JPH1150902A

JPH1150902A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH1150902A
Application number: JP9211677A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Nishimura; 博文西村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジン１のクランク角速度変動（ラフネス
状態）を検出するラフネス検出手段３５ｄを備え、検出
されるラフネス状態が燃焼安定限度内に収まるようにエ
ンジンの燃焼状態を制御するエンジンの制御装置におい
て、各気筒毎の燃焼状態の格差を十分に精度良く是正し
て燃焼安定性の一層の向上及びエミッションの一層の低
減を図る。【解決手段】ラフネス検出手段を、少なくともエンジ
ン冷機時の定常運転領域において、各気筒毎にクランク
角速度変動を検出する構成とする。ラフネス検出手段か
らの信号に基づいて、気筒間格差が小さくなるように燃
料噴射量を各気筒毎に補正制御する格差補正制御手段３
５ｂを設ける。格差補正制御手段による補正制御量Ｃrc
ont （ｎ）に基づいて学習値Ｃstudy （ｎ）を求め、こ
の学習値を燃料噴射の基本制御量に反映させる学習制御
手段３５ｃを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラフネス状態に基
づいてエンジンへの混合気の空燃比等を制御すること
で、燃焼安定性の向上やエミッション低減を図るように
したエンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、多気筒エンジンへの混合気の空
燃比を制御する場合、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃
比に対応する値であることを検出するいわゆるラムダＯ
2 センサを排気通路に配設し、このラムダＯ2 センサか
らのフィードバック信号に応じて燃料噴射量を増減変更
することで、複数の気筒全体として空燃比を一括して制
御するようにしている。しかし、燃料を噴射供給するイ
ンジェクタの個体ばらつき、各燃焼室内の吸気流動状態
や温度の違い等によって、各気筒毎の空燃比は微妙に異
なり、その結果、各気筒毎の燃焼状態も異なるようにな
る。

【０００３】そこで、従来、例えば特開平３−１５６４
５号公報に開示されるように、各気筒においてピストン
がそれぞれ同一行程の所定ストローク位置にあるときの
クランク角速度を独立に検出し、このクランク角速度の
変動（ラフネス状態）に基づいて各気筒毎の燃焼状態を
判定して、この判定結果に基づいて各気筒毎に点火時期
や燃料噴射量を制御するようにしたエンジンの制御装置
が知られている。この制御装置では、各気筒毎の燃焼状
態に応じて燃料噴射量等を微妙に補正することができる
ので、比較的精度の良いエンジン制御が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のエ
ンジンの制御装置では、各気筒毎に独立にクランク角速
度の検出を行って、検出したクランク角速度の変動デー
タに基づいて各気筒毎に独立に燃焼状態を判定するよう
にしているものの、ある気筒についてのクランク角速度
の検出データは常に他の気筒の燃焼状態の影響を受ける
ため、クランク角速度の変動を気筒毎に十分に精度良く
検出することは容易ではない。従って、上記従来の制御
装置では、気筒別の燃焼状態の格差の判定及びその是正
が十分に行われていない場合もあり、燃焼状態の気筒間
格差に起因する排気有害成分の排出量の増大やエンジン
の燃焼不安定化という不具合に関して改善の余地が残さ
れている。

【０００５】本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、エンジンの燃焼状
態の気筒間格差を精度良く検出するために工夫を凝ら
し、燃焼状態の気筒間格差を十分に精度良く是正して燃
焼安定性の一層の向上及びエミッションの一層の低減を
実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の解決手段では、ラフネス状態が比較的大き
くなっているエンジン冷機時の定常運転領域において、
各気筒毎のラフネス状態を検出して、その検出結果に基
づいて混合気の空燃比を各気筒毎に補正するようにし
た。

【０００７】具体的には、請求項１記載の発明は、図１
に示すように、エンジン１のラフネス状態を検出するラ
フネス検出手段３５ｄを備え、該ラフネス検出手段３５
ｄにより検出されるラフネス状態が燃焼安定限度内に収
まるように上記エンジン１の燃焼状態を制御するように
したエンジンの制御装置を対象とする。そして、上記ラ
フネス検出手段３５ｄは、少なくともエンジン冷機時の
定常運転領域において各気筒別にラフネス状態を検出す
る構成とし、上記エンジン１への混合気の空燃比を各気
筒毎に調整する空燃比調整手段１６と、上記エンジン１
の運転状態に対応して予め設定した基本的な目標空燃比
になるように上記空燃比調整手段１６を制御する空燃比
制御手段３５ａと、少なくともエンジン冷機時の定常運
転領域において、上記ラフネス検出手段３５ｄからの信
号に基づいて、上記各気筒間のラフネス状態の格差が少
なくなるように、上記空燃比制御手段３５ａによる基本
制御量を気筒毎に補正する格差補正制御手段３５ｂとを
設けた。

【０００８】この構成によれば、少なくとも、ラフネス
状態が比較的大きくなっているエンジン冷機時の定常運
転領域において、ラフネス検出手段３５ｄにより各気筒
毎にラフネス状態が検出されるので、該ラフネス状態の
気筒間格差を十分に精度良く検出することができる。そ
して、上記ラフネス検出手段３５ｄからの信号に基づい
て、空燃比制御手段３５ａによる空燃比調整手段１６の
基本制御量が、格差補正制御手段３５ｂによって各気筒
毎に補正されることで、上記エンジン１への混合気の空
燃比を各気筒毎に変更調整してラフネス状態の気筒間格
差を十分に小さくさせることができる。従って、少なく
ともエンジン冷機時の定常運転領域において、各気筒の
それぞれにおける燃焼状態を従来よりも精度良く制御す
ることができるようになり、このことで、エンジン１の
燃焼安定性の向上及びエミッション低減が図られる。

【０００９】請求項２記載の発明では、図１に示すよう
に、請求項１記載の発明において、エンジン冷機時の定
常運転領域における格差補正制御手段３５ｂによる気筒
毎の補正制御量に基づいて学習値を求め、この学習値を
空燃比制御手段３５ａによる基本制御量に反映させる学
習制御手段３５ｃを設けた。

【００１０】この構成によれば、ラフネス状態が比較的
大きくなるエンジン冷機時の定常運転領域における、格
差補正制御手段３５ｂによる空燃比の補正結果を、学習
制御手段３５ｃによって、空燃比制御手段３５ａによる
空燃比の基本制御量に反映させることで、エンジン暖機
時や過渡運転領域においても、インジェクタの個体差等
の各気筒毎の固有の格差に起因する燃焼状態の格差を十
分に精度良く是正することができる。よって、エンジン
暖機時や過渡運転領域においても、従来に比べて燃焼安
定性の向上及びエミッション低減が図られる。

【００１１】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明における空燃比制御手段は、エンジン冷機時の定常
運転領域において目標空燃比が理論空燃比近傍の所定値
になるように空燃比調整手段を制御するものとし、学習
制御手段は、混合気の空燃比が上記理論空燃比近傍の所
定値に保たれているときの、格差補正制御手段による補
正制御量に基づいて学習値を求める構成とした。

【００１２】すなわち、エンジン冷機時の定常運転領域
においては、供給される燃料が通常の重質度合いの燃料
であれば、混合気の空燃比が理論空燃比よりもややリー
ン側にあるときがエンジンの燃焼安定限界に相当する
（図２０参照）。従って、空燃比制御手段による空燃比
調整手段の制御によって混合気の空燃比が理論空燃比近
傍の所定値（例えば、理論空燃比又は理論空燃比寄りも
ややリッチ側の値）に保たれているとき、上記エンジン
は燃焼安定限界の付近で運転されてラフネス状態がかな
り大きい状態になっているので、ラフネス状態の気筒間
格差を一層精度良く検出することができる。これによ
り、学習制御手段による学習値の精度をより高めること
ができ、よって、エンジン暖機時や過渡運転領域におけ
る気筒間格差の是正を一層精度良く行うことができる。

【００１３】また、混合気の空燃比を理論空燃比の近傍
の所定値に保つことで、ＨＣ、ＣＯ及びＮＯx の排出濃
度の低減によるエミッション低減が図られる。

【００１４】請求項４記載の発明では、請求項２又は請
求項３記載の発明において、触媒の暖機状態を判定する
触媒暖機判定手段を備え、学習制御手段は、上記触媒の
浄化機能が発揮され始める半暖機状態にあることが上記
触媒暖機判定手段により判定されたときの、格差補正制
御手段による補正制御量に基づいて学習値を求めるよう
に構成した。

