(57)【要約】【課題】各気筒間のばらつきの有無をより精度良く判定できる気筒間ばらつき検出装置を提供する。【解決手段】気筒間ばらつき検出装置は、内燃機関１０と、燃料噴射装置１１と、排気マニホールド１２と、酸素センサ１６と、運転条件制御手段１８とを具備する駆動手段２０に適用される。運転条件制御手段１８は、燃料噴射装置１１をオープンループ制御に切り換え、燃料噴射装置１１による空燃比をリッチ側からリーン側に又は該リーン側から該リッチ側に一定パターンで変化させるものである。さらに、気筒間ばらつき検出装置は、運転条件制御手段１８が空燃比を一定パターンで変化させる間に出力された酸素センサ１６の出力信号と第１閾値Ｇ１とに基づいて、パラメータＰを取得するパラメータ取得手段Ｓ１０７と、パラメータＰと第２閾値Ｇ２とに基づいて、各気筒１０ａ間のばらつきの有無を判定する判定手段Ｓ１０９とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒をもつ内燃機関と、該内燃機関に設けられ、各該気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置と、該内燃機関に接続され、各該気筒に通じる排気通路が集合する排気集合部を有する排気マニホールドと、
該排気集合部に配設され、該排気集合部を流れる排気ガス中の酸素濃度に対応する出力信号をサンプリング時間毎に出力する酸素濃度検出手段と、
該出力信号に基づいて該燃料噴射装置をフィードバック制御しつつ、該燃料噴射装置による空燃比をリッチ側とリーン側とで変化させる運転条件制御手段と、を具備する駆動手段に適用される気筒間ばらつき検出装置であって、
前記運転条件制御手段は、前記燃料噴射装置をオープンループ制御に切り換え、該燃料噴射装置による空燃比をリッチ側からリーン側に又は該リーン側から該リッチ側に一定パターンで変化させるものであり、
さらに、該運転条件制御手段が前記空燃比を該一定パターンで変化させる間に出力された前記出力信号と第１閾値とに基づいて、パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
該パラメータと第２閾値とに基づいて、各前記気筒間のばらつきの有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする気筒間ばらつき検出装置。
【請求項２】
前記パラメータは、前記出力信号の波形が前記第１閾値を跨ぐ回数の積算値である請求項１記載の気筒間ばらつき検出装置。
【請求項３】
前記パラメータは、前記出力信号の波形が前記第１閾値を前記リッチ側から前記リーン側に向けて跨ぐ回数の積算値である請求項２記載の気筒間ばらつき検出装置。
【請求項４】
前記内燃機関の複数の運転条件にそれぞれ対応する前記第１閾値及び前記第２閾値の組み合わせを複数有している請求項１乃至３のいずれか１項記載の気筒間ばらつき検出装置。
【請求項５】
前記運転条件制御手段は、前記空燃比を一定の割合で増加又は減少させる請求項１乃至４のいずれか１項記載の気筒間ばらつき検出装置。
【請求項６】
前記酸素濃度検出手段は、前記排気ガス中の酸素濃度から前記空燃比が理論空燃比に対して前記リッチ側である状態又は前記リーン側である状態に対応する電圧値を前記出力信号として出力するラムダ型酸素センサである請求項１乃至５のいずれか１項記載の気筒間ばらつき検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気筒間ばらつき検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒間ばらつき検出装置は、複数の気筒をもつ内燃機関と、内燃機関に設けられ、各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置と、内燃機関に接続され、各気筒に通じる排気通路が集合する排気集合部を有する排気マニホールド等とを具備する駆動手段に適用される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この駆動手段では、排気集合部に配設された酸素濃度検出手段が排気集合部を流れる排気ガス中の酸素濃度に対応する出力信号を出力し、その出力信号に基づいて運転条件制御手段が燃料噴射装置をフィードバック制御して空燃比を変化させている。この駆動手段に適用される従来の気筒間ばらつき検出装置は、各気筒間のばらつきの有無を判定するために、各気筒の燃焼サイクルに連動するクランクの角度等を用いている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関の排気ガスを清浄化すべきとの要求が益々厳しくなっていることから、気筒間ばらつき検出装置に対しては、各気筒間のばらつきの有無をより精度良く判定できることが求められている。
