JP2006214327A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 筒内充填空気量を正確に算出する。
【解決手段】 圧力センサ４０により吸気圧を逐次検出すると共に吸気圧の微分値を算出する。次いで、この吸気圧微分値に基づいて各気筒のピーク圧検出範囲を設定する。次いで、各気筒のピーク圧検出範囲内に含まれる吸気圧の上向きピーク圧及び下向きピーク圧をそれぞれ検出する。次いで、これら上向きピーク圧及び下向きピーク圧からそれぞれ対応する気筒の吸気圧低下量を算出する。この吸気圧低下量に基づいて筒内充填空気量を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

複数の気筒を備え、各気筒の吸気行程が行われると、スロットル弁から吸気弁までの吸気管内に存在する空気の量である吸気管内空気量が変化するようになっている内燃機関において、ｉ番気筒の吸気行程が行われたか否かをクランク角に基づいて判断し、ｉ番気筒の吸気行程が行われたと判断されたときには吸気管内空気量の変化量を算出し、ｉ番気筒の筒内に充填された空気の量である筒内充填空気量をこの変化量に基づいて算出するようにした内燃機関が公知である（特許文献１参照）。

特開２００１−２３４７９８号公報 特開２００２−７０６３３号公報

この吸気管内空気量の変化量は例えば吸気行程開始時期における吸気管内空気量と吸気行程完了時期における吸気管内空気量との差の形で算出できる。具体的には、例えばクランク角が予め記憶されている吸気弁開弁開始時期の設定値になるとこのときの吸気管内空気量が算出され、クランク角が予め記憶されている吸気弁閉弁時期の設定値になるとこのときの吸気管内空気量が算出され、これら吸気管内空気量の差が算出される。

しかしながら、吸気弁の実際の開弁開始時期又は閉弁時期がその設定値から逸脱していると、吸気行程開始時期及び吸気行程完了時期における吸気管内空気量をもはや正確に算出することができず、従って筒内充填空気量を正確に算出することができないという問題がある。

そこで本発明は、筒内充填空気量を正確に算出することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために１番目の発明によれば、複数の気筒を備えた内燃機関において、吸気行程が行われることにより生ずる吸気圧の低下量である吸気圧低下量を気筒毎に検出する吸気圧低下量検出手段と、該各気筒の吸気圧低下量に基づいて機関制御を行う制御手段とを具備し、該吸気圧低下量検出手段は、吸気圧を逐次検出すると共に該吸気圧の微分値を算出し、各気筒のピーク圧検出範囲を該吸気圧微分値に基づいて設定し、各気筒のピーク圧検出範囲内に含まれる吸気圧の上向きピーク圧及び下向きピーク圧をそれぞれ検出し、これら上向きピーク圧及び下向きピーク圧からそれぞれ対応する気筒の吸気圧低下量を算出する、制御装置が提供される。

また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記吸気圧低下量検出手段は、各気筒のピーク圧検出範囲を前記吸気圧微分値と吸気弁開弁時期とに基づいて設定する。

また、３番目の発明によれば１番目の発明において、スロットル弁から吸気弁までの吸気通路部分内にスロットル弁を介し空気がスロットル弁通過空気量だけ流入し、吸気行程が行われると該吸気通路部分からそれぞれの吸気弁を介し空気が筒内充填空気量だけ流出して各気筒内に充填されるようになっており、筒内充填空気量を第１空気量と第２空気量とに分割し、該第１空気量は、吸気行程が行われることにより生ずるスロットル弁通過空気量に対する筒内充填空気量の超過分であり、それぞれの吸気圧低下量に基づいて各気筒の第１空気量を算出する第１空気量算出手段と、スロットル弁通過空気量を検出するスロットル弁通過空気量検出手段と、スロットル弁通過空気量に基づいて各気筒の第２空気量を算出する第２空気量算出手段と、それぞれの第１空気量と第２空気量とを合計することにより各気筒の筒内充填空気量を算出する筒内充填空気量算出手段と、を更に具備し、前記制御手段は、各気筒の筒内充填空気量に基づいて機関制御を行う。

また、４番目の発明によれば１番目の発明において、前記吸気圧が、複数回にわたって検出された吸気圧の平均値であり、前記吸気圧低下量検出手段は、検出された吸気圧をクランク角毎に積算してこれら積算値を記憶し、これら積算値からクランク角毎の吸気圧平均値を算出し、クランク角毎の吸気圧平均値から前記吸気圧低下量を算出する。

