JP4399473B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御装置に関し、特に、３気筒以上の多気筒内燃機関への吸気量を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。

従来から多気筒内燃機関の各気筒の吸気通路にスロットルバルブを設け、このスロットルバルブを開閉することにより各気筒への吸気量を制御する内燃機関の制御装置が知られている。

この内燃機関では、各気筒の吸気通路に設けられたスロットルバルブを独立して制御できるので各気筒への吸気量を個別に制御することができる。

しかし、一般に、内燃機関では各気筒の吸気通路やスロットルバルブに個体差があるため、各気筒のスロットルバルブを同じ開度にした場合でも、各気筒への吸気量が不均一となる場合がある。各気筒への吸気量が不均一となる場合、気筒間の空燃比ばらつきやトルクばらつきが発生することが考えられる。

気筒間のトルクばらつきが大きくなると、エンジントルクのサイクル内変動が大きくなって、運転者に不快な振動が発生するおそれがある。また、気筒間の空燃比ばらつきが大きくなると、触媒に流入する排出ガスの空燃比のサイクル内変動が大きくなるため、排出ガスの空燃比の変動幅が触媒の浄化ウインドからはみ出して排出ガス浄化率が低下する恐れがある。

このような状態を回避するため、各気筒への吸気量を均一にする必要がある。各気筒への吸気量を均一にするためには、まず吸気量が異なる気筒、その中でも他気筒と比べ吸気量が最も異なる気筒（以下、吸気量ばらつき最大気筒という。）を推定することが必要となる。

この吸気量ばらつき最大気筒を推定する技術としては、クランク速度（機関回転数）を常時算出し、気筒判別センサの出力とつきあわせることにより、各気筒のクランク速度（機関回転数）のばらつきを求め、吸気量ばらつき最大気筒を推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、各気筒の吸気行程毎に、エアフローセンサの出力波形の所定期間における面積を算出し、気筒間の吸気量のばらつき率、または気筒毎の吸気量を算出する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、インテークマニホルドに取り付けられた圧力センサと、エアフローセンサとから各気筒の吸気量を推定する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００３−１９３８８９号公報（段落００１９、図１，図４） 特開２００４−１７６６４４号公報（要約の欄、図１） 特開２００６−７０７２８号公報（段落００２５〜段落００３２、図２，図３）

しかし、特許文献１に開示された技術、即ち、クランク速度のばらつきによる吸気量ばらつき最大気筒の推定技術は、回転変動は吸気量ばらつきだけでなく燃料量ばらつきの影響もあるため、クランク速度がばらついている気筒を推定しても、対象気筒の吸気量が他気筒に比べてばらついているかどうかは推定が難しい課題がある。

また、特許文献２に開示されている技術は、各気筒の吸気行程毎においてエアフローセンサの出力波形の所定期間における面積から気筒間の吸気量ばらつきを算出するが、面積を算出する所定期間を吸気中の吸気脈動のない区間、あるいは他気筒の吸気干渉のない区間としているため前記所定期間の条件が成立する運転状態は限定され、さらにエンジンによってはこの所定期間が設定できないエンジンも考えられ、気筒間の吸気量ばらつきを算出するのが難しい課題がある。

また、特許文献３に開示されている技術は、圧力センサとエアフローセンサにより各気筒の吸気量を推定するため、吸気量が異なっている気筒を推定できるが、圧力センサとエアフローセンサの２つのセンサが必要となり、また、吸気量を推定する際に複雑な演算が必要となる課題がある。

この発明は前記課題を解決するためになされたものであり、気筒別に吸気量制御手段が設けられた内燃機関において、燃料量ばらつきの影響を受けず、１つの圧力検出手段と簡単な演算にて、吸気量ばらつき最大気筒を推定する内燃機関の制御装置を提供するものである。

この発明による内燃機関の制御装置は、３気筒以上の多気筒内燃機関への吸気量を制御する内燃機関の制御装置であって、前記多気筒内燃機関の各気筒の吸気通路に設けられた吸気量制御手段と、前記各気筒における吸気量制御手段の下流側の吸気通路同士を相互に接続する連通管と、前記各気筒に対する前記連通管内の圧力を検出する期間を設定する検出期間設定手段と、前記検出期間中の連通管内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記各気筒に対してそれぞれの検出期間における圧力最大値を検出する圧力最大値検出手段と、前記各気筒に対応する前記圧力最大値の中の最大値に対応する気筒を推定する最大値気筒推定手段と、前記各気筒に対応する前記圧力最大値の中の最小値に対応する気筒を推定する最小値気筒推定手段と、前記最大値気筒と最小値気筒の吸気順序および圧力の大小関係から他気筒と比べ吸気量が最も異なる気筒を推定する吸気量ばらつき最大気筒推定手段と、を備えたものである。

