(57)【要約】【課題】気筒間における発生トルクのばらつきを高精度に補正できる火花点火式多気筒エンジンの燃焼制御装置を提供する。【解決手段】各気筒について発生トルクが最大となる点火時期ＭＢＴをそれぞれに求め、該点火時期ＭＢＴ若しくは点火時期ＭＢＴを遅角補正した点火時期で点火させたときの各気筒の発生トルクの平均値を目標トルクに定める。そして、各気筒の発生トルクが前記目標トルクになるように、気筒別に点火時期・燃料噴射量・シリンダ吸入空気量を補正し、各気筒の発生トルクが前記目標トルクに一致するようになると、目標アイドル回転速度を低下させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎に最大トルクを発生する点火時期をそれぞれに求める点火時期検出手段と、前記最大トルクを発生する点火時期に基づいて各気筒の基準点火時期をそれぞれに設定する基準点火時期設定手段と、前記基準点火時期での運転における気筒間での発生トルクの差を減少させる制御を行うトルク差制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とする火花点火式多気筒エンジンの燃焼制御装置。
【請求項２】
前記基準点火時期設定手段が、前記最大トルクを発生する点火時期を前記基準点火時期とすることを特徴とする請求項１記載の火花点火式多気筒エンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】
前記基準点火時期設定手段が、前記最大トルクを発生する各気筒の点火時期を遅角補正値により遅角補正して、各気筒の基準点火時期を設定することを特徴とする請求項１記載の火花点火式多気筒エンジンの燃焼制御装置。
【請求項４】
前記基準点火時期設定手段が、前記遅角補正値を、エンジン負荷，エンジン回転速度，エンジン温度のうちの少なくとも１つに基づき可変に設定することを特徴とする請求項３記載の火花点火式多気筒エンジンの燃焼制御装置。
【請求項５】
前記トルク差制御手段が、前記基準点火時期に基づいて点火を行わせた場合の気筒毎の発生トルクに基づいて、各気筒に共通の目標トルクを設定し、各気筒での発生トルクを前記目標トルクに近づけるべく、気筒別に点火時期，燃料噴射量，シリンダ吸入空気量のうちの少なくとも１つを補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の火花点火式多気筒エンジンの燃焼制御装置。
【請求項６】
前記トルク差制御手段によって気筒間での発生トルクの差を減少させる制御が行われた後、エンジンの目標アイドル回転速度を低下させるアイドル回転低下手段を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の火花点火式多気筒エンジンの燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式多気筒エンジンにおいて、気筒毎の発生トルクを制御する燃焼制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、減速燃料カットからの燃料噴射の再開時に、気筒毎に非同期噴射の時間を調整することで、気筒間の爆発力を均一化し、エンジン回転数をスムーズに低下させる燃料噴射制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３３２８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、火花点火式多気筒エンジンにおいては、部品ばらつきや劣化・変形等によって気筒毎に点火位置のずれが発生する場合があり、気筒毎の燃料噴射量の調整によっては、各気筒の発生トルクを均一化させることができない場合があった。
例えば、クランクシャフトの角度位置を検出するクランクシャフトポジションセンサにおける被検出部の一部に欠損や変形が生じると、クランク角の検出誤差が生じて点火時期を誤検出することになる。
【０００４】
係る点火時期のずれによる発生トルクの差を燃料噴射量の調整によって解消しようとすると、目標空燃比に調整されている空燃比を強制的にずらすことになるため、排気性状や燃焼安定性の要求から燃料噴射量の調整範囲が限られ、発生トルクの差を充分に小さくすることができない場合が生じる。
そして、気筒間に発生トルクの差があると、一般的にエンジン回転速度が低くなるほど回転変動が大きくなり、運転者に違和感を与えると共に、回転変動が大きくなるためにアイドル回転速度を低くできず、燃費性能を悪化させることになってしまうという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、気筒間における発生トルクのばらつきを高精度に補正できる火花点火式多気筒エンジンの燃焼制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、本発明に係る火花点火式多気筒エンジンの燃焼制御装置では、気筒毎に最大トルクを発生する点火時期をそれぞれに求め、該最大トルクを発生する点火時期に基づいて各気筒の基準点火時期をそれぞれに設定し、該基準点火時期での運転における気筒間での発生トルクの差を減少させる制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記発明によると、気筒毎に最大トルクを発生する点火時期（ＭＢＴ）に制御することで、気筒間における実際の点火時期のずれを正し、実際の点火時期のずれが修正された状態で、シリンダ吸入空気量や燃料噴射量の気筒間でのばらつきによって発生する気筒間でのトルク差を減少させる。
