内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置 技术领域 本发明涉及 “内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置” ， 该判定装置适用于多气缸 内燃机， 可以判定 ( 监视· 检测 ) 供应给各个气缸的混合气的空燃比 ( 不同气缸的空燃比 ) 之间是否发生过大的不均衡 ( 是否发生气缸间空燃比不平衡状态 )。
背景技术
过去， 一种空燃比控制装置是众所周知的， 所述空燃比控制装置配备有 ： 设置在内 燃机的排气通路上的三元催化剂， 以及在该排气通路上、 分别配置在所述三元催化剂的上 游的上游侧空燃比传感器及所述三元催化剂的下游的下游侧空燃比传感器。 这种空燃比控 制装置， 根据上游侧空燃比传感器的输出和下游侧空燃比传感器的输出， 计算出空燃比反 馈量， 由该空燃比反馈量反馈控制内燃机的空燃比， 以便使供应给内燃机的混合气的空燃 比 ( 内燃机的空燃比 ) 与理论空燃比相一致。进而， 也提出了这样一种空燃比控制装置的 方案， 所述空燃比控制装置， 只根据上游侧空燃比传感器的输出及下游侧空燃比传感器的输出中的一个输出， 计算出空燃比反馈量， 由该空燃比反馈量对内燃机的空燃比进行反馈 控制。在这种空燃比控制装置中所使用的空燃比反馈量， 是对全部气缸共同的控制量。
另外， 一般地， 电子燃料喷射式内燃机， 在各个气缸或者与各个气缸连通的进气口 上， 至少配备一个燃料喷射阀。从而， 当某个特定的气缸的燃料喷射阀的特性变成 “喷射比 所指示的燃料喷射量过分大的喷射量的燃料的特性” 时， 只有供应给该特定的气缸的混合 气的空燃比 ( 该特定气缸的空燃比 ) 产生大的向浓的一侧的变化。即， 气缸间空燃比的不 均匀性 ( 气缸间的空燃比偏离， 空燃比的气缸间的不平衡 ) 变大。换句话说， 在不同气缸的 空燃比之间产生不平衡。
在这种情况下， 供应给整个内燃机的混合气体的空燃比的平均值， 与理论空燃比 相比， 成为浓的一侧的空燃比。从而， 根据对于全部气缸共同的空燃比反馈量， 上述特定气 缸的空燃比， 以接近于理论空燃比的方式向稀的一侧变更， 同时， 其它气缸的空燃比， 以远 离理论空燃比的方式向稀的一侧变更。其结果是， 供应给内燃机的混合气的整个空燃比的 平均值， 大致和理论空燃比相一致。
但是， 上述特定的气缸的空燃比， 与理论空燃比相比， 仍然成为浓的一侧的空燃 比， 剩下的气缸的空燃比， 与理论空燃比相比， 变成稀的一侧的空燃比， 所以， 各个气缸的混 合气体的燃烧状态， 变成与完全燃烧不同的燃烧状态。 其结果是， 从各个气缸排出的排放物 的量 ( 未燃烧物的量及氮的氧化物的量 ) 增大。因此， 即使供应给内燃机的混合气体的空 燃比的平均值是理论空燃比， 三元催化剂也不能完全净化增大了的排放物， 其结果是， 存在 着排放物恶化的危险性。
从而， 对于不使排放物恶化， 检测出各个气缸间空燃比的不均匀性变得过大 ( 发 生气缸间空燃比不平衡状态 )， 并采取某些对策是很重要的。另外， 由于特定气缸的燃料喷 射阀的特性变成 “喷射比所指示的燃料喷射量过分小的喷射量的燃料的特性” 的情况， 或者 EGR 气体及蒸发燃料气体向各个气缸的分配变得不均匀的情况等各种原因， 会发生气缸间空燃比不平衡。
作为判定是否发生这种气缸间空燃比不平衡状态的现有技术的装置之一， 取得配 置在来自于多个气缸的排气汇集的排气汇集部上的空燃比传感器 ( 上述上游侧空燃比传 感器 ) 的输出 ( 输出信号 ) 的轨迹长度， 对该轨迹长度和 “根据内燃机旋转速度及吸入空 气量变化的参照值” 进行比较， 根据该比较的结果， 判定是否发生空燃比气缸间不平衡状态 ( 例如， 参照美国专利第 7,152,594 号 )。另外， 在本说明书中， 是否发生气缸间空燃比不平 衡状态的判定， 也被简称为 “气缸间空燃比不平衡判定， 或者， 不平衡判定” 。 发明内容 在发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下， 当来自于不同气缸的空燃比未过大地 偏离理论空燃比的气缸的排气到达空燃比传感器时， 和来自于不同气缸的空燃比相对于理 论空燃比向浓的一侧或者向稀的一侧过大地偏离的气缸的排气到达空燃比传感器时， 空燃 比传感器的输出有很大的不同。 从而， 当发生气缸间空燃比不平衡状态时， 空燃比传感器的 输出的轨迹长度增大。
但是， 即使在不发生气缸间空燃比不平衡状态的情况下， 例如， 在内燃机分负荷急 剧变化等情况下， 当内燃机的空燃比变动时， 受到该空燃比的变动的影响， 传感器输出的轨 迹长度也会发生变化。下面， 参照图 1 对此加以说明。
图 1 中， (A) 是曲柄转角， (B) 是内燃机的平均的空燃比 ( 中心空燃比 ) 不变动、 但是发生了气缸间空燃比不平衡状态时的检测空燃比， (C) 是不发生气缸间空燃比不平衡 状态， 但是内燃机的中心空燃比变动时的检测空燃比， (D) 是检测空燃比的绝对值的轨迹长 度， (E) 是检测空燃比对于时间的二阶微分值的绝对值， 以及 (F) 是表示检测空燃比对于时 间的二阶微分值的变化的状态的时间图。另外， 检测空燃比是将空燃比传感器的输出转换 成空燃比的值， 实质上与空燃比传感器的输出成比例。
当内燃机的中心空燃比不变动， 但是发生气缸间空燃比不平衡状态时， 例如， 如图 1(B) 所示， 在 “单位燃烧循环期间 ( 对于四缸四冲程内燃机， 曲柄转角增大 720°的期间 )” ， 检测空燃比以成为 “最大值 ( 例如， 参照时刻 t5) 及最小值 ( 例如， 参照时刻 t6)” 的方式， 产生大的变动。 另一方面， 即使不发生气缸间空燃比不平衡状态， 当内燃机的中心空燃比产 生大的变动时， 例如， 检测空燃比也如图 1(C) 所示地产生大的变化。另外， 所谓单位燃烧循 环期间， 指的是任意一个气缸完成 “由进气、 压缩、 膨胀及排气行程构成的一个燃烧循环” 所 需要的期间。
其结果是， 单位燃烧循环期间的检测空燃比的绝对值的轨迹长度， 当内燃机的中 心空燃比不变动并且发生不平衡状态时， 如图 1 的 (D) 的实线所示地变化， 当不发生不平衡 状态， 但是内燃机的中心空燃比变动时， 如图 1(D) 的虚线所示地变化。
例如， 在图 1 的时刻 t1 ～时刻 t4， 发生不平衡的情况时的轨迹长度 ( 实线 )， 比 中心空燃比变动时的轨迹长度 ( 虚线 ) 大。但是， 在时刻 t4 ～时刻 t7， 发生不平衡状态时 的轨迹长度 ( 实线 )， 变得比中心空燃比变动时的轨迹长度 ( 虚线 ) 小 ( 或者变成同等的 值 )。如从以上看出的， 在利用轨迹长度的情况下， 存在着并不一定能够高精度地进行气缸 间空燃比不平衡的判定的危险性。
本发明是为了应对上述问题完成的， 其目的之一是提供一种气缸间空燃比不平
衡判定装置， 所示判定装置， 通过采用根据 “检测空燃比对于时间的二阶微分值” 变化的值 ( 即， 空燃比二阶微分对应值 )， 能够以更高的精度地执行气缸间空燃比不平衡判定。
更具体地说， 根据本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 下面， 称为 “本发明的 装置” )， 适用于具有多个气缸的多气缸内燃机。 本发明的装置， 是判定在所述多个气缸中的 作为 “供应给至少两个以上气缸 ( 优选地， 三个以上的气缸 ) 的每一个的混合气的空燃比” 即 “不同气缸的空燃比” 之间是否发生 “大的不均衡状态 ( 即， 气缸间空燃比不平衡状态 )” 的装置， 包括空燃比传感器和不平衡判定机构。
所述空燃比传感器， 配置在 “内燃机的排气通路的排气汇集部” ， 或者内燃机的排 气通路的 “排气汇集部下游侧的部位” 处， 其中， 从所述至少两个气缸排出的排气汇集于排 气汇集部。 所述空燃比传感器， 产生与到达该空燃比传感器的排气的空燃比相对应的输出， 作为空燃比传感器输出。
所述不平衡判定机构， 基于所述空燃比传感器输出取得 “由所述空燃比传感器输 出表示的检测空燃比” 对于时间的 “二阶微分值” ， 并且， 基于该二阶微分值取得与所取得的 二阶微分值相对应地变化的空燃比二阶微分对应值。进而， 所述不平衡判定机构， 基于 “所 述取得的空燃比二阶微分对应值” ， 进行是否发生所述气缸间空燃比不平衡状态的判定。 “由所述空燃比传感器输出表示的检测空燃比” ， 可以是所述空燃比传感器输出本 身， 也可以是将所述空燃比传感器输出转换成空燃比的值。
如后面所述， “所述空燃比二阶微分对应值” ， 是与 “由所述空燃比输出表示的检测 2 2 空燃比 (x) 对于时间的二阶微分值 (d X/dt )” 相对应地变化的各种值。
如图 1 的 (E) 及 (F) 中由实线所表示的， 当发生气缸间空燃比不平衡状态时， 检测 空燃比的二阶微分值的绝对值， 在一个单位燃烧循环期间， 变成两个 “绝对值大的值” 。即， 如图 1(F) 所示， 由于检测空燃比的二阶微分值是检测空燃比的变化率 ( 每个单位时间的检 测空燃比的变化量 ) 的微分值， 所以， 在检测空燃比从急剧增大的状态变成急剧减少的状 态的时间点 ( 时刻 t2、 t5、 t8)， 变成绝对值大的负值， 在检测空燃比从急剧减少的状态变成 急剧增大的状态的时间点 ( 时刻 t3、 t6、 t9) 变成绝对值大的正值。
另一方面， 即使内燃机的中心空燃比急剧变动， 如果未发生气缸间空燃比不平衡 状态的话， 与发生气缸间空燃比不平衡状态的情况相比， 检测空燃比的变动的程度也是平 稳的， 所以， 如图 1 的 (E) 中的虚线所示， 检测空燃比的二阶微分值的绝对值不会变大。
因此， 本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置， 由于当发生气缸间空燃比不平衡 状态时， 通过采用表示特异值的空燃比二阶微分对应值， 进行气缸间空燃比不平衡判定， 所 以， 可以更高精度地执行气缸间空燃比不平衡判定。
在本发明的一种实施形式中， 所述不平衡判定机构，
在所述取得的空燃比二阶微分对应值的绝对值比规定的第一阈值大的情况下， 判 定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态。
更具体地说， 所述不平衡判定机构，
可以按照取得所述取得的二阶微分值， 作为所述空燃比二阶微分对应值的方式构 成。
由此， 由于不使用复杂的滤波器等， 利用简单的结构， 可以取得所述空燃比二阶微 分对应值。
作为替代方案， 所述不平衡判定机构，
可以按下述方式构成， 即， 在所述单位燃烧循环期间内， 从 “在所述单位燃烧循环 期间内取得的多个所述二阶微分值” 中， 取得 “绝对值最大的二阶微分值” 作为 “所述空燃 比二阶微分对应值” 。
即， 所述不平衡判定机构， 通过取得每个经过规定的时间的 “检测空燃比的二阶微 分值” ， 在单位燃烧循环期间内的取得多个 “检测空燃比的二阶微分值” ， 采用其中的绝对值 最大的二阶微分值作为空燃比二阶微分对应值。 借此， 由于不使用复杂的滤波器等， 可以利 用简单的结构取得所述空燃比二阶微分对应值。
在本发明的其它形式中， 所述不平衡判定机构， 可以按下述方式构成， 即，
在所述单位燃烧循环期间内， 取得每个经过规定时间的时间点的所述二阶微分 值， 作为所述空燃比二阶微分对应值，
在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值中， 在存在着 具有正值、 并且绝对值在第二阈值以上的空燃比二阶微分对应值和具有负值、 并且绝对值 在第三阈值以上的空燃比二阶微分对应值的情况下， 判定为发生所述气缸间空燃比不平衡 状态。 如可以从图 1 的 (F) 看出的， 当发生气缸间空燃比不平衡状态时， 检测空燃比的二 阶微分值， 在一个单位燃烧期间内， 变成具有规定值 ( 第二阈值 ) 以上的绝对值的正值及具 有规定值 ( 第三阈值 ) 以上的绝对值的负值。从而， 根据上述结构， 根据简单的反复， 能够 更可靠地判定发生气缸间空燃比不平衡状态。
