(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
燃焼行程にある気筒を判別するための信号と単位クランク角に対応する信号とを出力するクランク角検出手段と、
上記クランク角検出手段の出力に基づいて、同一の燃焼行程内において予め決められた２箇所の検出角度毎に、それぞれ所定の角度幅での経過時間を計測し、当該経過時間からクランク軸の角速度を２箇所で求める角速度検出手段と、
上記クランク角検出手段の出力に基づいて、２箇所の角速度検出角度間のサンプリング時間を計測するサンプリング時間検出手段と、
上記２箇所の角速度と上記サンプリング時間とから燃焼行程毎に角加速度を求め、かつ当該角加速度の全気筒平均値と気筒別平均値を求めると共に、全気筒平均角加速度と各気筒の平均角加速度との偏差量を気筒別に求める平均角加速度偏差量演算手段と、
この各気筒の偏差量をプラス領域に設定した第１しきい値およびマイナス領域に設定した第２しきい値と比較する制御判定手段と、
いずれかの気筒の偏差量が第１しきい値以上の場合に、当該気筒の噴射量の減少補正または点火時期の遅角補正の少なくとも一方を行い、偏差量が第２しきい値以下の場合には噴射量の増加補正または点火時期の進角補正の少なくとも一方を行う補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記平均角加速度偏差量演算手段によって算出される気筒毎の角加速度を回転数により補正する手段を備え、回転数が高いほど角加速度を大きく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制御装置。
【請求項３】
上記第１しきい値および第２しきい値を回転数により補正する手段を備え、回転数が高いほど各しきい値を小さく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制御装置。
【請求項４】
同一の燃焼行程中で、第１の角速度はピストン上死点付近で計測するとともに、第２の角速度は、これと次燃焼気筒のピストン上死点との中間角度付近で計測することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用ガソリン機関に代表される内燃機関の制御装置に関し、特に、冷気時のアイドル状態における内燃機関の振動レベルや安定性を損なうことなく排気汚染物質を低減させるための内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷機時においても内燃機関のアイドル状態における目標空燃比は、排気汚染物質の排出を低減するために理論空燃比より希薄に設定される傾向にあるが、目標空燃比を希薄に設定すると、振動レベルが高くなり易く、快適性や発進性が著しく損なわれる。一般に、この振動レベルの増加は気筒毎の燃焼状態のばらつきが原因と考えられており、この燃焼状態のばらつきは、以下のａ〜ｄの影響などで発生すると考えられる。
【０００３】
ａ．吸気管形状の不揃い、気筒間の吸気干渉などによる吸気量の不均一、および筒内ガス流動の若干の違いによる燃焼速度のばらつき。
【０００４】
ｂ．冷却水順路によって生じる各気筒間の若干の燃焼温度の違い。
【０００５】
ｃ．各気筒の燃焼室容積、ピストン形状などの製造上のばらつき。
【０００６】
ｄ．インジェクタの製造誤差などによる燃料噴射量の違いに起因する各気筒の空燃比の僅かなばらつき。
【０００７】
従って、この各気筒の燃焼状態をほぼ均一に制御することで、アイドルの振動レベルの低減を図ることができる。
【０００８】
そのため、従来、内燃機関の制御装置として、例えば特開平２−６４２５２号公報において、各気筒の角加速度を検出し、アイドリング時において気筒相互間の角加速度の差がゼロとなるように各気筒の基本点火時期または基本噴射量を補正することで、全気筒の燃焼状態を目標となる運転点から外れないように制御して、排気の浄化性の悪化やアイドル回転数の変動を抑制する装置が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の内燃機関制御装置にあっては、角加速度を計算するために用いられる角速度が１行程について１箇所しかサンプリングされないため、これに基づいて得られる角加速度は実際には２行程に渡った情報となる。従って、他気筒の圧縮圧力やクランク角度またはピストンの当たりが異なることによって生じる微妙な摩擦損失の影響が気筒毎に分離出来ないという問題があった。つまり、各気筒の燃焼状態の差異を正確に把握することができず、最終的な補正の精度が低いものとなってしまう。
【００１０】