【００１５】すなわち、触媒のの浄化機能が発揮され始
める半暖機状態になれば、該触媒の浄化機能を活用して
排気有害成分の低減を図ることができるので、学習制御
手段による学習制御の実行の間のエミッション低減が図
られる。さらに、始動直後から触媒が半暖機状態になる
までの短時間に、点火時期の大幅な遅角や混合気の空燃
比のリッチ側への変更等を行うようにすれば、排気熱量
の増大による触媒の早期昇温促進も可能になる。

【００１６】請求項５記載の発明では、請求項２、請求
項３又は請求項４記載の発明において、エンジンの点火
時期を変更する点火時期可変手段と、エンジン冷機時の
定常運転領域においてエンジンの点火時期を各気筒とも
に遅角するように上記点火時期可変手段を制御する点火
時期遅角制御手段とを設け、学習制御手段は、上記点火
時期遅角制御手段による制御が行われているときの、格
差補正制御手段による補正制御量に基づいて学習値を求
める構成とした。

【００１７】すなわち、点火時期を各気筒ともに遅角さ
せれば、エンジンの排気熱損失が大きくなって出力トル
クが低下するので、ラフネス状態がかなり大きい状態に
なって、ラフネス状態の気筒間格差を一層精度良く検出
することができる。従って、学習制御手段による学習値
の精度をより高めることができ、このことで、エンジン
暖機時や過渡運転領域における燃焼状態の気筒間格差の
是正を一層精度良く行うことができる。

【００１８】また、排気熱損失が大きくなって排気ガス
温度が高まるため、触媒の早期昇温を促進して活性化を
早めることができる。

【００１９】請求項６記載の発明は、請求項１記載の発
明において、排気ガス中の酸素濃度に基づいて各気筒毎
の混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段を設け、格
差補正制御手段は、上記空燃比検出手段からの信号に基
づいて、上記各気筒間の空燃比の差が小さくなるように
空燃比制御手段の基本制御量を補正する構成とした。

【００２０】このことで、空燃比検出手段の検出結果に
基づいて空燃比制御手段の基本制御量が補正されること
で、気筒間の空燃比の格差が小さくされる。このため、
ラフネス検出手段による検出結果に基づく上記基本制御
量の補正と併せて、エンジンの燃焼状態の気筒間格差を
迅速にかつ一層小さくすることができる。

【００２１】請求項７記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ラフネス検出手段による検出結果に基づい
て、燃料の重質度合いの判定を行う重質度合い判定手段
と、エンジンの定常運転領域以外の過渡運転領域におい
て空燃比制御手段による基本制御量を変更する過渡時空
燃比変更手段と、上記重質度合い判定部により燃料の重
質度合いが所定以上高いと判定されたとき、上記過渡時
空燃比変更手段における変更量を補正する変更量補正手
段とを設けた。

【００２２】すなわち、一般に、車両の加減速時等のエ
ンジンの過渡運転領域においては、エンジンへの混合気
の空燃比を、過渡時空燃比変更手段により定常運転領域
での値から設定量だけ変更するようにしているが、供給
される燃料が特に重質度合いの高い（即ち重質留分の含
有割合の大きい）いわゆる重質燃料であるときには、燃
料の気化／霧化の悪化によって実際の空燃比が目標空燃
比からずれてしまいエンジンの燃焼状態の悪化を招く虞
れがある。しかし、この発明では、ラフネス検出手段に
よる検出結果に基づいて燃料の重質度合いが所定以上高
いと判定されたとき、上記過渡時空燃比変更手段におけ
る変更量を変更量補正手段により補正するようにしたの
で、燃料の気化／霧化が悪化しても混合気の空燃比を目
標空燃比に制御することができる。よって、供給される
燃料がいわゆる重質燃料であっても、過渡運転領域にお
けるエンジンの燃焼状態悪化を防止することができる。

【００２３】請求項８記載の発明は、請求項２記載の発
明において、ラフネス検出手段による検出結果に基づい
て燃料の重質度合いの判定を行う重質度合い判定手段を
設け、学習制御手段は、上記重質度合い判定手段により
燃料の重質度合いが所定以上高いと判定されたときの、
格差補正制御手段による補正制御量に基づいて学習値を
求める構成とした。

【００２４】すなわち、供給される燃料の重質度合いが
所定以上高いいわゆる重質燃料であるときには、燃料の
気化／霧化が極めて悪いためエンジンの燃焼状態が不安
定になってラフネス状態が極めて大きい状態になる。こ
の状態では、ラフネス状態の気筒間格差を一層精度良く
検出することができるので、学習制御手段による学習値
の精度をより高めることができる。このことで、エンジ
ン暖機時や過渡運転領域における気筒間格差の是正を一
層精度良く行うことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００２６】図２は本発明の実施形態１に係るエンジン
の制御装置Ａを示し、１は直列４気筒４サイクルガソリ
ンエンジンである。このエンジン１は４つのシリンダ
（気筒）２，２，…（１つのみ図示する）を有するシリ
ンダブロック３と、該シリンダブロック３の上面に組付
けられたシリンダヘッド４と、各シリンダ２内に往復動
可能に嵌装されたピストン５とを備え、上記各シリンダ
２内にはピストン５及びシリンダヘッド３により囲まれ
る燃焼室６が区画形成されている。また、７は燃焼室６
の上部に臨設された点火プラグで、この点火プラグ７は
点火時期の電子制御が可能なイグナイタ等を含む点火時
期可変手段としての点火回路８に接続されている。

【００２７】さらに、１０は上記各シリンダ２の燃焼室
６に吸気（空気）を供給する吸気通路で、この吸気通路
１０の上流端はエアクリーナ１１に接続される一方、下
流端は４つに分岐して吸気弁１２を介して各燃焼室６に
連通されている。上記吸気通路１０には、エンジン１に
実際に吸入される吸入空気量を検出するホットワイヤ式
エアフローセンサ１３と、吸気通路１０を絞るスロット
ル弁１４と、サージタンク１５とが上流側から順に配設
され、また、後述のＥＣＵ３５（Electronic Control U
nit ）からの燃料噴射信号（噴射パルス）を受けて燃料
を噴射供給する空燃比調整手段としてのインジェクタ１
６，１６，…（１つのみ図示する）が、それぞれ各シリ
ンダ２に対応して給気弁１２の近傍に配設されている。
さらに、上記エアクリーナ１１には吸気温度を検出する
給気温センサ１７が設けられている。

【００２８】なお、上記吸気通路１０の下流端部は第１
吸気通路（図示せず）と第２吸気通路１０ａとに分岐さ
れ、この第２吸気通路１０ａにはスワール弁１８が配設
されており、このスワール弁１８を閉じたときに、吸気
を第１吸気通路のみから燃焼室６に供給して、該燃焼室
６内にスワールを生成維持するようになっている。

【００２９】上記吸気通路１０のスロットル弁１４の上
下流は、ＩＳＣ（Idle Speed Control）用バイパス通路
２０により接続され、該ＩＳＣ用バイパス通路２０には
この通路２０を開閉するＩＳＣバルブ２１が設けられて
おり、このＩＳＣバルブ２１の開度を制御することで、
エンジン１のアイドル回転数を制御可能になっている。
また、２２は上記スロットル弁１４の全閉状態を検出す
るアイドルスイッチであり、２３はスロットル弁１４の
開度を検出するスロットル開度センサである。

【００３０】一方、２５は上記燃焼室６から排気ガスを
排出する排気通路で、その上流端は排気弁２４を介して
燃焼室６に連通されている。排気通路２５の途中には空
燃比を検出するためのＯ2 センサ２６と、排気ガスを浄
化するための触媒コンバータ２７とが上流側から順に配
設されている。上記Ｏ2 センサ２６は、排気ガス中の酸
素濃度を基に燃焼室６内が理論空燃比であることを検出
するいわゆるラムダＯ2 センサで、後述の如く理論空燃
比に対応する所定の酸素濃度で出力が反転するようにな
っている。また、上記触媒コンバータ２７は排気ガス中
の未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素
酸化物（ＮＯx ）を浄化可能な三元触媒を備えたもので
あり、好ましくはリーン状態でもＮＯx を浄化する機能
を有するものが用いられる。

【００３１】上記エンジン１には、電磁ピックアップ等
からなるクランク角センサ３０が設けられている。この
クランク角センサ３０は、図示しないクランク軸の端部
に設けた被検出用プレート３１の外周に対応する箇所に
配置され、該被検出用プレート３１がクランク角の回転
とともに回転されたとき、その外周部に突設された突起
部３１ａ，３１ａ，…の通過に応じてパルス信号を出力
するようになっている。また、上記エンジン１のウォー
タジャケットに臨設して冷却水温を検出する水温センサ
３２が設けられている。

