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JP5568457B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、燃焼形態を切り替えて運転可能な内燃機関の制御装置に関する。
クランクシャフトの回転状態を検出するクランク角センサを備える内燃機関において、燃焼変動の発生を検知し、該燃焼変動を安定化する制御が知られている。
しかしながら、該内燃機関の燃焼変動を検知および抑制する場合、燃焼変動の指標を示す情報の検出手段と抑制手段が明確ではない。
これに対し、内燃機関の燃焼に作用する燃焼パラメータを制御する燃焼パラメータ制御手段を備え、前記燃焼パラメータ制御手段により内燃機関の燃焼に作用する燃焼パラメータが変更されたときに、変更された前記燃焼パラメータに基づいて燃焼状態を検出するための情報を所定のタイミングでサンプリングする燃焼状態検出手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１によれば、点火時期であるか否かが判定され、点火時期であると判定されると、点火時期であると判定されてから３０°ＣＡ信号が検出されたかが判定され、３０°ＣＡ信号が検出されなければ、回転速度Ｎｅの検出時期ではないとし、３０°ＣＡ信号が検出された場合には、点火時期に応じた回転速度を算出する処理を行う。このように、特許文献１には、点火時期に応じて回転速度を検出するので点火時期が変更されても、燃焼状態を検出することができるということが記述されている。
特開２００２−１３８８９３号公報
上記した従来技術は、点火時期および排気弁の開き時期のタイミングで燃焼状態をサンプリングするので、点火を行わないあるいは点火による燃焼変化が無い圧縮着火燃焼等、燃焼形態が異なるものに適用することはできない。
また、該圧縮着火燃焼においては、排気弁閉じ時期のタイミングが火花点火燃焼と同一であるにもかかわらず、燃焼期間が火花点火燃焼に比べ非常に短いので、従来技術のように、排気弁開き時期のタイミングでサンプリングした場合、燃焼変動の検出精度が低くなる。したがって、低い検出精度に基づく制御を実施することとなり、燃焼変動の抑制制御が正確に実施できない。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の燃焼形態における燃焼変動をそれぞれ正確に検出可能な内燃機関の制御装置を得ることである。
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、燃焼形態を切り替えて運転可能な内燃機関の制御装置が、燃焼形態に応じてクランク角センサのセンサ信号を検出する検出時期および検出期間を設定し、その設定した検出時期および検出期間においてクランク角センサで検出したセンサ信号に基づいて燃焼変動の有無を判定することを特徴としている。
本発明によれば、各燃焼形態における燃焼変動を正確に検出することができる。したがって、その検出した燃焼変動に基づいて内燃機関の燃焼安定性を向上させる燃焼安定制御を行うことができる。上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第１の実施形態における内燃機関の制御装置が適用される自動車用ガソリンエンジンのシステム構成を説明する図。 第１の実施形態におけるＥＣＵの内部構成を説明する図。 第１の実施形態における内燃機関の可変バルブ機構の特性を説明する図。 第１の実施形態におけるクランク角センサの出力信号と、該出力信号に基づくクランクシャフトの角度の判定方法を説明する図。 第１の実施形態におけるクランク角センサの出力信号に基づくＥＣＵタイマーの動作を説明する図。 第１の実施形態におけるクランクシャフトの角速度について説明する図。 第１の実施形態における火花点火燃焼と圧縮着火燃焼の運転領域および圧縮着火燃焼ＦＬＧの制御マップの説明図。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの検出開始タイミングと検出完了タイミングを演算する方法を説明するブロック図。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときのクランク角センサの出力信号に基づくＥＣＵタイマーの動作を説明するブロック図である。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときのクランク角センサの出力信号に基づくＥＣＵタイマーの動作を説明する図。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときのクランクシャフトの角速度について説明する図。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときに燃焼変動を抑制する制御方法を説明する制御ブロック図。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの検出開始タイミングと検出完了タイミングを演算する方法を説明するブロック図。 第１の実施形態におけるＥＣＵタイマーの処理内容を説明するブロック図。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときのクランク角センサの出力信号に基づくＥＣＵタイマーの動作を説明する図。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときのクランクシャフトの角速度について説明する図。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの変動指標を演算する方法を説明する図。 第１の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図。 第１の実施形態における燃焼変動抑制制御の制御内容を説明するフローチャート。 第２の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図。 第３の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図。 第４の実施形態における内燃機関の制御装置が適用される自動車用ガソリンエンジンのシステム構成を説明する図。 第４の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図。 第５の実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図。 第６の実施形態における燃焼変動抑制制御の制御内容を説明するフローチャート。
次に、本発明の内燃機関の制御装置が適用される実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態における内燃機関の制御装置が適用される自動車用ガソリンエンジンのシステム構成を説明する図である。
エンジン１００は、少なくとも火花点火式燃焼と圧縮着火燃焼に燃焼形態を切り替えて運転可能な自動車用のガソリンエンジン（内燃機関）である。吸入空気量を計測するエアフローセンサ１８と、吸気管圧力を調整する電子制御スロットル１６と、吸入空気温度検出器の一態様であって吸入空気の温度を計測する吸気温度センサ１７と、吸入空気を圧縮する過給器２２が、吸気管１５の各々の適宜位置に備えられている。また、過給器２２を含まない構成でもよい。また、エアフローセンサ１８は吸入空気圧力センサ１８としてもよい。また、エンジン１００には、該気筒の燃焼室８の中に燃料を噴射する燃料噴射装置（以下インジェクタ）１３と、点火エネルギを供給する点火プラグ１４が気筒毎に備えられ、エンジンの冷却水の温度を計測する冷却水温度センサ９がエンジン１００の適宜位置に備えられている。また、該気筒の燃焼室８の中に燃料を噴射するインジェクタ１３は、吸気管１５の適宜位置に備えても良い。また、筒内に流入する吸入ガスを調整する吸気バルブ可変装置７ａと筒内から流出する排出ガスを調整する排気バルブ可変装置７ｂを有する可変動弁機構７が、エンジン１００の各々の適宜位置に備えられている。可変動弁機構７を調整することにより、吸入ガス量および内部ＥＧＲ量（残留ガス量）を調整する。
