(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関、前記内燃機関の空燃比を排気ガス中の酸素濃度によりフィードバック制御して理論空燃比に維持するフィードバック補正手段、前記内燃機関の状態に応じて空燃比を補正する空燃比補正係数設定手段、前記内燃機関の始動直後において前記空燃比補正係数設定手段により増量された燃料噴射量を所定の燃焼サイクル毎に減量する気筒共通燃料噴射量補正手段、点火直後のイオン電流から各気筒の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段、前記内燃機関の気筒間における燃焼状態の差が小さくなるように前記内燃機関の各気筒の燃料噴射量を補正する気筒別燃料噴射量補正手段
、前記気筒共通燃料噴射量補正手段と前記気筒別燃料噴射量補正手段とにより補正された前記内燃機関の気筒毎の燃料噴射量を各気筒に噴射させる燃料噴射手段を備え、通常の運転状態においては前記フィードバック補正手段により空燃比を理論空燃比に維持するように空燃比制御を行い、前記内燃機関の始動直後においては前記空燃比補正係数設定手段により増量された燃料噴射量を前記気筒共通燃料噴射量補正手段が所定の燃焼サイクル毎に所定の比率で低減させると共に、この所定の比率が前記燃焼状態検出手段の検出する各気筒の燃焼状態の差に応じて前記気筒別燃料噴射量補正手段により気筒毎に補正されることを特徴とする内燃機関の燃料制御方式。
【請求項２】
前記気筒別燃料噴射量補正手段は、前記内燃機関の少なくとも２つ以上の気筒の各燃焼状態から各気筒の燃焼状態量を算出する燃焼状態量算出手段と、前記燃焼状態量算出手段で算出された現サイクルにおける燃焼状態量及び現サイクル前における燃焼状態量から前記気筒の変動量を算出する燃焼変動量算出手段とを備え、前記燃焼変動量算出手段で算出された前記各気筒の変動量の差が小さくなるように前記各気筒の燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料制御方式。
【請求項３】
前記気筒別燃料噴射量補正手段は、各気筒の変動量の平均値からの偏差が大きい気筒の燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の燃料制御方式。
【請求項４】
前記気筒別燃料噴射量補正手段は、前記内燃機関の少なくとも２つ以上の気筒の各燃焼状態から各気筒の燃焼状態量を算出する燃焼状態量算出手段と、前記燃焼状態量算出手段で算出された現サイクルにおける燃焼状態量及び現サイクル前における燃焼状態量から燃焼状態の変動量を算出する燃焼変動量算出手段とを備えており、前記燃焼変動量算出手段で算出された前記各気筒の変動量に応じて前記各気筒の燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料制御装置。
【請求項５】
前記気筒別燃料噴射量補正手段は、各気筒の変動量の平均値と各気筒毎の変動量との比を気筒間偏差として算出し、この気筒間偏差が小さくなるように前記各気筒の燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の内燃機関の燃料制御方式。
【請求項６】
前記燃焼状態量算出手段は、前記内燃機関の少なくとも２つ以上の気筒にイオン電流を流してそのイオン電流を検知し、このイオン電流から前記気筒の燃焼状態量を算出することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料制御方式。
【請求項７】
前記燃焼状態量は、イオン電流積分値または主燃焼期間であることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の燃料制御方式。
【請求項８】
前記主燃焼期間は、前記イオン電流検知手段において検知されたイオン電流が所定値以上の期間であることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の燃料制御方式。
【請求項９】
前記燃焼変動量算出手段は、前記燃焼状態量算出手段で算出された現在のサイクルにおける第１の燃焼状態量及び前記現在のサイクル前のサイクルにおいて算出された第２の燃焼状態量の差分絶対値と第１及び第２の燃焼状態量の平均値との比から変動状態を算出し、この変動状態を所定サイクル数だけ積分することにより変動量を算出することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項記載の内燃機関の燃料制御方式。
【請求項１０】
前記燃焼変動量算出手段は、前記燃焼状態量算出手段で算出された現在のサイクルにおける燃焼状態量と前記現在のサイクル前の所定サイクルの移動平均値の偏差を算出することにより変動量を算出することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項記載の内燃機関の燃料制御方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の各気筒の気筒別燃焼状態を判定する方式、そして、エンジン始動後に気筒別の燃焼変動を抑制しつつ燃料噴射量を最適化し、エンジン排出ガス中の未燃焼成分を低減する燃料制御方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃料噴射式の多気筒エンジンでは、燃料噴射弁の噴射特性の差や、各気筒への吸入空気配分の違い等を原因とする、燃焼状態の差が存在する。