【００３２】３５はマイクロコンピュータ等により構成
されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）であ
る。このＥＣＵ３５には、エアフローセンサ１３、吸気
温センサー１７、アイドルスイッチ２２、スロットル開
度センサ２３、ラムダＯ2 センサ２６、クランク角セン
サ３０、水温センサ３２等からの各出力信号が入力され
る。一方、上記ＥＣＵ３５からは、各インジェクタ１６
に対してそれぞれ燃料噴射を制御する信号（パルス信
号）が出力されるとともに、点火回路８に対して点火時
期を制御する信号が出力され、さらに、ＩＳＣバルブ２
１のアクチュエータ２１ａ及びスワール弁１８のアクチ
ュエータ１８ａ等にも制御信号が出力されるようになっ
ている。

【００３３】上記ＥＣＵ３５は、本発明の特徴部分とし
て、エンジン冷機時の定常運転領域において、点火時期
の遅角側への制御により触媒を半暖機状態まで早期に昇
温させる一方、混合気の空燃比が略理論空燃比（Ａ／Ｆ
＝１４．７）になるように燃料噴射量の基本制御を行う
とともに、燃焼状態の変動（ラフネス状態）の気筒間格
差が小さくなるように、各気筒毎に燃料噴射量の補正制
御を行うものであり、また、上記燃料噴射量の補正制御
量を学習して基本噴射量の制御に反映させることで、エ
ンジン暖機時にも燃焼状態の気筒間格差を小さくさせる
ものである。

【００３４】上記ＥＣＵ３５による燃料噴射量及び点火
時期の制御について、具体的に、図３〜図５に示すフロ
ーチャート図に基づいて説明する。

【００３５】（燃料噴射量及び点火時期の制御）図３に
おけるステップＳＡ１では、クランク角センサ出力、エ
ンジン回転数、エアフローセンサ出力、エンジン水温、
スタータ出力、Ｏ2 センサ出力等を読込み、続くステッ
プＳＡ２で、イグニッションオフでもデータを保持する
不揮発性メモリから、後述の空燃比学習値Ｃlrnp及び格
差補正学習値Ｃstudy （ｎ）を読込む。ここで、ｎは１
〜４の整数で、それぞれエンジン１の４つの気筒に対応
するものである。

【００３６】ステップＳＡ３ではエンジン１が始動中か
否かを判定する。すなわち、スタータモータがオン状態
でかつエンジン回転数が所定回転数以下であれば、始動
中であると判定してステップＳＡ４に進み、エンジン始
動時の所定の噴射パルス幅ＴSTA を噴射パルス幅Ｔａ
（ｎ）として算出する。そして、ステップＳＡ５に進ん
で、エンジン始動時の所定の点火時期ＩＧＳＴを点火時
期ＩＧＴ（ｎ）として算出し、続くステップＳＡ６で、
エンジン始動中であることを示すフラグＦSTA の値を１
にしてリターンする。なお、上記噴射パルス幅ＴSTA は
混合気の空燃比が十分にリッチな状態になるように設定
され、また、上記点火時期ＩＧＳＴは上死点前の所定値
に設定されており、このことで、エンジンの良好な始動
性が確保される。

【００３７】一方、上記ステップＳＡ３でスタ−タモー
タがオフ状態であるか又はエンジン回転数が所定回転数
よりも大きければ、始動中でないと判定してステップＳ
Ａ７に進んでＯ2 センサ２６が活性化しているか否かを
判定し、活性化していればステップＳＡ８に進んで、Ｏ
2 センサ２６からの出力信号に基づいて混合気の空燃比
を理論空燃比にフィードバック制御するための空燃比フ
ィードバック補正値Ｃfbを演算する。この空燃比フィー
ドバック補正値の演算については後述する。一方、上記
Ｏ2 センサ２６が活性化していなければ、ステップＳＡ
９に進んで、空燃比フィードバック補正値Ｃfbの値を０
とする。つまり、Ｏ2 センサ２６が活性化していない間
は空燃比のフィードバック制御は行わない。

【００３８】上記ステップＳＡ８及びステップＳＡ９に
続くステップＳＡ１０では、エンジン水温ＷＴをエンジ
ン１及び触媒の冷機状態に対応付けて設定された第１設
定温度ＷＴ1 と比較する。そして、エンジン水温ＷＴが
上記第１設定温度ＷＴ1 よりも大きければ、触媒が冷機
状態でないと判定して後述のステップＳＡ２１に進む一
方、上記第１設定温度ＷＴ1 以下であればステップＳＡ
１１に進む。

【００３９】このステップＳＡ１１では、フラグＦSTA
の値が１であるか否かを判定して、ＦSTA ＝１であれ
ば、その値をステップＳＡ１２で０としてクリアした
後、ステップＳＡ１３で、設定時間後にオフになる昇温
促進時間設定用タイマをオンして、ステップＳＡ１４に
進む。一方、上記ステップＳＡ１１でＦSTA ＝０であれ
ば、ステップＳＡ１５に進んで上記タイマがオンかオフ
かの判定を行い、タイマがオフであれば後述のステップ
ＳＡ２２に進む一方、タイマがオンであればステップＳ
Ａ１４に進む。

【００４０】ステップＳＡ１４では、触媒の昇温のため
に設定する点火時期の遅角側への昇温促進制御量θRTD
をマップから読出す。このマップは、エンジン負荷に対
応するエンジンの吸気充填効率及びエンジン回転数に基
づいて、上記昇温促進制御量θRTD を種々設定したもの
である。なお、吸気充填効率は、エアフローセンサ出力
から求めた吸入空気量をエンジン回転数で除算してから
所定の定数を乗算して算出する。

【００４１】つまり、エンジン水温ＷＴが第１設定温度
ＷＴ1 以下であって（ＳＡ１０）、かつエンジン１が冷
間時に始動されて吹き上ってから設定時間が経過するま
での間（ＳＡ１５）、エンジン１及び触媒が冷機状態に
あると判定して、点火時期の遅角制御により排気ガス温
度を高めることで、触媒の早期昇温促進を図るようにす
る。

【００４２】そして、ステップＳＡ１６で、クランク角
速度の変動（ラフネス状態）の気筒間格差が小さくなる
ように各気筒毎の混合気の空燃比を変更調整するため
の、燃料噴射量の補正制御量である格差補正制御量Ｃrc
ont （ｎ）を各気筒毎に演算し、続くステップＳＡ１７
では各気筒毎に噴射パルス幅Ｔａ（ｎ）の演算を行う。
すなわち、Ｔａ（ｎ）＝ＫＧＫＦ×｛１＋Ｃfb＋Ｃlrnp＋Ｃrcont
（ｎ）＋Ｃstudy （ｎ）｝×Ｃｅとなる。但し、ＫＧＫＦはインジェクタの流量係数であ
り、Ｃｅは吸気充填効率である。なお、上記ステップＳ
Ａ１６における格差補正制御量Ｃrcont （ｎ）の演算に
ついては後述する。

【００４３】上記ステップＳＡ１７に続くステップＳＡ
１８では、上記ステップＳＡ１４で読出した点火時期の
昇温促進制御量θRTD を、予め設定した点火時期の基本
設定値θBASEから減算して、点火時期ＩＧＴを演算す
る。この基本設定値θBASEは、通常は各気筒毎にエンジ
ン１の出力トルクが最大となる所定の点火時期（例えば
上死点前１０度）よりも僅かに遅角側に設定されてい
る。

【００４４】そして、ステップＳＡ１９では、各気筒毎
の格差補正制御量Ｃrcont （ｎ）の学習値である格差補
正学習値θstudy （ｎ）を、後述のラフネス制御量Ｃro
ugu（ｎ）に基づいて演算して、不揮発性メモリ内の値
を更新し、続くステップＳＡ２０では、空燃比フィード
バック補正値Ｃfbの学習値である空燃比学習値Ｃlrnpを
演算して、不揮発性メモリ内の値を更新した後リターン
する。上記ステップＳＡ１９における格差補正学習値θ
study （ｎ）の演算及び上記ステップＳＡ２０における
空燃比学習値Ｃlrnpの演算については後述する。

【００４５】一方、上記ステップＳＡ１０でエンジン水
温ＷＴが第１設定温度ＷＴ1 よりも大きければ、ステッ
プＳＡ２１に進んで上記ステップＳＡ１２と同様にフラ
グＦSTA をクリアし、続くステップＳＡ２２では点火時
期の昇温促進制御量θRTD の値を０としてステップＳＡ
２３に進む。つまり、エンジン水温ＷＴが上記第１設定
温度よりも大きくなれば、触媒が半暖機状態になったと
判定して、点火時期の遅角による昇温促進制御を終了す
る。