従って、点火時期のずれによる気筒間での発生トルクの差を、各気筒のシリンダ吸入空気量や燃料噴射量で補正することが回避又は抑制されるので、燃焼安定性などを損ねることなく、気筒間におけるトルク差を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１及び図２は、実施形態における車両用エンジンのシステム構成図である。
図において、エンジン１０１は、４気筒の火花点火式エンジンであり、吸気マニホールド１０２のブランチ部１０２Ａに燃料噴射弁１０３が気筒毎に設けられている。
尚、エンジン１０１を４気筒に限定するものではなく、また、燃料噴射弁１０３が各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式エンジンであってもよい。
【０００９】
また、前記吸気マニホールド１０２のブランチ部の燃料噴射弁１０３上流側には、各気筒のシリンダ吸入空気量をそれぞれ独立に制御する電子制御式のスロットルバルブ１０４が介装されている。
前記スロットルバルブ１０４には、それぞれにモータ等のアクチュエータ（図示省略）が組み合わされ、各アクチュエータを独立に制御することで、各気筒のスロットルバルブ１０４を相互に異なる開度に駆動することが可能になっている。
【００１０】
前記燃料噴射弁１０３から噴射された燃料と前記スロットルバルブ１０４で計量された空気とは、吸気バルブ１０５を介して燃焼室１０６内に吸引され、燃料は、燃焼室１０６内で点火プラグ１０７の火花点火によって着火燃焼する。
前記燃焼室１０６は、シリンダ１０８、シリンダヘッド１０９、ピストン１１０によって形成される。
【００１１】
排気ガスは、排気バルブ１１１，排気マニホールド１１２及び排気ダクト１１３を介して排出され、前記排気ダクト１１３には、触媒反応により排気ガス中の有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）を無害な成分（ＣＯ2，Ｈ2Ｏ，ＮＯ2）に変換する触媒コンバータ１１４が介装されている。
前記点火プラグ１０７それぞれには、パワートランジスタを内蔵するイグニッションコイル１１５が直付けされており、前記パワートランジスタのオン・オフを制御することで、前記イグニッションコイル１１５への通電開始タイミング及び通電遮断タイミングを制御し、各気筒の点火時期をそれぞれ独立に制御できるようになっている。
【００１２】
前記スロットルバルブ１０４の開度、燃料噴射弁１０３による燃料噴射量、点火プラグ１０７による点火時期（イグニッションコイル１１５への通電開始・遮断タイミング）は、電子コントロールユニット（ＥＣＵ）２０１によって制御される。
前記ＥＣＵ２０１は、マイクロコンピュータを備え、予め記憶したプログラムに従って、各種センサ・スイッチからの信号を演算処理することで、前記スロットル開度，燃料噴射量，点火時期などの制御目標を設定し、該制御目標に基づく操作信号を各気筒のスロットルバルブ１０４，燃料噴射弁１０３，イグニッションコイル１１５に出力する。
【００１３】
前記各種センサとしては、アクセルペダル１２１の踏込み量（アクセル開度）ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ２０２、前記吸気マニホールド１０２の上流側に接続される吸気ダクト１２２に介装され、エンジン１０１の吸入空気流量ＱＡを計測するエアフローセンサ２０３、エンジン１０１の冷却ジャケット内の冷却水の温度ＴＷを検出する水温センサ２０４、前記触媒コンバータ１１４よりも上流側の排気ダクト１１３内の排気中の酸素濃度に基づいて空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ２０５、クランクシャフト１２３が単位角度だけ回転する毎に単位角度信号ＰＯＳを出力するクランクシャフトポジションセンサ２０６、吸気カムシャフト１２４の回転に同期して気筒判別信号ＰＨＡＳＥを出力するカムシャフトポジションセンサ２０７などが設けられている。
【００１４】
前記ＥＣＵ２０１は、前記クランクシャフトポジションセンサ２０６又はカムシャフトポジションセンサ２０７からの信号に基づいてエンジン１０１の回転速度ＮＥを算出し、該エンジン回転速度ＮＥと前記エアフローセンサ２０３で検出された吸入空気流量ＱＡとから基本燃料噴射量（基本噴射パルス幅）ＴＰを演算する。
更に、前記基本燃料噴射量ＴＰを、冷却水温度ＴＷに応じた増量補正係数ＫＴＷや、空燃比センサ２０５で検出される実際の空燃比を目標空燃比に近づけるための空燃比フィードバック補正係数αなどで補正して、最終的な燃料噴射量（噴射パルス幅）ＴＩを算出し、前記最終的な燃料噴射量ＴＩに対応するパルス幅の噴射パルス信号を、各気筒の吸気行程にタイミングを合わせて各燃料噴射弁１０３に出力する。
【００１５】
