JP2013194682A

JP2013194682A - 多気筒エンジン

Info

Publication number: JP2013194682A
Application number: JP2012065264A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takahashi; 岳志高橋; Kazuki Maetani; 一樹前谷; Mitsuhiro Hibino; 光宏日比野; Kazuhiro Yamada; 和寛山田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-09-30

Abstract

【課題】複数の気筒を有するエンジン本体と過給機と前記複数の気筒にそれぞれ燃料を供給する複数の燃料噴射装置とを備えた多気筒エンジンにおいて、前記複数の気筒間の爆発力のばらつきを抑えることのみならず、各気筒の爆発力を所定の目標値に可及的に近づける。
【解決手段】エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて決定される基準ターボ回転速度と各気筒の爆発行程毎のターボ回転速度との偏差を求め、このターボ回転速度偏差に応じた補正値によってエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて算出される複数の気筒毎への基準燃料噴射量を補正して、各気筒毎に供給すべき補正燃料噴射量を算出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の気筒を有するエンジン本体と過給機と前記複数の気筒にそれぞれ燃料を供給する複数の燃料噴射装置とを備えた多気筒エンジンに関する。

制御装置によって複数の気筒毎の燃料噴射量が制御可能とされたエンジンにおいて、前記複数の気筒の爆発行程間におけるクランク角速度のばらつきを低減するために、前記各気筒の爆発行程毎のエンジン回転速度変動を検出すると共に、前記複数の気筒のエンジン回転速度変動を平均化して平均エンジン回転速度変動を算出し、平均エンジン回転速度変動に対する前記各気筒毎のエンジン回転速度変動の偏差を算出し、エンジン運転状態によって算出される前記各気筒への基本燃料噴射量に前記偏差に応じた補正量を付加して前記各気筒毎に燃料噴射量を個別補正することが提案されている（下記特許文献１参照）。

前記特許文献１に記載のエンジンは、各気筒間のエンジン回転速度変動のばらつきを防止し得る点においては有用であるが、複数の気筒のエンジン回転速度変動の平均値（平均エンジン回転速度変動）を基準値としているため、前記複数の気筒にそれぞれ備えられる複数の燃料噴射装置自体の誤差を解消することはできない。つまり、前記複数の燃料噴射装置に製造誤差等があった場合には、前記各気筒間の爆発力のばらつきを抑えることはできるが、前記各気筒の爆発力を所定の目標値に揃えることができないおそれがあるという問題があった。

特許３５９１４２８号公報

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、複数の気筒を有するエンジン本体と過給機と前記複数の気筒にそれぞれ燃料を供給する複数の燃料噴射装置とを備えた多気筒エンジンにおいて、前記複数の気筒間の爆発力のばらつきを抑えることのみならず、各気筒の爆発力を所定の目標値に可及的に近づけ得るエンジンの提供を目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、複数の気筒を有するエンジン本体と、クランク軸の軸線回り一回転に応じて複数のパルス信号を出力すると共に少なくとも一の気筒の作動状態を示す気筒状態信号を出力するクランク角センサと、エンジン負荷を検出する負荷センサと、前記エンジン本体が吸入する空気を過給する過給機と、前記過給機の回転数を検出するターボセンサと、前記複数の気筒にそれぞれ燃料を供給する複数の燃料噴射装置と、前記複数の燃料噴射装置の作動制御を司る制御装置とを備え、前記制御装置は、前記クランク角センサからの気筒状態信号に基づき前記複数の気筒のそれぞれの爆発行程を認識する爆発行程認識手段と、前記複数の気筒の爆発行程毎のターボ回転速度を検知する気筒別ターボ回転速度検知手段と、前記クランク角センサ及び前記負荷センサからの検出信号に基づくエンジン状態を、予め記憶されているエンジン運転状態／ターボ回転速度データに適用して基準ターボ回転速度を算出する基準ターボ回転速度算出手段と、前記気筒別ターボ回転速度検知手段及び前記基準ターボ回転速度算出手段による検知結果に基づき気筒毎のターボ回転速度偏差を算出するターボ回転速度偏差算出手段と、前記クランク角センサ及び前記負荷センサからの検出信号に基づき前記複数の気筒の各々に供給すべき基準燃料噴射量を算出する基準燃料噴射量算出手段と、予め記憶されているターボ回転速度偏差に応じた補正値で前記基準燃料噴射量を補正することによって前記複数の気筒のそれぞれに供給すべき補正燃料噴射量を算出する補正燃料噴射量算出手段とを有し、前記複数の気筒毎に算出された前記補正燃料噴射量を用いて前記複数の燃料噴射装置の作動制御を行う多気筒エンジンを提供する。

好ましくは、前記過給機は、前記制御装置によって作動制御されるアクチュエータによって姿勢変化する可動ベーンを有する可変容量型とされる。前記制御装置は、前記全気筒の爆発行程を含む期間の平均ターボ回転速度を検知する平均ターボ回転速度検知手段と、基準ターボ回転速度及び平均ターボ回転速度の偏差に応じて前記アクチュエータを作動させるアクチュエータ作動手段とを有しており、前記補正燃料噴射量算出手段は、基準ターボ回転速度及び平均ターボ回転速度の偏差に応じて前記補正値を修正し、修正後の補正値で前記基準燃料噴射量を補正することによって前記補正燃料噴射量を算出する。

