多汽缸内燃机的汽缸间空燃比不平衡检测装置.pdf

提供一种多汽缸内燃机的汽缸间空燃比不平衡检测装置。装置具备：增压器，其与多汽缸内燃机相关联地设置；旁通通路，其绕过增压器的涡轮；废气旁通阀，其对旁通通路进行开闭；空燃比传感器，其设置在多汽缸内燃机的排气通路中的、比涡轮的下游侧与旁通通路的下游侧的汇合点靠下游侧的部分；以及判定单元，其被设定为：将空燃比传感器的输出的变动程度或者与该变动程度相关的参数的值与预定的阈值进行比较，来执行汽缸间空燃比不平衡判定。判定单元被设定为：在废气旁通阀的开度为预定的基准开度以上时，不执行汽缸间空燃比不平衡判定。

1.  一种多汽缸内燃机的汽缸间空燃比不平衡检测装置，具备：
增压器，其与多汽缸内燃机相关联地设置，
旁通通路，其绕过所述增压器的涡轮；
废气旁通阀，其对所述旁通通路进行开闭；
空燃比传感器，其设置在所述多汽缸内燃机的排气通路中的、比所述涡轮的下游侧与所述旁通通路的下游侧的汇合点靠下游侧的部分；以及
判定单元，其被设定为：将所述空燃比传感器的输出的变动程度或者与该变动程度相关的参数的值与预定的阈值进行比较，来执行汽缸间空燃比不平衡判定；
所述汽缸间空燃比不平衡检测装置的特征在于，
所述判定单元被设定为：在所述废气旁通阀的开度为预定的基准开度以上时，不执行所述汽缸间空燃比不平衡判定。

2.  根据权利要求1所述的多汽缸内燃机的汽缸间空燃比不平衡检测装置，其特征在于，
还具备协调控制单元，该协调控制单元被设定为：在要求使所述废气旁通阀的开度比所述预定的基准开度大的预定的运转条件下，在执行所述汽缸间空燃比不平衡判定时，将所述废气旁通阀的开度控制成比所述预定的基准开度小，并且，为了抑制吸入空气量相对于不进行该控制的情况产生变动，向减少侧控制所述多汽缸内燃机的节气门的开度。

3.  根据权利要求1或2所述的多汽缸内燃机的汽缸间空燃比不平衡检测装置，其特征在于，
还具备低转速高负荷控制单元，该低转速高负荷控制单元被设定为：在将要执行所述汽缸间空燃比不平衡判定时，控制所述多汽缸内燃机和与所述多汽缸内燃机连接的自动变速器，以使得与通常控制时相比成为低内燃机转速且高负荷。

多汽缸内燃机的汽缸间空燃比不平衡检测装置
技术领域
本发明涉及用于检测多汽缸内燃机的汽缸间空燃比的不平衡(不均异常)的装置，尤其涉及对在多汽缸内燃机中汽缸间的空燃比比较大幅地不均这一情况进行检测的装置。
背景技术
通常，在具备利用了催化剂的排气净化系统的内燃机中，为了利用催化剂以高效率净化排气中有害成分，在内燃机中燃烧的混合气体的空气与燃料的混合比例、即空燃比的控制不可或缺。为了进行这样的空燃比的控制，在内燃机的排气通路设置空燃比传感器，实施反馈控制以使得由空燃比传感器检测到的空燃比与预定的目标空燃比一致。
另一方面，在多汽缸内燃机中，通常使用同一控制量对全部汽缸进行空燃比控制，所以即使执行了空燃比控制，实际的空燃比有时也会在汽缸间不均。此时，若不均的程度小，则能够通过空燃比反馈控制吸收该不均，另外，也可利用催化剂对排气中有害成分净化处理，所以不会对排气排放造成影响，没有什么大问题。
但是，在例如一部分的汽缸的燃料喷射系统发生故障等而汽缸间的空燃比大副不均时，会使排气排放恶化而成为问题。希望将这样的大到使排气排放恶化的程度的空燃比不均作为异常来检测。特别是，在汽车用内燃机的情况下，为了防止排气排放恶化的车辆行驶于未然，要求在车载状态(on board)下检测汽缸间空燃比不平衡，最近也有将此法制化的动向。
例如，在专利文献1所记载的装置中，在具备涡轮增压器、绕过该涡轮增压器的涡轮的旁通通路以及对旁通通路进行开闭的废气旁通阀的驱动 系统中，对汽缸间空燃比不平衡进行检测。在检测中，使用在比涡轮的下游侧与旁通通路的下游侧的汇合点靠下游侧的排气通路配置的空燃比传感器。在该驱动系统中，着眼于空燃比的汽缸间不平衡的影响容易出现在经过旁通通路后的排气中，在废气旁通阀处于打开期间，基于空燃比传感器的输出来检测汽缸间空燃比不平衡。
在专利文献2中指出，在同样的机械结构中，若在废气旁通阀处于关闭状态时进行空燃比不平衡检测，则空燃比不平衡检测的精度会因涡轮对排气的搅拌的影响而恶化。为了避免该情况，在专利文献2公开的装置中，在不平衡检测时在(由发动机转速和转矩定义的坐标系中的)废气旁通阀打开区域外存在动作点的情况下，变更动作线(燃料经济性最佳线)以使得实际的动作点移动到打开区域内，按此来控制发动机和自动变速器。即，在专利文献2的装置中，仅在废气旁通阀处于打开状态时执行不平衡检测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-185159号公报