【００４６】ステップＳＡ２３では、エンジン水温ＷＴ
をエンジン１の暖機状態に対応付けて設定された第２設
定温度ＷＴ2 と比較する。そして、エンジン水温ＷＴが
上記第２設定温度ＷＴ2 以下であれば、上述のステップ
ＳＡ１６に進んで燃料噴射量の格差補正制御量Ｃrcont
（ｎ）を演算する一方、上記第２設定温度ＷＴ2 よりも
大きければステップＳＡ２４に進んで、上記格差補正制
御量Ｃrcont （ｎ）の値を０として上述のステップＳＡ
１７に進む。つまり、エンジン水温ＷＴが上記第２設定
温度ＷＴ2 以下のエンジン冷機時には、クランク角速度
変動の気筒間格差を小さくさせる燃料噴射量の補正制御
を実行する一方、エンジン水温ＷＴが上記第２設定温度
ＷＴ2 よりも大きくなって、エンジン１が暖機状態にな
ったと判定されれば、上記燃料噴射量の補正制御を終了
する。

【００４７】図４にはインジェクタ１６の作動による各
気筒毎の燃料噴射制御手順を示す。同図のステップＳＡ
２１では、クランク角センサ３０からの信号に基づいて
各気筒毎に燃料噴射タイミングになったことの判定を行
い、噴射タイミングになればステップＳＡ２２に進ん
で、図３のステップＳＡ１７で演算された噴射パルス幅
Ｔａ（ｎ）に応じてインジクタ１６を作動させて燃料噴
射を実行し、その後リターンする。

【００４８】また、図５には点火回路８の作動による各
気筒毎の点火制御手順を示す。同図のステップＳＡ２３
では、図３のステップＳＡ１８で演算された点火時期Ｉ
ＧＴ（ｎ）になったことの判定を各気筒毎に行い、点火
時期になればステップＳＡ２４で点火プラグ７に通電し
て各気筒毎に点火実行し、その後リターンする。

【００４９】上記図３に示すフローチャート図におい
て、ステップＳＡ７〜ＳＡ９が、エンジン１への混合気
の空燃比を理論空燃比になるように制御する空燃比制御
手段３５ａに、また、ステップＳＡ１４が、エンジン１
の点火時期を遅角側に制御する点火時期遅角制御手段に
それぞれ対応している。さらに、ステップＳＡ１６が、
インジェクタ１６の燃料噴射量を各気筒毎に補正制御し
て燃焼状態の気筒間隔差を是正する格差補正制御手段３
５ｂに、また、ステップＳＡ１９が、上記燃料噴射量の
補正制御量を学習する学習制御手段３５ｃにそれぞれ対
応している。さらに、ステップＳＡ１０〜ＳＡ１３，Ｓ
Ａ１５がエンジン水温等に基づいて触媒の暖機状態を判
定する触媒暖機判定手段に対応している。

【００５０】（空燃比フィードバック制御）次に、図３
のステップＳＡ８における空燃比フィードバック補正値
Ｃfbの演算について、図６〜図８に基づいて説明する。

【００５１】まず、Ｏ2 センサ２６の出力特性を説明す
ると、図６に示すように、上記Ｏ2センサ２６の出力
（起電力）は、排気ガス中の酸素濃度が混合気の理論空
燃比に対応する量であるときに基準値Ｅ1 になるが、そ
れよりも濃い場合（リッチ側）には急増する一方、それ
よりも薄い場合（リーン側）には急減するようになって
いる。つまり、上記Ｏ2 センサ２６の出力は、混合気の
空燃比が理論空燃比であるときを境に反転するものであ
る。

【００５２】そこで、図７に示すフローチャート図にお
いて、ステップＳＢ１では、Ｏ2 センサ２６からの出力
Ｅを理論空燃比に対応する基準値Ｅ1 と比較する。そし
て、Ｅ＞Ｅ1 でなければ後述のステップＳＢ７に進む一
方、Ｅ＞Ｅ1 であればステップＳＢ２に進む。このステ
ップＳＢ２では、前サイクルでＯ2 センサ２６の出力Ｅ
が基準値Ｅ1 以下であったか否かの判定を行い、Ｅ≦Ｅ
1 であったのであれば、ステップＳＢ３に進んでカウン
タ値ｊをインクリメントし、続くステップＳＢ４で、空
燃比フィードバック補正値Ｃfbの前回値を、後述の空燃
比学習値を算出するための予備学習値Ｃfb（ｊ）として
メモリに逐次記憶する。そして、続くステップＳＢ５
で、該前回値から比較的大きめの制御ゲインＣp を減算
して、空燃比フィードバック補正値Ｃfbの今回値を算出
した後リターンする。一方、上記ステップＳＢ２でＥ≦
Ｅ1 でなかったのであればステップＳＢ６に進んで、空
燃比フィードバック補正値Ｃfbの今回値を、その前回値
から比較的小さめの制御ゲインＣI を減算して算出した
後リターンする。

【００５３】つまり、図８に示すように、Ｏ2 センサ出
力Ｅが基準値Ｅ1 よりも大きい場合には、制御ゲインＣ
p ，ＣI を減算して空燃比フィードバック補正値Ｃfbを
減少させて、噴射パルス幅Ｔａ（ｎ）の減少によって燃
料噴射量を減少させる。このことで、混合気の空燃比が
リーン側へ補正されて理論空燃比に近付き、上記Ｏ2セ
ンサ２６の出力Ｅが低下して基準値Ｅ1 に近付く。

【００５４】その際、混合気の空燃比が理論空燃比以下
の値から理論空燃比よりも大きい値に変化して、Ｏ2 セ
ンサ２６の出力Ｅが基準値Ｅ1 を挟んで反転したときに
は、比較的大きめの制御ゲインＣp により空燃比フィー
ドバック補正値Ｃfbの値を急速に変化させるようにす
る。一方、上記起電力値Ｅが反転しないときには、上記
空燃比フィードバック補正値Ｃfbの値を比較的小さめの
制御ゲインＣI により緩やかに変化させるようにしてい
る。

【００５５】一方、上記ステップＳＢ１でＥ＞Ｅ1 でな
ければステップＳＢ７に進んで、上記ステップＳＢ２〜
ＳＢ６と同様に、空燃比フィードバック補正値Ｃfbを算
出する。すなわち、上記ステップＳＢ７では、前サイク
ルで起電力Ｅが基準値Ｅ1 よりも大きかったか否かの判
定を行い、前サイクルでＥ＞Ｅ1 であったのであれば、
ステップＳＢ８でカウンタ値ｊをインクリメントし、ス
テップＳＢ９で空燃比フィードバック補正値Ｃfbの前回
値を予備学習値Ｃfb（ｊ）として逐次記憶し、ステップ
ＳＢ１０で、該前回値に上記制御ゲインＣp を加算して
空燃比フィードバック補正値Ｃfbの今回値を算出した後
リターンする。一方、上記ステップＳＢ７でＥ＞Ｅ1 で
なかったのであれば、ステップＳＢ１１に進んで上記空
燃比フィードバック補正値Ｃfbをその前回値に上記制御
ゲインＣI を加算して算出する。

【００５６】つまり、Ｏ2 センサ出力Ｅが基準値Ｅ1 よ
りも小さい場合には、制御ゲインＣp ，ＣI を加算して
空燃比フィードバック補正値Ｃfbを増大させる。このこ
とで、混合気の空燃比がリッチ側へ補正されて理論空燃
比に近付き、上記Ｏ2 センサ２６の出力Ｅが増大して基
準値Ｅ1 に近付く。その際、上記Ｏ2 センサ２６の出力
Ｅが基準値Ｅ1 を挟んで反転したときには、空燃比フィ
ードバック補正値Ｃfbの値を急速に変化させるようにす
る一方、上記出力値Ｅが反転しないときには、上記空燃
比フィードバック補正値Ｃfbの値を緩やかに変化させる
ようにしている。

【００５７】このように、Ｏ2 センサ２６からの出力信
号に基づいてインジェクタ１６の燃料噴射量をフィード
バック制御することで、混合気の空燃比が理論空燃比を
目標値としてフィードバック制御される。

【００５８】（格差補正制御量の演算）次に、図３のス
テップＳＡ１６における格差補正制御量Ｃrcont （ｎ）
の演算手順、即ちエンジン１の燃焼状態の気筒間隔差に
応じて燃料噴射量を補正する手順について、図９及び図
１０に示すフローチャート図に基づいて説明する。

【００５９】まず、図９のステップＳＣ１において、初
期値１の制御サイクルｉをインクリメントする（ｉ＝ｉ
＋１）。続くステップＳＣ２ではクランク角センサ３０
からの信号の時間間隔Ｔ（ｉ）を計測し、ステップＳＣ
３では上記計測値Ｔ（ｉ）に基づいて所定クランク角期
間におけるクランク角速度ω（ｉ）を算出する。