この発明によれば、気筒別に吸気量制御手段が設けられた内燃機関において、燃料量ばらつきの影響を受けず、１つの圧力検出手段と簡単な演算にて、吸気量ばらつき最大気筒を推定することにより、各気筒の吸気量を均一にする制御が実施できる効果がある。

実施の形態１に係る内燃機関の概略構成図である。 実施の形態１に係る基準状態と第１気筒の吸気量が少ない状態のスロットルバルブ下流ポート内圧力変化を示す図である。 実施の形態１に係る基準状態と第１気筒の吸気量が少ない状態の連通管内の圧力変化を示す図である。 実施の形態１に係る基準状態と第１気筒の吸気量が多い状態のスロットルバルブ下流ポート内圧力変化を示す図である。 実施の形態１に係る基準状態と第１気筒の吸気量が多い状態の連通管内の圧力変化を示す図である。 実施の形態１に係る吸気量ばらつき最大気筒を推定する内燃機関の連通管内における圧力センサ出力の変化を示す図である。 実施の形態１に係る所定クランク角毎に発生する処理を表すフローチャートである。 実施の形態１に係る吸気順序と気筒の関係を示す図である。 実施の形態１に係る圧力の最大値を検出する処理を表すフローチャートである。 図６の第１気筒のＥＶＣタイミング後の処理での圧力の最大値を検出する処理の実施回数、現在の連通管内の圧力、及び吸気順序が第１気筒に対する連通管内の圧力の最大値を示す図である。 実施の形態１に係る吸気量ばらつき最大気筒を推定する処理を表すフローチャートである。 実施の形態１に係る４つの気筒に対する連通管内の圧力の最大値を検出する処理後の吸気順序がｎ番目の気筒に対する連通管内の圧力の最大値を示す図である。 実施の形態１に係る吸気量ばらつき最大気筒の情報を示す予め用意したマップである。 実施の形態１に係る吸気量のばらつき方と、連通管内の圧力が最大値となる気筒、最小値となる気筒と吸気順序の関係を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る内燃機関の制御装置について好適な実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、この発明を第１気筒から第４気筒の４つの気筒を具備する内燃機関に適用した実施の形態を示すもので、内燃機関の概略構成を表したものである。
エンジン１には、各気筒の吸気管２毎に吸気量を制限する吸気量制御手段としてのスロットルバルブ３が配設されており、このスロットルバルブ３を開閉駆動するスロットルアクチュエ−タ４、及びスロットル開度を検出するスロットル開度検出センサ５が配設されている。また、各気筒のスロットルバルブ３の下流側同士を相互に接続した連通管６、及び連通管６内の圧力を検出する手段である圧力センサ７が配設されている。更に、内燃機関の出力軸（図示せず）にクランク軸８が接続され、このクランク軸８の回転数を検出するクランク角検出センサ９、及び気筒識別手段としてのカム角検出センサ１０が配設されている。

スロットルアクチュエータ４は、電子制御装置（ＥＣＵ）１１に接続されており、ＥＣＵ１１からの指示により駆動し、スロットルバルブ３の制御を行う。ＥＣＵ１１にはスロットル開度検出センサ５、圧力センサ７、クランク角検出センサ９、カム角検出センサ１０、及び図示しないアクセルポジションセンサの信号が入力されている。また、エンジン１には、燃料噴射弁１２、点火プラグ１３、吸気バルブ１４、排気バルブ１５、ピストン１６が配設されている。なお、ＥＣＵ１１は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、前述のようにスロットルバルブ３の制御を行うと共に、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１２の燃料噴射量や点火プラグ１３の点火時期を制御する。

図１においては、図面を簡略化するために、スロットルバルブ３、スロットルアクチュエータ４、スロットル開度検出センサ５を第１気筒のみについて図示しているが、実際には第２気筒、第３気筒、第４気筒のそれぞれの気筒に配設されている。

クランク軸８はピストン１６に接続されており、ピストン１６が上下することによりクランク軸８は回転させられる。クランク軸８には図示しないクランクプレートが取り付けられている。クランクプレートには突起があって、クランク角検出センサ９はこの突起を検出することによりクランク軸８の回転数を検出する構成になっている。なお、この実施の形態ではクランクプレートの突起はピストン１６が上死点位置である時を基準に１０度毎に設置されている。

