JP4217073B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒を有する内燃機関の制御方法および制御装置に関し、特に各気筒のトルクの制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒内燃機関においては、吸排気バルブを駆動するカムの作用角やバルブリフト量、プロフィ−ル等のばらつきにより、各気筒毎に吸入空気量の差が生じる。この気筒毎の吸入空気量の差により、気筒間に出力トルクの差が発生し、出力トルクの不均一による振動がドライバビリティを悪化させることがある。従来、この気筒間トルクの不均一を解消するため、気筒毎の回転数の偏差から燃焼圧を検出し、気筒毎の燃焼圧が均一になるように、燃料噴射量や点火時期を制御する技術が知られている。この技術では、燃料噴射量や点火時期といった内燃機関の制御パラメータを補正することによって、検出トルクの高い気筒はトルクを下降させ、また検出トルクの低い気筒はトルクを上昇させて気筒毎の実トルクを均一にするように制御するものである。こうした、多気筒内燃機関の制御装置を示す文献としては、下記の特許文献１がある。
【特許文献１】
特公平７−３７７８９号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６３０１５号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、気筒毎の実トルクを均一にする技術では、現実には各気筒の実トルクをより低いトルクに一律に合わせるように制御することとなり、ドライバビリティは向上するが、燃費やエミッションの悪化が問題となっていた。これは、実用上、内燃機関の制御パラメータは、出力や燃費やエミッションを考慮して最適値に設定されており、制御パラメータで気筒の燃焼状態を改善して出力トルクを上昇させる制御は難しいのに対して、出力トルクを低下制御させることは、燃焼状態を悪化させる制御をすることになり、比較的容易に行えるからである。
【０００４】
また、最近では内燃機関の運転状態に応じて、上記特許文献２のように、吸気バルブや排気バルブの作用角やリフト量を可変とする可変動弁機構を搭載した車両も提案されている。この可変動弁機構では、クランクシャフトに連動する回転カムとカムの動きを吸気バルブに伝えるロッカアームとの間に仲介駆動機構を介在させ、回転カムと接触する仲介駆動機構の入力部分とロッカアームと接触する仲介駆動機構の出力部分との位相差を可変制御することで、吸気バルブのリフト量を連続的に調整している。こうした可変動弁機構では、構成部品の点数が増加することから、バルブ開の状態を気筒間で同一とすることが難しい。この結果、各気筒間で吸入空気量を均一にすることも難しかった。かかる可変動弁機構を有する内燃機関では、ドライバビリティの向上と燃費やエミッション対策の向上といった相反する性能向上が一層望まれている。
【０００５】
本発明は、こうした問題を解決し、燃費やエミッションの悪化を最小限に抑えながら気筒毎のトルクを制御し、ドライバビリティの向上を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するため、以下の手法をとった。すなわち、４以上の複数気筒を有する内燃機関の制御装置であって、該複数気筒の燃焼順序に従って生じる出力トルクの振動の周期が、全気筒についての燃焼の完了までの時間を一周期とする出力トルクの振動より短い周期となるように、前期各気筒の燃焼状態を調整する調整手段を備えたことを要旨としている。
【０００７】
本発明の第１の内燃機関の制御装置によれば、複数の気筒の燃焼順序に従って生じる出力トルクの振動の周期が、全気筒についての燃焼の完了までの時間を一周期とする出力トルクの振動の周期より、短くなる。したがって、ドライバーが出力トルクの振動を感知し難い高周波にすることができ、ドライバビリティの向上に効果を奏する。また、出力トルクの振動を高周波としてドライバビリティの向上を図るために、全気筒の出力トルクを一律に合わせるトルクの低下制御を行う必要がない。よって、燃費の悪化を最低限に抑えることができる。
【０００８】
こうした、内燃機関の制御装置は、前記調整手段として、該内燃機関の複数気筒毎の出力トルクを所定のタイミングにて検出するトルク検出手段と、該前記複数の気筒を、その燃焼順序で連続しない気筒同士を少なくとも一つ含んでグループ化した複数の気筒群に対して、該気筒群毎に同一で、気筒群間では異なる実トルクとなるように、該気筒群に含まれる気筒毎に与える目標トルクを付与する目標トルク付与手段を備えて構成することができる。すなわち、トルク検出手段により検出された各気筒毎の検出トルクの値を把握し、その検出値を基にして、それぞれの気筒群が同一の実トルクとなるように各気筒毎の目標トルクを調整することができる。
【０００９】
さらに、前記目標トルク付与手段は、該気筒群間で異なる実トルクを、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最大の検出トルクと最低の検出トルクとの間の所定トルクにするように、該気筒群に含まれる気筒の前記目標トルクを調整する手段とすることができる。トルク検出手段の検出トルクに基づくため、最大の検出トルクを示した気筒と最低の検出トルクを示した気筒が容易に判断できて、両トルクの間に前記所定トルクを設定できる。したがって、検出トルクの大きい気筒は出力トルクを下げるトルク低下制御を実行し、検出トルクの小さい気筒は出力トルクを上げるトルク上昇制御を実行すれば良く、各気筒毎の目標トルクの調整が明確で容易となる。
【００１０】
前記所定のタイミングは、車両のアイドリング時とすることができる。内燃機関が高速回転する時には、ドライバビリティはそれほど問題とならないが、アイドリング時には重要視される。このアイドリング時に、トルク検出手段による検出トルクから各気筒毎の目標トルクを調整して、燃焼状態を制御するため、ドライバビリティの向上に効果がある。
【００１１】
また、トルクの検出手段は、該内燃機関の回転変動の検出による推定、燃焼時間の検出による推定、気筒内圧力の検出の少なくともいずれか一つに基づいて検出する手段とすることができる。上記の検出手段は、比較的簡単なセンサの組み合わせによる検出が可能であり、既存の装置およびわずかな改良で対応できる。
【００１２】
また、前記目標トルク付与手段は、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最低の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクが、他の気筒群の実トルクよりも低い所定のトルクとなるように、該気筒群に含まれる気筒の前記目標トルクを調整する手段とすることができる。通常、各気筒の出力トルクは最適となるように目標トルクの設定が行われている。したがって、気筒の燃焼状態を更に最適なものとするトルク上昇制御をするのは困難である。これに対して、気筒の燃焼状態を悪化させるトルク低下制御をするのは容易である。トルク検出結果より最低のトルクである気筒を含む気筒群は、他の気筒群よりも低い実トルクになるよう設定し、その気筒群の中の各気筒の目標トルクを調整する。
【００１３】
また、内燃機関は４気筒以上であれば５気筒，６気筒，８気筒，１２気筒など気筒数を問わないが、例えば４気筒を有する内燃機関では、前記グループ化した気筒群の一方は、一の気筒が膨張行程にある時に残りの気筒が吸入行程にある気筒同士とすることができる。すなわち、４気筒を有する内燃機関では、燃焼順序で１つ置きとなる気筒を同一の気筒群とし、それぞれの気筒群が気筒群間で異なった実トルクとなるように各気筒毎の目標トルクを調整する。その制御によって、燃焼順序で交互に異なる実トルクが現れることとなり、実トルクはトルクの大小関係を交互に繰り返す。したがって、４気筒を有する内燃機関では、トルク振動の周期を特に短く、高周波とすることができ、ドライバビリティを改善することができる。
【００１４】
さらに、クランクシャフトの回転に伴って吸気バルブが開閉する内燃機関の中で、内燃機関のクランクシャフトの回転と、それに伴って開閉する吸気バルブとの間に介装され、該吸気バルブの開閉タイミングを変える可変動弁機構を備えた内燃機関とすることができる。かかる機構を持つ内燃機関では、気筒間の出力トルクにばらつきが生じ易く、本内燃機関の制御を実施する効果が大きい。
【００１５】
前記調整手段は、該内燃機関の空燃比の制御、点火時期の制御の少なくともいずれかの一つに基づいて、気筒毎に検出トルクを制御する手段を備えることができる。トルクの上昇、低下制御をする手段を空燃比の制御、点火時期の制御とすることで、既存のセンサが採用でき、また、既存の制御手段を改良することで比較的容易に行なうことができる。
【００１６】
また、前記目標トルク付与手段は、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最大の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクを、その実トルクと最低の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクとの差が所定値以内となるように、該気筒群に含まれる気筒の前記目標トルクを調整する手段としても良い。ドライバビリティの向上は、出力トルクの振動の周期を高周波にすることで達成できるが、トルク振動の振幅を所定量に抑えることでも達成できる。最大の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクを、その実トルクと最低の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクとの差が所定値以内となるように、すなわち、最大の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクが低下するように、最大の検出トルクである気筒を含む気筒群の各気筒毎の目標トルクを調整する。したがって、出力トルクの振幅も抑えることができ、ドライバビリティの向上に一層効果がある。
【００１７】
さらに、前記目標トルク付与手段は、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最低の検出トルクである気筒の検出トルクが、所定のトルクの場合には、その気筒群に含まれる気筒で、検出トルクを上昇させる気筒の前記目標トルクの調整を禁止する手段とすることもできる。トルク検出結果から最低の検出トルクであると判断された気筒の検出トルクが、所定のトルク（例えば最適なトルク）である場合には、この気筒トルクを上昇制御するため目標トルクを調整することは特に困難である。この場合には、最低の検出トルクを示す気筒を含む気筒群の各気筒毎にする目標トルクの調整が、トルク上昇制御になることを禁止する。したがって、無用な制御を実行することがない。
【００１８】
また、複数気筒の中で、トルク制御を実施して同じ実トルクとすべき気筒を選定するために複数気筒を分類するグループ化方法は、４以上の複数気筒を２以上の気筒群に分け、該気筒群毎に同一で、気筒群間では異なる実トルクに制御するために、該複数気筒を少なくとも２つのグループに分けるグループ化方法であって、前記４以上の複数気筒をｎ気筒とし（ｎは４以上の整数）、該ｎ気筒で大きい出力トルクを示す気筒の内、その燃焼順序で連続する気筒数Ｒ（Ｒは３以上の整数）がｎ−１以下の場合には、該連続する気筒の両端となる気筒を除いた余の気筒を、その燃焼順序で連続しない気筒同士を少なくとも一つ含んでグループ化する制御気筒グループ化方法とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。本発明の第１実施例である、内燃機関の制御装置が搭載された制御系統システムの概略構成を表すブロック図を図１に示す。また、一つの気筒の縦断面の模式図を図２に示す。図示するように、エンジン１０は、４つの気筒２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有する４シリンダエンジンである（以下、特に気筒の区別を要しない場合には、気筒２０と呼ぶ）。このエンジン１０は、主に、シリンダブロック３０，シリンダブロック３０内を往復運動するピストン４０，シリンダヘッド５０，シリンダヘッド５０に配置された吸気バルブ６０，排気バルブ７０等から構成されている。吸気バルブ６０，排気バルブ７０は、気筒２０毎にそれぞれ２個ずつ備えた４バルブシステムである。シリンダブロック３０，シリンダヘッド５０，ピストン４０により囲まれた燃焼室８０は、各気筒２０に形成されている。シリンダヘッド５０には、点火プラグ８５が設けられ、燃焼室８０内で圧縮された混合気に点火を行う。
