the influence on the pre-catalyst sensor 42 is 10% obtained by dividing 40% by the total number of cylinders 4, and the rich displacement of 10% from the pre-catalyst sensor 42 Information that it has occurred is obtained. Based on this information, the ECU 50 performs feedback control so that the fuel injection amounts of all the cylinders are uniformly reduced by 10% by stoichiometric control.

この減量補正が開始されてある程度時間が経過すると、各気筒の燃料噴射量は図12の(C)、(イ)に示す如く変化し、#1気筒の燃料噴射量はストイキ相当量Qstに対し30%相当多いリッチ状態、他の#2,#3,#4気筒の燃料噴射量はストイキ相当量Qstに対し10%相当少ないリーン状態となる。言い換えれば、図示されるように、#1気筒のインバランス率は+30%であり、#2,#3,#4気筒のインバランス率は-10%となる。そして、触媒前センサ42の出力電圧Vfはストイキ相当値Vreff、触媒後センサ44の出力電圧Vrはストイキ相当値Vrefrに戻る(図12の(C)、(ロ)及び(ハ)のVf及びVr参照)。   When a certain amount of time has elapsed since the start of the reduction correction, the fuel injection amount of each cylinder changes as shown in FIGS. 12C and 12A, and the fuel injection amount of the # 1 cylinder is compared to the stoichiometric equivalent amount Qst. The fuel injection amount of the other cylinders # 2, # 3, and # 4 is in a lean state that is substantially 10% less than the stoichiometric equivalent amount Qst. In other words, as shown in the figure, the imbalance rate of the # 1 cylinder is + 30%, and the imbalance rates of the # 2, # 3, and # 4 cylinders are -10%. The output voltage Vf of the pre-catalyst sensor 42 returns to the stoichiometric equivalent value Vreff, and the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 44 returns to the stoichiometric equivalent value Vrefr (Vf and Vr in FIGS. 12C, 12B, and 12C). reference).

このように、気筒間空燃比ばらつき異常を検出するために、対象気筒に対し燃料噴射量を強制的に所定量変更させる制御を行ったとしても、目標空燃比をストイキとする空燃比フィードバック制御を継続する限り、その対象気筒を含む他の気筒に対する燃料噴射量が所望のようには維持されず(すなわち、図12の(B)、(イ)の状態には維持されず)、結果的に気筒間の空燃比ばらつき異常を正しく検出することができないのである。   As described above, in order to detect the variation in the air-fuel ratio between the cylinders, the air-fuel ratio feedback control with the target air-fuel ratio as stoichiometric is performed even if the target cylinder is controlled to forcibly change the fuel injection amount by a predetermined amount. As long as it continues, the fuel injection amount for the other cylinders including the target cylinder is not maintained as desired (that is, not maintained in the states (B) and (b) in FIG. 12), and as a result It is not possible to correctly detect abnormality in air-fuel ratio variation between cylinders.

そこで、このときの空燃比フィードバック制御では、ここではストイキである所定の目標空燃比から、燃料噴射量変更制御における所定の対象気筒の燃料噴射量の変更量に応じた量、図12(D)、(ロ)に示すように、目標空燃比を変更する(ズラす)ようにしている。すなわち、目標空燃比をストイキより10%リッチ側にしている。これにより燃料噴射量を所望の状態に維持することができる。   Therefore, in the air-fuel ratio feedback control at this time, the amount corresponding to the change amount of the fuel injection amount of the predetermined target cylinder in the fuel injection amount change control from the predetermined target air-fuel ratio, which is stoichiometric here, is shown in FIG. As shown in (b), the target air-fuel ratio is changed. That is, the target air-fuel ratio is made 10% richer than stoichiometric. As a result, the fuel injection amount can be maintained in a desired state.