実施の形態１による内燃機関の制御装置は前記のように構成されており、後述する動作を行うが、まず、この実施の形態１の根拠となる吸気量のばらつき状態と圧力との関係について説明する。

図２に第１気筒（以下、＃１気筒）の吸気上死点をクランク角０度とした各気筒の圧力センサ出力の変化を示す。図２には、各気筒の吸気通路やスロットルバルブ３のばらつきが少なく各気筒の吸気量が概ねそろった状態（以下、基準状態）での各気筒の圧力変化が実線で示され、基準状態に対して＃１気筒の吸気通路とスロットルバルブ３にばらつきがあり、＃１気筒に吸入される吸気量が他気筒に比べ少ない状態（以下、＃１気筒の吸気量が少ない状態）での圧力変化が点線で示される。各気筒の排気バルブ１５の全閉タイミング（以下、ＥＶＣタイミング）は一点鎖線で示している。各気筒の吸気行程も同時に記載する。縦軸は圧力センサ出力電圧、横軸はクランク角である。

この図２において、基準状態、＃１気筒の吸気量が少ない状態ともに、各気筒のスロットル下流側ポート内圧力（以下、ポート内圧力）が下降し始めるのが各気筒のＥＶＣタイミングであることが確認できる。

ポート内圧力が下降し始めるまでの圧力の変化について説明する。吸気行程になりピストン１６が降下し始めてからＥＶＣタイミングとなるまでは、スロットル下流側ポート内および気筒内に吸気側、排気側双方からガスが流れ込み、ポート内圧力が下がらない状態となっており、そのときのポート内圧力はほぼ大気圧となっている。ＥＶＣタイミングとなったとき、排気バルブ１５が閉じられ、ポート内および筒内へのガスの流れ込みが吸気側（スロットル側）からのみとなる。さらにスロットルバルブ３による吸気量制限が実施されていることにより、スロットル下流側ポート内に流れ込むガスの量が少なくなるためポート内圧力が下降し始める。したがって、ポート内圧力が下降し始めるタイミングはＥＶＣタイミングとなる。

また、＃１気筒の吸気量が少ない状態では、基準状態と比べ＃１気筒の吸気量が少ないため、＃１気筒の吸気行程以降の＃１気筒のポート内圧力も基準状態のポート内圧力と比べ小さくなっている。

図３に図２と同じ状態での連通管６内の圧力センサ出力を示す。図３には、基準状態での連通管６内の圧力変化を実線で示すと共に、＃１気筒の吸気量が少ない状態での連通管６内の圧力変化を点線で示す。また、各気筒のＥＶＣタイミングを一点鎖線で示している。各気筒の吸気行程も同時に記載する。縦軸は圧力センサ出力電圧、横軸はクランク角である。

この図３において、Ａのタイミングにて、＃１気筒の吸気量が少ない状態での連通管６内の圧力が基準状態での連通管６内の圧力と比べ小さくなり始めているのが確認できる。Ａのタイミングは、＃１気筒のポート内圧力と第３気筒（以下、＃３気筒）のポート内圧力が交差するタイミングである。Ａのタイミング以降での＃１気筒の吸気量が少ない状態は、＃１気筒のポート内圧力の上昇が基準状態のポート内圧力と比べて遅くなっているため、Ａのタイミング以降での連通管６内の圧力の上昇も基準状態の連通管６内の圧力と比べて遅くなっている。この圧力上昇の速度の違いにより、圧力が上昇から下降に転じるタイミング（以下、極大点）において基準状態の連通管６内の圧力と＃１気筒の吸気量が少ない状態の連通管６内の圧力との差が最も大きく現れる。図３においてはＢのタイミングである。

Ｂのタイミングは第４気筒（以下、＃４気筒）の吸気行程での極大点である。ここで、図３における第２気筒（以下、＃２気筒）の吸気行程時の極大点をＢ１、＃１気筒の吸気行程時の極大点をＢ２、＃３気筒の吸気行程時の極大点をＢ３として、＃１気筒の吸気量が少ない状態での極大点の圧力の大小関係について説明する。

