JP2007170203A - 内燃機関の燃焼変動検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関過渡運転時に正確に燃焼変動の有無を検出する。
【解決手段】角速度センサ３３を設け、機関１のクランク軸回転角速度を検出する。機関の電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、各気筒の圧縮、燃焼行程中にセンサ３３で検出したクランク軸角速度が極大になるクランク角θmaxを求め、各気筒毎の過去複数行程サイクルにおけるθmaxの値と比較し、今回のθmaxの値のばらつきが所定値を越えて大きくなっている場合には、その気筒の燃焼変動が生じたと判断する。角速度そのものの大きさではなく、角速度が極大になるクランク角を用いて判定するようにしたことにより、機関の加減速に影響されずに正確に燃焼変動の有無を判定することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の燃焼変動検出装置に関し、詳細には機関の過渡運転時にも正確に機関の失火や燃焼変動の有無を判定することが可能な内燃機関の燃焼変動検出装置に関する。

内燃機関の失火や燃焼変動を検出する燃焼変動検出装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１の装置は、各気筒の燃焼行程を含む一定のクランク角だけクランク軸が回転するのに要する時間をその燃焼行程の経過時間Ｔとして検出し、隣接した気筒の燃焼行程経過時間Ｔ間の偏差ΔＴから、更に各偏差ΔＴ間の偏差Δを算出し、偏差Δが所定値を越えて増大したときに、いずれかの気筒で失火もしくは機関出力を低下させる不完全な燃焼が生じていると判定するものである。

特許文献１の装置では、各気筒の燃焼行程の経過時間のばらつき（隣接する気筒の燃焼行程の経過時間の偏差）が所定の判定値以上になった場合に失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼が生じたと判定する。

いずれかの気筒で失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼が生じると、その気筒の燃焼行程におけるクランク軸回転速度が他の気筒に比べて低下する。このため、失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼が生じた気筒では燃焼行程の経過時間は他の気筒より長くなる。このため、隣接する気筒間での燃焼行程経過時間のＴの偏差ΔＴは失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の有無に応じて変化するようになる。

特許文献１の装置では、更に、この偏差ΔＴ間の偏差Δの大きさに基づいて失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の有無を検出するようにしたことにより、車載機関などにおいて車両駆動輪の路面へのグリップの変化などにより失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の判定が影響を受けないようにしている。

特開平６−１０７５４号公報 特開平９−２８０１００号公報 特開平５−１４９１８８号公報

機関の失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の有無の判定は、上記のようにクランク軸の回転速度の変化に基づいて行うことができるが、従来クランク軸の回転速度変化に基づく失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の検出を行う場合は、特許文献１の装置のように、クランク軸の回転速度や変化量、またはその微分値（角加速度）の大きさ、或はこれらの値のばらつき等に基づいて失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の有無を判断するものがほとんどであった。

ところが、クランク軸回転速度（角速度）の変化量や角加速度の変化率や変化量そのものやそのばらつきに基づいて失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の有無を判断していると、機関の運転状態によっては、失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の有無を正確に判断することが困難になる場合がある。

例えば、機関の加速、減速などの過渡運転時には失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼が生じていなくてもクランク軸回転速度は増加、減少する。このため、クランク軸角速度や角加速度の変化量等に基づいて失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の有無を判断していると、過渡運転時に角速度や角加速度の変化量の増大やばらつきが大きくなったような場合には、この変化量の増大やばらつきが実際に失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼が生じたことによるものなのか機関の加減速によるものなのか判別ができなくなり、正確な失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の有無の判定ができなくなる場合が生じるのである。

近年、燃費の向上と排気エミッションの低減のために理論空燃比よりかなりリーンな空燃比で運転するリーンバーンエンジンが使用されている。一般に、リーンバーンエンジンでは、安定した運転が可能な空燃比の上限値（リーン限界）付近での運転を行うため、わずかな条件の変化で燃焼が悪化しやすくなる場合がある。