【００６０】ここで、上記クランク角速度ω（ｉ）の検
出を行う所定クランク角期間の好ましい設定について図
１１〜図１３に基づいて説明する。

【００６１】図１１は直列４気筒４サイクルエンジンに
ついて、クランク角を横軸に、またトルク及び角速度を
縦軸に示したものである。すなわち、各気筒における慣
性トルク（同図に破線で示す）とガス圧トルク（同図に
一点鎖線で示す）との合成トルクは、同図に太い実線で
示すように正常燃焼時は１８０度間隔で周期的に変化
し、この合成トルクによって回転されるクランク軸の角
速度（実線Ａで示す）も周期的に変化する。一方、例え
ば第１気筒において燃焼状態が不安定になって失火に近
い状態が生じた場合、エンジンの合成トルクは同図に二
点鎖線で示すように極めて低くなってしまう。この結
果、クランク角速度は上記第１気筒の膨脹行程半ばから
顕著に低下して（破線Ｂで示す）正常燃焼時との差が大
きくなる。また、次の気筒（第３気筒）では、前気筒の
影響が残る膨脹行程の前半では角速度が低くなるが、行
程が進むに連れて次第に正常時の値に近付く。

【００６２】また、図１２は燃焼圧と角速度変動（ラフ
ネス状態）との相関関係を示すものであり、横軸には１
つの気筒についての圧縮上死点（ＴＤＣ）後のクランク
角（ＡＴＤＣ，ＣＡ）を、また、縦軸には当該気筒の燃
焼状態（ガス圧）が角速度に及ぼす影響の度合いを示す
相関係数をそれぞれ表したものである。すなわち、相関
係数が正であれば当該気筒の燃焼圧の変動と角速度の変
動との相関が高い一方、負であれば当該気筒よりもその
前気筒の燃焼圧変動の影響が大きいことを意味する。

【００６３】そして、上記図１１及び図１２から明らか
なように、燃焼が略終了するクランク角（ＡＴＤＣ４０
°ＣＡ程度）から次気筒の燃焼開始時期付近のクランク
角（ＡＴＤＣ２００°ＣＡ程度）までの範囲で燃焼圧と
角速度変動との相関性が高く、特にガス圧トルクが低下
してからトルク変曲点（ＡＴＤＣ９０°ＣＡ程度）を経
た後の、慣性トルクが大きくなる期間Ｘ（ＡＴＤＣ１０
０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ２００°ＣＡ）において、上記相関
関係が高くなる。従って、例えばＡＴＤＣ１００°ＣＡ
〜ＡＴＤＣ２００°ＣＡの範囲内で角速度を検出するよ
うにすれば、この角速度の変動（ラフネス状態）に基づ
いて当該気筒の燃焼状態を精度良く判定することができ
る。また、角速度検出時間を十分に確保するために、角
速度検出のためのクランク角期間は６０°ＣＡ以上とす
ることが好ましい。

【００６４】そこで、例えば図１３に示すように、各気
筒のＡＴＤＣ１０４°ＣＡとＡＴＤＣ１７４°ＣＡとが
検出されるように、被検出プレート３１の各突起部３１
ａ，３１，…を設け、各気筒におけるＡＴＤＣ１０４°
ＣＡ〜１７４°ＣＡの７０度の期間の角速度を検出する
ようにしている。このため、図９のステップＳＣ３にお
いては、クランク角速度ω（ｉ）を、 ω（ｉ）＝７０×１０^-6／Ｔ（ｉ）のように演算する。

【００６５】上記ステップＳＣ３に続くステップＳＣ４
では、図示しないカムシャフトの回転角を検出するセン
サからの信号に基づいて気筒識別を行い、以下のステッ
プＳＣ５，ＳＣ６において、気筒毎に、燃焼状態の判別
にとってノイズとなる要素を除去しつつ角速度ω（ｉ）
の変動を求める。すなわち、燃焼状態の変動以外で角速
度変動を生じる要素としては、爆発を加振源とした共振
の影響による角速度変動、車輪や駆動系のアンバランス
に起因する車輪回転に伴う角速度変動、路面からタイヤ
に作用する振動の影響による角速度変動等があり、図１
４に示すように、上記共振の影響による爆発回転次数成
分のノイズはエンジン回転の０．５次及びその整数倍の
周波数で生じ、上記アンバランスに起因する車輪回転に
伴うノイズや路面の影響によるノイズはエンジン回転の
０．５次よりも低い低周波数域内で生じる。

【００６６】そこで、図９のステップＳＣ５では、エン
ジン回転の０．５次及びその整数倍の周波数成分を除去
しつつ角速度変動ｄω（ｉ）を求める。すなわち、同一
気筒における角速度の今回値ω（ｉ）と前回値ω（ｉ−
４）との偏差を求めることで、図１５に示すようにコム
フィルタによりエンジン回転の０．５次及びその整数倍
の周波数成分を除いた角速度変動ｄω（ｉ）のデータが
得られたことになる。また、ステップＳＣ６では、エン
ジン回転の０．５次よりも低い周波数成分のノイズを除
くために、上記ステップＳＣ５で得られた角速度変動ｄ
ω（ｉ）の８サイクル前までのデータに基づいて次式の
ようになまし処理を行う。

【００６７】すなわち、ｄωｆ（ｉ）＝ａ・ｄω（ｉ）＋ｂ・ｄω（ｉ−１）＋ｃ・ｄω（ｉ−２）＋ｄ・ｄω（ｉ−３）＋ｅ・ｄω（ｉ−４）＋ｄ・ｄω（ｉ−５）＋ｃ・ｄω（ｉ−６）＋ｂ・ｄω（ｉ−７）＋ａ・ｄω（ｉ−８）（但し、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはなまし係数）これにより、図１６に示すようにハイパスフィルタによ
りエンジン回転の０．５次よりも低い周波数成分が十分
に減衰されて除かれたことになる。このようにして、各
気筒毎に燃焼状態を高精度に反映した角速度変動データ
ｄωｆ（ｉ）を得ることができる。

【００６８】上記ステップＳＣ６に続くステップＳＣ７
では、エンジン１の燃焼安定の許容限界に相当する角速
度変動データｄωｆ（ｉ）の上限値ｄωｆmax を、エン
ジン回転数及びエンジン１の吸気充填効率に基づいて予
め設定されたマップから読取り、ステップＳＣ８では同
様のマップから角速度変動データｄωｆ（ｉ）の下限値
ｄωｆmin を読み取る。そして、ステップＳＣ９では、
上記ステップＳＣ６で求められた角速度変動データｄω
ｆ（ｉ）を上限値ｄωｆmax と比較し、該角速度変動デ
ータｄωｆ（ｉ）の方が大きければステップＳＣ１０に
進んで、燃料噴射量のラフネス制御量Ｃrough （ｎ）を
増大させる場合の所定の制御ゲインＣRR（ＣRR＞０）を
読出してこの値ＣRRを、続くステップＳＣ１１でラフネ
ス制御ゲインＣR として算出する。

【００６９】一方、上記ＳＣ９で角速度変動データｄω
ｆ（ｉ）が上限値ｄωｆmax 以下の値であれば、ステッ
プＳＣ１２に進んで該角速度変動データｄωｆ（ｉ）を
下限値ｄωｆmin と比較し、角速度変動データｄωｆ
（ｉ）の方が小さければステップＳＣ１３に進む。そし
て、ラフネス制御量Ｃrough （ｎ）を減少させる場合の
所定の制御ゲインＣRL（ＣRL＞０）を読み出し、ステッ
プＳＣ１４に進んでラフネス制御ゲインＣR を、ＣR ＝
−ＣRLとして算出する。また、上記ステップＳＣ１２に
おいて、角速度変動データｄωｆ（ｉ）がその下限値ｄ
ωｆmin 以上の値であれば、ステップＳＣ１５に進んで
ラフネス制御ゲインＣR を、ＣR ＝０として算出する。

【００７０】図９のステップＳＣ１１、ステップＳＣ１
４及びステップＳＣ１５に続く図１０のステップＳＣ１
６では、ｉ＞８であるか否かを判定し、ｉ≦８であれば
ステップＳＣ１７に進んでラフネス制御量Ｃrough
（ｎ）＝０とする一方、ｉ＞８であればステップＳＣ１
８に進んで９≦ｉ＜１３であるか否かを判定する。そし
て、９≦ｉ＜１３であればステップＳＣ１９に進んで、
ラフネス制御ゲインＣR をラフネス制御量Ｃrough
（ｎ）として算出する一方、ｉ＞１３であればステップ
ＳＣ２０に進んで、同一気筒におけるラフネス制御量Ｃ
rough （ｎ）の前回値に上記ラフネス制御ゲインＣR を
加算して、ラフネス制御量Ｃrough （ｎ）の今回値を算
出する。

