JP3085079B2 - 希薄燃焼内燃機関を搭載した車両における悪路判定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所要の運転条件下では
理論空燃比よりも希薄側空燃比での希薄燃焼運転を行な
う希薄燃焼式内燃機関（エンジン）に用いて好適な、希
薄燃焼内燃機関を搭載した車両における悪路判定方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、所要の運転条件下では理論空燃比
（ストイキオ）よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄
燃焼運転を行なう希薄燃焼式内燃機関（所謂リーンバー
ンエンジン）が提供されている。このようなリーンバー
ンエンジンでは、希薄燃焼運転（リーンバーン運転）時
は、ＮＯｘ排出量低減のため空燃比を極力大きく（つま
り、混合気が極力希薄になるように）設定しており、そ
の空燃比の値は、混合気が安定した燃焼を行ないうる限
界（リーン限界）近くに設定されている。

【０００３】そして、このようなリーンバーン運転を行
なうことにより、ＮＯｘ排出を抑え燃費を大幅に向上さ
せることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、リーンバー
ン運転を行なうため、制御装置により燃焼状態を制御す
ることが行なわれている。そして、この制御の手法とし
ては、クランク軸の角加速度からエンジントルクを推定
し、この推定を、変化する瞬時値を用いて瞬間ごとに行
ない、エンジントルクの確率・統計的性質を考慮して、
所定の期間ごとに安定した確実な制御を行なうことが考
えられている。

【０００５】また、図１４に示すように、エンジンにお
ける燃焼変動は、各気筒間でばらつきがあり、このばら
つきは、インジェクタや吸気管形状、バルブタイミング
等のずれによる空燃比ばらつきにより発生する。このた
め、リーンバーン運転では、最も燃焼変動の大きい気筒
の空燃比に対応するように燃焼状態を制御している。

【０００６】ところで、このような制御手段をそなえた
車両が悪路を走行した場合、エンジン回転変動に悪路の
影響が発生し、回転変動が燃焼悪化によるものであるか
どうかの識別が困難になる可能性がある。すなわち、悪
路走行により回転変動が大きくなると、制御系は過濃側
（リッチ側）に過剰補正され、ＮＯｘ排出量を増加させ
る可能性がある。

【０００７】逆に悪路走行により回転変動が小さくなる
と、制御系は希薄側（リーン側）へ補正され、ドライバ
ビリティの低下を招来する可能性がある。本発明は、こ
のような課題に鑑み創案されたもので、リーンバーン運
転時に、車両が悪路を走行する場合であっても、エンジ
ンの回転変動が、悪路走行あるいは燃焼悪化のいずれに
よるものであるかを確実に識別判定できるようにした、
希薄燃焼内燃機関を搭載した車両における悪路判定方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の希薄燃焼
内燃機関を搭載した車両における悪路判定方法は、多気
筒内燃機関に駆動される回転軸の角加速度を各気筒の特
定行程ごとに検出し、該検出結果に基づく上記内燃機関
の理論空燃比より希薄側空燃比での運転で生じる燃焼悪
化にともなった回転変動に相関する変動データを各気筒
ごとに算出し、各気筒ごとの上記変動データに基づき気
筒ごとに燃焼良否を判定して、希薄燃焼限界空燃比近傍
での運転中の内燃機関の空燃比を燃焼良好の場合にリー
ン側へ燃焼悪化の場合にリッチ側へとそれぞれ微小に変
化させるための空燃比変更データを気筒ごとに検出し、
該検出結果に基づき該内燃機関を希薄燃焼限界近傍で運
転するものにおいて、上記内燃機関の希薄燃焼限界空燃
比近傍での運転中に複数の気筒において燃焼悪化を示す
上記変動データが検出されるとともに、上記内燃機関の
希薄燃焼限界空燃比近傍での運転中に少なくとも一つの
気筒における空燃比変更データが継続して空燃比のリッ
チ側への変更を促すものであることを最少条件として、
上記内燃機関を搭載した車両が悪路走行中であると判定
又は推定することを特徴としている。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【作用】請求項１記載の希薄燃焼内燃機関を搭載した車
両における悪路判定方法では、多気筒内燃機関に駆動さ
れる回転軸の角加速度が各気筒の特定行程ごとに検出さ
れ、該検出結果に基づいた内燃機関の理論空燃比より希
薄側空燃比での運転で生じる燃焼悪化にともなった回転
変動に相関する変動データが各気筒ごとに算出され、各
気筒ごとの変動データに基づき気筒ごとに燃焼良否が判
定されて、希薄燃焼限界空燃比近傍での運転中の内燃機
関の空燃比を燃焼良好の場合にリーン側へ燃焼悪化の場
合にリッチ側へとそれぞれ微小に変化させるための空燃
比変更データが気筒ごとに検出され、該検出結果に基づ
いた該内燃機関の希薄燃焼限界近傍での運転が行なわれ
る。そして、内燃機関の希薄燃焼限界空燃比近傍での運
転中に複数の気筒において燃焼悪化を示す変動データが
検出されるとともに、内燃機関の希薄燃焼限界空燃比近
傍での運転中に少なくとも一つの気筒における空燃比変
更データが継続して空燃比のリッチ側への変更を促すも
のであることを最少条件として、内燃機関を搭載した車
両が悪路走行中であると判定又は推定することが行なわ
れる。

【００２６】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
の希薄燃焼内燃機関を搭載した車両における悪路判定方
法について説明すると、図１は本方法を実施するための
装置の制御ブロック図、図２は本装置を有するエンジン
システムの全体構成図、図３は本装置を有するエンジン
システムの制御系を示すハードブロック図、図４〜７は
本装置の動作を説明するためのフローチャート、図８は
本装置の動作を説明するための波形図，図９は本装置の
動作を説明するための補正特性マップ、図１０は本装置
の動作を説明するための摸式的グラフ、図１１は本装置
の動作を説明するための摸式的グラフ、図１２は本装置
の動作を説明するための正規化特性マップ、図１３は本
装置における回転変動検出部を示す摸式的斜視図であ
る。

【００２７】さて、本装置を装備する自動車用のエンジ
ンは、所要の運転条件下では理論空燃比（ストイキオ）
よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄燃焼運転（リー
ンバーン運転）を行なうリーンバーンエンジンとして構
成されているが、このエンジンシステムは、図２に示す
ようになる。すなわち、この図２において、エンジン
（内燃機関）１は、その燃焼室２に通じる吸気通路３お
よび排気通路４を有しており、吸気通路３と燃焼室２と
は吸気弁５によって連通制御されるとともに、排気通路
４と燃焼室２とは排気弁６によって連通制御されるよう
になっている。

【００２８】また、吸気通路３には、その上流側から順
に、エアクリーナ７，スロットル弁８および電磁式燃料
噴射弁（インジェクタ）９が設けられており、排気通路
４には、その上流側から順に、三元触媒１０および図示
しないマフラ（消音器）が設けられている。なお、イン
ジェクタ９は、エンジン１の各気筒毎に設けられてい
る。また、吸気通路３には、サージタンク３ａが設けら
れている。

【００２９】また、三元触媒１０は、ストイキオ運転状
態で、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化するもので、公知のも
のである。さらに、スロットル弁８は、ワイヤケーブル
を介してアクセルペダル（図示せず）に連結されてお
り、このアクセルペダルの踏込み量に応じて開度を調整
されるようになっている。

【００３０】また、吸気通路３には、スロットル弁８を
バイパスする第１バイパス通路１１Ａが設けられ、この
第１バイパス通路１１Ａには、ＩＳＣ弁として機能する
ステッパモータ弁（以下、ＳＴＭ弁という）１２が介装
されている。なお、この第１バイパス通路１１Ａには、
エンジン冷却水温に応じて開度が調整されるワックスタ
イプのファーストアイドルエアバルブ１３も設けられて
おり、ＳＴＭ弁１２に併設されている。

【００３１】ここで、ＳＴＭ弁１２は、第１バイパス通
路１１Ａ中に形成された弁座部に当接しうる弁体１２ａ
と、この弁体位置を調整するためのステッパモータ（Ｉ
ＳＣ用アクチュエータ）１２ｂと、弁体を弁座部に押圧
する方向（第１バイパス通路１１Ａを塞ぐ方向）へ付勢
するバネ１２ｃとから構成されている。そして、ステッ
パモータ１２ｂにより、弁座部に対する弁体１２ａの位
置の段階的な調整（ステップ数による調整）を行なうこ
とで、弁座部と弁体１２ａとの開度つまりＳＴＭ弁１２
の開度が調整されるようになっている。

【００３２】従って、このＳＴＭ弁１２の開度を後述す
るコントローラとしての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２
５にて制御することにより、運転者によるアクセルペダ
ルの操作とは関係なく、第１バイパス通路１１Ａを通し
て吸気をエンジン１に供給することができ、その開度を
変えることでスロットルバイパス吸気量を調整すること
ができるようになっている。