好ましくは、前記爆発行程認識手段は、前記クランク角センサによって検出される一又は複数の気筒の上死点信号を用いて、各気筒の爆発行程を認識する。

本発明に係る多気筒エンジンにおいては、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて決定される基準ターボ回転速度を基準値として、各気筒の爆発行程毎に前記基準ターボ回転速度に対するターボ回転速度の偏差を求め、この偏差に基づき各燃料噴射装置毎の補正値を算出し、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて算出される複数の気筒毎への基準燃料噴射量を前記補正値によって補正して前記各気筒毎に供給すべき燃料噴射量を算出する。
したがって、前記複数の気筒間の爆発力のばらつきを抑えることのみならず、前記複数の燃料噴射装置に製造誤差等があったとしても、各気筒の爆発力を所定の目標値に可及的に近づけることができる。
さらに、制御パラメータとして、エンジン回転数よりも高回転となるターボ回転数を用いているため、前記複数の燃料噴射装置の作動制御を高精度に行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る多気筒エンジンの概略構成図である。図１に示す制御装置の構成を示す概略図である。図１に示すクランク角センサの概略構成図である。図１から図３に示す制御装置による補正燃料噴射量の算出処理に関するフローチャートである。（ａ）本発明の実施の形態２に係る多気筒エンジンにおける可変容量型過給機の可変ノズルベーン全開時の概略断面図である。（ｂ）前記可変容量型過給機の可変ノズルベーン全閉時の概略断面図である。図５に示す制御装置の構成を示す概略図である。実施の形態２に係る多気筒エンジンの一燃焼サイクルにおける各気筒の爆発行程毎のターボ回転速度と、平均ターボ回転速度と、基準ターボ回転速度との関係を示した図である。図５及び図６に示す制御装置による補正燃料噴射量の算出処理に関するフローチャートである。

本発明に係る多気筒エンジンの好ましい実施の形態について添付図面を参照しつつ説明する。

［実施の形態１］
図１に、本実施の形態１に係る多気筒エンジン１の概略構成を示す。
図１に示すように、前記エンジン１は、複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４を有するエンジン本体１０と、前記エンジン本体１０が吸入する空気を過給する過給機４０と、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４にそれぞれ燃料を供給する複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４とを備えている。

本実施の形態においては、前記エンジン１は、４気筒ディーゼルエンジンであって、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を繰り返す４サイクルエンジンとされている。

前記エンジン本体１０は、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４を形成するシリンダブロック及びシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに連結された吸気マニホールド１５及び排気マニホールド１６とを有している。前記シリンダブロックには、クランク軸５が回転自在に支持されている。

前記吸気マニホールド１５には吸気ライン２０の吸入空気流れ方向下流側の端部が流体接続されており、この吸気マニホールド１５を介して前記吸気ライン２０と前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の各燃焼室１８とが連通されている。

前記排気マニホールド１６には排気ライン３０の排気ガス流れ方向上流側の端部が流体接続されており、この排気マニホールド１６を介して前記排気ライン３０と前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の各燃焼室１８とが連通されている。

前記過給機４０は、前記エンジン本体１０からの排気エネルギーを利用して吸入空気を前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の各燃焼室１８へ強制的に送り込むためのものである。
詳しくは、前記過給機４０は、前記排気ライン３０に介挿されたタービン４１、及びこのタービン４１によって駆動される状態で前記吸気ライン２０に介挿されたコンプレッサ４２を有している。

前記タービン４１は、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の各燃焼室１８から前記排気ライン３０を介して排出される排気ガスのエネルギーによって回転されるように構成されている。前記コンプレッサ４２は、前記タービン４１と共に回転するように当該タービン４１に連結軸４３を介して連結されている。

前記複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４は、それぞれ前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４に設けられている。本実施の形態においては、前記複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４は、前記エンジン１に備えられたコモンレール式燃料供給装置５０にその一部として含まれている。

詳しくは、前記コモンレール式燃料供給装置５０は、所定圧の燃料を蓄えるコモンレール５６と、前記コモンレール５６に蓄えられている燃料を前記燃焼室１８に供給する前記複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４と、燃料タンクに蓄えられた燃料を加圧して前記コモンレール５６に送る高圧ポンプ５７と、前記コモンレール５６から噴射される燃料の噴射圧を調整するための圧力調整弁５８とを有している。

前記複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４は、それぞれインジェクタ５１ａ・５２ａ・５３ａ・５４ａと、前記コモンレール５６に連通する燃料配管と、前記燃料配管に介挿された噴射量制御用電磁弁５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂとを有している。

図１に示すように、前記エンジン１は、さらに、クランク角センサ６１と、エンジン負荷を検出する負荷センサと、前記過給機４０の回転数（又は回転速度）を検出するターボセンサ６３と、前記複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４の作動制御を司る制御装置７０とを備えている。

