[发明专利]汽缸间空燃比偏差异常检测装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于具有多个汽缸的内燃机的汽缸间空燃比偏差异常检测装置及其方法。

背景技术

一般而言，在具有使用了催化剂的排气净化装置的内燃机中，为了高效率地利用催化剂进行排气中有害成分的净化，对内燃机中燃烧的混合气的空气与燃料的混合比例的控制、即空燃比的控制是必不可少的。为了进行这样的空燃比控制，在内燃机的排气通路中设置空燃比传感器，以使得由其检测出的空燃比与规定的目标空燃比一致的方式实施了反馈控制。

另一方面，在具有多个汽缸的内燃机、即多汽缸内燃机中，通常，由于对全部汽缸使用同一控制量进行空燃比控制，因此即使执行了空燃比控制，也有时实际的空燃比在汽缸间存在着偏差。如果此时偏差的程度小，则能够通过空燃比反馈控制来吸收，还可以利用催化剂来实现净化排气中有害成分的净化处理，因此不会对排气排放带来影响，不会特别地成为问题。但是，若例如一部分的汽缸的燃料喷射系统发生故障等，使汽缸间的空燃比产生较大的偏差，则会导致排气排放恶化的问题。希望作为异常检测出这样的使排气排放恶化程度的较大的空燃比偏差。特别在是汽车用内燃机的情况下，为了避免进行排气排放恶化的车辆行驶，要求以车载状态(车载)下检测出汽缸间空燃比偏差异常，最近也有将其法律法规化的动向。

专利文献1公开了一种能够检测出汽缸间空燃比偏差异常的系统。在该系统中，作为空燃比控制，执行了基于配置在排气净化用的催化剂上游侧的广域空燃比传感器的输出的主空燃比控制、和基于来自配置在该催化剂下游侧的O₂传感器的输出的辅助空燃比控制。而且，利用汽缸间空燃比偏差越大，则辅助空燃比控制中的控制量越显示独特的倾向这一特性，来基于该控制量求出与汽缸间空燃比偏差相关的参数。

专利文献1：日本特开2009-209747号公报。

然而，在内燃机中，存在V型发动机等以不等间隔依次重复爆发行程的发动机。在这样的内燃机中，存在传感器附近的气体的滞留时间不均衡的情况。因此，在这样的发动机中，在存在汽缸间空燃比偏差异常的情况下，一般不容易将其适当地检测出。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于，即使是具有多个汽缸的内燃机以不等间隔依次重复爆发行程的发动机，也能够在存在汽缸间空燃比偏差异常的情况下，适当地检测出该汽缸间空燃比偏差异常。

本发明提供一种实用而且高精度的汽缸间空燃比偏差异常检测装置以及方法。

根据本发明的第1实施方式，提供一种汽缸间空燃比偏差异常检测装置。该装置具有：第1空燃比检测单元，其被设置在比配置在具有多个汽缸的内燃机的排气通路中的排气净化装置靠上游侧的排气通路中；第2空燃比检测单元，其被设置在比所述排气净化装置靠上游侧的所述排气通路中，与所述第1空燃比检测单元的输出特性相比，具有相对于规定空燃比区域内的空燃比变化，输出变动大这一输出特性；空燃比控制单元，其根据来自所述第1空燃比传感器的输出，执行规定期间的空燃比控制，以使排气空燃比与所述规定空燃比区域内的空燃比一致；和异常检测单元，其根据由该空燃比控制单元执行所述空燃比控制时的来自所述第2空燃比检测单元的所述规定期间的输出，检测汽缸间空燃比偏差异常。

所述第1空燃比检测单元可以由广域空燃比传感器构成，所述第2空燃比检测单元可以由O₂传感器构成。

所述规定期间可包含所述多个汽缸的全部汽缸连续产生1个循环的期间。

所述空燃比控制单元根据来自所述第1空燃比检测单元的输出，执行所述规定期间的空燃比控制，以使排气空燃比与所述规定空燃比区域内的理论空燃比一致。

所述异常检测单元可具有：值计算单元，其根据来自所述第2空燃比检测单元的所述规定期间的输出，计算反映该输出的变化的值；和判定单元，其在由该值计算单元计算出的值超过规定值时，判定为存在汽缸间空燃比偏差异常。

所述空燃比控制单元可执行所述空燃比控制，以使排气空燃比与所述规定空燃比区域内的空燃比一致，所述规定空燃比区域是基于喷射器的喷射量的允许误差范围以及汽缸间空燃比偏差异常的检测精度中的至少一方设定的。