JP2009209904A

JP2009209904A - 可変動弁エンジンの制御装置

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Publication number: JP2009209904A
Application number: JP2008056779A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Kamata; 忍釜田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-06
Filing date: 2008-03-06
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2028-03-06
Also published as: JP4957590B2

Abstract

【課題】気筒毎の吸入空気量にばらつきが生じた場合に、ノッキング等の燃焼状態の悪化を回避しながらばらつきを解消する。
【解決手段】複数の気筒のうち吸入空気量及び機械圧縮比に関してばらつきのある気筒を特定し、この特定した気筒における吸入空気量のばらつき量を気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒとして演算するとともに、この気筒における機械圧縮比のばらつき量を気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐとして演算する。算出した吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきＵａｉｒ，Ｕｃｍｐに応じ、可変動弁装置又は点火プラグに対する制御指令を出力し、特定した気筒における吸気弁のバルブタイミングを変更するか又は点火プラグによる点火時期を変更する。
【選択図】図９

Description

本発明は、可変動弁エンジンの制御装置に関し、詳細には、気筒毎の吸入空気量にばらつきが生じた場合に、良好な燃焼状態を維持しながらこのばらつきを解消して、トルク変動を抑制する技術に関する。

吸気弁のバルブタイミングが可変に構成された可変動弁エンジンにおいて、気筒毎の吸入空気量にばらつきが生じた場合に、このばらつきが生じた気筒について吸気弁のリフト量を変化させることにより、気筒間における吸入空気量のばらつきを解消するという技術が存在する（特許文献１）。
特開２００７−１３２１８７号公報（段落番号０００４〜０００７）

しかしながら、吸入空気量に加え、気筒毎の機械圧縮比にばらつきが生じた場合は、吸入空気量のばらつきに対して単に吸気弁のリフト量を変化させたとすると、実際の圧縮比が高くなり過ぎることによりノッキングが発生したり、又は実際の圧縮比が低くなり過ぎることにより熱効率が低下して、燃料消費量が増大するという問題がある。

本発明は、気筒毎の吸入空気量にばらつきが生じた場合に、この吸入空気量のばらつきに加えて気筒毎の機械圧縮比のばらつきを考慮した制御により、ノッキング等の燃焼状態の悪化を回避しながらばらつきを解消することを目的とする。

本発明は、複数の気筒を備える可変動弁エンジンの制御装置を提供するものであり、本発明においては、前記複数の気筒のうち吸入空気量及び機械圧縮比に関してばらつきのある気筒を特定し、この特定した気筒における吸入空気量のばらつき量を気筒別吸入空気量ばらつきとして演算するとともに、この気筒における機械圧縮比のばらつき量を気筒別機械圧縮比ばらつきとして演算する。そして、算出した吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきに応じ、可変動弁装置又は点火プラグに対する制御指令を出力し、特定した気筒における吸気弁のバルブタイミングを変更するか又は点火プラグによる点火時期を変更する。

本発明によれば、気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきに応じた制御指令を出力し、これらのばらつきに応じて吸気弁のバルブタイミング又は点火プラグによる点火時期を変更することとしたので、実際の圧縮比が高くなり過ぎることによるノッキングの発生や、実際の圧縮比が低くなり過ぎることによる熱効率の低下を回避しながらばらつきを解消し、トルク変動を抑制することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置を備える可変動弁エンジンの構成を示している。