詳しくは、前記クランク角センサ６１は、前記クランク軸５の軸線回り一回転に応じて複数のパルス信号を出力すると共に少なくとも一の気筒Ｎｏ．１（Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４）の作動状態を示す気筒状態信号を出力し、これらのパルス信号及び気筒状態信号を前記制御装置７０に入力し得るように構成されている。前記クランク角センサ６１は、前記クランク軸５に設けられている。

前記負荷センサは、本実施の形態においては、アクセル開度センサ６２とされている。前記アクセル開度センサ６２は、人為操作可能なアクセル操作レバー等のアクセル操作部材６８に設けられており、前記アクセル操作部材６８の操作量を開度として検出し、その検出信号をエンジン負荷として前記制御装置７０に入力し得るように構成されている。

なお、前記負荷センサは、本実施の形態においてはアクセル開度センサ６２とされているが、これに限定されるものではない。例えば、前記負荷センサは、エンジン負荷として吸入空気量を検出するセンサとされ得る。

前記ターボセンサ６３は、前記過給機４０の回転数を検出し、その検出信号を前記制御装置７０に入力し得るように構成されている。本実施の形態においては、前記ターボセンサ６３は、前記過給機４０のコンプレッサ４２に設けられている。

前記制御装置７０は、演算部（ＣＰＵ）と、制御プログラムや制御データ等を記憶するＲＯＭ、設定値等を電源を切っても失われない状態で保存し且つ前記設定値等が書き換え可能とされたＥＥＰＲＯＭ、及び前記演算部による演算中に生成されるデータを一時的に保持するＲＡＭ等を含む記憶部とを有している。

前記制御装置７０は、前記クランク角センサ６１から出力されるパルス信号の間隔時間を計測することによって、エンジン回転数を把握することができる。

前記制御装置７０は、前記複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４の各噴射量制御用電磁弁５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂの開閉制御を実行し得るように構成されている。前記各噴射量制御用電磁弁５１ｂ・５２ｂ・５３ｂ・５４ｂが開いている間（インジェクタ開弁期間）、前記コモンレール５６内の燃料が前記各インジェクタ５１ａ・５２ａ・５３ａ・５４ａから前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の各燃焼室１８内へ噴射される。
前記制御装置７０は、インジェクタ開弁期間と噴射圧を変更することによって、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の各燃焼室１８内への燃料噴射量を調整し得る。

ところで、複数の気筒毎の燃料噴射量が制御可能とされたエンジンにおいては、前記複数の気筒の爆発行程間におけるクランク角速度のばらつきを低減するために、前記各気筒の爆発行程毎のエンジン回転速度変動を検出すると共に、前記複数の気筒のエンジン回転速度変動を平均化して平均エンジン回転速度変動を算出し、平均エンジン回転速度変動に対する前記各気筒毎のエンジン回転速度変動の偏差を算出し、エンジン運転状態によって算出される前記各気筒への基本燃料噴射量に前記偏差に応じた補正量を付加して前記各気筒毎に燃料噴射量を個別補正するものが提案されている。

しかしながら、このエンジンは、各気筒間のエンジン回転速度変動のばらつきを防止し得る点においては有用であるが、複数の気筒のエンジン回転速度変動の平均値（平均エンジン回転速度変動）を基準値としているため、前記複数の気筒にそれぞれ備えられる複数の燃料噴射装置自体の誤差を解消することはできない。つまり、前記複数の燃料噴射装置に製造誤差等があった場合には、前記各気筒間の爆発力のばらつきを抑えることはできるが、前記各気筒の爆発力を所定の目標値に揃えることができないおそれがあるという問題があった。

この点に関し、本実施の形態に係る前記エンジン１は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて決定される基準ターボ回転速度を基準値として、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎に前記基準ターボ回転速度に対するターボ回転速度の偏差を求め、この偏差に基づき各燃料噴射装置５１・５２・５３・５４毎の補正値を算出し、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて算出される複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎への基準燃料噴射量を前記補正値によって補正して各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎に供給すべき燃料噴射量（補正燃料噴射量）を算出する。

図２に、前記制御装置７０の構成を概略的に示す。
具体的には、本実施の形態に係る前記エンジン１においては、図２に示すように、前記制御装置７０は、爆発行程認識手段７１の機能を含んで構成されている。

前記爆発行程認識手段７１は、前記クランク角センサ６１からの気筒状態信号に基づき前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４のそれぞれの爆発行程を認識するように構成されている。
本実施の形態においては、前記爆発行程認識手段７１は、前記クランク角センサ６１によって検出される一又は複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の上死点信号を気筒状態信号として用いて、各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程を認識するように構成されている。ここで、上死点とは圧縮上死点を指す。

なお、前記上死点信号とは、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４が上死点状態となるタイミングを前記爆発行程認識手段７１に認識させ得るものであればよく、例えば、上死点状態となるタイミングに出力されるパルス信号、又はこのタイミングにおけるパルス信号の欠除とされ得る。

