JP2004108204A - 内燃機関用制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の各気筒の吸気圧変化量に基づき点火時期や燃料噴射量を適切に補正し気筒間のトルク変動を解消すること。
【解決手段】３気筒からなる内燃機関１の吸気圧ＰＭをクランクシャフト１３の回転に伴う２４０〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ Ａｎｇｌｅ：クランク角）〕である燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量とから最も変化の大きな気筒が特定され、この気筒に対し点火時期が進角または遅角される。また、最も吸気圧変化が大きいと特定された気筒に対し燃料噴射量が増量または減量される。この点火時期や燃料噴射量の補正により、気筒間のトルク変動を好適に解消することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】３気筒からなる内燃機関１の吸気圧ＰＭをクランクシャフト１３の回転に伴う２４０〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ Ａｎｇｌｅ：クランク角）〕である燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量とから最も変化の大きな気筒が特定され、この気筒に対し点火時期が進角または遅角される。また、最も吸気圧変化が大きいと特定された気筒に対し燃料噴射量が増量または減量される。この点火時期や燃料噴射量の補正により、気筒間のトルク変動を好適に解消することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の点火時期や燃料噴射量を補正することで気筒間のトルク変動をなくす内燃機関用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関用制御装置に関連する先行技術文献としては、特公平８−３３１１７号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、吸気圧データの平均値の変化量に基づく加速状態等の過渡状態に対応する過渡補正燃料増量と、クランク角信号及び吸気圧データの平均値に基づく基本燃料量とから燃料噴射量を算出する技術が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、吸気圧データの平均値の変化量に対し、不感帯を設け過渡時における補正燃料増量の基本燃料量への不適切な加算を禁止している。ここにおいて、全気筒同時（７２０〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ Ａｎｇｌｅ：クランク角）〕毎）に燃料噴射するシステムについて説明されているが、現在では気筒毎（３気筒の場合２４０〔°ＣＡ〕毎）に独立して燃料噴射するシステムが一般的になっている。例えば、ドライバ（運転者）がアクセルペダルを踏込むことにより吸気圧データの変化量が不感帯を越えると、加速増量が行われる。その後、ドライバがアクセルペダルを踏込んだときのアクセル開度に保ち、加速を続け徐々に回転が上昇した場合、特定の回転速度域で吸気慣性効果により吸気脈動が拡大することとなる。
【０００４】
各気筒毎（３気筒の場合２４０〔°ＣＡ〕毎）に燃料噴射量を演算し、独立して燃料噴射するシステムにおいては前述の吸気脈動の拡大により、吸気圧データの変化量が不感帯を越えてしまい、吸気脈動の大きな気筒に対して、燃焼毎の圧力変化を捉えて増減量を行うため、特定の気筒に増量または減量がなされることとなり、増量される気筒と減量される気筒とでトルク差が拡大し、ドライバビリティを悪化させるという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の各気筒の吸気圧変化量に基づき点火時期や燃料噴射量を適切に補正することで気筒間のトルク変動を解消可能な内燃機関用制御装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用制御装置によれば、気筒特定手段によって吸気圧検出手段で検出された複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を、回転角検出手段で検出されたクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きな気筒が特定され、この気筒に対し変動補正手段によって点火時期が進角または遅角される。この点火時期の補正により、気筒間のトルク変動が好適に解消されるという効果が得られる。
【０００７】
請求項２の内燃機関用制御装置によれば、気筒特定手段によって吸気圧検出手段で検出された複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を、回転角検出手段で検出されたクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きな気筒が特定され、この気筒に対し変動補正手段によって燃料噴射量が増量または減量される。この燃料噴射量の補正により、気筒間のトルク変動が好適に解消されるという効果が得られる。
【０００８】
請求項３の内燃機関用制御装置によれば、気筒特定手段によって吸気圧検出手段で検出された複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を、回転角検出手段で検出されたクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きな気筒が特定され、更に、振動検出手段による振動波形信号に基づくノック判定手段によるノック発生の有無の判定結果に基づき、特定された気筒に対し点火時期が進角または遅角される。この点火時期の補正により、気筒間のトルク変動が好適に解消されるという効果が得られる。
【０００９】
請求項４の内燃機関用制御装置によれば、気筒特定手段によって吸気圧検出手段で検出された複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を、回転角検出手段で検出されたクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きな気筒が特定され、更に、空燃比検出手段による内燃機関の排気通路内における排出ガスの空燃比の検出結果に基づき、特定された気筒に対し燃料噴射量が増量または減量される。この燃料噴射量の補正により、気筒間のトルク変動が好適に解消されるという効果が得られる。
【００１０】
請求項５の内燃機関用制御装置では、内燃機関が排気タービン過給機を備え、排気圧を利用してタービンを回転させ、このタービンが回転することによって燃焼室に吸入空気を大量に送込むシステムに適用される。ドライバがアクセルペダルを踏込み、その後アクセルペダルの踏込量を保持したときに、吸気脈動が拡大するという現象は特に、排気タービン過給機を備えたシステムにおいて顕著に現われる。排気タービン過給機を備えたシステムでは、排気圧を利用してタービンを回転させ、このタービンが回転することによって燃焼室に吸入空気を大量に送り込むシステムになっている。つまり、ドライバがアクセルペダルを踏込み、その後アクセルペダルの踏込量を保持したとき、機関回転速度の上昇が少なくても、タービンの回転が上昇し過給効果で吸気量が増大する。これにより、機関回転速度とタービン回転が干渉し、気筒毎の変動周波数と同調することで吸気脈動として大きな変動を発生する現象がある。そこで、内燃機関に排気タービン過給機を備えたシステムに適用すると大きな効果が期待できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１２】
〈実施例１〉
図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１３】
図１において、１は複数気筒の例えば、４サイクル３気筒からなる内燃機関であり、内燃機関１の吸気通路２にはエアクリーナ３からの空気が導入される。この吸気通路２途中には、ドライバ（運転者）の要求として図示しないアクセルペダル等の操作に連動して開閉されるスロットルバルブ１１が配設されている。このスロットルバルブ１１が開閉されることにより、吸気通路２への吸気量が調節される。また、この吸気量と同時に、図示しない燃料タンクから燃料ポンプにて圧送されプレッシャレギュレータを介して調圧された燃料が、内燃機関１の吸気ポート４の近傍で吸気通路２に配設されたインジェクタ（燃料噴射弁）５から噴射供給される。そして、所定の燃料量及び吸気量からなる混合気が吸気バルブ６を介して燃焼室７内に吸入される。
【００１４】
吸気通路２途中のスロットルバルブ１１にはアクセルペダル踏込量等に応じたスロットル開度ＴＨＲを検出するスロットル開度センサ２１が配設されている。また、スロットルバルブ１１の下流側には、吸気通路２内の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧センサ２２が配設されている。そして、内燃機関１のクランクシャフト１３にはその回転に伴うクランク角〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ Ａｎｇｌｅ）〕を検出するクランク角センサ２３が配設されている。このクランク角センサ２３で検出されるクランク角に基づき内燃機関１の機関回転数ＮＥが算出される。
【００１５】
