JP2013119809A - 内燃機関のインバランス検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フューエルカット後のリッチ空燃比制御を行う場合に、回転変動に基づくインバランス検出機会が確保され難くなる弊害を抑制することができる内燃機関のインバランス検出装置を提供する。
【解決手段】複数の気筒を有する内燃機関１において、ＥＣＵ６０は、内燃機関１のフューエルカットの後に内燃機関１の空燃比をリッチ空燃比とするＦ／Ｃ後リッチ制御を実行する。内燃機関１の回転変動に基づいて気筒間空燃比インバランス検出を行う。Ｆ／Ｃ後リッチ制御によるリッチ空燃比制御中は、気筒間空燃比インバランス検出を停止する。Ｆ／Ｃ後リッチ制御によるリッチ空燃比制御の開始後に、リッチ空燃比制御の期間が所定値Ａに達したか否かを判定する。リッチ空燃比制御の期間が所定値Ａに達したときは、Ｆ／Ｃ後リッチ制御を終了させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関のインバランス検出装置に関する。

従来、例えば、特開平７−２７９７３２号公報に開示されているように、内燃機関の回転変動（回転速度変動）を算入して各種演算を行うことにより、内燃機関の気筒間の空燃比のインバランスを検出する内燃機関のインバランス検出装置が知られている。以下、内燃機関の気筒間の空燃比のインバランスを、簡単に「インバランス」とも称す。

特開平７−２７９７３２号公報

回転変動に基づく気筒間空燃比インバランス検出を行うにあたっては、まず、その根拠とすべき回転変動を検出することが必要である。しかしながらインバランス異常時の回転変動が表れにくい運転状態が存在するため、そのような運転状態での運転中には、気筒間空燃比インバランス検出を行うことを避けることが好ましい。仮にそのような運転状態で検出した回転変動を根拠とすると、適切なインバランス検出結果が得られず、本来異常と判断すべきところを誤って正常と判断してしまうからである。

回転変動が出にくい運転状態として、フューエルカット後のリッチ空燃比制御の実行中が挙げられる。以下、このようなフューエルカット後のリッチ空燃比制御を、「Ｆ／Ｃ後リッチ制御」とも称する。Ｆ／Ｃ後リッチ制御は、Ｆ／Ｃ終了後において触媒に流入する排ガスの空燃比（機関に供給される混合気の空燃比）をリッチ空燃比に意図的に制御して、触媒の酸素吸蔵量を適切な値に調整する技術である。

回転変動が出にくいという理由から、Ｆ／Ｃ後リッチ制御中においては、回転変動に基づく気筒間空燃比インバランス検出を行うことを避けることが好ましい。しかしながら、その結果として、フューエルカット後のリッチ空燃比制御を行う内燃機関においては、回転変動に基づくインバランス検出の機会が減少し、検出機会が確保され難くなってしまう。特にフューエルカット後のリッチ空燃比制御を長期にわたって実行する内燃機関では、検出機会の確保が更に困難である。このように、従来の技術には、フューエルカット後のリッチ空燃比制御の要請と回転変動に基づくインバランス検出機会の確保の要請とを両立するという観点から、未だ改善の余地が残されていた。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、フューエルカット後のリッチ空燃比制御を行う場合に、回転変動に基づくインバランス検出機会が確保され難くなる弊害を抑制することができる内燃機関のインバランス検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、複数の気筒を有する内燃機関について前記内燃機関のフューエルカットの後に前記内燃機関の空燃比をリッチ空燃比とするリッチ制御手段を有する内燃機関の気筒間空燃比インバランスを検出する検出装置であって、
前記内燃機関の回転変動に基づいて気筒間空燃比インバランス検出を行う検出手段と、
前記リッチ制御手段のリッチ空燃比制御中は前記気筒間空燃比インバランス検出を停止する停止手段と、
前記リッチ制御手段のリッチ空燃比制御の開始後に前記リッチ空燃比制御の期間が所定期間に達したときは、前記リッチ制御手段のリッチ空燃比制御を終了させるリッチ制御終了手段と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の排気通路に設けられた触媒の酸素吸蔵能力を検出するＯＳＣ検出手段と、
前記ＯＳＣ検出手段で検出した酸素吸蔵能力に基づいて前記所定期間を可変に設定する期間設定手段と、
を備えることを特徴とする。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記検出手段は、前記内燃機関の空燃比に関する条件を含む所定の実行条件が満たされたか否かに基づいて前記気筒間空燃比インバランス検出を開始する手段を含み、
前記リッチ制御手段は、前記内燃機関のフューエルカットの後に所定のリッチ制御保持期間は前記内燃機関の空燃比をリッチ空燃比に保持する手段を含み、
前記リッチ制御終了手段は、
前記実行条件のうち前記空燃比に関する条件以外の条件が満たされたか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記実行条件のうち前記空燃比に関する条件以外の条件が満たされたと判定された場合において、前記リッチ制御手段のリッチ空燃比制御の開始後に当該リッチ空燃比制御の期間が前記所定期間に達したときは、前記リッチ制御保持期間の経過の有無にかかわらず、前記リッチ制御手段のリッチ空燃比制御を終了させる強制終了手段と、
を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、フューエルカット後のリッチ制御期間が長くなることにより回転変動に基づくインバランス検出機会が確保され難くなる弊害を、抑制することができる。