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、各気筒間のばらつきの有無をより精度良く判定できる気筒間ばらつき検出装置を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の気筒間ばらつき検出装置は、複数の気筒をもつ内燃機関と、該内燃機関に設けられ、各該気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置と、該内燃機関に接続され、各該気筒に通じる排気通路が集合する排気集合部を有する排気マニホールドと、
該排気集合部に配設され、該排気集合部を流れる排気ガス中の酸素濃度に対応する出力信号をサンプリング時間毎に出力する酸素濃度検出手段と、
該出力信号に基づいて該燃料噴射装置をフィードバック制御しつつ、該燃料噴射装置による空燃比をリッチ側とリーン側とで変化させる運転条件制御手段と、を具備する駆動手段に適用される気筒間ばらつき検出装置であって、
前記運転条件制御手段は、前記燃料噴射装置をオープンループ制御に切り換え、該燃料噴射装置による空燃比をリッチ側からリーン側に又は該リーン側から該リッチ側に一定パターンで変化させるものであり、
さらに、該運転条件制御手段が前記空燃比を該一定パターンで変化させる間に出力された前記出力信号と第１閾値とに基づいて、パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
該パラメータと第２閾値とに基づいて、各前記気筒間のばらつきの有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の気筒間ばらつき検出装置では、オープンループ制御に切り換え、空燃比をリッチ側からリーン側に又はリーン側からリッチ側に一定パターンで変化させることにより、酸素濃度検出手段の出力信号がそれに応じて変化する。「一定パターン」の例としては、時間を横軸、空燃比を縦軸としてグラフを描いた場合に、特定の第１点からスタートして、傾斜する直線を描いて（すなわち、一定割合で増加又は減少して）、一定時間後に特定の第２点に到達するパターンや、特定の第１点からスタートして、「Ｓ」字状の特定の曲線を描いて、一定時間後に特定の第２点に到達するパターン等を挙がることができる。また、空燃比を変化させる具体的方法としては、例えば、燃料噴射装置の燃料噴射量や噴射時間を変化させたり、吸気エア量を変化させたりすることができる。
【０００９】
パラメータ取得手段は、運転条件制御手段が空燃比を一定パターンで変化させる間に出力された出力信号と第１閾値とに基づいて、パラメータを取得する。
【００１０】
ここで、各気筒間のばらつきが有る場合、出力信号を連続的につないだ波形が乱れてしまう。他方、各気筒間のばらつきが無い場合、出力信号の波形は、全体的に乱れない。このため、パラメータ取得手段が取得するパラメータは、気筒間ばらつきの有無に応じて異なる値となる。このため、判定手段は、パラメータと第２閾値とに基づいて、各気筒間のばらつきの有無を判定することができる。
【００１１】
したがって、本発明の気筒間ばらつき検出装置は、酸素濃度検出手段の出力信号を使って各気筒間のばらつきの有無を判定でき、その結果、従来と比較して、各気筒間のばらつきの有無をより精度良く判定できる。
【００１２】
本発明の気筒間ばらつき検出装置において、パラメータは、出力信号の波形が第１閾値を跨ぐ回数の積算値であることが好ましい。
【００１３】