特にエンジンの冷間始動時においては、燃料の気化特性の悪化を補償するために燃料噴射量をエンジン冷却水温度等に応じて増量している。この始動時の噴射量増量は、エンジンの始動性能を確保するために、最も燃料配分の悪い気筒を基準に全気筒一定噴射量に設定されている。
【０００３】
そのために、エンジンの始動時に過剰な燃料を供給された気筒からは、多量の未燃焼燃料が排出され、大気を汚染するという問題がある。
このような問題を解決するためには、噴射燃料配分を気筒毎に制御し各気筒に最適燃料噴射量を供給し、各気筒の燃焼状態を均一化し、かつ、冷却水温度などに応じて設定された燃料噴射量を燃焼状態が悪化しない範囲で低減する必要がある。
【０００４】
燃料を適正に配分し検出するためには各気筒の燃焼状態を直接測定する手段が必要であり、その手段として、イオン電流を用いた方法が、特開平７ー２９３３０６号公報に開示されている。
【０００５】
この気筒別燃焼制御方法は、各気筒のイオン電流出力最大値と積分値の基準値からの比較結果に基づいて気筒別に燃料を制御し各気筒の燃料噴射量を低減する方法を示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の気筒別燃焼制御方法においては、各気筒間の燃焼状態の差を低減させるようにすることにより、各気筒毎に燃料噴射量の制御を行っている。そのため、各気筒間の燃焼状態の差が原因となるエンジンの振動の抑制をすることは可能であるが、この制御によっては必ずしも全気筒の燃料噴射量を減少させることにはなっておらず、最適な制御がなされていなかった。
【０００７】
また、上記のような従来の気筒別燃焼制御方法においては、各気筒間の現サイクルにおける燃焼状態から求めたイオン電流の最大値や積分値に基づいて判定を行っている。しかし、各気筒の燃焼状態にはサイクル毎にばらつきが生じるので、現サイクルにおける燃焼状態からのみではこのばらつきのために正確な値を得ることができず、正しい判定をすることができなかった。
【０００８】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、全体の気筒の燃料噴射量を補正し、各気筒毎に対しても燃料噴射量を補正することにより、気筒間燃焼変動を抑制しつつ平均的に燃料噴射量を減少し、排出ガス排出量を低減する燃料制御方式を提供すること、そして、現サイクル前の燃焼状態をも考慮することによりサイクル毎に燃焼状態にばらつきが生じる場合においても正確に燃焼状態を得ることができる燃料制御方式を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる内燃機関の燃料制御方式は、複数の気筒を有する内燃機関と、内燃機関の空燃比を排気ガス中の酸素濃度によりフィードバック制御して理論空燃比に維持するフィードバック補正手段と、内燃機関の状態に応じて空燃比を補正する空燃比補正係数設定手段と、内燃機関の始動直後において空燃比補正係数設定手段により増量された燃料噴射量を所定の燃焼サイクル毎に減量する気筒共通燃料噴射量補正手段と、点火直後のイオン電流から各気筒の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、内燃機関の気筒間における燃焼状態の差が小さくなるように内燃機関の各気筒の燃料噴射量を補正する気筒別燃料噴射量補正手段と、気筒共通燃料噴射量補正手段と気筒別燃料噴射量補正手段とにより補正された内燃機関の気筒毎の燃料噴射量を各気筒に噴射させる燃料噴射手段とを備え、通常の運転状態においてはフィードバック補正手段により空燃比を理論空燃比に維持するように空燃比制御を行い、内燃機関の始動直後においては空燃比補正係数設定手段により増量された燃料噴射量を気筒共通燃料噴射量補正手段が所定の燃焼サイクル毎に所定の比率で低減させると共に、この所定の比率が燃焼状態検出手段の検出する各気筒の燃焼状態の差に応じて気筒別燃料噴射量補正手段により気筒毎に補正されるようにしたものである。
【００１０】
また、気筒別燃料噴射量補正手段は、内燃機関の少なくとも２つ以上の気筒の各燃焼状態から各気筒の燃焼状態量を算出する燃焼状態量算出手段と、燃焼状態量算出手段で算出された現サイクルにおける燃焼状態量及び現サイクル前における燃焼状態量から気筒の変動量を算出する燃焼変動量算出手段とを備えており、燃焼変動量算出手段で算出された各気筒の変動量の差が小さくなるように各気筒の燃料噴射量を補正するようにしたものである。
【００１１】
また、気筒別燃料噴射量補正手段は、各気筒の変動量の平均値からの偏差が大きい気筒の燃料噴射量を補正するようにしたものである。
