(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒の図示平均有効圧の平均値（平均Ｐｉ(ｊ)）を算出する手段と、
全気筒分の図示平均有効圧の平均値（平均Ｐｉ(ｊ)）からその平均値であるトータル平均Ｐｉを算出する手段と、
各気筒の図示平均有効圧の標準偏差（σＰｉ(ｊ)）を算出する手段と、
全気筒分の図示平均有効圧の標準偏差（σＰｉ(ｊ)）からその平均値であるトータル平均σＰｉを算出する手段と、
前記各気筒の図示平均有効圧の標準偏差（σＰｉ(ｊ)）が前記トータル平均σＰｉと一致するように空燃比または燃料噴射量をアイドル時に気筒別に制御する手段と、
前記各気筒の図示平均有効圧の平均値（平均Ｐｉ(ｊ)）が前記トータル平均Ｐｉと一致するように点火時期を気筒別に制御する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。
【請求項２】
前記点火時期制御手段は、
運転条件に応じた基本点火時期を算出する手段と、
前記各気筒の図示平均有効圧の平均値を気筒数で平均した値をトータル平均の図示平均有効圧の平均値として算出する手段と、
前記各気筒の図示平均有効圧の平均値が前記トータル平均の図示平均有効圧の平均値に等しくなるように各気筒の点火時期補正量を算出する手段と、
この各気筒の点火時期補正量で前記基本点火時期を補正して各気筒の最終点火時期を算出する手段と、
この各気筒の最終点火時期で対応する気筒の火花点火を行う手段と
からなることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】
前記空燃比・燃料噴射量制御手段は、
運転条件に応じた基本噴射量を算出する手段と、
前記各気筒の図示平均有効圧の標準偏差を気筒数で平均した値をトータル平均の図示平均有効圧の標準偏差として算出する手段と、
前記各気筒の図示平均有効圧の標準偏差が前記トータル平均の図示平均有効圧の標準偏差に等しくなるように各気筒の噴射補正量を算出する手段と、
この各気筒の噴射補正量で前記基本噴射量を補正して各気筒の最終噴射量を算出する手段と、
この各気筒の最終噴射量の燃料を対応する気筒に供給する手段と
からなることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項４】
前記空燃比・燃料噴射量制御手段は、
運転条件に応じた基本噴射量を算出する手段と、
前記各気筒の図示平均有効圧の標準偏差が安定度限界付近にくるように各気筒の噴射補正量を算出する手段と、
この各気筒の噴射補正量で前記基本噴射量を補正して各気筒の最終噴射量を算出する手段と、
この各気筒の最終噴射量の燃料を対応する気筒に供給する手段と
からなることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項５】
前記空燃比・燃料噴射量制御手段による制御をまず行い、その後に前記点火時期制御手段による制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃焼制御装置。
【請求項６】
前記各気筒の図示平均有効圧を、燃焼圧が最大となる付近でのクランク角速度と膨張行程初期でのクランク角速度の差または比に応じて算出する
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のエンジンの燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はエンジンの燃焼状態を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アイドル時は特にエンジン回転が不安定になるので、クランク角センサーからの信号に基づいて各気筒ごとの回転変動を算出し、この回転変動が許容限界を外れている気筒（当該気筒）では、当該気筒の噴射補正量を各気筒の回転変動の絶対値の総和と当該気筒の回転変動との比率に応じて補正するようにしたものがある（特開平４−８６３５４号公報参照）。このものではさらに、当該気筒の噴射補正量の補正により、当該気筒の噴射補正量が許容上限値を越えたときは当該気筒の点火時期補正量を所定角度進角させるとともに、当該気筒の噴射補正量を所定量減量し、かつ残りの気筒の噴射補正量を当該気筒の減量分に対応して分配増量することでオーバーリッチを防止し、一方、当該気筒の噴射補正量が許容下限値より低くなると当該気筒の点火時期補正量を所定角度遅角させるとともに、当該気筒の噴射補正量を所定量増量し、かつ残りの気筒の噴射補正量を当該気筒の増量分に対応して分配減量することで、オーバーリーンを防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来制御における各気筒の回転変動（エンジン回転数の所定時間当たり変化量）は図示平均有効圧Ｐｉ相当であり、従来制御をいいかえると、各気筒のＰｉのバラツキが小さくなるように、気筒別に燃料噴射量（空燃比）と点火時期を制御するものであるため、各気筒のサイクル変動を低減することは可能であるものの、気筒間のバラツキを低減することができないため、条件によってはアイドル時の安定度が逆に悪化することが実験により新たに判明した。以下にその解析結果を述べる。なお、アイドル時といった場合、暖機後のアイドル時をも含んでいるが、排気エミッションが問題となるのは主に暖機中のアイドル時であるため、以下では暖機中のアイドル時を考えている。