在本发明的进一步的另外一种形式中，
所述不平衡判定机构， 可以按照下述方式构成， 即，
在所述单位燃烧循环期间内， 取得 “每个经过规定时间的时间点的所述二阶微分 值” ， 作为所述空燃比二阶微分对应值，
从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值之中的 “具 有正值的空燃比二阶微分对应值” 中， 选择 “绝对值最大的正侧最大微分对应值 ( 正侧最大 值 )” ，
从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值之中的 “具 有负值的空燃比二阶微分对应值” 中， 选择 “绝对值最大的负侧最大微分对应值 ( 负侧最大 值 )” ， 进而，
在 “所述正侧最大二阶微分对应值和所述负侧最大二阶微分对应值之积” 在 “规定 的负的阈值” 以下的情况下， 判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态。
如图从 1 的 (F) 中看出的， 当发生气缸间空燃比不平衡状态时， 检测空燃比的二阶 微分值为， 在一个单位燃烧循环期间内， 采用 “具有规定值 ( 第二阈值 ) 以上的绝对值的正 值” 及 “具有规定值 ( 第三阈值 ) 以上的绝对值的负值” 。从而， 当发生气缸间空燃比不平 衡状态时， 所述正侧最大二阶微分对应值与所述负侧最大二阶微分对应值之积， 变成 “所述 规定的负的阈值” 以下。 从而， 根据上述结构， 根据简单的方法， 可以更可靠地判定发生气缸 间空燃比不平衡状态。
另外， 所谓 “所述正侧最大二阶微分对应值与所述负侧最大二阶对应值之积在规 定的负的阈值以下的情况下判定为发生气缸间空燃比不平衡状态” ， 也包括在 “所述正侧最
大二阶微分对应值 ( 的绝对值 ) 和所述负侧最大二阶微分对应值的绝对值之积” 在 “使所 述规定的负的阈值的符号反转的规定的正的阈值” 以上的情况下， 发生所述气缸间空燃比 不平衡状态。
进而， 所述任何一种不平衡判定装置， 可以按照下述方式构成， 即，
在所述单位燃烧循环期间内， 取得每个经过规定时间的时间点的所述检测空燃比 对于时间的二阶微分值，
确定产生了在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值之中的 “具有 正值的二阶微分值” 中的 “绝对值最大的正侧最大二阶微分值” 的时间点，
在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下， 基于所述确定的时间点， 决定 “所述至少两个以上气缸中的哪个气缸的空燃比异常” 。
同样的， 所述任何一种不平衡判定机构， 可以按照下述方式构成， 即， 在所述单位 燃烧循环期间内， 取得每个经过规定的时间的时间点的所述检测空燃比对于时间的二阶微 分值，
确定产生了在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值之中的 “具有 负值的二阶微分值” 中的 “绝对值最大的负侧最大二阶微分值” 的时间点， 在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下， 基于所述确定的时间点， 决定 “所述至少两个以上气缸中的哪一个气缸的空燃比异常” 。
如果能够确定发生上述正侧最大微分值的时间点或者发生上述负侧最大二阶微 分值的时间点的话， 基于 “内燃机的特定气缸的基准曲柄转角 ( 例如， 该特定气缸的压缩上 止点 )” 与 “对应于该确定的时间点的曲柄转角” 的曲柄转角之差， 可以决定使哪个气缸发 生气缸间空燃比不平衡状态的原因 ( 即， 供应给哪一个气缸的混合气的空燃比产生大的从 理论空燃比的偏离 )。
并且， 气缸间空燃比不平衡状态， 被区分为 “只有某个气缸 ( 例如 ( 第一气缸 ) 的 空燃比向比理论空燃比浓的一侧大幅偏移的状态 ( 浓偏离不平衡状态 )” 和 “只有某个气缸 的空燃比向比理论空燃比稀的一侧大幅偏移的状态 ( 稀偏离不平衡状态 )” 。
进而， 基于实验， 如图 17 的 (B) 所示， 当发生 “浓偏离不平衡状态” 时， 在检测空燃 比增大的情况下的检测空燃比的变化率 ( 检测空燃比的时间微分值 ) 的绝对值 ( 斜率 α1 的大小 )， 变得比检测空燃比减少的情况下的检测空燃比的变化率的绝对值 ( 斜率 α2 的大 小 ) 小。从而， 在相对地平缓地增大之后， 相对地急剧地减少。
因此， 如图 17 的 (C) 所示， 在发生单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中 具有正值的二阶微分值中的 “绝对值为最大的正侧的最大二阶微分值” 的时刻 ( 第一时刻 t1)， 紧接在发生单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中具有负值的二阶微分值值 中的 “绝对值为最大的负侧的最大二阶微分值” 的时刻 ( 第二时刻 t2) 之后出现。
与此相对地， 如图 17 的 (D) 所示， 当发生 “稀偏离不平衡状态” 时， 检测空燃比增 大的情况下的检测空燃比的变化率的绝对值 ( 斜率 α3 的大小 )， 变得比检测空燃比减少的 情况下的检测空燃比变化率的绝对值 ( 斜率 α4 的大小 ) 大。从而， 检测空燃比在相对地 急剧增大之后， 相对地平缓地减少。
因此， 如图 17 的 (E) 所示， 在发生单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中 的具有负值的二阶微分值中的 “绝对值为最大的负侧最大二阶微分值” 的时刻 ( 第二时刻
t2)， 紧接在发生单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中的具有正的二阶微分值中 的 “绝对值为最大的正侧最大二阶微分值” 的时刻 ( 第一时刻 t1) 之后出现。
基于这样的事实， 当将从 “发生正侧最大二阶微分值的时刻” 到 “接着该正侧最大 二阶微分值发生负侧最大二阶微分值的时刻” 的时间， 定义为第一时间 T1、 将从 “发生负侧 最大二阶微分值的时刻” 到 “接着该负侧最大二阶微分值发生正侧最大二阶微分值的时刻” 的时间定义为第二时间 T2 时， 下面的关系成立。
(1) 当 “发生浓偏离不平衡状态” 时， 第一时间 T1 变得比第二时间 T2 长 ( 参照图 17(C))。
(2) 当 “发生稀偏离不平衡状态” 时， 第一时间 T1 变得比第二时间 T2 短 ( 参照图 17(E))。
因此， 所述任何一个不平衡判定机构， 可以按照下述方式构成， 即，
取得所述第一时间 T1 和所述第二时间 T2， 在判定为发生气缸间空燃比不平衡状 态的情况下， 基于这些时间的大小关系， 区别 ( 判定 ) 是发生 “浓偏离不平衡状态” 还是发 生 “稀偏离不平衡状态” 。
可以按照下述方式， 取得由所述空燃比传感器输出表示的检测空燃比对于时间的 二阶微分值。
·每经过一定的取样时间， 取得所述空燃比传感器输出。该一定的取样时间， 也可 以是由自然数除所述规定时间的时间。
·取得从在由 “新取得的所述空燃比传感器输出” 表示的 “本次的检测空燃比” 中 减去 “在所述取样时间正确的时间点取得的所述空燃比传感器输出” 所表示的 “前次的检测 空燃比” 的值， 作为 “检测空燃比变化率” 。
·取得从 “新取得的这次本次的所述检测空燃比变化率” 减去 “在所述取样时间正 确的时间点取得的前次的所述检测空燃比变化率” 的值， 作为 “所述二阶微分值” 。
作为替代方案。可以按照下述方式， 取得由所述空燃比传感器输出表示的检测空 燃比对于时间的二阶微分值。
·每经过一定的取样时间， 取得所述空燃比传感器的输出。
·取得从 “由新取得的所述空燃比传感器输出表示的本次的检测空燃比” 中减去 “由在所述取样时间之前的时间点取得的所述空燃比传感器输出表示的前次检测空燃比” 的值， 作为检测空燃比变化率。
·取得在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述检测空燃比变化率中的 “具有 正值的检测空燃比变化率的平均值” 作为增大侧检测空燃比变化率平均值。
·取得在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述检测空燃比变化率中的 “具有 负值的检测空燃比变化率的平均值” 作为减少侧检测空燃比变化率平均值。
· 取得所述增大侧检测空燃比变化率平均值与所述减少侧检测空燃比平均值之 差， 作为 “所述二阶微分值” 。
从而， 求出在单位燃烧循环期间内 “具有正值的检测空燃比变化率的平均值” 及 “具有负值的检测空燃比变化率的平均值” ， 并基于这些平均值， 取得二阶微分值， 因此即使 是在空燃比传感器的输出上叠加有噪音的情况下， 可以降低该噪音对二阶微分值的影响。 从而， 能够更可靠地进行气缸间空燃比不平衡判定。附图说明 图 1 是表示基于空燃比传感器输出获得的检测空燃比、 检测空燃比的轨迹长度及 检测空燃比的二阶微分值等的变化的情况的图示。
图 2 是表示采用基于本发明的第一种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 第一判定装置 ) 的内燃机的概略结构的图示。
图 3 是图 2 所示的空燃比传感器 ( 上游侧空燃比传感器 ) 的部分的概略立体图。
图 4 是图 2 所示的空燃比传感器的部分剖视图。
图 5 是图 2 所示的空燃比传感器配备的空燃比检测元件的剖视图。
图 6 是表示排气的空燃比与空燃比传感器的极限电流值的关系的曲线图。
图 7 是表示排气的空燃比与空燃比传感器输出的关系的曲线图。
图 8 是表示排气空燃比与图 2 所示的下游侧空燃比传感器的输出的关系的曲线 图。
图 9 是表示图 2 所示的电控制装置的 CPU 执行的程序的流程图。
图 10 是表示图 2 所示的电控制装置的 CPU 执行的程序的流程图。
图 11 是表示图 2 所示的电控制装置的 CPU 执行的程序的流程图。
图 12 是表示基于本发明的第二种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 第 二判定装置 ) 的 CPU 执行的程序的流程图。
图 13 是表示第二判定装置的 CPU 执行的程序的流程图。
图 14 是表示基于本发明的第三种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 第 三判定装置 ) 的 CPU 执行的程序的流程图。
图 15 是表示基于本发明的第四种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 第 四判定装置 ) 的 CPU 执行的程序的流程图。
图 16 是表示基于本发明的第五种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 第 五判定装置 ) 的 CPU 执行的程序的流程图。
图 17 是说明基于本发明的第六种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 第 六判定装置 ) 的判定原理用的时间图。
图 18 是表示第六判定装置的 CPU 执行的程序的流程图。
具体实施方式
< 第一种实施形式 >
下面， 参照附图， 对于基于本发明的第一种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定 装置 ( 下面， 简称为 “第一判定装置” ) 进行说明。该第一判定装置， 是控制内燃机的空燃比 的空燃比控制装置的一部分， 进而， 也是控制燃料喷射量的燃料喷射量控制装置。
( 结构 )