【００３３】なお、ＩＳＣ用アクチュエータとしては、
ステッパモータ１２ｂの代わりに、ＤＣモータを用いて
もよい。さらに、吸気通路３には、スロットル弁８をバ
イパスする第２バイパス通路１１Ｂが設けられ、この第
２バイパス通路１１Ｂには、エアバイパス弁１４が介装
されている。

【００３４】ここで、このエアバイパス弁１４は、第２
バイパス通路１１Ｂ中に形成された弁座部に当接しうる
弁体１４ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフ
ラム式アクチュエータ１４ｂとから構成されており、ダ
イアフラム式アクチュエータ１４ｂのダイアフラム室に
は、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロッ
ト通路１４１が設けられており、このパイロット通路１
４１に、エアバイパス弁制御用電磁弁１４２が介装され
ている。

【００３５】従って、このエアバイパス弁制御用電磁弁
１４２の開度を後述するＥＣＵ２５にて制御することに
より、この場合も、運転者によるアクセルペダルの操作
とは関係なく、第２バイパス通路１１Ｂを通して吸気を
エンジン１に供給することができ、その開度を変えるこ
とでスロットルバイパス吸気量を調整することができる
ようになっている。なお、このエアバイパス弁制御用電
磁弁１４２は、リーンバーン運転時には開状態にされ、
それ以外で閉状態にされるのが基本動作である。

【００３６】また、排気通路４と吸気通路３との間に
は、排気を吸気系へ戻す排気再循環通路（ＥＧＲ通路）
８０が介装されていて、このＥＧＲ通路８０には、ＥＧ
Ｒ弁８１が介装されている。ここで、このＥＧＲ弁８１
は、ＥＧＲ通路８０中に形成された弁座部に当接しうる
弁体８１ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフ
ラム式アクチュエータ８１ｂとから構成されており、ダ
イアフラム式アクチュエータ８１ｂのダイアフラム室に
は、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロッ
ト通路８２が設けられており、このパイロット通路８２
に、ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３が介装されている。

【００３７】従って、このＥＧＲ弁制御用電磁弁８３の
開度を後述するＥＣＵ２５にて制御することにより、Ｅ
ＧＲ通路８０を通して、排気を吸気系へ戻すことができ
るようになっている。なお、図２において、１５は燃料
圧調節器で、この燃料圧調節器１５は、吸気通路３中の
負圧を受けて動作し、図示しないフュエルポンプからフ
ュエルタンクへ戻る燃料量を調節することにより、イン
ジェクタ９から噴射される燃料圧を調節するようになっ
ている。

【００３８】また、このエンジンシステムを制御するた
めに、種々のセンサが設けられている。まず、図２に示
すように、エアクリーナ７を通過した吸気が吸気通路３
内に流入する部分には、吸入空気量をカルマン渦情報か
ら検出するエアフローセンサ（吸気量センサ）１７やエ
ンジン１への吸入空気の温度を検出する吸気温センサ１
８，大気圧を検出する大気圧センサ１９がそなえられて
いる。

【００３９】また、吸気通路３におけるスロットル弁８
の配設部分には、スロットル弁８の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルポジションセンサ２０のほ
かに、アイドルスイッチ２１がそなえられている。さら
に、排気通路４側には、排気ガス中の酸素濃度（Ｏ₂ 濃
度）を検出する酸素濃度センサ（以下、単に「Ｏ₂ セン
サ」という）２２がそなえられるほか、その他のセンサ
として、エンジン１用の冷却水の温度を検出する水温セ
ンサ２３や、図３に示すクランク角度を検出するクラン
ク角センサ２４（このクランク角センサ２４はエンジン
回転数Ｎｅを検出する回転数センサとしての機能も兼ね
ている）や車速センサ３０などがそなえられている。

【００４０】そして、これらのセンサやスイッチからの
検出信号は、図３に示すようなＥＣＵ２５へ入力される
ようになっている。また、変速検出手段２３１が設けら
れ、ＥＣＵ２５に検出信号が入力されるようになってい
る。変速検出手段２３１は、変速制御用コンピュータか
らＥＬＣ通信によりシフト段が変更されたことを検知す
ることで検出信号を得られるように構成されている。

【００４１】ここで、このＥＣＵ２５のハードウェア構
成は、図３に示すようになるが、このＥＣＵ２５は、そ
の主要部としてＣＰＵ（演算装置）２６をそなえたコン
ピュータとして構成されており、ＣＰＵ２６には、吸気
温センサ１８，大気圧センサ１９，スロットルポジショ
ンセンサ２０，Ｏ₂ センサ２２，水温センサ２３等から
の検出信号が、入力インタフェース２８およびアナログ
／ディジタルコンバータ２９を介して入力されるように
なっている。

【００４２】また、ＣＰＵ２６には、エアフローセンサ
１７，アイドルスイッチ２１，クランク角センサ２４，
車速センサ３０，気筒判別センサ２３０，変速検出手段
２３１等からの検出信号が、入力インタフェース３５を
介して直接入力されるようになっている。さらに、ＣＰ
Ｕ２６は、バスラインを介して、プログラムデータや固
定値データのほか各種データを記憶するＲＯＭ（記憶手
段）３６や更新して順次書き替えられるＲＡＭ３７との
間でデータの授受を行なうようになっている。

【００４３】また、ＣＰＵ２６による演算の結果、ＥＣ
Ｕ２５からは、エンジン１の運転状態を制御するための
信号、例えば、燃料噴射制御信号，点火時期制御信号，
ＩＳＣ制御信号，バイパスエア制御信号，ＥＧＲ制御信
号等の各種制御信号が出力されるようになっている。こ
こで、燃料噴射制御（空燃比制御）信号は、ＣＰＵ２６
から噴射ドライバ３９を介して、インジェクタ９を駆動
させるためのインジェクタソレノイド９ａ（正確にはイ
ンジェクタソレノイド９ａ用のトランジスタ）へ出力さ
れるようになっており、点火時期制御信号は、ＣＰＵ２
６から点火ドライバ４０を介して、パワートランジスタ
４１へ出力され、このパワートランジスタ４１から点火
コイル４２を介しディストリビュータ４３により各点火
プラグ１６に順次火花を発生させるようになっている。

【００４４】また、ＩＳＣ制御信号は、ＣＰＵ２６から
ＩＳＣドライバ４４を介して、ステッパモータ１２ｂへ
出力され、バイパスエア制御信号は、ＣＰＵ２６からバ
イパスエア用ドライバ４５を介して、エアバイパス弁制
御用電磁弁１４２のソレノイド１４２ａへ出力されるよ
うになっている。さらに、ＥＧＲ制御信号は、ＣＰＵ２
６からＥＧＲドライバ４６を介して、ＥＲＧ弁制御用電
磁弁８３のソレノイド８３ａへ出力されるようになって
いる。

【００４５】ところで、今、燃料噴射制御（空燃比制
御）に着目すると、この燃料噴射制御（インジェクタ駆
動時間制御）のために、ＥＣＵ２５は、図１に示すよう
に、回転変動検出手段１０１、変動データ算出手段１０
２、空燃比変更データ検出手段１０４、角加速度検出手
段１０７、悪路走行判定手段２０２、検査空燃比運転手
段２０３、悪路用希薄空燃比運転手段２０４、悪路走行
終了判定手段２０５、回転変動収束状態検出手段２０６
の機能をそなえている。

【００４６】また、ＥＣＵ２５は、図５のフローチャー
トに沿う動作を行なう回転変動状態判定ロジックＡ、図
６のフローチャートに沿う動作を行なう悪路対応モード
ロジックＢ、図７のフローチャートに沿う動作を行なう
回転変動制御モードロジックＣをそなえている。さら
に、ＥＣＵ２５は、、図示省略の燃焼状態制御手段，燃
焼変動調整要素，平滑化手段，閾値更新手段および失火
判定基準値の機能をそなえている。

【００４７】ここで、燃焼変動調整要素は、燃焼状態制
御手段からの制御信号により燃料噴射パルス幅Ｔｉｎｊ
を所望の状態に調整して、実現すべき空燃比のリーンバ
ーン運転を行なうもので、インジェクタ９が燃焼変動調
整要素として機能する。なお、燃料噴射パルス幅Ｔｉｎ
ｊは次式で表される。 Ｔｉｎｊ（ｊ）＝ＴＢ・ＫＡＣ（ｊ）・Ｋ・ＫＡＦＬ＋
Ｔｄ この式におけるＴＢは、インジェクタ９の基本駆動時間
であり、エアフローセンサ１７からの吸入空気量Ａ情報
とクランク角センサ（エンジン回転数センサ）２４から
のエンジン回転数Ｎ情報とからエンジン１回転あたりの
吸入空気量Ａ／Ｎ情報を求め、この情報に基づき基本駆
動時間ＴＢを決定するようになっている。

【００４８】また、ＫＡＦＬはリーン化補正係数で、マ
ップに記憶された特性からエンジンの運転状態に対応し
て決定され、運転状態に応じて空燃比をリーンまたはス
トイキオにすることができるようになっている。そし
て、ＫＡＣ（ｊ）は、後述のように、燃焼変動に対応し
た燃焼状態制御を行なうための補正係数である。

