多气缸内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置的制作方法

专利名称：多气缸内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及“多气缸内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置”，所述判定装置应用于多气缸内燃机，可以判定(监视、检测)供应给各个气缸的混合气的空燃比的不均衡(气缸间空燃比不平衡，气缸间空燃比偏离，气缸间空燃比的不均勻性)变得过大。
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、和在该排气通路上分别配置在所述三元催化剂的上游及下游的上游侧空燃比传感器及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值和下游侧空燃比传感器的输出值，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。这种空燃比控制装置，利用对于全部气缸共同的控制量(空燃比反馈量)控制内燃机的空燃比。即，以使供应给整个内燃机的混合气的空燃比的平均值与理论空燃比相一致的方式进行空燃比控制。例如，在内燃机的吸入空气量的测定值或者推定值与“实际的吸入空气量”背离的情况下，各个气缸的空燃比相对于理论空燃比一律地向“浓的一侧或者稀的一侧”偏移。在这种情况下，过去的空燃比控制将供应给内燃机的混合气的空燃比向“浓的一侧或者稀的一侧”转移。结果，将供应给各个气缸的混合气的空燃比向理论空燃比附近的空燃比修正。 从而，各个气缸的燃烧接近于完全燃烧(混合气的空燃比为理论空燃比时的燃烧)，并且， 流入三元催化剂的排气的空燃比变成理论空燃比或理论空燃比附近的空燃比。结果，避免了排放物的恶化。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，配备有一个燃料喷射阀。从而，当某个特定的气缸的燃料喷射阀的特性变成“喷射与所指示的燃料喷射量相比过大的量的燃料的特性”时，只有供应给该特定的气缸的混合气的空燃比(该气缸的空燃比)产生大的向浓的一侧的变化。即，气缸间的空燃比的不均勻性 (气缸间空燃比的偏离，空燃比的气缸间不平衡)变大。换句话说，在分别供应给多个气缸的每一个的混合气的空燃比(各气缸空燃比)之间产生不均衡。在这种情况下，供应给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。但是，与理论空燃比相比，该特定气缸的空燃比仍然是明显地处于浓的一侧的空燃比。进而，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。这时，由于其它气缸的气缸数比特定气缸的气缸数(一个气缸)多， 所以，与理论空燃比相比，所述其它气缸的空燃比稍稍向稀的一侧变更。结果，使供应给内燃机的混合气的整体的空燃比的平均值大致与理论空燃比相一致。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，各个气缸中的混合气体的燃烧状态变成与完全燃烧不同的燃烧状态。结果，从各个气缸排出的排放物的量 (未燃烧物的量和氮氧化物的量)增大。因此，即使供应给内燃机的混合气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的排放物，结果，存在着排放物恶化的危险性。从而，检测出气缸间的空燃比的不均勻性变得过大并采取某些对策对于不使排放物恶化是很重要的。作为这种判定“气缸间的空燃比的不均勻性(气缸间空燃比的不平衡、各气缸空燃比之间的不均衡)”是否变得过大的现有技术的装置(气缸间空燃比不平衡判定装置) 之一，通过分析配置在排气集合部的单一的空燃比传感器的输出，取得表示各个气缸的空燃比的推定空燃比。并且，这种现有技术的装置，利用各个气缸的推定空燃比，判定“气缸间的空燃比的不均勻性”是否过大(例如，参照特开2000-220489号公报)。

发明内容
但是，上述现有技术的装置，必须每经过一个短的时间就利用空燃比传感器检测出随着内燃机的旋转而变化的排气的空燃比。因此，需要响应性非常好的空燃比传感器。进而，由于当空燃比传感器恶化时响应性降低，所以，产生不能高精度地推定各个气缸的空燃比的问题。而且，将空燃比的变化与噪音分离也不容易。另外，需要高速的取样技术及处理能力高的高性能的CPU。这样，上述现有技术的装置有很多需要解决的课题。本发明的目的之一是提供一种“实用性高的气缸间空燃比不平衡判定装置”，所述判定装置能够高精度地判定“气缸间的空燃比的不均勻性”是否变得过大。根据本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置适用于具有多个气缸的多气缸内燃机。这种气缸间空燃比不平衡判定装置包括催化剂、上游侧空燃比传感器、下游侧空燃比传感器、空燃比反馈控制机构、取得不平衡判定用参数的不平衡判定用参数取得机构、气缸间空燃比不平衡判定机构、和禁止判定机构。所述催化剂是至少将包含在从所述内燃机排出的排气中成分中的氢氧化的催化齐U。这种催化剂，例如，可以是在内燃机的排气通路的集合部的下游加装到该排气通路上的催化剂(一般地，为三元催化剂)。进而，这种催化剂也可以是以覆盖下游侧空燃比传感器的方式设置的催化剂部件。所述上游侧空燃比传感器包括扩散扩散阻力层，通过所述催化剂之前的排气与所述扩散阻力层接触；空燃比检测元件，所述空燃比检测元件被所述扩散阻力层覆盖，并且输出与通过该扩散阻力层到达的排气的空燃比相对应的输出值。所述上游侧空燃比传感器的例子，例如，是特开平11-72473号公报、特开 2000-65782号公报及特开2004-69547号公报等中揭示的“配备有扩散阻力层的广域空燃比传感器”。即，该上游侧空燃比传感器的例子，包括固体电解质层、排气侧电极层、暴露在大气被导入的空间中的大气侧电极层、以及扩散阻力层，所述排气侧电极层和所述大气侧电极层以隔着所述固体电解质层相对向的方式分别形成在所述固体电解质层的两面，并且，所述排气侧电极层被所述扩散阻力层覆盖。在这种情况下，固体电解质层、排气侧电极层及大气侧电极层构成“所述空燃比检测元件”。在作为检测对象的气体的空燃比是比理论空燃比稀的一侧的空燃比时，这种空燃比传感器输出根据通过所述扩散阻力层到达所述排气侧电极层(所述空燃比检测元件)的气体的“在其排气侧电极层中的氧的浓度”而进行变化的输出值。进而，在作为检测对象的气体的空燃比是比理论空燃比浓的一侧的空燃比时，这种空燃比传感器输出根据通过所述扩散阻力层到达所述排气侧电极层(所述空燃比检测元件)的气体的“未燃烧物的浓度”而进行变化的输出值。即，在检测对象气体的空燃比是稀及浓中的任何一种的情况下，这种空燃比传感器输出对应于通过扩散阻力层到达空燃比检测元件的排气的空燃比的输出值。所述下游侧空燃比传感器输出对应于通过所述催化剂之后的排气的空燃比的输出值。所述空燃比控制机构对供应给所述内燃机的混合气的空燃比进行反馈控制，以便使由所述上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比与规定的上游侧目标空燃比相一致。 所述上游侧目标空燃比优选为理论空燃比，但是，也可以是理论空燃比之外的空燃比。例如，上游侧目标空燃比也可以是以理论空燃比为中心、随着时间在浓的一侧的空燃比和稀的一侧的空燃比之间交替地变化的空燃比，其平均值与理论空燃比相一致。这样，空燃比控制机构对供应给所述内燃机的混合气的空燃比(例如，燃料供应量)进行反馈控制，以便使由上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比与规定的上游侧目标空燃比相一致。从而，如果由上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比与供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值(空燃比的实际的时间上的平均值)相一致的话，则供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值与上游侧目标空燃比相一致。但是，实际上，当气缸间的空燃比的不均勻性变得过大时，供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值(实际的时间上的平均值)有时会被控制成比上游侧目标空燃比稀的空燃比。下面说明其理由。供应给内燃机的燃料是碳和氢的化合物。从而，当供燃烧的混合气的空燃比是比理论空燃比浓的一侧的空燃比时，作为中间生成物，会生成“碳氢化合物HC、一氧化碳CO及氢H2”等未燃烧物。在这种情况下，供燃烧的混合气的空燃比越是比理论空燃比靠浓的一侧的空燃比，即越远离理论空燃比，则在燃烧的期间内，中间生成物与氧相遇并结合的几率越急剧减小。结果，供应给气缸的混合气的空燃比越变成浓的一侧的空燃比，则未燃烧物(HC、 CO及H2)的量越急剧地(例如，呈二次函数地)增大(参照图8)。现假定只有特定气缸的空燃比向浓的一侧产生大的偏离。例如，在对于特定气缸所配备的燃料喷射阀的喷射特性变成“与所指示的燃料喷射量相比，明显地喷射更多量的燃料的特性”的情况下，会产生这种状态。在这种情况下，供应给该特定气缸的混合气的空燃比(特定气缸的空燃比)，与供应给其余的气缸的混合气的空燃比(剩余的气缸的空燃比)相比，向浓的一侧的空燃比 (小的空燃比)发生大变化。即，发生气缸间空燃比不平衡。这时，从该特定气缸排出非常大的量的未燃烧物(HC、CO、H2)。并且，氢H2是比碳氢化合物HC及一氧化碳CO等小的分子。从而，与其它未燃烧物 (HCXO)相比，氢H2迅速地在上游侧空燃比传感器的扩散阻力层扩散。因此，当大量地产生由HC、C0及H2构成的未燃烧物时，在扩散阻力层，发生氢H2的选择性的扩散(优先扩散)。 即，与“其它的未燃烧物(HC、CO)”相比，更多量的氢H2到达空燃比检测元件的表面。其结果是，氢H2的浓度与其它未燃烧物(HC、C0)的浓度的平衡被打破。换句话说，与氢H2相对于包含在从内燃机中排出的排气中的全部未燃烧成分所占的比例相比，氢吐相对于包含在到达上游侧空燃比传感器的空燃比检测元件的排气中的全部未燃烧成分所占的比例大。从而，用上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比，与供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值(从内燃机排出的排气的空燃比的实际的平均值)相比，由于上述氢H2的选择性的扩散，变成浓的一侧的空燃比。例如，现假定，当被吸入到四缸发动机的各个气缸的空气量(重量)为AO、供应给各个气缸的燃料的量(重量)为FO时，空燃比A0/F0是理论空燃比(例如，14. 5)。进而， 为了便于说明，假定上述上游侧目标空燃比是理论空燃比。在这种情况下，假定对于各个气缸所供应(喷射)的燃料的量均等地过剩10%。 即，假定向各个气缸供应1. 1 -FO的燃料。这时，供应给四个气缸的空气量的总量(在各个气缸分别结束一个燃烧行程期间，供应给整个内燃机的空气量)为4 · A0，供应给四个气缸的燃料的总量(在各个气缸分别结束一个燃烧行程期间，供应给整个内燃机的燃料的量) 为4. 4 · F0( = 1. 1 · F0+1. 1 · F0+1. 1 · F0+1. 1 · F0)。因而，供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值变成4 · AO/(4. 4 · F0) = AO/(1. 1 · F0)。这时，上游侧空燃比传感器的输出值变成对应于空燃比A0/(1. 1*F0)的输出值。从而，通过空燃比反馈控制，使供应给整个内燃机的混合气的空燃比与作为上游侧目标空燃比的理论空燃比A0/F0相一致。 换句话说，通过空燃比反馈控制，供应给各个气缸的燃料的量各减少10%。即，变成向各个气缸供应1 · FO的燃料，各个气缸的空燃比与理论空燃比A0/F0相一致。其次，假定，对于某个特定气缸供应的燃料的量过剩40% (BP, (1.4- F0)，对于剩余的三个气缸供应的燃料的量为恰当的值(为了获得上游侧目标空燃比、即理论空燃比所需要的燃料量，在这种情况下为F0)。这时，供应给四个气缸的空气量的总量为4· AO。另一方面，供应给四个气缸的燃料的总量为4. 4-FO (= 1.4 -F0+F0+F0+F0)。因而，供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值成为4 · AO/(4. 4 · F0) = AO/(1. 1 · F0)。艮口， 在这种情况下供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值，变成与所述的“对各个气缸供应的燃料的量均等地过剩10%的情况”相同的值。但是，如前面所述，供应给气缸的混合气的空燃比越变成浓的一侧的空燃比，则排气中的未燃烧物(HC、CO&H2)的量越急剧地增大。而且，来自于各个气缸的排气混合的排气到达上游侧空燃比传感器。从而，与“对各个气缸供应的燃料的量均等地过剩10%的情况下，包含在排气中的氢H2的量”相比，“在只有对特定气缸供应的燃料的量成为过剩40% 的量的上述情况下，包含在排气中的氢吐的量”显著地变大。结果，由于上述“氢H2的选择性扩散”，与“供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值(A0/(1. 1 · FO)) ”相比，用上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比变成浓的一侧的空燃比。即，即使排气的空燃比的平均值是相同的浓的一侧的空燃比，与不发生气缸间空燃比不平衡时相比，在发生气缸间空燃比不平衡时，到达上游侧空燃比传感器的空燃比检测元件的排气中的氢压的浓度变高。因而，上游侧空燃比传感器55的输出值变成表示比混合气的空燃比的实际平均值靠浓的一侧的空燃比的值。其结果是，通过空燃比反馈控制，供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值会被控制在比上游侧目标空燃比靠稀的一侧。以上是气缸间空燃比的不均勻性变得过大时，空燃比的实际平均值被控制在稀的一侧的理由。另一方面，包含在从内燃机排出的排气中的氢H2和其它未燃烧物(HC、CO) 一起，在催化剂中被氧化(净化)。进而，通过催化剂的排气到达下游侧空燃比传感器。从而，下游侧空燃比传感器的输出值变成与供应给内燃机的混合气的实际的空燃比平均值对应的值。其结果是，在只有特定气缸的空燃比向浓的一侧产生大的偏离的情况下，下游侧空燃比传感器的输出值通过空燃比反馈控制变成与被向稀的一侧过剩修正的实际的空燃比对应的值。