ところで、目標空燃比は変更されたとしても、図12(D)、(イ)における燃料噴射量は、対象気筒及び他の気筒をも含めて、図12(B)、(イ)と同じであり、上述のように、触媒前センサ42の出力電圧Vfはストイキ相当値Vreffより10%分リッチ側となり、同様に、触媒後センサ44の出力電圧Vrもストイキ相当値Vrefrより10%分リッチ側となってしまう(図12(D)、(ロ)及び(ハ)のVf及びVr参照)。   By the way, even if the target air-fuel ratio is changed, the fuel injection amounts in FIGS. 12D and 12A are the same as those in FIGS. 12B and 12A, including the target cylinder and other cylinders. Yes, as described above, the output voltage Vf of the pre-catalyst sensor 42 is 10% richer than the stoichiometric equivalent value Vref, and similarly, the output voltage Vr of the post-catalyst sensor 44 is 10% richer than the stoichiometric equivalent value Vrefr. (See Vf and Vr in FIGS. 12D, 12B, and 12C).

この結果、触媒後センサ44からは10%のリッチずれが生じたという触媒後センサ出力差ΔVr(=Vrefr−Vr)の情報が得られ、ECU50は前述のように、その積算値に基づき求められる触媒後センサ学習値ΔVrgを更新記憶すなわち学習する。したがって、燃料噴射量変更制御が終了して、通常の空燃比フィードバック制御や空燃比学習制御に戻ったときに、このような通常時と異なる学習値が空燃比フィードバック制御に反映されてしまい、排気エミッションの悪化が生じたりする。   As a result, post-catalyst sensor output difference ΔVr (= Vrefr−Vr) information indicating that a 10% rich shift has occurred is obtained from the post-catalyst sensor 44, and the ECU 50 is obtained based on the integrated value as described above. The post-catalyst sensor learning value ΔVrg is updated and stored, that is, learned. Therefore, when the fuel injection amount change control is completed and the routine returns to the normal air-fuel ratio feedback control or the air-fuel ratio learning control, such a learning value different from the normal time is reflected in the air-fuel ratio feedback control, and the exhaust gas Deterioration of emissions may occur.

そこで、以下に説明する実施形態では、上述の気筒間空燃比ばらつき異常を検出するために燃料噴射量の強制的な増量や減量制御(以下、アクティブ燃料噴射制御と称す)を実行するのに対応させて、学習制御を停止あるいは禁止するようにして、通常制御に復帰した際の排気エミッションの悪化が生じないようにしている。   Therefore, in the embodiment described below, it is possible to perform forced increase or decrease control of the fuel injection amount (hereinafter referred to as active fuel injection control) in order to detect the above-described abnormal variation in the air-fuel ratio between cylinders. Thus, the learning control is stopped or prohibited so that the exhaust emission does not deteriorate when returning to the normal control.

ここで、その制御ルーチンの一例を、図13のフローチャートを参照して説明する。この制御ルーチンは、ECU50により所定の周期毎に繰り返し実行される。すなわち、制御がスタートすると、ステップS1301でアクティブ燃料噴射制御を実行するための所定条件が成立しているか否かが判定される。ここで、所定条件としては、エンジン始動後の所定の運転状態、例えば、エンジン冷却水温が所定温度(例えば70℃)以上であること、負荷(例えば、吸入空気量)が所定範囲(例えば、15〜50g/s)内にあること、エンジン回転速度が所定速度域(例えば、1500rpm〜2000rpm)にあることの全てを満たすことなどであってもよい。   Here, an example of the control routine will be described with reference to the flowchart of FIG. This control routine is repeatedly executed by the ECU 50 at predetermined intervals. That is, when the control is started, it is determined in step S1301 whether or not a predetermined condition for executing the active fuel injection control is satisfied. Here, as the predetermined condition, a predetermined operation state after the engine is started, for example, the engine coolant temperature is not less than a predetermined temperature (for example, 70 ° C.), and the load (for example, intake air amount) is in a predetermined range (for example, 15 It may be within a range of ˜50 g / s) or satisfy all of that the engine rotation speed is in a predetermined speed range (for example, 1500 rpm to 2000 rpm).

ステップS1301での判定の結果、アクティブ燃料噴射制御条件が満たされていなければ、この制御ルーチンは一旦終了される。そして、満たされているとき(YES)はステップS1302に進み、アクティブ燃料噴射制御が実行中であるか否かが判定される。アクティブ燃料噴射制御が実行中でないときはステップS1303に進み、実行中であるときはステップS1304に進む。   If the result of determination in step S1301 is that the active fuel injection control condition is not satisfied, this control routine is temporarily terminated. When the condition is satisfied (YES), the process proceeds to step S1302, and it is determined whether or not the active fuel injection control is being executed. When the active fuel injection control is not being executed, the process proceeds to step S1303, and when it is being executed, the process proceeds to step S1304.