＃１気筒の吸気量が他気筒と比べ最も少ないとき、＃１気筒の吸気量が基準状態に比べて少ないため、＃１気筒の吸気行程以降の＃１気筒のポート内圧力も基準状態の＃１気筒のポート内圧力に比べて低くなる。そのため＃３気筒の吸気行程から＃４気筒の吸気行程にかけての連通管６内の圧力も基準状態の連通管６内の圧力に比べ小さくなり、＃４気筒の吸気行程中に現れる極大点の連通管６内の圧力も基準状態に比べ小さくなる（図３におけるＢのタイミングの圧力）。その後、＃１気筒の吸気量が基準状態に比べ少ないことによる影響は徐々に小さくなり、＃３気筒の吸気行程中に現れる極大点での連通管６内の圧力は他の気筒の極大点での圧力と比べ最も大きくなる（図３におけるＢ３のタイミングの圧力）。このとき、Ｂのタイミングの圧力をＰＢ０、Ｂ１のタイミングの圧力をＰＢ１、Ｂ２のタイミングの圧力をＰＢ２、Ｂ３のタイミングにおける圧力をＰＢ３とすると、極大点の圧力の大小関係は次の（１）式の関係となる。
ＰＢ０＜ＰＢ１＜ＰＢ２＜ＰＢ３・・・・・（１）

次に、基準状態に対して＃１気筒の吸気通路とスロットルバルブ３にばらつきがあり、＃１気筒に吸入される吸気量が他気筒に比べ多い状態（以下、＃１気筒の吸気量が多い状態）での圧力変化について説明する。

図４に＃１気筒の吸気上死点をクランク角０度とした各気筒の圧力センサ出力の変化を示す。図４には、基準状態での各気筒の圧力変化を実線で示し、＃１気筒の吸気量が多い状態の圧力変化を点線で示し、各気筒のＥＶＣタイミングを一点鎖線で示している。各気筒の吸気行程も同時に記載する。縦軸は圧力センサ出力電圧、横軸はクランク角である。

この図４において、基準状態、＃１気筒の吸気量が多い状態ともに、各気筒の圧力が下降し始めるのは図２と同様に各気筒のＥＶＣタイミングであることが確認できる。

また、＃１気筒の吸気量が多い状態は、基準状態と比べ＃１気筒の吸気量が多いため、＃１気筒の吸気行程以降の＃１気筒のポート内圧力も基準状態の＃１気筒のポート内圧力と比べ大きくなっている。

図５に図４と同じ状態での連通管６内の圧力センサ出力を示す。図５には、基準状態での連通管６内の圧力変化を実線で示し、＃１気筒の吸気量が多い状態での連通管６内の圧力変化を点線で示し、各気筒のＥＶＣタイミングを一点鎖線で示している。各気筒の吸気行程も同時に記載する。縦軸は圧力センサ出力電圧、横軸はクランク角である。

この図５において、Ｃのタイミングにて、＃１気筒の吸気量が多い状態での連通管６内の圧力が基準状態の連通管６内の圧力に比べ高くなり始めているのが確認できる。Ｃのタイミングは＃１気筒のポート内圧力と＃３気筒のポート内圧力が交差するタイミングである。Ｃのタイミング以降では＃１気筒の吸気量が多い状態は、＃１気筒のポート内圧力の上昇が基準状態のポート内圧力と比べて速くなっているため、Ｃのタイミング以降での連通管６内の圧力の上昇も基準状態の連通管６内の圧力と比べて速くなっている。この圧力上昇の速度の違いにより、極大点において基準状態の連通管６内の圧力と＃１気筒の吸気量が少ない状態の連通管６内の圧力との差が最も大きく現れる。図５においてはＤのタイミングである。

図５において、Ｄのタイミングは＃４気筒の吸気行程での極大点である。ここで、＃２気筒の吸気行程時の極大点をＤ１、＃１気筒の吸気行程時の極大点をＤ２、＃３気筒の吸気行程時の極大点をＤ３として、＃１気筒の吸気量が多い状態での極大点の圧力の大小関係について説明する。

＃１気筒の吸気量が他気筒と比べ最も多いとき、＃１気筒の吸気量が基準状態に比べ多いため、＃１気筒の吸気行程以降の＃１気筒のポート内圧力も基準状態の＃１気筒のポート内圧力に比べ大きくなる。そのため＃３気筒の吸気行程から＃４気筒の吸気行程にかけての連通管６内の圧力が、基準状態の連通管６内の圧力に比べ大きくなり、＃４気筒の吸気行程中に現れる極大点の連通管６内の圧力も大きくなる（図５におけるＤのタイミングの圧力）。その後、＃１気筒の吸気量が多いことによる影響は徐々に小さくなり、＃３気筒の吸気行程中にあらわれる極大点での連通管６内の圧力が他の気筒の極大点での圧力と比べ最も小さくなる（図５におけるＤ３のタイミングの圧力）。このとき図５におけるＤのタイミングの圧力をＰＤ０、Ｄ１のタイミングの圧力をＰＤ１、Ｄ２のタイミングの圧力をＰＤ２、Ｄ３のタイミングにおける圧力をＰＤ３とすると、極大点の圧力の大小関係は次の（２）式の関係となる。
ＰＤ０＞ＰＤ１＞ＰＤ２＞ＰＤ３・・・・・（２）

