(57)【要約】【課題】気筒間ばらつきを反映して気筒別空燃比を好適に算出し、該気筒別空燃比を基に高精度に空燃比制御を実施することを可能とする。【解決手段】目標空燃比設定部２４は、サブＦ／Ｂ部４１と、目標空燃比リッチ化部４２と、目標空燃比切替部４３とを有している。サブＦ／Ｂ部４１では、触媒下流側に設けたＯ2センサ１７の検出信号に基づいて触媒上流側の目標空燃比を可変設定する。目標空燃比切替部４３では、サブＦ／Ｂ部４１で設定した目標空燃比がリッチであることなどを条件として、目標空燃比リッチ化部４２で設定したリッチ目標空燃比を目標空燃比とする。そして、気筒別空燃比推定部２５では、Ａ／Ｆセンサ１３によるセンサ検出値と目標空燃比とに基づいて気筒別空燃比を算出する。【選択図】      図１
2007023917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒に通じる複数の排気通路を集合させ、その排気集合部に空燃比センサを配設した多気筒内燃機関に適用され、前記空燃比センサによるセンサ検出値に基づいて気筒別空燃比を算出する気筒別空燃比算出手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比センサの出力がリッチ出力となる状態下で前記気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比算出の実行を許可する実行制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
排気系を流れる排気を浄化するための触媒装置を設け、該触媒装置の上流側に前記空燃比センサを第１空燃比センサとして設けるとともに、同触媒装置の下流側に第２空燃比センサを設けた内燃機関に適用され、
前記第１空燃比センサにより検出された検出空燃比を目標空燃比に一致させるべく空燃比フィードバック制御を実施する空燃比フィードバック制御手段と、
前記第２空燃比センサの出力を目標出力値に一致させるべく前記目標空燃比を可変設定するサブフィードバック制御手段と、を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記実行制御手段は、前記サブフィードバック制御手段により設定した目標空燃比がリッチであるか否かを判定し、該目標空燃比がリッチである旨判定された場合に、前記気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比算出の実行を許可する請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比の算出に際し、前記目標空燃比を、前記サブフィードバック制御手段による設定値よりもリッチにすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記第１空燃比センサの応答性を判定するセンサ応答性判定手段を備え、
前記気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比の算出に際し、前記第１空燃比センサの応答性が低下していると判定された場合に前記目標空燃比をリッチ化する手段を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記第２空燃比センサの出力がリッチ出力となった場合に、前記目標空燃比のリッチ化を中止することを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記空燃比センサにより検出された検出空燃比を目標空燃比に一致させるべく空燃比フィードバック制御を実施する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記実行制御手段は、前記目標空燃比がリッチであるか否かを判定し、該目標空燃比がリッチである旨判定された場合に、前記気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比算出の実行を許可することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記空燃比センサの応答性を判定するセンサ応答性判定手段を備え、
前記気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比の算出に際し、前記空燃比センサの応答性が低下していると判定された場合に前記目標空燃比をリッチ化する手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記気筒別空燃比算出手段は、前記排気集合部に設けた空燃比センサのセンサ検出値を、前記排気集合部における流入ガスの気筒別空燃比の履歴と前記センサ検出値の履歴とにそれぞれ所定の重みを乗じて加算したものとしてモデル化し、該モデルをもとに気筒別空燃比を算出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項９】
前記モデルを、前記排気集合部におけるガス流入及び混合の一次遅れ要素と、前記空燃比センサの応答による一次遅れ要素とを考慮したものとして構築したことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１０】
カルマンフィルタ型のオブザーバを用い、該オブザーバにより前記気筒別空燃比の算出を実施する請求項８又は９に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気空燃比を検出して目標の空燃比になるように燃料噴射量を制御する空燃比制御装置が提案されているが、多気筒内燃機関の場合、吸気マニホールド形状や吸気バルブの動作などにより、気筒間の吸入空気量にばらつきが生じる。また、気筒毎に燃料噴射弁を設けて個別に燃料噴射を行うＭＰＩ（マルチポイントインジェクション）方式の場合、燃料噴射装置の個体差などから気筒間の燃料量にばらつきが生じる。これらの気筒間ばらつきに起因して燃料噴射量制御の精度悪化が生じるため、例えば特許文献１では、空燃比センサによる空燃比検出時に、実際に検出対象となる排気がどの気筒のものかを特定し、その都度特定された気筒に対して個別に空燃比のフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を実施するようにしていた。
【０００３】
また、特許文献２では、空燃比センサを用いて排気集合部の空燃比を検出するとともに、該当する気筒の排気が空燃比センサに到達するまでの遅れを考慮して該当気筒の燃料供給量を補正するようにしていた。
【０００４】