また、前記ＥＣＵ２０１は、エンジン負荷を示す前記基本燃料噴射量ＴＰとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて点火進角値（点火時期）ＡＤＶを算出し、該点火進角値（点火時期）ＡＤＶに従って各気筒で点火が行われるように、前記イグニッションコイル１１５への通電を制御する。
尚、点火進角値（点火時期）ＡＤＶは、圧縮上死点からの進角角度で点火時期を示すものとする。
【００１６】
また、前記ＥＣＵ２０１は、アクセル開度センサ２０２で検出されるアクセル開度ＡＣＣなどに基づいて目標スロットル開度を算出し、前記スロットルバルブ１０４の実際の開度が前記目標スロットル開度になるように、前記スロットルバルブ１０４を駆動するアクチュエータ（モータ）を制御する。
更に、前記ＥＣＵ２０１は、気筒間における発生トルクの差を縮小させるべく、気筒毎に発生トルクを調整する機能を備えている。
【００１７】
図３のフローチャートは、前記気筒毎の発生トルクの調整制御の流れを示す。
ステップＳ１００１では、点火時期を気筒別に強制的に発生トルクの増大方向に補正し、ステップＳ１００２では、補正した点火時期で点火を行わせた場合の発生トルクを気筒毎に検出する。
気筒毎の発生トルクは、エンジン１０１（クランクシャフト１２３）の角速度に基づいて検出することができる。
【００１８】
具体的には、各気筒の爆発行程の平均角速度（圧縮上死点から膨張下死点まで回転するのに要した時間）を検出するか、又は、点火タイミングを基準として設定されるトルク検出角度領域（例えば点火時期を含む１０deg程度のクランク角範囲）での角速度を算出する。
尚、エンジン１０１の角速度を算出する代わりに、角加速度を算出したり、例えばクランクシャフトの撓みからトルクを検出するトルクセンサの出力を、各気筒の爆発行程にタイミングを合わせてサンプリングしたり、燃焼圧（筒内圧）センサを各気筒それぞれに設け、各気筒における爆発行程での燃焼圧（筒内圧）をサンプリングさせたりすることで、各気筒の発生トルクを検出させることができる。
【００１９】
次のステップＳ１００３では、各気筒における発生トルク（角速度）の最大値を検出したか否かを判断させ、最大トルクを検出するまで点火時期の強制的な進角・遅角変化を繰り返すことで、発生トルクが最大となる点火時期ＭＢＴ（ＭＢＴ：minimum advance for the best torque）を気筒毎に求める。
具体的には、エンジン負荷ＴＰ及びエンジン回転速度ＮＥに基づいて決定される標準の点火時期から進角又は遅角方向に点火時期を変化させて、発生トルクが増大変化する点火時期の変化方向を判別し、発生トルク（角速度）が増大する方向に点火時期を徐々に変化させ、発生トルク（角速度）が減少に転じた直前の点火時期を、各気筒において発生トルク（角速度）が最大となる点火時期ＭＢＴとする。
【００２０】
上記ステップＳ１００１〜ステップＳ１００３の演算機能が、点火時期検出手段に相当する。
尚、各気筒において発生トルクが最大となる点火時期ＭＢＴを求める場合に、基点とする点火時期をＭＢＴよりも遅角側であると見込まれる点火時期に設定し、該点火時期から徐々に進角させてＭＢＴを求めることができる。
【００２１】
係る構成とすれば、点火時期の過剰な進角によるノックの発生を回避することができる。
上記のようにして、発生トルクが最大となる点火時期ＭＢＴを各気筒それぞれについて求めると、次のステップＳ１００４では、前記点火時期ＭＢＴを各気筒における点火進角値（基準点火時期）ＡＤＶに設定し、点火時期ＭＢＴを目標として点火制御が行われるようにする（基準点火時期設定手段）。
【００２２】
各気筒における燃料噴射量やシリンダ吸入空気量に差がないとすると、最大トルクとなる点火時期は各気筒で略一致するはずであるが、制御目標としての点火時期ＡＤＶに対して、実際の点火時期が気筒間でずれていると、前記ずれに応じて、ＭＢＴを得るための点火時期ＡＤＶも気筒間で異なることになる。
換言すれば、各気筒の発生トルクを検出して求めたＭＢＴは、気筒間における実際の点火時期のずれを補正した結果であると見なすことができ、実際の点火時期のずれによって気筒間で発生トルクに差が生じていた場合には、ＭＢＴを点火時期の制御目標とすることで、点火時期のずれによる気筒間での発生トルクの差が解消されることになる。
【００２３】
尚、気筒間での実際の点火時期のずれは、例えば、クランクシャフトポジションセンサ２０６における被検出部に変形や欠けが生じることで、クランク角位置を正しく検出できなくなった場合や、カムシャフトポジションセンサ２０７で点火時期計測の基準位置を検出する場合において、タイミングベルトの撓み等でクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相差が発生した場合などに発生する。
【００２４】
次のステップＳ１００５では、各気筒において点火時期ＭＢＴ（基準点火時期）で点火させたときに発生したトルク（最大角速度）の平均値（各気筒の発生トルクの総和／気筒数）を、全気筒に共通の目標トルク（目標角速度）に設定する。
尚、気筒毎の発生トルクの平均値を前記目標トルクとする代わりに、予め決められた気筒の発生トルクを目標トルクに設定したり、気筒毎の発生トルクの最小値，最大値，メジアン値を目標トルクに設定したり、最大・最小値を除いた平均値を目標トルクとすることができる。
【００２５】
