JPH07180593A

JPH07180593A - 内燃機関の燃焼状態制御装置

Info

Publication number: JPH07180593A
Application number: JP5323546A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Togai; 一英栂井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-18
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JP2864976B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、希薄燃焼式内燃機関に用いて好適
な燃焼状態制御装置に関し、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、確実な燃焼制御を
行なえるようにするとともに、悪路走行時においても的
確な制御を行なえるようにすることを目的とする。【構成】内燃機関１に駆動される回転軸の角加速度の
変動値を検出する変動検出手段１０１と、変動値を内燃
機関１の運転状態に応じて正規化し正規化変動値を求め
る正規化変動値検出手段１０２と、正規化変動値に基づ
いて空燃比の希薄化制御を行なう燃焼状態制御手段１０
５と、正規化変動値と所定の悪路判定閾値とを比較して
悪路走行を判定する悪路判定手段１１３と、悪路判定手
段１１３での判定結果に基づき燃焼状態制御手段１０５
における空燃比希薄化制御を制限する希薄化制御制限手
段１１４とをそなえるように構成する。

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）に用いて好適な内燃
機関の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、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、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１５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が
行なわれないという課題がある。さらに、リーンバーン
制御においては、燃焼変動の大きさに基づいた制御を行
なう場合、変動が所定以上に大きくなると、燃焼状態が
悪化していると判断して、リッチ側へ移行させるような
燃料噴射量等の制御が行なわれる。

【０００７】このような制御手段として、燃焼変動をエ
ンジンの回転変動から推定して行なう場合、悪路走行時
においても回転変動が大きく発生することが考えられ、
このような場合に、リッチ側へ過剰な補正制御が行なわ
れる可能性がある。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、燃焼変動の確
率・統計的性質を考慮し、確実な燃焼制御を行なえるよ
うにするとともに、悪路走行時においても的確な制御を
行なえるようにした、エンジンの燃焼状態制御装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【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、上記内燃機関に駆
動される回転軸の角加速度の変動値を検出する変動検出
手段と、該変動検出手段で検出された変動値を上記内燃
機関の運転状態に応じて正規化し正規化変動値を求める
正規化変動値検出手段と、上記正規化変動値に基づいて
空燃比の希薄化制御を行なう燃焼状態制御手段と、上記
正規化変動値と所定の悪路判定閾値とを比較して悪路走
行を判定する悪路判定手段と、上記悪路判定手段での判
定結果に基づき、上記燃焼状態制御手段における空燃比
希薄化制御を制限する希薄化制御制限手段とをそなえて
構成されたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】上述の本発明のエンジンの燃焼状態制御装置で
は、エンジンを理論空燃比よりリーン側の空燃比で運転
すべく、エンジンに駆動される回転軸の角加速度の変動
値が変動検出手段により検出され、変動値が正規化変動
値検出手段によりエンジンの運転状態に応じて正規化さ
れて正規化変動値が求められ、燃焼状態制御手段によ
り、この正規化変動値に基づいて空燃比の希薄化制御が
行なわれる。そして、正規化変動値と所定の悪路判定閾
値とを比較して悪路判定手段により悪路走行が判定され
ると、燃焼状態制御手段における空燃比希薄化制御が希
薄化制御制限手段により制限される。

【００１０】

【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制御装置について説明すると、図
１は本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マップ、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正規化特性マップ、図１
１は本装置における回転変動検出部を示す摸式的斜視
図、図１２，１３は本装置の制御対象特性を示す摸式的
グラフ、図１４は悪路および燃焼き悪化判定のための閾
値の大小関係を説明するための図である。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】なお、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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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や吸
入空気湿度パラメータ検出手段としての吸気温センサ１
８，大気圧センサ１９がそなえられている。

【００２３】この吸気温センサ１８は、エンジン１の吸
入空気の温度を検出するものである。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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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ＲＡＭ
３７との間でデータの授受を行なうようになっている。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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、変動検出手段１０１、正規化変動値検出手段１０
２、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１
０７、平滑化手段１０８、閾値更新手段１１０、失火判
定基準値１１１、悪路判定手段１１３およびリーン制御
制限手段１１４の機能をそなえている。