【００４９】さらに、エンジン冷却水温，吸気温，大気
圧等に応じた補正係数Ｋが設定され、デッドタイム（無
効時間）Ｔｄにより、バッテリ電圧に応じて駆動時間が
補正されるように構成されている。また、リーンバーン
運転は、所定の条件が成立したと、リーン運転条件判定
手段において判定された場合に行なわれるように構成さ
れている。

【００５０】これにより、このＥＣＵ２５は、所要の運
転条件下では理論空燃比よりも希薄側空燃比となるよう
に空燃比を制御する空燃比制御手段の機能を有している
ことになる。ところで、本燃焼状態制御装置は、エンジ
ンに駆動される回転軸（クランク軸）の角加速度を検出
する角加速度検出手段１０７をそなえており、角加速度
検出手段１０７は次のように構成されている。

【００５１】すなわち、図１３に示すように、角加速度
検出手段１０７は、クランク角センサ２４、気筒判別セ
ンサ２３０およびコントローラとしてのＥＣＵ２５を主
要要素としてそなえており、クランク角センサ２４は、
エンジンのクランク軸２０１と一体に回転する回転部材
２２１をそなえている。回転部材２２１の周縁には、半
径方向へ突出する第１，第２および第３のベーン２２１
Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃが形成されており、このベーン
２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃに対し両面から対向する
ように装備された検出部２２２が、回転部材２２１の回
動に伴うベーン２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃの通過
を、光学的にもしくは電磁気的に検出し、対応するパル
ス出力を行なうように構成されている。

【００５２】そして、ベーン２２１Ａ，２２１Ｂ，２２
１Ｃは、各々が一定角度のクランク軸回転角度に対応す
る周方向長さをそなえており、所定角度間隔ごとに周方
向に離隔して配設されている。すなわち、隣合うベーン
の対向縁は相互に１２０度の角度間隔をもって配設され
ている。

【００５３】ところで、気筒判別センサ２３０は、図示
しないカムシャフトに固着されており、クランク軸２０
１が２回転してカムシャフトが１回転する間に、カムシ
ャフトが１つの気筒に対応する特定の回転位置をとるご
とに、パルス出力を発生するようになっている。そし
て、点火動作が気筒番号順に行なわれる６気筒エンジン
に搭載される本実施例の装置は、例えば、第３ベーン２
２１Ｃの端縁（前端２２１Ｃ′または後端）が検出部２
２２を通過したときに、第１気筒グループをなす第１気
筒および第４気筒のいずれか一方（好ましくは、当該一
方の気筒での主に膨張行程）に対応する第１クランク軸
回転角度領域にクランク軸が突入するとともに、第１ベ
ーン２２１Ａの端縁が検出部２２２を通過したときに、
クランク軸が第１回転角度領域から離脱するようになっ
ている。

【００５４】同様に、第１ベーン２２１Ａの端縁の通過
時に、第２気筒グループを構成する第２および第５気筒
のいずれか一方に対応する第２クランク軸回転角度領域
に突入し、ついで、第２ベーン２２１Ｂの端縁の通過時
に同領域からの離脱が行なわれるようになっている。さ
らに、第２ベーン２２１Ｂの端縁の通過時に、第３気筒
グループを構成する第３および第６気筒のいずれか一方
に対応する第３クランク軸回転角度領域に突入し、つい
で、第３ベーン２２１Ｃの端縁の通過時に同領域からの
離脱が行なわれるようになっている。

【００５５】そして、第１気筒と第４気筒との識別、第
２気筒と第５気筒との識別および第３気筒と第６気筒と
の識別は、気筒判別センサ２３０の出力に基づいて行な
われるように構成されている。このような構成により、
角加速度の検出は次のように行なわれる。すなわち、エ
ンジン運転中、ＥＣＵ２５はクランク角センサ２４から
のパルス出力と気筒判別センサ２３０の検出信号とを逐
次入力され、演算を周期的に繰り返し実行する。

【００５６】また、ＥＣＵ２５は、クランク角センサ２
４からのパルス出力が、気筒判別センサ２３０からのパ
ルス出力の入力時点以降に順次入力したもののうちの何
番目のものであるかを判別する。これにより、入力され
たクランク角センサ２４からのパルス出力が、何番目の
気筒に対応するものであるかを識別され、好ましくは、
主に膨張行程（出力行程：BTDC75°）を現時点で実行中
の気筒が識別気筒として識別される。

【００５７】そして、ＥＣＵ２５は、クランク角センサ
２４からのパルス入力に応じて、識別気筒グループｍ
（ｍは１，２または３）に対応するクランク軸回転角度
領域への突入を判別すると、周期計測用タイマ（図示
略）をスタートさせる。ついで、クランク角センサ２２
０から次のパルス出力を入力すると、ＥＣＵ２５は、識
別気筒グループｍに対応するクランク軸回転角度領域か
らの離脱を判別し、周期計測用タイマの計時動作を停止
させて計時結果を読み取る。

【００５８】この計時結果は、識別気筒グループｍに対
応するクランク軸回転角度領域への突入時点から当該領
域からの離脱時点までの時間間隔ＴＮ（ｎ）、すなわ
ち、識別気筒グループに対応する２つの所定クランク角
によって定まる周期ＴＮ（ｎ）を表している。ここで、
周期ＴＮ（ｎ）における添字ｎは、当該周期が識別気筒
におけるｎ回目（今回）の点火動作に対応することを表
す。

【００５９】また、周期ＴＮ（ｎ）は、６気筒エンジン
では識別気筒グループの１２０度クランク角間周期（隣
合う気筒における運転状態BTDC75°相互の時間間隔）に
なり、より一般的には、Ｎ気筒エンジンでの（７２０／
Ｎ）度クランク角間周期になる。なお、今回の識別気筒
に対応するクランク軸回転角度領域からの離脱を表す上
記パルス出力は、次の識別気筒に対応するクランク軸回
転角度領域への突入をも表す。

【００６０】したがって、このパルス出力に応じて、次
の識別気筒についての気筒識別ステップが実行されると
ともに、当該次の識別気筒に係る周期計測を開始すべ
く、周期計測用タイマがリスタートされる。このような
動作により、ＥＣＵ２５は１２０度クランク間周期ＴＮ
（ｎ）を検出するが、＃１気筒から＃６気筒に至る一連
の状態を図示すると、図８に示すようになり、１２０度
クランク間周期は、ＴＮ（ｎ−５）からＴＮ（ｎ）で表
される。これらの検出値を用いて当該周期におけるクラ
ンク軸の角加速度ＡＣＣ（ｎ）を次式により算出する。

【００６１】ＡＣＣ（ｎ）＝1/TN(n) ・｛KL(m)/TN(n)-
KL(m-1)/TN(n-1) ｝ ここで、KL(m) はセグメント補正値であり、今回の識別
気筒に関連して、ベーン製造上および取り付け上のベー
ン角度間隔のばらつきによる周期測定誤差を除去するた
めの補正を行なうべく、ＥＣＵ２５により次式でセグメ
ント補正値ＫＬ（ｍ）が算出される。

【００６２】 KL(m)= ｛KL(m-3)*(1-XMFDKFG)+KR(n)*(XMFDKFD) ｝ ただし、XMFDKFG はセグメント補正値ゲインを示してい
る。また、 KL(m)におけるm は対応する気筒グループご
とに設定されるもので、気筒グループ＃１，＃４に対し
ｍ＝１，気筒グループ＃２，＃５に対しｍ＝２，気筒グ
ループ＃３，＃６に対しｍ＝３がそれぞれ対応し、図８
に示すように KL(1)〜 KL(3)が繰り返される。

【００６３】そして、KL(m-1) におけるｍ−１は、対応
するｍの直前のものを意味しているため、 KL(m)＝ KL
(1)のときKL(m-1) ＝KL(3), KL(m)＝ KL(2)のときKL(m-
1) ＝KL(1), KL(m)＝ KL(3)のときKL(m-1) ＝KL(2) を
示している。さらに、上式におけるKL(m-3) は、同一気
筒グループにおける前の回の KL(m)を示しており、＃４
気筒の演算時におけるKL(m-3) は前の＃１気筒における
KL(1)が用いられ、＃1 気筒の演算時におけるKL(m-3)
は前の＃４気筒における KL(1)が用いられる。＃５気筒
の演算時におけるKL(m-3) は前の＃２気筒における KL
(2)が用いられ、＃２気筒の演算時におけるKL(m-3) は
前の＃５気筒における KL(2)が用いられる。＃６気筒の
演算時におけるKL(m-3) は前の＃３気筒におけるKL(3)
が用いられ、＃３気筒の演算時におけるKL(m-3) は前の
＃６気筒におけるKL(3)が用いられる。