图 2 表示采用第一判定装置的内燃机 10 的概略结构。内燃机 10， 是四冲程· 火花 点火式· 多气缸 ( 在本例中四气缸 )· 汽油燃料内燃机。内燃机 10， 包括本体部 20， 进气系 统 30 及排气系统 40。
本体部 20， 包括气缸体部和气缸盖部。本体部 20， 包括由活塞顶面， 气缸壁面及气缸盖部的下表面构成的多个 ( 四个 ) 燃烧室 ( 第一气缸 #1 至第四气缸 #4)21。
在气缸盖部上， 形成将 “由空气及燃料构成的混合气” 供应给各个燃烧室 ( 各个气 缸 )21 用的进气口 22， 从各个燃烧室 21 排出排气 ( 已经燃烧的气体 ) 用的排气口 23。各 个进气口 22， 由图中未示出的节气门开闭， 排气口 23 由图中未示出的排气门开闭。
在气缸盖部上， 固定有多个 ( 四个 ) 火花塞 24。各个火花塞 24， 以火花发生部在 各个燃烧室 21 的中央部、 在气缸盖部的下表面附近露出的方式配置。各个火花塞 24， 响应 点火信号从火花发生部产生点火用火花。
在气缸盖部上， 进一步固定有多个 ( 四个 ) 燃料喷射阀 ( 喷油器 )25。燃料喷射阀 25， 在各个进气口 22 上各设置一个。燃料喷射阀 25， 响应喷射指示信号， 在正常情况下， 将 “包含在该喷射指示信号内的指示喷射量的燃料” 喷射到对应的进气口 22 内。这样， 多个气 缸 21 的每一个， 配备有与其它气缸独立地进行燃料供应的燃料喷射阀 25。
进而， 在气缸盖部上， 设置进气门控制装置 26。该进气门控制装置 26， 配备有利用 油压， 调整·控制进气凸轮轴 ( 图中未示出 ) 与进气凸轮 ( 图中未示出 ) 的相对旋转角度 的公知的结构。 进气门控制装置 26， 基于指示信号 ( 驱动信号 ) 进行动作， 可以变更进气门 的开启正时 ( 进气门开启正时 )。 进气系统 30， 包括 ： 进气歧管 31、 进气管 32、 空气滤清器 33、 节气门 34 及节气门促 动器 34a。
进气歧管 31， 包括连接到各个进气口 22 上的多个分支部， 和这些分支部汇集的平 衡箱部。进气管 32 连接到平衡箱部上。进气歧管 31、 进气管 32 及多个进气口 22 构成进气 通路。空气滤清器 33， 设置在进气管 32 的端部。节气门 34， 在空气滤清器 33 与进气歧管 31 之间的位置上， 可转动地安装在进气管 32 上。节气门 34， 通过转动， 变更进气管 32 形成 的进气通路的开口截面面积。节气门促动器 34a， 由 DC 马达构成， 响应指示信号 ( 驱动信 号 )， 使节气门 34 转动。
排气系统 40， 包括 ： 排气歧管 41， 排气管 42， 上游侧催化剂 43 及下游侧催化剂 44。
排气歧管 41， 由连接到各个排气口 23 上的多个分支部 41a、 这些分支部 41a 汇集 的汇集部 ( 排气汇集部 )41b 构成。排气管 42， 连接到排气歧管 41 的汇集部 41b 上。排气 歧管 41、 排气管 42 及多个排气口 23 构成排气通过的通路。另外， 在本说明书中， 为了方便 起见， 将进气歧管 41 的汇集部 41b 及排气管 42 称之为 “排气通路” 。
上游侧催化剂 43， 在由陶瓷构成的载体上， 载置 “作为催化剂物质的贵金属” 以及 “二氧化铈 CeO2” ， 是具有氧吸留、 放出功能 ( 氧吸留功能 ) 的三元催化剂。 上游侧催化剂 43， 配置 ( 加装 ) 在排气管 42 上。上游侧催化剂 43， 当达到规定的活性温度时， 发挥同时净化 “未燃烧物 (HC、 CO 及 H2 等 ) 和氮氧化物 (NOx) 的催化剂功能” 及 “氧吸留功能” 。
下游侧催化剂 44， 是和上游侧催化剂 43 同样的三元催化剂。下游侧催化剂 44， 在 上游侧催化剂 43 的下游， 配置 ( 加装 ) 在排气管 42 上。另外， 上游侧催化剂 43 及下游侧 催化剂 44， 也可以是三元催化剂之外的种类的催化剂。
该第一判定装置， 包括 ： 热线式空气流量计 51， 节气门开度传感器 52， 曲柄转角传 感器 53， 进气凸轮位置传感器 54， 上游侧空燃比传感器 55， 下游侧空燃比传感器 56， 加速器 开度传感器 57 及水温传感器 58。
热线式空气流量计 51， 检测在进气管 32 内流动的吸入空气的质量流量， 输出表示
该质量流量 ( 内燃机 10 的单位时间的吸入空气量 )Ga 的信号。由于吸入空气流量 Ga 大致 等于排气的流量， 所以， 与排气的流速大致成比例。
节气门开度传感器 52， 检测节气门 34 的开度， 输出表示节气门开度 TA 的信号。
曲柄转角传感器 ( 曲柄位置传感器 )53， 输出内燃机 10 的曲轴每旋转 10°具有宽 度窄的脉冲、 并且该曲轴每旋转 360°具有宽度宽的脉冲的信号。 该信号被后述的电控制装 置 60 转换成内燃机旋转速度 NE。
进气管凸轮位置传感器 54， 进气凸轮轴从规定的角度， 每旋转 90 度、 接着 90 度、 进 而 180 度， 输出一个脉冲。电控制装置 60， 基于来自于曲柄转角传感器 53 及进气凸轮位置 传感器 54 的信号， 取得以基准气缸 ( 例如， 第一气缸 #1) 的压缩上止点为基准的曲柄转角 ( 绝对曲柄转角 )CA。在基准气缸的压缩上止点， 该曲柄转角， 被设定为 “0°曲柄转角” ， 基 于曲柄转角的旋转角度， 增大到 “720°曲柄转角” ， 在该时间点， 再次被设定为 “0°曲柄转 角” 。
上游侧空燃比传感器 55( 本发明的空燃比传感器 55)， 在进气歧管 41 的汇集部 41b 与上游侧催化剂 43 之间的位置上， 配置在进气歧管 41 及进气管 42 中的一个 ( 即， 排气 通路 ) 上。上游侧空燃比传感器 55， 例如， 是特开平 11-72473 号公报、 特开 2000-65782 公 报及特开 2004-69547 号公报揭示的 “配备有扩散阻力层的极限电流式宽范围空燃比传感 器” 。 如图 3 及图 4 所示， 上游侧空燃比传感器 55， 包括空燃比检测元件 55a、 外侧保护 罩 55b、 内侧保护罩 55c。
外侧保护罩 55b 是由金属构成的中空圆筒体。 外侧保护罩 55b， 以覆盖内侧保护罩 55c 的方式， 将内侧保护罩 55c 容纳在其内部。外侧保护罩 55b， 在其侧面上配备有多个流 入孔 55b1。流入孔 55b1， 是使在排气通路内流动的排气 ( 外侧保护罩 55b 的外部排气 )EX 流入外侧保护罩 55b 的内部用的贯通孔。进而， 外侧保护罩 55b， 在其底面上具有使外侧保 护罩 55b 的内部的排气流出到外部 ( 排气通路 ) 用的流出孔 55b2。
内保护罩 55c， 由金属构成， 是具有比外侧保护罩 55b 的直径小的直径的中空圆筒 体。 内侧保护罩 55c， 以覆盖空燃比检测元件 55a 的方式将空燃比检测元件 55a 容纳在其内 部。内侧保护罩 55c， 在其侧面上配备有多个流入孔 55c1。该流入孔 55c1 是使通过外侧保 护罩 55b 的流入孔 55b1 流入到 “外侧保护罩 55b 与内侧保护罩 55c 之间的空间” 的排气流 入到内侧保护罩 55c 的内部用的贯通孔。进而， 内侧保护罩 55c， 在其底面上具有使内侧保 护罩 55c 内部的排气流出到外部用的流出孔 55c2。
如图 5 所示， 空燃比检测元件 55a， 包含有 ： 固体电解质层 551， 排气侧电极层 552， 大气侧电极层 553， 扩散阻力层 554， 间隔壁部 555。
固体电解质层 551 是氧离子导电性氧化物烧结体。 在本例中， 固体电解质层 551 是 将 CaO 作为稳定剂固溶到 ZrO2( 二氧化锆 ) 内的 “稳定化氧化锆元件” 。固体电解质层 551， 当其温度在活性温度以上时， 发挥公知的 “氧电池特性” 及 “氧泵特性” 。
排气侧电极层 552， 由铂 (Pt) 等催化活性高的贵金属构成。排气侧电极层 552， 形 成在固体电解质层 551 的一个面上。排气侧电极层 552， 通过化学镀等， 以具有足够的渗透 性的方式 ( 即， 多孔质状 ) 形成。
大气侧电极层 553， 由铂 (Pt) 等催化活性高的贵金属构成。大气侧电极层 553， 在
固体电解质层 551 的另外一个面， 以夹持固体电解质层 551 与排气侧电极层 552 对向的方 式形成。 大气侧电极层 553， 通过化学镀等， 以具有足够的渗透性的方式 ( 即， 多孔质状 ) 形 成。
扩散阻力层 ( 扩散速度决定层 )554， 由多孔质陶瓷 ( 耐热性无机物质 ) 构成。扩 散阻力层 554， 以覆盖排气侧电极层 552 的外侧表面的方式， 例如， 通过等离子喷镀法形成 侧表面的方式， 例如， 通过等离子喷镀法形成。
间隔壁部 555， 由致密地不使气体透过的氧化铝陶瓷构成。间隔壁部 555 以形成 作为容纳大气侧电极层 553 的空间的 “大气室 557” 的方式构成。在大气室 557 中， 导入大 气。
电源 558 连接到上游侧空燃比传感器 55 上。电源 558， 以大气侧电极层 553 侧变 成高电位、 排气侧电极层 552 变成低电位的方式， 外加电压 V。
具有这种结构的上游侧空燃比传感器 55， 当排气的空燃比是比理论空燃比稀的一 侧的空燃比时， 通过扩散阻力层 554 到达排气侧电极层 552 的氧， 离子化并向大气侧电极层 553 通过。其结果是， 电流 I 从电源 558 的正极流向负极。如图 6 所示， 当将电压 V 设定在 规定值 Vp 以上时， 该电流 I 的大小变成与到达排气侧电极层 552 的氧的浓度 ( 氧分压， 排 气的空燃比 ) 成比例的值。上游侧空燃比传感器 55， 将该电流 ( 即， 极限电流 Ip) 转换成电 压后的值， 作为输出值 Vabyfs 输出。
与此相对， 当排气空燃比是比理论空燃比浓的一侧的空燃比时， 上游侧空燃比传 感器 55， 将存在于大气室 557 中的氧离子化， 并将其导向排气侧电极层 552， 将通过扩散阻 力层 554 到达排气侧电极层 552 的未燃烧物 (HC、 CO 及 H2 等 ) 氧化。其结果是， 电流 I 从 电源 558 的负极流向正极。如图 6 所示， 当加工电压 V 设定为规定值 Vp 以上时， 该电流 I 的大小变成与到达排气侧电极层 552 的未燃烧物的浓度 ( 即， 排气的空燃比 ) 成比例的一 定值。上游侧空燃比传感器 55， 将该电流 ( 即， 极限电流 Ip) 转换成电压后的值， 作为输出 值 Vabyfs 输出。
即， 如图 7 所示， 空燃比检测元件 55a， 将输出 Vabyfs 作为 “空燃比传感器输出 Vabyfs” 输出， 该输出 Vabyfs 与流过上游侧空燃比传感器 55 的配置位置相对应、 并且通过 外侧保护罩 55b 的流入孔 55b1 及内侧保护罩 55c 的流入孔 55c1 到达空燃比检测元件 55a 的气体的空燃比 ( 上游侧空燃比 abyfs、 检测空燃比 abyfs)。到达空燃比检测元件 55a 的 气体的空燃比变得越大 ( 变得越稀 )， 空燃比传感器输出 Vabyfs 越增大。 即， 空燃比传感器 输出 Vabyfs， 实质上与到达空燃比检测元件 55a 的排气的空燃比成比例。
后述的电控制装置 60， 存储图 7 所示的空燃比转换表 ( 映射 )Mapabyfs， 通过将 空燃比传感器输出 Vabyfs 应用于空燃比转换表 Mapabyfs， 检测出实际的上游侧空燃比 abyfs( 即， 取得检测空燃比 abyfs)。
并且， 上游侧空燃比传感器 55， 在排气歧管 41 的汇集部 41b 和上游侧催化剂 43 之 间的位置上， 以外侧保护罩 5b 露出的方式配置在排气歧管 41 及排气管 42 中的一个上。这 时， 外侧保护罩 55b 的中心轴与排气的气流的方向正交， 外侧保护罩 55b 的底面与排气的流 动方向平行。