さらに、気筒別燃料噴射量補正手段は、内燃機関の少なくとも２つ以上の気筒の各燃焼状態から各気筒の燃焼状態量を算出する燃焼状態量算出手段と、燃焼状態量算出手段で算出された現サイクルにおける燃焼状態量及び現サイクル前における燃焼状態量から燃焼状態の変動量を算出する燃焼変動量算出手段とを備えており、燃焼変動量算出手段で算出された各気筒の変動量に応じて各気筒の燃料噴射量を補正するようにしたものである。
【００１２】
また、気筒別燃料噴射量補正手段は、各気筒の変動量の平均値と各気筒毎の変動量との比を気筒間偏差として算出し、この気筒間偏差が小さくなるように各気筒の燃料噴射量を補正するようにしたものである。
さらに、燃焼状態量算出手段は、内燃機関の少なくとも２つ以上の気筒にイオン電流を流してそのイオン電流を検知し、このイオン電流から気筒の燃焼状態量を算出するようにしたものである。
【００１３】
また、燃焼状態量を、イオン電流積分値または主燃焼期間としたものである。
さらに、主燃焼期間を、イオン電流検知手段において検知されたイオン電流が所定値以上の期間としたものである。
【００１４】
また、燃焼変動量算出手段は、燃焼状態量算出手段で算出された現在のサイクルにおける第１の燃焼状態量及び前記現在のサイクル前のサイクルにおいて算出された第２の燃焼状態量の差分絶対値と第１及び第２の燃焼状態量の平均値との比から変動状態を算出し、この変動状態を所定サイクル数だけ積分することにより変動量を算出するようにしたものである。
【００１５】
さらに、燃焼変動量算出手段は、燃焼状態量算出手段で算出された現在のサイクルにおける燃焼状態量と現在のサイクル前の所定サイクルの移動平均値の偏差を算出することにより変動量を算出するようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態１のエンジンの燃料制御装置の構成を示す図である。１は点火コイル、２は点火コイル１の一次コイル側に接続されエミッタ接地されているパワートランジスタ、３は点火コイル１の二次コイル側に接続された点火プラグ、４は点火コイル１と点火プラグ３の間に挿入された逆流防止用のダイオードである。なお、ここでは一つの気筒に対する点火部（ここで、点火部は点火コイル１、パワートランジスタ２、点火プラグ３、ダイオード４からなる部を呼ぶ）を代表的に表しているが、このような点火部は各気筒毎に設けられているものとする。
【００１７】
５は点火プラグ３の一端に接続された逆流防止用ダイオード、６はイオン電流Ｉを電圧値に変換する負荷抵抗器、７は負荷抵抗器６に接続された直流電源、８はイオン電流信号をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータである。
【００１８】
９はイオン電流信号をエンジンのクランク軸に設置されたクランク角度センサ（図示せず）から出力されるクランク角度信号と気筒識別信号に基づいて演算処理をおこない燃焼状態信号を出力するイオン電流処理器、１０はイオン電流処理器９から燃焼サイクル毎に出力される気筒別の燃焼状態信号から燃焼変動状態を演算処理して出力する燃焼変動処理器、１１は全気筒の燃焼変動状態から各気筒に対する燃料の補正係数を算出する燃料噴射量補正器である。１２はエンジン制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）であり、気筒別の燃料噴射、燃料噴射量低減そして点火時期制御などを行う。
【００１９】
次に、各気筒に対する燃料制御をするための気筒別補正係数の算出方法について説明する。
まず、点火コイル３の放電直後にイオン電流Ｉを流し、この点火プラグ３に流れるイオン電流Ｉを検出する。そして、この検出されたイオン電流Ｉを負荷抵抗器６によって電圧値に変換し、電圧値に変換されたイオン電流信号ＥをＡ／Ｄコンバータ８を介してディジタル信号に変換してイオン電流処理機９に出力する。
【００２０】
イオン電流処理機９は、このイオン電流信号をクランク角度センサ（図示せず）から出力されるクランク角度信号及び気筒識別信号に基づいて演算処理をおこない燃焼状態信号を燃焼変動処理機１０に出力する。
燃焼変動処理機１０は、イオン電流処理器９から燃焼サイクル毎に出力される気筒別の燃焼状態信号と現サイクル前の気筒別の燃焼状態信号から各気筒の燃焼変動状態を演算処理して燃料噴射量補正器１１に出力する。そして、燃料噴射量補正器１１は燃焼変動処理機１０で演算処理された全気筒の燃焼変動状態から各気筒に対する燃料の補正係数を算出し、ＥＣＵ１２に出力する。
【００２１】
図２は図１に示したＥＣＵ１２での燃料噴射制御のシステムブロック図である。図において、２０はエンジンに燃料を供給するインジェクタ、２１はエンジンに供給する吸入空気量を検出するエアフローセンサ、２２はクランク角センサ、２３は排気ガス中の酸素濃度を測定するＯ2 センサ、２４はエンジンの冷却水温を検出する水温センサ、２５はエンジンに供給する吸入空気の温度を検知する吸気温センサ、２６はサージタンク内の圧力を検出する大気圧センサ、２７はバッテリセンサ、２８はスロットルバルブの開閉状態を検出するスロットルセンサである。
【００２２】
