JP3446362B2 - 内燃機関の燃焼状態判定方法並びに内燃機関の燃焼状態制御方法および燃焼状態制御装置 - 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（以下、「内燃機関」のことを単
に「エンジン」ということがある）に用いて好適な内燃
機関の燃焼状態判定方法並びに内燃機関の燃焼状態制御
方法および燃焼状態制御装置に関する。

【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おり、この制御において、クランク
軸の角加速度からエンジントルクを推定することが論文
等で発表されている。しかしながら、これらの推定は、
変化する瞬時値を用いて瞬間ごとに行なうものであり、
エンジントルクＰｉの確率・統計的性質を考慮し、所定
の期間ごとに安定した確実な制御を行なうことは考えら
れていない。

【０００５】また、図１２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】しかしながら、このような手段では、比較
的に燃焼変動の小さい気筒では、限界空燃比での運転を
行なえないという課題がある。本発明は、このような課
題に鑑み創案されたもので、簡素な手法により、リーン
バーン運転時に、燃焼変動の確率・統計的性質を考慮
し、確実な燃焼制御、特に各気筒毎の確実な燃焼制御を
行なえるようにした、エンジンの燃焼状態判定方法並び
にエンジンの燃焼状態制御方法および燃焼状態制御装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のエン
ジンの燃焼状態判定方法は、内燃機関に駆動される回転
軸の角加速度を各気筒の点火周期と同周期で検出する第
１のステップと、該角加速度が上記内燃機関の運転状態
に応じて設定された所定の閾値から下回るときの該閾値
と該角加速度との偏差を複数サイクル積算する第２のス
テップと、該第２のステップで得られた積算値により燃
焼悪化状態を判定する第３のステップとをそなえて構成
されたことを特徴としている。なお、上記の燃焼状態判
定方法においては、上記閾値を上記内燃機関の負荷又は
回転数のうちの少なくとも一方に応じて設定することが
できる。

【０００８】さらに、本発明の内燃機関の燃焼状態制御
方法は、上記の燃焼状態判定方法を用いて、燃焼悪化状
態を判定する燃焼悪化判定値を求めるステップと、上記
燃焼悪化判定値を所定の基準値と比較し該燃焼悪化判定
値が上記基準値に近づくように上記内燃機関の燃焼変動
調整要素を制御するステップとをそなえて構成されたこ
とを特徴としている。

【０００９】さらに、本発明の内燃機関の燃焼状態制御
装置は、理論空燃比より希薄側の空燃比で運転しうる内
燃機関において、該内燃機関に駆動される回転軸の角加
速度を各気筒の点火周期と同周期で検出する角加速度検
出手段と、上記内燃機関の運転状態に応じて角加速度比
較用閾値を設定する閾値設定手段と、該角加速度検出手
段で検出された角加速度が該閾値設定手段で上記内燃機
関の運転状態に応じて設定された所定の閾値から下回る
ときの該閾値と該角加速度との偏差を複数サイクル積算
して燃焼悪化判定値を求める燃焼悪化判定値算出手段
と、上記燃焼悪化判定値を参照し所定の基準値と比較
し、該燃焼悪化判定値が上記基準値に近づくように、上
記内燃機関の燃焼変動調整要素を制御する燃焼状態制御
手段とをそなえて構成されたことを特徴としている。な
お、上記の燃焼状態制御装置においては、上記閾値を上
記内燃機関の負荷又は回転数のうちの少なくとも一方に
応じて設定することができる。

【００１０】

【作用】上述の本発明のエンジンの燃焼状態判定方法で
は、第１のステップで、内燃機関に駆動される回転軸の
角加速度が各気筒の点火周期と同周期で検出され、第２
のステップで、角加速度が内燃機関の運転状態に応じて
設定された所定の閾値から下回るときの閾値と角加速度
との偏差が複数サイクル積算され、第３のステップで、
第２のステップで得られた積算値により燃焼悪化状態が
判定される。なお、好ましくは、上記閾値は上記内燃機
関の負荷又は回転数のうちの少なくとも一方に応じて設
定される。

