JP4396510B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

複数の気筒を備え、各気筒の吸気弁リフト量が機関運転状態に応じて変更される内燃機関において、スロットル弁を通過した空気量をエアフローメータにより検出し、検出された空気量の変動幅である吸気脈動量を気筒毎に算出し、各気筒の吸気脈動量に基づいて各気筒の吸気弁リフト量のバラツキを検出するようにした内燃機関が公知である（特許文献１参照）。この制御装置では、各気筒の吸気弁リフト量にバラツキが生ずると各気筒内に吸入された空気量にバラツキが生じ、従って各気筒の吸気脈動量にバラツキが生ずることから、上述の構成を採用していると考えられる。

特開２００４−８４６３７号公報 特開２００２−７０６３３号公報 特開２００１−２３４７９８号公報

しかしながら、スロットル弁を通過した空気量と、各気筒内に吸入された空気量とは必ずしも一致しないので、スロットル弁を通過した空気量の変動幅である吸気脈動量は各気筒の吸気弁リフト量のバラツキを正確に表していないおそれがあるという問題点がある。この場合、検出された各気筒の吸気弁リフト量のバラツキに基づいて例えば空燃比を補正しても、空燃比を正確に補正することができないおそれがある。

そこで本発明は、吸気弁リフト量の気筒間バラツキを正確に補償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。

また、前記課題を解決するために１番目の発明によれば、複数の気筒を備え、各気筒の吸気弁リフト量が機関運転状態に応じて変更される内燃機関において、吸気行程が行われることにより生ずる吸気圧の低下量である吸気圧低下量を気筒毎に検出する低下量検出手段と、該検出された各気筒の吸気圧低下量に基づいて機関制御を行う制御手段とを具備し、該低下量検出手段は、各気筒の吸気圧低下量を検出可能か否かを判断し、少なくとも一つの気筒の吸気圧低下量を検出不可能と判断されたときには当該気筒の吸気圧低下量が検出可能となるように各気筒の吸気弁リフト量を一時的に増大させて吸気圧低下量を検出する、制御装置が提供される。

吸気弁リフト量の気筒間バラツキを正確に補償することができる。

図１は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら、本発明を圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。

図１を参照すると、１は例えば８つの気筒を備えた機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポート、１０は点火栓をそれぞれ示す。吸気ポート７は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエアクリーナ１４に連結される。各吸気枝管１１内には燃料噴射弁１５が配置され、吸気ダクト１４内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置される。なお、本明細書では、スロットル弁１７下流の吸気ダクト１４、サージタンク１３、吸気枝管１２、及び吸気ポート７を吸気管ＩＭと称している。

一方、排気ポート１１は排気マニホルド１８及び排気管１９を介して触媒コンバータ２０に連結され、この触媒コンバータ２０は図示しないマフラを介して大気に連通される。なお、図１に示される内燃機関の吸気行程順序は＃１−＃８−＃４−＃３−＃６−＃５−＃７−＃２である。

電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。スロットル弁１７上流の吸気ダクト１３には機関吸気通路内を流通する吸入空気流量を検出するためのエアフローメータ３９が取り付けられる。このエアフローメータ３９には大気温センサが内蔵されている。また、サージタンク１２には吸気管ＩＭ内の圧力である吸気圧Ｐｍ（ｋＰａ）を例えば１０ｍｓ間隔で逐次検出するための圧力センサ４０と、吸気管ＩＭ内の空気の温度である吸気温Ｔｍ（Ｋ）を検出するための温度センサ４１とが取り付けられる。更に、アクセルペダル４２にはアクセルペダル４２の踏み込み量ＡＣＣを検出するための負荷センサ４３が接続される。これらセンサ３９，４０，４１，４３の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４４が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４４の出力パルスに基づいて機関回転数ＮＥが算出される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して点火栓１０、燃料噴射弁１５、ステップモータ１６、及び吸気弁リフト量変更装置２１にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット３０からの出力信号に基づいて制御される。