この場合、第１閾値を適宜設定することにより、気筒間ばらつきの有無には関係がないノイズを排除しつつ、出力信号の波形の乱れに一層対応するパラメータを取得できるので、パラメータ及び第２閾値の差異を一層際立たせることができる。このため、この気筒間ばらつき検出装置は、本発明の作用効果を確実に奏することができる。
【００１４】
上記の場合において、パラメータは、出力信号の波形が第１閾値をリッチ側からリーン側に向けて跨ぐ回数の積算値であり得る。
【００１５】
こうすることにより、パラメータの値が不必要に大きくなることを抑制できる。このため、この気筒間ばらつき検出装置は、本発明の作用効果をより確実に奏することができる。
【００１６】
本発明の気筒間ばらつき検出装置は、内燃機関の複数の運転条件にそれぞれ対応する第１閾値及び前記第２閾値の組み合わせを複数有していることが好ましい。
【００１７】
「内燃機関の複数の運転条件にそれぞれ対応する第１閾値及び前記第２閾値の組み合わせ」とは、言い換えれば、変動するエンジン回転数や負荷等に応じて細かく規定され、予めエンジン制御用電子制御ユニット等に記憶される第１閾値及び第２閾値のマップである。
【００１８】
この場合、この気筒間ばらつき検出装置は、内燃機関がどのような条件で運転されていても、その運転条件に対応する第１閾値及び第２閾値の組み合わせを用いて、各気筒間のばらつきの有無を的確に判定することができる。
【００１９】
本発明の気筒間ばらつき検出装置において、運転条件制御手段は、空燃比を一定の割合で増加又は減少させることが好ましい。
【００２０】
この場合、「空燃比を一定パターンで変化させる」制御を簡略化できるので、運転条件制御手段の計算処理効率を向上させることができる。
【００２１】
本発明の気筒間ばらつき検出装置において、酸素濃度検出手段は、排気ガス中の酸素濃度から空燃比が理論空燃比に対してリッチ側である状態又はリーン側である状態に対応する電圧値を出力信号として出力するラムダ型酸素センサであり得る。
【００２２】
この場合、この気筒間ばらつき検出装置では、オープンループ制御に切り換え、空燃比をリッチ側からリーン側に又はリーン側からリッチ側に一定パターンで変化させると、ラムダ型酸素センサの出力信号の波形がリッチ側に対応する高い電圧値（例えば、１Ｖ程度）からリーン側に対応する低い電圧値（例えば、０Ｖ程度）に、又は低い電圧値から高い電圧値に変化する。特に、空燃比がリッチ側とリーン側との境界近傍にある際、言い換えれば、出力信号の波形が高い電圧値から低い電圧値に変化する際、又は低い電圧値から高い電圧値に変化する際には、電圧値が短時間に急勾配で変化する。
【００２３】
このような出力信号を出力するラムダ型酸素センサを採用する場合でも、パラメータ取得手段が取得するパラメータは、気筒間ばらつきの有無に応じて異なる値となる。このため、この気筒間ばらつき検出装置は、本発明の作用効果を確実に享受できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００２５】
実施例１の気筒間ばらつき検出装置は、図１に示すように、複数の気筒をもつ内燃機関の実施態様の一例である車載４気筒ガソリンエンジン（以下、単に「エンジン」と呼ぶ。）１０並びにエンジン１０に付属する燃料噴射装置１１、排気マニホールド１２、酸素センサ１６及び運転条件制御手段１８を具備する駆動手段２０に適用される。気筒間ばらつき検出装置について詳述する前に、駆動手段２０について説明する。
【００２６】
エンジン１０は周知の構成であり、４つの気筒１０ａを有している。各気筒１０ａには燃焼室（図示しない）が形成されている。燃焼室には、燃料と空気の混合ガスを導入するための吸気弁（図示しない）及び燃焼室から排気ガスを排出するための排気弁（図示しない）が設けられている。
【００２７】
エンジン１０には、吸気マニホールド１３が接続されている。吸気マニホールド１３は、各気筒１０ａの吸気弁に通じる吸気通路１３ａが集合する吸気集合部１３ｂを有する。
【００２８】
吸気通路１３ａには、電磁駆動式の燃料噴射装置１１が取り付けられている。燃料噴射装置１１は、その先端に穿孔された吐出孔（図示しない）から各気筒１０ａの吸気弁に向けて燃料を噴射するように配設されている。燃料噴射装置１１の吐出孔から噴射された燃料と、吸気集合部１３ｂを経て吸気通路１３ａを流れる空気とが混じり合って混合ガスが形成され、この混合ガスが吸気弁の開放に伴い各気筒１０ａの燃焼室に導入されて、燃焼に供される。
