吸入空气量偏差检测装置.pdf

本发明涉及一种在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差的装置，其能正确地检测出气缸间的吸入空气量的偏差。使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧或减小侧任一侧变化。求出那时的扭矩或转速的变化幅度，将求出的扭矩或转速的变化幅度作为表示气缸间的吸入空气量的偏差程度的指标值输出。

1.  一种吸入空气量偏差检测装置，用于在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差，其特征在于，具有：
喷射量控制机构，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧或减小侧任一侧变化；
计算机构，求出通过所述喷射量控制机构使燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度；及
输出机构，将所述计算机构求出的扭矩或转速的变化幅度作为表示气缸间的吸入空气量的偏差程度的指标值输出。

2.  如权利要求1所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，具有：
比较机构，将所述喷射量控制机构使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及
判断机构，在所述变化幅度超过所述基准值时，判断为气缸间的吸入空气量的偏差超过容许水平。

3.  如权利要求1所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，具有：
比较机构，将所述喷射量控制机构使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及
判断机构，在所述变化幅度低于所述基准值时，判断为气缸间的吸入空气量的偏差超过容许水平。

4.  如权利要求1至3中任一项所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，
所述喷射量控制机构构成为，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向规定量增大侧或规定量减小侧周期性变化，
所述计算机构构成为，从扭矩或转速变化中抽出与燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分，将抽出的变动成分的振幅作为所述变化幅度求出。

5.  一种吸入空气量偏差检测装置，用于在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差，其特征在于，具有：
喷射量控制机构，使所述多个气缸中的特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧或减小侧任一侧变化；
计算机构，求出通过所述喷射量控制机构使所述特定气缸的燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度；及
输出机构，将所述计算机构求出的扭矩或转速的变化幅度作为表示所述特定气缸的吸入空气量的偏移程度的指标值输出。

6.  如权利要求5所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，具有：
比较机构，将所述喷射量控制机构使所述特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及
判断机构，在所述变化幅度超过所述基准值时，判断为所述特定气缸中的吸入空气量向过剩侧的偏移超过容许水平。

7.  如权利要求5所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，具有：
比较机构，将所述喷射量控制机构使所述特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及
判断机构，在所述变化幅度低于所述基准值时，判断为所述特定气缸中的吸入空气量向不足侧的偏移超过容许水平。

8.  如权利要求5至7中任一项所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，
所述喷射量控制机构构成为，使所述特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向规定量增大侧或规定量减小侧周期性变化，
所述计算机构构成为，从扭矩或转速变化中抽出与所述特定气缸的燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分，将抽出的变动成分的振幅作为所述变化幅度求出。

9.  一种吸入空气量偏差检测装置，用于在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差，其特征在于，具有：
喷射量控制机构，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧或减小侧任一侧变化；
计算机构，对每个气缸求出通过所述喷射量控制机构使燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度；及
输出机构，将所述计算机构求出的每个气缸的扭矩或转速的变化幅度作为表示各气缸中吸入空气量的偏移程度的指标值输出。

10.  如权利要求9所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，具有：
比较机构，相对每个气缸，将所述喷射量控制机构使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及
判断机构，在所述变化幅度超过所述基准值时，判断为该气缸中的吸入空气量向过剩侧的偏移超过容许水平。

11.  如权利要求9所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，具有：
比较机构，相对每个气缸，将所述喷射量控制机构使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及
判断机构，在所述变化幅度低于所述基准值时，判断为该气缸中的吸入空气量向不足侧的偏移超过容许水平。

12.  如权利要求9至11中任一项所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，
所述喷射量控制机构构成为，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向规定量增大侧或规定量减小侧周期性变化，
所述计算机构构成为，从对每个气缸采样的扭矩或转速的变化中抽出与燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分，将抽出的变动成分的振幅作为各气缸中的所述变化幅度求出。

13.  一种吸入空气量偏差检测装置，用于在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差，其特征在于，具有：
第一喷射量控制机构，使所述多个气缸中的特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化；
第一计算机构，求出通过所述第一喷射量控制机构使所述特定气缸的燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度；
第二喷射量控制机构，在所述第一计算机构求出的扭矩或转速的变化幅度未超过规定的基准值的情况下，使所述特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化；
第二计算机构，求出通过所述第二喷射量控制机构使所述特定气缸的燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度；及
输出机构，将所述第一计算机构求出的扭矩或转速的变化幅度、及所述第二计算机构求出的扭矩或转速的变化幅度作为表示所述特定气缸的吸入空气量的偏移程度的指标值输出。

14.  如权利要求4、8、12中任一项所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，
所述喷射量控制机构以人身体可感觉到的频带之外的频率使燃料喷射量周期性变化。

15.  如权利要求1至14中任一项所述的吸入空气量偏差检测装置，其特征在于，
具有换算机构，其将气缸间的吸入空气量的偏差换算为气缸间的进气门的作用角及/或升程的偏差。