从而， 如图 3 及图 4 所示， 在排气通路中流动的排气 EX， 通过外侧保护罩 55b 的流 入孔 55b1， 流入 “外侧保护罩 55b 与内侧保护罩 55c 之间” ( 参照箭头 Ar1)。接着， 该排气如箭头 Ar2 所示， 通过内侧保护罩 55c 的流入孔 55c1， 流入 “内侧保护罩 55c 的内部” ， 到达空 燃比检测元件 55a。之后， 该排气如图箭头 Ar3 所示， 通过 “内侧保护罩 55c 的流出孔 55c2 及外侧保护罩 55b 的流出孔 55b2” 流出到排气通路内。即， 到达外侧保护罩 55b 的流入孔 55b1 的排气通路内的排气 EX， 通过在外侧保护罩 55b 的流出孔 55b2 附近流动的排气通路 内的排气 EX 的流动， 被吸入到外侧保护罩 55b 及内侧保护罩 55c 的内部。
因此， 外侧保护罩 55b 及内侧保护罩 55c 的内部的排气的流速， 基于在外侧保护罩 55b 的流出孔 55b2 附近流动的排气 EX 的流速 ( 从而， 单位时间的吸入空气量即吸入空气流 量 Ga) 进行变化。换句话说， 从 “某个空燃比的排气 ( 第一排气 ) 到达流入孔 55b1 的时间 点” 到 “该第一排气到达空燃比检测元件 55a 的时间点” 的时间， 依存于吸入空气流量 Ga， 但是不依存于内燃机的旋转速度 NE。这在上游侧空燃比传感器 55 只具有内侧保护罩的情 况下也成立。
其结果是， 例如， 由于发生气缸间空燃比不平衡状态， 当比理论空燃比向浓的一侧 产生大的偏移的排气开始到达流入孔 55b1 时， 该排气比该时间点稍迟地到达空燃比检测 元件 55a。这时， 如前面所述， 在外侧保护罩 55b 及内侧保护罩 55c 的内部流动的排气的流 速， 由在排气通路内流动的排气的流速决定。
进而， 与空燃比检测元件 55a 接触的排气的空燃比， 变成 “新到达空燃比检测元件 55a 的排气” 和 “已经存在于空燃比检测元件 55a 的附近的排气” 混合的排气的空燃比。从 而， “实质上与排气 EX 的流速成比例的吸入空气流量 Ga” 越大， 接触 ( 到达 ) 空燃比检测元 件 55a 的排气的空燃比的化率 ( 空燃比的时间微分值即变化速度， 从而， 检测空燃比 abyfs 对于时间的微分值， 检测空燃比变化率、 检测空燃比的变化斜率 ) 变得越大。即， 从而， 吸入 空气流量 Ga 越大， 接触 ( 到达 ) 空燃比检测元件 55a 的排气的空燃比越迅速减小。
之后， 当相对于理论空燃比没有大的偏移的排气开始到达流入孔 55b1 时， 该排气 比该时间点稍迟地到达空燃比检测元件 55a。在这种情况下， 如前面所述， 在外侧保护罩 55b 及内侧保护罩 55c 的内部流动的排气的流速， 由在排气通路内流动的排气 EX 的流速决 定。从而， 吸入空气流量 Ga 越大， 接触 ( 到达 ) 空燃比检测元件 55a 的排气的空燃比迅速 增大。
另一方面， 内燃机旋转速度 NE 越大， 比理论空燃比向浓的一侧产生大的偏移的排 气开始到达流入孔 55b1 的时间间隔 ( 即， 空燃比变动周期 ) 变小。但是， 如上所述， 在外侧 保护罩 55b 及内部保护罩 55c 的内部流动的排气的流速， 由在排气通路流动的排气的流速 决定， 而不受内燃机旋转速度 NE 的影响。从而， 即使内燃机的旋转速度 NE 变化， 如果吸入 空气流量 Ga 不变化的话， 检测空燃比 abyfs 的变化率 ( 参照图 1(B) 的斜率 α1、 α2) 也不 变化。
再次参照图 2， 下游侧空燃比传感器 56， 在上游侧催化剂 43 与下游侧催化剂 44 之 间的位置上， 配置在排气管 42( 即， 排气通路 ) 上。下游侧空燃比传感器 56， 是公知的浓差 电池型的氧浓度传感器 (O2 传感器 )。下游侧空燃比传感器 56， 输出与在下游侧空燃比传 感器 56 的配置位置流动的排气的空燃比 ( 下游侧空燃比 afdown) 对应的输出值 Voxs。
如图 8 所示， 下游侧空燃比传感器 56 的输出 Voxs， 当被检测气体的空燃比比理论 空燃比浓时， 变成最大输出值 max( 例如， 约 0.9V)， 当被检测气体的空燃比比理论空燃比稀 时， 变成最小输出值 min( 例如， 约 0.1V)， 当被检测气体的空燃比是理论空燃比时， 变成最大输出值 max 与最小输出值 min 大致中间的电压 Vst( 中间电压 Vst， 例如， 约 0.5V)。 进而， 该输出值 Voxs， 当被检测气体的空燃比从比理论空燃比浓的空燃比向稀的空燃比变化时， 从最大输出值 max 急剧地向最小输出值 min 变化， 当被检测气体的空燃比从比理论空燃比 稀的空燃比向浓的空燃比变化时， 从最小输出值 min 急剧地向最大输出值 max 变化。
图 2 所示的加速器开度传感器 57， 检测出由驾驶员操作的加速踏板 AP 的操作量， 输出表示加速踏板 AP 的操作量 Accp 的信号。
水温传感器 58， 检测出内燃机 10 的冷却水的温度， 输出表示冷却水温 THW 的信号。
电控制装置 60， 是由 “CPU、 ROM、 RAM、 后备 RAM( 或者 EEPROM 等非易失性存储器 ) 以及包含 AD 转换器的接口等” 构成的 “公知的微型计算机” 。
后备 RAM， 与搭载内燃机 10 的车辆的图中未示出的点火开关钥匙的位置 ( 断开位 置、 起动位置及接通位置等任何一个位置 ) 无关， 接收从搭载在车辆上的电池电力的供应。 后备 RAM， 在从电池接收电力供应的情况下， 基于 CPU 的指示， 存储数据 ( 写入数据 )， 并且， 可读出地保持 ( 存储 ) 该数据。
电控制装置 60 的接口， 与所述传感器 51 ～ 58 连接， 将来自于传感器 51 ～ 58 的 信号供应给 CPU。进而， 该接口基于 CPU 的指示， 向各个气缸的火花塞 24、 各个气缸的燃料 喷射阀 25、 进气门控制装置 26 及节气门促动器 34a 等送出指示信号 ( 驱动信号 )。另外， 电控制装置 60， 以所取得的加速踏板的操作量 Accp 变得越大， 节气门开度 TA 变得越大的方 式， 向节气门促动器 34a 送出指示信号。 ( 动作概要 )
第一判定装置， 和后述的其它实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置同样， 基 于空燃比二阶微分对应值进行气缸间空燃比不平衡判定。空燃比二阶微分对应值， 是基于 “基于上游侧空燃比传感器 55 的输出 ( 输出值 Vabyfs) 获得的检测空燃比 abyfs” 的 “对于 2 2 时间的二阶微分值 (d (abyfs)/dt )” 变化的值。
更具体地说， 第一判定装置， 按照下面的步骤， 执行气缸间空燃比不平衡判定。
( 第一步骤 ) 第一判定装置， 每经过一定的取样时间 ts 取得上游侧空燃比传感器 55 的输出值 Vabyfs。
( 第二步骤 ) 第一判定装置， 通过将所取得的输出值 Vabyfs 应用于图 7 所示的空 燃比转换表 Mapabyfs， 每经过一定的取样时间 ts 取得检测空燃比 abyfs。
( 第三步骤 ) 第一判定装置， 通过从经过某个取样时间 ts 的时间点的检测空燃比 abyfs( 下面， 也称之为 “本次的检测空燃比 abyfs(n)” ) 中减去在该时间点的取样时间 ts 之前的时间点的检测空燃比 abyfs( 下面， 称之为 “前次的检测空燃比 abyfs(n-1)” )， 取得 本次的检测空燃比变化率 d1AF(n)。由于取样时间 ts 短， 所以， 可以说检测空燃比变化率 d1AF(n) 为空燃比 abyfs 对于时间的一阶微分值 ( 时间微分值 )dabyfs/dt。 另外， 下面。 带 有 (n) 的变数， 意味着本次 ( 最新 ) 的值， 带有 (n-m) 的变数， 意味着 “m 次之前 ( 即， m·ts 时间之前 ) 的变数” 。
( 第四步骤 ) 第一判定装置， 通过从这次的检测空燃比变化率 d1AF(n) 中减去前 次 ( 取样时间 ts 之前的时间点 ) 的检测空燃比变化率 d1AF(n-1)， 计算出检测空燃比变 化率的变化率 d2AF(n)。由于取样时间 ts 短， 所以， 可以说该检测空燃比变化率的变化率 d2AF(n)， 是检测空燃比 abyfs 对于时间的二阶微分值 d2abyfs/dt2。
( 第五步骤 ) 第一判定装置， 采用二阶微分值 d2AF(n) 作为空燃比二阶微分对应值 HD2AF， 对该空燃比二阶微分对应值 HD2AF 的绝对值 |HD2AF| 与第一阈值 Th1 进行比较。并 且， 当绝对值 |HD2AF| 比第一阈值 Th1 大时， 判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态。
另外， 每经过取样时间 ts 进行输出值 Vabyfs 的取样， 但是， 其它计算定时没有必 要必须是每经过取样时间 ts。即， 也可以是第一判定装置， 例如， 一直到经过一个单位燃 烧循环期间之前， 取得每经过取样时间 ts 的输出值 Vabyfs， 并存储到 RAM 中， 经过该单位 燃烧循环期间时， 基于 “存储在 RAM 中的多个输出值 Vabyfs” 计算出在该单位燃烧循环期 间内的每经过取样时间的 “检测空燃比 abyfs、 检测空燃比变化率 d1AF(n) 及二阶微分值 d2AF(n)” 。
另外， “单位燃烧循环期间” 是排气到达上游侧空燃比传感器 55 的多个气缸 ( 在本 例中全部的气缸 ) 中的任何一个气缸结束 “由进气、 压缩、 膨胀及排气行程构成的一个燃烧 循环” 所需要的期间。内燃机 10， 是四冲程内燃机， 单位燃烧循环期间是 “内燃机 10 的曲柄 转角增大 720°的期间” 。
( 实际的动作 )
其次， 对于第一判定装置的实际的动作进行说明。 < 燃料喷射量控制 >
电控制装置 60 的 CPU， 每当规定的气缸的曲柄转角变成进气上止点的规定曲柄转 角 ( 例如， BTDC90℃ A) 时， 对该气缸 ( 下面， 也称之为 “燃料喷射气缸” ) 重复执行图 9 所 示的 “进行燃料喷射量 Fi 的计算及燃料喷射的指示的程序” 。从而， 当成为规定的正时时， CPU 从步骤 900 开始进行处理， 依次进行下面所述的步骤 910 至步骤 940， 进入步骤 995， 暂 时结束本程序。
步骤 910 ： CPU 基于 “利用空气流量计 51 计测的吸入空气流量 Ga、 内燃机旋转速 度 NE 及查阅表 MapMc” ， 取得 “被吸入燃料喷射气缸内的空气量” 即 “气缸内吸入空气量 Mc(k)” 。气缸内吸入空气量 Mc(k)， 一面与各个进气行程相对应， 一面被存储在 RAM 内。气 缸内吸入空气量 Mc(k)， 也可以利用公知的空气模型 ( 模拟进气通路中的空气的行为的 “基 于物理法则构筑的模型” ) 计算出来。
步骤 920 ： CPU 通过用上游侧目标空燃比 abyfr 除气缸内吸入空气量 Mc(k)， 求出 基本燃料喷射量 Fbase。上游侧目标空燃比 abyfr， 除了特殊的情况之外， 被设定为理论空 燃比 stoich。
步骤 930 ： CPU 通过由空燃比反馈量 DFi 修正 ( 加上空燃比反馈量 DFi) 基本燃料 喷射量 Fbase， 计算出最终燃料喷射量 Fi。空燃比反馈量 DFi 的计算方法是公知的。空燃 比反馈量 DFi， 是为了使供应给内燃机的混合气的空燃比与理论空燃比相一致的修正量， 例 如， 当规定的空燃比反馈条件成立时， 可以按照下面的方式求出。另外， 当空燃比反馈条件 不成立时， 空燃比反馈量 DFi 被设定为 “0” 。
CPU 基于下面的公式 (1) 取得反馈控制用输出值 Vabyfc。在公式 (1) 中， Vabyfs 是上游侧空燃比传感器 55 的输出， Vafsfb 是基于下游侧空燃比传感器 56 的输出 Voxs 计 算出来的副反馈量。关于副反馈量 Vafsfb 的计算方法， 将在后面描述。
Vabyfc ＝ Vabyfs+Vafsfb … (1)
如下面的公式 (2) 所示， CPU 通过将上述反馈控制用输出值 Vabyfc 应用于图 7 所
示的空燃比转换表 Mapabyfs， 获得反馈控制用空燃比 abyfsc。