各気筒の吸気弁６は吸気弁駆動装置５０により開閉弁駆動される。この吸気弁駆動装置５０は例えば高リフト量カムと低リフト量カムとを有するカムシャフトと、吸気弁６を駆動すべきカムを高リフト量カムと低リフト量カムとの間で選択的に切り換えるための切換機構とを具備する。吸気弁６が高リフト量カムでもって駆動される高リフト駆動時には図２に実線で示されるように吸気弁６のリフト量である吸気弁リフト量が大きくされ、吸気弁６の開弁期間である吸気弁開弁期間ないしカム作用角が大きくされる。これに対し、吸気弁６が低リフト量カムでもって駆動される低リフト駆動時には図２に破線で示されるように吸気弁リフト量が小さくされ、吸気弁開弁期間ないしカム作用角が小さくされる。即ち、吸気弁６を駆動するカムを変更すると、吸気弁リフト量及び吸気弁開弁期間が変更される。また、吸気弁６の開弁時期も変更される。

本発明による実施例では、通常は高リフト駆動が行われ、機関低負荷運転例えばアイドル運転になると低リフト駆動に切り換えられる。このようにすると、機関低負荷運転時にスロットル弁１７の開度を小さくしなくても吸入空気量を低減することができ、従ってポンピングロスを低減することができる。
なお、吸気弁駆動装置５０により吸気弁リフト量及び吸気弁開弁期間（作用角）が連続的に変更される場合にも本発明を適用できる。

さて、本発明による実施例ではｉ番気筒（ｉ＝１，２，…，８）の燃料噴射時間ＴＡＵｉが次式（１）に基づいて算出される。

ＴＡＵｉ＝ＴＡＵｂ・ｋＤｉ・ｋｋ （１）
ここでＴＡＵｂは基本燃料噴射時間、ｋＤｉはｉ番気筒の空気量バラツキ補正係数、ｋｋはその他の補正係数をそれぞれ表している。

基本燃料噴射時間ＴＡＵｂは空燃比を目標空燃比に一致させるために必要な燃料噴射時間である。この基本燃料噴射時間ＴＡＵｂは機関運転状態例えばアクセルペダル４２の踏み込み量ＡＣＣ及び機関回転数ＮＥの関数として予め求められてマップの形でＲＯＭ３２内に記憶されている。

ｉ番気筒において吸気行程完了時に筒内に充填されている空気の量を筒内充填空気量Ｍｃｉ（ｇ）と称すると、空気量バラツキ補正係数ｋＤｉは筒内充填空気量Ｍｃｉの気筒間バラツキを補償するためのものである。また、補正係数ｋｋは空燃比補正係数、加速増量補正係数などをひとまとめにして表したものであり、補正する必要がないときには１．０とされる。

吸気弁リフト量に気筒間バラツキがあると、筒内充填空気量Ｍｃｉに気筒間バラツキが生じ、その結果出力トルクに気筒間バラツキが生ずることになる。また、吸気管ＩＭの内周面や吸気弁６の外周面上に主として炭素からなるデポジットが形成されたときにも、デポジットの付着量は気筒毎に異なるので、筒内充填空気量Ｍｃｉに気筒間バラツキが生じるおそれがある。このことは、筒内充填空気量Ｍｃｉが少ない低リフト駆動時に特に問題となる。

そこで本発明による実施例では、空気量バラツキ補正係数ｋＤｉを導入し、筒内充填空気量の気筒間バラツキを補償するようにしている。

ｉ番気筒の空気量バラツキ補正係数ｋＤｉは例えば次式（２）に基づいて算出される。

ｋＤｉ＝ΔＰｍｄｉ／ΔＰｍｄａｖ （２）
ここでΔＰｍｄｉはｉ番気筒の吸気行程が行われることにより生ずる吸気圧Ｐｍの低下量である吸気圧低下量を、ΔＰｍｄａｖは吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの平均値（＝ΣΔＰｍｄｉ／Ｎｃｙｌ、ここでＮｃｙｌは気筒数であり、図１の内燃機関では８である）をそれぞれ表している。