【００３０】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
がこの燃焼変動調整要素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。

【００３１】Ｔｉｎｊ（ｊ）＝ＴＢ・ＫＡＣ（ｊ）・Ｋ
・ＫＡＦＬ＋Ｔｄまたは、Ｔｉｎｊ（ｊ）＝ＴＢ・ＫＡＣ（ｊ）・Ｋ＋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。

【００３２】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構成されている。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。

【００３３】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が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もの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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】 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６
に示すように KL(1)〜 KL(3)が繰り返される。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】ところで、本実施例の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変動検出手段１０１をそ
なえている。そして、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１０８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。

【００５０】すなわち、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１０８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。

【００５１】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、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）を求める正規化変動値検出手段１０２が設けられ
ている。

【００５２】すなわち、正規化変動値検出手段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１０に示す特性により設定されるようになっている。

【００５３】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１０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。

【００５４】そして、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）と所定
の閾値ＩＡＣＴＨ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、正規化変動値
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、燃焼悪化判
定値ＶＡＣ（ｊ）は、次式により算出される。

【００５５】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、正規化変動値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。

【００５６】したがって、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）
は、閾値 IACTHと正規化変動値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、燃焼悪化判定値算出手段１
０４における所定の閾値 IACTHは、閾値更新手段１１０
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。

【００５７】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正規化変動値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
述のような燃焼悪化判定値算出手段１０４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。

【００５８】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。即ち、燃焼状
態制御手段１０５は正規化変動値に基づいて空燃比の希
薄化制御を行なうように構成されている。

【００５９】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からの上限基準値(VACTH1)１１２Ｕ
と下限基準値設定手段１１２Ｌからの下限基準値(VACTH
2)とが設けられている。そして、燃焼変動調整要素１０
６による制御は、燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）を上限基
準値(VACTH1)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。

【００６０】すなわち、燃焼変動調整要素１０６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。 Tinj(j)＝TB×KAC(j)×K ×KAFL ＋ Td または、 Tinj(j)＝TB×KAC(j)×K ＋ 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。

【００６１】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。 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。

【００６２】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。

【００６３】 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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】そして、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）が悪路
判定閾値設定手段１１５からの所定の悪路判定上限閾値
（悪路判定閾値）ＩＡＣＴＨＵから加速側に超えること
に基づき悪路走行を判定する悪路判定手段１１３が設け
られるとともに、悪路判定手段１１３の判定結果に基づ
き燃焼状態制御手段１０５におけるリーン制御（空燃比
希薄化制御）を制限するリーン制御制限手段（希薄化制
御制限手段）１１４が設けられている。

【００６８】また、悪路判定手段１１３は、正規化変動
値ＩＡＣ（ｎ）が所定の悪路判定下限閾値（悪路判定閾
値）ＩＡＣＴＨＬを減速側に下回る量も累積して、悪路
判定をより正確に行なえるように構成されている。な
お、悪路判定上限閾値ＩＡＣＴＨＵ，悪路判定下限閾値
ＩＡＣＴＨＬ，燃焼判定閾値ＩＡＣＴＨの大小関係は図
１４のように、ＩＡＣＴＨＵ＞ＩＡＣＴＨ＞ＩＡＣＴＨ
Ｌとなっている。

【００６９】そして、悪路判定手段１１３は次のような
各閾値および各基準値を比較対象とする所定の演算を行
ない、所要の判定を行なうように構成されている。ま
ず、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）が悪路判定上限閾値ＩＡ
ＣＴＨＵを加速側に超えるごとに、超えた量を累積し、
累積結果としての悪路判定上方値ＶＡＣＵ（ｊ）を算出
するように構成されている。

