JP2007085218A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

Control device of internal combustion engine

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JP2007085218A
JP2007085218A JP2005273505A JP2005273505A JP2007085218A JP 2007085218 A JP2007085218 A JP 2007085218A JP 2005273505 A JP2005273505 A JP 2005273505A JP 2005273505 A JP2005273505 A JP 2005273505A JP 2007085218 A JP2007085218 A JP 2007085218A
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JP2005273505A
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Inventor
Taku Kadooka
Hiroshi Kanai
Yukihiro Nakasaka
幸博 中坂
卓 角岡
弘 金井
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Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the dispersion of air amount filled in cylinder between cylinders. <P>SOLUTION: The plurality of cylinders are classified into a first cylinder group 1A and a second cylinder group 1B. The cylinder groups are connected to corresponding exhaust manifolds 19A, 19B. Those cylinders in which exhaust strokes are overlapped with each other are included in the first cylinder group 1A. A target residual gas in the cylinder is calculated, and the opening/closing operation of an exhaust valve is controlled so that the residual gas amount in the cylinder matches the target residual gas amount in the cylinder. A target overlap period is calculated, and the opening/closing operation of an intake valve is controlled so that the overlapped period matches the target overlap period. An intake pressure lowering amount is detected for each cylinder, and the dispersion of the air amount filled in the cylinder between the cylinders is calculated from the detected intake pressure lowering amounts of the cylinders. The overlap period is controlled so that the dispersion of the detected air amounts filled in the cylinders between the cylinders can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine.

燃焼により生じた既燃ガスの多くは排気弁が開弁すると筒内から排気通路内に排出される。 Many of burned gas produced by combustion is discharged to the exhaust passage from the exhaust valve when the valve opening in the cylinder. ところが、既燃ガスの一部は吸気弁が開弁したときに吸気通路内に逆流し次いで新気と共に筒内に吸入され、あるいは排気通路にも吸気通路に流出せず筒内に残留し続け、いわゆる残留ガスを構成する。 However, some of the burned gas continues to remain in the reflux was then taken into the cylinder with fresh air, or even in an exhaust passage without flowing out into the intake passage in the cylinder in the intake passage when the intake valve was opened , it constitutes a so-called residual gas. この残留ガスは再循環排気(以下、EGRと称する)ガスと同様に不活性ガスであるので、燃焼温度の上昇を抑制してNO の生成を抑制することができる。 The residual gas recirculated exhaust (hereinafter, referred to as EGR) since it is gas as well as inert gases, it is possible to suppress the generation of the NO X is prevented from increasing the combustion temperature.

一方、吸気行程完了時に筒内に充填されている残留ガスの量を筒内残留ガス量と称すれば、排気弁と吸気弁との両方が開弁しているオーバラップ期間が長くなると筒内残留ガス量が多くなり、オーバラップ期間が短くなると筒内残留ガス量が少なくなる。 On the other hand, the intake if during stroke completes the amount of residual gas filled in the cylinder Shosure-cylinder residual gas quantity, exhaust valve and when the overlap period where both is open between the intake valve becomes longer in the cylinder the residual gas quantity is increased, the in-cylinder residual gas quantity when the overlap period is shortened is reduced.

そこで、例えば車両加減速の程度に応じオーバラップ期間を制御して筒内残留ガス量を制御するようにした内燃機関が公知である(特許文献1参照)。 Therefore, for example, an internal combustion engine which is adapted to control the in-cylinder residual gas quantity by controlling the overlap period according to the degree of vehicle acceleration and deceleration is known (see Patent Document 1).

特開2004−293392号公報 JP 2004-293392 JP 特開2002−70633号公報 JP 2002-70633 JP 特開2004−84637号公報 JP 2004-84637 JP

ここで、内燃機関のうち第1及び第2の気筒が共通の排気マニホルドに接続されており、第1の気筒のオーバラップ期間中に第2の気筒の排気行程が開始される場合を考える。 Here, consider a case where the first and second cylinders of the internal combustion engine are connected to a common exhaust manifold, the exhaust stroke of the second cylinder is started during the overlap period of the first cylinder. 第2の気筒の排気弁が開弁して排気行程が開始されると、第2の気筒内の既燃ガスが排気マニホルド内に一気に流出し、このため排気マニホルド内の圧力が一時的に高くなって第1の気筒内の既燃ガスが排気マニホルド内に流出しにくくなり、あるいは第1の気筒の吸気通路内に多量の既燃ガスが吹き返される。 When the exhaust stroke the exhaust valve of the second cylinder is opened is started, burned gas in the second cylinder is suddenly flows out into the exhaust manifold, this because the pressure in the exhaust manifold is higher temporarily becomes the burned gas of the first cylinder is less likely to flow out into the exhaust manifold, or a large amount of burned gas into the intake manifold of the first cylinder is blown back in. 従って、第1の気筒内の残留ガス量が増大するおそれがある。 Therefore, there is a possibility that the residual gas amount in the first cylinder is increased.

ところが、詳しくは後述するが、特に気筒数が多い内燃機関の場合には、ある気筒のオーバラップ期間中に他の気筒の排気行程が開始される気筒もあれば、そうでない気筒もある。 However, as will be described later in detail, especially in the case of the internal combustion engine having a large number of cylinders, if there is also cylinder in which the exhaust stroke of the other cylinder during the overlap period of a certain cylinder is started, there is also a cylinder is not the case. このため、筒内残留ガス量に大きな気筒間バラツキが生ずるおそれがある。 Therefore, there is a possibility that a large inter-cylinder variation in the residual gas amount in the cylinder occurs. このように筒内残留ガス量に気筒間バラツキが生ずると、筒内に充填された空気の量である筒内充填空気量にも気筒間バラツキが生じる。 With such inter-cylinder variation occurs in-cylinder residual gas quantity, the inter-cylinder variation occurs in-cylinder charged air amount is the amount of air filled in the cylinder.