次に、図３から図５を参照しながら吸気圧低下量ΔＰｍｄｉについて説明する。

図３は、圧力センサ４０により例えば一定時間間隔で７２０°クランク角にわたって検出された吸気圧Ｐｍを示している。図３において、ＯＰｉ（ｉ＝１，２，…，８）はｉ番気筒の吸気弁開弁期間を表しており、０°クランク角は１番気筒＃１の吸気上死点を表している。図３からわかるように、ある気筒の吸気行程が開始されると、上昇していた吸気圧Ｐｍが低下し始め、斯くして吸気圧Ｐｍに上向きのピークが生ずる。吸気圧Ｐｍは更に低下した後に再び上昇し、斯くして吸気圧Ｐｍに下向きのピークが生ずる。このように、吸気圧Ｐｍには上向きのピークと下向きのピークとが交互に生ずることになる。図３には、ｉ番気筒の吸気行程が行われることにより吸気圧Ｐｍに生ずる上向きのピークがＵＰｉでもって、下向きのピークがＤＮｉでもって、それぞれ示されている。

図４に示されるように、上向きのピークＵＰｉにおける吸気圧Ｐｍを最大値ＰｍＭｉ、下向きのピークＤＮｉにおける吸気圧Ｐｍを最小値Ｐｍｍｉと称すると、ｉ番気筒の吸気行程が行われることにより吸気圧Ｐｍが最大値ＰｍＭｉから最小値Ｐｍｍｉまで低下する。従って、この場合の吸気圧低下量ΔＰｍｄｉは次式（３）で表される。

ΔＰｍｄｉ＝ＰｍＭｉ−Ｐｍｍｉ （３）
一方、図４に示されるように、吸気弁６が開弁すると、吸気管ＩＭから流出して筒内ＣＹＬに吸入される空気の流量である筒内吸入空気流量ｍｃｉ（ｇ／ｓｅｃ、図５参照）が増大し始める。次いで、筒内吸入空気流量ｍｃｉが、スロットル弁１７を通過して吸気管ＩＭ内に流入する空気の流量であるスロットル弁通過空気流量ｍｔ（ｇ／ｓｅｃ、図５参照）よりも大きくなると、吸気圧Ｐｍが低下し始める。次いで、筒内吸入空気流量ｍｃｉが低下してスロットル弁通過空気流量ｍｔよりも小さくなると、吸気圧Ｐｍが増大し始める。

この場合、吸気行程が行われることによって吸気圧Ｐｍがどれだけ低下するか、即ち吸気圧低下量ΔＰｍｄｉは筒内吸入空気流量ｍｃｉに応じて定まる。一方、筒内充填空気量Ｍｃｉは筒内吸入空気流量ｍｃｉを時間積分したものである。従って、筒内充填空気量Ｍｃｉは吸気圧低下量ΔＰｍｄｉによって表すことができ、筒内充填空気量Ｍｃｉの気筒間バラツキは吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの気筒間バラツキでもって表すことができる。

そこで本発明による実施例では、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出し、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉに基づいて空気量バラツキ補正係数ｋＤｉを算出するようにしている。具体的には、例えばまず７２０°クランク角にわたって吸気圧Ｐｍが検出され、検出された吸気圧Ｐｍからｉ番気筒の最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉがそれぞれ検出される。次いで、式（３）を用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉが算出され、式（２）を用いて空気量バラツキ補正係数ｋＤｉが算出される。

空気量バラツキ補正係数ｋＤｉは筒内充填空気量Ｍｃｉに基づいて算出することもできる。この場合、空気量バラツキ補正係数ｋＤｉは次式（４）に基づいて算出される。

ｋＤｉ＝Ｍｃｉ／Ｍｃｉａｖ （４）
ここでＭｃｉａｖは筒内充填空気量Ｍｃｉの平均値（＝ΣＭｃｉ／Ｎｃｙｌ）をそれぞれ表している。

筒内充填空気量Ｍｃｉは例えば次のようにして求めることができる。上述したように、筒内充填空気量Ｍｃｉは筒内吸入空気流量ｍｃｉを時間積分したものである。従って、筒内充填空気量Ｍｃｉは次式（５）のように表される。