【００１１】さらに、本発明の内燃機関の燃焼状態制御
方法では、まず、上記の燃焼状態判定方法を用いて、燃
焼悪化状態を判定する燃焼悪化判定値が求められ、次の
ステップで、燃焼悪化判定値と所定の基準値との比較に
より、燃焼悪化判定値が上記基準値に近づくように内燃
機関の燃焼変動調整要素を制御することが行なわれる。

【００１２】さらに、本発明の内燃機関の燃焼状態制御
装置では、理論空燃比より希薄側の空燃比で運転しうる
内燃機関において、角加速度検出手段で、内燃機関に駆
動される回転軸の角加速度が各気筒の点火周期と同周期
で検出され、燃焼悪化判定値算出手段にて、検出角加速
度が閾値設定手段で内燃機関の運転状態に応じて設定さ
れた所定の閾値から下回るときの閾値と角加速度との偏
差を複数サイクル積算して燃焼悪化判定値が求められ、
更に燃焼状態制御手段にて、燃焼悪化判定値を参照し所
定の基準値と比較し、該燃焼悪化判定値が上記基準値に
近づくように、内燃機関の燃焼変動調整要素を制御する
ことが行なわれる。なお、好ましくは、上記閾値は上記
内燃機関の負荷又は回転数のうちの少なくとも一方に応
じて設定される。

【００１３】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
のエンジンの燃焼状態判定方法並びにエンジンの燃焼状
態制御方法および燃焼状態制御装置について説明する
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４，５は本装置の動作を説明
するためのフローチャート、図６は本装置の動作を説明
するための波形図，図７は本装置の動作を説明するため
の補正特性図、図８は本装置の動作を説明するための摸
式的グラフ、図９は本装置の動作を説明するための摸式
的グラフ、図１０は本装置の動作を説明するための閾値
補正値特性図、図１１は本装置における角加速度検出部
を示す摸式的斜視図である。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】さらに、排気通路４側には、排気ガス中の
酸素濃度（Ｏ₂ 濃度）を空燃比リーン側において線形に
検出するリニア酸素濃度センサ（以下、単に「リニアＯ
₂ 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。

【００２８】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。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，リニア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。

【００２９】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、ＣＰＵ２６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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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、図１に示すように、燃焼悪化判
定値算出手段１０４、燃焼状態制御手段１０５、燃焼変
動調整要素１０６、角加速度検出手段１０７、閾値更新
手段１１０の機能をそなえている。なお、ＥＣＵ２５
は、角加速度検出手段１０７の一部、燃焼悪化判定値算
出手段１０４、燃焼状態制御手段１０５、閾値更新手段
１１０の機能を有している。

【００３３】ここで、燃焼変動調整要素１０６は、燃焼
状態制御手段１０５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１０６として機能する。なお、燃料
噴射パルス幅Ｔｉｎｊは次式で表される。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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、本実施例の燃焼状態制御装置
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。

【００３８】すなわち、図１１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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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６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。

【００４８】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。

【００４９】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。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６
に示すように KL(1)〜 KL(3)が繰り返される。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】また、本実施例のエンジンの燃焼状態制御
装置は、閾値更新手段１１０をそなえているが、この閾
値更新手段１１０は、エンジンの運転状態（エンジン負
荷情報を有する体積効率Ｅｖ，エンジン回転数Ｎｅ）に
応じて角加速度比較用閾値ＩＡＣＴＨ（Ｅｖ，Ｎｅ）を
設定して更新するものであり、このために、エンジンの
運転状態に対応した閾値ＩＡＣＴＨをマップとして記憶
する閾値マップと、この閾値マップから取り出した閾値
ＩＡＣＴＨを一時的に記憶するバッファメモリと、エン
ジンの運転状態を検出しエンジンの運転状態に応じて閾
値マップから閾値ＩＡＣＴＨを取り出しこれを一時的に
バッファメモリに記憶する制御手段とをそなえている。