本実施形態では、可変動弁エンジンの制御装置としての機能を、後述するエンジンコントロールユニット１０１に兼ね備えさせている。
エンジン１の本体（シリンダ）は、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２を載置するとともに、このシリンダブロック１１に対し、シリンダヘッド１２を図示しないヘッドボルトにより固定して構成される。シリンダブロック１１には、ピストン１３が上下に往復自在に挿入されており、このピストン１３の冠面とシリンダヘッド１２の下面とに挟まれた空間として燃焼室１４が形成される。シリンダヘッド１２には、燃焼室１４に連通させて吸気及び排気のための各ポート（吸気ポート、排気ポート）１５，１６が形成されており、吸気ポート１５には、吸気弁１７が、排気ポート１６には、排気弁１８が夫々設置されている。吸気弁１７は、図示しない弁スプリングにより閉方向に付勢されるとともに、吸気動弁装置１９により開方向に駆動されることで、吸気ポート１５を開閉する。排気弁１８は、図示しない弁スプリングにより閉方向に付勢されるとともに、排気動弁装置２０により開方向に駆動されることで、排気ポート１６を開閉する。本実施形態では、吸気弁１７のバルブタイミングを可変とする一方、排気弁１８のバルブタイミングを一定としており、吸気動弁装置１９として吸気弁１７の作動角及びリフト量を連続的に変更可能に構成された可変型の動弁装置（ＶＥＬ：ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＶａｒｉａｂｌｅＥｖｅｎｔａｎｄＬｉｆｔ）を採用することで、吸気弁１７の閉時期を変更可能としている。また、本実施形態では、エンジン１の機械圧縮比を変化させるための可変機構（ＶＣＲ：ＶａｒｉａｂｌｅＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＲａｔｉｏ）を採用している。図２は、この可変圧縮比機構の構成を示している。本実施形態に係る可変圧縮比機構は、アクチュエータ２５によりコントロールシャフト２６を回転させ、コントロールシャフト２６と第１のリンク２７との連結部ｃの位置を変化させることで、第２のリンク２８の姿勢が変化し、これにより上死点におけるピストン１３の位置が変化して、上死点及び下死点におけるピストン１３の位置により定められるエンジン１の機械圧縮比が変化するものである。以上に加え、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１５内に噴孔が位置するように燃料噴射弁２１が設置されるとともに、燃焼室１４の上部略中央にプラグギャップが位置するように点火プラグ２２が設置されている。

このような構成のエンジン１において、図示しないエアクリーナを介して吸入された空気は、燃料噴射弁２１により吸気ポート１５内に噴射された燃料とともに、吸気弁１７の開期間中に吸気ポート１５を介して燃焼室１４に導入される。エンジン１の運転状態に応じた所定の時期に点火プラグ２２が作動し、燃焼室１４内に形成された均質な混合気に対して点火が行われ、燃焼が生じる。燃焼後の排気は、排気弁１８の開期間中に排気ポート１６を介して排気通路に排出され、図示しない排気処理装置により浄化された後、大気中に放出される。

吸気動弁装置１９、燃料噴射弁２１及び点火プラグ２２、ならびに可変圧縮比機構のアクチュエータ２５の動作は、マイクロコンピュータを備える電子制御ユニットとして構成されるエンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という。）１０１からの指令信号により制御される。ＥＣＵ１０１には、エンジン１の運転条件を示す信号として、運転者によるアクセルペダルの操作量（以下「アクセル操作量」という。）を検出するためのアクセルセンサ１５１からの信号、ならびにクランク角センサ１５２からの単位クランク角毎及び基準クランク角毎の信号が入力されるほか、エンジン冷却水の温度を検出するための温度センサ１５３からの信号、筒内圧力を検出するための圧力センサ１５４からの信号及び可変圧縮比機構のコントロールシャフト２６の回転角を検出するための角度センサ１５５からの信号等が入力される。本実施形態において、筒内圧力センサ１５４は、ノックレベルセンサとしての機能を兼ねるものである。

次に、本実施形態に係るＥＣＵ１０１の動作について、フローチャートにより説明する。
図３は、本実施形態に係るエンジン制御の基本ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、始動完了後の通常運転時において、ＥＣＵ１０１により所定の時間毎に実行される。

Ｓ１０１では、図４に示すフローチャートに従って気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒを演算する。
Ｓ１０２では、図６に示すフローチャートに従って気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐを演算する。

Ｓ１０３では、図９に示すフローチャートに従って制御対象を選択する。本実施形態では、Ｓ１０１，１０２で算出した吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきの符号の組み合わせに応じて吸気弁１７の作動角（以下「吸気作動角」という。）θｉｖと点火プラグ２２による点火時期Ｔｉｇとの間で制御対象を選択する。