第２の発明によれば、フューエルカット後のリッチ空燃比制御の期間を、触媒の状態に応じて調節することができる。

第３の発明によれば、インバランス検出の実行条件の充足状況を考慮して、エミッション特性悪化抑制に配慮しつつフューエルカット後のリッチ空燃比制御を早期に終了させることができる。

本発明の実施の形態にかかる内燃機関のインバランス検出装置の構成を、これが搭載される内燃機関システム構成とともに示す図である。 本発明の実施の形態にかかる内燃機関のインバランス検出装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 本実施の形態にかかる内燃機関のインバランス検出装置に対する比較例を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態にかかる内燃機関のインバランス検出装置においてＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。

実施の形態．
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関のインバランス検出装置の構成を、これが搭載される内燃機関システム構成とともに示す図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関１を備えている。内燃機関１は複数の気筒２を有しているが、図１には、そのうちの１気筒のみを示している。本実施の形態では、内燃機関１は、具体的には車両搭載用の直列４気筒ガソリンエンジンであるものとする。

内燃機関１は、内部にピストン４を有するシリンダブロック６を備えている。シリンダブロック６の上部にはシリンダヘッド８が組み付けられている。ピストン４上面からシリンダヘッド８までの空間は燃焼室１０を形成している。シリンダヘッド８には、燃焼室１０内の混合気に点火する点火プラグ１２が設けられている。

シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する吸気ポート１４を備えている。吸気ポート１４と燃焼室１０との接続部には吸気バルブ１６が設けられている。吸気ポート１４には、吸気通路１８が接続されている。吸気通路１８には、吸気ポート１４近傍に燃料を噴射するインジェクタ２０が設けられている。

吸気通路１８の途中にはサージタンク２２が設けられている。サージタンク２２の上流にはスロットルバルブ２４が設けられている。スロットルバルブ２４は、スロットルモータ２６により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２４は、アクセル開度センサ３０により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２４の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ２８が設けられている。スロットルバルブ２４の上流には、吸入空気量Gaを検出するエアフロメータ３２が設けられている。エアフロメータ３２の上流にはエアクリーナ３４が設けられている。

また、シリンダヘッド８は、燃焼室１０と連通する排気ポート４０を備えている。排気ポート４０と燃焼室１０との接続部には排気バルブ４２が設けられている。排気ポート４０には排気通路４４が接続されている。排気通路４４には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒（以下「触媒」という。）４６が設けられている。触媒４６には、触媒床温を検出する触媒床温センサ４８が設けられている。排気通路４４における触媒４６の上流には第１の排気ガスセンサ５０が、触媒４６の下流には第２の排気ガスセンサ５２が、それぞれ設けられている。第１及び第２の排気ガスセンサ５０，５２は、具体的には、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサである。