【００２０】
各気筒２０に２個具備された吸気ポート６５は、吸気マニホールド９０に接続している。吸気マニホールド９０内には、各吸気通路９５が形成され、燃料噴射弁１００を備えている。この燃料噴射弁１００は、内部にあるソレノイドコイルの通電時間に対応した時間だけ開口し、開口時間に対応した量τの燃料を各気筒２０へ噴射している。すなわち、運転状態に対応した量τの燃料を各気筒２０へ供給するのは、通電時間を調整することで行う。また、各気筒２０の吸気マニホールド９０は、サージタンク１１０を介して、吸気ダクト１２０に接続している。吸気ダクト１２０には、エアフロメータ１１５が設けられ、吸入空気量Ｑを検出している。吸気ダクト１２０は、エアクリーナ１３０と接続し、エアクリーナ１３０でろ過した空気を取り込んでいる。エアフロメータ１１５は、混合気を適正にする空燃比制御のために吸入空気量Ｑを検出している。
【００２１】
各気筒２０に２個具備された排気ポート７５は、排気マニホールド１６０に接続している。排気マニホールド１６０には、酸素濃度センサ１７０が設けられ、排気中の酸素濃度を検出している。すなわち、混合気を適正にする空燃比制御のために酸素濃度がリッチかリーンかを検出している。また、排気マニホールド１６０は、触媒コンバータ１７５と接続している。触媒コンバータ１７５は、各気筒２０からの排気を浄化して外部に排出している。
【００２２】
シリンダヘッド５０には、エンジン１０の回転に伴って回転する吸気カムシャフト６３や排気カムシャフト７３が回転可能に設けられている。排気カムシャフト７３には、排気カム７７が設けられ、排気バルブ７０を直接リフトするロッカアーム１４１の一端と接している。排気バルブ７０の開閉は、エンジン１０の回転に伴って回転する排気カム７７によって、ロッカアーム１４１を介して行われている。一方、吸気カムシャフト６３には、吸気カム６７が設けられ、後述する仲介駆動機構２００の入力部と接している。仲介駆動機構２００の出力部は、吸気バルブを直接リフトするロッカアーム１４０の一端と接している。吸気バルブ６０の開閉は、エンジン１０の回転に関連して回転する吸気カム６７によって、仲介駆動機構２００とロッカアーム１４０とを介して行われている。
【００２３】
第１実施例の吸気ダクト１２０にはスロットルバルブは設けていない。アクセルペダルの操作等により要求されるエンジン１０回転数から、燃焼室８０で必要となる吸入空気量Ｑは、吸気バルブ６０のバルブリフト量を調整することで制御している。吸気バルブ６０のリフト量の調整は、吸気カム６７とロッカアーム１４０との間に設けられた仲介駆動機構２００によって行われる。
【００２４】
仲介駆動機構２００は、シリンダヘッド５０に設けられ、主に、吸気カムシャフト６３と平行に設けられたコントロールシャフト２０１と、コントロールシャフト２０１に係合される入力部２０２および揺動カム２０３から構成されている。入力部２０２には、吸気カム６７と接触して吸気バルブ６０の開閉タイミングに関与するローラ２０５が設けられている。また、揺動カム２０３には、ロッカアーム１４０と直接接触するノーズ２０７と呼ばれる突起部が形成されている。入力部２０２および揺動カム２０３のコントロールシャフト２０１との係合部分は、その内部で軸方向に、図示しないヘリカルスプラインが設けてある。このヘリカルスプラインは、入力部２０２と揺動カム２０３とでそれぞれ逆向きに設けてある。コントロールシャフト２０１には、ヘリカルスプラインに対応した図示しないギヤが設けてあり、入力部２０２および揺動カム２０３に対して相対的に軸方向へ移動可能である。
【００２５】
さらに、シリンダヘッド５０には、吸気バルブ６０のリフト量を制御するためのリフト量可変アクチュエータ２１０やエンジン１０のクランクシャフト回転と吸気カム６７との回転位相を変化させ、吸気バルブ６０の開閉タイミングを制御するための回転位相差可変アクチュエータ２２０が設けられている。リフト量可変アクチュエータ２１０および回転位相差可変アクチュエータ２２０は、それぞれオイルコントロールバルブ２１５，２２５と接続している。オイルコントロールバルブ２１５，２２５は、圧油の流れる方向を内部のスプールで切り替える方向切換弁であり、その切換は電気的に行われている。
【００２６】
コントロールシャフト２０１はリフト量可変アクチュエータ２１０と油圧的に接続している。後述するＥＣＵ２５０からの指令を受け、オイルコントロールバルブ２１５の油圧制御により、コントロールシャフト２０１が軸方向に移動すると、コントロールシャフト２０１に設けられたギヤと、互いに逆向きに形成されたヘリカルスプラインを介して、入力部２０２と揺動カム２０３のなす角度θが変化する。すなわち、コントロールシャフト２０１の軸方向移動量に応じて、吸気カム６７と接触するローラ２０５とロッカアーム１４０と接触するノーズ２０７との相対位置(位相)を変化させることができる。よって吸気バルブ６０のリフト量はコントロールシャフト２０１の移動量を制御することにより可能となる。例えば、ＥＣＵ２５０から吸気バルブ６０のリフト量を大きくする指令が出た場合には、オイルコントロールバルブ２１５は、リフト量可変アクチュエータ２１０に圧油を送り、リフト量可変アクチュエータ２１０がコントロールシャフト２０１を軸方向に移動させる。ヘリカルスプラインの作用により、コントロールシャフト２０１の移動量に伴って入力部２０２のローラ２０５と揺動カム２０３のノーズ２０７との位相角θが大きくなり、吸気バルブ６０のリフト量が大きくなる。この結果、吸気バルブ６０のバルブ開き時間は長くなり、吸入空気量Ｑは増加する。
【００２７】
一方、吸気バルブ６０の開閉のタイミングは、クランクシャフトの回転に伴う吸気カムシャフト６３の回転位相を変化させることで制御している。ＥＣＵ２５０からの指令により、オイルコントロールバルブ２２５から圧油が回転位相差アクチュエータ２２０に送られ、吸気カムシャフト６３の先端部に設けられた、図示しないスプロケットと吸気カムシャフト６３の相対位置を変化させる。スプロケットは、クランクシャフトに伴って回転するが、スプロケットに対する吸気カムシャフト６３および吸気カム６７の回転位置は、回転位相差アクチュエータ２２０により可変される。クランクシャフトの回転に伴う吸気カム６７の回転位相を可変することにより、吸気バルブ６０開閉のタイミングを進め、または遅らせることが可能である。結果的に、リフト量可変アクチュエータ２１０と回転位相差アクチュエータ２２０とにより、吸気バルブの開閉のタイミングを併せて調整できる。
【００２８】
以上に説明した吸気バルブ６０の開閉のタイミングの制御はＥＣＵ２５０により行われる。このＥＣＵ２５０は、吸気バルブ６０の開閉のタイミングの他に、様々な運転要求への対応やエミッションへの対応をするため燃料噴射量τの制御を行っており、そのために各種センサやアクチュエータに接続している。こうしたセンサ，アクチュエータとしては、次のものがある。
【００２９】
アクセルペダルには、アクセルポジションセンサ１７２が設けられ、アクセル踏込量αに比例した電圧を出力する。クランク角センサ１７４は、クランクシャフトの回転角ζを検出し、所定の回転角毎にパルス信号を出力する。また、上死点センサ１７６は、所定の気筒２０のピストン４０が上死点に達したときにパルス信号βを出力し、気筒２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄがどの行程にあるかの判別とピストン４０の上死点の検出とを行う。この上死点センサ１７６とクランク角センサ１７４の出力パルスからエンジン１０回転数ＮＥを計算している。また、水温センサ１８２は、エンジン１０のシリンダブロック３０に設けられ、エンジン１０冷却水温Ｔを検出する。また、シャフト位置センサ１７８は、仲介駆動機構２００のコントロールシャフト２０１の軸方向位置を検出し、コントロールシャフト２０１の軸方向変位φに対応した電圧を出力する。カム角センサ１８０は、吸気カム６７のカム角ψを検出し、吸気カムシャフト６３の回転に対応したパルス信号を出力する。
【００３０】
ＥＣＵ２５０は、上述のアクセルポジションセンサ１７２，クランク角センサ１７４，上死点センサ１７６，水温センサ１８２，シャフト位置センサ１７８，カム角センサ１８０，酸素濃度センサ１７０そしてエアフロメータ１１５などからの信号を入力し、種々の車両情報から、各気筒２０内での燃焼状態を最適な状態とするため、燃料噴射弁１００やオイルコントロールバルブ２１５，２２５に指令を出し、制御を行なっている。特に、燃料噴射量τの制御では、エアフロメータ１１５からの吸入空気量Ｑとクランク角センサ１７４からの信号ζを基に噴射時間を決め、例えば、水温センサ１８２によりエンジン１０が冷えた状態かどうか、酸素濃度センサ１７０により適切な空燃比かどうかなどの車両の種々の情報により補正を加えて、燃料噴射弁１００に燃料噴射の指令を与えている。なお、本実施例では、各気筒２０独立に燃料噴射量τの制御が行なえる独立噴射方式である。
【００３１】
次に、ＥＣＵ２５０で実行される本発明の第１実施例のトルク制御について説明する。本トルク制御は、各気筒２０の出力トルクにばらつきがある場合に、燃焼状態を悪化させる制御をする気筒２０をできるだけ少なく抑えて、燃焼順序による出力トルク振動の周期を高周波とする制御である。そのため、現状の各気筒２０での燃焼パターンを検出し、燃焼状態を悪化させるべき気筒を選定する。このトルク制御処理のフローチャートを図３に示す。上述のように、通常、各気筒２０の燃焼状態は車両の種々の情報やアクセル要求等により所定の基準トルク範囲となるように、各気筒２０に所定の目標トルクを与えて制御している。ＥＣＵ２５０は、この制御の結果として出力される各気筒２０の出力トルクを、アイドリング運転時に検出する(ステップＳ３００）。本実施例では、各気筒２０の出力トルクの検出は、クランク角センサ１７４および上死点センサ１７６を用いて、単位時間毎の各気筒２０のエンジン１０回転変動ΔＮＥを検出することにより推定している。
【００３２】
一般に、エンジン１０の出力トルクに直接影響を及ぼす各気筒２０における平均圧力が、各気筒２０でばらつけば、その圧力変動により、各気筒２０のエンジン１０の回転は変動する。よって、各気筒２０のエンジン１０回転変動ΔＮＥを検出することで、各気筒２０の出力トルクが推定できる。なお、本実施例の他に、各気筒２０の燃焼時間を検出することで出力トルクを推定し、また、各気筒２０に応答性の良い圧力センサを配置して各気筒２０の筒内圧力を測定することにより出力トルクの検出をしても良い。また、既存のセンサを使用する場合には、クランク角センサ１７４やカム角センサ１８０からの気筒２０の判別と酸素濃度センサ１７０からの空燃比の状態信号とを用いて、出力トルクを推定することもできる。一般に、酸素濃度がリッチな混合気では、燃焼する気筒から出力されるトルクは、リーンな混合気の気筒のトルクより出力が高いので、例えば、所定の時間での気筒２０の燃焼状態が、リッチであった場合、そのリッチ状態がどの気筒２０からのものであるかを判別し、その空燃比から出力トルクを概略推定すれば、各気筒２０の出力トルクが推定できる。したがって、これらの手法で出力トルクを推定する構成としても良い。
【００３３】
４つの気筒２０のトルクを検出した後、トルク制御処理を実行すべきか否かを判断する（ステップＳ３０５）。所定の基準トルクは、出力，燃費，エミッションなどの種々の条件により決められる設計値であり、あるトルクの幅を持っている。４つの気筒について検出されたトルクが、全てこの所定のトルク幅に収まれば、ドライバビリティの改善の処理を行う必要はないと判断して、図３に示す処理を終了する。一方、検出されたトルクが所定のトルク幅に収まらず、大きく外れる値を示す気筒２０がある場合には、トルクの大小を判断する処理を行う（ステップＳ３０７）。この処理は、例えば、トルク幅の上限値を基準のトルクとし、各気筒２０の検出トルクが基準のトルクより大きい場合は、トルク大気筒と判断し、検出トルクが小さい場合をトルク小気筒と判断する処理である。
【００３４】