Ｓ１０４では、図１０〜１２に示すフローチャートに従って制御対象の補正制御量ｄθｉｖ又はｄＴｉｇを演算する。
Ｓ１０５では、吸気動弁装置１９又は点火プラグ２２に対し、補正制御量に応じた制御指令を出力して、吸気作動角θｉｖ又は点火時期Ｔｉｇを変更する。

図４は、気筒別吸入空気量ばらつき演算ルーチンのフローチャートである。このルーチンにより、気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒが算出される。
Ｓ２０１では、エンジン１の運転状態としてアクセル操作量ＡＰＯを読み込む。

Ｓ２０２では、読み込んだアクセル操作量ＡＰＯに応じた目標吸入空気量を気筒数ｎ（本実施形態では、４）で除算することにより、１気筒当たりの目標吸入空気量ｔＱａｉｒを算出する。

Ｓ２０３では、算出した目標吸入空気量Ｑａｉｒに基づいて吸気作動角θｉｖ及び吸気弁１７の作動中心角ＣＮＴを算出する。
Ｓ２０４では、算出した吸気作動角θｉｖ及び作動中心角ＣＮＴ、ならびにエンジン回転数ＮＥに基づいて１気筒当たりの実際の吸入空気量（以下「気筒別実吸入空気量」という。）Ｑａｉｒを算出する。気筒別実吸入空気量Ｑａｉｒの算出は、工場出荷時等に確認されたリフト特性（又は吸入空気量）の、気筒毎のばらつきを反映のうえ、図５に示す傾向を持たせて気筒別に予め設定されたマップからの検索により行う。この図５のマップにおいて、気筒別実吸入空気量Ｑａｉｒは、概して吸気作動角θｉｖが大きいときほど、作動中心角ＣＮＴが大きいときほど大きな値に設定されている。ＥＣＵ１０１は、気筒別実吸入空気量Ｑａｉｒのマップをエンジン回転数ＮＥ毎に有しており、実際のエンジン回転数ＮＥに対応するマップを選択して、気筒別実吸入空気量Ｑａｉｒを算出する。本実施形態では、工場出荷時等に事前に確認された気筒毎のばらつきを反映させて気筒別実吸入空気量Ｑａｉｒを算出したが、気筒別実吸入空気量Ｑａｉｒとしてセンサ等により検出される実際の吸入空気量を用いてもよい。

Ｓ２０５では、以上のようにして算出した目標吸入空気量ｔＱａｉｒから気筒別実吸入空気量Ｑａｉｒを減算して、気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒ（＝ｔＱａｉｒ−Ｑａｉｒ）を算出する。

図６は、気筒別機械圧縮比ばらつき演算ルーチンのフローチャートである。このルーチンにより、気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐが算出される。
Ｓ３０１では、エンジン１の運転状態としてアクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数ＮＥを読み込む。

Ｓ３０２では、読み込んだアクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて目標圧縮比ｔＲｃｍｐを算出する。
Ｓ３０３では、アクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて各気筒の実際の機械圧縮比（以下「気筒別実機械圧縮比」という。）Ｒｃｍｐを算出する。気筒別実機械圧縮比Ｒｃｍｐの算出は、アクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数ＮＥに対応させて割り付けたマップ（図７）からの検索によりコントロールシャフト２６の回転角Ａｓｆｔを算出するとともに、算出した回転角Ａｓｆｔを、工場出荷時等に確認された機械圧縮比の、気筒毎のばらつきを反映のうえ、実際の機械圧縮比Ｒｃｍｐに換算することにより行う。図８は、コントロールシャフト２６の回転角Ａｓｆｔと機械圧縮比Ｒｃｍｐとの関係を示しており、機械圧縮比Ｒｃｍｐへの換算のため、テーブルデータとして（気筒毎のばらつきを反映させて）気筒毎に予め作成され、ＥＣＵ１０１に記憶される。気筒別実機械圧縮比Ｒｃｍｐは、エンジン回転数ＮＥが低く、かつエンジン１に対する要求トルク（アクセル操作量ＡＰＯ）が高い低回転高負荷域で小さな値に設定される。なお、可変圧縮比機構を備えておらず、機械圧縮比が一定である場合は、目標圧縮比ｔＲｃｍｐに設計上の機械圧縮比を設定するとともに、気筒別実機械圧縮比Ｒｃｍｐに生産時等に実測により得られる機械圧縮比を設定する。気筒別実機械圧縮比Ｒｃｍｐにエンジン１の運転状態に応じたばらつきが生じる場合は、気筒別実機械圧縮比Ｒｃｍｐの演算にエンジン１の運転状態が反映されるとよい。本実施形態では、工場出荷時等に事前に確認された気筒毎のばらつきを反映させて気筒別実機械圧縮比Ｒｃｍｐを算出したが、気筒別実機械圧縮比Ｒｃｍｐとしてセンサ等により検出される実際の機械圧縮比を用いてもよい。