【０００４】
ここでは、アイドル時の安定度として燃焼のバラツキにより発生するＰｉのバラツキに着目する。４気筒エンジンを例にとり、各気筒について、安定度が悪化した場合の平均Ｐｉ（所定サイクル数（たとえば１００サイクル）のＰｉの平均値のこと）とσＰｉ（１００サイクルにおけるＰｉの標準偏差のこと）を図２に示すと、４気筒トータルでのＰｉのバラツキは２つの要因により発生していることがわかる。１つは、各気筒それぞれにおいてサイクル変動により発生する各気筒のσＰｉの増加である。２つ目は、各気筒の平均Ｐｉの気筒間バラツキの増加である。この２つの要因により、４気筒トータルでのＰｉのバラツキ（４気筒トータルでのσＰｉ）が増加し、安定度が悪化するわけである。
【０００５】
いま、各気筒のサイクルバラツキを表す指標として４つの各σＰｉの平均値をとり、これを「トータル平均σＰｉ」、各気筒の平均Ｐｉの気筒間バラツキを表す指標として４つの各平均Ｐｉの標準偏差をとり、これを「σ平均Ｐｉ」とそれぞれ定義すると、図３のようにσ平均Ｐｉが一定の条件でトータル平均σＰｉを小さくすることにより４気筒トータルでのσＰｉを低減でき、また図４のようにトータル平均σＰｉが一定の条件でσ平均Ｐｉを小さくすることにより４気筒トータルでのσＰｉを低減できる。一方、トータル平均σＰｉは図５に示すように空燃比Ａ／Ｆと線形一次の相関をもち、各気筒のＰｉは図６のように点火時期ＡＤＶと相関をもつ。したがって、空燃比Ａ／Ｆと点火時期ＡＤＶの２つのパラメーターを用いることにより、安定度に大きく影響するトータル平均σＰｉとσ平均Ｐｉの２つを同時に低減することができる。
【０００６】
ここで、図７を例にとり、従来制御を再び考えてみる。図７では、燃料噴射量、点火時期ＡＤＶを４気筒とも同じにしている状態において、１番気筒と３番気筒のσＰｉが大きく、４番気筒と２番気筒のσＰｉが小さくなっている。この場合に、従来制御ではまず、図８のようにσＰｉの大きな１番気筒、３番気筒の燃料噴射量を増加し、σＰｉの小さな４番気筒、２番気筒の燃料噴射量を減量する。これによって、４番気筒、２番気筒のσＰｉは若干増加するものの、１番気筒、３番気筒のσＰｉが小さくなるため、トータル平均σＰｉが小さくなる。次に従来制御では、図８に示した４気筒の中で相対的にσＰｉの大きい１番気筒、２番気筒の点火時期ＡＤＶを進角する。これによってトータル平均σＰｉがさらに小さくなる（図９参照）。しかしながら、この点火時期の進角により、図９においては各気筒の平均Ｐｉの気筒間バラツキ（σ平均Ｐｉ）がかえって増加し、結果的に４気筒トータルでのσＰｉが図８の場合より増加してしまっている。つまり、従来制御では、サイクルバラツキを表す指標であるトータル平均σＰｉを小さくするため空燃比と点火時期をともに制御しており、気筒間バラツキを表す指標であるσ平均Ｐｉについては考慮していないのである。
【０００７】
そこでこの発明は、空燃比制御によりトータル平均σＰｉを小さくし、かつ点火時期制御によりσ平均Ｐｉを小さくすることにより、各気筒のサイクルバラツキと気筒間バラツキの両方を一度に低減し、アイドル時の安定度を改善することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、図３０に示すように、各気筒の図示平均有効圧Ｐｉの平均値（平均Ｐｉ(ｊ)）を算出する手段２１と、全気筒分の図示平均有効圧の平均値（平均Ｐｉ(ｊ)）からその平均値であるトータル平均Ｐｉを算出する手段と、各気筒の図示平均有効圧の標準偏差（σＰｉ(ｊ)）を算出する手段２２と、全気筒分の図示平均有効圧の標準偏差（σＰｉ(ｊ)）からその平均値であるトータル平均σＰｉを算出する手段と、前記各気筒の図示平均有効圧の標準偏差（σＰｉ(ｊ)）が前記トータル平均σＰｉと一致するように空燃比または燃料噴射量をアイドル時に気筒別に制御する手段２３と、前記各気筒の図示平均有効圧の平均値（平均Ｐｉ(ｊ)）が前記トータル平均Ｐｉと一致するように点火時期を気筒別に制御する手段２４と設けた。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、図３２に示すように、前記点火時期制御手段２４が、運転条件に応じた基本点火時期ＢＡＤＶを算出する手段４１と、前記各気筒の図示平均有効圧の平均値を気筒数で平均した値をトータル平均の図示平均有効圧の平均値として算出する手段４２と、前記各気筒の図示平均有効圧の平均値が前記トータル平均の図示平均有効圧の平均値に等しくなるように各気筒の点火時期補正量ＡＤＶｋを算出する手段４３と、この各気筒の点火時期補正量ＡＤＶｋで前記基本点火時期ＢＡＤＶを補正して各気筒の最終点火時期ＡＤＶを算出する手段４４と、この各気筒の最終点火時期ＡＤＶで対応する気筒の火花点火を行う手段４５とからなる。