続いて、各気筒２０の大小関係から、トルク小気筒の数を判断する処理をする（ステップＳ３１０）。ここで各気筒２０の検出トルクの代表的なパターンを図４，図５に示す。横軸は気筒の燃焼順序を、縦軸はトルクの値を示し、各気筒２０の本制御実施前の検出トルクを白丸で、制御後の実トルクを黒丸で示してある。図４に示すように４気筒の場合の燃焼は、一般的に、第１気筒２０ａ，第３気筒２０ｃ，第４気筒２０ｄ，第２気筒２０ｂの順序で行われる。ステップＳ３１０で、トルク小気筒の数が１つであると判断した場合には、各気筒２０のトルクは図４に示す代表パターンＡの状態にあることになる。パターンＡの場合には、第１気筒２０ａ，第３気筒２０ｃ，第４気筒２０ｄは検出トルクが大きく、第２気筒２０ｂのみ検出トルクが小さい。この検出結果からトルク小気筒である第２気筒２０ｂと、燃焼順序でこれに連続しない気筒である第３気筒２０ｃとを一方のグループとする（以下、グループＧ１と呼ぶ）。また、トルク大気筒である第１気筒２０ａと第４気筒２０ｄとを他方のグループとする（以下、グループＧ２と呼ぶ）。このグループＧ１の実トルクが図４に示す所定のトルクＴ１となるように、また、グループＧ２の実トルクが所定のトルクＴ２となるように、所定のトルクＴ１およびトルクＴ２を設定する。この所定のトルクＴ１としては、トルクＴ２よりも低い所定のトルクを設定する。
【００３５】
グループＧ２のようなトルク大の気筒群である第１気筒２０ａと第４気筒２０ｄについては、その目標トルクの調整を行わない。他方、グループＧ１は、空燃比や点火時期などの制御パラメータは既に最適な値に設定されているから、これを変更して目標トルクを調整しても、トルク小気筒の検出トルクをトルク大気筒の検出トルク（例えば図４に示す所定のトルクＴ２）まで上昇させる制御は困難であり、その効果は低い。したがって、トルクＴ１は、検出した第２気筒２０ｂのトルクをわずかに高める程度の所定のトルクとして設定している。なお、この所定のトルクＴ１は、本実施例では設計値として予め設定したが、検出トルク等から求めるものとしても良い。
【００３６】
次に、グループＧ１の各気筒の目標トルクを調整する処理（ステップＳ３２０以下）に移行し、パターンＡの第２気筒２０ｂと第３気筒２０ｃのそれぞれに与える目標トルクを調整する処理を行う。パターンＡでは、第３気筒２０ｃの検出トルクはトルクＴ１よりも大であるためトルク低下制御を行う指示を燃料噴射弁１００に出す（ステップＳ３２０）。この場合、本トルク制御を実施前に第３気筒２０ｃに設定されていた目標トルクを実現するための燃料噴射量を減らし、空燃比を薄く（リーンに）することで対応している。
【００３７】
一般に空燃比(Ａ／Ｆ)とトルクには図６に示す関係がある。図示するように、横軸に理論空燃比に対する差分を示し、縦軸はトルクの値を示している。横軸中心は理論空燃比を示し、横軸中心より右方向はリーン状態で、また、左方向はリッチ状態である。ある空燃比の範囲であれば、トルクは空燃比をリーン状態（リーン化と呼ぶ）にすると急激に低下し、空燃比をリッチ状態(リッチ化と呼ぶ)にするとトルクは上昇する。複数の気筒に対して吸気カム作用角を同じように制御しても、わずかながら吸入空気量にばらつきが生じる。このばらつきによって、図示する出力トルクの違いが生じる。図中（ａ）は吸気空気量が大きい場合の気筒トルクを示し、（ｂ）は吸入空気量が標準状態の場合を、また、（ｃ）は吸入空気量が小さい場合を示している。吸入空気量のばらつきにより各気筒のトルクの違いが生じても、ある空燃比の範囲内であれば、空燃比を制御して各気筒２０のトルクを調整することができる。例えば、同一の作用角、ある空燃比で燃焼した２つの気筒トルクがそれぞれＣ点とＤ点であった場合、トルク大気筒のＣ点は、空燃比をリーン化してＢ点へ制御することで、トルク小気筒のＤ点と空燃比をリッチ化してＡ点へ制御することで、ほぼ同程度のトルク値とすることができる。しかし、トルク小気筒のＤ点は、Ａ点の値以上にトルクを上昇させることは困難である。したがって、一般的には、気筒間の出力トルクのばらつきはトルク低下制御を行い調整することとなるが、トルクの上昇が可能である空燃比の範囲の場合にはトルク上昇制御も併せて行うことが望ましい。なお、トルク低下制御は、点火時期を調整することによっても可能である。一般に、ある点火時期の範囲であれば、点火時期を進角側に制御するとトルクは上昇し、また、遅角側に制御するとトルクは低下する。したがって、この場合には、点火時期を遅角側へ制御すれば良い。
【００３８】
次にトルク小気筒をトルク上昇制御するため、燃料噴射弁１００に燃料噴射量を増やし、空燃比をリッチ化する指令を出す（ステップＳ３２５）。前述のように、トルク上昇制御が空燃比の制御で可能な範囲があるため、本実施例のほとんどの燃焼パターンでトルク上昇制御を行う。したがって、パターンＡの場合には、第２気筒２０ｂの検出トルクはトルクＴ１よりも小であるためトルク上昇制御を行う指示を燃料噴射弁１００に出して（ステップＳ３２５）、処理を終了する。この場合には、第２気筒２０ｂに設定されている目標トルクを実現するための燃料噴射量を濃く、空燃比をリッチ化する。また点火時期で対応する場合には、進角側へ制御すれば良い。この結果、パターンＡでは、図４の黒丸に示すように燃焼順序で気筒の実トルクの大小関係が交互に表れることになる。
【００３９】
ステップＳ３１０で、トルク小気筒の数が１つでないと判断した場合には、トルク小気筒の数が２つであるかを判断する処理をする（ステップＳ３３０）。トルク小気筒が２つであると判断した場合には、トルク小気筒が連続しているかを判断する処理へ移行する（ステップＳ３４０）。トルク小気筒が連続していると判断した場合には、図５の白丸に示す代表パターンＢとなる。パターンＢでは、前述のようにトルク小気筒の検出トルクをトルク大気筒の検出トルクまで上昇させる制御は困難である。したがって、この場合には、出力トルクの振動のみを重視して、全ての気筒のトルクが同じ所定値ε１となるように、各気筒の目標トルクを調整する。
【００４０】
この所定値ε１は、本実施例では設計値として設定したが、例えばパターンＡのトルクＴ１と同じトルク値を用いても良い。パターンＢでトルク大気筒である第１気筒２０ａおよび第３気筒２０ｃの実トルクが所定値ε１となるように、各気筒の目標トルクを調整し、トルク低下制御する指令を燃料噴射弁１００に出し（ステップＳ３５０）、また、トルク小気筒である第４気筒２０ｄおよび第２気筒２０ｂの実トルクが同じ所定値ε１となるように、トルク上昇制御する指令を燃料噴射弁１００に出して（ステップＳ３２５）、処理を終了する。この結果、パターンＢでは、図５の黒丸に示すように、全ての気筒の実トルクはほぼ同じ値となり、同一のトルク幅の中に揃えることができる。
【００４１】
ステップＳ３４０で、トルク小気筒が連続しないと判断した場合は、図５の白丸に示す代表パターンＣとなる。パターンＣでは、本制御をする前から、燃焼順序で気筒の検出トルクの大小関係が交互に現れている。この場合には、トルク小気筒である第３気筒２０ｃおよび第２気筒２０ｂをグループＧ１１とし、トルク大気筒である第１気筒２０ａおよび第４気筒２０ｄをグループＧ２２とすると、パターンＡと同様に、グループＧ２２には所定のトルクＴ２２を設定し、グループＧ１１には所定のトルクＴ２２より低い所定のトルクＴ１１を設定する。グループＧ２２に属する気筒は、目標トルクの調整は行わず、グループＧ１１に属する気筒の実トルクが所定のトルクＴ１１となるように、グループＧ１１の各気筒の目標トルクを調整し、トルク上昇制御する指令を燃料噴射弁１００に出して（ステップＳ３２５）、処理を終了する。なお、所定のトルクＴ１１はトルクＴ１と、所定のトルクＴ２２はトルクＴ２と同じように設定している。この結果、パターンＣでは、燃焼順序で気筒の実トルクの大小関係が交互に表れた状態を維持することができる。
【００４２】
ステップＳ３３０にて、トルク小気筒の数が２つでないと判断した場合には、トルク小気筒の数が３つであるかを判断する処理をする（ステップＳ３６０）。トルク小気筒の数が３つであると判断した場合には、図５の白丸に示す代表パターンＤとなる。この場合は、パターンＢと同様であり、全ての気筒の実トルクが同じ所定値ε１となるように、トルク大気筒である第１気筒２０ａの目標トルクを調整して、トルク低下制御する指令を燃料噴射弁１００に出す（ステップＳ３７０）。また、トルク小気筒である第３気筒２０ｃ，第４気筒２０ｄ，第２気筒２０ｂの目標トルクを調整して、トルク上昇制御する指令を燃料噴射弁１００に出し（ステップＳ３２５）、処理を終了する。この結果、パターンＤでは、全ての気筒の実トルクはほぼ同じ値となり、同一のトルク幅の中に揃えることができる。
【００４３】
ステップＳ３６０にて、トルク小気筒の数が３でないと判断した場合には、トルク小気筒の数が４であるかを判断する処理をする（ステップＳ３８０）。トルク小気筒の数が４であると判断した場合には、図５の白丸に示す代表パターンＥとなる。この場合は、パターンＢと同様であり、トルク小気筒、つまり、全ての気筒の目標トルクを調整して、トルク上昇制御をする指令を燃料噴射弁１００に出して（ステップＳ３２５）、処理を終了する。この結果、パターンＥでは、全ての気筒の実トルクはほぼ同じ値となり、同一のトルク幅の中に揃えることができる。また、ステップＳ３８０にて、全ての気筒がトルク小気筒でないと判断した場合には、全ての気筒がトルク大気筒である図５に示す代表パターンＦとなる。この場合には、各気筒の燃焼状態が良く、トルクの振動も少ないため、トルク制御を実行することなく終了する。
【００４４】
以上のＥＣＵ２５０で実行される第１実施例のトルク制御では、各気筒の燃焼状態を把握し、燃費およびドライバビリティのバランスが取れた最適な制御を選択する。図４，図５に示すパターンＡ，Ｃの場合には、従来のように一つの所定トルクに向かって各気筒２０のトルク制御を行うのではなく、各気筒２０の実トルクが燃焼順序で交互に異なる所定のトルクとなるように制御を行う。例えば、第１気筒２０ａが大トルク、第３気筒２０ｃは小トルク、第４気筒２０ｄは大トルク、第２気筒２０ｂは小トルクとなるように、大小２つの異なる所定のトルクを設定し、各気筒に予め若しくは、車両の種々の条件で与えられていた目標トルクを調整することでトルクを制御する。したがって、各気筒２０間トルク振動の周期を短く、高周波にすることができ、ドライバーが感知し難い振動となり、ドライバビリティの向上を図ることができる。しかも、第１実施例のトルク制御では特に、トルク大気筒のグループはトルク低下制御を行わない。換言すれば、トルク低下制御をする気筒を制限している。トルク低下する気筒が限られるため、燃費の悪化を最小限に抑えることができ、燃費の向上を図ることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２実施例を説明する。第２実施例のハード構成は第１実施例と同一であるため、説明を省略する。第１実施例のＥＣＵ２５０で実行させる図３に示すトルク制御のフローチャートでは、燃費向上のためにトルク大気筒のグループ（グループＧ２およびグループＧ２２）のトルク低下制御を行わないが、第２実施例では、制御を行わなかったトルク大気筒のグループの実トルクを所定の量トルク低下制御する処理を付加した。これを図７に示す。
【００４６】
図７に示す処理は、図３に示すステップＳ３２５の後に追加する処理である。図３に示すステップＳ３２５までで第１実施例のトルク制御が行われた後に、現在処理している燃焼パターンが、パターンＡ，パターンＣかそれ以外かを判断する処理をする（ステップＳ７００）。パターンＡ，パターンＣに該当する場合には、所定のトルクＴ２と所定のトルクＴ１の差ΔＴが所定値ε２以上か否かを判定する処理をする（ステップＳ７１０）。ここで、トルクＴ１は図３に示すステップＳ３２０で決定されており、また、トルクＴ２はトルク大気筒のグループの検出トルクの中で最大の検出トルクを設定している。
【００４７】
第２実施例のトルク制御の一例を図８に示す。図８（ａ）は、本発明のトルク制御実施前の各気筒の検出トルクを燃焼順序で表し、図４に示すパターンＡに相当する。第１実施例のトルク制御により、第３気筒２０ｃと第２気筒２０ｂは所定のトルクＴ１に向かってそれぞれ制御される。第２実施例のトルク制御では所定のトルクＴ２を、第１気筒２０ａと第４気筒２０ｄの中の最大検出トルクとする。両者の差ΔＴが所定値ε２（例えば、ドライバビリティ上許容できる振幅）以上であると判断した場合には、トルクＴ２を新たに所定のトルクＴ３に置き換えて、トルク大気筒の実トルクがトルクＴ３になるように、目標トルクを調整してトルク低下制御を行う（ステップＳ７２０）。図８（ｂ）は、トルク制御後の各気筒の実トルクを示す。第１実施例のトルク制御ではトルク低下制御を実行しなかった気筒群（第１気筒２０ａと第４気筒２０ｄ）を所定のトルクＴ３へトルク低下制御する。なお、所定のトルクＴ３は、トルクＴ１を基にドライバビリティ上許容できる所定幅となる値とし、設計値として設定している。一方ステップＳ７００で燃焼パターンがパターンＡ，Ｃ以外であった場合や、ステップＳ７１０でトルクの差ΔＴが所定値ε２以内であった場合には、何も行わず処理を終了する。第２実施例のトルク制御が実行されると、出力トルク振動の振幅が減少する。したがって、第１実施例と同程度に、燃費の悪化を抑えるとともに、一層ドライバビリティを向上することができる。