【００６４】一方、上式におけるKR(n) は次式で求めら
れる。 KR(n) ＝3 ・TN(n) ／｛TN(n) ＋TN(n-1) ＋TN(n-2) ｝ これは、２回前の計測時間TN(n-2) から今回の計測時間
TN(n) までの平均計測時間に対応した計測値であり、セ
グメント補正値ＫＬ（ｍ）の算出に際し、KR(n) に対し
て、セグメント補正値ゲインXMFDKFG による一次フィル
タ処理が前述の式を用いて行なわれる。

【００６５】ところで、本実施例の、希薄燃焼内燃機関
を搭載した車両における悪路判定方法を実現すべく、エ
ンジンの燃焼状態制御装置は、角加速度検出手段１０７
の検出信号を用いて角加速度の変動値を検出する回転変
動検出手段１０１をそなえている。そして、回転変動検
出手段１０１の演算は、検出された角速度を平滑化手段
により平滑化した平滑値と、角加速度検出手段１０７か
ら出力された角加速度との差を求めることにより行なわ
れるように構成されている。

【００６６】すなわち、回転変動検出手段１０１におい
ては、加速度変動値ΔＡＣＣ（ｎ）が次式により算出さ
れる。 ΔＡＣＣ（ｎ）＝ＡＣＣ（ｎ）−ＡＣＣＡＶ（ｎ） ここで、ＡＣＣＡＶ（ｎ）は、検出された角速度を平滑
化手段により平滑化した平滑値であり、次式による一次
フィルタ処理を行なうことにより算出される。

【００６７】ＡＣＣＡＶ（ｎ）＝α・ＡＣＣＡＶ（ｎ−
１）＋（１−α）・ＡＣＣ（ｎ） ここで、αは一次フィルタ処理における更新ゲインであ
り、０．９５程度の値が採られる。また、回転変動検出
手段１０１から出力される変動値ΔＡＣＣ（ｎ）をエン
ジンの運転状態に応じて正規化し、正規化変動値ＩＡＣ
（ｎ）を求める変動データ算出手段１０２が設けられて
いる。

【００６８】すなわち、変動データ算出手段１０２にお
ける正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）の算出は次式により行な
われる。 ＩＡＣ（ｎ）＝ΔＡＣＣ（ｎ）・Ｋｔｅ（Ｅｖ，Ｎｅ） ここで、Ｋｔｅ（Ｅｖ，Ｎｅ）は出力補正係数であり、
図１２に示す特性により設定されるようになっている。

【００６９】図１２の特性は、横軸に体積効率Ｅｖをと
り、この体積効率Ｅｖに対する出力補正係数Ｋｔｅ（Ｅ
ｖ，Ｎｅ）を縦軸にとって示されており、エンジン回転
数Ｎｅが大きくなるほど右上側の線の特性を採用するよ
うに構成されている。したがって、図１２の特性がマッ
プとして記憶されており、クランク角センサ２４等の検
出信号から算出されるエンジン回転数Ｎｅと体積効率Ｅ
ｖとから、出力補正係数Ｋｔｅ（Ｅｖ，Ｎｅ）がＥＣＵ
２５において設定され、エンジン出力に対応した補正に
よる正規化が行なわれるように構成されている。

【００７０】そして、変動データＩＡＣ（ｎ）と所定の
閾値ＩＡＣＴＨとを比較して空燃比変更データＶＡＣ
（ｊ）を求める空燃比変更データ検出手段１０４が設け
られおり、空燃比変更データＶＡＣ（ｊ）は、変動デー
タＩＡＣ（ｎ）が閾値ＩＡＣＴＨを下回る悪化量を累積
して求めるように構成されている。すなわち、空燃比変
更データＶＡＣ（ｊ）は、次式により算出される。

【００７１】ＶＡＣ（ｊ）＝Σ｛ IAC(J) < IACTH ｝
* ｛ IACTH - IAC(J) ｝ ここで、上式の｛ IAC(J) < IACTH ｝は、 IAC(J) <
IACTH が成立しているとき「１」をとり、成立していな
いとき「０」をとる関数であり、変動データＩＡＣ
（ｎ）が所定の閾値ＩＡＣＴＨを下回っているとき、こ
の下回った量を悪化量として累積するように構成されて
いる。

【００７２】したがって、空燃比変更データＶＡＣ
（ｊ）は、閾値 IACTHと変動データＩＡＣ（ｊ）との差
を重みとした悪化量を累積して求められ、閾値付近の数
値の影響を小さくして、悪化の状態を正確に反映しうる
ように構成されている。そして、空燃比変更データ検出
手段１０４における所定の閾値 IACTHは、閾値更新手段
により、エンジンの運転状態に対応して更新されるよう
に構成されている。

【００７３】なお、上述の添字ｊは、気筒番号を示して
いる。また、空燃比変更データＶＡＣ（ｊ）としてはよ
り簡単なプログラムを用いて変動データＩＡＣ（ｎ）が
閾値ＩＡＣＴＨを下回る回数を累積して求めてもよい
（即ちＶＡＣ（ｊ）＝Σ｛ IAC(j) < IACTH ｝）。上
述のような空燃比変更データ検出手段１０４からの演算
結果は、燃焼状態制御手段で用いられるように構成され
ている。

【００７４】すなわち、燃焼状態制御手段は、後述の回
転変動制御モードロジックＣをそなえており、空燃比変
更データ検出手段１０４により算出された空燃比変更デ
ータＶＡＣ（ｊ）を参照し、算出された補正係数ＫＡＣ
（ｊ）により、エンジンの燃焼変動調整要素を制御する
ように構成されている。燃焼状態制御手段による燃焼変
動調整要素の制御についての基準値としては、変動許容
値ＶＡＣ０が設けられており、空燃比変更データＶＡＣ
（ｊ）と変動許容値ＶＡＣ０との差に対応した制御が、
図７のフローチャートにおいて行なわれるように構成さ
れている。

【００７５】そして、燃焼変動調整要素による制御は、
空燃比変更データＶＡＣ（ｊ）を変動許容値ＶＡＣ０内
に収めるべく行なわれるように構成されている。すなわ
ち、燃焼変動調整要素による制御は、前述のように、燃
料噴射に際しての基本噴射パルス幅の補正により行なわ
れるように構成されており、噴射パルス幅Tinj(j) は、
次式で算出されるように構成されている。

【００７６】Tinj(j)＝TB×KAC(j)×K ×KAFL ＋ Td そして、上式における補正係数KAC(j)が次のように調整
されるようになっている。まず、変動データＩＡＣ
（ｎ）が閾値ＩＡＣＴＨを３回以上下回っている場合に
は、所定以上に燃焼変動値が悪化している場合であると
して、燃料噴射量を増加させるリッチ化の補正が次式に
よる補正係数KAC(j)の算出により行なわれるようになっ
ている。

【００７７】KAC(j) ＝ KAC(j) + ZFCPAL ・｛ VAC
(j) − VAC0 ｝ これは、図９に示す補正特性のうちリッチ側右上特性の
補正値を算出するもので、 ZFCPAL は特性の傾きを示す
係数である。そして、右辺のKAC(j)は、番号j気筒につ
いて、前の演算サイクル(n-1) において算出された補正
係数を示しており、上式により更新が行なわれる。

【００７８】なお、図９は横軸に空燃比変更データＶＡ
Ｃをとり、縦軸に補正係数ＫＡＣをとって補正特性を示
している。一方、変動データＩＡＣ（ｎ）が閾値ＩＡＣ
ＴＨを下回っている場合が１２８サイクル中１回未満で
ある場合には、さらにリーン化を行ないうる余裕をそな
えた場合であるとして、燃料噴射量を減少させるリーン
化の補正が次式による補正係数KAC(j)の算出により行な
われるようになっている。

【００７９】KAC(j) ＝ KAC(j) - ZFCPAL ・｛ VAC
(j) − VAC0 ｝ これは、図９に示すリーン側左下特性の補正値を算出す
るもので、 ZFCPAL は特性の傾きを示す係数である。さ
らに、変動データＩＡＣ（ｎ）が閾値ＩＡＣＴＨを下回
っている場合が１２８サイクル中１〜２回である場合に
は、適正な運転状態であるとして、燃料噴射量を前の状
態に保つため、補正係数KAC(j)の変更を行なわないよう
になっている。

【００８０】これは、図９に示すリーン側左下特性とリ
ッチ側右上特性との間の平坦な特性に対応するもので、
補正に関しての不感帯を構成している。ところで、変動
許容値VAC0は、ＣＯＶ(Coefficient of variance) の目
標値(10 ％程度) に対応した値であり、変動許容値VAC0
の両側におけるΔVAC の範囲における燃料補正をしない
ようにすることにより、回転変動を有限期間(128サイク
ル) で評価したり、閾値以下のもので演算していること
に起因した誤差によるリミットサイクルを防止するよう
になっている。

【００８１】そして、上述の補正係数KAC(j)は、上下限
値でクリップされるように構成されており、例えば、
０．８５＜ＫＡＣ（ｊ）＜１．１の範囲内に収まるよう
に設定され、急速な補正を行なわず、徐々に補正を行な
うことにより、ショック等の発生を防止し、安定した制
御が行なわれるように構成されている。さらに、空燃比
変更データＶＡＣ（ｊ）は、設定された燃焼回数、例え
ば１２８（あるいは２５６）サイクルごとに更新される
ようになっており、比較的長い期間を対象とした燃焼状
態の把握による制御を行なうことにより、統計的な特性
を反映する安定した確実な制御が行なわれるように構成
されている。