专利文献2：国际公开WO2012/059953号
发明内容
发明要解决的问题
在如专利文献1、2那样，在排气通路中的比涡轮的下游侧与旁通通路的下游侧的汇合点靠下游侧设置有空燃比传感器的机械结构中进行不平衡检测的情况下，若在废气旁通阀处于打开状态时进行不平衡检测，则通过增压器的涡轮后的排气和通过旁通通路后的排气的双方供给到空燃比传感器。在此，在通过涡轮后的排气和通过旁通通路后的排气中，排气路径长度和/或排气管径不同，所以到达空燃比传感器的排气的相位不同。因此，由于两者的混合，即使是异常的波形，空燃比传感器的输出也会变钝(或者，变平)，可能无法高精度地检测不平衡。
因此，本发明鉴于以上情况而完成，其目的在于提供一种能够提高检 测精度、抑制误检测的多汽缸内燃机的汽缸间空燃比不平衡检测装置。
用于解决问题的手段
本发明的一技术方案是一种多汽缸内燃机的汽缸间空燃比不平衡检测装置，具备：
增压器，其与多汽缸内燃机相关联地设置；
旁通通路，其绕过所述增压器的涡轮；
废气旁通阀，其所述旁通通路进行开闭；
空燃比传感器，其设置在所述多汽缸内燃机的排气通路中的、比所述涡轮的下游侧与所述旁通通路的下游侧的汇合点靠下游侧的部分；以及
判定单元，其被设定为：将所述空燃比传感器的输出的变动程度或者与该变动程度相关的参数的值与预定的阈值进行比较，来执行汽缸间空燃比不平衡判定；
所述汽缸间空燃比不平衡检测装置的特征在于，
所述判定单元被设定为：在所述废气旁通阀的开度为预定的基准开度以上时，不执行所述汽缸间空燃比不平衡判定。
在该技术方案中，判定单元被设定为：在废气旁通阀的开度为预定的基准开度以上时，不执行汽缸间空燃比不平衡判定。因此，能够抑制由通过涡轮后的排气与通过旁通通路后的排气的混合所导致的精度的降低，能够抑制误检测。
本发明的另一技术方案是根据上述一技术方案的多汽缸内燃机的汽缸间空燃比不平衡检测装置，其特征在于，
还具备协调控制单元，该协调控制单元被设定为：在要求使所述废气旁通阀的开度比所述预定的基准开度大的预定的运转条件下，在执行所述汽缸间空燃比不平衡判定时，将所述废气旁通阀的开度控制成比所述预定的基准开度小，并且，为了抑制吸入空气量相对于不进行该控制的情况产生变动，向减少侧控制所述多汽缸内燃机的节气门的开度。
在若是通常控制时则要求打开废气旁通阀的运转条件下，若控制成将废气旁通阀关闭为预定开度以下的状态，则有时会因转矩的上升而产生驾 驶性能的非意图的恶化。关于这一点，根据本技术方案，能够通过节气门的开度的减少来减少由转矩的增大引起的吸入空气量的增大，所以能够抑制驾驶性能的非意图的恶化。
本发明的另一技术方案是根据上述各技术方案的多汽缸内燃机的汽缸间空燃比不平衡检测装置，其特征在于，
还具备低转速高负荷控制单元，该低转速高负荷控制单元被设定为：在将要执行所述汽缸间空燃比不平衡判定时，控制所述多汽缸内燃机和与所述多汽缸内燃机连接的自动变速器，以使得与通常控制时相比成为低内燃机转速且高负荷。
通常，越是“低内燃机转速且高负荷”，则噪声成分越相对地减少而分辨能力会越高，所以能够高精度地执行汽缸间空燃比不平衡判定。因此，根据该技术方案，在将要执行不平衡判定时，控制多汽缸内燃机和自动变速器，以使得与通常控制时相比成为低内燃机转速且高负荷，所以能够高精度地执行不平衡判定。
根据本发明，能够发挥如下的优异的效果：能够抑制通过涡轮后的排气与通过旁通通路后的排气的混合的影响而提高检测精度，抑制误检测。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的内燃机的概略图。
图2是示出催化剂前传感器和催化剂后传感器的输出特性的图表。
图3是示出将废气旁通阀打开的情况(线图a)和将废气旁通阀关闭的情况(线图b)下的空燃比传感器输出的变动的图表。
图4是相当于图3的IV部分的放大图。
图5是示出第1实施方式中的用于汽缸间空燃比不平衡检测的例程的流程图。
图6是示出第2实施方式中的用于汽缸间空燃比不平衡检测的例程的流程图。
图7是示出第3实施方式中的用于汽缸间空燃比不平衡检测的例程的 流程图。