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、図３３に示すように、前記空燃比・燃料噴射量制御手段２３が、運転条件に応じた基本噴射量Ｔｐを算出する手段５１と、前記各気筒の図示平均有効圧の標準偏差σＰｉを気筒数で平均した値をトータル平均の図示平均有効圧の標準偏差として算出する手段５２と、前記各気筒の図示平均有効圧の標準偏差が前記トータル平均の図示平均有効圧の標準偏差に等しくなるように各気筒の噴射補正量Ｔｋを算出する手段５３と、この各気筒の噴射補正量Ｔｋで前記基本噴射量Ｔｐを補正して各気筒の最終噴射量を算出する手段５４と、この各気筒の最終噴射量の燃料を対応する気筒に供給する手段５５とからなる。
【００１２】
第４の発明は、第２の発明において、図３４に示すように、前記空燃比・燃料噴射量制御手段３１が、運転条件に応じた基本噴射量Ｔｐを算出する手段５１と、前記各気筒の図示平均有効圧の標準偏差が安定度限界付近にくるように各気筒の噴射補正量αを算出する手段６１と、この各気筒の噴射補正量αで前記基本噴射量Ｔｐを補正して各気筒の最終噴射量を算出する手段６２と、この各気筒の最終噴射量の燃料を対応する気筒に供給する手段５５とからなる。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明において、前記空燃比・燃料噴射量制御手段２３による制御をまず行い、その後に前記点火時期制御手段２４による制御を行う。
【００１４】
第６の発明では、第１から第５までのいずれか一つの発明において、前記各気筒の図示平均有効圧Ｐｉを、燃焼圧が最大となる付近でのクランク角速度と膨張行程初期でのクランク角速度の差または比に応じて算出する。
【００１５】
【作用】
アイドル時の全気筒トータルでの図示平均有効圧のバラツキは、▲１▼各気筒の図示平均有効圧の標準偏差のバラツキ（サイクル変動に起因する１気筒当たりのバラツキ）と▲２▼各気筒の図示平均有効圧の平均値のバラツキ（気筒間バラツキ）との２つの要因により発生する。この場合に、▲１▼の各気筒の図示平均有効圧の標準偏差のバラツキを小さくするため空燃比と点火時期をともに制御するだけで、▲２▼の気筒間バラツキを考慮していない従来制御では、アイドル時の安定度が逆に悪化することがある。これに対して、第１の発明では、空燃比制御または燃料噴射量制御によって▲１▼の各気筒の図示平均有効圧の標準偏差σＰｉのバラツキが小さくされ、かつ点火時期制御によって▲２▼の各気筒の図示平均有効圧Ｐｉの平均値のバラツキが小さくされるので、従来制御に比べ、▲１▼の各気筒の図示平均有効圧の標準偏差のバラツキは若干増加するものの、全気筒トータルでの図示平均有効圧の標準偏差を大幅に小さくすることができる。
【００１６】
また、従来制御に比べ、同じ点火時期に対する安定度（全気筒トータルでの図示平均有効圧の標準偏差）を改善できるため、等安定度で比較したとき全気筒平均の点火時期が従来制御の場合より遅角側に移り、排気温度をより高めることができることになるので、三元触媒の早期活性化が可能となり、これによって排気エミッションを低減できる。
【００１８】
第２の発明では、トータル平均の図示平均有効圧の平均値より図示平均有効圧の平均値が小さい気筒で点火時期が基本点火時期よりも進角側に補正され、またトータル平均の図示平均有効圧の平均値より図示平均有効圧の平均値が大きい気筒で点火時期が基本点火時期よりも遅角側に補正されることで、各気筒の図示平均有効圧の平均値のバラツキが小さくなり、そのぶん従来制御の場合より安定度が改善される。
【００１９】
基本噴射量Ｔｐの算出は従来装置においても行われているところであり、第３の発明ではこの基本噴射量Ｔｐを噴射補正量で補正する構成としたので、従来装置に対して主に噴射補正量算出手段５３のあらたな追加だけで対応可能となる。
【００２０】
第４の発明でも従来装置に対して主に噴射補正量算出手段６１のあらたな追加だけで対応可能となる。
【００２１】
第５の発明の作用は次の通りである。図５、図６に示したように、各気筒の空燃比（燃料噴射量）とトータル平均σＰｉが、各気筒の点火時期とＰｉがそれぞれ強い相関を持つ。しかしながら、各気筒の空燃比を変化させたときにＰｉがまったく変化しないかというと、相関は点火時期よりも強くはないが、やはりＰｉも変化してしまう。空燃比をリッチにするとＰｉが大きくなり、空燃比をリーンにするとＰｉが小さくなるわけである。同様に、各気筒の点火時期を変化させたときにはトータル平均σＰｉに影響を与える。したがって、空燃比でσＰｉを揃える制御と点火時期で平均Ｐｉを揃える制御を同時に行うとすれば、どちらの影響かがわからなくなり、安定度限界に収束するまで時間がかかったり、収束しない可能性をもある。このとき第６の発明において、まず空燃比制御でσＰｉを揃えてから、次に点火時期制御で平均Ｐｉを揃えるようにすることで、安定度限界への収束が確実となり、あるいは収束するまでの時間を短くすることができる。
【００２２】
第６の発明では、前記各気筒の図示平均有効圧を、燃焼圧が最大となる付近でのクランク角速度と膨張行程初期でのクランク角速度の差または比に応じて算出するので、前のサイクルの影響を受けても、各気筒の図示平均有効圧の算出に誤差が生じることがない。
【００２３】
【実施例】