このため、通常、リーンバーンエンジンでは失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の有無を常時監視することにより燃焼の悪化を早期に検出し、燃焼が悪化している気筒について点火時期や燃料噴射量を調整し、各気筒の燃焼状態を常に良好に維持する燃焼の安定化制御が行われる。

ところが、従来のクランク軸角速度の変化量等に基づく燃焼変動検出装置を用いたのでは、上述したように過渡運転（加減速運転）時には正確な失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の検出ができなくなる問題があるため、従来のリーンバーンエンジンでは過渡運転時にはリーン空燃比運転を中止して理論空燃比運転を行うか、或は過渡運転時には失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼検出を行わず空燃比を固定したリーンバーン運転を行わざるを得ない。

ところが、過渡運転時毎に理論空燃比運転を行ったのでは機関の燃料消費量が悪化する問題が生じ、過渡運転時に失火もしくは出力を低下させる不完全な燃焼の検出を中止したのでは、燃焼の悪化が生じやすく排気エミッションの増大を生じる問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、機関の過渡運転時にも正確に失火の有無や燃焼の悪化を検出可能な信頼性の高い内燃機関の燃焼変動検出装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明によれば、内燃機関のクランク軸回転角速度に関連する所定の角速度パラメータを検出する検出手段と、各気筒の、圧縮行程後半から膨張行程終了までの期間において前記角速度パラメータが極大値をとるクランク角と極小値をとるクランク角との少なくとも一方を検出し、該検出したクランク角の関数として算出される判定値に基づいて、各気筒における燃焼悪化の有無を判定する判定手段と、を備えた内燃機関の燃焼変動検出装置が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、前記角速度パラメータは、クランク軸回転角速度である、請求項１に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置が提供される。

請求項３に記載の発明によれば、前記角速度パラメータは、クランク軸回転角速度の変化率である、請求項１に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置が提供される。

請求項４に記載の発明によれば、前記判定値は、前記角速度パラメータが極大値をとるクランク角である、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置が提供される。

請求項５に記載の発明によれば、前記判定値は、前記角速度パラメータが極小値をとるクランク角である、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置が提供される。

請求項６に記載の発明によれば、前記判定値は、前記角速度パラメータが極大値をとるクランク角と極小値をとるクランク角との角度差である、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置が提供される。

すなわち、請求項１から６の内燃機関の燃焼変動検出装置では、クランク軸回転の角速度に関連するパラメータに基づいて失火もしくは燃焼の悪化の有無を判定する点は、例えば前述の特許文献１等に記載された従来の燃焼変動検出装置と同様である。

しかし、従来の燃焼変動検出装置は角速度に関連するパラメータ（例えば、角速度、角速度の変化率など）そのものの大きさ、変化量等に基づいて失火もしくは燃焼悪化の有無を判定していたのに対して、請求項１から６の燃焼変動検出装置では、角速度パラメータそのものの大きさや変化量を用いるのではなく、角速度パラメータの値が極大値または極小値となるクランク角度にを用いて失火もしくは燃焼悪化を判定する点が従来のこの種の装置とは大きく相違している。

請求項１から６の装置では、角速度パラメータとして、例えばクランク軸回転角速度そのもの、或は角速度の変化率（角加速度）等が使用される。

前述したように、角速度や角加速度などの大きさそのものは機関の加減速運転により大きく影響を受ける。
しかし、本願出願人の研究によればその場合でも、各気筒の行程サイクルで角速度や角加速度の値が極大値や極小値をとるクランク角位相（クランク角度）は各気筒の燃焼状態のみに影響を受け、機関の加減速にはほとんど影響を受けないことが判明している。

このため、角速度パラメータの極大または極小となるクランク角度を判定値として用いて、あるいは極大となるクランク角度と極小となるクランク角度との差を判定値として用いて失火もしくは燃焼悪化の判定を行うことにより、機関の加減速には影響を受けない正確な燃焼状態の判定を行うことが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、前記判定手段は、各気筒の各行程サイクル毎に前記判定値を算出し、一の気筒における前記判定値の行程サイクル毎のばらつきが所定値以上になったときに、その気筒の燃焼が悪化したと判定する、請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置が提供される。