また、内燃機関１の燃焼室７内に向けて点火プラグ１４が配設されている。この点火プラグ１４にはクランク角センサ２３で検出されるクランク角に同期して後述のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）３０から出力される点火指令信号に基づき点火コイル／イグナイタ１５からの高電圧が印加され、燃焼室７内の混合気に対する点火燃焼が行われる。このように、燃焼室７内の混合気が燃焼（膨張）され駆動力が得られ、この燃焼後の排出ガスは、排気バルブ８を介して排気マニホールドから排気通路９に導出され外部に排出される。
【００１６】
ＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムを格納したＲＯＭ３２、各種データを格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４、入出力回路３５及びそれらを接続するバスライン３６等からなる論理演算回路として構成されている。このＥＣＵ３０には、スロットル開度センサ２１からのスロットル開度ＴＨＲ、吸気圧センサ２２からの吸気圧ＰＭ、クランク角センサ２３からのクランクシャフト１３の回転角や機関回転速度ＮＥ等が入力されている。これら各種センサ情報に基づくＥＣＵ３０からの出力信号に基づき、燃料噴射時期及び燃料噴射量に関連するインジェクタ５、点火時期に関連する点火プラグ１４、点火コイル／イグナイタ１５等が適宜、制御される。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における気筒特定の処理手順を示す図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、この気筒特定ルーチンは４サイクル３気筒からなる内燃機関１の各気筒の燃焼（点火）間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００１８】
図２において、ステップＳ１０１では、吸気圧センサ２２からの吸気圧ＰＭを燃焼間隔毎に平均化した２４０〔°ＣＡ〕間の平均吸気圧ＰＭ２が算出される。次にステップＳ１０２に移行して、ステップＳ１０１で算出された平均吸気圧ＰＭ２の前回値と今回値との差分である２４０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量ＤＰＭ２が算出される。次にステップＳ１０３に移行して、内燃機関１の１燃焼サイクルである３気筒分の吸気圧変化量ＤＰＭ２の総和、即ち、７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２が算出される。次にステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０２で算出された２４０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量ＤＰＭ２とステップＳ１０３で算出された７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とが比較され、最も吸気圧変化の大きい気筒が特定され、本ルーチンを終了する。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における気筒間トルク変動補正・学習の処理手順を示す図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、この気筒間トルク変動補正・学習ルーチンは４サイクル３気筒からなる内燃機関１の各気筒の燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００２０】
図３において、ステップＳ２０１では、３気筒分の吸気圧変化量ＤＰＭ２の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２が予め設定された所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２未満であるかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立、即ち、吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２が所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２未満と小さく、内燃機関１の１燃焼サイクルである７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変動が小さいときにはステップＳ２０２に移行し、各気筒毎の吸気圧変化量ＤＰＭ２が予め設定された所定吸気圧変化量ｋＤＰＭ２を越えているかが判定される。
【００２１】
ステップＳ２０２の判定条件が成立、即ち、吸気圧変化量ＤＰＭ２が所定吸気圧変化量ｋＤＰＭ２を越え大きく、２４０〔°ＣＡ〕の燃焼間隔における吸気圧変動が大きいときにはステップＳ２０３に移行し、所定時間が経過しているかが判定される。ステップＳ２０３の判定条件が成立、即ち、ステップＳ２０１による吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２の状態及びステップＳ２０２による吸気圧変化量ＤＰＭ２の状態が所定時間を越え継続しているときにはステップＳ２０４に移行し、上述の図２で特定された最も吸気圧変化の大きい気筒が読込まれる。ここで、補正対象気筒としては、最も吸気圧変化で上昇している気筒または最も吸気圧変化で低下している気筒が確認される。
【００２２】
次にステップＳ２０５に移行して、最も吸気圧変化が大きな気筒に対する補正方法として点火時期の進角・遅角または燃料噴射量の増量・減量が決定される。このときの補正方法として進角または遅角が採用されるときには、最も吸気圧変化が上昇している気筒に対しては点火時期が遅角され、最も吸気圧変化が低下している気筒に対しては点火時期が進角される。ここで、進角・遅角を同時に行う必要はなく各々独立して行われる。また、このときの補正方法として増量または減量が採用されるときには、最も吸気圧変化が上昇している気筒に対しては燃料噴射量が減量され、最も吸気圧変化が低下している気筒に対しては燃料噴射量が増量される。ここで、増量・減量を同時に行う必要はなく各々独立して行われる。なお、この際、吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２がフィードバック（Ｆ／Ｂ）されることで補正量が変化される。
【００２３】
次にステップＳ２０６に移行して、このときの機関回転速度・負荷条件における補正気筒に対する補正量がＢ／ＵＲＡＭ３４の所定領域に格納され、この更新によって補正量が随時学習され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２０１の判定条件が成立せず、即ち、吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２が所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２以上と大きく、内燃機関１の１燃焼サイクルである７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変動が大きいとき、またはステップＳ２０２の判定条件が成立せず、即ち、吸気圧変化量ＤＰＭ２が所定吸気圧変化量ｋＤＰＭ２以下と小さく、２４０〔°ＣＡ〕の燃焼間隔における吸気圧変動が小さいとき、またはステップＳ２０３の判定条件が成立せず、即ち、ステップＳ２０１による吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２の状態及びステップＳ２０２による吸気圧変化量ＤＰＭ２の状態が所定時間未満と短いときには、何もすることなく本ルーチンを終了する。なお、本実施例によって学習された補正量は、内燃機関１の再始動後等で、同じ運転条件を満足した際に反映させることにより速やかに気筒間のトルク変動を解消することができる。
【００２４】
このように、本実施例の内燃機関用制御装置は、３気筒からなる内燃機関１の吸気通路２内のスロットルバルブ１１下流側の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧検出手段としての吸気圧センサ２２と、内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角を検出する回転角検出手段としてのクランク角センサ２３と、吸気圧センサ２２による吸気圧ＰＭを燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である７２０〔°ＣＡ〕分の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きい気筒を特定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される気筒特定手段と、前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、点火時期を進角または遅角することで気筒間のトルク変動を補正するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される変動補正手段とを具備するものである。
【００２５】
つまり、吸気圧ＰＭをクランクシャフト１３の回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きな気筒が特定され、この気筒に対し点火時期が進角または遅角される。この点火時期の補正により、気筒間のトルク変動を好適に解消することができる。
【００２６】