従って、上述した特許文献1のようにただ単にオーバラップ期間を制御すると、筒内充填空気量に大きな気筒間バラツキが生ずるおそれがあるという問題点がある。 Thus, by controlling the simply overlap period as in Patent Document 1 described above, there is a problem that there is a possibility that a large inter-cylinder variation in the air filling amount cylinder occurs. 筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きくなるとトルクの気筒間バラツキが大きくなるのでトルク又は機関回転数の変動が大きくなり、ドライバビリティが悪化するおそれがある。 Fluctuations in torque or engine speed is increased since the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount becomes larger inter-cylinder variation in the torque becomes large, there is a possibility that drivability is deteriorated.

そこで本発明は、筒内充填空気量の気筒間バラツキを抑制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。 The present invention aims to provide a control apparatus for an internal combustion engine capable of suppressing the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount.

前記課題を解決するために1番目の発明によれば、排気行程が互いに重なる少なくとも二つの気筒を備え、これら気筒の排気ポートが共通の排気マニホルドに接続されている内燃機関において、筒内に充填された空気の量である筒内充填空気量の気筒間バラツキを検出するためのバラツキ検出手段と、該検出された筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さくなるように、排気弁と吸気弁との両方が開弁しているオーバラップ期間を制御するオーバラップ期間制御手段とを具備した制御装置が提供される。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, comprises at least two cylinders exhaust stroke overlap with each other, in an internal combustion engine exhaust ports of these cylinders are connected to a common exhaust manifold, filling in the cylinder and variation detection means for detecting an inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount is an amount of air, so that the inter-cylinder variation in the detected in-cylinder charged air amount is reduced, the intake and exhaust valves controller both are provided with the overlap period control means for controlling the overlap period during which the opening of the can is provided.

また、2番目の発明によれば1番目の発明において、目標筒内残留ガス量を算出する手段と、該目標筒内残留ガス量に一致するように筒内残留ガス量を制御する手段と、目標オーバラップ期間を算出する手段と、該目標オーバラップ期間に一致するようにオーバラップ期間を制御する手段とを更に具備し、前記オーバラップ期間制御手段が、前記検出された筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さくなるように該目標オーバラップ期間を補正する補正手段を具備している。 Further, in the first aspect, according to a second aspect of the invention, means for calculating a target cylinder residual gas quantity, and means for controlling the in-cylinder residual gas quantity so as to coincide with the target in-cylinder residual gas quantity, means for calculating a target overlap period, the target overlap period further and means for controlling the overlap period to match, the overlap period control means, the detected in-cylinder charged air amount variations between cylinders is provided with a correction means for correcting the target overlap period to be smaller.

また、3番目の発明によれば1又は2番目の発明において、前記バラツキ検出手段が、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低下量検出手段と、該検出された各気筒の吸気圧低下量から筒内充填空気量の気筒間バラツキを算出するバラツキ算出手段とを具備している。 Further, in one or the second invention according to the third invention, the decreased the variation detection means for detecting an intake pressure decrease amount is a decrease in the intake pressure caused by the execution of the intake stroke for each cylinder and comprising a detection means, and a variation calculation means for calculating the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount from the intake pressure decrease amount of each cylinder issued 該検.

筒内充填空気量の気筒間バラツキを抑制することができる。 It is possible to suppress the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount.

図1は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。 Figure 1 shows a case where the present invention is applied to a spark-ignition internal combustion engine. しかしながら、本発明を圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。 However, it is also possible to apply the present invention to a compression ignition type internal combustion engine.

図1を参照すると、機関本体1は例えば2つの気筒群1A,1Bを備え、各気筒群1A,1Bは例えば4つの気筒を備える。 Referring to FIG. 1, an engine body 1 is provided with for example two cylinder groups 1A, a 1B, the cylinder groups 1A, 1B comprises four cylinders, for example. 図1に示される例では、第1の気筒群1Aは例えば1番気筒#1、3番気筒#3、5番気筒#5、及び7番気筒#7を備えており、第2の気筒群1Bは例えば2番気筒#2、4番気筒#4、6番気筒#6、及び8番気筒#8を備えている。 In the example shown in FIG. 1, the first cylinder group 1A is provided with, for example, the No. 1 cylinder # 1, 3 cylinder # 3, 5 cylinder # 5, and 7 cylinder # 7, the second cylinder group 1B is provided with, for example, second cylinder # 2, 4 cylinder # 4, 6 cylinder # 6, and 8 cylinder # 8.

各気筒1aを詳しく示す図2を図1と共に参照すると、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。 When the Figure 2 showing details of each cylinder 1a reference with FIG. 1, 2 a cylinder block, a cylinder head 3, a piston 4, a combustion chamber 5, an intake valve 6, intake port 7, 8 an exhaust valve, 9 an exhaust port, 10 denotes a spark plug, respectively. 吸気ポート7は対応する吸気枝管11を介し、気筒群1A,1Bに共通のサージタンク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。 An intake port 7 through a corresponding intake tube 11, cylinder groups 1A, is connected to a common surge tank 12 to 1B, the surge tank 12 is connected to an air cleaner 14 through an intake duct 13. 各吸気枝管11内には燃料噴射弁15(図2)が配置され、吸気ダクト13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。 Each intake branch pipe 11 is arranged a fuel injection valve 15 (FIG. 2), the throttle valve 17 is arranged which is in the intake duct 13 is driven by a step motor 16. なお、本明細書では、スロットル弁17下流の吸気ダクト13、サージタンク12、吸気枝管11、及び吸気ポート7を吸気管IMと称することもある。 In this specification, the throttle valve 17 downstream of the air intake duct 13, the surge tank 12, an intake branch pipe 11, and the intake port 7 may be referred to as an intake pipe IM.