以上、吸気量のばらつき状態と圧力との関係について説明したが、この実施の形態は、前記極大点の圧力のなかでの最大値の現れる吸気行程の気筒と最小値の現れる吸気行程の気筒の吸気順序と、前記極大点の圧力の大小関係に着目することにより吸気量ばらつき最大気筒を推定する。

＃１気筒の吸気量が他気筒と比べ最も少ない時には、
＃４気筒の吸気行程時に現れる極大点の圧力＜＃２気筒の吸気行程時に現れる
極大点の圧力＜＃１気筒の吸気行程時に現れる極大点の圧力＜＃３気筒の吸気
行程時に現れる極大点の圧力
の関係となる。
即ち、各吸気行程に現れる極大点の圧力のなかでの最大値の現れる吸気行程の気筒（以下、最大値気筒）は＃３気筒となる。また、各吸気行程に現れる極大点の圧力のなかでの最小値の現れる吸気行程の気筒（以下、最小値気筒）は＃４気筒となるため、最大値気筒と最小値気筒の吸気順序が連続しており、最小値気筒の吸気順序が最大値気筒の直後であるとき、吸気順序が最大値気筒の直前である気筒の吸気量が他の気筒と比べ最も少ないことが推定できる。

同様に、＃１気筒の吸気量が他気筒と比べ最も多い時には、
＃４気筒の吸気行程時に現れる極大点の圧力＞＃２気筒の吸気行程時に現れる
極大点の圧力＞＃１気筒の吸気行程時に現れる極大点の圧力＞＃３気筒時の吸
気行程時に現れる極大点の圧力
の関係となる。
即ち、このときの最大値気筒は＃４気筒、最小値気筒は＃３気筒となり、最大値気筒と最小値気筒の吸気順序が連続しており、最小値気筒の吸気順序が最大値気筒の直前であるとき、吸気順序が最大値気筒の直前である気筒の吸気量が他の気筒と比べ最も多いことが推定できる。

以上のように、最大値気筒と最小値気筒の吸気順序と、極大点の圧力の大小関係を用いることにより、吸気量ばらつき最大気筒を推定し、さらに吸気量ばらつき最大気筒の吸気量の大小を推定することができる。

続いて、実際に前記関係を用いて具体的に吸気量ばらつき最大気筒を推定する方法について説明する。なお、この吸気量ばらつき最大気筒を推定するのは、以降に説明する各処理ルーチンに従ってＥＣＵ１１により実行される。

まず、図６にこの実施の形態にて吸気量ばらつき最大気筒を推定する内燃機関の連通管６内の圧力変化を示す。連通管６内の圧力を実線にて示し、ＥＶＣタイミングを一点鎖線にて示す。各気筒の吸気行程も同時に記載する。縦軸は圧力センサ出力電圧、横軸はクランク角である。

この実施の形態の処理を図７のフローチャートに沿って説明する。図７は所定クランク角毎に実行される処理を表すフローチャートである。この実施の形態では、クランク角１０度毎に実行されることにする。
まず、判断部Ｓ１０１にてｎ≠４を判断する。ｎは吸気順序であり、４となったとき、４つの気筒の各気筒に対応する連通管６内の圧力の検出を完了したことを意味する。また、吸気順序ｎと気筒の関係は図８に示すとおりである。

ｎ≠４の場合は判断部Ｓ１０２へ進み、ＦＥＸ＝０かどうかを判断する。ｎ＝４の場合はステップＳ１０８へ進み吸気量ばらつき最大気筒を推定する処理を実施し、処理終了となる。なお、吸気量ばらつき最大気筒を推定する処理については後述する。

判断部Ｓ１０２で判断するＦＥＸは、圧力最大値を検出する処理の判定フラグである。ＦＥＸ＝０は圧力最大値を検出する処理が終了していることを示し、ＦＥＸ＝１は圧力最大値を検出する処理中であることを示す。

判断部Ｓ１０２にて、ＦＥＸ＝０であれば判断部Ｓ１０３へ進み、ＦＥＸ＝１であれば、ステップＳ１０７へ進み、圧力最大値を検出する処理を実施し処理終了となる。なお、圧力最大値を検出する処理については後述する。

判断部Ｓ１０３へ進み、現在のクランク角がＥＶＣタイミングであるかどうか判断する。判断は予めＥＣＵ１１にＥＶＣタイミングをメモリしておき、現在のクランク角と比較することによって行う。