即，特定气缸的空燃比越向浓的一侧转移，则由于“氢的选择性扩散”和“空燃比反馈控制”，“供应给内燃机的混合气的实际的空燃比”越被向稀的一侧控制，其结果表现在下游侧空燃比传感器的输出值中。换句话说，下游侧空燃比传感器的输出值变成根据气缸间空燃比不平衡的程度而变化的值。因此，上述不平衡判定机构根据“进行所述空燃比的反馈控制时的所述下游侧空燃比传感器的输出值”取得“不平衡判定用参数”。该不平衡判定用参数是根据通过上述空燃比反馈控制而变化的“供应给整个内燃机的混合气的实际的空燃比(平均的空燃比)”变化的值，是“包含在通过所述催化剂之前的排气中的氢的量和包含在通过所述催化剂之后的排气中的氢的量之差”越大而变得越大的值。并且，所述气缸间空燃比不平衡判定机构，在所述取得的不平衡判定用参数比异常判定阈值大时，判定为在“作为供应给所述多个气缸的每一个的混合气的空燃比的各气缸空燃比”之间产生不平衡(即，产生气缸间空燃比不平衡)。其结果是，根据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。然而，发明人发现，例如，在下面所述的各种情况下，若进行上述气缸间空燃比不平衡的判定，则其判定的精度不高，所述情况为在所述催化剂不能发挥预定的净化性能 (将氢氧化的能力)的情况，由于气缸间空燃比不平衡以外的原因产生大量的氢的情况，在包含在排气中的氧的量比设想的量多的情况，以及在催化剂即使发挥预定的净化性能但是由于排气量多、排气中的氢会穿过催化剂的情况等。因此，本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置配备有所述禁止判定机构。该禁止判定机构判定“气缸间空燃比不平衡判定的精度变成不高的条件”是否成立，即，判定“规定的禁止判定条件”是否成立。并且，在该禁止判定条件成立时，禁止判定机构禁止由所述气缸间空燃比不平衡判定机构进行的判定(气缸间空燃比不平衡判定)。其结果是，可以降低错误地进行是否发生气缸间空燃比不平衡的判定的可能性。在根据本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置的一个方面，将所述禁止判定条件定为所述内燃机的运转状态为“包含在从所述内燃机排出的排气中的氧的量变成氧量阈值以上的运转状态”。在所述内燃机的运转状态为“包含在从所述内燃机排出的排气中的氧的量变成氧量阈值以上的运转状态”的情况下，在从内燃机排出的排气到达上游侧空燃比传感器为止， 由于包含在该排气中的过剩的氧，“包含在排气中的氢的氧化”有可能进展到设想的程度以上。这样，在“包含在排气中的氢的氧化”进展到设想的程度以上的情况下，即使发生气缸间空燃比不平衡(即使只从特定的气缸排出大量的氢吐)，用上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比仍然成为接近于“供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值”的空燃比。其结果是，基于下游侧空燃比传感器的输出值取得的不平衡判定用参数成为不能高精度地表示气缸间空燃比不平衡的程度的值。从而，在上述结构中，通过将所述禁止判定条件定为“内燃机的运转状态是包含在从内燃机排出的排气中的氧的量变成氧量阈值以上的运转状态”，可以提高气缸间空燃比不平衡的判定精度。在这种情况下，所述禁止判定机构，在“供应给所述内燃机的混合气的空燃比被设定成比理论空燃比稀的一侧的空燃比的情况”下，判定为“所述内燃机的运转状态是包含在从所述内燃机排出的排气中的氧的量在所述氧量阈值以上的运转状态”。例如，为了防止发生由硫磺等引起的排气的臭味，将供应给所述内燃机的混合气的空燃比设定成比理论空燃比稀的一侧的空燃比。另外，在“将供应给所述内燃机的混合气的空燃比设定在比理论空燃比稀的一侧的空燃比的情况”中，也包括将所述上游侧目标空燃比设定成比理论空燃比稀的一侧的空燃比的情况。根据本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置的另一个方面，将所述禁止判定条件定为所述内燃机的运转状态为“包含在从所述内燃机排出的排气中的氢的量在氢量阈值以上的运转状态”。在所述内燃机的运转状态为“包含在从所述内燃机排出的排气中的氢的量成为氢量阈值以上的运转状态”的情况下，有时氢在催化剂中不能被充分净化，氢流出到催化剂的下游。或者，在所述内燃机的运转状态为“包含在从所述内燃机排出的排气中的氢的量成为氢量阈值以上的运转状态”的情况下，存在着这样的可能性，即，尽管本来未发生由燃料喷射阀的特性等引起的气缸间空燃比不平衡，但是，在特定的气缸中暂时产生大量的氢。从而，在这种情况下，根据下游侧空燃比传感器的输出值取得的不平衡判定用参数，不能高精度地表示气缸间空燃比不平衡(在气缸之间空燃比的不均勻性)的程度的可能性很高。因而，当在这种运转状态下进行气缸间空燃比不平衡判定时，进行错误判定的可能性高。因此，在上述结构中，通过将所述禁止判定条件确定为“所述内燃机的运转状态为包含在从所述内燃机排出的排气中的氢的量成为氢量阈值以上的运转状态”，可以提高气缸间空燃比不平衡的判定精度。在这种情况下，所述禁止判定机构可以被构造成在“供应给所述内燃机的混合气的空燃比被设定在比理论空燃比浓的一侧的空燃比的情况下”，判定为“所述内燃机的运转状态为包含在从所述内燃机排出的排气中的氢的量成为前述氢量阈值以上的运转状态”。 例如，以“防止催化剂过热”及“提高刚刚起动之后或低速运转时等的旋转稳定性”等为目的，将供应给所述内燃机的混合气的空燃比设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比。另外， 在“将供应给所述内燃机的混合气的空燃比设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比的情况”中，也包括将所述上游侧目标空燃比设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比的情况。而且，所述禁止判定机构可以构造成在以下任何一种情况中的至少一种情况成立时，判定为“所述内燃机的运转状态为包含在从所述内燃机排出的排气中的氢的量成为氢量阈值以上的运转状态”。(a)从所述内燃机起动之后所经过的时间在起动后经过时间阈值以下时的情况，(b)所述内燃机的冷却水温度在冷却水温度阈值以下的情况，(c)从由将供应给所述内燃机的混合气的空燃比设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比的状态向设定成理论空燃比的状态改变的时刻起所经过的时间，在规定时间以下的情况，以及(d)从由将供应给所述内燃机的混合气的空燃比设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比的状态向设定成理论空燃比的状态改变的时刻起被吸入所述内燃机的空气量的累计值，在累计空气量增量停止后阈值以下的情况。在上述(a)至(d)等情况下，由于混合气的燃烧不稳定，所以，在燃烧期间中发生的氢的量不稳定(存在过剩的情况)。因此，由于包含在内燃机的排气中的氢的量不稳定， 所以，若在这种情况下进行气缸间空燃比不平衡判定，则错误判定的可能性高。因此，通过将所述禁止判定条件定为“上述(a)至(d)中的至少一个”，可以提高气缸间空燃比不平衡的判定精度。在根据本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置的其它方面中，所述禁止判定条件被定为“所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下”。另外，所谓催化剂的能力，例如，也可以说是在氢H2连续地流入催化剂中的情况下，该催化剂能够净化的最大的“氢H2的总量”。当所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下时，氢在催化剂中没有被充分净化，存在着氢流出到催化剂的下游的可能性。其结果是，下游侧空燃比传感器的输出值有受到氢的选择性扩散的影响的可能性，或者，催化剂下游的气体的空燃比与“供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值”不一致。从而，即使在发生气缸间空燃比不平衡的情况下，下游侧空燃比传感器的输出值不能表示对应于“被采用上游侧空燃比传感器的输出值进行的上述空燃比反馈控制过剩修正的空燃比的实际的平均值”的值的可能性高。 因此，在这种状态下进行气缸间空燃比不平衡判定时，错误判定的可能性高。因此，如上所述，通过将所述禁止判定条件定为“所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下”， 可以提高气缸间空燃比不平衡的判定精度。在这种情况下，所述禁止判定机构可以被构成为在以下的任何一种情况中的至少一种情况成立时，判定为“所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下”。(e)所述催化剂的氧吸留量在氧吸留量第一阈值以下的情况，(f)从所述内燃机起动后吸入该内燃机的空气量的累计值(起动后累计空气量) 在累计空气量起动后阈值以下的情况，(g)所述内燃机的节气门变成全闭状态的时间在怠速时间阈值以上的情况，(h)从所述内燃机的节气门变成全闭以外的状态之后所经过的时间在非怠速时间阈值以下的情况，(i)判定为所述催化剂不是活性状态的情况，(j)判定为所述催化剂处于异常状态的情况。在上述(e)的情况下，由于储存在所述催化剂中的氧的量少，所以，可以判定为所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下。在上述(f)的情况下，由于在起动之后，没有足够量的排气流入所述催化剂以使所述催化剂活性化，所以，判定为所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下。在上述(g)的情况下，由于排气温度低且排气流量也少的“节气门全闭状态”持续到怠速时间阈值以上，所以，催化剂温度降低，因而，可以判定为所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下。在上述(h)的情况下，由于从所述内燃机的节气门处于全闭状态变成全闭以外的状态的时刻起所经过的时间短，所以，在节气门全闭时降低的所述催化剂的温度未达到足够的温度，因而，可以判定为所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下。
在上述⑴的情况下，由于催化剂是非活性的，所以，可以判定为所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下。另外，对于上述(i)的“判定为所述催化剂未处于活性状态的情况”是否成立，可以利用上述(e)至(h)所示的条件和/或其它条件(例如，根据推定的排气温度和排气量等推定催化剂温度，并且，该推定的催化剂温度在规定的活性温度阈值以下)进行判定。在上述(j)的情况下，可以明确地判定为“所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下”。根据本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置的其它的方面，将所述禁止判定条件定为“所述催化剂的将氢氧化的能力在第二规定能力以上”。该第二规定能力当然是比所述第一规定能力大的能力。在所述催化剂的将氢氧化的能力在第二规定能力以上的期间，存在着从催化剂流出的排气的空燃比的平均值不能表示对应于“通过空燃比反馈控制进行过剩修正的实际的空燃比”的值的可能性。从而，若在这种状态下进行气缸间空燃比不平衡判定，则错误地进行该判定的可能性高。因此，如上述结构那样，通过将所述禁止判定条件定为“所述催化剂的将氢氧化的能力在第二规定能力以上”，可以提高气缸间空燃比不平衡的判定精度。在这种情况下，所述禁止判定机构可以被构造成在下面所述的任何一种情况中的至少一种情况成立时，判定为“所述催化剂的将氢氧化的能力在第二规定能力以上”。(k)所述催化剂的氧吸留量在氧吸留量第二阈值以上的情况，(1)从所述内燃机的运转状态变成切断燃油运转状态结束的状态的时刻起的“吸入所述内燃机的空气量的累计值”在切断燃油结束后累计空气量阈值以下的情况下，(m)从所述内燃机的运转状态变成切断燃油运转状态结束的状态的时刻起“经过的时间”在切断燃油结束后经过时间阈值以下时的情况，(η)从所述内燃机的运转状态变成切断燃油运转状态结束的状态的时刻起的“所述下游侧空燃比传感器的输出值横穿相当于理论空燃比的值的次数”、即反转次数，在反转次数阈值以下的情况。在上述(k)的情况下，由于储存在所述催化剂中的氧的量过多，所以，可以判定为所述催化剂的将氢氧化的能力在第二规定能力以上。在上述(1)、(m)及(η)的情况下，在切断燃油运转状态(停止供应燃料运转)过程中，由于储存在所述催化剂中的氧的量仍然过多，所以，可以判定为所述催化剂的将氢氧化的能力在第二规定能力以上。在根据本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置的其它方面中，将所述禁止判定条件定为“从所述内燃机排出的排气的流量在排气流量阈值以上”。当从所述内燃机排出的排气的流量在排气流量阈值以上时，存在着流入催化剂的氢的量超过催化剂的将氢氧化的能力，氢向催化剂的下游流出的情况。从而，下游侧空燃比传感器的输出值受到氢的选择性扩散的影响的可能性高。或者，催化剂下游的气体的空燃比变得与“供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值”不一致。其结果是，即使在发生气缸间空燃比不平衡的情况下，下游侧空燃比传感器的输出值不表示对应于“利用空燃比反馈控制进行过剩修正的实际的空燃比”的值的可能性高。从而，当在这种状态下进行气缸间空燃比不平衡判定时，错误地进行该判定的可能性高。因此，在上述结构中，通过将所述禁止判定条件定为“从所述内燃机排出的排气的流量在排气流量阈值以上”，可以提高气缸间空燃比不平衡的判定精度。在这种情况下，所述禁止判定机构可以构造成在下面所述的任何一种情况中的至少一种情况成立时，判定为“从所述内燃机排出的排气的流量在排气流量阈值以上”。(ο)在所述内燃机的负荷在负荷阈值以上的情况，(ρ)在所述内燃机每单位时间的吸入空气量在吸入空气量阈值以上的情况。并且，在具有上述任何一种形式的本发明的气缸间空燃比不平衡判定装置中，优选地，所述催化剂，在所述内燃机的排气通路上配置在比所述多个气缸的排气集合部靠下游侧的位置处，所述上游侧空燃比传感器在所述排气通路上配置在比所述排气集合部靠下游侧且比所述催化剂靠上游侧的位置处，所述下游侧空燃比传感器在所述排气通路上配置在比所述催化剂靠下游侧的位置处。这样，可以利用进行通常的空燃比反馈控制的系统进行气缸间空燃比不平衡判定。