[发明专利]内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置

说明书

技术领域

本发明涉及应用于多气缸内燃机、能够判定(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、气缸间空燃比波动、气缸间的空燃比的不均匀性)过度变大的“内燃机的气缸间空燃比不平衡判定装置”

背景技术

如图1所示，配备有配置于内燃机的排气通路上的三元催化剂(53)、分别配置在该三元催化剂(53)的上游及下游的上游侧空燃比传感器(67)及下游侧空燃比传感器(68)的空燃比控制装置在过去是众所周知的。

该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“用于使内燃机的空燃比与理论空燃比相一致的空燃比反馈量”，借助该空燃比反馈量，对内燃机的空燃比进行反馈控制，以使供应给内燃机的混合气体的空燃比(内燃机的空燃比)与理论空燃比相一致。进而，只根据上游侧空燃比传感器的输出，计算出“用于使内燃机的空燃比与理论空燃比相一致的空燃比反馈量”，利用该空燃比反馈量对内燃机的空燃比进行反馈控制的空燃比控制装置也是众所周知的。在这种空燃比控制装置中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配备有至少一个燃料喷射阀(39)。从而，当某个特定的气缸的燃料喷射阀的特性成为“喷射比所指示的燃料喷射量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(该特定气缸的空燃比)向浓的一侧发生大的变化。即，气缸之间的空燃比的不均匀性(气缸间空燃比的波动、空燃比的气缸间不平衡)变大。换句话说，在作为供应给各个气缸的混合气的空燃比的“各气缸空燃比”之间产生不均衡。

在这种情况下，供应给整个内燃机的混合气的空燃比的平均值成为比理论空燃比浓的一侧的空燃比。从而，利用相对于全部气缸共同的空燃比反馈量相比，将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，将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，使供应给整个内燃机的混合气的空燃比的平均值大致与理论空燃比相一致。

但是，由于上述特定的气缸的空燃比成为比理论空燃比浓的一侧的空燃比，其余的气缸的空燃比成为比理论空燃比稀的一侧的空燃比，所以，各个气缸中的混合气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(未燃烧物的量和/或氮的氧化物的量)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，三元催化剂也不能净化增多的排放物，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而言，检测出气缸间空燃比的不均匀性过大(发生气缸间空燃比不平衡状态)并采取某种措施是很重要的。另外，在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小的量的燃料的特性”的情况下，也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集合部的空燃比传感器(上述上游侧空燃比传感器67)的输出值(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变化的参照值”进行比较，根据该比较的结果，判定是否发生气缸间空燃比不平衡状态(例如，参照美国专利第7,152,594号)。

另外，在本说明书中，所谓“发生气缸间空燃比不平衡状态”指的是，发生各气缸空燃比之间的差(各气缸空燃比差)变成允许值以上的状态，换句话说，指的是发生未燃烧物和/或氮的氧化物超过规定值的过度的气缸间空燃比不平衡状态。“是否发生气缸间空燃比不平衡状态的判定”也被简单地称为“气缸间空燃比不平衡判定，或者，不平衡判定”。进而，下述这样的气缸也被称为“不平衡气缸”：即，向该气缸供应的混合气体的空燃比背离供应给其余的气缸的混合气体的空燃比(例如，大致的理论空燃比)。供应给不平衡气缸的混合气的空燃比也被称为“不平衡气缸的空燃比”。其余的气缸(除不平衡气缸之外的气缸)也被称为“正常气缸”或者“非不平衡气缸”。供应给正常气缸的混合气的空燃比也被称为“正常气缸的空燃比”或者“非不平衡气缸的空燃比”。