図３に、前記クランク角センサ６１の概略構成を示す。
具体的には、図３に示すように、前記クランク軸５には、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４のうち基準となる基準気筒（本実施の形態においては前記第１気筒Ｎｏ．１）の上死点位置を示す上死点指標８１と、当該クランク軸５の周方向に等間隔に配置された複数の検出子８２とが設けられている。本実施の形態においては、前記複数の検出子８２は、前記クランク軸５に相対回転不能に外嵌された円盤状部材８３の外周部に径方向へ突出するように設けられている。前記上死点指標８１は、前記複数の検出子８２の少なくとも一つが欠落された部分とされている。

前記制御装置７０は、前記クランク角センサ６１が前記上死点指標８１を検出することによって前記基準気筒の上死点位置に対応したクランク角を検知し、このクランク角と前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の気筒数及び爆発順序とに従って、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の上死点位置に対応したクランク角を認識する。前記制御装置７０は、前記上死点指標８１を検出した時点からの前記クランク角センサ６１によって検出される前記検出子８２の数量をカウントすることによって、前記基準気筒の上死点位置を基準とした現時点のクランク角を認識し、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の上死点位置に対応したクランク角及び現時点のクランク角に基づいて上死点タイミングを把握する。

即ち、前記制御装置７０は、前記クランク角センサ６１による前記上死点指標８１の検出に基づいて基準気筒である前記第１気筒Ｎｏ．１の上死点位置を認識する。ここで、前記制御装置７０には、予め気筒数及び爆発順序（本実施の形態においては、前記第１気筒Ｎｏ．１、前記第３気筒Ｎｏ．３、前記第４気筒Ｎｏ．４、前記第２気筒Ｎｏ．２の順序で爆発すること）が記憶されており、従って、前記制御装置７０は、前記第１気筒Ｎｏ．１の上死点位置に基づき、クランク角に関する前記第２気筒Ｎｏ．２、前記第３気筒Ｎｏ．３、及び前記第４気筒Ｎｏ．４の上死点位置を認識する。

本実施の形態においては、前述の通り、前記エンジン１は４気筒の４サイクルエンジンであることから、前記エンジン１の一燃焼サイクルの間に、前記クランク軸５が２回転する。そのため、前記第３気筒Ｎｏ．３、前記第４気筒Ｎｏ．４、及び前記第２気筒Ｎｏ．２のそれぞれの上死点位置が、前記第１気筒Ｎｏ．１の上死点位置となる際のクランク角から１８０度間隔毎に順に位置することになる。
これにより、前記制御装置７０は、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の上死点タイミングを把握し、その上死点タイミングに基づいて前記各気筒Ｎｏ．１（Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４）の爆発行程を認識し得る。

なお、本実施の形態においては、前記第１気筒Ｎｏ．１の上死点を示す前記上死点指標８１を検出することによって前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の上死点タイミングを把握する構成としているが、例えば、前記上死点指標８１に加えて、前記第２、３及び４気筒Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４のそれぞれの上死点位置を示す上死点指標を前記クランク軸５に設け、これらの上死点指標を検出することによって複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の上死点タイミングを把握する構成とすることもできる。

図２に示すように、前記制御装置７０は、さらに、気筒別ターボ回転速度検知手段７２、基準ターボ回転速度算出手段７３、ターボ回転速度偏差算出手段７４、基準燃料噴射量算出手段７５及び補正燃料噴射量算出手段７６の機能を含んで構成されている。

前記気筒別ターボ回転速度検知手段７２は、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度を検知するように構成されている。つまり、前記気筒別ターボ回転速度検知手段７２は、ターボ回転速度を用いて前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程における燃焼エネルギーを個別に検知するものである。

前記気筒別ターボ回転速度検知手段７２は、前記爆発行程認識手段７１が前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の上死点タイミングに基づき爆発行程を認識したとき、爆発行程における所定タイミングの瞬時ターボ回転速度又は爆発行程における所定期間の平均ターボ回転速度を前記ターボセンサ６３からの検出信号に基づき検知し、この瞬時ターボ回転速度又は平均ターボ回転速度を前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度として検知する。

ここで、前記爆発行程における所定タイミングとは、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の上死点位置に対応したクランク角から所定量だけクランク角が変化した時点を指す。また、前記爆発行程における所定期間とは、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の上死点位置に対応したクランク角から下死点位置に対応したクランク角までの範囲においてクランク角が所定量だけ変化する期間を指す。

前記基準ターボ回転速度算出手段７３は、現在のエンジン運転状態をエンジン運転状態／ターボ回転速度データに適用して基準ターボ回転速度を算出するように構成されている。前記エンジン運転状態／ターボ回転速度データは、エンジン運転状態とターボ回転速度との関係を表すデータであり、前記制御装置７０に予め記憶されている。現在のエンジン運転状態とは、前記制御装置７０により把握されるものであり、例えば、前記制御装置７０は、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程の時点（例えば、上死点タイミング、又は前記気筒別ターボ回転速度検知手段７２が瞬時ターボ回転速度を求める所定タイミング）で、前記クランク角センサ６１からの検出信号に基づくエンジン回転数及び前記負荷センサからの検出信号に基づくエンジン負荷に基づいて現在のエンジン運転状態を把握する。