【００８２】このようにして、希薄燃焼限界空燃比近傍
での運転中の内燃機関の空燃比を燃焼良好の場合にリー
ン側へ燃焼悪化の場合にリッチ側へとそれぞれ微小に変
化させる制御が行なわれるようになっている。ところ
で、本実施例では、内燃機関の希薄燃焼限界空燃比近傍
での運転中に複数の気筒において燃焼悪化を示す回転変
動状態が検出されたことに基づき、内燃機関を搭載した
車両が悪路走行中であると判定又は推定して、悪路対応
モードへ移行させるように構成されている。

【００８３】また、回転変動が燃焼状態判定閾値より燃
焼悪化側の値となることが複数点火期間にわたる設定期
間内において設定回数以上発生する場合に、燃焼悪化を
示す回転変動状態として上記変動データが算出されるよ
うに構成されている。すなわち、１２８サイクル中にお
いて変動データＩＡＣ（ｎ）が、３回以上閾値ＩＡＣＴ
Ｈ以下になる気筒が３つ以上検出されることを条件とし
て、悪路対応モードへ移行させるようになっている。

【００８４】そして、変動データが燃焼悪化を示すとと
もに、燃焼状態判定閾値より燃焼悪化側となる変動デー
タの平均値が第２の燃焼状態判定閾値より燃焼悪化側と
なることを最少条件として、車両が悪路走行中であると
判定又は推定して、悪路対応モードへ移行させるように
構成されている。すなわち、変動データＩＡＣ（ｎ）が
閾値ＩＡＣＴＨより燃焼悪化側となる変動データＩＡＣ
（ｎ）の平均値が、第２の燃焼状態判定閾値としての設
定値より燃焼悪化側となることを条件として、悪路対応
モードへ移行させるようになっている。

【００８５】また、内燃機関の希薄燃焼限界空燃比近傍
での運転中に少なくとも一つの気筒における空燃比変更
データが継続して空燃比のリッチ側への変更を促すもの
であることを最少条件として、内燃機関を搭載した車両
が悪路走行中であると判定又は推定して、悪路対応モー
ドへ移行させるように構成されている。すなわち、回転
変動検出手段１０１の変動データ算出手段１０２におい
て、内燃機関の希薄燃焼限界空燃比近傍での運転中に複
数の気筒において燃焼悪化を示す変動データＩＡＣ
（ｎ）が検出されるとともに、空燃比変更データ検出手
段１０４において、少なくとも一つの気筒における空燃
比変更データＶＡＣ（ｊ）が継続して空燃比のリッチ側
への変更を促すものであることを最少条件として、内燃
機関を搭載した車両が悪路走行中であると判定又は推
定、回転変動状態判定ロジックＡにより、回転変動制御
モードロジックＣによる制御状態から悪路対応モードＢ
の制御状態へ移行させるように構成されている。

【００８６】具体的には、前述の空燃比変更データＶＡ
Ｃ（ｊ）が所定の設定値を上回る状態を３回連続して発
生させた気筒があることを条件に、悪路対応モードに移
行させるようになっている。さらに、複数の気筒におい
て変動データが燃焼悪化を示すことに基づき内燃機関を
搭載した車両が悪路走行中であると推定し、次いで内燃
機関を希薄限界近傍空燃比よりリッチ側の検査空燃比で
運転して、該運転中に検出される回転変動に基づき車両
が悪路走行中であると判定するように構成されている。

【００８７】すなわち、上記のようにして悪路対応モー
ドに移行した場合において、悪路対応モードにおいて
は、検査空燃比運転手段２０３により、所定の検査空燃
比による検査空燃比運転が行なわれるように構成されて
いる。検査空燃比は希薄限界近傍空燃比よりリッチ側に
設定されており、回転変動が燃焼悪化によるものである
か、悪路走行によるものであるかを識別するため、とり
あえずリーン運転を中止してリッチ側で運転するもので
ある。

【００８８】また、検査空燃比運転は、１２８×２サイ
クルの間、ストイキオ・フィードバック状態で、且つＥ
ＧＲ無しのオープンループ点火時期（ＥＧＲ無しに対応
した点火時期）による運転で行なわれ、他の要素による
干渉を排除できる状態で行なわれるようになっている。
そして、検査空燃比での運転下において変動データを算
出し、該運転中における回転変動を変動データに基づい
て検出するように構成されている。

【００８９】また、検査空燃比での運転下において複数
気筒における変動データが回転変動を表すときに車両が
悪路走行中であると判定するように構成されている。す
なわち、検査空燃比運転手段２０３による運転時につい
ても、回転変動検出手段１０１において変動データ算出
手段１０２による変動データＩＡＣ（ｎ）の算出を行な
い、悪路走行判定手段２０２において、変動データＩＡ
Ｃ（ｎ）が所定の条件を満たすかどうかを判断して、悪
路走行時であるかどうかを判定するようになっている。

【００９０】ここで、悪路走行判定手段２０２における
判定は、「２５６サイクル中に閾値ＩＡＣＴＨ以下の変
動データＩＡＣ（ｎ）が３回以上発生している気筒が３
つ以上あること」を条件として行なわれ、この条件を満
たす場合は、リッチ側で運転したにもかかわらず、回転
変動の発生が改善されないため、回転変動の発生は希薄
燃焼が原因ではなく、悪路走行に起因するものであると
判断されるようになっている。

【００９１】そして、車両が悪路走行中であると判定さ
れたとき、内燃機関を検査空燃比より希薄側の悪路用希
薄空燃比で運転し、該運転中における回転変動の収束状
態が検出されたときに悪路走行が終了したと判定するよ
うに構成されている。すなわち、悪路走行判定手段２０
２により車両が悪路走行状態にあると判定された場合に
は、悪路用希薄空燃比運転手段２０４により、検査空燃
比より希薄側の悪路用希薄空燃比での運転が行なわれる
ようになっている。

【００９２】したがって、希薄限界運転に至らないまで
も、所望の希薄側運転を行なわれ、燃費の向上とＮＯｘ
の削減がはかられるようになっている。これは、悪路走
行時が、燃焼状態を改善すべき状態ではなく、リーン運
転を行なってもよい運転状態であるとの認識によってい
る。そして、このようなリーン運転が１２８サイクルの
間行なわれるが、このときの燃料噴射制御にかかる補正
係数ＫＡＣは、悪路モードへの移行直前の値が採用され
る。

【００９３】さらに、上述のような１２８サイクルの悪
路用希薄空燃比運転が終了するごとに、回転変動収束状
態検出手段２０６による回転変動収束の判定が行なわれ
るようになっており、当該１２８サイクル中に閾値ＩＡ
ＣＴＨ以下の変動データＩＡＣ（ｎ）を発生しない気筒
が３つ以上あるかどうかの条件が判断されて、条件を満
たす場合には、悪路走行終了判定手段２０５において、
悪路が終了して回転変動が解消されたものと判断するよ
うになっている。

【００９４】そして、悪路の終了が検出されない場合
は、１２８×２０サイクルの間、悪路用希薄空燃比運転
手段２０４による運転が続行されるように構成されてい
る。また、１２８×２０サイクルが経過したのちには、
検査空燃比運転手段２０３による運転が再度行なわれ、
悪路走行の確認が行なわれるように構成されている。

【００９５】なお、失火判定基準値が設定されており、
変動データＩＡＣ（ｎ）が失火判定基準値を燃焼悪化側
に超えることに基づき失火が判定され、現気筒の失火情
報アドレス（ｊ）に失火情報が格納されて、失火に対す
る制御が行なわれるように構成されている。本発明の一
実施例としての希薄燃焼内燃機関を搭載した車両におけ
る悪路判定方法を実現すべき制御系は上述のように構成
されているので、リーンバーン運転時において、図４〜
図７のフローチャートに示す作動が順次行なわれる。

【００９６】まず、図４に示すステップＳ1 において、
角加速度検出手段１０７により角加速度ＡＣＣ（ｎ）が
検出される。ここで、検出に用いられる演算は次式によ
る。 ＡＣＣ（ｎ）＝1/TN(n) ・｛KL(m)/TN(n)-KL(m-1)/TN(n
-1) ｝ なお、KL(m) はセグメント補正値であり、今回の識別気
筒に関連して、ベーン製造上および取り付け上のベーン
角度間隔のばらつきによる周期測定誤差を除去するため
の補正を行なうべく、次式でセグメント補正値ＫＬ
（ｍ）が算出される。