一方、第1の気筒群1Aの気筒の排気ポート9は第1の排気マニホルド19A及び第1の排気管20Aを介して合流排気管21に連結され、第2の気筒群1Bの気筒の排気ポート18は第2の排気マニホルド19B及び第2の排気管20Bを介して合流排気管21に連結される。 On the other hand, the exhaust port 9 of the cylinder of the first cylinder group 1A is connected to the junction exhaust pipe 21 via a first exhaust manifold 19A and first exhaust pipe 20A, an exhaust port of the cylinder of the second cylinder group 1B 18 is connected to junction exhaust pipe 21 via the second exhaust manifold 19B and second exhaust pipe 20B. 合流排気管21は触媒コンバータ22に連結され、この触媒コンバータ22は排気管23を介してマフラ(図示しない)に連通される。 Interconnecting pipe 21 is connected to a catalytic converter 22, the catalytic converter 22 is communicated with a muffler (not shown) through an exhaust pipe 23. 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。 Incidentally, the intake stroke order of the internal combustion engine shown in FIG. 1 is # 1 to # 8 # 4 # 3 # 6 # 5 # 7 # 2.

各気筒の吸気弁6は吸気弁6の開閉弁動作を変更可能な吸気弁駆動装置24により開閉弁駆動される。 Each cylinder of the intake valve 6 is driven off valve by the opening and closing valve operation capable of changing the intake valve driving apparatus 24 of the intake valve 6. 本発明による実施例では、図3に実線で示されるように、最大リフト量及び吸気弁開弁期間(作用角)がほぼ一定に維持されつつ吸気弁開弁時期(位相)が連続的に変更される。 In the embodiment according to the present invention, as shown by the solid line in FIG. 3, continuously changing the maximum lift amount and the intake valve open period being maintained (operation angle) is almost constant intake valve opening timing (phase) It is. 具体的には、例えばクランクシャフトに接続されたタイミングプーリとカムシャフトとを可動ピストンによりスプライン接続し、この可動ピストンを周方向に移動させることによりクランク角に対するカム角の位相が変更される。 Specifically, for example, a timing pulley and a cam shaft connected to the crankshaft spline connected by a movable piston, the phase of the cam angle with respect to the crank angle is changed by moving the movable piston in the circumferential direction. この場合、最も遅角された吸気弁開弁期間に対する吸気弁開弁期間の進角量VIでもって吸気弁6の開閉弁動作を表すことができる。 In this case, it is possible to represent the opening and closing valve operation of the intake valve 6 with a advance amount VI of the intake valve opening period to the most retarded intake air valve opening period.

同様に、各気筒の排気弁8は排気弁8の開閉弁動作を変更可能な排気弁駆動装置25により開閉弁駆動される。 Similarly, exhaust valve 8 of each cylinder is driven off valve by the opening and closing valve operating modifiable exhaust valve driving apparatus 25 of the exhaust valve 8. 本発明による実施例では、図3に破線で示されるように、吸気弁6の場合と同様、最大リフト量及び吸気弁開弁期間(作用角)がほぼ一定に維持されつつ排気弁開弁時期(位相)が連続的に変更される。 In the embodiment according to the present invention, as indicated by the broken line in FIG. 3, as in the case of the intake valve 6, the maximum lift amount and the intake valve opening period (working angle) is while the exhaust valve opening timing maintained substantially constant (phase) is continuously changed. この場合には、最も進角された排気弁開弁期間に対する排気弁開弁期間の遅角量VEでもって排気弁8の開閉弁動作を表すことができる。 In this case, it is possible to represent the opening and closing valve operation of the exhaust valve 8 with a retard amount VE of the exhaust valve opening period to the most advanced exhaust valve open period.

なお、図4に示されるように、吸気弁閉弁時期をほぼ吸気下死点(BDC)に維持しつつ吸気弁開弁開始時期を連続的に変更し、このとき作用角及び最大弁リフト量を連続的に変更するようにしてもよい。 Incidentally, as shown in FIG. 4, the intake valve opening start timing while maintaining the intake valve closing timing substantially intake bottom dead center (BDC) to sequentially change the working angle at this time and the maximum valve lift amount the may be changed continuously. このように吸気弁閉弁時期を吸気下死点に維持すると充填効率を最大に維持することができる。 Thus the intake valve closing timing to maintain the intake bottom dead center the charging efficiency can be maintained at the maximum. なお、図4に破線で示されるのは排気弁8のリフト量である。 Incidentally, a lift of the exhaust valve 8 is shown by broken lines in FIG. 4.

再び図1を参照すると、電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45及び出力ポート46を具備する。 Referring again to FIG. 1, the electronic control unit 40 is comprised of a digital computer, ROM connected to each other by a bidirectional bus 41 (read only memory) 42, RAM (random access memory) 43, CPU (microprocessor) 44, an input port 45 and output port 46. スロットル弁17上流の吸気ダクト13にはスロットル弁17を通過する空気流量を検出するためのエアフローメータ49が取り付けられる。 An air flow meter 49 for detecting the air flow rate through the throttle valve 17 is attached to the throttle valve 17 upstream of the intake duct 13. 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10ms間隔で逐次検出するための圧力センサ50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51とが取り付けられる。 Further, a pressure sensor 50 for the surge tank 12 sequentially detects, for example, 10ms intervals intake pressure Pm (kPa) which is the pressure in the intake pipe IM, a gas temperature in the intake pipe IM intake temperature Tm (K ) and a temperature sensor 51 for detecting is attached to. 更に、アクセルペダル52にはアクセルペダル52の踏み込み量ACCを検出するための踏み込み量センサ53が接続される。 Furthermore, the depression amount sensor 53 for detecting a depression ACC of the accelerator pedal 52 is connected to the accelerator pedal 52. これらセンサ49,50,51,53の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。 The output signals of these sensors 49,50,51,53 via the AD converter 47 corresponding respectively input to the input port 45. 更に入力ポート45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54が接続される。 Further, the input port 45 a crank angle sensor 54 generating an output pulse each time the crankshaft rotates by for example 30 ° is connected. CPU44ではクランク角センサ54の出力パルスに基づいて機関回転数NEが算出される。 Engine speed NE based on the output pulse of the CPU44 the crank angle sensor 54 is calculated. 一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介して点火栓10、燃料噴射弁15、ステップモータ16、吸気弁駆動装置24、及び排気弁駆動装置25にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット40からの出力信号に基づいて制御される。 On the other hand, the output port 46 is the spark plug 10 via a corresponding drive circuit 48, the fuel injection valve 15, the step motor 16, the intake valve driving apparatus 24, and is connected to the exhaust valve drive device 25, which the electronic control unit 40 It is controlled based on the output signal from the.