前記ターボ回転速度偏差算出手段７４は、前記気筒別ターボ回転速度検知手段７２及び前記基準ターボ回転速度算出手段７３による検知結果に基づき前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎のターボ回転速度偏差を算出するように構成されている。
ここで、前記基準ターボ回転速度算出手段７３は、前記気筒別ターボ回転速度検知手段７２により検知された前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度と、前記基準ターボ回転速度算出手段７３により算出された基準ターボ回転速度との偏差を算出し、この偏差を前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎のターボ回転速度偏差とする。

前記基準燃料噴射量算出手段７５は、前記クランク角センサ６１及び前記負荷センサからの検出信号に基づき前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の各々に供給すべき基準燃料噴射量を算出するように構成されている。
詳しくは、前記制御装置７０には、エンジン回転数及びエンジン負荷と基準燃料噴射量との関係を表す基準燃料噴射量データが予め記憶されており、前記基準燃料噴射量算出手段７５は、前記クランク角センサ６１からの検出信号に基づくエンジン回転数及び前記負荷センサからの検出信号に基づくエンジン負荷を前記基準燃料噴射量データに適用して基準燃料噴射量を算出する。

前記補正燃料噴射量算出手段７６は、予め記憶されているターボ回転速度偏差に応じた補正値で前記基準燃料噴射量を補正することによって前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４のそれぞれに次の爆発行程の際に供給すべき補正燃料噴射量を算出するように構成されている。
本実施の形態においては、前記制御装置７０には、ターボ回転速度偏差と補正値との関係を表す補正値データが予め記憶されており、前記補正燃料噴射量算出手段７６は、前記ターボ回転速度偏差算出手段７４により算出されたターボ回転速度偏差を前記補正値データに適用して補正値を算出する。

そして、前記制御装置７０は、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎に算出された前記補正燃料噴射量を用いて前記複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４の作動制御を行うように構成されている。

斯かる構成によれば、前記エンジン１の次の燃焼サイクルにおいて、前記複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４によって対応する気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の燃焼室１８内へ供給する燃料噴射量を、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎に算出された補正燃料噴射量に変更することができる。

したがって、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４間の爆発力のばらつきを抑えることのみならず、前記複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４に製造誤差等があったとしても、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発力を所定の目標値に可及的に近づけることができる。
さらに、制御パラメータとして、エンジン回転数よりも高回転となるターボ回転数を用いているため、前記複数の燃料噴射装置５１・５２・５３・５４の作動制御を高精度に行うことができる。

図４に、前記制御装置７０による補正燃料噴射量の算出処理に関するフローチャートを示す。
補正燃料噴射量の算出処理は、例えば、キー操作による前記エンジン本体１０の運転開始に伴って開始される。

まず、前記制御装置７０は、図４に示すように、ステップ１１において前記クランク角センサ６１からの気筒状態信号に基づき前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程を認識し、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４・の爆発行程毎のターボ回転速度を検知する。

次に、ステップ１２において、前記制御装置７０は、前記クランク角センサ６１からの検出信号に基づくエンジン回転数及び前記負荷センサからの検出信号に基づくエンジン負荷によって現在の運転状態を把握し、この現在の運転状態を前記エンジン運転状態／ターボ回転速度データに適用して基準ターボ回転速度を算出する。

次に、ステップ１３において、前記制御装置７０は、前記ステップ１１で検知した各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度と、前記ステップ１２で算出した基準ターボ回転速度との偏差、即ちターボ回転速度偏差を算出する。

続いて、ステップ１４において、前記制御装置７０は、前記クランク角センサ６１及び前記負荷センサからの検出信号に基づき前記エンジン１の次の燃焼サイクルで各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４に供給すべき基準燃料噴射量を算出する。
詳しくは、前記制御装置７０は、前記クランク角センサ６１からの検出信号に基づくエンジン回転数及び前記負荷センサからの検出信号に基づくエンジン負荷を前記基準燃料噴射量データに適用して基準燃料噴射量を算出する。

次に、ステップ１５において、前記制御装置７０は、前記ステップ１３で算出した各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４のターボ回転速度偏差に応じて前記各燃料噴射装置５１・５２・５３・５４毎の補正値を算出する。
ここで、前記制御装置７０は、各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４のターボ回転速度偏差を前記噴射量補正値データに適用して補正値を求める。

次に、ステップ１６において、前記制御装置７０は、前記ステップ１５において算出した補正値で前記ステップ１４において算出した基準燃料噴射量を補正することによって前記エンジン１の次の燃焼サイクルで各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４に供給すべき補正燃料噴射量を算出する。

その後、ステップ１７において、前記制御装置７０は、前記エンジン本体１０が停止されたか否かを判断し、ＹＥＳの場合には算出処理を終了し、ＮＯの場合には前記ステップ１１へ移行する。

［実施の形態２］
以下、本発明の他の実施の形態に係る多気筒エンジンについて添付図面を参照しつつ説明する。

本実施の形態に係るエンジンは、前記実施の形態１に比して、前記過給機４０及び前記制御装置７０の代わりに、可変容量型の過給機１４０及び制御装置１７０を有しており、さらに、前記過給機１４０の容量を変更させるアクチュエータ１５０を有している。