ここで、気筒間において燃料噴射量・シリンダ吸入空気量（実際量）に差がない場合には、ＭＢＴで点火している状態での気筒毎の発生トルクは略一致し、気筒毎の発生トルクにばらつきがある場合には、気筒間で燃料噴射量・シリンダ吸入空気量（実際量）に差があるものと推定できる。
気筒間での燃料噴射量・シリンダ吸入空気量（実際量）の差は、燃料噴射弁１０３の経時劣化や、吸気マニホールド１０２，スロットルバルブ１０４，吸気バルブ１０５の堆積物・変形などによって生じると共に、吸気マニホールド１０２の設計上の空気分配特性などによっても生じる。
【００２６】
ステップＳ１００６では、前記目標トルクに各気筒の発生トルクを近づける制御を実行し、気筒間での燃料噴射量・シリンダ吸入空気量（実際量）の差による発生トルクの差を抑制して、各気筒の発生トルクが前記目標トルクに略一致し、全気筒の発生トルクが略均一になるようにする（トルク差制御手段）。
具体的には、ある気筒の発生トルク（角速度）が目標トルク（目標角速度）よりも大きい場合には、当該気筒における燃料噴射量の減量補正、吸入空気量（スロットル開度）の減量補正、点火時期の遅角補正のうちの少なくとも１つを実行し、当該気筒での発生トルク（角速度）を減少させ、目標トルクに近づけるようにする。
【００２７】
一方、ある気筒の発生トルク（角速度）が目標トルク（目標角速度）よりも小さい場合には、当該気筒における燃料噴射量の増量補正、吸入空気量（スロットル開度）の増量補正、点火時期の進角補正のうちの少なくとも１つを実行し、当該気筒での発生トルク（角速度）を増大させ、目標トルクに近づけるようにする。
前記燃料噴射量，吸入空気量（スロットル開度），点火時期の補正においては、予め設定されたステップ幅に基づいて徐々に燃料噴射量，吸入空気量，点火時期の気筒別の補正量を変化させ、実際の発生トルクが目標トルクに略一致するようになった時点（実際の発生トルクと目標トルクとの偏差の絶対値が許容値未満になった時点）で、補正量の変更を停止させる。
【００２８】
気筒別のシリンダ吸入空気量の補正は、前記スロットルバルブ１０４の目標開度を気筒別に補正することで実現できる他、吸気バルブ１０５の開特性（バルブ作動角の中心位相、バルブリフト量、バルブ作動角）を気筒別に可変にできる可変動弁機構を備える場合には、吸気バルブ１０５の開特性を気筒別に補正することで、各気筒のシリンダ吸入空気量を、個別に増減変化させることが可能である。
【００２９】
更に、気筒別に排気還流量を調整できる排気還流装置を備える場合には、気筒毎の排気還流量を調整することで、各気筒の新気量を変化させ、発生トルクを増減変化させることができる。
また、前記燃料噴射量・シリンダ吸入空気量の補正においては、空燃比が許容最大値（リーン限界）・許容最小値（リッチ限界）で挟まれる範囲内で変化するように、燃料噴射量・シリンダ吸入空気量の補正範囲を制限することが好ましく、前記許容最大値（リーン限界）・許容最小値（リッチ限界）は、燃焼安定性・排気性状・排気温度などの要求に基づき予め実験やシミュレーションに基づいて適合される。
【００３０】
また、前記点火時期・燃料噴射量・シリンダ吸入空気量を補正しても、発生トルク（角速度）が変化しない場合には、当該気筒における補正を停止させ、補正に応じて発生トルク（角速度）が変化する気筒の補正を継続させるか、又は、発生トルクを目標トルクに近づける補正制御を全気筒について停止させる構成とすることができる。
また、点火時期・燃料噴射量・シリンダ吸入空気量の補正に応じて発生トルク（角速度）が変化しない気筒が発生した場合に、当該気筒での発生トルクを目標トルクに設定し、補正に応じて発生トルク（角速度）が変化する他の気筒の発生トルクを、前記目標トルクに近づけるようにすることができる。
【００３１】
更に、補正に応じて発生トルク（角速度）が変化しない気筒が複数発生した場合には、それら気筒での発生トルクの平均値を目標トルクとしたり、全体のトルクバランスを確保できる目標トルクを設定したりすることができる。
例えば、発生トルクが変化しない気筒が４気筒中３気筒であり、該３気筒のうち２気筒の発生トルクが高く、残りの１気筒の発生トルクが低い場合には、点火順にも影響されるが、発生トルクが補正に応じて変化する気筒の目標を、前記低い発生トルクに合わせることで、全体のトルクバランスを確保して回転変動を小さく抑えることができる場合があり得る。
【００３２】
また、補正に応じて発生トルクが変化しない気筒での発生トルクが、極端に低い場合には、この発生トルクが低い気筒に合わせて目標トルクを設定することを禁止し、他の気筒の発生トルクに基づいて目標トルクを設定することができる。
前記ステップＳ１００６に進む前に、各気筒の点火時期がＭＢＴに制御され、気筒間での実際の点火時期のずれが直され、その分だけ気筒間における発生トルクの差が小さくなっているので、ステップＳ１００６の処理に要求される補正代を小さくでき、運転性を悪化させない範囲で、燃料噴射量，吸入空気量，点火時期を補正することで、気筒間における発生トルクの差を充分に小さくできる。
【００３３】
ステップＳ１００６の処理によって、各気筒の発生トルクが目標トルク付近に一致するようになると、ステップＳ１００７へ進み、エンジン１０１における目標アイドル回転速度を低下させる設定を行う（アイドル回転低下手段）。
