(57)【要約】【課題】失火した気筒への燃料供給を適切に行うことができ、それにより、異常燃焼によるノイズおよび振動の発生や、気筒内の圧力の過大化による内燃機関の動作不良を防止することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置１は、気筒３ａにおいて失火が発生しているか否かを判定し（ステップ４３〜４５）、失火が発生していると判定された失火気筒内に残留する残留燃料の量を算出する（ステップ６４）とともに、失火気筒に供給すべき燃料の量を、算出された残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆに応じて決定する（ステップ５５）。【選択図】  図１３
2009209730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒への燃料の供給を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記気筒において失火が発生しているか否かを判定する失火判定手段と、
当該失火判定手段により失火が発生していると判定された失火気筒内に残留する残留燃料の量を算出する残留燃料量算出手段と、
前記失火気筒に供給すべき燃料の量を、前記算出された残留燃料量に応じて決定する供給燃料量決定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、前記気筒に供給された燃料による混合気を自己着火により燃焼可能に構成されてい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】
前記内燃機関には、燃料の燃焼により生成された既燃ガスの一部を前記気筒内に残留させる内部ＥＧＲ装置が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内部ＥＧＲ装置により前記失火気筒内に残留させられたガスの量を表す残留ガス量パラメータを取得する残留ガス量パラメータ取得手段と、
前記残留燃料量算出手段は、前記取得された残留ガス量パラメータに応じて、前記残留燃料量を算出することを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒への燃料の供給を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は、燃料噴射弁により気筒内に直接、燃料を噴射するとともに、気筒内の混合気を自己着火により燃焼可能に構成された圧縮着火式のものである。この制御装置は、内燃機関の気筒内の圧力（以下「筒内圧」という）を検出する筒内圧センサを有しており、この筒内圧センサで検出した筒内圧に基づいて、混合気の着火時期を算出するとともに、内燃機関の負荷などに応じて、着火時期の目標値を算出する。そして、算出した目標値に対して着火時期が早いときには、着火時期が早すぎるとして、自己着火後の熱発生期間中に、燃料噴射弁により気筒内に冷却用の燃料を噴射する。従来の制御装置では、この冷却用の燃料の気化潜熱により、気筒内の温度を低下させることによって、異常燃焼（ノッキング）の発生などを防止するようにしている。
【０００３】
しかし、上述したように、この従来の制御装置では、着火時期をそのときどきの筒内圧に基づいて算出し、算出した着火時期に応じて自己着火が早期に行われているかを判定するとともに、その判定結果に基づいて、冷却用の燃料噴射を行うので、冷却に必要な燃料量を自己着火後の熱発生期間中に噴射しきれない場合があり、その場合には、気筒内の温度を十分に低下させられず、その結果、異常燃焼の発生を防止できない。一方、内燃機関が圧縮着火式の場合には、気筒において失火が発生すると、火花点火式の場合と異なり、気筒内に噴射された燃料がまったく燃焼せずに残留する。このため、そのような失火中において、通常の燃料量を噴射すると、失火の解消時、噴射した燃料が残留した燃料とともに同時に燃焼する場合があり、その場合には、過大な量の燃料が燃焼することによって、異常燃焼によるノイズや振動が発生してしまう。同じ理由により、筒内圧が過大になることによって、内燃機関の正常な動作を保てなくなるおそれがある。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、失火した気筒への燃料供給を適切に行うことができ、それにより、異常燃焼によるノイズおよび振動の発生や、筒内圧の過大化による内燃機関の動作不良を防止す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。
【０００５】
【特許文献１】特許第３９６５９０５号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、気筒３ａへの燃料の供給を制御する内燃機関３の制御装置１であって、気筒３ａにおいて失火が発生しているか否かを判定する失火判定手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ２、ステップ４３〜４５）と、失火判定手段により失火が発生していると判定された失火気筒内に残留する残留燃料の量を算出する残留燃料量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ６４）と、失火気筒に供給すべき燃料の量を、算出された残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆに応じて決定する供給燃料量決定手段（ＥＣＵ２、ステップ５５）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この内燃機関の制御装置によれば、気筒において失火が発生しているか否かが、失火判定手段によって判定されるとともに、失火していると判定された失火気筒内に燃焼せずに残留する残留燃料の量が、残留燃料算出手段によって算出される。また、失火気筒内に供給すべき燃料の量が、算出された残留燃料量に応じ、供給燃料量決定手段によって決定される。