Ｓ３０４では、以上のようにして算出した目標圧縮比ｔＲｃｍｐから気筒別実機械圧縮比Ｒｃｍｐを減算して、気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐ（＝ｔＲｃｍｐ−Ｒｃｍｐ）を算出する。

図９は、制御対象選択ルーチンのフローチャートである。このルーチンにより、吸気弁１７の作動角（吸気作動角）θｉｖと点火プラグ２２による点火時期Ｔｉｇとの間で制御対象が切り換えられる。

Ｓ４０１では、気筒番号を示す変数ｉを１に設定する。
Ｓ４０２では、ｉ番気筒の気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒを読み込む。
Ｓ４０３では、ｉ番気筒の気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐを読み込む。

Ｓ４０４では、ｉ番気筒の吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきＵａｉｒ，Ｕｃｍｐの符号が一致しているか否かを判定する。一致している場合は、Ｓ４０５へ進み、一致していない場合は、Ｓ４０６へ進む。

Ｓ４０５では、制御対象として吸気弁１７のバルブタイミング（吸気作動角θｉｖ）を選択し、制御対象判別フラグＦを１に設定する。
Ｓ４０６では、制御対象として点火プラグ２２による点火時期Ｔｉｇを選択し、制御対象判別フラグＦを２に設定する。

Ｓ４０７では、変数ｉが気筒数ｎ（＝４）に達しているか否かを判定する。ｎに達しているときは、このルーチンをリターンし、達していないときは、Ｓ４０８へ進む。
Ｓ４０８では、変数ｉに１を加算してＳ４０２へ戻り、Ｓ４０２〜４０７の処理を繰り返す。

図１０は、補正制御量演算ルーチンのフローチャートである。このルーチン、ならびに後述する吸気作動角補正ルーチン及び点火時期補正ルーチンにより、制御対象の補正制御量ｄθｉｖ又はｄＴｉｇが演算される。

Ｓ５０１では、気筒番号を示す変数ｉを１に設定する。
Ｓ５０２では、制御対象判別フラグＦが１であるか否かを判定する。１であるときは、Ｓ５０３へ進み、１でないときは、Ｓ５０４へ進む。

Ｓ５０３では、図１１に示すフローチャートに従ってｉ番気筒の吸気作動角θｉｖを補正する。
Ｓ５０４では、制御対象判別フラグＦが２であるか否かを判定する。２であるときは、Ｓ５０５へ進み、２でないときは、Ｓ５０６へ進む。

Ｓ５０５では、図１２に示すフローチャートに従ってｉ番気筒の点火時期Ｔｉｇを補正する。
Ｓ５０６では、変数ｉが気筒数ｎに達しているか否かを判定する。ｎに達しているときは、このルーチンのリターンし、達していないときは、Ｓ５０７へ進む。

Ｓ５０７では、変数ｉに１を加算してＳ５０２へ戻り、Ｓ５０２〜５０６の処理を繰り返す。
図１１は、吸気作動角補正ルーチンのフローチャートであり、本実施形態において、このルーチンは、図１０に示す補正制御量演算ルーチン（Ｓ５０３）のサブルーチンとして実行される。

