JP5045814B2 - 多気筒内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 - Google Patents
多気筒内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5045814B2 JP5045814B2 JP2010541186A JP2010541186A JP5045814B2 JP 5045814 B2 JP5045814 B2 JP 5045814B2 JP 2010541186 A JP2010541186 A JP 2010541186A JP 2010541186 A JP2010541186 A JP 2010541186A JP 5045814 B2 JP5045814 B2 JP 5045814B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- fuel ratio
- amount
- engine
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 1155
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 52
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 198
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 183
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 182
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 170
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 161
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 121
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 108
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 104
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 104
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 93
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 60
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 35
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 10
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 60
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 60
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 40
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 26
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 16
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 10
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 4
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 4
- 238000012887 quadratic function Methods 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005293 physical law Methods 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
- F02D41/1441—Plural sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/008—Controlling each cylinder individually
- F02D41/0085—Balancing of cylinder outputs, e.g. speed, torque or air-fuel ratio
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1413—Controller structures or design
- F02D2041/1418—Several control loops, either as alternatives or simultaneous
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【0001】
本発明は、多気筒内燃機関に適用され、各気筒に供給される混合気の空燃比の不均衡(空燃比気筒間インバランス、空燃比気筒間ばらつき、気筒間における空燃比の不均一性)が過度に大きくなったことを判定(監視・検出)することができる「多気筒内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置」に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、同排気通路であって同三元触媒の上流及び下流にそれぞれ配置された上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサと、を備えた空燃比制御装置が広く知られている。この空燃比制御装置は、機関に供給される混合気の空燃比(機関の空燃比)が理論空燃比と一致するように、上流側空燃比センサの出力値と下流側空燃比センサの出力値とに基づいて、機関の空燃比をフィードバック制御するようになっている。
このような空燃比制御装置は、全気筒に対して共通する制御量(空燃比フィードバック量)を用いて機関の空燃比を制御する。即ち、機関全体に供給される混合気の空燃比の平均値が理論空燃比に一致するように空燃比制御が実行される。
例えば、機関の吸入空気量の測定値又は推定値が「真の吸入空気量」と乖離した場合、各気筒の空燃比は一律に理論空燃比に対して「リッチ側又はリーン側」へと偏移する。この場合、従来の空燃比制御は、機関に供給される混合気の空燃比を「リーン側又はリッチ側」へと移行する。その結果、各気筒に供給される混合気の空燃比は理論空燃比近傍の空燃比へと修正される。従って、各気筒における燃焼は完全燃焼(混合気の空燃比が理論空燃比であるときの燃焼)に近づき、且つ、三元触媒に流入する排ガスの空燃比は理論空燃比又は理論空燃比近傍の空燃比となる。その結果、エミッションの悪化が回避される。
ところで、一般に、電子燃料噴射式内燃機関は、各気筒又は各気筒に連通した吸気ポートに一つの燃料噴射弁を備えている。従って、ある特定の気筒の燃料噴射弁の特性が「指示された燃料噴射量よりも過大な量の燃料を噴射する特性」となると、その特定の気筒に供給される混合気の空燃比(その気筒の空燃比)のみが大きくリッチ側に変化する。即ち、気筒間における空燃比の不均一性(空燃比気筒間ばらつき、空燃比の気筒間インバランス)が大きくなる。換言すると、複数の気筒のそれぞれに供給される混合気の空燃比(気筒別空燃比)の間に不均衡が生じる。
この場合、機関に供給される混合気の空燃比の平均は、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比となる。従って、全気筒に対して共通する空燃比フィードバック量により、上記特定の気筒の空燃比は理論空燃比に近づけられるようにリーン側へと変更される。但し、その特定の気筒の空燃比は依然として理論空燃比よりも相当にリッチ側の空燃比である。更に、他の気筒の空燃比は理論空燃比から遠ざけられるようにリーン側へと変更させられる。このとき、他の気筒の気筒数は特定気筒の気筒数(1気筒)よりも多いので、同他の気筒の空燃比は理論空燃比よりも僅かにリーン側の空燃比へと変更させられる。その結果、機関に供給される混合気の全体の空燃比の平均は略理論空燃比に一致させられる。
しかしながら、上記特定の気筒の空燃比は依然として理論空燃比よりもリッチ側の空燃比となり、残りの気筒の空燃比は理論空燃比よりもリーン側の空燃比となるから、各気筒における混合気の燃焼状態は完全燃焼とは相違した燃焼状態となる。この結果、各気筒から排出されるエミッションの量(未燃物の量及び窒素酸化物の量)が増大する。このため、機関に供給される混合気の空燃比の平均が理論空燃比であったとしても、増大したエミッションを三元触媒が浄化しきれず、結果として、エミッションが悪化する虞がある。従って、気筒間における空燃比の不均一性が過大になっていることを検出し、何らかの対策を講じさせるようにすることはエミッションを悪化させないために重要である。
このような「気筒間における空燃比の不均一性(空燃比気筒間インバランス、気筒別空燃比の間の不均衡)」が過大になったか否かを判定する従来の装置(空燃比気筒間インバランス判定装置)の一つは、排気集合部に配設された単一の空燃比センサの出力を分析することにより、各気筒の空燃比を表す推定空燃比を取得する。そして、この従来の装置は、各気筒の推定空燃比を用いて「気筒間における空燃比の不均一性」が過大になったか否かを判定するようになっている(例えば、特開2000−220489号公報を参照。)。
【発明の開示】
【0003】
しかしながら、上記従来の装置は、機関の回転とともに変動する排ガスの空燃比を空燃比センサによって短時間の経過毎に検出しなければならない。このため、非常に応答性の良い空燃比センサが必要である。更に、空燃比センサが劣化すると応答性が低下するから、各気筒の空燃比を精度良く推定することができないという問題が生じる。加えて、空燃比の変動をノイズと分離することも容易ではない。また、高速のデータサンプリング技術及び処理能力の高い高性能のCPUが必要である。このように、上記従来の装置は多くの解決すべき課題を有する。
本発明の目的の一つは、「気筒間における空燃比の不均一性」が過大になったか否かを精度良く判定することができる「実用性の高い空燃比気筒間インバランス判定装置」を提供することにある。
本発明による空燃比気筒間インバランス判定装置は、複数の気筒を有する多気筒内燃機関に適用される。この空燃比気筒間インバランス判定装置は、触媒と、上流側空燃比センサと、下流側空燃比センサと、空燃比フィードバック制御手段と、インバランス判定用パラメータを取得するインバランス判定用パラメータ取得手段と、空燃比気筒間インバランス判定手段と、判定禁止手段と、を備える。
前記触媒は、前記機関から排出される排ガスに含まれる成分のうちの少なくとも水素を酸化する触媒である。この触媒は、例えば、機関の排気通路の集合部より下流において同排気通路に介装された触媒(一般には三元触媒)であってもよい。更に、この触媒は、下流側空燃比センサを覆うように設けられた触媒要素であってもよい。
前記上流側空燃比センサは、前記触媒を通過する前の排ガスが接触する拡散抵抗層と、同拡散抵抗層に覆われ且つ同拡散抵抗層を通過して到達した排ガスの空燃比に応じた出力値を出力する空燃比検出素子と、を有するセンサである。
前記上流側空燃比センサの一例は、例えば、特開平11−72473号公報、特開2000−65782号公報及び特開2004−69547号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える広域空燃比センサ」である。即ち、この上流側空燃比センサの一例は、固体電解質層、排気側電極層、大気が導入される空間に露呈した大気側電極層、及び、拡散抵抗層を含み、同排気側電極層と同大気側電極層とが同固体電解質層を挟んで対向するように同固体電解質層の両面にそれぞれ形成されるとともに、同排気側電極層が同拡散抵抗層により覆われてなる空燃比センサである。この場合、固体電解質層、排気側電極層及び大気側電極層が「前記空燃比検出素子」を構成する。
このような空燃比センサは、検出対象のガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比であるとき、前記拡散抵抗層を通過して前記排気側電極層(前記空燃比検出素子)に到達したガスの「その排気側電極層における酸素の濃度」に応じて変化する出力値を出力する。更に、このような空燃比センサは、検出対象のガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であるとき、前記拡散抵抗層を通過して前記排気側電極層(前記空燃比検出素子)に到達したガスの「未燃物の濃度」に応じて変化する出力値を出力する。即ち、このような空燃比センサは、検出対象ガスの空燃比がリーン及びリッチの何れの場合であっても、拡散抵抗層を通過して空燃比検出素子に到達した排ガスの空燃比に応じた出力値を出力する。
前記下流側空燃比センサは、前記触媒を通過した後の排ガスの空燃比に応じた出力値を出力するセンサである。
前記空燃比制御手段は、前記上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比が所定の上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するようになっている。前記上流側目標空燃比は、理論空燃比であることが好ましいが、理論空燃比以外の空燃比であってもよい。例えば、上流側目標空燃比は、理論空燃比を中心にリッチ側空燃比とリーン側空燃比とに時間的に交互に変化する空燃比であってその平均値が理論空燃比に一致する空燃比であってもよい。
このように、空燃比制御手段は、上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比が所定の上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比(例えば、燃料供給量)をフィードバック制御する。従って、上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比が機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値(空燃比の真の時間的平均値)に一致していれば、機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は上流側目標空燃比に一致する。
しかしながら、実際には、気筒間における空燃比の不均一性が過大になると、機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値(真の時間的平均値)は、上流側目標空燃比よりもリーンな空燃比に制御されてしまう場合がある。以下、この理由を述べる。
機関に供給される燃料は炭素と水素との化合物である。従って、燃焼に供される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であると、「炭化水素HC、一酸化炭素CO及び水素H2等」の未燃物が中間生成物として生成される。この場合、燃焼に供される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であって理論空燃比から遠ざかるほど、燃焼期間中に中間生成物が酸素と出合って結合する確率が急激に小さくなる。この結果、未燃物(HC、CO及びH2)の量は、気筒に供給される混合気の空燃比がリッチ側の空燃比になるほど急激に(例えば、二次関数的に)増大する(図8を参照。)。
いま、特定気筒の空燃比のみが大きくリッチ側にずれたと仮定する。このような状況は、例えば、特定気筒に対して備えられている燃料噴射弁の噴射特性が「指示された燃料噴射量よりも相当に多い量の燃料を噴射する特性」になった場合に生じる。
この場合、その特定気筒に供給される混合気の空燃比(特定気筒の空燃比)は、残りの気筒に供給される混合気の空燃比(残りの気筒の空燃比)に比較して、大きくリッチ側の空燃比(小さい空燃比)へと変化する。即ち、空燃比気筒間インバランスが発生する。このとき、その特定気筒から極めて多量の未燃物(HC,CO,H2)が排出される。
ところで、水素H2は、炭化水素HC及び一酸化炭素CO等に比べて小さい分子である。従って、水素H2は他の未燃物(HC,CO)に比較して、上流側空燃比センサの拡散抵抗層を迅速に拡散する。このため、HC,CO及びH2からなる未燃物が多量に発生すると、拡散抵抗層において水素H2の選択的拡散(優先的な拡散)が発生する。即ち、水素H2は、空燃比検出素子の表面に「他の未燃物(HC,CO)」よりも多量に到達するようになる。この結果、水素H2の濃度と他の未燃物(HC,CO)の濃度とのバランスが崩れる。換言すると、上流側空燃比センサの空燃比検出素子に到達した排ガスに含まれる全未燃成分に対する水素H2の割合は、機関から排出された排ガスに含まれる全未燃成分に対する水素H2の割合よりも大きくなる。
これにより、上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比は、機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値(機関から排出される排ガスの空燃比の真の平均値)よりも、上記水素H2の選択的拡散に起因して、リッチ側の空燃比となる。
例えば、いま、4気筒エンジンの各気筒に吸入される空気量(重量)がA0であり、各気筒に供給される燃料の量(重量)がF0であるとき、空燃比A0/F0が理論空燃比(例えば、14.5)であると仮定する。更に、説明の便宜上、上記上流側目標空燃比は理論空燃比であると仮定する。
この場合において、各気筒に対して供給(噴射)される燃料の量が均等に10%だけ過剰であると仮定する。即ち、各気筒に1.1・F0の燃料が供給されたと仮定する。このとき、4気筒に供給される空気量の総量(各気筒がそれぞれ一回の燃焼行程を終了する間に機関全体に供給される空気量)は4・A0であり、4気筒に供給される燃料の総量(各気筒がそれぞれ一回の燃焼行程を終了する間に機関全体に供給される燃料の量)は4.4・F0(=1.1・F0+1.1・F0+1.1・F0+1.1・F0)である。よって、機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は、4・A0/(4.4・F0)=A0/(1.1・F0)となる。このとき、上流側空燃比センサの出力値は、空燃比A0/(1.1・F0)に応じた出力値となる。従って、空燃比フィードバック制御によって、機関全体に供給される混合気の空燃比は上流側目標空燃比である理論空燃比A0/F0に一致させられる。換言すると、空燃比フィードバック制御によって各気筒に供給される燃料の量が10%ずつ減量される。即ち、各気筒に1・F0の燃料が供給されるようになり、各気筒の空燃比は理論空燃比A0/F0に一致する。
次に、ある一つの特定気筒に対して供給される燃料の量が40%だけ過剰な量(即ち、(1.4・F0))であり、残りの3気筒に対して供給される燃料の量は適正値(上流側目標空燃比である理論空燃比を得るために必要な燃料量であり、この場合F0)であると仮定する。このとき、4気筒に供給される空気量の総量は4・A0である。一方、4気筒に供給される燃料の総量は4.4・F0(=1.4・F0+F0+F0+F0)である。よって、機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は、4・A0/(4.4・F0)=A0/(1.1・F0)となる。即ち、この場合の機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は、前述した「各気筒に対して供給される燃料の量が均等に10%だけ過剰である場合」と同じ値となる。
しかしながら、前述したように、排ガス中の未燃物(HC、CO及びH2)の量は、気筒に供給される混合気の空燃比がリッチ側の空燃比になるほど急激に増大する。加えて、上流側空燃比センサには、各気筒からの排ガスが混合した排ガスが到達する。従って、「特定気筒に対して供給される燃料の量のみが40%だけ過剰な量となった上記の場合に排ガスに含まれる水素H2の量」は、「各気筒に対して供給される燃料の量が均等に10%だけ過剰である場合に排ガスに含まれる水素H2の量」よりも顕著に大きくなる。