【００７０】また、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）が悪路判
定下限閾値ＩＡＣＴＨＬを減速側に超えるごとに、超え
た量を累積し、累積結果としての悪路判定下方値ＶＡＣ
Ｌ（ｊ）を算出するように構成されている。そして、悪
路判定上方値ＶＡＣＵ（ｊ）が上方悪路基準値ＶＡＣＵ
Ｌを超えるとともに、悪路判定下方値ＶＡＣＬ（ｊ）が
下方悪路基準値ＶＡＣＬＬを超えるという条件を満たし
た回数をカウントして求められる悪路判定指数ＭＭが設
けられており、悪路判定指数ＭＭが悪路指数判定値ｍ２
を超えた場合に悪路走行時であると判定するように構成
されている。

【００７１】悪路走行時であると判定された場合には、
燃料噴射制御における噴射パルス幅Ｔｉｎｊ（ｊ）の算
出に際し、リーン制御制限手段１１４において、リーン
化補正係数ＫＡＦＬによる補正を行なわない値が算出さ
れ、リーン制御が制限されるように構成されている。す
なわち、リーン制御制限手段１１４が作動しない場合に
は、次式により噴射パルス幅Tinj(j) が算出されるよう
に構成されている。

【００７２】Tinj(j)＝TB×KAC(j)×K ×KAFL ＋ Td これに対し、悪路走行を判定されたリーン制御制限手段
１１４の作動時には、次式により噴射パルス幅Tinj(j)
が算出されるように構成されている。 Tinj(j)＝TB×KAC(j)×K ＋ Td したがって、リーン化補正係数ＫＡＦＬによる補正分に
ついて、リーン制御が制限されるようになっている。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】 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。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。

【００７６】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
１０８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。

【００７７】次いで、ステップＳ３において、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１０８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。

【００７８】 ΔＡＣＣ（ｎ）＝ＡＣＣ（ｎ）−ＡＣＣＡＶ（ｎ）また、ステップＳ４において、正規化変動値検出手段１
０２により、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
た正規化変動値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１０に示す特性により設定される。

【００７９】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１０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。

【００８０】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〔正規化変動値
ＩＡＣ（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。

【００８１】ステップＳ４の動作が行なわれると、次い
でステップＳ４１〜Ｓ４４における、悪路判定値ＶＡＣ
Ｕ，ＶＡＣＬの算出が行なわれる。すなわち、ステップ
Ｓ４１において、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）が、悪路判
定上限閾値ＩＡＣＴＨＵを超えているかどうかを判定さ
れ、超えている場合には「ＹＥＳ」ルートをとり、次式
により悪路判定上方値ＶＡＣＵ（ｊ）が算出される。

【００８２】ＶＡＣＵ（ｊ）＝ＶＡＣＵ（ｊ）＋ＩＡＣ
（ｎ）−ＩＡＣＴＨＵまた、ステップＳ４３において、正規化変動値ＩＡＣ
（ｎ）が、悪路判定下限閾値ＩＡＣＴＨＬを下回ってい
るかどうかを判定され、下回っている場合には、「ＹＥ
Ｓ」ルートをとり、次式により悪路判定下方値ＶＡＣＬ
（ｊ）が算出される。

【００８３】ＶＡＣＬ（ｊ）＝ＶＡＣＬ（ｊ）＋ＩＡＣ
（ｎ）−ＩＡＣＴＨＬすなわち、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）の悪路判定上限閾
値ＩＡＣＴＨＵを超える量を累積した悪路判定上方値Ｖ
ＡＣＵ（ｊ）と、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）の悪路判定
下方値ＶＡＣＬ（ｊ）を下回る量を累積した悪路判定下
方値ＶＡＣＬ（ｊ）とが算出される。

【００８４】そして、これらの演算が行なわれた場合
は、燃焼状態の悪化により正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）が
変化したのではなく、車輪のスリップ等により発生する
回転変動であるため、燃焼悪化判定値算出手段１０４に
よるステップＳ７〜ステップＳ１０の燃焼悪化判定値Ｖ
ＡＣ（ｊ）の算出動作を行なわずに、ステップＳ１１に
至る。