吸入空气量偏差检测装置
技术领域
本发明涉及在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差的检测装置，详细地说，本发明涉及用在具有可改变进气门的作用角或升程的可变气门传动装置的内燃机中的、适当的检测装置。
背景技术
以前，具有能可变地控制进气门的作用角或升程的可变气门传动装置的内燃机是公知的。在这种内燃机中，由于可变地控制进气门的作用角及升程，所以能不使用节气门而通过该作用角及升程控制吸入空气量。在这种情况下，由于在进气管内没有产生负压，所以可以减少内燃机的泵送损失。
但是，由于在具有可变气门传动装置的内燃机中，吸入空气量由作用角及升程决定，所以当气缸间存在作用角及升程的偏差时，这会成为气缸间吸入空气量产生偏差的原因。对于作用角及升程的偏差对吸入空气量的偏差造成的影响，特别是，在吸入空气量少的小作用角、小升程时变得显著，当吸入空气量的偏差变得过大时，会引起内燃机的扭矩变动，会引起废气排放的恶化。因此，在具有可变气门传动装置的内燃机中，要求检测气缸间的吸入空气量的偏差，并进行各气缸的作用角及升程的调整、以便将偏差控制到容许范围。
作为检测气缸间的吸入空气量的偏差的方法，例如有检测每个气缸的燃烧状态，根据其偏差进行检测的方法。关于检测每个气缸的燃烧状态的偏差的方法，在专利文献1等中被公开了。而且，还有下述方法，即，检测出每个气缸的进气管负压的变化量、每个气缸的空燃比、或每个气缸的燃烧压力，根据它们的偏差检测气缸间的吸入空气量的偏差。
专利文献1：日本特许2831483号公报
专利文献2：日本特开平4-299084号公报
专利文献3：日本特开2004-176689号公报
专利文献4：日本特开平5-156979号公报
发明内容
但是，在前面列举的各种检测方法中，检测时的计测误差大，所以难以正确地检测出气缸间的吸入空气量的偏差。如果不能正确地把握气缸间的吸入空气量的偏差状态，就不能对每个气缸正确地调整进气门的作用角及升程。
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能正确地检测气缸间的吸入空气量的偏差的吸入空气量偏差检测装置。
为了实现上述目的，第1项发明为一种在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差的装置，其特征在于，用于在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差，其特征在于，具有：喷射量控制机构，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧或减小侧任一侧变化；计算机构，求出通过所述喷射量控制机构使燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度；及输出机构，将所述计算机构求出的扭矩或转速的变化幅度作为表示气缸间的吸入空气量的偏差程度的指标值输出。
在第1项发明的基础上，第2项发明的特征在于，具有：比较机构，将所述喷射量控制机构使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及判断机构，在所述变化幅度超过所述基准值时，判断为气缸间的吸入空气量的偏差超过容许水平。
在第1项发明的基础上，第3项发明的特征在于，具有：比较机构，将所述喷射量控制机构使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及判断机构，在所述变化幅度低于所述基准值时，判断为气缸间的吸入空气量的偏差超过容许水平。
在第1至第3项发明中任一发明的基础上，第4项发明的特征在于：所述喷射量控制机构构成为，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向规定量增大侧或规定量减小侧周期性变化，所述计算机构构成为，从扭矩或转速变化中抽出与燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分，将抽出的变动成分的振幅作为所述变化幅度求出。
为了实现上述目的，第5项发明为一种在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差的装置，其特征在于，具有：喷射量控制机构，使所述多个气缸中的特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧或减小侧任一侧变化；计算机构，求出通过所述喷射量控制机构使所述特定气缸的燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度；及输出机构，将所述计算机构求出的扭矩或转速的变化幅度作为表示所述特定气缸的吸入空气量的偏移程度的指标值输出。
在第5项发明的基础上，第6项发明的特征在于，具有：比较机构，将所述喷射量控制机构使所述特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及判断机构，在所述变化幅度超过所述基准值时，判断为所述特定气缸中的吸入空气量向过剩侧的偏移超过容许水平。
在第5项发明的基础上，第7项发明的特征在于，具有：比较机构，将所述喷射量控制机构使所述特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及判断机构，在所述变化幅度低于所述基准值时，判断为所述特定气缸中的吸入空气量向不足侧的偏移超过容许水平。
在第5至第7项发明中任一发明的基础上，第8项发明的特征在于：所述喷射量控制机构构成为，使所述特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向规定量增大侧或规定量减小侧周期性变化，所述计算机构构成为，从扭矩或转速变化中抽出与所述特定气缸的燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分，将抽出的变动成分的振幅作为所述变化幅度求出。
为了实现上述目的，第9项发明为一种在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差的装置，其特征在于，具有：喷射量控制机构，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧或减小侧任一侧变化；计算机构，对每个气缸求出通过所述喷射量控制机构使燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度；及输出机构，将所述计算机构求出的每个气缸的扭矩或转速的变化幅度作为表示各气缸中吸入空气量的偏移程度的指标值输出。
在第9项发明的基础上，第10项发明的特征在于，具有：比较机构，相对每个气缸，将所述喷射量控制机构使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及判断机构，在所述变化幅度超过所述基准值时，判断为该气缸中的吸入空气量向过剩侧的偏移超过容许水平。
在第9项发明的基础上，第11项发明的特征在于，具有：比较机构，相对每个气缸，将所述喷射量控制机构使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化时的所述变化幅度与规定的基准值进行比较；及判断机构，在所述变化幅度低于所述基准值时，判断为该气缸中的吸入空气量向不足侧的偏移超过容许水平。