上記のとおり気筒間ばらつきを解消するため先行技術が各種提案されているが、それら先行技術では以下の問題が生じる。すなわち、空燃比センサとして近年では、リッチからリーンまで広域の空燃比をリニアに検出可能とする、いわゆる全領域空燃比センサが実用化されているが、該空燃比センサでは、リッチ検出時とリーン検出時とで応答性が相違すると考えられる。故に、センサ出力として高応答のセンサ出力と低応答のセンサ出力とが混在し、その点を考慮せずに制御を実施すると気筒間ばらつきを確実に解消することができないといった問題が生じる。なお、センサ応答性を厳しく管理すると、空燃比センサの不具合品が過剰に多くなってしまい、製品コスト面での支障などが生じる。
【特許文献１】特開平８−３３８２８５号公報
【特許文献２】特公平３−３７０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、気筒間ばらつきを反映して気筒別空燃比を好適に算出し、該気筒別空燃比を基に高精度に空燃比制御を実施することを可能とする内燃機関の空燃比制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明において、気筒別空燃比算出手段は、内燃機関の排気集合部に設けられた空燃比センサによるセンサ検出値に基づいて気筒別空燃比を算出する。この場合特に、空燃比センサの出力がリッチ出力となる状態下で気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比算出の実行を許可する。
【０００７】
要するに、空燃比センサは、リッチ検出時の応答性とリーン検出時の応答性とが相違し、一般にリッチ検出時の応答性の方が優れていると考えられる。そのため、リッチ検出時に限定して気筒別空燃比の算出を実行することにより、その算出精度の低下が抑制でき、気筒間ばらつきを反映して気筒別空燃比を好適に算出することが可能となる。したがって、その気筒別空燃比を基に高精度に空燃比制御を実施することができる。また、仮に応答性が低下傾向にある空燃比センサを用いる場合であっても、比較的応答性の良いリッチ側のセンサ出力を用いて気筒別空燃比を好適に算出することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、触媒装置の上流側に第１空燃比センサを設けるとともに、同下流側に第２空燃比センサを設けた内燃機関において、空燃比フィードバック制御手段は、第１空燃比センサにより検出された検出空燃比を目標空燃比に一致させるべく空燃比フィードバック制御を実施する。また、サブフィードバック制御手段は、第２空燃比センサの出力を目標出力値に一致させるべく目標空燃比を可変設定する。そして、サブフィードバック制御手段により設定した目標空燃比がリッチであるか否かを判定し、該目標空燃比がリッチである旨判定された場合に、前記気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比算出の実行を許可する。
【０００９】
つまり、サブフィードバック制御では、第２空燃比センサ（触媒下流側の空燃比センサ）の出力が目標出力値に対してリーンである場合に目標空燃比がリッチとされる。目標空燃比がリッチとされると、第１空燃比センサ（触媒上流側の空燃比センサ）の検出雰囲気がリッチ化され、前述のとおり気筒別空燃比の算出が行われる。この場合、第２空燃比センサは出力の変動が緩慢であり、そのセンサ出力に基づいて設定される目標空燃比はリッチ／リーン間の変動が緩慢なものとなる。故に、現実の触媒上流側の空燃比（第１空燃比センサ出力）を判定パラメータとして気筒別空燃比算出の実行可否を判定するよりも、サブフィードバック制御手段により設定した目標空燃比を判定パラメータとして気筒別空燃比算出の実行可否を判定する方が、気筒別空燃比を好適に算出することができると考えられる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、気筒別空燃比の算出時において、目標空燃比を前記サブフィードバック制御手段による設定値よりもリッチにする。これにより、第１空燃比センサのガス雰囲気をより確実にリッチ状態とすることができる。つまり、気筒別空燃比の算出期間内において、第１空燃比センサの出力をリッチ出力のまま保持することができる。またこの場合、前述したように気筒別空燃比の算出は、目標空燃比（サブフィードバック制御における目標空燃比）がリッチである時に行われ、目標空燃比をより一層リッチ化したとしても排気エミッションへの悪影響はないと考えられる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、第１空燃比センサの応答性を判定する。そして、気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比の算出に際し、第１空燃比センサの応答性が低下していると判定された場合に目標空燃比をリッチ化する。応答性が低下した空燃比センサの場合、リーンでは検出精度が確保できないが、リッチでは検出精度が確保できることが考えられる。かかる場合において、センサ応答性の低下に伴いリーン空燃比の検出精度が低下していても、目標空燃比のリッチ化により空燃比センサの出力をリッチ出力とし、そのリッチ出力により気筒別空燃比を好適に算出することができる。
【００１２】
請求項５に記載したように、第２空燃比センサの出力がリッチ出力となった場合に、前記目標空燃比のリッチ化を中止すると良い。触媒下流側の空燃比がリッチとなり、それに伴い第２空燃比センサの出力がリッチ出力となった場合には、目標空燃比のリッチ化により排気エミッションが悪化するおそれがあるが、本請求項の発明によれば、排気エミッションの悪化が抑制できる。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、空燃比フィードバック制御のための目標空燃比がリッチであるか否かを判定し、該目標空燃比がリッチである旨判定された場合に、前記気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比算出の実行を許可する。この場合、現実の空燃比（空燃比センサ出力）を判定パラメータとして気筒別空燃比算出の実行可否を判定するよりも、目標空燃比を判定パラメータとして気筒別空燃比算出の実行可否を判定する方が、気筒別空燃比を好適に算出することができると考えられる。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、空燃比センサの応答性を判定する。そして、気筒別空燃比算出手段による気筒別空燃比の算出に際し、空燃比センサの応答性が低下していると判定された場合に目標空燃比をリッチ化する。