【００２９】
また、エンジン１０には、排気マニホールド１２が接続されている。排気マニホールド１２は、各気筒１０ａの排気弁に通じる排気通路１２ａが集合する排気集合部１２ｂを有する。各気筒１０ａの燃焼室に導入された混合ガスが燃焼すると、排気弁の開放に伴い排気ガスとして、排気通路１２ａ及び排気集合部１２ｂを経て外部に排出される。なお、排気マニホールド１２の下流側には周知の触媒や消音装置が設けられている。
【００３０】
排気集合部１２ｂには、ラムダ型酸素センサ（以下、単に「酸素センサ」と呼ぶ。）１６が配設されている。酸素センサ１６は、排気集合部１２ｂを流れる排気ガス中の酸素濃度から空燃比が理論空燃比に対してリッチ側である状態又はリーン側である状態に対応する電圧値を、後述の運転条件制御手段１８に対してサンプリング時間（例えば、１ミリ秒）毎に出力信号として出力する。この酸素センサ１６が酸素濃度検出手段に相当する。
【００３１】
酸素センサ１６は、周知のジルコニア固体電解質を用いた酸素センサであり、排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチ側である場合、それに対応する高い電圧値（１Ｖ程度）を出力信号として出力する。他方、酸素センサ１６は、排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーン側である場合、それに対応する低い電圧値（０Ｖ程度）を出力信号として出力する。特に、空燃比がリッチ側とリーン側との境界近傍にある際、言い換えれば、出力信号の波形が高い電圧値から低い電圧値に変化する際、又は低い電圧値から高い電圧値に変化する際には、電圧値が短時間に急勾配で変化する。
【００３２】
運転条件制御手段１８はエンジン制御用電子制御ユニットのメモリ内に収納された制御プログラムであり、酸素センサ１６に基づくフィードバック制御により燃料噴射装置１１の噴射量の演算処理を行う（このフィードバック制御は周知であるので、図１には示さない。）。より詳しくは、エンジン１０がスタートして、エンジン制御用電子制御ユニットがエンジン１０の制御を開始すると、エンジン制御用電子制御ユニット内のＣＰＵが運転条件制御手段１８を実行する。そうすると、運転条件制御手段１８は、酸素センサ１６の出力信号に基づいて演算処理を行う。そして、燃料噴射装置１１をフィードバック制御することにより、燃料噴射装置１１の噴射量を調整し、空燃比を所望の範囲に保つ。また、運転条件制御手段１８は、後述する通り、実施例１の気筒間ばらつき検出装置の一部を構成し、オープンループ制御により燃料噴射装置１１の噴射量の演算処理を行うものでもある（図１に示す。）。
【００３３】
説明は省略するが、エンジン１０には、吸気マニホールド１３内の負圧を検出する吸気マニホールド内負圧センサ、エンジン水温を検出する水温センサ、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサなど各種センサが設けられており、それらの出力信号もエンジン制御用電子制御ユニットに適宜入力され、エンジン１０の制御に利用されるようになっている。
【００３４】
このエンジン１０では、運転条件制御手段１８が酸素センサ１６の出力信号に基づいて、空燃比を算出し、その算出された空燃比が目標値に一致するよう各気筒１０ａに対する燃料の噴射量をフィードバック制御する。この際、エンジン回転数やエンジン負荷等に基づいて噴射量の補正がなされて最終噴射量が算出され、その最終噴射量により燃料噴射装置１１が制御される。
【００３５】
上述した空燃比のフィードバック制御は、排気マニホールド１２の排気集合部１２ｂで検出した空燃比情報に基づいて各気筒の燃料噴射量（空燃比）を制御するものであるが、現実には各気筒１０ａ毎に空燃比がばらつく。このため、実施例１の気筒間ばらつき検出装置により、各気筒１０ａ間のばらつきの有無を判定するようになっている。その詳細を以下に説明する。
【００３６】