請求項８に記載の発明によれば、前記判定手段は、各気筒毎に前記判定値を算出し、一の気筒における前記判定値の、全気筒の前記判定値の平均値からのばらつきが所定値以上になったときに、その気筒の燃焼が悪化したと判定する、請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置が提供される。

請求項９に記載の発明によれば、前記判定手段は、各気筒毎に前記判定値を算出し、一つの気筒における前記判定値が予め定めた範囲から外れた場合に、その気筒の燃焼が悪化したと判定する、請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置が提供される。

すなわち、請求項７から９の発明では、前述のクランク角度に基づいて算出した判定値のばらつきに基づいて失火もしくは燃焼悪化を生じている気筒を判定する。

この場合、例えば、このばらつきは、気筒毎に複数行程サイクルの上記判定値を求め、それぞれの気筒毎の判定値の平均値を求めておき、その気筒で判定値が平均値から所定値以上ずれた場合にその気筒で失火もしくは燃焼悪化が生じたと判定するようにしても良いし、或は、全部の気筒の判定値の平均を求めておき、ある気筒の判定値がこの平均値から所定値以上ずれた場合にその気筒で失火もしくは燃焼悪化が生じたと判定するようにしても良い。

また、気筒毎、或は機関全気筒の平均値と判定値とを比較する代りに、ある気筒の判定値そのものが予め定めた範囲外になった場合にその気筒で失火もしくは燃焼悪化が生じたと判定するようにすることもできる。この場合、判定値が予め定めた範囲外か否かの判断として、判定値が予め定めた上限値以上もしくは予め定めた下限値以下になったか否か、或は運転条件に応じて定めた基準値と判定値との偏差の基準値に対する割合が所定値を越えたか否か等により判断するようにしても良い。

これにより、過渡運転時において燃焼の悪化を生じた気筒を正確に判定することができるため、リーンバーンエンジンにおいて過渡運転時にも前述した燃焼安定化制御を行うことができる、過渡運転時にも安定したリーン空燃比運転を行うことが可能となる。

各請求項に記載の発明によれば、機関の加減速などの過渡運転時においても各気筒の燃焼状態の悪化を正確に検出することができるため、過渡運転時にも安定したリーン空燃比制御を行うことが可能となる共通の効果を奏する。

以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。

図１において、１は車両用内燃機関を示す。本実施形態では、機関１としてはリーン空燃比を含む広い空燃比範囲で運転可能な４気筒リーンバーンエンジンが使用されている。

図１に３０で示すのは機関１の制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。
本実施形態では、ＥＣＵ３０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵを備えた公知の構成のマイクロコンピュータとして構成され、機関１の燃料噴射や点火時期の制御を行う他、本実施形態では後述する燃焼変動検出操作を行う。

これらの制御を行うため、ＥＣＵ３０には機関１の吸気マニホルド（図示せず）に設けられた吸気圧センサ３５から機関１の吸気圧力に対応する信号が、また、機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍に配置されたアクセル開度センサ３７から運転者のアクセルペダル踏込み量（アクセル開度）に対応する信号が、それぞれ入力されている他、機関１のクランク回転速度（角速度）に対応する信号がクランク角速度センサ３３から入力されている。
なお、吸気圧センサ３５の代りに直接機関吸入空気量を検出可能な、エアフローメータなどの空気量センサを用いるようにしても良い。

本実施形態では、角速度センサ３３としてはホール素子を用いた、いわゆるリニア回転角センサが使用されており、クランク軸回転角速度に対応した連続信号を出力している。
なお、クランク角速度センサ３３としては、例えばカム軸、或はクランク軸の所定回転角毎にパルス信号を出力するクランク角センサまたはカム角センサを用いて、単位時間当りの出力パルス数を計測することにより、クランク角速度を算出するものも使用可能である。