この結果、上述した「水素H2の選択的拡散」に起因して、上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比は「機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値(A0/(1.1・F0))」よりもリッチ側の空燃比となる。つまり、排ガスの空燃比の平均値が同じリッチ側の空燃比であっても、空燃比気筒間インバランスが発生しているときの方が空燃比気筒間インバランスが発生していないときよりも、上流側空燃比センサの空燃比検出素子に到達する排ガスにおける水素H2の濃度が高くなる。故に、上流側空燃比センサ55の出力値は、混合気の空燃比の真の平均値よりもリッチ側の空燃比を示す値となるのである。
その結果、空燃比フィードバック制御により、機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は、上流側目標空燃比よりもリーン側に制御されてしまう。以上が、気筒間における空燃比の不均一性が過大になったとき、空燃比の真の平均値がリーン側に制御されてしまう理由である。
一方、機関から排出された排ガスに含まれる水素H2は他の未燃物(HC,CO)とともに触媒において酸化(浄化)される。更に、下流側空燃比センサには、触媒を通過した排ガスが到達する。従って、下流側空燃比センサの出力値は、機関に供給されている混合気の真の空燃比の平均値に応じた値となる。その結果、特定気筒の空燃比のみが大きくリッチ側にずれた場合、下流側空燃比センサの出力値は、空燃比フィードバック制御によって過度にリーン側に補正された真の空燃比に応じた値となる。即ち、特定気筒の空燃比がリッチ側に移行するほど、「水素の選択的拡散」と「空燃比フィードバック制御」とに起因して「機関に供給される混合気の真の空燃比」はよりリーン側に制御され、その結果が下流側空燃比センサの出力値に現れる。換言すると、下流側空燃比センサの出力値は、空燃比気筒間インバランスの程度に応じて変化する値となる。
そこで、上記インバランス判定手段は、「前記空燃比のフィードバック制御が実行されているときの前記下流側空燃比センサの出力値」に基づいて「インバランス判定用パラメータ」を取得するように構成されている。このインバランス判定用パラメータは、上記空燃比フィードバック制御によって変化する「機関全体に供給される混合気の真の空燃比(平均的な空燃比)」に応じて変化する値であり、「前記触媒を通過する前の排ガスに含まれる水素の量と前記触媒を通過した後の排ガスに含まれる水素の量との差」が大きいほど大きくなる値でもある。
そして、前記空燃比気筒間インバランス判定手段は、前記取得されたインバランス判定用パラメータが異常判定閾値よりも大きいとき、「前記複数の気筒のそれぞれに供給される混合気の空燃比である気筒別空燃比」の間に不均衡が生じている(即ち、空燃比気筒間インバランスが生じた)と判定するようになっている。この結果、本発明による空燃比気筒間インバランス判定装置は、空燃比気筒間インバランスが発生したか否かを精度良く判定することができる。
ところが、発明者は、例えば、前記触媒が予定されている浄化性能(水素を酸化する能力)を発揮し得ない場合、空燃比気筒間インバランス以外の要因により水素が多量に発生する場合、排ガスに含まれる酸素量が想定している量よりも多い場合、及び、触媒は予定されている浄化性能を発揮しているものの排ガス量が多いために排ガス中の水素が触媒を通り抜けてしまう場合等、において、上述した空燃比気筒間インバランスの判定を行うと、その判定の精度が良好でないとの知見を得た。
そこで、本発明の空燃比気筒間インバランス判定装置は、前記判定禁止手段を備える。この判定禁止手段は、「空燃比気筒間インバランス判定の精度が良好でなくなる条件」、即ち、「所定の判定禁止条件」が成立するか否かを判定する。そして、判定禁止手段は、その判定禁止条件が成立したとき、前記空燃比気筒間インバランス判定手段による判定(空燃比気筒間インバランス判定)を禁止する。この結果、空燃比気筒間インバランスが発生したか否かの判定を誤る可能性を低減することができる。
本発明による空燃比気筒間インバランス判定装置の一の側面において、前記判定禁止条件は、前記機関の運転状態が「前記機関から排出される排ガスに含まれる酸素の量が閾値酸素量以上となるような運転状態」であること、であるように定められている。
前記機関の運転状態が「前記機関から排出される排ガスに含まれる酸素の量が閾値酸素量以上となるような運転状態」である場合、機関から排出された排ガスが上流側空燃比センサに到達するまでに、その排ガスに含まれる過剰な酸素によって「排ガスに含まれる水素の酸化」が想定以上に進む可能性がある。このように「排ガスに含まれる水素の酸化」が想定以上に進む場合、空燃比気筒間インバランスが発生していたとしても(特定の気筒のみから多量の水素H2が排出されていたとしても)、上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比は「機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値」に近い空燃比となる。この結果、下流側空燃比センサの出力値に基いて取得されるインバランス判定用パラメータが、空燃比気筒間インバランスの程度を精度良く表さない値となる。従って、上記構成のように、前記判定禁止条件を「機関の運転状態が、機関から排出される排ガスに含まれる酸素の量が閾値酸素量以上となるような運転状態であること」と定めることによって、空燃比気筒間インバランスの判定精度を向上することができる。
この場合、前記判定禁止手段は、「前記機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比に設定されている場合」に、「前記機関の運転状態が、前記機関から排出される排ガスに含まれる酸素の量が前記閾値酸素量以上となるような運転状態である」と判定するように構成され得る。例えば、前記機関に供給される混合気の空燃比は、硫黄等に起因する排気臭の発生を防止することを目的として、理論空燃比よりもリーン側の空燃比に設定される。また、「前記機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比に設定されている場合」には、前記上流側目標空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比に設定されている場合が含まれる。
本発明による空燃比気筒間インバランス判定装置の他の側面において、前記判定禁止条件は、前記機関の運転状態が「前記機関から排出される排ガスに含まれる水素の量が閾値水素量以上となるような運転状態」であること、であるように定められている。
前記機関の運転状態が「前記機関から排出される排ガスに含まれる水素の量が閾値水素量以上となるような運転状態」である場合、水素が触媒において十分に浄化されず、水素が触媒の下流に流出する場合がある。或いは、前記機関の運転状態が「前記機関から排出される排ガスに含まれる水素の量が閾値水素量以上となるような運転状態」である場合、本来は燃料噴射弁の特性等に起因する空燃比気筒間インバランスが発生していないにも関わらず、特定の気筒において一時的に水素が多量に発生する可能性もある。
従って、このような場合、下流側空燃比センサの出力値に基いて取得されるインバランス判定用パラメータが、空燃比気筒間インバランス(気筒間における空燃比の不均一性)の程度を精度良く表さなくなる可能性が高い。故に、このような運転状態において空燃比気筒間インバランス判定を実行すると、その判定を誤る可能性が高い。そこで、上記構成のように、前記判定禁止条件を、「前記機関の運転状態が、前記機関から排出される排ガスに含まれる水素の量が閾値水素量以上となるような運転状態であること」と定めることによって、空燃比気筒間インバランスの判定精度を向上することができる。
この場合、前記判定禁止手段は、「前記機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている場合」に「前記機関の運転状態が、前記機関から排出される排ガスに含まれる水素の量が前記閾値水素量以上となるような運転状態である」と判定するように構成され得る。例えば、前記機関に供給される混合気の空燃比は、「触媒過熱防止」及び「始動直後や低速運転時等の回転安定性向上」等を目的として、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定される。また、「前記機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている場合」には、前記上流側目標空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている場合が含まれる。
加えて、前記判定禁止手段は、以下の何れかの場合のうちの少なくとも一つの場合が成立しているとき、「前記機関の運転状態が、前記機関から排出される排ガスに含まれる水素の量が前記閾値水素量以上となるような運転状態である」と判定するように構成され得る。
(a)前記機関の始動後からの経過時間が閾値始動後経過時間以下である場合、
(b)前記機関の冷却水温が閾値冷却水温以下である場合、
(c)前記機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている状態から理論空燃比に設定された状態へと変更された時点からの経過時間が所定時間以下である場合、及び
(d)前記機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている状態から理論空燃比に設定された状態へと変更された時点からの前記機関に吸入される空気量の積算値が増量停止後閾値積算空気量以下である場合。
上記(a)乃至(d)等の場合、混合気の燃焼が不安定であるから、燃焼期間中において発生する水素の量が安定しない(過剰になる場合がある。)。このため、機関の排ガスに含まれる水素の量が安定しないので、このような場合に空燃比気筒間インバランス判定を実行すると、判定を誤る可能性が高い。そこで、前記判定禁止条件を「上記(a)乃至(d)のうちの少なくとも1つ」と定めることによって、空燃比気筒間インバランスの判定精度を向上することができる。
本発明による空燃比気筒間インバランス判定装置の他の側面において、前記判定禁止条件は、「前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であること」であるように定められている。なお、触媒の能力とは、例えば、触媒に水素H2が連続的に流入した場合に、その触媒が浄化できる最大の「水素H2の総量」であると言うことも出来る。
前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると、水素が触媒において十分に浄化されず、水素が触媒の下流に流出する可能性がある。この結果、下流側空燃比センサの出力値が水素の選択的拡散の影響を受ける可能性があり、或いは、触媒の下流のガスの空燃比が「機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値」に一致しなくなる。従って、下流側空燃比センサの出力値は、空燃比気筒間インバランスが発生している場合であっても、「上流側空燃比センサの出力値を用いた上記空燃比フィードバック制御により過剰に補正された空燃比の真の平均値」に応じた値を示さない可能性が高い。故に、このような状態において空燃比気筒間インバランス判定を実行すると、判定を誤る可能性が高い。そこで、上記構成のように、前記判定禁止条件を、「前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であること」と定めることによって、空燃比気筒間インバランスの判定精度を向上することができる。
この場合、前記判定禁止手段は、以下の何れかの場合のうちの少なくとも一つの場合が成立しているとき、「前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下である」と判定するように構成され得る。
(e)前記触媒の酸素吸蔵量が第1閾値酸素吸蔵量以下である場合、
(f)前記機関の始動後から同機関に吸入される空気量の積算値(始動後積算空気量)が始動後閾値積算空気量以下である場合、
(g)前記機関のスロットル弁が全閉状態となっている時間が閾値アイドル時間以上である場合、
(h)前記機関のスロットル弁が全閉以外の状態となってからの経過時間が閾値アイドルオフ時間以下である場合、
(i)前記触媒が活性状態でないと判定されている場合、
(j)前記触媒が異常状態であると判定されている場合。
上記(e)の場合、前記触媒に貯えられている酸素の量が少ないので、前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると判定することができる。
上記(f)の場合、始動後において前記触媒を活性化させるのに十分な量の排ガスが前記触媒に流入していないので、前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると判定することができる。
上記(g)の場合、排気温度が低く且つ排ガス流量も少ない「スロットル弁全閉状態」が閾値アイドル時間以上続いていることになるので、触媒の温度が低下し、よって、前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると判定することができる。
上記(h)の場合、前記機関のスロットル弁が全閉である状態から全閉以外の状態となった時点からの経過時間が短いので、スロットル弁全閉時において低下した前記触媒の温度が十分な温度に到達しておらず、よって、前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると判定することができる。
上記(i)の場合、触媒が不活性であるから、前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると判定することができる。なお、上記(i)の「前記触媒が活性状態でないと判定されている場合」が成立しているか否かは、上記(e)乃至(h)に示した条件及び/又は他の条件(例えば、触媒温度を推定排気温度と排ガス量等に基いて推定するとともに同推定された触媒温度が所定の閾値活性温度以下であること)を用いて判定することができる。
上記(j)の場合、「前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下である」と明らかに判定することができる。
本発明による空燃比気筒間インバランス判定装置の他の側面において、前記判定禁止条件は、「前記触媒の水素を酸化する能力が第2所定能力以上であること」であるように定められている。この第2所定能力は、当然、前記第1所定能力よりも大きい能力である。
前記触媒の水素を酸化する能力が第2所定能力以上である期間においては、触媒から流出する排ガスの空燃比の平均値が、「空燃比フィードバック制御によって過剰に補正された真の空燃比」に応じた値を示さない可能性がある。従って、このような状態において空燃比気筒間インバランス判定を実行すると、その判定を誤る可能性が高い。そこで、上記構成のように、前記判定禁止条件を、「前記触媒の水素を酸化する能力が第2所定能力以上であること」と定めることによって、空燃比気筒間インバランスの判定精度を向上することができる。
この場合、前記判定禁止手段は、以下の何れかの場合のうちの少なくとも一つの場合が成立しているとき、「前記触媒の水素を酸化する能力が第2所定能力以上である」と判定するように構成され得る。
(k)前記触媒の酸素吸蔵量が第2閾値酸素吸蔵量以上である場合、
(l)前記機関の運転状態がフューエルカット運転状態を終了した状態となった時点からの「前記機関に吸入される空気量の積算値」が、閾値フューエルカット終了後積算空気量以下である場合、
(m)前記機関の運転状態がフューエルカット運転状態を終了した状態となった時点からの「経過時間」が、閾値フューエルカット終了後経過時間以下である場合、
(n)前記機関の運転状態がフューエルカット運転状態を終了した状態となった時点からの「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比に相当する値を横切る回数」である反転回数が、閾値反転回数以下である場合。
上記(k)の場合、前記触媒に貯えられている酸素の量が過多であるので、前記触媒の水素を酸化する能力が第2所定能力以上であると判定することができる。
上記(l)、(m)及び(n)の場合、フューエルカット運転状態(燃料供給停止運転)中に前記触媒に貯えられた酸素の量が依然として過多であるので、前記触媒の水素を酸化する能力が第2所定能力以上であると判定することができる。
本発明による空燃比気筒間インバランス判定装置の他の側面において、前記判定禁止条件は、「前記機関から排出される排ガスの流量が閾値排ガス流量以上であること」であるように定められている。
前記機関から排出される排ガスの流量が閾値排ガス流量以上であると、触媒に流入する水素の量が触媒の水素酸化能力を超え、水素が触媒の下流に流出する場合がある。従って、下流側空燃比センサの出力値が水素の選択的拡散の影響を受ける可能性が高い。或いは、触媒の下流のガスの空燃比が「機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値」に一致しなくなる。その結果、空燃比気筒間インバランスが発生している場合であっても、下流側空燃比センサの出力値が「空燃比フィードバック制御によって過剰に補正された真の空燃比」に応じた値を示さない可能性が高い。従って、このような状態において空燃比気筒間インバランス判定を実行すると、その判定を誤る可能性が高い。そこで、上記構成のように、前記判定禁止条件を、「前記機関から排出される排ガスの流量が閾値排ガス流量以上であること」と定めることによって、空燃比気筒間インバランスの判定精度を向上することができる。
この場合、前記判定禁止手段は、以下の何れかの場合のうちの少なくとも一つの場合が成立しているとき、「前記機関から排出される排ガスの流量が閾値排ガス流量以上である」と判定するように構成され得る。
(o)前記機関の負荷が閾値負荷以上である場合、
(p)前記機関の単位時間あたりの吸入空気量が閾値吸入空気量以上である場合。
ところで、上述した何れかの態様を有する本発明の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記触媒は、前記機関の排気通路であって前記複数の気筒の排気集合部よりも下流側の位置に配設され、
前記上流側空燃比センサは、前記排気通路であって前記排気集合部よりも下流側且つ前記触媒よりも上流側の位置に配設され、
前記下流側空燃比センサは、前記排気通路であって前記触媒よりも下流側の位置に配設され、
ていることが好適である。
これによれば、通常の空燃比フィードバック制御を行うシステムを用いて、空燃比気筒間インバランス判定を実行することができる。換言すると、下流側空燃比センサを覆うように触媒(触媒要素)を設ける必要がない。
この場合、
前記空燃比フィードバック制御手段は、
「前記上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比」が「前記上流側目標空燃比である理論空燃比」に一致するように「前記機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するためのメインフィードバック量」を算出するメインフィードバック量算出手段と、
「前記下流側空燃比センサの出力値により表される空燃比」が「理論空燃比」に一致するように「前記機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するためのサブフィードバック量」を算出するサブフィードバック量算出手段と、
前記メインフィードバック量と前記サブフィードバック量とに基づいて前記機関に供給される混合気に含まれる燃料の量を制御する燃料量制御手段と、
を含み、
前記インバランス判定用パラメータ取得手段は、
前記サブフィードバック量に基づいて前記インバランス判定用パラメータを算出するように構成されることが好適である。
上記メインフィードバック量を用いた空燃比制御である「メインフィードバック制御」においては、上流側目標空燃比は理論空燃比に設定されている。従って、上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比が機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値に一致していれば、上記メインフィードバック制御により、機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は理論空燃比に略一致する。
しかしながら、上述したように、空燃比気筒間インバランスが発生すると、上流側空燃比センサの出力値は「水素H2の選択的拡散」の影響を受ける。従って、上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比は、機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値よりもリッチ側の空燃比となる。その結果、上記メインフィードバック制御によって、機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は理論空燃比よりもリーン側に補正されてしまう。
