(57)【要約】【課題】多気筒内燃機関の一サイクルにおける気筒間の発生トルクのインバランスを精度良く検出する。【解決手段】多気筒内燃機関から供給される回転出力により発電するオルタネータの発電量を検出し、検出された発電量の変動量に基づいて、複数の気筒間に生じる発生トルクのインバランスを検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関の複数の気筒間に生じる発生トルクのインバランスを検出するための装置であって、
前記多気筒内燃機関から供給される回転出力により発電する発電装置の発電量を検出する発電量検出手段と、
前記検出手段により検出された発電量の変動量に基づいて、前記複数の気筒間に生じる発生トルクのインバランスを検出するインバランス検出手段と、を有することを特徴とする多気筒内燃機関の気筒間インバランス検出装置。
【請求項２】
前記インバランス検出手段は、前記発電量の変動量が所定値を超える場合には、前記複数の気筒間に発生トルクのインバランスが生じていると判断する、ことを特徴とする請求項１に記載の多気筒内燃機関の気筒間インバランス検出装置。
【請求項３】
前記多気筒内燃機関のクランク角を検出するクランク角検出手段をさらに有し、
前記インバランス検出手段は、前記発電量の変動量が所定値を超える際の前記クランク角検出手段の検出するクランク角に基づいて、インバランスが生じている気筒を特定する、ことを特徴とする請求項２に記載の多気筒内燃機関の気筒間インバランス検出装置。
【請求項４】
前記インバランス検出手段は、前記発電量の平均値からの変動量の正負に応じて、インバランスが生じている気筒のインバランスがリッチインバランスかリーンインバランスかを特定する、ことを特徴とする請求項３に記載の多気筒内燃機関の気筒間インバランス検出装置。
【請求項５】
前記インバランス検出手段は、前記発電量の平均値と、前記発電量の最大値又は最小値から、インバランスの程度を決定する、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の多気筒内燃機関の気筒間インバランス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関の気筒間の発生トルクのインバランスを検出するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、多気筒内燃機関の回転数をクランク角センサにより検出し、検出された回転数の変動値から、多気筒内燃機関の気筒間の発生トルクのインバランス（不均衡）を検出する技術を開示している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０５２６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、多気筒内燃機関の気筒間の発生トルクのインバランスを検出するために、クランク角センサを用いた場合、クランク角センサの出力するパルスの幅が比較的大きいため、多気筒内燃機関の回転数の変動を一サイクル内において精度良く検出することが困難である。このため、精度の高いインバランスの検出が難しい。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、多気筒内燃機関の気筒間の一サイクルにおける発生トルクのインバランスを精度良く検出可能な多気筒内燃機関の気筒間インバランス検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、多気筒内燃機関の複数の気筒間に生じる発生トルクのインバランスを検出するための装置であって、前記多気筒内燃機関から供給される回転出力により発電する発電装置の発電量を検出する発電量検出手段と、前記発電量検出手段により検出された発電量の変動量に基づいて、前記複数の気筒間に生じる発生トルクのインバランスを検出するインバランス検出手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
好適には、前記インバランス検出手段は、前記発電量の変動量が所定値を超える場合には、前記複数の気筒間に発生トルクのインバランスが生じていると判断する、構成を採用できる。
【０００８】
また、本発明は、前記多気筒内燃機関のクランク角を検出するクランク角検出手段をさらに有し、前記インバランス検出手段は、前記発電量の変動量が所定値を超える際の前記クランク角検出手段の検出するクランク角に基づいて、インバランスが生じている気筒を特定する、構成を採用できる。さらに、好適には、前記インバランス検出手段は、前記発電量の平均値からの変動量の正負に応じて、インバランスが生じている気筒のインバランスがリッチインバランスかリーンインバランスかを特定する、ことも可能である。また、前記インバランス検出手段は、前記発電量の平均値と、前記発電量の最大値又は最小値から、インバランスの程度を決定する、事も可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、多気筒内燃機関の一サイクルにおける気筒間の発生トルクのインバランスを精度良く検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明が適用される多気筒内燃機関システムの一例を示す概略図である。
【図２】クランク角とオルタネータ発電量と平均発電量との関係を示す図である。
【図３】ＥＣＵにおける処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明が適用される多気筒内燃機関システムの一例を示す概略図である。図１において、内燃機関（エンジン）１は、シリンダブロックに形成された燃焼室の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室内でピストンを往復移動させることにより動力を発生する。内燃機関１は自動車に搭載された多気筒内燃機関であり、より具体的には並列４気筒の火花点火式内燃機関即ちガソリンエンジンである。但し、本発明が適用可能な内燃機関はこのようなものに限られず、多気筒内燃機関であれば気筒数、形式等は特に限定されない。