【００９７】KL(m)= ｛KL(m-3)*(1-XMFDKFG)+KR(n)*(XM
FDKFD) ｝ ただし、XMFDKFG はセグメント補正値ゲインを示してい
る。一方、上式におけるKR(n) は次式で求められる。 KR(n) ＝3 ・TN(n) ／｛TN(n) ＋TN(n-1) ＋TN(n-2) ｝ これは、２回前の計測時間TN(n-2) から今回の計測時間
TN(n) までの平均計測時間に対応した計測値であり、セ
グメント補正値ＫＬ（ｍ）の算出に際し、セグメント補
正値ゲインXMFDKFG による一次フィルタ処理が前述の式
を用いて行なわれる。

【００９８】そして、ステップＳ２において平均加速度
ＡＣＣＡＶ（ｎ）が算出される。ここで、ＡＣＣＡＶ
（ｎ）は、検出された角速度ＡＣＣ（ｎ）を平滑化手段
により平滑化した平滑値であり、次式による一次フィル
タ処理を行なうことにより算出される。 ＡＣＣＡＶ（ｎ）＝α・ＡＣＣＡＶ（ｎ−１）＋（１−
α）・ＡＣＣ（ｎ） ここで、αは一次フィルタ処理における更新ゲインであ
り、０．９５程度の値が採られる。

【００９９】次いで、ステップＳ３において、回転変動
検出手段１０１により、加速度変動値ΔＡＣＣ（ｎ）が
検出される。すなわち、角加速度検出手段１０７により
検出された角速度ＡＣＣ（ｎ）と、平滑化手段により平
滑化した平滑値としての平均加速度ＡＣＣＡＶ（ｎ）と
の差を求めることにより、加速度変動値ΔＡＣＣ（ｎ）
が次式で算出される。

【０１００】 ΔＡＣＣ（ｎ）＝ＡＣＣ（ｎ）−ＡＣＣＡＶ（ｎ） また、ステップＳ４において、変動データ算出手段１０
２により、回転変動検出手段１０１から出力される変動
値ΔＡＣＣ（ｎ）をエンジンの運転状態に応じて正規化
した変動データＩＡＣ（ｎ）が次式により算出される。 ＩＡＣ（ｎ）＝ΔＡＣＣ（ｎ）・Ｋｔｅ（Ｅｖ，Ｎｅ） ここで、Ｋｔｅ（Ｅｖ，Ｎｅ）は出力補正係数であり、
図１２に示す特性により設定される。

【０１０１】図１２の特性は、横軸に体積効率Ｅｖをと
り、この体積効率Ｅｖに対する出力補正係数Ｋｔｅ（Ｅ
ｖ，Ｎｅ）を縦軸にとって示されており、エンジン回転
数Ｎｅが大きくなるほど右上側の線の特性が採用され
る。すなわち、マップとして記憶された図１２の特性に
おいて、クランク角センサ２２０等の検出信号から算出
されるエンジン回転数Ｎｅと体積効率Ｅｖとから、出力
補正係数Ｋｔｅ（Ｅｖ，Ｎｅ）がＥＣＵ２５において設
定され、エンジン出力に対応した補正による正規化が行
なわれる。

【０１０２】ここで、上述のような、エンジン出力に対
応する正規化をした場合における制御特性について説明
する。すなわち、角加速度ω’は次式のように示され
る。 ω’＝１／Ｉｅ・（Ｔｅ−Ｔｌ） ・・・・ ここで、Ｔｅ：エンジントルク Ｔｌ：負荷トルク Ｉｅ：慣性モーメント 一方、ω’＝ω₀ ’＋Δω’ ・・・・・・・・・・ ここで、ω₀ ’：平均角加速度 ，式より、 ω₀ ’＋Δω’＝ １／Ｉｅ・（Ｔｅ−Ｔｌ） ＝ １／Ｉｅ・（Ｔｅ₀ −Ｔｌ）＋ΔＴｅ／Ｉｅ よって、 Δω’＝ ΔＴｅ／Ｉｅ ・・・・・・・ ところで、前述したステップＳ１における角加速度ＡＣ
Ｃ（ｎ）の検出手法では、エンジントルク情報が、負荷
外乱のない場合に比較的良く保存される。そして、式
に示すように、平均角加速度ω₀ ’からの変動Δω’
〔加速度変動値ΔＡＣＣ（ｎ）〕を用いるとともに、慣
性モーメントＩｅを考慮した正規化出力〔変動データＩ
ＡＣ（ｎ）〕として制御を行なうことにより、燃焼変動
の統計的性質を考慮し、燃焼変動を確実に反映させた制
御が行なわれる。

【０１０３】ステップＳ４の動作が行なわれると、次い
でステップＳ５において、失火の判定が行なわれる。す
なわち、失火判定基準値設定手段で設定された失火判定
基準値を、変動データＩＡＣ（ｎ）が燃焼悪化側に超え
ているかどうかを判断され、超えている場合には、失火
が発生したと判定される。

【０１０４】そして、この判定が行なわれた場合には、
ステップＳ６が実行され、現気筒の失火情報アドレス
（ｊ）に失火情報が格納されて、失火に対する制御が行
なわれる。一方、失火の判定が行なわれなかった場合、
もしくは失火の判定が行なわれてステップＳ６が実行さ
れた後には、ステップＳ７〜ステップＳ１０における空
燃比変更データ検出手段１０４の動作が実行され、変動
データＩＡＣ（ｎ）と所定の閾値ＩＡＣＴＨとを比較し
て、次式により空燃比変更データＶＡＣ（ｊ）が算出さ
れる。

【０１０５】ＶＡＣ（ｊ）＝Σ｛ IAC(J) < IACTH ｝
* ｛ IACTH - IAC(J) ｝ まず、ステップＳ７において、変動データＩＡＣ（ｎ）
と所定の閾値ＩＡＣＴＨとの差ΔＩＡＣ（ｎ）が算出さ
れ、次いで、ステップＳ８において、差ΔＩＡＣ（ｎ）
が負であるかどうかが判断される。この判断は、上式に
おける関数｛ IAC(J) < IACTH ｝に対応するもので、
IAC(J) < IACTH が成立しているとき「１」をとり、成
立していないとき「０」をとる動作を行なう。

【０１０６】すなわち、 IAC(J) < IACTH が成立してい
るときΔＩＡＣ（ｎ）が正であるため、「ＮＯ」ルート
を通じて、ステップＳ１０における空燃比変更データＶ
ＡＣ（ｊ）の累積が行なわれ、上記の関数が「１」をと
った状態になる。一方、 IAC(J) < IACTH が成立してい
ないときΔＩＡＣ（ｎ）が負であるため、「ＹＥＳ」ル
ートを通じてステップＳ９によりΔＩＡＣ（ｎ）＝０が
実行される。これにより、ステップＳ１０では、空燃比
変更データＶＡＣ（ｊ）の累積は行なわれない状態とな
り、上記の関数が「０」をとった状態になる。

【０１０７】これにより、図１０で点ａ〜ｄに示すよう
な、変動データＩＡＣ（ｎ）が所定の閾値ＩＡＣＴＨを
下回っているとき、この下回った量を悪化量として累積
されることになる。したがって、空燃比変更データＶＡ
Ｃ（ｊ）は、閾値 IACTHと変動データＩＡＣ（ｊ）との
差を重みとした悪化量を累積して求められ、閾値付近の
数値の影響を小さくして、悪化の状態が空燃比変更デー
タＶＡＣ（ｊ）に正確に反映される。

【０１０８】そして、空燃比変更データ検出手段１０４
における所定の閾値 IACTHは、閾値更新手段により、エ
ンジンの運転状態に対応して更新されるように構成され
ており、よりリーン限界に近い運転状態を実現しうるよ
うになっている。なお、上述の添字ｊは、気筒番号を示
しており、気筒ｊごとに空燃比変更データＶＡＣ（ｊ）
が累積される。

【０１０９】このようにして、変動データＩＡＣ（ｎ）
および空燃比変更データＶＡＣ（ｊ）が、演算サイクル
ごとに算出される。一方、回転変動状態判定ロジックＡ
の作動が図５のフローチャートに沿い行なわれる。ま
ず、ステップＡ１において、希薄燃焼フィードバック運
転時であるかどうかが判断され、希薄燃焼フィードバッ
ク運転時である場合はステップＡ２以下が実行される。

【０１１０】希薄燃焼フィードバック運転時でない場合
は、リターン動作が行なわれ、次の演算サイクルを待機
する状態となる。ステップＡ２では、変速検出手段２３
１の検出信号に基づき、変速中または変速後３秒以内で
あるかどうかが判断され、条件を満たす場合は、ステッ
プＡ３以下を実行せず、「ＹＥＳ」ルートを通じてステ
ップＡ１の判断に戻る。

【０１１１】これは、変速中または変速後３秒間は運転
モードを変更せず、現在の運転状態を継続させるもので
あり、このような期間は変速に起因する回転変動が発生
し、燃焼悪化や悪路走行による回転変動を検出すること
が困難であることを考慮したものである。ところで、ス
テップＡ３〜ステップＡ５では、悪路対応モードへの移
行条件の判断が行なわれる。