一方、水素は前記触媒によって酸化(浄化)されるので、下流側空燃比センサは「機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値」に応じた出力値を出力する。従って、空燃比気筒間インバランスが発生すると、上記サブフィードバック量は「機関全体に供給される混合気の空燃比をリッチ側に補正する量」へと変化する。換言すると、サブフィードバック量は、空燃比気筒間インバランスが発生したとき、そのインバランスの程度に応じた量だけ空燃比をリッチ側に補正する量へと変化する。
そこで、前記インバランス判定用パラメータ取得手段は、前記サブフィードバック量に基づいて前記インバランス判定用パラメータを算出する。この結果、インバランス判定用パラメータに基いて、空燃比気筒間インバランスの発生有無を精度良く判定することができる。
なお、この場合、前記インバランス判定用パラメータ取得手段は、前記フィードバック制御が実行されているとき(前記メインフィードバック量と前記サブフィードバック量とに基づいて前記機関に供給される混合気に含まれる燃料の量が制御されているとき)であって、且つ、前記判定禁止条件が成立していないときの「前記サブフィードバック量」に基づいて前記インバランス判定用パラメータを算出することが望ましい。
この場合、前記インバランス判定用パラメータ取得手段は、
前記サブフィードバック量の定常成分に応じた値を前記インバランス判定用パラメータとして取得するように構成されることが好適である。
これによれば、サブフィードバック量の成分の中でも、「機関全体に供給される混合気の真の空燃比の理論空燃比からのズレ(偏移)」を精度良く表す値を「前記インバランス判定用パラメータ」として取得することができる。その結果、空燃比気筒間インバランス判定の精度をより一層向上することができる。
一方、
前記サブフィードバック量算出手段は、
「前記サブフィードバック量に含まれる定常成分に応じた値」に基づいて「前記サブフィードバック量の学習値」を更新する学習を行うとともに、前記サブフィードバック量を前記更新した学習値に応じて補正する学習手段を含み、
前記燃料量制御手段は、
前記メインフィードバック量及び前記サブフィードバック量に加えて前記サブフィードバック量の学習値にも基づいて前記機関に供給される混合気に含まれる燃料の量を制御するように構成され、
前記インバランス判定用パラメータ取得手段は、
「前記サブフィードバック量の学習値」に基づいて前記インバランス判定用パラメータを算出するように構成されることが好適である。
上記構成によれば、インバランス判定用パラメータが「サブフィートバック量の学習値」に基いて取得される。サブフィードバック量の学習値は、機関全体に供給される混合気の真の空燃比の理論空燃比からのズレ(偏移)を精度良く表す値である。従って、上記構成によれば、インバランス判定用パラメータも機関全体に供給される混合気の真の空燃比の理論空燃比からのズレ(偏移)を精度良く表す値となり、その結果、空燃比気筒間インバランス判定の精度をより一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0004】
図1は、本発明の実施形態に係る空燃比気筒間インバランス判定装置を適用した内燃機関の概略図である。
図2は、図1に示した上流側空燃比センサの概略断面図である。
図3は、排ガス(被検出ガス)の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比である場合の上流側空燃比センサの作動を説明するための図である。
図4は、排ガスの空燃比と上流側空燃比センサの限界電流値との関係を示したグラフである。
図5は、排ガス(被検出ガス)の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である場合の上流側空燃比センサの作動を説明するための図である。
図6は、排ガスの空燃比と上流側空燃比センサの出力値との関係を示したグラフである。
図7は、排ガスの空燃比と下流側空燃比センサの出力値との関係を示したグラフである。
図8は、気筒に供給された混合気の空燃比と、その気筒から排出される未燃成分と、の関係を示したグラフである。
図9は、空燃比気筒間インバランス割合とサブフィードバック量との関係を示したグラフである。
図10は、図1に示した電気制御装置のCPUが実行する燃料噴射制御ルーチンを示したフローチャートである。
図11は、図1に示した電気制御装置のCPUがメインフィードバック量を算出するために実行するルーチンを示したフローチャートである。
図12は、図1に示した電気制御装置のCPUがサブフィードバック量及びサブFB学習値を算出するために実行するルーチンを示したフローチャートである。
図13は、図1に示した電気制御装置のCPUが空燃比気筒間インバランス判定を行うために実行するルーチンを示したフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0005】
以下、本発明による多気筒内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置(以下、単に「判定装置」と称呼する。)の実施形態について図面を参照しながら説明する。この判定装置は、内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御装置の一部である。更に、空燃比制御装置は、燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置でもある。
(構成)
図1は、この判定装置が適用される内燃機関10の概略構成を示している。機関10は、4サイクル・火花点火式・多気筒(本例において4気筒)・ガソリン燃料機関である。機関10は、本体部20、吸気系統30及び排気系統40を備えている。
本体部20は、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とを備えている。本体部20は、ピストン頂面、シリンダ壁面及びシリンダヘッド部の下面からなる複数(4個)の燃焼室(第1気筒#1乃至第4気筒#4)21を備えている。
シリンダヘッド部には、各燃焼室(各気筒)21に「空気及び燃料からなる混合気」を供給するための吸気ポート22と、各燃焼室21から排ガス(既燃ガス)を排出するための排気ポート23と、が形成されている。吸気ポート22は図示しない吸気弁により開閉され、排気ポート23は図示しない排気弁により開閉されるようになっている。
シリンダヘッド部には複数(4個)の点火プラグ24が固定されている。各点火プラグ24は、その火花発生部が各燃焼室21の中央部であってシリンダヘッド部の下面近傍位置に露呈するように配設されている。各点火プラグ24は、点火信号に応答して火花発生部から点火用火花を発生するようになっている。
シリンダヘッド部には更に複数(4個)の燃料噴射弁(インジェクタ)25が固定されている。燃料噴射弁25は、各吸気ポート22に一つずつ設けられている。燃料噴射弁25は、噴射指示信号に応答し、正常である場合に「その噴射指示信号に含まれる指示噴射量の燃料」を対応する吸気ポート22内に噴射するようになっている。このように、複数の気筒21のそれぞれは、他の気筒とは独立して燃料供給を行う燃料噴射弁25を備えている。
更に、シリンダヘッド部には、吸気弁制御装置26が設けられている。この吸気弁制御装置26は、インテークカムシャフト(図示せず)とインテークカム(図示せず)との相対回転角度(位相角度)を油圧により調整・制御する周知の構成を備えている。吸気弁制御装置26は、指示信号(駆動信号)に基づいて作動し、吸気弁の開弁タイミング(吸気弁開弁タイミング)を変更することができるようになっている。
吸気系統30は、インテークマニホールド31、吸気管32、エアフィルタ33、スロットル弁34及びスロットル弁アクチュエータ34aを備えている。
インテークマニホールド31は、各吸気ポート22に接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合したサージタンク部と、を備えている。吸気管32はサージタンク部に接続されている。インテークマニホールド31、吸気管32及び複数の吸気ポート22は、吸気通路を構成している。エアフィルタ33は吸気管32の端部に設けられている。スロットル弁34はエアフィルタ33とインテークマニホールド31との間の位置において吸気管32に回動可能に取り付けられている。スロットル弁34は、回動することにより吸気管32が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ34aは、DCモータからなり、指示信号(駆動信号)に応答してスロットル弁34を回動させるようになっている。
排気系統40は、エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ(排気管)42、上流側触媒43及び下流側触媒44を備えている。
エキゾーストマニホールド41は、各排気ポート23に接続された複数の枝部41aと、それらの枝部41aが集合した集合部(排気集合部)41bと、からなっている。エキゾーストパイプ42は、エキゾーストマニホールド41の集合部41bに接続されている。エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ42及び複数の排気ポート23は、排ガスが通過する通路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド41の集合部41b及びエキゾーストパイプ42を、便宜上、「排気通路」と称呼する。
上流側触媒43は、セラミックからなる担持体に「触媒物質である貴金属」及び「セリア(CeO2)」を担持していて、酸素吸蔵・放出機能(酸素吸蔵機能)を有する三元触媒である。上流側触媒43はエキゾーストパイプ42に配設(介装)されている。上流側触媒43は所定の活性温度に到達すると、「未燃物(HC、CO及びH2等)と窒素酸化物(NOx)とを同時に浄化する触媒機能」及び「酸素吸蔵機能」を発揮する。なお、上流側触媒43は、空燃比気筒間インバランスを検出するために「少なくとも水素H2を酸化することにより浄化する機能」を備えていると表現することもできる。即ち、上流側触媒43は、「水素H2を酸化することにより浄化する機能」を備えていれば、他の種類の触媒(例えば、酸化触媒)であってもよい。
下流側触媒44は、上流側触媒43と同様の三元触媒である。下流側触媒44は、上流側触媒43よりも下流においてエキゾーストパイプ42に配設(介装)されている。
この判定装置は、熱線式エアフローメータ51、スロットルポジションセンサ52、機関回転速度センサ53、水温センサ54、上流側空燃比センサ55、下流側空燃比センサ56及びアクセル開度センサ57を備えている。
熱線式エアフローメータ51は、吸気管32内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量(機関10の単位時間あたりの吸入空気量)Gaを表す信号を出力するようになっている。
スロットルポジションセンサ52は、スロットル弁34の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
機関回転速度センサ53は、インテークカムシャフトが5°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。機関回転速度センサ53から出力される信号は電気制御装置60により機関回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置60は、機関回転速度センサ53及び図示しないクランク角センサからの信号に基いて、機関10のクランク角度(絶対クランク角)を取得するようになっている。
水温センサ54は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
上流側空燃比センサ55は、エキゾーストマニホールド41の集合部41bと上流側触媒43との間の位置においてエキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42の何れか(即ち、排気通路)に配設されている。上流側空燃比センサ55は、例えば、特開平11−72473号公報、特開2000−65782号公報及び特開2004−69547号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。
図2に示したように、上流側空燃比センサ55は、固体電解質層55aと、排ガス側電極層55bと、大気側電極層55cと、拡散抵抗層55dと、隔壁部55eと、ヒータ55fと、を含んでいる。
固体電解質層55aは酸素イオン導電性酸化物焼結体である。本例において、固体電解質層55aは、ZrO2(ジルコニア)にCaOを安定剤として固溶させた「安定化ジルコニア素子」である。固体電解質層55aは、その温度が活性温度以上であるとき、周知の「酸素電池特性」及び「酸素ポンプ特性」を発揮する。これらの特性は、後述するように、上流側空燃比センサ55が排ガスの空燃比に応じた出力値を出力する際に発揮されるべき特性である。酸素電池特性とは、酸素濃度の高い側から低い側へ酸素イオンを通過させ起電力を発生する特性のことである。酸素ポンプ特性とは、固体電解質層55aの両端に電位差が与えられたとき、陰極(低電位側電極)から陽極(高電位側電極)へとそれらの電極間の電位差に応じた量の酸素イオンを移動させる特性のことである。
排ガス側電極層55bは、白金(Pt)等の触媒活性の高い貴金属からなる。排ガス側電極層55bは、固体電解質層55aの一つの面上に形成されている。排ガス側電極層55bは、化学メッキ等により浸透性を十分に有するように(即ち、多孔質状に)形成されている。
大気側電極層55cは、白金(Pt)等の触媒活性の高い貴金属からなる。大気側電極層55cは、固体電解質層55aの他の面上であって、固体電解質層55aを挟んで排ガス側電極層55bに対向するように形成されている。大気側電極層55cは、化学メッキ等により浸透性を十分に有するように(即ち、多孔質状に)形成されている。
拡散抵抗層(拡散律速層)55dは、多孔質セラミック(耐熱性無機物質)からなる。拡散抵抗層55dは、排ガス側電極層55bの外側表面を覆うように、例えば、プラズマ溶射法等により形成されている。分子径の小さい水素H2の拡散抵抗層55dにおける拡散速度は、相対的に分子径の大きい「炭化水素HC及び一酸化炭素CO等」の拡散抵抗層55dにおける拡散速度よりも大きい。従って、拡散抵抗層55dの存在により、水素H2は、炭化水素HC及び一酸化炭素CO等よりも「排ガス側電極層55b」に速やかに到達する。上流側空燃比センサ55は、拡散抵抗層55dの外表面が「排ガスに晒される(機関10から排出された排ガスが接する)」ように配置される。
隔壁部55eは、緻密であってガスを透過させないアルミナセラミックスからなる。隔壁部55eは大気側電極層55cを収容する空間である「大気室55g」を形成するように構成されている。大気室55gには大気が導入されている。
ヒータ55fは隔壁部55eに埋設されている。ヒータ55fは通電されたときに発熱し、固体電解質層55aを加熱するようになっている。
上流側空燃比センサ55は、図3に示したように、電源55hを使用する。電源55hは、大気側電極層55c側が高電位となり、排ガス側電極層55bが低電位となるように、電圧Vを印加する。
図3に示したように、排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比であるとき、上述した酸素ポンプ特性が利用されることにより空燃比が検出される。即ち、排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比であるとき、排ガス中に多量に含まれる酸素分子が拡散抵抗層55dを通って排ガス側電極層55bに到達する。その酸素分子は電子を受け取って酸素イオンになる。酸素イオンは、固体電解質層55aを通過し、大気側電極層55cにて電子を放出して酸素分子になる。この結果、電源55hの正極から、大気側電極層55c、固体電解質層55a及び排ガス側電極層55bを介して電源55hの負極へと電流Iが流れる。
この電流Iの大きさは、電圧Vの大きさを所定値Vp以上に設定したとき、拡散抵抗層55dの外側表面に到達した排ガスに含まれる酸素分子のうち「拡散抵抗層55dを通って排ガス側電極層55bへと拡散によって到達する酸素分子」の量に応じて変化する。即ち、電流Iの大きさは、排ガス側電極層55bにおける酸素濃度(酸素分圧)に応じて変化する。排ガス側電極層55bにおける酸素濃度は、拡散抵抗層55dの外側表面に到達した排ガスの酸素濃度に応じて変化する。この電流Iは、図4に示したように、電圧Vを所定値Vp以上に設定しても変化しないから、限界電流Ipと呼ばれる。空燃比センサ55は、この限界電流Ip値に基づいて空燃比に応じた値を出力する。
これに対し、排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であるとき、図5に示したように、上述した酸素電池特性が利用されることにより空燃比が検出される。より具体的に述べると、排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であるとき、排ガス中に多量に含まれる未燃物(HC,CO及びH2等)が拡散抵抗層55dを通って排ガス側電極層55bに到達する。この場合、大気側電極層55cにおける酸素濃度と排ガス側電極層55bにおける酸素濃度との差(酸素分圧差)が大きくなるので、固体電解質層55aは酸素電池として機能する。印加電圧Vは、この酸素電池の起電力よりも小さくなるように設定される。
従って、大気室55gに存在する酸素分子は大気側電極層55cにて電子を受け取って酸素イオンとなる。その酸素イオンは、固体電解質層55aを通過し、排ガス側電極層55bへと移動する。そして、排ガス側電極層55bにて未燃物を酸化し、電子を放出する。この結果、電源55hの負極から、排ガス側電極層55b、固体電解質層55a及び大気側電極層55cを介して電源55hの正極へと電流Iが流れる。
この電流Iの大きさは、大気側電極層55cから固体電解質層55aを通って排ガス側電極層55bに到達する酸素イオンの量により定まる。前述したように、この酸素イオンは排ガス側電極層55bにて未燃物を酸化するために使用される。従って、拡散により拡散抵抗層55dを通過して排ガス側電極層55bに到達する未燃物の量が多いほど、固体電解質層55aを通過する酸素イオンの量は多くなる。換言すると、空燃比が小さいほど(理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であって未燃物の量が多いほど)、電流Iの大きさは大きくなる。但し、拡散抵抗層55dの存在により、排ガス側電極層55bに到達する未燃物の量は制限されるので、電流Iは空燃比に応じた一定値Ipとなる。上流側空燃比センサ55は、この限界電流Ip値に基づいて空燃比に応じた値を出力する。
このような検出原理に基づく上流側空燃比センサ55は、図6に示したように、上流側空燃比センサ55の配設位置を流れる排ガスの空燃比(上流側空燃比abyfs)に応じた出力値Vabyfsを出力する。出力値Vabyfsは限界電流Ipを電圧に変換することにより得られる。出力値Vabyfsは被検出ガスの空燃比が大きくなるほど(リーンとなるほど)増大する。後述する電気制御装置60は、図6に示した空燃比変換テーブル(マップ)Mapabyfsを記憶していて、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する。この空燃比変換テーブルMapabyfsは、水素の選択的拡散も考慮して作成されている。換言すると、テーブルMapabyfsは、各気筒の空燃比を互いに等しい空燃比xに設定することにより、上流側空燃比センサ55に到達する排ガスの空燃比を値xに設定した場合の「上流側空燃比センサ55の実際の出力値Vabyfs」に基いて作成される。
再び、図1を参照すると、下流側空燃比センサ56は、上流側触媒43と下流側触媒44との間の位置においてエキゾーストパイプ42(即ち、排気通路)に配設されている。下流側空燃比センサ56は、周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ(O2センサ)である。下流側空燃比センサ56は、例えば、図2に示した上流側空燃比センサ55と同様な構成を備える(但し、電源55hを除く。)。或いは、下流側空燃比センサ56は、試験管状の固体電解質層と、固体電解質層の外側に形成された排ガス側電極層と、大気室(固体電解質層の内側)に露呈し且つ固体電解室層を挟んで排ガス側電極層と対向するように固体電解質層に形成された大気側電極層と、排ガス側電極層を覆い且つ排ガスが接触する(排ガス中に晒されるように配置される)拡散抵抗層と、を備えるものであってもよい。下流側空燃比センサ56は、下流側空燃比センサ56の配設位置を流れる排ガスの空燃比(下流側空燃比afdown)に応じた出力値Voxsを出力するようになっている。