また、５番目の発明によれば１番目の発明において、前記吸気圧低下量検出手段は、機関運転状態が予め設定された基準状態であるか否かを判断し、機関運転状態が基準状態であると判断されたときには吸気圧を検出し、機関運転状態が基準状態でないと判断されたときには吸気圧の検出を禁止する。

また、６番目の発明によれば１番目の発明において、前記吸気圧低下量検出手段は、検出された吸気圧を、機関運転状態が予め設定された基準状態であるときの吸気圧に換算し、該換算された吸気圧から前記吸気圧低下量を算出する。

筒内充填空気量を正確に算出することができる。

図１は本発明を４ストローク火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら、本発明を圧縮着火式内燃機関又は２ストローク内燃機関に適用することもできる。

図１を参照すると、１は例えば８つの気筒を備えた機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポート、１０は点火栓をそれぞれ示す。吸気ポート７は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエアクリーナ１４に連結される。各吸気枝管１１内には燃料噴射弁１５が配置され、吸気ダクト１４内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置される。なお、本明細書では、スロットル弁１７下流の吸気ダクト１４、サージタンク１３、吸気枝管１２、及び吸気ポート７からなる吸気通路部分を吸気管ＩＭと称している。

一方、排気ポート１１は排気マニホルド１８及び排気管１９を介して触媒コンバータ２０に連結され、この触媒コンバータ２０は図示しないマフラを介して大気に連通される。なお、図１に示される内燃機関の吸気行程順序は＃１−＃８−＃４−＃３−＃６−＃５−＃７−＃２である。

各気筒の吸気弁６は吸気弁駆動装置２１により開閉弁駆動される。この吸気弁駆動装置２１はカムシャフトと、クランク角に対するカムシャフトの回転角を進角側と遅角側との間で選択的に切り換えるための切換機構とを具備する。カムシャフトの回転角が進角側にされると図２にＡＤで示されるように吸気弁６の開弁開始時期ＶＯ及び閉弁時期ＶＣが進角され、従って開弁時期が進角される。これに対し、カムシャフトの回転角が遅角側にされると図２にＲＴで示されるように吸気弁６の開弁開始時期ＶＯ及び閉弁時期ＶＣが遅角され、従って開弁時期が遅角される。この場合、吸気弁６のリフト量及び作用角（開弁期間）が維持されつつ開弁時期（位相）が変更される。図１に示される内燃機関では、吸気弁６の開弁時期が機関運転状態に応じて進角側ＡＤ又は遅角側ＲＴに切り換えられる。なお、吸気弁６の開弁時期が連続的に変更される場合や、リフト量又は作用角が変更される場合にも、本発明を適用できる。

電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。スロットル弁１７上流の吸気ダクト１３には機関吸気通路内を流通する吸入空気流量を検出するためのエアフローメータ３９が取り付けられる。また、サージタンク１２には吸気管ＩＭ内の圧力である吸気圧Ｐｍ（ｋＰａ）を例えば１０ｍｓｅｃ間隔で逐次検出するための圧力センサ４０と、吸気管ＩＭ内のガス温度である吸気温Ｔｍ（Ｋ）を検出するための温度センサ４１とが取り付けられる。更に、アクセルペダル４２にはアクセルペダル４２の踏み込み量ＡＣＣを検出するための負荷センサ４３が接続される。これらセンサ３９，４０，４１，４３の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４４が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４４の出力パルスに基づいて機関回転数ＮＥが算出される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して点火栓１０、燃料噴射弁１５、ステップモータ１６、及び吸気弁駆動装置２１にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット３０からの出力信号に基づいて制御される。

ｉ番気筒（ｉ＝１，２，…，８）の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）は例えば次式（１）に基づいて算出される。

ＴＡＵ（ｉ）＝ＴＡＵｂ・ｋＤ（ｉ）・ｋｋ （１）
ここでＴＡＵｂは基本燃料噴射時間、ｋＤ（ｉ）はｉ番気筒の空気量バラツキ補正係数、ｋｋはその他の補正係数をそれぞれ表している。

基本燃料噴射時間ＴＡＵｂは空燃比を目標空燃比に一致させるために必要な燃料噴射時間である。この基本燃料噴射時間ＴＡＵｂは機関運転状態例えばアクセルペダル４２の踏み込み量ＡＣＣ及び機関回転数ＮＥの関数として予め求められてマップの形でＲＯＭ３２内に記憶されている。また、補正係数ｋｋは空燃比補正係数、加速増量補正係数などをひとまとめにして表したものであり、補正する必要がないときには１．０とされる。