【００８５】一方、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）が悪路判
定上限閾値ＩＡＣＴＨＵと悪路判定下限閾値ＩＡＣＴＨ
Ｌとの間の値である場合は、ステップＳ４１およびステ
ップＳ４３において「ＮＯ」ルートをとり、ステップＳ
７〜ステップＳ１０の動作が行なわれる。すなわち、正
規化変動値ＩＡＣ（ｎ）の変化が悪路によるスリップ等
に起因して発生したものではなく、燃焼状態の変化によ
り発生したものであるため、燃焼悪化判定値算出手段１
０４の動作が実行され、正規化変動値ＩＡＣ（ｎ）と所
定の閾値ＩＡＣＴＨとを比較して、次式により燃焼悪化
判定値ＶＡＣ（ｊ）が算出される。

【００８６】ＶＡＣ（ｊ）＝Σ｛ IAC(J) < IACTH ｝
* ｛ IACTH - IAC(J) ｝まず、ステップＳ７において、正規化変動値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。

【００８７】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、 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、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。

【００８８】これにより、図８で点Ａ〜Ｄに示すよう
な、正規化変動値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、燃焼悪化判定値ＶＡ
Ｃ（ｊ）は、閾値 IACTHと正規化変動値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、悪化の状態が燃焼悪化判定
値ＶＡＣ（ｊ）に正確に反映される。

【００８９】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、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ごとに燃焼悪化判定値ＶＡＣ
（ｊ）が累積される。

【００９０】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８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、更に悪路フラグがセットされておらず、他
のリーン条件が成立している場合（ステップＳ１３１，
Ｓ１３２）は、燃料補正を行なわないままステップＳ２
０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
ＫＡＣ（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。

【００９１】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以下の動作が実行さ
れる。

【００９２】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Ｓ１２１で、
悪路判定上方値ＶＡＣＵ（ｊ）が、あらかじめ設定され
た上方悪路基準値ＶＡＣＵＬを上回っているかどうかが
判定される。上回っている場合は、「ＹＥＳ」ルートを
通じ、ステップＳ１２４により非悪路判定指数Ｍを
「０」にリセットする。

【００９３】一方、悪路判定上方値ＶＡＣＵ（ｊ）が、
上方悪路基準値ＶＡＣＵＬを上回っていない場合は、
「ＮＯ」ルートを通じ、さらにステップＳ１２２におけ
る判断が行なわれる。ステップＳ１２２では、悪路判定
下方値ＶＡＣＬ（ｊ）が、あらかじめ設定された下方悪
路基準値ＶＡＣＬＬを上回っているかどうかが判定され
る。上回っている場合は、「ＹＥＳ」ルートを通じ、ス
テップＳ１２４により、非悪路判定指数Ｍが「０」にリ
セットされる。

【００９４】そして、ステップＳ１２４のあとは、いず
れも悪路走行状態であるとして、ステップＳ１２５で、
悪路判定指数ＭＭをインクリメントする。また、悪路判
定下方値ＶＡＣＬ（ｊ）が下方悪路基準値ＶＡＣＬＬを
上回っていない場合は、「ＮＯ」ルートを通じ、ステッ
プＳ１２３が実行され、非悪路判定指数Ｍに「１」が加
算されて、非悪路判定指数Ｍが増加する。

【００９５】すなわち、加速側において悪路判定上方値
ＶＡＣＵ（ｊ）が上方悪路基準値ＶＡＣＵＬを上回って
いる場合は、図１２に点Ｋに示す状態であり、減速側に
おいて悪路判定下方値ＶＡＣＬ（ｊ）が下方悪路基準値
ＶＡＣＬＬを上回っている場合は、図１２に点Ｇで示す
状態であるため、エンジンの回転変動が加速側と減速側
との双方で出現している。

【００９６】これに対し、図１３における点ＡＫの角加
速度変動は減速側のみに出現している。この現象を比較
解釈すると、図１３における状態は燃焼悪化による減速
側への変動であり、図１２における状態は、燃焼悪化に
よっては発生せず、悪路における車輪のスリップ等に起
因した角加速度変動であることが考察される。