【００５３】なお、閾値ＩＡＣＴＨは、エンジン回転数
Ｎｅが大きい程、小さく、体積効率Ｅｖが大きい程、大
きくなるように、マップに設定されている。また、燃焼
変動を示す基準の閾値ＩＡＣＴＨ₀ を設定し、これをエ
ンジンの運転状態に依存する閾値補正係数（閾値補正
値）Ｋｔｈ（Ｅｖ，Ｎｅ）で割ったものを角加速度比較
用閾値ＩＡＣＴＨ（＝ＩＡＣＴＨ₀ ／Ｋｔｈ（Ｅｖ，Ｎ
ｅ））として使用することもできる。

【００５４】この場合、Ｋｔｈ（Ｅｖ，Ｎｅ）は例えば
図１０に示す特性により設定されるようになっている。
すなわち、図１０の特性は、横軸に体積効率Ｅｖをと
り、この体積効率Ｅｖに対する係数Ｋｔｈ（Ｅｖ，Ｎ
ｅ）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
成される。

【００５５】なお、角加速度比較用閾値ＩＡＣＴＨを、
エンジン負荷情報（体積効率Ｅｖ）またはエンジン回転
数Ｎｅのうちの少なくとも一方に応じて設定することも
勿論可能である。即ち、閾値ＩＡＣＴＨを、エンジン負
荷情報（体積効率Ｅｖ）及びエンジン回転数Ｎｅの両方
に応じて設定するほか、エンジン負荷情報（体積効率Ｅ
ｖ）のみに応じて設定してもよく、エンジン回転数Ｎｅ
のみに応じて設定してもよいのである。

【００５６】さらに、角加速度検出手段１０７で得られ
た角加速度ＡＣＣ（ｎ）と、エンジンの運転状態に応じ
て設定された所定の閾値ＩＡＣＴＨ（Ｅｖ，Ｎｅ）とを
比較して燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）を求める燃焼悪化
判定値算出手段１０４が設けられおり、燃焼悪化判定値
ＶＡＣ（ｊ）は、角加速度ＡＣＣ（ｎ）が閾値ＩＡＣＴ
Ｈ（Ｅｖ，Ｎｅ）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。

【００５７】すなわち、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）
は、次式により算出される。

【００５８】ＶＡＣ（ｊ）＝Σ｛ ACC(J) < IACTH ｝*
｛ IACTH - ACC(J) ｝ ここで、上式の｛ ACC(J) < IACTH ｝は、 ACC(J) < IA
CTH 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、角加速度ＡＣＣ（ｎ）が
エンジンの運転状態に応じて設定された所定の閾値ＩＡ
ＣＴＨ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。

【００５９】したがって、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）
は、閾値 IACTHと角加速度ＡＣＣ（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、燃焼悪化判定値算出手段１０４
における所定の閾値 IACTHは、閾値更新手段１１０によ
り、上述のごとく、エンジンの運転状態（Ｅｖ，Ｎｅ）
に対応して設定更新されるように構成されている。

【００６０】なお、上述の添字ｊは、気筒番号を示して
いる。また、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）としてはより
簡単なプログラムを用いて角加速度ＡＣＣ（ｎ）がエン
ジンの運転状態に応じて設定された閾値ＩＡＣＴＨ（Ｅ
ｖ，Ｎｅ）を下回る回数を累積して求めてもよい（即ち
ＶＡＣ（ｊ）＝Σ｛ ACC(j) < IACTH ｝）。