これにより、残留燃料量と気筒に供給される燃料量の和を、内燃機関の運転に適した大きさに制御できるので、失火の解消時に適正な量の燃料を気筒で燃焼させることができ、それにより、異常燃焼によるノイズおよび振動の発生や、気筒内の圧力（以下「筒内圧」という）の過大化による内燃機関の動作不良を防止することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、気筒３ａに供給された燃料による混合気を自己着火により燃焼可能に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、内燃機関は、混合気を自己着火により燃焼可能に構成されており、このような自己着火燃焼可能な内燃機関では、前述したように、失火中、気筒に供給された燃料がまったく燃焼せずに残留するので、失火の解消時に異常燃焼や筒内圧の過大化などによる不具合が特に発生しやすい。本発明によれば、そのような内燃機関において、請求項１の作用で述べたようにして失火気筒への燃料量を決定するので、上記のような不具合を特に有効に防止できる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３には、燃料の燃焼により生成された既燃ガスの一部を気筒３ａ内に残留させる内部ＥＧＲ装置（排気側動弁機構５０）が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
内燃機関に内部ＥＧＲ装置が設けられている場合には、失火中、内部ＥＧＲ装置により気筒内のガスの一部が残留させられるので、気筒に供給された燃料が排気行程時に排出されにくくなり、その結果、残留燃料量はより大きくなる。このため、内部ＥＧＲ装置付きの内燃機関では、失火の解消時に異常燃焼や筒内圧の過大化などによる不具合が特に発生しやすい。本発明によれば、そのような内部ＥＧＲ装置付きの内燃機関において、請求項１の作用で述べたようにして失火気筒への燃料量を決定するので、上記のような不具合を特に有効に防止できる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関３の制御装置１において、内部ＥＧＲ装置により失火気筒内に残留させられたガスの量を表す残留ガス量パラメータ（目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣ）を取得する残留ガス量パラメータ取得手段（ＥＣＵ２、ステップ２）と、残留燃料量算出手段は、取得された残留ガス量パラメータに応じて、残留燃料量を算出する（ステップ６１、６４）ことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、内部ＥＧＲ装置により失火気筒内に残留させられたガス（以下「残留ガス」という）の量を表す残留ガス量パラメータが、残留ガス量パラメータ取得手段によって取得され、取得された残留ガス量パラメータに応じて、残留燃料量が算出される。請求項３で述べた作用から明らかなように、内部ＥＧＲ装置による残留ガスの量が大きいほど、残留燃料量はより大きくなる。本発明によれば、そのような残留ガスの量を表す残留ガス量パラメータに応じて残留燃料量を算出するので、この算出を適切に行うことができ、したがって、残留燃料量と気筒内に供給される燃料量の和を、内燃機関の運転に適した大きさに確実に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態による制御装置を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３を概略的に示している。エンジン３は、１番〜４番の４つの気筒３ａ（１つのみ図示）を有する４サイクルタイプのガソリンエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。
【００１５】
エンジン３のシリンダヘッド３ｃには、気筒３ａごとに、吸気管４および排気管５が接続されるとともに、燃料噴射弁６および点火プラグ７（図２参照）が、燃焼室３ｄに臨むように取り付けられている（いずれも１つのみ図示）。各燃料噴射弁６は、燃焼室３ｄ内の点火プラグ７の近傍に、燃料を直接、噴射するように構成された直噴タイプのものである。燃料噴射弁６の燃料噴射量および燃料噴射時期は、その開弁時間および開弁タイミングを制御装置１の後述するＥＣＵ２（図２参照）で制御することによって、制御される。点火プラグ７の点火時期もまた、ＥＣＵ２によって制御される。また、エンジン３は、燃焼モードとして、火花点火燃焼モード（以下「ＳＩ燃焼モード」という）と、圧縮着火燃焼モード（以下「ＣＩ燃焼モード」という）を有している。このＳＩ燃焼モードでは、燃料噴射弁６の燃料噴射により燃焼室３ｄに供給された混合気を、点火プラグ７の火花により点火する火花点火燃焼が行われ、このＣＩ燃焼モードでは、自己着火により着火する圧縮着火燃焼が行われる。これらの燃焼モードの決定はＥＣＵ２により行われる。
【００１６】
なお、エンジン３が４気筒タイプの４サイクルエンジンであるため、上記の燃料噴射や混合気の着火は、１番〜４番の気筒３ａにおいて、１番→３番→４番→２番の順で行われる。
【００１７】
また、エンジン３には、クランク角センサ２０および気筒判別センサ２１が設けられている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）で構成されており、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を、ＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒３ａにおいてピストン３ｂが吸気行程開始時のＴＤＣ（吸気ＴＤＣ）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態では、エンジン３が４気筒タイプの４サイクルエンジンであるため、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００１８】
上記の気筒判別センサ２１は、気筒を判別するためのパルス信号である気筒判別信号（以下「ＣＹＬ信号」という）を、ＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、これらのＣＹＬ信号、ＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号に基づいて、気筒３ａごとのクランク角度位置を判別するようになっている。