３５はインジェクタ２０を駆動するための基本駆動時間ＴＢを決定する基本駆動時間決定手段、３６はエンジン回転数とエンジン負荷とに応じた第一空燃比補正係数ＫAF1 を設定する空燃比補正係数設定手段、３７はＯ2 センサフィードバックモード（以下で説明する）時に空燃比を理論空燃比付近に制御するための空燃比補正係数ＫAF2 を設定するＯ2 センサフィードバック補正手段、３８は空燃比補正係数ＫAF2 を設定するためのフィードバック定数を補正するフィードバック定数補正手段、３９は空燃比補正係数設定手段３６とＯ2 センサフィードバック補正手段３７と相互に連動して切り替えるスイッチング手段である。
【００２３】
４０は水温センサ２４によって検出されるエンジン冷却水温に応じて補正係数ＫWTを設定する冷却水温補正手段、４１は吸気温センサ２５によって計測される吸入空気温度に応じて補正係数ＫATを設定する吸気温補正手段、４２は大気圧センサ２６によって計測される大気圧に応じて補正係数ＫAPを設定する大気圧補正手段、４３はスロットルセンサ２８によって検出された値に基づいてアクセルペダルの挙動に応じて加速増量用の補正係数ＫACを設定する加速増量補正手段、４４はバッテリセンサ２７によって測定されるバッテリ電圧に応じて駆動時間を補正するためのデッドタイムＴＤを設定するデッドタイム補正手段である。
【００２４】
４５は始動直後に燃料噴射量の低減を実現するための気筒共通補正係数Ｋmeanを設定する燃料低減補正手段、４６は各気筒の燃焼状態に応じて気筒別に気筒別補正係数Ｋind ｉ（ｉ＝１、・・・、６）を設定する気筒別補正手段である。
【００２５】
次に、本実施の形態の燃料噴射制御方法を説明する。
ＥＣＵ１２では、まず、基本駆動時間決定手段３５において、エアフローセンサ２１から検出される吸入空気量Ｑ信号とクランク角センサ２２から検出されるエンジン回転数Ｎｅ信号とによりエンジン一回転あたりの吸入空気量Ｑ／Ｎｅを算出し、この吸入空気量に基づいて、インジェクタ２０を駆動する基本駆動時間ＴＢを決定する。
【００２６】
次に、空燃比補正係数設定手段３６で、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷（上記Ｑ／Ｎｅはエンジン負荷情報を有する）とに応じた第一空燃比補正係数ＫAF1 をマップから設定する。（このように、空燃比補正係数設定手段３６で第一空燃比補正係数ＫAF1 を設定している状態を空燃比補正モードと呼ぶ。）
【００２７】
そして、エンジン運転状態に応じて、スイッチング手段３９をＯ2 センサフィードバック補正手段３７側に切り換えることにより、空燃比補正モードからＯ2 センサフィードバックモード（以下で説明する）に切り換える。
Ｏ2 センサフィードバック補正手段３７では、Ｏ2 センサフィードバック時に空燃比を理論空燃比付近に制御するための空燃比補正係数ＫAF2 を設定する。この空燃比補正係数ＫAF2 の値はＯ2 センサ２３の検出値と所定の基準値（リッチ・リーン判定電圧）との比較結果に基づいて以下のようにして変更される。
【００２８】
ＫAF2 ＝１＋Ｉ±（Ｋp ／２）
【００２９】
ここでＫp は比例ゲイン、Ｉは積分係数であり、空燃比補正係数ＫAF2 の値はサンプリング時間毎に積分ゲインＫI （＝Ｋp ／２）を加算または減算することによって更新される。また、これら比例、積分ゲインはＯ2 センサ２３の情報に基づいて検出されるリッチ、リーン状態で異なる値をもつ。
【００３０】
さらに、この空燃比補正係数ＫAF2 は、フィードバック定数補正手段３８において、空燃比補正係数ＫAF2 の振幅の最大値または最小値の変化量に応じて変更補正される。（このように、Ｏ2 センサフィードバック補正手段３７で空燃比補正係数ＫAF2 を設定している状態をＯ2 センサフィードバックモードと呼ぶ。）以上のように、エンジンの運転状態に応じて、空燃比モードかＯ2 センサフィードバックモードのいずれかのモード状態になっている。
【００３１】
上記各モード状態での補正係数を設定した後、以下のように各諸条件に基づいて補正係数を設定する。
冷却水温補正手段４０では水温センサ２４によって検出されるエンジン冷却水温に応じて補正係数ＫWTを設定し、吸気温補正手段４１では吸気温センサ２５によって計測される吸入空気温度に応じて補正係数ＫATを設定する。
【００３２】
そして、大気圧補正手段４２では大気圧センサ２６によって計測される大気圧に応じて補正係数ＫAPを設定し、加速増量補正手段４３ではスロットルセンサ２８によって検出されるアクセルペダルの挙動に応じて加速増量用の補正係数ＫACを設定する。また、デッドタイム補正手段４４では、バッテリセンサ２７によって測定されるバッテリ電圧に応じて駆動時間を補正するためデッドタイムＴＤを設定する。
【００３３】
さらに、燃料低減補正手段４５は、始動直後に燃料噴射量の低減を実現するために全気筒の燃料噴射量を補正する気筒共通補正係数Ｋｍｅａｎを設定する。この気筒共通補正係数Ｋｍｅａｎは、各サイクル毎に全気筒に対する燃料噴射量が減少するように、各サイクル毎にこの気筒共通補正係数Ｋｍｅａｎの値を前サイクルの値より小さくなるようにする。従って、燃料低減補正手段４５は始動時または冷間時などに増量された全気筒の燃料噴射量を所定値まで、気筒共通補正係数Ｋｍｅａｎに基づき順次減少させる気筒共通燃料噴射量補正手段として機能するものである。