【０１１２】まず、ステップＡ３において、回転変動検
出手段１０１における変動データ算出手段１０２により
算出された変動データＩＡＣ（ｎ）を用い、１２８サイ
クル中における閾値ＩＡＣＴＨ以下の変動データＩＡＣ
（ｎ）を３回以上発生させた気筒が３つ以上あるかどう
かが判断される。これにより、変動データＩＡＣ（ｎ）
の個々の値から見て、回転変動の発生状態が所定以上で
ある場合としての判断が行なわれる。

【０１１３】ついで、ステップＡ４において、１２８サ
イクル中における閾値ＩＡＣＴＨ以下の変動データＩＡ
Ｃ（ｎ）の平均値が設定値以上であるかどうかが判断さ
れる。これにより、変動データＩＡＣ（ｎ）の個々の値
から見て、回転変動の発生状態が平均的に所定以上であ
る場合としての判断が行なわれる。

【０１１４】そして、ステップＡ５において、回転変動
検出手段１０１における空燃比変更データ検出手段１０
４により算出された空燃比変更データＶＡＣ（ｊ）を用
い、１２８サイクル中における空燃比変更データＶＡＣ
（ｊ）が所定の判定値を超えているかどうかが判断され
る。これにより、変動データＩＡＣ（ｎ）の閾値ＩＡＣ
ＴＨを超える量を累積した値から見た回転変動の発生状
態が、総量的に所定以上である場合としての判断が行な
われる。

【０１１５】上述のステップＡ３〜ステップＡ５におけ
る３つの条件をすべて満たす場合において、「ＹＥＳ」
ルートを通じ、悪路対応モードロジックＢを作動させる
悪路対応モードへの移行が行なわれる。そして、３つの
条件の少なくとも１つが満たされない場合は、悪路走行
時である場合の回転変動状態ではないため、悪路走行時
である可能性の推定を行なわず、「ＮＯ」ルートを通
じ、通常の制御系である回転変動制御モードロジックＣ
を作動させる回転変動制御モードが選択される。

【０１１６】ところで、悪路対応モードロジックＢは図
６のフローチャートに沿う作動を行ない、まずステップ
Ｂ１において、検査空燃比運転手段２０３による検査空
燃比運転が行なわれる。検査空燃比は希薄限界近傍空燃
比よりリッチ側に設定されており、回転変動が燃焼悪化
によるものであるか、悪路走行によるものであるかを識
別するため、とりあえずリーン運転を中止してリッチ側
での運転が行なわれる。

【０１１７】そして、検査空燃比運転は、１２８×２サ
イクルの間、ストイキオ・フィードバック状態で、且つ
ＥＧＲ無しのオープンループ点火時期（ＥＧＲ無しに対
応した点火時期）による運転で行なわれ、他の要素によ
る干渉を排除できる状態で行なわれる。また、検査空燃
比運転手段２０３による運転時についても、回転変動検
出手段１０１において変動データ算出手段１０２による
変動データＩＡＣ（ｎ）の算出が行なわれ、悪路走行判
定手段２０２において、変動データＩＡＣ（ｎ）が所定
の条件を満たすかどうかを判断して、悪路走行時である
かどうかが判定される。

【０１１８】すなわち、ステップＢ２において、「２５
６サイクル中に閾値ＩＡＣＴＨ以下の変動データＩＡＣ
（ｎ）が３回以上発生している気筒が３つ以上ある」か
どうかの判断が行なわれる。条件が満たされている場合
には、リッチ側で運転したにもかかわらず、回転変動の
発生が改善されないため、回転変動の発生は希薄燃焼が
原因ではなく、悪路走行に起因するものであると判断さ
れ、「ＹＥＳ」ルートを通じてステップＢ３以下が実行
される。

【０１１９】ステップＢ３以下では、車両が悪路走行中
であると判定されたとき、内燃機関を検査空燃比より希
薄側の悪路用希薄空燃比で運転し、該運転中における回
転変動の収束状態が検出されたときに悪路走行が終了し
たとの判定が行なわれる。まず、ステップＢ３におい
て、リーン運転が１２８サイクルの間行なわれる。すな
わち、悪路走行判定手段２０２により車両が悪路走行状
態にあると判定された場合には、悪路用希薄空燃比運転
手段２０４により、検査空燃比より希薄側の悪路用希薄
空燃比での運転が行なわれるようになっている。

【０１２０】これにより、希薄限界運転に至らないまで
も、所望の希薄側運転を行なわれ、燃費の向上とＮＯｘ
の削減がはかられる。ここで、悪路走行時は、燃焼状態
を改善すべき状態ではないため、リーン運転を行なって
も、不具合は生じない。なお、このようなリーン運転
は、燃料噴射制御にかかる補正係数ＫＡＣとして、悪路
モードへの移行直前の値を採用して行なわれる。

【０１２１】次に、ステップＢ４が実行され、上述のよ
うな１２８サイクルの悪路用希薄空燃比運転が終了する
ごとに、回転変動収束状態検出手段２０６による回転変
動収束の判定が行なわれる。すなわち、当該１２８サイ
クル中に閾値ＩＡＣＴＨ以下の変動データＩＡＣ（ｎ）
を発生しない気筒が３つ以上あるかどうかの条件が判断
される。

【０１２２】条件を満たす場合には、悪路走行終了判定
手段２０５において、悪路が終了して回転変動が解消さ
れたものと判断される。そして、悪路の終了が検出され
ない場合は、悪路続行中であるため、「ＮＯ」ルートを
通じ、ステップＢ５が実行され、この後１２８×２０サ
イクルの間、ステップＢ５から「ＮＯ」ルートを通じス
テップＢ３が実行されて、悪路用希薄空燃比運転手段２
０４による運転が続行される。

【０１２３】また、１２８×２０サイクルが経過したの
ちには、ステップＢ５から「ＹＥＳ」ルートを通じステ
ップＢ１が実行され、検査空燃比運転手段２０３による
運転が再度行なわれて、悪路走行の確認が行なわれる。
ところで、図５の回転変動状態判定ロジックＡにおいて
回転変動制御モードロジックＣを実行するモードが選択
されると、図７のフローチャートに沿う動作が行なわれ
る。

【０１２４】まず、ステップＣ１において、１２８サイ
クル中において変動データＩＡＣ（ｎ）が閾値ＩＡＣＴ
Ｈ以下である状態を３回以上発生させているかどうかが
判断される。発生させている場合には、所定以上に燃焼
変動値が悪化している場合であるとして、「ＹＥＳ」ル
ートを通じステップＣ２が実行され、燃料噴射量を増加
させるリッチ化の補正が次式による補正係数KAC(j)の算
出により行なわれるようになっている。

【０１２５】KAC(j) ＝ KAC(j) + ZFCPAL ・｛ VAC
(j) − VAC0 ｝ これは、図９に示す補正特性のうちリッチ側右上特性の
補正値を算出するもので、 ZFCPAL は特性の傾きを示す
係数である。そして、右辺のKAC(j)は、番号j気筒につ
いて、前の演算サイクル(n-1) において算出された補正
係数を示しており、上式により更新が行なわれる。

【０１２６】一方、変動データＩＡＣ（ｎ）を閾値ＩＡ
ＣＴＨ以下にする場合が１２８サイクル中１回未満であ
る場合には、ステップＣ１およびステップＣ３において
「ＮＯ」ルートをとる。この場合には、ステップＣ５が
実行され、さらにリーン化を行ないうる余裕をそなえた
場合であるとして、燃料噴射量を減少させるリーン化の
補正が、次式による補正係数KAC(j)の算出により行なわ
れるようになっている。

【０１２７】KAC(j) ＝ KAC(j) - ZFCPAL ・｛ VAC
(j) − VAC0 ｝ これは、図９に示すリーン側左下特性の補正値を算出す
るもので、 ZFCPAL は特性の傾きを示す係数である。さ
らに、変動データＩＡＣ（ｎ）を閾値ＩＡＣＴＨ以下と
する場合が１２８サイクル中１〜２回である場合には、
適正な運転状態であるとして、燃料噴射量を前の状態に
保つため、補正係数KAC(j)の変更を行なわないようにな
っている（ステップＣ４参照）。

【０１２８】これは、図９に示すリーン側左下特性とリ
ッチ側右上特性との間の平坦な特性に対応するもので、
補正に関しての不感帯を構成している。ところで、変動
許容値VAC0は、ＣＯＶ(Coefficient of variance) の目
標値(10 ％程度) に対応した値であり、変動許容値VAC0
の両側におけるΔVAC の範囲における燃料補正をしない
ようにすることにより、回転変動を有限期間(128サイク
ル) で評価できるとともに、閾値以下のもので演算して
いることに起因した誤差によるリミットサイクルが防止
される。

【０１２９】そして、上述の補正係数KAC(j)は、ステッ
プＣ６において、上下限値でクリップされる。すなわ
ち、補正係数KAC(j)は、０．８５＜ＫＡＣ（ｊ）＜１．
１の範囲内に収まるように設定され、急速な補正を行な
わず、徐々に補正を行なうことにより、ショック等の発
生が防止され、安定した制御が行なわれる。