【００１９】
また、各気筒３ａには、吸気弁８および排気弁９が設けられている。吸気弁８は吸気側動弁機構４０によって開閉され、排気弁９は排気側動弁機構５０（内部ＥＧＲ装置）によって開閉される。以下、図３〜図６を参照しながら、これらの吸気側動弁機構４０および排気側動弁機構５０について説明する。
【００２０】
吸気側動弁機構４０は、通常のカム駆動式のものであり、図３に示すように、回転自在の吸気カムシャフト４１と、この吸気カムシャフト４１に一体に設けられた吸気カム４２と、ロッカアームシャフト４３と、このロッカアームシャフト４３に回動自在に支持されるとともに、吸気弁８の上端に当接するロッカアーム４４を有している。
【００２１】
吸気カムシャフト４１は、吸気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅに連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。吸気カムシャフト４１が回転すると、ロッカアーム４４が、吸気カム４２で押圧され、ロッカアームシャフト４３を中心として回動することにより、吸気弁８が開閉される。
【００２２】
また、排気側動弁機構５０は、排気弁９のリフトおよびバルブタイミングを無段階に変更する可変動弁機構で構成されており、燃料の燃焼により生成された既燃ガスの一部を気筒３ａ内に残留させる内部ＥＧＲ装置として機能するものである。図４に示すように、排気側動弁機構５０は、排気カムシャフト５１、排気カム５２、排気リフト可変機構６０および排気カム位相可変機構７０を有している。なお、本実施形態では、排気弁９のリフト（以下「排気リフト」という）は、排気弁９の最大揚程を表すものとする。
【００２３】
この排気カムシャフト５１は、排気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅに連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。
【００２４】
上記の排気リフト可変機構６０は、排気リフトを値０と所定の最大リフトＬＥＸＭＡＸ（図５参照）との間で無段階に変更するものである。その構成は、本出願人が特開２００７−１００５２２号で既に提案したものと同様であるので、以下、その概略を簡単に説明する。
【００２５】
排気リフト可変機構６０は、コントロールシャフト６１およびロッカアームシャフト６２と、これらのシャフト６１，６２に気筒３ａごとに設けられたロッカアーム機構６３と、これらのロッカアーム機構６３を同時に駆動するアクチュエータ６６（図２参照）などで構成されている。
【００２６】
このロッカアーム機構６３は、コントロールシャフト６１に回動自在に支持されたリンク６４ａと、このリンク６４ａに回動自在に支持されたローラ軸６４ｂと、このローラ軸６４ｂに回動自在に設けられたローラ６４ｃと、ロッカアームシャフト６２に回動自在に支持されたロッカアーム６５を有している。ローラ６４ｃは排気カム５２に当接しており、ローラ軸６４ｂは、ロッカアーム６５の案内面６５ａに当接している。また、ロッカアーム６５には、アジャストボルト６５ｂが取り付けられており、このアジャストボルト６５ｂは、排気弁９の閉弁状態において、排気弁９に若干の隙間を存した状態で対向している。さらに、アクチュエータ６６は、モータおよび減速ギヤ機構（いずれも図示せず）などを組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの後述するリフト制御入力Ｕ＿ＳＡＡＥＸで駆動されることによって、コントロールシャフト６１をリンク６４ａとともに、ローラ軸６４ｂを中心として回動させる。
【００２７】
以上の構成の排気リフト可変機構６０では、コントロールシャフト６１が図４に実線で示すゼロリフト位置にある場合には、排気カムシャフト５１の回転に伴い、排気カム５２によりローラ６４ｃがロッカアームシャフト６２側に押圧されると、リンク６４ａは、コントロールシャフト６１を中心として、図４の時計回りに回動する。その際、ロッカアーム６５の案内面６５ａが、ゼロリフト位置にあるコントロールシャフト６１を中心とする円弧と一致するような形状を有しているので、リンク６４ａとともにローラ軸６４ｂが案内面６５ａに沿って摺動するだけで、排気カム５２による駆動力がロッカアーム６５を駆動するようには作用せず、その結果、ロッカアーム６５は、バルブスプリングの付勢力によって、図４に示す閉弁位置に保持される。これにより、排気リフトは値０に保持され、排気弁９は閉弁状態に保持される。
【００２８】
一方、コントロールシャフト６１がゼロリフト位置よりも最大リフト位置（図４の２点鎖線で示す位置）側の位置で保持されている場合には、排気カム５２によりローラ６４ｃが押圧されるのに伴って、リンク６４ａがコントロールシャフト６１を中心として回動すると、それに伴い、上述したゼロリフト位置の場合と異なり、排気カム５２による駆動力が、ローラ６４ｃおよびローラ軸６４ｂを介してロッカアーム６５に伝達される。これにより、ロッカアーム６５は、バルブスプリングの付勢力に抗しながら、図４に示す閉弁位置から下方に回動し、排気弁９を開弁する。この場合、ロッカアーム６５の回動量すなわち排気リフトは、コントロールシャフト６１が最大リフト位置側に近い位置にあるほど、より大きくなり、最大リフト位置にあるときには、図５に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、排気リフトは最大リフトＬＥＸＭＡＸになる。
【００２９】
以上のように、排気リフト可変機構６０では、アクチュエータ６６を介して、コントロールシャフト６１をゼロリフト位置と最大リフト位置との間で回動させることにより、排気リフトが値０と所定の最大リフトＬＥＸＭＡＸとの間で無段階に変更される。また、後述する排気カム位相ＣＡＥＸが同じ場合、排気リフトが大きいほど、排気弁９の開弁タイミングは早くなり、閉弁タイミングは遅くなる。
【００３０】
