JP5385236B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン制御装置に係り、特に、アイドル回転数の変動を抑制してエンジン回転を安定化させるのに好適なエンジン制御装置に関する。

近年、アイドル回転数を可能な限り低くして燃費の向上を図ることが行われている。例えば、特許文献１に記載されているアイドル回転数制御装置では、クランク角速度が減少方向に変化していることを検出したときには、エンジンで駆動される発電機の目標出力電圧を低下補正し、クランク角速度が上昇方向に変化していることを検出したときには、発電機の目標出力電圧を上昇補正する。

特開２００４−１３７９７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された制御装置では、発電機の制御が複雑になるという課題があった。

本発明の目的は、発電機の制御を複雑化することなくエンジン回転を安定化させることができるエンジン制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、１サイクル毎のエンジン負荷の大きさをするエンジン負荷推定手段と、前記エンジン負荷推定手段によって推定されたエンジン負荷の大きさを、予め設定された上側閾値および下側閾値と比較するエンジン負荷判定手段と、前記エンジン負荷判定手段によってエンジン負荷の大きさが前記上側閾値以上であると判定された場合は、次のサイクルで点火時期を進角させ、前記エンジン負荷判定手段によってエンジン負荷の大きさが前記下側閾値未満であると判定された場合には、次のサイクルで点火時期を遅角させる点火時期制御手段とを具備している点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記エンジン負荷推定手段が、クランク角速度変動量をエンジン負荷の大きさとして推定する手段である点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記エンジン負荷推定手段が、図示平均有効圧力（ＩＭＥＰ）をエンジン負荷の大きさとして推定する手段である点に第３の特徴がある。

また、本発明は、前記エンジン負荷推定手段が、エンジンのクランク軸に同期して回転するクランクパルサロータに設けられる複数のリラクタを検出してクランクパルス（ＣＰ）を出力するクランクパルス検出部と、エンジンの圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍のクランクパルスに基づいて第１クランク角速度を算出するとともに、エンジンの燃焼下死点近傍のクランクパルスに基づいて第２のクランク角速度を算出する角速度算出部と、前記第２クランク角速度から前記第１クランク角速度を減じてクランク角速度変動量を算出するクランク角速度変動量算出部とを具備している点に第４の特徴がある。

また、本発明は、前記エンジン負荷推定手段が、エンジンのクランク軸に同期して回転するクランクパルサロータに設けられる単数または複数のリラクタを検出してクランクパルスを出力するクランクパルス検出部と、エンジンの圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍のクランクパルスに基づいて第１クランク角速度を算出するとともに、第１クランク角速度を算出するのに使用したのと同じリラクタに関して出力されたクランクパルスに基づいてオーバラップトップ上死点近傍の第２クランク角速度を算出する角速度算出部と、前記第２クランク角速度から前記第１クランク角速度を減じてクランク角速度変動量を算出するクランク角速度変動量算出部とを具備している点に第５の特徴がある。

また、本発明は、前記点火時期制御手段が、前記上側閾値および下側閾値に応じて、下側閾値と上側閾値との間の領域では基準進角値を設定し、下側閾値未満の領域では前記基準進角値より小さい進角量を設定し、上側閾値以上の領域では前記基準進角値より大きい進角量を設定した点火時期検索テーブルを有しており、前記点火時期検索テーブルにクランク角速度変動量を入力することにより進角量を取得して、点火時期を制御するように構成されている点に第６の特徴がある。

アイドル運転のようにエンジンの低回転数域では、燃焼時期の変動に起因して、１サイクル中の負荷の最大値（例えば、ω２で代表される）と最小値（例えば、ω１で代表される）との差（つまり負荷を代表する最大値ω２と最小値ω１との差Δω）がサイクル毎に交互に大小大小と変化する事象が観察される。この事象に鑑み、第１の特徴を有する本発明では、現サイクルで検出されたエンジン負荷が大きい場合は、次のサイクルでは、点火時期を進角制御する。一方、エンジン負荷が小さい場合は、次のサイクルでは、点火時期を遅角制御する。これにより、いずれの場合にも、次のサイクルでの負荷を代表する値は適当な値に収められる。このような、進角・遅角制御によって、燃焼時期変動が緩和され、その結果、エンジンの出力変動が抑制されるので、アイドル回転速度を低く設定することが可能となる。また、希薄な空燃比での運転が可能になるので、エンジンの燃料消費や排出ガスを低減させることができる。