前記過給機１４０は、前記制御装置１７０によって作動制御される前記アクチュエータ１５０によって姿勢変化する可動ベーン１４６（以下、可変ノズルベーンという）を有している。

図５（ａ）に、前記過給機１４０における前記可変ノズルベーン１４６全開時の概略断面を示す。また、図５（ｂ）に、前記可変ノズルベーン１４６全閉時の概略断面を示す。
本実施の形態においては、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、前記過給機１４０は可変ノズル式とされている。

詳しくは、前記過給機１４０のタービン１４１側に可変ノズルベーン機構１４５が設けられている。前記過給機１４０は、前記可変ノズルベーン機構１４５に備えられた複数の前記可変ノズルベーン１４６の回動位置を調整することにより、図５（ａ）に示される全開状態（流通面積最大状態）から図５（ｂ）に示される全閉状態（流通面積最小状態）に至るまでノズル開口面積を変更可能に構成されている。即ち、前記過給機１４０は、前記可変ノズルベーン１４６の開度が全開状態となる場合に最大となり、全閉状態となる場合に最少となるように容量変更可能に構成されている。したがって、前記可変ノズルベーン１４６の開度変更（前記過給機１４０の容量変更）によって、過給機回転数を制御し、前記エンジンの過給圧を変更することができる。例えば、排気流量が変わらない状態で、前記可変ノズルベーン１４６を全開状態から閉じ方向へ回動させることによって、過給機回転数を高めて、過給圧を上昇させることができる。

前記アクチュエータ１５０は、本実施の形態においては、図示しないリンク機構を介して前記可変ノズルベーン機構１４５の可変ノズルベーン１４６と作動連結されている（図５（ａ）及び（ｂ）参照）。したがって、前記アクチュエータ１５０を作動させることによって、前記可変ノズルベーン１４６の開度を調整することができ、これにより、前記過給機１４０の容量を変更させることができる。

前記制御装置１７０は、前記アクチュエータ１５０への作動指令値を制御信号として出力することによって、前記アクチュエータ１５０を作動させることができる。前記アクチュエータ１５０は前記制御装置１７０からの作動指令値に応じた分だけ作動し、前記アクチュエータ１５０の作動（作動指令値）に対応して前記可変ノズルベーン１４６の開度が変更される。例えば、前記可変ノズルベーン１４６は、作動指令値が０％であれば全閉状態となり、作動指令値が１００％であれば全開状態となる。

図６に、前記制御装置１７０の構成を概略的に示す。
図６に示すように、前記制御装置１７０は、爆発行程認識手段７１、気筒別ターボ回転速度検知手段７２、基準ターボ回転速度算出手段７３、ターボ回転速度偏差算出手段７４、基準燃料噴射量算出手段７５及び補正燃料噴射量算出手段７６に加えて、平均ターボ回転速度検知手段１７７及びアクチュエータ作動手段１７８の機能を含んで構成されている。

前記平均ターボ回転速度検知手段１７７は、全気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程を含む期間の平均ターボ回転速度を検知する。
本実施の形態においては、前記平均ターボ回転速度検知手段１７７は、前記エンジンの一燃焼サイクルにおいて前記全気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度を検知し、これらのターボ回転速度の平均値を平均ターボ回転速度として検知する。

図７に、前記エンジンの一燃焼サイクルにおける前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度と、平均ターボ回転速度と、基準ターボ回転速度との関係を示す。
例えば、図７に示すように、前記エンジンの一燃焼サイクルにおいて、前記複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度をそれぞれＲ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４とした場合、前記平均ターボ回転速度検知手段１７７により検知された平均ターボ回転数は図７の破線で示されるＶとなる。仮に、前記基準ターボ回転速度算出手段７３により算出された基準ターボ回転速度を図７の一点鎖線で示されるＢとすると、基準ターボ回転速度Ｂと平均ターボ回転速度Ｖとの偏差はΔＤで表される。

前記アクチュエータ作動手段１７８は、基準ターボ回転速度Ｂ及び平均ターボ回転速度Ｖの偏差ΔＤに応じて前記アクチュエータ１５０を作動させる。
詳しくは、例えば、前記過給機１４０に前記可変ノズルベーン１４６の開度を検出する開度センサ（図示せず）が設けられ、前記制御装置１７０に前記可変ノズルベーン１４６の開度変化量とターボ回転速度の増減比率との関係を示す第１データ、及び前記可変ノズルベーン１４６の開度と前記アクチュエータ１５０への作動指令値との関係を示す第２データが予め記憶される。
前記アクチュエータ作動手段１７８は、平均ターボ回転速度Ｖを基準ターボ回転速度Ｂと一致させるためには前記可変ノズルベーン１４６の開度をどれだけ変化させればよいかを算出する。具体的には、まず、前記アクチュエータ作動手段１７８は、平均ターボ回転速度Ｖに対する基準ターボ回転速度Ｂの割合に基づいてターボ回転速度の増減比率を算出する。次に、前記アクチュエータ作動手段１７８は、算出されたターボ回転速度の増減比率を前記第１データに適用して前記可変ノズルベーン１４６の変化させるべき開度量を算出する。
そして、前記アクチュエータ作動手段１７８は、この変化させるべき開度量と前記開度センサからの検出信号に基づく前記可変ノズルベーン１４６の実測開度とに基づいて前記可変ノズルベーン１４６の目標開度を算出する。前記アクチュエータ作動手段１７８は、前記可変ノズルベーン１４６の目標開度を前記第２データに適用して前記アクチュエータ１５０への作動指令値を算出する。その後、前記アクチュエータ作動手段１７８は、前記エンジンの次の燃料サイクルが開始される前に、算出された作動指令値を前記アクチュエータ１５０に出力する。