また、排気リフト可変機構６０には、排気リフトを検出するためのリフトセンサ２３が設けられている（図２参照）。このリフトセンサ２３は、コントロールシャフト６１の回動角ＳＡＡＥＸを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。上述した排気リフト可変機構６０の動作から明らかなように、排気リフトは、コントロールシャフト６１の回動角ＳＡＡＥＸから一義的に定まるので、検出された回動角ＳＡＡＥＸは、実際の排気リフトを表す。
【００３１】
前記排気カム位相可変機構７０は、排気カムシャフト５１のクランクシャフト３ｅに対する相対的な位相（以下「排気カム位相」という）ＣＡＥＸを無段階に進角側または遅角側に変更するものである。その構成は、本出願人が特開２００５−３１５１６１号公報で既に提案したものと同様であるので、以下、その概略を簡単に説明する。
【００３２】
この排気カム位相可変機構７０は、排気カムシャフト５１の排気スプロケット側の端部に設けられており、電磁弁７１（図２参照）と、これを介して油圧が供給される進角室および遅角室（いずれも図示せず）などを備えている。この電磁弁７１は、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２からの位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸに応じて、進角室および遅角室に供給する油圧を変化させることで、排気カム位相ＣＡＥＸを所定の最遅角値と所定の最進角値との間で無段階に連続的に変化させる。これにより、排気弁９のバルブタイミングは、図６に実線で示す最遅角タイミングと２点鎖線で示す最進角タイミングとの間で、無段階に変更される。
【００３３】
また、排気カムシャフト５１の排気カム位相可変機構７０と反対側の端部には、カム角センサ２２（図２参照）が設けられている。このカム角センサ２２は、排気カムシャフト５１の回転に伴い、パルス信号であるＥＸＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＥＸＣＡＭ信号およびＣＲＫ信号に基づき、排気カム位相ＣＡＥＸを算出する。
【００３４】
以上のように、エンジン３では、排気側動弁機構５０により、排気弁９のリフトおよびバルブタイミングが無段階に変更され、それにより、気筒３ａ内に残留する既燃ガスの量すなわち内部ＥＧＲ量が制御される。
【００３５】
また、エンジン３の排気管５には、上流側から順に、排気温センサ２４および排気圧センサ２５が設けられている。両センサ２４，２５は、排気管５内の温度および圧力（以下、それぞれ「排気温ＴＥＸ」「排気圧ＰＥＸ」という）をそれぞれ検出し、それらの検出信号は、ＥＣＵ２に出力される。
【００３６】
さらに、エンジン３の本体には、水温センサ２６が設けられており、この水温センサ２６は、エンジン３のシリンダブロック３ｆ内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、エンジン３の吸気管４には、吸入空気量を変更するためのスロットル弁（図示せず）が設けられるとともに、スロットル弁の下流側に、吸気圧センサ２７が設けられている。このスロットル弁の開度はＥＣＵ２で制御され、それにより、エンジン３に吸入される吸入空気量が制御される。上記の吸気圧センサ２７は、吸気管４内の圧力（以下「吸気管内圧」という）ＰＢＡを絶対圧として検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３７】
さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２８からアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、大気圧センサ２９から大気圧ＰＡを表す検出信号が、出力される。また、吸気管４には、エアフローセンサ３０が設けられており、このエアフローセンサ３０は、エンジン３に吸入される吸入空気量Ｇａｉｒを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３８】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２０〜３０の検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、燃料噴射弁６の燃料噴射量を含むエンジン３の各種の動作を制御する。
【００３９】
具体的には、ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じて、エンジン３の燃焼モードを、ＳＩ燃焼モードまたはＣＩ燃焼モードに決定するとともに、決定した燃焼モードに応じて、内部ＥＧＲ量や燃料噴射量を制御する。特に、気筒３ａごとに失火が発生しているか否かを判定するとともに、その判定結果にさらに応じて、燃料噴射量を制御する。以下、内部ＥＧＲ量を制御するための内部ＥＧＲ制御処理（図７〜図１０）、失火を判定するための失火判定処理（図１１、図１２）、燃料噴射量を制御するための燃料噴射制御処理（図１３、図１４）について、順に説明する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、失火判定手段、残留燃料量算出手段、供給燃料量決定手段、および残留ガス量パラメータ取得手段に相当する。
【００４０】
図７は、内部ＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。本処理は、前述したＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、算出したエンジン回転数ＮＥと要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、内部ＥＧＲ量の目標となる目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣＭＤを算出する。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン３に要求されるトルクであり、エンジン回転数ＮＥと検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００４１】