前記目標アイドル回転速度の低下は、目標アイドル回転速度を、標準値よりも一定値（例えば１００rpm）だけ低い値に切り換える処理であっても良いし、アイドル運転状態になったときに、目標アイドル回転速度を標準値から微小値（例えば２５〜５０rpm）ずつ低下させていき、エンジン１０１の回転変動（単位時間当たりの変化量）が許容値を超えるようになる直前での目標アイドル回転速度を最終的な目標に設定することができる。
【００３４】
前記目標アイドル回転速度に基づくアイドル回転速度制御は、実際のアイドル回転速度が前記目標アイドル回転速度に近づくように、エンジン１０１の吸入空気量をフィードバック制御することで行われる。
ここで、気筒間での発生トルクの差が大きい状態でアイドル回転速度を低下させると、回転変動が大きくなって運転者に違和感を与えることになってしまうが、気筒間での発生トルクの差が充分に小さい状態であれば、アイドル回転速度を低下させても安定した回転が得られ、運転者に違和感を与えることがなく、また、アイドル回転速度を低下させることで、燃費性能の向上を図れる。
【００３５】
図４のフローチャートは、前記ステップＳ１００７での処理として、目標アイドル回転速度を徐々に低下させる処理を詳細に示すものであり、エンジン１０１のアイドル運転状態（アイドル回転速度制御の実行条件成立時）に実行される。
まず、ステップＳ８００１では、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧを前回までの値よりも予め設定されたステップ幅Ａ（例えば２５〜５０rpm）だけ低下させる。
【００３６】
尚、前記目標アイドル回転速度ＮＥＴＧの初期値は、気筒間での発生トルクのばらつきがある程度発生しても、運転者に違和感を与える回転変動を発生させることのない高めの回転速度に設定されており、気筒間での発生トルクの差が抑制された状態では、大きな回転変動を発生させることがない範囲で更に低下させることができる余裕代を備える。
また、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧを低下させる毎に、前記ステップ幅Ａを、より小さい値に変更することができる。
【００３７】
次のステップＳ８００２では、前記ステップ幅Ａだけ低下させた目標アイドル回転速度ＮＥＴＧに実際のエンジン回転速度が収束すると予測される時間Ｔ（図５参照）だけ待機させる。
前記ステップ幅Ａが大きいほど収束時間が長くなるので、前記待機時間Ｔは、前記ステップ幅Ａが大きいほどより長い時間に設定する。
【００３８】
ステップＳ８００３では、エンジン回転速度ＮＥの変動（単位時間当たりの変化量の絶対値）が許容値Ｂよりも大きいか否かを判断する。
前記許容値Ｂは、運転者に違和感を与える回転変動量の最小値に基づき設定され、該許容値Ｂ以下の回転変動であれば、運転者に違和感を与えることがないように予め適合されている。
【００３９】
エンジン回転速度ＮＥの変動が許容値Ｂ以下であって、エンジン回転速度ＮＥが安定している場合には、ステップＳ８００１に戻って目標アイドル回転速度ＮＥＴＧを更にステップ幅Ａだけ低下させるようにし、エンジン回転速度ＮＥの変動が許容値Ｂ以下であると判断されている間は、目標アイドル回転速度ＮＥＴＧをステップ幅Ａだけ低下させる処理を繰り返す。
【００４０】
そして、エンジン回転速度ＮＥの変動が許容値Ｂを超えていると判断されるようになると、ステップＳ８００４へ進み、ステップ幅Ａずつ低下させてきた目標アイドル回転速度ＮＥＴＧの前回値、即ち、エンジン回転速度ＮＥの変動が許容値Ｂ以下であると判断された目標アイドル回転速度ＮＥＴＧのうちで最も低い回転速度を、最終的な目標アイドル回転速度ＮＥＴＧに設定する。
【００４１】
尚、気筒間の発生トルクの差は、低回転域で大きな回転変動を招くことになるため、図３のフローチャートに示す処理（気筒間の発生トルクを略揃える処理）を、エンジン１０１のアイドル運転状態であるときに限定して行わせることができる。
また、気筒間での発生トルクの差を小さくする処理を、非アイドル時にも行わせる場合には、トルク変動による車両への影響を抑えるために、エンジン１０１の定常運転状態であるときに、気筒間での発生トルクの差を小さくする処理（燃料噴射量，吸入空気量，点火時期の補正制御）を行うことが好ましい。
【００４２】
また、各気筒の発生トルクが目標トルクに一致した時点での燃料噴射量，吸入空気量，点火時期の補正量を記憶しておき、前回までの補正量で補正した燃料噴射量，吸入空気量，点火時期での運転で、発生トルクに差が生じた場合に、記憶されている補正量を更新させることができる。
更に、エンジン１０１の始動から停止までの１トリップ間に、気筒間の発生トルクの差を小さくする処理を１回だけ行わせ、気筒間での発生トルクの差が一旦小さくなった後は、そのときの燃料噴射量，吸入空気量，点火時期の補正量をそのまま継続して用いるようにすることができる。
【００４３】
また、気筒間の発生トルクを揃えて目標アイドル回転速度を低下させる制御は、エアコン負荷の投入等に伴うアイドル回転速度の増大要求時には、その実行をキャンセルすることが、アイドル運転の安定性を確保するために好ましい。
また、目標アイドル回転速度毎に、各気筒の発生トルクを揃えるための点火時期・燃料噴射量・シリンダ吸入空気量の補正量を学習し、該学習結果を次回以降のアイドル運転で反映させることができる。
【００４４】