さらにエンジン１００には、圧力調整器の一態様であってインジェクタ１３に燃料を供給する燃料ポンプ２１が、エンジン１００の適宜位置に備えられている。また、燃料ポンプ２１には、燃料圧力検出器の一態様であって燃料の圧力を計測する燃料圧力センサ２０が備えられている。
さらに、排気を浄化する三元触媒５と、空燃比検出器の一態様であって三元触媒５の上流側にて排気の空燃比を検出する空燃比センサ４と、排気温度検出器の一態様であって、三元触媒５の上流側にて排気の温度を計測する排気温度センサ３とが、排気管６の各々の適宜位置に備えられている。また、クランクシャフト１１には、該クランクシャフト１１の角度および角速度およびピストン１２の移動速度を検出するためのクランク角センサ１０が備えられている。
エアフローセンサ１８と吸気温度センサ１７と冷却水温度センサ９と燃料圧力センサ２０と空燃比センサ４と排気温度センサ３とから得られる信号は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵ）１に送られる。また、アクセル開度センサ２から得られる信号がＥＣＵ１に送られる。アクセル開度センサ２は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわち、アクセル開度を検出する。ＥＣＵ１は、アクセル開度センサ２の出力信号に基づいて、要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ２は、エンジン１００への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。また、ＥＣＵ１は、クランク角センサ１０の出力信号に基づいて、クランクシャフト１１の角度および角速度およびピストン１２の移動速度およびエンジン回転速度を演算する。ＥＣＵ１は、前記各種センサの出力から得られるエンジン１００の運転状態に基づき、空気流量、燃料噴射量、点火時期、ＥＧＲ量等のエンジン１００の主要な作動量を最適に演算する。
ＥＣＵ１で演算された燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、インジェクタ１３に送られる。また、ＥＣＵ１で演算された点火時期で点火されるように、点火プラグ駆動信号が点火プラグ１４に送られる。またＥＣＵ１で演算されたスロットル開度は、スロットル駆動信号として電子制御スロットル１６へ送られる。また、ＥＣＵ１で演算された可変バルブの作動量は、可変バルブ駆動信号として可変動弁機構７へ送られる。また、ＥＣＵ１で演算された燃料ポンプの作動量は、燃料ポンプ駆動信号として燃料ポンプ２１へ送られる。また、ＥＣＵ１で演算された過給器２２の作動量は、過給器駆動信号として過給器２２へ送られる。
吸気管１５から吸気バルブを経て燃焼室８内に流入した空気に対し、燃料が噴射され、混合気を形成する。混合気は、火花点火燃焼の場合には所定の点火時期で点火プラグ１４から発生される火花により爆発し、圧縮着火燃焼の場合には燃焼室内でピストン１２によって圧縮されることにより爆発し、その燃焼圧によりピストン１２を押し下げてエンジン１００の駆動力となる。さらに、爆発後の排気は排気管６を経て、三元触媒５に送りこまれ、排気成分は三元触媒５内で浄化され、外部へと排出される。
図２は、ＥＣＵの内部構成を説明する図である。
ＥＣＵ１は、入力回路３１を有する。入力回路３１には、アクセル開度センサ２、排気温度センサ３、空燃比センサ４、冷却水温度センサ９、クランク角センサ１０、吸気温度センサ１７、エアフローセンサ１８、燃料圧力センサ２０の各出力信号が入力される。ただし、入力回路３１に入力される入力信号は、上記したものに限られない。入力回路３１に入力された各センサの入力信号は、入出力ポート３２内の入力ポートに送られる。入出力ポート３２の入力ポートに送られた値はＲＡＭ３３に保管され、ＣＰＵ３５で演算処理される。演算処理内容を記述した制御プログラムは、ＲＯＭ３４に予め書き込まれている。
制御プログラムに従って演算された各アクチュエータの作動量を示す値は、ＲＡＭ３３に保管された後、入出力ポート３２の出力ポートに送られ、各駆動回路３６ａ〜３６ｆを経て各アクチュエータに送られる。本実施形態の場合は、駆動回路として、電子制御スロットル駆動回路３６ａ、インジェクタ駆動回路３６ｂ、点火出力回路３６ｃ、可変バルブ駆動回路３６ｄ、燃料ポンプ駆動回路３６ｅ、過給器駆動回路３６ｆがある。各駆動回路３６ａ〜３６ｆは、それぞれ、電子制御スロットル１６、インジェクタ１３、点火プラグ１４、可変動弁機構７、燃料ポンプ２１、過給器２２を制御する。本実施形態においては、ＥＣＵ１内に前記駆動回路３６ａ〜３６ｆを備えた装置であるが、これに限るものではなく、前記駆動回路３６ａ〜３６ｆのいずれかをＥＣＵ１内に備えるものであってもよい。
図３は、本実施形態における内燃機関の可変バルブ機構の特性を説明する図である。
図３に示すグラフの縦軸はバルブリフト量Ｌｖを示し、横軸は経過時間を示している。ＢＤＣはピストン１２が下死点にあるときを示し、ＴＤＣは上死点にあるときを示し、経過時間に対応するエンジン１００の行程（爆発、排気、吸気、圧縮）を図下に示す。排気弁の動作は排気爆発行程から吸気行程に渡って実施が可能であり、バルブリフト量の増加が始まるタイミングを排気弁開タイミング（以下ＥＶＯ）、その後バルブリフト量が減少して０となるタイミングを排気弁閉タイミング（以下ＥＶＣ）と定義する。
本実施形態では、吸気弁および排気弁に可変動弁機構７を備えており、該可変動弁機構７の作動タイミングを変更することで、バルブリフト量のプロフィール（例えば最大バルブリフト量、最大バルブリフト量のタイミング、バルブリフト量推移、ＥＶＯ、ＥＶＣ、位相等）を連続的あるいは段階的に変更し、吸気弁動作も同様に変更することが可能である。
本実施形態においては、吸気弁と排気弁の両方に、バルブリフト量のプロフィールを連続的あるいは段階的に変更する可変動弁機構を備えているが、これに限るものではなく、排気弁にのみ備えるものであってもよい。さらに、位相あるいはバルブリフト量を可変する機構のいずれかを備えるものであってもよい。以上の可変動弁機構７と前記電子制御スロットル１６の制御により、燃焼室８の中の空気量と内部ＥＧＲ量（残留ガス量）を調整する。
図４は、本実施形態におけるクランク角センサの出力信号と、該出力信号に基づくクランクシャフトの角度の判定方法を説明する図である。
本実施形態では、クランク角センサ１０の出力信号は、矩形波の電圧である。矩形波の電圧が上昇するときを立ち上がり、降下するときを立ち下りと定義する。矩形波は、所定の個数ｚを１周期として繰り返し出力される。また、ＥＣＵ１内では、前記立ち上がりのタイミング毎に基準ｋ（ａ）を判定する。添字の（ａ）は、所定の個数ｚ番目の矩形波が出力されてから時間経過した後の１回目の矩形波の立ち上がりの基準ｋ（ａ）＝（１）とする基準ｋの番号であり、所定の個数ｚにおいて（ａ）＝（ｚ）となる。基準ｋ（ｚ）と基準ｋ（１）の判定をもってクランクシャフト１１の回転角度ＣＡ２とし、これ以外に判定された基準ｋ（ａ）毎にクランクシャフト１１の回転角度ＣＡ１として判定する。ＥＣＵ１内では、前記クランクシャフト１１の回転角度ＣＡ１、ＣＡ２をもって、クランクシャフト１１の角度の判定を実施する。また、前記所定の個数ｚが不足あるいは過多の状態となる場合は、クランク角センサ１０の異常と判断する。
図５は、本実施形態におけるクランク角センサの出力信号に基づくＥＣＵタイマーの動作を説明する図である。