【００３４】
そして、気筒別補正手段４６で、図１に示したようにして求めた各気筒の燃焼変動量から各気筒の燃焼状態に応じて気筒別に気筒別補正係数Ｋind １〜Ｋind ６を設定する。
【００３５】
以上より、エンジン始動直後における各インジェクタ２０の駆動時間Ｔinj は、上記求めた補正係数から
【００３６】
【数１】
0003644654.tif 000002
【００３７】
となり、この駆動時間Ｔinj の間インジェクタ２０を駆動させる。
【００３８】
本実施の形態では、６気筒エンジンの燃料制御に関して説明しているので６つの気筒別補正係数を設定しているがこれは特に６つの気筒別補正係数に限定するものではなく、こよりも少ない気筒に対してのみ気筒別補正係数を求めてもよい。また、６気筒エンジンの燃料制御に限定するものではなく、他の多気筒エンジンの燃料制御に用いてもよいことは言うまでもない。
【００３９】
図３はエンジン始動後の気筒燃料噴射量制御のフローチャートを示す図である。このルーチンは各気筒の燃料噴射を行うためのクランク角割り込み毎に実行されるもので、図３はこの１サイクル分を示すものである。
【００４０】
ステップ１００は、本制御が実行される運転条件を特定する条件判別ルーチンであり、現在のモードが空燃比補正モードかＯ2 センサフィードバックモードかを判定する。この判定した結果がＯ2 センサフィードバックモードであればこの制御を終了させる。そして、この判定した結果が空燃比補正モードであればステップ１０１へ移る。
すなわち、本実施の形態ではエンジン始動後からＯ2 フィードバックに入るまでの間にこの制御が実施されることになる。
【００４１】
次に、ステップ１０１では、気筒共通補正係数Ｋmeanが各サイクル毎に減少するように気筒共通補正係数Ｋmeanの低減計算を行う。このとき、イオン電流による燃焼を示す測定値はサイクル毎に非常にばらついているので、例えば燃焼５サイクル毎に統計処理を行って気筒共通補正係数Ｋmeanを計算する。
【００４２】
また、燃焼変動の大きなエンジンや運転状態では気筒共通補正係数Ｋmeanの減少させる割合を小さくし、逆に燃焼変動が小さな状態では気筒共通補正係数Ｋmeanの減少させる割合を大きくする等、エンジンの状態や固体差で気筒共通補正係数Ｋmeanの減少させる割合を変える必要がある。
【００４３】
さらに、本実施の形態では、前サイクルの気筒共通補正係数Ｋmeanに１以下の数（図３に示した場合、０．９８の値）を乗ずることにより気筒共通補正係数Ｋmeanを計算しているが、これは特にこの計算方法に限定するものではなく、所定数を減ずることにより気筒共通補正係数Ｋmeanを計算してもよい。さらにまた、本実施の形態では、燃焼を５サイクル繰り返す毎に処理を行っているが、エンジンの状態や固体差でサイクル数を変更させてもよい。
【００４４】
ステップ１０２では図１で説明したように各気筒別に検出した燃焼状態から燃焼状態量を算出して、これらから燃焼変動を計算する。この時においても、イオン電流による燃焼を示す測定値のばらつきを考慮して、燃焼を５サイクル繰り返す毎にの統計処理を行って算出する。
ステップ１０３では、ステップ１０２において算出した５サイクル毎の各気筒別の燃焼変動量値から各気筒に対する気筒別補正係数Ｋind ｉ（ｉ＝１、・・・、６）を算出する。
【００４５】
次に、ステップ１０４では、気筒共通補正係数Ｋmeanの上下限の限界値を設定する。ここでは、気筒共通補正係数Ｋmeanが０．５から１．５の範囲を限界値としており、この限界値を越えたときには制御を停止する。
そして、ステップ１０５では、気筒別補正係数Ｋind ｉの上下限の限界値を設定する。ここでは、気筒別補正係数Ｋind ｉが０．５から１．５の範囲を限界値としており、この値を越えたときには制御を停止する。
このように、ステップ１０４及び１０５において補正係数の限界範囲を設定することにより、イオン電流の検出装置の故障などで測定値が大きくずれた場合でも補正値に限界値が設けられているので、エンジンの変動を最小限におさえこむことが可能になる。
【００４６】
ステップ１０６では、各気筒の気筒別補正係数Ｋind ｉに基づいて気筒間の燃料変動量値の差が小さくなるように気筒補正係数の値が最大の気筒を補正する。本実施の形態では気筒別の補正係数が最大である気筒のみに補正をかけているが、最大、最小気筒または全気筒に補正をかけてもよい。
【００４７】
本実施の形態では、気筒共通補正係数Ｋmeanと各気筒別補正係数Ｋind ｉとを別々に分けて計算しているが、これは特に別々に求める必要はなく、同時に求めてよいことは言うまでもない。
本実施の形態では、気筒間の変動量の差が小さくなるように各気筒の気筒補正係数を補正すると共に全気筒に対して補正をする気筒共通補正係数をサイクル毎に減少させているので、気筒間の変動を押さえつつ全気筒の燃料噴射量を低減させることができる。
【００４８】