ＥＣＵ３０は、燃料噴射回路（図示せず）を介して機関１の各気筒に個別に燃料を噴射する燃料噴射弁１１に接続され、各気筒毎の燃料噴射量、燃料噴射時期を制御するとともに、図示しない点火時期回路を介して各気筒の点火プラグ１３に接続され、各気筒毎に点火時期を制御している。

ＥＣＵ３０は、機関１の理論空燃比運転時には角速度センサ３３により検出したクランク軸回転速度（機関回転数）と吸気圧センサ３５で検出した機関吸気圧とに基づいて、機関吸入空気量を算出し（或は、空気量センサで直接検出した機関吸入空気量を用いて）、機関１で理論空燃比の燃焼を行うための燃料噴射量を計算し、燃料噴射弁１１から各気筒に噴射する。
また、機関１のリーン空燃比運転時には機関回転数と、アクセル開度センサ３７で検出したアクセル開度とに基づいて各気筒への燃料噴射量を算出し、機関１のリーンバーン運転を行う。

リーンバーン運転では機関の運転可能なリーン空燃比限界付近での運転を行うため、わずかな運転状態の変化で機関の燃焼状態が悪化して機関出力を低下させる不完全な燃焼が生じる場合がある。
そこで、従来から、リーンバーン運転時には各気筒の燃焼状態の悪化を早期に検出し、悪化が生じた場合にはその気筒の燃料噴射量の増大や点火時期の調整を行って燃焼状態を安定させる制御が行われていた。

ところが、前述したように、従来の燃焼変動検出装置はそのほとんどがクランク軸回転速度やその変化率の大きさやばらつきに基づいて燃焼状態の悪化を判断しているため、機関の加減速などの過渡運転時には正確に燃焼状態の悪化を判定できない問題が生じていた。

このため、従来過渡運転時には機関空燃比を理論空燃比に制御するか、或は上記の燃焼変動有無に基づく燃焼状態の安定化制御（リーンリミット制御）を行わずに燃料噴射量等を固定した運転を行っており、燃費の増大やエミッションの悪化等を生じる場合があった。

この問題を図２を用いて説明する。
図２は、機関運転時のクランク軸角速度変化を示す図であり、図２（Ａ）は、機関が定常運転されている場合のクランク軸角速度の時間的変化を示している。

図２に示すように、クランク軸角速度は各気筒（図２に＃１〜４）の行程サイクル毎に増減し、各気筒の圧縮上死点付近で極小（ＭＩＮ）、爆発行程途中で極大（ＭＡＸ）になる。

図２（Ａ）に示すように、機関が定常運転されており機関回転数が一定に維持されている場合には、クランク軸の角速度はある平均値（ＡＶ）を中心にして増減を繰返しており、例えば機関出力を低下させる不完全な燃焼が生じるとその気筒の角速度の極大値が他の気筒に比べて小さくなるため、容易に不完全な燃焼の有無を判別することができる。

図２（Ｂ）は、機関の過渡運転（加速時）のクランク軸角速度を示す図２（Ａ）と同様な図である。

例えば、機関加速時にはクランク軸の平均角速度そのものが時間とともに増大し、更に各気筒の筒内圧も大きくなるため、図２（Ｂ）に示すように、角速度の極大値、極小値、振幅とも時間とともに増大する。

このため、角速度の極大値や極小値の大きさそのもの（或は極大値と極小値との差等）で各気筒の燃焼変動の有無を判別していると、機関の加減速によるクランク軸角速度の変化と機関出力を低下させる不完全な燃焼による角速度の変化とを明確に区別することができず、正確に燃焼変動の有無を判断することができないのである。

本実施形態では、従来と同様クランク軸角速度に基づいて燃焼変動の有無を判定するものの、クランク軸角速度やその変化率などの極大値や極小値の大きさそのものを使用するのではなく、クランク軸角速度やその変化率が極大値或は極小値をとるクランク角に基づいて燃焼変動の有無を判定する点が従来のものと大きく相違している。