图8是示出第4实施方式中的用于汽缸间空燃比不平衡检测的例程的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1是本实施方式的内燃机的概略图。如图所示，内燃机(发动机)1使燃料和空气的混合气体在形成于汽缸体2的燃烧室3的内部燃烧，使活塞在燃烧室3内往复移动，从而产生动力。本实施方式的内燃机1是搭载于汽车的多汽缸内燃机，更具体而言，是直列4缸的火花点火式内燃机即汽油发动机。但是，可应用本发明的内燃机不限于此，只要是多汽缸内燃机即可，汽缸数量、形式等没有特别的限定。内燃机1的未图示的输出轴连接于未图示的液力变矩器、自动变速器30以及未图示的差动齿轮总成，对驱动轮进行驱动。自动变速器30是有级变速器，但也可以是无级变速器。
虽然未图示，但在内燃机1的汽缸盖按每个汽缸配设有对进气口进行开闭的进气门和对排气口进行开闭的排气门，各进气门和各排气门通过凸轮轴或螺线管致动器而开闭。在汽缸盖的顶部按每个汽缸安装有用于对燃烧室3内的混合气体进行点火的火花塞。
各汽缸的进气口经由每个汽缸的枝管4与作为进气集合室的气室8连接。气室8的上游侧连接有进气管13，进气管13经由增压器25的压缩机25a而与空气过滤器9连结。在进气管13组装有用于检测吸入空气量(每单位时间的吸入空气的量即进气流量)的空气流量计5和电子控制式的节气门10。由进气口、枝管4、气室8和进气管13形成进气通路。在进气管13的周围配置有用于冷却在进气管13内流动的吸入空气的冷热气自动调节机11。向冷热气自动调节机11内导入内燃机冷却水，通过内燃机冷却水来冷却吸入空气。以绕过增压器25的压缩机25a的方式设置有空气旁通通路20和对该空气旁通通路20进行开闭的电子控制式的空气旁通阀(ABV)21。该ABV21防止在节气门10突然关闭的情况下节气门10的 上游侧的压力暂时急剧上升，进而防止从增压器25产生喘振(surge)声。
按每个汽缸配设有向进气通路、特别是向进气口内喷射燃料的喷射器(燃料喷射阀)12。从喷射器12喷射出的燃料与吸入空气混合而形成混合气体，该混合气体在进气门打开时被吸入到燃烧室3，由活塞进行压缩，由火花塞7进行点火而燃烧。
另一方面，各汽缸的排气口与排气歧管14连接。排气歧管14包括形成其上游部的每个汽缸的枝管和形成其下游部的排气集合部。排气集合部的下游侧与增压器25的排气涡轮25b的入口连结。排气涡轮25b的出口与排气管6连结。由排气口、排气歧管14和排气管6形成排气通路。并且，在排气管6以绕过增压器25的排气涡轮25b的方式设置有旁通通路26和对该旁通通路26进行开闭的电子控制式的废气旁通阀(WGV)27。WGV27构成为通过马达和齿轮机构来驱动阀芯。该齿轮机构构成为包括例如蜗轮和斜齿轮，设置有用于通过检测该斜齿轮的旋转位置来检测阀芯的开度的WGV开度传感器28。此外，WGV27也可以是由增压压力或进气管压力来控制的隔膜式的阀。
在排气管6以串联方式安装有分别由三元催化剂形成的催化剂、即上游催化剂11和下游催化剂19。这些上游催化剂11和下游催化剂19例如是使氧化铝担载铂(Pt)、钯(Pd)或铑(Rh)等贵金属而得的催化剂，通过催化剂反应对一氧化碳(CO)、烃(HC)和氮氧化物(NOx)等一并进行净化。
在上游催化剂11的上游侧和下游侧分别设置有用于检测排气的空燃比的催化剂前传感器17和催化剂后传感器18。这些催化剂前传感器17和催化剂后传感器18设置在紧邻上游催化剂11之前和之后的位置，基于排气中的氧浓度来检测空燃比。催化剂前传感器17对应于本发明中所说的空燃比传感器，设置在排气通路中的比排气涡轮25b的下游侧与旁通通路26的下游侧的汇合点靠下游侧的排气管6。
上述火花塞7、节气门10、喷射器12、ABV21和WGV27等与作为控制器的电子控制单元(以下称为ECU)22电连接。ECU22包括均未图 示的CPU、ROM、RAM、输入输出端口以及存储装置等。另外，如图所示，ECU22除了连接有前述的空气流量计5、催化剂前传感器17、催化剂后传感器18、WGV开度传感器28之外，还经由未图示的A/D变换器等连接有：检测内燃机1的曲轴角的曲轴角传感器16、检测加速器开度的加速器开度传感器15、检测内燃机1的冷却水的温度的水温传感器23、配置在进气管13中的冷热气自动调节机11的下游侧并检测节气门10上游侧的压力(增压压力)的增压压力传感器29以及其他各种传感器。ECU22基于各种传感器的检测值等，控制火花塞7、节气门10、喷射器12以及自动变速器30等，并控制点火正时、节气门开度、燃料喷射量、燃料喷射正时以及变速比等，以得到期望的输出。此外，节气门开度通常被控制为与加速器开度相应的开度。ECU22还对ABV21和WGV27进行控制，根据需要使进气和排气绕行。在ECU22设置有作为本发明中的判定单元的功能。