また、本実施例の内燃機関用制御装置は、３気筒からなる内燃機関１の吸気通路２内のスロットルバルブ１１下流側の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧検出手段としての吸気圧センサ２２と、内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角を検出する回転角検出手段としてのクランク角センサ２３と、吸気圧センサ２２による吸気圧ＰＭを燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である７２０〔°ＣＡ〕分の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きい気筒を特定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される気筒特定手段と、前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、燃料噴射量を増量または減量することで気筒間のトルク変動を補正するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される変動補正手段とを具備するものである。
【００２７】
つまり、吸気圧ＰＭをクランクシャフト１３の回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きな気筒が特定され、この気筒に対し燃料噴射量が増量または減量される。この燃料噴射量の補正により、気筒間のトルク変動を好適に解消することができる。
【００２８】
〈実施例２〉
図４は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
図４に示すように、図１の概略構成図との相違点として、内燃機関１のノック発生現象に対応したシリンダブロックの振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ を圧電素子（ピエゾ素子）式、電磁（マグネット、コイル）式等によって検出するノックセンサ２４が配設され、また、内燃機関１の排気通路９内の排出ガスの酸素（Ｏ２ ）濃度に基づく電圧にてリニアな空燃比（Ａ／Ｆ）に対応する空燃比信号ＶＯＸ１を検出するＡ／Ｆセンサ２５が配設されている。そして、ノックセンサ２４からの振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ 、Ａ／Ｆセンサ２５からの空燃比信号ＶＯＸ１はＥＣＵ３０に入力されている。
【００３０】
次に、本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における気筒間トルク変動補正の処理手順を示す図５のフローチャートに基づき、図６を参照して説明する。ここで、図６は図５の処理に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。この図６では、本実施例による内燃機関制御を実線にて示し、比較のために従来例による内燃機関制御を破線にて示す。なお、この気筒間トルク変動補正ルーチンは４サイクル３気筒からなる内燃機関１の各気筒の燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００３１】
図５において、ステップＳ３０１では、３気筒分の吸気圧変化量ＤＰＭ２の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２の絶対値（｜Ｄ２ＰＭ２｜）が予め設定された所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２未満であるかが判定される。ステップＳ３０１の判定条件が成立、即ち、吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２の絶対値が所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２未満と小さく、内燃機関１の１燃焼サイクルである７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変動が小さいときにはステップＳ３０２に移行し、最も吸気圧が低下または上昇している気筒の特定が、図６に判定期間として示す時刻ｔ０４〜時刻ｔ０７の間に実行される。
【００３２】
次にステップＳ３０３に移行して、３気筒分の吸気圧変化量ＤＰＭ２の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２のＭＡＸ（最大）値からＭＩＮ（最小）値が減算され、図６に示す吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａが算出される。
【００３３】
次にステップＳ３０４に移行して、吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａが予め設定された所定吸気圧変化量振幅ｋＤ２ＰＭ２Ａを越えているかが判定される。ステップＳ３０４の判定条件が成立、即ち、吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａが所定吸気圧変化量振幅ｋＤ２ＰＭ２Ａを越え大きく、７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量振幅変動が大きいとき（図６に示す時刻ｔ０４以降）にはステップＳ３０５に移行し、所定時間（図６の時刻ｔ０４〜時刻ｔ０７に示す判定期間）が経過しているかが判定される。ステップＳ３０５の判定条件が成立、即ち、吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａ変動が大きく所定時間を越え継続しているときにはステップＳ３０６に移行し、ノックが有るかが判定される。
【００３４】
ステップＳ３０６の判定条件が成立、即ち、ノックセンサ２４からの振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ に基づき周知のようにノック有りと判定されたときにはステップＳ３０７に移行し、内燃機関１の３気筒のうち最も吸気圧が上昇している気筒に対する点火時期の遅角が実行され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ３０６の判定条件が成立せず、即ち、ノックセンサ２４からの振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ に基づき周知のようにノックなしと判定されたときにはステップＳ３０８に移行し、内燃機関１の３気筒のうち最も吸気圧が低下している＃３気筒に対する点火時期の進角が実行され（図６に示す時刻ｔ０８、時刻ｔ１０、時刻ｔ１２、時刻ｔ１４）、本ルーチンを終了する。
【００３５】
これにより、図６に破線にて示す従来例の制御では、吸気圧ＰＭ及び吸気圧変化量ＤＰＭ２の大きな変動、また、吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａの発散が起こるが、図６に実線にて示す本実施例の制御によれば、気筒間の吸気圧変動が大きくなる以前に、内燃機関１の３気筒（＃１気筒〜＃３気筒）のうちの＃３気筒に対して点火時期の進角処理が実行されることで吸気圧ＰＭ及び吸気圧変化量ＤＰＭ２の変動、かつ吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａの発散を未然に防止することができ、気筒間のトルク変動が好適に補正される。
【００３６】
一方、ステップＳ３０１の判定条件が成立せず、即ち、吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２の絶対値が所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２以上と大きいとき、またはステップＳ３０４の判定条件が成立せず、即ち、吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａが所定吸気圧変化量振幅ｋＤ２ＰＭ２Ａ以下と小さく、７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量振幅変動が小さいとき、またはステップＳ３０５の判定条件が成立せず、即ち、ステップＳ３０３による吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａが所定吸気圧変化量振幅ｋＤ２ＰＭ２Ａを越え大きな状態が所定時間未満と短いときには、何もすることなく本ルーチンを終了する。なお、学習制御として、このときの運転条件に対応する点火時期の補正量をＢ／ＵＲＡＭ３４に格納し、内燃機関１の再始動後等で、同じ運転条件を満足した際に反映させることにより速やかに気筒間のトルク変動を解消することができる。
【００３７】