【００６１】上述のような燃焼悪化判定値算出手段１０
４からの演算結果は、燃焼状態制御手段１０５で用いら
れるように構成されている。

【００６２】すなわち、燃焼状態制御手段１０５は、燃
焼悪化判定値算出手段１０４により算出された燃焼悪化
判定値ＶＡＣ（ｊ）を参照し、基準値設定手段１１２か
らの所定の基準値についてエンジンの燃焼変動調整要素
１０６を制御するように構成されている。燃焼状態制御
手段１０５による燃焼変動調整要素１０６の制御につい
ての基準値として、上限基準値設定手段１１２Ｕで設定
される上限基準値(VACTH1)と上限基準値設定手段１１２
Ｌで設定される下限基準値(VACTH2)とが設けられてい
る。

【００６３】そして、燃焼変動調整要素１０６による制
御は、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）を上限基準値(VACTH
1)と下限基準値(VACTH2)との間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１
０６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。

【００６４】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、燃焼悪化判定値ＶＡＣ
（ｊ）が上限基準値VACTH1を超えている場合には、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。

【００６５】KAC(j) ＝ KAC(j) + KAR・｛ VAC(j)
− VACTH1 ｝ これは、図７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、 KAR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。

【００６６】なお、図７は横軸に燃焼悪化判定値ＶＡＣ
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、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）が下限基準
値VACTH2を下回っている場合には、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。

【００６７】KAC(j) ＝ KAC(j) - KAL・｛ VAC(j)
− VACTH2 ｝ これは、図７に示すリーン側左下特性の補正値を算出す
るもので、 KALは特性の傾きを示す係数である。さら
に、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）が、下限基準値VACTH2
以上で、上限基準値VACTH1以下である場合には、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。

【００６８】これは、図７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。ここで、下限基
準値VACTH2と上限基準値VACTH1とは、燃焼変動目標値VA
C0を中心とし、下限基準値VACTH2を(VAC0-ΔVAC)の値
に、上限基準値VACTH1を(VAC0+ΔVAC)の値に設定されて
いる。

【００６９】燃焼変動目標値VAC0は、ＣＯＶ(Coefficie
nt of variance) の目標値(10 ％程度) に対応した値で
あり、燃焼変動目標値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。

【００７０】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、
０．９＜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、燃焼悪化
判定値ＶＡＣ（ｊ）は、設定された燃焼回数、例えば１
２８（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。

【００７１】本発明の一実施例としてのエンジンの燃焼
状態判定方法および燃焼状態制御装置は上述のように構
成されているので、リーンバーン運転時において、図
４，５のフローチャートに示す作動が順次行なわれる。
まず、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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】そして、ステップＳ２において、エンジン
の運転状態（Ｅｖ，Ｎｅ）に応じて角加速度比較用閾値
ＩＡＣＴＨ（Ｅｖ，Ｎｅ）が設定される。その後は、ス
テップＳ７〜ステップＳ１０における燃焼悪化判定値算
出手段１０４の動作が実行され、角加速度ＡＣＣ（ｎ）
と、エンジンの運転状態に応じて設定された所定の閾値
ＩＡＣＴＨとを比較して、次式により燃焼悪化判定値Ｖ
ＡＣ（ｊ）が算出される。

【００７５】ＶＡＣ（ｊ）＝Σ｛ ACC(J) < IACTH ｝*
｛ IACTH - ACC(J) ｝ まず、ステップＳ７において、角加速度ＡＣＣ（ｎ）
と、エンジンの運転状態に応じて設定された所定の閾値
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。

【００７６】この判断は、上式における関数｛ ACC(J)
< IACTH ｝に対応するもので、 ACC(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。

【００７７】すなわち、 ACC(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における燃焼悪化判定値ＶＡ
Ｃ（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、 ACC(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、燃焼悪化
判定値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。

【００７８】これにより、図８で点Ａ〜Ｄに示すよう
な、角加速度ＡＣＣ（ｎ）がエンジンの運転状態に応じ
て設定された所定の閾値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、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）は、閾値
IACTHと角加速度ＡＣＣ（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、悪化の状態が燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）に正確
に反映される。