アクティブ燃料噴射制御が実行中でないときに進むステップS1303においては、通常は、上記したように触媒コンバータ40での排気浄化をより好適に行うために、排気空燃比がストイキに追従するようにストイキを目標空燃比として、空燃比フィードバック制御が実行されると共に、上述のような空燃比学習制御が実行される。   In step S1303, which proceeds when the active fuel injection control is not being executed, normally, in order to perform exhaust gas purification in the catalytic converter 40 more appropriately as described above, the stoichiometry is performed so that the exhaust air-fuel ratio follows the stoichiometry. As the target air-fuel ratio, air-fuel ratio feedback control is executed, and the above-described air-fuel ratio learning control is executed.

なお、ステップS1302で実行される、又は実行されているアクティブ燃料噴射制御では、上述のように増量又は減量変更した燃料噴射量が算出される。この変更量の算出は、エンジン回転速度およびエンジン負荷に基づいて、予め記憶装置に記憶された燃料噴射量変更用のデータを検索することで実行される。なお、所定の演算式に基づいて所定の演算が行われてもよい。例えば、変更量として40%、45%などの増量用変更量が算出される。なお、この変更量はそのように可変とされずに一定とされてもよい。そして、対象気筒の燃料噴射量がその変更量に基づいて変更される。例えば、対象気筒が#1の気筒であるときは、その気筒の基本制御用つまり通常制御用に算出された燃料噴射量に、算出された変更量が加えられて、これにより燃料噴射量変更制御における燃料噴射量が定められる。例えば、変更量として40%が定められたときは、変更後の燃料噴射量は基準噴射量の140%になる。なお、ここでは、基準噴射量は、ストイキ相当量である。   Note that in the active fuel injection control that is executed or is executed in step S1302, the fuel injection amount that is increased or decreased as described above is calculated. The calculation of the change amount is executed by searching for data for changing the fuel injection amount stored in advance in the storage device based on the engine speed and the engine load. A predetermined calculation may be performed based on a predetermined calculation formula. For example, a change amount for increase such as 40% or 45% is calculated as the change amount. It should be noted that the amount of change may be constant instead of being variable. Then, the fuel injection amount of the target cylinder is changed based on the change amount. For example, when the target cylinder is the # 1 cylinder, the calculated change amount is added to the fuel injection amount calculated for the basic control, that is, the normal control of the cylinder, and thereby the fuel injection amount change control is performed. The fuel injection amount at is determined. For example, when 40% is set as the change amount, the changed fuel injection amount is 140% of the reference injection amount. Here, the reference injection amount is a stoichiometric amount.

そして、アクティブ燃料噴射制御が実行中であるときに進むステップS1304においては、この目標空燃比をストイキから変更して、空燃比フィードバック制御が実行されると共に、上述のような学習制御は停止ないしは禁止される。すなわち、この目標空燃比の変更は、ステップS1302において実行中であるとされたアクティブ燃料噴射制御での所定の対象気筒の燃料噴射量の変更量に対応させて行われる。例えば、対象気筒が#1の気筒であり、この対象気筒への燃料噴射量が所定の割合(本実施形態では40%)増量されて変更される場合には、この変更割合である40%増量分を全気筒数(本実施形態では4)で除して得られる平均割合(すなわち、本実施形態では10%)だけ空燃比フィードバック制御における制御中心つまり目標空燃比を変更する(ズラす)ことによって行われる。具体的には、ストイキの空燃比を14.6とすると、この場合、変更後の目標空燃比はストイキ空燃比より10%リッチの空燃比(すなわち、13.1)として算出される。   In step S1304, which is advanced when active fuel injection control is being executed, the target air-fuel ratio is changed from stoichiometric, air-fuel ratio feedback control is executed, and learning control as described above is stopped or prohibited. Is done. In other words, the change of the target air-fuel ratio is performed in correspondence with the change amount of the fuel injection amount of the predetermined target cylinder in the active fuel injection control that is determined to be being executed in step S1302. For example, when the target cylinder is the # 1 cylinder and the fuel injection amount to the target cylinder is increased and changed by a predetermined ratio (40% in the present embodiment), the change ratio is increased by 40%. The control center in the air-fuel ratio feedback control, that is, the target air-fuel ratio is changed (shifted) by an average ratio (that is, 10% in this embodiment) obtained by dividing the number by the total number of cylinders (4 in this embodiment). Is done by. Specifically, assuming that the stoichiometric air-fuel ratio is 14.6, in this case, the changed target air-fuel ratio is calculated as an air-fuel ratio that is 10% richer than the stoichiometric air-fuel ratio (that is, 13.1).