このように、本実施例の内燃機関用制御装置は、３気筒からなる内燃機関１の吸気通路２内のスロットルバルブ１１下流側の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧検出手段としての吸気圧センサ２２と、内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角を検出する回転角検出手段としてのクランク角センサ２３と、内燃機関１で発生する振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ を検出する振動検出手段としてのノックセンサ２４と、ノックセンサ２４による振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ に基づきノック発生の有無を判定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成されるノック判定手段と、吸気圧センサ２２による吸気圧ＰＭを燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である７２０〔°ＣＡ〕分の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きい気筒を特定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される気筒特定手段と、前記ノック判定手段による判定結果に基づき、前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、点火時期を進角または遅角することで気筒間のトルク変動を補正するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される変動補正手段とを具備するものである。
【００３８】
つまり、吸気圧ＰＭをクランクシャフト１３の回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きな気筒が特定され、更に、ノックセンサ２４からの振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ による判定結果に基づき、特定された気筒に対し点火時期が進角または遅角される。この点火時期の補正により、気筒間のトルク変動を好適に解消することができる。
【００３９】
なお、上記実施例では、内燃機関１のノックを検出するノックセンサ２４を用いたノック検出結果に基づき点火時期を進角または遅角することで気筒間のトルク変動をなくしているが本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、内燃機関１の排気通路９内における排出ガスの空燃比を検出可能なＡ／Ｆセンサ２５からの空燃比信号ＶＯＸ１を用いた空燃比検出結果に基づき燃料噴射量を増量または減量することで気筒間のトルク変動をなくすこともできる。また、このＡ／Ｆセンサ２５に替えて空燃比のリッチまたはリーンを検出可能な酸素センサを用いることもできる。
【００４０】
このような内燃機関用制御装置は、３気筒からなる内燃機関１の吸気通路２内のスロットルバルブ１１下流側の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧検出手段としての吸気圧センサ２２と、内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角を検出する回転角検出手段としてのクランク角センサ２３と、内燃機関１の排気通路９内における排出ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に対応する空燃比信号ＶＯＸ１を検出する空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ２５と、吸気圧センサ２２による吸気圧ＰＭを燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である７２０〔°ＣＡ〕分の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きい気筒を特定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される気筒特定手段と、吸気圧センサ２２による検出結果に基づき、前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、燃料噴射量を増量または減量することで気筒間のトルク変動を補正するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される変動補正手段とを具備するものであり、上述の実施例と同様の作用・効果が期待できる。
【００４１】
ところで、上記実施例では、４サイクル３気筒からなる内燃機関について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、その他、複数気筒からなる内燃機関に適用することで、同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記実施例では、内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角を検出する回転角検出手段としてクランク角センサ２３を用いているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、吸気バルブ６または排気バルブ８を開閉駆動させるための図示しないカムシャフトの回転角を検出するカム角センサからの信号を用いることもできる。
【００４３】
なお、上記実施例では、吸気通路内の吸気圧を検出して燃料噴射量を設定する、所謂Ｄ−Ｊシステムへの適用について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、更に、Ｄ−Ｊシステムで、特に、排気タービン過給機（Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ；以下、単に『Ｔ／Ｃ』と記す）を備えた内燃機関への適用が有効である。即ち、Ｄ−Ｊシステムで、Ｔ／Ｃを備えた内燃機関にあっては、特に、運転条件の変化が少ない状態であっても気筒間のトルク差が広がり、Ｔ／Ｃ過給領域で吸気脈動が拡大する傾向にある。このような現象があるものにおいては、運転条件の変化が少ない状態であっても吸気脈動によって誤って加速判定される可能性がある。この加速判定によって燃料増減量が設定されると、結果として、機関回転速度の変動が発生することとなるが、本発明にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関においては、各気筒の吸気圧変化量に基づき点火時期や燃料噴射量が適切に補正されることで気筒間のトルク変動が解消されるという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける気筒特定の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける気筒間トルク変動補正・学習の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける気筒間トルク変動補正の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は図５の処理に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 吸気通路
５ インジェクタ（燃料噴射弁）
１１ スロットルバルブ
２１ スロットル開度センサ
２２ 吸気圧センサ
２３ クランク角センサ
２４ ノックセンサ
２５ Ａ／Ｆセンサ
３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の点火時期や燃料噴射量を補正することで気筒間のトルク変動をなくす内燃機関用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関用制御装置に関連する先行技術文献としては、特公平８−３３１１７号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、吸気圧データの平均値の変化量に基づく加速状態等の過渡状態に対応する過渡補正燃料増量と、クランク角信号及び吸気圧データの平均値に基づく基本燃料量とから燃料噴射量を算出する技術が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、吸気圧データの平均値の変化量に対し、不感帯を設け過渡時における補正燃料増量の基本燃料量への不適切な加算を禁止している。ここにおいて、全気筒同時（７２０〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ Ａｎｇｌｅ：クランク角）〕毎）に燃料噴射するシステムについて説明されているが、現在では気筒毎（３気筒の場合２４０〔°ＣＡ〕毎）に独立して燃料噴射するシステムが一般的になっている。例えば、ドライバ（運転者）がアクセルペダルを踏込むことにより吸気圧データの変化量が不感帯を越えると、加速増量が行われる。その後、ドライバがアクセルペダルを踏込んだときのアクセル開度に保ち、加速を続け徐々に回転が上昇した場合、特定の回転速度域で吸気慣性効果により吸気脈動が拡大することとなる。
【０００４】
各気筒毎（３気筒の場合２４０〔°ＣＡ〕毎）に燃料噴射量を演算し、独立して燃料噴射するシステムにおいては前述の吸気脈動の拡大により、吸気圧データの変化量が不感帯を越えてしまい、吸気脈動の大きな気筒に対して、燃焼毎の圧力変化を捉えて増減量を行うため、特定の気筒に増量または減量がなされることとなり、増量される気筒と減量される気筒とでトルク差が拡大し、ドライバビリティを悪化させるという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の各気筒の吸気圧変化量に基づき点火時期や燃料噴射量を適切に補正することで気筒間のトルク変動を解消可能な内燃機関用制御装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用制御装置によれば、気筒特定手段によって吸気圧検出手段で検出された複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を、回転角検出手段で検出されたクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きな気筒が特定され、この気筒に対し変動補正手段によって点火時期が進角または遅角される。この点火時期の補正により、気筒間のトルク変動が好適に解消されるという効果が得られる。