ｉ番気筒において吸気行程完了時に筒内に充填されている空気の量を筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）（グラム）と称すると、空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）は筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）の気筒間バラツキを補償するためのものである。ｉ番気筒の空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）は例えば次式（２）に基づいて算出される。

ｋＤ（ｉ）＝Ｍｃ（ｉ）／Ｍｃａｖｅ （２）
ここで、Ｍｃａｖｅは筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）の平均値（＝ΣＭｃ（ｉ）／８、ここで「８」は気筒数を表している）を表している。

例えば吸気管ＩＭの内周面や吸気弁６の外周面上に主として炭素からなるデポジットが形成されると、デポジットの付着量は気筒毎に異なるので、筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）に気筒間バラツキが生じるおそれがある。筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）に気筒間バラツキが生ずると、出力トルクに気筒間バラツキが生ずることになる。そこで本発明による実施例では、空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）を導入し、筒内充填空気量の気筒間バラツキを補償するようにしている。

或いは、ｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）を次式（３）に基づいて算出することもできる。

ＴＡＵ（ｉ）＝Ｍｃ（ｉ）・ｋＡＦ・ｋｋ （３）
ここで、ｋＡＦは空燃比を目標空燃比に一致させるための補正係数である。

なお、燃料噴射が実際に行われるタイミングが燃料噴射時間ＴＡＵの算出タイミングよりも或る時間だけ先であることを考慮し、式（３）における筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）を、燃料噴射時間ＴＡＵの算出タイミングよりも或る時間だけ先の予測値とすることもできる。

燃料噴射時間ＴＡＵを式（１）に基づいて算出する場合も式（３）に基づいて算出する場合も、筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）を正確に求める必要がある。

本発明による実施例では、ｉ番気筒の吸気行程が行われることにより生ずる吸気圧Ｐｍの低下量である吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）に基づいて筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）が算出される。次に、図３から図５を参照しながらまず吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）について説明する。

図３は、圧力センサ４０により例えば一定時間間隔で７２０°クランク角にわたって検出された吸気圧Ｐｍを示している。図３において、ＯＰ（ｉ）（ｉ＝１，２，…，８）はｉ番気筒の吸気弁開弁期間又は吸気行程時期を表しており、０°クランク角は１番気筒＃１の吸気上死点を表している。図３からわかるように、ある気筒の吸気行程が開始されると、上昇していた吸気圧Ｐｍが低下し始め、斯くして吸気圧Ｐｍに上向きのピークが生ずる。吸気圧Ｐｍは更に低下した後に再び上昇し、斯くして吸気圧Ｐｍに下向きのピークが生ずる。このように、各気筒の吸気行程が順次行われると、吸気圧Ｐｍには上向きのピークと下向きのピークとが交互に生ずることになる。図３には、ｉ番気筒の吸気行程が行われることにより吸気圧Ｐｍに生ずる上向きのピークがＵＰ（ｉ）でもって、下向きのピークがＤＮ（ｉ）でもって、それぞれ示されている。

図４に示されるように、上向きのピークＵＰ（ｉ）における吸気圧Ｐｍを上向きピーク圧ＰｍＭ（ｉ）、下向きのピークＤＮ（ｉ）における吸気圧Ｐｍを下向きピーク圧Ｐｍｍ（ｉ）と称すると、ｉ番気筒の吸気行程が行われることにより吸気圧Ｐｍが上向きピーク圧ＰｍＭ（ｉ）から下向きピーク圧Ｐｍｍ（ｉ）まで低下する。従って、この場合の吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）は次式（４）で表される。

ΔＰｍｄ（ｉ）＝ＰｍＭ（ｉ）−Ｐｍｍ（ｉ） （４）
一方、図４に示されるように、吸気弁６が開弁すると、吸気管ＩＭから流出して筒内ＣＹＬに吸入される空気の流量である筒内吸入空気流量ｍｃ（ｉ）（ｇ／ｓｅｃ、図５参照）が増大し始める。次いで、筒内吸入空気流量ｍｃ（ｉ）が、スロットル弁１７を通過して吸気管ＩＭ内に流入する空気の流量であるスロットル弁通過空気流量ｍｔ（ｇ／ｓｅｃ、図５参照）よりも大きくなると、吸気圧Ｐｍが低下し始める。次いで、筒内吸入空気流量ｍｃ（ｉ）が低下してスロットル弁通過空気流量ｍｔよりも小さくなると、吸気圧Ｐｍが増大し始める。