次に、図5を参照して本発明による実施例の吸気弁6及び排気弁8の開閉弁動作制御を説明する。 Next, the opening and closing valve operation control of the intake valve 6 and exhaust valve 8 of the embodiment according to the present invention with reference to FIG.

本発明による実施例では、まず、吸気行程完了時に各気筒の筒内に充填されている残留ガスの量である筒内残留ガス量が目標筒内残留ガス量に一致するように排気弁8の開閉弁動作が制御される。 In the embodiment according to the present invention, first, the exhaust valve 8 as cylinder residual gas quantity is the amount of residual gas that is charged into each cylinder upon completion intake stroke coincides with the target cylinder residual gas quantity off valve operation is controlled.

即ち、吸気行程完了時に各気筒の筒内に充填されている総ガス量Mc(g)に対する筒内残留ガス量Mcr(g)の割合を残留ガス率RR(=Mcr/Mc)と称すると、実際の残留ガス率RRの目標値である目標残留ガス率TRRが算出される。 That is, when referred to the proportion of the residual gas ratio RR of the in-cylinder residual gas quantity Mcr to the total gas amount Mc which is charged into each cylinder when complete intake stroke (g) (g) (= Mcr / Mc), target residual gas ratio TRR is calculated is the actual target value of the residual gas ratio RR. この目標残留ガス率TRRは実際の筒内残留ガス量を最適量に一致させるために必要な残留ガス率であって、機関運転状態、例えば機関回転数NE及び機関負荷率KLの関数として予め実験により求められており、図6に示されるマップの形でROM42内に記憶されている。 The target residual gas ratio TRR is a residual gas ratio required to match the optimal amount of the actual in-cylinder residual gas quantity, the engine operating condition, for example, experiments in advance as a function of the engine speed NE and the engine load factor KL It has been determined by, and is stored in the ROM42 in the form of a map shown in FIG. ここで、機関負荷率KLは全負荷に対する機関負荷の割合を表すものである。 Here, the engine load ratio KL is representative of the ratio of engine load to full load.

次いで、実際の残留ガス率RRが目標残留ガス率TRRに一致するように排気弁8の開閉弁動作が制御される。 Then, the opening and closing valve operation of the exhaust valve 8 is controlled so that the actual residual gas rate RR is equal to the target residual gas rate TRR. 具体的には、実際の残留ガス率RRを目標残留ガス率TRRに一致させるために必要な排気弁遅角量VEの目標値TVEが算出され、実際の排気弁遅角量VEが目標排気弁遅角量TVEに一致するように排気弁駆動装置25が制御される。 Specifically, the actual target value TVE exhaust valve retard amount VE necessary for the residual gas rate RR is equal to the target residual gas rate TRR is calculated, the actual exhaust valve retard amount VE is the target exhaust valve exhaust valve drive device 25 is controlled so as to coincide with the retard amount TVE.

排気弁8が閉弁した時点で筒内又は吸気通路内に存在する残留ガスの量が当該気筒の筒内残留ガス量となる。 The amount of residual gas exhaust valve 8 is present in the cylinder or the intake passage at the time of the closing is in-cylinder residual gas quantity of the cylinder. とすると、筒内残留ガス量ないし残留ガス率RRは排気弁8の閉弁時期EVC(図5)ないし排気弁遅角量VE(図3)に応じて定まることになる。 When, in-cylinder residual gas quantity to the residual gas ratio RR will be determined according to the closing timing of the exhaust valve 8 EVC (Figure 5) to the exhaust valve retard amount VE (Figure 3). 従って、排気弁8の閉弁時期EVCないし排気弁遅角量VEを制御すれば筒内残留ガス量ないし残留ガス率RRを制御できるのである。 Therefore, it can control the closing timing EVC to be controlled exhaust valve retard amount VE-cylinder residual gas quantity to the residual gas ratio RR of the exhaust valve 8.

目標排気弁遅角量TVEは例えば目標残留ガス率TRRの関数として予め実験により求められており、図7に示されるマップの形でROM42内に記憶されている。 Target exhaust valve retard amount TVE is stored, for example, has been determined by experiment as a function of the target residual gas ratio TRR, in ROM42 in the form of a map shown in FIG.

なお、空燃比を目標空燃比に一致させるための空燃比制御や、トルク変動を目標トルク変動範囲内に維持するためのリーンリミット制御などの観点から、目標残留ガス率TRR又は目標排気弁遅角量TVEに制限を加えるようにすることもできる。 The air-fuel ratio control and for matching the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio, from the viewpoint of the lean limit control for maintaining the torque variation in the target torque variation range, the target residual gas rate TRR or target exhaust valve retard it is also possible to apply a limit to the amount TVE.

このように本発明による実施例では、目標排気弁遅角量TVEが求められると、次いで吸気弁6と排気弁8との両方が開弁しているオーバラップ期間OLが目標オーバラップ期間に一致するように吸気弁6の開閉弁動作が制御される。 In the embodiment according to the present invention as described above, when the target exhaust valve retard amount TVE is required, then match the overlap period OL is the target overlap period in which both is open between the intake valve 6 and exhaust valve 8 off valve operation of the intake valve 6 is controlled so as to.