换句话说，没有必要以覆盖下游侧空燃比传感器的方式设置催化剂(催化剂部件)。在这种情况下，优选地，所述空燃比反馈控制机构包括主反馈量计算机构，所述主反馈量计算机构计算“用于对供应给所述内燃机的混合气的空燃比进行反馈控制的主反馈量”，以便使“由所述上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比”与“所述上游侧目标空燃比、即理论空燃比”相一致，副反馈量计算机构，所述副反馈量计算机构计算“用于对供应给所述内燃机的混合气的空燃比进行反馈控制的副反馈量”，以便使“由所述下游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比”与“理论空燃比”相一致，燃料量控制机构，所述燃料量控制机构根据所述主反馈量和所述副反馈量，控制包含在供应给所述内燃机的混合气中的燃料的量，所述不平衡判定用参数取得机构，根据所述副反馈量计算所述不平衡判定用参数。在采用上述主反馈量的空燃比控制、即“主反馈控制”中，将上游侧目标空燃比设定为理论空燃比。从而，如果由上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比与供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值相一致，则通过上述主反馈控制，供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值与理论空燃比大致一致。但是，如上所述，当发生气缸间空燃比不平衡时，上游侧空燃比传感器的输出值受到“氢H2选择性扩散”的影响。从而，由上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比变成比供应整个内燃机的混合气的空燃比的实际平均值靠浓的一侧的空燃比。其结果是，通过上述主反馈控制，会将供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际平均值向比理论空燃比稀的一侧修正。另一方面，由于氢被所述催化剂氧化(净化)，所以，下游侧空燃比传感器输出对应于“供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际平均值”的输出值。从而，当发生气缸间空燃比不平衡时，上述副反馈量向“将供应给整个内燃机的混合气的空燃比向浓的一侧修正的量”变化。换句话说，在发生气缸间空燃比不平衡时，副反馈量向这样的量变化即，将空燃比向浓的一侧修正对应于该不平衡的程度的量。 因此，所述不平衡判定用参数取得机构根据所述副反馈量计算出所述不平衡判定用参数。其结果是，可以根据不平衡判定用参数高精度地判定是否发生气缸间空燃比不平另外，在这种情况下，优选地，所述不平衡判定用参数取得机构在进行所述反馈控制时(根据所述主反馈量和副反馈量控制包含在供应给所述内燃机的混合气中的燃料的量时)，并且，根据在所述禁止判定条件不成立时的“所述副反馈量”，计算所述不平衡判定用参数。在这种情况下，优选地，所述不平衡判定用参数取得机构，取得对应于所述副反馈量的恒定成分的值作为所述不平衡判定用参数。这样，在副反馈量的成分中，也可以取得高精度地表示“供应给整个内燃机的混合气的实际的空燃比从理论空燃比偏离(偏移)”的值，作为“所述不平衡判定用参数”。其结果是，可以进一步提高气缸间空燃比不平衡判定的精度。另一方面，优选地，所述副反馈量计算机构包括学习机构，所述学习机构根据“对应于包含在所述副反馈量中的恒定成分的值”进行更新“所述副反馈量的学习值”的学习，并且，根据所述更新的学习值来修正所述副反馈量，所述燃料量控制机构，除了根据所述主反馈量及所述副反馈量之外，还根据所述副反馈量的学习值，控制包含在供应给所述内燃机的混合气中的燃料的量，所述不平衡判定用参数取得机构，根据“所述副反馈量的学习值”，计算所述不平衡判定用参数。采用上述结构，根据“副反馈量的学习值”取得不平衡判定用参数。副反馈量的学习值是高精度地表示供应给整个内燃机的混合气的实际的空燃比从理论空燃比偏离(偏移)的值。从而，采用上述结构，不平衡判定用参数也成为高精度地表示供应给整个内燃机的混合气的实际的空燃比从理论空燃比偏离(偏移)的值，其结果是，可以进一步提高气缸间空燃比不平衡判定的精度。


图1是应用根据本发明的实施形式的气缸间空燃比不平衡判定装置的内燃机的概略图。图2是图1所示的上游侧空燃比传感器的概略剖视图。图3是用于说明在排气(被检测气体)的空燃比为比理论空燃比稀的一侧的空燃比的情况下的上游侧空燃比传感器的动作的图示。图4是表示排气空燃比与上游侧空燃比传感器的极限电流值的关系的曲线。图5是用于说明在排气(被检测气体)的空燃比为比理论空燃比浓的一侧的空燃比的情况下的上游侧空燃比传感器的动作的图示。图6是表示排气的空燃比和上游侧空燃比传感器的输出值的关系的曲线。图7是表示排气的空燃比和下游侧空燃比传感器的输出值的关系的曲线。图8是表示供应给气缸的混合气的空燃比与从该气缸排出的未燃烧成分的关系的曲线。图9是表示气缸间空燃比不平衡比例和副反馈量的关系的曲线。图10是表示图1所示的电控制装置的CPU执行的燃料喷射控制程序的流程图。图11是表示图1所示的电控制装置的CPU为了计算主反馈量所执行的程序的流程图。图12是表示图1所示的电控制装置的CPU为了计算出副反馈量及副FB学习值而执行的程序的流程图。图13是表示图1所示的电控制装置的CPU为了进行气缸间空燃比不平衡判定所执行的程序的流程图。
具体实施例方式下面，参照

根据本发明的多气缸内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置 (下面，简单地称之为“判定装置”)的实施形式。该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，空燃比控制装置也是控制燃料喷射量的燃料喷射量控制装置。(结构)图1表示应用该判定装置的内燃机10的概略结构。内燃机10是四冲程火花点火式多气缸(在本例中为四缸)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，形成向各个燃烧室(各个气缸)21供应“由空气和燃料构成的混合气”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。进气口 22由图中未示出的进气门开闭，排气口 23由图中未示出的排气门开闭。在气缸盖部固定有多个(四个)火花塞24。各个火花塞M的火花发生部位于各个燃烧室21的中央部，以在气缸盖部的下表面附近的位置露出的方式配置。各个火花塞M 响应点火信号，从火花发生部产生点火用火花。在气缸盖部还固定有多个(四个)燃料喷射阀(喷油器)25。在各个进气口 22的每一个上各设置一个燃料喷射阀25。燃料喷射阀25响应喷射指示信号，在正常的情况下， 将“包含在该喷射指示信号中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的每一个分别配备有与其它气缸相独立地进行燃料供应的燃料喷射阀25。进而，在气缸盖部设置进气门控制装置沈。该进气门控制装置沈具有利用油压调整、控制进气凸轮轴(图中未示出)和进气凸轮(图中未示出)的相对旋转角度(相位角度)的公知的结构。进气门控制装置沈根据指示信号(驱动信号)进行动作，可以变更进气门的打开正时(进气门打开正时)。
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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Ma。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集合起来的浪涌调整槽部。进气管32连接到浪涌调整槽部。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之间的位置处可转动地安装在进气管32上。节气门34通过转动来改变进气管 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和这些分支部41a集合起来的集合部(排气集合部)41b构成。排气管42连接到排气歧管41的集合部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，将排气歧管41的集合部41b及排气管42称为“排气通路”。上游侧催化剂43是将“作为催化剂物质的贵金属”及“二氧化铈(CeO2) ”载置在由陶瓷构成的载体上而具有氧的吸留、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。当上游侧催化剂43达到规定的活性温度时，发挥同时净化“未燃烧物(HC、C0&H2等)和氮氧化物(NOx)的催化剂功能”及“氧吸留功能”。另外，上游侧催化剂43，为了检测气缸间空燃比不平衡，也可以表示为具有“通过至少将氢H2 氧化而进行净化的功能”。即，上游侧催化剂43若具有“通过将氢压氧化而进行净化的功能”，也可以是其它种类的催化剂(例如，氧化催化剂)。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在比上游侧催化剂43靠下游处配置(加装)在排气管42上。该判定装置包括热线式空气流量计51、节气门开度传感器52、内燃机旋转速度传感器53、水温传感器M、上游侧空燃比传感器55、下游侧空燃比传感器56及加速器开度传感器57。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每单位时间的吸入空气量)Ga的信号。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。内燃机旋转速度传感器53，进气凸轮轴每旋转5°输出具有窄幅脉冲的信号，并且，进气凸轮轴每旋转360°输出具有宽幅脉冲的信号。从内燃机旋转速度传感器53输出的信号，被电控制装置60转换成表示内燃机旋转速度NE的信号。进而，电控制装置60根据来自于内燃机旋转速度传感器53及图中未示出的曲柄角传感器的信号，取得内燃机10 的曲柄角度(绝对曲柄角)。水温传感器M检测内燃机10的冷却水的温度，输出表示冷却水温度THW的信号。上游侧空燃比传感器55，在排气歧管41的集合部41b和上游侧催化剂43之间的位置处，配置在排气歧管41及排气管42中的任一个(即，排气通路)上。上游侧空燃比传感器55，例如，是特开平11-7M73号公报、特开2000-65782号公报及特开2004-69547号公报等揭示的“具有扩散阻力层的极限电流式广域空燃比传感器”。如图2所示，上游侧空燃比传感器55包括固体电解质层55a、排气侧电极层5 、大气侧电极层55c、扩散阻力层55d、间隔壁部55e、和加热器55f。固体电解质层5 是氧离子导电性氧化物烧结体。在本例中，固体电解质层5 是将CaO作为稳定剂固溶到(二氧化锆)中的“稳定化二氧化锆元件”。固体电解质层 55a,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”。这些特性，如后面描述，是在上游侧空燃比传感器阳输出对应于排气的空燃比的输出值时要发挥的特性。所谓氧电池特性是使氧离子从氧浓度高的一侧向氧浓度低的一侧通过、产生电动势的特性。所谓氧泵特性是当在固体电解质层^a的两端给予电位差时、使对应于这些电极间的电位差的量的氧离子从阴极(低电位侧电极)向阳极(高电位侧电极)移动的特性。排气侧电极层55b由钼(Pt)等催化剂活性高的贵金属构成。排气侧电极层5 形成在固体电解质层55a的一个面上。排气侧电极层5 通过化学镀等以充分具有渗透性的方式(即，多孔质状)形成。大气侧电极层55c由钼(Pt)等催化剂活性高的贵金属构成。大气侧电极层55c 在固体电解质层^a的另一个面上，以隔着固体电解质层55a与排气侧电极层5 对向的方式形成。大气侧电极层^c，通过化学镀等，以充分具有渗透性的方式(S卩，多孔质状)形成。扩散阻力层(扩散速率决定层)55d由多孔质陶瓷(耐热性无机物)构成。扩散阻力层阳山例如，利用等离子喷涂法等，以覆盖排气侧电极层55b的外侧表面的方式形成。 分子直径小的氢H2在扩散阻力层55d中的扩散速度比分子直径相对大的“碳氢化合物HC 及一氧化碳⑶等”在扩散阻力层55d中的扩散速度大。从而，通过扩散阻力层55d的存在， 氢H2比碳氢化合物HC及一氧化碳CO等更快地到达“排气侧电极层5 ”。上游侧空燃比传感器55以扩散阻力层55d的外表面“暴露在排气中(与从内燃机10排出的排气接触)，， 的方式配置。间隔壁部55e由致密的不使气体透过的氧化铝陶瓷构成。间隔壁部55e以形成作为容纳大气侧电极层55c的空间的“大气室55g”的方式构成。大气被导入到大气室55g 中。加热器55f埋设于间隔壁部55e。加热器55f在通电时发热，将固体电解质层55a 加热。如图3所示，上游侧空燃比传感器55使用电源55h。电源55h以大气侧电极层55c 一侧成为高电位、排气侧电极层5 —侧成为低电位的方式施加电压V。如图3所示，在排气的空燃比为比理论空燃比稀的一侧的空燃比时，通过利用上述氧泵特性，检测出空燃比。即，在排气的空燃比为比理论空燃比稀的一侧的空燃比时，大量地包含在排气中的氧分子通过扩散阻力层55d，到达排气侧电极层55b。该氧分子接受电子，变成氧离子。氧离子通过固体电解质层^a，在大气侧电极层55c放出电子，变成氧分子。其结果是，电流I从电源^h的正极经由大气侧电极层55c、固体电解质层5 及排气侧电极层5 流向电源55h的负极。在将电压V的大小设定在规定值Vp以上时，该电流I的大小根据包含在到达扩散阻力层^d的外侧表面的排气中的氧分子之中“通过经扩散阻力层55d向排气侧电极层 55b扩散而到达的氧分子”的量而变化。即电流I的大小根据排气侧电极层55b中的氧浓度(氧分压)而变化。排气侧电极层^b中的氧浓度根据到达扩散阻力层55d的外侧表面的排气的氧浓度而变化。如图4所示，由于即使将电压V设定在规定值Vp以上该电流I也不变化，所以，将其称为极限电流IP。空燃比传感器阳根据该极限电流Ip的值，输出对应于空燃比的值。与此相对，如图5所示，在排气的空燃比是比理论空燃比浓的一侧的空燃比时，通过利用上述氧电池特性来检测空燃比。更具体地说，在排气的空燃比是比理论空燃比浓的一侧的空燃比时，大量地包含在排气中的未燃烧物(HC、⑶及吐等)通过扩散阻力层55d 到达排气侧电极层^b。在这种情况下，由于大气侧电极层55c中的氧浓度与排气侧电极层 55b中的氧浓度之差(氧分压差)变大，所以，固体电解质层5 起着作为氧电池的作用。 以比该氧电池的电动势小的方式设定施加电压V。从而，存在于大气室55g中的氧分子，在大气侧电极层55c中接受电子，变成氧离子。该氧离子通过固体电解质层55a，向排气侧电极层5 移动。然后，在排气侧电极层55b 中将未燃烧物氧化，放出电子。