図１において、１はエンジン本体で、その吸気通路８には吸気絞り弁５の下流に位置して燃料噴射弁７が設けられ、コントロールユニット（図ではＣ／Ｕで略記）２からの噴射信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるように、所定のタイミングごとに吸気中に燃料を噴射供給する。
【００２４】
一方、シリンダーヘッドには燃焼室に臨んで点火プラグ１３の電極が設けられ、コントロールユニット２からの点火信号により所定のタイミングで点火コイルの一次電流が遮断されると、点火プラグの電極に点火プラグ１３の電極に火花が飛んで、シリンダー内の混合気に着火される。この着火によって燃焼したガスは、排気通路９に設けた三元触媒１０によって浄化される。
【００２５】
コントロールユニット２にはクランク角センサー４からのＲｅｆ信号と１°信号、エアフローメーター６からの吸入空気量信号、排気通路８に設置したＯ２センサー３からの空燃比（酸素濃度）信号、さらには水温センサー１１からのエンジン冷却水温信号等が入力され、これらに基づいてコントロールユニット２ではアイドル時に空燃比（燃料噴射量）と点火時期（点火コイルの一次電流を遮断する時期）の各制御を行う。
【００２６】
さて、アイドル時の安定度として燃焼のバラツキにより発生する図示平均有効圧Ｐｉのバラツキに着目する。４気筒エンジンを例にとり、各気筒について、安定度が悪化した場合の平均ＰｉとσＰｉを図２に示すと、４気筒トータルでのＰｉのバラツキは２つの要因により発生していることがわかる。１つは各気筒それぞれにおいてサイクル変動により発生する各気筒のσＰｉの増加である。２つ目は各気筒の平均Ｐｉの気筒間バラツキの増加である。この２つの要因により、４気筒トータルでのＰｉのバラツキ（４気筒トータルでのσＰｉ）が増加し、安定度が悪化するわけである。
【００２７】
いま、各気筒のサイクルバラツキを表す指標として４つの各σＰｉの平均値をとり、これをトータル平均σＰｉ、各気筒の平均Ｐｉの気筒間バラツキを表す指標として４つの各平均Ｐｉの標準偏差をとり、これをσ平均Ｐｉとすると、図３のようにσ平均Ｐｉが一定の条件でトータル平均σＰｉを小さくすることにより４気筒トータルでのσＰｉを低減でき、また図４のようにトータル平均σＰｉが一定の条件でσ平均Ｐｉを小さくすることにより４気筒トータルでのσＰｉを低減できる。一方、トータル平均σＰｉは図５に示すように空燃比Ａ／Ｆと線形一次の相関をもち、各気筒のＰｉは図６のように点火時期ＡＤＶと相関をもつ。したがって、空燃比Ａ／Ｆと点火時期ＡＤＶの２つのパラメーターを用いることにより、安定度に大きく影響するトータル平均σＰｉとσ平均Ｐｉの２つを同時に低減することができる。
【００２８】
以上出てきた数値を与える数式について、後述するところと重複するが、違いが分かるようにここでまとめておく。
【００２９】
【数１】
0003593742.tif 000002
【数２】
0003593742.tif 000003
【数３】
0003593742.tif 000004
【数４】
0003593742.tif 000005
【数５】
0003593742.tif 000006
【数６】
0003593742.tif 000007
ただし、平均Ｐｉ（ｊ）：ｊ番気筒の平均Ｐｉ
Ｐｉ（ｊ）ｎ：ｊ番気筒でのｎサイクル目のＰｉ
σＰｉ（ｊ）：ｊ番気筒のσＰｉ
トータル平均Ｐｉ：４００サイクル（各気筒１００サイクル）でのＰｉの平均値
【００３０】
なお、図６で表したいのは、点火時期というパラメーターによってσ平均Ｐｉ（Ｐｉの気筒間バラツキ）を操作できるということである。というのも、点火時期を変えることによって各気筒のＰｉが変化すれば（点火時期とＰｉが相関を持てば）、気筒別に点火時期を制御することによって、各気筒のＰｉ（平均Ｐｉを代表としている）を揃えることができるので、σ平均Ｐｉを低減できることになるからである（σ平均Ｐｉと点火時期とが直接相関を持つわけでない）。
【００３１】
ここで、図７を例にとり、従来制御を再び考えてみる。図７では、燃料噴射量、点火時期ＡＤＶを４気筒とも同じにしている状態において、１番気筒と３番気筒のσＰｉが大きく、４番気筒と２番気筒のσＰｉが小さくなっている。この場合に、従来制御ではまず、図８のようにσＰｉの大きな１番気筒、３番気筒の燃料噴射量を増加し、σＰｉの小さな４番気筒、２番気筒の燃料噴射量を減量する。これによって、４番気筒、２番気筒のσＰｉは若干増加するものの、１番気筒、３番気筒のσＰｉが小さくなるため、トータル平均σＰｉが小さくなる。次に従来制御では、図８に示した４気筒の中で相対的にσＰｉの大きい１番気筒、２番気筒の点火時期ＡＤＶを進角する。これによってトータル平均σＰｉがさらに小さくなる（図９参照）。しかしながら、この点火時期の進角により、図９においては各気筒の平均Ｐｉの気筒間バラツキがかえって増加し、結果的に４気筒トータルでのσＰｉが図８の場合より増加してしまっている。つまり、従来制御では、サイクルバラツキを表す指標であるトータル平均σＰｉを小さくするため空燃比と点火時期をともに制御しており、気筒間バラツキを表す指標であるσ平均Ｐｉについては考慮していないのである。
【００３２】