本実施形態では、クランク角センサ１０の所定の個数ｚを１周期とする矩形波において、基準ｋ（１）を検出開始と判定する検出開始タイミングＳ（ｉ）と、所定の基準ｋ（ａ）を検出完了と判定する検出完了タイミングＦ（ｉ）を設定し、検出開始タイミングＳ（ｉ）から検出完了タイミングＦ（ｉ）までのクランクシャフト１１の回転角度ＣＡ１、ＣＡ２の積算値を検出回転角度Ｗ（ｉ）とする（上図）。添字の（ｉ）はエンジン１００における燃焼の回数を示している。また、検出開始タイミングＳ（ｉ）は、基準ｋ（１）に限らない。検出完了タイミングＦ（ｉ）は、検出開始タイミングＳ（ｉ）以降の未来に設定し、かつ次のＳ（ｉ）が設定されるまでの間の基準ｋ（ａ）に設定される。また、検出開始タイミングＳ（ｉ）における基準ｋ（１）は、エンジン１００が運転状態であるとき、ＥＣＵ１内で内部クロックを動作させている（下図）。すなわち、ＥＣＵは、検出開始タイミングＳ（ｉ）における基準ｋ（１）をトリガとして、ＥＣＵの内部クロックを動作させ始める。ＥＣＵタイマーは、検出開始タイミングＳ（ｉ）の基準ｋ（１）のタイミングにおけるＥＣＵ１内の内部クロックのクロック値をＴ１とし、検出完了タイミングＦ（ｉ）の基準ｋ（ａ）のタイミングにおけるＥＣＵ１内の内部クロックのクロック値をＴ２として、ＥＣＵ１内に記憶する動作を行う。
図６は、本実施形態におけるクランクシャフトの角速度について説明する図である。
本実施形態では、クランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）は、前記ＥＣＵタイマーの動作によりＥＣＵ１に記憶されたクロック値Ｔ１、Ｔ２および前記検出回転角度Ｗ（ｉ）から以下の式（１）を用いて算出する。
ω（ｉ）＝Ｗ（ｉ）／（Ｔ２−Ｔ１）・・・式（１）
添字の（ｉ）はエンジン１００における燃焼の回数を示している。算出するタイミングは、基準ｋ（ａ）を検出完了と判定する検出完了タイミングＦ（ｉ）のタイミングとする。本実施形態においては、クランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）を算出しているが、該クランクシャフト１１の回転周期と同一周期で動作するピストン１２の移動距離を算出してもよい。
次に、エンジン１００の燃焼形態が火花点火燃焼であるときの燃焼変動を検出して抑制する制御について説明する。
図７は、本実施形態における火花点火燃焼と圧縮着火燃焼の運転領域および圧縮着火燃焼ＦＬＧの制御マップの説明図である。
本実施形態では、エンジン１００は、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼を運転領域によって切り換えて運転可能な構成を有している。ＥＣＵ１は、アクセル開度センサ２の出力信号から演算される要求トルクと、クランク角センサ１０の出力信号から演算されるエンジン１００の回転速度に基づく圧縮着火燃焼ＦＬＧの制御マップを備えており、要求トルクとエンジン回転速度に基づき制御マップを参照して、圧縮着火燃焼ＦＬＧのＯＮとＯＦＦを切り替える。すなわち燃焼形態に応じて圧縮着火燃焼ＦＬＧのＯＮとＯＦＦを切り替える。圧縮着火燃焼ＦＬＧの制御マップは、これに限るものではなく、前記要求トルクおよびエンジン回転速度のいずれかから演算される制御マップを備えるものであってもよい。
図８は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの検出開始タイミングと検出完了タイミングを演算する方法を説明するブロック図である。
ＥＣＵ１は、その内部機能として、圧縮着火燃焼ＦＬＧに基づき、検出開始タイミングＳ（ｉ）と検出完了タイミングＦ（ｉ）を演算して出力する検出タイミング演算器３７を備える。検出タイミング演算器３７は、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのとき、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓを演算する。添字のｓは、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦ、すなわち、燃焼形態が火花点火燃焼であることを示している。望ましくは、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのとき、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓは圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときよりも遅いタイミングとし、圧縮着火燃焼に比べて長い期間に亘って燃焼する火花点火燃焼に対応させる。また、望ましくは、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓは、同一の基準ｋ（ａ）に設定する。すなわち、火花点火燃焼時は、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓを圧縮上死点であるＴＤＣ：0deg.ATDC CAに設定し、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓを次の燃焼気筒の圧縮上死点ＴＤＣに設定する。これにより、実際の検出開始および完了のタイミングはＴＤＣのみであり、次燃焼気筒の検出開始と今の燃焼気筒の検出完了が同時になる。
図９は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときのクランク角センサの出力信号に基づくＥＣＵタイマーの動作を説明するブロック図である。
ＥＣＵタイマー３８は、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓと、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓと、クランク角センサ１１の出力信号から判定される基準ｋ（ａ）の入力に基づき、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓに対応する基準ｋ（ａ）がそれぞれ入力されたときのＥＣＵ１の内部クロックのクロック値Ｔ１、Ｔ２を出力し、かつ検出回転角度Ｗ（ｉ）ｓを出力する。
図１０は、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときのクランク角センサの出力信号に基づくＥＣＵタイマーの動作を説明する図である。
ＥＣＵタイマー３８は、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓと、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓと、クランク角センサ１１の出力信号から判定される基準ｋ（ａ）の入力に基づいて動作する。すなわち、基準ｋ（ａ）が検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓになったタイミングにおけるＥＣＵ１内の内部クロックのクロック値をそれぞれＴ１、Ｔ２として記憶する。なお、本実施形態では、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓを基準ｋ（１）とし、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓを基準ｋ（ｚ）としているが、この限りではなく、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓは、基準ｋ（１）に限られない。また、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓは、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓ以降の未来に設定され、かつ次の検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓよりも前に設定される。望ましくは検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓは、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓと同一の基準ｋ（ａ）に設定する。火花点火燃焼時における検出期間は、上記に示した様に、望ましくは検出対象気筒の圧縮上死点ＴＤＣから次の燃焼気筒の圧縮上死点ＴＤＣまでとするのが良く、検出開始と完了のタイミングを重複させるように設定される。