第２の特徴を有する本発明によれば、クランク角速度変動量に基づいてエンジン負荷の大きさを代表させて点火時期の制御を行えるので、容易にアイドル回転速度を低下させることができる。

第３の特徴を有する本発明によれば、図示平均有効圧力（ＩＭＥＰ）に基づいてエンジン負荷の大きさを代表させて点火時期制御を行えるので容易にアイドル回転速度を低下させることができる。

第４の特徴を有する本発明によれば、クランクパルス検出部（クランクアングルセンサ）の出力によって、容易にエンジン負荷を推定して、アイドル回転速度を低下させることができる。

第５の特徴を有する本発明によれば、第１および第２クランク角速度が、互いに共通のリラクタを検知して出力されるクランクパルスに基づいて検出されるので、リラクタの幅のバラツキによる検出精度低下を防止することができる。

第６の特徴を有する本発明によれば、現サイクルのクランク角速度変動量（Δω）を点火時期検索テーブルに入力することによって、容易に次のサイクルでクランク角速度変動量Δωを抑制することができる進角量を取得することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置のシステム構成を示すブロック図である。 １サイクルにおけるクランクパルス信号とクランク角速度ωの変動との関係を示したタイムチャートである。 サイクル毎の燃焼質量割合の変動例を示す図である。 サイクル毎に燃焼質量割合をクランク角に対応して示した図である。 連続する２サイクルの燃焼時期とガス交換の関係を示す図である。 図示平均有効圧力ＩＭＥＰと質量燃焼割合ＭＢＦが５０％となる時期（ＭＢＦ５０％）との相関性を示す図である。 クランク角速度変動量Δωと図示平均有効圧力ＩＭＥＰとの対応関係を示す図である。 クランク角速度変動量Δωのサイクル変動を示すグラフである。 図２の要部拡大図である。 本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置の要部機能を示すブロック図である。 クランク角速度変動量Δωに応じて点火時期を出力する検索テーブルの一例を示す図である。 回転変動制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置によって制御されたクランク角速度変動量Δωを示す図である。 第２の実施形態を説明するための、１サイクルにおけるクランクパルス信号とクランク角速度ωの変動との関係を示したタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置のシステム構成を示すブロック図である。

図１を参照して、４サイクル単気筒エンジン５のシリンダ１０の上部には、シリンダヘッド８が取り付けられる。エンジン５は、可変バルブタイミング（ＶＶＴ：Variable Valve Timing）機構を有することができる。ＶＶＴ機構は、ＥＣＵ５０の駆動指令に基づいて図示しない制御モータを動かし、これにより、吸気バルブＩＶおよび排気バルブＥＶのバルブタイミングを変更する。バルブタイミングの変更に伴って、バルブリフト量も変化する。ＶＶＴ機構によるバルブタイミングの可変状態は、制御モータの回転角等を検知するセンサ１９によってＥＣＵ５０に伝達される。

エンジン５のクランク軸１には、該クランク軸１と同期回転するクランクパルサロータ２が取り付けられている。クランクパルサロータ２は、クランク軸１と同期回転するロータ３に１箇所の歯欠け部Ｈを除いて、３０度間隔で配置される計１１個のリラクタ４を有する。磁気ピックアップ式のパルス発生器ＰＣはリラクタ４を検出する毎にパルス信号を検知してＥＣＵ５０に入力する。

吸気管１１の一端部には、吸気を濾過するエアクリーナボックス１６が取り付けられる。エアクリーナボックス１６の内部には、吸気温度センサ１７および大気圧センサ１８が設けられる。また、吸気管１１には、吸入空気量を計測するエアフローセンサ１５、スロットルバルブ１３の回転角度を検知するスロットルバルブ開度センサ１４、吸気圧力を検知する吸気圧センサ２０が取り付けられる。燃焼室の上部には点火装置９が設けられ、スロットルバルブ１３の下流側の吸気管１１には燃料噴射弁１２が配設される。排気管６には、酸素濃度センサ７が取り付けられる。点火装置９には、例えば、圧電素子タイプの筒内圧センサを設けることができる。

ＥＣＵ５０は、回転変動制御部４１を備える。回転変動制御部４１は、燃焼・膨張行程（以下、「燃焼行程」という）におけるクランク角速度変動量Δωとそのクランク角速度変動量Δωの大小を判定する上側閾値Ｈと下側閾値Ｌとを入力されて、点火時期を基準進角量から進角または遅角させる指令を点火時期制御部３９に入力し、点火時期制御部３９は入力された指令に従って決定された点火時期で点火装置９に点火信号を供給する。