具体的には、まず目標オーバラップ期間TOLが算出される。 Specifically, first the target overlap period TOL is calculated. この目標オーバラップ期間TOLは吸気通路への既燃ガスの吹き返し量や、ポンピングロスの低減度合いを最適に制御するためのものであり、例えば機関低負荷運転時にはオーバラップ期間OLを短くすることにより筒内残留ガス量を低減して燃焼が安定するようにし、中負荷運転時にはオーバラップ期間OLを長くすることにより筒内残留ガス量を増大してNO 生成を抑制しつつポンピングロスが小さくなるようにしている。 The target overlap period TOL is blowback amount and the burned gas to the intake passage, which is for optimally controlling the degree of reduction of the pumping loss, for example, at the time of engine low load operation by shortening the overlap period OL to reduce the in-cylinder residual gas quantity as the combustion becomes stable, pumping loss is reduced while suppressing the NO X generated by increasing the in-cylinder residual gas quantity by increasing the overlap period OL during medium load operation It is way. 目標オーバラップ期間TOLは機関運転状態、例えば機関回転数NE、機関負荷率KL、及び吸気圧Pmの関数として予め実験により求められており、図8に示すマップの形でRAM43に記憶されている。 Target overlap period TOL is the engine operating condition, for example, engine speed NE, has been determined by experiment as a function of the engine load factor KL, and the intake pressure Pm, and is stored in the RAM43 in the form of a map shown in FIG. 8 .

次いで、実際のオーバラップ期間OLがこの目標オーバラップ期間TOLに一致するように、吸気弁6の開閉弁動作が制御される。 Then, the actual overlap period OL is to match the target overlap period TOL, closing valve operation of the intake valve 6 is controlled. 具体的には、上述のように既に求められている排気弁8の閉弁時期EVC(図5)ないし排気弁遅角量VE(図3)のもとで、実際のオーバラップ期間OLを目標オーバラップ期間TOLに一致させるのに必要な吸気弁6の開弁時期IVO(図5)ないし吸気弁進角量VIが算出され、例えば実際の吸気弁進角量VIが目標吸気進角量TVIに一致するように吸気弁駆動装置24が制御される。 Specifically, under the closing timing of the exhaust valve 8 which has already been calculated as described above EVC (Figure 5) to the exhaust valve retard amount VE (Figure 3), the target actual overlap period OL overlap period TOL the opening timing of the intake valve 6 required to match IVO (Figure 5) through an intake valve advance angle VI is calculated, for example, the actual intake valve advance amount VI is target intake advance amount TVI intake valve driving device 24 is controlled to match the. この目標吸気弁進角量TVIは例えば目標排気弁遅角量TVE及び目標オーバラップ期間TOLの関数として予め実験により求められており、図9のマップに示されるマップの形でROM42内に記憶されている。 The target intake valve advance angle TVI is stored, for example, has been determined by experiment as a function of the target exhaust valve retard amount TVE and the target overlap period TOL, to the ROM42 in the form of a map shown in the map of FIG. 9 ing.

ところで、オーバラップ期間OLを上述の目標オーバラップ期間TOLに一致させると、オーバラップ期間OLが大きいときには、特定の気筒で筒内残留ガス量が増大するおそれがある。 Incidentally, when the match overlap period OL to the target overlap period TOL above, when a large overlap period OL, there is a risk that in-cylinder residual gas quantity in a specific cylinder is increased. i番気筒(i=1,2,…,8)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Mcai(g)と称すると、i番気筒の筒内残留ガス量Mcriが増大すれば筒内充填空気量Mcaiが減少することになり、その結果筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きくなる。 i-th cylinder (i = 1,2, ..., 8) the amount of air filled in the cylinder at the completion intake stroke when called in-cylinder charged air amount Mcai (g) in-cylinder residual for the i-th cylinder will be gas amount Mcri-cylinder charged air amount Mcai decreases if increased, the inter-cylinder variation in the resulting cylinder charged air amount increases. このことを図10を参照しながら説明する。 This will be described with reference to FIG. 10.

図10は、オーバラップ期間OLが大きい場合の吸気弁及び排気弁の開閉弁動作の一例を示している。 Figure 10 shows an example of the opening and closing valve operation of the intake and exhaust valves when the overlap period OL is large. 図10において、実線は各気筒の吸気弁開弁時期を、破線は排気弁開弁時期をそれぞれ示しており、太線は第1の気筒群1Aの気筒#1,#3,#5,#7の吸気弁及び排気弁開弁時期を、細線は第2の気筒群1Bの気筒#2,#4,#6,#8の吸気弁及び排気弁開弁時期をそれぞれ示している。 10, a solid line intake valve opening timing of each cylinder, the dashed line shows the exhaust valve opening timing, respectively, thick line cylinder # 1 of the first cylinder group 1A, # 3, # 5, # 7 the intake valve and the exhaust valve opening timing, the thin line shows the cylinder # 2 of the second cylinder group 1B, # 4, # 6, the intake valves of # 8 and the exhaust valve opening timing, respectively. 更に、図10において0°クランク角は1番気筒#1の吸気上死点を表している。 Further, 0 ° crank angle in FIG. 10 represents the intake top dead center of the first cylinder # 1.