下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは、図7に示したように、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチのとき最大出力値max(例えば、約0.9V)となり、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき最小出力値min(例えば、約0.1V)となり、被検出ガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大出力値maxと最小出力値minの略中間の電圧Vst(中間電圧Vst、例えば、約0.5V)となる。更に、この出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比へと変化する際に最大出力値maxから最小出力値minへと急変し、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比へと変化する際に最小出力値minから最大出力値maxへと急変する。
図1に示したアクセル開度センサ57は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量を検出し、アクセルペダルAPの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
電気制御装置60は、「CPU、ROM、RAM、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM(又は、EEPROM等の不揮発性メモリ)、並びに、ADコンバータを含むインターフェース等」からなる「周知のマイクロコンピュータ」である。
電気制御装置60のインターフェースは、前記センサ51〜57と接続され、CPUにセンサ51〜57からの信号を供給するようになっている。更に、そのインターフェースは、CPUの指示に応じて、各気筒の点火プラグ24、各気筒の燃料噴射弁25、吸気弁制御装置26及びスロットル弁アクチュエータ34a等に指示信号(駆動信号)等を送出するようになっている。なお、電気制御装置60は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度TAが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータ34aに指示信号を送出するようになっている。
(空燃比気筒間インバランス判定の原理)
次に、上記判定装置による「空燃比気筒間インバランス判定」の原理について説明する。空燃比気筒間インバランス判定とは、気筒間における空燃比の不均一性が警告必要値以上となったか否か、換言すると、気筒別空燃比の間に(エミッション上許容できない程度の)不均衡(即ち、空燃比気筒間インバランス)が生じているか否か、を判定することである。
機関10の燃料は炭素と水素との化合物である。従って、燃料が燃焼して水H2Oと二酸化炭素CO2へと変化する過程において、「炭化水素HC、一酸化炭素CO及び水素H2等」の未燃物が中間生成物として生成される。
燃焼に供される混合気の空燃比が理論空燃比よりも小さくなるほど(即ち、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比になるほど)、燃料が完全燃焼するために必要な酸素の量と実際の酸素の量との差が増大する。換言すると、リッチ側の空燃比になるほど燃焼途中における酸素の不足量が増大し、酸素濃度が低下するから、中間生成物(未燃物)が酸素と出合って結合する(酸化される)確率が急激に小さくなる。この結果、図8に示したように、気筒から排出される未燃物(HC、CO及びH2)の量は、気筒に供給される混合気の空燃比がリッチ側の空燃比になるほど急激に(二次関数的に)増大する。なお、図8の点P1、点P2及び点P3は、ある気筒に供給される燃料の量が、その気筒の空燃比が理論空燃比に一致する場合の燃料の量に対して、それぞれ10%(=AF1)、30%(=AF2)及び40%(=AF3)だけ過剰となった点を示す。
更に、水素H2は、炭化水素HC及び一酸化炭素CO等に比べて小さい分子である。従って、水素H2は他の未燃物(HC,CO)に比較して、上流側空燃比センサ55の拡散抵抗層55dを迅速に拡散する。このため、HC,CO及びH2からなる未燃物が多量に発生すると、拡散抵抗層55dにおいて水素H2の選択的拡散(優先的な拡散)が顕著に発生する。即ち、水素H2は、空燃比検出素子の表面(固体電解質層55aの表面に形成された排ガス側電極層55b)に「他の未燃物(HC,CO)」よりも多量に到達するようになる。この結果、水素H2の濃度と他の未燃物(HC,CO)の濃度とのバランスが崩れる。換言すると、「上流側空燃比センサ55の空燃比検出素子(排ガス側電極層55b)に到達した排ガス」に含まれる全未燃成分に対する水素H2の割合は、「機関10から排出された排ガス」に含まれる全未燃成分に対する水素H2の割合よりも大きくなる。
ところで、上記判定装置は空燃比制御装置の一部である。空燃比制御装置は、「上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsにより表される上流側空燃比abyfs(出力値Vabyfsに相当する空燃比)」を「上流側目標空燃比abyfr」に一致させる「空燃比のフィードバック制御(メインフィードバック制御)」を行う。一般に、上流側目標空燃比abyfrは理論空燃比stoichに設定される。
更に、空燃比制御装置は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxs(又は、下流側空燃比センサの出力値Voxsにより表される下流側空燃比afdown)を下流側目標値Voxsref(又は、下流側目標値Voxsrefにより表される下流側目標空燃比)に一致させる「空燃比のサブフィードバック制御」を行う。一般に、下流側目標値Voxsrefは理論空燃比に相当する値(0.5V)に設定される。
いま、空燃比気筒間インバランスが発生していない状態において、各気筒の空燃比が一律にリッチ側に偏移した場合を想定する。このような状態は、例えば、燃料噴射量を算出する際の基本量となる「機関の吸入空気量の測定値又は推定値」が「真の吸入空気量」よりも大きくなったとき等において発生する。
この場合、例えば、各気筒の空燃比が図8に示したAF2であった仮定する。ある気筒の空燃比がAF2であると、ある気筒の空燃比がAF2よりも理論空燃比に近い空燃比AF1である場合に比べ、より多くの未燃物(従って、水素H2)が排ガスに含まれる(点P1及び点P2を参照。)。従って、上流側空燃比センサ55の拡散抵抗層55dにおいて「水素H2の選択的拡散」が発生する。
しかしながら、この場合、「各気筒が一回の燃焼行程を終了する間(クランク角720度に相当する期間)に機関10に供給される混合気」の空燃比の真の平均値もAF2である。更に、上述したように、図6に示した空燃比変換テーブルMapabyfsは、「水素H2の選択的拡散」を考慮して作成されている。従って、上流側空燃比センサ55の実際の出力値Vabyfsにより表される上流側空燃比abyfs(実際の出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより得られる上流側空燃比abyfs)は、上記「空燃比の真の平均値AF2」に一致する。
それ故、メインフィードバック制御により、機関10全体に供給される混合気の空燃比は「上流側目標空燃比abyfrである理論空燃比」に一致するように修正され、空燃比気筒間インバランスは発生していないから、各気筒の空燃比も理論空燃比に略一致する。従って、サブフィードバック量(及び後述するサブフィードバック量の学習値)は、空燃比の補正を大きく行う値となることはない。換言すると、空燃比気筒間インバランスが発生していない場合、サブフィードバック量(及び後述するサブフィードバック量の学習値)は、空燃比の補正を大きく行う値とならない。
上述した「空燃比気筒間インバランスが発生していない場合」における各値の挙動について、以下に別の説明を行う。
例えば、機関10の各気筒に吸入される空気量(重量)がA0であり、各気筒に供給される燃料量(重量)がF0であるとき、空燃比A0/F0が理論空燃比(例えば、14.5)であると仮定する。
そして、吸入空気量の推定誤差等に起因して、各気筒に対して供給(噴射)される燃料量が均等に10%だけ過剰となったと仮定する。即ち、各気筒に1.1・F0の燃料が供給されたと仮定する。このとき、4気筒エンジンである機関10に供給される空気量の総量(各気筒がそれぞれ一回の燃焼行程を終了する間に機関10全体に供給される空気量)は4・A0である。また、機関10に供給される燃料量の総量(各気筒がそれぞれ一回の燃焼行程を終了する間に機関10全体に供給される燃料の量)は4.4・F0(=1.1・F0+1.1・F0+1.1・F0+1.1・F0)である。よって、機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は、4・A0/(4.4・F0)=A0/(1.1・F0)となる。このとき、上流側空燃比センサの出力値は、空燃比A0/(1.1・F0)に応じた出力値となる。
従って、メインフィードバック制御により、各気筒に供給される燃料の量が10%ずつ減量され(各気筒に1・F0の燃料が供給されるようになり)、機関10全体に供給される混合気の空燃比は理論空燃比A0/F0に一致させられる。
これに対し、特定気筒の空燃比のみが大きくリッチ側にずれた場合を想定する。このような状況は、例えば、特定気筒に対して備えられている燃料噴射弁25の噴射特性が「指示された燃料噴射量よりも相当に多い量の燃料を噴射する特性」になった場合に生じる。このような燃料噴射弁25の異常は「燃料噴射弁のリッチずれ異常」とも称呼される。
いま、ある一つの特定気筒に対して供給される燃料の量が40%だけ過剰な量(即ち、1.4・F0)であり、残りの3気筒に対して供給される燃料の量はそれらの気筒の空燃比が理論空燃比と一致するような燃料の量(即ち、1・F0)であると仮定する。この場合、特定気筒の空燃比は図8に示した「AF3」であり、残りの気筒の空燃比は理論空燃比である。
このとき、4気筒エンジンである機関10に供給される空気量の総量(各気筒がそれぞれ一回の燃焼行程を終了する間に機関10全体に供給される空気量)は4・A0である。一方、機関10に供給される燃料の総量(各気筒がそれぞれ一回の燃焼行程を終了する間に機関10全体に供給される燃料の量)は4.4・F0(=1.4・F0+F0+F0+F0)である。
従って、機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は、4・A0/(4.4・F0)=A0/(1.1・F0)となる。即ち、この場合の機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は、上述した「各気筒に対して供給される燃料の量が均等に10%だけ過剰である場合」と同じ値となる。
しかしながら、前述したように、排ガス中の未燃物(HC、CO及びH2)の量は、気筒に供給される混合気の空燃比がリッチ側の空燃比になるほど急激に増大する。このため、「特定気筒に対して供給される燃料の量のみが40%だけ過剰な量となった場合」に排ガスに含まれる水素H2の総量SH1は、図8によれば、SH1=H3+H0+H0+H0=H3+3・H0となる。これに対し、「各気筒に対して供給される燃料の量が均等に10%だけ過剰となった場合」に排ガスに含まれる水素H2の総量SH2は、図8によれば、SH2=H1+H1+H1+H1=4・H1となる。このとき、量H1は量H0よりも僅かに大きいが、量H1及び量H0は共に極めて微量である。即ち、量H1と量H0とは、量H3に比べた場合、互いに略等しいと言える。従って、水素総量SH1は水素総量SH2よりも極めて大きくなる(SH1>>SH2)。
このように、機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値が同一であっても、空燃比気筒間インバランスが発生した場合に排ガスに含まれる水素の総量SH1は、空燃比気筒間インバランスが発生していない場合に排ガスに含まれる水素の総量SH2よりも、顕著に大きくなる。
従って、特定気筒に対して供給される燃料の量のみが40%だけ過剰な量となった場合、上述した拡散抵抗層55dにおける「水素H2の選択的拡散」に起因して、上流側空燃比センサの出力値Vabyfsにより表される空燃比は「機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値(A0/(1.1・F0))」よりもリッチ側の空燃比(小さい空燃比)となる。つまり、排ガスの空燃比の平均値が同じであっても、空燃比気筒間インバランスが発生している場合には、空燃比気筒間インバランスが発生していない場合よりも、上流側空燃比センサ55の排ガス側電極層55bにおける水素H2の濃度が高くなるから、上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsは「空燃比の真の平均値」よりもリッチ側の空燃比を示す値となるのである。
その結果、メインフィードバック制御により、機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均は、理論空燃比よりもリーン側に制御されてしまう。
一方、下流側空燃比センサ56には、上流側触媒43を通過した排ガスが到達する。排ガスに含まれる水素H2は他の未燃物(HC,CO)とともに上流側触媒43において酸化(浄化)される。従って、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは、機関10全体に供給される混合気の真の空燃比に応じた値となる。従って、サブフィードバック制御にて算出される空燃比の制御量(サブフィードバック量等)は、上記メインフィードバック制御による空燃比のリーン側への過補正を補う値となる。そして、このようなサブフィードバック量等により、機関10の空燃比の真の平均値は理論空燃比に一致させられる。
このように、サブフィードバック制御にて算出される空燃比の制御量(サブフィードバック量)は、燃料噴射弁25のリッチずれ異常(空燃比気筒間インバランス)に起因する「空燃比のリーン側への過補正」を補償するような値となる。また、このリーン側への過補正の程度は、リッチずれ異常を起こした燃料噴射弁25が「指示された噴射量」に比較してより多くの量の燃料を噴射するようになるほど(即ち、特定気筒の空燃比がリッチ側の空燃比になるほど)増大する。
従って、サブフィードバック量が正の値であってその大きさが大きいほど「機関の空燃比がよりリッチ側へと補正されるシステム」においては、「サブフィードバック量に応じて変化する値(実際には、例えば、サブフィードバック量の定常成分を取り込んだサブフィードバック量の学習値)」は、空燃比気筒間インバランスの程度を示す値となる。
かかる知見に基づき、本判定装置は、サブフィードバック量に応じて変化する値(本例において、サブフィードバック量の学習値である「サブFB学習値」)を、インバランス判定用パラメータとして取得する。つまり、インバランス判定用パラメータは「上流側触媒43を通過する前の排ガスに含まれる水素の量と、上流側触媒43を通過した後の排ガスに含まれる水素の量と、の差が大きいほど、大きくなる値」となる。そして、判定装置は、そのインバランス判定用パラメータが「異常判定閾値」以上となった場合(即ち、サブFB学習値の増減に応じて増減する値が「機関の空燃比を異常判定閾値以上リッチ側に補正することを示す値」となった場合)、空燃比気筒間インバランスが発生したと判定する。
図9の実線は、空燃比気筒間インバランスが発生して、ある一つの気筒の空燃比が理論空燃比からリッチ側及びリーン側に乖離した場合におけるサブFB学習値を示している。図9に示したグラフの横軸は「インバランス割合」である。インバランス割合とは、「理論空燃比Xに対する、理論空燃比Xとそのリッチずれした気筒の空燃比afとの差Y(=X−af)、の比(Y/X)」のことである。前述したように、インバランス割合が大きくなるほど、水素H2の選択的拡散の影響が急激に大きくなる。従って、図9の実線により示されるように、サブFB学習値(従って、インバランス判定用パラメータ)は、インバランス割合が大きくなるのに従って二次関数的に増大する。
なお、図9の実線に示したように、インバランス割合が負の値である場合においても、そのインバランス割合の絶対値が増大するほど、サブFB学習値は増大する。即ち、例えば、一つの特定気筒の空燃比のみが大きくリーン側にずれるような空燃比気筒間インバランスが発生した場合にも、インバランス判定用パラメータとしてのサブFB学習値(サブFB学習値に応じた値)は増大する。このような状況は、例えば、特定気筒に対して備えられている燃料噴射弁25の噴射特性が「指示された燃料噴射量よりも相当に少ない量の燃料を噴射する特性」になった場合に生じる。このような燃料噴射弁25の異常は「燃料噴射弁のリーンずれ異常」とも称呼される。
以下、一つの特定気筒の空燃比のみが大きくリーン側にずれるような空燃比気筒間インバランスが発生した場合にも、サブFB学習値が増大する理由について簡単に説明する。以下の説明においても、機関10の各気筒に吸入される空気量(重量)はA0であると仮定する。更に、各気筒に供給される燃料量(重量)がF0であるとき、空燃比A0/F0は理論空燃比に一致すると仮定する。
いま、ある一つの特定気筒(便宜上、第1気筒とする。)に対して供給される燃料の量が40%だけ過小な量(即ち、0.6・F0)であり、残りの3気筒(第2、第3及び第4気筒)に対して供給される燃料の量はそれらの気筒の空燃比が理論空燃比と一致するような燃料の量、即ちF0)となった場合を想定する。なお、この場合、失火は発生しないものと仮定している。
この場合、メインフィードバック制御により、第1気筒乃至第4気筒に供給される燃料の量は同じ所定量(10%)だけ増大されたと仮定する。このとき、第1気筒に供給される燃料の量は0.7・F0となり、第2乃至第4気筒のそれぞれに供給される燃料の量は1.1・F0となる。
係る状態においては、4気筒エンジンである機関10に供給される空気量の総量(各気筒がそれぞれ一回の燃焼行程を終了する間に機関10全体に供給される空気量)は4・A0である。また、メインフィードバック制御の結果、機関10に供給される燃料量の総量(各気筒がそれぞれ一回の燃焼行程を終了する間に機関10全体に供給される燃料の量)は4・F0(=0.7・F0+1.1・F0+1.1・F0+1.1・F0)となる。よって、機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は、4・A0/(4・F0)=A0/F0、即ち、理論空燃比となっている。
しかしながら、この状態における「排ガスに含まれる水素H2の総量SH3」は、SH3=H4+H1+H1+H1=H4+3・H1となる。但し、H4は、空燃比がA0/(0.7・F0)であるときに発生する水素量であり、H1及びH0よりも小さく且つH0と略等しい。従って、総量SH3は、最大でも(H0+3・H1)となる。
これに対し、空燃比気筒間インバランスが発生しておらず且つ機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値が理論空燃比である場合、「排ガスに含まれる水素H2の総量SH4」は、SH4=H0+H0+H0+H0=4・H0となる。前述したように、H1はH0よりも僅かに大きい。従って、総量SH3(=H0+3・H1)は総量SH4(=4・H0)よりも大きくなる。
従って、「燃料噴射弁のリーンずれ異常」に起因する空燃比気筒間インバランスが発生している場合、メインフィードバック制御によって、機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値が理論空燃比に移行されたときであっても、水素の選択的拡散の影響が上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsに表れる。即ち、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより得られる上流側空燃比abyfsは、上流側目標空燃比abyfrである理論空燃比よりも「リッチ側(小さい)の空燃比」となる。その結果、メインフィードバック制御が更に実行され、機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値は、理論空燃比よりもリーン側に補正されてしまう。
従って、サブフィードバック制御にて算出される空燃比の制御量は、燃料噴射弁25のリーンずれ異常(空燃比気筒間インバランス)に起因する「メインフィードバック制御による空燃比のリーン側への過補正」を補償するように増大する。よって、「サブフィードバック制御にて算出される空燃比の制御量」に基いて取得される「インバランス判定用パラメータ(例えば、サブFB学習値)」は、インバランス割合が負の値であってインバランス割合の絶対値が増大するほど増大する。