応答性が低下した空燃比センサの場合、リーンでは検出精度が確保できないが、リッチでは検出精度が確保できることがあると考えられる。かかる場合において、センサ応答性の低下に伴いリーン空燃比の検出精度が低下していても、目標空燃比のリッチ化により空燃比センサの出力をリッチ出力とし、そのリッチ出力により気筒別空燃比を好適に算出することができる。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、空燃比センサ（請求項２では第１空燃比センサ）のセンサ検出値を、排気集合部における流入ガスの気筒別空燃比の履歴と前記センサ検出値の履歴とにそれぞれ所定の重みを乗じて加算したものとしてモデル化し、該モデルをもとに気筒別空燃比を算出（推定）することとしている。かかる構成によれば、排気集合部におけるガスの流入及び混合に着目したモデルを用いることになるため、当該排気集合部のガス交換挙動を反映して気筒別空燃比が算出できる。また、センサ検出値をその過去の値から予測するモデル（自己回帰モデル）を用いることから、有限の燃焼履歴（燃焼空燃比）を用いる構成等とは異なり、精度向上を図る上で履歴を増やすことを要しない。その結果、簡単なモデルを用いることでモデリングの複雑さを解消し、しかも気筒別空燃比を精度良く算出することができるようになる。
【００１６】
排気集合部におけるガスの流入及び混合といったガス交換では、排気集合部におけるガス流入及び混合の一次遅れ要素と空燃比センサの応答による一次遅れ要素とが存在する。かかる場合、請求項９に記載したように、前記モデルを、排気集合部におけるガス流入及び混合の一次遅れ要素と、空燃比センサの応答による一次遅れ要素とを考慮したものとして構築することで、良好なるモデル化が可能となる。
【００１７】
請求項１０に記載の発明では、カルマンフィルタ型のオブザーバを用い、該オブザーバにより前記気筒別空燃比の算出を実施することとしている。カルマンフィルタを用いることにより対ノイズ性能が向上し、気筒別空燃比の算出精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、多気筒内燃機関である車載４気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築し、当該制御システムにおいてはエンジン制御用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施することとしている。先ずは、図１を用いて本制御システムの主要な構成を説明する。
【００１９】
図１において、エンジン１０の吸気ポート近傍には気筒毎に電磁駆動式の燃料噴射弁１１が取り付けられている。燃料噴射弁１１からエンジン１０に燃料が噴射供給されると、各気筒の吸気ポートでは吸入空気と燃料噴射弁１１による噴射燃料とが混合されて混合気が形成され、この混合気が吸気バルブ（図示略）の開放に伴い各気筒の燃焼室に導入されて燃焼に供される。
【００２０】
エンジン１０で燃焼に供された混合気は、排気バルブ（図示略）の開放に伴い排気として排気マニホールド１２を介して排出される。排気マニホールド１２は気筒毎に分岐した分岐部１２ａとそれら各分岐部１２ａを集合させた排気集合部１２ｂとよりなり、排気集合部１２ｂには混合気の空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサ１３が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１３は広域の空燃比をリニアに検出可能な、いわゆる全領域空燃比センサである。当該センサの構成については周知であるためここでは詳細な説明を省略するが、略述すれば、Ａ／Ｆセンサ１３はジルコニア等の固体電解質層とそれを挟むように配される一対の電極層（排気側電極、大気側電極）とを有しており、排気側電極の外側には拡散抵抗層が設けられている。そして、電極間を伝導する酸素イオン量に応じて排気中の酸素濃度（すなわち空燃比）が検出される。
【００２１】
また、排気マニホールド１２の下流には排気管１５が接続され、その排気管１５には三元触媒１６が設けられている。排気管１５において三元触媒１６の下流側にはＯ2センサ１７が設けられている。Ｏ2センサ１７は、排気管１５を通過する排気中（ここでは特に触媒下流側の排気中）の酸素濃度に応じて起電力信号を出力するものであり、理論空燃比（ストイキ）を境として空燃比がリッチかリーンかに応じて異なる起電力信号を出力する。具体的には、触媒下流側の空燃比がリッチであれば、起電力信号（Ｏ2センサ出力）は約１Ｖとなり、同空燃比がリーンであれば、起電力信号（Ｏ2センサ出力）は０Ｖとなる。なお、Ａ／Ｆセンサ１３は「第１空燃比センサ」に相当し、Ｏ2センサ１７は「第２空燃比センサ」に相当する。
【００２２】
図示は省略するが、本制御システムでは、前記したＡ／Ｆセンサ１３やＯ2センサ１７以外にも吸気管負圧を検出する吸気管負圧センサ、エンジン水温を検出する水温センサ、エンジンの所定クランク角毎にクランク角信号を出力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、Ａ／Ｆセンサ１３やＯ2センサ１７の検出信号と同様、各種センサの検出信号もエンジンＥＣＵに適宜入力されるようになっている。
【００２３】
本制御システムでは、Ａ／Ｆセンサ１３の検出信号に基づいて空燃比が算出され、その算出値が目標値に一致するよう気筒毎の燃料噴射量がＦ／Ｂ（フィードバック）制御される。空燃比Ｆ／Ｂ制御の基本構成を図１で説明すれば、空燃比偏差算出部２１では、Ａ／Ｆセンサ１３の検出信号から算出した検出空燃比と別途設定した目標空燃比との偏差が算出され、空燃比Ｆ／Ｂ制御部２２では、その偏差に基づいて空燃比補正係数が算出される。そして、噴射量算出部２３では、エンジン回転数やエンジン負荷（例えば吸気管負圧）等に基づいて算出されたベース噴射量や前記空燃比補正係数などから最終噴射量が算出され、その最終噴射量により燃料噴射弁１１が制御される。この制御の流れは従来の空燃比Ｆ／Ｂ制御と同様である。
【００２４】
また、空燃比Ｆ／Ｂ制御に際しては、いわゆるサブＦ／Ｂ制御が実施されるようになっている。このサブＦ／Ｂ制御は、触媒下流側の空燃比を目標値（例えば理論空燃比付近）に一致させるための制御であり、触媒下流側に設けたＯ2センサ１７の検出信号に基づいて触媒上流側の目標空燃比を可変設定する。すなわち、目標空燃比設定部２４では、Ｏ2センサ１７の検出信号に基づいて触媒下流側の空燃比がリッチかリーンかを判定し、その判定結果に基づいて目標空燃比を適宜設定する。ただし、目標空燃比設定部２４の詳細は後述する。