【００７１】つまり、制御サイクルの進行とともに、各
気筒毎にラフネス制御ゲインＣR を積算してラフネス制
御量Ｃrough （ｎ）を演算するようにしている。その
際、角速度変動データｄωｆ（ｉ）がその上限値ｄωｆ
max よりも大きければ（ステップＳＣ９）、ラフネス制
御ゲインＣR の値が正値とされ（ＳＣ１０，ＳＣ１
１）、ラフネス制御量Ｃrough （ｎ）が増大されて（Ｓ
Ｃ１９，ＳＣ２０）、燃料噴射量がより増量されるよう
になる。このことで、空燃比がリッチ側に補正されてエ
ンジンの燃焼状態が安定化される。一方、角速度変動デ
ータｄωｆ（ｉ）がその下限値ｄωｆmin よりも小さけ
れば（ステップＳＣ１２）、ラフネス制御ゲインＣR の
値が負値とされ（ＳＣ１３，ＳＣ１４）、ラフネス制御
量Ｃrough （ｎ）が減少されて（ＳＣ１９，ＳＣ２
０）、燃料噴射量が減量されるようになる。

【００７２】上記ステップＳＣ１７、ステップＳＣ１９
及びステップＳＣ２０に続くステップＳＣ２１では、各
気筒におけるラフネス制御量とエンジン１の４つの気筒
のそれぞれにおけるラフネス制御量の平均値との偏差
を、上記各気筒における燃焼状態の格差を是正するため
の格差補正制御量Ｃrcont （ｎ）として演算する。すな
わち、Ｃrcont （ｎ）＝Ｃrough （ｎ）−１／４×｛Ｃrough （ｎ−３）＋Ｃrough （ｎ−２）＋Ｃrough （ｎ−１）＋Ｃrough （ｎ）｝となる。

【００７３】続くステップＳＣ２２では、制御サイクル
が所定回数Ｌに達したか否かの判定を行い、ｉ≧Ｌであ
れば後述のステップＳＣ２６に進む一方、ｉ＜Ｌであれ
ばステップＳＣ２３に進んで、角速度変動データｄωｆ
（ｉ）と重質判定値ｄωｆｆmax とを比較する。そし
て、角速度変動データｄωｆ（ｉ）が重質判定値ｄωｆ
ｆmax よりも大きければ、ステップＳＣ２４で初期値０
のカウンタをインクリメントする（ｍ＝ｍ＋１）一方、
角速度変動データｄωｆ（ｉ）が重質判定値ｄωｆｆma
x 以下であればそのままでステップＳＣ２５に進む。こ
のステップＳＣ２５では、エンジン１の過渡運転領域に
おける燃料噴射量の変更設定量ＣTRANを、重質度合いの
比較的低い通常の燃料に対応する値ＣTRANN として、そ
の後リターンする。つまり、制御の初期のサイクル（ｉ
≦Ｌ）においては、通常の燃料に対応する制御を行うと
ともに、燃焼状態の悪化による角速度の大変動の回数を
カウントする。なお、上記燃料噴射量の変更設定量ＣTR
ANは、エンジン１の過渡運転領域における燃焼状態の変
化に対応して燃料噴射量を増減変更させるために設定さ
れている。

【００７４】一方、上記ステップＳＣ２２でｉ≧Ｌにな
ればステップＳＣ２６に進んで、カウント値ｍを予め設
定した判定カウント値ｃと比較し、ｍ＜ｃであれば角速
度の大変動の回数が少ないので、供給される燃料は通常
の燃料であると判定して上述のステップＳＣ２５に進
む。一方、ｍ≧ｃであれば、角速度の大変動の回数が多
いので、供給される燃料は重質燃料であると判定する。
そして、ステップＳＣ２７に進んで、エンジン１の過渡
運転領域における燃料噴射量の変更設定量ＣTRANを、重
質燃料に対応する値ＣTRANJ としてリターンする。

【００７５】つまり、図１７に示すように、所定サイク
ル（Ｌ）までの角速度の大変動の回数（角速度の大変動
の発生割合）をカウントして、このカウント値に基づい
て燃料が重質燃料であるか否かを判定するようにしてお
り、供給される燃料が重質燃料であれば、その気化／霧
化の悪化に対応して、過渡運転領域における燃料噴射量
の変更設定量ＣTRANを補正するようにしている。このこ
とで、供給される燃料が重質燃料であっても過渡運転領
域においてエンジン１への混合気の空燃比を目標空燃比
に制御することが可能になる。

【００７６】図９及び図１０に示す上記フローチャート
図において、ステップＳＣ１〜ＳＣ６が、各気筒毎にク
ランク角速度の変動（ラフネス状態）を検出するラフネ
ス検出手段３５ｄに、また、ステップＳＣ２２〜ＳＣ２
７が、燃料の重質度合いを判定する重質度合い判定手
段、及び重質燃料であると判定された場合に過渡運転領
域における燃料噴射量の変更設定量ＣTRANを補正する変
更量補正手段に、それぞれ対応している。

【００７７】（格差補正制御量のラフネス学習）次に、
図３のステップＳＡ１９におけるラフネス学習の手順を
図１８に示すフローチャート図に基づいて説明する。

【００７８】まず、同図のステップＳＤ１においては、
制御サイクルｉ（図１１のＳＣ１参照）の値がｉ≧１３
であるか否かを判定し、ｉ＜１３であればリターンする
一方、ｉ≧１３であれば、各気筒毎に現在の燃焼状態に
対応するラフネス制御量Ｃrough （ｎ）が演算されてい
るので、該ラフネス制御量Ｃrough （ｎ）に基づいて、
各気筒毎に燃料噴射量の学習値を算出する。すなわち、
まず、ステップＳＤ２において、ラフネス制御量Ｃroug
h （ｎ）の今回値と前回値とを所定割合で重み付けして
加算して、ラフネス制御量Ｃrough （ｎ）の予備学習値
Ｃstbase（ｎ）を以下のように算出する。すなわち、Ｋ
Ｉを重み付け係数として、Ｃstbase（ｎ）＝ＫＩ・Ｃrough （ｎ）＋（１−Ｋ
Ｉ）｛Ｃrough （ｎ）の前回値｝となる。

【００７９】続くステップＳＤ３では、各気筒毎の予備
学習値Ｃstbase（ｎ）とエンジン１の４つの気筒のそれ
ぞれにおける予備学習値の平均値との偏差を、上記各気
筒における格差補正学習値Ｃstudy （ｎ）として算出す
る。すなわち、Ｃstudy （ｎ）＝Ｃstbase（ｎ）−１／４×｛Ｃstbase
（ｎ−３）＋Ｃstbase（ｎ−２）＋Ｃstbase（ｎ−１）
＋Ｃstbase（ｎ）｝となる。そしてステップＳＤ４で、上記ステップＳＤ３
で算出した学習値Ｃstudy （ｎ）により不揮発性メモリ
内の学習値を更新して、リターンする。

【００８０】つまり、当該気筒の現在の燃焼状態に対応
する適切なラフネス制御量Ｃrough（ｎ）に基づいて、
格差補正制御量Ｃrcont （ｎ）の初期値としての格差補
正学習値Ｃstudy （ｎ）を求めるようにしている。

【００８１】（空燃比フィードバック補正値の学習）次
に、図３のステップＳＡ２０における空燃比フィードバ
ック補正値Ｃfbの学習手順を図１９に示すフローチャー
ト図に基づいて説明する。

【００８２】まず、同図のステップＳＥ１においては、
エンジン水温ＷＴが触媒の暖機状態に対応するように設
定された第３設定温度ＷＴ3 以上であるか否かを判定
し、第３設定温度ＷＴ3 よりも低ければリターンする一
方、第３設定温度ＷＴ3 以上であればステップＳＥ２に
進む。ステップＳＥ２では、空燃比フィードバック補正
値Ｃfbの演算（図７参照）におけるカウンタ値ｊがｊ≧
８であるか否かを判定して、ｊ＜８ならばリターンする
一方、ｊ≧８ならば、空燃比学習値Ｃlrnp（ｎ）の算出
のために必要とされる８個以上の予備学習値Ｃfb（ｊ）
がメモリに記憶されていると判定して、ステップＳＥ３
に進む。