催化剂前传感器17由所谓的广域空燃比传感器构成，能够连续检测范围较广的空燃比。在图2中示出催化剂前传感器17的输出特性。如图所示，催化剂前传感器17输出与检测到的排气空燃比(催化剂前空燃比A/Ff)成比例的大小的电压信号Vf。排气空燃比为理想配比(理论空燃比，例如A/F＝14.6)时的输出电压为Vreff(例如大约3.3V)。
另一方面，催化剂后传感器18由所谓的O2传感器构成，具有以理想配比为界而输出值突然变化的特性。在图2中示出催化剂后传感器18的输出特性。如图所示，排气空燃比(催化剂后空燃比A/Fr)为理想配比时的输出电压、即理想配比相当值为Vrefr(例如0.45V)。催化剂后传感器18的输出电压在预定的范围(例如0～1(V))内变化。在排气空燃比比理想配比稀时，催化剂后传感器的输出电压比理想配比相当值Vrefr低，在排气空燃比比理想配比浓时，催化剂后传感器的输出电压比理想配比相当值Vrefr高。
上游催化剂11和下游催化剂19在流入它们各自的排气的空燃比A/F处于理想配比附近时对NOx、HC和CO同时进行净化，但能够以高效率同时净化三者的空燃比的幅度(window)比较窄。
由ECU22执行空燃比控制(理想配比控制)，以使得流入上游催化剂11的排气的空燃比被控制为理想配比附近。该空燃比控制包括使由催化剂前传感器17检测到的排气空燃比与预定的目标空燃比即理想配比一致的主空燃比控制(主空燃比反馈控制)和使由催化剂后传感器18检测到的排气空燃比与理想配比一致的辅助空燃比控制(辅助空燃比反馈控制)。
假设，例如全部汽缸中的一部分汽缸的喷射器12发生故障而在汽缸间产生了空燃比的不均(不平衡：imbalance)。例如是如下情况：#1汽缸的燃料喷射量比其他#2、#3、#4汽缸多，其空燃比大幅偏向浓侧。此时若通过前述的主空燃比反馈控制提供比较大的修正量，则有时也能够将向催化剂前传感器17供给的总气体的空燃比控制为理想配比。但是，若分汽缸来看，则#1汽缸比理想配比大而浓，#2、#3、#4汽缸比理想配比稀，只不过是作为整体的平衡而成为了理想配比，在排放上明显是不优选的。因此，在本实施方式中，装配有检测该汽缸间空燃比不平衡的装置。
如图3所示，由催化剂前传感器17检测的排气空燃比A/F具有以1发动机循环(＝720℃A)为1周期而周期性变动的倾向。并且，当产生汽缸间空燃比不均时，1发动机循环内的变动变大。图3(B)部分的空燃比线图a表示将WGV27打开的情况，b表示将WGV27关闭的情况。可看到，在将WGV27打开的情况下，空燃比变动的振幅变得比较小。可以认为，在这样将WGV27打开的情况下空燃比变动的振幅变得比较小的理由在于，在通过涡轮后的排气和通过旁通通路后的排气中，排气路径长度和/或排气管径不同，所以到达空燃比传感器的排气的相位不同，通过这样的两者的混合，即使是异常的波形，空燃比传感器的输出也会变钝(即，变平)。此外，该图3是为了容易理解而示意示出的图。
在此，不平衡比例(％)是表示汽缸间空燃比的不均程度的参数。即，在全部汽缸中仅某1汽缸引起了燃料喷射量偏差的情况下，不平衡比例是表示引起该燃料喷射量偏差的汽缸(不平衡汽缸)的燃料喷射量以何种程度的比例从未引起燃料喷射量偏差的汽缸(平衡汽缸)的燃料喷射量即基准喷射量偏离的值。若将不平衡比例设为IB，将不平衡汽缸的燃料喷射量 设为Qib，将平衡汽缸的燃料喷射量即基准喷射量设为Qs，则表示为IB＝(Qib-Qs)/Qs。不平衡比例IB越大，则不平衡汽缸相对于平衡汽缸的燃料喷射量偏差越大，空燃比不均程度越大。
[汽缸间空燃比不平衡检测]
如从上述说明所理解那样，当产生空燃比不平衡时，催化剂前传感器输出的变动变大。因此，通过监视该变动程度，能够检测空燃比不平衡。在本实施方式中，算出与催化剂前传感器输出的变动程度相关的参数即变动参数，并且将该变动参数与预定的异常判定值进行比较来检测不平衡。
在此，对变动参数的算出方法进行说明。图4是相当于图3的IV部分的放大图，特别示出1发动机循环内的催化剂前传感器输出的变动。在此，作为催化剂前传感器输出，使用将催化剂前传感器17的输出电压Vf换算为空燃比A/F后的值。但是，也可以直接使用催化剂前传感器17的输出电压Vf。
如图4的(B)部分所示，ECU22在1发动机循环内中，每预定的采样周期τ(单位时间，例如4ms)取得催化剂前传感器输出A/F的值。然后，通过下式(1)求出在本次的定时(第2定时)取得的值A/F_n与在前次的定时(第1定时)取得的值A/F_n-1之差ΔA/F_n。该差ΔA/F_n可以换句话说是本次的定时的微分值或斜率。
[数1]
A/F_n-1＝A/F_n-A/F_n-1···(1)