ここで、共通の排気マニホルド19A(図1)に接続されている第1の気筒群1Aに注目すると、第1の気筒群1Aの例えば3番気筒#3のオーバラップ期間OL3中に、5番気筒#5の排気行程が開始され、7番気筒#7の排気行程が開始される。 Turning now to the first cylinder group 1A that is connected to a common exhaust manifold 19A (FIG. 1), during the overlap period OL3 of example 3 cylinder # 3 first cylinder group 1A, 5 th exhaust stroke of the cylinder # 5 is started, the exhaust stroke of the seventh cylinder # 7 is started. その結果、5番気筒#5内の既燃ガスが排気マニホルド19A内に一気に流出し、次いで7番気筒#7内の既燃ガスが排気マニホルド19A内に一気に流出する。 As a result, it burned gas 5 cylinder # 5 is at once flowing out into the exhaust manifold 19A, then burned gas 7 cylinder # within 7 is once flows out into the exhaust manifold 19A. このため、排気マニホルド19A内の圧力が一時的に高くなって3番気筒#3内の既燃ガスが排気マニホルド19A内に流出しにくくなり、あるいは3番気筒#3の吸気通路内に多量の既燃ガスが吹き返される。 Therefore, the exhaust manifold 3 cylinder # 3 and the pressure becomes temporarily high in 19A becomes burned gas hardly flows into the exhaust manifold 19A, or the third cylinder # 3 in a large amount into the intake manifold of the burned gas is blown back. 従って、3番気筒#3の筒内残留ガス量が増大するおそれがある。 Therefore, there is a possibility that the in-cylinder residual gas quantity of the third cylinder # 3 is increased.

これに対し、1番気筒#1のオーバラップ期間OL1中には3番気筒#3の排気行程が開始されるだけであり、その結果1番気筒#1の筒内残留ガス量はさほど増大されない。 In contrast, in the No. 1 cylinder # 1 of the overlap period OL1 is only exhaust stroke of the third cylinder # 3 is started, the in-cylinder residual gas quantity resulting first cylinder # 1 is not much increased .

即ち、オーバラップ期間OLが大きいときには、筒内残留ガス量に大きな気筒間バラツキが生ずるおそれがあるのである。 That is, when the overlap period OL is large, it there is a possibility that a large inter-cylinder variation in the residual gas amount in the cylinder occurs. このように筒内残留ガス量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も大きくなり、その結果トルク又は機関回転数の変動が大きくなってドライバビリティが悪化するおそれがある。 When the inter-cylinder variation in this way cylinder residual gas amount increases, the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount becomes large, as a result there is a possibility that variations in torque or engine speed becomes drivability deteriorates significantly .

そこで、本発明による実施例では、筒内充填空気量の気筒間バラツキを検出し、筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さくなるようにオーバラップ期間を制御している。 Therefore, in the embodiment according to the present invention, to detect the inter-cylinder variation in the in-cylinder supplied-air quantity, the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount is controlled overlap period to be smaller. 具体的には、筒内充填空気量の気筒間バラツキが予め定められた許容値よりも大きいときには、このときの目標オーバラップ期間TOLが減少補正され、補正された目標オーバラップ期間TOLがRAM43に記憶される。 More specifically, when the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount is greater than a predetermined allowable value, the target overlap period TOL of time is reduced corrected, the corrected target overlap period TOL is the RAM43 It is stored. オーバラップ期間OLが小さくなると、筒内残留ガス量の気筒間バラツキを低減することができ、従って筒内充填空気量の気筒間バラツキも低減することができる。 When overlap period OL is reduced, it is possible to reduce the inter-cylinder variation in the in-cylinder residual gas amount, therefore it is also possible to reduce inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount.

筒内充填空気量の気筒間バラツキは例えば機関回転数NE、機関出力トルク、空燃比などの変動や、燃焼圧の気筒間バラツキにより表すことができる。 Inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount is, for example, the engine speed NE, the engine output torque, fluctuation or the like air, can be represented by the inter-cylinder variation in the combustion pressure. しかしながら、本発明による実施例では、i番気筒(i=1,2,…,8)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ΔPmdiの気筒間バラツキによりにより筒内充填空気量の気筒間バラツキが表される。 However, in an embodiment according to the present invention, i-th cylinder (i = 1,2, ..., 8) by inter-cylinder variation in the intake pressure decrease amount ΔPmdi a decrease in the intake pressure Pm generated by the execution of the intake stroke of the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount is represented by. 次に、図11を参照しながら吸気圧低下量ΔPmdiについて説明する。 Next, the intake pressure decrease amount ΔPmdi be described with reference to FIG. 11.

図11は、圧力センサ50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。 Figure 11 shows the detected intake pressure Pm over 720 ° crank angle for example at regular time intervals by the pressure sensor 50. 図11において、OPi(i=1,2,…,8)はi番気筒の吸気弁開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。 In Figure 11, OPi (i = 1,2, ..., 8) represents an intake valve open period of the i-th cylinder, 0 ° crank angle represents the intake top dead center of the first cylinder # 1 . 図11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。 As can be seen from Figure 11, when the intake stroke of a certain cylinder is started, rises and the intake pressure Pm has started to decrease, an upward peak occurs in the intake pressure Pm and thus. 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。 Intake pressure Pm is increased again after further decreased, thus to a downward peak occurs in the intake pressure Pm in. 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。 Thus, it would occur alternately and upward peak and the downward peak in the intake pressure Pm. 図11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UPiでもって、下向きのピークがDNiでもって、それぞれ示されている。 Figure 11 is an upward peak that occurs in the intake pressure Pm by the intake stroke of the i-th cylinder is performed with at UPi, with a downward peak in DNi, they are respectively shown.

図12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PmMi、下向きのピークDNiにおける吸気圧Pmを最小値Pmmi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が最大値PmMiから最小値Pmmiまで低下する。 As shown in FIG. 12, an upward peak maximum intake pressure Pm in UPi PmMi, when the intake pressure Pm at the downward peak DNi called minimum Pmmi, the intake pressure by the intake stroke of the i-th cylinder is executed Pm is reduced to the minimum value Pmmi from the maximum value PmMi. 従って、この場合の吸気圧低下量ΔPmdiは最大値PmMiから最小値Pmmiを差し引いたものとして表される(ΔPmdi=PmMi−Pmmi)。 Accordingly, the intake pressure decrease amount [Delta] Pmdi in this case is represented as minus the minimum value Pmmi from the maximum value PmMi (ΔPmdi = PmMi-Pmmi).