図３は、ある気筒の圧縮行程から膨張行程にかけてのクランク軸角速度変化と筒内圧変化とを示す図である。図３において、カーブＳは燃焼状態が悪化している場合（発生トルクが小さい場合）を、カーブＬは燃焼状態が良好な場合（発生トルクが大きい場合）を、それぞれ示している。

図３に示すように、カーブＳとカーブＬとを比較すると、角速度が極小となるクランク角は燃焼が悪化すると遅角側に移動し（図３、ＳｍｉｎとＬｍｉｎ）、角速度が極大となるクランク角は燃焼が悪化すると進角側に移動する（同ＳｍａｘとＬｍａｘ）。

また、出願人等の研究の結果、上記角速度が極小となるクランク角と極大となるクランク角は、機関回転数や加速減速によっては大きく変化しないことが判明している。

このように、角速度が極小になるクランク角が筒内圧が最大になるクランク角が燃焼悪化とともに遅角し、機関回転数にはほとんど影響されないのは、図３の筒内圧カーブから判るように角速度が極小になるクランク角が筒内圧が最大になるクランク角と略対応しているためと考えられる。

また、角速度が極大になるクランク角は外部にする仕事の大きさに影響することから、仕事（発生トルク）が大きいほど、すなわち燃焼が良好な場合には燃焼状態が悪い場合に比べて角速度が極大になるクランク角が遅角側に移動すると考えられる。

上記のようにクランク軸角速度を角速度パラメータとして使用した場合には、角速度が極大になるクランク角（以下「θmax」と言う）と極小になるクランク角（以下「θmin」と言う）は、それぞれ燃焼状態を判定するための判定値として使用することができる。

また、上記θmaxとθminとの差Δθ＝θmax−θminは燃焼期間に対応する値となり、燃焼が悪化すると小さな値を取るようになるため（図３参照）、同様に燃焼状態を判定するための判定値として使用することができる。

例えば、ある気筒について連続して上記判定値を算出し、この判定値があるばらつき範囲内におさまっている場合には、燃焼状態は安定していると考えられるが、この判定値のばらつきの大きさが大きい場合には燃焼状態が安定しておらず燃焼が悪化していると判断することができる。
また、ある気筒について連続的に上記判定値を算出する代りに、機関の全気筒について上記判定値を計算し、それらの平均値から見てばらつきの大きい気筒があれば、その気筒の燃焼状態が悪化していると判断することも可能である。

上記は、クランク角速度を角速度パラメータとして使用して判定値を算出した場合について説明したが、角速度だけでなく、角速度の変化率（角加速度）を角速度パラメータとして用いた場合にも、角速度変化率が極大になるクランク角ｄθmaxと極小になるクランク角ｄθmin、或はこれらの差Δｄθ＝ｄθmax−ｄθminも上記と全く同様に判定値として使用することができることが判明している。

このように、角速度パラメータが極大値または極小値を取るクランク角に基づいて算出した判定値を用いて燃焼変動の有無を検出することにより、機関の過渡運転時等のように機関回転数が変化する場合にも正確な燃焼変動の判定が可能となる。

本実施形態では、上記角速度パラメータのいずれかを用いて算出した判定値に基づいて燃焼変動を検出することにより、機関の過渡運転に影響されることなく正確に機関の燃焼変動の有無を検出することができるため、過渡運転時にも安定した燃焼を得るように燃料噴射や点火時期などを制御することが可能となる。

以下、本実施形態の燃焼変動検出操作について図４を参照して具体的に説明する。
図４は、角速度パラメータとして角速度を、判定値として角速度が極大値をとるクランク角θmaxを、それぞれ用いた場合の本実施形態の燃焼変動検出操作を説明するフローチャートである。

図４の操作では、各気筒毎にθmaxを求め、その気筒の過去数行程サイクル分のθmaxの平均値ＡＶＧからの今回のθmaxの値の偏差σが所定値以上（ばらつきが所定値以上）の場合に、この気筒で燃焼状態の悪化が生じていると判断する。