これにより、本判定装置は、特定気筒の空燃比が「リッチ側にずれた場合」のみならず「リーン側にずれた場合」にも、インバランス判定用パラメータ(例えば、サブFB学習値の増減に応じて増減する値)が「異常判定閾値Ath」以上となった場合に、空燃比気筒間インバランスが発生したと判定する。
なお、図9の破線は、各気筒の空燃比が理論空燃比からリッチ側に一律に乖離し且つメインフィードバック制御を中止した場合におけるサブFB学習値を示している。この場合、横軸は、「空燃比気筒間インバランスが生じた場合の機関の空燃比のズレ」と同一のズレとなるように調整してある。即ち、例えば、第1気筒のみが20%だけリッチ側にずれるような「空燃比気筒間インバランス」が生じた場合、インバランス割合は20%である。一方、各気筒の空燃比が一律に5%(20%/4気筒)だけずれた場合、実際にはインバランス割合は0%であるが、図9においてはインバランス割合は20%に相当するものとして扱われる。図9の実線と破線との比較から、「サブFB学習値が異常判定閾値Ath以上となったとき、空燃比気筒間インバランスが発生したと判定することができる。」ことが理解される。なお、実際にはメインフィードバック制御が実行されるので、空燃比気筒間インバランスが発生していない場合、サブFB学習値は実際には図9の破線に示したほど増大しない。
(実際の作動)
次に、本判定装置の実際の作動について説明する。
<燃料噴射量制御>
CPUは、図10に示した燃料噴射量Fiの計算及び燃料噴射の指示を行うルーチンを、所定の気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に、その気筒(以下、「燃料噴射気筒」とも称呼する。)に対して繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUはステップ1000から処理を開始し、以下に述べるステップ1010乃至ステップ1040の処理を順に行い、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1010:CPUは、「エアフローメータ51により計測された吸入空気量Ga、機関回転速度NE及びルックアップテーブルMapMc」に基いて「燃料噴射気筒に吸入される空気量」である「筒内吸入空気量Mc(k)」を取得する。筒内吸入空気量Mc(k)は、各吸気行程に対応されながらRAM73内に記憶される。筒内吸入空気量Mc(k)は、周知の空気モデル(吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル)により算出されてもよい。
ステップ1020:CPUは、筒内吸入空気量Mc(k)を上流側目標空燃比abyfrで除することにより基本燃料噴射量Fbaseを求める。上流側目標空燃比abyfrは、後述するような特殊な場合を除き理論空燃比stoichに設定されている。
ステップ1030:CPUは、基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック量DFiにより補正する(より具体的には、基本燃料噴射量Fbaseにメインフィードバック量DFiを加える)ことにより、最終燃料噴射量Fiを算出する。メインフィードバック量DFiについては後述する。
ステップ1040:CPUは、最終燃料噴射量(指示噴射量)Fiの燃料が「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁25」から噴射されるように、その燃料噴射弁25に指示信号を送出する。
このように、各燃料噴射弁25から噴射される燃料の量は、全ての気筒に対して共通したメインフィードバック量DFiによって一律に増減される。
<メインフィードバック量の算出>
CPUは図11にフローチャートにより示したメインフィードバック量算出ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPUはステップ1100から処理を開始し、ステップ1105に進んでメインフィードバック制御条件(上流側空燃比フィードバック制御条件)が成立しているか否かを判定する。
メインフィードバック制御条件は以下の総ての条件が成立したときに成立する。
(A1)上流側空燃比センサ55が活性化している。
(A2)機関の負荷(負荷率)KLが閾値KLth以下である。
(A3)フューエルカット中でない。
なお、負荷率KLは、ここでは下記の(1)式により求められる。この負荷率KLに代え、機関の負荷としてアクセルペダル操作量Accp及びスロットル弁開度TA等が用いられても良い。(1)式において、Mcは筒内吸入空気量であり、ρは空気密度(単位は(g/l))、Lは機関10の排気量(単位は(l))、「4」は機関10の気筒数である。
KL=(Mc/(ρ・L/4))・100% …(1)
いま、メインフィードバック制御条件が成立しているものとして説明を続けると、CPUはステップ1105にて「Yes」と判定して以下に述べるステップ1110乃至ステップ1140の処理を順に行い、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1110:CPUは、下記(2)式に従ってフィードバック制御用出力値Vabyfcを取得する。(2)式において、Vabyfsは上流側空燃比センサ55の出力値、Vafsfbは下流側空燃比センサ56の出力値Voxsに基づいて算出されるサブフィードバック量、Vafsfbgはサブフィードバック量の学習値(サブFB学習値)である。これらの値は、何れも現時点において得られている値である。サブフィードバック量Vafsfb及びサブFB学習値Vafsfbgの算出方法については、後述する。
Vabyfc=Vabyfs+(Vafsfb+Vafsfbg) …(2)
ステップ1115:CPUは、下記(3)式に示したように、上記フィードバック制御用出力値Vabyfcを図6に示した空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、フィードバック制御用空燃比abyfscを得る。
abyfsc=Mapabyfs(Vabyfc) …(3)
ステップ1120:CPUは、下記(4)式に従って、「現時点よりもNサイクル前の時点において燃焼室21に実際に供給された燃料の量」である「筒内燃料供給量Fc(k−N)」を求める。即ち、CPUは、「現時点よりもNサイクル(即ち、N・720°クランク角)前の時点における筒内吸入空気量Mc(k−N)」を「上記フィードバック制御用空燃比abyfsc」により除すことにより、筒内燃料供給量Fc(k−N)を求める。
Fc(k−N)=Mc(k−N)/abyfsc …(4)
このように、筒内燃料供給量Fc(k−N)を求めるために、現時点からNストローク前の筒内吸入空気量Mc(k−N)をフィードバック制御用空燃比abyfscで除すのは、「燃焼室21内での混合気の燃焼により生成された排ガス」が上流側空燃比センサ55に到達するまでに「Nストロークに相当する時間」を要しているからである。但し、実際には、上流側空燃比センサ55には各気筒から排出された排ガスがある程度混合された後に到達する。
ステップ1125:CPUは、下記(5)式に従って、「現時点よりもNサイクル前の時点において燃焼室21に供給されるべきであった燃料の量」である「目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)」を求める。即ち、CPUは、現時点からNストローク前の筒内吸入空気量Mc(k−N)を上流側目標空燃比abyfrで除すことにより、目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)を求める。
Fcr=Mc(k−N)/abyfr …(5)
なお、上流側目標空燃比abyfrは通常運転時において理論空燃比stoichに設定される。一方、硫黄等に起因する排気臭の発生を防止することを目的として、所定のリーン設定条件が成立したとき、上流側目標空燃比abyfrは理論空燃比よりもリーン側の空燃比に設定される。また、以下の条件うちのいずれか1つが成立したとき、上流側目標空燃比abyfrは理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されてもよい。
・機関10の始動後からの経過時間が閾値始動後経過時間以下である場合、
・冷却水温THWが閾値冷却水温THWth以下である場合、及び
・現時点がフューエルカット(燃料供給停止)制御の終了後の所定期間内である場合。
・上流側触媒43の過熱を防止するべき運転状態(高負荷運転状態)である場合。
ステップ1130:CPUは、下記(6)式に従って、筒内燃料供給量偏差DFcを取得する。即ち、CPUは、目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)から筒内燃料供給量Fc(k−N)を減じることにより、筒内燃料供給量偏差DFcを求める。この筒内燃料供給量偏差DFcは、Nストローク前の時点で筒内に供給された燃料の過不足分を表す量となる。
DFc=Fcr(k−N)−Fc(k−N) …(6)
ステップ1135:CPUは、下記(7)式に従って、メインフィードバック量DFiを求める。この(7)式において、Gpは予め設定された比例ゲイン、Giは予め設定された積分ゲインである。更に、(7)式の「値SDFc」は「筒内燃料供給量偏差DFcの積分値」である。つまり、CPUは、フィードバック制御用空燃比abyfscを上流側目標空燃比abyfrに一致させるための比例積分制御により「メインフィードバック量DFi」を算出する。
DFi=Gp・DFc+Gi・SDFc …(7)
ステップ1140:CPUは、その時点における筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFcに上記ステップ1130にて求められた筒内燃料供給量偏差DFcを加えることにより、新たな筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcを取得する。
以上により、メインフィードバック量DFiが比例積分制御により求められ、このメインフィードバック量DFiが前述した図10のステップ1030の処理により最終燃料噴射量Fiに反映される。
ところで、上記(2)式の右辺の「サブフィードバック量VafsfbとサブFB学習値Vafsfbgとの和」は、上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsに比較して小さい値となり、且つ、小さい値となるように制限されている。従って、「サブフィードバック量VafsfbとサブFB学習値Vafsfbgとの和」は、後述するように、「下流側空燃比センサ56の出力値Voxs」を「理論空燃比に相当する値である下流側目標値Voxsref」に一致させるための「補助的な補正量」と考えることができる。この結果、フィードバック制御用空燃比abyfscは上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsに実質的に基づく値であると言うことができる。即ち、メインフィードバック量DFiは「上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsにより表される機関の空燃比」を「上流側目標空燃比abyfr(理論空燃比)」に一致させるための補正量であると言うことができる。
一方、ステップ1105の判定時において、メインフィードバック制御条件が不成立であると、CPUはそのステップ1105にて「No」と判定してステップ1145に進み、メインフィードバック量DFiの値を「0」に設定する。次いで、CPUは、ステップ1150にて筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcに「0」を格納する。その後、CPUは、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、メインフィードバック制御条件が不成立であるとき、メインフィードバック量DFiは「0」に設定される。従って、基本燃料噴射量Fbaseのメインフィードバック量DFiによる補正は行われない。
<サブフィードバック量及びサブFB学習値の算出>
CPUは、「サブフィードバック量Vafsfb」及び「サブフィードバック量Vafsfbの学習値(サブFB学習値)Vafsfbg」を算出するために、図12示したルーチンを所定時間の経過毎に実行している。従って、所定のタイミングになると、CPUはステップ1200から処理を開始し、ステップ1205に進んでサブフィードバック制御条件が成立しているか否かを判定する。
サブフィードバック制御条件は以下の総ての条件が成立したときに成立する。
(B1)メインフィードバック制御条件が成立している。
(B2)下流側空燃比センサ56が活性化している。
(B3)上流側目標空燃比abyfrが理論空燃比stoichに設定されている。
いま、サブフィードバック制御条件が成立していると仮定して説明を続ける。この場合、CPUはステップ1205にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ1210乃至ステップ1230の処理を順に行い、サブフィードバック量Vafsfbを算出する。
ステップ1210:CPUは、下記(8)式に従って、「下流側目標値Voxsref」と「下流側空燃比センサ56の出力値Voxs」との差である「出力偏差量DVoxs」を取得する。即ち、CPUは、「下流側目標値Voxsref」から「現時点の下流側空燃比センサ56の出力値Voxs」を減じることにより「出力偏差量DVoxs」を求める。下流側目標値Voxsrefは理論空燃比に相当する値Vst(0.5V)に設定されている。
DVoxs=Voxsref−Voxs …(8)
ステップ1215:CPUは、下記(9)式に従って、サブフィードバック量Vafsfbを求める。この(9)式において、Kpは予め設定された比例ゲイン(比例定数)、Kiは予め設定された積分ゲイン(積分定数)、Kdは予め設定された微分ゲイン(微分定数)である。また、SDVoxsは出力偏差量DVoxsの積分値、DDVoxsは出力偏差量DVoxsの微分値である。
Vafsfb=Kp・DVoxs+Ki・SDVoxs+Kd・DDVoxs …(9)
ステップ1220:CPUは、「その時点における出力偏差量の積分値SDVoxs」に「上記ステップ1210にて求めた出力偏差量DVoxs」を加えることにより、新たな出力偏差量の積分値SDVoxsを求める。
ステップ1225:CPUは、「上記ステップ1210にて算出した出力偏差量DVoxs」から「本ルーチンを前回実行した際に算出された出力偏差量である前回出力偏差量DVoxsold」を減じることにより、新たな出力偏差量の微分値DDVoxsを求める。
ステップ1230:CPUは、「上記ステップ1210にて算出した出力偏差量DVoxs」を「前回出力偏差量DVoxsold」として格納する。
このように、CPUは、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsを下流側目標値Voxsrefに一致させるための比例・積分・微分(PID)制御により「サブフィードバック量Vafsfb」を算出する。このサブフィードバック量Vafsfbは、上述した(2)式に示したように、フィードバック制御用出力値Vabyfcを算出するために使用される。
次いで、CPUは、以下に述べるステップ1235乃至ステップ1250の処理を順に行うことにより「サブFB学習値Vafsfbg」を算出し、その後、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1235:CPUは、その時点のサブFB学習値Vafsfbgを更新前学習値Vafsfbg0として格納する。
ステップ1240:CPUは、下記(10)式に従ってサブFB学習値Vafsfbgを更新する。この(10)式の左辺Vafsfbg(k+1)は更新後のサブFB学習値Vafsfbgを表す。値αは0以上1未満の任意の値である。
Vafsfbg(k+1)=α・Vafsfbg+(1−α)・Ki・SDVoxs …(10)
(10)式から明らかなように、サブFB学習値Vafsfbgは「サブフィードバック量Vafsfbの積分項Ki・SDVoxs」に「ノイズ除去のためのフィルタ処理」を施した値である。換言すると、サブFB学習値Vafsfbgは、サブフィードバック量Vafsfbの定常成分(積分項)に応じた値である。更新されたサブFB学習値Vafsfbg(=Vafsfbg(k+1))はバックアップRAMに格納される。
ステップ1245:CPUは、下記(11)式に従ってサブFB学習値Vafsfbgの変更量(更新量)ΔGを算出する。
ΔG=Vafsfbg−Vafsfbg0 …(11)
ステップ1250:CPUは、下記(12)式に従ってサブフィードバック量Vafsfbを変更量ΔGにより補正する。
Vafsfb=Vafsfb−ΔG …(12)
このステップ1245及びステップ1250の処理について説明する。上記(2)式に示したように、CPUは、「サブフィードバック量Vafsfb及びサブFB学習値Vafsfbg」を「上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfs」に加えることにより、フィードバック制御用出力値Vabyfcを得る。サブFB学習値Vafsfbgはサブフィードバック量Vafsfbの積分項Ki・SDVoxs(定常成分)の一部を取り込んだ値である。従って、サブFB学習値Vafsfbgを更新した場合、サブフィードバック量Vafsfbをその更新分に応じて補正しないと、「更新後のサブFB学習値Vafsfbg及びサブフィードバック量Vafsfb」により二重の補正が行われる。従って、サブFB学習値Vafsfbgを更新した場合、サブフィードバック量VafsfbをそのサブFB学習値Vafsfbgの更新分ΔGに応じて補正する必要がある。
そこで、CPUは上記(11)及び上記(12)式に示したように、サブFB学習値Vafsfbgを変更量ΔGだけ増加するように更新したとき、サブフィードバック量Vafsfbを変更量ΔGだけ減少させる。(11)式において、Vafsfbg0は更新直前のサブFB学習値Vafsfbgである。従って、変更量ΔGは正の値及び負の値の何れともなる。
以上の処理により、所定時間の経過毎にサブフィードバック量VafsfbとサブFB学習値Vafsfbgとが更新される。
一方、サブフィードバック制御条件が成立していない場合、CPUは図12のステップ1205にて「No」と判定し、以下に述べるステップ1255及びステップ1260の処理を順に行い、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1255:CPUはサブフィードバック量Vafsfbの値を「0」に設定する。
ステップ1260:CPUは出力偏差量の積分値SDVoxsの値を「0」に設定する。
これにより、上記(2)式から明らかなように、フィードバック制御用出力値Vabyfcは、上流側空燃比センサ55の出力値VabyfsとサブFB学習値Vafsfbgとの和となる。即ち、この場合、「サブフィードバック量Vafsfbの更新」及び「サブフィードバック量Vafsfbの最終燃料噴射量Fiへの反映」は停止される。但し、少なくとも、サブフィードバック量Vafsfbの積分項に対応するサブFB学習値Vafsfbgは最終燃料噴射量Fiに反映される。
<空燃比気筒間インバランス判定>
次に、「空燃比気筒間インバランス判定」を実行するための処理について説明する。CPUは、図13に示した「空燃比気筒間インバランス判定ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPUはステップ1300から処理を開始し、ステップ1305に進んで「異常判定(空燃比気筒間インバランス判定)の前提条件(判定実施条件)」が成立しているか否かを判定する。換言すると、この前提条件が成立しない場合、空燃比気筒間インバランスの「判定禁止条件」が成立する。空燃比気筒間インバランスの「判定禁止条件」が成立すると、「サブFB学習値Vafsfbgに基いて算出されるインバランス判定用パラメータ」を用いた「以下に述べる空燃比気筒間インバランス」の判定が実行されない。
この異常判定(空燃比気筒間インバランス判定)の前提条件は、以下の(C1)〜(C6)に記載した条件の総てが成立したときに成立する。但し、前提条件は、以下の(C1)〜(C6)に記載した条件のうちの一つ以上の任意の組み合わせからなる条件であってもよい。
(C1)メインフィードバック制御条件が成立している(上記A1〜A3を参照。)。
(C2)機関10の運転状態が「機関10から排出される排ガスに含まれる酸素の量」が閾値酸素量以上となるような運転状態でない。即ち、機関10の運転状態が「機関10から排出される排ガスに含まれる酸素の量」が閾値酸素量未満となるような運転状態である。
この条件(C2)を設ける理由は次の通りである。