また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１２、インジェクタ２０、スロットルモータ２６等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、スロットル開度センサ２８、アクセル開度センサ３０、エアフロメータ３２、クランク角センサ３６、触媒床温センサ４８、排気ガスセンサ５０，５２等が接続されている。
ＥＣＵ６０は、クランク角センサ３６の出力に基づいて、クランク角の値、ピストン４の位置から決まる筒内容積、および内燃機関１の機関回転数Ｎｅなどを計算するための各種プログラムを備えている。

（フューエルカット処理、Ｆ／Ｃ後リッチ制御処理）
ＥＣＵ６０は、内燃機関１の減速時等の所定条件の成立時にフューエルカットを行うフューエルカット処理を実行することができる。また、ＥＣＵ６０は、このフューエルカット後に、内燃機関１をリッチ空燃比に制御する処理を備えている。以下、この「フューエルカット後における、内燃機関１のリッチ空燃比制御」を「Ｆ／Ｃ後リッチ制御」とも称し、Ｆ／Ｃ後リッチ制御を実現するための処理を「Ｆ／Ｃ後リッチ制御処理」とも称する。このＦ／Ｃ後リッチ制御処理は、Ｆ／Ｃ終了後において触媒に流入する排ガスの空燃比（機関に供給される混合気の空燃比）をリッチ空燃比に意図的に制御して、触媒の酸素吸蔵量を適切な値に調整する技術である。触媒４６がその酸素吸蔵機能を十分に発揮し得る状態とするためには、触媒４６の酸素吸蔵量がある適切な量に収まっていることが好ましい。しかしながら、内燃機関１のフューエルカット処理実行中においては、吸入した空気がそのまま排気通路４４へと流出して触媒４６へと流入するため、触媒４６に流入するガスの空燃比が過度のリーンとなる。その結果、Ｆ／Ｃ終了時点（言い換えれば、燃料噴射および燃焼が開始された時期）には、触媒の酸素吸蔵量が、過多（究極的には、最大酸素吸蔵量）に達している場合が多い。本実施の形態では、Ｆ／Ｃ後リッチ制御処理により、Ｆ／Ｃ終了後において触媒に流入する排ガスの空燃比をリッチ空燃比に意図的に制御して、触媒４６が吸蔵した酸素を放出し、触媒の酸素吸蔵量を適切な値に調整することができる。

（回転変動計算処理、インバランス検出処理）
ＥＣＵ６０は、内燃機関１の回転変動に基づいて気筒間空燃比インバランス検出を行う処理を実行することができる。先ず、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ３６の出力に基づいて回転変動を計算する処理（回転変動計算処理）を備えている。内燃機関の出力軸の回転速度を単に「回転速度」と呼ぶこともある。一般に、内燃機関の運転中では、燃焼行程（膨張行程）が周期的に現れる。具体的には、例えば４気筒・４サイクル内燃機関では、燃焼行程が１８０°クランク角毎に現れる。このことに起因して、内燃機関の出力軸（クランク軸）の回転速度は、燃焼行程に対応する期間では「山」となりその他の行程に対応する期間では「谷」となるように周期的に略均一に変動する。このように燃焼行程が周期的に現れることに起因する回転速度変動は、いわば正常な変動である。そして、この回転速度変動が正常な変動から乖離していわば非対称の山谷（一部の気筒の燃焼行程で、他の気筒との比較で極端に山谷が異なる）を描くようになっている状態は、気筒間の空燃比が異なっていることを示しており、その相違が異常な程度に大きければ気筒間空燃比インバランス異常が発生していると判断できる。つまり、回転速度変動が正常な変動からどの程度乖離しているかを評価すれば、気筒間空燃比インバランスの有無を検出できる。ＥＣＵ６０は、このような原理に基づいて回転変動を基礎として気筒間空燃比インバランスを検出するための処理を記憶している（以下、この処理を、「インバランス検出処理」とも称す）。これによりインバランスＯＢＤ（On-board diagnostics）が実現される。