即ち、吸気管ＩＭ内にスロットル弁１７を介し空気がスロットル弁通過空気流量ｍｔだけ流入し、ｉ番気筒の吸気行程が行われると吸気管ＩＭから各吸気弁６を介し空気が筒内吸入空気流量ｍｃ（ｉ）だけ流出することを考えると、流出分である筒内吸入空気流量ｍｃ（ｉ）が流入分であるスロットル弁通過空気流量ｍｔを一時的に超過し、このため吸気管ＩＭ内の圧力である吸気圧Ｐｍが吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）だけ低下する。

筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）は筒内吸入空気流量ｍｃ（ｉ）を時間積分したものである。従って、筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）又は空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）に対する吸気弁開弁期間ＯＰ（ｉ）（図３参照）の重複の影響を無視できるとすると、筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）は次式（５）のように表すことができる。

ここで、ｔＭ（ｉ）は吸気圧Ｐｍに上向きのピークＵＰ（ｉ）が発生する時刻である上向きピーク発生時刻を、ｔｍ（ｉ）は吸気圧Ｐｍに下向きのピークＤＮ（ｉ）が発生する時刻である下向きピーク発生時刻を、Δｔｄ（ｉ）は上向きピーク発生時刻ｔＭ（ｉ）から下向きピーク発生時刻ｔｍ（ｉ）までの時間間隔（ｓｅｃ）を、Δｔｏｐは吸気弁開弁時間（ｓｅｃ）を、それぞれ表している（図４参照）。

式（５）において、右辺第１項は図４にＴ１で示される部分、即ち筒内吸入空気流量ｍｃ（ｉ）とスロットル弁通過空気流量ｍｔとで囲まれた部分の面積を表したものであり、右辺第２項は図４にＴ２で示される部分、即ち筒内吸入空気流量ｍｃ（ｉ）とスロットル弁通過空気流量ｍｔと直線ｍｃ（ｉ）＝０とで囲まれた部分の面積を台形で近似して表したものである。

上述したように、吸気行程が行われることにより筒内吸入空気流量ｍｃ（ｉ）がスロットル弁通過空気流量ｍｔを一時的に超過する。従って、筒内吸入空気流量ｍｃ（ｉ）を時間積分して得られる筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）がスロットル弁通過空気流量ｍｔの時間積分値を超過する。部分Ｔ１はこのように、吸気行程が行われることにより生ずるスロットル弁通過空気流量ｍｔの積分値に対する筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）の超過分を表している。

従って、一般化して言うと、筒内充填空気量を部分Ｔ１の面積で表される第１空気量と部分Ｔ２の面積で表される第２空気量とに分割し、第１空気量は、吸気行程が行われることにより生ずるスロットル弁通過空気量に対する筒内充填空気量の超過分であり、それぞれの第１空気量と第２空気量とを合計することにより各気筒の筒内充填空気量を算出しているということになる。

一方、吸気管ＩＭについての質量保存則は、吸気管ＩＭ内の空気についての状態方程式を用いて次式（６）により表される。

ここで、Ｖｍは吸気管ＩＭの容積（ｍ³）を、Ｒａは空気１モル当たりの気体定数を、それぞれ表している（図５参照）。

時刻ｔＭ（ｉ）から時刻ｔｍ（ｉ）までの間に吸気圧Ｐｍが吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）だけ低下する。従って、Ｖｍ／（Ｒａ・Ｔｍ）をパラメータＫｍでひとまとめにして表し、スロットル弁通過空気流量ｍｔをその平均値ｍｔａｖｅで表すと、式（５）は式（６）を用いて次式（７）のように書き直すことができる。

そうすると、吸気圧Ｐｍを圧力センサ３９により検出して吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）を算出し、吸気温Ｔｍを温度センサ４２により検出して上述したパラメータＫｍを算出し、スロットル弁通過空気流量ｍｔをエアフローメータ３９により検出してその平均値ｍｔａｖｅを算出し、時刻ｔＭ（ｉ），ｔｍ（ｉ）を吸気圧Ｐｍ及びスロットル弁通過空気流量平均値ｍｔａｖｅから検出して時間間隔Δｔｄ（ｉ）（＝ｔｍ（ｉ）−ｔＭ（ｉ））を算出すれば、式（７）を用いて筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）を算出できることになる。なお、吸気弁開弁時間Δｔｏｐは予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）を正確に算出するには、上向きピーク圧ＰｍＭ（ｉ）及び下向きピーク圧Ｐｍｍ（ｉ）を正確に検出する必要があり、即ち吸気圧Ｐｍの上向きピークＵＰ（ｉ）及び下向きピークＤＮ（ｉ）を正確に特定する必要がある。次に、本発明による実施例のこれら上向きピークＵＰ（ｉ）及び下向きピークＤＮ（ｉ）の特定方法について説明する。