実施例１の気筒間ばらつき検出装置は、「気筒間ばらつき判定」プログラム１７（図２に示すステップＳ１０１〜ステップＳ１１１）により構成されている。「気筒間ばらつき判定」手段プログラム１７は、エンジン制御用電子制御ユニットのメモリ内に収納されている。エンジン１０がスタートして、エンジン制御用電子制御ユニットがエンジン１０の制御を開始すると、エンジン制御用電子制御ユニット内のＣＰＵが「気筒間ばらつき判定」プログラム１７の並列処理を開始する。なお、「気筒間ばらつき判定」プログラム１７は、必要時に適宜実行されるようになっていてもよい。
【００３７】
エンジン制御用電子制御ユニット内のＣＰＵが「気筒間ばらつき判定」プログラム１７を開始すると、まず、ステップＳ１０１において、初期設定として、パラメータＰをリセットする。
【００３８】
次に、ステップＳ１０２に移行して、運転条件フラグが「ＯＮ」であるか否かを判断する。ここで、運転条件フラグは、運転条件制御手段１８が例えば、エンジンの回転数及び負荷が一定の状態となった場合に「ＯＮ」となり、それ以外の場合には「ＯＦＦ」となる。図３の上から一段目に、運転条件フラグの「ＯＮ」「ＯＦＦ」状態の具体例を示す。
【００３９】
ステップＳ１０２において「Ｎｏ」の場合、ステップＳ１０１に戻って、気筒間ばらつき判定に適した運転条件になるまで、ステップＳ１０２を繰り返す。
【００４０】
他方、ステップＳ１０２において「Ｙｅｓ」の場合、ステップＳ１０３に移行して、第１閾値Ｇ１及び第２閾値Ｇ２のマップから、現在の運転条件に適した第１閾値Ｇ１及び第２閾値Ｇ２の組合せを取得する。第１閾値Ｇ１については、後述のステップＳ１０７において説明する。第２閾値Ｇ２については、後述のステップＳ１０９において説明する。第１閾値Ｇ１及び第２閾値Ｇ２のマップは、エンジン１０の複数の運転条件（例えば、回転数や負荷等）に応じて、第１閾値Ｇ１及び第２閾値Ｇ２の組み合わせが細かく規定されたデータベースであり、エンジン制御用電子制御ユニットに記憶されている。
【００４１】
次に、ステップＳ１０４に移行して、「燃料噴射スイープ指令」をＯＮ状態として、運転条件制御手段１８による燃料噴射装置１１の制御をフィードバック制御からオープンループ制御に切り換える。図３の上から二段目に、「燃料噴射スイープ指令」の「ＯＮ」「ＯＦＦ」状態の具体例を示す。そして、ステップＳ１０５〜Ｓ１０６において、燃料噴射装置１１による空燃比をリッチ側からリーン側に一定割合で減少させる。
【００４２】
ステップＳ１０５では、スイープ係数を一定割合で減少させ、その都度、運転条件制御手段１８にそのスイープ係数を伝達する。図３の上から三段目に一定割合で減少するスイープ係数の具体例を示す。そうすると、運転条件制御手段１８は、酸素センサ１６の出力信号に対応して予め設定された基本噴射量に伝達されたスイープ係数を乗じて、燃料噴射装置１１の燃料噴射量を算出する。
【００４３】
ステップＳ１０６では、算出された燃料噴射量に基づいて燃料噴射装置１１に燃料を噴射させる制御を運転条件制御手段１８に実行させる。こうして、燃料噴射装置１１による空燃比がリッチ側からリーン側に一定割合で減少する。
【００４４】
図３の上から四段目に一定割合で減少する空燃比に対応して変化する酸素センサ１６の出力信号の具体例を示す。図３の上から四段目において破線で示す曲線Ｈは、各気筒１０ａ間のばらつきが無い場合の酸素センサ１６の出力信号を連続的につないだ波形の一例である。このように、各気筒１０ａ間のばらつきがない場合、サンプリング時間（本実施例では、１ミリ秒）毎に取得される酸素センサ１６の出力信号を連続的につないだ波形（曲線Ｈにより示す。）は乱れていない。本実施例１では、酸素センサ１６としてラムダ型酸素センサを採用している。このため、オープンループ制御に切り換えて、空燃比をリッチ側からリーン側に一定割合で減少させると、リッチ側に対応する高い電圧値（１Ｖ）と、リーン側に対応する低い電圧値（０Ｖ）との境界近傍において、電圧値が短時間に急勾配で変化する。
【００４５】
一方、図３の上から四段目において実線で示す曲線Ｓは、各気筒１０ａ間のばらつきが有る場合の酸素センサ１６の出力信号を連続的につないだ波形の一例である。このように、各気筒１０ａ間のばらつきがない場合と比較して、各気筒１０ａ間のばらつきが有る場合の酸素センサ１６の出力信号を連続的につないだ波形（曲線Ｓにより示す。）は乱れる。特に、酸素センサ１６の出力信号が高い電圧値から低い電圧値に短時間に急勾配で変化する範囲の前後に亘り、酸素センサ１６の出力信号の波形（曲線Ｓにより示す。）が大きく乱れている。