在第9至第11项发明中任一发明的基础上，第12项发明的特征在于：所述喷射量控制机构构成为，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向规定量增大侧或规定量减小侧周期性变化，所述计算机构构成为，从对每个气缸采样的扭矩或转速的变化中抽出与燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分，将抽出的变动成分的振幅作为各气缸中的所述变化幅度求出。
为了实现上述目的，第13项发明为一种在具有多个气缸的内燃机中检测气缸间的吸入空气量的偏差的装置，其特征在于，具有：第一喷射量控制机构，使所述多个气缸中的特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化；第一计算机构，求出通过所述第一喷射量控制机构使所述特定气缸的燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度；第二喷射量控制机构，在所述第一计算机构求出的扭矩或转速的变化幅度未超过规定的基准值的情况下，使所述特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化；第二计算机构，求出通过所述第二喷射量控制机构使所述特定气缸的燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度；及输出机构，将所述第一计算机构求出的扭矩或转速的变化幅度、及所述第二计算机构求出的扭矩或转速的变化幅度作为表示所述特定气缸的吸入空气量的偏移程度的指标值输出。
在第4、第8、第12项发明中任一发明的基础上，第14项发明的特征在于：所述喷射量控制机构以人身体可感觉到的频带之外的频率使燃料喷射量周期性变化。
在第1至第14项发明中任一发明的基础上，第15项发明的特征在于：具有换算机构，其将气缸间的吸入空气量的偏差换算为气缸间的进气门的作用角及/或升程的偏差。
对于气缸间的吸入空气量存在偏差的情况，当使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧或减小侧任一侧变化时，与吸入空气量的偏差程度对应，在扭矩或转速上出现变化。根据第1项发明，由于将燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度作为表示气缸间的吸入空气量的偏差程度的指标值输出，所以能正确地检测出气缸间的吸入空气量的偏差。
特别是，根据第2项发明，由于使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化，所以与吸入空气量适当或向不足侧偏移的气缸中不产生扭矩的变动相对，在吸入空气量向过剩侧偏移的气缸中与偏移的程度对应地产生扭矩的变动。因此，通过将燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化时的扭矩或转速的变化幅度与规定的基准值进行比较，能正确地判断气缸间的吸入空气量的偏差是否超过容许水平。
而且，根据第3项发明，由于使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化，所以与吸入空气量适当或向过剩侧偏移的气缸中产生一定的扭矩变动相对，在吸入空气量向不足侧偏移的气缸中，与偏移的程度对应地，扭矩的变动减小。因此，通过将燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化时的扭矩或转速的变化幅度与规定的基准值进行比较，能正确地判断气缸间的吸入空气量的偏差是否超过容许水平。
另外，根据第4项发明，由于使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量周期地变化，并从扭矩或转速的变化中抽出与该变动频率相同频率的变动成分，所以不管内燃机的运转状态为正常状态还是过度状态，都能正确地把握吸入空气量的偏差程度。
根据第5项发明，由于将特定气缸的燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度作为表示该特定气缸的吸入空气量的偏移程度的指标值输出，所以能正确地检测出该特定气缸中的吸入空气量的偏移。而且，通过对所有气缸分别检测吸入空气量的偏移，能正确地检测出气缸间的吸入空气量的偏差。而且，根据本发明，由于使多个气缸中的特定气缸的燃料喷射量变化，所以能减小整体的燃料喷射量的变化，抑制扭矩或空燃比的变动。
特别地，根据第6项发明，由于使特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化，所以与该特定气缸的吸入空气量适当或向不足侧偏移的情况下不产生扭矩的变动相对，在吸入空气量向过剩侧偏移的情况下与偏移的程度对应地产生扭矩的变动。因此，通过将特定气缸中的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化时的扭矩或转速的变化幅度与规定的基准值进行比较，能正确地判断出该特定气缸中的吸入空气量向过剩侧的偏移是否超过容许水平。
而且，根据第7项发明，由于使特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化，所以与该特定气缸的吸入空气量适当或向过剩侧偏移的情况下产生一定的扭矩变动相对，在吸入空气量向不足侧偏移的情况下，与偏移的程度对应地，扭矩的变动减小。因此，通过将特定气缸中的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化时的扭矩或转速的变化幅度与规定的基准值进行比较，能正确地判断出该特定气缸中的吸入空气量向不足侧的偏移是否超过容许水平。
另外，根据第8项发明，由于使特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量周期地变化，并从扭矩或转速的变化中抽出与该变动频率相同频率的变动成分，所以不管内燃机的运转状态为正常状态还是过度状态，都能正确地把握该特定气缸中的吸入空气量的偏移。
根据第9项发明，由于对每个气缸求出燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化幅度，并将其作为表示各气缸中的吸入空气量的偏移程度的指标值输出，所以能正确地检测出各气缸中的吸入空气量的偏移。而且，通过检测各气缸中的吸入空气量的偏移，能正确地检测出气缸间的吸入空气量的偏差。而且，根据本发明，与相对每个气缸使燃料喷射量变化的情况相比，能在短时间内检测出各气缸中的吸入空气量的偏移。
特别是，根据第10项发明，由于使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化，所以与吸入空气量适当或向不足侧偏移的气缸中不产生扭矩的变动相对，在吸入空气量向过剩侧偏移的气缸中与偏移的程度对应地产生扭矩的变动。因此，通过对每个气缸求出燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化时的扭矩或转速的变化幅度，并将其与规定的基准值进行比较，能正确地判断出每个气缸中吸入空气量向过剩侧的偏移是否超过容许水平。
而且，根据第11项发明，由于使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化，所以与吸入空气量适当或向过剩侧偏移的气缸中产生一定的扭矩变动相对，在吸入空气量向不足侧偏移的气缸中，与偏移的程度对应地，扭矩的变动减小。因此，通过对每个气缸求出燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化时的扭矩或转速的变化幅度，并将其与规定的基准值进行比较，能正确地判断出每个气缸中吸入空气量向不足侧的偏移是否超过容许水平。