（条件判定処理、検出停止処理）
なお、本実施の形態では、ＥＣＵ６０が、上記のインバランス検出処理に関連して、次の処理も実行する。

ＥＣＵ６０は、インバランス検出処理を実行する条件が満たされているか否かを判定する条件判定処理を記憶しており、これを実行することができる。この条件判定処理は、気筒間空燃比インバランス検出処理を実行する場合におけるエミッションへの影響を極力少なくするため、そのようなエミッション影響への抑制できる条件（モニタ条件）の成立時にのみインバランス検出処理を実行させるためのものである。
この条件判定処理は、具体的には、本実施の形態では、次の３つの条件がすべて満たされているか否かを判定する処理である。
条件（１） 内燃機関１がアイドル中であるか
条件（２） 内燃機関１の空燃比が荒れていないか（ストイキで安定しているか）
条件（３） 内燃機関１におけるパージ学習がある程度進んでいるか
なお、条件（３）については、どの程度のパージ学習が必要かどうかの判定基準を、内燃機関１の具体的構成に応じてあらかじめ設定しておく。本実施の形態によれば、ＥＣＵ６０においてこれらの条件が満たされたか否かに基づいてインバランス検出処理の実行可否を判断可能であるため、エミッションへの影響を抑制することができる。

ＥＣＵ６０は、所定の場合にはインバランス検出処理を停止する検出停止処理を記憶しており、これを実行することができる。この検出停止処理は、本実施の形態では、具体的には、上述した「Ｆ／Ｃ後リッチ制御処理」の実行中には、インバランス検出処理を停止する処理である。
回転変動に基づく気筒間空燃比インバランス検出を行うにあたっては、まず、その根拠とすべき回転変動を検出することが必要である。しかしながらインバランス異常時の回転変動が表れにくい運転状態が存在するため、そのような運転状態での運転中には、気筒間空燃比インバランス検出を行うことを避けることが好ましい。仮にそのような運転状態で検出した回転変動を根拠とすると、適切なインバランス検出結果が得られず、本来異常と判断すべきところを誤って正常と判断してしまうからである。

（ＯＳＣ測定処理）
ＥＣＵ６０は、触媒の酸素吸蔵能力（Ｏ_２ストレージ能力）を測定するための測定処理を実行することができる。酸素吸蔵能力は、ＯＳＣ（Oxygen Storage Capacity）とも称される。ＯＳＣを算出する技術は既に公知であり、各種技術が知られているためそれらの各種公知技術を用いればよいが、本実施の形態では、一例として下記の手法によりＯＳＣを算出するものとする。
本実施の形態において、ＥＣＵ６０は、アクティブ制御処理を備えている。アクティブ制御処理とは、筒内に供給される混合気の目標空燃比を制御することで、触媒上流の排気空燃比を強制的に燃料リーン側（以下「リーン側」と略する。）と燃料リッチ側（以下「リッチ側」と略する。）とに交互に切り換える処理である。触媒上流の排気空燃比をリッチ側（又はリーン側）からリーン側（又はリッチ側）に強制的に変化させてから触媒下流の酸素センサ出力（排気ガスセンサ）が変化（反転）するまでの時間に、触媒４６に流入する排気ガスの酸素過不足量を演算することで、触媒４６の最大酸素吸蔵量Cmaxを算出することができる。この最大酸素吸蔵量Cmaxは触媒４６の劣化に伴い減少するものであるため、Cmaxに基づいて現在の触媒の酸素吸蔵能力ＯＳＣを求めることができる。なお、ここで記載した技術のさらなる詳細は、特開２００７−３３２９１４号に記載されている。

［実施の形態の動作］
図２は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関のインバランス検出装置の動作を説明するためのタイムチャートである。以下、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３のそれぞれのタイミングにおける動作について、図２を参照して説明する。

（時刻ｔ１）
図２の「車速」に示すように内燃機関１を搭載した車両の減速（アクセル開度低減）が行われた際、ＥＣＵ６０は前述したフューエルカット処理を実行する。これにより内燃機関１でフューエルカットが実施されるともに、ＥＣＵ６０はＦ／Ｃ後リッチ制御処理を実施する。この様子が、図２の「Ｆ／Ｃ後リッチ制御」のラインに表されている。すなわち、時刻ｔ１においてＦ／Ｃ後リッチ制御のフラグがオン（立ち上がり）となり、ＥＣＵ６０がＦ／Ｃ後リッチ制御処理を開始している。この制御開始に応じてＥＣＵ６０において時間のカウントが開始され、図２の「Ｆ／Ｃ後リッチ制御時間」のラインが時間の経過とともに徐々に立ち上がる。さらに、ＥＣＵ６０は、前述した「検出停止処理」によって、Ｆ／Ｃ後リッチ制御処理の実行中にはインバランス検出処理を停止する。