これら回転変動制御部４１および点火時期制御部３９は、マイクロコンピュータのプログラムによって実現でき、ＥＣＵ５０は、そのプログラムを実行するマイクロコンピュータを有する。このように、ＥＣＵ５０はクランク角速度変動量Δωに基づいて点火時期を制御し、エンジンの回転変動を抑制する制御を行う機能を有する。

次に、クランク角速度の変動について図２を参照して説明する。図２は、１サイクルにおけるクランクパルス信号とクランク角速度ωの変動との関係を示したタイムチャートである。エンジンのサイクルは、圧縮、燃焼、排気、および吸気の４行程からなる。各行程は、前記パルス発生器ＰＣから出力されるクランクパルスに基づいて判断される。

すなわち、クランクパルスに基づいてリラクタ４の歯欠け部Ｈが検知されると、そこから所定数のクランクパルスを検出したときがクランクパルサロータ２の基準位置として決定され、クランク軸の１回転がリラクタ４の配置に応じて１１個のクランクステージに分割される。その後、吸気管１１に生じる吸気圧変動等に基づいた周知の手法により行程判別が確定すると、ステージの表裏判定（クランク軸が１サイクル中の１回転目および２回転目のいずれであるかの判定）がなされ、エンジン５の１サイクル（７２０度）が２２個のサイクルステージに分割される。

クランク角速度ωは、平均エンジン回転速度ＮｅＡ（平均角速度）が変動しない場合でも、シリンダ内圧の変動によってエンジンの１サイクル、すなわち、圧縮、燃焼、排気、および吸気の４行程によって周期的に変動する。

具体的には、圧縮行程では、シリンダ内圧の上昇による圧縮抵抗に起因してクランク角速度ωの減少が生じ、クランク角速度ωは圧縮上死点ＴＤＣの近傍で最小値ω１にまで低下する。一方、燃焼行程では、燃焼によるシリンダ内圧の上昇によってクランク回転エネルギーが発生し、これに起因してクランク角速度ωは増加に転ずる。燃焼行程の終了時（クランク角１８０度；ＢＤＣ）近傍では、クランク角速度ωは最大値ω１となる。その後、エンジン内の機械的な摩擦抵抗、排気行程における既燃ガスの排出抵抗、吸気行程における吸入抵抗等のポンプ仕事によりクランク角度ωは低下を続けて、再び圧縮行程に至る。

このようなクランク角速度ωの変動によれば、圧縮上死点ＴＤＣの近傍で検知される第１クランク角速度ω１は、平均エンジン回転速度ＮｅＡより小さくなる。一方、燃焼下死点ＢＤＣの近傍で検知される第２クランク角速度ω２は、平均エンジン回転速度ＮｅＡより大きくなる。第１クランク角速度ω１および第２クランク角速度ω２の差は、エンジン５に対する負荷を代表するクランク角速度変動量Δωである。

図３はサイクル毎の燃焼時期の変動例を示す図であり、図４はサイクル毎のクランク角に応じた質量燃焼割合を示す図である。アイドル運転では、吸気の乱流強度が小さくて混合気の形成が不十分であるため、シリンダ内の残留ガスの影響を受けやすい。したがって、通常の負荷運転と比べて燃焼は安定せず、点火時期が一定であっても、燃焼始め時期（例えば、質量燃焼割合が１０％の時期）や燃焼時間（例えば、質量燃焼割合が１０％〜９０％の期間）はサイクル毎に変動する。

図３において、縦軸は燃焼時間に対応するクランク角度（圧縮上死点ＴＤＣを基準としたクランク角度）ＡＴＤＣであり、横軸はサイクルである。燃焼時間をサイクル毎に棒グラフの長さで示している。棒グラフの下端が燃焼始め時期であり、上端が燃焼終了時期である。図３に示すように、燃焼始め時期は、１サイクル毎に早くなったり遅くなったりしているし、燃焼時間も１サイクル毎に長くなったり、短くなったりしている。

これを、別の観点から示した図４を参照してみると、曲線ａで示すサイクルのように、着火時期が早い（ＴＤＣ前１０度で着火した）場合、燃焼はＡＴＤＣ９０度より前で終了する（質量燃料割合が９０％に達する）。一方、曲線ｆで示すサイクルのように、着火時期が遅い（ＡＴＤＣ後１０度で着火した）場合、燃焼はＡＴＤＣ１８０度になっても終了しない（質量燃料割合が９０％に達しない）。つまり、サイクルａ、ｂ、…、ｆの順で着火つまり燃焼始め時期が遅くなり、燃焼終了も遅くなる。