吸気行程において吸気管IMから筒内に流入する空気の量が多くなればなるほど、吸気圧Pmが低くなり、吸気圧低下量ΔPmdiが大きくなる。 The more the amount of air flowing from the intake pipe IM into the cylinder during the intake stroke, the intake pressure Pm is low, the intake pressure decrease amount ΔPmdi increases. 従って、i番気筒の筒内充填空気量は吸気圧低下量ΔPmdiでもって表すことができ、筒内充填空気量の気筒間バラツキは吸気圧低下量ΔPmdiの気筒間バラツキでもって表すことができる。 Thus, in-cylinder charged air amount of the i-th cylinder can be represented with the intake pressure decrease amount [Delta] Pmdi, the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount can be represented with at inter-cylinder variation in the intake pressure decrease amount [Delta] Pmdi.

本発明による実施例では、各気筒の吸気圧低下量ΔPmdiが検出され、これら吸気圧低下量ΔPmdiの気筒間バラツキを表す例えば標準偏差σΔPmdiが算出される。 In the embodiment according to the present invention, the intake pressure decrease amount ΔPmdi of each cylinder is detected, for example, the standard deviation σΔPmdi represents the inter-cylinder variation in the intake pressure decrease amount ΔPmdi is calculated. その上で、標準偏差σΔPmdiが予め定められた許容値σ1よりも大きいときにはこのときの目標オーバラップ期間TOLが一定値Kだけ減少される。 On top of that, when the standard deviation σΔPmdi is greater than the allowable value σ1 predetermined target overlap period TOL at this time is reduced by a constant value K. これに対し、標準偏差σΔPmdiが許容値σ1よりも小さいときには目標オーバラップ期間TOLは維持される。 In contrast, when the standard deviation σΔPmdi is smaller than the allowable value σ1 is the target overlap period TOL is maintained.

従って、一般的に言うと、排気行程が互いに重なる少なくとも二つの気筒を備え、これら気筒の排気ポートが共通の排気マニホルドに接続されており、筒内充填空気量の気筒間バラツキを検出し、筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さくなるようにオーバラップ期間を制御しているということになる。 Thus, generally speaking, comprises at least two cylinders exhaust stroke overlap with each other, the exhaust ports of these cylinders are connected to a common exhaust manifold, detects the inter-cylinder variation in the in-cylinder supplied-air quantity, the cylinder inter-cylinder variation in the inner air amount is that controls the overlap period to be smaller. ここで、オーバラップ期間を変更するために、吸気弁6の開閉弁動作を変更してもよいし排気弁8の開閉弁動作を変更してもよいことを考えると、筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さくなるように吸気弁6又は排気弁8の開閉弁動作を変更していると見ることもできる。 Here, in order to change the overlap period, if may be changed on-off valve operation of the intake valve 6 considering that may be changed on-off valve operation of the exhaust valve 8, the in-cylinder charged air amount can be regarded as inter-cylinder variation has changed the closing valve operation of the intake valve 6 or the exhaust valve 8 so as to decrease.

図13は本発明による実施例の吸気弁6及び排気弁8の開閉弁動作制御ルーチンを示している。 Figure 13 shows the opening and closing valve operation control routine for the intake valve 6 and exhaust valve 8 of the embodiment according to the present invention. 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。 This routine is executed by interruption set crank angle every predetermined.

図13を参照すると、まずステップ100では目標残留ガス率TRRが図6のマップから算出される。 Referring to FIG. 13, first, in step 100 the target residual gas ratio TRR is calculated from the map of FIG. 続くステップ101では、目標排気弁遅角量TVEが図7のマップから算出される。 In the following step 101, the target exhaust valve retard amount TVE is calculated from the map of FIG. 続くステップ102では、目標オーバラップ期間TOLが図8のマップから算出される。 In the following step 102, the target overlap period TOL is calculated from the map of FIG. 続くステップ103では、目標吸気弁進角量TVIが図9のマップから算出される。 In the following step 103, the target intake valve advance angle TVI is calculated from the map of FIG. 続くステップ104では、実際の排気弁遅角量VE及び吸気弁進角量VIがそれぞれの目標値TVE,TVIに一致するように排気弁駆動装置25及び吸気弁駆動装置24がそれぞれ制御される。 In step 104, the actual exhaust valve retard amount VE and the intake valve advance angle VI respective target values ​​TVE, exhaust valve driving apparatus 25 and the intake valve driving apparatus 24 to match the TVI is controlled respectively.

図14は本発明による実施例の目標オーバラップ期間補正ルーチンを示している。 Figure 14 shows the target overlap period correction routine of the embodiment according to the present invention. このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。 This routine is executed by interruption every predetermined time.