更に、エアコンなどの外部負荷が変化する場合、点火時期・燃料噴射量・シリンダ吸入空気量を変化させても発生トルクが変化しない場合、燃料噴射弁１０３、点火プラグ１０７、イグニッションコイル１１５、スロットルバルブ１０４などの発生トルクの制御に関わる部品が故障している場合、触媒昇温のための点火時期補正などの他の制御で点火時期を補正している場合には、各気筒の発生トルクを揃える制御を行わないことが好ましい。
【００４５】
図６のフローチャートは、前記気筒毎の発生トルクの調整制御の第２実施形態を示す。
前記第１実施形態では、各気筒の点火時期をＭＢＴに制御し、ＭＢＴでの気筒間の発生トルクの差を減少させる構成としたが、第２実施形態では、ＭＢＴから遅角補正した点火時期としたときの気筒間の発生トルクの差を減少させることを特徴とする。
図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２００４以外の各ステップは、図３のフローチャートのステップＳ１００４以外の各ステップと同様な処理を行うので、詳細な説明は省略する。
【００４６】
ステップＳ２００１〜ステップＳ２００３で、各気筒の点火時期をＭＢＴに調整すると、ステップＳ２００４では、気筒毎に、ＭＢＴから遅角補正値を減算して求めた、ＭＢＴよりも遅角側の点火時期（基準点火時期）で点火を行わせるようにする（基準点火時期設定手段）。
前記遅角補正値は、固定値であっても良いし、エンジン負荷・エンジン回転速度・エンジン温度（冷却水温度）などのエンジン運転条件に応じて可変に設定することができる。
【００４７】
具体的には、図７に示すように、エンジン１０１の運転領域を、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて、低回転・低負荷領域，中回転・中負荷領域，高回転・高負荷領域の３領域に区分し、低回転・低負荷領域では、エンジン１０１の回転安定性を確保すべく前記遅角補正値を最も大きく設定し、高回転・高負荷領域では、ノックの発生を回避すべく、前記遅角補正値を低回転・低負荷領域に次いで大きな値に設定し、更に、中回転・中負荷領域では、エンジン回転が比較的安定し、また、ノックが発生し難い領域であることから、前記遅角補正値を最も小さい値に設定し、ＭＢＴに最も近い点火時期を設定させる。
【００４８】
また、エンジン温度（冷却水温度ＴＷ）の条件に対しては、図８に示すように、エンジン温度（水温）が低いほど、遅角補正値をより大きな値に設定する。
これは、冷機時に点火時期を遅らせることによって排気温度を上昇させれば、これによって、触媒コンバータ１１４を早期に活性化（昇温）できるためであり、エンジン温度（冷却水温度）が低い条件とは、換言すれば、触媒コンバータ１１４の温度が低いときである。
【００４９】
尚、エンジンの運転条件に応じた前記遅角補正値の可変設定は、エンジン負荷・エンジン回転速度・エンジン温度（冷却水温度）のうちの１つ又は複数に基づいて行わせることができ、また、前記エンジン温度（冷却水温度）は、前述のように、エンジン始動後の経過時間に相関するから、エンジン始動からの経過時間に応じて遅角補正値を設定させることができる。
【００５０】
ステップＳ２００５では、前記ＭＢＴを遅角補正した点火時期（基準点火時期）で燃焼させた場合における各気筒での発生トルクを求め、更に、各気筒での発生トルクの平均値を目標トルク（目標角速度）に設定する。
ステップＳ２００６，ステップＳ２００７では、前記目標トルクに各気筒の発生トルクを近づけるべく、各気筒の点火時期、燃料噴射量、シリンダ吸入空気量を個別に補正設定し、各気筒の発生トルクが前記目標トルクに略揃ってから、目標アイドル回転速度を低下させる処理を行う。
【００５１】
上記のように、ＭＢＴを遅角補正した点火時期で燃焼させたときの各気筒の発生トルクから目標トルクを設定するので、各気筒の発生トルクを目標トルクに揃えるための点火時期の進角方向への補正代を確保することができる。
従って、エンジン回転の安定性の低下やノックの発生を回避しつつ、気筒毎の発生トルクを略一致させることができ、また、触媒の早期活性化を図りつつ、気筒毎の発生トルクを略一致させることが可能となる。
【００５２】
図９のフローチャートは、前記気筒毎の発生トルクの調整制御の第３実施形態を示す。
第３実施形態では、各気筒の点火時期をＭＢＴに設定した定常運転状態での同一気筒での燃焼毎の発生トルクの変化量、又は、各気筒の点火時期をＭＢＴに設定した状態での気筒間における発生トルクの差が、許容値を超えるか否かに基づいて、エンジン１０１の正常・異常を判定することを特徴とする。
【００５３】
図９のフローチャートにおいて、ステップＳ３００１〜ステップＳ３００４では、前記図３のフローチャートのステップＳ１００１〜ステップＳ１００４と同様にして、各気筒の点火時期をＭＢＴに調整する。
そして、ステップＳ３００５では、点火時期をＭＢＴとした定常運転状態での同一気筒での燃焼毎の発生トルクの変化量の絶対値が許容変化量を超えているか否かを判別する。
【００５４】
ここで、１気筒でも、燃焼毎の発生トルクの変化が許容レベルを超えている気筒がある場合には、ステップＳ３００７へ進み、エンジン１０１の異常を判定する。