ここで、ｔＭｉは吸気圧Ｐｍに上向きのピークが発生する時刻である上向きピーク発生時刻を、ｔｍｉは吸気圧Ｐｍに下向きのピークが発生する時刻である下向きピーク発生時刻を、Δｔｄｉは時刻ｔＭｉから時刻ｔｍｉまでの時間間隔（ｓ）を、Δｔｏｐｉはｉ番気筒の吸気弁開弁期間（ｓ）を、それぞれ表している（図４参照）。

式（５）において、右辺第１項は図４にＴ１で示される部分、即ち筒内吸入空気流量ｍｃｉとスロットル弁通過空気流量ｍｔとで囲まれた部分の面積を表したものであり、右辺第２項は図４にＴ２で示される部分、筒内吸入空気流量ｍｃｉとスロットル弁通過空気流量ｍｔと直線Ｐｍ＝０とで囲まれた部分の面積を台形で近似して表したものである。

一方、吸気管ＩＭについてのエネルギ保存則は次式（６）により表される。

ここで、Ｖｍは吸気管ＩＭの容積（ｍ³）を、Ｒａは空気ないし吸気ガス１モル当たりの気体定数をそれぞれ表している（図５参照）。

時刻ｔＭｉから時刻ｔｍｉまでの間に吸気圧Ｐｍが吸気圧低下量ΔＰｍｄｉだけ低下することを考えると、式（５）は式（６）を用いて次式（７）のように書き直すことができる。

従って、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを上述したように算出し、吸気温Ｔｍを温度センサ４１により検出し、スロットル弁通過空気流量ｍｔをエアフローメータ３９により検出し、時刻ｔＭｉ，ｔｍｉを吸気圧Ｐｍから検出して時間間隔Δｔｄｉ（＝ｔｍｉ−ｔＭｉ）を算出すれば、式（７）を用いて筒内充填空気量Ｍｃｉを算出することができる。なお、吸気弁開弁期間Δｔｏｐｉは吸気弁リフト量に応じて予め求められており、予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

このように、式（２）を用い吸気圧低下量ΔＰｍｄｉに基づいて空気量バラツキ補正係数ｋＤｉを算出することもできるし、式（４）を用い筒内充填空気量Ｍｃｉに基づいて空気量バラツキ補正係数ｋＤｉを算出することもできる。しかしながら、式（２）を用いる場合には、吸気温Ｔｍ及びスロットル弁通過空気流量ｍｔを検出する必要がなく、空気量バラツキ補正係数ｋＤｉを簡単に求めることができる。なお、筒内充填空気量Ｍｃｉが吸気圧低下量ΔＰｍｄｉから算出されることを考えると、式（２）が用いられる場合には吸気圧低下量ΔＰｍｄｉに直接的に基づいて空気量バラツキ補正係数ｋＤｉが算出され、式（４）が用いられる場合には吸気圧低下量ΔＰｍｄｉに間接的に基づいて空気量バラツキ補正係数ｋＤｉが算出されるということになる。

図６は本発明による実施例のｉ番気筒の吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図６を参照すると、ステップ１００ではｉ番気筒についての最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉが検出される（ｉ＝１，２，…，８）。続くステップ１０１では式（３）を用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉが算出される。

図７は本発明による実施例のｉ番気筒の燃料噴射時間ＴＡＵｉの算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。

図７を参照すると、ステップ１１０では基本燃料噴射時間ＴＡＵｂが算出される。続くステップ１１１では式（２）又は（４）からｉ番気筒の空気量バラツキ補正係数ｋＤｉが算出される（ｉ＝１，２，…，８）。続くステップ１１２では補正係数ｋｋが算出される。続くステップ１１３では式（１）を用いて燃料噴射時間ＴＡＵｉが算出される。ｉ番気筒の燃料噴射弁１５では燃料噴射時間ＴＡＵｉだけ燃料が噴射される。

上述したように、式（２）を用いる場合も式（４）を用いる場合も吸気圧低下量ΔＰｍｄｉが使用され、従って吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを正確に求める必要がある。次に、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを算出するための本発明による第１から第４変更例を説明する。