另外，根据第12项发明，由于使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量周期地变化，并从对每个气缸采样的扭矩或转速的变化中抽出与该变动频率相同频率的变动成分，所以不管内燃机的运转状态为正常状态还是过度状态，都能正确地把握每个气缸中的吸入空气量的偏移。
根据第13项发明，由于使特定气缸中的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧变化，并将那时的扭矩或转速的变化幅度作为表示该特定气缸中的吸入空气量的偏移程度的指标值输出。而且，在上述变化幅度超过基准值的情况下，使特定气缸中的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化，并将那时的扭矩或转速的变化幅度作为表示该特定气缸中的吸入空气量的偏移程度的指标值输出。这样，能防止在该特定气缸中的吸入空气量向过剩侧偏移的情况下引起的失火现象，并能正确地检测出该特定气缸中的吸入空气量的偏移。
而且，根据第14项发明，即使由于使燃料喷射量周期地变化而在扭矩中产生变动，也因为该频率位于人可身体感觉到的频带之外，所以不会给乘员带来不适感或不舒服感。
根据第15项发明，由于将气缸间的吸入空气量的偏差换算为气缸间的进气门的作用角及/或升程的偏差，所以能容易地进行修正吸入空气量的偏差用的操作。
附图说明
图1用于说明适用作为本发明实施例1的吸入空气量偏差检测装置的内燃机的结构。
图2表示内燃机的产生扭矩和缸内空燃比的关系。
图3表示使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化时的、吸入空气量向过剩侧偏移的气缸中的缸内空燃比、扭矩、转速的变化。
图4表示使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化时的、吸入空气量向不足侧偏移的气缸中的缸内空燃比、扭矩、转速的变化。
图5为在本发明的实施例1中执行的作用角偏差检测程序的流程图。
图6用于说明在图5的程序中执行的过滤处理的效果。
图7为在本发明的实施例2中执行的作用角偏差检测程序的流程图。
图8为在本发明的实施例3中执行的作用角偏差检测程序的流程图。
图9表示使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化时的、吸入空气量向不足侧偏移的气缸中的缸内空燃比、扭矩、转速的变化。
图10表示使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化时的、吸入空气量向过剩侧偏移的气缸中的缸内空燃比、扭矩、转速的变化。
图11为在本发明的实施例5中执行的作用角偏差检测程序的流程图。
标号说明
2—内燃机
4—进气通路
6—排气通路
10—燃烧室
12—进气门
14—排气门
16—可变气门传动装置
18—喷射器
22—致动器
24—控制轴
28—曲轴
30—ECU
32—空气流量计
4—曲轴角传感器
#1—第1气缸
#2—第2气缸
#3—第3气缸
#4—第4气缸
具体实施方式
实施方式1
下面，参照图1至图6说明本发明的实施方式1。
图1用于说明适用作为本发明实施方式的吸入空气量偏差检测装置的内燃机的结构。本实施方式的内燃机2构成为具有四个气缸#1～#4的直列四缸内燃机。
内燃机2具有导入空气的进气通路4和排出燃烧气体的排气通路6。在进气通路4的上游端设有空气滤清器20，在距离空气滤清器20很近的下游部分设置测定吸入空气量(每单位时间的空气的流入量)的空气流量计32。进气通路4的下游侧端部和排气通路6的上游侧端部分别连接到各气缸#1～#4的燃烧室10。在进气通路4的下游部，在每个气缸#1～#4上安装喷射器18。
在燃烧室10和进气通路4的连接部设置控制其连通状态的进气门12。在燃烧室10和排气通路6的连接部设置控制其连通状态的排气门14。进气门12和排气门14都接收来自图中未示出的凸轮轴的驱动力的输入而进行开闭动作。特别是，对于每个气缸#1～#4，在进气门12上设置能对进气门12的作用角及升程进行可变控制的可变气门传动装置16。各可变气门传动装置16由公共的控制轴24连接，通过由致动器(例如马达)22旋转驱动控制轴24，可以一体地驱动全部可变气门传动装置16。在该内燃机2中，对应图中未示出的加速踏板的操作对致动器22进行操作，驱动可变气门传动装置16，可变地控制进气门12的作用角及升程，由此能不使用节气门而控制吸入空气量。
另外，尽管对可变气门传动装置16的结构没有限定，但是，例如可以如下构成。在凸轮轴和进气门12之间设有与凸轮的动作同步地摆动的摆动臂。摆动臂具有自由度地安装到内燃机2上，以便能伴随控制轴24的旋转使相对进气门12的基本相对角度变化。在这种结构中，当控制轴24转动时，摆动臂和进气门12的基准相对角度变化。而且，当该相对角度变化时，凸轮的推压力开始传递到摆动臂之后，即、在凸轮的作用使摆动臂开始摆动之后，到摆动臂实际上开始压下进气门12的期间产生变化。因此，根据上述结构，通过由致动器22对控制轴24的旋转位置进行控制，能改变进气门12的作用角及升程的大小。
而且，内燃机2具有作为其控制装置的ECU(电子控制单元)30。在ECU30的输出侧连接上述喷射器18、可变气门传动装置16等各种机器。除上述空气流量计32之外，在ECU30的输入侧还连接上述曲轴角传感器34等各种传感器。曲轴角传感器34为曲轴28每旋转一定角度输出信号的传感器。ECU30基于各传感器的输出、根据规定的控制程序驱动各机器，还作为本发明的吸入空气量偏差检测装置发挥作用。
接着，使用图2至图4说明吸入空气量的偏差检测的基本方法。首先，图2表示内燃机的产生扭矩和缸内空燃比(A/F)的关系。如该图所示，在空燃比与理论空燃比相比位于浓燃侧的情况下，几乎没有相对空燃比的扭矩的变化。即，扭矩相对空燃比的灵敏度小。这是由于超过理论空燃比部分的燃料因为氧不足而不能燃烧，几乎不会对扭矩产生作用。另一方面，在空燃比与理论空燃比相比位于稀燃侧的情况下，扭矩对应空燃比发生大的变化，空燃比越靠近稀燃侧，扭矩越小。即，扭矩相对空燃比的灵敏度大。这是由于供给的燃料全部燃烧，由燃烧的燃料量确定扭矩。在本发明中，利用这种扭矩相对空燃比的灵敏度差，检测气缸间的吸入空气量的偏差。
图3和图4表示在怠速状态下，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化时的缸内空燃比、扭矩、转速的变化。内燃机2在理论空燃比运转时，内燃机整体的空燃比为理论空燃比。但是，在气缸间，进气门12的作用角及升程存在偏差的情况下，存在吸入空气量比标准量过剩的气缸和吸入空气量比标准量不足的气缸，在前者的气缸中，空燃比与理论空燃比相比位于稀燃侧；在后者的气缸中，空燃比与理论空燃比相比位于浓燃侧。
在吸入空气量向过剩侧偏移的气缸(称作稀燃气缸)中，当如上所述使燃料喷射量变化时，缸内空燃比、扭矩、转速分别如图3所示地变化。首先，缸内空燃比经过理论空燃比向稀燃侧和浓燃侧周期地变化。当缸内空燃比位于稀燃侧时，扭矩相对空燃比的灵敏度大，与此相对，当缸内空燃比位于浓燃侧时，扭矩相对空燃比的灵敏度小。因此，在稀燃气缸中，当缸内空燃比位于浓燃侧时，扭矩大致一定；当缸内空燃比位于稀燃侧时，扭矩与稀燃的程度对应地降低。结果，稀燃气缸的扭矩以与缸内空燃比的变化相同的周期变化。而且，在怠速状态下，转速与扭矩对应地变化，所以转速呈现和扭矩同样的变化。理论空燃比运转时的缸内空燃比从理论空燃比向稀燃侧偏移的越多，图3中所示的扭矩的振动振幅ΔT、转速的振动振幅ΔNe越大。