最单纯的是，该差ΔA/F_n表示催化剂前传感器输出的变动。这是因为，变动程度越大，则空燃比线图的斜率的绝对值越大，差ΔA/F_n的绝对值越大。因此，可以将预定的1定时的差ΔA/F_n的值作为变动参数。
但是，在本实施方式中，为了提高精度，将多个差ΔA/F_n的平均值作为变动参数。在本实施方式中，在1发动机循环内，在各定时对差ΔA/F_n进行累计，将最终累计值除以采样数N，求出1发动机循环内的差ΔA/F_n的平均值。并且，进一步对差ΔA/F_n的平均值累计M发动机循环量(例如M＝100)，将最终累计值除以循环数M，求出M发动机循环内的差ΔA/F_n 的平均值。
催化剂前传感器输出的变动程度越大，则M发动机循环内的差ΔA/F_n的平均值的绝对值也越大。因此，若该平均值的绝对值为预定的异常判定值以上则判定为存在不平衡，若该平均值比异常判定值小则判定为不存在不平衡、即正常。
此外，催化剂前传感器输出A/F存在增加的情况和减少的情况，所以可以仅关于这些各情况的一方求出上述差ΔA/F_n或其平均值，将此作为变动参数。特别是，在仅1汽缸产生了浓偏差的情况下，在催化剂前传感器接受到与该1汽缸对应的排气时其输出急速地向浓侧变化(即急剧减少)，所以也可以仅将减少侧的值用于浓偏差检测(浓不平衡判定)。在该情况下，仅将图4的(B)部分的图表中的向右下降的区域用于浓偏差检测。通常，从稀向浓的转变多数情况下比从浓向稀的转变更急速地进行，所以根据该方法，能够高精度地检测浓偏差。但是，不限于此，也可以仅使用增加侧的值，或者使用减少侧和增加侧的双方的值(对差ΔA/F_n的绝对值进行累计，将该累计值与阈值进行比较)。
另外，可以也将与催化剂前传感器输出的变动程度相关的任意的值作为变动参数。例如，也可以基于1发动机循环内的催化剂前传感器输出的最大值与最小值之差(所谓的峰对峰；peak to peak)来算出变动参数。这是因为，催化剂前传感器输出的变动程度越大，则该差也越大。
在具有增压器的内燃机中，在比增压器的涡轮的下游侧与旁通通路的下游侧的汇合点靠下游侧的排气通路配置有空燃比传感器的情况下，在通过涡轮后的排气和通过旁通通路后的排气中，由于排气路径长度和/或排气管径不同，所以到达催化剂前传感器17(空燃比传感器)的排气的相位不同，可能无法高精度地检测不平衡。例如，如上所述，如图3所示，即使是在将WGV27关闭的状态下进行了测定(曲线b)的情况下A/F的值的不均显著的发动机，在将WGV27打开的状态下进行了测定(曲线a)的情况下，A/F的值的不均也会变得不显著。因此，若不管WGV27的动作状态地测定空燃比不平衡，则检测精度降低而也有可能产生误检测。考虑 到这样的现象，在本实施方式中，通过以下的异常检测例程来抑制检测精度的降低。
[汽缸间空燃比不平衡检测例程]
接着，使用图5，对汽缸间空燃比不平衡检测例程进行说明。
首先，在步骤S101中，判断适于进行汽缸间不平衡检测的预定的前提条件是否成立。该前提条件在以下的各条件成立时成立。
(1)内燃机1的暖机结束。例如，在由水温传感器23检测到的水温为预定值以上时认为暖机结束。
(2)至少催化剂前传感器17活性化。
(3)内燃机1处于稳态运转期间。
(4)处于理想配比控制期间。
(5)内燃机1在检测区域内运转。
(6)催化剂前传感器17的输出A/F处于减少期间。
其中的(6)表示该例程基于上述的浓不平衡判定(仅将减少侧的值用于浓偏差检测的方法)。在前提条件不成立的情况下，结束例程。
另一方面，在前提条件成立的情况下，通过来自WGV开度传感器28的信号来检测WGV27的开闭状态(S102)。然后，基于该检测结果，判断WGV27的开度是否为预定值以下(S103)。该步骤S103中的关闭判断的基准值设定为如下值：若WGV27的开度比该基准值低，则相位不同的排气的混合被抑制在容许范围内，且通过排气涡轮25b后的足够量的排气到达催化剂前传感器17。
在步骤S103中为肯定、即WGV27的开度为预定值以下时，相位不同的排气的混合被抑制在容许范围内，且通过排气涡轮25b后的足够量的排气到达催化剂前传感器17。在该情况下，接着，基于催化剂前传感器17的输出来检测空燃比变动(S104)。在此，取得本次的定时的催化剂前传感器17(第1空燃比传感器)的输出A/F_n，通过前式(1)算出本次的定时的输出差ΔA/F_n并存储。然后，反复执行这些处理直到M循环(M为任意的自然数)结束。当M循环结束后，例如如上所述，通过将差ΔA/F_n 的累计值除以采样数N和发动机循环数M来算出到此为止算出的输出差ΔA/F_n的平均值ΔA/F_AV。该平均值ΔA/F_AV表示空燃比变动。