これに対して本発明では、空燃比制御によりトータル平均σＰｉを小さくし、かつ点火時期制御によりσ平均Ｐｉを小さくすることにより、各気筒のサイクルバラツキと気筒間バラツキの両方を一度に小さくし、アイドル時の安定度を改善する。詳細には、図８の状態から点火時期ＡＤＶを補正する際に、各気筒の平均Ｐｉが気筒間で揃うように３番気筒、４番気筒を進角させ、１番気筒、２番気筒を遅角することによって、各気筒の平均Ｐｉの気筒間バラツキを低減する。空燃比制御によりトータル平均σＰｉを小さくする点は従来制御と同じであるが、点火時期制御によりσ平均Ｐｉを小さくする点が従来制御と異なり、本発明では、トータル平均σＰｉとσ平均Ｐｉをともに小さくすることによって、４気筒トータルでのσＰｉを従来制御の場合より大幅に小さくできるのである（図１０参照）。
【００３３】
図１１に従来制御と本発明の比較をさらに示すと、同図はトータル平均σＰｉとσ平均Ｐｉに対する４気筒トータルでのσＰｉの特性である。従来制御では、空燃比Ａ／Ｆ、点火時期ＡＤＶともトータル平均σＰｉが小さくなるように制御しているため、σ平均Ｐｉがかえって増加し、４気筒トータルでのσＰｉが増加している。これに対して本発明の制御では、燃料噴射量制御（空燃比制御）によってトータル平均σＰｉを小さくし、かつ点火時期制御（図ではＡＤＶ制御で略記）でσ平均Ｐｉを小さくすることにより、従来制御に比べてトータル平均σＰｉが若干増加するものの、４気筒トータルでのσＰｉを大幅に小さくできるのである。
【００３４】
コントロールユニット２で実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００３５】
なお、以下のフローチャートにおいて気筒別の値であるときは、ｊ番気筒（ｊは１から４までのいずれかの整数）で代表させて述べる。なお、ｊ番気筒についての値であることを示すため、記号の後に（ｊ）を添付する。
【００３６】
まず、図１２のフローチャートは各気筒のσＰｉを算出するもので、Ｒｅｆ信号（クランク角センサーの１８０°ごとのレファレンス信号）に同期して実行する。
【００３７】
ステップ１ではｊ番気筒についてのクランクの角速度ω１（ｊ）とω２（ｊ）を読み込み、ステップ２ではこれらの角速度差Δω（ｊ）を計算する。
【００３８】
図１３は膨張行程中のクランク角に対するクランクの角速度ωを示したもので、図からわかるように、Ｐｉの高いサイクルではＰｉの低いサイクルのときよりωが大きくなっている。しかしながら、ωの絶対値は前のサイクルの影響を受けるため、より正確なＰｉを得るには、膨張行程初期（ｔ１の区間）のωをω１、Ｐｍａｘ（最大の燃焼圧のこと）付近（ｔ２の区間）のωをω２として検出し、これらω１、ω２の差（または比）Δωをとることが有効である。Δωは図１４に示すようにＰｉと線形一次の相関をもつので、ωの検出によりＰｉの算出ができるわけである。そこで、ω１（ｊ）は図１３において、圧縮上死点（図ではＴＤＣで略記）前の所定クランク角区間に要する時間ｔ１（ｊ）から、ω１（ｊ）＝Ｋ／ｔ１（ｊ）（Ｋは定数）により、またω２（ｊ）は図１３において、圧縮上死点後の所定クランク角区間に要する時間ｔ２（ｊ）から、ω２（ｊ）＝Ｋ／ｔ２（ｊ）により求められる。
【００３９】
図１２のステップ３ではＰｉ（ｊ）の旧値のシフトを行い、１回前のデーターを２回前のＲＡＭに、また３回前を４回前へ……と移し変える。ステップ４では角速度差Δω（ｊ）から図１４を内容とするテーブルを参照して新しいＰｉ（ｊ）を算出する。
【００４０】
この場合、ｊ番気筒についてのＰｉであるＰｉ（ｊ）は過去の所定サイクル数分（たとえば９９回）の旧値を保存しており、この過去９９回分のＰｉ（ｊ）と今回新しく算出したＰｉ（ｊ）とを用いステップ５において、
【数１】
0003593742.tif 000008
により１００サイクル分の平均Ｐｉ（ｊ）を計算し、この平均Ｐｉ（ｊ）と個々の値である１００個のＰｉ（ｊ）を用い、Ｐｉ（ｊ）の標準偏差であるσＰｉ（ｊ）を
【数２】
0003593742.tif 000009
により計算して、図１２のフローを終了する。
【００４１】
このようにして求めた気筒別の値であるＰｉ（ｊ）を用いて、後述するように、図１５、図１６、図１７において空燃比の気筒別制御を行い、かつ図１８、図１９、図２１において点火時期の気筒別制御を行う。
【００４２】
まず図１５のフローチャートは各気筒の噴射補正量Ｔｋ（初期値は０）を算出するためのもので、Ｒｅｆ信号に同期して実行する。
【００４３】
ステップ１１ではアイドルスイッチよりアイドル時かどうかみて、アイドル時であればステップ１２に進み、４つの気筒の各σＰｉ（つまりσＰｉ（１）、σＰｉ（２）、σＰｉ（３）、σＰｉ（４））を用いて、
【数３】
0003593742.tif 000010
によりトータル平均σＰｉを求める。
【００４４】
ステップ１３ではσＰｉ（ｊ）とトータル平均σＰｉの差に応じた噴射補正量Ｔｋ（ｊ）を、
Ｔｋ（ｊ）＝｛σＰｉ（ｊ）−トータル平均σＰｉ｝×ｋ１    …（４）
ただし、ｋ１：定数（たとえば２）
の式により算出する。
【００４５】