【００８３】そして、ステップＳＥ３では、メモリに記
憶されている８サイクル前までの予備学習値Ｃfb（ｊ）
のデータを平均して、空燃比学習値Ｃlrnp（ｎ）を算出
する。すなわち、Ｃlrnp（ｎ）＝１／８×｛Ｃfb（ｊ−７）＋Ｃfb（ｊ−６）＋Ｃfb（ｊ−５）＋Ｃfb（ｊ−４）＋Ｃfb（ｊ−３）＋Ｃfb（ｊ−２）＋Ｃfb（ｊ−１）＋Ｃfb（ｊ）｝となる。そして、ステップＳＥ４で、上記ステップＳＥ
３で算出した空燃比学習値Ｃfb（ｎ）により不揮発性メ
モリ内の学習値を更新して、リターンする。

【００８４】次に、上記実施形態に係るエンジンの制御
装置Ａの作用・効果について説明する。

【００８５】この実施形態では、エンジン１のクランク
角速度変動（ラフネス状態）が比較的大きいエンジン冷
機時の定常運転領域において（図３のステップＳＡ１０
〜ＳＡ１４，ＳＡ１５）、ラフネス検出手段３５ｄによ
り各気筒毎の角速度変動データｄωｆ（ｉ）が精度良く
検出されるので（図９のＳＢ１〜ＳＢ６）、該角速度変
動データｄωｆ（ｉ）に基づいて、気筒間の燃焼状態の
格差を十分に精度良く検出することができる。

【００８６】そして、上記ラフネス検出手段３５ｄから
の信号に基づいて、格差補正制御手段３５ｂによりイン
ジェクタ１６の燃料噴射量が各気筒毎に補正制御される
ことで、各気筒毎に混合気の空燃比を変更調整して、エ
ンジン１の燃焼状態の気筒間格差を十分に小さくさせる
ことができる。従って、各気筒毎の燃焼状態が従来より
も精度良く制御され、このことで、エンジン１の燃焼安
定性の向上及びエミッション低減が図られる。

【００８７】その際、触媒が冷機状態になっていれば
（ステップＳＡ２３でＷＴ≦ＷＴ1 ）、エンジン１の点
火時期を上死点付近まで遅角させて、排気熱損失の増大
によってラフネス状態を大きくさせることで、燃焼状態
の気筒間格差を一層精度良く検出することができる。し
かも、排気熱損失の増大によって排気ガス温度が高まる
ため、触媒の早期昇温を促進することができ、触媒が所
定以上の浄化機能を発揮する半暖機状態になれば（ステ
ップＳＡ２３でＷＴ＞ＷＴ1 ）、該触媒の浄化機能によ
り排気有害成分の低減が図られる。

【００８８】また、この実施形態では、空燃比制御手段
３５ａによって混合気の空燃比が略理論空燃比に保たれ
ている（ステップＳＡ７，ＳＡ８）。従って、供給され
る燃料が通常の重質度合いの燃料であれば、図２０に一
点鎖線で示すように、冷機状態のエンジン１は燃焼安定
限界の付近で運転されていて、図示平均有効圧力Ｐｉの
変動率がかなり大きい状態、即ちラフネス状態がかなり
大きい状態になっているので、燃焼状態の気筒間格差を
一層精度良く検出することができる。その上、混合気の
空燃比を略理論空燃比に保つことで、ＨＣ、ＣＯ及びＮ
Ｏx の排出濃度の低減が図られる上（図２１参照）、触
媒の浄化率が極めて高い状態になるので（図２２参
照）、一層のエミッション低減が図られる。

【００８９】さらに、この実施形態では、上述の格差補
正制御手段３５ｂによる空燃比の補正結果を、学習制御
手段３５ｃによって、空燃比制御手段３５ａによる空燃
比の基本制御量に反映させるようにしている。すなわ
ち、各気筒毎のラフネス制御量Ｃrough （ｎ）に基づい
て格差補正学習値Ｃstudy （ｎ）を算出し（図１８のス
テップＳＤ２，ＳＤ３）、エンジン暖機時にインジェク
タ１６に出力する噴射パルス幅Ｔａ（ｎ）の演算におい
ても、上記格差補正学習値Ｃstudy （ｎ）を反映させる
ようにしている（ステップＳＡ１７）。

【００９０】従って、エンジン暖機時で燃焼状態が安定
していて（図２０参照）ラフネス状態の気筒間格差を検
出し難いときにも、インジェクタ１６の個体差等に起因
する燃焼状態の気筒間格差を十分に精度良く是正するこ
とができる。このことで、エンジン暖機時においても従
来に比べて燃焼安定性の向上及びエミッション低減が実
現される。

【００９１】加えて、この実施形態では、ラフネス検出
手段３５ｄによる検出結果に基づいて供給される燃料が
いわゆる重質燃料と判定されたとき（図１０のステップ
ＳＣ２２〜ＳＣ２４，ＳＣ２６）、過渡運転領域におけ
る燃料噴射量の変更設定量ＣTRANを補正するようにして
いる（ＳＣ２５，ＳＣ２７）。すなわち、一般に、車両
の加減速時等のエンジン１の過渡運転領域においては、
エンジンへの混合気の空燃比を定常運転領域の値から設
定量だけ変更するようにしているが、そのとき、供給さ
れる燃料がいわゆる重質燃料である場合には、燃料の気
化／霧化の悪化によって実際の空燃比が目標空燃比から
ずれてしまいエンジン１の燃焼状態の悪化を招く虞れが
ある。しかし、上述の如く変更設定量ＣTRANを補正する
ことで、燃料の気化／霧化が悪化しても混合気の空燃比
を目標空燃比に制御することが可能になり、よって、供
給される燃料が重質燃料であっても、過渡運転領域にお
けるエンジンの燃焼状態の悪化を防止することができ
る。

【００９２】（他の実施形態）なお、本発明は上記実施
形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態
を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、
ラフネス検出部３５ｄにより、クランク角速度ω（ｉ）
の変動をラフネス状態として検出するようにしている
が、これに限らず、例えば、エンジン１の燃焼圧力の変
動を直接センサにより検出してもよく、また、クランク
角加速度の変動や排気ガス中のＣＯ濃度の変動を検出し
て、それらに基づいてエンジン１の燃焼状態を判定する
ようにしてもよい。

【００９３】上記実施形態では、クランク角速度変動デ
ータｄωｆ（ｉ）に基づいてエンジン１の燃焼状態の気
筒間隔差を検出し、この検出結果に基づいて格差補正制
御手段３５ｂによって燃料噴射量を各気筒毎に補正する
ことで、上記燃焼状態の気筒間隔差を小さくさせるよう
にしているが、これに加えて、例えば、排気ガス中の酸
素濃度に基づいて各気筒毎の混合気の空燃比の値を検出
するいわゆるリニアＯ2 センサを設け、このリニアＯ2
からの信号に基づいて各気筒の空燃比が均一になるよう
に燃料噴射量を補正するようにしてもよい。このように
構成すれば、上記クランク角速度変動データｄωｆ
（ｉ）に基づく補正と併せて、エンジン１の燃焼状態の
気筒間格差を迅速にかつ一層小さくすることができる。

【００９４】また、上記実施形態では、エンジンの制御
装置Ａを直列４気筒エンジンに適用しているが、これに
限らず、５つ以上の気筒を有する多気筒エンジンに適用
してもよく、また、２気筒もしくは３気筒エンジンにも
適用可能である。

【００９５】さらに、上記実施形態では、点火時期の遅
角制御や空燃比の理論空燃比への制御等によって、エン
ジン１の燃焼状態を不安定寄りに制御することで、燃焼
状態の気筒間隔差を精度良く検出できるようにしてい
て、そのときに、格差補正制御量Ｃrcont （ｎ）を学習
制御手段３５ｃによって学習するようにしているが、こ
れに限らず、例えば、供給される燃料がいわゆる重質燃
料であるときには、燃料の気化／霧化が極めて悪いため
エンジンの燃焼状態が不安定になってラフネス状態が極
めて大きい状態になるので、このときに格差補正制御量
Ｃrcont （ｎ）を学習するようにしてもよい。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明におけるエンジンの制御装置によれば、少なくとも、
ラフネス状態が比較的大きくなっているエンジン冷機時
の定常運転領域において、ラフネス状態の気筒間格差を
十分に精度良く検出することができるので、この検出結
果に基づいて格差補正制御手段によって空燃比の基本制
御量を各気筒毎に補正することで、ラフネス状態の気筒
間格差を十分に小さくさせることができる。従って、燃
焼状態の気筒間格差を十分に小さくさせて、エンジンの
燃焼安定性の向上及びエミッション低減が図られる。