然后，基于检测到的空燃比变动执行不平衡判定(S105)。在此，具体而言，判定差ΔA/F_n的平均值ΔA/F_AV的绝对值是否比预先设定的异常阈值α大。在平均值ΔA/F_AV的绝对值比异常阈值α小的情况下，判定为不存在不平衡即正常，在平均值ΔA/F_AV的绝对值为异常阈值α以上时，判定为存在不平衡即异常，结束例程。此外，优选在异常判定的同时或者在异常判定连着在2行程(即，连续2次在从发动机启动到停止的1行程中)出现的情况下，为了使用户得知异常的事实而使检查灯等警告装置起动，且将异常信息以维修作业者能够调用的形态存储到预定的诊断存储器。
另一方面，在步骤S103中为否定、即WGV27的开度比预定值大时，通过排气涡轮25b后的排气和相位与其不同且不通过排气涡轮25b而通过旁通通路26后的排气以超过容许范围的程度混合而供给到催化剂前传感器17，或者，通过排气涡轮25b后的足够量的排气不到达催化剂前传感器17，所以不执行基于催化剂前传感器17的输出的不平衡检测，结束例程。
这样的一系列处理的结果，在本实施方式中，在WGV27的开度为预定值以下时，执行基于催化剂前传感器17(空燃比传感器)的输出的不平衡检测，但在WGV27的开度比预定值大时，禁止不平衡检测，不予执行。因此，能够抑制由通过排气涡轮25b后的排气与通过旁通通路26后的排气的混合导致的精度的降低，能够抑制误检测。
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在上述第1实施方式中，设置用于检测WGV27的开度的WGV开度传感器28，将其输出用于是否禁止不平衡检测的判定(S102)，但在第2实施方式中，不将WGV开度传感器28的输出用于该判定，而将增压压力的检测值用于该判定。第2实施方式的剩余的机械结构与上述第1实施方式是同样的，所以省略其详细说明。
按照图6，对第2实施方式中的控制进行说明。首先，ECU22判断适于进行不平衡检测的预定的前提条件是否成立(S201)。该步骤S201的 处理与上述第1实施方式(图5)中的步骤S101的处理是同样的。
接着，ECU22将WGV27的开度控制为预定值以下(S202)。该WGV27的控制中，不利用WGV开度传感器28的输出，而是通过由驱动WGV27的马达的转速的计数实现的开环控制来进行。此处的预定值即WGV27的开度的目标值设为如下的能够实现预定以上的增压压力的值：若WGV27的开度比该值低，则相位不同的排气的混合被抑制为容许范围内，且通过排气涡轮25b后的足够量的排气到达催化剂前传感器17。
接着，ECU22通过读取增压压力传感器29的检测值来检测当前的增压压力(S203)，然后，判断检测到的当前的增压压力是否为预定的基准值以上(S204)。
在步骤S204中为肯定、即当前的增压压力为预定的基准值以上时，相位不同的排气的混合被抑制为容许范围内，且通过排气涡轮25b后的足够量的排气到达催化剂前传感器17。在该情况下，接着，基于催化剂前传感器17的输出来检测空燃比变动(S205)，执行汽缸间不平衡判定(S206)。这些步骤S205和S206的处理与上述第1实施方式中的步骤S104和S105的处理是同样的。
另一方面，在步骤S204中为否定、即当前的增压压力小于预定的基准值时，通过排气涡轮25b后的排气和相位与其不同且不通过排气涡轮25b而通过旁通通路26后的排气以超过容许范围的程度混合而供给到催化剂前传感器17，或者，通过排气涡轮25b后的足够量的排气不到达催化剂前传感器17，所以不进行基于催化剂前传感器17的输出的不平衡检测，结束例程。
这样的一系列处理的结果，在本实施方式中，在当前的增压压力为预定的基准值以上时，执行基于催化剂前传感器17(空燃比传感器)的输出的不平衡检测，但在当前的增压压力小于预定的基准值时，禁止不平衡检测，不予执行。因此，能够抑制由通过排气涡轮25b后的排气与通过旁通通路26后的排气的混合引起的精度的降低，能够抑制误检测。
接着，对本发明的第3实施方式进行说明。通常，越是“低内燃机转 速且高负荷”，则噪声成分越相对减少而分辨率越高，所以能够高精度地执行汽缸间空燃比不平衡检测。第3实施方式考虑到这一情况，在不平衡检测时，控制内燃机1和与其连接的自动变速器30，变更控制以使得与通常控制时相比选择“低内燃机转速且高负荷”的运转区域。第3实施方式的剩余的机械结构与上述第1实施方式是同样的，所以省略其详细说明。
按照图7，对第3实施方式中的控制进行说明。首先，ECU22判断适于进行异常检测的预定的前提条件是否成立(S301)。该步骤S301的处理与上述第1实施方式(图5)中的步骤S101的处理是同样的。