また、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓから検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓまでの基準ｋ（ａ）の個数から判定されるクランクシャフト１１の回転角度ＣＡ１、ＣＡ２の積算値である検出回転角度Ｗ（ｉ）ｓを算出する。
図１１は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときのクランクシャフトの角速度について説明する図である。
圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときのクランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）ｓは、ＥＣＵタイマー３８の動作によりＥＣＵ１に記憶されたクロック値Ｔ１、Ｔ２と、前記検出回転角度Ｗ（ｉ）ｓから前記式（１）を用いて算出される。算出するタイミングは、前記基準ｋ（ａ）を検出完了と判定する検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓのタイミングとする。クランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）ｓは、燃焼が行われるごとに算出される。
図１２は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときに燃焼変動を抑制する制御方法を説明する制御ブロック図である。
本実施形態では、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの燃焼変動を抑制する制御としてＥＶＣを遅角させるＥＶＣ遅角制御が行われる。ＥＣＵ１は、その内部構成として、燃焼変動の度合いを示す変動指標を演算する変動指標演算部３９を有している。変動指標演算部３９は、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときのクランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）ｓ、あるいは式（２）に従い算出される隣り合う燃焼回数（ｉ）同士の隣接差分角速度、あるいは式（３）に従い算出されるエンジン１００の気筒番号の整数倍同士の当該気筒差分角速度に基づいて、変動指標Ｃを演算する。
隣接差分角速度＝角速度ω（ｉ＋１）−ω（ｉ）・・・式（２）
当該気筒差分角速度＝角速度ω（２ｉ）−ω（ｉ）・・・式（３）
変動指標演算部３９は、例えば、これらの角速度ω（ｉ）ｓ等のばらつき度合いを示す標準偏差を変動指標Ｃとして演算することができる。変動指標演算部３９により演算された変動指標Ｃは、ＥＶＣ遅角制御を行うか否かの判断に用いられる。
図１３は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図である。
ＥＣＵ１は、変動指標演算部３９により演算された変動指標Ｃと所定の閾値ＣＬとを比較して、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上となったときに、ＥＶＣ遅角量を漸次増大させるＥＶＣ遅角制御を開始する（遅角開始）。
そして、かかるＥＶＣ遅角制御により、ＥＶＣ遅角量が増大するに応じて燃焼室内の内部ＥＧＲ量が減少する。したがって、燃焼が安定して燃焼変動が小さくなり、変動指標Ｃも増加から低下に転じる。そして、変動指標Ｃが再び閾値ＣＬ未満となったときのＥＶＣ遅角量を保持することによって、燃焼変動を抑制することができる。
次に、エンジン１００の燃焼形態が圧縮着火燃焼であるときの燃焼変動を検出して抑制する制御ついて説明する。
図１４は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの検出開始タイミングと検出完了タイミングを演算する方法を説明するブロック図である。
検出タイミング演算器３７は、燃焼形態が圧縮着火燃焼の場合に、火花点火燃焼のときよりも、検出期間を短くしかつ検出時期を進角させて、エンジン１００の燃焼室内における燃焼圧力のピーク時が含まれるように、検出タイミングを演算する。
例えば、燃焼圧力ピーク時期は、火花点火燃焼では、圧縮上死点ＴＤＣ後１５度から２５度（15〜25deg.ATDC CA）の間であり、圧縮着火燃焼では、圧縮上死点ＴＤＣから１５度（0(TDC)〜15deg.ATDC CA）の間である。これに対して、検出期間及び検出時期は、例えば、火花点火燃焼では、検出対象の燃焼気筒の圧縮上死点ＴＤＣから次の燃焼気筒の圧縮上死点ＴＤＣまでと演算され、圧縮着火燃焼では、検出対象の燃焼気筒の圧縮上死点ＴＤＣからＴＤＣ後４０クランク角までと演算される。
具体的には、検出タイミング演算器３７は、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのとき、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈを演算する。添字のｈは、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮであることを示している。望ましくは、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのとき、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈは、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓよりも遅いタイミングとし、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈは、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦのときの検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓよりも早いタイミングとし、火花点火燃焼に比べて短い期間で燃焼する圧縮着火燃焼に対応させる。また、望ましくは、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈは、ピストン１２がＴＤＣ位置にあるときの基準ｋ（ａ）に設定する。
図１５は、本実施形態におけるＥＣＵタイマーの処理内容を説明するブロック図である。
ＥＣＵタイマー３８は、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈと、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈと、クランク角センサ１１の出力信号から判定される基準ｋ（ａ）の入力に基づき、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈに対応する基準Ｋ（ａ）がそれぞれ入力されたときのＥＣＵ１の内部クロックのクロック値Ｔ１、Ｔ２を出力し、かつ検出回転角度Ｗ（ｉ）ｈを出力する。
図１６は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときのクランク角センサの出力信号に基づくＥＣＵタイマーの動作を説明する図である。