ＥＶＣタイミングが圧力検出タイミングの刻み幅と一致しない場合、たとえば圧力検出タイミングの刻み幅が１０度毎、ＥＶＣタイミングが＃１気筒吸気上死点後２５度であれば、クランク角が２０度のときＥＶＣタイミングとしてもよいし、３０度のときＥＶＣタイミングとしてもよい。この実施の形態では、ＥＶＣタイミングは＃１気筒吸気上死点後３０度とする。各気筒のＥＶＣタイミングは前記＃１気筒ＥＶＣタイミングから１８０度毎に設定される。

判断部Ｓ１０３にて、ＥＶＣタイミングであればステップＳ１０４へ進み、ＥＶＣタイミングでなければ処理終了となる。

ステップＳ１０４にてＦＥＸ＝１とする。次にステップＳ１０５にてＦＣＨＫ＝０とする。ＦＣＨＫは圧力最大値を検出する処理の実施回数である。この実施の形態では、圧力最大値を検出する処理の回数は５回とする。この実施の形態では処理回数は検出範囲の設定により決定される。なお、検出範囲の設定については後述する。

次にステップＳ１０６へ進み、ＭＡＸ（ｎ）＝０とし、ステップＳ１０７に進み、圧力最大値を検出する処理を実施し処理終了となる。なお、ＭＡＸ（ｎ）は吸気順序がｎ番目の気筒に対する連通管６内の圧力最大値を示す。

この実施の形態では、所定クランク角毎に圧力最大値を検出する処理を行っているが、タイマにより処理間隔を決定してもかまわない。

所定クランク角毎の処理の場合は、設定が容易で、回転数に影響されず、安定した処理回数が維持できる。また、タイマにより処理間隔を決定した場合は、所定クランク角毎の処理では、高回転時に低回転時に比べＥＣＵ１１の負担増となるのに対し、回転数によらずＥＣＵ１１の負荷を一定とする設定も可能である。

また、ＥＶＣタイミング後から圧力最大値を検出する処理を開始するのは、ＥＶＣタイミング後に連通管６内の圧力の極大点があることがわかっているためである。

ここで、圧力最大値を検出する検出期間の設定について説明する。検出期間は吸気行程中に設定する。たとえば、吸気行程から圧縮行程中に検出期間が設定されていた場合、２つの気筒に対する検出期間が重なることとなり、ＥＣＵ１１の負担が増えることとなる。検出期間を吸気行程に設定することでこの状態を回避できるため、ＥＣＵ１１の負担軽減となる。また、検出期間の開始位置をＥＶＣタイミング後からとすることで、さらに検出期間を短くすることができる。

連通管６内の圧力の極大点は、ＥＶＣタイミングの直後にあらわれることがわかっており、この実施の形態では、検出期間中における圧力の極大点の検出範囲として、クランク角５０度と設定した。つまりクランク角１０度毎に処理を実施するため、ＦＣＨＫ＝５となる。この場合の検出範囲は図６に示すとおりである。

また、極大点が解ればよいので、たとえば、検出した連通管６内の圧力が連続で減少することを判定（単純減少となっていることを判定）することにより、ＦＣＨＫ＝５となっていなくても連通管６内の圧力最大値を検出する処理を終了させてもよい。検出した連通管６内の圧力が連続で減少することを判定した時点で処理を終了することにより、更なるＥＣＵ１１の負担軽減が望める。

続いて、次の処理を図９のフローチャートに沿って説明する。図９は、圧力最大値を検出する処理を表すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１にて、現在の連通管６内の圧力ＰＮＯＷを測定する。次に判断部Ｓ２０２へ進み、現在の連通管６内の圧力ＰＮＯＷと、吸気順序がｎ番目の気筒に対する連通管６内の圧力最大値であるＭＡＸ（ｎ）を比較し、ＭＡＸ（ｎ）に対してＰＮＯＷが大きければステップＳ２０３へ進み、ＰＮＯＷが小さければステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０３にてＭＡＸ（ｎ）へＰＮＯＷを代入する。ステップＳ２０４へ進み、本処理を１回実施したとしてＦＣＨＫをインクリメントとする。

次に判断部Ｓ２０５にて、ＦＣＨＫが５であるかを判断し、ＦＣＨＫが５であればステップＳ２０６以降へ進み、ＦＣＨＫが５以外であれば処理終了となる。

ステップＳ２０６にて、ｎをインクリメントし、ステップＳ２０７へ進み、ステップＳ２０７にて、圧力最大値を検出する処理が終了したとして、ＦＥＸ＝０として処理終了となる。