【００２５】
上述した空燃比Ｆ／Ｂ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、現実には気筒毎に空燃比がばらつくため、本実施の形態では、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値から気筒別空燃比を求め、その気筒別空燃比に基づいて気筒別空燃比制御を実施する。その詳細を以下に説明する。
【００２６】
図１に示すように、空燃比偏差算出部２１で算出した空燃比偏差は気筒別空燃比推定部２５に入力され、この気筒別空燃比推定部２５において気筒別空燃比が推定される。気筒別空燃比推定部２５では、排気マニホールド１２の排気集合部１２ｂにおけるガス交換に着目して、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値を、排気集合部１２ｂにおける流入ガスの気筒別空燃比の履歴とＡ／Ｆセンサ１３の検出値の履歴とにそれぞれ所定の重みを乗じて加算したものとしてモデル化し、該モデルをもとに気筒別空燃比を推定することとしている。また、オブザーバとしてはカルマンフィルタを用いている。
【００２７】
より具体的には、排気集合部１２ｂにおけるガス交換のモデルを次の（１）式にて近似する。（１）式中、ｙｓはＡ／Ｆセンサ１３の検出値、ｕは排気集合部１２ｂに流入するガスの空燃比、ｋ１〜ｋ４は定数である。
【００２８】
【数１】
2007023917.tif 000003
排気系では、排気集合部１２ｂにおけるガス流入及び混合の一次遅れ要素と、Ａ／Ｆセンサ１３の応答による一次遅れ要素とが存在する。そこで、（１）式では、これらの遅れ要素を考慮して過去２回分の履歴を参照することとしている。
【００２９】
上記（１）式を状態空間モデルに変換すると、次の（２）式が得られる。（２）式中、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはモデルのパラメータ、ＹはＡ／Ｆセンサ１３の検出値、Ｘは状態変数としての気筒別空燃比、Ｗはノイズである。
【００３０】
【数２】
2007023917.tif 000004
更に、上記（２）式によりカルマンフィルタを設計すると、次の（３）式が得られる。（３）式中、Ｘ＾（エックスハット）は推定値としての気筒別空燃比、Ｋはカルマンゲインである。Ｘ＾（ｋ＋１｜ｋ）の表記は時間ｋの推定値により時間ｋ＋１の推定値を求めることを表す。
【００３１】
【数３】
2007023917.tif 000005
以上のように、気筒別空燃比推定部２５をカルマンフィルタ型オブザーバにて構成することにより、燃焼サイクルの進行に伴い気筒別空燃比が順次推定できる。なお、図１の構成では、空燃比偏差を気筒別空燃比推定部２５の入力としており、上記（３）式において出力Ｙが空燃比偏差に置き換えられる。
【００３２】
また、基準空燃比算出部２６では、気筒別空燃比推定部２５で推定した気筒別空燃比に基づいて基準空燃比を算出する。ここでは、気筒別空燃比の全気筒平均（本実施の形態では第１〜第４気筒の平均値）を基準空燃比としており、新たに気筒別空燃比が算出される度に基準空燃比が更新される。気筒別空燃比偏差算出部２７では、気筒別空燃比と基準空燃比との偏差（気筒別空燃比偏差）を算出する。
【００３３】
気筒別空燃比制御部２８では、気筒別空燃比偏差算出部２７で算出した偏差に基づいて気筒別補正量を算出し、その気筒別補正量により各気筒の最終噴射量を補正する。気筒別空燃比制御部２８のより詳しい構成を図２で説明する。
【００３４】
図２において、気筒毎に算出された気筒別空燃比偏差（図１の気筒別空燃比偏差算出部２７の出力）は、第１〜第４の各気筒毎の補正量算出部３１，３２，３３，３４にそれぞれ入力される。各補正量算出部３１〜３４では、気筒別空燃比偏差に基づいて気筒間の空燃比ばらつきが解消されるように、すなわち、該当する気筒の気筒別空燃比が基準空燃比に一致するようにして気筒別補正量を算出する。このとき、各気筒の補正量算出部３１〜３４で算出した気筒別補正量は全て補正量平均値算出部３５に取り込まれ、第１気筒〜第４気筒の各気筒別補正量の平均値が算出される。そして、その補正量平均値により第１気筒〜第４気筒の各気筒別補正量が減量補正される。結果この補正後の気筒別補正量により各気筒の最終噴射量が補正される。
【００３５】
ここで、目標空燃比設定部２４について説明する。目標空燃比設定部２４は、サブＦ／Ｂ部４１と、目標空燃比リッチ化部４２と、目標空燃比切替部４３とを有している。サブＦ／Ｂ部４１では、触媒下流側に設けたＯ2センサ１７の検出信号（Ｏ2センサ出力）に基づいて触媒上流側の目標空燃比を可変設定することとしており、その概要を図３のタイムチャートで説明する。なお以下の説明では便宜上、サブＦ／Ｂ制御により設定される目標空燃比を「サブＦ／Ｂ目標空燃比」と称する。図３において、ＶｔｈはＯ2センサ出力のリッチ／リーン判定値である。
【００３６】
図３に示すように、Ｏ2センサ出力は周期的にリッチ出力とリーン出力とで切り替わり、その切り替わりに応じてサブＦ／Ｂ目標空燃比のスキップ処理と積分処理とが行われる。例えば、タイミングｔ１でＯ2センサ出力がリッチ→リーンに切り替わると、サブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチ側にスキップされ、その後リッチ化方向への積分処理が行われる。また、タイミングｔ２でＯ2センサ出力がリーン→リッチに切り替わるとサブＦ／Ｂ目標空燃比がリーン側にスキップされ、その後リーン化方向への積分処理が行われる。
【００３７】
ところで、Ａ／Ｆセンサ１３は、リッチ検出時とリーン検出時とで応答性が相違し、一般にはリッチ検出時の方が応答性が良いものとなっている。そのため本実施の形態では、気筒別空燃比制御の精度を高めるべく、Ａ／Ｆセンサ１３によるリッチ検出時にのみ気筒別空燃比の算出を実施することとし、さらにその気筒別空燃比の算出に際し、目標空燃比をあらかじめ定めたリッチ目標空燃比に切り替えるようにしている。そのための構成として、目標空燃比リッチ化部４２と目標空燃比切替部４３とを設けている。
【００３８】
この場合、目標空燃比切替部４３では、
（１）エンジンの暖機が完了していること、
（２）エンジン運転状態が所定の実行条件成立状態にあること、
（３）サブＦ／Ｂ部４１で設定したサブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチであること、
などを条件として、それら各条件が全て成立するか否かを判定する。そして、それら全条件が成立した場合において、目標空燃比リッチ化部４２で設定したリッチ目標空燃比を目標空燃比とする。また、上記の各条件のいずれかが不成立の場合、サブＦ／Ｂ部４１で設定したサブＦ／Ｂ目標空燃比を目標空燃比とする。