【００７９】このとき、燃焼悪化判定値算出手段１０４
における所定の閾値 IACTHは、閾値更新手段１１０によ
り、上記のようにエンジンの運転状態（Ｅｖ，Ｎｅ）に
対応して設定更新されるように構成されており、このよ
うにすれば、回転角加速度データから正確に燃焼悪化状
態を知ることができ、よりリーン限界に近い運転状態を
実現しうる。

【００８０】なお、上述の添字ｊは、気筒番号を示して
おり、気筒ｊごとに燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）が累積
される。

【００８１】次いで、ステップＳ１１が実行され、サン
プリングの回数を示すｎが１２８を超えたかどうかが判
断される。すなわち、図７に示す積算区間を経過したか
どうかが判断され、経過していない場合は「ＮＯ」ルー
トをとって、ステップＳ１３を実行し、回数ｎを「１」
増加させて燃料補正を行なわないままステップＳ２０が
実行される。これにより、１２８サイクルの積算区間内
について、噴射パルス幅Ｔｉｎｊにおける補正係数ＫＡ
Ｃ（ｊ）に関する補正は行なわれず、もっぱら燃焼悪化
判定値ＶＡＣ（ｊ）の累積が行なわれる。

【００８２】したがって、悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）は、
設定された燃焼回数、例えば１２８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。そ
して、積算区間が経過すると、ステップＳ１１の「ＹＥ
Ｓ」ルートを通じ、ステップＳ１２〜ステップＳ１８が
実行される。

【００８３】まず、ステップＳ１２において、回数ｎが
「１」にリセットされ、次いで、ステップＳ１４とステ
ップＳ１５とにおいて、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）を
参照して、基準値設定手段１１２で設定された所定の基
準値との比較が行なわれる。まず、燃焼悪化判定値ＶＡ
Ｃ（ｊ）と上限基準値(VACTH1)との比較が行なわれ、燃
焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）が上限基準値VACTH1を超えて
いる場合、すなわち、図９に示すように、燃焼変動の悪
化量が限界である上限基準値VACTH1を超えている場合
は、ステップＳ１５において、次式による補正係数KAC
(j)の算出が行なわれる。

【００８４】 KAC(j) ＝ KAC(j) + KAR・｛ VAC(j) − VACTH1 ｝ これは、図７に示すリッチ側右上特性の補正値を算出す
るもので、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
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。ここで、 KARは特性の傾きを示す係数であり、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。

【００８５】また、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）が下限
基準値VACTH2を下回っている場合には、ステップＳ１６
において「ＹＥＳ」ルートをとり、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（ステップＳ１６参照）。 KAC(j) ＝ KAC(j) - KAL・｛ VAC(j) − VACTH2 ｝ これは、図７に示すリーン側左下特性の補正値を算出す
るもので、 KALは特性の傾きを示す係数である。

【００８６】さらに、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）が、
下限基準値VACTH2以上で、上限基準値VACTH1以下である
場合には、ステップＳ１４およびステップＳ１５におい
ていずれも「ＮＯ」ルートをとり、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。これは、図７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。

【００８７】ここで、下限基準値VACTH2と上限基準値VA
CTH1とは、燃焼変動目標値VAC0を中心とし、下限基準値
VACTH2を(VAC0-ΔVAC)の値に、上限基準値VACTH1を(VAC
0+ΔVAC)の値に設定されている。燃焼変動目標値VAC0
は、ＣＯＶ(Coefficient of variance) の目標値(10 ％
程度) に対応した値であり、燃焼変動目標値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が防止される。

【００８８】そして、ステップＳ１８が実行され、燃焼
悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）が「０」にリセットされる。さ
らに、ステップＳ１９において、補正係数KAC(j)が上下
限値を超えた場合には、超えた側の限界値にクリップさ
れる。例えば、０．９＜ＫＡＣ（ｊ）＜１．１の範囲内
に収まるように設定された場合、ステップＳ１５におけ
る算出値が１．１を超えると１．１に設定され、ステッ
プＳ１６における算出値が０．９を下回ると０．９に設
定される。