【００４８】
次に本発明の第３実施例を説明する。第３実施例のハード構成は第１実施例と同一であるため、説明を省略する。ＥＣＵ２５０で実行される第３実施例のトルク制御は、図３に示すステップＳ３２５の代わりに、図９に示す処理、すなわち、トルク小気筒をトルク上昇制御することを禁止する処理に置き換える。第１実施例のトルク制御では、図３のステップＳ３２５で、トルク小気筒は全てトルク上昇制御を実行するが、第３実施例のトルク制御では、トルク小気筒のグループの中で検出トルクが最低である気筒の検出トルクＴｍｉｎが、所定のトルクε３となるか否かを判断する処理が行われる（ステップＳ３２５ａ）。この所定のトルクε３は、図３のステップＳ３０５で判断基準として用いられた基準トルク幅の値（以下、最適値ε３と呼ぶ）を用いている。ステップＳ３２５ａで最低の検出トルクＴｍｉｎが最適値ε３以上である場合には、トルク上昇制御を実行しても、ほとんど効果が得られない。したがって、この場合には、トルク小気筒の検出トルクのトルク上昇制御を禁止する処理をする（ステップＳ３２５ｂ）。
【００４９】
具体的には、トルクＴ１および所定値ε１を最適値ε３に設定し直し、再び、トルク低下制御をする処理を行う（ステップＳ３２５ｃ）。そして処理を終了する。つまり、トルク小気筒については一切、トルク上昇制御を禁止する。一方、ステップＳ３２５ａで最低の検出トルクＴｍｉｎが最適値ε３より小さいと判断された場合には、トルク小気筒の燃焼状態を改善する余地があるとして、第１実施例と同様に、トルク小気筒についてトルク上昇制御を行う（ステップＳ３２５ｄ）。第３実施例のトルク制御の一例を図１０に示す。図１０（ａ）は、本発明のトルク制御実施前の各気筒の検出トルクを燃焼順序で表したものであり、図４に示すパターンＡに相当する。図１０（ｂ）は、第３実施例のトルク制御を実施した後の各気筒の実トルクを示す。図示するように第２気筒２０ｂが最適値であると判断され、トルク小気筒である第２気筒２０ｂのトルク上昇制御は禁止され、新たに（ｂ）に図示するトルクＴ１（すなわち第２気筒２０ｂの検出トルク）が制御上の目標トルクとして設定される。第３気筒２０ｃは新たなトルクＴ１までトルク低下制御される。第３実施例のトルク制御によれば、無用な制御を実行することがなく、２つの気筒のトルクを揃えることができる。
【００５０】
以上の実施例では４気筒の内燃機関について説明したが、本トルク制御は５気筒，６気筒，８気筒，１２気筒等の内燃機関についても採用できる。一般に、ｎ気筒（ｎ≧４）の内燃機関において、本トルク制御を実行する場合のフローチャートを図１１に示す。まず、ｎ個の各気筒について出力トルクを検出し、各気筒トルクの大小判断から燃焼順序で連続するトルク大気筒の数Ｒを判定する処理をする（ステップＳ９００）。この連続するトルク大気筒の数Ｒに基づいて、ｎ気筒を２つのグループに振り分けるグループ化の処理をする（ステップＳ９１０）。連続するトルク大気筒の数Ｒが３以上でｎ−１以下の場合には、連続するトルク大気筒の両端となる気筒を除いた残りのＲ−２個の気筒を、燃焼順序で連続しない気筒同士に分類する。
【００５１】
ここで、８気筒の内燃機関の検出トルクの代表的なパターンを図１２に示し、これに従ってグループ化を説明する。図４と同様に横軸は気筒の燃焼順序を、縦軸はトルクの値を示してある。８気筒の燃焼順序は、第１，第２，第７，第８，第４，第５，第６，第３気筒とする。図示するように代表パターンＡＡは、連続するトルク大気筒の数Ｒが７であり、その両端である第１気筒，第６気筒を除いた気筒を、燃焼順序で連続しない気筒同士に分ける。パターンＡＡでは、第２，第８，第５気筒とその他に分ける。この第２，第８，第５気筒にトルク小気筒である第３気筒を加えて、一方のグループとする。残りの第１，第７，第４，第６気筒を他方のグループとする。同様にパターンＢＢでは、Ｒが６であり、第１，第５気筒を除いて燃焼順序で連続しない第２，第８気筒とその他に分ける。第２，第８気筒にトルク小気筒の第６，第３気筒を加え、これを一方のグループとし、残りを他方のグループとする。以下、同様して各気筒をグループ化すると、図中の二重丸で示す一方のグループと白丸で示す他方グループに分けられる。こうしてグループ化した気筒群に対して、気筒群毎に同一で気筒群間では異なる実トルクになるように各ｎ気筒の目標トルクを調整するトルク制御を実行し（ステップＳ９２０）、処理を終了する。パターンＡＡでは、第２，第８，第５気筒をトルク低下制御する。
【００５２】
図１２に示すグループ化は、一例である。例えば、パターンＡＡでは、燃焼順序で連続しない気筒同士を少なくとも１つ含むグループとしても良い。具体的には、第２，第８，第４気筒と第７，第５気筒とに分けて、第７，第５気筒にトルク小気筒の第３気筒を加えて一方のグループとし、残りを他方のグループとする。この場合には、第７，第５気筒をトルク低下制御することになる。かかるグループ化を行っても、出力トルク振動の周期は、短い周期になると供に、燃費の悪化を抑えることができる。また、代表パターンＤＤでは、第２気筒の代わりに第７気筒とトルク小気筒で一方のグループとしても同様の効果を奏する。
【００５３】
このグループ化によって２つのグループに分けた各気筒に対して行なうトルク制御を、６気筒の内燃機関に適用した例を説明する。６気筒（ｎ＝６）の内燃機関の燃焼順序とトルクの関係を図１３に示す。横軸の燃焼順序は第１，第５，第３，第６，第２，第４気筒とし、各気筒の本制御実施前の検出トルクを白丸で、制御後の実トルクを黒丸で示してある。図中のＲはトルク大気筒の内、連続する気筒の数を示す。図示するようにＲが３から５に該当する代表パターンＡＡＡ，ＢＢＢ，ＣＣＣについては、上述のグループ化に基づいて選らばれた気筒を、トルク低下制御する。したがって、制御後は図示する黒丸のように、出力トルク振動周期を短く、燃費の悪化を抑えることができる。
【００５４】
なお、６気筒全てがトルク大気筒である場合や、また全ての気筒がトルク小気筒である場合には、トルク低下制御は行わない。出力トルク振動が少なく、ドライバビリティを改善する余地が少ないからである。また連続する気筒が２個以下（例えばパターンＤＤＤ）の場合にも、原則的にはトルク低下制御は行わない。これは、連続する気筒が２個である場合には、いずれかのトルク大気筒をトルク低下制御しても出力トルク振動の周期を短くする改善が困難だからである。また、トルク大気筒が燃焼順序で連続しないのであれば、初めから燃焼順序で交互にトルクの大小が現れているため、本制御の目的が達成されているからである。ただし、連続する気筒が２個であり、トルク大気筒も２個（例えばパターンＥＥＥ）である場合、または、トルク大気筒が１個である場合には、トルク大気筒をトルク低下制御する。以上のように多気筒内燃機関においても、各燃焼のパターンに応じて、最適な気筒を選定してトルク制御を実行する。したがって、燃費、ドライバビリティのバランスが取れたトルク制御をすることができる。
【００５５】
なお、本実施例では各気筒の出力トルクを検出したが、実験等から出力トルクのばらつきの傾向を把握することにより、予め決まった気筒をトルク制御すれば出力トルクの振動の周期を短くできて、同様の効果を奏する。また、本実施例ではトルクの制御を第１実施例から第３実施例のトルク制御に分けてそれぞれ説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、また、これらのトルク制御を組み合わせて採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例であり内燃機関の制御装置が搭載された制御系統システムの概略構成を表すブロック図。
【図２】 一つの気筒の縦断面の模式図。
【図３】 第１実施例のトルク制御処理のフローチャート。
【図４】 第１実施例の制御による燃焼順序とトルクの関係図。
【図５】 第１実施例の制御による燃焼順序とトルクの関係図。
【図６】 空燃比とトルクの関係図。
【図７】 第２実施例のトルク制御処理のフローチャート。
【図８】 第２実施例のトルク制御前後の燃焼順序とトルクの関係図。
【図９】 第３実施例のトルク制御処理のフローチャート。
【図１０】 第３実施例のトルク制御前後の燃焼順序とトルクの関係図。
【図１１】 ｎ気筒の内燃機関のトルク制御処理のフローチャート。
【図１２】 ８気筒の内燃機関のグループ化の説明図。
【図１３】 ６気筒の内燃機関のトルク制御による燃焼順序とトルクの関係図。
【符号の説明】
１０…エンジン
２０…気筒
２０ａ…第１気筒
２０ｂ…第２気筒
２０ｃ…第３気筒
２０ｄ…第４気筒
３０…シリンダブロック
４０…ピストン
５０…シリンダヘッド
６０…吸気バルブ
６３…吸気カムシャフト
６５…吸気ポート
６７…吸気カム
７０…排気バルブ
７３…排気カムシャフト
７５…排気ポート
７７…排気カム
８０…燃焼室
８５…点火プラグ
９０…吸気マニホールド
９５…吸気通路
１００…燃料噴射弁
１１０…サージタンク
１１５…エアフロメータ
１２０…吸気ダクト
１３０…エアクリーナ
１４０…ロッカアーム
１４１…ロッカアーム
１６０…排気マニホールド
１７０…酸素濃度センサ
１７２…アクセルポジションセンサ
１７４…クランク角センサ
１７５…触媒コンバータ
１７６…上死点センサ
１７８…シャフト位置センサ
１８０…カム角センサ
１８２…水温センサ
２００…仲介駆動機構
２０１…コントロールシャフト
２０２…入力部
２０３…揺動カム
２０５…ローラ
２０７…ノーズ
２１０…リフト量可変アクチュエータ
２１５…オイルコントロールバルブ
２２０…回転位相差アクチュエータ
２２５…オイルコントロールバルブ
２５０…ＥＣＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒を有する内燃機関の制御方法および制御装置に関し、特に各気筒のトルクの制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒内燃機関においては、吸排気バルブを駆動するカムの作用角やバルブリフト量、プロフィ−ル等のばらつきにより、各気筒毎に吸入空気量の差が生じる。この気筒毎の吸入空気量の差により、気筒間に出力トルクの差が発生し、出力トルクの不均一による振動がドライバビリティを悪化させることがある。従来、この気筒間トルクの不均一を解消するため、気筒毎の回転数の偏差から燃焼圧を検出し、気筒毎の燃焼圧が均一になるように、燃料噴射量や点火時期を制御する技術が知られている。この技術では、燃料噴射量や点火時期といった内燃機関の制御パラメータを補正することによって、検出トルクの高い気筒はトルクを下降させ、また検出トルクの低い気筒はトルクを上昇させて気筒毎の実トルクを均一にするように制御するものである。こうした、多気筒内燃機関の制御装置を示す文献としては、下記の特許文献１がある。
【特許文献１】
特公平７−３７７８９号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６３０１５号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、気筒毎の実トルクを均一にする技術では、現実には各気筒の実トルクをより低いトルクに一律に合わせるように制御することとなり、ドライバビリティは向上するが、燃費やエミッションの悪化が問題となっていた。これは、実用上、内燃機関の制御パラメータは、出力や燃費やエミッションを考慮して最適値に設定されており、制御パラメータで気筒の燃焼状態を改善して出力トルクを上昇させる制御は難しいのに対して、出力トルクを低下制御させることは、燃焼状態を悪化させる制御をすることになり、比較的容易に行えるからである。
【０００４】
また、最近では内燃機関の運転状態に応じて、上記特許文献２のように、吸気バルブや排気バルブの作用角やリフト量を可変とする可変動弁機構を搭載した車両も提案されている。この可変動弁機構では、クランクシャフトに連動する回転カムとカムの動きを吸気バルブに伝えるロッカアームとの間に仲介駆動機構を介在させ、回転カムと接触する仲介駆動機構の入力部分とロッカアームと接触する仲介駆動機構の出力部分との位相差を可変制御することで、吸気バルブのリフト量を連続的に調整している。こうした可変動弁機構では、構成部品の点数が増加することから、バルブ開の状態を気筒間で同一とすることが難しい。この結果、各気筒間で吸入空気量を均一にすることも難しかった。かかる可変動弁機構を有する内燃機関では、ドライバビリティの向上と燃費やエミッション対策の向上といった相反する性能向上が一層望まれている。