このように前記アクチュエータ１５０を作動させることによって前記過給機１４０の容量を変更すれば、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４への燃料噴射量を個別に変更することなく、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度と基準ターボ回転速度Ｂとの偏差を一括して減少させることができる。

この点について図７を参照しつつ詳細に説明する。
前記過給機１４０の容量変更後には、前記第１気筒Ｎｏ．１の爆発行程毎のターボ回転速度は、基準ターボ回転速度Ｂ及び平均ターボ回転速度Ｖの偏差ΔＤ分だけ変化して、ターボ回転速度Ｒ１からターボ回転速度Ｒ１´（＝Ｒ１＋ΔＤ）となる。これにより、基準ターボ回転速度Ｂに対する前記第１気筒Ｎｏ．１の爆発行程毎のターボ回転速度の偏差は、偏差ΔＢ１（基準ターボ回転速度Ｂとターボ回転速度Ｒ１との偏差）から偏差ΔＡ１（基準ターボ回転速度Ｂとターボ回転速度Ｒ１´との偏差）に減少する。
同様に、前記第２、３及び４気筒Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４も、それぞれ偏差ΔＤ分だけ変化して、ターボ回転速度Ｒ２´・Ｒ３´・Ｒ４´となる。これにより、基準ターボ回転速度Ｂに対する前記第２、３及び４気筒Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度の偏差は、それぞれ偏差ΔＢ２・ΔＢ３・ΔＢ４（基準ターボ回転速度Ｂと各ターボ回転速度Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４との偏差）から偏差ΔＡ２・ΔＡ３・ΔＡ４（基準ターボ回転速度と各ターボ回転速度Ｒ２´・Ｒ３´・Ｒ４´との偏差）に減少する。
したがって、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４への基準燃料噴射量に対する補正量を少なくできるので、迅速に前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度を所定の目標値に一致させることができる。

続いて、前記偏差ΔＡ１〜４に応じた基準燃料噴射量の補正について説明する。
本実施の形態においても、前記実施の形態１のように、まず前記アクチュエータ１５０の作動前に、前記気筒別ターボ回転速度検知手段７２によって前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度を算出すると共に、前記基準ターボ回転速度算出手段７３によって基準ターボ回転速度を算出し、前記ターボ回転速度偏差算出手段７４によって算出されたターボ回転速度及び基準ターボ回転速度に基づき前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎のターボ回転速度偏差ΔＢ１〜４を算出する。そして、前記補正燃料噴射量算出手段７６によって前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎にターボ回転速度偏差ΔＢ１〜４に応じた補正値を算出する。

ここで、本実施の形態においては、前述の通り、前記アクチュエータ１５０を作動させて、前記過給機１４０の容量を変更する。したがって、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎に求めた補正値をそのまま用いて基準燃料噴射量を補正して、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４に供給すべき補正燃料噴射量を算出することができない。

この点を考慮して、本実施の形態においては、前記補正燃料噴射量算出手段７６は、先に求めた各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎の補正値を修正する。そして、前記補正燃料噴射量算出手段７６は、修正後の補正値で基準燃料噴射量を補正することによって前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４に供給すべき補正燃料噴射量を算出する。

斯かる構成によれば、前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４に供給すべき補正燃料噴射量が基準燃料噴射量に近づくので、補正量が少なくて済み、迅速に前記各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程毎のターボ回転速度を所定の目標値に一致させることができる。

図８に、前記制御装置１７０による補正燃料噴射量の算出処理に関するフローチャートを示す。
なお、図中、図４におけるステップと同一ステップには同一符号を付している。

即ち、本実施の形態においては、図８に示すように、前記制御装置１７０は、ステップ１３において各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４のターボ回転速度偏差を算出する。その後、前記制御装置１７０は、ステップ１５へ移行する。

前記ステップ１５において、前記制御装置１７０は、前記ステップ１３で算出した各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４のターボ回転速度偏差に応じて各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の補正値を算出する。

次に、ステップ２１において、前記制御装置１７０は、前記エンジン１の一燃焼サイクルが終了したか否かを判定する。即ち、前記制御装置１７０は、複数の気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４・Ｎｏ．２の爆発行程が順に１回行われたか否かを判定する。
前記制御装置１７０は、前記ステップ２１においてＮＯの場合にはステップ１１へ移行し、前記ステップ２１においてＹＥＳの場合にはステップ２２へ移行する。