（時刻ｔ２）
次に、Ｆ／Ｃ後リッチ制御処理の実行中に、「Ｆ／Ｃ後リッチ制御以外のモニタ条件成立フラグ」がオンとなった場合を考える。本実施の形態にかかる内燃機関のインバランス検出装置は、前述した条件判定処理および検出停止処理を備えている。ここで、本実施の形態では、「条件判定処理」における条件（１）〜（３）のうち、「空燃比に関する条件（すなわち、前述の条件（２））」以外の条件が満たされている場合には、「Ｆ／Ｃ後リッチ制御以外のモニタ条件成立フラグ」をオンとする。このフラグがオンとなった場合には、図２に示す「ガード時間」が設定される。ＥＣＵ６０は、この「ガード時間」を設定するためのガード時間設定処理を記憶している。

（時刻ｔ３）
図２における時刻ｔ３は、上述したガード時間が設定された後、Ｆ／Ｃ後リッチ制御時間がガード時間に達したタイミングである。本実施の形態では、Ｆ／Ｃ後リッチ制御時間がガード時間に達した場合には、Ｆ／Ｃ後リッチ制御処理によるリッチ空燃比制御を終了させ、ＥＣＵ６０はストイキ制御を開始する。図２では、「Ｆ／Ｃ後リッチ制御」のフラグが時刻ｔ３でオフ（立ち下り）となる様子が示されている。時刻ｔ３での当該フラグのオフに応じて、すなわちストイキ制御の開始に応じて、条件判定処理における条件（２）が満たされる。前述したように時刻ｔ２において条件（１）および（３）は満たされていたので、時刻ｔ３において条件判定処理における条件（１）〜（３）の全てが満たされたことになる。よって、時刻ｔ３では、図２における「モニタ条件成立フラグ」がオン（立ち上がり）となっている。この「モニタ条件成立フラグ」のオンは、前述した「検出停止処理」によるインバランス検出処理の実行禁止を解除するものである。従って、時刻ｔ３以降の期間（図２における符号７０を付した矢印参照）については、ＥＣＵ６０が、回転変動計算処理およびインバランス検出処理を実行することができるようになる。

以上説明した動作によれば、フューエルカット後のリッチ制御期間が長くなることにより回転変動に基づくインバランス検出機会が確保され難くなる弊害を、抑制することができる。すなわち、フューエルカット後のリッチ空燃比制御中は、回転変動に基づく空燃比インバランス検出を行うことが難しいことから、インバランス検出を控えることができる。その一方で、空燃比インバランス検出を開始できないリッチ制御期間に制限を設けることで、リッチ制御を強制的に終了させてインバランス検出の強制停止を解くことができる。これにより、フューエルカット後のリッチ制御期間が長くなることにより回転変動に基づくインバランス検出機会が確保され難くなるという弊害を、抑制することができる。いわば、フューエルカット後のリッチ空燃比制御の要請と、回転変動に基づくインバランス検出機会の確保の要請とを、両立することができる。

［比較例］
図３は、本実施の形態にかかる内燃機関のインバランス検出装置に対する比較例を示すタイムチャートである。図３における破線７４、７６および７８が比較例の動作を表している。図２を用いて説明したようにガード時間の設定を行わない場合、図３の破線７４に示すように、「Ｆ／Ｃ後リッチ制御時間」がある程度長期間にわたることになる。その理由は、「Ｆ／Ｃ後リッチ制御」が、比較的長期に定められた期間Ｔ_Ｒにわたって実施されることで、破線７８のように長期間継続される場合がありうるからである。これに応じて破線７６にあるようにモニタ条件成立フラグがオンとなる時期が遅くなり、検出停止処理によるインバランス検出の停止期間も長期間にわたってしまう。そうすると、時刻ｔ３以降よりも遅い時刻ｔ４以降の期間（図３における矢印７２を付した矢印参照）にＥＣＵ６０が回転変動計算処理およびインバランス検出処理を実行することとなる。特に、触媒能力が高い触媒を備えた内燃機関では、Ｆ／Ｃ後リッチ制御の期間Ｔ_Ｒをある程度長く設定するケースが想定される。その結果、検出停止処理によるインバランス検出の停止期間もより長期間にわたってしまうため、検出機会の確保が困難である。本実施の形態によれば、このような弊害を抑制することができる。