Ｓ６０１では、吸気作動角θｉｖを読み込む。
Ｓ６０２では、読み込んだ吸気作動角θｉｖに基づいて、ｉ番気筒の気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐ分だけその気筒の実圧縮比を補正し得る吸気作動角θｉｖの補正量（以下「作動角補正量」という。）ｄθｉｖを演算する。吸気作動角θｉｖを吸気弁１７の閉時期ＩＶＣに換算すれば、補正後の閉時期ＩＶＣ２は、補正前の閉時期ＩＶＣ１、ならびに気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐ、燃焼室１４の容積Ｖｆ及びシリンダボアの内径φｃに基づいて下式（１）により算出することができる。ＥＣＵ１０１は、吸気弁１７の閉時期を算出したＩＶＣ２とするための作動角補正量ｄθｉｖを算出する。なお、下式（１）において、ｆ（ＩＶＣ）は、吸気弁１７の閉時期ＩＶＣに対するピストン位置の関数である。

ｆ（ＩＶＣ２）＝ｆ（ＩＶＣ１）＋Ｖｆ×Ｕｃｍｐ／（π×（φｃ／２）^２）・・・（１）
Ｓ６０３では、算出した作動角補正量ｄθｉｖを吸気作動角θｉｖに加算することにより吸気作動角θｉｖを補正して、吸気弁１７のバルブタイミングを変更する。

θｉｖ＝θｉｖ＋ｄθｉｖ・・・（２）
図１２は、点火時期補正ルーチンのフローチャートであり、本実施形態において、このルーチンは、図１０に示す補正制御量演算ルーチン（Ｓ５０５）のサブルーチンとして実行される。

Ｓ７０１では、ｉ番気筒のノックレベルＬｋｎｃを読み込む。ノックレベルＬｋｎｃは、筒内圧力センサ１５４からの出力に基づいて算出することができる。
Ｓ７０２では、読み込んだノックレベルＬｋｎｃが所定の値Ｌ１以上であるか否かを判定する。所定の値Ｌ以上であるときは、Ｓ７０３へ進み、所定の値Ｌ１よりも小さいときは、Ｓ７０４へ進む。

Ｓ７０３では、点火時期Ｔｉｇを所定の値ΔＴだけ遅角させる。
Ｓ７０４では、ノックレベルＬｋｎｃが所定の値Ｌ１よりも小さいか否かを判定する。所定の値Ｌ１より小さいときは、Ｓ７０５へ進み、所定の値Ｌ１以上であるときは、このルーチンをリターンする。

Ｓ７０５では、点火時期Ｔｉｇを所定の値ΔＴだけ進角させる。
本実施形態においては、図９に示すフローチャートのＳ４０１，４０７及び４０８の処理により「気筒特定手段」としての機能が、図４に示すフローチャート全体の処理及び図９に示すフローチャートのＳ４０２の処理により「吸入空気量ばらつき演算手段」としての機能が、図６に示すフローチャート全体の処理及び図９に示すフローチャートのＳ４０３の処理により「機械圧縮比ばらつき演算手段」としての機能が、図９に示すフローチャートのＳ４０４〜４０６の処理により「制御指令出力手段」としての機能が、図１２に示すフローチャートのＳ７０１の処理により「ノックレベル検出手段」としての機能が実現される。

本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
本実施形態では、気筒毎の吸入空気量にばらつきが生じた場合に、気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒ及び気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐを算出し、算出した各気筒別ばらつきの符合（正、負）の組み合わせに応じて吸気弁１７のバルブタイミング（吸気作動角θｉｖ）又は点火プラグ２２による点火時期Ｔｉｇを変更することとしたので、単に吸入空気量に生じたばらつきのみを考慮する場合と比較して、実際の圧縮比が高くなり過ぎることによるノッキングの発生や、実際の圧縮比が低くなり過ぎることによる熱効率の低下を回避しながらばらつきを解消することができる。

図１５〜１８は、本実施形態に係るエンジン制御を実行するＥＣＵ１０１の動作を示すタイムチャートである。各図において、実線Ａは、吸入空気量及び機械圧縮比にばらつきが生じた気筒を示し、二点鎖線Ｂは、これらのばらつきが生じていないか、又は実線Ａで示す気筒よりも生じたばらつきが小さい他の気筒を示している。

図１５は、気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒ及び気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐがともに負である場合のものである。この場合は、制御対象として吸気作動角θｉｖを選択し、吸気弁１７の閉時期を進角させる（又は吸気作動角θｉｖを減少させる）ことで、ノッキングを抑制し、トルク変動を低減することができる。