また、本操作では燃焼変動が生じていると判断された場合には、燃料噴射量や点火時期を調整して燃焼を安定させる操作を行う。

すなわち、図４の操作ではステップ４０１で角速度センサ３３出力に基づいて機関１のクランク軸回転角速度をもとめる。角速度の検出はクランク軸の所定回転角度毎（例えば１度から１０度程度毎）に行う。

そして、ステップ４０３では検出した角速度のフィルタ処理を行う。本実施形態では、正確にクランク軸回転の角速度を求めるために、クランク軸のねじり振動に起因する比較的周波数の高い角速度変動成分を角速度信号からローパスフィルタにより除去するフィルタ処理を行っている。

そして、ステップ４０５では、現在クランク軸回転位相がどの気筒の角速度検出区間にあるかの気筒判別が行われる。気筒の行程サイクルのうち、角速度が極大または極小になるクランク角を検出すべき行程は、圧縮行程から爆発行程区間である。ステップ４０５では、現在どの気筒がこの区間にあるかを判別することにより、現在どの気筒についての燃焼変動判定を行っているかを判別している。

ステップ４０５で気筒判別後、ステップ４０７ではこの気筒の角速度検出区間（すなわち、圧縮／爆発行程）が終了したか否かが判定され、未だ検出区間が終了していない場合にはステップ４０１に戻り角速度の検出を続行する。

ステップ４０７で検出区間が終了している場合には、次にステップ４０９に進み、検出した角速度が極大になっているときのクランク回転角θmaxを求める。

そして、ステップ４１１ではこの気筒の過去数行程サイクル分のθmaxの平均値ＡＶＧiを所定の格納場所から読込み、ステップ４１３で今回検出したθmaxの平均値ＡＶＧiからの偏差σ（σ＝｜θmax−ＡＶＧi）を算出する。

そして、ステップ４１５では今回のθmaxの値を用いて平均値ＡＶＧiの値を更新し、所定の格納場所に収納して次回の本操作の実行に備える。

次いで、ステップ４１７では、ステップ４１５で算出した偏差σに基づいて、今回この気筒が燃焼悪化を生じているか否かを判定する。

ステップ４１７の判定は、偏差σが予め定めた値α以上であるか否か、すなわち今回検出したθmaxが過去数サイクル分のθmaxの値から見て大きくばらついているか否かに基づいて行われる。

なお、偏差σの大きさそのものに基づいてばらつきを判定する代りに、偏差σの平均値ＡＶＧiに対する比（σ／ＡＶＧi）が所定値より大きくなった場合にばらつきが大きいと判定するようにしてもよい。

ステップ１１７でθmaxのばらつきが大きくない（すなわちσ＜α）であった場合には、この気筒では燃焼の悪化は生じていないので、再度ステップ４０１に戻り、角速度の検出を開始し、次の点火順序にある気筒の燃焼悪化の有無の判定を行う。

また、ステップ４１７で燃焼の悪化が生じていると判定された場合（すなわち、σ≧αの場合）には、次にステップ４１９に進み燃焼安定化制御を行う。

ステップ４１９の制御では、燃料噴射量を所定量増量するとともに点火時期を所定量遅角させることにより燃焼を安定化させる。すなわち、ステップ４１７で燃焼が悪化したと判定される限り、所定量ずつ燃料噴射量と点火時期とが調整されるようになり、最終的にこの気筒で安定した燃焼が得られるようになる。

ステップ４１９が終了すると、再度ステップ４０１が実行され、次の気筒について燃焼変動判定操作が行われる。

なお、図４の例では角速度が極大になるクランク角θmaxを判定値として用いた場合について説明しているが、角速度が極小になるクランク角θmin、或は角加速度が極大になるクランク角ｄθmaxまたは極小になるクランク角ｄθminを用いた場合も、操作事態は図４と同一になる。

また、図４の例では、判定値θmaxとその気筒のθmaxの平均値ＡＶＧｉとの偏差σが所定値α以上であるか否かにより燃焼悪化の有無を判定しているが、θmaxの値そのものが所定範囲（上限値と下限値との間）にあるか否か、またはθmaxの値が運転状態（機関回転数と吸入空気量）毎に予め定めた基準値βとの偏差σ＝｜θmax−β｜とβとの比が予め定めた所定値より大きくなったときに燃焼悪化が生じたと判断するようにしてもよい。