図３を参照しつつ上述したように、ｉ番気筒の吸気行程が行われると吸気圧Ｐｍに一つの上向きピークＵＰ（ｉ）と一つの下向きピークＤＮ（ｉ）とが生ずる。そこで本発明による実施例では、気筒毎にピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｉ）を設定し、このピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｉ）内に含まれる上向きピーク及び下向きピークをｉ番気筒の上向きピークＵＰ（ｉ）及び下向きピークＤＮ（ｉ）としている。

この場合、ｉ番気筒の上向きピークＵＰ（ｉ）及び下向きピークＤＮ（ｉ）のみが含まれるようにｉ番気筒のピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｉ）を設定する必要がある。吸気行程が行われることによりこれらピークＵＰ（ｉ），ＤＮ（ｉ）が生ずることを考えると、ｉ番気筒のピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｉ）は例えばｉ番気筒の吸気行程時期ＯＰ（ｉ）（図３参照）に基づいて設定することができる。

しかしながら、吸気弁６の実際の開弁開始時期ＶＯ又は閉弁時期ＶＣ（図２参照）がその設定値から逸脱しているおそれがある。このため、例えば先の気筒の下向きピークが発生してから次の気筒の上向きピークが発生するまでの時間間隔や、先の気筒の下向きピークが発生してから次の気筒の上向きピークが発生するまでの時間間隔が短くなる。その結果、ｉ番気筒のピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｉ）内に別の気筒の上向きピーク又は下向きピークが含まれるおそれがあり、又はｉ番気筒のピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｉ）内にｉ番気筒の上向きピークＵＰ（ｉ）又は下向きピークＤＮ（ｉ）が含まれないおそれがある。

一方、吸気圧ＰｍにピークＵＰ（ｉ），ＤＮ（ｉ）が発生したか否かは吸気圧Ｐｍの勾配ないし微分値ＤＰｍをみればわかる。

そこで本発明による実施例では、吸気圧微分値ＤＰｍに基づいて各気筒のピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｉ）を設定するようにしている。

具体的には、図６に示されるように、逐次検出される吸気圧Ｐｍから吸気圧微分値ＤＰｍが算出される。次いで、吸気圧微分値ＤＰｍに生ずる上向きピークＤＵＰ（ｊ）が特定される（ｊ＝１，２，…，８）。言い換えると、吸気圧微分値ＤＰｍに上向きピークＤＵＰ（ｊ）が生ずるクランク角である微分値上向きピーク時期θＤＭ（ｊ）（°クランク角）が検出される。ここで、ｊは吸気行程順序を表している。

次いで、微分値上向きピーク時期θＤＭ（ｊ）から次の微分値上向きピーク時期θＤＭ（ｊ＋１）までがｊ番気筒のピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｊ）に設定される。このようにすると、ピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｊ）内に一つの上向きピークＵＰ（ｊ）及び一つの下向きピークＤＮ（ｊ）が含まれることになる。

また、本発明による実施例では、図７に示されるように微分値ピーク検出範囲ＲＤＰＫ（ｊ）が予め設定されており、この微分値ピーク検出範囲ＲＤＰＫ（ｊ）内に含まれる吸気圧微分値ＤＰｍの上向きピークが上述したＤＵＰ（ｊ）として特定される。

吸気圧微分値ＤＰｍのただ一つの上向きピークを含むものである限り、この微分値ピーク検出範囲ＲＤＰＫ（ｊ）をどのように設定してもよい。しかしながら、本発明による実施例では、ｊ番気筒の吸気弁開弁時期、即ち吸気弁開弁開始時期ＶＯ又は吸気弁閉弁時期ＶＣ（図２参照）に基づいて微分値ピーク検出範囲ＲＤＰＫ（ｊ）を設定するようにしている。

従って、本発明による実施例では、各気筒のピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｊ）を吸気圧微分値ＤＰｍ、又は吸気圧微分値ＤＰｍと吸気弁開弁時期とに基づいて設定しているということになる。

このようにすると、吸気弁６の実際の開弁開始時期又は閉弁時期が設定値から逸脱しているときにも、ピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｉ）適切に設定することができ、従って吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）を正確に算出することができる。その結果、筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）を正確に検出できることになる。