【００３９】
ちなみに、サブＦ／Ｂ制御により目標空燃比がリッチ側及びリーン側に振られる振幅量はストイキに対して約１％程度（目標λ＝１±０．０１程度）であるのに対し、リッチ目標空燃比はストイキに対して２〜３％程度（目標λ＝１±０．０２〜０．０３程度）となっている。
【００４０】
なお、目標空燃比リッチ化部４２においてリッチ目標空燃比をエンジン回転速度や負荷等に基づいて可変設定することも可能である。この場合、高回転又は高負荷であるほどリッチ度合を小さくすると良い。また、エンジン運転状態等に基づいて目標空燃比のベース値を設定するベース目標空燃比設定部を設け、サブＦ／Ｂ部４１では、目標空燃比のベース値に対してＯ2センサ出力に基づく補正を実施する構成であっても良い。
【００４１】
上述した空燃比偏差算出部２１、空燃比Ｆ／Ｂ制御部２２、噴射量算出部２３、目標空燃比設定部２４、気筒別空燃比推定部２５、基準空燃比算出部２６、気筒別空燃比偏差算出部２７及び気筒別空燃比制御部２８は、エンジンＥＣＵ内のマイクロコンピュータにより実現される。
【００４２】
次に、エンジンＥＣＵによる気筒別空燃比推定処理の一連の流れを説明する。図４は、気筒別空燃比推定処理を示すフローチャートであり、本処理は所定のクランク角度毎（本実施の形態では３０°ＣＡ毎）にエンジンＥＣＵにより実行される。
【００４３】
図４において、まずステップＳ１１０では、気筒別空燃比推定を許可又は禁止するための実行条件判定処理を実施する。実行条件判定処理を図５に基づいて詳しく説明すれば、ステップＳ１１１では、Ａ／Ｆセンサ１３が使用可能な状態であるか否かを判定する。具体的には、Ａ／Ｆセンサ１３が活性化していること、フェイルしていないこと等を判定する。また、ステップＳ１１２では、エンジン水温が所定温度（例えば７０℃）以上であるか否かを判定する。そして、Ａ／Ｆセンサ１３が使用可能であり且つエンジン水温が所定温度以上であれば、ステップＳ１１３に進む。
【００４４】
ステップＳ１１３，Ｓ１１４では、回転速度とエンジン負荷（例えば吸気管負圧）とをパラメータとする運転領域マップを参照し、今現在のエンジン運転状態が実行領域にあるかどうかを判定する。このとき、高回転域又は低負荷域では気筒別空燃比の推定が困難である、又は推定値の信頼性が低いと考えられるため、かかる運転領域で気筒別空燃比推定が禁止されるようにして、図示の如く実行領域が設定されている。
【００４５】
今現在のエンジン運転状態が実行領域にあれば、ステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では、サブＦ／Ｂ目標空燃比（Ｏ2センサ出力のリッチ／リーンに基づいて設定された目標空燃比）がリッチであるか否かを判定する。そして、サブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチであればステップＳ１１６に進み、気筒別空燃比推定の実行を許可又は禁止するための実行フラグをＯＮする。
【００４６】
また、Ａ／Ｆセンサ１３が使用不可の場合、エンジン水温が所定温度未満である場合、エンジン運転状態が所定領域にない場合、又はサブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチでない場合にはステップＳ１１７に進み、実行フラグをＯＦＦする。こうして実行フラグをＯＮ又はＯＦＦした後元の図４のルーチンに戻る。なお、上記の各条件に加えて、エンジン回転速度の変動量が所定範囲内であること、エンジン負荷の変動量が所定範囲内であることを判定し、その判定結果に応じて実行フラグをセットすることも可能である。
【００４７】
図４の説明に戻り、ステップＳ１２０では、実行フラグがＯＮであるか否かを判定し、実行フラグがＯＦＦであればステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、サブＦ／Ｂ目標空燃比を目標空燃比として設定する。また、実行フラグがＯＮであればステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０では、所定のリッチ空燃比であるリッチ目標空燃比を目標空燃比として設定する。
【００４８】
その後、ステップＳ１５０では、気筒別空燃比推定を行うための基準クランク角度を設定する。具体的には、エンジン負荷（例えば吸気管負圧）をパラメータとするマップを参照し、その都度のエンジン負荷に応じて基準クランク角度を設定する。当該マップでは、低負荷域で基準クランク角度が遅角側にシフトされるようになっている。つまり、低負荷域では排気流速が遅くなることが考えられ、故にその遅延分に合わせて基準クランク角度が設定される。
【００４９】
基準クランク角度は、気筒別空燃比の推定に用いるＡ／Ｆセンサ値を取得するための基準角度位置であり、これはエンジン負荷に応じて変動する。図６で説明すれば、Ａ／Ｆセンサ値は気筒間の個体差等により変動し、クランク角に同期した所定パターンとなる。この変動パターンはエンジン負荷が小さい場合に遅角側にシフトする。例えば図６のａ，ｂ，ｃ，ｄの各タイミングでＡ／Ｆセンサ値を取得したい場合に、負荷変動が生じるとＡ／Ｆセンサ値が本来欲しい値からずれるが、上記の通り基準クランク角度が可変設定されることにより最適なタイミングでＡ／Ｆセンサ値が取得できる。ただし、Ａ／Ｆセンサ値を取り込むこと（例えばＡ／Ｄ変換すること）自体は、必ずしも上記基準クランク角度のタイミングに限定されず、この基準クランク角度よりも短い間隔で実施される構成であっても良い。
【００５０】
その後、基準クランク角度であること（ステップＳ１６０がＹＥＳであること）を条件にステップＳ１７０に進み、気筒別空燃比を推定する。このとき、Ａ／Ｆセンサ１３の検出信号から算出された空燃比（実空燃比）を読み込むとともに、該読み込んだ空燃比に基づいて気筒別空燃比を推定する。気筒別空燃比の推定手法については既述の通りである。
【００５１】
気筒別空燃比の推定が完了すると、図１等で説明したように、全気筒分の気筒別空燃比の推定値を基にその平均値が算出され、その平均値が基準空燃比とされる。そして、気筒別空燃比と基準空燃比との差に応じて気筒毎に気筒別補正量が算出されるとともに、この気筒別補正量を用いて気筒毎に最終噴射量が補正される。
【００５２】
図７は、気筒別空燃比推定の実施態様をより具体的に説明するためのタイムチャートである。図７において、（ａ）はＯ2センサ出力を、（ｂ）はサブＦ／Ｂ目標空燃比を、（ｃ）は最終の目標空燃比を、（ｄ）は気筒別空燃比の推定実行条件の成否を、それぞれ示している。なお前記図３で説明したように、Ｏ2センサ出力は周期的にリッチ出力とリーン出力とで切り替わり、その切り替わりに応じてサブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチ側及びリーン側に切り替えられるようになっている。