【０００５】
本発明は、こうした問題を解決し、燃費やエミッションの悪化を最小限に抑えながら気筒毎のトルクを制御し、ドライバビリティの向上を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するため、以下の手法をとった。すなわち、４以上の複数気筒を有する内燃機関の制御装置であって、該複数気筒の燃焼順序に従って生じる出力トルクの振動の周期が、全気筒についての燃焼の完了までの時間を一周期とする出力トルクの振動より短い周期となるように、前期各気筒の燃焼状態を調整する調整手段を備えたことを要旨としている。
【０００７】
本発明の第１の内燃機関の制御装置によれば、複数の気筒の燃焼順序に従って生じる出力トルクの振動の周期が、全気筒についての燃焼の完了までの時間を一周期とする出力トルクの振動の周期より、短くなる。したがって、ドライバーが出力トルクの振動を感知し難い高周波にすることができ、ドライバビリティの向上に効果を奏する。また、出力トルクの振動を高周波としてドライバビリティの向上を図るために、全気筒の出力トルクを一律に合わせるトルクの低下制御を行う必要がない。よって、燃費の悪化を最低限に抑えることができる。
【０００８】
こうした、内燃機関の制御装置は、前記調整手段として、該内燃機関の複数気筒毎の出力トルクを所定のタイミングにて検出するトルク検出手段と、該前記複数の気筒を、その燃焼順序で連続しない気筒同士を少なくとも一つ含んでグループ化した複数の気筒群に対して、該気筒群毎に同一で、気筒群間では異なる実トルクとなるように、該気筒群に含まれる気筒毎に与える目標トルクを付与する目標トルク付与手段を備えて構成することができる。すなわち、トルク検出手段により検出された各気筒毎の検出トルクの値を把握し、その検出値を基にして、それぞれの気筒群が同一の実トルクとなるように各気筒毎の目標トルクを調整することができる。
【０００９】
さらに、前記目標トルク付与手段は、該気筒群間で異なる実トルクを、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最大の検出トルクと最低の検出トルクとの間の所定トルクにするように、該気筒群に含まれる気筒の前記目標トルクを調整する手段とすることができる。トルク検出手段の検出トルクに基づくため、最大の検出トルクを示した気筒と最低の検出トルクを示した気筒が容易に判断できて、両トルクの間に前記所定トルクを設定できる。したがって、検出トルクの大きい気筒は出力トルクを下げるトルク低下制御を実行し、検出トルクの小さい気筒は出力トルクを上げるトルク上昇制御を実行すれば良く、各気筒毎の目標トルクの調整が明確で容易となる。
【００１０】
前記所定のタイミングは、車両のアイドリング時とすることができる。内燃機関が高速回転する時には、ドライバビリティはそれほど問題とならないが、アイドリング時には重要視される。このアイドリング時に、トルク検出手段による検出トルクから各気筒毎の目標トルクを調整して、燃焼状態を制御するため、ドライバビリティの向上に効果がある。
【００１１】
また、トルクの検出手段は、該内燃機関の回転変動の検出による推定、燃焼時間の検出による推定、気筒内圧力の検出の少なくともいずれか一つに基づいて検出する手段とすることができる。上記の検出手段は、比較的簡単なセンサの組み合わせによる検出が可能であり、既存の装置およびわずかな改良で対応できる。
【００１２】
また、前記目標トルク付与手段は、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最低の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクが、他の気筒群の実トルクよりも低い所定のトルクとなるように、該気筒群に含まれる気筒の前記目標トルクを調整する手段とすることができる。通常、各気筒の出力トルクは最適となるように目標トルクの設定が行われている。したがって、気筒の燃焼状態を更に最適なものとするトルク上昇制御をするのは困難である。これに対して、気筒の燃焼状態を悪化させるトルク低下制御をするのは容易である。トルク検出結果より最低のトルクである気筒を含む気筒群は、他の気筒群よりも低い実トルクになるよう設定し、その気筒群の中の各気筒の目標トルクを調整する。
【００１３】
また、内燃機関は４気筒以上であれば５気筒，６気筒，８気筒，１２気筒など気筒数を問わないが、例えば４気筒を有する内燃機関では、前記グループ化した気筒群の一方は、一の気筒が膨張行程にある時に残りの気筒が吸入行程にある気筒同士とすることができる。すなわち、４気筒を有する内燃機関では、燃焼順序で１つ置きとなる気筒を同一の気筒群とし、それぞれの気筒群が気筒群間で異なった実トルクとなるように各気筒毎の目標トルクを調整する。その制御によって、燃焼順序で交互に異なる実トルクが現れることとなり、実トルクはトルクの大小関係を交互に繰り返す。したがって、４気筒を有する内燃機関では、トルク振動の周期を特に短く、高周波とすることができ、ドライバビリティを改善することができる。
【００１４】
さらに、クランクシャフトの回転に伴って吸気バルブが開閉する内燃機関の中で、内燃機関のクランクシャフトの回転と、それに伴って開閉する吸気バルブとの間に介装され、該吸気バルブの開閉タイミングを変える可変動弁機構を備えた内燃機関とすることができる。かかる機構を持つ内燃機関では、気筒間の出力トルクにばらつきが生じ易く、本内燃機関の制御を実施する効果が大きい。
【００１５】
前記調整手段は、該内燃機関の空燃比の制御、点火時期の制御の少なくともいずれかの一つに基づいて、気筒毎に検出トルクを制御する手段を備えることができる。トルクの上昇、低下制御をする手段を空燃比の制御、点火時期の制御とすることで、既存のセンサが採用でき、また、既存の制御手段を改良することで比較的容易に行なうことができる。
【００１６】
また、前記目標トルク付与手段は、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最大の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクを、その実トルクと最低の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクとの差が所定値以内となるように、該気筒群に含まれる気筒の前記目標トルクを調整する手段としても良い。ドライバビリティの向上は、出力トルクの振動の周期を高周波にすることで達成できるが、トルク振動の振幅を所定量に抑えることでも達成できる。最大の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクを、その実トルクと最低の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクとの差が所定値以内となるように、すなわち、最大の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクが低下するように、最大の検出トルクである気筒を含む気筒群の各気筒毎の目標トルクを調整する。したがって、出力トルクの振幅も抑えることができ、ドライバビリティの向上に一層効果がある。
【００１７】
さらに、前記目標トルク付与手段は、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最低の検出トルクである気筒の検出トルクが、所定のトルクの場合には、その気筒群に含まれる気筒で、検出トルクを上昇させる気筒の前記目標トルクの調整を禁止する手段とすることもできる。トルク検出結果から最低の検出トルクであると判断された気筒の検出トルクが、所定のトルク（例えば最適なトルク）である場合には、この気筒トルクを上昇制御するため目標トルクを調整することは特に困難である。この場合には、最低の検出トルクを示す気筒を含む気筒群の各気筒毎にする目標トルクの調整が、トルク上昇制御になることを禁止する。したがって、無用な制御を実行することがない。
【００１８】
また、複数気筒の中で、トルク制御を実施して同じ実トルクとすべき気筒を選定するために複数気筒を分類するグループ化方法は、４以上の複数気筒を２以上の気筒群に分け、該気筒群毎に同一で、気筒群間では異なる実トルクに制御するために、該複数気筒を少なくとも２つのグループに分けるグループ化方法であって、前記４以上の複数気筒をｎ気筒とし（ｎは４以上の整数）、該ｎ気筒で大きい出力トルクを示す気筒の内、その燃焼順序で連続する気筒数Ｒ（Ｒは３以上の整数）がｎ−１以下の場合には、該連続する気筒の両端となる気筒を除いた余の気筒を、その燃焼順序で連続しない気筒同士を少なくとも一つ含んでグループ化する制御気筒グループ化方法とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。本発明の第１実施例である、内燃機関の制御装置が搭載された制御系統システムの概略構成を表すブロック図を図１に示す。また、一つの気筒の縦断面の模式図を図２に示す。図示するように、エンジン１０は、４つの気筒２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有する４シリンダエンジンである（以下、特に気筒の区別を要しない場合には、気筒２０と呼ぶ）。このエンジン１０は、主に、シリンダブロック３０，シリンダブロック３０内を往復運動するピストン４０，シリンダヘッド５０，シリンダヘッド５０に配置された吸気バルブ６０，排気バルブ７０等から構成されている。吸気バルブ６０，排気バルブ７０は、気筒２０毎にそれぞれ２個ずつ備えた４バルブシステムである。シリンダブロック３０，シリンダヘッド５０，ピストン４０により囲まれた燃焼室８０は、各気筒２０に形成されている。シリンダヘッド５０には、点火プラグ８５が設けられ、燃焼室８０内で圧縮された混合気に点火を行う。
【００２０】
各気筒２０に２個具備された吸気ポート６５は、吸気マニホールド９０に接続している。吸気マニホールド９０内には、各吸気通路９５が形成され、燃料噴射弁１００を備えている。この燃料噴射弁１００は、内部にあるソレノイドコイルの通電時間に対応した時間だけ開口し、開口時間に対応した量τの燃料を各気筒２０へ噴射している。すなわち、運転状態に対応した量τの燃料を各気筒２０へ供給するのは、通電時間を調整することで行う。また、各気筒２０の吸気マニホールド９０は、サージタンク１１０を介して、吸気ダクト１２０に接続している。吸気ダクト１２０には、エアフロメータ１１５が設けられ、吸入空気量Ｑを検出している。吸気ダクト１２０は、エアクリーナ１３０と接続し、エアクリーナ１３０でろ過した空気を取り込んでいる。エアフロメータ１１５は、混合気を適正にする空燃比制御のために吸入空気量Ｑを検出している。
【００２１】
各気筒２０に２個具備された排気ポート７５は、排気マニホールド１６０に接続している。排気マニホールド１６０には、酸素濃度センサ１７０が設けられ、排気中の酸素濃度を検出している。すなわち、混合気を適正にする空燃比制御のために酸素濃度がリッチかリーンかを検出している。また、排気マニホールド１６０は、触媒コンバータ１７５と接続している。触媒コンバータ１７５は、各気筒２０からの排気を浄化して外部に排出している。
【００２２】
シリンダヘッド５０には、エンジン１０の回転に伴って回転する吸気カムシャフト６３や排気カムシャフト７３が回転可能に設けられている。排気カムシャフト７３には、排気カム７７が設けられ、排気バルブ７０を直接リフトするロッカアーム１４１の一端と接している。排気バルブ７０の開閉は、エンジン１０の回転に伴って回転する排気カム７７によって、ロッカアーム１４１を介して行われている。一方、吸気カムシャフト６３には、吸気カム６７が設けられ、後述する仲介駆動機構２００の入力部と接している。仲介駆動機構２００の出力部は、吸気バルブを直接リフトするロッカアーム１４０の一端と接している。吸気バルブ６０の開閉は、エンジン１０の回転に関連して回転する吸気カム６７によって、仲介駆動機構２００とロッカアーム１４０とを介して行われている。
【００２３】
第１実施例の吸気ダクト１２０にはスロットルバルブは設けていない。アクセルペダルの操作等により要求されるエンジン１０回転数から、燃焼室８０で必要となる吸入空気量Ｑは、吸気バルブ６０のバルブリフト量を調整することで制御している。吸気バルブ６０のリフト量の調整は、吸気カム６７とロッカアーム１４０との間に設けられた仲介駆動機構２００によって行われる。