前記ステップ２２において、前記制御装置１７０は、前記クランク角センサ６１及び前記負荷センサからの検出信号に基づき次の燃焼サイクルで各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４に供給すべき基準燃料噴射量を算出する。

次に、ステップ２３において、前記制御装置１７０は、前記クランク角センサ６１及び前記負荷センサからの検出信号に基づくエンジン状態を、予め記憶されているエンジン運転状態／ターボ回転速度データに適用して基準ターボ回転速度を算出する。

次に、ステップ２４において、前記制御装置１７０は、前記全気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の爆発行程を含む期間の平均ターボ回転速度を検知する。
本実施の形態においては、前記制御装置１７０は、前記ステップ１１で検知した各気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４毎のターボ回転速度の平均値を平均ターボ回転速度として検知する。

次に、ステップ２５において、前記制御装置１７０は、前記ステップ２３で算出した基準ターボ回転速度及び前記ステップ２４で検知した平均ターボ回転速度の偏差を算出する。

続いて、ステップ２６において、前記制御装置１７０は、前記ステップ１５において算出した補正値を修正する。
ここで、前記制御装置１７０は、基準ターボ回転速度及び平均ターボ回転速度の偏差を前記修正値データに適用して修正値を決定し、この修正値を用いて補正値を修正する。

次に、前記ステップ２７において、前記制御装置１７０は、前記ステップ２６で算出した修正後の補正値を用いて前記ステップ２２で算出した基準燃料噴射量を補正することによって前記全気筒Ｎｏ．１・Ｎｏ．２・Ｎｏ．３・Ｎｏ．４の補正燃料噴射量を算出する。その後、前記制御装置１７０は、ステップ１７へ移行する。

１エンジン
５クランク軸
１０エンジン本体
４０過給機
６１クランク角センサ
６２アクセル開度センサ（負荷センサ）
６３ターボセンサ
７０制御装置
７１爆発行程認識手段
７２気筒別ターボ回転速度検知手段
７３基準ターボ回転速度算出手段
７４ターボ回転速度偏差算出手段
７５基準燃料噴射量算出手段
７６補正燃料噴射量算出手段
１４０過給機
１４６可変ノズルベーン（可動ベーン）
１５０アクチュエータ
１７０制御装置
１７７平均ターボ回転速度検知手段
１７８アクチュエータ作動手段

Claims

複数の気筒を有するエンジン本体と、クランク軸の軸線回り一回転に応じて複数のパルス信号を出力すると共に少なくとも一の気筒の作動状態を示す気筒状態信号を出力するクランク角センサと、エンジン負荷を検出する負荷センサと、前記エンジン本体が吸入する空気を過給する過給機と、前記過給機の回転数を検出するターボセンサと、前記複数の気筒にそれぞれ燃料を供給する複数の燃料噴射装置と、前記複数の燃料噴射装置の作動制御を司る制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記クランク角センサからの気筒状態信号に基づき前記複数の気筒のそれぞれの爆発行程を認識する爆発行程認識手段と、
前記複数の気筒の爆発行程毎のターボ回転速度を検知する気筒別ターボ回転速度検知手段と、
前記クランク角センサ及び前記負荷センサからの検出信号に基づくエンジン状態を、予め記憶されているエンジン運転状態／ターボ回転速度データに適用して基準ターボ回転速度を算出する基準ターボ回転速度算出手段と、
前記気筒別ターボ回転速度検知手段及び前記基準ターボ回転速度算出手段による検知結果に基づき気筒毎のターボ回転速度偏差を算出するターボ回転速度偏差算出手段と、
前記クランク角センサ及び前記負荷センサからの検出信号に基づき前記複数の気筒の各々に供給すべき基準燃料噴射量を算出する基準燃料噴射量算出手段と、
予め記憶されているターボ回転速度偏差に応じた補正値で前記基準燃料噴射量を補正することによって前記複数の気筒のそれぞれに供給すべき補正燃料噴射量を算出する補正燃料噴射量算出手段とを有し、
前記複数の気筒毎に算出された前記補正燃料噴射量を用いて前記複数の燃料噴射装置の作動制御を行うことを特徴とする多気筒エンジン。
前記過給機は、前記制御装置によって作動制御されるアクチュエータによって姿勢変化する可動ベーンを有する可変容量型とされ、
前記制御装置は、前記全気筒の爆発行程を含む期間の平均ターボ回転速度を検知する平均ターボ回転速度検知手段と、基準ターボ回転速度及び平均ターボ回転速度の偏差に応じて前記アクチュエータを作動させるアクチュエータ作動手段とを有しており、
前記補正燃料噴射量算出手段は、基準ターボ回転速度及び平均ターボ回転速度の偏差に応じて前記補正値を修正し、修正後の補正値で前記基準燃料噴射量を補正することによって前記補正燃料噴射量を算出することを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジン。
前記爆発行程認識手段は、前記クランク角センサによって検出される一又は複数の気筒の上死点信号を用いて、各気筒の爆発行程を認識することを特徴とする請求項１又は２に記載の多気筒エンジン。