まず、本発明による第１変更例を説明する。

図８（Ａ）は低リフト駆動が行われた場合の吸気圧Ｐｍの一例を示している。図８（Ａ）に示される例において、例えば矢印Ｘで示される部分では、吸気圧Ｐｍが増大し続けている。その結果、吸気圧Ｐｍに上向きのピークＵＰｉ及び下向きのピークＤＮｉが発生しないので、最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉを検出することができず、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出することができない。いずれか一つの気筒の吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出できなければ、空気量バラツキ補正係数ｋＤｉを算出することができない。吸気圧Ｐｍがこのような挙動をとるのは、筒内充填空気量Ｍｃｉが他の気筒のＭｃｉに比べてかなり少なく、筒内吸入空気流量ｍｃｉがスロットル弁通過空気流量ｍｔよりも大きくならないからであると考えられる（図４参照）。

一方、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の場合と同一の機関運転状態において高リフト駆動が行われた場合の吸気圧Ｐｍを示している。この場合、矢印Ｙで示されるように吸気圧Ｐｍに上向きのピークＵＰｉ及び下向きのピークＤＮｉが明確に発生しており、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出することが可能となる。

そこで本発明による第１変更例では、各気筒の吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出可能か否かを判断し、少なくとも一つの気筒の吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出不可能と判断されたときには一時的に高リフト駆動に切り換えて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出するようにしている。このようにすると、吸気圧Ｐｍに上向きのピークＵＰｉ及び下向きのピークＤＮｉが確実に発生するので、最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉを確実に検出することができ、従って吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを確実に検出することができる。

この場合、最大値ＰｍＭｉ又は最小値Ｐｍｍｉを検出可能か否かを判断することにより、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出可能か否かが判断される。即ち、最大値ＰｍＭｉ又は最小値Ｐｍｍｉを検出できないときには、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出できないと判断され、最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉを検出できるときには、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出できると判断される。

吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの検出が完了すると、通常駆動に戻され、即ち機関運転状態に応じて高リフト駆動又は低リフト駆動が行われる。

図９は本発明の第１変更例によるｉ番気筒の吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図９を参照すると、ステップ１２０ではｉ番気筒についての最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉが検出される（ｉ＝１，２，…，８）。続くステップ１２１では、全気筒について最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉを検出できたか否かが判別される。少なくとも１つの気筒について最大値ＰｍＭｉ又は最小値Ｐｍｍｉを検出できなかったときには次いでステップ１２２に進み、機関運転状態にかかわらず高リフト駆動が行われる。次いでステップ１２０に戻る。

これに対し、全気筒について最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉを検出できたときにはステップ１２１からステップ１２３に進み、式（３）を用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉが算出される。続くステップ１２４では、上述した通常駆動が行われる。

なお、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉが検出不可能と判断されるのが低リフト駆動時のみであることを考えると、本発明による第１変更例では、低リフト駆動時に吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出するのを禁止していると見ることもできる。

次に、本発明による第２変更例を説明する。

上述した本発明による第１変更例では、低リフト駆動を行うべきときであっても、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出するために高リフト駆動に切り換えられる。このため、例えばスロットル弁１７の開度を一時的に小さくするなど、追加の制御が必要となる。

一方、図１０（Ａ）に示されるように、例えばｉ番気筒の吸気弁開弁開始時期θＳｉからクランク角が上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉだけ経過すると、ｉ番気筒の吸気行程が行われたことにより吸気圧Ｐｍに上向きのピークＵＰｉが発生し、吸気弁開弁開始時期θＳｉからクランク角が下向きピーク所要クランク角Δθｍｉだけ経過すると吸気圧Ｐｍに下向きのピークＤＮｉが発生する。

これら上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉ及び下向きピーク所要クランク角Δθｍｉは、高リフト駆動時であるか低リフト駆動時であるかにかかわらずほぼ一定に維持される。

そうすると、吸気弁開弁開始時期θＳｉからクランク角が上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉだけ経過したときの吸気圧Ｐｍは最大値ＰｍＭｉであり、吸気弁開弁開始時期θＳｉからクランク角が下向きピーク所要クランク角Δθｍｉだけ経過したときの吸気圧Ｐｍは最小値Ｐｍｍｉであるということになる。