図14を参照すると、まずステップ110では、i番気筒についての吸気圧Pmの最大値PmMi及び最小値Pmmiが検出される(i=1,2,…,8)。 Referring to FIG. 14, first, in step 110, the maximum value PmMi and the minimum value Pmmi of the intake pressure Pm for the i-th cylinder are detected (i = 1,2, ..., 8). 続くステップ111では吸気圧低下量ΔPmdi(=PmMi−Pmmi)が算出される。 Intake pressure In step 111 ΔPmdi (= PmMi-Pmmi) is calculated. 続くステップ112では吸気圧低下量ΔPmdiの標準偏差σΔPmdiが算出される。 Standard deviation σΔPmdi the following step 112 the intake pressure decrease amount ΔPmdi is calculated. 続くステップ113では標準偏差σΔPmdiが許容値σ1よりも大きいか否かが判別される。 The following step 113 the standard deviation σΔPmdi whether greater than the allowable value σ1 is determined. σΔPmdi>σ1のときにはステップ115に進み、現在の機関運転状態から現在の目標オーバラップ期間TOLが特定される。 ShigumaderutaPmdi> proceeds to step 115 when the .sigma.1, the current target overlap period TOL is identified from the current engine operating condition. 続くステップ116では特定されたオーバラップ期間TOLが例えば一定値Kだけ減少され、RAM43に記憶される。 Overlap period TOL specified In the following step 116 is reduced, for example, by a constant value K, it is stored in the RAM 43. これに対し、σΔPmdi≦σ1のときにはステップ115及び116をジャンプして処理サイクルを終了する。 In contrast, the processing cycle is ended by jumping to step 115 and 116 when the σΔPmdi ≦ σ1. 従って、この場合には目標オーバラップ期間TOLはそのまま維持される。 Therefore, the target overlap period TOL in this case is maintained.

これまで説明してきた本発明による実施例では、複数の気筒が複数の気筒群に分割されている。 In the embodiment according to the present invention described so far, a plurality of cylinders is divided into a plurality of cylinder groups. しかしながら、いわゆる直列気筒式の内燃機関にも本発明を適用できる。 However, the present invention can also be applied to an internal combustion engine of so-called series-cylinder type. また、8気筒のほか、4気筒、6気筒、12気筒を備えた内燃機関にも本発明を適用できる。 In addition to eight-cylinder, four-cylinder, six-cylinder, the present invention can be applied to an internal combustion engine equipped with a 12-cylinder.

内燃機関の全体図である。 It is an overall view of the internal combustion engine. 各気筒の詳細断面図である。 It is a detailed cross-sectional view of each cylinder. 吸気弁及び排気弁の開閉弁動作を示す図である。 Is a diagram illustrating the opening and closing valve operation of the intake and exhaust valves. 吸気弁の開閉弁動作の変更例を示す図である。 It is a diagram showing a modification of the opening and closing valve operation of the intake valve. 本発明による変更例を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a modified example of the embodiment. 目標残留ガス率TRRを示すマップである。 Is a map showing the target residual gas ratio TRR. 目標排気弁遅角量TVEを示すマップである。 Target exhaust valve is a map showing the retard amount TVE. 目標オーバラップ期間TOLを示すマップである。 Is a map showing the target overlap period TOL. 目標吸気弁進角量TVIを示すマップである。 Is a map showing the target intake valve advance angle TVI. 吸気弁及び排気弁の開閉弁動作の一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of the opening and closing valve operation of the intake and exhaust valves. 吸気弁Pmの検出結果を示す図である。 It is a diagram illustrating a detection result of the intake valve Pm. 吸気圧低下量ΔPmdiを説明するための図である。 It is a diagram for explaining an intake pressure decrease amount [Delta] Pmdi. 吸気弁及び排気弁の開閉弁動作制御ルーチンを示すフローチャートである。 Is a flow chart showing the opening and closing valve operation control routine for the intake valves and exhaust valves. 目標オーバラップ期間TOLの補正ルーチンを示すフローチャートである。 It is a flowchart showing a correction routine for the target overlap period TOL.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 機関本体 6 吸気弁 8 排気弁 19A,19B 排気マニホルド 24 吸気弁駆動装置 25 排気弁駆動装置 50 圧力センサ 1 engine body 6 intake valves 8 exhaust valves 19A, 19B the exhaust manifold 24 intake valve driving apparatus 25 exhaust valve driving apparatus 50 pressure sensor

Claims (3)

  1. 排気行程が互いに重なる少なくとも二つの気筒を備え、これら気筒の排気ポートが共通の排気マニホルドに接続されている内燃機関において、筒内に充填された空気の量である筒内充填空気量の気筒間バラツキを検出するためのバラツキ検出手段と、該検出された筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さくなるように、排気弁と吸気弁との両方が開弁しているオーバラップ期間を制御するオーバラップ期間制御手段とを具備した制御装置。 Comprising at least two cylinder exhaust stroke overlap with each other, in an internal combustion engine in which exhaust ports of these cylinders are connected to a common exhaust manifold, between the cylinders of the in-cylinder charged air amount is the amount of air filled in the cylinder controlling the variation detection means for detecting the variation, so that the inter-cylinder variation in the detected in-cylinder charged air amount is smaller, the overlap period during which both the exhaust valve and the intake valve is open controller with overlap period control means.
  2. 目標筒内残留ガス量を算出する手段と、該目標筒内残留ガス量に一致するように筒内残留ガス量を制御する手段と、目標オーバラップ期間を算出する手段と、該目標オーバラップ期間に一致するようにオーバラップ期間を制御する手段とを更に具備し、前記オーバラップ期間制御手段が、前記検出された筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さくなるように該目標オーバラップ期間を補正する補正手段を具備している請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 Means for calculating a target cylinder residual gas quantity, and means for controlling the in-cylinder residual gas quantity so as to coincide with the target in-cylinder residual gas quantity, means for calculating a target overlap period, the target overlap period further comprising means for controlling the overlap period to match, the overlap period control means, the target overlap period as the inter-cylinder variation decreases of the detected in-cylinder charged air amount the control apparatus according to claim 1, which comprises a correction means for correcting.
  3. 前記バラツキ検出手段が、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低下量検出手段と、該検出された各気筒の吸気圧低下量から筒内充填空気量の気筒間バラツキを算出するバラツキ算出手段とを具備している請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 It said variation detecting means, and the decrease amount detecting means for detecting for each cylinder of the intake pressure is a decrease in the intake pressure caused by the execution of the intake stroke, cylinder from the intake pressure decrease amount of each cylinder issued 該検the control apparatus according to claim 1 or 2, provided with a variation calculation means for calculating the inter-cylinder variation in the inner air quantity.
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