abyfsc ＝ Mapabyfs(Vabyfc)… (2)
CPU 基于下面的公式 (3) 至 (5)， 计算出表示在 N 个行程前的时间点供应给气缸内 的燃料的过多或不足的量的 “气缸内燃料供应量偏差 DFc” 。
气缸内吸入空气量 Mc(k-N)， 是 “在比现在时间点的 N 个循环之前的时间点的气缸 内吸入空气量” 。
如果内燃料供应量 Fc(k-N)， 是 “在比现在时间点的 N 个循环之前的时间点的实际 供应给燃烧室 21 的燃料的量” 。
目标气缸内燃料供应量 Fcr(k-N)， 是 “在比现在时间点的 N 个循环之前的时间点 的应当供应给燃烧室 21 的燃料的量” 。
Fc(k-N) ＝ Mc(k-N)/abyfsc … (3)
Fcr ＝ Mc(k-N)/abyfr … (4)
DFc ＝ Fcr(k-N)-Fc(k-N) … (5)
CPU 由下面的公式 (6) 计算出空燃比反馈量 DFi。
Gp 是预先设定的比例增益。
Gi 是预先设定的积分增益。
SDFc 是 “气缸内燃料供应量偏差 DFc 的积分值” 。
DFi ＝ Gp·DFc+Gi·SDFc … (6)
CPU， 例如按照下述方式计算出副反馈量 Vafsfb。
CPU 基于下面的公式 (7)， 取得 “与理论空燃比的下游侧目标值 Voxref 相对应” 与 “下游侧空燃比传感器 56 的输出 Voxs” 之差即 “输出偏差量 DVoxs” 。
DVoxs ＝ Voxsref-Voxs … (7)
CPU 基于下面的公式 (8)， 求出副反馈量 Vafsfb。
Kp 是预先设定的比例增益 ( 比例常数 )。
Ki 是预先设定的积分增益 ( 积分常数 )。
Kd 是预先设定的微分增益 ( 微分常数 )。
SDVoxs 是输出偏差量的时间积分值。
DDVoxs 是输出偏差量 DVoxs 的时间微分值。
Vafsfb ＝ Kp·DVoxs+Ki·SDVoxs+Kd·DDvoxs … (8)
即， CPU 通过使下游侧空燃比传感器 56 的输出 Voxs 与下游侧目标值 Voxsref 相 一致用的比例·积分·微分 (PID) 控制， 计算出 “副反馈量 Vafsfb” 。该副反馈量 Vafsfb， 如上述公式 (1) 所示， 用于计算反馈控制用输出值 Vabyfc。
步骤 940 ： CPU 以最终燃料喷射量 ( 指示喷射量 )Fi 的燃料从 “与燃料喷射气缸相 对应地设置的燃料喷射阀 25” 喷射的方式， 向该燃料喷射阀 25 送出指示信号。
这样， 从各个燃料喷射阀 25 喷射的燃料的量， 一律地基于对于全部气缸共同的空 燃比反馈量 DFi 进行增减。
< 气缸间空燃比不平衡判定 >
其次， 参照图 10 及图 11， 对于执行 “气缸间空燃比不平衡判定” 用的处理进行说 明。CPU 每经过 4ms(4 毫秒＝规定的一定取样时间 ts)， 执行在图 10 中由流程图表示的 “取得空燃比二阶微分对应值 HD2AF 的程序” 。
从而， 当变成规定的正时时， CPU 从步骤 1000 开始进行处理， 依次进行下面所述的 步骤 1010 至步骤 1070 的处理， 进入步骤 1095， 暂时结束本程序。
步骤 1010 ： CPU 通过 AD 转换取得该时间点的上游侧空燃比传感器 55 的输出 Vabyfs( 空燃比传感器输出 Vabyfs)。
步骤 1020 ： CPU 通过将空燃比传感器输出 Vabyfs 应用于空燃比转换表 Mapabyfs， 取得本次的检测空燃比 abyfs(n)。
步骤 1030 ： CPU 通过从本次的检测空燃比 abyfs(n) 中减去前次的检测空燃比 abyfs(n-1)， 取得本次的检测空燃比变化率 d1AF(n)( 即， 检测空燃比 abyfs 对于时间的一 阶微分值 )。
步骤 1040 ： CPU 通过从本次的检测空燃比变化率 d1AF(n) 中减去前次的检测空燃 比变化率 d1AF(n-1)， 计算出检测空燃比变化率的变化率 d2AF(n)。由于检测空燃比变化率 的变化率 d2AF(n) 是检测空燃比变化率 d1AF(n) 的时间微分值， 所以， 是检测空燃比 abyfs 对于时间的二阶微分值 d2AF(n)。
步骤 1050 ： CPU 为了进行下一次的计算， 将本次的检测空燃比 abyfs(n) 作为前次 的空燃比 abyfs(n-1) 存储起来。
步骤 1060 ： CPU 为了进行下次的计算， 将本次的检测空燃比变化率 d1AF(n) 作为前 次的检测空燃比变化率 d1AF(n-1) 存储起来。
步骤 1070 ： CPU 将二阶微分值 d2AF(n) 作为空燃比二阶微分对应值 HD2AF 存储起 来。
通过以上处理， 取得每经过 4ms( 取样时间 ts) 的空燃比二阶微分对应值 HD2AF。
进而， CPU 每经过取样时间 ts( 或者， 取样时间 ts 的自然数的倍数的规定时间 )， 执行在图 11 中用流程图表示的 “气缸间空燃比不平衡判定程序” 。从而， 当变成规定的正时 时， CPU 从步骤 1100 开始进行处理， 进入步骤 1110， 判定执行气缸间空燃比不平衡判定的条 件 ( 判定执行条件， 允许判定条件 ) 是否成立。
该判定执行条件， 在下面的条件 A1 ～ A4 全部成立时成立。另外， 判定执行条件， 也可以是在条件 A1、 条件 A3 及条件 A4 全部成立时成立的条件。不言而喻， 判定执行条件， 也可以是在其它的条件进一步成立时成立的条件。
( 条件 A1) 吸入空气流量 Ga 比低侧吸入空气流量阈值 ( 第一阈值空气流量 )Ga1th 大、 并且， 比高侧吸入空气流量阈值 ( 第二阈值空气流量 )Ga2th 小。另外， 高侧吸入空气流 量阈值 Ga2th 是比低侧吸入空气流量 Ga1th 大的值。
( 条件 A2) 内燃机旋转速度 NE， 比低侧内燃机旋转速度阈值 ( 第一阈值旋转速度 ) NE1th 大， 并且， 比高侧内燃机旋转速度阈值 ( 第二阈值旋转速度 )NE2th 小。另外， 高侧内 燃机旋转速度阈值 NE2th 是比低侧内燃机旋转速度阈值 NE1th 大的值。
( 条件 A3) 未在切断燃油过程中。
( 条件 A4) 上游侧空燃比传感器 55 活性化， 并且没有异常。
( 条件 A5) 在空燃比反馈控制过程中。
当判定执行条件不成立时， CPU 在步骤 1110 判定为 “No” ， 直接进入步骤 1195， 暂 时结束本程序。从而， 在这种情况下， 不执行气缸间空燃比不平衡判定。与此相对， 当判定执行条件成立时， CPU 在步骤 1110 判定为 “Yes” ， 进入步骤 1120， 由图 10 所示的程序取得通过另外的途径取得的空燃比二阶微分对应值 HD2AF。
接着， CPU 进入步骤 1130， 判定空燃比二阶微分对应值 HD2AF 的绝对值 |HD2AF| 是 否比第一阈值 Th1 大。第一阈值 Th1 是正的规定值， 预先通过实验确定。并且， 当绝对值 |HD2AF| 比第一阈值 Th1 大时， CPU 在步骤 1130 判定为 “Yes” ， 进入步骤 1140， 将气缸间空 燃比不平衡发生标志 XINB( 下面， 也称之为 “不平衡发生标志 XINB” ) 的值设定为 “1” 。即， CPU 判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。之后， CPU 进入步骤 1195， 暂时结束本程序。
该不平衡发生标志 XINB( 以及， 后述的浓偏离发生标志 XINBR， 后述的稀偏离发生 标志 XINBL) 的值， 被存储在后备 RAM 中。进而， 在搭载内燃机的车辆出厂时或者在维修检 查时等， 在能够确认未发生气缸间空燃比不平衡状态时， 通过对电控制装置 60 执行特别的 操作， 将不平衡发生标志 XINB( 以及， 后述的浓偏离发生标志 XINBR， 后述的稀偏离发生标 志 XINBL) 的值设定为 “0” 。之后， CPU 进入标志 1195， 暂时结束本程序。
与此相对， CPU 在进行步骤 1130 的处理的时间点， 当空燃比二阶微分对应值 HD2AF 的绝对值 |HD2AF| 在第一阈值 Th1 以下时， CPU 在步骤 1130 判定为 “No” ， 进入步骤 1195 并 暂时结束本程序。
如参照图 1 说明的， 如果没有发生气缸间空燃比不平衡的话， 作为空燃比二阶微 分对应值 HD2AF 取得的二阶微分值 d2AF 的绝对值 |d2AF|( ＝ |HD2AF|) 不会变得比第一阈 值 Th1 大。 与此相对， 如果发生了气缸间空燃比不平衡的话， 在某个定时的二阶微分值 d2AF 的绝对值 |d2AF|( ＝ |HD2AF|) 变得比第一阈值 Th1 大。从而， 基于第一判定装置， 可以高 精度地进行气缸间空燃比不平衡判定。
如上面说明的， 第一判定装置， 配备有
空燃比传感器 55， 该空燃比传感器 55， 配置在内燃机 10 的排气通路的、 从该内燃 机 10 的多个气缸中的至少两个以上气缸排出的排气汇集的排气汇集部 41b 上， 或者， 配置 在该排气通路的， 该排气汇集部 41b 的下游侧部位处， 并且在上游侧催化剂 43 的上游侧的 部位处， 该空燃比传感器 55 包括 ： 空燃比检测元件 55a， 以及以覆盖所述空燃比检测元件的 方式将空燃比检测元件容纳在其内部、 并且具有使在所述排气通路中流动的排气流入所述 内部流入孔以及使流入到所述内部的排气流出到所述排气通路中的流出孔的保护罩 (55b、 55c)， 其中， 所述空燃比检测元件， 产生与到达了该空燃比检测元件的排气的空燃比相对应 的输出， 作为空燃比传感器的输出 ( 输出值 Vabyfs)。
进而， 第一判定装置， 包括 ：
不平衡判定机构 ( 图 11 的步骤 1120 及步骤 1130)， 该不平衡判定机构， 基于空燃 比传感器输出 Vabyfs， 取得 “由空燃比传感器输出 Vabyfs 表示的检测空燃比 abyfs” 对于 时间的二阶微分值 d2AF(n)( 图 10 的步骤 1010 ～步骤 1060)， 并且， 基于 “该取得的二阶微 分值 d2AF(n)” 取得基于所取得的二阶微分值 d2AF(n) 变化的空燃比二阶微分对应 HD2AF， ( 图 10 的步骤 1070)， 基于 “该取得的空燃比二阶微分对应值 HD2AF， 进行是否发生气缸间 空燃比不平衡状态的判定。
即， 第一判定装置， 构成为通过由内燃机 10 的中心空燃比变化时， 绝对值不变大、 并且发生气缸间空燃比不平衡状态时绝对值变大的 “空燃比二阶微分对应值 HD2AF“， 进行 气缸间空燃比不平衡判定。 从而， 第一判定装置， 能够以更高的精度执行气缸间空燃比不平衡判定。 第一判定装置， 以所取得的二阶微分值 d2AF(n) 越大， 空燃比二阶微分对应值 HD2AF 变得越大的方式， 取得空燃比二阶微分对应值 HD2AF( 图 10 的步骤 1070)。 即， 第一判 定装置， 构成为， 取得所取得的二阶微分值 d2AF(n)( 图 10 的步骤 1070)， 作为空燃比二阶微 分对应值 HD2AF。 进而， 第一判定装置， 在该取得的二阶微分对应值 HD2AF 的绝对值 |HD2AF| 比规定的正的第一阈值 Th1 大的情况下， 判定为 “发生气缸间空燃比不平衡状态” ( 图 11 的 步骤 1130 及步骤 1140)。
从而， 不使用复杂的滤波器等， 利用简单的结构就可以取得气缸间空燃比不平衡 判定用的参数 ( 空燃比二阶微分对应值 HD2AF)。
< 第二种实施形式 >
下面， 对于基于本发明的第二种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 下 面， 简称为 “第二判定装置” ) 进行说明。