【０００７】
請求項２の内燃機関用制御装置によれば、気筒特定手段によって吸気圧検出手段で検出された複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を、回転角検出手段で検出されたクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きな気筒が特定され、この気筒に対し変動補正手段によって燃料噴射量が増量または減量される。この燃料噴射量の補正により、気筒間のトルク変動が好適に解消されるという効果が得られる。
【０００８】
請求項３の内燃機関用制御装置によれば、気筒特定手段によって吸気圧検出手段で検出された複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を、回転角検出手段で検出されたクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きな気筒が特定され、更に、振動検出手段による振動波形信号に基づくノック判定手段によるノック発生の有無の判定結果に基づき、特定された気筒に対し点火時期が進角または遅角される。この点火時期の補正により、気筒間のトルク変動が好適に解消されるという効果が得られる。
【０００９】
請求項４の内燃機関用制御装置によれば、気筒特定手段によって吸気圧検出手段で検出された複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を、回転角検出手段で検出されたクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きな気筒が特定され、更に、空燃比検出手段による内燃機関の排気通路内における排出ガスの空燃比の検出結果に基づき、特定された気筒に対し燃料噴射量が増量または減量される。この燃料噴射量の補正により、気筒間のトルク変動が好適に解消されるという効果が得られる。
【００１０】
請求項５の内燃機関用制御装置では、内燃機関が排気タービン過給機を備え、排気圧を利用してタービンを回転させ、このタービンが回転することによって燃焼室に吸入空気を大量に送込むシステムに適用される。ドライバがアクセルペダルを踏込み、その後アクセルペダルの踏込量を保持したときに、吸気脈動が拡大するという現象は特に、排気タービン過給機を備えたシステムにおいて顕著に現われる。排気タービン過給機を備えたシステムでは、排気圧を利用してタービンを回転させ、このタービンが回転することによって燃焼室に吸入空気を大量に送り込むシステムになっている。つまり、ドライバがアクセルペダルを踏込み、その後アクセルペダルの踏込量を保持したとき、機関回転速度の上昇が少なくても、タービンの回転が上昇し過給効果で吸気量が増大する。これにより、機関回転速度とタービン回転が干渉し、気筒毎の変動周波数と同調することで吸気脈動として大きな変動を発生する現象がある。そこで、内燃機関に排気タービン過給機を備えたシステムに適用すると大きな効果が期待できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１２】
〈実施例１〉
図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１３】
図１において、１は複数気筒の例えば、４サイクル３気筒からなる内燃機関であり、内燃機関１の吸気通路２にはエアクリーナ３からの空気が導入される。この吸気通路２途中には、ドライバ（運転者）の要求として図示しないアクセルペダル等の操作に連動して開閉されるスロットルバルブ１１が配設されている。このスロットルバルブ１１が開閉されることにより、吸気通路２への吸気量が調節される。また、この吸気量と同時に、図示しない燃料タンクから燃料ポンプにて圧送されプレッシャレギュレータを介して調圧された燃料が、内燃機関１の吸気ポート４の近傍で吸気通路２に配設されたインジェクタ（燃料噴射弁）５から噴射供給される。そして、所定の燃料量及び吸気量からなる混合気が吸気バルブ６を介して燃焼室７内に吸入される。
【００１４】
吸気通路２途中のスロットルバルブ１１にはアクセルペダル踏込量等に応じたスロットル開度ＴＨＲを検出するスロットル開度センサ２１が配設されている。また、スロットルバルブ１１の下流側には、吸気通路２内の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧センサ２２が配設されている。そして、内燃機関１のクランクシャフト１３にはその回転に伴うクランク角〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ Ａｎｇｌｅ）〕を検出するクランク角センサ２３が配設されている。このクランク角センサ２３で検出されるクランク角に基づき内燃機関１の機関回転数ＮＥが算出される。
【００１５】
また、内燃機関１の燃焼室７内に向けて点火プラグ１４が配設されている。この点火プラグ１４にはクランク角センサ２３で検出されるクランク角に同期して後述のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）３０から出力される点火指令信号に基づき点火コイル／イグナイタ１５からの高電圧が印加され、燃焼室７内の混合気に対する点火燃焼が行われる。このように、燃焼室７内の混合気が燃焼（膨張）され駆動力が得られ、この燃焼後の排出ガスは、排気バルブ８を介して排気マニホールドから排気通路９に導出され外部に排出される。
【００１６】
ＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムを格納したＲＯＭ３２、各種データを格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４、入出力回路３５及びそれらを接続するバスライン３６等からなる論理演算回路として構成されている。このＥＣＵ３０には、スロットル開度センサ２１からのスロットル開度ＴＨＲ、吸気圧センサ２２からの吸気圧ＰＭ、クランク角センサ２３からのクランクシャフト１３の回転角や機関回転速度ＮＥ等が入力されている。これら各種センサ情報に基づくＥＣＵ３０からの出力信号に基づき、燃料噴射時期及び燃料噴射量に関連するインジェクタ５、点火時期に関連する点火プラグ１４、点火コイル／イグナイタ１５等が適宜、制御される。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における気筒特定の処理手順を示す図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、この気筒特定ルーチンは４サイクル３気筒からなる内燃機関１の各気筒の燃焼（点火）間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００１８】
図２において、ステップＳ１０１では、吸気圧センサ２２からの吸気圧ＰＭを燃焼間隔毎に平均化した２４０〔°ＣＡ〕間の平均吸気圧ＰＭ２が算出される。次にステップＳ１０２に移行して、ステップＳ１０１で算出された平均吸気圧ＰＭ２の前回値と今回値との差分である２４０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量ＤＰＭ２が算出される。次にステップＳ１０３に移行して、内燃機関１の１燃焼サイクルである３気筒分の吸気圧変化量ＤＰＭ２の総和、即ち、７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２が算出される。次にステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０２で算出された２４０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量ＤＰＭ２とステップＳ１０３で算出された７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とが比較され、最も吸気圧変化の大きい気筒が特定され、本ルーチンを終了する。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における気筒間トルク変動補正・学習の処理手順を示す図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、この気筒間トルク変動補正・学習ルーチンは４サイクル３気筒からなる内燃機関１の各気筒の燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００２０】
図３において、ステップＳ２０１では、３気筒分の吸気圧変化量ＤＰＭ２の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２が予め設定された所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２未満であるかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立、即ち、吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２が所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２未満と小さく、内燃機関１の１燃焼サイクルである７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変動が小さいときにはステップＳ２０２に移行し、各気筒毎の吸気圧変化量ＤＰＭ２が予め設定された所定吸気圧変化量ｋＤＰＭ２を越えているかが判定される。