また、同一気筒での燃焼毎の発生トルクの変化量の絶対値が許容値以下であって、各気筒での発生トルクが安定している場合には、ステップＳ３００６へ進み、気筒間における発生トルクの差の絶対値が許容偏差を越えているか否かを判別する。
【００５５】
前記気筒間における発生トルクの差は、各気筒の中で最も高い発生トルクと最も低い発生トルクとの差の絶対値として求めることができる他、発生トルクの平均値に対する各気筒の発生トルクの差の絶対値として求めることができる。
ステップＳ３００６で、気筒間における発生トルクの差の絶対値が許容偏差を越えていると判断された場合には、ステップＳ３００７へ進み、エンジン１０１の異常を判定する。
【００５６】
前記ステップＳ３００７でエンジン１０１の異常を判定した場合には、例えば、車両の運転席付近などに設けられる表示装置・警告装置（警告ランプやブザーなど）によって、運転者に対してエンジン異常の発生を警告する。
尚、前記許容変化量・許容偏差は、運転者が感じるトルク変動（回転変動）の許容限界などに対応して設定される値であり、予め実験やシミュレーションなどに基づいて設定される。
【００５７】
一方、ステップＳ３００６で、気筒間における発生トルクの差の絶対値が許容偏差以下であると判断された場合には、ステップＳ３００８へ進み、エンジン１０１の正常を判定する。
点火時期をＭＢＴに設定している状態で、同一気筒の発生トルクが大きく変動したり、気筒間での発生トルクの差が大きかったりする場合には、燃料噴射量やシリンダ吸入空気量の各気筒又は気筒間でのばらつきが許容レベルを超えているものと推定されるので、エンジン１０１の異常を判定して、異常状態のまま継続して運転されることを回避する。
【００５８】
一方、ステップＳ３００８でエンジン１０１が正常であると判定された場合には、同一気筒での発生トルクが安定していて、かつ、気筒間での発生トルクの差が小さいので、点火時期・燃料噴射量・シリンダ吸入空気量の補正によって各気筒での発生トルクを略同等に揃えることができるものと推察される。
そこで、ステップＳ３００８でエンジン１０１が正常であると判定された場合には、ステップＳ３００９〜ステップＳ３０１１へ進み、ＭＢＴでの発生トルクの平均値を目標トルクとし、該目標トルクに各気筒の発生トルクを近づけるべく、各気筒の点火時期・燃料噴射量・シリンダ吸入空気量を補正設定し、各気筒での発生トルクが目標トルク付近に収束してから、目標アイドル回転速度を低下させる。
【００５９】
また、ステップＳ３００７でエンジン１０１の異常を判定した場合には、同一気筒の発生トルクが大きく変動したり、気筒間での発生トルクの差が大きかったりすることで、各気筒での発生トルクを目標トルク付近に安定的に収束させることができなかったり、目標トルクに近づけるためには、点火時期・燃料噴射量・シリンダ吸入空気量を大きく補正する必要が生じることになる。
【００６０】
そこで、ステップＳ３００７でエンジン１０１の異常を判定した場合には、各気筒の発生トルクを目標に近づける制御、及び、目標アイドル回転速度を低下させる制御を行わず、過剰な補正や収束しない繰り返しの補正によって、エンジンの運転性をかえって悪化させてしまうことがないようにする。
尚、上記第２実施形態のように、ＭＢＴを遅角補正して基準点火時期を設定し、該遅角補正された基準点火時期での発生トルクのばらつきから、エンジン１０１の異常を診断させることができる。
【００６１】
また、各気筒の発生トルクを目標トルクに近づける制御を行っても、目標トルクに充分に近づけることができない場合、或いは、気筒間における発生トルクの差が充分に小さくならない場合に、エンジン１０１の異常を判定させることができ、係る構成とした第４実施形態を、図１０のフローチャートに従って説明する。
図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ４００１〜４００６では、前記図３のフローチャートにおけるステップＳ１００１〜ステップＳ１００６と同様に、各気筒の点火時期をＭＢＴに制御し、ＭＢＴでの各気筒の発生トルクから目標トルクを設定し、該目標トルクに各気筒の発生トルクを揃えるべく、気筒別に点火時期・燃料噴射量・シリンダ吸入空気量を補正設定する。
【００６２】
ステップＳ４００７では、目標トルクに各気筒の発生トルクを揃えるための補正制御を行った結果、各気筒の発生トルクがそれぞれ目標トルクに近づき、気筒間における発生トルクの差の絶対値が許容差以下になっているか否かを判別する。
尚、前記ステップＳ４００７における発生トルクの補正結果の検証は、例えば、目標トルクと実際の発生トルクとの偏差の今回値と前回値との差が殆ど変化しなくなった時点で、補正制御の収束を判定し、全気筒の補正制御について収束判定した時点で、各気筒の発生トルクが目標トルクを含む所定範囲内になっているか否かを判断する。
【００６３】
各気筒の発生トルクが目標トルクを含む所定範囲内になっていて、各気筒の発生トルクが目標トルク付近に揃っている場合には、ステップＳ４００８へ進み、エンジン１０１が正常であると判定し、次のステップＳ４００９では、目標アイドル回転速度を低下させる処理を実行する。
一方、発生トルクを目標トルクに充分に近づけることができなかった気筒が少なくとも１気筒有り、気筒間における発生トルクの差の絶対値が許容差を越えている場合には、例えば、燃料噴射弁１０３の詰まり・吸気バルブ１０５の汚れなどによって、一部気筒において発生トルクの可変範囲が制限されているものと推定し、ステップＳ４０１０へ進んで、エンジン１０１の異常を判定する。