図５は、判定値としてΔθ＝θmax−θminを用いた場合の図４の変形例を示す。
図５の操作において、ステップ５０１から５０７の操作は図４の操作のステップ４０１から４０７と同一である。

但し、図５の操作では、図４の操作ではステップ４０９でθmaxのみを求めていたのに対して、ステップ５０９−１でθmaxに加えて角速度が極小値をとるクランク角θminを求め、ステップ５０９−２で判定値ΔθをΔθ＝｜θmax−θmin｜として求めている点、及びステップ５１１から５１５では、この気筒の過去数行程サイクル分のΔθの平均値ＡＶＧθiを用いる点が図４の操作と相違している。

なお、図５の操作においても角速度が極大及び極小になるクランク角θmax、θminの代りに角加速度が極大及び極小になるクランク角ｄθmax、ｄθminを用いて同じ操作を行うようにしても同様の効果を得ることができる。

また、図４、図５の操作ではθmax、或はΔθの平均値として、該当する気筒の過去数行程サイクル分の値の平均値を用いて今回のθmaxなどのばらつきの大きさを判定している（図４ステップ４１１〜４１７、図５ステップ５１１〜５１７）。
しかし、それぞれの気筒毎の平均値を用いる代りに、機関の１サイクル分または複数サイクル分にわたって全気筒のθmax等を求め、全気筒分のθmax、Δθなどの平均値を求めて図４、図５のばらつき判定に用いるようにしても良い。

上述のように、本実施形態ではクランク軸角速度に関連する角速度パラメータの大きさそのものに基づくのではなく、角速度パラメータが極大または極小になるクランク角を用いて燃焼悪化の有無を判定するようにしたことにより、加減速などの過渡運転時にも正確に燃焼悪化の有無を判定することが可能となっている。

本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。 従来の燃焼変動判定方法における問題を説明する図である。 本発明における燃焼変動検出原理概略を説明する図である。 本発明の燃焼変動検出操作の一実施形態を説明するフローチャートである。 本発明の燃焼変動検出操作の一実施形態を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 機関本体
１１ 燃料噴射弁
３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３３ 角速度センサ

Claims (9)

1. 内燃機関のクランク軸回転角速度に関連する所定の角速度パラメータを検出する検出手段と、
   前記機関各気筒の、圧縮行程開始から膨張行程終了までの期間において前記角速度パラメータが極大値をとるクランク角と極小値をとるクランク角との少なくとも一方を検出し、該検出したクランク角の関数として算出される判定値に基づいて、各気筒における燃焼悪化の有無を判定する判定手段と、
   を備えた内燃機関の燃焼変動検出装置。
2. 前記角速度パラメータは、クランク軸回転角速度である、請求項１に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置。
3. 前記角速度パラメータは、クランク軸回転角速度の変化率である、請求項１に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置。
4. 前記判定値は、前記角速度パラメータが極大値をとるクランク角である、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置。
5. 前記判定値は、前記角速度パラメータが極小値をとるクランク角である、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置。
6. 前記判定値は、前記角速度パラメータが極大値をとるクランク角と極小値をとるクランク角との角度差である、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置。
7. 前記判定手段は、各気筒の各行程サイクル毎に前記判定値を算出し、一つの気筒における前記判定値の行程サイクル毎のばらつきが所定値以上になったときに、その気筒の燃焼が悪化したと判定する、請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置。
8. 前記判定手段は、各気筒毎に前記判定値を算出し、一つの気筒における前記判定値の、全気筒の前記判定値の平均値からのばらつきが所定値以上になったときに、その気筒の燃焼が悪化したと判定する、請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置。
9. 前記判定手段は、各気筒毎に前記判定値を算出し、一つの気筒における前記判定値が予め定めた範囲から外れた場合に、その気筒の燃焼が悪化したと判定する、請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼変動検出装置。

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