また、角加速度は（１）式に示すように単位時間当たりの角速度変化量であるが、内燃機関のアイドル状態における設定回転数の変化、つまりサンプリング時間の変化が考慮されていない為、例えば冷却水温の変化により徐々に目標回転数が低下してきたときや、エアコンや電気負荷が投入され目標回転数が上昇した場合には、同じ発生トルクであっても角加速度は異なる値を示す。
【００１１】
Ｐｉ∝Δω＝ｄω／ｄｔ    …（１）
ここで、Ｐｉは気筒別発生トルク、ｄωは角速度差、ｄｔは微小単位時間である。
【００１２】
さらに、圧縮行程の影響によって発生トルクが零の時においても回転変動が発生しているため、（１）式の分子項ｄωが零にはならない。すなわち、以下に示す（１´）式となる。
【００１３】
0003574853.tif 000002
ここで、Ｋは定数である。
【００１４】
（１´）式によれば、第１項はトルクに比例するが、第２項はサンプリング時間ｄｔが回転数に逆比例するのでトルクと無関係に回転が変化すると影響を受ける。
【００１５】
従って、サンプリング時間を考慮したとしても、角加速度は図１に示すように等トルクにおいても低回転ほど大きな値として検出される。
【００１６】
このため、回転数が低いときは、必要以上に各気筒の空燃比がリッチ側に、または、点火時期が進み側に制御されるので、リッチ空燃比による多量の排気汚染物質が大気中に放出されるとともに、進み側の点火時期によって排気温度が低下し、触媒活性効果も期待通りに発揮できない。
【００１７】
また、上記を考慮してフィードバック制御の不感帯を大きくすると高回転では十分な安定度を確保することが困難となるという問題があった。
【００１８】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、触媒の活性していない冷間時において、良好な運転性を確保しつつ排気中の汚染物質を低減できる希薄な目標空燃比の設定を可能とし、より有効に排気ガス中の有害成分の大気放出を低減させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、図２に示すように、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段Ｍ１と、
燃焼行程にある気筒を判別するための信号と単位クランク角に対応する信号とを出力するクランク角検出手段Ｍ２と、
上記クランク角検出手段の出力に基づいて、同一の燃焼行程内において予め決められた２箇所の検出角度毎に、それぞれ所定の角度幅での経過時間を計測し、当該経過時間からクランク軸の角速度を２箇所で求める角速度検出手段Ｍ３と、上記クランク角検出手段の出力に基づいて、２箇所の角速度検出角度間のサンプリング時間を計測するサンプリング時間検出手段Ｍ４と、
上記２箇所の角速度と上記サンプリング時間とから燃焼行程毎に角加速度を求め、かつ当該角加速度の全気筒平均値と気筒別平均値を求めると共に、全気筒平均角加速度と各気筒の平均角加速度との偏差量を気筒別に求める平均角加速度偏差量演算手段Ｍ５と、
この各気筒の偏差量をプラス領域に設定した第１しきい値およびマイナス領域に設定した第２しきい値と比較する制御判定手段Ｍ６と、
いずれかの気筒の偏差量が第１しきい値以上の場合に、当該気筒の噴射量の減少補正または点火時期の遅角補正の少なくとも一方を行い、偏差量が第２しきい値以下の場合には噴射量の増加補正または点火時期の進角補正の少なくとも一方を行う補正手段Ｍ７と、
を備えている。
【００２０】
また請求項２の発明では、上記平均角加速度偏差量演算手段Ｍ５によって算出される気筒毎の角加速度を回転数により補正する手段Ｍ８を備え、回転数が高いほど角加速度を大きく補正する。
【００２１】
また請求項３の内燃機関の制御装置は、図３に示すように、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段Ｍ１と、
燃焼行程にある気筒を判別するための信号と単位クランク角に対応する信号とを出力するクランク角検出手段Ｍ２と、
上記クランク角検出手段の出力に基づいて、同一の燃焼行程内において予め決められた２箇所の検出角度毎に、それぞれ所定の角度幅での経過時間を計測し、当該経過時間からクランク軸の角速度を２箇所で求める角速度検出手段Ｍ３と、上記クランク角検出手段の出力に基づいて、２箇所の角速度検出角度間のサンプリング時間を計測するサンプリング時間検出手段Ｍ４と、
上記２箇所の角速度と上記サンプリング時間とから燃焼行程毎に角加速度を求め、かつ当該角加速度の全気筒平均値と気筒別平均値を求めると共に、全気筒平均角加速度と各気筒の平均角加速度との偏差量を気筒別に求める平均角加速度偏差量演算手段Ｍ５と、