其结果是，电流I从电源5 的负极经由排气侧电极层55b、 固体电解质层5 及大气侧电极层55c流向电源55h的正极。由从大气侧电极层55c通过固体电解质层5 到达排气侧电极层5 的氧离子的量来决定该电流I的大小。如前面所述，该氧离子用于在排气侧电极层^b中将未燃烧物氧化。从而，由于扩散而通过扩散阻力层55d到达排气侧电极层55b的未燃烧物的量越多， 通过固体电解质层^a的氧离子的量就越多。换句话说，空燃比越小(在比理论空燃比浓的一侧的空燃比，未燃烧物的量越多)，则电流I的大小变得越大。但是，由于通过扩散阻力层55d的存在，到达排气侧电极层5 的未燃烧物的量受到限制，所以，电流I变成对应于空燃比的恒定值IP。上游侧空燃比传感器55根据该极限电流Ip值，输出对应于空燃比的值。如图6所示，基于这种检测原理的上游侧空燃比传感器55，输出对应于流过上游侧空燃比传感器55的配置位置的排气的空燃比(上游侧空燃比abyfs)的输出值Vabyfs。 通过将极限电流Ip变换成电压，获得输出值Vabyfs。被检测气体的空燃比变得越大(变得越稀)，输出值Vabyfs越增大。后面将要描述的电控制装置60存储有图6所示的空燃比变换表(设定表)Mapabyfs，通过将输出值Vabyfs应用于空燃比变换表Mapabyfs，检测出实际上的上游侧空燃比abyfs。该空燃比变换表Mapabyfs，是将氢的选择性扩散也考虑在内而制成的。换句话说，通过将各个气缸的空燃比设定成彼此相等的空燃比X，根据将到达上游侧空燃比传感器阳的排气的空燃比设定成值χ时的“上游侧空燃比传感器55的实际的输出值Vabyfs”，制成表Mapabyfs。再次参照图1，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之间的位置处配置于排气管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氧浓度传感器( 传感器)。下游侧空燃比传感器56，例如，(除电源5 之外)具有和图2所示的上游侧空燃比传感器55同样的结构。或者，下游侧空燃比传感器56也可以包括试管状的固体电解质层、形成在固体电解质层的外侧的排气侧电极层、暴露在大气室(固体电解质层的内侧)且以隔着固体电解质层与排气侧电极层对向的方式形成在固体电解质层上的大气侧电极层、覆盖排气侧电极层且与排气接触(以暴露在排气中的方式配置)的扩散阻力层。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)相对应的输出值Voxs。
如图7所示，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs，在被检测气体的空燃比与理论空燃比相比浓时，变成最大输出值max (例如，约0. 9V)，在被检测气体的空燃比与理论空燃比相比稀时，变成最小输出值min(例如，约0. IV)，在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的大致中间的电压Vst (中间电压Vst，例如，约 0. 5V)。进而，在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，该输出值Voxs从最大输出值max向最小输出值min急剧地变化，在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，该输出值Voxs从最小输出值min向最大输出值max急剧地变化。图1所示的加速器开度传感器57检测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。电控制装置60是“公知的微型计算机”，由“CPU、R0M、RAM、在接通电源的状态下存储数据且在断开电源期间保持所存储的数据的后备RAM (或者EEPROM等非易失性存储器)、 以及包括AD转换器的接口等”构成。电控制装置60的接口与所述传感器51 57连接，向CPU提供来自于传感器51 57的信号。进而，该接口根据CPU的指示向各个气缸的火花塞对、各个气缸的燃料喷射阀 25、进气门控制装置沈及节气门促动器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变得越大则节气门开度TA变得越大的方式向节气门促动器3 送出指示信号。(气缸间空燃比不平衡判定的原理)其次，对于利用上述判定装置进行的“气缸间空燃比不平衡判定”的原理进行说明。所谓气缸间空燃比不平衡判定，是判定气缸间的空燃比的不均勻性是否变成有必要发出警告的值以上，换句话说，判定在各气缸之间是否产生(在排放物方面不允许的程度的) 不均衡(即，气缸间空燃比不平衡)的判定。内燃机10的燃料是碳和氢的化合物。从而，在燃料燃烧变化成水H2O和二氧化碳 CO2的过程中，作为中间生成物，生成“碳氢化合物HC、一氧化碳CO及氢H2等”未燃烧物。供燃烧的混合气的空燃比越比理论空燃比小(即，空燃比越变成比理论空燃比浓的一侧的空燃比)，为了燃料完全燃烧所需要的氧的量与实际的氧的量之差越增大。换句话说，越变成浓的一侧的空燃比，在燃烧中途的氧的不足量越增大，氧浓度越降低，所以，中间生成物(未燃烧物)与氧相遇结合(被氧化)的几率急剧变小。其结果是，如图8所示，供应给气缸的混合气的空燃比越变成浓的一侧的空燃比，从气缸排出的未燃烧物(HC、CO及 H2)的量也越急剧地(呈二次函数地)增大。另外，图8的点P1、点P2及点P3表示供应给某个气缸的燃料的量，相对于该气缸的空燃比与理论空燃比相一致的情况下的燃料的量而言，分别过剩 10% ( = AFl) ,30% ( = AF2)及 40% ( = AF3)的点。进而，与碳氢化合物HC及一氧化碳CO等相比，氢H2是小分子。从而，与其它未燃烧物(HC、C0)比较，氢H2迅速地在上游侧空燃比传感器55的扩散阻力层55d中扩散。因此，当大量地产生由HC、CO及H2构成的未燃烧物时，在扩散阻力层55d中显著发生氢H2的选择性扩散(优先扩散)。即，与“其它未燃烧物(HC、CO)”相比，有更多的氢H2到达空燃比检测元件的表面(形成在固体电解质层5 表面的排气侧电极层55b)。其结果是，氢H2 的浓度与其它未燃烧物(HC、C0)的浓度的平衡破坏。换句话说，氢H2相对于包含在“到达上游侧空燃比传感器阳的空燃比检测元件(排气侧电极层55b)的排气”中的全部未燃烧成分的比例，比氢H2相对于包含在“从内燃机10排出的排气”中的全部未燃烧成分的比例大。另外，上述判定装置是空燃比控制装置的一部分。空燃比控制装置进行使“由上游侧空燃比传感器阳的输出值Vabyfs表示的上游侧空燃比abyfs (相当于输出值Vabyfs 的空燃比)”与“上游侧目标空燃比abyfr”相一致的“空燃比的反馈控制(主反馈控制)”。 一般地，将上游侧目标空燃比abyfr被设定成理论空燃比stoich。进而，空燃比控制装置进行使下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs(或者， 由下游侧空燃比传感器的输出值Voxs表示的下游侧空燃比afdown)与下游侧目标值 Voxsref (或者，由下游侧目标值Voxsref表示的下游侧目标空燃比)相一致的“空燃比副反馈控制”。一般地，将下游侧目标值Voxsref设定成相当于理论空燃比的值(0. 5V)。现设想在不发生气缸间空燃比不平衡的状态下，各个气缸的空燃比一律地向浓的一侧偏移的情况。例如，在成为计算燃料喷射量时的基本量的“内燃机的吸入空气量的测定值或者推定值”比“实际的吸入空气量”大等时，会产生这种状态。在这种情况下，例如，假定各个气缸的空燃比为图8所示的AF2。当某个气缸的空燃比为AF2时，与某个气缸的空燃比为比AF2更接近于理论空燃比的空燃比AFl的情况相比，在排气中包含更多的未燃烧物(从而，包含更多的氢H2M参照点Pl及点P2)。从而，在上游侧空燃比传感器阳的扩散阻力层55d中发生“氢吐的选择性扩散”。但是，在这种情况下，“在各个气缸结束一次燃烧行程期间(相当于曲柄角720度的期间)供应给内燃机10的混合气”的空燃比的实际平均值也是AF2。进而，如上所述，图 6所示的空燃比变换表Mapabyfs是考虑到“氢H2的选择性扩散”而制成的。从而，由上游侧空燃比传感器55的实际输出值Vabyfs表示的上游侧空燃比abyfs (通过将实际输出值 Vabyfs应用于空燃比变换表Mapabyfs所获得的上游侧空燃比abyfs)与上述“空燃比的实际平均值AF2”相一致。因此，由于供应给整个内燃机10的混合气的空燃比被主反馈控制修正为与“上游侧目标空燃比abyfr、即理论空燃比”相一致，不会发生气缸间空燃比不平衡，所以，各个气缸的空燃比也和理论空燃比大致一致。从而，副反馈量(以及后面描述的副反馈量的学习值)不会变成对空燃比进行大的修正的值。换句话说，在不发生气缸间空燃比不平衡的情况下，副反馈量(以及后面描述的副反馈量的学习值)不会成为对空燃比进行大的修正的值。下面，对于“不发生气缸间空燃比不平衡的情况”下的各个值的行为，分别进行说明。例如，假定当吸入内燃机10的各个气缸中的空气量(重量)为A0，供应给各个气缸的燃料量(重量)为FO时，空燃比A0/F0为理论空燃比(例如，14. 5)。并且，假定由于吸入空气量的推定误差等原因，对各个气缸供应(喷射)的燃料量均等地过剩10%。即，假定向各个气缸供应1.1· FO的燃料。这时，供应给作为四缸发动机的内燃机10的空气量的总量(在各个气缸分别结束一次燃烧行程期间供应给整个内燃机10的空气量)为4· AO。另外，供应给内燃机10的燃料量的总量(在各个气缸分别结束一次燃烧行程期间供应给整个内燃机10的燃料的量)为4. 4 · F0(=1. 1 · F0+1. 1 · F0+1. 1 · F0+1. 1 · F0)。因而，供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值变成4 · AO/(4. 4 · F0) = AO/(1. 1 · F0)。这时，上游侧空燃比传感器的输出值变成对应于空燃比AO/(1. 1 · F0)的输出值。从而，通过主反馈控制，供应给各个气缸的燃料的量各减少10% (变成供应个各个气缸1 · FO的燃料)，供应给整个内燃机10的混合气的空燃比与理论空燃比A0/F0相一致。与此相对，设想只有特定气缸的空燃比向浓的一侧产生大的偏离的情况。例如，在对于特定气缸配备的燃料喷射阀25的喷射特性变成“与所指示的燃料喷射量相比明显喷射更多量的燃料的特性”的情况下，会产生这种状态。这种燃料喷射阀25的异常也称为“燃料喷射阀的浓偏移异常”。现假定对于某个特定气缸供应的燃料的量过剩40% (即，(1.4*F0)，对于剩余的三个气缸供应的燃料的量为这些气缸的空燃比与理论空燃比相一致的燃料的量(即， 1 · F0)。在这种情况下，特定气缸的空燃比为图8所示的“AF3”，剩余的气缸的空燃比为理论空燃比。这时，供应给作为四缸发动机的内燃机10的空气量的总量(在各个气缸分别结束一个燃烧行程期间，供应给整个内燃机10的空气量)为4 · AO。另一方面，供应给内燃机 10的燃料的总量(在各个气缸分别结束一个燃烧行程期间，供应给整个内燃机10的燃料的量)为 4. 4 · FO ( = 1. 4F0+F0+F0+F0)。从而，供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值变成4· AO/ (4. 4-F0) = AO/(1. 1 -F0) 0即，这种情况下供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值成为与上述的“对于各个气缸供应的燃料的量均等地过剩10%的情况”相同的值。但是，如前面所述，供应给气缸的混合气的空燃比越变成浓的一侧的空燃比，排气中的未燃烧物(HC、CO&H2)的量越急剧地增大。因此，在“只有对特定气缸供应的燃料的量成为过剩40 %的量的情况”下，包含在排气中的氢吐的总量SHl，如图8所示，变成SHl = H3+H0+H0+H0 = H3+3 ·Η0。与此相对，在“对各个气缸供应的燃料的量均等地过剩10%的情况”下，包含在排气中的氢H2的总量SH2，如图8所示，变成SH2 = Η1+Η1+Η1+Η1 = 4 · HI。 这时，量Hl比量HO稍大，但是，量Hl及量HO都是非常微小的量。即，在与量H3相比的情况下，可以说量Hl和量HO大致相等。从而，与氢的总量SH2相比，氢的总量SHl变得非常大(SHI >> SH2)。这样，即使供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值是相同的，与不发生气缸间空燃比不平衡的情况下包含在排气中的氢的总量SH2相比，在发生气缸间空燃比不平衡的情况下包含在排气中的氢的总量SHl显著变大。从而，在只有对特定气缸供应的燃料的量成为过剩40%的量的情况下，由于在上述扩散阻力层55d中“氢压的选择性扩散”导致由上游侧空燃比传感器的输出值Vabyfs 表示的空燃比变成比“供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值(AO/ (1. 1*F0))”浓的一侧的空燃比(小的空燃比)。即，在即使排气的空燃比的平均值相同也发生气缸间空燃比不平衡的情况下，与不发生气缸间空燃比不平衡的情况相比，在上游侧空燃比传感器阳的排气侧电极层5 中的氢压的浓度变高，所以，上游侧空燃比传感器55的输出值Vabyfs变成表示比“空燃比的实际的平均值”浓的一侧空燃比的值。其结果是，供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值会被主反馈控制控制在比理论空燃比稀的一侧。另一方面，通过上游侧催化剂43的排气到达下游侧空燃比传感器56。包含在排气中的氢吐与其它未燃烧物(HC、CO) 一起，在上游侧催化剂43中被氧化(净化)。从而，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs成为对应于供应给整个内燃机10的混合气的实际的空燃比的值。从而，利用副反馈控制计算出的空燃比的控制量(副反馈量等)成为利用上述主反馈控制对空燃比向稀的一侧的过度修正进行补偿的修正值。并且，利用这种副反馈量等，使内燃机10的空燃比的实际的平均值与理论空燃比相一致。这样，在由副反馈控制计算出的空燃比的控制量(副反馈量)成为对燃料喷射阀 25向浓偏离异常(气缸间空燃比不平衡)引起的“空燃比向稀的一侧的过度修正”进行补偿的值。另外，引起浓偏离异常的燃料喷射阀25越喷射比“所指示的喷射量”多的量的燃料(即，特定气缸的空燃比越变成浓的一侧的空燃比)，这种向稀的一侧的过度修正的程度越增大。从而，在副反馈量是正的值、其大小越大，“内燃机的空燃比越被向更浓的一侧修正的系统”中，对应于副反馈量变化的值(实际上，例如，引入副反馈量的恒定成分的副反馈量的学习值)”成为表示气缸间空燃比不平衡程度的值。基于这种见解，本判定装置取得根据副反馈量变化的值(在本例中，为副反馈量的学习值、即“副FB学习值”)，作为不平衡判定用参数。即，不平衡判定用参数成为“包含在通过上游侧催化剂43之前的排气中的氢的量与包含在通过上游侧催化剂43之后的排气中的氢的量之差越大则变得越大的值”。并且，在该不平衡判定用参数变成“异常判定阈值” 以上的情况下(即，根据副FB学习值的增减而增减的值变成“表示将内燃机的空燃比修正到异常判定阈值以上的浓的一侧的值”的情况下)，判定装置判定为发生了气缸间空燃比不平衡。图9的实线表示在发生气缸间空燃比不平衡、某一个气缸的空燃比比理论空燃比向浓的一侧及稀的一侧偏离的情况下的副FB学习值。图9所示的曲线的横轴是“不平衡比例”。所谓不平衡比例是“理论空燃比X与向其浓的一侧偏移的气缸的空燃比af之差Y(= X-af)相对于理论空燃比X之比(Y/X)”。如前面所述那样，不平衡比例越大，则氢H2的选择性扩散的影响越急剧地变大。从而，如图9的实线所示，副FB学习值(从而，不平衡判定用参数)随着不平衡比例变大而呈二次函数地增大。另外，如图9的实线所示，即使在不平衡比例是负的值的情况下，该不平衡比例的绝对值越增大，则副FB学习值越增大。即，例如，在产生只有一个特定气缸的空燃比发生向稀的一侧进行大的偏移的气缸间空燃比不平衡的情况下，作为不平衡判定用参数的副FB 学习值(对应于副FB学习值的值)也增大。例如，在对于特定气缸配备的燃料喷射阀25 的喷射特性变成“喷射比所指示的燃料喷射量明显少的量的燃料的特性”的情况下，会产生这种状态。这种燃料喷射阀25的异常也称为“燃料喷射阀的稀偏移异常”。下面，对于在发生只有一个特定气缸的空燃比向稀的一侧产生大的偏移的气缸间空燃比不平衡的情况下、副FB学习值增大的原因，进行简单地说明。在下面的说明中，假定吸入内燃机10的各个气缸中的空气量(重量)为AO。进而，假定在供应给各个气缸的燃料