【００９７】請求項２記載の発明によれば、エンジン冷
機時の定常運転領域における空燃比の補正結果を、学習
制御手段によって空燃比の基本制御量に反映させるよう
にしたので、エンジン暖機時や過渡運転領域において
も、従来に比べて燃焼安定性の向上及びエミッション低
減が実現される。

【００９８】請求項３記載の発明によれば、空燃比制御
手段による空燃比調整手段の制御によって混合気の空燃
比を理論空燃比近傍の所定値に保ちつつ、ラフネス状態
の気筒間格差を検出するようにしたので、学習制御手段
による学習値の精度をより高めることができる。よっ
て、エンジン暖機時や過渡運転領域における気筒間格差
の是正を一層精度良く行うことができる。また、ＨＣ、
ＣＯ及びＮＯx の排出濃度の低減が図られる。

【００９９】請求項４記載の発明によれば、半暖機状態
の触媒の浄化機能を活用することで、学習制御手段によ
る学習制御の実行の間のエミッション低減が図られる。

【０１００】請求項５記載の発明によれば、エンジンの
点火時期を各気筒ともに遅角させつつ、ラフネス状態の
気筒間格差を検出するようにしたので、学習制御手段に
よる学習値の精度をより高めることができる。よって、
エンジン暖機時や過渡運転領域における気筒間格差の是
正を一層精度良く行うことができる。また、触媒の早期
昇温を促進して活性化を早めることができる。

【０１０１】請求項６記載の発明によれば、空燃比検出
手段による検出結果に基づく空燃比の基本制御量の補正
によって気筒間の空燃比の格差が小さくされるため、エ
ンジンの燃焼状態の気筒間格差を迅速にかつ一層小さく
することができる。

【０１０２】請求項７記載の発明によれば、供給される
燃料がいわゆる重質燃料であっても、過渡運転領域にお
けるエンジンの燃焼状態の悪化を防止することができ
る。

【０１０３】請求項８記載の発明によれば、供給される
燃料がいわゆる重質燃料であるときに、ラフネス状態の
気筒間格差を検出するようにしたので、学習制御手段に
よる学習値の精度をより高めることができ、このこと
で、エンジン暖機時や過渡運転領域における気筒間格差
の是正を一層精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す図である。

【図２】本発明の実施形態に係るエンジンの制御装置を
示す全体構成図である。

【図３】燃料噴射量及び点火時期の演算手順を示すフロ
ーチャート図である。

【図４】燃料噴射制御の手順を示すフローチャート図で
ある。

【図５】点火制御の手順を示すフローチャート図であ
る。

【図６】Ｏ2 センサの出力特性を示す説明図である。

【図７】空燃比フィードバック補正値の演算手順を示す
フローチャート図である。

【図８】空燃比フィードバック補正値の変更とＯ2 セン
サ出力との対応関係を示した説明図である。

【図９】ラフネス制御量の演算における、角速度変動の
検出とラフネス制御ゲインの設定を示すフローチャート
図である。

【図１０】ラフネス制御量に基づく格差補正制御量の演
算、重質判定及び過渡運転領域における燃料噴射量の変
更補正の手順を示したフローチャート図である。

【図１１】４気筒４サイクルエンジンの各気筒の行程
と、クランク角の変化に対するトルク及び角速度の変化
を示す説明図である。

【図１２】燃焼圧と角速度変動との相関関係を示す説明
図である。

【図１３】クランク角検出のための、被検出プレート及
びクランク角センサの概略構成を示す図である。

【図１４】ノイズ的要素による角速度変動を示す図であ
る。

【図１５】検出した角速度のデータからエンジン回転の
０．５次及びその整数倍の成分を除去する処理を行った
後のデータを示す図である。

【図１６】上記データからエンジン回転の０．５次より
低い周波数成分を除去するハイパスフィルタとしての処
理を行った後のデータを示す図である。

【図１７】初期の制御サイクルでの角速度変動の様子を
示した説明図である。

【図１８】格差補正学習値の演算手順を示すフローチャ
ート図である。

【図１９】空燃比学習値の演算手順を示すフローチャー
ト図である。

【図２０】Ｐｉ変動率の空燃比に対する変化特性を表し
たグラフである。

【図２１】ＨＣ、ＣＯ及びＮＯx の排出濃度の、空燃比
に対する変化特性を表したグラフである。

【図２２】三元触媒によるＨＣ、ＣＯ及びＮＯx の浄化
率の、空燃比に対する変化特性を表したグラフである。

【符号の説明】

１エンジン２シリンダ（気筒）８点火回路（点火時期可変手段）１６インジェクタ（空燃比調整手段）２７触媒コンバータ３５ａ空燃比制御手段３５ｂ格差補正制御手段３５ｃ学習制御手段３５ｄラフネス検出手段Ｃrcont （ｎ）格差補正制御量（補正制御量）Ｃstudy （ｎ）格差補正学習値ｄωｆ（ｉ）角速度変動データ（エンジンのラフ
ネス状態）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｋ 41/04 ３０５ 41/04 ３０５Ｊ 41/06 ３０５ 41/06 ３０５ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０ＭＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのラフネス状態を検出するラフ
ネス検出手段を備え、該ラフネス検出手段により検出さ
れるラフネス状態が燃焼安定限度内に収まるように、上
記エンジンの燃焼状態を制御するようにしたエンジンの
制御装置において、上記ラフネス検出手段は、少なくともエンジン冷機時の
定常運転領域において各気筒別にラフネス状態を検出す
るように構成され、上記エンジンへの混合気の空燃比を各気筒毎に調整する
空燃比調整手段と、上記エンジンの運転状態に対応して予め設定した基本的
な目標空燃比になるように上記空燃比調整手段を制御す
る空燃比制御手段と、少なくともエンジン冷機時の定常運転領域において、上
記ラフネス検出手段からの信号に基づいて、上記各気筒
間のラフネス状態の格差が少なくなるように、上記空燃
比制御手段による基本制御量を気筒毎に補正する格差補
正制御手段とを設けたことを特徴とするエンジンの制御
装置。
【請求項２】請求項１において、エンジン冷機時の定常運転領域における格差補正制御手
段による気筒毎の補正制御量に基づいて学習値を求め、
この学習値を空燃比制御手段による基本制御量に反映さ
せる学習制御手段を設けたことを特徴とするエンジンの
制御装置。
【請求項３】請求項２において、空燃比制御手段は、エンジン冷機時の定常運転領域にお
いて、目標空燃比が理論空燃比近傍の所定値になるよう
に空燃比調整手段を制御するものであり、学習制御手段は、混合気の空燃比が上記理論空燃比近傍
の所定値になっているときの、格差補正制御手段による
補正制御量に基づいて学習値を求めるように構成したこ
とを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】請求項２又は請求項３において、触媒の暖機状態を判定する触媒暖機判定手段を設け、学習制御手段は、上記触媒の浄化機能が発揮され始める
半暖機状態が上記触媒暖機判定手段により判定されたと
きの、格差補正制御手段による補正制御量に基づいて学
習値を求めるように構成したことを特徴とするエンジン
の制御装置。
【請求項５】請求項２、請求項３又は請求項４におい
て、エンジンの点火時期を変更する点火時期可変手段と、エンジン冷機時の定常運転領域において、エンジンの点
火時期を各気筒ともに遅角するように上記点火時期可変
手段を制御する点火時期遅角制御手段とを設け、学習制御手段は、上記点火時期遅角制御手段による制御
が行われているときの、格差補正制御手段による補正制
御量に基づいて学習値を求めるように構成したことを特
徴とするエンジンの制御装置。
【請求項６】請求項１において、排気ガス中の酸素濃度に基づいて各気筒毎の混合気の空
燃比を検出する空燃比検出手段を設け、格差補正制御手段は、上記空燃比検出手段からの信号に
基づいて、上記各気筒間の空燃比の差が小さくなるよう
に空燃比制御手段の基本制御量を補正するように構成し
たことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項７】請求項１において、ラフネス検出手段による検出結果に基づいて燃料の重質
度合いの判定を行う重質度合い判定手段と、エンジンの定常運転領域以外の過渡運転領域において空
燃比制御手段による基本制御量を変更する過渡時空燃比
変更手段と、上記重質度合い判定部により燃料の重質度合いが所定以
上高いと判定されたとき、上記過渡時空燃比変更手段に
おける変更量を補正する変更量補正手段とを設けたこと
を特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項８】請求項２において、ラフネス検出手段による検出結果に基づいて燃料の重質
度合いの判定を行う重質度合い判定手段を設け、学習制御手段は、上記重質度合い判定手段により燃料の
重質度合いが所定以上高いと判定されたときの、格差補
正制御手段による補正制御量に基づいて学習値を求める
ように構成されていることを特徴とするエンジンの制御
装置。