ＥＣＵタイマー３８は、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈと、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈと、クランク角センサ１１の出力信号から判定される基準ｋ（ａ）の入力に基づいて動作する。すなわち、基準ｋ（ａ）が、検出完了タイミングＳ（ｉ）ｈと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈになったタイミングにおけるＥＣＵ１内の内部クロックのクロック値をそれぞれＴ１、Ｔ２として記憶する。なお、本実施形態では、検出完了タイミングＳ（ｉ）ｈを基準ｋ（１）とし、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈを基準ｋ（３）としているが、この限りではなく、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈは、基準ｋ（１）に限られず、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈは、基準ｋ（３）に限られない。また、検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈは、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈ以降の未来に設定され、かつ次の検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈよりも前に設定される。
また、検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈから検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈまでの基準ｋ（ａ）の個数から判定されるクランクシャフト１１の回転角度ＣＡ１、ＣＡ２の積算値である検出回転角度Ｗ（ｉ）ｈを算出する。また、前記所定の個数ｚが不足あるいは過多の状態となる場合は、クランク角センサの異常であるとし、圧縮着火燃焼を中止することが可能である。
図１７は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときのクランクシャフトの角速度について説明する図である。
圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときのクランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）ｈは、ＥＣＵタイマー３８の動作によりＥＣＵ１に記憶されたクロック値Ｔ１、Ｔ２と、前記検出回転角度Ｗ（ｉ）ｈから前記式（１）を用いて算出される。算出するタイミングは、前記基準ｋ（ａ）を検出完了と判定する検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈのタイミングとする。クランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）ｈは、燃焼が行われるごとに算出される。
図１８は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときに燃焼変動を抑制する制御方法を説明する制御ブロック図である。
本実施形態では、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動を抑制する制御としてＥＶＣを進角させるＥＶＣ進角制御が行われる。変動指標演算部３９は、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときのクランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）ｈ、あるいは上記した式（２）の隣接差分角速度、あるいは上記した式（３）の当該気筒差分角速度に基づいて、変動指標Ｃを演算する。
図１９は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図である。
ＥＣＵ１は、変動指標演算部３９により演算された変動指標Ｃと所定の閾値ＣＬとを比較して、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上となったときに、ＥＶＣ進角量を漸次増加させるＥＶＣ進角制御を開始する（進角開始）。
そして、かかるＥＶＣ進角制御により、ＥＶＣ進角量が増大するに応じて燃焼室内の内部ＥＧＲ量が増大する。したがって、燃焼が安定して燃焼変動が小さくなり、変動指標Ｃも増加から低下に転じる。そして、変動指標Ｃが再び閾値ＣＬ未満となったときのＥＶＣ進角量を保持することによって、燃焼変動を抑制することができる。本実施形態では、変動指標Ｃが所定の値ＣＬ未満となったときのＥＶＣの進角量を保持するが、所定の値ＣＬより小さくなったときのＥＶＣの進角量を保持してもよい。
圧縮着火燃焼において燃焼変動が発生しているときにＥＶＣ進角制御することによって燃焼変動が抑制できる。その理由は、圧縮着火燃焼において燃焼変動が大きい状態では自着火の不良が発生しており、これを抑制するためには自着火を促進するための高温の排ガスを燃焼室内に残存させることが効果的だからである。本制御におけるＥＶＣ進角量の増加は、前記高温の排ガスの残存量を効率良く増加することが可能であり、かつ保持することで定常的に燃焼変動を抑制することが可能となる。
図２０は、本実施形態における制御内容を示すフローチャートである。
図２０に示す制御内容は、ＥＣＵ１によって所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ１は、ステップＳ１０１において、現在のエンジン運転領域に関する情報（エンジン回転速度、要求エンジントルク、冷却水温度、クランク角センサ信号等）を読み込む。要求エンジントルクは、アクセル開度センサ２の出力信号に基づいて演算される。
次に、ステップＳ１０２において現在のエンジン運転領域に基づき、適切な吸入空気量を実現するように電子制御スロットル１６、および可変動弁機構７を制御する。そして、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１で読み込まれたクランク角センサ信号を用いて基準ｋ（ａ）読み込む。
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０１で読み込まれたエンジン回転速度、要求エンジントルク等を用いて、予め記憶されたマップ等から現在の運転領域が圧縮着火燃焼領域か否かを判定し、圧縮着火燃焼ＦＬＧのＯＮとＯＦＦを切り替える。
圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮである場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、ステップＳ１０５において圧縮着火燃焼用に設定された検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈを読み込む。
そして、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０３で読み込まれた基準ｋ（ａ）と検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈおよび検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈが等しいかを判定する。
そして、基準ｋ（ａ）と検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈおよび検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈが等しくない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻り再度基準ｋ（ａ）を読み込む。