また、本発明による実施例では、複数サイクル（１サイクル＝７２０°クランク角）にわたって検出された吸気圧Ｐｍの平均値が算出され、この吸気圧平均値から上述した吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）が算出される。即ち、まずクランク角がθのときの吸気圧Ｐｍ（θ）が検出される。次いで、クランク角θ毎に吸気圧Ｐｍ（θ）が積算され（ΣＰｍ（θ）＝ΣＰｍ（θ）＋Ｐｍ（θ））、これら吸気圧積算値ΣＰｍ（θ）がＲＡＭ３３内に記憶される。次いで、吸気圧Ｐｍ（θ）の積算回数が予め定められた設定回数Ｃ１になると、吸気圧の平均値Ｐｍ（θ）ａｖｅがクランク角θ毎に算出される（Ｐｍ（θ）ａｖｅ＝ΣＰｍ（θ）／Ｃ１）。次いで、これら吸気圧平均値Ｐｍ（θ）ａｖｅから吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）が算出される。

このように、吸気圧Ｐｍ（θ）が検出される毎に吸気圧積算値ΣＰｍ（θ）を算出し、検出された吸気圧Ｐｍ（θ）ではなく吸気圧積算値ΣＰｍ（θ）を記憶するようにしているので、ＲＡＭ３３の容量を大きくする必要がない。また、複数回にわたって検出された吸気圧Ｐｍ（θ）に基づいて吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）が算出されるので、算出精度が高められる。なお、設定回数Ｃ１は例えば数百のオーダーに設定することができる。

本発明による実施例では更に、機関運転状態が予め設定された基準状態であるか否かが判断され、機関運転状態が基準状態であると判断されたときに、吸気圧Ｐｍ（θ）が検出されて吸気圧積算値ΣＰｍ（θ）が更新される。これに対し、機関運転状態が基準状態でないと判断されたときには、吸気圧Ｐｍ（θ）の検出が禁止され、吸気圧積算値ΣＰｍ（θ）の更新が禁止される。即ち、本発明による実施例では、機関運転状態が基準状態であるときの吸気圧Ｐｍ（θ）のみに基づいて吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）が算出される。

この場合の基準状態はどのように設定してもよい。本発明による実施例では、吸気弁開弁時期が図２の進角側ＡＤに設定されており、かつ機関回転数ＮＥがアイドル目標回転数ＮＥｉｄにほぼ一致しており、かつ機関暖機運転が完了しているときに、機関運転状態が基準状態にあると判断される。更に、機関排気通路と機関吸気通路とを互いに接続する排気再循環通路を介して排気再循環ガスを吸気通路内に供給するようにした内燃機関や、蒸発燃料を一時的に蓄えるキャニスタから蓄えられた蒸発燃料を吸気通路に供給するようにした内燃機関では、排気再循環ガス又は蒸発燃料の供給が停止されているときに機関運転状態が基準状態にあると判断することもできる。

図８及び図９は本発明による実施例のｉ番気筒の空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）の算出ルーチンを示している。

図８及び図９を参照すると、ステップ１００では吸気弁６の開弁時期が進角側ＡＤ（図２参照）に設定されているか否かが判別される。吸気弁６の開弁時期が進角側ＡＤに設定されているときには次いでステップ１０１に進み、機関回転数ＮＥがアイドル目標回転数ＮＥｉｄにほぼ一致しているか否かが判別される。ＮＥ≒ＮＥｉｄのときには次いでステップ１０２に進み、機関暖機運転が完了しているか否かが判別される。機関暖機運転が完了しているときには次いでステップ１０３に進む。これに対し、ステップ１００において吸気弁６の開弁時期が遅角側ＡＤに設定されているとき、ステップ１０１においてＮＥ≠ＮＥｉｄのとき、ステップ１０２において機関暖機運転が完了していないときには、処理サイクルを終了する。

ステップ１０３では吸気圧Ｐｍ（θ）が検出される。続くステップ１０４では、吸気圧積算値ΣＰｍ（θ）がクランク角θ毎に算出される。続くステップ１０５では、吸気圧Ｐｍ（θ）の検出回数ないし積算回数を表すカウンタＣが１だけインクリメントされる。続くステップ１０６では、カウンタＣが設定回数Ｃ１になったか否かが判別される。Ｃ＜Ｃ１のときには処理サイクルを終了する。Ｃ＝Ｃ１のときにはステップ１０７に進み、吸気圧平均値Ｐｍ（θ）ａｖｅが算出される（Ｐｍ（θ）ａｖｅ＝ΣＰｍ（θ）／Ｃ１）。続くステップ１０８では、カウンタＣがクリアされる。続くステップ１０９では、吸気圧平均値Ｐｍ（θ）ａｖｅから、吸気圧微分値ＤＰｍが算出される。続くステップ１１０では、ｉ番気筒の微分値上向きピーク時期θＤＭ（ｉ）が検出される。続くステップ１１１では、ｉ番気筒のピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｉ）が設定される。続くステップ１１２では、ｉ番気筒の上向きピーク圧ＰｍＭ（ｉ）及び下向きピーク圧Ｐｍｍ（ｉ）が検出される。続くステップ１１３では、式（４）を用いてｉ番気筒の吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）が算出される。続くステップ１１４では、式（７）を用いてｉ番気筒の筒内充填空気量Ｍｃｉが算出される。続くステップ１１５では、式（２）を用いてｉ番気筒の空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）が算出される。