【００５３】
さて、図７では、タイミングｔ１１でＯ2センサ出力がリーン出力に切り替わり、サブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチに移行する。その後、タイミングｔ１２では気筒別空燃比の推定実行条件が成立し、タイミングｔ１２〜ｔ１３の期間において気筒別空燃比が推定される。この推定実行条件は、前述したとおりエンジン運転状態が所定の条件成立状態にあること、サブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチであることなどを含むものである。実行条件成立の期間（ｔ１２〜ｔ１３）では、目標空燃比がサブＦ／Ｂ目標空燃比よりもリッチ化され、その状態で気筒別空燃比の推定が行われる。その後、タイミングｔ１３で前記実行条件が不成立になると、気筒別空燃比の推定が停止される。タイミングｔ１４では、Ｏ2センサ出力がリッチ出力に切り替わり、それに伴いサブＦ／Ｂ目標空燃比がリーンに移行する。
【００５４】
その後、タイミングｔ１５では再びＯ2センサ出力がリーン出力に切り替わり、サブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチに移行する。そして、タイミングｔ１５以降も同様に、気筒別空燃比の推定実行条件が成立する期間内において目標空燃比がリッチ化され、その状態で気筒別空燃比の推定が行われる。
【００５５】
目標空燃比がリッチ化された状態では、Ａ／Ｆセンサ１３によりリッチガスが検出される。このとき、仮にＡ／Ｆセンサ１３として応答性が低下していても、比較的応答性の高いリッチ出力のみを用いて気筒別空燃比の推定が行われる。故に、気筒別空燃比の算出精度の低下が抑制される。
【００５６】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５７】
サブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチである旨判定された場合に気筒別空燃比算出の実行を許可する構成としたため、Ａ／Ｆセンサ１３のリーン側の出力応答性が低下しても、気筒間ばらつきを反映して気筒別空燃比を好適に算出することができる。したがって、その気筒別空燃比を基に高精度に空燃比制御を実施することができる。また、仮に応答性が低下傾向にあるＡ／Ｆセンサ１３を用いる場合であっても、比較的応答性の良いリッチ側のセンサ出力を用いることにより気筒別空燃比を好適に算出することができる。
【００５８】
本実施の形態の場合、少なくともリッチ側のセンサ応答性が確保されていれば、気筒別空燃比が好適に算出できるため、規格外として破棄されるＡ／Ｆセンサ１３を減らすことができる。故に、コストの削減も可能となる。
【００５９】
また、触媒下流側のＯ2センサ出力は変動が比較的緩慢であり、そのＯ2センサ出力に基づいて設定されるサブＦ／Ｂ目標空燃比はリッチ／リーン間の変動が緩慢なものとなる。故に、Ａ／Ｆセンサ１３の出力（検出空燃比）を判定パラメータとして気筒別空燃比算出の実行可否を判定するよりも、サブＦ／Ｂ目標空燃比を判定パラメータとして気筒別空燃比算出の実行可否を判定する方が、気筒別空燃比を好適に算出することができると考えられる。
【００６０】
気筒別空燃比の算出時には、目標空燃比をサブＦ／Ｂ目標空燃比よりもリッチにするようにしたため、Ａ／Ｆセンサ１３のガス雰囲気をより確実にリッチ状態とすることができる。つまり、気筒別空燃比を算出する期間内において、Ａ／Ｆセンサ１３の出力をリッチ出力のまま保持することができる。このとき、本来リッチ化すべき状態であるため、目標空燃比をより一層リッチ化したとしても排気エミッションへの悪影響はないと考えられる。
【００６１】
排気集合部１２ｂにおけるガス流入及び混合に基づき構築したモデルを用いて気筒別空燃比を推定するようにしたため、当該排気集合部１２ｂのガス交換挙動を反映して気筒別空燃比が算出できる。また、当該モデルは、Ａ／Ｆセンサ１３の検出値をその過去の値から予測するモデル（自己回帰モデル）であることから、有限の燃焼履歴（燃焼空燃比）を用いる従来構成とは異なり、精度向上を図る上で履歴を増やすことを要しない。その結果、簡単なモデルを用いることでモデリングの複雑さを解消し、しかも気筒別空燃比を精度良く算出することができるようになる。その結果、ひいては空燃比制御の制御性が向上する。
【００６２】
気筒別空燃比の推定にカルマンフィルタ型のオブザーバを用いたため、対ノイズ性能が向上し、気筒別空燃比の推定精度が向上する。
【００６３】
また、空燃比Ｆ／Ｂ制御において、気筒別空燃比（推定値）に基づいて気筒間の空燃比ばらつき量としての気筒別空燃比偏差を算出し、該算出した気筒別空燃比偏差に応じて該当する気筒毎に気筒別補正量を算出する構成としたため、気筒間の空燃比ばらつき量による空燃比制御誤差を減じることができ、精度の良い空燃比制御が実現できる。
【００６４】
気筒別補正量の算出においては、気筒別補正量の全気筒平均値を算出してこの全気筒平均値だけ各気筒毎の気筒別補正量を減算補正するようにしたため、通常の空燃比Ｆ／Ｂ制御との干渉が回避できる。つまり、通常の空燃比Ｆ／Ｂ制御では、排気集合部１２ｂにおける空燃比検出値が目標値に一致するよう空燃比制御が実施されるのに対し、気筒別空燃比制御では気筒間の空燃比ばらつきを吸収するよう空燃比制御が実施される。
【００６５】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について上記第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。本実施の形態は、気筒別空燃比の算出に際し、Ａ／Ｆセンサ１３の応答性を検出しその検出結果に基づいて目標空燃比の設定を行うものである。
【００６６】
図８は、本実施の形態におけるエンジン制御システムの概要を示す図面である。図８では、前記図１との相違点として、センサ応答性検出部５１を設けており、このセンサ応答性検出部５１によりＡ／Ｆセンサ１３の応答性が検出される。ここで、センサ応答性検出部５１では、目標空燃比をステップ的に変化させた時に所定の応答変化が現れるまでの経過時間（応答時間）を計測し、その経過時間に基づいてセンサ応答性が早いか遅いかを判定する。そして、目標空燃比切替部４３では、応答性検出部５１による検出結果に基づいて目標空燃比の切替を実行する。