この各気筒の偏差量をプラス領域に設定した第１しきい値およびマイナス領域に設定した第２しきい値と比較する制御判定手段Ｍ６と、
いずれかの気筒の偏差量が第１しきい値以上の場合に、当該気筒の噴射量の減少補正または点火時期の遅角補正の少なくとも一方を行い、偏差量が第２しきい値以下の場合には噴射量の増加補正または点火時期の進角補正の少なくとも一方を行う補正手段Ｍ７と、
上記第１しきい値および第２しきい値を、回転数が高いほど小さくなるように、回転数に応じて補正するしきい値補正手段Ｍ９と、
を備えている。
【００２２】
また請求項４の発明は、同一の燃焼行程中で、第１の角速度はピストン上死点付近で計測するとともに、第２の角速度は、これと次燃焼気筒のピストン上死点との中間角度付近で計測することを特徴としている。
【００２３】
本発明の請求項１では、燃焼行程内で２箇所に設定された所定クランク角度幅の区間の角速度と、その第１計測角度から第２計測角度までのいわゆるサンプリング時間とが計測される。そして、第２の角速度と第１の角速度の差が計算され、さらに、これをサンプリング時間で除算することで、そのときの燃焼行程にある気筒の角加速度が計算される。これらの気筒別の角加速度から所定区間の全気筒平均値と各気筒毎の平均値が求められ、全気筒平均値に対する各気筒の平均値の偏差量が計算される。
【００２４】
ここで各気筒の偏差量がプラス領域にある第１しきい値以上の場合には、偏差量が第１しきい値以下となるまで、徐々にその気筒の噴射量の減少補正または点火時期の遅角補正を行う。同様に、各気筒の偏差量がマイナス領域にある第２しきい値以下の場合には、偏差量が第２しきい値以上となるまで、徐々にその気筒の噴射量の増加補正または点火時期の進角補正を行う。
【００２５】
これにより、全気筒の燃焼状態が平均値に揃うように制御される。特に他気筒の圧縮圧力や気筒間の摩擦損失の違いが排除されることで精度が向上する。結果として、安定度の制約が緩和され、希薄な空燃比設定が可能となるので、排気の浄化性の悪化が抑制される。
【００２６】
本発明の請求項２では、さらに回転数に応じて角加速度を補正するため、アイドルの目標回転数が変化した場合でも高精度に全気筒の燃焼状態が平均値に揃うように制御される。これにより、安定度の制約が緩和され希薄な空燃比設定が可能となるので、排気の浄化性の悪化が更に抑制される。
【００２７】
本発明の請求項３では、回転数に応じて第１および第２しきい値を補正するため、請求項２と同様に、アイドルの目標回転数が変化した場合でも、高精度かつ高速な演算処理を必要とせずに、その回転数変化の影響が相殺され、全気筒の燃焼状態が平均値に揃うように制御される。これにより安定度の制約が緩和され希薄な空燃比設定が可能となるので、排気の浄化性の悪化が抑制される。
【００２８】
本発明の請求項４では、他気筒の影響が小さくなり、角加速度の検出Ｓ／Ｎ比が高くなるため、さらに全気筒の燃焼状態が精度良く平均値に揃うように制御される。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関の制御装置においては、気筒間の燃焼状態のばらつきを補正すべく各気筒の角加速度を求める際に、燃焼行程の２箇所で角速度を求め、これに基づいて角加速度を算出するようにしたので、他の気筒の圧縮圧力等の影響を排除でき、対象とする気筒の燃焼状態を正確に把握することができる。したがって、燃料噴射量や点火時期による気筒毎の補正を精度良く行うことができ、全気筒の燃焼状態を揃えてアイドル時の安定性を大幅に向上させることができる。
【００３０】
また請求項２および請求項３の構成によれば、回転数に応じた補正を付加することにより、エアコンのＯＮ，ＯＦＦ等に伴うアイドル目標回転数の変動による影響を受けることがなく、常に高精度に各気筒のばらつきの補正を行うことができる。特に、請求項３の構成においては、回転数に応じてしきい値が補正されるため、高速な演算処理が不要となる。
【００３１】
また請求項４の構成によれば、他の気筒の圧縮圧力等の影響を一層確実に排除でき、角加速度の検出精度ひいては燃料噴射量等の補正の精度が一層向上する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
図４〜図７は、本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施例を示す。本実施例は、本発明を４気筒内燃機関に適用したものである。
【００３４】
図４は、本発明の制御装置の構成を示すブロック図である。
【００３５】