【００４６】
次に、ステップＳ１０７に移行して、サンプリング時間毎に取得される酸素センサ１６の出力信号の波形（例えば、曲線Ｈ、Ｓ。）が第１閾値Ｇ１をリッチ側からリーン側に向けて跨ぐ毎にその回数を積算する。その積算値がパラメータＰである。ここで、第１閾値Ｇ１は、酸素センサ１６の理論空燃比に対応する出力信号の値である「０．４５Ｖ」とされている。なお、第１閾値Ｇ１は、各気筒１０ａ間のばらつきの有無によってパラメータＰの差異が大きくなるように設定することが好ましい。図３の上から五段目にパラメータＰの具体例を示す。例えば、酸素センサ１６の出力信号の波形が大きく乱れている場合（例えば、曲線Ｓ。）、その波形が第１閾値Ｇ１をリッチ側からリーン側に向けて跨ぐ毎にその回数が積算され、その積算値がパラメータＰとされる（図３の場合、Ｐ＝７）。一方、酸素センサ１６の出力信号の波形が曲線Ｈである場合、その波形が第１閾値Ｇ１をリッチ側からリーン側に向けて跨ぐ回数は１回となり、パラメータＰ＝１となる。
【００４７】
次に、ステップＳ１０８に移行して、スイープ中の運転条件フラグが常時「ＯＮ」状態であるか否かを判断する。
【００４８】
ステップＳ１０８において「Ｎｏ」の場合、すなわち、スイープ中に一度でも運転条件フラグが「ＯＦＦ」状態になった場合は各気筒１０ａ間のばらつきを正確に判定できない。このため、ステップＳ１０１に戻って、これまでの処理をキャンセルし、気筒間ばらつき判定をやり直す。
【００４９】
他方、ステップＳ１０８において「Ｙｅｓ」の場合、ステップＳ１０９に移行して、パラメータＰが第２閾値Ｇ２以上であるか否かを判断する。ここで、第２閾値Ｇ２は、各気筒１０ａ間のばらつきが有る場合におけるパラメータＰと、各気筒１０ａ間のばらつきが無い場合におけるパラメータＰとを多数採取して、両者を区別できるように設定された値である。本実施例１では、Ｇ２は「５」とされている。
【００５０】
ステップＳ１０９において「Ｙｅｓ」の場合、ステップＳ１１０に移行して、各気筒１０ａ間のばらつきが有る（「ＮＧ」）と判定する。例えば、図３の上から五段目に示すように、パラメータＰが第２閾値Ｇ２以上（Ｐ＝７＞Ｇ２＝５）となれば、図３の上から六段目に示すように、気筒間ばらつき判定が「ＯＫ」から「ＮＧ」に変る。
【００５１】
他方、ステップＳ１０９において「Ｎｏ」の場合、ステップＳ１１１に移行して、各気筒１０ａ間のばらつきが無い（「ＯＫ」）と判定する。
【００５２】
ステップＳ１１０の後は、「ＮＧ」の判定を受けて燃料噴射装置１１の燃料噴射量等を適宜調整し、各気筒１０ａ間のばらつきを解消することもできる。
【００５３】
こうして、実施例１の気筒間ばらつき検出装置は、各気筒１０ａ間のばらつきの有無を精度良く判定できる。
【００５４】
ステップＳ１０７がパラメータ取得手段に相当する。ステップＳ１０９が判定手段に相当する。
【００５５】
ここで、実施例１の気筒間ばらつき検出装置は、上述の駆動手段２０に適用されるものであって、運転条件制御手段１８は、燃料噴射装置１１をオープンループ制御に切り換え、燃料噴射装置１１による空燃比をリッチ側からリーン側に一定パターンで変化させるものであり、さらに、運転条件制御手段１８が燃料噴射装置１１の燃料噴射量を一定割合で減少させる間に出力された酸素センサ１６の出力信号と第１閾値Ｇ１とに基づいて、パラメータＰを取得するパラメータ取得手段Ｓ１０７と、パラメータＰと第２閾値Ｇ２とに基づいて、各気筒１０ａ間のばらつきの有無を判定する判定手段Ｓ１０９とを備えている。
【００５６】
この気筒間ばらつき検出装置では、各気筒１０ａ間のばらつきが有る場合、酸素センサ１６の出力信号を連続的につないだ波形が乱れてしまう（例えば、図３の曲線Ｓ）。他方、各気筒１０ａ間のばらつきが無い場合、酸素センサ１６の出力信号の波形は、全体的に乱れない（例えば、図３の曲線Ｈ）。このため、パラメータ取得手段Ｓ１０７が取得するパラメータＰは、各気筒１０ａ間のばらつきの有無に応じて異なる値となる。このため、判定手段Ｓ１０９は、パラメータＰと第２閾値Ｇ２とに基づいて、各気筒１０ａ間のばらつきの有無を判定することができる。
【００５７】