［実施の形態にかかる具体的処理］
図４は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関のインバランス検出装置においてＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。

図４のルーチンでは、先ず、ＥＣＵ６０が、リーンインバランスＯＢＤモニタ条件が成立したか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１００）。具体的には、ＥＣＵ６０が、前述した「条件判定処理」を実行する。
なお、ここで「リーンインバランス」とは、多気筒内燃機関において、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よりも小さい量の燃料を噴射する特性」となっている場合を意味している。インバランスには、リーンインバランスのほか、リッチインバランスもある。リッチインバランスとは、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よりも大きい量の燃料を噴射する特性」となる場合を意味している。リッチインバランス状態では、リーンインバランス状態に比して、過度に不均一な回転速度変動の発生が、起きにくい。そこで、本実施の形態では、リーンインバランスＯＢＤをモニタすることとしている。この点に関しては、例えば特開２０１１−１９６１９５号公報にも技術的説明が記載されている。

ステップＳ１００における条件成立が認められた場合には、ＥＣＵ６０が、回転変動を算出するために回転変動計算処理を実行し、続いて、気筒間空燃比インバランス検出を行うためにインバランス検出処理を実行する（ステップＳ１１０）。その後、今回のルーチンが終了する。

ステップＳ１００における条件成立が認められなかった場合には、ＥＣＵ６０が、「Ｆ／Ｃ後リッチ制御中を除いたリーンインバランスＯＢＤモニタ条件」が成立しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１０２）。すなわち、このステップでは、ＥＣＵ６０が、前述した図２の時刻ｔ２の「Ｆ／Ｃ後リッチ制御以外のモニタ条件成立フラグ」にかかる制御動作を実現するための処理を実行する。具体的には、前述した条件判定処理の条件（１）および条件（３）が満たされているかどうかを判定する処理をＥＣＵ６０に実行させればよい。

ステップＳ１０２における条件成立が認められなかった場合には、今回の処理が終了し、処理はリターンする。

ステップＳ１０２における条件成立が認められた場合には、続いて、ＥＣＵ６０が、現在Ｆ／Ｃ後リッチ制御中であるかどうかを判定する処理を実行する（ステップＳ１０４）。このステップでは、図２における「Ｆ／Ｃ後リッチ制御」のフラグがオンかどうかの判定を行えばよい。ステップＳ１０４により、条件判定処理の条件（２）が満たされない現時点の状態がＦ／Ｃ後リッチ制御に起因するものであるか否かを、正確に判断することができる。すなわち、ステップＳ１０４により、内燃機関１の空燃比がストイキで安定していないという状況がＦ／Ｃ後リッチ制御に起因するものか否かを、正確に判断することができる。

ステップＳ１０４における条件成立が認められなかった場合には、今回の処理が終了し、処理はリターンする。

ステップＳ１０４における条件成立が認められた場合には、続いて、ＥＣＵ６０が、Ｆ／Ｃ後リッチ制御時間（秒）が、所定値Ａ（秒）を越えているかどうかを判定する処理を実行する（ステップＳ１０６）。この所定値Ａは、図２に示す「ガード時間」の役割を果たすものである。

本実施の形態では、ＥＣＵ６０が所定値Ａを算出する処理を備えている。この処理は、次の２つのステップ（ＯＳＣ検出ステップ、期間設定ステップ）を備えている。本実施の形態では、ＥＣＵ６０が、この所定値Ａを算出する処理を図４のルーチンとは別に所定のタイミングで実行するものとする。

（１）ＯＳＣ検出ステップ
ＯＳＣ検出ステップは、前述したＯＳＣ測定処理により触媒４６の現時点における酸素吸蔵能力を検出するステップである。ＯＳＣ測定処理を実行可能な運転領域を特定の領域に限定している内燃機関の場合には、例えば、最新の酸素吸蔵能力（最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘ）を所定値Ａの算出に用いればよい。