【００８９】これにより、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。そして、ステップＳ２
０において、上述のようにして決定された補正係数KAC
(j)による燃料噴射に際しての基本噴射パルス幅の補正
が行なわれる。すなわち、噴射パルス幅Tinj(j) は、次
式で算出される。

【００９０】Tinj(j)＝TB×KAC(j)×K ×KAFL ＋ Td この基本噴射パルス幅の補正により、燃焼状態制御手段
１０５による燃焼変動調整要素１０６の制御が行なわ
れ、エンジンは、所望のリーン限界運転状態にたもたれ
る。なお、燃焼調整要素としてはＥＲＧ量の制御も考え
られる。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。

【００９１】（１）エンジントルクの確率的特性を考慮
した、燃焼変動の推定およびこの推定を用いた空燃比制
御を、簡素な手法で、各気筒毎に正確確実に行なえるよ
うになる。 （２）燃焼変動の統計的性質を考慮したエンジンの燃焼
状態制御を、簡素な手法により、実時間で、また車載コ
ンピュータで行なえるようになる。

【００９２】（３）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簡素な手法で確実に補正できる
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。 （４）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。 （５）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。

【００９３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明のエンジンの燃焼状態判定方法によれば、内燃機関
に駆動される回転軸の角加速度を各気筒の点火周期と同
周期で検出する第１のステップと、該角加速度が上記内
燃機関の運転状態に応じて設定された所定の閾値から下
回るときの該閾値と該角加速度との偏差を複数サイクル
積算する第２のステップと、該第２のステップで得られ
た積算値により燃焼悪化状態を判定する第３のステップ
とをそなえて構成されているので、燃焼悪化状態を量的
に確実に把握でき、閾値付近の数値の影響を小さくして
内燃機関の燃焼の悪化の状態を各気筒毎に正確に判定す
ることができる。また、各気筒毎に比較的長い期間を対
象として燃焼状態を把握することができ、統計的な特性
を反映する安定した確実な制御が可能になる。

【００９４】

【００９５】また、上記閾値を上記内燃機関の負荷又は
回転数のうちの少なくとも一方に応じて設定することも
でき（請求項２）、このようにすれば、回転角加速度デ
ータから正確に燃焼悪化状態を知ることができる。

【００９６】さらに、請求項３記載のエンジンの燃焼状
態制御方法によれば、請求項１又は２記載の内燃機関の
燃焼状態判定方法を用いて、燃焼悪化状態を判定する燃
焼悪化判定値を求めるステップと、上記燃焼悪化判定値
を所定の基準値と比較し該燃焼悪化判定値が上記基準値
に近づくように上記内燃機関の燃焼変動調整要素を制御
するステップとをそなえて構成されているので、簡素な
手法で、エンジンの運転状態に対応した燃焼状態の制御
を各気筒毎に確実に行ないうるようになり、リーン限界
運転をより広い運転域において確実に行ないうる利点が
ある。

【００９７】また、請求項４記載のエンジンの燃焼状態
制御装置によれば、理論空燃比より希薄側の空燃比で運
転しうる内燃機関において、該内燃機関に駆動される回
転軸の角加速度を各気筒の点火周期と同周期で検出する
角加速度検出手段と、上記内燃機関の運転状態に応じて
角加速度比較用閾値を設定する閾値設定手段と、該角加
速度検出手段で検出された角加速度が該閾値設定手段で
上記内燃機関の運転状態に応じて設定された所定の閾値
から下回るときの該閾値と該角加速度との偏差を複数サ
イクル積算して燃焼悪化判定値を求める燃焼悪化判定値
算出手段と、上記燃焼悪化判定値を参照し所定の基準値
と比較し、該燃焼悪化判定値が上記基準値に近づくよう
に、上記内燃機関の燃焼変動調整要素を制御する燃焼状
態制御手段とをそなえるという簡素な構成で、内燃機関
の燃焼悪化状態を量的に確実に把握して内燃機関の運転
状態の統計的特性に対応した燃焼状態の制御を各気筒毎
に確実に行ないうるようになり、リーン限界運転をより
広い運転域において確実に行ないうる利点がある。