22量(重量)为FO时，空燃比A0/F0与理论空燃比相一致。现在，设想对于某一个特定气缸(为了方便起见，作为第一个气缸)供应的燃料的量过小的量为40% (即，0.6· F0)，对剩余的三个气缸(第二、第三及第四气缸)供应的燃料的量为这些气缸的空燃比与理论空燃比相一致的燃料的量(即，F0)的情况。另外，在这种情况下，假定不会发生不发火。假定，在这种情况下，通过主反馈控制，将供应给第一气缸至第四气缸的燃料的量同样地都增大规定的量(10% )。这时，供应给第一气缸的燃料的量变成0. 7 *F0，供应给第二至第四气缸的每一个的燃料的量为1. 1 · F0。在这种状态下，供应给作为四缸发动机的内燃机10的空气量的总量(在各个气缸分别结束一个燃烧行程期间，供应给整个内燃机10的空气量)为4· AO。另外，主反馈控制的结果为，供应给内燃机10的燃料量的总量(在各个气缸分别结束一个燃烧行程期间， 供应给整个内燃机10的燃料的量)变成4 · FO ( = 0. 7 · F0+1. 1 · F0+1. 1 · F0+1. 1 · F0)。 因而，供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值为4 -AO/(4 -F0) = A0/F0, 即，变成理论空燃比。但是，在这种状态下的“包含在排气中的氢吐的总量SH3”变成SH3 = H4+H1+H1+H1 = Η4+3·Η1。其中，Η4是在空燃比为AO/(0.7· F0)时产生的氢的量，比Hl及HO小并且与 HO大致相等。从而，总量SH3最大也变成(H0+3 · Hl)。与此相对，在不发生气缸间空燃比不平衡并且供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值为理论空燃比的情况下，“包含在排气中的氢H2的总量SH4”变成SH4 =Η0+Η0+Η0+Η0 = 4 · H0。如前面所述，Hl比HO稍大。从而，总量SH3 ( = H0+3 · Hl)变得比总量SH4( = 4 · HO)大。从而，在发生由“燃料喷射阀的稀偏移异常”引起的气缸间空燃比不平衡的情况下，即使通过主反馈控制使供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值向理论空燃比转移，氢的选择性扩散的影响也会表现在上游侧空燃比传感器阳的输出值 Vabyfs中。即，通过将输出值Vabyfs应用于空燃比变换表Mapabyfs中获得的上游侧空燃比abyfs，会变成比上游侧目标空燃比abyfr、即理论空燃比“稀的一侧(小的)的空燃比”。 其结果是，进一步进行主反馈控制，供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值会被向比理论空燃比稀的一侧修正。从而，在副反馈控制中计算出的空燃比的控制量，以补偿由燃料喷射阀25的稀偏移异常(气缸间空燃比不平衡)引起的“由主反馈控制进行的空燃比向稀的一侧的过度修正”的方式增大。因而，不平衡比例为负的值、不平衡比例的绝对值越增大，则根据“在副反馈控制中计算出的空燃比的控制量”取得的“不平衡判定用参数(例如，副FB学习值)”越增大。从而，不仅是在特定气缸的空燃比“向浓的一侧偏移的情况下”，而且在“向稀的一侧偏移的情况下”，在不平衡判定用参数(例如，随着副FB学习值的增减而增减的值)变成 “异常判定阈值Ath”以上的情况下，本判定装置也判定为发生了气缸间空燃比不平衡。另外，图9的虚线表示各个气缸的空燃比一律从理论空燃比向浓的一侧背离、并且中止了主反馈控制的情况下的副FB学习值。在这种情况下，横轴以变成和“发生气缸间空燃比不平衡的情况下的内燃机的空燃比的偏移”相同的偏移的方式进行调整。即，例如，在发生只有第一气缸向浓的一侧偏移20%的“气缸间空燃比不平衡”的情况下，不平衡比例为20%。另一方面，在各个气缸的空燃比一律偏移5% (20%/四个气缸)的情况下，实际上，不平衡比例为0%，但是，在图9中，将不平衡比例作为相当于20%的不平衡比例进行处理。通过图9的实线和虚线的比较，可以理解为“在副FB学习值变成异常判定阈值Ath以上时，可以判定为发生了气缸间空燃比不平衡”。另外，由于实际上进行主反馈控制，所以， 在不发生气缸间空燃比不平衡的情况下，实际上，副FB学习值并不像图9的虚线所示的那样增大。(实际的动作)其次，对于本判定装置的实际的动作进行说明。〈燃料喷射量控制〉CPU对于规定的气缸的曲柄角每次变成进气上止点之前的规定的曲柄角(例如， BTDC90。CA)时，对该气缸(下面也称之为“燃料喷射气缸”)反复执行图10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1040的处理，进入步骤1095，暂时结束本程序。步骤1010 :CPU根据“利用空气流量计51计测的吸入空气量fe、内燃机旋转速度NE及查阅表MapMc”，取得作为“吸入燃料喷射气缸的空气量”的“气缸内吸入空气量 Mc (k)”。气缸内吸入空气量Mc (k)与各个进气行程相对应地被存储到RAM73内。气缸内吸入空气量Mc (k)也可以利用公知的空气模型(根据模仿进气通路中的空气的行为的物理法则构筑的模型)算出。步骤1020 :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i^base。上游侧目标空燃比abyfr，除了后面描述的特殊情况之外，被设定成理论空燃比stoich。步骤1030 =CPU通过利用主反馈量DFi修正基本燃料喷射量i^base (更具体地说， 在基本燃料喷射量i^base上加上主反馈量DFi)，计算最终燃料喷射量Fi。对于主反馈量 Dfi，将在后面描述。步骤1040 =CPU向“对应于燃料喷射气缸设置的燃料喷射阀25”送出指示信号，以便从该燃料喷射阀25喷射最终燃料喷射量(指示喷射量)Fi的燃料。这样，从各个燃料喷射阀25喷射的燃料的量对于全部气缸一律根据共同的主反馈量DFi增减。<主反馈量的计算>CPU每经过规定的时间，反复执行图11中的流程图所示的主反馈量计算程序。从而，当成为规定的正时时，CPU从步骤1100起开始进行处理，进入步骤1105，判定主反馈控制条件(上游侧空燃比反馈控制条件)是否成立。在下面全部条件成立时，主反馈控制条件成立。(Al)上游侧空燃比传感器55活性化。(A2)内燃机负荷(负荷率)KL在阈值KLth以下。(A3)未处于切断燃油的过程中。另外，负荷率KL由下面的(1)式求出。也可以代替该负荷率KL，而使用加速踏板的操作量Accp及节气门开度TA等作为内燃机的负荷。在(1)式中，Mc是气缸内吸入空气量，P是空气密度(单位(g/l))，L是内燃机10的排气量(单位(1))，“4”是内燃机10的气缸数。KL = (Mc/(P · L/4)) · 100%…(1)现在，继续说明主反馈控制条件成立的情况，CPU在步骤1105中判定为“Yes”，依次进行下述的步骤1110至步骤1140的处理，进入步骤1195，暂时结束本程序。步骤1110 :CPU根据下面的(2)式，取得反馈控制用输出值Vabyfc。在(2)式中， Vabyfs是上游侧空燃比传感器55的输出值，Vafsfb是根据下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs计算出来的副反馈量，Vafsfbg是副反馈量的学习值(副FB学习值)。这些值都是在当前时刻获得的值。对于副反馈量Vafsfb及副FB学习值Vafsfbg的计算方法，将在后面描述。Vabyfc = Vabyfs+ (Vafsfb+Vafsfbg)…(2)步骤1115 :CPU，如下面的( 式所示，通过将上述反馈控制用输出值Vabyfc应用于图6所示的空燃比变换表Mapabyfs，获得反馈控制用空燃比abyfsc。abyfsc = Mapabyfs (Vabyfc)…(3)步骤1120 :CPU根据下面的(4)式，求出作为“在当前时刻N个循环之前的时刻实际供应给燃烧室21的燃料的量”的“气缸内燃料供应量Fc(k-N)”。即，CPU通过用“上述反馈控制用空燃比abyfsc”除“在当前时刻N个循环(即，N· 720°曲柄角)之前的时刻的气缸内吸入空气量Mc (k-N)，，，求出气缸内燃料供应量Fc (k-N)。Fc (k-N) = Mc (k-N)/abyfsc... (4)这样，之所以为了求出气缸内燃料供应量Fc (k-N)，用反馈控制用空燃比abyfsc 除当前时刻N个冲程之前的气缸内吸入空气量Mc (k-N)，是因为到“由于燃烧室21内的混合气的燃烧生成的排气”到达上游侧空燃比传感器阳为止，需要“相当于N个冲程的时间”。 但是，实际上，从各个气缸排出的排气在被一定程度地混合之后，到达上游侧空燃比传感器 55。步骤1125 :CPU根据下面的(5)式，求出作为“在当前时刻N个循环之前的时刻应当供应给燃烧室21的燃料的量”的“目标气缸内燃料供应量Fcr (k-N)”。S卩，CPU通过用上游侧目标空燃比abyfr除当前时刻N个冲程之前的气缸内吸入空气量Mc (k-N)，求出目标气缸内燃料供应量Fcr (k-N)。Fcr = Mc (k_N) /abyfr··· (5)另外，在通常运转时，将上游侧目标空燃比abyfr设定成理论空燃比stoich。另一方面，以防止由硫磺等引起的产生排气臭味为目的，在规定的稀混合比设定条件成立时，将上游侧目标空燃比abyfr设定成比理论空燃比稀的一侧的空燃比。另外，也可以在下面的条件中的任何一个条件成立时，将上游侧目标空燃比abyfr设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比。·内燃机10起动之后经过的时间在起动后经过时间阈值以下的情况，·冷却水温度THW在冷却水温度阈值THWth以下的情况，以及·当前时刻在切断燃油(停止供应燃料)控制结束之后的规定期间内的情况。·处于应当防止上游侧催化剂43过热的运转状态(高负荷运转状态)的情况。
步骤1130 :CPU根据下面的(6)式，取得气缸内燃料供应量偏差DFc。S卩，CPU通过从目标气缸内燃料供应量Fcr (k-N)中减去气缸内燃料供应量Fc (k-N)，求出气缸内燃料供应量偏差DFc。该气缸内燃料供应量偏差DFc成为表示在N个冲程之前的时刻供应到气缸内的燃料的超过和不足的部分的量。DFc = Fcr (k-N) -Fc (k-N)... (6)步骤1135:CPU根据下面的(7)式，求出主反馈量DFi。在该(7)式中，Gp是预先设定的比例增益，Gi是预先设定的积分增益。进而，(7)式的“值SDFc”是“气缸内燃料供应量偏差DFc的积分值”。S卩，CPU通过用于使反馈控制用空燃比abyfsc与上游侧目标空燃比abyfr相一致的比例积分控制，计算出“主反馈量DFi”。DFi = Gp · DFc+Gi · SDFc — (7)步骤1140 :CPU通过将在上述步骤1130中求出的气缸内燃料供应量偏差DFc加到该时刻的气缸内燃料供应量偏差DFc的积分值SDFc上，取得新的气缸内燃料供应量偏差的积分值SDFc。根据上面所述，通过比例积分控制求出主反馈量DFi，通过所述图10的步骤1030 的处理，将该主反馈量DFi反映到最终燃料喷射量Fi中。并且，上述(2)式的右边的“副反馈量Vafsfb与副FB学习值Vafsfbg之和”被限制成成为比上游侧空燃比传感器55的输出值Vabyfs小的值，并且，成为小的值。从而，“副反馈量Vafsfb与副FB学习值之和”，如后面所述，可以认为是用于使“下游侧空燃比传感器 56的输出值Voxs”与“相当于理论空燃比的值、即下游侧目标值Voxsref ”相一致的“辅助的修正量”。其结果是，可以说，反馈控制用空燃比abyfsc是实质上基于上游侧空燃比传感器阳的输出值Vabyfs的值。即，可以说，主反馈量DFi是用于使“由上游侧空燃比传感器 55的输出值Vabyfs表示的内燃机的空燃比”与“上游侧目标空燃比abyfr (理论空燃比)，， 相一致的修正量。另一方面，在步骤1105的判定时，当主反馈控制条件不成立时，CPU在该步骤1105 中判定为“No”，进入步骤1145，将主反馈量DFi的值设定为“0”。其次，CPU在步骤1150中将“0”存储在气缸内燃料供应量偏差的积分值SDFc中。之后，CPU进入步骤1195，暂时结束本程序。这样，在主反馈控制条件不成立时，主反馈量DFi被设定为“0”。从而，不进行利用基本燃料喷射量i^base的主反馈量DFi的修正。<副反馈量及副FB学习值的计算>为了计算“副反馈量Vafsfb，，及“副反馈量Vafsfb的学习值(副FB学习值) Vafsfbg", CPU每经过规定的时间执行图12所示的程序。从而，当变成规定的正时时，CPU 从步骤1200开始进行处理，进入步骤1205，判定副反馈控制条件是否成立。在下面的全部条件成立时，副反馈控制条件成立。(Bi)主反馈控制条件成立。(B2)下游侧空燃比传感器56活性化。(B3)上游侧目标空燃比abyfr被设定成理论空燃比stoich。现假定副反馈控制条件成立，继续进行说明。在这种情况下，CPU在步骤1205中判定为“Yes”，依次进行下面所述的步骤1210至步骤1230的处理，计算副反馈量Vafsfb。