【００２１】
ステップＳ２０２の判定条件が成立、即ち、吸気圧変化量ＤＰＭ２が所定吸気圧変化量ｋＤＰＭ２を越え大きく、２４０〔°ＣＡ〕の燃焼間隔における吸気圧変動が大きいときにはステップＳ２０３に移行し、所定時間が経過しているかが判定される。ステップＳ２０３の判定条件が成立、即ち、ステップＳ２０１による吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２の状態及びステップＳ２０２による吸気圧変化量ＤＰＭ２の状態が所定時間を越え継続しているときにはステップＳ２０４に移行し、上述の図２で特定された最も吸気圧変化の大きい気筒が読込まれる。ここで、補正対象気筒としては、最も吸気圧変化で上昇している気筒または最も吸気圧変化で低下している気筒が確認される。
【００２２】
次にステップＳ２０５に移行して、最も吸気圧変化が大きな気筒に対する補正方法として点火時期の進角・遅角または燃料噴射量の増量・減量が決定される。このときの補正方法として進角または遅角が採用されるときには、最も吸気圧変化が上昇している気筒に対しては点火時期が遅角され、最も吸気圧変化が低下している気筒に対しては点火時期が進角される。ここで、進角・遅角を同時に行う必要はなく各々独立して行われる。また、このときの補正方法として増量または減量が採用されるときには、最も吸気圧変化が上昇している気筒に対しては燃料噴射量が減量され、最も吸気圧変化が低下している気筒に対しては燃料噴射量が増量される。ここで、増量・減量を同時に行う必要はなく各々独立して行われる。なお、この際、吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２がフィードバック（Ｆ／Ｂ）されることで補正量が変化される。
【００２３】
次にステップＳ２０６に移行して、このときの機関回転速度・負荷条件における補正気筒に対する補正量がＢ／ＵＲＡＭ３４の所定領域に格納され、この更新によって補正量が随時学習され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２０１の判定条件が成立せず、即ち、吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２が所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２以上と大きく、内燃機関１の１燃焼サイクルである７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変動が大きいとき、またはステップＳ２０２の判定条件が成立せず、即ち、吸気圧変化量ＤＰＭ２が所定吸気圧変化量ｋＤＰＭ２以下と小さく、２４０〔°ＣＡ〕の燃焼間隔における吸気圧変動が小さいとき、またはステップＳ２０３の判定条件が成立せず、即ち、ステップＳ２０１による吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２の状態及びステップＳ２０２による吸気圧変化量ＤＰＭ２の状態が所定時間未満と短いときには、何もすることなく本ルーチンを終了する。なお、本実施例によって学習された補正量は、内燃機関１の再始動後等で、同じ運転条件を満足した際に反映させることにより速やかに気筒間のトルク変動を解消することができる。
【００２４】
このように、本実施例の内燃機関用制御装置は、３気筒からなる内燃機関１の吸気通路２内のスロットルバルブ１１下流側の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧検出手段としての吸気圧センサ２２と、内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角を検出する回転角検出手段としてのクランク角センサ２３と、吸気圧センサ２２による吸気圧ＰＭを燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である７２０〔°ＣＡ〕分の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きい気筒を特定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される気筒特定手段と、前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、点火時期を進角または遅角することで気筒間のトルク変動を補正するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される変動補正手段とを具備するものである。
【００２５】
つまり、吸気圧ＰＭをクランクシャフト１３の回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きな気筒が特定され、この気筒に対し点火時期が進角または遅角される。この点火時期の補正により、気筒間のトルク変動を好適に解消することができる。
【００２６】
また、本実施例の内燃機関用制御装置は、３気筒からなる内燃機関１の吸気通路２内のスロットルバルブ１１下流側の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧検出手段としての吸気圧センサ２２と、内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角を検出する回転角検出手段としてのクランク角センサ２３と、吸気圧センサ２２による吸気圧ＰＭを燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である７２０〔°ＣＡ〕分の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きい気筒を特定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される気筒特定手段と、前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、燃料噴射量を増量または減量することで気筒間のトルク変動を補正するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される変動補正手段とを具備するものである。
【００２７】
つまり、吸気圧ＰＭをクランクシャフト１３の回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きな気筒が特定され、この気筒に対し燃料噴射量が増量または減量される。この燃料噴射量の補正により、気筒間のトルク変動を好適に解消することができる。
【００２８】
〈実施例２〉
図４は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。なお、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
図４に示すように、図１の概略構成図との相違点として、内燃機関１のノック発生現象に対応したシリンダブロックの振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ を圧電素子（ピエゾ素子）式、電磁（マグネット、コイル）式等によって検出するノックセンサ２４が配設され、また、内燃機関１の排気通路９内の排出ガスの酸素（Ｏ２ ）濃度に基づく電圧にてリニアな空燃比（Ａ／Ｆ）に対応する空燃比信号ＶＯＸ１を検出するＡ／Ｆセンサ２５が配設されている。そして、ノックセンサ２４からの振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ 、Ａ／Ｆセンサ２５からの空燃比信号ＶＯＸ１はＥＣＵ３０に入力されている。
【００３０】
次に、本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における気筒間トルク変動補正の処理手順を示す図５のフローチャートに基づき、図６を参照して説明する。ここで、図６は図５の処理に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。この図６では、本実施例による内燃機関制御を実線にて示し、比較のために従来例による内燃機関制御を破線にて示す。なお、この気筒間トルク変動補正ルーチンは４サイクル３気筒からなる内燃機関１の各気筒の燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００３１】
図５において、ステップＳ３０１では、３気筒分の吸気圧変化量ＤＰＭ２の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２の絶対値（｜Ｄ２ＰＭ２｜）が予め設定された所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２未満であるかが判定される。ステップＳ３０１の判定条件が成立、即ち、吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２の絶対値が所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２未満と小さく、内燃機関１の１燃焼サイクルである７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変動が小さいときにはステップＳ３０２に移行し、最も吸気圧が低下または上昇している気筒の特定が、図６に判定期間として示す時刻ｔ０４〜時刻ｔ０７の間に実行される。