【００１３】
内燃機関１の図示しないインジェクタから噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁の開弁時に燃焼室に吸入され、ピストンで圧縮され、点火プラグで点火燃焼させられる。これにより、クランクシャフト２が回転する。
【００１４】
オルタネータ１０は、内燃機関１に隣接して設けられ、オルタネータ１０の入力軸１１は、クランクシャフト２に、プーリー３、１２およびベルト４を介して、連結されている。これにより、オルタネータ１０には、内燃機関１の回転出力が供給される。
【００１５】
電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）１００は、図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等の所要のハードウエアと所要のソフトウエアにより構成され、内燃機関を総合的に制御する。このＥＣＵ１００には、図示されるように、クランク角センサ３０の検出信号や発電量検出器２０からの検出信号などが入力される。
【００１６】
発電量検出器２０は、オルタネータ１０の発電量を検出する。具体的には、オルタネータ１０により発生される電流値および電圧値を検出して、ＥＣ１００へ入力する。
【００１７】
次に、図２および図３を参照して、ＥＣＵ１００による多気筒内燃機関の気筒間インバランス検出について説明する。図２は、ＥＣＵ１００による処理の一例を示すフローチャートであり、図３は、インバランスが発生しているときのクランク角、平均発電量およびオルタネータ発電量の波形の一例を示している。
【００１８】
まず、システムの運転状態が定常運転状態にあるかを判断する（ステップＳ１）。ここで、定常運転状態とは、例えば、内燃機関の回転数、内燃機関の機械的負荷およびオルタネータ１０の電気的負荷がほぼ一定の状態が所定期間（例えば、数十サイクル程度）継続する場合を含み、オルタネータ１０の平均発電量がほぼ一定である状態とする。
【００１９】
ステップ１において、定常運転状態と判断した場合には、オルタネータ１０の平均発電量を算出する（ステップＳ２）。次いで、各サイクル中において、オルタネータ１０の最大発電量と平均発電量との差である変動量ΔＡを算出し、そのときのクランク角を取得する（ステップＳ３）。次いで、各サイクル中において、オルタネータ１０の最小発電量と平均発電量との差である変動量ΔＢを算出し、そのときのクランク角を取得する（ステップＳ４）。
【００２０】
ここで、インバランスが発生しているときのオルタネータの発電量は、例えば、図３に示すように、一サイクル内において、最大値と最小値をとるように変動する。図３の例では、各サイクルにおいて、オルタネータの発電量の最大値は、♯１の気筒が膨張工程にあるクランク角に偏っていることがわかる。また、オルタネータの発電量の最小値は、♯４の気筒が膨張工程にあるクランク角に偏っていることがわかる。
【００２１】
変動量ΔＡと所定値Ｘ１（＞０）とを比較し（ステップＳ５）、変動量ΔＡが所定値Ｘ１よりも大きい場合には、♯１の気筒で空燃比がストイキよりもリッチな状態でインバランスが生じていると判断する。すなわち、リッチインバランスが生じている気筒（♯１）を特定する（ステップＳ６）。ステップＳ６では、さらに、リッチインバランスフラグをオンし、また、インバランスの程度であるリッチインバランス割合を算出する。リッチインバランス割合は、例えば、平均発電量に対する変動量ΔＡの割合で定義できる。
【００２２】
次いで、変動量ΔＢと所定値Ｘ２（＜０）とを比較し（ステップＳ７）、変動量ΔＢが所定値Ｘ２よりも大きい場合には、♯４の気筒で空燃比がストイキよりもリーンな状態でインバランスが生じていると判断する。すなわち、リーンインバランスが生じている気筒（♯４）を特定する（ステップＳ８）。ステップＳ６では、さらに、リッチインバランスフラグをオンし、また、インバランスの程度であるリーンインバランス割合を算出する。リーンインバランス割合は、例えば、平均発電量に対する変動量ΔＢの割合で定義できる。
【００２３】
本実施形態によれば、内燃機関の一サイクル内の回転数の変動をオルタネータの発電量の変動量として検出することにより、気筒間のトルクのインバランスを精度良く検出できる。また、オルタネータの発電量とクランク角センサの検出するクランク角を組み合わせることにより、リッチインバランス又はリーンインバランスの生じた気筒を特定できるとともに、インバランスの度合いも検出できる。
【００２４】
上記実施形態では、多気筒内燃機関に連結されたオルタネータ１０の発電量を検出することにより、気筒間のトルクのインバランスを検出したが、本発明はこれに限定されない。いわゆるハイブリッド車両においては、オルタネータに代えて、モータジェネレータの発電量を検出することで、インバランスの検出が可能である。
【００２５】
上記実施形態では、オルタネータの平均発電量からの変動量に応じて、リッチインバランス又はリーンインバランスを検出したが、本発明はこれに限定されるわけではない。本発明は、発電量の変動量に基づいて、複数の気筒間に生じる発生トルクのインバランスを検出するものであればよく、例えば、オルタネータ１０の発電量の瞬時値からインバランスを検出することも可能である。例えば、一のサイクルにおける発電量の最小値が他のサイクルにおける発電量の最小値に比べて小さいときなどには、当該気筒においてインバランス（失火）が生じていると判断できる。
【符号の説明】
【００２６】
１  内燃機関
１０  オルタネータ
２０  発電量検出器
３０  クランク角センサ
１００  ＥＣＵ
♯１〜♯４  気筒
【図１】
2012145079.tif 000003
【図２】
2012145079.tif 000004
【図３】
2012145079.tif 000005