次に、目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣＭＤを、検出された排気温ＴＥＸおよび排気圧ＰＥＸに応じ、気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）を用いて補正することにより、最終的な目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣを算出する（ステップ２）。
【００４２】
次いで、算出した目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣとエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、排気カム位相ＣＡＥＸの目標となる目標カム位相ＣＡＥＸＣＭＤを算出する（ステップ３）。次に、算出した目標カム位相ＣＡＥＸＣＭＤと検出された実際の排気カム位相ＣＡＥＸに応じ、位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸを算出する（ステップ４）とともに、算出した位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸに応じて、電磁弁７１を駆動する（ステップ５）。以上により、排気カム位相ＣＡＥＸが目標カム位相ＣＡＥＸＣＭＤになるように制御される。
【００４３】
次に、目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、排気弁９の閉弁タイミングに相当する閉弁クランク角の基本値ＣＡＥＸＶＣＢＡを算出する（ステップ６）。次いで、検出されたエンジン水温ＴＷに応じ、図８に示すマップを検索することによって、補正角ＣＡＣを算出する（ステップ７）。
【００４４】
このマップでは、補正角ＣＡＣは、エンジン水温ＴＷが所定温度ＴＷＲＥＦ（例えば８０℃）のときに値０に設定されるとともに、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値にリニアに設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低いほど、気筒３ａの壁面の温度も低く、気筒３ａの壁面による既燃ガスの熱損失が大きくなることで、気筒３ａ内の燃焼前の作動ガス（混合気と燃焼ガスを含む）の温度が低下しやすくなるため、補正角ＣＡＣをより大きくすることで、排気弁９の閉弁タイミングを進角側に制御することによって、内部ＥＧＲ量を多くし、作動ガスの温度を高めるためである。また、エンジン水温ＴＷが高いほど、排気弁９の閉弁タイミングをより遅角側に制御することで、内部ＥＧＲ量を少なくし、早期着火を回避するためである。
【００４５】
次いで、上記ステップ６で算出した基本値ＣＡＥＸＶＣＢＡから、上記ステップ７で算出した補正角ＣＡＣを減算することによって、閉弁クランク角ＣＡＥＸＶＣを算出する（ステップ８）とともに、算出した閉弁クランク角ＣＡＥＸＶＣと排気カム位相ＣＡＥＸに応じて、コントロールシャフト６１の回動角ＳＡＡＥＸの目標となる目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤを算出する（ステップ９）。次に、ステップ９で算出した目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤに対してリミット処理を行う（ステップ１０）。
【００４６】
図９は、この目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤのリミット処理を示すフローチャートである。まず、ステップ２１では、排気カム位相ＣＡＥＸに基づき、図１０に示すマップを検索することによって、目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤの上限値ＳＡＡＥＸＬＭＴを算出する。前述したように、排気リフト可変機構６０は、排気リフトが大きいほど、排気弁９の開弁タイミングが早くなるタイプのものであることから、この上限値ＳＡＡＥＸＬＭＴは、排気弁９が膨張行程の終了時のかなり前から開き始めないようにするために設定されるものである。このため、このマップでは、上限値ＳＡＡＥＸＬＭＴは、排気カム位相ＣＡＥＸが進角側にあるほど、排気弁９の開弁タイミングが早くなるため、より小さな値に設定されている。
【００４７】
次に、目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤが上限値ＳＡＡＥＸＬＭＴ以下であるか否かを判別する（ステップ２２）。この答がＹＥＳのときには、本処理を終了する一方、ＮＯで、ＳＡＡＥＸＣＭＤ＞ＳＡＡＥＸＬＭＴのときには、目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤを上限値ＳＡＡＥＸＬＭＴに設定し（ステップ２３）、本処理を終了する。
【００４８】
図７に戻り、前記ステップ１０に続くステップ１１では、上記ステップ９またはステップ２３で求めた目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤと回動角ＳＡＡＥＸに応じて、リフト制御入力Ｕ＿ＳＡＡＥＸを算出する。次に、算出したリフト制御入力Ｕ＿ＳＡＡＥＸに応じて、アクチュエータ６６を駆動する（ステップ１２）。以上により、回動角ＳＡＡＥＸが目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤになるように制御されることによって、排気リフトが目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤに基づくリフトに制御される。
【００４９】
以上の内部ＥＧＲ制御処理により、排気カム位相ＣＡＥＸおよび排気リフトを制御することによって、内部ＥＧＲ量が目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣになるように制御される。
【００５０】