【００３２】
次にステップＳ３０３に移行して、３気筒分の吸気圧変化量ＤＰＭ２の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２のＭＡＸ（最大）値からＭＩＮ（最小）値が減算され、図６に示す吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａが算出される。
【００３３】
次にステップＳ３０４に移行して、吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａが予め設定された所定吸気圧変化量振幅ｋＤ２ＰＭ２Ａを越えているかが判定される。ステップＳ３０４の判定条件が成立、即ち、吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａが所定吸気圧変化量振幅ｋＤ２ＰＭ２Ａを越え大きく、７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量振幅変動が大きいとき（図６に示す時刻ｔ０４以降）にはステップＳ３０５に移行し、所定時間（図６の時刻ｔ０４〜時刻ｔ０７に示す判定期間）が経過しているかが判定される。ステップＳ３０５の判定条件が成立、即ち、吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａ変動が大きく所定時間を越え継続しているときにはステップＳ３０６に移行し、ノックが有るかが判定される。
【００３４】
ステップＳ３０６の判定条件が成立、即ち、ノックセンサ２４からの振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ に基づき周知のようにノック有りと判定されたときにはステップＳ３０７に移行し、内燃機関１の３気筒のうち最も吸気圧が上昇している気筒に対する点火時期の遅角が実行され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ３０６の判定条件が成立せず、即ち、ノックセンサ２４からの振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ に基づき周知のようにノックなしと判定されたときにはステップＳ３０８に移行し、内燃機関１の３気筒のうち最も吸気圧が低下している＃３気筒に対する点火時期の進角が実行され（図６に示す時刻ｔ０８、時刻ｔ１０、時刻ｔ１２、時刻ｔ１４）、本ルーチンを終了する。
【００３５】
これにより、図６に破線にて示す従来例の制御では、吸気圧ＰＭ及び吸気圧変化量ＤＰＭ２の大きな変動、また、吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａの発散が起こるが、図６に実線にて示す本実施例の制御によれば、気筒間の吸気圧変動が大きくなる以前に、内燃機関１の３気筒（＃１気筒〜＃３気筒）のうちの＃３気筒に対して点火時期の進角処理が実行されることで吸気圧ＰＭ及び吸気圧変化量ＤＰＭ２の変動、かつ吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａの発散を未然に防止することができ、気筒間のトルク変動が好適に補正される。
【００３６】
一方、ステップＳ３０１の判定条件が成立せず、即ち、吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２の絶対値が所定吸気圧変化量ｋＤ２ＰＭ２以上と大きいとき、またはステップＳ３０４の判定条件が成立せず、即ち、吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａが所定吸気圧変化量振幅ｋＤ２ＰＭ２Ａ以下と小さく、７２０〔°ＣＡ〕間の吸気圧変化量振幅変動が小さいとき、またはステップＳ３０５の判定条件が成立せず、即ち、ステップＳ３０３による吸気圧変化量振幅Ｄ２ＰＭ２Ａが所定吸気圧変化量振幅ｋＤ２ＰＭ２Ａを越え大きな状態が所定時間未満と短いときには、何もすることなく本ルーチンを終了する。なお、学習制御として、このときの運転条件に対応する点火時期の補正量をＢ／ＵＲＡＭ３４に格納し、内燃機関１の再始動後等で、同じ運転条件を満足した際に反映させることにより速やかに気筒間のトルク変動を解消することができる。
【００３７】
このように、本実施例の内燃機関用制御装置は、３気筒からなる内燃機関１の吸気通路２内のスロットルバルブ１１下流側の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧検出手段としての吸気圧センサ２２と、内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角を検出する回転角検出手段としてのクランク角センサ２３と、内燃機関１で発生する振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ を検出する振動検出手段としてのノックセンサ２４と、ノックセンサ２４による振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ に基づきノック発生の有無を判定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成されるノック判定手段と、吸気圧センサ２２による吸気圧ＰＭを燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である７２０〔°ＣＡ〕分の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きい気筒を特定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される気筒特定手段と、前記ノック判定手段による判定結果に基づき、前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、点火時期を進角または遅角することで気筒間のトルク変動を補正するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される変動補正手段とを具備するものである。
【００３８】
つまり、吸気圧ＰＭをクランクシャフト１３の回転角に基づく燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きな気筒が特定され、更に、ノックセンサ２４からの振動波形信号ＳＫＮＯＣＫ による判定結果に基づき、特定された気筒に対し点火時期が進角または遅角される。この点火時期の補正により、気筒間のトルク変動を好適に解消することができる。
【００３９】
なお、上記実施例では、内燃機関１のノックを検出するノックセンサ２４を用いたノック検出結果に基づき点火時期を進角または遅角することで気筒間のトルク変動をなくしているが本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、内燃機関１の排気通路９内における排出ガスの空燃比を検出可能なＡ／Ｆセンサ２５からの空燃比信号ＶＯＸ１を用いた空燃比検出結果に基づき燃料噴射量を増量または減量することで気筒間のトルク変動をなくすこともできる。また、このＡ／Ｆセンサ２５に替えて空燃比のリッチまたはリーンを検出可能な酸素センサを用いることもできる。
【００４０】
このような内燃機関用制御装置は、３気筒からなる内燃機関１の吸気通路２内のスロットルバルブ１１下流側の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧検出手段としての吸気圧センサ２２と、内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角を検出する回転角検出手段としてのクランク角センサ２３と、内燃機関１の排気通路９内における排出ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）に対応する空燃比信号ＶＯＸ１を検出する空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ２５と、吸気圧センサ２２による吸気圧ＰＭを燃焼間隔である２４０〔°ＣＡ〕毎に平均化した各気筒の平均吸気圧ＰＭ２の吸気圧変化量ＤＰＭ２と、この吸気圧変化量ＤＰＭ２の全気筒分の総和である７２０〔°ＣＡ〕分の吸気圧変化量Ｄ２ＰＭ２とから最も変化の大きい気筒を特定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される気筒特定手段と、吸気圧センサ２２による検出結果に基づき、前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、燃料噴射量を増量または減量することで気筒間のトルク変動を補正するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される変動補正手段とを具備するものであり、上述の実施例と同様の作用・効果が期待できる。
【００４１】
ところで、上記実施例では、４サイクル３気筒からなる内燃機関について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、その他、複数気筒からなる内燃機関に適用することで、同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記実施例では、内燃機関１のクランクシャフト１３の回転角を検出する回転角検出手段としてクランク角センサ２３を用いているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、吸気バルブ６または排気バルブ８を開閉駆動させるための図示しないカムシャフトの回転角を検出するカム角センサからの信号を用いることもできる。