図１６は、気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒ及び気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐがともに正である場合のものである。この場合は、制御対象としての吸気作動角θｉｖを増大させ、吸気弁１７の閉時期を遅角させることによりばらつきを解消し、熱効率を改善することができる。

図１７は、気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒが正、気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐが負である場合のものである。この場合は、制御対象として点火プラグ２２による点火時期Ｔｉｇを選択し、ノックレベルＬｋｎｃが低ノックレベルとなるように（換言すれば、トレースノックの状態となるように）、ノックレベルＬｋｎｃに応じて点火時期Ｔｉｇを変化させることで、ノッキングの悪化を回避しながらトルク変動を抑制することができる。なお、図１７において、点線Ｃは、吸気弁１７のバルブタイミングの変更により吸入空気量のばらつきを解消しようとした場合の比較例を示している。この比較例では、吸入空気量の増大に伴う実圧縮比の過度な増大によりノッキングが悪化するとともに（時刻ｔ１）、このノッキングを抑制するための点火時期の遅角によりトルク変動が却って増大している。

図１８は、気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒが負、気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐが正である場合のものである。この場合も、制御対象として点火プラグ２２による点火時期Ｔｉｇを選択し、ノックレベルＬｋｎｃに応じて点火時期Ｔｉｇを変化させて、トレースノックの状態となるようにすることで、熱効率を改善することができる。なお、吸入空気量のばらつきを吸気弁１７のバルブタイミングの変更により解消しようとした場合（点線Ｃ）は、吸入空気量の減少に伴う実圧縮比の過度な低下により、熱効率を低下させ、燃料消費量を増大させてしまう。

以下、本発明の他の実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る気筒別ばらつき調整ルーチンのフローチャートである。本実施形態に係るエンジン制御は、図３に示す基本ルーチンに従って行うことができ、この図１３に示す気筒別ばらつき調整ルーチンと図６に示すルーチンとで、本実施形態に係る制御対象選択ルーチンを構成する。

Ｓ８０１では、エンジン１の運転状態としてアクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数ＮＥを読み込む。
Ｓ８０２では、読み込んだアクセル操作量ＡＰＯ等により図１４に示すマップを参照して、エンジン１の運転状態が属する領域（低圧縮比基準域Ａ又は高圧縮比基準域Ｂ）を判定する。低圧縮比基準域Ａに属するときは、Ｓ８０３へ進み、高圧縮比基準域Ｂに属するときは、Ｓ８０４へ進む。

Ｓ８０３では、基準気筒として、気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐが最も小さいｘ番気筒を特定する。
Ｓ８０４では、基準気筒として、気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐが最も大きいｘ番気筒を特定する。

Ｓ８０５では、気筒番号を示す変数ｉを１に設定する。
Ｓ８０６では、ｉ番気筒の気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒ（ｉ）を読み込む。
Ｓ８０７では、ｉ番気筒の気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐ（ｉ）を読み込む。

Ｓ８０８では、ｉ番気筒の気筒別ばらつきＵ（ｉ）からｘ番気筒の気筒別ばらつきＵ（ｘ）を減算し、減算後の値を新たにＵ（ｉ）とすることで、ｉ番気筒の気筒別ばらつきＵ（ｉ）を、ｘ番気筒を基準とした気筒別ばらつきに換算する。

Ｕａｉｒ（ｉ）＝Ｕａｉｒ（ｉ）−Ｕａｉｒ（ｘ）・・・（３ａ）
Ｕｃｍｐ（ｉ）＝Ｕｃｍｐ（ｉ）−Ｕｃｍｐ（ｘ）・・・（３ｂ）
Ｓ８０９では、変数ｉが気筒数ｎ（本実施形態では、４）に達しているか否かを判定する。ｎに達しているときは、このルーチンをリターンし、達していないときは、Ｓ８１０へ進む。

Ｓ８１０では、変数ｉに１を加算してＳ８０６へ戻り、Ｓ８０６〜８０９の処理を繰り返す。
以後、換算後の気筒別吸入空気量ばらつきＵａｉｒ及び気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐに基づいて図９〜１２に示すフローチャートに従って制御対象を選択し、補正制御量を演算する。