図４において、１はクランク角センサであり、このクランク角センサ１は、爆発間隔（１８０°ＣＡ）毎に各気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）前の所定位置、例えば図５に示すように、ＢＴＤＣ１１０°ＣＡでＨレベルのパルスとなる基準信号ＲＥＦを出力するとともに、クランク角の単位角度（例えば、１°）毎にＨレベルのパルスとなる単位信号ＰＯＳをエンジン制御ユニット６に出力する。つまり、このクランク角センサ１が、クランク角検出手段を構成している。また、９はカウンタであり、このカウンタ９は、クランク角センサ１の基準信号ＲＥＦが入力されると、図５に示すように所定の区間θ１〜θ２°ＣＡ、およびθ３〜θ４°ＣＡ間の時間Ｔ１ｉおよびＴ２ｉを計測する。尚、上記区間θ１〜θ２°ＣＡおよびθ３〜θ４°ＣＡは予め実験等によって最適な区間が設定されており、その設定値は後述するエンジン制御ユニット６内のＲＯＭ１０のデータによって任意に変えることができる。このカウンタ９が、角速度検出手段およびサンプリング時間検出手段を構成している。
【００３６】
２は、内燃機関の吸入空気量を計測するエアフローセンサ、３は内燃機関の冷却水温を計測する水温センサ、４はスロットル開度を検出するスロットル開度センサ、５は排気中の酸素濃度を計測するＯ２センサであり、これらが運転状態検出手段を構成しており、それぞれの出力はエンジン制御ユニット６に入力されている。
【００３７】
エンジン制御ユニット６は、これらの情報に基づき後述する処理を行うもので、ＣＰＵ８、ＲＯＭ１０、ＲＡＭ１１およびＩ／Ｏポート７により構成される。この制御ユニット６は、平均角速度偏差量演算手段、制御判定手段、点火時期演算手段および燃料噴射量補正手段としての機能を有し、さらに角加速度補正手段、またはしきい値補正手段としての機能を有している。ＣＰＵ８はＲＯＭ１０に書き込まれているプログラムに従ってＩ／Ｏポート７より必要とする外部データを取り込んだり、またＲＡＭ１１との間でデータの授受を行ったりしながら燃焼状態検出に必要な処理値等を演算処理し、必要に応じて処理したデータをＩ／Ｏポート７へ出力する。ＲＯＭ１０はＣＰＵ８を制御するプログラムを格納しており、さらに演算に使用するデータをマップ等の形で記憶している。Ｉ／Ｏポート７にはセンサ群からの信号やカウンタ９からの情報が入力され、またＩ／Ｏポート７からは燃料噴射信号あるいは点火信号が燃料噴射弁１３ａ〜１３ｄもしくは点火ユニット１２に出力される。燃料噴射弁１３ａ〜１３ｄは入力パルス幅に応じた燃料を内燃機関の吸気ポートに供給し、また、点火ユニット１２はパルス入力に応じたタイミングで点火プラグ１４をスパークさせることで筒内の混合気に着火させる。
【００３８】
次に作用を説明する。最初に本発明の基本原理について説明する。
【００３９】
内燃機関のクランク軸の瞬間的な角加速度は、上死点から約９０°ＣＡの間では燃焼・膨張行程にある気筒の筒内圧力によって支配され、特に低速ほど燃焼気筒から大きな影響を受ける。しかしながら、ＡＴＤＣ９０°ＣＡから下死点までの間では、次の燃焼・膨張行程にあたる気筒の圧縮圧力が支配的になってくる。すなわち、１行程に角速度を１回づつサンプリングした場合の角加速度が表す筒内圧力情報は、実際には、２行程に渡ったものとなり、他気筒の圧縮圧力の影響や摩擦損失の違いを含むため、その気筒の燃焼状態を正しく検出することは出来ない。これに対し、図５に示すように燃焼行程中の２箇所で角速度をサンプリングして、角加速度を求めるようにすれば、燃焼行程にあたる気筒の第２の角速度測定位置での筒内圧力が検知可能であり、筒内圧力の時間推移がトルクに対して相似形であるとすれば、図示平均有効圧力Ｐｉを正しく検出することができる。
【００４０】
図６および図７は、上記の原理に基づいて燃焼行程中の角加速度変動を検出するためのプログラムを示すフローチャートである。
【００４１】
図６は、所定区間の回転に要する時間を検出するサブルーチンであり、単位クランク角（ＰＯＳ信号）毎に呼び出され時間計測を必要に応じて行う。まず、Ｓ０でクランク基準位置（ＲＥＦ信号）からの経過角度ＰＯＳＮと第１角速度計測区間の開始角ＯＭＧＳ１（図５参照）との比較を行い、ＰＯＳＮがＯＭＧＳ１未満であった場合はＳ８で区間所要時間計測タイマＴＭＰＯＳをクリアするとともに、Ｓ１２でＰＯＳＮをインクリメントして、このサブルーチンを終了する。尚、ＴＭＰＯＳは、制御ユニット６に内蔵されたフリーランニングタイマであり、内容をクリアしないかぎり内蔵クロックに同期してカウントアップされる。
【００４２】