図１０は本発明による実施例のｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）の算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。

図１０を参照すると、ステップ１２０では基本燃料噴射時間ＴＡＵｂが算出される。続くステップ１２１では図８及び９のルーチンで算出されたｉ番気筒の空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）が読み込まれる。続くステップ１２２では補正係数ｋｋが算出される。続くステップ１２３では式（１）を用いて燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）が算出される。ｉ番気筒の燃料噴射弁１５では燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）だけ燃料が噴射される。

次に、本発明による別の実施例を説明する。

上述した本発明による実施例では、機関運転状態が基準状態でないと判断されたときには吸気圧Ｐｍ（θ）の検出が禁止される。このことは、吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）ないし空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）を算出するのに時間を要することを意味している。

そこで本発明による別の実施例では、機関運転状態であるか否かにかかわらず吸気圧Ｐｍ（θ）を検出し、検出された吸気圧Ｐｍ（θ）を変換係数ｋＣでもって、機関運転状態が基準状態であるときの吸気圧Ｐｍ（θ）ｃｎｖに変換し、これら吸気圧変換値Ｐｍ（θ）ｃｎｖから吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）を算出するようにしている。

即ち、本発明による別の実施例では次式（８）から吸気圧変換値Ｐｍ（θ）ｃｎｖが算出される。

Ｐｍ（θ）ｃｎｖ＝Ｐｍ（θ）・ｋＣ （８）
この変換係数ｋＣは例えば、充填効率を表す機関負荷率の平均値ＫＬａｖｅと、吸気圧Ｐｍの１サイクルにわたる平均値Ｐｍａｖｅと、機関回転数ＮＥとの関数として図１１に示されるマップの形で予め求められており、ＲＯＭ３２内に記憶されている。

図１２及び図１３は本発明による別の実施例のｉ番気筒の空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）の算出ルーチンを示している。このルーチンは図８及び図９に示されるルーチンのステップ１０１，１０２，１０３，１０４がステップ１０３，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａに置換されている点を除いて、図８及び図９に示されるルーチンと同じであるので、以下ではこれらの相違点についてのみ説明する。

ステップ１００において吸気弁６の開弁時期が進角側ＡＤに設定されているときには次いでステップ１０３に進み、吸気圧Ｐｍ（θ）が検出される。続くステップ１０３ａでは、図１１のマップから変換係数ｋＣが算出される。続くステップ１０３ｂでは、式（８）を用いて吸気圧変換値Ｐｍ（θ）ｃｎｖが算出される。続くステップ１０４ａでは、吸気圧変換値Ｐｍ（θ）ｃｎｖを積算することにより、吸気圧積算値ΣＰｍ（θ）がクランク角θ毎に算出される。次いでステップ１０５に進む。

これまで述べてきた本発明による各実施例では、図４に示される部分Ｔ２を、上辺及び下辺がそれぞれΔｔｄ（ｉ）及びΔｔｏｐである台形に近似している。しかしながら、部分Ｔ２を一辺が例えばΔｔｄ（ｉ）の長方形に近似することもできる。この場合、上述した式（７）は次式（９）のようになる。