【００４３】
なお、上記実施例では、吸気通路内の吸気圧を検出して燃料噴射量を設定する、所謂Ｄ−Ｊシステムへの適用について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、更に、Ｄ−Ｊシステムで、特に、排気タービン過給機（Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ；以下、単に『Ｔ／Ｃ』と記す）を備えた内燃機関への適用が有効である。即ち、Ｄ−Ｊシステムで、Ｔ／Ｃを備えた内燃機関にあっては、特に、運転条件の変化が少ない状態であっても気筒間のトルク差が広がり、Ｔ／Ｃ過給領域で吸気脈動が拡大する傾向にある。このような現象があるものにおいては、運転条件の変化が少ない状態であっても吸気脈動によって誤って加速判定される可能性がある。この加速判定によって燃料増減量が設定されると、結果として、機関回転速度の変動が発生することとなるが、本発明にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関においては、各気筒の吸気圧変化量に基づき点火時期や燃料噴射量が適切に補正されることで気筒間のトルク変動が解消されるという効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける気筒特定の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は本発明の実施の形態の第１実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける気筒間トルク変動補正・学習の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態の第２実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける気筒間トルク変動補正の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は図５の処理に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 吸気通路
５ インジェクタ（燃料噴射弁）
１１ スロットルバルブ
２１ スロットル開度センサ
２２ 吸気圧センサ
２３ クランク角センサ
２４ ノックセンサ
２５ Ａ／Ｆセンサ
３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
Claims (5)
- 複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
前記内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角を検出する回転角検出手段と、
前記吸気圧検出手段による前記吸気圧を燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きい気筒を特定する気筒特定手段と、
前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、点火時期を進角または遅角することで気筒間のトルク変動を補正する変動補正手段と
を具備することを特徴とする内燃機関用制御装置。 - 複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
前記内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角を検出する回転角検出手段と、
前記吸気圧検出手段による前記吸気圧を燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きい気筒を特定する気筒特定手段と、
前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、燃料噴射量を増量または減量することで気筒間のトルク変動を補正する変動補正手段と
を具備することを特徴とする内燃機関用制御装置。 - 複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
前記内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角を検出する回転角検出手段と、
前記内燃機関で発生する振動波形信号を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段による前記振動波形信号に基づきノック発生の有無を判定するノック判定手段と、
前記吸気圧検出手段による前記吸気圧を燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きい気筒を特定する気筒特定手段と、
前記ノック判定手段による判定結果に基づき、前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、点火時期を進角または遅角することで気筒間のトルク変動を補正する変動補正手段と
を具備することを特徴とする内燃機関用制御装置。 - 複数気筒からなる内燃機関の吸気通路内のスロットルバルブ下流側の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
前記内燃機関のクランクシャフトまたはカムシャフトの回転角を検出する回転角検出手段と、
前記内燃機関の排気通路内における排出ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記吸気圧検出手段による前記吸気圧を燃焼間隔毎に平均化した各気筒の平均吸気圧の吸気圧変化量と、この吸気圧変化量の全気筒分の総和である吸気圧変化量とから最も変化の大きい気筒を特定する気筒特定手段と、
前記空燃比検出手段による検出結果に基づき、前記気筒特定手段で特定された気筒に対し、燃料噴射量を増量または減量することで気筒間のトルク変動を補正する変動補正手段と
を具備することを特徴とする内燃機関用制御装置。 - 前記内燃機関は、排気タービン過給機を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の内燃機関用制御装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002270008A JP2004108204A (ja) | 2002-09-17 | 2002-09-17 | 内燃機関用制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2002270008A JP2004108204A (ja) | 2002-09-17 | 2002-09-17 | 内燃機関用制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004108204A true JP2004108204A (ja) | 2004-04-08 |
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ID=32267769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002270008A Pending JP2004108204A (ja) | 2002-09-17 | 2002-09-17 | 内燃機関用制御装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2004108204A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008008155A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空気量算出装置 |
| GB2525604A (en) * | 2014-04-28 | 2015-11-04 | Gm Global Tech Operations Inc | Method of operating a fuel injector of a three-cylinder internal combustion engine |
| CN105673234A (zh) * | 2014-12-08 | 2016-06-15 | 罗伯特·博世有限公司 | 内燃机控制仪中提供滤波空气系统状态参量的方法和装置 |
| CN109209722A (zh) * | 2017-06-29 | 2019-01-15 | 福特全球技术公司 | 用于火花正时控制的方法和系统 |
| US10920696B2 (en) | 2018-04-11 | 2021-02-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Engine controller and engine controlling method |
| US20210339760A1 (en) * | 2020-04-30 | 2021-11-04 | Honda Motor Co., Ltd. | Abnormality detection device |
-
2002
- 2002-09-17 JP JP2002270008A patent/JP2004108204A/ja active Pending
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