機関10の運転状態が「機関10から排出される排ガスに含まれる酸素の量が閾値酸素量以上となるような運転状態」である場合、機関10から排出された排ガスが上流側空燃比センサ55に到達するまでに、その排ガスに含まれる過剰な酸素によって「排ガスに含まれる水素の酸化」が想定以上に進む可能性がある。このように「排ガスに含まれる水素の酸化」が想定以上に進む場合、空燃比気筒間インバランスが発生していたとしても(即ち、特定の気筒のみから多量の水素H2が排出されていたとしても)、上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsにより表される空燃比abyfsは「機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値」に近い空燃比となる。この結果、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsに基いて取得される「インバランス判定用パラメータ」が空燃比気筒間インバランスの程度を精度良く表さない値となる。
上記(C2)の条件は、以下の(C2−1)に記載した条件からなっていてもよい。
(C2−1)機関10に供給される混合気の空燃比が「理論空燃比よりもリーン側の空燃比」に設定されていない場合。
例えば、機関10に供給される混合気の空燃比は、機関10の運転状態が排気臭防止条件を満足した場合、硫黄等に起因する排気臭(H2S)の発生を防止することを目的として、理論空燃比よりもリーン側の空燃比に設定される。この場合、「機関10から排出される排ガスに含まれる酸素の量」が閾値酸素量以上となる。理論空燃比よりもリーン側の空燃比への設定は、例えば、上流側目標空燃比abyfrが理論空燃比よりもリーン側の空燃比(理論空燃比空燃比よりも大きい空燃比)に設定されるか、或いは、サブフィードバック量を若干だけ(微小の所定量)小さく補正することによって達成され得る。この場合、下流側目標値Voxsrefを「理論空燃比に相当する値Vstよりも微小な所定値ΔVだけ小さい値」に設定することによりサブフィードバック量Vafsfbを求めるようにしてもよい。
上記(C2−1)の条件は、「機関10の運転状態が排気臭防止条件を満足していない場合」と置換することもできる。この排気臭防止条件は、例えば、スロットル弁開度TAが全閉でない状態から全閉状態へと変化した後であって、図示しない車両速度検出センサによって検出される車両の速度が「0」であると判定された時点から所定時間が経過するまで成立する。
(C3)機関10の運転状態が「機関10から排出される排ガスに含まれる水素の量」が閾値水素量以上となるような運転状態でない。即ち、機関10の運転状態が「機関10から排出される排ガスに含まれる水素の量」が閾値水素量未満となるような運転状態である。換言すると、この条件は、「燃焼室21における混合気の燃焼状態が安定していて、水素H2の発生量が安定していること」である。
この条件(C3)を設ける理由は次の通りである。
機関10の運転状態が「機関10から排出される排ガスに含まれる水素の量が閾値水素量以上となるような運転状態」である場合、水素が上流側触媒43において十分に浄化されず、水素が上流側触媒43の下流に流出する場合がある。このような場合、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが水素の選択的拡散の影響を受ける可能性がある。或いは、本来は燃料噴射弁の特性等に起因する空燃比気筒間インバランスが発生していないにも関わらず、特定の気筒において水素が多量に発生する可能性もある。従って、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsに基いて取得されるインバランス判定用パラメータが「上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsを用いた上記空燃比フィードバック制御により過剰に補正された空燃比の真の平均値」に応じた値を示さない可能性が高い。
上記(C3)の条件は、以下の(C3−A)に記載した条件からなっていてもよい。
(C3−A)機関10に供給される混合気の空燃比が「理論空燃比よりもリッチ側の空燃比」に設定されている場合でない。この「機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている場合」には、上流側目標空燃比abyfrが理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている場合、又は、サブフィードバック量を通常時よりも若干だけ大きくなるように補正する(例えば、下流側目標値Voxsrefを理論空燃比に相当する値よりも僅かにリッチ側の空燃比に相当する値に変更する)ことによって達成され得る。
また、上記(C3)の条件は、以下の(C3−1)〜(C3−4)に記載した条件のうちの少なくとも何れか一つからなっていてもよい。換言すると、上記(C3)の条件は、以下の(C3−1)〜(C3−4)に記載した条件のうちの「任意の組み合わせからなる条件」の総てが成立した場合に、成立するように設定され得る。
(C3−1)機関10の始動後からの経過時間が閾値始動後経過時間以下ではない。即ち、機関10の始動後からの経過時間が閾値始動後経過時間より大きい場合。
(C3−2)機関10の冷却水温THWが閾値冷却水温THWth以下ではない。即ち、機関10の冷却水温THWが閾値冷却水温THWthよりも大きい場合。
(C3−3)機関10に供給される混合気の空燃比が「理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている状態」から「理論空燃比に設定された状態」へと変更された時点からの経過時間TRSが所定時間TRSth以下でない。即ち、経過時間TRSが所定時間TRSthよりも大きい場合。
(C3−4)機関10に供給される混合気の空燃比が「理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている状態」から「理論空燃比に設定された状態」へと変更された時点からの「機関10に吸入される空気量の積算値SRS」が増量停止後閾値積算空気量SRSth以下でない。即ち、空気量の積算値SRSが増量停止後閾値積算空気量SRSthよりも大きい場合。
上記(C3−1)〜(C3−4)等の条件が満たされない場合、混合気の燃焼が不安定であるから、燃焼期間中において発生する水素の量が安定しない(過剰になる場合がある。)。このため、機関10の排ガスに含まれる水素の量が安定しないので、このような場合に空燃比気筒間インバランス判定を実行すると、判定を誤る可能性が高い。
(C4)上流側触媒43の水素を酸化する能力が第1所定能力以下ではない。即ち、上流側触媒43の水素を酸化する能力が第1所定能力より大きい場合。換言すると、この条件は、「上流側触媒43の状態が、上流側触媒43に流入する水素を所定量以上浄化し得る状態(即ち、水素浄化可能状態)にあること」である。
この条件(C4)を設ける理由は次の通りである。
上流側触媒43の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると、水素が上流側触媒43において十分に浄化されず、水素が上流側触媒43の下流に流出する可能性がある。この結果、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが水素の選択的拡散の影響を受ける可能性があり、或いは、上流側触媒43の下流のガスの空燃比が「機関10全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値」に一致しなくなる。従って、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは、「上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsを用いた上記空燃比フィードバック制御により過剰に補正された空燃比の真の平均値」に応じた値を示さない可能性が高い。故に、このような状態において空燃比気筒間インバランス判定を実行すると、判定を誤る可能性が高い。
上記(C4)の条件は、以下の(C4−1)〜(C4−6)に記載した条件のうちの少なくとも何れか一つからなっていてもよい。換言すると、上記(C4)の条件は、以下の(C4−1)〜(C4−6)に記載した条件のうちの「任意の組み合わせからなる条件」の総てが成立した場合に、成立するように設定され得る。
(C4−1)上流側触媒43の酸素吸蔵量が第1閾値酸素吸蔵量以下ではない。即ち、上流側触媒43の酸素吸蔵量が第1閾値酸素吸蔵量よりも大きい場合。この場合、上流側触媒43の水素を酸化する能力が第1所定能力よりも大きいと判定することができる。
なお、上流側触媒43の酸素吸蔵量は周知の手法により別途取得される。例えば、上流側触媒43の酸素吸蔵量OSAは、上流側触媒43に流入する過剰な酸素の量に対応する量を順次加算するとともに、上流側触媒43に流入する過剰な未燃成分の量に対応する量を順次減算することにより求められる。即ち、上流側空燃比abyfsと理論空燃比stoichとの差に基いて酸素の過不足量ΔO2(ΔO2=k・mfr・(abyfs−stoich))を所定時間の経過毎に求め(kは大気中の酸素の比率であり0.23、mfrはその所定時間に供給された燃料量)、その過不足量ΔO2を積算することにより酸素吸蔵量OSAが求められる(例えば、特開2007−239700号公報、特開2003−336535号公報、及び、特開2004−036475号公報等を参照。)。なお、このように求められる酸素吸蔵量OSAは、上流側触媒43の最大酸素吸蔵量Cmaxと「0」との値に規制される。
(C4−2)機関10の始動後から機関10に吸入される空気量の積算値(始動後積算空気量)が始動後閾値積算空気量以下ではない。即ち、始動後積算空気量が始動後閾値積算空気量よりも大きい場合。この条件は次の理由に基いて設けられている。即ち、始動後積算空気量が始動後閾値積算空気量以下であると、機関10の始動後において上流側触媒43を活性化させるのに十分な量の排ガスが上流側触媒43に流入していないから、上流側触媒43の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると判定することができる。
(C4−3)スロットル弁34が全閉状態となっている時間(スロットル弁開度TAが「0」である状態が継続している時間)が閾値アイドル時間以上ではない。即ち、スロットル弁34が全閉状態となっている時間が閾値アイドル時間未満である場合。スロットル弁34が全閉状態となっている時間が閾値アイドル時間以上となると、排気温度が低く且つ排ガス流量も少ない「スロットル弁全閉状態」が長時間継続していることになるので、上流側触媒43の温度が低下し、よって、上流側触媒43の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると判定することができる。
(C4−4)スロットル弁34が全閉以外の状態となってからの経過時間(即ち、スロットル弁開度TAが「0」から「0」でなくなった時点からの経過時間であるアイドルオフ時間)が閾値アイドルオフ時間以下ではない。即ち、アイドルオフ時間が閾値アイドルオフ時間よりも大きい場合。アイドルオフ時間が閾値アイドルオフ時間以下であると、スロットル弁全閉時において低下した上流側触媒43の温度が十分な温度に到達(回復)しておらず、よって、上流側触媒43の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると判定することができる。
(C4−5)上流側触媒43が活性状態であると判定されている。上流側触媒43が不活性であると、上流側触媒43の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であると判定することができる。なお、この(C4−5)の条件が成立しているか否かは、例えば、機関10の運転状態から排気温度を推定し、その推定排気温度と排ガス量等とから触媒温度を推定するとともに同推定された触媒温度が所定の閾値活性温度以上であるか否かを判定することにより、判定することができる。
(C4−6)上流側触媒43が異常状態であると判定されていない(正常状態であると判定されている)。上流側触媒43が異常状態であると判定されている場合、上流側触媒43の水素を酸化する能力は第1所定能力以下であると明らかに判定することができる。なお、上流側触媒43が異常であるか否かの判定も周知の方法による。例えば、機関の始動後、十分な時間が経過したにも関わらず、下流側空燃比センサの出力値Voxsが一度も反転しない場合、上流側触媒43が異常であると判定される。或いは、上流側触媒43の最大酸素吸蔵量Cmaxが閾値以下である場合、上流側触媒43は異常であると判定される。
上流側触媒43の最大酸素吸蔵量Cmaxは、例えば、上流側目標空燃比abyfrを理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定し、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に相当する値になったとき(リッチ反転時点)、上流側目標空燃比abyfrを理論空燃比よりもリーン側の空燃比に設定し、そのリッチ反転時点から下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比よりもリーン側の空燃比に相当する値になる時点(リーン反転時点)までの期間に上流側触媒43に流入する酸素量を積算することにより求められ得る。
(C5)上流側触媒43の水素を酸化する能力が第2所定能力以上ではない。即ち、上流側触媒43の水素を酸化する能力が第2所定能力未満である場合。この第2所定能力は、前記第1所定能力よりも大きい能力である。
この条件(C5)を設ける理由は次の通りである。
上流側触媒43の水素を酸化する能力が第2所定能力以上である期間においては、上流側触媒43から流出する排ガスの空燃比の平均値が、「空燃比フィードバック制御によって過剰に補正された真の空燃比」に応じた値を示さない可能性がある。例えば、フューエルカット直後の場合、上流側触媒43の酸素吸蔵量は非常に大きいので、上流側触媒43の下流における排ガスの空燃比は、「空燃比フィードバック制御によって過剰に補正された真の空燃比」に応じた値を示さない。換言すると、上流側触媒43の水素の酸化能力が「第1所定能力と第2所定能力との間」であるときに、インバランス判定用パラメータは空燃比気筒間インバランスの程度を精度良く表す値となる。
上記(C5)の条件は、以下の(C5−1)〜(C5−4)に記載した条件のうちの少なくとも何れか一つからなっていてもよい。換言すると、上記(C5)の条件は、以下の(C5−1)〜(C5−4)に記載した条件のうちの「任意の組み合わせからなる条件」の総てが成立した場合に、成立するように設定され得る。
(C5−1)上流側触媒43の酸素吸蔵量が第2閾値酸素吸蔵量以上ではない。即ち、上流側触媒43の酸素吸蔵量が第2閾値酸素吸蔵量未満である。上流側触媒43の酸素吸蔵量が第2閾値酸素吸蔵量以上であるとき、上流側触媒43の水素を酸化する能力が第2所定能力以上であると判定することができる。なお、第2閾値酸素吸蔵量は、前記第1閾値酸素吸蔵量よりも大きい。
(C5−2)機関10の運転状態がフューエルカット運転状態を終了した時点(フューエルカット終了時点)からの機関10に吸入される空気量の積算値(フューエルカット終了後積算空気量)が閾値フューエルカット終了後積算空気量以下ではない。即ち、フューエルカット終了後積算空気量が閾値フューエルカット終了後積算空気量よりも大きい場合。
(C5−3)フューエルカット終了時点からの経過時間が閾値フューエルカット終了後経過時間以下ではない。即ち、フューエルカット終了時点からの経過時間が閾値フューエルカット終了後経過時間よりも大きい場合。
(C5−4)フューエルカット終了時点からの「下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの反転回数」が、閾値反転回数以下ではない。即ち、フューエルカット終了時点からの「下流側空燃比センサの出力値Voxsの反転回数」が、閾値反転回数よりも大きい場合。ここで、「下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの反転回数」とは、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比に相当する値を横切る回数のことである。
上記(C5−2)〜(C5−4)のそれぞれが不成立である場合には、フューエルカット運転状態(燃料供給停止運転)中に上流側触媒43に貯えられた酸素の量が依然として過多であるので、上流側触媒43の水素を酸化する能力が第2所定能力以上であると判定することができる。
なお、フューエルカット運転(燃料噴射停止制御)は、以下のフューエルカット開始条件が成立したときに開始され、以下のフューエルカット復帰(終了)条件が成立したときに終了する。
・フューエルカット開始条件
スロットル弁開度TAが「0」(又はアクセルペダル操作量Accpが「0」)であり、且つ、機関回転速度NEがフューエルカット開始回転速度NEFCth以上であるとき。
・フューエルカット復帰条件
フューエルカット運転中であって且つスロットル弁開度TA(又はアクセルペダル操作量Accp)が「0」よりも大きくなったとき、又は、
フューエルカット運転中であって且つ機関回転速度NEがフューエルカット開始回転速度NEFCthよりも小さいフューエルカット復帰回転速度NERTth以下となったとき。
(C6)機関10から排出される排ガスの流量が閾値排ガス流量以上ではない。即ち、機関10から排出される排ガスの流量が閾値排ガス流量未満である。
この条件(C6)を設ける理由は次の通りである。
機関10から排出される排ガスの流量が閾値排ガス流量以上であると、上流側触媒43に流入する水素の量が上流側触媒43の水素酸化能力を超え、水素が上流側触媒43の下流に流出する場合がある。従って、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが水素の選択的拡散の影響を受ける可能性が高い。或いは、触媒の下流のガスの空燃比が「機関全体に供給される混合気の空燃比の真の平均値」に一致しなくなる。その結果、空燃比気筒間インバランスが発生している場合であっても、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが「上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsを用いた空燃比フィードバック制御によって過剰に補正された真の空燃比」に応じた値を示さない可能性が高い。従って、このような状態において空燃比気筒間インバランス判定を実行すると、その判定を誤る可能性が高い。
上記(C6)の条件は、以下の(C6−1)〜(C6−2)に記載した条件のうちの少なくとも何れか一つからなっていてもよい。換言すると、上記(C6)の条件は、以下の(C6−1)〜(C6−2)に記載した条件のうちの「任意の組み合わせからなる条件」の総てが成立した場合に、成立するように設定され得る。
(C6−1)機関10の負荷(負荷率KL、スロットル弁開度TA及びアクセルペダル操作量Accp等)が閾値負荷以上ではない。即ち、機関10の負荷が閾値負荷未満である。
(C6−2)機関10の単位時間あたりの吸入空気量が閾値吸入空気量以上ではない。即ち、機関10の単位時間あたりの吸入空気量(例えば、エアフローメータ51により計測された吸入空気量Ga)が閾値吸入空気量未満である。
いま、上述した異常判定の前提条件が成立していると仮定する。この場合、CPUはステップ1305にて「Yes」と判定し、ステップ1310に進んで上述した「サブフィードバック制御条件が成立しているか否か」を判定する(上記B1〜B3を参照。)。そして、「サブフィードバック制御条件が成立している」とき、CPUは以下に述べるステップ1315以降の処理を実行する。ステップ1315以降の処理は、異常判定(空燃比気筒間インバランス判定)のための処理の一部である。従って、サブフィードバック制御条件は、「異常判定の前提条件」の一つと言うこともできる。更に、サブフィードバック制御条件は、メインフィードバック制御条件が成立しているときに成立する。従って、メインフィードバック制御条件も、「異常判定の前提条件」の一つと言うことができる。
いま、サブフィードバック制御条件が成立していると仮定して説明を続ける。この場合、CPUは以下に述べるステップ1315乃至ステップ1360のうちの所定のステップの処理を実行する。
ステップ1315:CPUは現時点が「サブFB学習値Vafsfbgが更新された直後の時点(サブFB学習値更新直後時点)」であるか否かを判定する。CPUは、現時点がサブFB学習値更新直後の時点であれば、ステップ1320に進む。CPUは、現時点がサブFB学習値更新直後の時点でなければ、ステップ1395に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1320:CPUは学習値積算カウンタCexeの値を「1」だけ増大する。