【００２４】
仲介駆動機構２００は、シリンダヘッド５０に設けられ、主に、吸気カムシャフト６３と平行に設けられたコントロールシャフト２０１と、コントロールシャフト２０１に係合される入力部２０２および揺動カム２０３から構成されている。入力部２０２には、吸気カム６７と接触して吸気バルブ６０の開閉タイミングに関与するローラ２０５が設けられている。また、揺動カム２０３には、ロッカアーム１４０と直接接触するノーズ２０７と呼ばれる突起部が形成されている。入力部２０２および揺動カム２０３のコントロールシャフト２０１との係合部分は、その内部で軸方向に、図示しないヘリカルスプラインが設けてある。このヘリカルスプラインは、入力部２０２と揺動カム２０３とでそれぞれ逆向きに設けてある。コントロールシャフト２０１には、ヘリカルスプラインに対応した図示しないギヤが設けてあり、入力部２０２および揺動カム２０３に対して相対的に軸方向へ移動可能である。
【００２５】
さらに、シリンダヘッド５０には、吸気バルブ６０のリフト量を制御するためのリフト量可変アクチュエータ２１０やエンジン１０のクランクシャフト回転と吸気カム６７との回転位相を変化させ、吸気バルブ６０の開閉タイミングを制御するための回転位相差可変アクチュエータ２２０が設けられている。リフト量可変アクチュエータ２１０および回転位相差可変アクチュエータ２２０は、それぞれオイルコントロールバルブ２１５，２２５と接続している。オイルコントロールバルブ２１５，２２５は、圧油の流れる方向を内部のスプールで切り替える方向切換弁であり、その切換は電気的に行われている。
【００２６】
コントロールシャフト２０１はリフト量可変アクチュエータ２１０と油圧的に接続している。後述するＥＣＵ２５０からの指令を受け、オイルコントロールバルブ２１５の油圧制御により、コントロールシャフト２０１が軸方向に移動すると、コントロールシャフト２０１に設けられたギヤと、互いに逆向きに形成されたヘリカルスプラインを介して、入力部２０２と揺動カム２０３のなす角度θが変化する。すなわち、コントロールシャフト２０１の軸方向移動量に応じて、吸気カム６７と接触するローラ２０５とロッカアーム１４０と接触するノーズ２０７との相対位置(位相)を変化させることができる。よって吸気バルブ６０のリフト量はコントロールシャフト２０１の移動量を制御することにより可能となる。例えば、ＥＣＵ２５０から吸気バルブ６０のリフト量を大きくする指令が出た場合には、オイルコントロールバルブ２１５は、リフト量可変アクチュエータ２１０に圧油を送り、リフト量可変アクチュエータ２１０がコントロールシャフト２０１を軸方向に移動させる。ヘリカルスプラインの作用により、コントロールシャフト２０１の移動量に伴って入力部２０２のローラ２０５と揺動カム２０３のノーズ２０７との位相角θが大きくなり、吸気バルブ６０のリフト量が大きくなる。この結果、吸気バルブ６０のバルブ開き時間は長くなり、吸入空気量Ｑは増加する。
【００２７】
一方、吸気バルブ６０の開閉のタイミングは、クランクシャフトの回転に伴う吸気カムシャフト６３の回転位相を変化させることで制御している。ＥＣＵ２５０からの指令により、オイルコントロールバルブ２２５から圧油が回転位相差アクチュエータ２２０に送られ、吸気カムシャフト６３の先端部に設けられた、図示しないスプロケットと吸気カムシャフト６３の相対位置を変化させる。スプロケットは、クランクシャフトに伴って回転するが、スプロケットに対する吸気カムシャフト６３および吸気カム６７の回転位置は、回転位相差アクチュエータ２２０により可変される。クランクシャフトの回転に伴う吸気カム６７の回転位相を可変することにより、吸気バルブ６０開閉のタイミングを進め、または遅らせることが可能である。結果的に、リフト量可変アクチュエータ２１０と回転位相差アクチュエータ２２０とにより、吸気バルブの開閉のタイミングを併せて調整できる。
【００２８】
以上に説明した吸気バルブ６０の開閉のタイミングの制御はＥＣＵ２５０により行われる。このＥＣＵ２５０は、吸気バルブ６０の開閉のタイミングの他に、様々な運転要求への対応やエミッションへの対応をするため燃料噴射量τの制御を行っており、そのために各種センサやアクチュエータに接続している。こうしたセンサ，アクチュエータとしては、次のものがある。
【００２９】
アクセルペダルには、アクセルポジションセンサ１７２が設けられ、アクセル踏込量αに比例した電圧を出力する。クランク角センサ１７４は、クランクシャフトの回転角ζを検出し、所定の回転角毎にパルス信号を出力する。また、上死点センサ１７６は、所定の気筒２０のピストン４０が上死点に達したときにパルス信号βを出力し、気筒２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄがどの行程にあるかの判別とピストン４０の上死点の検出とを行う。この上死点センサ１７６とクランク角センサ１７４の出力パルスからエンジン１０回転数ＮＥを計算している。また、水温センサ１８２は、エンジン１０のシリンダブロック３０に設けられ、エンジン１０冷却水温Ｔを検出する。また、シャフト位置センサ１７８は、仲介駆動機構２００のコントロールシャフト２０１の軸方向位置を検出し、コントロールシャフト２０１の軸方向変位φに対応した電圧を出力する。カム角センサ１８０は、吸気カム６７のカム角ψを検出し、吸気カムシャフト６３の回転に対応したパルス信号を出力する。
【００３０】
ＥＣＵ２５０は、上述のアクセルポジションセンサ１７２，クランク角センサ１７４，上死点センサ１７６，水温センサ１８２，シャフト位置センサ１７８，カム角センサ１８０，酸素濃度センサ１７０そしてエアフロメータ１１５などからの信号を入力し、種々の車両情報から、各気筒２０内での燃焼状態を最適な状態とするため、燃料噴射弁１００やオイルコントロールバルブ２１５，２２５に指令を出し、制御を行なっている。特に、燃料噴射量τの制御では、エアフロメータ１１５からの吸入空気量Ｑとクランク角センサ１７４からの信号ζを基に噴射時間を決め、例えば、水温センサ１８２によりエンジン１０が冷えた状態かどうか、酸素濃度センサ１７０により適切な空燃比かどうかなどの車両の種々の情報により補正を加えて、燃料噴射弁１００に燃料噴射の指令を与えている。なお、本実施例では、各気筒２０独立に燃料噴射量τの制御が行なえる独立噴射方式である。
【００３１】
次に、ＥＣＵ２５０で実行される本発明の第１実施例のトルク制御について説明する。本トルク制御は、各気筒２０の出力トルクにばらつきがある場合に、燃焼状態を悪化させる制御をする気筒２０をできるだけ少なく抑えて、燃焼順序による出力トルク振動の周期を高周波とする制御である。そのため、現状の各気筒２０での燃焼パターンを検出し、燃焼状態を悪化させるべき気筒を選定する。このトルク制御処理のフローチャートを図３に示す。上述のように、通常、各気筒２０の燃焼状態は車両の種々の情報やアクセル要求等により所定の基準トルク範囲となるように、各気筒２０に所定の目標トルクを与えて制御している。ＥＣＵ２５０は、この制御の結果として出力される各気筒２０の出力トルクを、アイドリング運転時に検出する(ステップＳ３００）。本実施例では、各気筒２０の出力トルクの検出は、クランク角センサ１７４および上死点センサ１７６を用いて、単位時間毎の各気筒２０のエンジン１０回転変動ΔＮＥを検出することにより推定している。
【００３２】
一般に、エンジン１０の出力トルクに直接影響を及ぼす各気筒２０における平均圧力が、各気筒２０でばらつけば、その圧力変動により、各気筒２０のエンジン１０の回転は変動する。よって、各気筒２０のエンジン１０回転変動ΔＮＥを検出することで、各気筒２０の出力トルクが推定できる。なお、本実施例の他に、各気筒２０の燃焼時間を検出することで出力トルクを推定し、また、各気筒２０に応答性の良い圧力センサを配置して各気筒２０の筒内圧力を測定することにより出力トルクの検出をしても良い。また、既存のセンサを使用する場合には、クランク角センサ１７４やカム角センサ１８０からの気筒２０の判別と酸素濃度センサ１７０からの空燃比の状態信号とを用いて、出力トルクを推定することもできる。一般に、酸素濃度がリッチな混合気では、燃焼する気筒から出力されるトルクは、リーンな混合気の気筒のトルクより出力が高いので、例えば、所定の時間での気筒２０の燃焼状態が、リッチであった場合、そのリッチ状態がどの気筒２０からのものであるかを判別し、その空燃比から出力トルクを概略推定すれば、各気筒２０の出力トルクが推定できる。したがって、これらの手法で出力トルクを推定する構成としても良い。
【００３３】
４つの気筒２０のトルクを検出した後、トルク制御処理を実行すべきか否かを判断する（ステップＳ３０５）。所定の基準トルクは、出力，燃費，エミッションなどの種々の条件により決められる設計値であり、あるトルクの幅を持っている。４つの気筒について検出されたトルクが、全てこの所定のトルク幅に収まれば、ドライバビリティの改善の処理を行う必要はないと判断して、図３に示す処理を終了する。一方、検出されたトルクが所定のトルク幅に収まらず、大きく外れる値を示す気筒２０がある場合には、トルクの大小を判断する処理を行う（ステップＳ３０７）。この処理は、例えば、トルク幅の上限値を基準のトルクとし、各気筒２０の検出トルクが基準のトルクより大きい場合は、トルク大気筒と判断し、検出トルクが小さい場合をトルク小気筒と判断する処理である。
【００３４】
続いて、各気筒２０の大小関係から、トルク小気筒の数を判断する処理をする（ステップＳ３１０）。ここで各気筒２０の検出トルクの代表的なパターンを図４，図５に示す。横軸は気筒の燃焼順序を、縦軸はトルクの値を示し、各気筒２０の本制御実施前の検出トルクを白丸で、制御後の実トルクを黒丸で示してある。図４に示すように４気筒の場合の燃焼は、一般的に、第１気筒２０ａ，第３気筒２０ｃ，第４気筒２０ｄ，第２気筒２０ｂの順序で行われる。ステップＳ３１０で、トルク小気筒の数が１つであると判断した場合には、各気筒２０のトルクは図４に示す代表パターンＡの状態にあることになる。パターンＡの場合には、第１気筒２０ａ，第３気筒２０ｃ，第４気筒２０ｄは検出トルクが大きく、第２気筒２０ｂのみ検出トルクが小さい。この検出結果からトルク小気筒である第２気筒２０ｂと、燃焼順序でこれに連続しない気筒である第３気筒２０ｃとを一方のグループとする（以下、グループＧ１と呼ぶ）。また、トルク大気筒である第１気筒２０ａと第４気筒２０ｄとを他方のグループとする（以下、グループＧ２と呼ぶ）。このグループＧ１の実トルクが図４に示す所定のトルクＴ１となるように、また、グループＧ２の実トルクが所定のトルクＴ２となるように、所定のトルクＴ１およびトルクＴ２を設定する。この所定のトルクＴ１としては、トルクＴ２よりも低い所定のトルクを設定する。
【００３５】
グループＧ２のようなトルク大の気筒群である第１気筒２０ａと第４気筒２０ｄについては、その目標トルクの調整を行わない。他方、グループＧ１は、空燃比や点火時期などの制御パラメータは既に最適な値に設定されているから、これを変更して目標トルクを調整しても、トルク小気筒の検出トルクをトルク大気筒の検出トルク（例えば図４に示す所定のトルクＴ２）まで上昇させる制御は困難であり、その効果は低い。したがって、トルクＴ１は、検出した第２気筒２０ｂのトルクをわずかに高める程度の所定のトルクとして設定している。なお、この所定のトルクＴ１は、本実施例では設計値として予め設定したが、検出トルク等から求めるものとしても良い。
【００３６】
次に、グループＧ１の各気筒の目標トルクを調整する処理（ステップＳ３２０以下）に移行し、パターンＡの第２気筒２０ｂと第３気筒２０ｃのそれぞれに与える目標トルクを調整する処理を行う。パターンＡでは、第３気筒２０ｃの検出トルクはトルクＴ１よりも大であるためトルク低下制御を行う指示を燃料噴射弁１００に出す（ステップＳ３２０）。この場合、本トルク制御を実施前に第３気筒２０ｃに設定されていた目標トルクを実現するための燃料噴射量を減らし、空燃比を薄く（リーンに）することで対応している。
【００３７】