与此相对，在吸入空气量向不足侧偏移的气缸(称作浓燃气缸)中，当如上所述使燃料喷射量变化时，缸内空燃比、扭矩、转速分别如图4所示地变化。首先，缸内空燃比在比理论空燃比靠浓燃侧的区域周期地变化。但是，当缸内空燃比位于浓燃侧时，扭矩相对空燃比的灵敏度小，所以，在浓燃气缸中，不管缸内空燃比的变化，扭矩基本一定。而且，在怠速状态下，和扭矩一样，转速基本一定。
鉴于以上原因，通过使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化，并监测那时的扭矩或转速的变化，能检测出吸入空气量向过剩侧偏移的气缸的存在。即，在吸入空气量向过剩侧偏移的气缸存在的情况下，扭矩、转速产生周期的变化。而且，如果存在吸入空气量向过剩侧偏移的气缸，则相反地也必然存在吸入空气量向不足侧偏移的气缸。因此，扭矩或转速的周期变化表示在气缸间存在吸入空气量的偏差。
而且，稀燃气缸中的吸入空气量向过剩侧偏移的程度越大，扭矩、转速的振动幅度越大。如果稀燃气缸中的吸入空气量向过剩侧偏移的程度大，则相反地也可以说，浓燃气缸中的吸入空气量向不足侧的偏移程度大。即，可以说气缸间的吸入空气量的偏差大。因此，通过检测扭矩或转速的变化，测定其振动幅度，可以正确地把握气缸间的吸入空气量的偏差程度。
下面，对ECU30执行的处理进行说明。图5的程序表示由ECU30执行的程序。在该程序中，基于上述的基本方法检测进气门12的作用角及升程的偏差，并根据该结果判断有无作用角及升程的校正的必要。
在图5所示程序的最初步骤100中，判断作为内燃机2的控制模式、是否选择了检测作用角及升程(下面仅称为作用角)的偏差的检测模式。例如在车辆的行驶中、每行走一定的距离定期地自动选择检测模式。而且，也能作为内燃机2的试运转时或维修时的诊断模式的一个而选择。
在选择了检测模式的情况下，通过从ECU30发给致动器22的指令信号操作各气缸的可变气门传动装置16，各气缸的进气门12将其作用角设定为规定的小作用角。通过将作用角设定成小作用角，可以使进气门12的升程与作用角连动地变为小升程。这样将进气门12设定成小作用角是因为，作用角越小，作用角的偏差对吸入空气量的偏差造成的影响越大。即，容易检测出作用角的偏差。在将进气门12设定成小作用角的状态下，进行内燃机2的怠速运转(以上，步骤102)。
在接下来的步骤104中，使来自喷射器18的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化。该燃料喷射量的变动操作不是仅在某个特定的气缸中进行，而是对所有的气缸都同样地进行。而且，避开人易于感觉到的频率区域设定燃料喷射量的变动频率。这是由于，对于在车辆的行驶中执行检测模式的情况，伴随燃料喷射量的变动的扭矩或转速的变动不会作为不适感传递给乘员。
使燃料喷射量周期地变化后，监测那时的转速(步骤106)。内燃机2的转速(每单位时间的旋转数)能通过来自处理曲轴角传感器34的曲轴角信号取得。监测后的转速被缓冲寄存在存储器中。
要是转速的监测时间达到规定时间，FFT等就对缓冲寄存后的转速数据进行过滤处理，抽出和燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分(步骤108)。通过这种过滤处理，例如，如图6所示，即使在空调等辅机负荷的变化引起转速变化的情况下，通过抽出和燃料喷射量的变动周期Δt相同周期的变动成分，也可以在不受这种外部扰乱的影响的情况下，正确地抽出伴随燃料喷射量的变动的转速的变动。
在接下来的步骤110中，首先，根据步骤108检测出的转速的变动测定其振幅。如前所述，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化时的转速的振幅与气缸间的吸入空气量的偏差量有关，吸入空气量的偏差量越大，转速的振幅越大。而且，作用角的偏差越大，气缸间的吸入空气量的偏差越大。即，气缸间的作用角的偏差量越大，转速的振幅也越大。在步骤110中，通过将测定的转速振幅和预先准备的对应表对照，算出气缸间产生的作用角的偏差量。
在接下来的步骤112中，判断在步骤110中算出的作用角的偏差量是否超过规定的容许值。容许值是考虑吸入空气量的偏差对扭矩变动或废气排放造成的影响及计测误差而设定的。在作用角的偏差量不到容许值的情况下，可以判断为现在没有出现成为问题的吸入空气量的偏差。对于这种情况，由于没有校正各气缸的进气门12的作用角的必要，所以不进行特别处理，结束本程序。
另一方面，作为步骤112的判定结果，作用角的偏差量为容许值以上的情况下，可以判断为在气缸间存在不能忽视的吸入空气量的偏差。对于这种情况，由于有校正进气门12的作用角的必要，所以ECU30输出用于通知操作者或维修者“作用角中存在偏差”的信号(步骤114)。该信号在进气门12的作用角被适当地校正且气缸间的吸入空气量的偏差被消除之前输出。
根据以上的程序，能正确地检测出气缸间的吸入空气量的偏差，并且通过根据该检测结果适当地校正进气门12的作用角(及升程)，能迅速地消除气缸间的吸入空气量的偏差。另外，能通过针对每个气缸调整可变气门传动装置16的装配状态来校正进气门12的作用角。不过，如果使各气缸的可变气门传动装置16具有能自动调整进气门12的作用角的功能，则也可以根据步骤110中算出的作用角的偏差量(或转速的变动幅度)进行自动调整。
另外，在上述实施方式中，通过由ECU30进行的上述步骤104的处理实现第1发明的“喷射量控制机构”，通过上述步骤106、108、110的处理实现第1发明的“计算机构”，通过上述步骤112、114的处理实现第1发明的“输出机构”。
实施方式2
下面，参照图7说明本发明的实施方式2。
作为本发明实施方式2的吸入空气量偏差检测装置，能通过在实施方式1中、使ECU30执行图7的程序代替图5的程序来实现。
在实施方式1中，虽然检测气缸间产生的吸入空气量的偏差，但是没有检测哪个气缸的吸入空气量多、哪个气缸的吸入空气量少。在个别地调整各气缸的进气门12的作用角及升程方面，希望对每个气缸都能把握吸入空气量相对基准值的偏移量。每个气缸的吸入空气量的偏移能根据上述的基本方法、通过对每个气缸控制燃料喷射量来检测。即，在使某一气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化时，扭矩或转速产生周期的变化的情况下，可以判断为该气缸的吸入空气量向过剩侧偏移。而且，转速等变动的振幅越大，可以判断为吸入空气量向过剩侧的偏移越大。因此，通过对每个气缸监测使燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化，并测定其振动振幅，可以把握每个气缸中吸入空气量向过剩侧偏移的程度。
图7的程序表示本实施方式中由ECU30执行的程序。在该程序中，根据上述的基本方法对每个气缸检测出进气门12的作用角及升程，并基于其结果进行有无校正作用角及升程的必要的判断。
在图7所示程序的最初的步骤200中，判断现在的控制模式是否选择了检测作用角及升程(下面仅称作作用角)的偏差的检测模式。在选择了检测模式的情况下，执行步骤202的处理。在步骤202中，根据从ECU30发给致动器22的指令信号操作各气缸的可变气门传动装置16，各气缸的进气门12将其作用角设定成规定的小作用角。而且，在将进气门12设定成小作用角的状态下，进行内燃机2的怠速运转。
在接下来的步骤204中，仅使某特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化。而且，所谓理论空燃比运转时的喷射量是指，在以内燃机整体的空燃比、即所有气缸的平均空燃比成为理论空燃比的方式调整各气缸的燃料喷射量时的、该特定气缸的燃料喷射量。这时的燃料喷射量的变动频率避开人易于感觉到的频率区域设定。特定气缸之外的气缸的燃料喷射量保持为理论空燃比运转时的喷射量。在本步骤的最初执行时，将特定气缸设定为第1气缸#1。