接着，ECU22控制发动机1和自动变速器30，变更控制以使得与通常控制时相比选择“低内燃机转速且高负荷”的运转区域(S302)。在此所说的通常控制是指不进行这样的控制的变更的情况下的控制状态，通常控制时的内燃机转速与变速档或变速比基本上基于车速和要求负荷而通过预定的变速档映射设定。该控制的变更例如通过变更根据车速或内燃机转速和要求负荷设定了应该选择的变速档的变速档映射、以使得与通常运转时相比选择较高的齿轮比(高变速档)(即，变更所谓的变速线以使得与通常运转时相比在低车速或低转速下执行升档)来进行。
接着，在这样变更了控制的状态下，通过来自WGV开度传感器28的信号来检测WGV27的开闭状态(S303)，基于该检测结果判断WGV27的开度是否为预定值以下(S304)。在步骤S304中为肯定的情况下，基于催化剂前传感器17的输出检测空燃比变动(S305)，基于检测到的空燃比变动实施不平衡判定(S306)。这些步骤S303～S306的处理与上述第1实施方式(图5)中的步骤S102～S105的处理是同样的。
这样的一系列处理的结果，在本实施方式中，在WGV27的开度比预定值大时，禁止不平衡检测，不予执行。因此，能够抑制由通过排气涡轮25b后的排气与通过旁通通路26后的排气的混合导致的精度的降低，能够抑制误检测。并且，在执行不平衡检测时，控制发动机1和自动变速器30，变更控制以使得与通常控制时相比选择“低内燃机转速且高负荷”的运转区域(S302)，所以能够高精度地执行不平衡检测。
此外，步骤S302中的控制的变更、即与通常控制时相比选择“低内燃机转速且高负荷”的运转区域的控制的变更也可以通过其他形态来进行，另外，也可以应用于具有与第3实施方式不同的驱动系统的机械结构的车辆。例如，在将内燃机和电动发电机用于行驶的混合动力车辆中，通过使电动发电机的再生量增加，能够实现与通常控制时相比“低内燃机转速且高负荷”的运转区域的选择，由此，能够直接应用第3实施方式的处理。
接着，对本发明的第4实施方式进行说明。通常，在具有旁通通路和废气旁通阀的带增压器的内燃机中，有时，在即使不进行增压也能够达成期望的输出的运转区域、比较低负荷的区域中，以降低泵损失而谋求燃料经济性提高为目的，将废气旁通阀打开并与通常控制时相比增大节气门开度(以下，适当称为“泵损失降低控制”)。然而，在将废气旁通阀打开的状态下，如上所述，有可能会因通过涡轮后的排气与通过旁通通路后的排气的混合而导致无法高精度地检测不平衡。因此，第4实施方式中，即使是在通常控制时打开废气旁通阀的运转条件下，在执行汽缸间不平衡判定的情况下，也控制成将废气旁通阀关闭为预定开度以下的状态，吸入空气量通过节气门开度而控制成与不执行废气旁通阀的关闭控制的情况相等。换言之，在第4实施方式中，在要求使废气旁通阀的开度比所述预定的基准开度大的预定的运转条件下，在执行汽缸间空燃比不平衡判定时，将废气旁通阀的开度控制为比预定的基准开度小，并且向减少侧控制节气门的开度，以抑制吸入空气量相对于不进行废气旁通阀的控制的情况增大。此处的基准开度适于设定为与上述第1实施方式中的步骤S103的关闭判断的基准值相同的值、即如下值：若WGV27的开度比该值低，则相位不同的排气的混合被抑制为容许范围内，且通过排气涡轮25b后的足够量的排气到达催化剂前传感器17。在第4实施方式中的ECU22还设置有作为本发明中的协调控制单元的功能。第4实施方式的剩余的机械结构与上述第1实施方式是同样的，所以省略其详细说明。
按照图8，对第4实施方式中的控制进行说明。首先，ECU22基于曲轴角传感器16和空气流量计5的输出，判断当前的内燃机转速和吸入空气 量是否处于预定区域内(S401)。此处的预定区域相当于在通常控制时打开废气旁通阀的运转条件，具体而言，通过映射而设定为即使不进行增压也能够达成期望的输出的运转区域、即内燃机转速和吸入空气量都比较低的低负荷区域。在否定的情况下使处理返回。
在步骤S401中为肯定的情况下，接着，ECU22判断适于进行异常检测的预定的前提条件是否成立(S402)。该步骤S402的处理与上述第1实施方式(图5)中的步骤S101的处理是同样的。
在步骤S402中为否定的情况下，作为上述泵损失降低控制，ECU22打开WGV27(S407)，并且与通常控制时相比增大节气门开度(S408)。其结果，WGV27的开度比与上述第1实施方式中的步骤S103中的关闭判断的基准值相同的值大。由此，避免利用增压器25，内燃机1作为所谓的自然供气发动机而运转，能够降低泵损失。此外，此处所说的通常控制是指不进行这样的控制的变更(WGV27的打开控制)的情况下的控制状态。