ステップ1325:CPUは図12のルーチンにより算出されているサブFB学習値Vafsfbgを読み込む。
ステップ1330:CPUは、サブFB学習値Vafsfbgの積算値SVafsfbgを更新する。即ち、CPUは「その時点の積算値SVafsfbg」に「ステップ1325にて読み込んだサブFB学習値Vafsfbg」を加えることにより、新たな積算値SVafsfbgを得る。
この積算値SVafsfbgは、イグニッション・キー・スイッチがオフ位置からオン位置に切り換えられた際に実行される図示しないイニシャルルーチンにより「0」に設定されるようになっている。更に、積算値SVafsfbgは、後述するステップ1360の処理によっても「0」に設定される。このステップ1360は、異常判定(空燃比気筒間インバランス判定、ステップ1345〜ステップ1355)が実行されたときに実行される。従って、積算値SVafsfbgは、「機関の始動後又は直前の異常判定実行後」において、「異常判定の前提条件が成立している場合」であって、且つ、「サブフィードバック制御条件が成立している場合」、におけるサブFB学習値Vafsfbgの積算値となる。
ステップ1335:CPUは学習値積算カウンタCexeの値がカウンタ閾値Cth以上であるか否かを判定する。CPUは、学習値積算カウンタCexeの値がカウンタ閾値Cthよりも小さいと、ステップ1335にて「No」と判定してステップ1395に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。これに対し、CPUは、学習値積算カウンタCexeの値がカウンタ閾値Cth以上であると、ステップ1335にて「Yes」と判定してステップ1340に進む。
ステップ1340:CPUは、「サブFB学習値Vafsfbgの積算値SVafsfbg」を「学習値積算カウンタCexe」で除することにより、サブFB学習値平均値Avesfbgを求める。このサブFB学習値平均値Avesfbgは、前述したように、上流側触媒43を通過する前の排ガスに含まれる水素の量と上流側触媒43を通過した後の排ガスに含まれる水素の量との差が大きいほど大きくなるインバランス判定用パラメータである。
ステップ1345:CPUは、サブFB学習値平均値Avesfbgが異常判定閾値Ath以上であるか否かを判定する。前述したように、気筒間における空燃比の不均一性が過大となって「空燃比気筒間インバランス」が生じている場合、サブフィードバック量Vafsfbは機関10に供給される混合気の空燃比を大きくリッチ側に補正する値になろうとするから、それに伴って、サブFB学習値Vafsfbgの平均値であるサブFB学習値平均値Avesfbgも「機関10に供給される混合気の空燃比を大きくリッチ側に補正する値(閾値Ath以上の値)」となる。
従って、CPUは、サブFB学習値平均値Avesfbgが異常判定閾値Ath以上である場合、ステップ1345にて「Yes」と判定してステップ1350に進み、異常発生フラグXIJOの値を「1」に設定する。つまり、異常発生フラグXIJOの値が「1」であることは、空燃比気筒間インバランスが生じていることを示す。なお、この異常発生フラグXIJOの値はバックアップRAMに格納される。また、異常発生フラグXIJOの値が「1」に設定されたとき、CPUは図示しない警告ランプを点灯してもよい。
これに対し、サブFB学習値平均値Avesfbgが異常判定閾値Athよりも小さい場合、CPUはステップ1345にて「No」と判定してステップ1355に進む。そして、CPUは、ステップ1355にて、「空燃比気筒間インバランス」が生じていないことを示すように、異常発生フラグXIJOの値を「0」に設定する。
ステップ1360:CPUは、ステップ1350及びステップ1355の何れかからステップ1360に進み、学習値積算カウンタCexeの値を「0」に設定する(リセットする)とともに、サブFB学習値の積算値SVafsfbgを「0」に設定する(リセットする)。
なお、CPUは、ステップ1305の処理を実行したとき、異常判定の前提条件が成立していなければ、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。更に、CPUは、ステップ1310の処理を実行したとき、サブフィードバック制御条件が成立していなければ、ステップ1395に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上、説明したように、本発明の一実施形態に係る判定装置によれば、種々の判定禁止条件が成立したときに空燃比気筒間インバランス判定を実行しないので、空燃比気筒間インバランスが発生したか否かを精度良く判定することができる。なお、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上流側触媒43は、少なくとも水素を酸化することができる触媒(例えば、酸化触媒)であればよく、下流側空燃比センサ56を覆うように設けられた触媒要素であってもよい。また、この触媒は、所謂「触媒機能」により水素を酸化するものに限られず、排ガスを再加熱するとともに二次空気を供給することによって水素を酸化する装置をも含んでもよい。
加えて、上記判定装置においては、サブFB学習値平均値Avesfbgをインバランス判定用パラメータとして取得していたが、上記異常判定前提条件が成立したときの「サブFB学習値Vafsfbgそのもの、又は、サブフィードバック量Vafsfbの平均値」をインバランス判定用パラメータとして取得してもよい。
更に、上記判定装置は、以下のように表現される装置であると言うこともできる。
「多気筒内燃機関10(燃料噴射信号に応答して燃料を供給する燃料噴射弁をそれぞれの気筒(それぞれの気筒に対するインテークマニホールド、或いは、燃焼室)に対して備えた多気筒内燃機関)に適用される空燃比気筒間インバランス判定装置であって、
機関10から排出される排ガスに含まれる成分のうちの少なくとも水素を酸化する触媒(上流側触媒43)と、
触媒(上流側触媒43)を通過する前の排ガスが接触する拡散抵抗層55dと、同拡散抵抗層55dに覆われ且つ同拡散抵抗層55dを通過して到達した排ガスの空燃比に応じた出力値を出力する空燃比検出素子(固体電解質層55a)と、を有する上流側空燃比センサ55と、
触媒(上流側触媒43)を通過した後の排ガスの空燃比に応じた出力値を出力する下流側空燃比センサ56と、
上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsにより表される空燃比abyfsが所定の上流側目標空燃比abyfrに一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段(図10〜図12)と、
前記フィードバック制御が実行されているときの前記下流側空燃比センサの出力値に基づいて「前記触媒を通過する前の排ガスに含まれる水素の量と前記触媒を通過した後の排ガスに含まれる水素の量との差」が大きいほど大きくなるインバランス判定用パラメータ(サブFB学習値平均値Avesfbg)を取得するインバランス判定用パラメータ取得手段(ステップ1320〜ステップ1340等を参照。)と、
前記取得されたインバランス判定用パラメータ(サブFB学習値平均値Avesfbg)が異常判定閾値(Ath)よりも大きいとき「前記複数の気筒のそれぞれに供給される混合気の空燃比である気筒別空燃比」の間に不均衡が生じていると判定する空燃比気筒間インバランス判定手段(ステップ1345等を参照。)と、
所定の判定禁止条件が成立するか否かを判定するとともに同判定禁止条件が成立したとき前記空燃比気筒間インバランス判定手段による判定を禁止する判定禁止手段(ステップ1305及びステップ1310等を参照。)と、
を備えた多気筒内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置。」
そして、前記空燃比フィードバック制御手段は、
上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsにより表される空燃比abyfsが前記上流側目標空燃比abyfrである理論空燃比stoichに一致するように機関10に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するためのメインフィードバック量を算出するメインフィードバック量算出手段(図11を参照。)と、
下流側空燃比センサ56の出力値Voxsにより表される空燃比が理論空燃比に一致するように機関10に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するためのサブフィードバック量を算出するサブフィードバック量算出手段(図12を参照。)と、
前記メインフィードバック量と前記サブフィードバック量とに基づいて前記機関に供給される混合気に含まれる燃料の量を制御する燃料量制御手段(図10の特にステップ1030を参照。)と、
を含み、
前記インバランス判定用パラメータ取得手段は、
前記サブフィードバック量に基づいて前記インバランス判定用パラメータを算出するように構成されている(図12及び図13のステップ1320〜ステップ1340等を参照。)。
更に、前記インバランス判定用パラメータ取得手段は、
前記サブフィードバック量の定常成分(即ち、サブFB学習値Vafsfbgの基礎となる値である「サブフィードバック量Vafsfbの積分項Ki・SDVoxs」)に応じた値(サブFB学習値平均値Avesfbg)を前記インバランス判定用パラメータとして取得するように構成されている(図12及び図13のステップ1320〜ステップ1340等を参照。)。
加えて、前記サブフィードバック量算出手段は、
前記サブフィードバック量に含まれる定常成分(積分項Ki・SDVoxs)に応じた値に基づいて前記サブフィードバック量の学習値を更新する学習を行う(ステップ1240等を参照。)とともに、前記サブフィードバック量を前記更新した学習値に応じて補正する(ステップ1245、ステップ1245及びステップ1250等を参照。)ように構成された学習手段を含み、
前記燃料量制御手段は、
前記メインフィードバック量及び前記サブフィードバック量に加えて前記サブフィードバック量の学習値にも基づいて前記機関に供給される混合気に含まれる燃料の量を制御するように構成され(ステップ1110等を参照。)、
前記インバランス判定用パラメータ取得手段は、
前記サブフィードバック量の学習値に基づいて前記インバランス判定用パラメータを算出するように構成されている(図12及び図13のステップ1320〜ステップ1340等を参照。)。
更に、上記判定装置のサブフィードバック制御は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが下流側目標値Voxsrefに一致するように、上流側空燃比センサ55によって検出される空燃比abyfsを見かけ上補正するような態様であった(上記(2)式を参照。)。これに対し、サブフィードバック制御は、特開平6−010738号公報に開示されているように、上流側空燃比センサ55の出力値に基づいて作成される空燃比補正係数を下流側空燃比センサ56の出力値Voxsを比例積分して求めたサブフィードバック量に基づいて変更する態様であってもよい。
また、上記判定装置(空燃比制御装置)は、特開2007−77869号公報、特開2007−146661号公報及び特開2007−162565号公報等に開示されているように、上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsに基づいて得られる上流側空燃比abyfsと上流側目標空燃比abyfrとの差をハイパスフィルタ処理してメインフィードバック量KFmainを算出するとともに、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの偏差に対してローパスフィルタ処理を施した値を比例積分処理することによりサブフィートバック量Fisubを求めるように構成されていてもよい。この場合、下記(14)式に示したように、それらのフィードバック量を互いに独立させた形態にて基本燃料噴射量Fbaseの補正に用い、それにより、最終燃料噴射量Fiを求めるように構成されていても良い。
Fi=KFmain・Fbase+Fisub …(14)
加えて、図13のルーチンにおいて、CPUは、ステップ1305にて「No」と判定するとステップ1395に直接進んでいたが、ステップ1305にて「No」と判定したときにステップ1360に進んでもよい。これによれば、インバランス判定用パラメータであるサブFB学習値平均値Avesfbgが取得されるまでに、一度でも異常判定前提条件が不成立となると(判定禁止条件が成立すると)、それまでのデータが破棄される。また、上流側触媒43が異常であるか否かを判定するための空燃比アクティブ制御を実行しているとき、上記判定禁止条件が成立するとみなして、上記空燃比気筒間インバランスの実行を禁止してもよい。この空燃比アクティブ制御は、上述した最大酸素吸蔵量Cmaxを取得する際と同様、上流側目標空燃比abyfsを「理論空燃比よりもΔAFだけリッチ側の空燃比」と「理論空燃比よりもΔAFだけリーン側の空燃比」とに時間的に交互に変更する制御である。
Claims (15)
- 複数の気筒を有する多気筒内燃機関に適用される空燃比気筒間インバランス判定装置であって、
前記機関から排出される排ガスに含まれる成分のうちの少なくとも水素を酸化する触媒と、
前記触媒を通過する前の排ガスが接触する拡散抵抗層と、同拡散抵抗層に覆われ且つ同拡散抵抗層を通過して到達した排ガスの空燃比に応じた出力値を出力する空燃比検出素子と、を有する上流側空燃比センサと、
前記触媒を通過した後の排ガスの空燃比に応じた出力値を出力する下流側空燃比センサと、
前記上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比が所定の上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、
前記フィードバック制御が実行されているときの前記下流側空燃比センサの出力値に基づいて前記触媒を通過する前の排ガスに含まれる水素の量と前記触媒を通過した後の排ガスに含まれる水素の量との差が大きいほど大きくなるインバランス判定用パラメータを取得するとともに、前記取得されたインバランス判定用パラメータが異常判定閾値よりも大きいとき前記複数の気筒のそれぞれに供給される混合気の空燃比である気筒別空燃比の間に不均衡が生じていると判定する空燃比気筒間インバランス判定手段と、
所定の判定禁止条件が成立するか否かを判定するとともに同判定禁止条件が成立したとき前記空燃比気筒間インバランス判定手段による判定を禁止する判定禁止手段と、
を備えた多気筒内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記空燃比フィードバック制御手段は、
所定のメインフィードバック制御条件が成立しているとき、前記上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するためのメインフィードバック量を算出するメインフィードバック量算出手段と、
所定のサブフィードバック制御条件が成立しているとき、前記下流側空燃比センサの出力値により表される空燃比が理論空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するためのサブフィードバック量を算出するサブフィードバック量算出手段と、
前記メインフィードバック量と前記サブフィードバック量とに基づいて前記機関に供給される混合気に含まれる燃料の量を制御する燃料量制御手段と、
を含み、
前記空燃比気筒間インバランス判定手段は、
前記サブフィードバック量に基づいて前記インバランス判定用パラメータを算出するように構成され、
前記判定禁止条件は、前記メインフィードバック制御条件及び前記サブフィードバック制御条件が共に成立している場合であっても成立する場合がある条件であり、
前記判定禁止手段は、
前記メインフィードバック制御条件及び前記サブフィードバック制御条件が共に成立している場合であっても前記判定禁止条件が成立したときは前記空燃比気筒間インバランス判定手段による判定を禁止するように構成されている空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲1に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段により判定される前記判定禁止条件は、前記機関の運転状態が前記機関から排出される排ガスに含まれる酸素の量が閾値酸素量以上となるような運転状態であること、であるように定められた空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲2に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段は、
前記機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比に設定されている場合に、前記機関の運転状態が前記機関から排出される排ガスに含まれる酸素の量が前記閾値酸素量以上となるような運転状態である、と判定するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲1に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段により判定される前記判定禁止条件は、前記機関の運転状態が前記機関から排出される排ガスに含まれる水素の量が閾値水素量以上となるような運転状態であること、であるように定められた空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲4に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段は、
前記機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている場合に、前記機関の運転状態が前記機関から排出される排ガスに含まれる水素の量が前記閾値水素量以上となるような運転状態であると判定するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲4に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段は、
前記機関の始動後からの経過時間が閾値始動後経過時間以下である場合、
前記機関の冷却水温が閾値冷却水温以下である場合、及び、
前記機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている状態から理論空燃比に設定された状態へと変更された時点からの経過時間が所定時間以下である場合、及び
前記機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定されている状態から理論空燃比に設定された状態へと変更された時点からの前記機関に吸入される空気量の積算値が増量停止後閾値積算空気量以下である場合、
のうちの少なくとも一つの場合が成立しているとき、前記機関の運転状態が前記機関から排出される排ガスに含まれる水素の量が前記閾値水素量以上となるような運転状態であると判定するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲1に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段により判定される前記判定禁止条件は、前記触媒の水素を酸化する能力が第1所定能力以下であること、であるように定められた空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲7に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段は、
前記触媒の酸素吸蔵量が第1閾値酸素吸蔵量以下である場合、
前記機関の始動後から同機関に吸入される空気量の積算値が始動後閾値積算空気量以下である場合、
前記機関のスロットル弁が全閉状態となっている時間が閾値アイドル時間以上である場合、
前記機関のスロットル弁が全閉以外の状態となってからの経過時間が閾値アイドルオフ時間以下である場合、
前記触媒が活性状態でないと判定されている場合、及び、
前記触媒が異常状態であると判定されている場合、
のうちの少なくとも一つの場合が成立しているとき、前記触媒の水素を酸化する能力が前記第1所定能力以下であると判定するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲1に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段により判定される前記判定禁止条件は、前記触媒の水素を酸化する能力が第2所定能力以上であること、であるように定められた空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲9に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段は、