本処理では、たとえば図６の＃１気筒ＥＶＣタイミング後の処理でのＦＣＨＫ、ＰＮＯＷ、及びＭＡＸ（１）の値は、図１０のようになる。この場合、ＦＣＨＫ＝２のときのＰＮＯＷがＭＡＸ（１）となる。

最後の処理を図１１のフローチャートに沿って説明する。図１１は吸気量ばらつき最大気筒を推定する処理を表すフローチャートである。処理を開始する前に４つの気筒のＭＡＸ（ｎ）が図１２に示されるように得られているものとする。

まず、ステップＳ３０１にてＭＡＸ（ｎ）を比較し、ＭＡＸ（ｎ）が最大となるｎを特定しＫＭＡＸとする。図１２の結果からＭＡＸ（ｎ）が最大であるのはｎ＝２のときであるから、ＫＭＡＸ＝２となる。次にステップＳ３０２へ進み、ＭＡＸ（ｎ）を比較し、ＭＡＸ（ｎ）が最小となるｎを特定しＫＭＩＮとする。図１２の結果からＭＡＸ（ｎ）が最小であるのはｎ＝３のときであるから、ＫＭＩＮ＝３となる。次にステップＳ３０３にて、ステップＳ３０１とステップＳ３０２で求めたＫＭＡＸとＫＭＩＮと予め用意した図１３に示したマップを参照し、ＫＦＩＸを決定する。

図１３のマップは、ＫＭＡＸとＫＭＩＮの組み合わせによりＫＦＩＸを特定するマップである。縦軸はＫＭＡＸ、横軸はＫＭＩＮである。ＫＦＩＸは吸気量ばらつき最大気筒の情報を示すものであり、ＫＦＩＸ＝０を示すとき、吸気量ばらつき最大気筒と推定できる気筒がないことを示し、ＫＦＩＸ＝１〜４のときは、それぞれ１〜４番目の吸気順序の気筒が他気筒に比べ吸気量が少ないことを示す。ＫＦＩＸ＝５〜８のときは、それぞれ１〜４番目の吸気順序の気筒が他気筒に比べ吸気量が多いことを示す。即ち、ＫＦＩＸ＝５のときは吸気順序が１番目の気筒が他気筒に比べ吸気量が多いことを示し、ＫＦＩＸ＝６のときは吸気順序が２番目の気筒が他気筒に比べ吸気量が多いことを示す。また、ＫＦＩＸ＝７のときは吸気順序が３番目の気筒が他気筒に比べ吸気量が多いことを示し、ＫＦＩＸ＝８のときは吸気順序が４番目の気筒が他気筒に比べ吸気量が多いことを示す。

図１３は図１４から作られる。図１４は各気筒の吸気量のばらつき方とＫＭＡＸ、ＫＭＩＮと吸気順序との関係について表したものである。

つまり、図１４は、最大値気筒と最小値気筒の吸気順序が連続している状態において、最小値気筒の吸気順序が最大値気筒の直前であるとき、吸気順序が最小値気筒の直前である気筒が吸気量ばらつき最大気筒であり、他気筒と比べ最も吸気量が多い気筒であることを示し、最小値気筒の吸気順序が最大値気筒の直後であるときは、吸気順序が最大値気筒の直前である気筒が吸気量ばらつき最大気筒であり、他気筒と比べ最も吸気量が少ない気筒であることを示している。ただし、吸気順序が４番目の次は１番目となる。

ステップＳ３０３では、たとえば、図１２の結果のとき、ＫＭＡＸ＝２、ＫＭＩＮ＝３であるので、図１３のマップを参照し、ＫＦＩＸ＝１となる。次に判断部Ｓ３０４へ進み、ＫＦＩＸ＝０かどうかを判断し、ＫＦＩＸ＝０であればステップＳ３０５へ進み、そうでなければ判断部Ｓ３０６へ進む。なお、判断部Ｓ３０６以降は後述する。

ステップＳ３０５では、吸気量ばらつき最大気筒と推定できる気筒無しとしてステップＳ３１０へ進む。

ここで判断部Ｓ３０６以降を説明する。判断部Ｓ３０６にて、ＫＦＩＸ＜５かどうかを判断し、ＫＦＩＸ＜５であればステップＳ３０７へ進み、そうでなければステップＳ３０８へ進む。なお、ステップＳ３０８以降は後述する。

ステップＳ３０７にて、吸気順序がＫＦＩＸの気筒が吸気量ばらつき最大気筒と推定され、なおかつ他気筒と比べ吸気量が少ない側にばらついていると推定される。たとえば、図１２の結果のとき、ＫＦＩＸ＝１であるので、吸気順序が１、すなわち＃１気筒が吸気量ばらつき最大気筒であると推定され、なおかつ他気筒と比べ少ない側にばらついていると推定される。ステップＳ３０７の処理後ステップＳ３１０へ進む。