一般に空燃比(Ａ／Ｆ)とトルクには図６に示す関係がある。図示するように、横軸に理論空燃比に対する差分を示し、縦軸はトルクの値を示している。横軸中心は理論空燃比を示し、横軸中心より右方向はリーン状態で、また、左方向はリッチ状態である。ある空燃比の範囲であれば、トルクは空燃比をリーン状態（リーン化と呼ぶ）にすると急激に低下し、空燃比をリッチ状態(リッチ化と呼ぶ)にするとトルクは上昇する。複数の気筒に対して吸気カム作用角を同じように制御しても、わずかながら吸入空気量にばらつきが生じる。このばらつきによって、図示する出力トルクの違いが生じる。図中（ａ）は吸気空気量が大きい場合の気筒トルクを示し、（ｂ）は吸入空気量が標準状態の場合を、また、（ｃ）は吸入空気量が小さい場合を示している。吸入空気量のばらつきにより各気筒のトルクの違いが生じても、ある空燃比の範囲内であれば、空燃比を制御して各気筒２０のトルクを調整することができる。例えば、同一の作用角、ある空燃比で燃焼した２つの気筒トルクがそれぞれＣ点とＤ点であった場合、トルク大気筒のＣ点は、空燃比をリーン化してＢ点へ制御することで、トルク小気筒のＤ点と空燃比をリッチ化してＡ点へ制御することで、ほぼ同程度のトルク値とすることができる。しかし、トルク小気筒のＤ点は、Ａ点の値以上にトルクを上昇させることは困難である。したがって、一般的には、気筒間の出力トルクのばらつきはトルク低下制御を行い調整することとなるが、トルクの上昇が可能である空燃比の範囲の場合にはトルク上昇制御も併せて行うことが望ましい。なお、トルク低下制御は、点火時期を調整することによっても可能である。一般に、ある点火時期の範囲であれば、点火時期を進角側に制御するとトルクは上昇し、また、遅角側に制御するとトルクは低下する。したがって、この場合には、点火時期を遅角側へ制御すれば良い。
【００３８】
次にトルク小気筒をトルク上昇制御するため、燃料噴射弁１００に燃料噴射量を増やし、空燃比をリッチ化する指令を出す（ステップＳ３２５）。前述のように、トルク上昇制御が空燃比の制御で可能な範囲があるため、本実施例のほとんどの燃焼パターンでトルク上昇制御を行う。したがって、パターンＡの場合には、第２気筒２０ｂの検出トルクはトルクＴ１よりも小であるためトルク上昇制御を行う指示を燃料噴射弁１００に出して（ステップＳ３２５）、処理を終了する。この場合には、第２気筒２０ｂに設定されている目標トルクを実現するための燃料噴射量を濃く、空燃比をリッチ化する。また点火時期で対応する場合には、進角側へ制御すれば良い。この結果、パターンＡでは、図４の黒丸に示すように燃焼順序で気筒の実トルクの大小関係が交互に表れることになる。
【００３９】
ステップＳ３１０で、トルク小気筒の数が１つでないと判断した場合には、トルク小気筒の数が２つであるかを判断する処理をする（ステップＳ３３０）。トルク小気筒が２つであると判断した場合には、トルク小気筒が連続しているかを判断する処理へ移行する（ステップＳ３４０）。トルク小気筒が連続していると判断した場合には、図５の白丸に示す代表パターンＢとなる。パターンＢでは、前述のようにトルク小気筒の検出トルクをトルク大気筒の検出トルクまで上昇させる制御は困難である。したがって、この場合には、出力トルクの振動のみを重視して、全ての気筒のトルクが同じ所定値ε１となるように、各気筒の目標トルクを調整する。
【００４０】
この所定値ε１は、本実施例では設計値として設定したが、例えばパターンＡのトルクＴ１と同じトルク値を用いても良い。パターンＢでトルク大気筒である第１気筒２０ａおよび第３気筒２０ｃの実トルクが所定値ε１となるように、各気筒の目標トルクを調整し、トルク低下制御する指令を燃料噴射弁１００に出し（ステップＳ３５０）、また、トルク小気筒である第４気筒２０ｄおよび第２気筒２０ｂの実トルクが同じ所定値ε１となるように、トルク上昇制御する指令を燃料噴射弁１００に出して（ステップＳ３２５）、処理を終了する。この結果、パターンＢでは、図５の黒丸に示すように、全ての気筒の実トルクはほぼ同じ値となり、同一のトルク幅の中に揃えることができる。
【００４１】
ステップＳ３４０で、トルク小気筒が連続しないと判断した場合は、図５の白丸に示す代表パターンＣとなる。パターンＣでは、本制御をする前から、燃焼順序で気筒の検出トルクの大小関係が交互に現れている。この場合には、トルク小気筒である第３気筒２０ｃおよび第２気筒２０ｂをグループＧ１１とし、トルク大気筒である第１気筒２０ａおよび第４気筒２０ｄをグループＧ２２とすると、パターンＡと同様に、グループＧ２２には所定のトルクＴ２２を設定し、グループＧ１１には所定のトルクＴ２２より低い所定のトルクＴ１１を設定する。グループＧ２２に属する気筒は、目標トルクの調整は行わず、グループＧ１１に属する気筒の実トルクが所定のトルクＴ１１となるように、グループＧ１１の各気筒の目標トルクを調整し、トルク上昇制御する指令を燃料噴射弁１００に出して（ステップＳ３２５）、処理を終了する。なお、所定のトルクＴ１１はトルクＴ１と、所定のトルクＴ２２はトルクＴ２と同じように設定している。この結果、パターンＣでは、燃焼順序で気筒の実トルクの大小関係が交互に表れた状態を維持することができる。
【００４２】
ステップＳ３３０にて、トルク小気筒の数が２つでないと判断した場合には、トルク小気筒の数が３つであるかを判断する処理をする（ステップＳ３６０）。トルク小気筒の数が３つであると判断した場合には、図５の白丸に示す代表パターンＤとなる。この場合は、パターンＢと同様であり、全ての気筒の実トルクが同じ所定値ε１となるように、トルク大気筒である第１気筒２０ａの目標トルクを調整して、トルク低下制御する指令を燃料噴射弁１００に出す（ステップＳ３７０）。また、トルク小気筒である第３気筒２０ｃ，第４気筒２０ｄ，第２気筒２０ｂの目標トルクを調整して、トルク上昇制御する指令を燃料噴射弁１００に出し（ステップＳ３２５）、処理を終了する。この結果、パターンＤでは、全ての気筒の実トルクはほぼ同じ値となり、同一のトルク幅の中に揃えることができる。
【００４３】
ステップＳ３６０にて、トルク小気筒の数が３でないと判断した場合には、トルク小気筒の数が４であるかを判断する処理をする（ステップＳ３８０）。トルク小気筒の数が４であると判断した場合には、図５の白丸に示す代表パターンＥとなる。この場合は、パターンＢと同様であり、トルク小気筒、つまり、全ての気筒の目標トルクを調整して、トルク上昇制御をする指令を燃料噴射弁１００に出して（ステップＳ３２５）、処理を終了する。この結果、パターンＥでは、全ての気筒の実トルクはほぼ同じ値となり、同一のトルク幅の中に揃えることができる。また、ステップＳ３８０にて、全ての気筒がトルク小気筒でないと判断した場合には、全ての気筒がトルク大気筒である図５に示す代表パターンＦとなる。この場合には、各気筒の燃焼状態が良く、トルクの振動も少ないため、トルク制御を実行することなく終了する。
【００４４】
以上のＥＣＵ２５０で実行される第１実施例のトルク制御では、各気筒の燃焼状態を把握し、燃費およびドライバビリティのバランスが取れた最適な制御を選択する。図４，図５に示すパターンＡ，Ｃの場合には、従来のように一つの所定トルクに向かって各気筒２０のトルク制御を行うのではなく、各気筒２０の実トルクが燃焼順序で交互に異なる所定のトルクとなるように制御を行う。例えば、第１気筒２０ａが大トルク、第３気筒２０ｃは小トルク、第４気筒２０ｄは大トルク、第２気筒２０ｂは小トルクとなるように、大小２つの異なる所定のトルクを設定し、各気筒に予め若しくは、車両の種々の条件で与えられていた目標トルクを調整することでトルクを制御する。したがって、各気筒２０間トルク振動の周期を短く、高周波にすることができ、ドライバーが感知し難い振動となり、ドライバビリティの向上を図ることができる。しかも、第１実施例のトルク制御では特に、トルク大気筒のグループはトルク低下制御を行わない。換言すれば、トルク低下制御をする気筒を制限している。トルク低下する気筒が限られるため、燃費の悪化を最小限に抑えることができ、燃費の向上を図ることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２実施例を説明する。第２実施例のハード構成は第１実施例と同一であるため、説明を省略する。第１実施例のＥＣＵ２５０で実行させる図３に示すトルク制御のフローチャートでは、燃費向上のためにトルク大気筒のグループ（グループＧ２およびグループＧ２２）のトルク低下制御を行わないが、第２実施例では、制御を行わなかったトルク大気筒のグループの実トルクを所定の量トルク低下制御する処理を付加した。これを図７に示す。
【００４６】
図７に示す処理は、図３に示すステップＳ３２５の後に追加する処理である。図３に示すステップＳ３２５までで第１実施例のトルク制御が行われた後に、現在処理している燃焼パターンが、パターンＡ，パターンＣかそれ以外かを判断する処理をする（ステップＳ７００）。パターンＡ，パターンＣに該当する場合には、所定のトルクＴ２と所定のトルクＴ１の差ΔＴが所定値ε２以上か否かを判定する処理をする（ステップＳ７１０）。ここで、トルクＴ１は図３に示すステップＳ３２０で決定されており、また、トルクＴ２はトルク大気筒のグループの検出トルクの中で最大の検出トルクを設定している。
【００４７】
第２実施例のトルク制御の一例を図８に示す。図８（ａ）は、本発明のトルク制御実施前の各気筒の検出トルクを燃焼順序で表し、図４に示すパターンＡに相当する。第１実施例のトルク制御により、第３気筒２０ｃと第２気筒２０ｂは所定のトルクＴ１に向かってそれぞれ制御される。第２実施例のトルク制御では所定のトルクＴ２を、第１気筒２０ａと第４気筒２０ｄの中の最大検出トルクとする。両者の差ΔＴが所定値ε２（例えば、ドライバビリティ上許容できる振幅）以上であると判断した場合には、トルクＴ２を新たに所定のトルクＴ３に置き換えて、トルク大気筒の実トルクがトルクＴ３になるように、目標トルクを調整してトルク低下制御を行う（ステップＳ７２０）。図８（ｂ）は、トルク制御後の各気筒の実トルクを示す。第１実施例のトルク制御ではトルク低下制御を実行しなかった気筒群（第１気筒２０ａと第４気筒２０ｄ）を所定のトルクＴ３へトルク低下制御する。なお、所定のトルクＴ３は、トルクＴ１を基にドライバビリティ上許容できる所定幅となる値とし、設計値として設定している。一方ステップＳ７００で燃焼パターンがパターンＡ，Ｃ以外であった場合や、ステップＳ７１０でトルクの差ΔＴが所定値ε２以内であった場合には、何も行わず処理を終了する。第２実施例のトルク制御が実行されると、出力トルク振動の振幅が減少する。したがって、第１実施例と同程度に、燃費の悪化を抑えるとともに、一層ドライバビリティを向上することができる。
【００４８】
次に本発明の第３実施例を説明する。第３実施例のハード構成は第１実施例と同一であるため、説明を省略する。ＥＣＵ２５０で実行される第３実施例のトルク制御は、図３に示すステップＳ３２５の代わりに、図９に示す処理、すなわち、トルク小気筒をトルク上昇制御することを禁止する処理に置き換える。第１実施例のトルク制御では、図３のステップＳ３２５で、トルク小気筒は全てトルク上昇制御を実行するが、第３実施例のトルク制御では、トルク小気筒のグループの中で検出トルクが最低である気筒の検出トルクＴｍｉｎが、所定のトルクε３となるか否かを判断する処理が行われる（ステップＳ３２５ａ）。この所定のトルクε３は、図３のステップＳ３０５で判断基準として用いられた基準トルク幅の値（以下、最適値ε３と呼ぶ）を用いている。ステップＳ３２５ａで最低の検出トルクＴｍｉｎが最適値ε３以上である場合には、トルク上昇制御を実行しても、ほとんど効果が得られない。したがって、この場合には、トルク小気筒の検出トルクのトルク上昇制御を禁止する処理をする（ステップＳ３２５ｂ）。
【００４９】
具体的には、トルクＴ１および所定値ε１を最適値ε３に設定し直し、再び、トルク低下制御をする処理を行う（ステップＳ３２５ｃ）。そして処理を終了する。つまり、トルク小気筒については一切、トルク上昇制御を禁止する。一方、ステップＳ３２５ａで最低の検出トルクＴｍｉｎが最適値ε３より小さいと判断された場合には、トルク小気筒の燃焼状態を改善する余地があるとして、第１実施例と同様に、トルク小気筒についてトルク上昇制御を行う（ステップＳ３２５ｄ）。第３実施例のトルク制御の一例を図１０に示す。図１０（ａ）は、本発明のトルク制御実施前の各気筒の検出トルクを燃焼順序で表したものであり、図４に示すパターンＡに相当する。図１０（ｂ）は、第３実施例のトルク制御を実施した後の各気筒の実トルクを示す。図示するように第２気筒２０ｂが最適値であると判断され、トルク小気筒である第２気筒２０ｂのトルク上昇制御は禁止され、新たに（ｂ）に図示するトルクＴ１（すなわち第２気筒２０ｂの検出トルク）が制御上の目標トルクとして設定される。第３気筒２０ｃは新たなトルクＴ１までトルク低下制御される。第３実施例のトルク制御によれば、無用な制御を実行することがなく、２つの気筒のトルクを揃えることができる。
【００５０】