一方、Ｓ０でＰＯＳＮ＞ＯＭＧＳ１のときは、次にＳ１でＰＯＳＮと第１角速度計測区間の終了角ＯＭＧＥ１（図５参照）を比較し、ＰＯＳＮがＯＭＧＥ１未満の時はＳ１２でＰＯＳＮをインクリメントして処理を終了する。Ｓ１でＰＯＳＮ＞ＯＭＧＥ１の時は、さらにＳ２でフラグＦＬＧＷＮの判定を行う。ＦＬＧＷＮの内容が「０」であればＳ３においてＴＭＰＯＳの内容を第１時間計測値Ｔ１ｉにロードするとともに、ＦＬＧＷＮに「１」をセットし、さらにサンプリング時間計測タイマＴＭＤＴを「０」にクリアする。尚、「ｉ」は後述するように気筒番号に相当するものであり、この実施例では、ｉ＝１〜４である。
【００４３】
ＴＭＤＴはＴＭＰＯＳと同様に、内燃機関制御ユニットに内蔵されたフリーランニングタイマであり、内容をクリアしないかぎり内部クロックに同期してカウントアップされる。
【００４４】
一方、Ｓ２でＦＬＧＷＮの内容が「１」であれば、このＳ３の処理を飛び越して次のＳ４の処理を行う。Ｓ４では、ＰＯＳＮと第２角速度計測区間の開始角ＯＭＧＳ２（図５参照）を比較する。ＰＯＳＮがＯＭＧＳ２以下であった場合はＳ８でＴＭＰＯＳをクリアするとともに、Ｓ１２でＰＯＳＮをインクリメントしてサブルーチンを終了する。つまりＰＯＳＮが第２角速度計測区間の開始角ＯＭＧＳ２に至るまで、ここで計測待ちの状態となる。Ｓ４でＰＯＳＮ＞ＯＭＧＳ２であった場合は、Ｓ５でＰＯＳＮと第２角速度計測区間の終了角ＯＭＧＥ２（図５参照）とを比較し、ＰＯＳＮがＯＭＧＥ２以下であった時には、Ｓ１２を経てサブルーチンを終了する。一方、Ｓ５でＰＯＳＮ＞ＯＭＧＥ２であった場合は、更にＳ６で第２計測許可フラグＦＬＧＷＥを判定し、この内容が「０」であればＳ７でＴＭＰＯＳの内容を第２時間計測値Ｔ２ｉに、ＴＭＤＴの内容を角速度サンプリング時間ｄｔにロードするとともに、ＦＬＧＷＥに「１」をセットする。
【００４５】
またＳ６でＦＬＧＷＥの内容が「１」であればＳ７の処理を飛び越して次のＳ９のＲＥＦ信号レベルの読み込みに移る。Ｓ９においては、ＲＥＦ信号のレベルを読み込み、Ｓ１０で信号レベルの判定を行う。信号レベルが「Ｌ」レベルのときはＳ１２でＰＯＳＮをインクリメントし、次のＰＯＳ信号同期処理に備えサブルーチンを終了する。一方、Ｓ１０でＲＥＦ信号レベルが「Ｈ」であれば、当該気筒の燃焼行程が終了したと判断して、Ｓ１１でＰＯＳＮ，ＦＬＧＷＮおよびＦＬＧＷＥをクリアし、次のＰＯＳ信号同期処理に備えサブルーチンを終了する。Ｓ１１の処理により、１行程毎にＦＬＧＷＮおよびＦＬＧＷＥがクリアされるため、Ｔ１ｉおよびＴ２ｉの内容が保護されるとともに、定められた区間での回転に要する時間つまりサンプリング時間ｄｔを計測できる。
【００４６】
図７は所定区間の回転に要する時間から行程毎の角加速度を演算するルーチンであり、クランク基準信号（ＲＥＦ信号）毎に呼び出される。まず、Ｓ２１で前回ＲＥＦ信号からの経過時間ＴＲＥＦを読み込む。このＴＲＥＦは基本エンジン制御において行程毎の機関回転数を計算するための変数であり、回転数の逆数相当の変数である。次にＳ２２で、ＴＲＥＦとＴＲＥＦの前回値ＴＲＥＦ０との差の絶対値を求め、回転変動ＤＴＲＥＦとする。さらに、Ｓ２３でＤＴＲＥＦとフィードバック（以下Ｆ／Ｂと略記する）制御許可回転変動判定しきい値ＦＢＥＮを比較する。
【００４７】
比較の結果、ＤＴＲＥＦ≧ＦＢＥＮであった場合はＳ２５へ進みＦ／Ｂ制御周期カウンタＲＥＦＣＮＴをクリアするとともに、Ｆ／Ｂ初回周期判定フラグＦＬＧＤＤＦを「０」にセットする。
【００４８】
Ｓ２３でＤＴＲＥＦ＜ＦＢＥＮの場合は、Ｓ２４で前回燃焼行程に相当する気筒番号を引数〔ｉ〕とする。これにより、以下の処理は気筒別に行われる。次のＳ２６では、前述のＰＯＳ信号同期で処理される角速度計測ルーチンによって求められたθ１〜θ２°ＣＡ，θ３〜θ４°ＣＡ間の時間Ｔ１ｉ，Ｔ２ｉに基づき、それぞれの角速度ω１ｉおよびω２ｉを計算する。具体的には以下の（２）式および（３）式による。
【００４９】
ω１ｉ＝Ｋ１／Ｔ１ｉ      …（２）
ω２ｉ＝Ｋ２／Ｔ２ｉ      …（３）
ここでＫ１およびＫ２は計測角度巾である。
【００５０】
更に、上記で求められたω１ｉ，ω２ｉおよび角速度計測ルーチンによって求められた角速度サンプリング時間ｄｔを用いて、Ｓ２７において１行程中での気筒別角加速度ＤＯＭＧｉを計算する。この計算は（４）式による。
【００５１】
ＤＯＭＧｉ＝Δωｉ／ｄｔ＝（ω２ｉ−ω１ｉ）／ｄｔ      …（４）
Ｓ２８では、Ｓ２７で求められたＤＯＭＧｉを機関回転数の逆数であるＴＲＥＦを用いて補正する。具体的には、（４´）式によって補正後の気筒別角加速度ＤＨＯＭＧｉを求める。
【００５２】
ＤＨＯＭＧｉ＝ＤＯＭＧｉ−（ＴＲＥＦ／ＫＤＬＴ）      …（４´）