第二判定装置， 在比空燃比传感器输出 Vabyfs 的取样时间 ts 长的取得数据的期 间 ( 在本例中， 上述单位燃烧循环期间 )， 取得每个取样期间 ts 的二阶微分值 d2AF(n)， 从 在该单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值 d2AF(n) 中， 取得 “绝对值 |d2AF(n)| 最 大的二阶微分值 d2AF(n)” ， 作为空燃比二阶微分对应值 HD2AF。进而， 第二判定装置， 在该 空燃比二阶微分对应值 HD2AF 的绝对值 |HD2AF| 比 “正的规定的第一阈值 Th1” 大时， 判定 为发生了气缸间空燃比不平衡状态。 除了这一点之外， 第二判定装置和第一判定装置相同。 从而。下面以该点为中心进行说明。
( 实际动作 )
第二判定装置的 CPU， 和第一判定装置的 CPU 一样， 执行图 9 所示的程序。 再加上， 第二判定装置的 CPU， 每经过 4ms( 取样时间 ts) 执行代替图 10 的图 12 中由流程图表示的 “二阶微分值 d2AF 计算程序” 。另外， 下面， 对于进行和已经说明的步骤相同的处理用的步 骤， 赋予和已经说明的步骤的标号相同标号。
当变成规定的正时时， CPU 从图 12 的步骤 1200 开始进行处理， 进行上述的步骤 1010 至步骤 1060 的处理。借此， 计算出本次的二阶微分值 d2AF(n)( 参照步骤 1040)。
接着， CPU 依次进行下面说明的步骤 1210 至步骤 1230 的处理， 进入步骤 1295， 暂 时结束本程序。
步骤 1210 ： CPU 将计数 Cn 的值增大 “1” 。 计数 Cn 的值， 在后述的图 13 的步骤 1330 中， 在经过一个单位燃烧循环期间时， 被设定为 “0” 。从而， ， 在本次的 ( 现在时间点的 ) 单 位燃烧循环期间开始后， 每取得二阶微分值 d2AF， 计数 Cn 增大 “1” 。
步骤 1220 ： CPU 将在步骤 1040 计算出的本次的二阶微分值 d2AF(n) 存储在保持数 据二阶微分值 d2AF(Cn) 中。例如， 在本次的单位燃烧循环开始之后， 最初执行该程序的情 况下， 计数 Cn 的值在步骤 1210 被设定为 “1” 。因而， 在步骤 1040 中计算出的二阶微分值 d2AF(n)， 作为保持数据二阶微分值 d2AF(1) 被加以保持。 另外， 保持数据微分值 d2AF(Cn)， 也可以称之为空燃比二阶微分对应值 HD2AF(Cn)。
步骤 1230 ： CPU 将现在时间点的曲柄转角 ( 例如， 从以作为基准气缸的第一气缸 #1 的压缩上止点作为基准曲柄转角 (0° ) 时的基准曲柄转角起所经过的曲柄转角 ) 作为 曲柄转角数据 θ(Cn) 存储起来。即， 曲柄转角数据 θ(Cn) 的值， 表示获得保持数据二阶微
分值 d2AF(Cn) 时的曲柄转角 CA。
另一方面， 第二判定装置的 CPU， 每经过取样时间 ts， 执行代替图 11 的图 13 中用 流程图表示的 “气缸间空燃比不平衡判定程序” 。
从而， 当变成规定的正时时， CPU 从步骤 1300 开始处理， 进入步骤 1110， 判定气缸 间空燃比不平衡判定的判定执行条件是否成立。
这时， 当判定执行条件成立时， CPU 在步骤 1110 判定为 “Yes” ， 进入步骤 1310， 判 定是否结束 ( 经过 ) 了一个单位燃烧循环期间 (720°曲柄转角 )。即， CPU 判定现在时间 点是否变成了作为基准气缸的第一气缸 #1 的压缩上止点。这时， 当一个单位燃烧循环未结 束时， CPU 在步骤 1310 判定为 “No” ， 直接进入步骤 1395， 暂时结束本程序。
之后， 在判定执行条件成立的状态， 当一个单位燃烧循环结束时， CPU 在步骤 1310 判定为 “Yes” ， 进入步骤 1320， 从在该经过的一个单位燃烧循环期间取得的多个二阶微分 值 d2AF(Cn) 中， 取得 “绝对值 |d2AF(Cn)| 为最大的二阶微分值 d2AF(Cn)” ， 作为 “空燃比二 阶微分对应值 HD2AF” 。
接着， CPU 在步骤 1330 将计数 Cn 的值设定为 “0” 。接着， CPU 进入步骤 1340， 将多 个二阶微分值 d2AF(Cn) 全部设定为 “0” 。
之后， CPU 进入步骤 1130， 判定在上述步骤 1320 取得的空燃比二阶微分对应值 HD2AF 的绝对值 |HD2AF| 是否比第一阈值 Th1 大。
并且， 当绝对值 |HD2AF| 比第一阈值 Th1 大时， CPU 在步骤 1130 判定为 “Yes” 进 入步骤 1140， 将不平衡发生标志 XINB 的值设定为 “1” 。即， CPU 判定为发生气缸间空燃比 不平衡状态。进而， 这时， CPU 可以点亮图中未示出的警告灯。之后， CPU 进入步骤 1395， 暂 时结束本程序。
与此相对地， 在 CPU 进行步骤 1130 的处理的时间点， 当空燃比二阶微分对应值 HD2AF 的绝对值 |HD2AF| 在第一阈值 Th1 以下时， CPU 在该步骤 1130 判定为 “No” ， 进入步 骤 1395， 暂时结束本程序。通过上述方式， 执行气缸间空燃比不平衡判定。
另外， 在 CPU 执行步骤 1110 的处理的时间点， 当判定执行条件不成立时， CPU 在步 骤 1110 判定为 “No” ， 进行步骤 1330 及步骤 1340 的处理， 之后， 直接进入步骤 1395， 暂时结 束本程序。从而， 在这种情况下， 不执行气缸间空燃比不平衡判定。
如上面说明的， 第二判定装置包括不平衡判定机构， 所述不平衡判定机构， 基于空 燃比传感器输出 Vabyfs 取得检测空燃比 abyfs 对于时间的二阶微分值 d2AF(n)( 图 12 的 步骤 1010 ～步骤 1060)， 基于 “该取得的二阶微分值 d2AF(n)” 取得基于该取得的二阶微分 值 d2AF(n) 变化的空燃比二阶微分对应值 HD2Af( 图 13 的步骤 1320)， 基于 “该取得的空燃 比二阶微分对应值 HD2AF” 是否比第一阈值 Th1 大， 进行是否发生气缸间空燃比不平衡状态 的判定 ( 图 13 的步骤 1130)。
如 果 发 生 气 缸 间 空 燃 比 不 平 衡 的 话， 在单位燃烧循环中取得的二阶微分值 d2AF(Cn) 中 “绝对值为最大的二阶微分值 d2AF(n)” 的绝对值 |HD2AF|， 变得比第一阈值 Th1 大。从而， 第二判定装置， 能够精度更高地执行气缸间空燃比不平衡判定。
第二判定装置， 取得在单位燃烧循环期间内每经过规定时间的时间点的二阶微分 值 d2AF(Cn)( 图 12 的步骤 1040 及步骤 1220)。并且， 第二判定装置， 从在该单位燃烧循环 期间内取得的多个二阶微分值 d2AF(Cn) 中取得 “绝对值最大的二阶微分值 d2AF(Cn)” ， 作为空燃比二阶微分对应值 HD2AF( 图 13 的步骤 1320)。
不使用复杂的滤波器等， 利用简单的结构就可以取得气缸间空燃比不平衡判定用 的参数 ( 空燃比二阶微分对应值 HD2AF)。
< 第三种实施形式 >
接着， 对于基于本发明的第三种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 下 面， 简称为 “第三判定装置 ) 进行说明。
如图 1(F) 所示， 当发生气缸间空燃比不平衡状态时， 在单位燃烧循环期间， 至少 出现一个是具有正值的二阶微分值 d2AF、 并且具有第二阈值 Th2 以上的值的二阶微分值 d2AF( 例如， 参照时刻 t6)， 至少出现一个是具有负值的二阶微分值 d2AF 并且具有绝对值在 第三阈值 Th3 以上的值的二阶微分值 d2AF( 例如， 参照时刻 t5)。
因此， 第三判定装置， 在单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值 d2AF 中， 存 在着具有正值并且绝对值在第二阈值 Th2 以上的二阶微分值 d2AF， 和具有负值并且绝对值 在第三阈值 Th3 以上的微分值 d2AF 的情况下， 判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。下面 以该点为中心进行说明。
( 实际动作 ) 第三判定装置的 CPU， 和第二判定装置的 CPU 同样， 执行图 9 及图 12 所示的程序。 再加上， 第三判定装置的 CPU， 每经过 4ms( 取样时间 ts)， 执行代替图 13 的图 14 中利用流 程图表示的 “气缸间空燃比不平衡判定程序” 。
从而， 当成为规定的正时时， CPU 从图 14 的步骤 1400 开始进行处理， 进入步骤 1110， 判定气缸间空燃比不平衡判定的判定执行条件是否成立。
这时， 当判定执行条件成立时， CPU 在步骤 1110 判定为 “Yes” ， 进入步骤 1310， 判 定是否结束 ( 经过 ) 了一个单位燃烧循环 (720°曲柄转角 )。这时， 当未结束一个单位燃 烧循环时， CPU 在步骤 1310 判定为 “No” ， 直接进入步骤 1495， 暂时结束本程序。
之后， 在判定执行条件成立的状态下， 当一个单位燃烧循环结束时， CPU 在步骤 1310 判定为 “Yes” ， 进入步骤 1410， 取得在现在时间点之前结束的一个单位燃烧循环期间 取得的 “多个二阶微分值 d2AF(Cn)” 中的 “具有正值的二阶微分值 d2AF(Cn)” 中 “绝对值 |d2AF(Cn)| 为最大的二阶微分值 d2AF(Cn)” ， 作为 “正侧空燃比二阶微分对应值 Pd2AF” ， 正 侧空燃比二阶微分值 PdAF， 是空燃比二阶微分对应值之一， 也称之为正侧最大二阶微分对 应值。
接着， CPU 进入步骤 1420， 取得在现在时间点之前结束的一个单位燃烧循环期间 取得的 “多个二阶微分值 dAF(Cn)” 中的 “具有负值的二阶微分值 d2AF(Cn)” 中 “绝对值 |d2AF(Cn)| 为最大的二阶微分值 d2AF(Cn)” ， 作为 “负侧空燃比二阶微分对应值 Md2AF” 。 负 侧空燃比二阶微分对应值 Md2AF， 是空燃比二阶微分对应值之一， 也称之为负侧最大二阶微 分对应值。
之后， CPU 进入步骤 1330， 将计数 Cn 的值设定为 “0” ( 清除 )。接着， CPU 进入步 骤 1340， 将多个二阶微分值 d2AF(Cn) 全部设定为 “0” ( 清除 )。
接着， CPU 进入步骤 1430， 判定正侧空燃比二阶微分对应值 Pd2AF 的绝对值是否在 第二阈值 Th2 以上， 并且， 负侧空燃比二阶微分对应值 Md2AF 的绝对值是否在第三阈值 Th3 以上。即， CPU 判定， 在一个单位燃烧循环期间内， 是否存在具有绝对值在第二阈值 Th2 以
上的正值的二阶微分值 d2AF(Cn)， 和具有绝对值在第三阈值 TH3 以上的负值的二阶微分值 d2AF(Cn)。另外， 第二阈值 Th2 及第三阈值 Th3 是正的规定值， 预先通过实验决定。第二阈 值 Th2 及第三阈值 Th3 可以是相同的值， 也可以不同。
另外， 比二阶微分对应值 Pd2AF 的绝对值在第二阈值 Th2 以上、 并且负侧空燃比二 阶微分对应值 Md2AF 的绝对值在第三阈值 Th3 以上时， CPU 判定为发生了气缸间空燃比不 平衡状态， 进入步骤 1140， 将不平衡判定标志 XINB 的值设定为 “1” 。进而， 这时， CPU 也可 点亮图中未示出的警告灯。之后， CPU 进入步骤 1495， 暂时结束本程序。
与此相对， 在 CPU 进行步骤 1430 的处理的时间点， 当正侧空燃比二阶微分对应值 Pd2AF 的绝对值比第二阈值 Th2 小， 和 / 或负侧空燃比二阶微分对应值 M2AF 的绝对值比第 三值 Th3 时， CPU 在该步骤 1430 判定为 “No” ， 进入步骤 1495， 暂时结束本程序。按照上述 方式， 燃比不平衡判定。
另外， 在 CPU 执行步骤 1110 的处理的时间点， 当判定执行条件不成立时， CPU 在该 步骤 1110 判定为 “No” ， 进行步骤 1330 及步骤 1340 的处理， 之后， 直接进入步骤 1495， 暂时 结束本程序。从而， 在这种情况下， 不执行气缸间空燃比不平衡判定。