【０１３０】このようにして、希薄燃焼限界空燃比近傍
での運転中の内燃機関の空燃比を燃焼良好の場合にリー
ン側へ燃焼悪化の場合にリッチ側へとそれぞれ微小に変
化させる制御が行なわれるようになっている。このよう
に動作が行なわれるが、本実施例によれば、次のような
効果ないし利点がある。

【０１３１】（１）インジェクタや吸気管形状、バルブ
タイミングのずれによる空燃比のばらつきに起因した燃
焼変動限界の気筒管差を確実に補正できるようになり、
各気筒のそれぞれをすべて燃焼限界に設定できるように
なる。 （２）前項により、ＮＯｘの排出を最小にすることがで
きるようになる。 （３）各気筒ごとの回転変動の検出および制御を、１個
のクランク角センサで行なえるようになり、低コストで
より確実なリーンバーン制御を行なえるようになる。

【０１３２】（４）悪路対策用にセンサを追加する必要
がなく、コストを上昇させないでリーン運転が可能にな
る。 （５）悪路走行時においてもリーン運転を行なうことが
できるようになり、燃費を低減することができるととも
に、ＮＯｘの排出量を削減することができる。

【０１３３】

【０１３４】

【０１３５】

【０１３６】

【０１３７】

【０１３８】

【０１３９】

【０１４０】

【０１４１】

【０１４２】

【０１４３】

【０１４４】

【０１４５】

【０１４６】

【０１４７】

【０１４８】

【０１４９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の希
薄燃焼内燃機関を搭載した車両における悪路判定方法に
よれば、多気筒内燃機関に駆動される回転軸の角加速度
を各気筒の特定行程ごとに検出し、該検出結果に基づく
上記内燃機関の理論空燃比より希薄側空燃比での運転で
生じる燃焼悪化にともなった回転変動に相関する変動デ
ータを各気筒ごとに算出し、各気筒ごとの上記変動デー
タに基づき気筒ごとに燃焼良否を判定して、希薄燃焼限
界空燃比近傍での運転中の内燃機関の空燃比を燃焼良好
の場合にリーン側へ燃焼悪化の場合にリッチ側へとそれ
ぞれ微小に変化させるための空燃比変更データを気筒ご
とに検出し、該検出結果に基づき該内燃機関を希薄燃焼
限界近傍で運転するものにおいて、上記内燃機関の希薄
燃焼限界空燃比近傍での運転中に複数の気筒において燃
焼悪化を示す上記変動データが検出されるとともに、上
記内燃機関の希薄燃焼限界空燃比近傍での運転中に少な
くとも一つの気筒における空燃比変更データが継続して
空燃比のリッチ側への変更を促すものであることを最少
条件として、上記内燃機関を搭載した車両が悪路走行中
であると判定又は推定するという簡素な構成で、次のよ
うな効果ないし利点が得られる。

【０１５０】・悪路走行判定を確実に行なえるようにな
り、燃焼悪化による回転変動と、悪路走行による回転変
動とを確実に識別できるようになる。・ 悪路対策用にセンサを追加する必要がなく、コストを
上昇させないでリーン運転が可能になる。・ 悪路走行時においてもリーン運転が行なわれ、燃費を
低減することができるとともに、ＮＯｘの排出量を削減
することができる。

【０１５１】・インジェクタや吸気管形状、バルブタイ
ミングのずれによる空燃比のばらつきに起因した燃焼変
動限界の気筒管差を確実に補正できるようになり、各気
筒のそれぞれをすべて燃焼限界に設定できるようにな
る。・ 前項により、ＮＯｘの排出を最小にすることができる
ようになる。・ 各気筒ごとの回転変動の検出および制御を、１個のク
ランク角センサで行なえるようになり、低コストでより
確実なリーンバーン制御を行なえるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実施
するための燃焼状態制御装置の制御ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実施
するための燃焼状態制御装置を有するエンジンシステム
の全体構成図である。

【図３】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実施
するための燃焼状態制御装置を有するエンジンシステム
の制御系を示すハードブロック図である。

【図４】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実施
するための燃焼状態制御装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図５】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実施
するための燃焼状態制御装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図６】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実施
するための燃焼状態制御装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図７】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実施
するための燃焼状態制御装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図８】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実施
するための燃焼状態制御装置の動作を説明するための波
形図である。

【図９】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実施
するための燃焼状態制御装置の動作を説明するための補
正特性マップである。

【図１０】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実
施するための燃焼状態制御装置の動作を説明するための
摸式的グラフである。

【図１１】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実
施するための燃焼状態制御装置の動作を説明するための
摸式的グラフである。

【図１２】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実
施するための燃焼状態制御装置の動作を説明するための
正規化特性マップである。

【図１３】本発明の一実施例としての悪路判定方法を実
施するための燃焼状態制御装置における回転変動検出部
を示す摸式的斜視図である。

【図１４】リーンバーンエンジンにおける燃焼変動特性
を示すグラフである。

【符号の説明】

１ エンジン（内燃機関） ２ 燃焼室 ３ 吸気通路 ３ａ サージタンク ４ 排気通路 ５ 吸気弁 ６ 排気弁 ７ エアクリーナ ８ スロットル弁 ９ 電磁式燃料噴射弁（インジェクタ） ９ａ インジェクタソレノイド １０ 三元触媒 １１Ａ 第１バイパス通路 １１Ｂ 第２バイパス通路 １２ ステッパモータ弁（ＳＴＭ弁） １２ａ 弁体 １２ｂ ステッパモータ（ＩＳＣ用アクチュエータ） １２ｃ バネ １３ ファーストアイドルエアバルブ １４ エアバイパス弁 １４ａ 弁体 １４ｂ ダイアフラム式アクチュエータ １５ 燃料圧調節器 １６ 点火プラグ １７ エアフローセンサ（吸気量センサ） １８ 吸気温センサ １９ 大気圧センサ ２０ スロットルポジションセンサ ２１ アイドルスイッチ ２２ Ｏ₂ センサ ２３ 水温センサ ２４ クランク角センサ（エンジン回転数センサ） ２５ 空燃比制御手段としてのＥＣＵ ２６ ＣＰＵ（演算装置） ２８ 入力インタフェース ２９ アナログ／ディジタルコンバータ ３０ 車速センサ ３５ 入力インタフェース ３６ ＲＯＭ（記憶手段） ３７ ＲＡＭ ３９ 噴射ドライバ ４０ 点火ドライバ ４１ パワートランジスタ ４２ 点火コイル ４３ ディストリビュータ ４４ ＩＳＣドライバ ４５ バイパスエア用ドライバ ４６ ＥＧＲドライバ ８０ 排気再循環通路（ＥＧＲ通路） ８１ ＥＧＲ弁 ８１ａ 弁体 ８１ｂ ダイアフラム式アクチュエータ ８２ パイロット通路 ８３ ＥＲＧ弁制御用電磁弁 ８３ａ ソレノイド １０１ 回転変動検出手段 １０２ 変動データ算出手段 １０４ 空燃比変更データ検出手段 １０７ 角加速度検出手段 １４１ パイロット通路 １４２ エアバイパス弁制御用電磁弁 １４２ａ ソレノイド ２０２ 悪路走行判定手段 ２０３ 検査空燃比運転手段 ２０４ 悪路用希薄空燃比運転手段 ２０５ 悪路走行終了判定手段 ２０６ 回転変動収束状態検出手段 ２２１ 回転部材 ２２１Ａ 第１のベーン ２２１Ｂ 第２のベーン ２２１Ｃ 第３のベーン ２２２ 検出部 ２３０ 気筒判別センサ ２３１ 変速検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−1356（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−209950（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−113561（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−107155（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 45/00 314 F02D 45/00 301 F02D 45/00 362

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多気筒内燃機関に駆動される回転軸の角
   加速度を各気筒の特定行程ごとに検出し、 該検出結果に基づく上記内燃機関の理論空燃比より希薄
   側空燃比での運転で生じる燃焼悪化にともなった回転変
   動に相関する変動データを各気筒ごとに算出し、 各気筒ごとの上記変動データに基づき気筒ごとに燃焼良
   否を判定して、 希薄燃焼限界空燃比近傍での運転中の内燃機関の空燃比
   を燃焼良好の場合に希薄側へ燃焼悪化の場合に過濃側へ
   とそれぞれ微小に変化させるための空燃比変更データを
   気筒ごとに検出し、 該検出結果に基づき該内燃機関を希薄燃焼限界近傍で運
   転するものにおいて、 上記内燃機関の希薄燃焼限界空燃比近傍での運転中に複
   数の気筒において燃焼悪化を示す上記変動データが検出
   されるとともに、 上記内燃機関の希薄燃焼限界空燃比近傍での運転中に少
   なくとも一つの気筒における空燃比変更データが継続し
   て空燃比の過濃側への変更を促すものであることを最少
   条件として、 上記内燃機関を搭載した車両が悪路走行中であると判定
   又は推定する ことを特徴とする、希薄燃焼内燃機関を搭
   載した車両における悪路判定方法。