另一方面，在步骤S402中为肯定的情况下，接着，ECU22将WGV27的开度控制为预定值以下(S403)。该WGV27的控制可以通过利用了WGV开度传感器28的输出的反馈控制来进行，或者也可以不利用WGV开度传感器28的输出而通过由驱动WGV27的马达的转速的计数实现的开环控制来进行。此处的预定值即WGV27的开度的目标值设为与上述第1实施方式中的步骤S103中的关闭判断的基准值相同的值、即能够实现预定以上的增压压力的如下值：若WGV27的开度比该值低，则相位不同点排气的混合被抑制为容许范围内，且通过排气涡轮25b后的足够量的排气到达催化剂前传感器17。其结果，WGV27的开度变得比通常控制时的开度小。此外，也可以将例程构成为，取代该步骤S403的处理而设置判定WGV27的开度是否为预定值以下的处理，在否定的情况下使处理返回。在该情况下，该判定的结果，在WGV27的开度为预定值以上时，禁止不平衡判定。
当步骤S403的处理结束后，接着，ECU22对节气门10进行控制输出，控制节气门开度，以使得内燃机1的内燃机转速和转矩与通常控制时相等， 且吸入空气量与不执行步骤S403的WGV27的控制的情况相等(S404)。由此，节气门10的开度与通常控制时相比被控制为减少侧。在若处于通常控制时则要求打开WGV27的运转条件下，若控制成将WGV27关闭为预定开度以下的状态(S403)，则有时会因转矩的上升而产生驾驶性能的非意图的恶化。关于这一点，根据该技术方案，由于通过节气门10的开度的减少来抑制由转矩的增大引起的吸入空气量的增大，所以能够抑制驾驶性能的非意图的恶化。此外，在此所说的相等分别意味着处于包括同一值的预定的误差范围内。
接着，在这样将WGV27的开度控制为预定值以下的状态下，基于催化剂前传感器17的输出检测空燃比变动(S405)，基于检测到的空燃比变动实施不平衡判定(S406)。这些步骤S405、S406的处理与上述第1实施方式(图5)中的步骤S104、S105的处理是同样的。
这样的一系列处理的结果，在本实施方式中，即使在若处于通常控制时则要求打开WGV27(即，执行泵损失降低控制)的运转条件(S401)下，在执行汽缸间不平衡判定的情况下(S402)，也控制成将WGV27关闭为预定开度以下的状态(S403)，通过节气门开度来控制吸入空气量(S404)。因此，能够抑制由通过排气涡轮25b后的排气与通过旁通通路26后的排气的混合导致的精度的降低，能够抑制误检测而高精度地执行不平衡检测。
此外，在第4实施方式中，在执行泵损失降低控制的运转条件(S401)的情况下，执行WGV27与节气门10的协调控制(S403、S404)，但本发明中的该协调控制也可以在为了其他目的而使WGV27的开度与通常运转时相比增大的预定的运转条件下执行。另外，在第4实施方式中，控制节气门10的开度以使得向催化剂前传感器17供给的排气量与不执行WGV27的控制的情况相等，但对于节气门10的开度，只要向减少侧控制节气门10的开度以抑制吸入空气量相对于不进行WGV27的关闭控制(S403)的情况增大即可，由此，吸入空气量也可以不相等(即，不处于包括同一值的预定的误差范围内)。
本发明并不仅限于前述的各技术方案，由权利要求书规定的本发明的思想所包含的所有变形例和/或应用例、均等物均包含于本发明。因此，本发明不应该受到限定性解释，也可以应用于归属于本发明的思想的范围内的其他任意的技术。
例如，在各实施方式中的不平衡检测中，使用了输出差ΔA/F_n的平均值A/F_AV，但只要是与输出的变动程度相关的参数，也可以使用其他值。
另外，在各实施方式中，仅利用减少时(向浓侧变化时)的空燃比传感器输出来检测浓偏差异常。然而，也可以仅利用增大时(向稀侧变化时)的空燃比传感器输出，或者利用减少时和增大时的双方的空燃比传感器输出。另外，不仅是浓偏差异常，也可以检测稀偏差异常，还可以不区分这些浓偏差和稀偏差而广泛地检测空燃比不平衡。
另外，本说明书所记载的各种技术手段可以尽可能组合而使用。例如，可以将第4实施方式中的WGV27与节气门10的协调控制(S403、S404)与第3实施方式中的与通常控制时相比选择“低内燃机转速且高负荷”的运转区域(S302)组合来执行，这样的结合例如可以通过在第4实施方式(图8)中的步骤S402与S403之间插入第3实施方式中的步骤S302的处理来实现。在该情况下，还在ECU22设置作为本发明中的低转速高负荷控制单元的功能。