本実施形態においては、図１３に示すフローチャートのＳ８０２〜８０４の処理により「基準気筒選択手段」としての機能が、図１３に示すフローチャートのＳ８０６，８０８の処理及び図４に示すフローチャート全体の処理により「吸入空気量ばらつき演算手段」としての機能が、図１３に示すフローチャートのＳ８０７，８０８及び図６に示すフローチャート全体の処理により「機械圧縮比ばらつき演算手段」としての機能が実現される。

本実施形態によれば、第１の実施形態により得られる上記の効果に加え、ノッキングの生じ易い傾向にある低回転高負荷側の領域（「第１の領域」に相当する。）において、気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐが最も小さい気筒を基準とすることで、ばらつきが生じた気筒の実圧縮比を低下させ、ノッキングを確実に回避することができる。また、それ以外の領域（「第２の領域」に相当する。）において、気筒別機械圧縮比ばらつきＵｃｍｐが最も大きい気筒を基準とすることで、ばらつきが生じた気筒の実圧縮比を増大させ、熱効率を改善することができる。

なお、高圧縮比基準域Ｂにおいて、バルブタイミングの変更により吸入空気量が増大し、実圧縮比が過度に増大した気筒については、点火時期を遅角させることによりトルク変動を抑制する。

本発明の第１の実施形態に係る可変動弁エンジンの構成同上実施形態に係る可変動弁エンジンに備わる可変圧縮比機構の構成エンジン制御の基本ルーチンのフローチャート気筒別吸入空気量ばらつき演算ルーチンのフローチャート可変動弁装置の作動状態（吸気作動角、作動中心角）と吸入空気量との関係気筒別機械圧縮比ばらつき演算ルーチンのフローチャートエンジンの運転状態（アクセル操作量、エンジン回転数）とコントロールシャフトの回転角との関係コントロールシャフトの回転角と機械圧縮比との関係制御対象選択ルーチンのフローチャート補正制御量演算ルーチンのフローチャート作動角補正量演算ルーチンのフローチャート点火時期補正量演算ルーチンのフローチャート気筒別ばらつき調整ルーチンのフローチャート基準気筒特定用の演算マップ気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきがともに負である場合の制御の内容を示すタイムチャート気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきがともに正である場合の制御の内容を示すタイムチャート気筒別吸入空気量ばらつきが正、気筒別機械圧縮比ばらつきが負である場合の制御の内容を示すタイムチャート気筒別吸入空気量ばらつきが負、気筒別機械圧縮比ばらつきが正である場合の制御の内容を示すタイムチャート

符号の説明

１…可変動弁エンジン（エンジン）、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…ピストン、１４…燃焼室、１５…吸気ポート、１６…排気ポート、１７…吸気弁、１８…排気弁、１９…吸気動弁装置、２０…排気動弁装置、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、１０１…エンジンコントロールユニット、１５１…アクセルセンサ、１５２…クランク角センサ、１５３…冷却水温度センサ、１５４…筒内圧力センサ、１５５…コントロールシャフト回転角センサ、２５…アクチュエータ、２６…コントロールシャフト、２７…第１のリンク、２８…第２のリンク。