そして、この変更後の目標空燃比(例えば、ストイキ空燃比より10%リッチの空燃比)へのフィードバック制御においては、触媒前センサ42の出力Vfと変更後の空燃比(すなわち、13.1)に相当するセンサ出力Vreff‘(図2参照)との差、即ち触媒前センサ出力差ΔVf=Vf−Vreff’が算出される。さらに、この触媒前センサ出力差ΔVfに基づき、前述のように、図4に示したようなマップから主空燃比補正量(補正係数)Kfが算出され、インジェクタ2から噴射すべき最終的な燃料噴射量即ち最終噴射量Qfnlが求められることになる。しかし、この変更後の目標空燃比へのフィードバック制御は、所定の対象気筒の燃料噴射量の変更分に対応した分だけ所定の目標空燃比から変更された変更後目標空燃比へのフィードバック制御であるから、所定の対象気筒に対しては変更分を確実に含んだ燃料噴射量となり、前述のように他の気筒がリーンとなるようなことが防止される。   In the feedback control to the target air-fuel ratio after the change (for example, the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio), the output Vf of the pre-catalyst sensor 42 and the air-fuel ratio after the change (that is, 13.1) Is calculated, that is, the pre-catalyst sensor output difference ΔVf = Vf−Vref ′. Further, as described above, the main air-fuel ratio correction amount (correction coefficient) Kf is calculated from the map as shown in FIG. 4 based on the pre-catalyst sensor output difference ΔVf, and the final fuel to be injected from the injector 2. The injection amount, that is, the final injection amount Qfnl is obtained. However, the feedback control to the target air-fuel ratio after the change is a feedback control to the post-change target air-fuel ratio changed from the predetermined target air-fuel ratio by an amount corresponding to the change in the fuel injection amount of the predetermined target cylinder. Therefore, the fuel injection amount surely includes the change amount for the predetermined target cylinder, and the other cylinders are prevented from becoming lean as described above.

特に、この変更後の目標空燃比へのフィードバック制御中は、前述したような触媒後センサ44の出力Vrに基づく学習制御は禁止される。この場合、触媒後センサ学習値ΔVrg及び補助空燃比補正量Krは更新されず、燃料噴射量変更制御開始時の値に維持される。よって、燃料噴射量変更制御後に通常制御に戻った際に、燃料噴射量変更制御開始時の触媒後センサ学習値ΔVrg及び補助空燃比補正量Krの値からフィードバック制御が開始されて排気エミッションの悪化が防止される。 なお、上記実施形態では、燃料噴射量変更制御により燃料噴射量を所定量変更し始めると実質的に同時に空燃比フィードバック制御の目標空燃比をその変更量に応じて変化させた(ズラした)。しかし、燃料噴射量変更制御により燃料噴射量を所定量変更し始めた後、所定期間経過後に、空燃比フィードバック制御の目標空燃比を変更するようにしてもよい。所定期間経過前に各気筒の燃料噴射量が所望の状態に維持されていることがあるからである。   In particular, during the feedback control to the target air-fuel ratio after this change, the learning control based on the output Vr of the post-catalyst sensor 44 as described above is prohibited. In this case, the post-catalyst sensor learning value ΔVrg and the auxiliary air-fuel ratio correction amount Kr are not updated and are maintained at the values at the start of the fuel injection amount change control. Therefore, when returning to the normal control after the fuel injection amount change control, the feedback control is started from the values of the post-catalyst sensor learning value ΔVrg and the auxiliary air-fuel ratio correction amount Kr at the start of the fuel injection amount change control, and the exhaust emission deteriorates. Is prevented. In the above embodiment, the target air-fuel ratio of the air-fuel ratio feedback control is changed (shifted) according to the change amount substantially simultaneously with the start of changing the fuel injection amount by the fuel injection amount change control. However, the target air-fuel ratio of the air-fuel ratio feedback control may be changed after a predetermined period has elapsed after starting to change the fuel injection amount by the fuel injection amount change control. This is because the fuel injection amount of each cylinder may be maintained in a desired state before the predetermined period has elapsed.