従って、上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉ及び下向きピーク所要クランク角Δθｍｉを予め求めておけば、吸気圧Ｐｍに上向きピークＵＰｉ又は下向きピークＤＮｉが発生しないときにも、上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉ及び下向きピーク所要クランク角Δθｍｉを用いて最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉを検出でき、斯くして吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出できることになる。これが本発明による第２変更例の考え方である。

一方、上述したように、高リフト駆動時には吸気圧Ｐｍに上向きピークＵＰｉ及び下向きピークＤＮｉが確実に発生し、しかしながら低リフト駆動時には吸気圧Ｐｍに上向きピークＵＰｉ又は下向きピークＤＮｉが発生しないおそれがある。

そこで本発明による第２変更例では、高リフト駆動時に上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉ及び下向きピーク所要クランク角Δθｍｉを予め求めて記憶しておき、低リフト駆動時にこれら記憶されている上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉ及び下向きピーク所要クランク角Δθｍｉを用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出するようにしている。

具体的には、高リフト駆動時には上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉ及び下向きピーク所要クランク角Δθｍｉが検出され、記憶される。次いで、低リフト駆動時になると、図１０（Ｂ）に示されるように、吸気弁開弁開始時期θＳｉからクランク角が上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉだけ経過したときの吸気圧Ｐｍが検出され、この吸気圧Ｐｍが最大値ＰｍＭｉとされる。同様に、吸気弁開弁開始時期θＳｉからクランク角が下向きピーク所要クランク角Δθｍｉだけ経過したときの吸気圧Ｐｍが検出され、この吸気圧Ｐｍが最小値Ｐｍｍｉとされる。次いで、式（３）を用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉが算出される。

図１１は本発明の第２変更例によるｉ番気筒の吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図１１を参照すると、ステップ１３０では低リフト駆動時であるか否かが判別される。高リフト駆動時には次いでステップ１３１に進み、ｉ番気筒についての最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉが検出され、上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉ及び下向きピーク所要クランク角Δθｍｉが検出される（ｉ＝１，２，…，８）。次いでステップ１３３に進む。

これに対し、低リフト駆動時にはステップ１３０からステップ１３２に進み、記憶されている上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉ及び下向きピーク所要クランク角Δθｍｉが読み込まれ、これら上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉ及び下向きピーク所要クランク角Δθｍｉを用いて最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉが検出される。次いでステップ１３３に進む。

ステップ１３３では式（３）を用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉが算出される。

なお、低リフト駆動時であっても吸気圧Ｐｍに上向きのピークＵＰｉ及び下向きのピークＤＮｉが発生しているときには、このときの上向きピーク所要クランク角ΔθＭｉ及び下向きピーク所要クランク角Δθｍｉを検出して記憶しておき、吸気圧Ｐｍに上向きのピークＵＰｉ又は下向きのピークＤＮｉが発生しないときにこれら記憶されているΔθＭｉ，Δθｍｉを用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを算出するようにしてもよい。更に、高リフト駆動時にも、記憶されているΔθＭｉ，Δθｍｉを用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを算出することもできる。

従って、包括的にいうと、第１の基準時期から吸気圧に上向きのピークＵＰｉが生ずるまでに要する上向きピーク所要時間と、第２の基準時期から吸気圧Ｐｍに下向きのピークＤＮｉが生ずるまでに要する下向きピーク所要時間とを検出し、第１の基準時期から上向きピーク所要時間だけ経過したときの吸気圧ＰｍＭｉと、第２の基準時期から下向きピーク所要時間だけ経過したときの吸気圧Ｐｍｍｉとから吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出しているということになる。この場合、第１の基準時期と第２の基準時期とは互いに同じであってもよいし異なっていてもよい。即ち、第１の基準時期及び第２の基準時期を上述したように吸気弁開弁開始時期θＳｉに設定することもできるし、第１の基準時期を吸気弁開弁開始時期θＳｉに設定し第２の基準時期を吸気圧Ｐｍに上向きのピークＵＰｉが発生した時期（＝θＳｉ＋ΔθＭｉ）に設定することもできる。