如上所述， 第三判定装置， 包括不平衡判定机构， 所述不平衡判定机构， 基于空燃 比传感器输出 Vabyfs 取得检测空燃比 abyfs 对于时间的二阶微分值 d2Af(n)( 图 12 的步骤 1010 ～步骤 1060)， 基于 “该取得的二阶微分值 d2AF(n)” ， 取得作为基于该取得的二阶微分 值 d2AF(n) 变化的空燃比二阶微分对应值的 HD2AF 的 “正侧空燃比二阶微分对应值 Pd2AF 及负侧空燃比二阶微分对应值 Md2AF” ( 图 12 的步骤 1220、 图 14 的步骤 1410 及步骤 1420)， 基于作为该取得的空燃比二阶微分对应值 HD2AF 的 “正侧空燃比二阶微分对应值 Pd2AF 及 负侧空燃比二阶微分对应值 Md2AF” 是否分别大于第二阈值 Th2 及第三阈值 Th3， 进行是否 发生气缸间空燃比不平衡判定 ( 图 14 的步骤 1430)。
即， 第三判定装置的不平衡判定机构， 在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所 述空燃比二阶微分对应值中， 存在具有正值并且绝对值为在第二阈值以上的空燃比二阶微 分对应值， 和具有负值并且绝对值为在第三阈值以上的空燃比二阶微分对应值的情况下， 判定为发生气缸间空燃比不平衡状态 ( 参照图 14 的步骤 1430)。
当发生气缸间空燃比不平衡状态时， 在应当单位燃烧循环期间， “正侧空燃比二阶 微分对应值 Pd2AF 及负侧空燃比二阶微分对应值 Md2AF” 分别变得比 “第二阈值 Th2 及第三 阈值 Th3” 大。从而， 第三判定装置， 在未发生气缸间空燃比不平衡状态时， 即使由于噪音等 “正侧空燃比二阶微分对应值 Pd2AF 及负侧空燃比二阶微分对应值 Md2AF” 中的一个的绝对 值万一出现变大的情况， 也不会判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。 从而， 第三判定装置 能够更高精度地执行气缸间空燃比不平衡判定。
< 第四种实施形式 >
接着， 对于基于本发明的第四种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 下 面， 简称为 “第四判定装置” ) 进行说明。
第四判定装置， 和第三判定装置一样， 取得正侧空燃比二阶微分对应值 Pd2AF 及 负侧空燃比二阶微分对应值 Md2AF。并且， 第四判定装置， 当它们的乘积 (Pd2AF· Md2AF) 在 负的阈值 Sth 以下时， 判定为发生气缸间空燃比不平衡状态。下面以该点为中心进行说明。
( 实际动作 )第四判定装置的 CPU， 和第二判定装置的 CPU 一样， 执行图 9 及图 12 所示的程序。 再加上， 第四判定装置的 CPU， 每经过 4ms( 取样时间 ts)， 执行代替图 13 的图 15 中流程图 表示的 “气缸间空燃比不平衡判定程序” 。
该图 15 所示的程序， 只在将图 14 所示的程序的步骤 1430 置换成步骤 1510 这一点 上， 与图 14 所示的程序不同。即， CPU 在步骤 1410 取得正侧空燃比二阶微分对应值 Pd2AF， 在步骤 1420 取得负侧空燃比二阶微分对应值 Md2AF。
并且， CPU 在步骤 1510， 判定正侧空燃比二阶微分对应值 Pd2AF 与负侧空燃比二阶 微分对应值 Md2AF 的乘积 (Pd2AF·Md2AF) 是否在负的阈值 Sth 以下。
这时， 当乘积 (Pd2AF·Md2AF) 在负的阈值 Sth 以下时， CPU 判定发生了气缸间空 燃比不平衡状态， 进入步骤 1140， 将不平衡判定标志 XINB 的值设定为 “1” 。进而， 这时， CPU 也可以点亮图中未示出的警告灯。之后， CPU 进入步骤 1595， 暂时结束本程序。
与此相对， 在 CPU 进行步骤 1510 的处理的时间点， 当乘积 (Pd2AF· Md2AF) 比负的 阈值 Sth 大时， CPU 在步骤 1510 判定为 “No” ， 进入步骤 1595， 暂时结束本程序。按照上述 方式， 执行气缸间空燃比不平衡判定。
另外， 在 CPU 进行步骤 1110 的处理的时间点， 当判定执行条件不成立时， CPU 在步 骤 1110 判定为 “No” ， 进行步骤 1330 及步骤 1340 的处理， 之后， 直接进入步骤 1595， 暂时结 束本程序。从而， 在这种情况下， 不执行气缸间空燃比不平衡判定。
如上所述， 第四判定装置的不平衡判定机构， 按照下述方式构成， 即，
在单位燃烧循环期间内， 取得每个经过规定的时间 ts 的时间点的二阶微分值 d2AF(n)， 作为空燃比二阶微分对应值 d2AF(n)( 图 12 的步骤 1220 的处理与之相当 )，
从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值 d2AF(Cn) 中的具有正值的空燃比二阶微分对应值中， 选择绝对值最大的正侧最大二阶微分对应值 Pd2AF( 参照图 15 的步骤 1410)，
从在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述空燃比二阶微分对应值 d2AF(Cn) 中的具有负值的空燃比二阶微分对应值中， 选择绝对值最大的负侧最大二阶微分对应值 Md2AF( 参照图 15 的步骤 1420)， 进而，
在所述正侧最大二阶微分对应值和所述负侧最大二阶微分对应值的乘积 (Pd2AF·Md2AF) 在规定的负的阈值以下的情况下， 判定为发生气缸间空燃比不平衡状态 ( 参照图 15 的步骤 1510)。
如从图 1 的 (F) 中看出的， 当发生气缸间空燃比不平衡状态时， 检测空燃比的二阶 微分值， 在一个单位燃烧循环期间内， 变成具有规定值 ( 第二阈值 ) 以上的绝对值的正值及 具有规定值 ( 第三阈值 ) 以上的绝对值的负值。从而， 当发生气缸间空燃比不平衡状态时， 所述正侧最大二阶微分对应值和所述负侧最大二阶微分对应值的乘积 (Pd2AF·Md2AF) 变 成 “所述规定的负的阈值以下” 。因而， 基于第四判定装置， 基于简单的方法， 能够更可靠地 判定发生气缸间空燃比不平衡状态。
另外， CPU 也可以在步骤 1510 判定乘积 (Pd2AF· Md2AF) 的绝对值 |Pd2AF· Md2AF| 是 否 在 上 述 负 的 阈 值 Sth 的 绝 对 值 |Sth| 以 上。 这 种 处 置， 是等价于判定乘积 (Pd2AF·Md2AF) 是否在负的阈值 Sth 以下的处置。
< 第五种实施形式 >下面， 对于基于本发明的第五种实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 下 面， 简称为 “第五判定装置” ) 进行说明。
第五判定装置， 是第三判定装置或第四判定装置的变形例。即， 第五判定装置的 CPU， 除了执行第三判定装置及第四判定装置的 CPU 分别执行的程序之外， 还执行图 16 中的 流程图表示的 “确定发生空燃比异常的气缸的程序” 。 从而， 第五判定装置， 在判定发生气缸 间空燃比不平衡状态时， 还确定供应给哪一个气缸的混合气的空燃比相对于理论空燃比产 生大的偏离 ( 即， 哪一个气缸是空燃比异常的气缸 )。从而， 下面对于 CPU 利用图 16 所示的 程序进行的处理进行说明。
CPU 每经过规定的时间执行图 16 中用流程图表示的程序。从而， 当成为规定的正 时时， CPU 从图 16 的步骤 1600 开始进行处理， 进入步骤 1610， 判定现在的时间点是否是 “不 平衡判定标志 XINB 的值从 “0” 变更到 “1” 之后的时间点” 。
并且， 如果现在时间点不是 “不平衡判定标志 XINB 的值从 “0” 变更到 “1” 之后的 时间点” 的话， CPU 在步骤 1610 判定为 “No” ， 直接进入步骤 1695， 暂时结束本程序。
另一方面， 当现在时间点是 “不平衡判定标志 XINB 的值从 “0” 变更到 “1” 之后的 时间点” 时， CPU 在步骤 1610 判定为 “Yes” ， 依次进行下面描述的步骤 1620 至步骤 1640， 直 接进入步骤 1695， 暂时结束本程序。
步骤 1620 ： CPU 取得， 在取得作为正侧空燃比二阶微分对应值 ( 正侧最大二阶微分 值 )Pd2AF 选择的二阶微分值 d2AF(Cn) 的时间点的曲柄转角 θ(Cn)。该曲柄转角， 从基于 图 12 的步骤 1230 中存储的数据中读取。 。
步骤 1630 ： CPU 基于在步骤 1620 中取得的曲柄转角 θ(Cn)、 内燃机旋转速度 NE、 吸入空气流量 Ga 以及空燃比异常气缸判定表 ( 映射 )， 确定空燃比异常气缸。 更具体地说， 在某个内燃机旋转速度 NE 及某个吸入空气流量 Ga， 当供应给第 N 个气缸的混合气的空燃比 大的偏离理论空燃比时， 出现作为正侧最大二阶微分值 Pd2AF 选择的二阶微分值 d2AF(Cn) 的曲柄转角 ( 下面， 称之为 “发生正侧峰值曲柄转角 θa” ) 变成特定的曲柄转角附近。
因此， 预先通过实验求出 “内燃机旋转速度 NE 及吸入空气流量 Ga” 和 “发生正侧 峰值曲柄转角 θa” 和 “发生空燃比异常的第 N 个气缸” 的关系， 将该关系以表的形式存储 在 ROM 中。并且， CPU 通过将实际取得的发生正侧峰值曲柄转角 θa、 实际的内燃机旋转速 度 NE 和实际的吸入空气流量 Ga 应用于该表， 确定空燃比异常气缸。
步骤 1640 ： CPU 将在步骤 1630 中确定的气缸， 作为空燃比异常气缸存储在后备 RAM 中。
如上所述， 第五判定装置按照下述方式构成， 即，
在单位燃烧循环期间内取得每个经过规定时间 ts 的时间点的 “检测空燃比对于 时间的二阶微分值 d2AF(n)” ( 图 12 的步骤 1010 ～步骤 1060)，
确定在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值中的 “具有正值的二 阶微分值” 中的 “绝对值最大的正侧的阻挡二阶微分值 Pd2AF” 发生的时间点 ( 曲柄转角 θ(Cn))( 参照图 16 的步骤 1620、 图 14 或图 15 的步骤 1410、 图 2 的步骤 1230)，
在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下， 根据所述确定的时间点， 决定 “所述至少两个以上气缸中的哪个气缸的空燃比异常 ( 图 16 的步骤 1630)。
从而， 第五判定装置， 在判定为发生气缸间空燃比不平衡状态时， 可以决定哪一个气缸成为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的原因 ( 即， 供应给哪一个气缸的混合气的空 燃比相对于离理论空燃比产生大的偏离 )。
进而， 基于第五判定装置的变形例的 CPU， 也可以在步骤 1620 中， 代替 “取得作为 正侧最大二阶微分值 Pd2AF 选择的二阶微分值 d2AF(Cn) 的时间点的曲柄转角 θ(Cn)， 即， 发生正侧峰值的曲柄转角 θa” ， 取得 “取得作为负侧最大二阶微分值 Md2AF 选择的二阶微 分值 d2AF(Cn) 的时间点的曲柄转角 θ(Cn)， 即， 发生负侧峰值曲柄转角 θb” 。在这种情况 下， 在步骤 1630 使用的表， 是预先通过实验求出的 “内燃机旋转速度 NE 及吸入空气流量 Ga” 与 “发生负侧峰值曲柄转角 θb” 与 “发生空燃比异常的第 N 个气缸” 的关系、 将该关系以表 的形式存储在 ROM 中的表。并且， CPU 将实际取得的发生负侧峰值曲柄转角 θb、 实际的内 燃机旋转速度 NE 和实际的吸入空气流量 Ga 应用于该表， 确定空燃比异常气缸。
即， 第五判定装置的变形例，