一方、ステップＳ１０３で読み込まれた基準ｋ（ａ）と検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈおよび検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈが等しい場合、ステップＳ１０７において検出開始タイミングＳ（ｉ）ｈおよび検出完了タイミングＦ（ｉ）ｈに対応する基準ｋ（ａ）におけるＥＣＵ１の内部クロックのクロック値Ｔ１、Ｔ２および検出回転角度Ｗ（ｉ）ｈを読み込む。そして、ステップＳ１０８において、前記クロック値Ｔ１、Ｔ２、検出回転角度Ｗ（ｉ）ｈを用いて、クランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）ｈを算出する。それから、ステップＳ１０９において、ステップＳ１０８で算出された角速度ω（ｉ）ｈの変動指標Ｃを算出する。該変動指標Ｃには、クランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）ｈの標準偏差や、平均偏差等を用いることができる。
次に、ステップＳ１１０において、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上であるか否かを判定する。そして、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上でない、すなわち、変動指標Ｃが閾値ＣＬに満たない場合には（ステップＳ１１０でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻り再度基準ｋ（ａ）を読み込む。また、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上であると判定された場合には（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、ステップＳ１１１に移行し、ＥＶＣ進角量を増大させるＥＶＣ進角制御を実施し、その後に本フローの制御を終了する。
一方、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦであると判断された場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、ステップＳ１１２において火花点火燃焼用に設定された検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓを読み込む。そして、ステップＳ１１３において、ステップＳ１０３で読み込まれた基準ｋ（ａ）と検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓおよび検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓが等しいかを判定する。
そして、基準ｋ（ａ）と検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓおよび検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓが等しくない場合（ステップＳ１１３でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻り再度基準ｋ（ａ）を読み込む。
一方、ステップＳ１０３で読み込まれた基準ｋ（ａ）と検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓおよび検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓが等しい場合、ステップＳ１１４において検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓおよび検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓに対応する基準値ｋ（ａ）におけるＥＣＵ１の内部クロックのクロック値Ｔ１、Ｔ２および検出回転角度Ｗ（ｉ）ｓを読み込む。そして、ステップＳ１１５において、前記クロック値Ｔ１、Ｔ２、検出回転角度Ｗ（ｉ）ｓを用いて、クランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）ｓを算出する。それから、ステップＳ１１６において、ステップＳ１１５で算出された角速度ω（ｉ）ｓの変動指標Ｃを算出する。該変動指標Ｃには、クランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）ｓの標準偏差や、平均偏差等を用いることができる。
次に、ステップＳ１１７において、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上であるか否かを判定する。そして、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上でない、すなわち、変動指標Ｃが閾値ＣＬに満たない場合には（ステップＳ１１７でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻り再度基準ｋ（ａ）を読み込む。また、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上であると判定された場合には（ステップＳ１１７でＹＥＳ）、ステップＳ１１８に移行し、ＥＶＣ遅角量を増大させるＥＶＣ遅角制御を実施し、その後、本フローの制御を終了する。
本実施形態のエンジン１００によれば、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼の各燃焼形態に応じて設定された検出時期および検出期間においてクランクシャフト１１の角速度を検出し、その検出したクランクシャフト１１の角速度に基づいて燃焼安定性を判定するので、各燃焼形態における燃焼変動を正確に検出することができる。そして、その検出した燃焼変動に基づいてＥＶＣ進角制御やＥＶＣ遅角制御を行い、可変動弁機構７の作動タイミングを変更することによって、燃焼変動を抑制して、内燃機関の燃焼安定性を向上させることができる。
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について以下に説明する。
図２１は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図である。尚、第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
本実施形態では、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動を抑制する制御として燃料噴射期間を延長させて混合気をリッチ化させる制御が行われる。ＥＣＵ１は、変動指標演算部３９により演算された変動指標Ｃと閾値ＣＬとを比較して、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上となったときに、燃料噴射期間を漸次延長させる燃料噴射期間延長制御を開始する（延長開始）。
そして、かかる燃料噴射期間延長制御により、燃料噴射期間が延長されるに応じてインジェクタ１３から噴射される燃料噴射量が増大し、混合気がリッチ化される。したがって、燃焼が安定して燃焼変動が小さくなり、変動指標Ｃも増加から低下に転じる。
そして、変動指標Ｃが再び閾値ＣＬ未満となったときの燃料噴射期間を保持することによって、燃焼変動を抑制することができる。本実施形態では、変動指標Ｃが所定の閾値ＣＬ未満となったときの燃料噴射期間を保持するが、閾値ＣＬより小さくなったときの燃料噴射期間を保持してもよい。