步骤1210 :CPU根据下面的⑶式，取得作为“下游侧目标值Voxsref ”与“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs”之差的“输出偏差量DVoxs”。S卩，CPU通过从“下游侧目标值Voxsref ”中减去“当前时刻的下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs”，求出“输出偏差量DVoxs”。将下游侧目标值Voxsref设定成相当于理论空燃比的值Vst (0. 5V)。DVoxs = Voxsref-Voxs." (8)步骤1215 :CPU根据下面的(9)式，求出副反馈量Vafsfb。在该式(9)中，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)。另外，SDVoxs是输出偏差量DVoxs的积分值，DDVoxs是输出偏差量DVoxs的微分值。Vafsfb = Kp · DVoxs+Ki · SDVoxs+Kd · DDVoxs…(9)步骤1220 =CPU通过在“该时刻的输出偏差量的积分值SDVoxs”上加上“在上述步骤1210中求出的输出偏差量DVoxs”，求出新的输出偏差量的积分值SDVoxs。步骤1225 :CPU通过从“在上述步骤1210中计算出的输出偏差量DVoxs”中减去 “在前次执行本程序时计算出的输出偏差量、即前次输出偏差量DVoxsold”，求出新的输出偏差量的微分值DDVoxs。步骤1230 :CPU将“在上述步骤1210中计算出的输出偏差量DVoxs”作为“前次输出偏差量DVoxsold”存储起来。这样，CPU通过用于使下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs与下游侧目标值 Voxsref相一致的比例、积分、微分(PID)控制，计算出“副反馈量Vafsfb”。该副反馈量 Vafsfb，如上述( 式所示，用于计算反馈控制用输出值Vabyfc。其次，CPU通过依次进行下面所述的步骤1235至步骤1250的处理，计算“副FB学习值Vafsfbg”，之后，进入步骤1四5，暂时结束本程序。步骤1235 =CPU将该时刻的副FB学习值Vafsfbg作为更新前的学习值VafsfbgO 存储起来。步骤1240 =CPU根据下述的(10)式，更新副FB学习值Vafsfbg。该(10)式的左边的Vafsfbg(k+Ι)表示更新后的副FB学习值Vafsfbg。值α是O以上不足1的任意值。Vafsfbg (k+Ι) = α · Vafsfbg+(1-α ) · Ki · SDVoxs…(10)如可以从(10)式看出的那样，副FB学习值Vafsfbg是对“副反馈量Vafsfb的积分项Ki .SDVoxs”实施“除去噪音用的滤波处理”的值。换句话说，副FB学习值Vafsfbg是对应于副反馈量Vafsfb的恒定成分(积分项)的值。被更新的副FB学习值Vafsfbg(= Vafsfbg (k+1))被存储在后备RAM中。步骤1245:CPU根据下述(11)式，计算副FB学习值Vafsfbg的变更量(更新量) AG。AG = Vafsfbg-VafsfbgO — (11)步骤1250 =CPU根据下述(12)式，利用变更量AG修正副反馈量Vafsfb。Vafsfb = Vafsfb-AG— (12)下面，对于该步骤1245及步骤1250的处理进行说明。如上述( 式所示，CPU通过将“副反馈量Vafsfb及副FB学习值Vafsfbg”加到“上游侧空燃比传感器55的输出值 Vabyfs”上，得到反馈控制用输出值Vabyfc。副FB学习值Vafsfbg是引入副反馈量Vafsfb 的积分项Ki .SDVoxs (恒定部分)的一部分的值。从而，在更新副FB学习值Vafsfbg的情况下，若不对应于该更新的量修正副反馈量Vafsfb，则利用“更新后的副FB学习值Vafsfbg 及副反馈量Vafsfb”进行双重修正。从而，在更新副FB学习值Vafsfbg的情况下，有必要对应于该副FB学习值Vafsfbg的更新量AG修正副反馈量Vafsfb。因此，如上述(11)及(12)式所示，CPU在以增加变更量AG的方式更新副FB学习值Vafsfbg时，使副反馈量Vafsfb减少变更量AG。在(11)式中，VafsfbgO是即将更新之前的副FB学习值Vafsfbg。从而，变更量AG可以成为正的值及负的值中的任何一种值。通过以上的处理，每经过规定的时间，更新副反馈量Vafsfb和副FB学习值 Vafsfbg0另一方面，在副反馈控制条件不成立的情况下，CPU在图12的步骤1205中判定为 “No”，依次进行下面所述的步骤1255及步骤1260的处理，进入步骤1四5，暂时结束本程序。步骤1255 =CPU将副反馈量Vafsfb的值设定为“0”。步骤1260 =CPU将输出偏差量的积分值SDVoxs的值设定为“0”。从而，如可以从上述( 式中看出的那样，反馈控制用输出值Vabyfc为上游侧空燃比传感器55的输出值Vabyfs和副FB学习值Vafsfbg之和。即，在这种情况下，“副反馈量Vafsfb的更新”及“副反馈量Vafsfb向最终燃料喷射量Fi中的反映”停止。但是，至少，对应于副反馈量Vafsfb的积分项的副FB学习值Vafsfbg被反映到最终燃料喷射量Fi 中。<气缸间空燃比不平衡判定>其次，对于用于进行“气缸间空燃比不平衡判定”的处理进行说明。每经过规定的时间，CPU重复进行图13所示的“气缸间空燃比不平衡判定程序”。从而，当达到规定的正时时，CPU从步骤1300起开始进行处理，进入步骤1305，判定“异常判定(气缸间空燃比不平衡判定)的前提条件(判定实施条件)”是否成立。换句话说，在这种前提条件不成立的情况下，气缸间空燃比不平衡的“禁止判定条件”成立。当气缸间空燃比不平衡的“禁止判定条件”成立时，不进行利用“根据副FB学习值Vafsfbg计算出来的不平衡判定用参数”的 “下面所述的气缸间空燃比不平衡”的判定。在下面(Cl) (C6)所记载的条件的全部成立时，这种异常判定(气缸间空燃比不平衡判定)的前提条件成立。但是，前提条件也可以是下面的(Cl) (C6)中所记载的条件中的一个以上的任意的组合构成的条件。 (Cl)主反馈控制条件成立(参照上述Al A3)。(C2)内燃机10的运转状态不是“包含在从内燃机10中排出的排气中的氧的量” 成为氧量阈值以上的运转状态。即，内燃机10的运转状态是“包含在从内燃机10排出的排气中的氧的量”不足氧量阈值的运转状态。设立该条件(C2)的理由如下面所述。在内燃机10的运转状态为“包含在从内燃机10中排出的排气中的氧的量为氧量阈值以上的运转状态”的情况下，存在着直到从内燃机10排出的排气到达上游侧空燃比传感器55为止，由于包含在该排气中的过剩的氧引起“包含在排气中的氢的氧化”进展到设想的程度以上的可能性。这样，在“包含在排气中的氢的氧化”进展到设想的程度以上的情况下，即使发生气缸间空燃比不平衡(即，即使只从特定气缸排出大量的氢氏)，由上游侧空燃比传感器55的输出值Vabyfs表示的空燃比abyfs也会变成接近于“供应给整个内燃机
2810的混合气的空燃比的实际的平均值”的空燃比。其结果是，基于下游侧空燃比传感器56 的输出值Voxs取得的“不平衡判定用参数”变成不能高精度表示气缸间空燃比不平衡的程度的值。上述(C2)的条件，也可以由下面(C2-1)记载的条件构成。(C2-1)供应给内燃机10的混合气的空燃比未被设定成“比理论空燃比稀的一侧的空燃比”的情况。例如，在内燃机10的运转状态满足排气防臭条件的情况下，以防止由硫磺等引起的排气臭味( 的发生为目的，供应给内燃机10的混合气的空燃比被设定成比理论空燃比稀的一侧的空燃比。在这种情况下，“包含在从内燃机10排出的排气中的氧的量”在氧量阈值以上。向比理论空燃比稀的一侧的空燃比的设定，例如，可以通过将上游侧目标空燃比abyfr设定成比理论空燃比稀的一侧的空燃比(比理论空燃比大的空燃比)来达到，或者，通过对副反馈量进行稍小(微小的规定量)的修正来达到。在这种情况下，也可以通过将下游侧目标值Voxsref设定成“比相当于理论空燃比的值Vst小微小的规定值Δ V的值” 来求出副反馈量Vafsfb。上述(C2-1)的条件也可以置换成“内燃机10的运转状态不满足排气防臭条件的情况”。例如，在从节气门开度TA不全闭的状态向全闭的状态变化之后，从判定为由图中未示出的车辆速度检测传感器检测出来的车辆的速度为“0”的时刻起直到经过规定的时间为止，该排气防臭条件成立。(C3)内燃机10的运转状态不是“包含在从内燃机10排出的排气中的氢的量”成为氢量阈值以上的运转状态。即，内燃机10的运转状态是“包含在从内燃机10排出的排气中的氢的量”不足氢量阈值的运转状态。换句话说，该条件为“在燃烧室21中混合气的燃烧状态稳定，并且氢压的发生量稳定”。设置该条件(C3)的理由如下。在内燃机10的运转状态是“包含在从内燃机10排出的排气中的氢的量成为氢量阈值以上的运转状态”的情况下，有时在上游侧催化剂43处氢未被充分净化，氢流出到上游侧催化剂43的下游。在这种情况下，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs存在着受到氢的选择性扩散的影响的可能性。或者，存在着尽管本来未发生由于燃料喷射阀的特性等引起的气缸间空燃比不平衡，但是也在特定气缸中大量地产生氢的可能性。从而，根据下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs取得的不平衡判定用参数不表示对应于“通过利用上游侧空燃比传感器阳的输出值Vabyfs的上述空燃比反馈控制进行过剩地修正的空燃比的实际的平均值”的值的可能性高。上述(C3)的条件也可以由下面的(C3-A)中记载的条件构成。(C3-A)供应给内燃机10的混合气的空燃比不是被设定成“比理论空燃比浓的一侧的空燃比”的情况。在上游侧目标空燃比abyfr被设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比的情况下，或者通过以将副反馈量变得比通常时稍大的方式进行修正(例如，将下游侧目标值Voxsref变更成与比相当于理论空燃比的值稍浓的一侧的空燃比相当的值)，能够达到该“将供应给内燃机的混合气的空燃比设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比的情况”。另外，上述(C3)的条件也可以由下面的(C3-1) (C3_4)中记载的条件中的至少任何一个条件构成。换句话说，可以设定为在下面的(C3-1) (C3-4)中记载的条件中的“由任意组合构成的条件”全部成立的情况下，上述(O)的条件成立。(C3-1)内燃机10起动之后经过的时间不在起动后经过时间阈值以下。S卩，从内燃机10起动之后经过的时间比起动后经过时间阈值大的情况。(C3-2)内燃机10的冷却水温度THW不在冷却水温度阈值THWth以下。即，内燃机 10的冷却水温度THW比冷却水温度阈值THWth大的情况。(C3-3)从供应给内燃机10的混合气的空燃比由“设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比的状态”向“设定成理论空燃比的状态”变更的时刻起经过的时间TRS不在规定时间TRSth以下。即，经过的时间TRS比规定时间TRSth大的情况。(C3-4)从供应给内燃机10的混合气的空燃比由“设定成比理论空燃比浓的一侧空燃比的状态”向“设定成理论空燃比的状态”变更的时刻起“吸入内燃机10中的空气量的累计值SRS”不在累计空气量增量停止后阈值SRMh以下。即，空气量的累计值SRS比累计空气量增量停止后阈值SRSth大的情况。在不满足上述(C3-1) (C3-4)等条件的情况下，由于混合气的燃烧不稳定，所以，在燃烧期间中产生的氢的量不稳定(存在变为过剩的情况)。因此，由于包含在内燃机 10的排气中的氢的量不稳定，所以，当在这种情况下进行气缸间空燃比不平衡判定时，错误判定的可能性高。(C4)上游侧催化剂43的将氢氧化的能力不在第一规定能力以下。即，上游侧催化剂43的将氢氧化的能力比第一规定能力大的情况。换句话说，该条件是“上游侧催化剂43 的状态处于能够将流入上游侧催化剂43的氢净化规定量以上的状态(S卩，能够净化氢的状态)”设置该条件(C4)的理由如下。当上游侧催化剂43的将氢氧化的能力在第一规定能力以下时，存在在上游侧催化剂43中不能将氢充分净化、氢流出到上游侧催化剂43的下游的可能性。其结果是，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs有受到氢的选择性扩散的影响的可能性，或者，上游侧催化剂43的下游的气体的空燃比变得与“供应给整个内燃机10的混合气的空燃比的实际的平均值”不一致。从而，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs不表示对应于“通过利用上游侧空燃比传感器阳的输出值Vabyfs进行的上述空燃比反馈控制进行了过剩修正的空燃比的实际的平均值”的值的可能性高。因而，当在这种状态下进行气缸间空燃比不平衡判定时，错误判定的可能性高。上述(C4)的条件可以由下面的(C4-1) (C4_6)中记载的条件中的至少任何一个条件构成。换句话说，在下面的(C4-1) (C4-6)中记载的条件中的“由任意的组合构成的条件”全部成立的情况下，上述(C4)的条件成立。(C4-1)上游侧催化剂43的氧吸留量不在氧吸留量第一阈值以下。即，上游侧催化剂43的氧吸留量比氧吸留量第一阈值大的情况。在这种情况下，可以判定为上游侧催化剂 43的将氢氧化的能力比第一规定能力大。另外，上游侧催化剂43的氧吸留量由公知的方法另外获得。例如，通过在依次对与流入上游侧催化剂43的过剩的氧的量相对应的量进行加法运算的同时，对与流入上游侧催化剂43的过剩的未燃烧成分的量相对应的量依次进行减法运算，求出上游侧催化剂 43的氧吸留量0SA。即，根据上游侧空燃比abyfs与理论空燃比stoich之差，每经过规定的时间求出氧的过剩或者不足的量Δ02(Δ02 = k.mfr · (abyfs-stoich)) (k是大气中的氧的比例，为0. 23，mfr是在该规定时间供应的燃料量)，通过累计计算该过剩或者不足的量 Δ 02，求出氧吸留量OSA (例如，参照特开2007-239700号公报，特开2003-336535号公报， 及，特开2004-036475号公报等)。另外，这样求出的氧吸留量OSA被限制成上游侧催化剂 43的最大氧吸留量Cmax和“0”的值。(C4-2)从内燃机10起动之后吸入内燃机10中的空气量的累计值(起动后累计空气量)不在累计空气量起动后阈值以下。即，起动后累计空气量比累计空气量起动后阈值大的情况。该条件是根据下面所述的理由设置的。