【００９８】また、上記閾値を上記内燃機関の負荷又は
回転数のうちの少なくとも一方に応じて設定することも
でき（請求項５）、このようにすれば、回転角加速度デ
ータから正確に燃焼悪化状態を知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての内燃機関の燃焼状態
判定方法並びに内燃機関の燃焼状態制御方法および燃焼
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エンジンの燃焼状態
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エンジンの燃焼状態
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エンジンの燃焼状態
制御装置の動作を説明するための波形図である。

【図７】本発明の一実施例としてのエンジンの燃焼状態
制御装置の動作を説明するための補正特性図である。

【図８】本発明の一実施例としてのエンジンの燃焼状態
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９】本発明の一実施例としてのエンジンの燃焼状態
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１０】本発明の一実施例としてのエンジンの燃焼状
態制御装置の動作を説明するための閾値補正値特性図で
ある。

【図１１】本発明の一実施例としてのエンジンの燃焼状
態制御装置における角加速度検出部を示す摸式的斜視図
である。

【図１２】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 リニア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 １０４ 燃焼悪化判定値算出手段 １０５ 燃焼状態制御手段 １０６ 燃焼変動調整要素 １０７ 角加速度検出手段 １１０ 閾値更新手段 １１２ 基準値設定手段 １１２Ｕ 上限基準値設定手段 １１２Ｌ 下限基準値設定手段 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 ２２１ プロセッサ 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石本 英文 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 朝岡 達也 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−109062（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−117306（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−315649（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−340294（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−146998（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に駆動される回転軸の角加速度
   を各気筒の点火周期と同周期で検出する第１のステップ
   と、 該角加速度が上記内燃機関の運転状態に応じて設定され
   た所定の閾値から下回るときの該閾値と該角加速度との
   偏差を複数サイクル積算する第２のステップと、 該第２のステップで得られた積算値により 燃焼悪化状態
   を判定する第３のステップとをそなえて構成されたこと
   を特徴とする、内燃機関の燃焼状態判定方法。
2. 【請求項２】 上記閾値が上記内燃機関の負荷又は回転
   数のうちの少なくとも一方に応じて設定されていること
   を特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼状態判定方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の内燃機関の燃焼状
   態判定方法を用いて、燃焼悪化状態を判定する燃焼悪化
   判定値を求めるステップと、 上記燃焼悪化判定値を所定の基準値と比較し該燃焼悪化
   判定値が上記基準値に近づくように上記内燃機関の燃焼
   変動調整要素を制御するステップとをそなえて構成され
   たことを特徴とする、内燃機関の燃焼状態制御方法。
4. 【請求項４】 理論空燃比より希薄側の空燃比で運転し
   うる内燃機関において、 該内燃機関に駆動される回転軸の角加速度を各気筒の点
   火周期と同周期で検出する角加速度検出手段と、 上記内燃機関の運転状態に応じて角加速度比較用閾値を
   設定する閾値設定手段と、 該角加速度検出手段で検出された角加速度が該閾値設定
   手段で上記内燃機関の運転状態に応じて設定された所定
   の閾値から下回るときの該閾値と該角加速度との偏差を
   複数サイクル積算して燃焼悪化判定値を求める燃焼悪化
   判定値算出手段と、 上記燃焼悪化判定値を参照し所定の基準値と比較し、該
   燃焼悪化判定値が上記基準値に近づくように、上記内燃
   機関の燃焼変動調整要素を制御する燃焼状態制御手段と
   をそなえて構成されたことを特徴とする、内燃機関の燃
   焼状態制御装置 。
5. 【請求項５】 上記閾値が上記内燃機関の負荷又は回転
   数のうちの少なくとも一方に応じて設定されていること
   を特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃焼状態制御装
   置。