以上の実施例では４気筒の内燃機関について説明したが、本トルク制御は５気筒，６気筒，８気筒，１２気筒等の内燃機関についても採用できる。一般に、ｎ気筒（ｎ≧４）の内燃機関において、本トルク制御を実行する場合のフローチャートを図１１に示す。まず、ｎ個の各気筒について出力トルクを検出し、各気筒トルクの大小判断から燃焼順序で連続するトルク大気筒の数Ｒを判定する処理をする（ステップＳ９００）。この連続するトルク大気筒の数Ｒに基づいて、ｎ気筒を２つのグループに振り分けるグループ化の処理をする（ステップＳ９１０）。連続するトルク大気筒の数Ｒが３以上でｎ−１以下の場合には、連続するトルク大気筒の両端となる気筒を除いた残りのＲ−２個の気筒を、燃焼順序で連続しない気筒同士に分類する。
【００５１】
ここで、８気筒の内燃機関の検出トルクの代表的なパターンを図１２に示し、これに従ってグループ化を説明する。図４と同様に横軸は気筒の燃焼順序を、縦軸はトルクの値を示してある。８気筒の燃焼順序は、第１，第２，第７，第８，第４，第５，第６，第３気筒とする。図示するように代表パターンＡＡは、連続するトルク大気筒の数Ｒが７であり、その両端である第１気筒，第６気筒を除いた気筒を、燃焼順序で連続しない気筒同士に分ける。パターンＡＡでは、第２，第８，第５気筒とその他に分ける。この第２，第８，第５気筒にトルク小気筒である第３気筒を加えて、一方のグループとする。残りの第１，第７，第４，第６気筒を他方のグループとする。同様にパターンＢＢでは、Ｒが６であり、第１，第５気筒を除いて燃焼順序で連続しない第２，第８気筒とその他に分ける。第２，第８気筒にトルク小気筒の第６，第３気筒を加え、これを一方のグループとし、残りを他方のグループとする。以下、同様して各気筒をグループ化すると、図中の二重丸で示す一方のグループと白丸で示す他方グループに分けられる。こうしてグループ化した気筒群に対して、気筒群毎に同一で気筒群間では異なる実トルクになるように各ｎ気筒の目標トルクを調整するトルク制御を実行し（ステップＳ９２０）、処理を終了する。パターンＡＡでは、第２，第８，第５気筒をトルク低下制御する。
【００５２】
図１２に示すグループ化は、一例である。例えば、パターンＡＡでは、燃焼順序で連続しない気筒同士を少なくとも１つ含むグループとしても良い。具体的には、第２，第８，第４気筒と第７，第５気筒とに分けて、第７，第５気筒にトルク小気筒の第３気筒を加えて一方のグループとし、残りを他方のグループとする。この場合には、第７，第５気筒をトルク低下制御することになる。かかるグループ化を行っても、出力トルク振動の周期は、短い周期になると供に、燃費の悪化を抑えることができる。また、代表パターンＤＤでは、第２気筒の代わりに第７気筒とトルク小気筒で一方のグループとしても同様の効果を奏する。
【００５３】
このグループ化によって２つのグループに分けた各気筒に対して行なうトルク制御を、６気筒の内燃機関に適用した例を説明する。６気筒（ｎ＝６）の内燃機関の燃焼順序とトルクの関係を図１３に示す。横軸の燃焼順序は第１，第５，第３，第６，第２，第４気筒とし、各気筒の本制御実施前の検出トルクを白丸で、制御後の実トルクを黒丸で示してある。図中のＲはトルク大気筒の内、連続する気筒の数を示す。図示するようにＲが３から５に該当する代表パターンＡＡＡ，ＢＢＢ，ＣＣＣについては、上述のグループ化に基づいて選らばれた気筒を、トルク低下制御する。したがって、制御後は図示する黒丸のように、出力トルク振動周期を短く、燃費の悪化を抑えることができる。
【００５４】
なお、６気筒全てがトルク大気筒である場合や、また全ての気筒がトルク小気筒である場合には、トルク低下制御は行わない。出力トルク振動が少なく、ドライバビリティを改善する余地が少ないからである。また連続する気筒が２個以下（例えばパターンＤＤＤ）の場合にも、原則的にはトルク低下制御は行わない。これは、連続する気筒が２個である場合には、いずれかのトルク大気筒をトルク低下制御しても出力トルク振動の周期を短くする改善が困難だからである。また、トルク大気筒が燃焼順序で連続しないのであれば、初めから燃焼順序で交互にトルクの大小が現れているため、本制御の目的が達成されているからである。ただし、連続する気筒が２個であり、トルク大気筒も２個（例えばパターンＥＥＥ）である場合、または、トルク大気筒が１個である場合には、トルク大気筒をトルク低下制御する。以上のように多気筒内燃機関においても、各燃焼のパターンに応じて、最適な気筒を選定してトルク制御を実行する。したがって、燃費、ドライバビリティのバランスが取れたトルク制御をすることができる。
【００５５】
なお、本実施例では各気筒の出力トルクを検出したが、実験等から出力トルクのばらつきの傾向を把握することにより、予め決まった気筒をトルク制御すれば出力トルクの振動の周期を短くできて、同様の効果を奏する。また、本実施例ではトルクの制御を第１実施例から第３実施例のトルク制御に分けてそれぞれ説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、また、これらのトルク制御を組み合わせて採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例であり内燃機関の制御装置が搭載された制御系統システムの概略構成を表すブロック図。
【図２】 一つの気筒の縦断面の模式図。
【図３】 第１実施例のトルク制御処理のフローチャート。
【図４】 第１実施例の制御による燃焼順序とトルクの関係図。
【図５】 第１実施例の制御による燃焼順序とトルクの関係図。
【図６】 空燃比とトルクの関係図。
【図７】 第２実施例のトルク制御処理のフローチャート。
【図８】 第２実施例のトルク制御前後の燃焼順序とトルクの関係図。
【図９】 第３実施例のトルク制御処理のフローチャート。
【図１０】 第３実施例のトルク制御前後の燃焼順序とトルクの関係図。
【図１１】 ｎ気筒の内燃機関のトルク制御処理のフローチャート。
【図１２】 ８気筒の内燃機関のグループ化の説明図。
【図１３】 ６気筒の内燃機関のトルク制御による燃焼順序とトルクの関係図。
【符号の説明】
１０…エンジン
２０…気筒
２０ａ…第１気筒
２０ｂ…第２気筒
２０ｃ…第３気筒
２０ｄ…第４気筒
３０…シリンダブロック
４０…ピストン
５０…シリンダヘッド
６０…吸気バルブ
６３…吸気カムシャフト
６５…吸気ポート
６７…吸気カム
７０…排気バルブ
７３…排気カムシャフト
７５…排気ポート
７７…排気カム
８０…燃焼室
８５…点火プラグ
９０…吸気マニホールド
９５…吸気通路
１００…燃料噴射弁
１１０…サージタンク
１１５…エアフロメータ
１２０…吸気ダクト
１３０…エアクリーナ
１４０…ロッカアーム
１４１…ロッカアーム
１６０…排気マニホールド
１７０…酸素濃度センサ
１７２…アクセルポジションセンサ
１７４…クランク角センサ
１７５…触媒コンバータ
１７６…上死点センサ
１７８…シャフト位置センサ
１８０…カム角センサ
１８２…水温センサ
２００…仲介駆動機構
２０１…コントロールシャフト
２０２…入力部
２０３…揺動カム
２０５…ローラ
２０７…ノーズ
２１０…リフト量可変アクチュエータ
２１５…オイルコントロールバルブ
２２０…回転位相差アクチュエータ
２２５…オイルコントロールバルブ
２５０…ＥＣＵ
Claims (9)
- ４以上の複数気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
該複数気筒の燃焼順序に従って生じる出力トルクの振動の周期が、全気筒についての燃焼の完了までの時間を一周期とする出力トルクの振動より短い周期となるように、前記各気筒の燃焼状態を調整する調整手段を備える共に、
前記調整手段は、
該内燃機関の複数気筒毎の出力トルクを所定のタイミングにて検出するトルク検出手段と、
前記複数の気筒を、その燃焼順序で連続しない気筒同士を少なくとも一つ含んでグループ化した複数の気筒群に対して、該気筒群毎に同一で、気筒群間では異なる実トルクとなるように、該気筒群に含まれる気筒毎に与える目標トルクを付与する目標トルク付与手段と
を備え、
前記目標トルク付与手段は、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最低の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクが、他の気筒群の実トルクよりも低い所定のトルクとなるように、該気筒群に含まれる気筒の前記目標トルクを調整する手段である
内燃機関の制御装置。 - ４以上の複数気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
該複数気筒の燃焼順序に従って生じる出力トルクの振動の周期が、全気筒についての燃焼の完了までの時間を一周期とする出力トルクの振動より短い周期となるように、前記各気筒の燃焼状態を調整する調整手段を備える共に、
前記調整手段は、
該内燃機関の複数気筒毎の出力トルクを所定のタイミングにて検出するトルク検出手段と、
前記複数の気筒を、その燃焼順序で連続しない気筒同士を少なくとも一つ含んでグループ化した複数の気筒群に対して、該気筒群毎に同一で、気筒群間では異なる実トルクとなるように、該気筒群に含まれる気筒毎に与える目標トルクを付与する目標トルク付与手段と
を備え、
前記目標トルク付与手段は、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最大の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクを、その実トルクと最低の検出トルクである気筒を含む気筒群の実トルクとの差が所定値以内となるように、該気筒群に含まれる気筒の前記目標トルクを調整する手段である
内燃機関の制御装置。 - ４以上の複数気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
該複数気筒の燃焼順序に従って生じる出力トルクの振動の周期が、全気筒についての燃焼の完了までの時間を一周期とする出力トルクの振動より短い周期となるように、前記各気筒の燃焼状態を調整する調整手段を備える共に、
前記調整手段は、
該内燃機関の複数気筒毎の出力トルクを所定のタイミングにて検出するトルク検出手段と、
前記複数の気筒を、その燃焼順序で連続しない気筒同士を少なくとも一つ含んでグループ化した複数の気筒群に対して、該気筒群毎に同一で、気筒群間では異なる実トルクとなるように、該気筒群に含まれる気筒毎に与える目標トルクを付与する目標トルク付与手段と
を備え、
前記目標トルク付与手段は、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最低の検出トルクである気筒の検出トルクが、所定のトルクとなる場合には、その気筒群に含まれる気筒で、検出トルクを上昇させる気筒の前記目標トルクの調整を禁止する手段である
内燃機関の制御装置。 - 請求項１ないし請求項３のうちの任意の１つに記載の内燃機関の制御装置であって、
前記目標トルク付与手段は、該気筒群間で異なる実トルクを、前記トルク検出手段により検出された気筒毎の検出トルクの中で最大の検出トルクと最低の検出トルクとの間の所定トルクにするように、該気筒群に含まれる気筒の前記目標トルクを調整する手段である
内燃機関の制御装置。 - 請求項１ないし請求項４のうちの任意の１つに記載の内燃機関の制御装置であって、
前記所定のタイミングは、車両のアイドリング時である内燃機関の制御装置。 - 請求項１ないし請求項５のうちの任意の１つに記載の内燃機関の制御装置であって、
前記トルク検出手段は、該内燃機関の回転変動の検出による推定、燃焼時間の検出による推定、気筒内圧力の検出の少なくともいずれか一つに基づいて検出する手段である
内燃機関の制御装置。 - 請求項１ないし請求項６のうちの任意の１つに記載の内燃機関の制御装置であって、
該内燃機関は４気筒を有する内燃機関であり、
前記グループ化した気筒群の一方は、一の気筒が膨張行程にある時に残りの気筒が吸入行程にある気筒同士である内燃機関の制御装置。 - 請求項１ないし請求項７のうちの任意の１つに記載の内燃機関の制御装置であって、
該内燃機関は、該内燃機関のクランクシャフトの回転と、それに伴って開閉する吸気バルブとの間に介装され、該吸気バルブの開閉タイミングを変える可変動弁機構を備えた内燃機関である
内燃機関の制御装置。 - 請求項１ないし請求項８のうちの任意の１つに記載の内燃機関の制御装置であって、
前記調整手段は、該内燃機関の空燃比の制御、点火時期の制御の少なくともいずれかの一つに基づいて、気筒毎に検出トルクを制御する手段を備えた
内燃機関の制御装置。
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