また、図３に示したステップ１０１の気筒共通補正係数Ｋmeanをサイクル毎に所定数分だけ減少させのではなく、この減少させる割合を図３に示したステップ１０３で補正した気筒別補正係数Ｋind ｉに応じて変化させてもよい。すなわち、ステップ１０１においてステップ１０３で補正した気筒別補正係数Ｋind ｉの補正量が大きい場合には減少させる割合を小さくし、逆に、補正量が小さい場合には減少させる割合を大きくする。
【００４９】
このように各気筒別補正係数の値に基づいて、気筒共通補正係数の値を算出すると、各気筒間の燃焼状態に応じて、気筒共通補正係数の値を設定することになるので、全気筒の燃料噴射量を効率よく、より正確に補正することができる。
【００５０】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２のエンジンの各気筒の燃焼状態を測定するシステムを示す図である。図において、１〜９は、図１で説明したものと同様であるので説明は省略する。
図５は本発明の実施の形態２のイオン電流信号及び燃焼状態量を示す図である。図において、５０は各気筒の燃焼サイクルにおけるイオン電流出力を電圧値に変換したイオン電流信号波形、５１は第１気筒の位置を判別するＳＧＣ信号及び各気筒の位置を示すＳＧＴ信号とから成る気筒識別信号、５２はこの基準信号（気筒別信号）に基づいて算出した各気筒の燃焼状態量である。
【００５１】
次に、各気筒に対する燃料状態を判断するための燃焼状態量を求める方法について説明する。
まず、図４に示したように、点火コイル１によって点火プラグ３にイオン電流Ｉを流し、この点火プラグ３に流れるイオン電流Ｉを検出する。そして、この検出されたイオン電流Ｉを負荷抵抗器６によって電圧値に変換し、電圧値に変換されたイオン電流信号ＥをＡ／Ｄコンバータ８を介してディジタル信号に変換してイオン電流処理機９に出力する。
【００５２】
イオン電流処理機９は、このイオン電流信号をクランク角度センサ（図示せず）から出力されるクランク角度信号及び気筒識別信号に基づいて図５に示したように各気筒毎に積分区間（気筒識別信号ＳＧＴのたち上がりから次のたち下がりまでの区間）積分したイオン電流積分値を燃焼状態量として求める。
【００５３】
図６は本実施の形態に示した処理方法によって得られた燃焼状態量（イオン電流積分値）と空燃比との関係を示す図である。この図は横軸に空燃比を縦軸にイオン電流積分値を示したもので、図中○印は各空燃比での平均値、△▽印はそれぞれ最小値と最大値、そして、平均値から上下にのびる実線の長さで標準偏差を示している。ここでは、２０燃焼サイクルの結果を統計処理して求めた結果を第１気筒を代表して示す。（他気筒に対してもほぼ同等の傾向を示す。）
【００５４】
図６に示したように、同一気筒において空燃比をリッチからリーンに変更すると、燃焼状態を示す積分処理結果の平均値は、空燃比１２付近でピークを持つ単峰特性を持つ。また、標準偏差に関しても同等に空燃比に応じて変化する事がわかる。しかし、空燃比１０〜１４までのリッチ領域からそれ以上のリーン領域に対する変化度合は標準偏差すなわち燃焼変動に大きく現れている、また、平均値はエンジンの運転領域によって変化するので燃焼変動としては、標準偏差に関連する評価関数が有効である。
【００５５】
この処理方法によると、各気筒の燃焼時に検出されるイオン電流を一定燃焼区間で積分することになるので燃焼量（機関出力、筒内圧力）に応じ他サイクルと比較可能な処理結果を得ることができる。
【００５６】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３のイオン電流信号及び燃焼状態量を示す図である。図において、５０は各気筒の燃焼サイクルにおけるイオン電流出力を電圧に変換したイオン電流信号波形、５１は第１気筒の位置を判別するＳＧＣ信号及び各気筒の位置を示すＳＧＴ信号とから成る気筒識別信号、５３はこの基準信号（気筒別信号）及び所定の基準値に基づいて算出した各気筒の燃焼状態量である。
【００５７】
次に、各気筒に対する燃料状態を判断するための燃焼状態量を求める方法について説明する。
まず、図４に示した実施の形態２と同様にして、イオン電流信号ＥをＡ／Ｄコンバータ８を介してディジタル信号に変換してイオン電流処理機９に出力する。そして、イオン電流処理機９は、このイオン電流信号をクランク角度センサ（図示せず）から出力される図５に示したクランク角度信号及び気筒識別信号に基づいてを気筒毎の演算時間において、イオン電流信号が基準設定値を越えた電圧を出力している時間を燃焼状態量として求める。
【００５８】
図８は本実施の形態に示す処理方法によって得られた燃焼状態出力結果を示す図である。
図６に示した積分処理結果と同様に、燃焼期間をパラメータにした場合でも標準偏差、平均値とも変化している。すなわち燃焼の変動は空燃比が約１３でもっとも小さく、空燃比が大きくなるほど変動が大きくなっている。
【００５９】
この処理方法では、タイマカウントを使用するだけの簡便な方法によって、機関出力に相当する主燃焼期間を測定することができる。
【００６０】
実施の形態４．