前記触媒の酸素吸蔵量が第2閾値酸素吸蔵量以上である場合、
前記機関の運転状態がフューエルカット運転状態を終了した状態となった時点からの前記機関に吸入される空気量の積算値が閾値フューエルカット終了後積算空気量以下である場合、
前記機関の運転状態がフューエルカット運転状態を終了した状態となった時点からの経過時間が閾値フューエルカット終了後経過時間以下である場合、及び、
前記機関の運転状態がフューエルカット運転状態を終了した状態となった時点からの前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比に相当する値を横切る回数である反転回数が閾値反転回数以下である場合、
のうちの少なくとも一つの場合が成立しているとき、前記触媒の水素を酸化する能力が前記第2所定能力以上であると判定するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲1に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段において判定される前記判定禁止条件は、前記機関から排出される排ガスの流量が閾値排ガス流量以上であること、であるように定められた空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲11に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記判定禁止手段は、
前記機関の負荷が閾値負荷以上である場合、及び、
前記機関の単位時間あたりの吸入空気量が閾値吸入空気量以上である場合、
のうちの少なくとも一つの場合が成立しているとき、前記機関から排出される排ガスの流量が前記閾値排ガス流量以上であると判定するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲1乃至請求の範囲12の何れか一項に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記触媒は、前記機関の排気通路であって前記複数の気筒の排気集合部よりも下流側の位置に配設され、
前記上流側空燃比センサは、前記排気通路であって前記排気集合部よりも下流側且つ前記触媒よりも上流側の位置に配設され、
前記下流側空燃比センサは、前記排気通路であって前記触媒よりも下流側の位置に配設され、
ていることを特徴とする空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲1に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記空燃比気筒間インバランス判定手段は、
前記サブフィードバック量の定常成分に応じた値を前記インバランス判定用パラメータとして取得するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。 - 請求の範囲1に記載の空燃比気筒間インバランス判定装置において、
前記サブフィードバック量算出手段は、
前記サブフィードバック量に含まれる定常成分に応じた値に基づいて前記サブフィードバック量の学習値を更新する学習を行うとともに、前記サブフィードバック量を前記更新した学習値に応じて補正する学習手段を含み、
前記燃料量制御手段は、
前記メインフィードバック量及び前記サブフィードバック量に加えて前記サブフィードバック量の学習値にも基づいて前記機関に供給される混合気に含まれる燃料の量を制御するように構成され、
前記空燃比気筒間インバランス判定手段は、
前記サブフィードバック量の学習値に基づいて前記インバランス判定用パラメータを算出するように構成された空燃比気筒間インバランス判定装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2008/072591 WO2010064331A1 (ja) | 2008-12-05 | 2008-12-05 | 多気筒内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2010064331A1 JPWO2010064331A1 (ja) | 2012-05-10 |
JP5045814B2 true JP5045814B2 (ja) | 2012-10-10 |
Family
ID=42232993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010541186A Expired - Fee Related JP5045814B2 (ja) | 2008-12-05 | 2008-12-05 | 多気筒内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8903625B2 (ja) |
EP (1) | EP2360365B1 (ja) |
JP (1) | JP5045814B2 (ja) |
CN (1) | CN102239322B (ja) |
WO (1) | WO2010064331A1 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8249794B2 (en) * | 2009-09-08 | 2012-08-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Inter-cylinder air-fuel ratio imbalance judgment device for multi-cylinder internal combustion engine |
JP5170320B2 (ja) * | 2009-11-12 | 2013-03-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 |
JP5018902B2 (ja) * | 2010-01-18 | 2012-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関装置および内燃機関の制御方法並びに車両 |
US9726103B2 (en) * | 2010-06-07 | 2017-08-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine |
JP5499978B2 (ja) | 2010-07-30 | 2014-05-21 | トヨタ自動車株式会社 | 多気筒内燃機関の燃料噴射量制御装置 |
JP5278466B2 (ja) * | 2011-02-16 | 2013-09-04 | トヨタ自動車株式会社 | 気筒間空燃比ばらつき異常検出装置 |
DE102011087213A1 (de) | 2011-11-28 | 2013-05-29 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors |
JP5790523B2 (ja) | 2012-02-01 | 2015-10-07 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比インバランス判定装置 |
CN104220735B (zh) | 2012-04-10 | 2016-10-26 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的控制装置 |
JP6160035B2 (ja) * | 2012-07-05 | 2017-07-12 | トヨタ自動車株式会社 | 多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置 |
JP5724963B2 (ja) * | 2012-08-01 | 2015-05-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の診断装置 |
JP5648706B2 (ja) * | 2013-04-19 | 2015-01-07 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP6252093B2 (ja) * | 2013-10-17 | 2017-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | 気筒間空燃比ばらつき異常検出装置 |
US9932922B2 (en) * | 2014-10-30 | 2018-04-03 | Ford Global Technologies, Llc | Post-catalyst cylinder imbalance monitor |
US9874167B2 (en) * | 2016-06-08 | 2018-01-23 | GM Global Technology Operations LLC | Control systems and methods for air fuel imbalance and cylinder deactivation |
JP6888508B2 (ja) * | 2017-10-05 | 2021-06-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
DE102018216980A1 (de) * | 2018-10-04 | 2020-04-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Regelung einer Füllung eines Speichers eines Katalysators für eine Abgaskomponente in Abhängigkeit von einer Alterung des Katalysators |
FR3101668B1 (fr) * | 2019-10-07 | 2022-06-24 | Renault Sas | Procede de diagnostic d’un systeme de post-traitement d’un moteur a allumage commande |
CN112392616B (zh) * | 2020-11-18 | 2022-09-23 | 潍柴动力股份有限公司 | 控制方法、装置以及动力系统 |
CN116165260A (zh) * | 2022-11-18 | 2023-05-26 | 长城汽车股份有限公司 | 氧含量检测装置、尾气含氧量检测方法及车辆 |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01172473A (ja) | 1987-12-28 | 1989-07-07 | Toshiba Silicone Co Ltd | 被覆用組成物 |
JP2936898B2 (ja) | 1992-06-30 | 1999-08-23 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP3674292B2 (ja) | 1997-06-19 | 2005-07-20 | 株式会社デンソー | 空燃比検出装置 |
JP3855483B2 (ja) | 1998-08-25 | 2006-12-13 | 株式会社デンソー | 積層型空燃比センサ素子 |
JP3510132B2 (ja) | 1999-01-27 | 2004-03-22 | 株式会社日立製作所 | エンジンの制御装置 |
JP2001132498A (ja) * | 1999-11-08 | 2001-05-15 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2002266682A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Toyota Motor Corp | 多気筒内燃機関の空燃比制御装置 |
JP3922091B2 (ja) | 2002-05-17 | 2007-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP3972748B2 (ja) | 2002-07-03 | 2007-09-05 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2004069547A (ja) | 2002-08-07 | 2004-03-04 | Toyota Motor Corp | 空燃比センサの制御装置 |
JP3998136B2 (ja) * | 2002-11-28 | 2007-10-24 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP2007023917A (ja) | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Denso Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
US7356985B2 (en) | 2005-07-19 | 2008-04-15 | Denso Corporation | Air-fuel ratio controller for internal combustion engine |
JP2007077869A (ja) | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP4380625B2 (ja) | 2005-11-24 | 2009-12-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP4363398B2 (ja) | 2005-12-08 | 2009-11-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP4935547B2 (ja) | 2007-07-09 | 2012-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の異常判定装置 |
US7597091B2 (en) * | 2005-12-08 | 2009-10-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio control apparatus and method for an internal combustion engine |
JP2009030455A (ja) | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Toyota Motor Corp | 多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常を検出するための装置及び方法 |
JP2007162565A (ja) | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JP2007239700A (ja) | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
US7519467B2 (en) | 2006-08-08 | 2009-04-14 | Denso Corporation | Cylinder air-fuel ratio controller for internal combustion engine |
JP4706590B2 (ja) | 2006-08-08 | 2011-06-22 | 株式会社デンソー | 内燃機関の気筒別空燃比制御装置 |
WO2009013600A2 (en) | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for detecting abnormalair-fuel ratio variation among cylinders of multi-cylinder internal combustion engine |
JP4533941B2 (ja) * | 2008-04-18 | 2010-09-01 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
WO2011042994A1 (ja) * | 2009-10-06 | 2011-04-14 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 |
-
2008
- 2008-12-05 JP JP2010541186A patent/JP5045814B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2008-12-05 CN CN200880132231.0A patent/CN102239322B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2008-12-05 EP EP08878589.4A patent/EP2360365B1/en not_active Not-in-force
- 2008-12-05 WO PCT/JP2008/072591 patent/WO2010064331A1/ja active Application Filing
- 2008-12-05 US US13/133,044 patent/US8903625B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20120035831A1 (en) | 2012-02-09 |
CN102239322B (zh) | 2014-04-30 |
US8903625B2 (en) | 2014-12-02 |
JPWO2010064331A1 (ja) | 2012-05-10 |
EP2360365B1 (en) | 2013-11-13 |
WO2010064331A1 (ja) | 2010-06-10 |
EP2360365A4 (en) | 2012-08-08 |
EP2360365A1 (en) | 2011-08-24 |
CN102239322A (zh) | 2011-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5045814B2 (ja) | 多気筒内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 | |
JP5045820B2 (ja) | 多気筒内燃機関の監視装置 | |
JP5088421B2 (ja) | 内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 | |
US9726103B2 (en) | Fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine | |
JP5041078B2 (ja) | 多気筒内燃機関の空燃比制御装置 | |
JP5246456B2 (ja) | 内燃機関システム制御装置 | |
JP5110207B2 (ja) | 内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 | |
US10352263B2 (en) | Fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine | |
JP2010180746A (ja) | 内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 | |
JP5447673B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射量制御装置 | |
JP5522392B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射量制御装置 | |
JP5170320B2 (ja) | 内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置 | |
JP2012017657A (ja) | 内燃機関の燃料噴射量制御装置 | |
JP5640662B2 (ja) | 内燃機関の燃料噴射量制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120619 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120702 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150727 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5045814 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |