以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明を筒内噴射型火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は別の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式内燃機関に適用することも可能である。
図1に示したように、本実施形態では、例えば八つの気筒を備えた機関本体1は、シリンダブロック2と、シリンダブロック2内で往復動するピストン3と、シリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド4とを具備する。ピストン3とシリンダヘッド4との間には燃焼室5が形成される。シリンダヘッド4には各気筒毎に吸気弁6と、吸気ポート7と、排気弁8と、排気ポート9とが配置される。さらに、図1に示したようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置され、シリンダヘッド4内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。また、ピストン3の頂面には燃料噴射弁11の下方から点火プラグ10の下方まで延びるキャビティ12が形成されている。
各気筒の吸気ポート7は吸気枝管13を介してサージタンク14に連結され、サージタンク14は吸気管15を介してエアクリーナ16に連結される。吸気管15内にはステップモータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置される。なお、本明細書では、スロットル弁18下流の吸気管15、サージタンク14、吸気枝管13、及び吸気ポート7から成る吸気通路の部分、すなわちスロットル弁18から吸気弁6までの吸気通路の部分を「吸気管部分」IMと称する。一方、各気筒の排気ポート9は排気枝管及び排気管19を介して排気浄化装置20を内蔵した触媒コンバータ21に連結され、この触媒コンバータ21はマフラ(図示せず)を介して大気に連通される。また、各気筒の吸気弁6は吸気弁駆動装置(可変動弁機構)22により開閉弁駆動される。吸気弁駆動装置22は、吸気弁6の位相角、作用角及びリフト量を変更することができる。
電子制御ユニット(ECU)31はデジタルコンピュータから成り、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36及び出力ポート37を具備する。スロットル弁18上流の吸気管15には吸気管15を通過する空気(吸気ガス)の流量を検出するためのエアフロメータ40が配置される。また、サージタンク14には、吸気管部分IM内の空気の圧力(以下、「吸気圧」と称す)Pmを検出するための吸気圧センサ41が配置される。更に、アクセルペダル42にはアクセルペダル42の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ43が接続され、スロットル弁18にはスロットル弁18の開度を検出するためのスロットル開度センサ(図示せず)が設けられる。これらセンサ40、41、43の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。更に、入力ポート36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。CPU35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が計算される。一方、出力ポート37は対応する駆動回路39を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11、ステップモータ17、及び吸気弁駆動装置22にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット31からの出力に基づいて制御される。
図2は、吸気弁駆動装置22が作動されるのに伴って吸気弁6の位相角、作用角及びリフト量が変化する様子を示した図である。ここで、吸気弁6の位相角は、吸気弁6の開閉弁時期を意味しており、本実施形態では作用角及びリフト量が変更されることなく位相角を進角または遅角(実線→一点鎖線)させることができる。一方、作用角は吸気弁が開弁されてから閉弁されるまでの期間の長さ(開閉弁時間)を意味しており、本実施形態ではリフト量と共に変更される。例えば、吸気弁6の作用角が減少せしめられるのに伴って吸気弁6のリフト量が減少せしめられる(実線→破線)。なお、本実施形態によれば、吸気弁6の位相角、作用角及びリフト量は吸気弁駆動装置22により連続的に変更せしめられる。
ところで、本実施形態の内燃機関では、i番気筒(i=1,2,…,8)の燃料噴射量(燃料噴射時間)TAUiは例えば次式(1)に基づいて算出される。
TAUi=TAUb・ηi・k …(1)
ここでTAUbは基本燃料噴射量、ηiはi番気筒の空気量バラツキ補正係数、kはその他の補正係数をそれぞれ表している。
基本燃料噴射量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量である。この基本燃料噴射量TAUbは、機関運転状態に関するパラメータ(例えば、機関負荷及び機関回転数NE等。以下、「機関運転パラメータ」と称す)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か、或いは機関運転パラメータに基づいた数式により算出される。また、補正係数kは空燃比補正係数、加速増量補正係数等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弁閉弁時に筒内に充填されている空気の量を筒内充填空気量Mci(g)と称すると、空気量バラツキ補正係数ηiは各気筒への筒内充填空気量Mciの気筒間の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ηiは例えば次式(2)に基づいて算出される。
ηi=Mci/Mcave …(2)
ここで、Mcaveは全気筒の筒内充填空気量Mciの平均値(=ΣMci/8。「8」は気筒数を表す)を表している。
ここで、例えば吸気管部分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Mciに気筒間でバラツキが生じる虞がある。また、弁部分に関する組み付け公差や機差等が気筒間で生じている場合があり、この場合にも筒内充填空気量Mciには気筒間でバラツキが生じる虞がある。筒内充填空気量Mciに気筒間でバラツキが生じた場合に全ての気筒について燃料噴射量を等しいままとすると、空燃比や出力トルクに気筒間でバラツキが生ずることになる。そこで本実施形態では、空気量バラツキ補正係数ηi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。
なお、燃料噴射が実際に行われるタイミングが燃料噴射量TAUi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(1)における基本燃料噴射量TAUbを式(1)による燃料噴射量TAUi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。
或いは、i番気筒の燃料噴射量TAUiを次式(3)に基づいて算出することもできる。
TAUi=Mci・k/AFt …(3)
ここで、AFtは目標空燃比である。
このように、燃料噴射量TAUi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、全ての気筒について混合気の空燃比を目標空燃比と一致させて空燃比の気筒間でのバラツキをなくすためには、各気筒への筒内充填空気量Mci又は筒内充填空気量の気筒間バラツキを正確に求める必要がある。
本実施形態では、i番気筒に対応する吸気弁6の開弁に伴う吸気圧Pmの低下量である吸気圧降下量(以下、「i番気筒に対応する吸気圧降下量」と称す)ΔPmdwniに基づいて各気筒への筒内充填空気量Mciが算出される。次に、図3〜図5を参照しながらまず吸気圧降下量ΔPmdwniについて説明する。
図3は、吸気圧センサ41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に示した内燃機関における吸気順序は、#1−#8−#4−#3−#6−#5−#7−#2である。図3において、OPi(i=1,2,…,8)はi番気筒の吸気弁6の開閉弁期間を表しており、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、或る気筒への吸気が開始されると、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、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番気筒の吸気弁6が開弁することにより吸気圧Pmに生ずる上向きのピークがUPiで、下向きのピークがDNiで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UPiにおける吸気圧Pmを最大値Pmmaxi、下向きのピークDNiにおける吸気圧Pmを最小値Pmminiと称すると、i番気筒への吸気が行われることにより吸気圧Pmが最大値Pmmaxiから最小値Pmminiまで低下する。従って、この場合のi番気筒に対応する吸気圧降下量ΔPmdwniは次式(4)で表される。
ΔPmdwni=Pmmaxi−Pmmini …(4)
一方、図4に示されるように、吸気弁6が開弁すると、吸気管部分IMから流出してi番気筒の筒内CYLに吸入される空気の流量である筒内吸入空気流量mci(g/sec、図5参照)が増大し始める。次いで、筒内吸入空気流量mciが、スロットル弁18を通過して吸気管部分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mci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、吸気管部分IM内にスロットル弁18を介して空気がスロットル弁通過空気流量mtだけ流入し、i番気筒への吸気が行われると吸気管部分IMから各吸気弁6を介し空気が筒内吸入空気流量mci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mci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、このため吸気管部分IM内の圧力である吸気圧Pmが吸気圧降下量ΔPmdwniだけ低下する。
さて、筒内充填空気量Mciは筒内吸入空気流量mciを時間積分したものである。従って、筒内充填空気量Mci又は空気量バラツキ補正係数ηiに対する吸気弁開閉弁時期OPi(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Mciは次式(5)のように表すことができる。
ここで、i番気筒への吸気により吸気圧Pmに上向きのピークが発生する時刻である上向きピーク発生時刻をtmaxi、i番気筒への吸気により吸気圧Pmに下向きのピークが発生する時刻である下向きピーク発生時刻をtminiとすると、Δtdwniは上向きピーク発生時刻tmaxiから下向きピーク発生時刻tminiまでの吸気圧の降下時間(sec、tmini−tmaxi)を、Δtocは吸気弁の開閉弁時間(sec、吸気弁の開閉弁期間の長さ)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(以下、「領域T1」と称す)、即ち筒内吸入空気流量mci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(以下、「領域T2」と称す)、即ち筒内吸入空気流量mciとスロットル弁通過空気流量mtと直線mci=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、吸気が行われることにより筒内吸入空気流量mci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、この期間においては、筒内吸入空気流量mciを時間積分して得られる筒内充填空気量Mci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。領域T1はこのように、吸気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Mciの超過分を表している。
従って、一般化して言うと、筒内充填空気量を領域T2の面積で表される基本空気量と領域T1の面積で表される超過空気量とに分割し、超過空気量は、吸気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、各気筒について基本空気量と超過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、吸気管部分IMについての質量保存則は、吸気管部分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は吸気管部分IMの容積(m
3)を、Raは気体定数を空気の平均分子量で除算した値(以下、単に「気体定数」と称す)を、Tmは吸気管部分IM内の空気の温度(K、以下、「吸気温度」と称す)をそれぞれ表している(図5参照)。式(6)は、Vm/RaをパラメータKmとして表すと、次式(7)のように変形される。
時刻tmaxiから時刻tminiまでの間には吸気圧Pmが吸気圧降下量ΔPmdwniだけ低下するため、式(5)は式(7)を用いて次式(8)のように書き直すことができる。
そうすると、吸気圧Pmを吸気圧センサ41により検出して吸気圧降下量ΔPmdwniを算出し、上述したパラメータKmを求め、スロットル弁通過空気流量mtをエアフロメータ40やスロットル開度センサにより検出した空気流量やスロットル開度等から算出してその平均値mtave(以下、「スロットル弁通過空気流量mt」にはその平均値mtaveも含まれるものとして説明する)を算出し、時刻tmaxi、tminiを吸気圧Pmから検出して降下時間Δtdwni(=tmini−tmaxi)を算出すれば、式(8)を用いて各気筒への筒内充填空気量Mciを算出できることになる。
式(8)における吸気弁6の開閉弁時間Δtocは、例えば目標開閉弁時間Δtoctrgとされる。ここで、ECU31は、例えば負荷センサ43によって検出された機関負荷や、クランク角センサ44によって検出された機関回転数等に基づいて機関運転状態が最適となるように吸気弁6の目標開閉弁時間Δtoctrgを決定し、吸気弁駆動装置22は吸気弁6の開閉弁時間が目標開閉弁時間Δtoctrgとなるように吸気弁6を駆動する。従って、弁部分の磨耗等が無ければ、すなわち全ての気筒において吸気弁駆動装置22が設計どおりに吸気弁6を駆動できれば、基本的に全ての吸気弁6の開閉弁時間は目標開閉弁時間Δtoctrgとなっており、式(8)における吸気弁6の開閉弁時間Δtocを目標開閉弁時間Δtoctrgとすることで各気筒への筒内充填空気量Mciを正確に算出することができる。
ところが、上述したように弁部分の磨耗等により吸気弁6の開閉弁時間Δtocは目標開閉弁時間Δtoctrgとなっていない場合もあり、特に吸気弁6の開閉弁時間Δtocは気筒間でばらつくことがある。このように、実際の吸気弁6の開閉弁時間Δtocが気筒間でばらついている場合に吸気弁6の開閉弁時間Δtocを目標開閉弁時間Δtoctrgとして式(8)により各気筒への筒内充填空気量Mciを算出すると、右辺第2項、すなわち図4の領域T2の算出誤差が大きく、よって各気筒への筒内充填空気量Mciを正確に算出することができない。
従って、特に実際の吸気弁6の開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキが大きいような場合、すなわち筒内充填空気量Mciの気筒間バラツキが大きいような場合には、吸気弁6の開閉弁時間Δtocを目標開閉弁時間Δtoctrgとせず、吸気弁6の開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキを考慮した値として各気筒への筒内充填空気量Mciを算出する必要がある。そこで、本発明では、筒内充填空気量の気筒間バラツキを考慮して各気筒への筒内充填空気量Mciを算出する。以下に、筒内充填空気量の気筒間バラツキを考慮したi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociの算出方法について説明する。
まず、図6を参照して、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの一つ目の算出方法について説明する。ところで、筒内充填空気量に気筒間バラツキが発生していないと仮定した場合、すなわち吸気弁6の開閉弁時間に気筒間バラツキが発生していないと仮定した場合、上述したように全ての気筒について吸気弁6の開閉弁時間Δtocは目標開閉弁時間Δtoctrgに一致していると考えられる。この場合、吸気弁6の開弁に伴う降下時間Δtdwnにも同様に気筒間バラツキは発生しておらず、よって全ての気筒について降下時間Δtdwnは等しい。さらに、この場合、降下時間Δtdwnがとると予想される値(以下、「予想降下時間」と称す)Δtdwntrgは、目標開閉弁時間Δtoctrgから吸気弁6のバルブリフト量の推移を考慮した予め求められたマップやその他のマップまたは数式によって算出することができる(図6左参照)。
一方、吸気弁6の開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキは基本的に降下時間Δtdwnの気筒間バラツキに比例すると考えられる。従って、吸気圧センサ41の出力に基づいて算出されたi番気筒に対応する吸気弁6の開弁に伴う降下時間(以下、「i番気筒に対応する降下時間」と称す)Δtdwniの予想降下時間Δtdwntrgに対する割合は、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの目標開閉弁時間Δtoctrgに対する割合と等しく(図6右参照)、よってi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociは次式(9)によって算出することができる。
すなわち、一つ目の算出方法によれば、開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキを降下時間Δtdwnの気筒間バラツキ(特に、予想降下時間Δtdwntrgに対するΔtdwnの気筒間バラツキ)から推定し、推定した開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキに基づいて目標開閉弁時間Δtoctrgを気筒毎に補正することで、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。これにより、一つ目の算出方法によれば、比較的正確に各気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出することができ、よってこれを式(8)に代入して各気筒への筒内充填空気量Mciを算出することにより各気筒への筒内充填空気量Mciを比較的正確に算出することができる。
次に、図7を参照して、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの二つ目の算出方法について説明する。吸気圧センサ41の出力に基づいて算出されたi番気筒に対応する降下時間Δtdwniの全気筒平均値(以下、「平均降下時間」と称す)Δtdwnaveは、降下時間Δtdwnの気筒間バラツキを全気筒に亘ってならした値であるため、吸気弁6の開閉弁時間Δtocに気筒間バラツキが無いと仮定して算出された値である予想降下時間Δtdwntrgとほぼ等しいと考えられる。そこで、本実施形態では、上述した一つ目の算出方法における予想降下時間Δtdwntrgの代わりに、平均降下時間Δtdwnaveを用いてi番気筒の開閉弁時間Δtociを算出すものであり(図7参照)、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociは次式(10)によって算出することができる。
すなわち、二つ目の算出方法によれば、開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキを平均降下時間Δtdwnaveに対する降下時間Δtdwnの気筒間バラツキから推定し、推定した開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキに基づいて目標開閉弁時間Δtoctrgを気筒毎に補正することで、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。これにより、二つ目の算出方法によれば、一つ目の算出方法に比べて事前に予想降下時間Δtdwntrgを算出する必要がなく、ECU31における計算負荷を低減しながらも各気筒への筒内充填空気量Mciを比較的正確に算出することができる。
次に、図8を参照して、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの三つ目の算出方法について説明する。ところで、上記一つ目及び二つ目の算出方法においては吸気弁6の開閉弁時間Δtocに気筒間バラツキが発生していないと仮定した場合、吸気弁6の開閉弁時間Δtocは目標開閉弁時間Δtoctrgに一致しているものとしてi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。しかしながら、実際には吸気弁6の開閉弁時間Δtocが全体的にずれている場合には、吸気弁6の開閉弁時間Δtocに気筒間バラツキが発生していないと仮定しても吸気弁6の開閉弁時間Δtocは目標開閉弁時間Δtoctrgに一致していない。
一方、機関回転数及び機関負荷等の機関運転パラメータが同一であれば、気筒間バラツキが発生していないと仮定した場合の吸気弁6の開閉弁時間Δtocと1サイクル(本実施形態の内燃機関では720°クランク角)あたりの吸気圧の平均値(以下、「サイクル平均吸気圧」と称す)Pmaveとの間には図8に示したような関係がある。吸気弁6の開閉弁時間Δtocが目標開閉弁時間Δtoctrgから全体的にずれていなければ、吸気圧センサ41によって検出されるサイクル平均吸気圧は図8において目標開閉弁時間Δtoctrgに対応する吸気圧Pmavetrgに一致する。しかし、吸気弁6の開閉弁時間Δtocが目標開閉弁時間Δtoctrgから全体的にずれている場合には、吸気圧センサ41によって検出されるサイクル平均吸気圧Pmaveは図8において目標開閉弁時間Δtoctrgに対応する吸気圧Pmavetrgに一致しない。逆に、この場合、図8に基づいて、サイクル平均吸気圧Pmaveから、全体的なずれによって目標開閉弁時間Δtoctrgからずれている場合における吸気弁6の開閉弁時間の全気筒平均値(以下、「予想開閉弁時期」と称す)Δtocpmを予想することができる。
そこで、三つ目の算出方法においては、吸気圧センサ41の出力に基づいてサイクル平均吸気圧Pmaveを算出し、算出したサイクル平均吸気圧Pmaveに基づいて図8に示したようなマップを用いて、全体的なずれを加味した吸気弁6の予想開閉弁時期Δtocpmを算出する。そして、算出された予想開閉弁時期Δtocpmを、例えば二つ目の算出方法における目標開閉弁時間Δtoctrgの代わりに用いる(図7参照)。
すなわち、本実施形態では、吸気圧センサ41によって検出された吸気圧に基づいて目標開閉弁時期Δtoctrgに対する開閉弁時期の全体的なずれを算出し、このずれを加味して算出された予想開閉弁時期Δtoctrgを開閉弁時間の気筒間バラツキに基づいて気筒毎に補正することで、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。これにより、開閉弁時間Δtocの全体的なずれ及び気筒間バラツキを考慮してi番気筒の開閉弁時間を算出することができ、よってこれを式(8)に代入して各気筒への筒内充填空気量Mciを算出することにより各気筒への筒内充填空気量Mciをより正確に算出することができる。
図9は、上記三つ目の算出方法によってi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出するための制御ルーチンのフローチャートである。この制御ルーチンは所定時間間隔の割り込みによって行われる。
図9に示したように、まず、ステップ101では、吸気圧センサ41によって吸気圧Pmが検出され、スロットル開度センサによって検出されるスロットル開度等によってスロットル弁通過空気流量mtが算出され、さらに、吸気管部分IM内の温度を検出するための温度センサ(図示せず)によって吸気温度Tmが検出される。次に、ステップ102において、ステップ101で検出された吸気圧Pmの推移から、i番気筒に対応する吸気圧降下量ΔPmdwni(=Pmmaxi−Pmmini)及び降下時間Δtdwni(=tmini−tmaxi)が算出される。
次いで、ステップ103において、前回ステップ103において1サイクルが経過したと判断されてから1サイクルが経過したか否か、或いは1番気筒吸気上死点を通過したか否かが判断される。1番気筒吸気上死点を通過していないと判断された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ103において1番気筒吸気上死点を通過したと判断された場合にはステップ104へと進む。
ステップ104では、ステップ101で検出された吸気圧Pmの1サイクルに亘る平均値、すなわちサイクル平均吸気圧Pmaveが算出される。さらに、ステップ102で算出されたi番気筒に対応する降下時間Δtdwniの1サイクルに亘る平均値、すなわち平均降下時間Δtdwnaveが算出される。次いで、ステップ105では、ステップ104において算出されたサイクル平均吸気圧Pmaveから図8に示したグラフに基づいて予想開閉弁時期Δtocpmが算出される。ステップ106では、ステップ105で算出された予想開閉弁時間Δtocpm、ステップ104で算出された平均降下時間Δtdwnave、ステップ102で算出された降下時間Δtdwniから下記式(11)に基づいてi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociが1番気筒から8番気筒まで算出される。
ステップ107では、ステップ106で算出された開閉弁時間Δtoci及びステップ101、102で検出又は算出された吸気圧降下量ΔPmdwni、吸気温Tm、スロットル弁通過空気流量mt、降下時間Δtdwniを用いて式(8)に基づいてi番気筒への筒内充填空気量Mciが1番気筒から8番気筒についてそれぞれ算出される。
次に、図10を参照して、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの四つ目の算出方法について説明する。ところで、吸気弁駆動装置22が吸気カム(図示せず)を用いる場合には吸気カムのカムプロフィールに、吸気弁駆動装置22が電磁駆動式である場合には駆動装置の特性にもよるが、多くの場合、i番気筒への筒内吸入空気流量mciの推移は図10に示したように二次曲線に近似することができる。従って、四つ目の算出方法によれば、i番気筒への筒内吸入空気流量mciの推移を二次曲線に近似することによりi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時期Δtociを算出するようにしている。
より具体的には、図10に示したように、時刻(またはクランク角)をx軸とし、i番気筒への筒内吸入空気流量mciをy軸とすると共に、i番気筒への筒内吸入空気流量mciがピークとなる時刻を零として座標を設定する。このように座標を設定するとi番気筒への筒内吸入空気流量mciの推移は下記式(12)で近似することができる。
y=ax2+b …(12)
ここで、式(12)中のa及びbは定数である。
図4において説明したようにi番気筒に対応する降下時間をΔtdwniとすると、スロットル弁通過空気流量mtとi番気筒への筒内吸入空気流量mciとはi番気筒に対応する降下時間Δtdwniの時間間隔をあけて互いに交わる。従って、式(12)の近似曲線は、図10に示したように、地点A(−Δtdwni/2、mt)及び地点B(Δtdwni/2、mt)を通る。これを式(12)に代入すると下記式(13)が導かれる。
mt=a・(Δtdwni/2)2+b …(13)
一方、図10における面積S(斜線部分)は、地点Aから地点Bについて式(12)を時間積分することによって下記式(14)によって算出することができる。
この図10における面積Sは図4における領域T1の面積に相当することから、式(14)は下記式(15)のように表すことができる。
ここで、スロットル弁通過空気流量mtはエアフロメータ40やスロットル開度センサの出力等から算出され、i番気筒に対応する吸気圧降下量ΔPmdwni及び降下時間Δtdwniは吸気圧センサ41の出力等から算出されるため、式(13)及び式(15)にこれら算出された値を代入することにより、式(12)の定数a及びbを算出することができ、よってi番気筒への筒内吸入空気流量mciの近似式(12)を得ることができる。
この近似式(12)においてy=0とした場合に算出される二つのxの値は、それぞれ図10における地点C及び地点Dのx座標を表しており、これら二つのxの値の差分はi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを表している。従って、i番気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間Δtociは下記式(16)のように表すことができる。
すなわち、四つ目の算出方法では、筒内吸入空気流量mciの推移を二次曲線に近似すると共にその近似式(12)を吸気圧センサ41の出力に基づいて算出された吸気圧降下量ΔPmdwni及び降下時間Δtdwni及びスロットル開度等から算出されたスロットル弁通過空気流量mtから求め、求められた近似式(12)からi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。このように四つ目の算出方法によれば近似式を用いて吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出していることから、吸気弁6の開閉弁時間Δtociを比較的正確に算出することができる。これにより、算出された開閉弁時間Δtociを式(8)に代入して各気筒への筒内充填空気量Mciを算出することにより各気筒への筒内充填空気量Mciをより正確に算出することができる。
なお、上記実施形態では、近似式(12)からi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出し、算出された開閉弁時間Δtociを式(8)に代入することによって筒内充填空気量Mciを算出しているが、近似式(12)を地点Cから地点Dまで積分することによって、すなわち下記式(17)によって各気筒への筒内充填空気量Mciを算出してもよい。このように各気筒への筒内充填空気量Mciを算出すると、筒内吸入空気流量の推移が二次曲線に非常に近いような場合には各気筒への筒内充填空気量Mciを比較的正確に算出することができる。
次に、図11及び図12を参照して、i番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociの五つ目の算出方法について説明する。
図11は、吸気弁6の開弁時期と気筒内の圧力(以下、「筒内圧」と称す)の推移との関係を示した図である。図中、横軸はクランク角、縦軸はi番気筒の筒内圧Pciをそれぞれ示しており、また実線xは時期Xに吸気弁6が開弁された場合、破線yは時期Yに吸気弁6が開弁された場合、一点鎖線zは時期Zに吸気弁6が開弁された場合における筒内圧Pciの推移を示している。さらに、図中の二点鎖線は、吸気管部分IM内の吸気圧Pmの平均値を示している。
図11からわかるように、吸気弁6の開弁時期に関わらず、吸気上死点(図中のTDC)直後においては、筒内圧Pciは高い。これは、排出行程により筒内容積が最小となっているためである。その後の吸気行程において筒内容積が徐々に大きくなるため、それに伴って筒内圧Pciは徐々に低下していく。吸気弁6の開弁時期が早い場合には、実線xで示したように、筒内圧Pciが吸気管部分IM内の吸気圧Pmよりも高い状態で吸気弁6が開弁されることになる。このため、吸気弁6開弁直後においては、吸気管部分IMから気筒内へはほとんど空気が吸入されないか又は非常にゆっくりと空気が吸入され、その後筒内容積が大きくなるのに伴って急激に気筒内へ空気が吸入される。このように急激に気筒内へ空気が吸入されるときの筒内吸入空気流量mciの上昇速度は非常に速い。
吸気弁6の開弁時期が遅くなると、破線yで示したように、筒内圧Pciが吸気管部分IM内の吸気圧Pmとほぼ等しい状態で吸気弁6が開弁されることになる。このため、吸気弁6の開弁直後においては、実線xに示した場合に比べて、吸気管部分IMから気筒内へほとんど空気が吸入されない期間が短くなると共に、その後の筒内吸入空気流量mciの上昇速度は遅くなる。吸気弁6の開弁時期がさらに遅くなると、一点鎖線zで示したように、筒内圧Pciが吸気管部分IM内の吸気圧Pmよりも低い状態で吸気弁6が開弁されることになる。このため、吸気管部分IMから気筒内へほとんど空気が吸入されない期間を経ることなく吸気弁6の開弁直後から気筒内へ空気が吸入され、このときの筒内吸入空気流量mciの上昇速度は遅い。
このように、吸気弁6が開弁してから実際に筒内に空気が吸入されるまでの時間と、空気が吸入され始めてからの筒内吸入空気流量mciの上昇速度は、吸気弁6の開弁時期によって変化する。一方、筒内吸入空気流量mciがピークをむかえた後においては、図11に示したように吸気弁6の開弁時期に関わらず筒内吸入空気流量mciが吸気管部分IMの吸気圧Pmに収束していくため、筒内吸入空気流量mciの下降速度は吸気弁6の開弁時期に関わらずあまり変化しない。従って、吸気弁6の開弁時期におうじて、筒内吸入空気流量mciのピークまでの上昇速度とピーク後の下降速度とは異なるものとなる。
そこで、五つ目の算出方法では、筒内吸入空気流量mciの上昇時と下降時とで異なる二次曲線でi番気筒への筒内吸入空気流量mciの推移を近似することで、実際の筒内吸入空気流量mciの推移と二次曲線との近似性を高めることとしている。
より具体的には、図12に示したように、時刻をx軸とし、i番気筒への筒内吸入空気流量mciをy軸とすると共に、i番気筒への筒内吸入空気流量mciがピークとなる時刻を零として座標を設定する。このように座標を設定するとi番気筒への筒内吸入空気流量mciの推移は、筒内吸入空気流量mciの上昇時を表す下記式(18)と、筒内吸入空気流量mciの下降時を表す下記式(19)との二つの式で近似することができる。
y=ax2+b (x<0) …(18)
y=cx2+b (x≧0) …(19)
ここで、式(18)、(19)中のa、b及びcは定数である。
図10に関して説明したようにスロットル弁通過空気流量mtの直線とi番気筒への筒内吸入空気流量mciの曲線とは、i番気筒に対応する降下時間Δtdwniの時間間隔をあけて互いに交わる(図12の地点A’及び地点B’)。ただし、筒内吸入空気流量mciの上昇速度と下降速度とが異なる場合には、地点A’と地点B’との中心のx座標は零にならない。そこで、地点A’と地点B’との中心のx座標の零からのずれ量をαとすると、図12に示したように、式(18)の近似曲線は地点A’(−Δtdwni/2+α、mt)を通り、式(19)の近似曲線は地点B’(Δtdwni/2+α、mt)を通る。これを式(18)及び(19)にそれぞれ代入すると下記式(20)及び式(21)がそれぞれ導かれる。
mt=a・(−Δtdwni/2+α)2+b (x<0) …(20)
mt=c・(Δtdwni/2+α)2+b (x≧0) …(21)
一方、図12における面積S’(斜線部分)は、地点A’からx=0について式(18)を、x=0から地点B’について式(19)をそれぞれ時間積分したものを合計することで下記式(22)によって算出することができる。
この図12における面積Sは図4における領域T1の面積に相当することから、式(14)は下記式(23)のように表すことができる。
ここで、筒内吸入空気流量mciの上昇速度に応じてずれ量αの値が変わる。すなわち、吸気弁6が開弁してから実際に筒内に空気が吸入されるまでの時間が長く且つ空気が吸入され始めてからの筒内吸入空気流量mciの上昇速度が速い場合には、筒内吸入空気流量mciの下降時間に対して上昇時間が短いものとなるため、ずれ量αは大きい値となる。逆に、吸気弁6が開弁してから実際に筒内に空気が吸入されるまでの時間が短く且つ空気が吸入され始めてからの筒内吸入空気流量mciの上昇速度が遅い場合には、上記の場合に比べて筒内吸入空気流量mciの下降時間に対する上昇時間が長いものとなるため、ずれ量αは小さい値となる。また、上述したように、吸気弁6が開弁してから実際に筒内に空気が吸入されるまでの時間及び空気が吸入され始めてからの筒内吸入空気流量mciの上昇速度は吸気弁6の開弁時期に応じて異なる。
そこで、五つ目の算出方法では、ずれ量αの値は吸気弁6の開弁時期に基づいて予め求められたマップにより又は計算式により算出される。具体的には、吸気弁6の開弁時期が進角されるとずれ量αは大きくなり、吸気弁6の開弁時期が遅角されるとずれ量αは小さくなる。
また、スロットル弁通過空気流量mt、吸気圧降下量ΔPmdwni及び降下時間Δtdwniはエアフロメータ40及び吸気圧センサ41の出力等から算出されるため、式(20)、式(21)及び式(23)にこれら算出された値及びずれ量αを代入することにより、式(18)及び式(19)の定数a、b及びcを算出することができ、よってi番気筒への筒内吸入空気流量mciの近似式(18)及び(19)を得ることができる。
これら近似式(18)及び(19)においてy=0とした場合に算出される二つのxの値は、それぞれ図12における地点C’及び地点D’を表しており、これら二つのxの値の差分はi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを表している。従って、i番気筒に対応する吸気弁の開閉弁時間Δtociは下記式(24)のように表すことができる。
すなわち、五つ目の算出方法では、筒内吸入空気流量mciの推移を二つの二次曲線で近似すると共にその近似式(18)及び(19)を吸気圧降下量ΔPmdwni、降下時間Δtdwni、スロットル弁通過空気流量mt及び吸気弁6の開弁時期から算出されたずれ量αから求め、求められた近似式からi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出している。五つ目の算出方法によれば、筒内吸入空気流量mciの上昇時と下降時とで異なる二次曲線に近似させていることにより、筒内吸入空気流量mciの上昇速度が変わっても正確にi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出することができる。これにより、算出された開閉弁時間Δtociを式(8)に代入して各気筒への筒内充填空気量Mciを算出することにより各気筒への筒内充填空気量Mciをより正確に算出することができる。
なお、上記五つ目の算出方法では、近似式(18)及び(19)からi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出し、算出された開閉弁時間Δtociを式(8)に代入することによって各気筒への筒内充填空気量Mciを算出しているが、近似式(18)及び(19)を地点C’から地点D’まで時間積分することによって、すなわち下記式(25)によって各気筒への筒内充填空気量Mciを算出してもよい。
また、上記五つ目の算出方法では、筒内吸入空気流量の上昇時と下降時とで近似する二次曲線を分けているが、上昇時と下降時とで分けなくてもよく、例えば筒内吸入空気流量がピークに達する前又は後において、近似する二次曲線を分けてもよい。
また、上記実施形態では、筒内吸入空気流量の推移を二次曲線で近似しているが、近似曲線は二次曲線に限られず、n次曲線(nは任意)に近似することが可能である。例えば、吸気弁のリフト量は吸気弁開弁直後または吸気弁閉弁直前において図10及び図12に示した二次曲線に近似した場合に比べて滑らかに上昇及び下降する(図13の実線参照)。従って、開弁直後または閉弁直前における吸気弁のリフト量については、四次曲線で近似することにより正確な近似が可能となり、よって吸気弁6の作用角を比較的正確に算出することができる。ただし、吸気弁6のリフト量が小さいときには、実際には吸気管部分IMから気筒内にはほとんど空気が吸入されず、実質的な筒内吸入空気流量は極めて少ない。このため、筒内吸入空気流量に有効に作用する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出する場合には筒内吸入空気流量の推移を二次曲線で近似するのが好ましい。
さらに、上記算出方法において、吸気圧降下量ΔPmdwnや降下時間Δtdwnの算出は、1サイクル毎に、すなわち1サイクルに亘る吸気圧センサ41の出力のみに基づいて行ってもよいし、機関運転状態が定常運転状態(機関負荷や機関回転数等の機関運転パラメータが変化しない運転状態)にある場合において、複数サイクル毎に、すなわち複数サイクルに亘る吸気圧センサ41の出力に基づいて行ってもよい。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
ところで、上述したように、吸気弁6の開閉弁時間Δtocの気筒間バラツキが大きい場合、すなわち筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きい場合に式(8)のi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを目標開閉弁時間Δtoctrgとして各気筒への筒内充填空気量Mciを算出する(以下、「目標開閉弁時間利用法」と称す)と、各気筒への筒内充填空気量Mciを正確に算出することができない。
一方、上述した五つの算出方法(以下、「降下時間利用法」と称す)では、吸気弁6の開閉弁時間Δtociの気筒間バラツキが小さい場合には、各気筒への筒内充填空気量Mciを正確に算出することができない。すなわち、上述した五つの算出方法では、いずれの方法においてもi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出するにあたりi番気筒に対応する降下時間Δtdwniを利用している。このi番気筒に対応する降下時間Δtdwniは、吸気圧センサ41によって検出された吸気圧に基づいて算出されるが、多少の測定誤差が存在する。
そして、筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さい場合には、目標開閉弁時間利用法で算出することによって生じる筒内充填空気量の誤差、すなわち気筒間バラツキのある開閉弁時間Δtdwnを目標開閉弁時間Δtdwntrgと擬制することによって生じる筒内充填空気量の誤差は、降下時間利用法で算出することによって生じる筒内充填空気量の誤差、すなわち開閉弁時間Δtdwnの測定誤差によって生じる筒内充填空気量の誤差よりも小さい。
そこで、第二実施形態では、筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さい場合、すなわち筒内充填空気量の気筒間バラツキが所定レベル以下である場合には、式(8)の開閉弁時間Δtocに目標開閉弁時間Δtoctrgを代入すること(目標開閉弁時間利用法)によって各気筒への筒内充填空気量Mciを算出する。一方、筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きい場合、すなわち筒内充填空気量の気筒間バラツキが上記所定レベルよりも大きい場合には、上述した五つの算出方法のうちのいずれか一つの算出方法(降下時間利用法)によって、例えば、筒内吸入空気流量mciを一つの二次曲線によって近似すると共にこの二次曲線を積分することによって各気筒への筒内充填空気量Mciを算出する。
これにより、吸気弁6の開閉弁時間Δtociの気筒間バラツキが大きい場合であっても小さい場合であっても、比較的正確に各気筒への筒内充填空気量Mciを算出することができる。
なお、筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルは、例えば下記の二つの方法によって判断される。一つ目の判断方法は、降下時間Δtdwnによるものである。すなわち、降下時間Δtdwnの気筒間バラツキは筒内充填空気量の気筒間バラツキを表しており、従って降下時間Δtdwnの気筒間バラツキが大きくなると筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きくなっていると判断できる。
従って、一つ目の判断方法においては、全ての気筒に対応する降下時間Δtdwnのうち、最大値(最大降下時間)Δtdwnmaxと最小値(最小降下時間)Δtdwnminとを算出し、これら最大降下時間Δtdwnmaxと最小降下時間Δtdwnminとの差分(Δtdwnmax−Δtdwnmin)を算出する。このようにして算出された差分が予め定められた値以上である場合には筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルが大きいと判断し、差分が予め定められた値よりも小さい場合には筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルが小さいと判断する。
二つ目の判断方法は、吸気圧降下量ΔPmdwnによるものである。すなわち、吸気圧降下量ΔPmdwnの気筒間バラツキは降下時間Δtdwnと同様に筒内充填空気量の気筒間バラツキを表しており、従って吸気圧降下量ΔPmdwnの気筒間バラツキが大きくなると筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きくなっていると判断できる。
従って、二つ目の判断方法においては、全ての気筒に対応する吸気圧降下量ΔPmdwnのうち、最大値(最大吸気圧降下量)ΔPmdwnmaxと最小値(最小吸気圧降下量)ΔPmdwnminとを算出し、これら最大吸気圧降下量ΔPmdwnmaxと最小吸気圧降下量ΔPmdwnminとの差分(ΔPmdwnmax−ΔPmdwnmin)を算出する。このようにして算出された差分が予め定められた値以上である場合には筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルが大きいと判断し、差分が予め定められた値よりも小さい場合には筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルが小さいと判断する。
なお、筒内充填空気量の気筒間バラツキレベルの判断は、上記二つの方法に限られない。例えば、上述したような気筒間バラツキの最大値と最小値の差分に基づいて判断するのみならず、例えば、気筒間バラツキの標準偏差に基づいて判断するようにしてもよい。
図14は、上記第二実施形態によってi番気筒の吸気弁6の開閉弁時間Δtociを算出するための制御ルーチンのフローチャートである。この制御ルーチンは所定時間間隔の割り込みによって行われる。
図14に示したように、まず、ステップ151では、図9に示したステップ101と同様に吸気圧Pm、スロットル弁通過空気流量mt及び吸気温度Tmが検出又は算出される。さらに、ステップ151では、ECU31から吸気弁6の目標開弁時期tivoが取得せしめられる。次いで、ステップ152では、ステップ151で検出された吸気圧Pmの推移から、i番気筒に対応する吸気圧降下量ΔPmdwni及び降下時間Δtdwniが算出される。
次いで、ステップ153において、図9のステップ103と同様に1番気筒吸気上死点を通過したか否かが判断される。1番気筒吸気上死点を通過していないと判断された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ153において1番気筒吸気上死点を通過したと判断された場合にはステップ154へと進む。
ステップ154では、ステップ152において算出された各気筒についての吸気圧降下量ΔPmdwniに基づいて、最大降下時間Δtdwnmaxと最小降下時間Δtdwnminとの差分が算出されると共に、この差分が予め定められた値nよりも小さいか否かが判断される。差分が予め定められた値nよりも小さいと判断された場合には、ステップ155へと進む。ステップ155では、ECU31から吸気弁6の目標開閉弁時間Δtoctrgが取得せしめられる。次いでステップ156では、ステップ151、152及び155で算出等された各種パラメータ(吸気圧降下量ΔPmdwni、吸気温度Tm、スロットル弁通過空気流量mt、降下時間Δtdwni、目標開閉弁時間Δtoctrg)の値を用いて式(8)に基づいてi番気筒への筒内充填空気量Mciが1番気筒から8番気筒までそれぞれについて算出される。
一方、ステップ154において、差分が予め定められた値n以上であると判断された場合には、ステップ157へと進む。ステップ157では、ステップ151で算出された吸気弁6の目標開弁時期tivoを用いて予め求められたマップ等に基づいてずれ量αが算出される。次いで、ステップ158では、ステップ151、152及びステップ157で算出等された各種パラメータ(吸気圧降下量ΔPmdwni、吸気温度Tm、スロットル弁通過空気流量mt、降下時間Δtdwni、ずれ量α)の値を用いて式(20)、(21)及び(23)に基づいて各気筒毎に定数a、b、cがそれぞれ算出される。次いでステップ159では、ステップ158で算出された定数a、b、cを式(25)に代入することにより、各気筒毎に筒内充填空気量Mciが算出される。
次に、本発明の第三実施形態について説明する。
ところで、吸気弁6の作用角が大きくなって点火順に連続する2気筒に対応する吸気弁6の開閉弁期間が重なるようになった場合、或いはこれら吸気弁6の開閉弁期間が重なる期間が長くなった場合には、図4における領域T1の面積に対する領域T2の面積の比率が大きくなる。従って、斯かる場合には、領域T2の面積の算出精度がi番気筒への筒内充填空気量Mciの算出精度に大きな影響を及ぼす。このため、斯かる場合にi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを目標開閉弁時間Δtoctrgとして筒内充填空気量Mciを算出すると、筒内充填空気量Mciの算出精度が悪化する。従って、この場合、目標開閉弁時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出するよりも、降下時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出する方が筒内充填空気量Mciの算出精度を高いものとすることができる。
一方、吸気弁6の作用角が小さくなって点火順に連続する2気筒に対応する吸気弁の開閉弁期間が重ならなくなった場合、或いはこれら吸気弁6の開閉弁期間が重なる期間が短くなった場合には、図4における領域の面積に対する領域T2の面積の比率が小さくなり、i番気筒への筒内充填空気量Mciの算出精度に対する領域T2の面積の算出精度の影響は小さいものとなる。このため、斯かる場合にはi番気筒に対応する吸気弁6の開閉弁時間Δtociを目標開閉弁時間Δtoctrgとして筒内充填空気量Mciを算出しても算出精度は比較的高く、逆にi番気筒に対応する降下時間Δtdwniに基づいて筒内充填空気量Mciを算出すると、i番気筒に対応する降下時間Δtdwniの測定誤差により筒内充填空気量Mciの算出精度が比較的低い。従って、斯かる場合、降下時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出するよりも、目標開閉弁時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出する方が筒内充填空気量Mciの算出精度を高いものとすることができる。
そこで、本実施形態では、吸気弁6の目標作用角が大きい場合には、降下時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出すると共に、吸気弁6の目標作用角が小さい場合には、目標開閉弁時間利用法によって筒内充填空気量Mciを算出するようにしている。これにより、常に最適な算出方法で筒内充填空気量Mciが算出されるため、比較的正確に筒内充填空気量Mciを算出することができる。
なお、図4における領域T1の面積に対する領域T2の面積の比率は気筒数に応じても変化する。すなわち、気筒数が多い多気筒内燃機関の方が領域T2の面積の比率が大きい。従って、気筒数が多い多気筒内燃機関では降下時間利用法により筒内充填空気量Mciを算出し、気筒数が少ない多気筒内燃機関では開閉弁時間利用法により筒内充填空気量Mciを算出してもよい。
上述した説明においては、筒内充填空気量の気筒間バラツキに基づいて気筒毎に燃料噴射量を調整することのみについて説明しているが、筒内充填空気量の気筒間バラツキに基づいて燃料噴射量のみならず点火栓10による点火時期を調整するようにしてもよい。すなわち、筒内充填空気量の気筒間バラツキに基づいて燃料噴射量を調整することで全ての気筒について混合気の空燃比を等しくさせることができるが、このままでは気筒間で筒内充填空気量及び燃料噴射量がばらついていることにより、気筒毎に発生するトルクが異なるものとなりトルク変動が起きてしまう。そこで、気筒毎に点火時期10を調整することにより全ての気筒について発生するトルクを等しいものとすることができ、よってトルク変動の発生を抑制することができる。
また、本明細書においては、開閉弁時間Δtocは、基本的に実際の開閉弁時間、すなわち作用角を意味するものとして説明している。しかしながら、開閉弁時間Δtocは、より正確には、筒内充填空気量に影響を及ぼす開閉弁時間、すなわち気筒内に空気を吸入するのに有効に吸気弁が開弁している時間を意味するものである。