ここでステップＳ３０８以降を説明する。ステップＳ３０８にて、ＫＦＩＸ＝ＫＦＩＸ−４とし、ステップＳ３０９へ進む。ステップＳ３０９にて、吸気順序がＫＦＩＸの気筒が吸気量ばらつき最大気筒と推定され、なおかつ他気筒と比べ吸気量が多い側にばらついていると推定される。ステップＳ３１０へ進む。ステップＳ３１０にてｎ＝０とし処理終了となる。

なお、この実施の形態では、＃１気筒〜＃４気筒の４つの気筒に対して圧力最大値を検出する処理が終了した段階でばらつき最大気筒を推定する処理を実施したが、１つの気筒に対し複数回圧力最大値を検出する処理を実施し、その平均値をＭＡＸ（ｎ）として吸気量ばらつき最大気筒を推定する処理に望んでもよい。

圧力最大値の平均値を用いることで、回転変動等の影響により圧力センサ出力が変動することを防ぐことができる。

以上のように、実施の形態１によれば、エンジンに対して１つの圧力センサと簡単な演算にて吸気量ばらつき最大気筒を推定することができる。

なお、上記各実施の形態ではこの発明を直列４気筒のエンジンに適用した場合について説明したが、この発明は直列４気筒のエンジンに限らず、３気筒以上の多気筒エンジンに適用可能である。また、Ｖ型エンジンにおいても、バンク毎のスロットル下流同士を相互に接続する連通管を取り付けたり、全気筒のスロットル下流同士を相互に接続する連通管を取り付けたりすることで適用可能となる。

１ エンジン ２ 吸気管
３ スロットルバルブ ４ スロットルアクチュエ−タ
５ スロットル開度検出センサ ６ 連通管
７ 圧力検出センサ ８ クランク軸
９ クランク角検出センサ １０ カム角検出センサ
１１ ＥＣＵ １２ 燃料噴射弁
１３ 点火プラグ １４ 吸気バルブ
１５ 排気バルブ １６ ピストン

Claims (10)

1. ３気筒以上の多気筒内燃機関への吸気量を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記多気筒内燃機関の各気筒の吸気通路に設けられた吸気量制御手段と、
   前記各気筒における吸気量制御手段の下流側の吸気通路同士を相互に接続する連通管と、
   前記各気筒に対する前記連通管内の圧力を検出する期間を設定する検出期間設定手段と、
   前記検出期間中の連通管内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記各気筒に対してそれぞれの検出期間における圧力最大値を検出する圧力最大値検出手段と、
   前記各気筒に対応する前記圧力最大値の中の最大値に対応する気筒を推定する最大値気筒推定手段と、
   前記各気筒に対応する前記圧力最大値の中の最小値に対応する気筒を推定する最小値気筒推定手段と、
   前記最大値気筒と最小値気筒の吸気順序および圧力の大小関係から他気筒と比べ吸気量が最も異なる気筒を推定する吸気量ばらつき最大気筒推定手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記吸気量ばらつき最大気筒推定手段は、前記最大値気筒と前記最小値気筒の吸気順序が連続しており、かつ最小値気筒の吸気順序が最大値気筒の直後であるとき、吸気順序が最大値気筒の直前である気筒がばらつき最大気筒であり、かつ吸気量が他気筒と比べ少ない側にばらついている気筒であると推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記吸気量ばらつき最大気筒推定手段は、前記最大値気筒と前記最小値気筒の吸気順序が連続しており、かつ最小値気筒の吸気順序が最大値気筒の直前であるとき、吸気順序が最小値気筒の直前である気筒がばらつき最大気筒であり、かつ吸気量が他気筒と比べ多い側にばらついている気筒であると推定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記検出期間内にて連通管内の圧力が連続で減少することを検出した時点で前記検出期間が終了することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記圧力最大値検出手段は、複数回繰り返して求められた圧力の平均値を各気筒の圧力の値とすることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. タイマを備え、前記タイマによる設定にて前記圧力検出手段の圧力検出が実施されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記検出期間が各気筒に対する吸気行程中に設定されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記検出期間が概ね各気筒の排気バルブの閉じるタイミングから始まることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
9. クランク角検出手段を備え、所定クランク角毎に前記圧力検出手段による圧力検出が実施されることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記検出期間が所定クランク角毎の処理回数にて設定されることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関用制御装置。

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