即，当起动后累计空气量在累计空气量起动后阈值以下时，在内燃机10起动后，没有足够量的排气流入上游侧催化剂43以使上游侧催化剂43活性化，所以，可以判定为上游侧催化剂43将氢氧化的能力在第一规定能力以下。(C4-3)节气门34变成全闭状态的时间(节气门开度TA为“0”的状态持续的时间)不在怠速时间阈值以上。即，节气门34变成全闭状态的时间不足怠速时间阈值的情况。当节气门34变成全闭状态的时间成为怠速时间阈值以上时，由于排气温度低并且排气流量也少的“节气门全闭状态”长时间持续，所以，上游侧催化剂43的温度降低，因而，可以判定为上游侧催化剂43将氢氧化的能力在第一规定能力以下。(C4-4)从节气门34变成全闭之外的状态之后经过的时间(即，节气门开度TA从 “0”变成不是“0”的时刻起所经过的时间的非怠速时间)不在非怠速时间阈值以下。即，非怠速时间比非怠速时间阈值大的情况。当非怠速时间在非怠速时间阈值以下时，在节气门全闭时降低的上游侧催化剂43的温度未达到(恢复到)足够的温度，因而，可以判定为上游侧催化剂43的将氢氧化的能力在第一规定能力以下。(C4-5)判定为上游侧催化剂43处于活性状态。当上游侧催化剂43处于非活性时，可以判定为上游侧催化剂43的将氢氧化的能力在第一规定能力以下。另外，例如，通过从内燃机10的运转状态推定排气温度，由该推定排气温度和排气量等推定催化剂温度，并且，判定该推定的催化剂温度是否在规定的活性温度阈值以上，可以判定该(C44)条件是否成立。(C4-6)未判定为上游侧催化剂43处于异常状态(判定为处于正常状态)。在判定为上游侧催化剂43处于异常状态的情况下，显然可以判定为上游侧催化剂43的将氢氧化的能力在第一规定能力以下。另外，利用公知的方法判定上游侧催化剂43是否异常。例如，内燃机起动后，尽管经过足够的时间，但是在下游侧空燃比传感器的输出值Voxs—次也没有反转的情况下，判定为上游侧催化剂43异常。或者，在上游侧催化剂43的最大氧吸留量Cmax在阈值以下的情况下，上游侧催化剂43被判定为异常。上游侧催化剂43的最大氧吸留量Cmax，例如，可以通过以下方式求出将上游侧目标空燃比abyfr设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比，在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs变成相当于比理论空燃比浓的一侧的空燃比的值时(浓反转时刻)，将上游侧目标空燃比abyfr设定成比理论空燃比稀的一侧的空燃比，在从该浓反转时刻起到下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs变成相当于比理论空燃比稀的一侧空燃比的值的时刻(稀反转时刻)为止的期间，累计流入上游侧催化剂43的氧量。(C5)上游侧催化剂43的将氢氧化的能力不在第二规定能力以上。即，上游侧催化剂43的将氢氧化的能力不足第二规定能力的情况。该第二规定能力是比所述第一规定能力大的能力。设置该条件(C5)的理由如下。在上游侧催化剂43的将氢氧化的能力在第二规定能力以上的期间，存在着从上游侧催化剂43流出的排气的空燃比的平均值不能表示对应于“通过空燃比反馈控制而被过剩修正的实际的空燃比”的值的可能性。例如，在刚刚切断燃油之后的情况下，由于上游侧催化剂43的氧吸留量非常大，所以，上游侧催化剂43下游的排气的空燃比不表示对应于 “通过空燃比反馈控制而被过剩修正的实际的空燃比”的值。换句话说，上游侧催化剂43的将氢氧化能力在“第一规定能力与第二规定能力之间”时，不平衡判定用参数成为高精度地表示气缸间空燃比不平衡的程度的值。上述(C5)的条件也可以由下面的(C5-1) (C5-4)中记载的条件中的至少任何一个条件构成。换句话说，可以设定为，在下面的(C5-1) (C5-4)中记载的条件中的“任意的组合构成的条件”全部成立的情况下，上述(⑶)的条件成立。(C5-1)上游侧催化剂43的氧吸留量不在氧吸留量第二阈值以上。即，上游侧催化剂43的氧吸留量不足氧吸留量第二阈值。当上游侧催化剂43的氧吸留量在氧吸留量第二阈值以上时，可以判定为上游侧催化剂43的将氢氧化的能力在第二规定能力以上。另外， 氧吸留量第二阈值比所述氧吸留量第一阈值大。(C5-2)从内燃机10的运转状态结束了切断燃油运转状态的时刻(切断燃油结束时刻)起吸入内燃机10的空气量的累计值(切断燃油结束后累计空气量)不在切断燃油结束后累计空气量阈值以下。即，切断燃油结束后累计空气量比切断燃油结束后累计空气量阈值大的情况。(C5-3)从切断燃油结束时刻起经过的时间不在切断燃油结束后经过时间阈值以下。即，从切断燃油结束时刻起经过的时间比切断燃油结束后经过时间阈值大的情况。(C5-4)从切断燃油结束时刻起的“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的反转次数”不在反转次数阈值以下。即，从切断燃油结束时刻起的“下游侧空燃比传感器的输出值Voxs的反转次数”比反转次数阈值大的情况。这里，所谓“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的反转次数”，指的是下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs横穿相当于理论空燃比的值的次数。在上述(C5-2) (C5-4)中的每一个不成立的情况下，由于在切断燃油运转状态 (停止供应燃料运转)中，贮存在上游侧催化剂43中的氧的量仍然过多，所以，可以判定为上游侧催化剂43的将氢氧化的能力在第二规定能力以上。另外，切断燃油运转(停止燃料喷射控制)在下面的切断燃油开始条件成立时开始，在下面的切断燃油恢复(结束)条件成立时结束。 切断燃油开始条件节气门开度TA为“O” (或者加速踏板操作量Accp为“O”)，并且，内燃机旋转速度 NE在切断燃油开始旋转速度NEFCth以上时。·切断燃油恢复条件在切断燃油运转过程中，并且节气门开度TA (或者加速踏板操作量Accp)变得比 “O”大时，或者，
在切断燃油运转过程中，并且内燃机旋转速度NE变成比切断燃油开始旋转速度 NEFCth小的切断燃油恢复旋转速度NERTth以下时。(C6)从内燃机10排出的排气的流量不在排气流量阈值以上。S卩，从内燃机10排出的排气的流量不足排气流量阈值。设置该条件(C6)的理由如下。当从内燃机10排出的排气的流量在排气流量阈值以上时，存在这样的情况流入上游侧催化剂43的氢的量超过上游侧催化剂43的将氢氧化的能力，氢向上游侧催化剂43 的下游流出。从而，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs受到氢的选择性扩散的影响的可能性高。或者，催化剂下游的气体的空燃比与“供应给整个内燃机的混合气的空燃比的实际的平均值”不一致。其结果是，即使在发生气缸间空燃比不平衡的情况下，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs不表示对应于“通过利用上游侧空燃比传感器55的输出值Vabyfs 的空燃比反馈控制进行过剩修正的实际的空燃比”的值的可能性高。从而，当在这种状态下进行气缸间空燃比不平衡判定时，错误地进行该判定的可能性高。上述(C6)的条件，可以由下面的(C6-1) (C6-2)中所记载的条件中的至少一个条件构成。换句话说，可以设定为在下面的(C6-1) (C6-2)中记载的条件中的“由任意的组合构成的条件”全部成立的情况下，上述(C6)的条件成立。(C6-1)内燃机10的负荷(负荷率KL、节气门开度TA及加速踏板操作量Accp等) 不在负荷阈值以上。即，内燃机10的负荷不足负荷阈值。(C6-2)内燃机10每单位时间的吸入空气量不在吸入空气量阈值以上。S卩，内燃机10每单位时间的吸入空气量(例如，由空气流量计51计测的吸入空气量Ga)不足吸入
空气量阈值。现假定上述异常判定的前提条件成立。在这种情况下，CPU在步骤1305中判定为 “Yes”，进入步骤1310，判定上述的“副反馈控制条件是否成立”(参照上述Bl B3)。然后，在“副反馈控制条件成立”时，CPU执行下面所述的步骤1315以下的处理。步骤1315以下的处理是用于异常判定(气缸间空燃比不平衡判定)的处理的一部分。从而，可以说副反馈控制条件是“异常判定的前提条件”之一。进而，在主反馈控制条件成立时，副反馈控制条件成立。从而，可以说，主反馈控制条件也是“异常判定的前提条件”之一。现假定副反馈控制条件成立，继续进行说明。在这种情况下，CPU进行下面所述的步骤1315至步骤1360中的规定的步骤的处理。步骤1315 =CPU判定当前时刻是否是“副FB学习值Vafsfbg刚刚被更新之后的时刻(副FB学习值刚刚更新之后的时刻”。如果当前时刻是副FB学习值刚刚更新之后的时刻，则CPU进入步骤1320。如果当前时刻不是副FB学习值刚刚更新之后的时刻，则CPU直接进入步骤1395，暂时结束本程序。步骤1320 :CPU将学习值累计计数Cexe的值增大“1”。步骤1325 =CPU读入利用图12的程序计算出的副FB学习值Vafsfbg。步骤1330 :CPU更新副FB学习值Vafsfbg的累计值SVafsfbg。S卩，CPU通过将“在步骤1325中读入的副FB学习值Vafsfbg”加到“该时刻的累计值SVafsfbg”上，获得新的累计值SVafsfbg。该累计值SVafsfbg由在点火钥匙开关从断开位置切换到接通位置时执行的图中未示出的初始程序设定为“0”。进而，累计值SVafsfbg，通过后面描述的步骤1360的处理， 也被设定为“0”。在进行异常判定(气缸间空燃比不平衡判定，步骤1345 步骤1355)时， 进行该步骤1360。从而，累计值SVafsfbg成为在“进行内燃机起动后或者即将起动之前的异常判定后”、在“异常判定的前提条件成立的情况下”、并且在“副反馈控制条件成立的情况下”的副FB学习值Vafsfbg的累计值。步骤1335 :CPU判定学习值累计计数Cexe的值是否在计数阈值Cth以上。若学习值累计计数Cexe的值比计数阈值Cth小，则CPU在步骤1335中判定为“No”，直接进入步骤1395，暂时结束本程序。与此相对，若学习值累计计数Cexe的值在计数阈值Cth以上，则 CPU在步骤1335中判定为“Yes”，进入步骤1340。步骤1340 =CPU通过用“学习值累计计数Cexe”除“副FB学习值Vafsfbg的累计值SVafsfbg”求出副FB学习值平均值Avesfbg。该副FB学习值平均值Avesfbg，如前面所述，是包含在通过上游侧催化剂43之前的排气中的氢的量和包含在通过上游侧催化剂43 之后的排气中的氢的量之差越大则变得越大的不平衡判定用参数。步骤1345 =CPU判定副FB学习值平均值Avesfbg是否在异常判定阈值Ath以上。 如前面所述，在气缸间空燃比的不均勻性变得过大而产生“气缸间空燃比不平衡”的情况下，副反馈量Vafsfb会变成将供应给内燃机10的混合气的空燃比向浓的一侧进行大的修正的值，所以，与此相伴，副FB学习值Vafsfbg的平均值、即副FB学习值平均值Avesfbg也会变成“将供应给内燃机10的混合气的空燃比向浓的一侧进行大的修正的值(阈值Ath以上的值)”。从而，在副FB学习值平均值Avesfbg为异常判定阈值Ath以上的情况下，CPU在步骤1345中判定为“Yes”，进入步骤1350，将异常发生标志XIJO的值设定为“1”。即，异常发生标志XIJO的值为“1”表示发生气缸间空燃比不平衡。另外，该异常发生标志XIJO的值被存储在后备RAM中。另外，当异常发生标志XIJO的值被设定为“1”时，CPU可以点亮图中未示出的警告灯。与此相对，在副FB学习值平均值Avesfbg比异常判定阈值Ath小的情况下，CPU在步骤1345中判定为“No”，进入步骤1355。然后，CPU在步骤1355中将异常发生标志XIJO 的值设定为“0”，以便表示未发生“气缸间空燃比不平衡”。步骤1360 =CPU从步骤1350及步骤1355中的一个步骤进入步骤1360，将学习值累计计数Cexe的值设定为“0”(重置)，并且，将副FB学习值的累计值SVafsfbg设定为 “0”(重置)。另外，CPU在执行步骤1305的处理时，如果异常判定的前提条件不成立，则进入步骤1395，暂时结束本程序。进而，CPU在执行步骤1310的处理时，如果副反馈控制条件不成立，则直接进入步骤1395，暂时结束本程序。如上面所述，根据本发明的一种实施形式的判定装置，由于在各种禁止判定条件成立时，不进行气缸间空燃比不平衡判定，所以，可以高精度地判定是否发生气缸间空燃比不平衡。另外，在本发明的范围内，可以采用种种变形例。例如，上游侧催化剂43只要是至少能够将氢氧化的催化剂(例如，氧化催化剂)即可，也可以是以覆盖下游侧空燃比传感器 56的方式设置的催化剂部件。另外，该催化剂并不局限于利用所谓的“催化剂功能”将氢氧化，也包括通过对排气进行再加热并供应二次空气来将氢氧化的装置。
另外，在上述判定装置中，取得副FB学习值平均值Avesfbg作为不平衡判定用参数，但是，也可以取得在上述异常判定前提条件成立时的“副FB学习值Vafsfbg本身、或者副反馈量Vafsfb的平均值”作为不平衡判定用参数。进而，上述判定装置，也可以说是一种以如下方式表示的装置。“一种多气缸内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置，该气缸间空燃比不平衡判定装置是应用于多气缸内燃机10(对于各个气缸(对于各个气缸的进气歧管、或者燃烧室) 配备有响应燃料喷射信号而供应燃料的燃料喷射阀的多气缸内燃机)的气缸间空燃比不平衡的判定装置，包括催化剂(上游侧催化剂43)，所述催化剂将包含在从内燃机10排出的排气中的成分之中的至少氢氧化，上游侧空燃比传感器55，所述上游侧空燃比传感器55具有扩散阻力层55d，通过催化剂(上游侧催化剂4 之前的排气与所述扩散阻力层55d接触；空燃比检测元件(固体电解质层55a)，所述空燃比检测元件被所述扩散阻力层55d覆盖，并且输出与通过该扩散阻力层55d而到达的排气的空燃比相对应的输出值，下游侧空燃比传感器56，所述下游侧空燃比传感器56输出与通过催化剂(上游侧催化剂4 之后的排气的空燃比相对应的输出值，空燃比反馈控制机构(图10 图12)，所述空燃比反馈控制机构对供应给所述内燃机的混合气的空燃比进行反馈控制，使得由上游侧空燃比传感器55的输出值Vabyfs表示的空燃比abyfs与规定的上游侧目标空燃比abyfr相一致，不平衡判定用参数取得机构，所述不平衡判定用参数取得机构根据进行所述反馈控制时的所述下游侧空燃比传感器的输出值，取得不平衡判定用参数(副FB学习值平均值 Avesfbg)，其中，“包含在通过所述催化剂之前的排气中的氢的量与包含在通过所述催化剂之后的排气中的氢的量之差”越大，该不平衡判定用参数变得越大(参照步骤1320 步骤 1340 等)，气缸间空燃比不平衡判定机构，在所述取得的不平衡判定用参数(副FB学习值平均值Avesfbg)比异常判定阈值(Ath)大时，所述气缸间空燃比不平衡判定机构判定为在 “供应给所述多个气缸的每一个的混合气的空燃比、即各气缸空燃比”之间产生不均衡(参照步骤1345等)，禁止判定机构，所述禁止判定机判定规定的禁止判定条件是否成立，并且，在该禁止判定条件成立时，禁止利用所述气缸间空燃比不平衡判定机构进行的判定(参照步骤 1305及步骤1310等)。，，并且，所述空燃比反馈控制机构包括计算主反馈量的主反馈量计算机构(参照图11)，所述主反馈量用于对供应给内燃机10的混合气的空燃比进行反馈控制，以便使由上游侧空燃比传感器55的输出值 Vabyfs表示的空燃比abyfs与所述上游侧目标空燃比abyfr、即理论空燃比stoich相一致，计算副反馈量的副反馈量计算机构(参照图12)，所述副反馈量用于对供应给内燃机10的混合气的空燃比进行反馈控制，以便使由下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs 表示的空燃比与理论空燃比相一致，