ここでＫＤＬＴは正規化定数である。
【００５３】
この補正によって、前述したトルクと無関係に回転数が与える影響を排除することができる。
【００５４】
次に、Ｓ２９ではＲＥＦＣＮＴと所定のＦ／Ｂ周期ＦＢＰＤを比較する。この結果がＲＥＦＣＮＴ＝ＦＢＰＤ、すなわち経過サイクル数がＦ／Ｂ周期に達した場合はＳ３１に分岐する。Ｓ２９でＲＥＦＣＮＴ≠ＦＢＰＤ、すなわち経過サイクル数がＦ／Ｂ周期に達しない場合は、Ｓ３０でＦＬＧＤＤＦを判定する。この結果が、「０」の時、すなわち初回のＦ／Ｂ周期であるときは、加重平均の初期値が定まっていないので、Ｓ３３で気筒別平均角加速度ＯＭＧＡＶｉならびに気筒別平均角加速度の前回値ＯＭＧＡＶｉ０のそれぞれの初期値としてＤＨＯＭＧｉが与えられ、さらに、全気筒平均角加速度ＡＯＭＧＡＶならびに全気筒平均角加速度の前回値ＡＯＭＧＡＶ０のそれぞれの初期値としてＤＨＯＭＧｉが与えられる。そして、Ｓ３５でＦＬＧＤＤＦに「１」がセットされ、次回の処理準備を完了して当該サブルーチンから戻る。
【００５５】
これに対しＳ３０でＦＬＧＤＤＦが「１」の場合は、Ｓ３２でＯＭＧＡＶｉおよびＡＯＭＧＡＶを加重平均にて求める。具体的には、次の（５）式および（６）式によって算出する。
【００５６】
ＯＭＧＡＶｉ＝ａ×ＤＨＯＭＧｉ＋（１−ａ）×ＯＭＧＡＶｉ０  …（５）
ＡＯＭＧＡＶ＝ｂ×ＤＨＯＭＧｉ＋（１−ｂ）×ＡＯＭＧＡＶ０  …（６）
尚、加重平均係数ａおよびｂはいずれも１以下に設定される。
【００５７】
この後、Ｓ３７でＲＥＦＣＮＴをインクリメントし当該サブルーチンから戻る。
【００５８】
前述のＳ２９でＲＥＦＣＮＴ＝ＦＢＰＤのときは、経過サイクル数が所定のＦ／Ｂ周期に達したと判断し、Ｓ３１で全気筒の角加速度平均値に対する各気筒ｉの角加速度平均値の偏差量ＤＤＯＭＧｉを求める。計算式は以下の（７）式による。
【００５９】
ＤＤＯＭＧｉ＝ＯＭＧＡＶｉ−ＡＯＭＧＡＶ      …（７）
次のＳ３４では次回のＤＤＯＭＧｉの計算に備えＳ３３と同じく各パラメータを初期化する。そして、Ｓ３６でＲＥＦＣＮＴをクリアする。
【００６０】
さらに次のＳ３８およびＳ３９では、Ｆ／Ｂ反映条件としてアイドルＳＷがＯＮであるか、冷却水温ＴＷＮがＦ／Ｂ許可水温ＴＷＦＢＥ未満であるかをそれぞれ判定する。Ｓ３８またはＳ３９のいづれかが条件を満たさない場合は、噴射量や点火時期の補正をしないものとして、このまま当該サブルーチンから戻る。
【００６１】
一方、Ｓ３８およびＳ３９の条件を両方満たす場合は、Ｓ４０でＤＤＯＭＧｉとプラス側Ｆ／Ｂ許可偏差量しきい値ＤＬＶ１を比較し、この結果がＤＤＯＭＧｉ＞ＤＬＶ１であった時、すなわち気筒別平均角加速度の偏差量ＤＤＯＭＧｉが制御不感帯をプラス側に越える場合には、次のＳ４３で気筒別点火時期ＡＤＶｉから一定量の点火時期Ｆ／ＢゲインＦＢＡＤＶを減算するとともに、気筒別噴射量補正係数ＣＤＦＢｉから一定量の噴射量Ｆ／ＢゲインＦＢＴＩを減算する。これにより当該気筒の発生トルクが段階的に低下して全気筒の発生トルク平均値に近づくように制御される。
【００６２】
一方、Ｓ４０の結果がＤＤＯＭＧｉ≦ＤＬＶ１の場合は、Ｓ４１でＤＤＯＭＧｉとマイナス側Ｆ／Ｂ許可偏差量しきい値ＤＬＶ２とを比較し、この結果がＤＤＯＭＧｉ＜ＤＬＶ２であった時、すなわち気筒別平均角加速度の偏差量ＤＤＯＭＧｉが制御不感帯をマイナス側に越える場合には、上記と逆にＳ４２でＡＤＶｉにＦＢＡＤＶを加算するとともに、ＣＤＦＢｉにＦＢＴＩを加算する。これにより当該気筒の発生トルクが段階的に上昇して全気筒の発生トルク平均値に近づくように制御される。
【００６３】
Ｓ４２およびＳ４３の処理の後、Ｓ４４において、上記のように求められたＣＤＦＢｉを用いて気筒別の噴射量ＴＩｉを補正し、Ｓ４５で気筒別点火時期ＡＤＶｉと噴射量ＴＩｉを出力した後に、当該サブルーチンを終了する。
【００６４】
また、Ｓ４１でＤＤＯＭＧｉ≧ＤＬＶ２であった時、すなわち気筒別平均角加速度の偏差量ＤＤＯＭＧｉが制御不感帯の中にある場合には、Ｆ／Ｂ制御の必要がないと判断して、このまま当該サブルーチンから戻る。
【００６５】
以上により、所定のＦ／Ｂ周期毎に回転数により補正された各気筒の角加速度平均値および全気筒の角加速度平均値が計算され、これに基づいて各気筒の角加速度偏差量がそれぞれゼロとなるように気筒別に点火時期および噴射量が制御されるので、回転数変動の影響を受けることなく、常に良好な安定度で内燃機関を運転可能とできる。
【００６６】
次に、図８には、第２実施例を示す。
【００６７】