使第1气缸#1的燃料喷射量周期地变化后，监测那时的转速并将其缓冲寄存在存储器中(步骤206)。要是转速的监测时间达到规定时间，FFT等就对缓冲寄存的转速数据进行过滤处理，抽出和燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分(步骤208)。
在接下来的步骤210中，首先，根据步骤208检测出的转速的变动测定其振幅。使某特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化时的转速的振幅与该气缸的吸入空气量相对基准值(能实现理论空燃比燃烧的吸入空气量)向过剩侧的偏移量有关，吸入空气量向过剩侧的偏移量越大，转速的振幅越大。而且，该气缸中的作用角相对基准值向大作用角侧的偏移量越大，吸入空气量向过剩侧的偏移越大。即，该气缸中的作用角向大作用角侧的偏移量越大，转速的振幅越大。在步骤210中，通过将测定的转速振幅和预先准备的对应表对照，算出在该气缸中产生的作用角的偏移量。
在步骤212中，判断是否对所有气缸检测了作用角的偏移。在残留未检测的气缸时，前进到步骤216，执行燃料喷射量的变动操作的特定气缸的变化进行。具体地说，在现在的特定气缸为气缸号#n的气缸的情况下，使特定气缸变为接下来的气缸号#n+1的气缸。在步骤216的处理后，再次进行步骤204至212的处理。在步骤204中，仅使步骤216设定的特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化。在所有气缸的检测结束、步骤212的条件成立之前重复执行以上的循环。
在步骤212的条件成立的情况下，进行步骤214的判断。在步骤214中，根据通过上述循环的执行算出的每个气缸的作用角的偏移量，计算气缸间的作用角的偏差量。而且，判断算出的作用角的偏差量是否超过规定的容许值。在作用角的偏差量不到容许值的情况下，由于没有必要校正各气缸的进气门12的作用角，所以结束本程序，而不进行特别的处理。
另一方面，作为在步骤214的判定结果，作用角的偏差量为容许值以上的情况下，可以判断为在气缸间产生不能忽视的吸入空气量的偏差。在这种情况下，由于对于每个气缸有校正进气门12的作用角的必要，所以ECU30输出用于通知操作者或维修者“作用角中存在偏差”的信号(步骤218)。该信号中包含每个气缸的作用角的偏移量的信息。来自ECU30的信号在每个气缸的进气门12的作用角被适当地校正且气缸间的吸入空气量的偏差被消除之前输出。
根据以上的程序，和实施方式1相同，能正确地检测出气缸间的吸入空气量的偏差。而且，能检测出每个气缸的作用角的偏移量，详细地说，能检测出朝向吸入空气量相对基准值向过剩侧偏移的大作用角侧的偏移量。因此，根据本实施方式，能在对每个气缸校正进气门12的作用角(及升程)时容易地掌握其校正量，从而能迅速地消除气缸间的吸入空气量的偏差。另外，根据本实施方式，对于在检测模式中，燃料喷射量的变动操作仅对多个气缸中的一个气缸进行，所以排气空燃比的变动小，从而对废气排放的影响小。
另外，在上述实施方式中，通过由ECU30进行的上述步骤204、212、216的处理实现第5发明的“喷射量控制机构”，通过上述步骤206、208、210的处理实现第5发明的“计算机构”，通过上述步骤214、218的处理实现第5发明的“输出机构”。
实施方式3
下面，参照图8说明本发明的实施方式3。
作为本发明实施方式3的吸入空气量偏差检测装置，能通过在实施方式1中、使ECU30执行图8的程序代替图5的程序来实现。
在实施方式2中，通过仅使多个气缸中特定气缸的燃料喷射量变动，检测该气缸的吸入空气量的偏移。但是，在各气缸中顺序地发生燃烧，扭矩或转速受现在处于燃烧行程中的气缸的燃烧状态的影响而变动。因此，即使在如实施方式1那样、使所有气缸的燃料喷射量同样地变动的情况下，通过对每个气缸监测各气缸的燃烧行程中的扭矩或转速的变化并测定其振动振幅，也能对每个气缸把握吸入空气量的偏移程度。
图8的程序表示本实施方式中由ECU30执行的程序。在该程序中，根据上述的基本方法对每个气缸检测出进气门12的作用角及升程的偏移，并基于其结果进行有无校正作用角及升程的必要的判断。
在图8所示程序的最初的步骤300中，判断现在的控制模式是否选择了检测作用角及升程(下面仅称作作用角)的偏差的检测模式。在选择了检测模式的情况下，执行步骤302的处理。在步骤302中，根据从ECU30发给致动器22的指令信号操作各气缸的可变气门传动装置16，各气缸的进气门12将其作用角设定成规定的小作用角。而且，在将进气门12设定成小作用角的状态下，进行内燃机2的怠速运转。
在接下来的步骤304中，使所有气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化。这时的燃料喷射量的变动频率避开人易于感觉到的频率区域设定。
在接下来的步骤306中，对每个气缸监测使燃料喷射量周期地变化时的转速并将其缓冲寄存在存储器中。监测期间被设定为能将各气缸的燃烧行程中等、各气缸的燃烧施加给转速的影响与其它气缸的区别确认的期间。要是转速的监测时间达到规定时间，FFT等就对缓冲寄存的转速数据进行过滤处理，对每个气缸抽出和燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分(步骤308)。
在接下来的步骤310中，首先，根据步骤308检测出的转速的变动测定其振幅。使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化时、对每个气缸监测的转速的振幅与各气缸中的吸入空气量相对基准值(能实现理论空燃比燃烧的吸入空气量)向过剩侧的偏移量有关，吸入空气量向过剩侧的偏移量越大，转速的振幅越大。而且，该气缸中的作用角向大作用角侧的偏移量越大，吸入空气量的偏移越大。即，越是作用角向大作用角侧的偏移量大的气缸，对每个气缸监测到的转速的振幅越大。在步骤310中，通过将对每个气缸监测到的转速振幅和预先准备的对应表对照，算出在各气缸中产生的作用角的偏移量，根据算出的每个气缸的作用角的偏移量计算气缸间的作用角的偏差量。
在接下来的步骤312中，判断步骤310算出的作用角的偏差量是否超过规定的容许值。在作用角的偏差量不到容许值的情况下，由于没有必要校正各气缸的进气门12的作用角，所以结束本程序，而不进行特别的处理。
另一方面，在步骤312的判定结果、作用角的偏差量为容许值以上的情况下，可以判断为在气缸间存在不能忽视的吸入空气量的偏差。对于这种情况，由于对于每个气缸有校正进气门12的作用角的必要，所以ECU30输出用于通知操作者或维修者“作用角中存在偏差”的信号(步骤314)。该信号中包含每个气缸的作用角的偏移量的信息。来自ECU30的信号在每个气缸的进气门12的作用角被适当地校正且气缸间的吸入空气量的偏差被消除之前输出。
根据以上的程序，能正确地检测出气缸间的吸入空气量的偏差。而且，能对每个气缸检测出作用角向大作用角侧的偏移量，此时吸入空气量相对基准值向过剩侧偏移。因此，根据本实施方式，和实施方式2相同，能在对每个气缸校正进气门12的作用角(及升程)时容易地掌握其校正量，从而能迅速地消除气缸间的吸入空气量的偏差。
另外，在上述实施方式中，通过由ECU30进行的上述步骤304的处理实现第9发明的“喷射量控制机构”，通过上述步骤306、308、310的处理实现第9发明的“计算机构”，通过上述步骤312、314的处理实现第9发明的“输出机构”。
实施方式4
下面，参照图9及图10对本发明的实施方式4进行说明。