（２）期間設定ステップ
期間設定ステップは、ＯＳＣ検出ステップで検出した酸素吸蔵能力に基づいて、今回の所定値Ａを設定するステップである。期間設定ステップは、触媒能力と酸素吸蔵能力との間に相関があるという考え方に基づいて、所定値Ａを設定するものである。具体的には、ＯＳＣが大きいほど（言い換えれば、初期状態の触媒からの劣化が少ないほど）、所定値Ａは大きな値に設定されるように定めた演算式又はマップをＥＣＵ６０に記憶させておき、この演算式又はマップを用いて所定値Ａを計算すればよい。所定値Ａが大きな値になるほど、Ｆ／Ｃ後リッチ制御の期間が長くなる。

ステップＳ１０６における条件成立が認められなかった場合には、今回の処理が終了し、処理はリターンする。

ステップＳ１０６の条件の成立が認められた場合には、ＥＣＵ６０が、Ｆ／Ｃ後リッチ制御を停止する処理を実行する（ステップＳ１０８）。

続いて、ステップＳ１１０へと処理が進む。ステップＳ１１０では、ＥＣＵ６０が、回転変動計算処理およびインバランス検出処理を実行する。その後、今回のルーチンが終了する。

図４に示すルーチンによれば、図２で説明した実施の形態にかかる動作と図３で説明した比較例の動作とを、条件判定処理において定められた条件（１）〜（３）の充足状況に基づいて、使い分けることができる。すなわち、上記のステップＳ１０２、Ｓ１０４またはＳ１０６において条件成立が認められなかった場合には、処理がリターンする。この場合にはステップＳ１０６およびＳ１０８にかかるガードがかからないため、結果的に、前述した「比較例」での動作が実現されることとなる。つまり、図３の破線７８に示すように、Ｆ／Ｃ後リッチ制御が期間Ｔ_Ｒにわたって実施される。この期間Ｔ_Ｒは、所定値Ａで定まる期間よりも長く定められ、触媒の酸素吸蔵量調整を重視する観点から十分な長さに確保されることが好ましい。例えば、好ましい例としては、触媒４６の酸素吸蔵量がその最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの半分程度に調整されるまでＦ／Ｃ後リッチ制御を継続するように、期間Ｔ_Ｒを定めてもよい。これにより、本実施の形態にかかる内燃機関のインバランス検出装置は、エミッション特性悪化抑制に配慮しつつＦ／Ｃ後リッチ制御を早期に終了させるとともに、Ｆ／Ｃ後リッチ制御の早期終了が可能な状況ではない場合にはＦ／Ｃ後リッチ制御の本来の制御動作を実現することができる。

図４のルーチンには、下記に述べるように、前述した「検出停止処理」が含まれている。上記のステップＳ１０２、Ｓ１０４またはＳ１０６において条件成立が認められなかった場合に、処理がリターンした後、再度図４のルーチンが開始されてステップＳ１００の判定処理が実行される。このルーチンの開始時点でＦ／Ｃ後リッチ制御の終了等により空燃比がストイキに安定しているときは、ステップＳ１１０へと処理が進んでインバランス検出処理が実行される。一方、Ｆ／Ｃ後リッチ制御中の場合には、処理はステップＳ１００→Ｓ１０２→Ｓ１０４→Ｓ１０６へと進み、ステップＳ１０６の条件成立までは、処理がループする。従って、ステップＳ１０６の条件が成立するまでは、ＥＣＵ６０はステップＳ１１０における回転変動算出等の処理を行うことができない。このように、Ｆ／Ｃ後リッチ制御処理の実行中にインバランス検出処理を停止する処理、すなわち検出停止処理が図４のルーチン上で実現されている。

尚、上述した実施の形態においては、ＥＣＵ６０が「Ｆ／Ｃ後リッチ制御処理」を実行することにより、前記第１の発明における「リッチ制御手段」が実現され、ＥＣＵ６０が図４のルーチンのステップＳ１１０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「検出手段」が実現され、ＥＣＵ６０が図４のルーチンにおけるステップＳ１００、Ｓ１０２、Ｓ１０４、およびＳ１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「停止手段」が実現されている。さらに、上述した実施の形態においては、ＥＣＵ６０が図４のルーチンのステップＳ１０６およびＳ１０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「リッチ制御終了手段」が実現されており、所定値Ａが、前記第１の発明における「所定期間」に相当している。