燃料量控制机构(参照图10，特别是，参照步骤1030)，所述燃料量控制机构根据所述主反馈量和所述副反馈量，控制包含在供应给所述内燃机的混合气中的燃料的量，所述不平衡判定用参数取得机构，根据所述副反馈量计算出所述不平衡判定用参数(参照图12及图13的步骤 1320 步骤1340等)。进而，所述不平衡判定用参数取得机构，取得对应于所述副反馈量的恒定成分(即，作为成为副FB学习值Vafsfbg的基础的值的“副反馈量Vafsfb的积分项Ki -SDVoxs")的值(副FB学习值平均值Avesfbg)，作为所述不平衡判定用参数(参照图12及图13的步骤1320 步骤1340等)。另外，所述副反馈量计算机构，包括学习机构，所述学习机构根据对应于包含在所述副反馈量中的恒定成分(积分项Ki^SDVoxs)的值，进行更新所述副反馈量的学习值的学习(参照步骤1240等)，并且，对所述副反馈量进行对应于所述更新的学习值的修正(参照步骤1M5、步骤1245及步骤1250等)，所述燃料量控制机构，除所述主反馈量及所述副反馈量之外，还根据所述副反馈量的学习值，控制包含在供应给所述内燃机的混合气中的燃料的量(参照步骤1110等)，所述不平衡判定用参数取得机构，根据所述副反馈量的学习值，计算所述不平衡判定用参数(参照图12及图13的步骤1320 步骤1340等)。进而，上述判定装置的副反馈控制是从表观上修正由上游侧空燃比传感器55 检测出来的空燃比abyfs、以便使下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs与下游侧目标值Voxsref相一致的形式(参照上述(2)式)。与此相对，副反馈控制也可以如特开平 6-010738号公报所揭示的那样，采用根据将下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs进行比例积分求出的副反馈量，变更根据上游侧空燃比传感器阳的输出值生成的空燃比修正系数的形式。另外，上述判定装置(空燃比控制装置)，也可以如特开2007-77869号公报、特开 2207-146661号公报及特开2007-162565号公报所揭示的那样，对根据上游侧空燃比传感器阳的输出值Vabyfs获得的上游侧空燃比abyfs与上游侧目标空燃比abfyr之差进行高通滤波器处理，计算出主反馈量KFmain，并且，通过对于下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs和下游侧目标值Voxsref的偏差进行低通滤波器处理的值进行比例积分处理，求出副反馈量Fisub。在这种情况下，也可以如下面的(14)式所示，将这些反馈量以相互独立的形式用于基本燃料喷射量i^base的修正，借此，求出最终燃料喷射量Fi。Fi = KFmain · Fbase+Fisub··· (14)另外，在图13的程序中，CPU在步骤1305中判定为“No”时，直接进入步骤1395， 但是，也可以在步骤1305中判定为“No”时进入步骤1360。据此，直到取得作为不平衡判定用参数的副FB学习值平均值Avesfbg为止，若异常判定前提条件一度不成立时(禁止判定条件成立时)，则在此之前的数据被废弃。另外，在进行判定上游侧催化剂43是否异常用的空燃比主动控制时，也可以看作是上述禁止判定条件成立，禁止上述气缸间空燃比的不平
36衡判定的进行。这种空燃比主动控制，和取得上述最大氧吸留量Cmax时一样，是将上游侧目标空燃比abyfs随着时间交替地变更为“比理论空燃比浓AAF的一侧的空燃比”和“比理论空燃比稀AAF的一侧的空燃比”的控制。
权利要求
1.一种多气缸内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置，所述气缸间空燃比不平衡判定装置适用于具有多个气缸的多气缸内燃机，所述气缸间空燃比不平衡判定装置包括催化剂，所述催化剂用于氧化包含在从所述内燃机排出的排气中的成分之中的至少其中的氢，上游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器具有扩散阻力层，通过所述催化剂之前的排气接触所述扩散阻力层；空燃比检测元件，所述空燃比检测元件被该扩散阻力层覆盖，并且输出与通过该扩散阻力层而到达的排气的空燃比相对应的输出值，下游侧空燃比传感器，所述下游侧空燃比传感器输出与通过所述催化剂之后的排气的空燃比相对应的输出值，空燃比反馈控制机构，所述空燃比反馈控制机构对被供应给所述内燃机的混合气的空燃比进行反馈控制，以使由所述上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比与规定的上游侧目标空燃比相一致，不平衡判定用参数取得机构，所述不平衡判定用参数取得机构根据进行所述反馈控制时的所述下游侧空燃比传感器的输出值取得不平衡判定用参数，其中，包含在通过所述催化剂之前的排气中的氢的量与包含在通过所述催化剂之后的排气中的氢的量之差越大，则所述不平衡判定用参数变得越大，气缸间空燃比不平衡判定机构，在取得的所述不平衡判定用参数比异常判定阈值大时，所述气缸间空燃比不平衡判定机构判定为在供应给所述多个气缸的每一个的混合气的空燃比、即各气缸空燃比之间产生不均衡，禁止判定机构，所述禁止判定机构判定规定的禁止判定条件是否成立，并且，在该禁止判定条件成立时，禁止由所述气缸间空燃比不平衡判定机构进行的判定。
2.如权利要求1所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，由所述禁止判定机构判定的所述禁止判定条件被定为所述内燃机的运转状态为包含在从所述内燃机排出的排气中的氧的量成为氧量阈值以上的运转状态。
3.如权利要求2所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于， 所述禁止判定机构，在供应给所述内燃机的混合气的空燃比被设定成比理论空燃比稀的一侧的空燃比的情况下，判定为所述内燃机的运转状态为包含在从所述内燃机排出的排气中的氧的量成为所述氧量阈值以上的运转状态。
4.如权利要求1所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，由所述禁止判定机构判定的所述禁止判定条件被定为所述内燃机的运转状态为包含在从所述内燃机排出的排气中的氢的量成为氢量阈值以上的运转状态。
5.如权利要求4所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于， 所述禁止判定机构，在供应给所述内燃机的混合气的空燃比被设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比的情况下，判定为所述内燃机的运转状态为包含在从所述内燃机排出的排气中的氢的量成为所述氢量阈值以上的运转状态。
6.如权利要求4所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于， 所述禁止判定机构，在下面所述的情况中的至少一种情况成立时，判定为所述内燃机的运转状态为包含在从所述内燃机排出的排气中的氢的量成为所述氢量阈值以上的运转状态，所述情况为 从所述内燃机起动后经过的时间在起动后经过时间阈值以下的情况， 所述内燃机的冷却水温度在冷却水温度阈值以下的情况，以及， 从由供应给所述内燃机的混合气的空燃比被设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比的状态向被设定成理论空燃比的状态改变的时刻起经过的时间，在规定的时间以下的情况，以及，从由供应给所述内燃机的混合气的空燃比被设定成比理论空燃比浓的一侧的空燃比的状态向被设定成理论空燃比的状态改变的时刻起被吸入所述内燃机的空气量的累计值， 在累计空气量增量停止后阈值以下的情况。
7.如权利要求1所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，由所述禁止判定机构判定的所述禁止判定条件被定为所述催化剂的将氢氧化的能力在第一规定能力以下。
8.如权利要求7所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，所述禁止判定机构在下面所述的情况中的至少一种情况成立时，判定为所述催化剂的将氢氧化的能力在所述第一规定能力以下，所述情况为 所述催化剂的氧吸留量在氧吸留量第一阈值以下的情况，所述内燃机起动后被吸入该内燃机的空气量的累计值在累计空气量起动后阈值以下的情况，所述内燃机的节气门成为全闭状态的时间在怠速时间阈值以上的情况， 所述内燃机的节气门成为全闭以外的状态之后所经过的时间在非怠速时间阈值以下的情况，判定为所述催化剂不是活性状态的情况，以及， 判定为所述催化剂为异常状态的情况。
9.如权利要求1所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，由所述禁止判定机构判定的所述禁止判定条件被定为所述催化剂的将氢氧化的能力在第二规定能力以上。
10.如权利要求9所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，所述禁止判定机构在下面所述的情况中的至少一种情况成立时，判定为所述催化剂的将氢氧化的能力在所述第二规定能力以上，所述情况为 所述催化剂的氧吸留量在氧吸留量第二阈值以上的情况，从所述内燃机的运转状态成为结束了切断燃油运转状态的状态的时刻起被吸入所述内燃机的空气量的累计值，在切断燃油结束后累计空气量阈值以下的情况，从所述内燃机的运转状态成为结束了切断燃油运转状态的状态的时刻起经过的时间， 在切断燃油结束后经过时间阈值以下的情况，以及，从所述内燃机的运转状态成为结束了切断燃油运转状态的状态的时刻起所述下游侧空燃比传感器的输出值横穿相当于理论空燃比的值的次数、即反转次数，在反转次数阈值以下的情况。
11.如权利要求1所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，在所述禁止判定机构中判定的所述禁止判定条件被定为从所述内燃机排出的排气的流量在排气流量阈值以上。
12.如权利要求11所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，所述禁止判定机构，在下面所述的情况中的至少一种情况成立时，判定为从所述内燃机排出的排气的流量在所述排气流量阈值以上，所述情况为 所述内燃机的负荷在负荷阈值以上的情况，以及， 所述内燃机的每单位时间的吸入空气量在吸入空气量阈值以上的情况。
13.如权利要求1至权利要求12中任何一项所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于，所述催化剂在所述内燃机的排气通路上配置于比所述多个气缸的排气集合部靠下游侧的位置处，所述上游侧空燃比传感器在所述排气通路上配置于比所述排气集合部靠下游侧并且比所述催化剂靠上游侧的位置处，所述下游侧空燃比传感器在所述排气通路上配置于比所述催化剂靠下游侧的位置处。
14.如权利要求13所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于， 所述空燃比反馈控制机构包括主反馈量计算机构，所述主反馈量计算机构计算主反馈量，该主反馈量用于对供应给所述内燃机的混合气的空燃比进行反馈控制，以使由所述上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比与所述上游侧目标空燃比、即理论空燃比相一致，副反馈量计算机构，所述副反馈量计算机构计算副反馈量，该副反馈量用于对供应给所述内燃机的混合气的空燃比进行反馈控制，以使由所述下游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比与理论空燃比相一致，燃料量控制机构，所述燃料量控制机构根据所述主反馈量和所述副反馈量，控制包含在供应给所述内燃机的混合气中的燃料的量， 所述不平衡判定用参数取得机构， 根据所述副反馈量计算所述不平衡判定用参数。
15.如权利要求14所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于， 所述不平衡判定用参数取得机构，取得与所述副反馈量的恒定成分相对应的值作为所述不平衡判定用参数。
16.如权利要求13所述的气缸间空燃比不平衡判定装置，其特征在于， 所述副反馈量计算机构包括学习机构，所述学习机构根据与包含在所述副反馈量中的恒定成分相对应的值，进行更新所述副反馈量的学习值的学习，并且，与所述更新的学习值相对应地对所述副反馈量进行修正，所述燃料量控制机构，除了根据所述主反馈量及所述副反馈量之外，还根据所述副反馈量的学习值，对包含在供应给所述内燃机的混合气中的燃料的量进行控制， 所述不平衡判定用参数取机构，根据所述副反馈量的学习值，计算所述不平衡判定用参数。
全文摘要
一种气缸间空燃比不平衡判定装置，包括催化剂(43)、具有被扩散阻力层覆盖的空燃比检测元件的上游侧空燃比传感器(55)、下游侧空燃比传感器(56)。判定装置进行用于使由上游侧空燃比传感器的输出值表示的空燃比与上游侧目标空燃比相一致的主反馈控制。判定装置进行用于使下游侧空燃比传感器的输出值与下游侧目标值相一致的副反馈控制。判定装置根据副反馈量取得“不平衡判定用参数”，其中，“包含在通过催化剂前后的排气中的氢的量之差”越大，所述不平衡判定用参数变得越大，在该不平衡判定用参数比异常判定阈值大时，判定为发生气缸间空燃比不平衡。但是，在排气流量在规定值以上等规定的禁止判定条件成立时，判定装置不进行所述气缸间空燃比不平衡的判定。
文档编号F02D41/14GK102239322SQ20088013223
公开日2011年11月9日 申请日期2008年12月5日 优先权日2008年12月5日
发明者中村文彦, 岩崎靖志, 木所彻, 泽田裕 申请人:丰田自动车株式会社