作为本发明实施方式4的吸入空气量偏差检测装置能如下实现，即，在实施方式1中，代替图3及图4说明的吸入空气量的偏差检测的基本方法，使ECU30根据图9及图10说明的方法检测进气门12的作用角及升程。
下面，使用图9及图10说明本实施方式中使用的吸入空气量的偏差检测的基本方法。图9及图10表示在怠速状态下，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化时的、缸内空燃比、扭矩、转速的变化。
在吸入空气量向不足侧偏移的气缸(称作浓燃气缸)中，当如上所述使燃料喷射量变化时，缸内空燃比、扭矩、转速分别如图9所示地变化。首先，缸内空燃比经过理论空燃比向浓燃侧和稀燃侧周期地变化。如使用图2说明的那样，当缸内空燃比位于浓燃侧时，扭矩相对空燃比的灵敏度小，与此相对，当缸内空燃比位于稀燃侧时，扭矩相对空燃比的灵敏度大。因此，在浓燃气缸中，当缸内空燃比位于浓燃侧时，扭矩大致一定；当缸内空燃比位于稀燃侧时，扭矩与稀燃的程度对应地降低。转速呈现和扭矩同样的变化。理论空燃比运转时的缸内空燃比从理论空燃比向浓燃侧偏移的越多，图9中所示的扭矩的振动振幅ΔT和转速的振动振幅ΔNe越小。
与此相对，在吸入空气量向过剩侧偏移的气缸(称作稀燃气缸)中，当如上所述使燃料喷射量变化时，缸内空燃比、扭矩、转速分别如图10所示地变化。首先，缸内空燃比在比理论空燃比靠稀燃侧的区域周期地变化。由于当缸内空燃比位于稀燃侧时，扭矩相对空燃比的灵敏度大，所以扭矩、转速以和缸内空燃比的波形大致相同的波形周期地变化。这时的扭矩的振动振幅ΔT和转速的振动振幅ΔNe大致成为最大值，不管理论空燃比运转时的缸内空燃比从理论空燃比向稀燃侧偏移多少，都具有基本一定的大小。
鉴于以上原因，通过使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化，并监测那时的扭矩或转速的变化，能检测出吸入空气量向不足侧偏移的气缸的存在。即，在吸入空气量向不足侧偏移的气缸存在的情况下，在所有气缸中，扭矩、转速的振动振幅与吸入空气量适当时的振动振幅相比减小。而且，如果存在吸入空气量向不足侧偏移的气缸，则相反地必然存在吸入空气量向过剩侧偏移的气缸。因此，扭矩或转速的振动振幅的减小表示在气缸间存在吸入空气量的偏差。
而且，浓燃气缸中的吸入空气量向不足侧偏移的程度越大，扭矩、转速的振动幅度越小。如果浓燃气缸中的吸入空气量向不足侧偏移的程度大，则相反地可以说，稀燃气缸中的吸入空气量向过剩侧的偏移程度也大。即，可以说气缸间的吸入空气量的偏差大。因此，通过检测扭矩或转速的变化，测定其振动幅度，可以正确地把握气缸间的吸入空气量的偏差程度。
和实施方式1相同，通过图5的流程图说明根据上述基本方法检测进气门12的作用角及升程的偏差用的程序。在最初的步骤100中，判断是否选择了检测模式，在接着的步骤102中，在将各气缸的进气门12设定成小作用角的状态下，进行内燃机2的怠速运转。
在接下来的步骤104中，使喷射器18的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化。使燃料喷射量周期地变化后，监测那时的转速并将其缓冲寄存在存储器中(步骤106)，从缓冲寄存后的转速数据中抽出和燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分(步骤108)。
在接下来的步骤110中，根据步骤108检测出的转速的变动测定其振幅。气缸间的吸入空气量的偏差量越大，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化时的转速的振幅越小。而且，作用角的偏差越大，气缸间的吸入空气量的偏差越大。即，气缸间的作用角的偏差量越大，转速的振幅越小。在步骤110中，通过将测定的转速振幅和预先准备的对应表对照，算出气缸间产生的作用角的偏差量。
在接下来的步骤112中，判断在步骤110中算出的作用角的偏差量是否超过规定的容许值。在作用角的偏差量为容许值以上的情况下，输出用于通知“作用角中存在偏差”的信号(步骤114)。根据该信号，对每个气缸校正进气门12的作用角(及升程)，由此能迅速地消除气缸间的吸入空气量的偏差。
另外，在上述实施方式中，使用图9及图10说明的吸入空气量的偏差检测的方法也能适用于根据实施方式2及实施方式3的进气门12的作用角及升程的偏差检测。如下面的简单说明，这种情况能对每个气缸检测出作用角相对基准值向小作用角侧的偏移量。
首先，在适用于根据实施方式2的偏差检测的情况下，使特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化，并检测那时的转速的振幅。检测到的转速的振幅与该气缸的吸入空气量相对基准值向不足侧的偏移量有关，向不足侧的偏移量越大，转速的振幅越小。而且，该气缸中的作用角相对基准值向小作用角侧的偏移量越大，吸入空气量向不足侧的偏移越大。即，作用角向小作用角侧的偏移量越大，转速的振幅越小。因此，通过将测定的转速振幅和预先准备的对应表对照，能算出在该气缸中产生的作用角向小作用角侧的偏移量。
在适用于根据实施方式3的偏差检测的情况下，使所有气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化，并对每个气缸检测那时的转速的振幅。对每个气缸检测到的转速的振幅与各气缸中的吸入空气量相对基准值向不足侧的偏移量有关，向不足侧的偏移量越大，转速的振幅越小。而且，该气缸中的作用角相对基准值向小作用角侧的偏移量越大，吸入空气量向不足侧的偏移越大。即，作用角向小作用角侧的偏移量越大，转速的振幅越小。因此，通过将对每个气缸测定的转速振幅和预先准备的对应表对照，能算出在各气缸中产生的作用角向小作用角侧的偏移量。
实施方式5
下面，参照图11说明本发明的实施方式5。
作为本发明实施方式5的吸入空气量偏差检测装置，能通过在实施方式1中、使ECU30执行图11的程序代替图5的程序来实现。
根据实施方式2及实施方式3的偏差检测，能对每个气缸检测出作用角相对基准值向大作用角侧的偏移量。而且，如实施方式4中说明的那样，通过将使用图9及图10说明的吸入空气量的偏差检测的方法适用到根据实施方式2及实施方式3的偏差检测中，能对每个气缸检测出作用角相对基准值向小作用角的偏移量。因此，如果组合这两种方法，在作用角的偏移相对基准值为大作用角侧的偏移，或为小作用角侧的偏移的情况下，都可以对每个气缸检测其偏移量。
例如，对于应用根据实施方式2的偏差检测方法的情况，使特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化，接着，从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化。这样，在特定气缸中产生的作用角的偏移相对基准值为大作用角侧的偏移，或为小作用角侧的偏移的情况下，都能正确地检测出该偏移量。结果，在对每个气缸校正进气门12的作用角(及升程)时，可以更正确地把握其校正量。
而且，对于应用根据实施方式3的偏差检测方法的情况，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化，并对每个气缸检测转速，接着，使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化，并对每个气缸监测转速。这样，能检测出浓燃气缸和稀燃气缸两者的存在，而且不管各气缸的作用角的偏移是大作用角侧还是小作用角侧，都可以正确地检测出其偏移量。