【００６７】
図９は、本実施の形態における気筒別空燃比推定処理を示すフローチャートであり、本処理は前記図４に置き換えてエンジンＥＣＵにより実行される。
【００６８】
図９において、まずステップＳ２１０では、気筒別空燃比推定を許可又は禁止するための実行条件判定処理を実施する。実行条件判定処理を図１０に基づいて説明する。なお図１０のステップＳ２１１〜Ｓ２１４は、前記図５のステップＳ１１１〜Ｓ１１４と同様の処理である。つまり、ステップＳ２１１では、Ａ／Ｆセンサ１３が使用可能な状態であるか否かを判定する（活性化判定、フェイル判定を行う）。また、ステップＳ２１２では、エンジン水温が所定温度（例えば７０℃）以上であるか否かを判定する。ステップＳ２１３，Ｓ２１４では、回転速度とエンジン負荷（例えば吸気管負圧）とをパラメータとする運転領域マップを参照し、今現在のエンジン運転状態が実行領域にあるかどうかを判定する。
【００６９】
そして、Ａ／Ｆセンサ１３が使用可能状態であること、エンジン暖機後であること、エンジン運転状態が実行領域にあることの各条件が全て成立した場合にステップＳ２１５に進み、気筒別空燃比推定の実行を許可又は禁止するための実行フラグをＯＮする。上記の各条件のいずれかが不成立の場合にはステップＳ２１６に進み、実行フラグをＯＦＦする。こうして実行フラグをＯＮ又はＯＦＦした後元の図９のルーチンに戻る。
【００７０】
図９の説明に戻り、ステップＳ２２０では、実行フラグがＯＮであるか否かを判定し、実行フラグがＯＦＦであればステップＳ２３０に進む。ステップＳ２３０では、サブＦ／Ｂ目標空燃比を目標空燃比として設定する。
【００７１】
また、実行フラグがＯＮであればステップＳ２４０に進む。ステップＳ２４０では、Ａ／Ｆセンサ１３の応答性検出が完了しているか否かを判定する。センサ応答性検出が完了していない場合、ステップＳ２５０に進み、センサ応答性検出処理を行うべく応答性検出用の目標空燃比を設定する。この応答性検出用の目標空燃比は、あらかじめ定められた空燃比の設定パターンに基づいて設定され、例えばリッチ空燃比→弱リーン空燃比→強リーン空燃比の順に切り替えられるようになっている。
【００７２】
センサ応答性検出が完了している場合にはステップＳ２６０に進む。ステップＳ２６０では、センサ応答性検出の結果に基づき、Ａ／Ｆセンサ１３の応答性が低下しているか否かを判定する。Ａ／Ｆセンサ１３の応答性が低下していない場合、ステップＳ２３０に進み、サブＦ／Ｂ目標空燃比を目標空燃比として設定する。また、Ａ／Ｆセンサ１３の応答性が低下している場合、ステップＳ２７０に進み、今現在のＯ2センサ出力がリーン出力であるか否かを判定する。そして、Ｏ2センサ出力がリッチ出力であればステップＳ２３０に進み、サブＦ／Ｂ目標空燃比を目標空燃比として設定する。
【００７３】
つまり、Ａ／Ｆセンサ１３の応答性が低下していない場合には、センサ出力がリッチ出力／リーン出力のいずれであっても気筒別空燃比が好適に算出できるため、目標空燃比のリッチ化が行われない。また、Ｏ2センサ出力がリッチ出力である場合には、排気エミッション悪化を防止するため、目標空燃比のリッチ化が行われない。
【００７４】
Ｏ2センサ出力がリーン出力であればステップＳ２８０に進み、所定のリッチ空燃比であるリッチ目標空燃比を目標空燃比として設定する。このとき、リッチ目標空燃比は、ストイキに対して２〜３％リッチ化した空燃比値である。
【００７５】
その後、ステップＳ２９０では、気筒別空燃比推定を行うための基準クランク角度を設定する（前記図４のステップＳ１５０と同様）。そして、基準クランク角度であること（ステップＳ３００がＹＥＳであること）を条件にステップＳ３１０に進み、気筒別空燃比を推定する。このとき、Ａ／Ｆセンサ１３の検出信号から算出された空燃比（実空燃比）を読み込むとともに、該読み込んだ空燃比に基づいて気筒別空燃比を推定する。気筒別空燃比の推定手法については既述の通りである。
【００７６】
図１１は、本実施の形態における気筒別空燃比推定の実施態様をより具体的に説明するためのタイムチャートである。図１１において、（ａ）は気筒別空燃比の推定実行条件の成否を、（ｂ）はセンサ応答性処理の実施状態を、（ｃ）はセンサ応答性の検出結果を、（ｄ）はＯ2センサ出力を、（ｅ）は空燃比の挙動を、それぞれ示している。図１１では、Ａ／Ｆセンサ１３の応答性が低下した場合の制御動作を示しており、（ｅ）の空燃比の挙動として、目標空燃比の推移を二点鎖線で、応答性が低下したＡ／Ｆセンサによる検出空燃比の推移を実線で示している。また比較のために、応答性が低下していないＡ／Ｆセンサによる検出空燃比の推移を点線で示している。このとき、元々リッチ出力よりもリーン出力の方が応答性が低いものとなっているが、特に本事例ではリーン出力のみ応答性がより低下したものとなっている。
【００７７】
図１１において、タイミングｔ２１では気筒別空燃比の推定実行条件が成立し、その時点でＡ／Ｆセンサ１３の応答性検出が未完であるため、センサ応答性検出処理が実行される。タイミングｔ２１〜ｔ２３の期間がセンサ応答性検出処理の実行期間であり、当該期間内において所定の設定パターンにより目標空燃比の設定が行われる。つまり、タイミングｔ２１以降、目標空燃比がリッチ空燃比→弱リーン空燃比→強リーン空燃比の順に切り替えられる。このとき、目標空燃比が弱リーン空燃比→強リーン空燃比にステップ的に切り替えられるタイミングｔ２２を起点として、Ａ／Ｆセンサ１３による検出空燃比が所定の応答性判定レベル（図のＫＡ）に到達するまでの応答時間が計測され、その計測結果に基づいてセンサ応答が早いか遅いかが判定される。図示の事例では、応答性が低下していないＡ／Ｆセンサの場合、応答時間がＴ１であるのに対し、応答性が低下したＡ／Ｆセンサの場合、応答時間がＴ２となっている。
【００７８】
タイミングｔ２３では、センサ応答性検出処理が完了し、その時点でセンサ応答性が遅いと判定される。また、同タイミングｔ２３では、Ｏ2センサ出力がリーン出力となっている。これにより、目標空燃比がリッチ目標空燃比に切り替えられ、タイミングｔ２３〜ｔ２４の期間において気筒別空燃比が推定される。
【００７９】
以上詳述した第２の実施の形態によれば、気筒別空燃比の算出に際し、Ａ／Ｆセンサ１３の応答性が低下していると判定された場合に目標空燃比をリッチ化するようにした。つまり、応答性が低下したＡ／Ｆセンサの場合、リーンでは検出精度が確保できないが、リッチでは検出精度が確保できることがあると考えられる。かかる場合において、センサ応答性の低下に伴いリーン空燃比の検出精度が低下していても、目標空燃比のリッチ化によりＡ／Ｆセンサ出力をリッチ出力とし、そのリッチ出力により気筒別空燃比を好適に算出することができる。