第１実施例に対してこの第２実施例が相違する点は、Ｆ／Ｂ制御実行判断のしきい値ＤＬＶ１，ＤＬＶ２を回転数により補正することにある。従って、同一の燃焼行程内で２箇所の角速度を計測する図６のサブルーチンは同じであるため、ここでは説明を行わない。
【００６８】
以下、図８のフローチャートに従って第２実施例の処理について説明する。尚、図７のフローチャートと実質的に変わらないステップについては簡単に説明する。
【００６９】
図８は所定区間の回転に要する時間から行程毎の角加速度を演算するルーチンであり、クランク基準信号（ＲＥＦ信号）毎に呼び出される。まず、Ｓ５１で前回ＲＥＦ信号からの経過時間ＴＲＥＦを読み込む。このＴＲＥＦは基本エンジン制御において行程毎の機関回転数を計算するための変数であり、回転数の逆数相当の変数である。次にＳ５２でＴＲＥＦとＴＲＥＦ前回値ＴＲＥＦ０との差の絶対値を求め、回転変動ＤＴＲＥＦとする。さらに、Ｓ５３ではＤＴＲＥＦとＦ／Ｂ制御許可回転変動判定しきい値ＦＢＥＮを比較する。比較の結果、ＤＴＲＥＦ≧ＦＢＥＮであった場合はＳ５５へ進み、Ｆ／Ｂ制御周期カウンタＲＥＦＣＮＴをクリアするとともに、Ｆ／Ｂ初回周期判定フラグＦＬＧＤＤＦを「０」にセットする。
【００７０】
Ｓ５３でＤＴＲＥＦ＜ＦＢＥＮの場合は、Ｓ５４で前回燃焼行程に相当する気筒番号を引数〔ｉ〕とする。これにより以下の処理は気筒別に行われる。
【００７１】
次のＳ５６で、前述のＰＯＳ信号同期で処理される角速度計測ルーチンによって求められたθ１〜θ２°ＣＡ，θ３〜θ４°ＣＡ間の時間Ｔ１ｉ，Ｔ２ｉに基づき、それぞれの角速度ω１ｉおよびω２ｉを計算する。計算式は前述した第１実施例に示した（２）式および（３）式による。
【００７２】
更に、上記で求められたω１ｉ，ω２ｉおよび角速度計測ルーチンによって求められた角速度サンプリング時間ｄｔを用いて，Ｓ５７において１行程中での気筒別角加速度ＤＯＭＧｉを計算する。計算式は前述した第１実施例に示した（４）式による。
【００７３】
次に、Ｓ５８ではＲＥＦＣＮＴと所定のＦ／Ｂ周期ＦＢＰＤを比較する。この結果がＲＥＦＣＮＴ＝ＦＢＰＤ、すなわち経過サイクル数がＦ／Ｂ周期に達した場合はＳ６０に分岐する。Ｓ５８でＲＥＦＣＮＴ≠ＦＢＰＤの場合は、Ｓ５９でＦＬＧＤＤＦを判定する。この結果が「０」の時は、初回のＦ／Ｂ周期であり、まだ加重平均の初期値が定まっていないので、Ｓ６２で気筒別平均角加速度ＯＭＧＡＶｉならびに気筒別平均角加速度の前回値ＯＭＧＡＶｉ０の初期値としてＤＯＭＧｉが与えられ、さらに、全気筒平均角加速度ＡＯＭＧＡＶならびに全気筒平均角加速度の前回値ＡＯＭＧＡＶ０の初期値としてＤＯＭＧｉが与えられるとともに、Ｓ６４でＦＬＧＤＤＦに「１」がセットされ、当該サブルーチンから戻る。Ｓ５９でＦＬＧＤＤＦが「１」の場合は、前述した実施例と同様にＳ６１でＯＭＧＡＶｉおよびＡＯＭＧＡＶを加重平均にて求める。尚、ここでは角加速度ＤＯＭＧｉが回転数による補正を受けずにそのまま用いられる。
【００７４】
すなわち、次の（５´）式および（６´）式によって算出する。
【００７５】
ＯＭＧＡＶｉ＝ａ×ＤＯＭＧｉ＋（１−ａ）×ＯＭＧＡＶｉ０  …（５´）
ＡＯＭＧＡＶ＝ｂ×ＤＯＭＧｉ＋（１−ｂ）×ＡＯＭＧＡＶ０  …（６´）
この後、Ｓ６６でＲＥＦＣＮＴをインクリメントし当該サブルーチンから戻る。
【００７６】
前述のＳ５８でＲＥＦＣＮＴ＝ＦＢＰＤのときは、経過サイクル数がＦ／Ｂ周期となったと判断し、Ｓ６０で全気筒の角加速度平均値に対する各気筒の角加速度平均値の偏差量ＤＤＯＭＧｉを前述した（７）式で求める。
【００７７】
次のＳ６３では、次回のＤＤＯＭＧｉの計算に備えＳ６２と同じく各パラメータを初期化する。そして、Ｓ６５でＲＥＦＣＮＴをクリアする。さらに次のＳ６７およびＳ６８ではＦ／Ｂ反映条件としてアイドルＳＷがＯＮであるか、冷却水温ＴＷＮがＦ／Ｂ許可水温ＴＷＦＢＥ未満であるかを判定する。Ｓ６７またはＳ６８のいづれかが条件を満たさない場合は、このまま当該サブルーチンから戻る。一方、Ｓ６７およびＳ６８の条件を両方満たす場合は、Ｓ６９で、プラス側補正しきい値ＨＤＬＶ１およびマイナス側補正しきい値ＨＤＬＶ２を、それぞれ所定のしきい値ＤＬＶ１，ＤＬＶ２とＴＲＥＦとから求める。具体的には、次の（８）式および（９）式による。
【００７８】
ＨＤＬＶ１＝ＤＬＶ１＋ＴＲＥＦ／ＫＤＬＴ      …（８）
ＨＤＬＶ２＝ＤＬＶ２＋ＴＲＥＦ／ＫＤＬＴ      …（９）
ここでＫＤＬＴは正規化定数である。
【００７９】
この補正によって、前述した実施例と同様に、トルクと無関係に回転数が与える影響が排除される。
【００８０】