可是，对于使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化的情况，如图10所示，在本来吸入空气量就向过剩侧偏移的稀燃气缸中，缸内空燃比进一步稀燃化。由于在空燃比中存在燃料能正常燃烧的可燃烧范围，所以当缸内空燃比过于稀燃化时，在该稀燃气缸中可能产生失火的情况。因此，虽然有必要以稀燃气缸中的缸内空燃比不超过可燃烧范围的稀燃侧界限(稀燃界限)的方式使燃料喷射量变化，但是，当燃料喷射量向减小侧的变化幅度减小时，恐怕不能正确地检测出吸入空气量向不足侧偏移的浓燃气缸。
为了不引起稀燃气缸中失火现象而正确地检测出浓燃气缸，仅针对稀燃气缸以外的气缸使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧变化即可。即，在浓燃气缸的检测之前检测出稀燃气缸，之后，对于稀燃气缸之外的气缸、对每个气缸进行浓燃气缸的检测。这样，能正确地检测出浓燃气缸，而没有必要减小燃料喷射量向减小侧的变化幅度。
图11的程序表示本实施方式中由ECU30执行的程序。在该程序中，如前所述，首先对每个气缸检测吸入空气量向过剩侧的偏移，接着，对吸入空气量向过剩侧偏移的稀燃气缸以外的气缸，对每个气缸检测吸入空气量向不足侧的偏移。而且，根据其结果判断有无校正作用角及升程的必要。
在图11所示程序的最初步骤400中，判断现在的控制模式是否选择了检测作用角及升程(下面仅称作用角)的偏差的检测模式。在选择了检测模式的情况下，执行步骤402的处理。在步骤402中，由从ECU30发给致动器22的指令信号操作各气缸的可变气门传动装置16，各气缸的进气门12将其作用角设定成规定的小作用角。而且，在将进气门12设定成小作用角的状态下，进行内燃机2的怠速运转。
在接下来的步骤404中，使计数器n初始化(n＝1)。该计数器n表示使燃料喷射量周期地变化的特定气缸的气缸号码。在本实施方式中，和实施方式2相同，采用下述方法，即，检测对每个气缸使燃料喷射量变化时的扭矩或转速的变化，并测定其振动幅度，由此掌握每个气缸中吸入空气量的偏移程度。
在步骤406中，使特定气缸(第n气缸)的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化。而且，监测那时的扭矩或转速的变化，根据其振动幅度算出在该特定气缸中产生的作用角向大作用角侧的偏移量。另外，在步骤406中实施的处理的详细内容为和在图7程序中的步骤204至210中说明的处理相同的内容。
在步骤408中，判断是否对所有气缸检测了作用角向大作用角侧的偏移。在残留未检测的气缸时，前进到步骤410，使进行燃料喷射量的变动操作的特定气缸从第n气缸变为第n+1气缸。在步骤408的处理后，再次进行步骤406的处理。在步骤406中，仅使步骤410设定的特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧周期地变化。在所有气缸的检测结束、步骤408的条件成立之前重复执行以上的循环。
步骤408的条件成立后，再次使计数器n初始化(n＝1)(步骤412)。在接下来的步骤414中，判断现在的特定气缸(第1气缸)是否为吸入空气量向过剩侧偏移的稀燃气缸，换言之，是否为作用角向大作用角侧偏移的作用角大的气缸。第1气缸是否为稀燃气缸的判断根据步骤406的检测结果进行。在判断结果是第1气缸为稀燃气缸的情况下，前进到步骤420，使特定气缸从第1气缸变为第2气缸。在特定气缸的变更后，再次进行步骤414的判断，对新设定的特定气缸进行是否为稀燃气缸的判断。
仅在步骤414的判断结果为特定气缸(第n气缸)不是稀燃气缸的情况下，执行步骤416的处理。在步骤416中，仅使特定气缸的燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向减小侧周期地变化。而且，监测那时的扭矩或转速的变化，将其振动振幅和预先准备的对应表对照，算出在该特定气缸中产生的作用角向小作用角侧的偏移量。
在步骤416中，判断是否对稀燃气缸以外的所有气缸检测了作用角向小作用角侧的偏移。在残留未检测的气缸时，前进到步骤420，使进行燃料喷射量的变动操作的特定气缸变为接下来的号码的气缸。在步骤420的处理后，在步骤414中判断现在的特定气缸是否为稀燃气缸。在判断结果是特定气缸为稀燃气缸的情况下，返回步骤420，使特定气缸再次变为接下来的号码的气缸。而且，仅在由步骤420再设定的特定气缸被判断为稀燃气缸的情况下，执行步骤416的处理。在稀燃气缸以外的所有气缸的检测结束、步骤418的条件成立之前重复执行以上的循环。
在步骤418的条件成立的情况下，进行步骤422的判断。在步骤422中，根据通过执行上述步骤406、408、410的循环而对每个气缸算出的作用角向大作用角侧的偏移量、以及通过执行上述步骤414、416、418、420的循环而对每个气缸算出的作用角向小作用角侧的偏移量，算出气缸间的作用角的偏差量。而且，判断算出的作用角的偏差量是否超过规定的容许值。在作用角的偏差量不到容许值的情况下，由于没有必要校正各气缸的进气门12的作用角，所以结束本程序，而不进行特别的处理。
另一方面，在步骤422的判定结果是作用角的偏差量为容许值以上的情况下，可以判断为在气缸间存在不能忽视的吸入空气量的偏差。对于这种情况，由于对于每个气缸有校正进气门12的作用角的必要，所以ECU30输出用于通知操作者或维修者“作用角中存在偏差”的信号(步骤424)。该信号中包含每个气缸的作用角的偏移量的信息。来自ECU30的信号在每个气缸的进气门12的作用角被适当地校正且气缸间的吸入空气量的偏差被消除之前输出。
根据以上的程序，能正确地检测出稀燃气缸中的作用角向大作用角侧的偏移量，而且，能不引起该稀燃气缸中的失火现象而正确地检测出浓燃气缸中的作用角向小作用角侧的偏移量。因此，根据本实施方式，能在对每个气缸校正进气门12的作用角(及升程)时更正确地掌握其校正量，从而能更迅速地消除气缸间的吸入空气量的偏差。
另外，在上述实施方式中，通过由ECU30进行的上述步骤406的处理实现第13发明的“第1喷射量控制机构”及“第1计算机构”。而且，通过由ECU30执行的上述步骤414、416的处理实现第13发明的“第2喷射量控制机构”及“第2计算机构”。而且，通过由ECU30执行的上述步骤422、424的处理实现第13发明的“输出机构”。
其它实施方式
上面虽然对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，在不偏移本发明的宗旨的范围内能进行各种变形。例如，可以进行如下变形。
在上述各实施方式中，虽然在内燃机2的怠速运转中执行检测模式，但是在部分负荷运转时也能执行检测模式。对于这种情况，优选代替测定转速的变动而测定扭矩的变动，根据其振动振幅检测气缸间的作用角的偏差。内燃机2的产生扭矩由燃烧压力、曲轴28的角速度算出等，能通过公知的方法求出。另外，检测模式的执行不限于扭矩为大致一定的正常状态，即使在扭矩变化的过度状态下也能执行。如果如前所述的那样由FFT等进行过滤处理，则能从扭矩的变化中抽出和燃料喷射量的变动频率相同频率的变动成分。
而且，在上述各实施方式中，尽管使燃料喷射量从理论空燃比运转时的喷射量向增大侧或减小侧周期地变化，但是也可以仅一段时间地向增大侧或减小侧变化。这种情况下，由于在内燃机的扭矩、转速中出现与气缸间的吸入空气量的偏差对应的变化，所以通过测定其变化幅度，能检测出气缸间的吸入空气量的偏差。
而且，在上述各实施方式中，尽管将本发明应用到在进气门12上具有可变气门传动装置16的内燃机中，但是本发明也适用于不具有可变气门传动装置16的内燃机。在这种内燃机中，通过适用本发明，能检测出伴随进气门12的组装误差等的气缸间的吸入空气量的偏差，并且通过根据检测结果在每个气缸中对进气门12的组装进行校正，能迅速地消除气缸间的吸入空气量的偏差。而且，对于在各气缸中设有进气控制阀的内燃机，通过由本发明检测吸入空气量的偏差，能检测出进气控制阀的开度的偏差。