後述するように噴射補正量Ｔｋ（ｊ）はＴｐに加算される値であるから、（４）式よりｊ番気筒でσＰｉ（ｊ）＞トータル平均σＰｉとなるときは、ＴｐをＴｋ（ｊ）だけ増量（空燃比のリッチ化）し、σＰｉ（ｊ）＜トータル平均σＰｉになると、ＴｐをＴｋ（ｊ）だけ減量（空燃比のリーン化）することになる。これによって、空燃比がリーン側になるほどσＰｉが増加し、この逆に空燃比がリッチ側になるほどσＰｉが小さくなるので、気筒毎に噴射補正量Ｔｋ（ｊ）を調整することによって、各気筒のσＰｉを揃えることができるのである。
【００４６】
図１６のフローチャートは各気筒の燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出するためのもので、１０ｍｓ周期で実行する。ステップ２１では吸入空気量Ｑとエンジン回転数Ｎｅを読み込み、これらＱ，Ｎｅからステップ２２においてＴｐ＝ｋ×Ｑ／Ｎｅ（ｋは定数）の式により基本噴射パルス幅Ｔｐを算出し、ステップ２３ではＴｐに噴射補正量Ｔｋ（ｊ）と無効噴射パルス幅Ｔｓとを加えて、つまり
Ｔｉ（ｊ）＝Ｔｐ×｛１＋Ｔｋ（ｊ）／１００｝＋Ｔｓ        …（５）
の式により、噴射弁に与える燃料噴射パルス幅Ｔｉ（ｊ）を算出し、図１６のフローを終了する。なお、（５）式においてＴｋ（ｊ）の単位は％であるため、これを１００で割ることによって少数に変換している。
【００４７】
図１７のフローチャートは噴射実行を行うためのもので、Ｒｅｆ信号に同期して実行する。ステップ３１でＴｉ（ｊ）を噴射制御用の出力インターフェースにセットすると、所定の噴射タイミングでＴｉ（ｊ）の時間だけｊ番気筒についての噴射弁が開かれる。
【００４８】
次に、図１８のフローチャートは、各気筒の点火時期補正量ＡＤＶｋ（初期値は０）を算出するためのもので、Ｒｅｆ信号に同期して実行する。
【００４９】
ステップ４１ではアイドル時かどうかみてアイドル時であれば、ステップ４２に進み、Ｐｉ（ｊ）から上記の（１）式により平均Ｐｉ（ｊ）を求める。
【００５０】
ステップ４３では、４つの気筒の各平均Ｐｉ（つまり平均Ｐｉ（１）、平均Ｐｉ（２）、平均Ｐｉ（３）、平均Ｐｉ（４））を用いて、トータル平均Ｐｉを
【数４】
0003593742.tif 000011
により求める。
【００５１】
ステップ４４では、Ｐｉ（ｊ）とトータル平均Ｐｉの偏差に応じた点火時期補正量ＡＤＶｋ（ｊ）（初期値は０）を
ＡＤＶｋ（ｊ）＝（トータル平均Ｐｉ−Ｐｉ（ｊ））×ｋ２    …（７）
ただし、ｋ２：比例定数（たとえば０．５）
の式により求める。
【００５２】
ｊ番気筒において、Ｐｉ（ｊ）＜トータル平均Ｐｉのときは、Ｐｉ（ｊ）が大きくなるように点火時期を進角させなければならないので、（７）式のＡＤＶｋ（ｊ）が正の値となり、この逆にＰｉ（ｊ）＞トータル平均σＰｉになると、点火時期を遅角する必要があるので、（７）式のＡＤＶｋ（ｊ）が負の値となる。
【００５３】
図１９のフローチャートは各気筒の最終点火進角値ＡＤＶを算出するためのもので、１０ｍｓ周期で実行する。ステップ５１ではエンジン回転数Ｎｅと基本噴射パルス幅Ｔｐを読み込み、これらＮｅ、Ｔｐよりステップ５２において図２０を内容とするマップを参照して基本進角値ＢＡＤＶを求め、ステップ５３ではこの基本進角値ＢＡＤＶに上記の点火時期補正量ＡＤＶｋ（ｊ）を加算した値を最終点火進角値ＡＤＶ（ｊ）として求めた後、図１９のフローを終了する。ここで、ＡＤＶ（ｊ）は圧縮上死点前のクランク角であり、この値が大きくなるほどｊ番気筒の点火時期が進角されることになる。
【００５４】
図２１のフローチャートは点火を実行するためのもので、Ｒｅｆ信号に同期して実行する。Ｒｅｆ信号の入力で、ステップ６１においてＡＤＶ（ｊ）を点火時期制御用の出力インターフェースにセットする。点火時期の最大進角値よりも、さらに進角側（たとえば７０°ＢＴＤＣ）でＲｅｆ信号が立上がるようにしているので、Ｒｅｆ信号の入力から１°信号がカウントされ、このカウント値が７０−ＡＤＶ（ｊ）と一致したタイミングで点火コイルの一次電流が遮断され、ｊ番気筒についての火花点火が行われる。
【００５５】
このようにして、本発明では、アイドル時に各気筒のσＰｉ（ｊ）がトータル平均σＰｉと一致するように気筒別に空燃比制御を行い（図１５のステップ１２，１３を繰り返す）、かつ各気筒の平均Ｐｉ（ｊ）がトータル平均Ｐｉと等しくなるように気筒別に点火時期制御を行う（図１８のステップ４２，４３，４４を繰り返す）ことで、従来制御の場合よりトータル平均σＰｉが若干大きくなるものの、σ平均Ｐｉが従来制御の場合より小さくなる。本発明ではトータル平均σＰｉとσ平均Ｐｉをともに小さくすることによって、図１１に示したように４気筒トータルでのσＰｉが従来制御の場合より小さくなり、アイドル時の安定度が改善されるのである。
【００５６】
また本発明では、図２２に示すように、従来制御に比べ、同じ点火時期（気筒別に点火時期を制御するため各気筒とも異なった値になっているので、比較しやすいようにここでの点火時期には４気筒平均の点火時期を用いる）に対する安定度（４気筒トータルでのσＰｉ）を小さくできるため、等安定度で比較すれば、本発明のほうが４気筒平均の点火時期（図では平均ＡＤＶで略記）が従来制御の場合より遅角側に移り、排気温度をより高めることができることになるので、三元触媒の早期活性化が可能となり、これによって排気エミッションを低減できる。
【００５７】