実施の形態１における図１に示した燃焼変動処理器１０での燃焼変動状態の演算処理を説明する。その他は実施の形態１または２と同様であるので説明は省略する。なお、ここでは、単一気筒のデータのみの処理方法を示すが、他の気筒に関しても同等の計算を行うものとする。
燃焼状態量から以下の式を利用して各気筒の燃焼変動量を求める。
【００６１】
【数２】
0003644654.tif 000003
【００６２】
ここで、ＣＶ１（ｎ）はｎ番目の燃焼サイクルの燃焼変動を示し、Ｄ（ｎ）はｎ番目の燃焼サイクルの燃焼状態量、Ｄ（ｎ−１）はｎ−１番目の燃焼サイクルの燃焼状態量を表す。また、Δｔは燃焼サイクルに相当するデータサンプリング時間とする。
【００６３】
さらに、この値を次式に従って所定回数分積分したＩＣＶ（ｎ）を燃焼変動値として使用する。
【００６４】
【数３】
0003644654.tif 000004
【００６５】
ここで、ｍは積分回数であり、本実施の形態では積分回数を５と指定しているが、これは特に限定するものではなく、積分回数は運転状態に応じて変更する。
【００６６】
図９は本発明の実施の形態４の燃料サイクルと燃焼状態量との関係を示す図である。図８の横軸は燃焼サイクルを示し、縦軸は燃焼状態量を示している。変動量は、図９に示した５４の面積と５５の面積との比（現在のサイクルにおける燃焼状態量及び前燃焼サイクルにおける燃焼状態量の差分の絶対値とこれらの平均値の比率）をｍサイクル分積分した値であるので、変化値が大きくなりより正確な値を求めることができる。
本実施の形態では、燃焼状態量として主燃焼期間を用いて説明するが、この燃焼状態量はイオン電流積分値であってもよい。
【００６７】
実施の形態５．
本実施の形態は、燃焼変動量を実施の形態４で示した燃焼変動量の求め方と別の方法によって求める演算処理方法を説明する。実施の形態４と同様に、その他は実施の形態１または２と同様であるので説明は省略する。なお、ここでは、単一気筒のデータのみの処理方法を示すが、他の気筒に関しても同等の計算を行うものとする。
【００６８】
燃焼変動処理方法を次式に示す。
【００６９】
【数４】
0003644654.tif 000005
【００７０】
ここで、ＣＶ２（ｎ）はｎ番目の燃焼サイクルの燃焼変動を示し、Ｄ（ｎ）はｎ番目の燃焼サイクルの燃焼状態量、ｍは予め設定したデータの移動平均個数であり、上式によれば、燃焼変動は当該サイクルの燃焼状態と所定回数移動平均値との偏差の絶対値で表している。
【００７１】
図１０は本発明の実施の形態５の燃料サイクルと燃焼状態量との関係を示す図である。図１０の横軸は燃焼サイクルを示し、縦軸は燃焼状態量を示している。変動量は、図１０に示した△の値と燃焼状態量（○の値）との比をｍサイクル分積分した値であるので、変化値が大きくなりより正確な値を求めることができる。
本実施の形態では、燃焼状態量として主燃焼期間を用いて説明するが、この燃焼状態量はイオン電流積分値であってもよい。
【００７２】
実施の形態６．
実施の形態１における図１に示した燃料噴射量補正器１１での全気筒の燃焼変動状態から各気筒に対する燃料の補正係数を算出する演算処理を説明する。その他は実施の形態１または２と同様であるので説明は省略する。なお、ここでは、単一気筒のデータのみの処理方法を示すが、他の気筒に関しても同等の計算を行うものとする。
【００７３】
燃料噴射量補正器１１では、以下のようにして、燃焼状態偏差を求める。
【００７４】
【数５】
0003644654.tif 000006
【００７５】
ここで、ｉは気筒番号を示す値であり、本実施の形態では６気筒エンジンへの適応例を示している。また、ｎは燃焼サイクルを表している。
ＤＶ（ｉ，ｎ）はｉ気筒におけるｎ燃焼サイクルの変動値と多気筒との偏差を示し、ＣＶ（ｉ，ｎ）は燃焼変動処理器９より得られたｉ気筒におけるｎ燃焼サイクルの燃焼変動を示す。
このようにして各気筒毎に求めた燃焼状態偏差に基づいて、例えば最も偏差の大きな気筒の燃料噴射量を補正する。
【００７６】
上式によれば、当該気筒の燃焼変動の度合いを他気筒と比較して得られるので、燃焼変動を抑制するための補正値として使用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００７８】
請求項１の発明では、内燃機関の始動直後に増量された燃料噴射量を気筒共通燃料噴射量補正手段が所定の燃焼サイクル毎に所定の比率で低減させると共に、この所定の比率を各気筒の燃焼状態の差に応じて気筒別燃料噴射量補正手段が気筒毎に補正するので、気筒別の燃焼変動を抑制しながら平均的に燃料噴射量を低減でき、安定した燃焼状態を得ながら未燃焼ガスの排出による排気ガスの悪化や燃焼状態の変動に伴うエンストなどを防止することができる。
【００７９】
請求項２記載の発明では、現サイクルにおける燃焼状態量及び現サイクル前における燃焼状態量から前記気筒の変動量を算出し、各気筒の変動量の差を小さくなるようにしたので、気筒毎の燃焼状態のバラツキを低減し、正確に各気筒の燃焼状態を得ることができるものである。
【００８０】
請求項３記載の発明では、気筒別燃料噴射量補正手段が、各気筒の変動量の平均値からの偏差が大きい気筒の燃料噴射量を補正するので、各気筒の燃焼状態の差を小さくすることができ、内燃機関の振動を抑制することができる。