【００８０】
Ｏ2センサ出力がリッチ出力となった場合に目標空燃比のリッチ化を中止するようにしたため、排気エミッションの悪化が抑制できる。
【００８１】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００８２】
上記実施の形態では、目標空燃比設定部２４の目標空燃比切替部４３において（図１参照）、気筒別空燃比の推定実行条件に基づいてサブＦ／Ｂ部４１によるサブＦ／Ｂ目標空燃比と目標空燃比リッチ化部４２によるリッチ目標空燃比とを択一的に切り替える構成としたが、これを変更する。例えば、気筒別空燃比の推定実行条件に基づいてサブＦ／Ｂ部４１によるサブＦ／Ｂ目標空燃比をリッチ側に補正する目標空燃比補正部を設け、該補正部により目標空燃比をリッチ化するようにしても良い。
【００８３】
上記第１の実施の形態では、空燃比の制御手法としてサブＦ／Ｂ制御を採用し、サブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチかどうかを判定するとともに、該サブＦ／Ｂ目標空燃比がリッチである場合に気筒別空燃比の算出を実行する構成としたが、これを変更する。例えば、サブＦ／Ｂ制御を実施しない構成とする。そして、エンジン運転状態に応じて目標空燃比を設定し、その目標空燃比がリッチかどうかを判定するとともに、該目標空燃比がリッチである場合に気筒別空燃比の算出を実行する。この場合、現実の空燃比（Ａ／Ｆセンサ出力）を判定パラメータとして気筒別空燃比算出の実行可否を判定するよりも、目標空燃比を判定パラメータとして気筒別空燃比算出の実行可否を判定する方が、気筒別空燃比を好適に算出することができる。
【００８４】
また、上記のようにサブＦ／Ｂ制御を実施しない構成において、Ａ／Ｆセンサ１３の応答性が低下していると判定された場合に目標空燃比をリッチ化し、その状態で気筒別空燃比の算出を実行すると良い。かかる場合において、センサ応答性の低下に伴いリーン空燃比の検出精度が低下していても、比較的応答性の良いセンサリッチ出力により気筒別空燃比を好適に算出することができる。
【００８５】
上記第２の実施の形態では、Ａ／Ｆセンサ１３の応答性検出の手法として、目標空燃比がステップ的に変化した時のセンサ出力の応答時間を計測し、その応答時間に基づいて応答性が早いか遅いかを判定したが、これを他の手法に変更しても良い。例えば、目標空燃比がステップ的に変化した時の空燃比補正係数（ＦＡＦ）に基づいて応答性が早いか遅いかを判定しても良い。
【００８６】
Ａ／Ｆセンサ１３について、リッチ側及びリーン側の応答性をそれぞれ検出し、リッチ側及びリーン側のいずれかでセンサ応答性が低下したと判定された場合に、応答性が低下していない方のセンサ出力を用いて気筒別空燃比の算出を実施する構成としても良い。例えば、応答性検出の結果、リーン側の応答性が低下していれば、Ａ／Ｆセンサ１３のリッチ出力により気筒別空燃比を算出し、逆にリッチ側の応答性が低下していれば、Ａ／Ｆセンサ１３のリーン出力により気筒別空燃比を算出する。この場合、Ａ／Ｆセンサ１３においてリッチ出力、リーン出力のいずれの応答性が低下したとしても、応答性の良いセンサ出力のみを用いて気筒別空燃比の算出を実施することができる。
【００８７】
又は、Ａ／Ｆセンサ１３のリッチ出力とリーン出力のうちいずれが応答性が良いかを判定し、応答性が良い方のセンサ出力を用いて気筒別空燃比の算出を実施する構成としても良い。なお、センサ応答性は、目標空燃比をリッチ側及びリーン側に所定のパターンで変化させた時の応答時間に基づいて検出されれば良い。Ａ／Ｆセンサの個体差や経時変化等によってリッチ側／リーン側の応答性が任意に低下したとしても、それに好適に対処できる。
【００８８】
気筒別空燃比の算出手法は上記手法に限定されるものではなく、他に変更することも可能である。
【００８９】
気筒別空燃比に関するデータを学習値としてＥＥＰＲＯＭ等のバックアップ用メモリに記憶保持するようにしても良い。
【００９０】
上記実施の形態では、気筒別空燃比の推定値に基づいて燃料噴射量を制御したが、これに代えて吸入空気量を制御するようにしても良い。いずれにしても空燃比が精度良くＦ／Ｂ制御されるものであれば良い。
【００９１】
上記実施の形態のシステムでは、三元触媒の上流側に全領域空燃比センサ（リニア検出式のＡ／Ｆセンサ）を設けるとともに、下流側に酸素濃度センサ（起電力出力型のＯ2センサ）を設けたが、この構成を変更し、三元触媒の上流側及び下流側にいずれも全領域空燃比センサを設けることも可能である。
【００９２】
複数の気筒ずつで排気通路が集合される構成とした多気筒内燃機関であれば、任意の型式のエンジンに本発明が適用できる。例えば、６気筒エンジンにおいて３気筒ずつ二つに分けて排気系が構成される場合、各排気系の集合部に空燃比センサがそれぞれ配設されるとともに、各排気系でそれぞれ上記の通り気筒別空燃比が算出されると良い。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。
【図２】気筒別空燃比制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】サブＦ／Ｂ制御の概要を説明するためのタイムチャートである。
【図４】気筒別空燃比推定処理を示すフローチャートである。
【図５】実行条件判定処理を示すフローチャートである。
【図６】Ａ／Ｆセンサ値とクランク角との関係を示すタイムチャートである。
【図７】気筒別空燃比推定の実施態様をより具体的に説明するためのタイムチャートである。
【図８】第２の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。
【図９】第２の実施の形態における気筒別空燃比推定処理を示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施の形態における実行条件判定処理を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態において気筒別空燃比推定の実施態様をより具体的に説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
１０…エンジン、１２…排気マニホールド、１２ａ…分岐部、１２ｂ…排気集合部、１３…Ａ／Ｆセンサ、１７…Ｏ2センサ、２２…空燃比Ｆ／Ｂ制御部、２４…気筒別空燃比推定部、２５…基準空燃比算出部、２７…気筒別空燃比制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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