【００９７】したがって、図１２に示す状態に対応す
る、ステップＳ１２５に至る状況は、悪路の走行時であ
ると解釈され、悪路判定指数ＭＭの加算が行なわれる。
そして、悪路判定指数ＭＭは、ステップＳ１３０におい
て、所定の悪路指数判定値ｍ２と比較され、悪路指数判
定値ｍ２を悪路判定指数ＭＭが超えている場合は、加算
された悪路判定指数ＭＭが悪路走行時であると判定すべ
き状態であることを示しているため、ステップＳ１３１
が実行されて、悪路フラグがセットされる。その後、悪
路判定指数ＭＭは「０」にリセットされる（ステップＳ
１３２）。

【００９８】一方、非悪路指数判定値ｍ１を非悪路判定
指数Ｍが超える場合は、ステップＳ１２６でＹＥＳルー
トをとって、ステップＳ１２７が実行されて、悪路フラ
グがリセットされる。その後、悪路判定指数ＭＭ，非悪
路判定指数Ｍはそれぞれ「０」にリセットされる（ステ
ップＳ１２８，Ｓ１２９）。すなわち、１２８回のサン
プリングにより算出される悪路判定上方値ＶＡＣＵ
（ｊ）が上方悪路基準値ＶＡＣＵＬを上回ったり、悪路
判定下方値ＶＡＣＬ（ｊ）が下方悪路基準値ＶＡＣＬＬ
を上回ったりすると、悪路走行状態であると判定され、
悪路判定指数ＭＭがセットされて、悪路フラグがセット
される。一方、それ以外の場合は、悪路走行状態でない
と判定され、悪路フラグがリセットされる。

【００９９】上述のようにしてセットまたはリセットさ
れた悪路フラグは、ステップＳ１３３又はＳ１３１にお
いて参照され、セットされている場合は、「ＹＥＳ」ル
ートを通じステップＳ１３５が実行される。ステップＳ
１３５では、リーン制御制限手段１１４の動作が行なわ
れるが、この動作は、燃料噴射パルスの幅であるＴｉｎ
ｊ（ｊ）を次式で算出し、この算出値による燃料噴射制
御をＥＣＵ２５を通じて行なうことにより行なわれる。

【０１００】Ｔｉｎｊ（ｊ）＝ＴＢ×ＫＡＣ（ｊ）×Ｋ＋Ｔｄここで、上式は、後述のステップＳ２０における燃料噴
射パルス幅Ｔｉｎｊ（ｊ）に比較して、リーン化係数Ｋ
ＡＦＬが省かれている。したがって、上式によることに
より、燃料噴射制御におけるリーン化係数ＫＡＦＬを用
いたリーン化補正を行なわず、リーン制御が制限され
る。

【０１０１】ところで、悪路フラグがセットされていな
い場合には、ステップＳ１３３又はＳ１３１から「Ｎ
Ｏ」ルートをとり、ステップＳ１３４又はＳ１３２の動
作が行なわれる。すなわち、ステップＳ１３４又はＳ１
３２においては、他のリーン条件が成立しているかを、
各種センサの検出信号に基づき判断され、成立していな
い場合は、前述のステップＳ１３５におけるリーン制御
の制限が行なわれる。

【０１０２】そして、ステップＳ１３４においてリーン
条件が成立していると判断された場合は、悪路走行時で
はなく、リーン制御を行なうべき状態であるため、ステ
ップＳ１４以下の実行により、燃焼悪化を防止しなが
ら、リーン制御による運転が行なわれる。なお、ステッ
プＳ１３２において、ＹＥＳの場合は、ステップＳ２０
の処理が実行される。

【０１０３】すなわち、ステップＳ１３４のＹＥＳルー
トをとると、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、所定の基
準値との比較が行なわれる。すなわち、燃焼悪化判定値
ＶＡＣ（ｊ）と上限基準値(VACTH1)１１２Ｕとの比較が
行なわれ、図９における燃焼悪化判定値ＶＡＣ（ｊ）が
上限基準値VACTH1を超えている場合、いいかえれば、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。

【０１０４】 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。

【０１０５】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。 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。