圧縮着火燃焼において燃焼変動が発生しているときに燃料噴射期間延長制御を行うことによって燃焼変動が抑制できる。その理由は、圧縮着火燃焼において燃焼変動が大きい状態では自着火の不良が発生しており、これを抑制するためには自着火を促進するための着火剤の濃度の増加が効果的だからである。本制御における燃料噴射期間の延長は、着火剤の濃度を効率良く増加することが可能であり、かつ保持することで定常的に燃焼変動を抑制することが可能となる。
尚、本実施形態では、圧縮着火燃焼時の燃焼変動抑制制御として、燃料噴射期間延長制御の場合を例に説明したが、上述のように着火剤の濃度を増加させることができれば、燃焼変動を抑制することができるので、例えば燃料噴射圧を上昇させてインジェクタ１３から噴射される燃料噴射量を増量させてもよい。
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について以下に説明する。
図２２は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図である。尚、上述の各実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
本実施形態では、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動を抑制する制御として、吸気管圧力を増加させて混合気温度を向上させる制御が行われる。ＥＣＵ１は、変動指標演算部３９により演算された変動指標Ｃと閾値ＣＬとを比較して、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上となったときに、吸気管圧力を漸次増加させる吸気管圧力増加制御を開始する（増加開始）。
そして、かかる吸気管圧力増加制御により、吸気管圧力が増加されるに応じて燃焼室内に供給される混合気の温度が高温化する。したがって、燃焼が安定して燃焼変動が小さくなり、変動指標Ｃも増加から低下に転じる。
そして、変動指標Ｃが再び閾値ＣＬ未満となったときの吸気管圧力を保持することによって、燃焼変動を抑制することができる。本実施形態では、変動指標Ｃが所定の閾値ＣＬ未満となったときの吸気管圧力を保持するが、閾値ＣＬより小さくなったときの吸気管圧力を保持してもよい。
圧縮着火燃焼において燃焼変動が発生しているときに吸気管圧力増加制御を行うことによって燃焼変動が抑制できる。その理由は、圧縮着火燃焼において燃焼変動が大きい状態では自着火の不良が発生しており、これを抑制するためには自着火を促進するための燃焼室内の高温化が効果的だからである。本制御における吸気管圧力の増加は、燃焼室内の高温化を効率良く実施することが可能であり、かつ保持することで定常的に燃焼変動を抑制することが可能となる。
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態について以下に説明する。
図２３は、第４の実施形態における内燃機関の制御装置が適用される自動車用ガソリンエンジンのシステム構成を説明する図である。尚、上述の各実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
エンジン１００には、クランクシャフト１１の同軸、あるいはベルトや歯車などの動力伝達機構を経由して動力の伝達が可能な発電用モータ２３が備えられている。発電用モータ２３の機能は、発電だけに限られない。例えば、電力の供給を受けてクランクシャフト１１を回転させる電動機としても用いることができる。
図２４は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図である。
本実施形態では、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動を抑制する制御として発電用モータ２３の発電電流を増加させてエンジン１００の負荷を高負荷化する制御を行う。ＥＣＵ１は、変動指標演算部３９により演算された変動指標Ｃと所定の閾値ＣＬとを比較して、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上となったときに、発電用モータ２３の発電電流を増加させる発電電流増加制御を開始する（増加開始）。
そして、かかる発電電流増加制御により、発電電流が漸次増加されるに応じてエンジン１００の負荷も高負荷化される。したがって、燃焼が安定して燃焼変動が小さくなり、変動指標Ｃも増加から低下に転じる。
そして、変動指標Ｃが再び閾値ＣＬ未満となったときの発電電流を保持することによって、燃焼変動を抑制することができる。本実施形態では、変動指標Ｃが所定の閾値ＣＬ未満となったときの発電電流を保持するが、閾値ＣＬより小さくなったときの発電電流を保持してもよい。
圧縮着火燃焼において燃焼変動が発生しているときに発電電流増加制御を行うことによって燃焼変動が抑制できる。その理由は、圧縮着火燃焼において燃焼変動が大きい状態は自着火の不良が発生しており、これを抑制するためには自着火を促進するための燃焼室内の混合気のリッチ化が効果的だからである。本制御における発電電流の増加は、エンジン１００の要求トルクを増加することとなり、燃焼室内の混合気のリッチ化を効率良く実施することが可能であり、かつ保持することで定常的に燃焼変動を抑制することが可能となる。
［第５実施の形態］
図２５は、本実施形態における圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動抑制制御の内容を説明する図である。
本実施形態では、エンジン１００と発電及び駆動用の電動機とを搭載したハイブリット自動車などに適用される場合を例に説明するものであり、圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＮのときの燃焼変動を抑制する制御として電動機の発電電流を増加させかつ駆動力を減少させて、エンジン１００の負荷を高負荷化する制御を行う。
ＥＣＵ１は、変動指標演算部３９により演算された変動指標Ｃと所定の閾値ＣＬとを比較して、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上となったときに、電動機の発電電流を増加させ（増加開始）かつ駆動力を減少させる制御を開始する（減少開始）。
そして、かかる電動機の制御により、発電電流が増加しかつ駆動力が減少するに応じて、エンジン１００の負荷も高負荷化される。したがって、燃焼が安定して燃焼変動が小さくなり、変動指標Ｃも増加から低下に転じる。
そして、該変動指標Ｃが再び閾値ＣＬ未満となったときの発電電流と駆動力を保持することによって、燃焼変動を抑制することができる。本実施形態では、変動指標Ｃが所定の閾値ＣＬ未満となったときの発電電流と駆動力を保持するが、閾値ＣＬより小さくなったときの発電電流と駆動力を保持してもよい。
圧縮着火燃焼において燃焼変動が発生しているときに発電電流を増加させかつ駆動力を減少させる電動機制御を行うことによって燃焼変動が抑制できる。その理由は、圧縮着火燃焼において燃焼変動が大きい状態は自着火の不良が発生しており、これを抑制するためには自着火を促進するための燃焼室内の混合気のリッチ化が効果的だからである。本制御における発電電流の増加と駆動力の減少は、エンジン１００の要求トルクを増加することとなり、前記燃焼室内の混合気のリッチ化を効率良く実施することが可能で、かつ保持することで定常的に燃焼変動を抑制することが可能となる。
［第６の実施形態］
図２６は、本実施形態における制御内容を示すフローチャートである。尚、上記した各実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
本実施形態において特徴的なことは、火花点火燃焼、圧縮着火燃焼、希薄燃焼、排気再循環燃焼の各燃焼形態において、燃焼変動を抑制する制御を行うことである。
図２６に示す制御内容は、ＥＣＵ１によって所定の周期で繰り返し実行される。