したがって、実施例１の気筒間ばらつき検出装置は、酸素センサ１６の出力信号を使って各気筒１０ａ間のばらつきの有無を判定でき、その結果、従来と比較して、各気筒１０ａ間のばらつきの有無をより精度良く判定できる。
【００５８】
また、この気筒間ばらつき検出装置において、パラメータＰは、酸素センサ１６の出力信号の波形がリッチ側からリーン側に向けて第１閾値Ｇ１を跨ぐ回数の積算値である。このため、第１閾値Ｇ１を適宜設定することにより、各気筒１０ａ間のばらつきの有無には関係がないノイズを排除しつつ、酸素センサ１６の出力信号の波形の乱れに一層対応するパラメータＰを取得できるので、パラメータＰ及び第２閾値Ｇ２の差異を一層際立たせることができる。また、また、パラメータＰが不必要に大きくなることも抑制できる。このため、この気筒間ばらつき検出装置は、本発明の作用効果を確実に奏することができる。
【００５９】
さらに、この気筒間ばらつき検出装置は、エンジン１０の複数の運転条件にそれぞれ対応する第１閾値Ｇ１及び第２閾値Ｇ２の複数の組み合わせ、すなわち、「マップ」をエンジン制御用電子制御ユニットに記憶しており、ステップＳ１０３において、その「マップ」から現在の運転条件に適した第１閾値Ｇ１及び第２閾値Ｇ２の組み合わせを取得する。このため、この気筒間ばらつき検出装置は、エンジン１０がどのような条件で運転されていても、各気筒１０ａ間のばらつきの有無を的確に判定することができる。
【００６０】
また、この気筒間ばらつき検出装置において、運転条件制御手段１８は、基本噴射量にスイープ係数を乗じることにより、燃料噴射装置１１の燃料噴射量を一定の割合で減少させる。このため、この気筒間ばらつき検出装置は、「空燃比を一定パターンで変化させる」制御を簡略化できるので、運転条件制御手段１８の計算処理効率を向上させることができる。
【００６１】
さらに、この気筒間ばらつき検出装置は、酸素センサ１６としてラムダ型酸素センサを採用しているため、空燃比がリッチ側とリーン側との境界近傍にある際に電圧値が短時間に急勾配で変化する。
【００６２】
このような出力信号を出力する酸素センサ１６を採用する場合でも、パラメータ取得手段Ｓ１０７が取得するパラメータＰは、各気筒１０ａ間のばらつきの有無に応じて異なる値となる。このため、この気筒間ばらつき検出装置は、本発明の作用効果を確実に享受できる。
【実施例２】
【００６３】
実施例２の気筒間ばらつき検出装置は、実施例１の気筒間ばらつき検出装置における「気筒間ばらつき判定」プログラム１７（図２に示すステップＳ１０１〜ステップＳ１１１）のうちのステップＳ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０８を、図４のフローチャートに示すように、ステップＳ２０５、Ｓ２０６、Ｓ２０８に変更し、さらに、ステップＳ２１２、Ｓ２１３を追加したものである。実施例１では、基本噴射量にスイープ係数を乗じることにより、燃料噴射装置１１の燃料噴射量を算出していた。これに対して、実施例２では、上記の変更及び追加により、燃料噴射装置１１の燃料噴射の時間を一定パターンで変化させるようになっている。それ以外は、実施例１の気筒間ばらつき検出装置と同一である。このため、以下、図４に示すフローチャートの変更箇所及び追加箇所について主に説明し、それ以外の構成については説明を省略又は簡略する。
【００６４】
実施例２の気筒間ばらつき検出装置では、エンジン制御用電子制御ユニット内のＣＰＵが「気筒間ばらつき判定」プログラム１７を開始すると、まず、図４のフローチャートに示すステップＳ１０１〜Ｓ１０４において、実施例１で説明した処理を実施する。
【００６５】
ステップＳ１０４からステップＳ２０５に移行すると、ステップ総数Ｘを所定の値に設定する。また、現在のステップ数ｎを１に設定する。ステップ総数Ｘは、１回の気筒間ばらつき判定において、燃料噴射を繰り返す回数を意味する。また、現在のステップ数ｎは、０回からＸ回まで燃料噴射の回数をカウントするための変数である。
【００６６】
次に、ステップＳ２０６において、ｎ番目のステップの燃料噴射を噴射時間ｔ（ｎ）［秒］の間、燃料噴射装置１１に実行させる。各ステップ毎における燃料噴射の時間、すなわち、［ｔ（１）、ｔ（２）、〜、ｔ（Ｘ−１）、ｔ（Ｘ）］［秒］は、空燃比が一定パターンで変化するように予め設定されており、エンジン制御用電子制御ユニットに記憶されている。