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は、種々の形式の2つ以上の気筒を有する多気筒エンジンに適用され得、ポート噴射形式のエンジンのみならず、筒内噴射形式のエンジン、ガスを燃料として用いるエンジンなどにも適用され得る。また、学習制御は、上記実施形態で説明した触媒後センサ学習値ΔVrg及び補助空燃比補正量Krを学習するものに限らず、広くフィードバック制御に関する学習値を学習するものであってもよい。   Although the present invention has been described based on the above embodiment, the present invention can be applied to a multi-cylinder engine having two or more cylinders of various types, and not only a port injection type engine but also an in-cylinder injection. The present invention can also be applied to a type engine, an engine using gas as a fuel, and the like. Further, the learning control is not limited to learning the post-catalyst sensor learning value ΔVrg and the auxiliary air-fuel ratio correction amount Kr described in the above embodiment, and may be a learning value for feedback control widely.

10 内燃機関(エンジン)
32 インジェクタ
40 触媒コンバータ
42 触媒前センサ
44 触媒後センサ
52 クランク角センサ
54 アクセル開度センサ
10 Internal combustion engine
32 Injector 40 Catalytic converter 42 Pre-catalyst sensor 44 Post-catalyst sensor 52 Crank angle sensor 54 Accelerator opening sensor

Claims (2)

排気通路に設けられた空燃比検出手段の出力に基づいて空燃比を所定の目標空燃比に制御する空燃比フィードバック制御手段と、
この空燃比フィードバック制御の実行中に学習制御する学習制御手段と、
1つ以上の気筒を含む所定の対象気筒の燃料噴射量を強制的に所定量変更する燃料噴射量変更制御を実行する燃料噴射量変更制御手段と、
前記所定の対象気筒に対して前記燃料噴射量変更制御が実行されたとき、少なくとも当該変更後の前記所定の対象気筒の回転変動に基づき気筒間空燃比ばらつき異常を検出する検出手段と、
を備える多気筒内燃機関において、
空燃比フィードバック制御中に前記燃料噴射量変更制御手段による燃料噴射量変更制御が実行されるとき、前記学習制御手段による学習制御を停止することを特徴とする多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。
Air-fuel ratio feedback control means for controlling the air-fuel ratio to a predetermined target air-fuel ratio based on the output of the air-fuel ratio detection means provided in the exhaust passage;
Learning control means for performing learning control during execution of the air-fuel ratio feedback control;
Fuel injection amount change control means for executing fuel injection amount change control for forcibly changing the fuel injection amount of a predetermined target cylinder including one or more cylinders by a predetermined amount;
Detecting means for detecting an abnormality in the air-fuel ratio variation between cylinders based on at least the rotational fluctuation of the predetermined target cylinder after the change when the fuel injection amount change control is executed for the predetermined target cylinder;
In a multi-cylinder internal combustion engine comprising
When the fuel injection amount change control by the fuel injection amount change control means is executed during the air-fuel ratio feedback control, the learning control by the learning control means is stopped. Anomaly detection device.
前記燃料噴射量変更制御手段による燃料噴射量変更制御が実行されるときに、該燃料噴射量変更制御における該所定の対象気筒の燃料噴射量の変更量に対応した分、前記空燃比フィードバック制御における目標空燃比を前記所定の目標空燃比から変更後目標空燃比に変更する目標空燃比変更手段をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置。   When the fuel injection amount change control by the fuel injection amount change control means is executed, an amount corresponding to the amount of change in the fuel injection amount of the predetermined target cylinder in the fuel injection amount change control is the amount in the air-fuel ratio feedback control. 2. The inter-cylinder air-fuel ratio variation abnormality detecting device for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1, further comprising target air-fuel ratio changing means for changing the target air-fuel ratio from the predetermined target air-fuel ratio to a post-change target air-fuel ratio. .
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