図２３、図２４のフローチャートは第２実施例で、それぞれ第１実施例の図１５、図１６に対応する。各気筒の平均Ｐｉが揃うように点火時期制御を行う点は第１実施例と同様であるが、空燃比制御が第１実施例と相違し、第２実施例では各気筒のσＰｉが許容限界になるまで、各気筒の空燃比をリーン化するものである。以下のフローチャートの説明では第１実施例と相違する部分を中心に述べる。
【００５８】
図２３において、アイドル時にはステップ７１でσＰｉ（ｊ）と安定度許容値ＳＬ（各気筒に共通の定数でたとえば１０ｋＰａ）を比較する。σＰｉ（ｊ）がＳＬ未満であれば、ステップ７２で噴射補正量α（ｊ）（初期値は０）を所定値β（定数でたとえば０．５ｍｓ）だけ減量し（空燃比のリーン化）、σＰｉ（ｊ）がＳＬ以上になるとステップ７３で噴射補正量α（ｊ）をβだけ増量する（空燃比のリッチ化）。図２５に空燃比Ａ／ＦとσＰｉの関係を示すと、空燃比がリーン側になるほどσＰｉが増加し、この逆に空燃比がリッチ側になるほどσＰｉが小さくなるので、気筒ごとに噴射補正量α（ｊ）を調整することによって、各気筒のσＰｉを安定度限界付近に制御できるのである。
【００５９】
図２４において、ステップ８１ではＴｐに噴射補正量α（ｊ）と無効噴射パルス幅Ｔｓとを加えて、つまり
Ｔｉ（ｊ）＝Ｔｐ＋α（ｊ）＋Ｔｓ                        …（８）
の式により、噴射弁に与える燃料噴射パルス幅Ｔｉ（ｊ）を算出する。
【００６０】
さて、点火時期制御により各気筒の平均Ｐｉを揃えることによって気筒間バラツキを低減できる場合（すなわちσ平均Ｐｉを所定値以下に抑えた場合）には、図２６に示すように各気筒のσＰｉがトータル平均σＰｉと相関をもつので、図２６より安定度限界に対するトータル平均σＰｉ（この値をσＰｉＬとする）を求めることができる。
【００６１】
これを利用すれば、上記のようにして各気筒のσＰｉがこのσＰｉＬ（＝ＳＬ）になるまで各気筒の空燃比をリーン化することにより、各気筒の空燃比をリーンベスト（安定度限界の空燃比のこと）に制御でき、４気筒の平均空燃比のリーン化によりＨＣ排出量を低減できるのである。
【００６２】
第２実施例の効果をさらに図２７で詳述すると、気筒別の点火時期制御によりσ平均Ｐｉが小さくなる分だけ従来制御の場合よりも４気筒トータルでのσＰｉが小さくなるので、この安定度の改善分だけ４気筒の平均空燃比（図では平均Ａ／Ｆで略記）をリーン化することにより、ＨＣ排出量を低減できるのである。
【００６３】
さらに第２実施例では、図２８、図２９に示すように、第１実施例より安定度限界に収束するまでの時間を短くできる。ここで、図２８、図２９は、それぞれ第１実施例、第２実施例による時間経過に対する作業をモデル的に表したものである。まず、第１実施例においては、点火時期と空燃比の気筒別制御により平均ＰｉとσＰｉをいずれも揃えることによって４気筒トータルでのσＰｉを低減する（この作業が図２８の▲１▼の部分）。この▲１▼の作業によって安定度が改善されるので、その改善分だけ、点火時期を遅角するかあるいは空燃比をリーン化する（この作業が図２８の▲２▼の部分）。この▲２▼の作業によって再び平均Ｐｉ、σＰｉがバラツクので▲１▼の作業を行い、▲１▼の作業によって安定度が改善した分▲２▼の作業を行う。以上の▲１▼と▲２▼の作業を繰り返すことによって安定度限界に収束させることができる。これに対して、第２実施例では、４気筒トータルでのσＰｉが安定度限界となる各気筒のσＰｉの値を実験的に求めておき（図２６参照）、最初からその値になるように点火時期と空燃比を気筒別に制御することになるので、安定度限界に収束する途中で４気筒トータルでのσＰｉが安定度限界を越えてしまうことが起こり得るが（各気筒の平均Ｐｉのバラツキをある範囲内に抑えることを前提に、各気筒のσＰｉの限界値を決めているので、気筒別点火時期制御により平均Ｐｉを揃えるのに時間がかかっていると安定度限界を越えてしまう）、収束するまでの時間は第１実施例の場合より短くなるのである。
【００６４】
【発明の効果】
第１の発明では、従来制御に比べ各気筒の図示平均有効圧の標準偏差のバラツキは若干増加するものの、全気筒トータルでの図示平均有効圧の標準偏差を大幅に小さくすることができ、かつ三元触媒の早期活性化が可能となり、これによって排気エミッションを低減できる。
【００６６】
第２の発明では、各気筒の図示平均有効圧の平均値のバラツキが小さくなるぶん従来制御の場合より安定度が改善される。
【００６７】
第３の発明では、従来装置に対して主に噴射補正量算出手段のあらたな追加だけで対応可能となる。
【００６８】
第４の発明では、従来装置に対して主に噴射補正量算出手段のあらたな追加だけで対応可能となる。
【００６９】
第５の発明では、安定度限界へと確実に収束させることができ、あるいは収束するまでの時間を短くすることができる。
【００７０】
第６の発明では、前のサイクルの影響を受けても、各気筒の図示平均有効圧の算出に誤差が生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の制御システム図である。
【図２】各気筒のＰｉの特性図である。
【図３】トータル平均σＰｉに対する４気筒トータルでのσＰｉの特性図である。
【図４】σ平均Ｐｉに対する４気筒トータルでのσＰｉの特性図である。