次に、図１１および図１２を参照しながら、前述した失火判定処理について説明する。この失火判定処理は、失火判定に用いられる第１平均値ＴＡＶＥを算出するＴＡＶＥ算出処理と、算出した第１平均値ＴＡＶＥを用いて失火を気筒３ａごとに判定する処理で構成されている。以下、図１１に示すＴＡＶＥ算出処理から順に説明する。本処理は、ＣＲＫ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ３１では、ＣＲＫ信号に基づきパルス間経過時間ＣＲＭｅを計測する。このパルス間経過時間ＣＲＭｅは、前回のＣＲＫ信号が出力されてから今回のＣＲＫ信号が出力されるまでに要した時間の実際の計測値である。計測したパルス間経過時間ＣＲＭｅは、ＥＣＵ２のＲＡＭに順に記憶される。
【００５１】
次に、記憶されたパルス間経過時間ＣＲＭｅの今回値から１１回前の値までの計１２個の値の平均値を、第１平均値ＴＡＶＥとして算出し（ステップ３２）、本処理を終了する。算出した第１平均値ＴＡＶＥは、ＲＡＭに順に記憶される。
【００５２】
上記のように算出された第１平均値ＴＡＶＥは、前述したようにクランク角３０°ごとにＣＲＫ信号が発生することから明らかなように、クランク角３６０°区間におけるパルス間経過時間ＣＲＭｅの平均値である。このような平均化処理を行うことによって、クランクシャフト３ｅの１回転周期におけるエンジン３の回転の１次振動成分、すなわちクランク角センサ２０の機械的誤差（製造誤差や取付誤差）に起因するノイズ成分が除去される。
【００５３】
図１２に示す失火を判定する処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ４１では、上記ステップ３２で求めた第１平均値ＴＡＶＥの今回値から５回前の値までの計６個の値の平均値を、第２平均値Ｍとして算出する。算出した第２平均値Ｍは、ＥＣＵ２のＲＡＭに順に記憶される。この第２平均値Ｍは、今回のＴＤＣ信号に対応する気筒３ａの前回の圧縮行程の開始時から前回の排気行程の終了時までの区間における、前回の膨張行程を中心とするパルス間経過時間ＣＲＭｅの平均値に相当する。このことは、次の事項（ａ）〜（ｃ）から明らかである。以下、今回のＴＤＣ信号に対応する気筒３ａを「吸気ＴＤＣ気筒」という。
【００５４】
（ａ）第１平均値ＴＡＶＥの今回値が、吸気ＴＤＣ気筒の前回の膨張行程の開始時から前回の排気行程の終了時までの区間におけるパルス間経過時間ＣＲＭｅの平均値に相当すること
（ｂ）第１平均値ＴＡＶＥの５回前の値が、吸気ＴＤＣ気筒の前回の圧縮行程の開始時から前回の膨張行程の終了時までの区間におけるパルス間経過時間ＣＲＭｅの平均値に相当すること
（ｃ）第２平均値Ｍが、第１平均値ＴＡＶＥの今回値と５回前の値とその間の値を含む平均値であること
【００５５】
以上のようにして第２平均値Ｍを算出することによって、燃焼に起因するエンジン回転のトルク変動分として現れる２次振動成分、すなわちクランクシャフト３ｅの半回転周期における振動成分が除去される。
【００５６】
上記ステップ４１に続くステップ４２では、ステップ４１で求めた第２平均値Ｍの今回値と前回値との偏差を、回転変動量ΔＭとして算出する。次いで、算出した回転変動量ΔＭが、所定の判定値ＭＳＬＭＴよりも大きいか否かを判別する（ステップ４３）。この答がＹＥＳのときには、１番〜４番の気筒３ａのうちの吸気ＴＤＣ気筒において失火が発生していると判定するとともに、そのことを表すために失火フラグＦ＿ＭＩＳＳ（ｉ）を「１」にセットし（ステップ４４）、本処理を終了する。一方、ステップ４３の答がＮＯのときには、吸気ＴＤＣ気筒において失火が発生していないと判定し、そのことを表すために失火フラグＦ＿ＭＩＳＳ（ｉ）を「０」にセットし（ステップ４５）、本処理を終了する。ここで、失火フラグＦ＿ＭＩＳＳ（ｉ）に付されるような添え字（ｉ）は、吸気ＴＤＣ気筒が１番〜４番の気筒３ａのうちの何番気筒３ａであるのかを表すものであり（ｉ＝１〜４、以下「気筒番号」という）、前述したＣＹＬ信号に基づいて設定される。例えば、吸気ＴＤＣ気筒が１番気筒３ａであるときには、気筒番号（ｉ）は値１に設定される。
【００５７】
上述したように失火を判定するのは、次の理由による。すなわち、ある任意の１つの気筒３ａにおいて失火が発生した場合、当該気筒３ａの膨張行程中に得られたパルス間経過時間ＣＲＭｅは、他の気筒３ａの膨張行程中に得られたパルス間経過時間ＣＲＭｅよりも長くなる。一方、前述したように、第２平均値Ｍの今回値は、吸気ＴＤＣ気筒の前回の膨張行程を中心とするパルス間経過時間ＣＲＭｅの平均値に相当し、第２平均値Ｍの前回値は、前回のＴＤＣ信号に対応する気筒３ａの同様のパルス間経過時間ＣＲＭｅの平均値に相当する。例えば、吸気ＴＤＣ気筒が１番気筒３ａの場合には、第２平均値Ｍの今回値は１番気筒３ａのパルス間経過時間ＣＲＭｅの平均値に相当するとともに、第２平均値Ｍの前回値は２番気筒３ａのパルス間経過時間ＣＲＭｅの平均値に相当する。以上から、吸気ＴＤＣ気筒において失火が発生しているときには、第２平均値Ｍの今回値は前回値よりも大きくなり、その結果、これらの今回値と前回値の偏差として算出される回転変動量ΔＭが、判定値ＭＳＬＭＴよりも大きくなり、それにより、失火している気筒３ａが今回の吸気ＴＤＣ気筒であると特定できるためである。
【００５８】
なお、判定値ＭＳＬＭＴは、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。このマップでは、判定値ＭＳＬＭＴは、エンジン回転数ＮＥが小さいほど、および要求トルクＰＭＣＭＤが小さいほど、より大きな値に設定されている。これは、これらの値が小さいほど、エンジン３の回転が不安定になりやすく、失火が発生しやすいためである。
【００５９】
次に、図１３を参照しながら、ＣＩ燃焼モード中に実行される燃料噴射制御処理について説明する。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ５１では、吸気ＴＤＣ気筒に要求される燃料噴射量である要求燃料噴射量ＴＣＹＬ（ｉ）を算出する。具体的には、まず、検出された吸入空気量Ｇａｉｒとエンジン回転数ＮＥに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、基本燃料噴射量ＴＩＢＳを算出する。次に、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、空燃比補正係数ＫＣＭＤを算出するとともに、算出した基本燃料噴射量ＴＩＢＳおよび空燃比補正係数ＫＣＭＤなどに応じて、要求燃料噴射量ＴＣＹＬ（ｉ）を算出する。これにより、要求燃料噴射量ＴＣＹＬ（ｉ）は、要求トルクＰＭＣＭＤが得られるように算出される。