【００８１】
請求項４記載の発明では、各気筒の燃焼状態量を算出して、現サイクルにおける燃焼状態量及び現サイクル前における燃焼状態量から燃焼状態の変動量を算出し、この変動量に応じて各気筒の燃料噴射量を補正するので、各気筒において各サイクル毎の燃焼状態にバラツキがある場合でも正確に各気筒の燃焼状態を得ることができるものである。
【００８２】
請求項５記載の発明では、各気筒の変動量の平均値と気筒毎の変動量との比を気筒間偏差として算出し、気筒間偏差が小さくなるように各気筒の燃料噴射量を補正するので、各気筒の燃焼状態の差が小さくなって内燃機関の振動を抑制することができる。
【００８３】
請求項６記載の発明では、内燃機関の少なくとも２つ以上の気筒にイオン電流を流してイオン電流を検知し、このイオン電流から気筒の燃焼状態量を算出するので、気筒毎の燃焼状態を測定することができ、気筒毎の燃料噴射量を補正することができる。
【００８４】
請求項７記載の発明では、燃焼状態量を、イオン電流積分値、または、主燃焼期間としたので、燃焼状態量を容易に得て燃焼量に比例した出力、または、主燃焼期間に比例した出力を得ることができるものである。
【００８５】
請求項８記載の発明では、主燃焼期間を、イオン電流検知手段において検知されたイオン電流が所定値以上の期間としたので、容易に燃焼状態量を求めることができる。
【００８６】
請求項９記載の発明では、現在のサイクルにおける第１の燃焼状態量及び現在のサイクル前のサイクルにおいて算出された第２の燃焼状態量の差分絶対値と、第１及び第２の燃焼状態量の平均値との比から変動状態を算出し、変動状態を所定サイクル数だけ積分することにより変動量を算出するので、また、請求項１０記載の発明では、現在のサイクルにおける燃焼状態量と現在のサイクル前の所定サイクルの移動平均値の偏差を算出することにより変動量を算出するので、算出される変化値が大きくなってより正確に変動量の値を求めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の燃料制御装置の構成を示す図。
【図２】  図１に示したエンジンの燃料噴射制御を示すシステムブロック図。
【図３】  図１に示した燃料制御装置の燃料制御を示すフローチャート図。
【図４】  本発明の実施の形態２の燃焼状態の測定方式を示すシステム図。
【図５】  本発明の実施の形態２のイオン電流信号及び燃焼状態量を示す図。
【図６】  本発明の実施の形態２の燃焼状態量と空燃比の関係を示す図。
【図７】  本発明の実施の形態３のイオン電流信号及び燃焼状態量を示す図。
【図８】  本発明の実施の形態３の燃焼状態量と空燃比の関係を示す図。
【図９】  本発明の実施の形態４の燃焼サイクルと燃焼変動の関係を示す図。
【図１０】  本発明の実施の形態５の燃焼サイクルと燃焼変動の関係を示す図。
【符号の説明】
１    点火コイル                  ２    パワートランジスタ
３    点火プラグ                  ４    ダイオード
５    逆流防止用ダイオード        ６    負荷抵抗器
７    直流電源                    ８    Ａ／Ｄコンバータ
９    クランク角度センサ        １０    燃焼変動処理器
１１    燃料噴射量補正器          １２    エンジン制御装置
２０    インジェクタ              ２１    エアフローセンサ
２２    クランク角センサ          ２３    Ｏ2 センサ
２４    水温センサ                ２５    吸気温センサ
２６    大気圧センサ              ２７    バッテリセンサ
２８    スロットルセンサ          ３５    基本駆動時間決定手段
３６    Ａ／Ｆアップ補正手段
３７    Ｏ２センサフィードバック補正手段
３８、３９    切り替えスイッチ    ４０    冷却水温補正手段
４１    吸気温補正手段            ４２    大気圧補正手段
４３    加速増量補正手段          ４４    デッドタイム補正手段
４６    燃料低減補正手段          ４７    気筒別補正手段
５０    イオン電流信号波形        ５１    気筒識別信号
５２、５３    燃焼状態量
【図１】
0003644654.tif 000007
【図２】
0003644654.tif 000008
【図３】
0003644654.tif 000009
【図４】
0003644654.tif 000010
【図５】
0003644654.tif 000011
【図６】
0003644654.tif 000012
【図７】
0003644654.tif 000013
【図８】
0003644654.tif 000014
【図９】
0003644654.tif 000015
【図１０】
0003644654.tif 000016