また、これまで述べてきた本発明による各実施例では、図６を参照して上述したように、微分値上向きピーク時期θＤＭ（ｊ）に基づいてｊ番気筒のピーク圧検出範囲ＲＰＫ（ｊ）が設定される。しかしながら、図１３に示されるように、微分値上向きピーク時期θＤＭ（ｊ）に加えて、吸気圧微分値ＤＰｍに下向きピークＤＤＮ（ｊ）が生ずるクランク角である微分値下向きピーク時期θＤｍ（ｊ）（°クランク角）を検出し、微分値上向きピーク時期θＤＭ（ｊ）から微分値下向きピーク時期θＤｍ（ｊ）までをｊ番気筒の上向きピーク圧検出範囲ＲＵＰ（ｊ）に設定し、微分値下向きピーク時期θＤｍ（ｊ）から微分値上向きピーク時期θＤＭ（ｊ＋１）までをｊ番気筒の下向きピーク圧検出範囲ＲＤＮ（ｊ）に設定し、上向きピーク圧検出範囲ＲＵＰ（ｊ）に含まれる吸気圧Ｐｍの上向きピークをｊ番気筒の上向きピークＵＰ（ｊ）とし、下向きピーク圧検出範囲ＲＤＮ（ｊ）に含まれる吸気圧Ｐｍの下向きピークをｊ番気筒の下向きピークＤＮ（ｊ）とすることもできる。

内燃機関の全体図である。 吸気弁開弁時期を示す図である。 吸気弁Ｐｍの検出結果を示す図である。 吸気圧低下量ΔＰｍｄ（ｉ）を説明するためのタイムチャートである。 筒内充填空気量Ｍｃ（ｉ）の算出方法を説明するための図である。 ピーク圧検出範囲の設定方法を説明するためのタイムチャートである。 ピーク圧検出範囲の設定方法を説明するためのタイムチャートである。 空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）の算出ルーチンを示すフローチャートである。 空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）の算出ルーチンを示すフローチャートである。 燃料噴射時間ＴＡＵ（ｉ）の算出ルーチンを示すフローチャートである。 変換係数ｋＣを示す図である。 本発明による別の実施例の空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）の算出ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による別の実施例の空気量バラツキ補正係数ｋＤ（ｉ）の算出ルーチンを示すフローチャートである。 ピーク圧検出範囲の別の設定方法を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１ 機関本体
６ 吸気弁
１７ スロットル弁
４０ 圧力センサ
ＩＭ 吸気管

Claims (6)

1. 複数の気筒を備えた内燃機関において、吸気行程が行われることにより生ずる吸気圧の低下量である吸気圧低下量を気筒毎に検出する吸気圧低下量検出手段と、該各気筒の吸気圧低下量に基づいて機関制御を行う制御手段とを具備し、該吸気圧低下量検出手段は、吸気圧を逐次検出すると共に該吸気圧の微分値を算出し、各気筒のピーク圧検出範囲を該吸気圧微分値に基づいて設定し、各気筒のピーク圧検出範囲内に含まれる吸気圧の上向きピーク圧及び下向きピーク圧をそれぞれ検出し、これら上向きピーク圧及び下向きピーク圧からそれぞれ対応する気筒の吸気圧低下量を算出する、制御装置。
2. 前記吸気圧低下量検出手段は、各気筒のピーク圧検出範囲を前記吸気圧微分値と吸気弁開弁時期とに基づいて設定する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. スロットル弁から吸気弁までの吸気通路部分内にスロットル弁を介し空気がスロットル弁通過空気量だけ流入し、吸気行程が行われると該吸気通路部分からそれぞれの吸気弁を介し空気が筒内充填空気量だけ流出して各気筒内に充填されるようになっており、筒内充填空気量を第１空気量と第２空気量とに分割し、該第１空気量は、吸気行程が行われることにより生ずるスロットル弁通過空気量に対する筒内充填空気量の超過分であり、それぞれの吸気圧低下量に基づいて各気筒の第１空気量を算出する第１空気量算出手段と、スロットル弁通過空気量を検出するスロットル弁通過空気量検出手段と、スロットル弁通過空気量に基づいて各気筒の第２空気量を算出する第２空気量算出手段と、それぞれの第１空気量と第２空気量とを合計することにより各気筒の筒内充填空気量を算出する筒内充填空気量算出手段と、を更に具備し、前記制御手段は、各気筒の筒内充填空気量に基づいて機関制御を行う、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記吸気圧が、複数回にわたって検出された吸気圧の平均値であり、前記吸気圧低下量検出手段は、検出された吸気圧をクランク角毎に積算してこれら積算値を記憶し、これら積算値からクランク角毎の吸気圧平均値を算出し、クランク角毎の吸気圧平均値から前記吸気圧低下量を算出する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記吸気圧低下量検出手段は、機関運転状態が予め設定された基準状態であるか否かを判断し、機関運転状態が基準状態であると判断されたときには吸気圧を検出し、機関運転状態が基準状態でないと判断されたときには吸気圧の検出を禁止する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記吸気圧低下量検出手段は、検出された吸気圧を、機関運転状態が予め設定された基準状態であるときの吸気圧に換算し、該換算された吸気圧から前記吸気圧低下量を算出する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

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