【００６４】
エンジン１０１の異常を判定した場合には、気筒間における発生トルクの差が充分に小さくなっていないから、ステップＳ４００９の目標アイドル回転速度を低下させる処理を迂回して進み、目標アイドル回転速度を高いままに保持させる。
従って、気筒間における発生トルクの差が大きい状態で、目標アイドル回転速度を低下させてしまうことが回避され、大きな回転変動の発生を未然に防止できる。
【００６５】
尚、上記第４実施形態のステップＳ４００４において、第２実施形態と同様に、ＭＢＴを遅角補正した点火時期を設定させることができる。
図１１のフローチャートは、気筒毎の発生トルクの調整制御の第５実施形態を示す。
第５実施形態は、各気筒の発生トルクを１つの目標トルクに揃える処理を行い、その後目標アイドル回転速度を低下させると、低下させた目標アイドル回転速度でのアイドル運転状態で、再度ＭＢＴに制御し、ＭＢＴ（又はＭＢＴを遅角補正した点火時期）での発生トルクから設定した目標トルクに、各気筒の発生トルクを揃える処理を行う。
【００６６】
図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ５００１〜ステップＳ５００７では、図３のフローチャートにおけるステップＳ１００１〜ステップＳ１００７と同様に、各気筒の点火時期を個別にＭＢＴに調整し、ＭＢＴ（又はＭＢＴを遅角補正した点火時期）での発生トルクから目標トルクを設定し、該目標トルクに各気筒の発生トルクを揃える補正を行い、補正後に目標アイドル回転速度を低下させる処理を行う。
【００６７】
そして、ステップＳ５００７で目標アイドル回転速度を低下させる処理を行うと、ステップＳ５００８では、低下させた目標アイドル回転速度でのアイドル運転状態で、各気筒の点火時期をＭＢＴに調整し、ＭＢＴ（又はＭＢＴを遅角補正した点火時期）での発生トルクから目標トルクを設定し、該目標トルクに各気筒の発生トルクを揃える補正を、再度行わせる。
【００６８】
上記のようにして、各気筒の発生トルクを揃えたことに基づいて、目標アイドル回転速度を低下させ、低下させた回転速度でのアイドル運転状態で、再度気筒間の発生トルクを一定に揃えるように補正すれば、低下させたエンジン回転速度でのアイドル運転で許容レベルを超える回転変動が発生することをより確実に防止できる。
尚、目標アイドル回転速度を低下させた後の２度目の補正制御においては、ＭＢＴに調整する場合の点火時期の進・遅角変化範囲を１度目よりも狭く限定することが好ましい。
【００６９】
また、気筒間の発生トルク調整と、目標アイドル回転速度の変更とを繰り返す構成とすることができ、その場合、繰り返し回数が増える毎に、目標アイドル回転速度の低下幅をより狭く変更することが好ましい。
上記各実施形態は、各気筒の発生トルクを一定に揃えるようにしたが、複数バンクを備えるＶ型や水平対向エンジンにおいて、バンク単位でＭＢＴに調整し、そのときの各バンクの発生トルクの差を小さくするように、点火時期・燃料噴射量・吸入空気量をバンク単位で補正する構成とすることができる。
【００７０】
更に、上記第１〜第５実施形態に示した特徴的処理を適宜組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態におけるエンジンのシステム図。
【図２】図１のエンジンにおける燃料噴射弁・スロットルバルブの配置を示す図。
【図３】本発明に係る気筒毎の発生トルクの調整制御の第１実施形態を示すフローチャート。
【図４】前記第１実施形態における目標アイドル回転速度の低下制御を示すフローチャート。
【図５】前記第１実施形態において回転変動を判別するタイミングを示すタイムチャート。
【図６】本発明に係る気筒毎の発生トルクの調整制御の第２実施形態を示すフローチャート。
【図７】前記第２実施形態におけるエンジン負荷・エンジン回転速度とＭＢＴの遅角補正値との相関を示す線図。
【図８】前記第２実施形態におけるエンジン温度（水温）と遅角補正値との相関を示す線図。
【図９】本発明に係る気筒毎の発生トルクの調整制御の第３実施形態を示すフローチャート。
【図１０】本発明に係る気筒毎の発生トルクの調整制御の第４実施形態を示すフローチャート。
【図１１】本発明に係る気筒毎の発生トルクの調整制御の第５実施形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７２】
１０１…エンジン、１０３…燃料噴射弁、１０４…スロットルバルブ、１０７…点火プラグ、１１５…イグニッションコイル、２０１…電子コントロールユニット（ＥＣＵ）、２０３…エアフローセンサ、２０４…水温センサ、２０６…クランクシャフトポジションセンサ、２０７…カムシャフトポジションセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010001745.tif 000009
【図８】
2010001745.tif 000010
【図９】
2010001745.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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