【図５】空燃比Ａ／Ｆに対するトータル平均σＰｉの特性図である。
【図６】点火時期に対するＰｉの特性図である。
【図７】従来制御による作用を説明するための特性図である。
【図８】従来制御による作用を説明するための特性図である。
【図９】従来制御による作用を説明するための特性図である。
【図１０】本発明による作用を説明するための特性図である。
【図１１】従来制御と本発明の作用の違いを説明するための特性図である。
【図１２】σＰｉ（ｊ）の算出を説明するためのフローチャートである。
【図１３】クランクの角速度の波形図である。
【図１４】角速度差Δωに対するＰｉの特性図である。
【図１５】各気筒の噴射補正量Ｔｋの算出を説明するためのフローチャートである。
【図１６】各気筒の燃料噴射パルス幅Ｔｉの算出を説明するためのフローチャートである。
【図１７】噴射の実行を説明するためのフローチャートである。
【図１８】各気筒の点火時期補正量ＡＤＶｋの算出を説明するためのフローチャートである。
【図１９】各気筒の最終点火進角値ＡＤＶの算出を説明するためのフローチャートである。
【図２０】基本進角値ＢＡＤＶの特性図である。
【図２１】点火の実行を説明するためのフローチャートである。
【図２２】排気温度、４気筒トータルでのσＰｉの各特性図である。
【図２３】第２実施例の各気筒の噴射補正量Ｔｋの算出を説明するためのフローチャートである。
【図２４】第２実施例の各気筒の燃料噴射パルス幅Ｔｉの算出を説明するためのフローチャートである。
【図２５】空燃比Ａ／Ｆに対するσＰｉの特性図である。
【図２６】トータル平均σＰｉに対する各気筒のσＰｉの特性図である。
【図２７】第２実施例の４気筒トータルでのσＰｉ、ＨＣ排出量の各特性図である。
【図２８】第１実施例による時間経過に対する作業をモデル的に表した特性図である。
【図２９】第２実施例による時間経過に対する作業をモデル的に表した特性図である。
【図３０】第１の発明のクレーム対応図である。
【図３１】本発明の主要構成を示すブロック図である。
【図３２】第２の発明のクレーム対応図である。
【図３３】第３の発明のクレーム対応図である。
【図３４】第４の発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
１  エンジン本体
２  コントロールユニット
４  クランク角センサー
６  エアフローメーター
７  燃料噴射弁（燃料供給手段）
１３  点火プラグ（火花点火手段）
２１  各気筒のＰｉ平均値算出手段
２２  各気筒のσＰｉ算出手段
２３  空燃比・燃料噴射量制御手段
２４  点火時期制御手段
３１  空燃比・燃料噴射量制御手段
４１  基本点火時期算出手段
４２  トータル平均のＰｉ平均値算出手段
４３  点火時期補正量算出手段
４４  最終点火時期算出手段
４５  火花点火手段
５１  基本噴射時期算出手段
５２  トータル平均のσＰｉ算出手段
５３  噴射補正量算出手段
５４  最終噴射量算出手段
５５  燃料供給手段
６１  噴射補正量算出手段
６２  最終噴射量算出手段
【図１】
0003593742.tif 000012
【図２】
0003593742.tif 000013
【図３】
0003593742.tif 000014
【図４】
0003593742.tif 000015
【図５】
0003593742.tif 000016
【図６】
0003593742.tif 000017
【図７】
0003593742.tif 000018
【図８】
0003593742.tif 000019
【図９】
0003593742.tif 000020
【図１０】
0003593742.tif 000021
【図１１】
0003593742.tif 000022
【図１２】
0003593742.tif 000023
【図１３】
0003593742.tif 000024
【図１４】
0003593742.tif 000025
【図１５】
0003593742.tif 000026
【図１６】
0003593742.tif 000027
【図１７】
0003593742.tif 000028
【図１８】
0003593742.tif 000029
【図１９】
0003593742.tif 000030
【図２０】
0003593742.tif 000031
【図２１】
0003593742.tif 000032
【図２２】
0003593742.tif 000033
【図２３】
0003593742.tif 000034
【図２４】
0003593742.tif 000035
【図２５】
0003593742.tif 000036
【図２６】
0003593742.tif 000037
【図２７】
0003593742.tif 000038
【図２８】
0003593742.tif 000039
【図２９】
0003593742.tif 000040
【図３０】
0003593742.tif 000041
【図３１】
0003593742.tif 000042
【図３２】
0003593742.tif 000043
【図３３】
0003593742.tif 000044
【図３４】
0003593742.tif 000045