【０１０６】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Ｓ１６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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。次
いで、ステップＳ２０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。

【０１０９】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。ところで、上述のステップＳ１２〜ステップＳ１８
の動作は、１２８サイクルの初回であるＮ＝１のときに
行なわれるが、ステップＳ２０の動作およびステップＳ
１３５の動作は、Ｎ＝１以外のときにも行なわれる。

【０１１０】すなわち、ステップＳ２０は、ステップＳ
１３１で悪路フラグがセットされていないと判断され、
ステップＳ１３２で、他のリーン条件が成立していると
判断されると実行され、リーン制御による運転が行なわ
れる。一方、ステップＳ１３１で悪路フラグがセットさ
れていると判断された場合、もしくは、ステップＳ１３
２で他のリーン条件が成立していないと判断された場合
は、ステップＳ１３５が実行され、リーン制御制限手段
１１４によりリーン化係数ＫＡＦＬによる補正を行なわ
ないように制限された燃料噴射制御が行なわれる。

【０１１１】このように諸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。（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、実時間で、また車載コンピュータで行なえ
るようになる。（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。（６）悪路対策用にセンサを増設する必要がなく、コス
トを上昇させないで、悪路による悪影響を防止したリー
ン運転が可能になる。（７）検出の難しい悪路ではストイキオモードであり、
排ガス悪化やドライバビリティの悪化を回避することが
できる。

【０１１２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のエンジン
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、上記内燃機関に
駆動される回転軸の角加速度の変動値を検出する変動検
出手段と、該変動検出手段で検出された変動値を上記内
燃機関の運転状態に応じて正規化し正規化変動値を求め
る正規化変動値検出手段と、上記正規化変動値に基づい
て空燃比の希薄化制御を行なう燃焼状態制御手段と、上
記正規化変動値と所定の悪路判定閾値とを比較して悪路
走行を判定する悪路判定手段と、上記悪路判定手段での
判定結果に基づき、上記燃焼状態制御手段における空燃
比希薄化制御を制限する希薄化制御制限手段とをそなえ
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。（１）エンジンの運転状態の統計的特性に対応した燃焼
状態の制御を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行ないうるようになる。（２）燃焼悪化状態を量的に確実に把握できるようにな
り、さらに確実な燃焼状態制御を行なえるようになる。（３）悪路対策用にセンサを増設する必要がなく、コス
トを上昇させないで、悪路による悪影響を防止したリー
ン運転が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのエンジンの燃焼状態
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マップであ
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正規化特性マップで
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回転変動検出部を示す摸式的斜視図
である。

【図１２】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制御対象特性を示す摸式的グラフで
ある。

【図１３】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制御対象特性を示す摸式的グラフで
ある。

【図１４】悪路および燃焼き悪化判定のための閾値の大
小関係を説明するための図である。

【図１５】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吸入空気湿度パラメータ検出手段としての吸気温
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ＥＣＵ２６ＣＰＵ（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３６ＲＯＭ（記憶手段）３７ＲＡＭ３９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４４ＩＳＣドライバ４５バイパスエア用ドライバ４６ＥＧＲドライバ８０排気再循環通路（ＥＧＲ通路）８１ＥＧＲ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８３ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３ａソレノイド１０１変動検出手段１０２正規化変動値検出手段１０３累積手段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１０８平滑化手段１０９燃焼回数１１０閾値更新手段１１１失火判定基準値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１１３悪路判定手段１１４リーン制御制限手段１１５悪路判定閾値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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、上記内燃機関に駆動される回転軸の角加速度の変動値を
検出する変動検出手段と、該変動検出手段で検出された変動値を上記内燃機関の運
転状態に応じて正規化し正規化変動値を求める正規化変
動値検出手段と、上記正規化変動値に基づいて空燃比の希薄化制御を行な
う燃焼状態制御手段と、上記正規化変動値と所定の悪路判定閾値とを比較して悪
路走行を判定する悪路判定手段と、上記悪路判定手段での判定結果に基づき、上記燃焼状態
制御手段における空燃比希薄化制御を制限する希薄化制
御制限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。