Claims

複数の気筒を備える可変動弁エンジンの制御装置であって、
前記複数の気筒のうち吸入空気量及び機械圧縮比に関してばらつきのある気筒を特定する気筒特定手段と、
前記気筒特定手段により特定した気筒における吸入空気量のばらつき量を気筒別吸入空気量ばらつきとして演算する吸入空気量ばらつき演算手段と、
前記特定した気筒における機械圧縮比のばらつき量を気筒別機械圧縮比ばらつきとして演算する機械圧縮比ばらつき演算手段と、
前記吸入空気量ばらつき演算手段及び機械圧縮比ばらつき演算手段により算出した吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきに応じ、前記特定した気筒における吸気弁のバルブタイミング又は点火プラグによる点火時期を変更するための制御指令を出力する制御指令出力手段と、を含んで構成される可変動弁エンジンの制御装置。
前記制御指令出力手段は、前記算出した気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきの符合の組み合わせに応じ、前記特定した気筒における吸気弁のバルブタイミングを変更するか又は点火プラグによる点火時期を変更するための制御指令を選択的に出力する請求項１に記載の可変動弁エンジンの制御装置。
前記制御指令出力手段は、吸入空気量が多い側にばらついた場合又は機械圧縮比が高い側にばらついた場合の吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきの符合を夫々正としたときに、前記算出した気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきの符合が一致する場合に、前記特定した気筒における吸気弁のバルブタイミングの変更によりこれらのばらつきを減少させる請求項２に記載の可変動弁エンジンの制御装置。
前記制御指令出力手段は、吸入空気量が多い側にばらついた場合又は機械圧縮比が高い側にばらついた場合の吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきの符合を夫々正としたときに、前記算出した気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきの符合が相違する場合に、前記特定した気筒における点火時期の変更によりこれらのばらつきを減少させる請求項２又は３に記載の可変動弁エンジンの制御装置。
前記制御指令出力手段は、ノッキングの大きさを示すノックレベルを検出するノックレベル検出手段を備え、吸入空気量が多い側にばらついた場合又は機械圧縮比が高い側にばらついた場合の吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきの符合を夫々正としたときに、前記算出した気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきの符合が相違する場合に、前記特定した気筒における点火時期を前記ノックレベル検出手段により検出したノックレベルに応じて進角又は遅角させる請求項２又は３に記載の可変動弁エンジンの制御装置。
前記吸気弁のバルブタイミング又は点火プラグによる点火時期に関する基準とする、エンジンの運転状態に応じた気筒を基準気筒として特定する基準気筒特定手段を更に含んで構成され、
前記吸入空気量ばらつき演算手段は、前記特定した気筒の前記基準気筒特定手段により特定した基準気筒に対する吸入空気量のばらつき量として、前記気筒別吸入空気量ばらつきを演算し、
前記機械圧縮比ばらつき演算手段は、前記特定した気筒の前記基準気筒特定手段により特定した基準気筒に対する機械圧縮比のばらつき量として、前記気筒別機械圧縮比ばらつきを演算する請求項１〜５のいずれかに記載の可変動弁エンジンの制御装置。
前記基準気筒特定手段は、エンジンの運転状態が低回転高負荷側の領域として予め設定された第１の領域にある場合に、気筒別機械圧縮比ばらつきが最も小さい気筒を前記基準気筒として特定する一方、エンジンの運転状態が前記第１の領域以外の領域として予め設定された第２の領域にある場合に、気筒別機械圧縮比ばらつきが最も大きい気筒を前記基準気筒として特定する請求項６に記載の可変動弁エンジンの制御装置。
前記吸入空気量ばらつき演算手段は、エンジンの実際の吸入空気量の、目標吸入空気量に対するばらつき量として前記気筒別吸入空気量ばらつきを演算するものであり、前記実際の吸入空気量を、吸気弁のバルブタイミングを変更するための可変動弁装置の作動状態及びエンジンの運転状態に対応させて予め設定された値として演算する請求項１〜７のいずれかに記載の可変動弁エンジンの制御装置。
前記機械圧縮比ばらつき演算手段は、エンジンの実際の機械圧縮比の、目標機械圧縮比に対するばらつき量として前記気筒別機械圧縮比ばらつきを演算するものであり、前記実際の機械圧縮比を、エンジンの運転状態に対応させて予め設定された値として演算するか又は実際の機械圧縮比を検出可能に配設された圧縮比センサからの出力に基づいて検出する請求項１〜８のいずれかに記載の可変動弁エンジンの制御装置。
複数の気筒のうち吸入空気量及び機械圧縮比に関してばらつきのある気筒を特定し、
特定した気筒における吸入空気量の基準吸入空気量に対するばらつきを気筒別吸入空気量ばらつきとして演算し、
特定した気筒における機械圧縮比の基準機械圧縮比に対するばらつきを気筒別機械圧縮比ばらつきとして演算し、
算出した吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきの符合の組み合わせに応じ、特定した気筒における吸気弁のバルブタイミングを変更して前記ばらつきを減少させるか、又はノックレベルが所定の低ノックレベルを維持するように、特定した気筒における点火時期を変更する可変動弁エンジンの制御方法。