按照下述方式构成， 即， 在单位燃烧循环期间内， 取得每个经过规定的时间 ts 的 “检测空燃比对于时间的二阶微分值 d2AF(n)” ( 图 12 的步骤 1010 ～步骤 1060)，
确定在所述单位燃烧循环期间内取得的多个所述二阶微分值中的 “具有负值二阶 微分值” 中的 “绝对值最大的负侧最大二阶微分值 Md2AF” 发生的时间点 ( 参照图 16 的步 骤 1620 的变形， 图 14 及图 15 的步骤 1420、 图 12 的步骤 1230)，
在判定为发生所述气缸间空燃比不平衡状态的情况下， 基于所述确定的时间点， 决定 “所述至少两个气缸中的哪一个气缸的空燃比异常” ( 图 16 的步骤 1630)。
从而， 第五判定装置的变形例， 在判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态时， 可以 决定哪个气缸成为发生该气缸间空燃比不平衡状态的原因 ( 即， 供应给哪个气缸的混合气 的空燃比大的偏离理论空燃比 )。
< 第六种实施形式 >
接着， 对于基于本发明的第六实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置 ( 下面， 简称为 “第六判定装置” ) 进行说明。
基于实验， 如图 17(B) 所示， 当发生 “浓偏离不平衡状态” 时， 检测空燃比增大的情 况的检测空燃比的变化率 ( 检测空燃比对于时间的微分值 ) 的绝对值 ( 斜率 α1 的大小 )， 变得比检测空燃比减少的情况的检测空燃比的变化率的绝对值 ( 斜率 α2 的大小 ) 小。从 而， 检测空燃比相对地平缓地增大之后， 相对急剧地减少。
因此， 如图 17(C) 所示， 在单位燃烧期间内取得的多个二阶微分值中的具有正值 的二阶微分值的 “绝对值为最大的正侧最大二阶微分值” 发生的时刻 ( 第一时刻 t1)， 在该 单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中的具有负值的二阶微分值中的 “绝对值为最 大的负侧最大二阶微分值” 发生的时刻 ( 第二时刻 t2) 之后出现。
与此相对， 如图 17(D) 所示， 当发生 “稀偏离不平衡状态” 时， 检测空燃比增大的情 况的检测空燃比变化率的绝对值 ( 斜率 α3 的大小 )， 变得比检测空燃比减少的情况的检测 空燃比的变化率的绝对值 ( 斜率 α4 的大小 ) 大。从而， 检测空燃比相对急剧地增大之后， 相对地平缓地减少。
因此， 如图 17(E) 所示， 在单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中的具有 负值的二阶微分值中的 “绝对值为最大的负侧最大二阶微分值” 发生的时刻 ( 第二时刻 t2)， 在该单位燃烧循环期间内取得的多个二阶微分值中具有正值的二阶微分值中的 “绝对值为最大的正最大二阶微分值” 发生的时刻 ( 第一时刻 t1) 之后出现。
基于这样的事实， 在将从 “正侧最大二阶微分值发生时刻” 到 “接着该正侧最大二 阶微分值发生负侧最大微分值的时刻” 的时间， 定义为第一时间 T1， 将从 “负侧最大二阶微 分值发生时刻” 到 “接着该负侧最大二阶微分值发生正侧最大微分值的时刻” 的时间， 定义 为第二时间 T2 时， 下面的关系成立。
(1) 当发生 “浓偏离不平衡状态” 时， 第一时间 T1 变得比第二时间 T2 长 ( 参照图 17(C))。
(2) 当发生 “稀偏离不平衡状态” 时， 第一时间 T1 变得比第二时间 T2 短 ( 参照图 17(E))。
第六判定装置， 基于所述见解， 在发生了气缸间空燃比不平衡状态时， 区分为是 “浓偏离不平衡状态” 还是 “稀偏离不平衡状态” 。
第六判定装置， 是第三至第五判定装置的变形例。 即， 第六判定装置的 CPU， 除了第 三至第五判定装置的 CPU 分别执行的程序之外， 每经过规定的时间， 还执行图 18 中用流程 图表示的 “不平衡倾向确定程序” 。
从而， 当成为规定的正时时， CPU 从图 8 的步骤 1800 开始进行处理， 进入步骤 1810， 判定现在时间点是否是 “从不平衡判定标志 XINB 的值从 “0” 变更到 “1” 之后的时间 点” 。即， CPU 判定是否在判定为发生气缸间空燃比不平衡状态之后。 并且， 如果现在时间点不是 “从不平衡判定标志 XINB 的值从 “0” 变更到 “1” 之后 的时间点” 的话， CPU 在步骤 1810 判定为 “No” ， 直接进入步骤 1895， 暂时结束本程序。
另一方面， 当现在时间点是 “从不平衡判定标志 XINB 的值从 “0” 变更到 “1” 之后 的时间点” 时， CPU 在步骤 1810 判定为 “Yes” ， 进入步骤 1820， 取得上述第一时间 T1。
更详细地说， CPU 进行下面所述的处理。
(1)CPU 在经过了最新的单位燃烧循环期间时， 取得并存储 “该最新单位燃烧循环 期间内取得的多个二阶微分值” 之中 “具有正值的二阶微分值” 中的 “绝对值为最大的正侧 最大二阶微分值 Pd2AF(n)” 发生的第一时刻 t1。
(2)CPU 在经过了最新的单位燃烧循环期间时， 取得并存储 “该最新单位燃烧循环 期间内取得的多个二阶微分值” 之中 “具有负值的二阶微分值” 中的 “绝对值为最大的负侧 最大二阶微分值 Md2AF(n)” 发生的第二时刻 t2。
(3)CPU 在经过了最新的单位燃烧循环期间时， 取得并存储 “该最新单位燃烧循环 期间内取得的多个二阶微分值” 之中 “具有正值的二阶微分值” 中的 “绝对值为最大的正侧 最大二阶微分值 Pd2AF(n-1)” 发生的第三时刻 t3。
(4)CPU 在经过了最新的单位燃烧循环期间时， 取得并存储 “该最新单位燃烧循环 期间内取得的多个二阶微分值” 之中 “具有负值的二阶微分值” 中的 “绝对值为最大的负侧 最大二阶微分值 Md2AF(n-1)” 发生的第四时刻 t4。
并且， CPU 在所述第一时刻 t1 是所述第二时刻 t2 之前时， 取得从该第一时刻 t1 到 该第二时刻 t2 的时间， 作为第一时间 T1( 参照图 17 的 (E))。另一方面， CPU 在所述第一时 刻 t1 是所述第二时刻 t2 之后时， 取得从所述第三时刻 t3 到该第二时刻 t2 的时间， 作为第 一时间 T1( 参照图 17 的 (C))。
接着， CPU 进入图 18 的步骤 1830， 取得上述第二时间 T2。更详细地说， CPU 进行下
面所述的处理。
当所述第一时刻 t1 在所述第二时刻 t2 之前时， CPU 取得从所述第四时刻 t4 到该 第一时刻 t1 的时间， 作为第二时间 T2( 参照图 17(E))。另一方面， 当所述第一时刻 t1 在所 述第二时刻 t2 之前后时， CPU 取得从该第二时刻 t2 到该第一时刻 t1 的时间作为该第二时 间 T2( 参照图 17(C))。
接着， CPU 进入步骤 1840， 判定第一时间 T1 是否比第二时间 T2 长。并且， 在第一 时间 T1 比第二时间 T2 长的情况下， CPU 在步骤 1840 判定为 “Yes” ， 进入步骤 1850， 将表示 发生浓偏离不平衡状态的 “发生浓偏离标志 XINBR” 的值设定为 “1” 。
与此相对地， 在第一时间 T1 比第二时间 T2 短的情况下， CPU 在步骤 1840 判定为 “No” ， 进入步骤 1860， 将表示发生稀偏离不平衡的 “发生稀偏离标志 XINBL” 的值设定为 “1” 。
这样， 第六判定装置， 在判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态的情况下 ( 参照 步骤 1810)， 基于第一时间 T1 及第二时间 T2 的大小关系， 可以区分 ( 判定 ) 是发生 “浓偏 离不平衡状态” 还是发生 “稀偏离不平衡状态” ( 参照步骤 1840)。
如上所述， 基于本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置， 可以高精度地判定是否 发生气缸间空燃比不平衡状态。
另 外， 上 述 各 个 判 定 装 置 的 CPU 中 的 有 一 些 按 照 下 述 方 式 取 得 二 阶 微 分 值 d2AF(n)。
CPU 每经过一定的取样时间 ts 取得空燃比传感器输出 Vabyfs。 该一定的取样时间 ts， 也可以是在单位燃烧循环期间内每经过规定时间的时间点的二阶微分值的实施形式中 的、 用自然数除该规定时间的时间。但是， 通常， 该规定时间和取样时间 ts 是相同的时间。
CPU 取得从由 “新取得的所述空燃比传感器输出 Vabyfs”表示的 “本次的检测 空燃比 abyfs(n)”中减去由 “在所述取样时间 ts 之前的时间点取得的所述空燃比传感 器输出” 表示的 “前次的检测空燃比 abyfs(n-1)” 的值， 作为 “本次的检测空燃比变化率 d1AF(n)” ( 图 10 及图 12 的步骤 1010 至步骤 1030、 步骤 1050 及步骤 1060)。
进而， CPU 取得从 “新取得的本次的所述检测空燃比变化率 d1AF(n)” 中减去 “在所 述取样时间 ts 之前的时间点取得的前次的所述检测空燃比变化率 d1AF(n-1)” 的值， 作为 “二阶微分值 d2AF(n)” ( 图 10 及图 12 的步骤 1040 及步骤 1060)。
另外， 上述各个判定装置的 CPU 按照下述方式取得二阶微分值 d2AF(n)。
(1)CPU 每经过一定的取样时间 ts 取得空燃比传感器输出 Vabyfs。
(2)CPU 取得从 “由新取得的所述空燃比输出表示的本次的检测空燃比 abyfs(n)” 中减去 “由在所述取样时间 ts 之前的时间点取得的所述空燃比传感器输出表示的前次的 检测空燃比 abyfs(n-1)” 的值， 作为 “本次的检测空燃比变化率 d1AF(n)” 。CPU 一面将所取 得的检测空燃比变化率 d1AF(n) 与一个单位燃烧循环期间的检测空燃比变化率的取得顺 序 Cn 相关联， 一面作为检测空燃比变化率 d1AF(Cn) 存储 ( 保持 ) 起来。
(3)CPU 在经过了单位燃烧循环期间时， 取得在该期间内取得的多个所述检测空燃 比变化率 d1AF(Cn) 中的 “具有正值的检测空燃比变化率的平均值” ， 作为增大侧的检测空 燃比变化率平均值 AvePd1AF。
(4) 同样地， CPU 取得在该期间内取得的多个所述检测空燃比变化率 d1AF(Cn)中的 “具有负值的检测空燃比变化率的平均值” ， 作为减少侧的检测空燃比变化率平均值 AveMd1AF。
(5)CPU 取得该增大侧检测空燃比变化率平均值 AvePd1AF 与减少侧检测空燃比变 化率平均值 AveMd1AF 之差 ( 例如， AvePd1AF-AveMd1AF， 或者 AveMd1AF-AvePd1AF)， 作为 “该 单位燃烧循环期间的二阶微分值 d2AF”
并且， CPU 取得这样取得的单位燃烧循环期间的二阶微分值 d2AF， 作为空燃比二 阶微分对应值 HD2AF， 当绝对值 |HD2AF| 比第一阈值 Th1 大时， 判定为发生了气缸间空燃比 不平衡状态。
另外， 本发明并不局限于上述实施形式， 在本发明的范围内可以采用各种变形例。 例如， 基于本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置， 每经过一个燃烧循环期间由上述方法 判定是否发生气缸间空燃比不平衡状态， 在发生气缸间空燃比不平衡状态的判定对于 “连 续的多个单位燃烧循环期间” 成立时， 判定为发生了气缸间空燃比不平衡状态。
另外， 检测空燃比变化率 d1AF(n)， 是作为由空燃比传感器输出 Vabyfs 表示的检 测空燃比 abyfs 对于时间的一阶微分值求出的， 但是， 也作为空燃比传感器输出 Vabyfs 对 于时间的一阶微分值取得， 通过将其转换成与空燃比对应的值求出。