【００６０】
次に、上述した失火判定処理のステップ４４や４５でセットされた失火フラグＦ＿ＭＩＳＳ（ｉ）が「１」であるか否かを判別する（ステップ５２）。この答がＮＯのとき、すなわち、吸気ＴＤＣ気筒において失火が発生していないときには、上記ステップ５１で算出した要求燃料噴射量ＴＣＹＬ（ｉ）を、最終燃料噴射量ＴＮＥＴ（ｉ）として設定し（ステップ５３）、本処理を終了する。
【００６１】
一方、上記ステップ５２の答がＹＥＳで、吸気ＴＤＣ気筒において失火が発生しているときには、当該吸気ＴＤＣ気筒に残留している残留燃料の量（以下「残留燃料量」という）Ｔ＿Ｒｍｆを算出する（ステップ５４）。この残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆの算出については後述する。次に、上記ステップ５１で算出した要求燃料噴射量ＴＣＹＬ（ｉ）から、上記ステップ５４で算出した残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆを減算することによって、最終燃料噴射量ＴＮＥＴ（ｉ）を算出し（ステップ５５）、本処理を終了する。上記ステップ５３またはステップ５５により最終燃料噴射量ＴＮＥＴ（ｉ）が算出されると、この最終燃料噴射量ＴＮＥＴ（ｉ）に基づいて、吸気ＴＤＣ気筒すなわち気筒番号（ｉ）に対応する気筒３ａの燃料噴射弁６が駆動され、それにより、当該気筒３ａの燃料噴射量が、最終燃料噴射量ＴＮＥＴ（ｉ）になるように制御される。
【００６２】
次に、図１４を参照しながら、上記ステップ５４で実行される残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆを算出する処理について説明する。まず、ステップ６１では、エンジン回転数ＮＥと、そのときに得られている目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆの基本値Ｔ＿Ｒｍｆｍを算出する。このマップでは、基本値Ｔ＿Ｒｍｆｍは、目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣが大きいほど、実際の内部ＥＧＲ量も大きく、失火中における前回の燃焼サイクルで気筒３ａに供給された燃料が、前回の排気行程時に排出されにくくなることによって、残留燃料量がより大きくなるためである。
【００６３】
なお、目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣは、急には増減しないため、上記ステップ６１の基本値Ｔ＿Ｒｍｆｍの算出において、目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣの今回値または前回値を用いてもよい。
【００６４】
次に、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内圧ＰＢＡに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、吸気圧補正係数ＫｔｒｍｆＰｂを算出する（ステップ６２）。この吸気圧補正係数ＫｔｒｍｆＰｂは、残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆの算出に補正係数として用いられるものである。このマップでは、吸気圧補正係数ＫｔｒｍｆＰｂは、吸気管内圧ＰＢＡが高いほど、より大きな値に設定されている。これは、吸気管内圧ＰＢＡが高く、吸気管４内の負圧が小さいほど、今回の吸気行程中に気筒３ａ内から燃料が吸気管４側に逃げにくくなり、残留燃料量がより大きくなるためである。
【００６５】
次いで、大気圧ＰＡに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、大気圧補正係数ＫｔｒｍｆＰａを算出する（ステップ６３）。この大気圧補正係数ＫｔｒｍｆＰａは、吸気圧補正係数ＫｔｒｍｆＰｂと同様、残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆの算出に補正係数として用いられるものである。このマップでは、大気圧補正係数ＫｔｒｍｆＰａは、大気圧ＰＡが高いほど、より大きな値に設定されている。これは、大気圧ＰＡが高いほど、残留燃料が前回の排気行程中に排気管５側に排出されにくく、やはり、残留燃料量がより大きくなるためである。
【００６６】
次に、上記ステップ６１で算出した基本値Ｔ＿Ｒｍｆｍに、ステップ６２および６３で算出した吸気圧補正係数ＫｔｒｍｆＰｂおよび大気圧補正係数ＫｔｒｍｆＰａを乗算することによって、残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆを算出し（ステップ６４）、本処理を終了する。
【００６７】
以上のように、本実施形態によれば、気筒３ａごとに失火が発生してるか否かを判定するとともに、失火が発生していると判定された気筒３ａ（以下「失火気筒」という）に残留している残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆを算出する。また、この失火気筒の最終燃料噴射量ＴＮＥＴ（ｉ）を、要求燃料噴射量ＴＣＹＬ（ｉ）から残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆを減算することによって算出する。したがって、残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆと気筒３ａに供給される燃料量の和を、エンジン３の運転に適した大きさに制御できるので、失火の解消時に適正な量の燃料を気筒３ａで燃焼させることができ、それにより、異常燃焼によるノイズおよび振動の発生や、気筒３ａ内の圧力（以下「筒内圧」という）の過大化によるエンジン３の動作不良を防止することができる。
【００６８】