【００６７】
次に、ステップＳ１０７に移行して、サンプリング時間（本実施例では、１ミリ秒）毎に取得される酸素センサ１６の出力信号の波形が第１閾値Ｇ１をリッチ側からリーン側に向けて跨ぐ毎にその回数を積算し、その積算値をパラメータＰとする。
【００６８】
次に、ステップＳ２０８に移行して、ｎ番目のステップ中の運転条件フラグが常時「ＯＮ」状態であるか否かを判断する。
【００６９】
ステップＳ２０８において「Ｎｏ」の場合、すなわち、ｎ番目のステップ中に一度でも運転条件フラグが「ＯＦＦ」状態になった場合は各気筒１０ａ間のばらつきを正確に判定できない。このため、ステップＳ１０１に戻って、これまでの処理をキャンセルし、気筒間ばらつき判定をやり直す。
【００７０】
他方、ステップＳ２０８において「Ｙｅｓ」の場合、ステップＳ１０９に移行して、パラメータＰが第２閾値Ｇ２以上であるか否かを判断する。
【００７１】
ステップＳ１０９において「Ｙｅｓ」の場合、ステップＳ１１０に移行して、各気筒１０ａ間のばらつきが有る（「ＮＧ」）と判定する。その後の処理は、実施例１と同様である。
【００７２】
他方、ステップＳ１０９において「Ｎｏ」の場合、ステップＳ２１２に移行して、現在のステップ数ｎ＝ステップ総数Ｘであるか否かを判断する。
【００７３】
ステップＳ２１２において「Ｙｅｓ」の場合、空燃比を一定パターンで変化させる全てのステップが終了したことを意味するので、ステップＳ１１１に移行して、各気筒１０ａ間のばらつきが無い（「ＯＫ」）と判定する。
【００７４】
他方、ステップＳ２１２において「Ｎｏ」の場合、ステップＳ２１３に移行して、現在のステップ数ｎに１を加算する。そして、ステップＳ２０６以降を繰り返す。
【００７５】
こうして、実施例２の気筒間ばらつき検出装置も、実施例１の気筒間ばらつき検出装置と同様に、各気筒１０ａ間のばらつきの有無をより精度良く判定できる。
【００７６】
また、この気筒間ばらつき検出装置では、燃料噴射装置１１の噴射時間ｔ（ｎ）［秒］（ｎ＝１、２、…、Ｘ−１、Ｘ）を各ステップ毎に変化させるので、空燃比を一定パターンで変化させる自由度が増しており、様々な運転条件や酸素センサ１６の特性に対応し易くなっている。
【００７７】
以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００７８】
例えば、実施例１、２のラムダ型酸素センサ１６の代わりに、酸素濃度の変化の全領域に対応して出力信号を発信する全領域型酸素センサを採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は内燃機関及び駆動手段に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１の気筒間ばらつき検出装置を示す概略説明図である。
【図２】実施例１の気筒間ばらつき検出装置に係り、「気筒間ばらつき判定」プログラムのフローチャートである。
【図３】実施例１の気筒間ばらつき検出装置に係り、「気筒間ばらつき判定」プログラムの処理中における各パラメータの遷移を示す説明図である。
【図４】実施例２の気筒間ばらつき検出装置に係り、「気筒間ばらつき判定」プログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１０…内燃機関（エンジン）
１０ａ…気筒
１１…燃料噴射装置
１２…排気マニホールド
１２ａ…排気通路
１２ｂ…排気集合部
１６…酸素濃度検出手段（ラムダ型酸素センサ）
１７…「気筒間ばらつき判定」プログラム
１８…運転条件制御手段
２０…駆動手段
Ｇ１…第１閾値
Ｇ２…第２閾値
Ｄ…増減値
Ｐ…パラメータ
Ｓ１０７…パラメータ取得手段
Ｓ１０９…判定手段
Ｈ、Ｓ…出力信号の波形
【図１】
2010059867.tif 000003
【図２】
2010059867.tif 000004
【図３】
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【図４】
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