ステップＳ１０１〜Ｓ１１１の処理については、上記した第１の実施形態における圧縮着火燃焼における制御と同様であるので説明を省略する。
ＥＣＵ１は、ステップＳ１０４で圧縮着火燃焼ＦＬＧがＯＦＦであると判断された場合、ステップＳ１１２において希薄燃焼か否かを判定する。ここで、燃焼形態が希薄燃焼であると判定された場合には、ステップＳ１１４において希薄燃焼用の検出開始タイミングＳ（ｉ）Ｌと検出完了タイミングＦ（ｉ）Ｌの読み込みが行われる。
ステップＳ１１２において希薄燃焼ではないと判定された場合、ステップＳ１１３において燃焼形態が排気再循環燃焼か否かが判定される。ここで、燃焼形態が排気再循環燃焼であると判定された場合には、ステップＳ１１５において排気再循環燃焼用の検出開始タイミングＳ（ｉ）ｅと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｅの読み込みが行われる。
ステップＳ１１３において排気再循環燃焼ではないと判定された場合、ステップＳ１１６において火花点火燃焼用の検出開始タイミングＳ（ｉ）ｓと検出完了タイミングＦ（ｉ）ｓの読み込みが行われる。
前記ステップＳ１１４またはステップＳ１１５またはステップＳ１１６で読み込まれた検出開始タイミングＳ（ｉ）と検出完了タイミングＦ（ｉ）は、次にステップＳ１１７においてステップＳ１０３で読み込まれた基準ｋ（ａ）と、上記検出開始タイミングＳ（ｉ）および検出完了タイミングＦ（ｉ）が等しいか否かを判定する。
そして、ステップＳ１１７で等しくないと判定された場合には、ステップＳ１０３に戻り、再度基準ｋ（ａ）を読み込む。一方、ステップＳ１１７で等しいと判定された場合、すなわち、前記ステップＳ１０３で読み込まれた基準ｋ（ａ）と、上記検出開始タイミングＳ（ｉ）および検出完了タイミングＦ（ｉ）が等しいと判定された場合には、ステップＳ１１８において、検出開始タイミングＳ（ｉ）および検出完了タイミングＦ（ｉ）に対応する基準ｋ（ａ）におけるＥＣＵ１の内部クロックのクロック値Ｔ１、Ｔ２および検出回転角度Ｗ（ｉ）を読み込む。
次に、ステップＳ１１９において、前記クロック値Ｔ１、Ｔ２、検出回転角度Ｗ（ｉ）を用いて、クランクシャフト１１の角速度ω（ｉ）を算出する。それから、ステップＳ１２０において、ステップＳ１１９で算出された角速度ω（ｉ）の変動指標Ｃを算出する。
次に、ステップＳ１２１において、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上であるか否かを判定する。そして、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上でない、すなわち、変動指標Ｃが閾値ＣＬに満たない場合には（ステップＳ１２１でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻り再度基準ｋ（ａ）を読み込む。また、変動指標Ｃが閾値ＣＬ以上であると判定された場合には（ステップＳ１２１でＹＥＳ）、ステップＳ１２２に移行し、ＥＶＣ遅角量を増大させるＥＶＣ遅角制御を実施し、その後に本フローの制御を終了する。
本実施形態のエンジン１００によれば、圧縮着火燃焼、希薄燃焼、排気再循環燃焼、火花点火燃焼の各燃焼形態に応じて設定された検出時期および検出期間においてクランクシャフト１１の角速度を検出し、その検出したクランクシャフト１１の角速度に基づいて燃焼安定性を判定するので、各燃焼形態における燃焼変動を正確に検出することができる。そして、その検出した燃焼変動に基づいてＥＶＣ進角制御やＥＶＣ遅角制御を行い、動弁機構の作動タイミングを変更することによって、燃焼変動を抑制して、内燃機関の燃焼安定性を向上させることができる。
１…ＥＣＵ
２…アクセル開度センサ
３…排気温度センサ
４…空燃比センサ
５…三元触媒
６…排気管
７ａ…吸気バルブ可変装置
７ｂ…排気バルブ可変装置
８…燃焼室
９…冷却水温度センサ
１０…クランク角センサ
１１…クランク軸
１２…ピストン
１３…インジェクタ
１４…点火プラグ
１５…吸気管
１６…電子制御スロットル
１７…吸気温度センサ
１８…エアフローセンサ
２０…燃料圧力センサ
２１…燃料ポンプ
２２…過給器
１００…エンジン
３１…入力回路
３２…入出力ポート
３３…ＲＡＭ
３４…ＲＯＭ
３５…ＣＰＵ
３６ａ…電子制御スロットル駆動回路
３６ｂ…インジェクタ駆動回路
３６ｃ…点火出力回路
３６ｄ…可変バルブ駆動回路
３６ｅ…燃料ポンプ駆動回路
３６ｆ…過給器駆動回路

Claims (8)

  1. 燃焼形態を切り替えて運転可能な内燃機関の制御装置であって、
    前記燃焼形態に応じてクランク角センサのセンサ信号を検出する検出時期および検出期間を設定する検出タイミング設定手段と、
    該検出タイミング設定手段により設定した検出時期および検出期間において前記クランク角センサで検出したセンサ信号に基づいて燃焼変動の有無を判定する燃焼変動判定手段と、を有し、
    前記燃焼形態が、圧縮着火燃焼と火花点火燃焼を含み、
    前記検出タイミング設定手段は、前記燃焼形態が前記圧縮着火燃焼の場合に、前記火花点火燃焼と比較して前記検出期間を短くしかつ前記検出時期を進角させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記検出タイミング設定手段は、前記燃焼形態が前記圧縮着火燃焼の場合に、前記内燃機関の燃焼室内における燃焼圧力のピーク時が含まれるように前記検出時期及び検出期間を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記燃焼変動判定手段により燃焼変動が有ると判定された場合に、前記内燃機関の燃焼変動を抑制する制御を行う燃焼変動抑制制御手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記燃焼変動抑制制御手段は、前記クランク角センサのセンサ信号から得られるクランクシャフトの回転角度と角速度に基づいて、前記内燃機関の燃焼変動を抑制する制御を行い、前記燃焼変動の抑制制御を行った結果、前記燃焼変動判定手段による判定が燃焼変動有りから燃焼変動無しに変更された場合に、該判定が変更された時点における燃焼変動抑制制御状態を保持することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記内燃機関が可変動弁機構を備える場合に、前記燃焼変動抑制制御手段は、前記センサ信号に基づいて、前記可変動弁機構の作動タイミングを変更し、前記燃焼形態が圧縮着火燃焼のときは前記可変動弁機構の排気弁を閉じるタイミングを進角させ、前記燃焼形態が火花点火燃焼のときは前記可変動弁機構の排気弁を閉じるタイミングを遅角させることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記内燃機関が燃料噴射装置を備える場合に、前記燃焼変動抑制制御手段は、前記燃料噴射装置の燃料噴射期間を増加させることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 可変動弁機構または燃料噴射装置または過給器または発電用モータまたは発電および駆動が可能な電動機を備え、
    前記センサ信号に基づいて、前記可変動弁機構の作動タイミング、または前記燃料噴射装置の燃料噴射期間、または前記過給器の過給圧、または前記発電用モータの発電電流、または電動機の発電電流と駆動力を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  8. 前記センサ信号に基づいて前記クランク角センサの故障を判断し、該クランク角センサ故障していると判断した場合に圧縮着火燃焼を実施しないことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
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