次に、Ｓ７０でＤＤＯＭＧｉとＨＤＬＶ１を比較し、この結果がＤＤＯＭＧｉ＞ＨＤＬＶ１であった時、すなわち気筒別平均角加速度の偏差量ＤＤＯＭＧｉが制御不感帯をプラス側に越える場合には、次のＳ７３で気筒別点火時期ＡＤＶｉから一定量の点火時期Ｆ／ＢゲインＦＢＡＤＶを減算するとともに、気筒別噴射量補正係数ＣＤＦＢｉから一定量の噴射量Ｆ／ＢゲインＦＢＴＩを減算する。これにより当該気筒の発生トルクが段階的に低下して全気筒の発生トルク平均値に近づくように制御される。一方、Ｓ７０の結果がＤＤＯＭＧｉ≦ＨＤＬＶ１の場合は、Ｓ７１でＤＤＯＭＧｉとＨＤＬＶ２とを比較し、この結果がＤＤＯＭＧｉ＜ＨＤＬＶ２であった時、すなわち気筒別平均角加速度の偏差量ＤＤＯＭＧｉが制御不感帯をマイナス側に越える場合には、上記と逆にＳ７２でＡＤＶｉにＦＢＡＤＶを加算するとともに、ＣＤＦＢｉにＦＢＴＩを加算する。これにより、当該気筒の発生トルクが段階的に上昇して全気筒の発生トルク平均値に近づくように制御される。
【００８１】
Ｓ７２およびＳ７３の処理の後、Ｓ７４において、上記のように求められたＣＤＦＢｉを用いて気筒別の噴射量ＴＩｉを補正し、Ｓ７５で気筒別点火時期ＡＤＶｉと噴射量ＴＩｉを出力した後に、当該サブルーチンから戻る。また、Ｓ７１でＤＤＯＭＧｉ≧ＨＤＬＶ２であった時、すなわち気筒別平均角加速度の偏差量ＤＤＯＭＧｉが制御不感帯のプラス側およびマイナス側のどちらも越えない場合には、Ｆ／Ｂ制御の必要がないと判断して、このまま当該サブルーチンから戻る。
【００８２】
この第２実施例ではＦ／Ｂ制御周期毎に制御しきい値ＤＬＶ１，ＤＬＶ２を補正するようにしたため、高速な演算処理を必要とせずに、回転数変動の影響を排除できる。
【００８３】
図９は、上述した第１実施例もしくは第２実施例のように、機関回転数に応じて角加速度もしくはしきい値の補正を付加した場合の作用効果を説明する特性図である。この図の例は、ある気筒の発生トルクが他の気筒に比較して高く、上述したフィードバック制御により点火時期ＡＤＶが徐々に遅角側に補正されていく様子を示しているが、アイドル目標回転数が低い場合には、図１に基づいて説明したように、平均角加速度偏差量が比較的大きな値として表れ、これに基づいて点火時期の補正がなされるため、図９に破線で示したような特性となる。つまり、当該気筒の点火時期が十分に遅角補正され、図示平均有効圧力Ｐｉの偏差量が十分に小さなものとなる。従って、これにより良好な運転性が確保される。これに対し、アイドル目標回転数が高くなった場合に、仮に回転数に応じた補正を行わないとすると、平均角加速度偏差量が小さなものとなるため、点火時期ＡＤＶのフィードバック制御が早期に収束してしまい、図９に実線で示すような特性となる。つまり、点火時期ＡＤＶが十分に遅角補正されず、図示平均有効圧力Ｐｉの偏差量をある値よりも小さくすることができない。これにより、アイドル時の安定性は悪化する。しかし、上記各実施例のように回転数に応じた補正を行えば、アイドル目標回転数が高くなった場合でも、破線で示した低速時とまったく同様の特性を維持することができ、図示平均有効圧力Ｐｉのばらつきを最小限に抑制することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】トルクを一定とした場合の機関回転数と角加速度との関係を示す特性図。
【図２】請求項１および請求項２の発明を示すクレーム対応図。
【図３】請求項３の発明を示すクレーム対応図。
【図４】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図５】クランク角センサの出力信号および角速度のサンプルタイミングを示すタイミングチャート。
【図６】角速度を計測するサブルーチンの流れを示すフローチャート。
【図７】燃料噴射量および点火時期の補正のサブルーチンを示すフローチャート。
【図８】燃料噴射量および点火時期の補正サブルーチンの第２実施例を示すフローチャート。
【図９】回転数に応じた補正の効果を説明する特性図。
【符号の説明】
Ｍ１…運転状態検出手段
Ｍ２…クランク角検出手段
Ｍ３…角速度検出手段
Ｍ４…サンプリング時間検出手段
Ｍ５…平均角加速度偏差量演算手段
Ｍ６…制御判定手段
Ｍ７…補正手段
Ｍ８…角加速度補正手段
Ｍ９…しきい値補正手段
【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】
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【図８】
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【図９】
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