尚、上述した実施の形態においては、条件判定処理における条件（１）〜（３）が、前記第３の発明における「所定の実行条件」に、そのうちの条件（２）が、前記第３の発明における「内燃機関の空燃比に関する条件」に、期間Ｔ_Ｒが、前記第３の発明における「リッチ制御保持期間」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態においては、ＥＣＵ６０が図４のルーチンにおけるステップＳ１０２の処理を実行することにより、前記第３の発明における「判定手段」が実現され、ＥＣＵ６０が図４のルーチンのステップＳ１０４、Ｓ１０６およびＳ１０８の処理を実行することにより、前記第３の発明における「強制終了手段」が実現されている。すなわち、本実施の形態で実現されている強制終了手段は、判定手段により実行条件のうち空燃比に関する条件以外の条件が満たされたと判定された場合において（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、リッチ制御手段のリッチ空燃比制御の開始後（ステップＳ１０４でＹＥＳ）に当該リッチ空燃比制御の期間が所定期間（所定値Ａ）に達したときは（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、リッチ制御保持期間（期間Ｔ_Ｒ）の経過の有無にかかわらず、リッチ制御手段のリッチ空燃比制御を終了させる（ステップＳ１０８）。

１ 内燃機関
２ 気筒
４ ピストン
６ シリンダブロック
８ シリンダヘッド
１０ 燃焼室
１２ 点火プラグ
１４ 吸気ポート
１６ 吸気バルブ
１８ 吸気通路
２０ インジェクタ
２２ サージタンク
２４ スロットルバルブ
２６ スロットルモータ
２８ スロットル開度センサ
３０ アクセル開度センサ
３２ エアフロメータ
３４ エアクリーナ
３６ クランク角センサ
４０ 排気ポート
４２ 排気バルブ
４４ 排気通路
４６ 触媒
４８ 触媒床温センサ
５０ 排気ガスセンサ
５２ 排気ガスセンサ
６０ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 複数の気筒を有する内燃機関について前記内燃機関のフューエルカットの後に前記内燃機関の空燃比をリッチ空燃比とするリッチ制御手段を有する内燃機関の気筒間空燃比インバランスを検出する検出装置であって、
   前記内燃機関の回転変動に基づいて気筒間空燃比インバランス検出を行う検出手段と、
   前記リッチ制御手段のリッチ空燃比制御中は前記気筒間空燃比インバランス検出を停止する停止手段と、
   前記リッチ制御手段のリッチ空燃比制御の開始後に前記リッチ空燃比制御の期間が所定期間に達したときは、前記リッチ制御手段のリッチ空燃比制御を終了させるリッチ制御終了手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のインバランス検出装置。
2. 前記内燃機関の排気通路に設けられた触媒の酸素吸蔵能力を検出するＯＳＣ検出手段と、
   前記ＯＳＣ検出手段で検出した酸素吸蔵能力に基づいて前記所定期間を可変に設定する期間設定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のインバランス検出装置。
3. 前記検出手段は、前記内燃機関の空燃比に関する条件を含む所定の実行条件が満たされたか否かに基づいて前記気筒間空燃比インバランス検出を開始する手段を含み、
   前記リッチ制御手段は、前記内燃機関のフューエルカットの後に所定のリッチ制御保持期間は前記内燃機関の空燃比をリッチ空燃比に保持する手段を含み、
   前記リッチ制御終了手段は、
   前記実行条件のうち前記空燃比に関する条件以外の条件が満たされたか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記実行条件のうち前記空燃比に関する条件以外の条件が満たされたと判定された場合において、前記リッチ制御手段のリッチ空燃比制御の開始後に当該リッチ空燃比制御の期間が前記所定期間に達したときは、前記リッチ制御保持期間の経過の有無にかかわらず、前記リッチ制御手段のリッチ空燃比制御を終了させる強制終了手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のインバランス検出装置。

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