次に、本発明による第３変更例を説明する。

図１２に示されるように、圧力センサ４０により実際に検出される吸気圧Ｐｍにはノイズが含まれており、吸気行程が行われることによる吸気圧Ｐｍに生ずる上向きのピークＵＰｉ及び下向きのピークＤＮｉを正確に特定するのが困難な場合がある。

そこで本発明による第３変更例では、検出された吸気圧Ｐｍを平滑化して平滑化吸気圧Ｐｍｓｍを求め、この平滑化吸気圧Ｐｍｓｍに上向きのピークＵＰｉが生ずる時期である上向きピーク発生クランク角θＭｉ及び下向きのピークＤＮｉが生ずる時期である下向きピーク発生クランク角θｍｉをそれぞれ検出するようにしている。このようにすると、図１２に矢印Ｚで示されるようなノイズによるピークの影響をなくすことができる。

次いで、上向きピーク発生クランク角θＭｉに検出された吸気圧Ｐｍが特定される。この吸気圧Ｐｍは最大値ＰｍＭｉを表している。同様に、下向きピーク発生クランク角θｍｉに検出された吸気圧Ｐｍが特定され、この吸気圧Ｐｍは最小値Ｐｍｍｉを表している。次いで、式（３）を用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉが算出される。

この場合、上向きピーク発生クランク角θＭｉ及び下向きピーク発生クランク角θｍｉにおける平滑化吸気圧Ｐｍｓｍをそれぞれ最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉとすることも考えられる。しかしながら、平滑化吸気圧Ｐｍｓｍは平滑化されたものである以上、吸気圧Ｐｍを正確に表していない。そこで本発明による第３変更例では、上向きピーク発生クランク角θＭｉに検出された吸気圧Ｐｍを最大値ＰｍＭｉとし、下向きピーク発生クランク角θｍｉに検出された吸気圧Ｐｍを最小値Ｐｍｍｉとしている。

図１３は本発明の第３変更例によるｉ番気筒の吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図１３を参照すると、ステップ１４０では例えば７２０°クランク角にわたって検出された吸気圧Ｐｍが平滑化され、平滑化吸気圧Ｐｍｓｍが算出される。続くステップ１４１では、平滑化吸気圧Ｐｍｓｍから上向きピーク発生クランク角θＭｉ及び下向きピーク発生クランク角θｍｉが検出される。続くステップ１４２では、上向きピーク発生クランク角θＭｉ及び下向きピーク発生クランク角θｍｉにおける最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉが検出される。続くステップ１４３では式（３）を用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉが算出される。

次に、本発明による第４変更例を説明する。

図１の内燃機関では、吸気行程が続けて行われる二つの気筒の吸気弁開弁期間が重複している。即ち、図１４（Ａ）にＷ１で示されるように（ｉ−１）番気筒の吸気弁開弁期間ＯＰ（ｉ−１）の末期とｉ番気筒の吸気弁開弁期間ＯＰ（ｉ）の初期とが互いに重複しており、図１４（Ａ）にＷ２で示されるようにｉ番気筒の吸気弁開弁期間ＯＰ（ｉ）の末期と（ｉ＋１）番気筒の吸気弁開弁期間ＯＰ（ｉ＋１）の初期とが互いに重複している（ここでは、ｉは吸気行程順序を表している）。

ところが、吸気弁開弁期間が重複しているときには二つの気筒内に同時に空気が流入している場合があり、この場合には吸気圧Ｐｍの低下がどちらの気筒に流入した空気に基づくものであるかを特定できない。従って、吸気圧低下量に対する吸気弁開弁期間の重複の影響を無視できない場合には、これまで述べてきた方法では吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを必ずしも正確に検出することができない。

しかしながら、吸気弁駆動装置５０（図１参照）により吸気弁リフト量が変更されると、吸気弁開弁開始時期が変更され、重複期間Ｗ１，Ｗ２の時期が変更される。図１４（Ｂ）に示されるように重複期間Ｗ２が（ｉ＋１）番気筒の吸気上死点ＴＤＣ（ｉ＋１）周りにある場合には、重複期間Ｗ２において（ｉ＋１）番気筒にはほとんど空気が流入しておらず、この場合の重複期間Ｗ２における吸気圧Ｐｍの低下はｉ番気筒に流入した空気に基づくものであるということがわかる。同様に、図１４（Ｃ）に示されるように重複期間Ｗ１が（ｉ−１）番気筒の吸気下死点ＢＤＣ（ｉ−１）周りにある場合にも、重複期間Ｗ１における吸気圧Ｐｍの低下はｉ番気筒に流入した空気に基づくものであるといえる。