また、上記のような失火気筒の最終燃料噴射量ＴＮＥＴ（ｉ）の算出を、排気側動弁機構５０すなわち内部ＥＧＲ装置付きのエンジン３におけるＣＩ燃焼モード中に行うので、上記のような不具合を特に有効に防止できる。さらに、残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆを、目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣに応じて算出するので、この算出を適切に行うことができ、したがって、残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆと気筒３ａ内に供給される燃料量の和を、エンジン３の運転に適した大きさに確実に制御できる。
【００６９】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、本実施形態では、失火をパルス間経過時間ＣＲＭｅに応じて判定しているが、失火判定手段として、他の適当な手段を用いてもよく、例えば筒内圧をセンサで気筒３ａごとに検出するとともに、その検出値に応じて、失火を気筒３ａごとに判定してもよい。また、本実施形態では、内部ＥＧＲ装置として、排気弁９のリフトや閉弁タイミングの変更により既燃ガスを気筒３ａ内に残留させる排気側動弁機構５０を用いているが、既燃ガスを気筒３ａ内に残留させる内部ＥＧＲ動作を行えるのであれば他のもの、例えば、吸気弁８のリフトや開弁タイミングの変更により内部ＥＧＲ動作を行うものを用いてもよい。さらに、本実施形態では、失火中における残留燃料量Ｔ＿Ｒｍｆを用いた燃料噴射量の制御を、ＣＩ燃焼モード中に行っているが、ＳＩ燃焼モード中に行ってもよいことはもちろんである。
【００７０】
また、本実施形態では、本発明における残留ガス量パラメータとして、目標内部ＥＧＲ量ＥＧＲＩＮＣを用いているが、排気側動弁機構５０により失火気筒内に残留させられたガス（以下「残留ガス」という）の量を表すパラメータであれば、他のパラメータを用いてもよい。例えば、前述したように排気弁９のリフトおよびバルブタイミングの変更によって内部ＥＧＲ量が制御されるため、排気弁９のリフトやバルブタイミングは、内部ＥＧＲ量を適切に表し、ひいては、残留ガスの量を適切に表す。したがって、回動角ＳＡＡＥＸや、目標回動角ＳＡＡＥＸＣＭＤ、リフト制御入力Ｕ＿ＳＡＡＥＸ、排気カム位相ＣＡＥＸ、目標カム位相ＣＡＥＸＣＭＤ、位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸなどを、残留ガス量パラメータとして用いてもよい。あるいは、排気管５に排ガスの流量を検出するセンサを設け、エンジン回転数ＮＥや吸気管内圧ＰＢＡなどに応じて気筒３ａ内に充填された作動ガスの量を算出するとともに、センサで検出された排ガスの流量と算出した作動ガスの量に応じて、残留ガスの量を算出してもよい。
【００７１】
さらに、本実施形態は、混合気を自己着火燃焼可能に構成されるとともに、内部ＥＧＲ装置（排気側動弁機構５０）が設けられたエンジン３に本発明を適用した例であるが、本発明はこれに限らず、混合気を火花点火のみで燃焼可能なエンジンや、内部ＥＧＲ装置が設けられていないエンジンに適用可能であることはもちろんである。それに加え、車両用の４気筒タイプの４サイクルガソリンエンジンではなく、単気筒タイプのエンジンや、４気筒以外の複数の気筒を有するエンジン、２サイクルエンジン、ディーゼルエンジン、クランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンなど、産業用の各種のエンジンに、本発明は適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本実施形態による制御装置を適用した内燃機関を概略的に示す断面図である。
【図２】本実施形態による制御装置のＥＣＵなどを示すブロック図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】排気側動弁機構の概略構成を示す模式図である。
【図５】排気リフト可変機構による排気リフトの変更状態を示す図である。
【図６】排気カム位相可変機構により排気カム位相が最遅角値（実線）および最進角値（２点鎖線）に設定されているときの排気弁のバルブリフト曲線を示す図である。
【図７】内部ＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。
【図８】図７の処理で用いられる補正角を算出するためのマップの一例である。
【図９】図７のステップ１０で実行されるリミット処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】図９の処理で用いられる上限値を算出するためのマップの一例である。
【図１１】ＴＡＶＥ算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】失火判定処理を示すフローチャートである。
【図１３】燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１３のステップ５４で実行される残留燃料量を算出する処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１  制御装置
２  ＥＣＵ（失火判定手段、残留燃料量算出手段、供給燃料量決定手段、
残留ガス量パラメータ取得手段）
３  エンジン
３ａ  気筒
５０  排気側動弁機構（内部ＥＧＲ装置）
Ｔ＿Ｒｍｆ  残留燃料量
ＥＧＲＩＮＣ  目標内部ＥＧＲ量（残留ガス量パラメータ）
【図１】
2009209730.tif 000003
【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】
2009209730.tif 000010
【図９】
2009209730.tif 000011
【図１０】
2009209730.tif 000012
【図１１】
2009209730.tif 000013
【図１２】
2009209730.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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