更に、図１４（Ｂ）に示されるように重複期間Ｗ１がｉ番気筒の吸気上死点ＴＤＣ（ｉ）周りにある場合には、重複期間Ｗ１における吸気圧Ｐｍの低下は（ｉ−１）番気筒に流入した空気に基づくものであり、図１４（Ｃ）に示されるように重複期間Ｗ２がｉ番気筒の吸気下死点ＢＤＣ（ｉ）周りにある場合には、重複期間Ｗ２における吸気圧Ｐｍの低下は（ｉ＋１）番気筒に流入した空気に基づくものであるということになる。

そこで本発明による第４変更例では、ｉ番気筒の吸気弁開弁時期と（ｉ＋１）番気筒の吸気弁開弁時期との重複時期が、ｉ番気筒又は（ｉ＋１）番気筒の上死点周り又は下死点周りにないときには吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの検出を禁止し、この重複時期が、ｉ番気筒又は（ｉ＋１）番気筒の上死点周り又は下死点周りにあるときに吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを検出するようにしている。その結果、吸気弁開弁期間が重複しているときにも、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを正確に検出することができる。
なお、吸気弁リフト量及び吸気弁開弁期間が維持されつつ吸気弁開弁時期が変更される場合にも、本発明による第４変更例を適用できる。

図１５は本発明の第４変更例によるｉ番気筒の吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図１５を参照すると、ステップ１５０では、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの検出条件が成立しているか否かが判別される。ｉ番気筒の吸気弁開弁時期と（ｉ＋１）番気筒の吸気弁開弁時期との重複時期がｉ番気筒又は（ｉ＋１）番気筒の上死点周り又は下死点周りにあるときに検出条件が成立していると判断され、それ以外は検出条件が不成立であると判断される。検出条件が成立していると判断されたときには次いでステップ１５１に進み、最大値ＰｍＭｉ及び最小値Ｐｍｍｉが検出される。続くステップ１５２では式（３）を用いて吸気圧低下量ΔＰｍｄｉが算出される。これに対し、検出条件が不成立であると判断されたときには処理サイクルを終了する。従って、吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出が禁止される。

内燃機関の全体図である。 吸気弁リフト量を示す図である。 吸気弁Ｐｍの検出結果を示す図である。 吸気圧低下量ΔＰｍｄｉを説明するための図である。 筒内充填空気量Ｍｃｉの算出方法を説明するための図である。 吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出ルーチンを示すフローチャートである。 燃料噴射時間ＴＡＵｉの算出ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による第１変更例を説明するための図である。 本発明の第１変更例による吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による第２変更例を説明するための図である。 本発明の第２変更例による吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による第３変更例を説明するための図である。 本発明の第３変更例による吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による第４変更例を説明するための図である。 本発明の第４変更例による吸気圧低下量ΔＰｍｄｉの算出ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 機関本体
６ 吸気弁
４０ 圧力センサ
５０ 吸気弁駆動装置
ＩＭ 吸気管

Claims (1)

1. 複数の気筒を備え、各気筒の吸気弁リフト量が機関運転状態に応じて変更される内燃機関において、吸気行程が行われることにより生ずる吸気圧の低下量である吸気圧低下量を気筒毎に検出する低下量検出手段と、該検出された各気筒の吸気圧低下量に基づいて機関制御を行う制御手段とを具備し、該低下量検出手段は、各気筒の吸気圧低下量を検出可能か否かを判断し、少なくとも一つの気筒の吸気圧低下量を検出不可能と判断されたときには当該気筒の吸気圧低下量が検出可能となるように各気筒の吸気弁リフト量を一時的に増大させて吸気圧低下量を検出する、制御装置。

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