このような、燃焼始め時期や燃焼時期の変動は、エンジン回転数がより低回転であったり、空燃比を希薄にしたりすることにより顕著になる。そして、燃焼時間等の変動は、次に説明する燃焼時間とガス交換との関係に従い、大きく規則的になる傾向がある。

図５は、連続する２サイクルの燃焼時期とガス交換の関係を示す図である。図５において、アイドル運転時のあるサイクルにおいて、内部ＥＧＲ率（排気ガス再循環率）が低いと（ブロックＢ１）、着火時期が速くなる傾向がある（ブロックＢ２）。これはシリンダ内の不活性ガスが少ないため、火炎伝播を阻害しないためと考えられる。そして、早い着火時期に対応して実効膨張比は高くなる（ブロックＢ３）。実効膨張比が高いと、排気圧力や排気温度が低くなり（ブロックＢ４）、これに伴って排気慣性効果も低くなるので（ブロックＢ５）、結果として残留ガスが多くなる（ブロックＢ６）。

残留ガスが多くなると、次のサイクルでは、内部ＥＧＲ率が低くなり（ブロックＢ７）、着火時期が遅くなる（ブロックＢ８）。そして、遅い着火時期に対応して実効膨張比は低くなる（ブロックＢ９）。実効膨張比が高いと、排気圧力や排気温度が高くなり（ブロックＢ１０）、これに伴って排気慣性効果も高くなるので（ブロックＢ１１）、結果として残留ガスが少なくなる（ブロックＢ１２）。

上記連関は、繰り返されるので、着火時期が早いサイクルと着火時期が遅いサイクルが交互に現れることになる。そして、着火時期の変動に応じて、図３に示したように燃焼時間も１サイクル毎に変動し、図４で示したような現象となる。

図６は、図示平均有効圧力ＩＭＥＰと質量燃焼割合ＭＢＦが５０％となる時期（ＭＢＦ５０％）との相関性を示す図である。図６に示すように、図示平均有効圧力ＩＭＥＰが高くなるほど、ＭＢＦ５０％は早くなる。つまり、着火時期が早くなっていると考えられる。

図６に示す相関性によれば、図５のブロックＢ２に示した早い着火時期は、高い図示平均有効圧力ＩＭＥＰに対応し、図５のブロックＢ８に示した遅い着火時期は、低い図示平均有効圧力ＩＭＥＰに対応する。したがって、サイクル毎の着火時期や着火時間の変動を抑えてエンジン回転を安定化させるためには、サイクル毎の図示平均有効圧力ＩＭＥＰを安定化させることが望ましいことが分かる。

ここで、図示平均有効圧力ＩＭＥＰとクランク角速度変動量Δωとの相関に着目する。図７は、クランク角速度変動量Δωと図示平均有効圧力ＩＭＥＰとの対応関係を示す図である。図７に示すように、図示平均有効圧力ＩＭＥＰが高くなると角速度変動量Δωは大きくなる。つまり、両者は線形の相関を有する。したがって、図示平均有効圧力ＩＭＥＰに代わるクランク角速度変動量Δωに従って、サイクル毎の燃焼始め時期や燃焼時期を制御すれば良いことが分かる。

図８は、クランク角速度変動量Δωのサイクル変動を示すグラフである。上述のとおり、クランク角速度変動量Δωと図示平均有効圧力ＩＭＥＰとは互いに線形の相関があるので、図示平均有効圧力ＩＭＥＰの変動と同様、クランク角速度変動量Δωもサイクル毎に大小に変更する。図８から理解できるように、クランク角速度変動量Δωは、あるサイクルで小さいと、次のサイクルでは大きくなり、また、その次のサイクルでは小さくなるというふうに、交互に変化する。特に、クランク角速度変動量Δωが上側閾値Ｈおよび下側閾値Ｌで挟まれた許容領域から逸脱するようなときは、クランク角速度変動量Δωは、ほとんど例外なく、交互に大小に変化する。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ５０の機能によって、このようなクランク角速度変動量Δωの変動を抑制する。すなわち、クランク角速度変動量Δωに上側閾値Ｈおよび下側閾値Ｌを設定し、クランク角速度変動量Δωが上側閾値Ｈ以上もしくは下側閾値Ｌ未満であるサイクルを検出する。そして、このようなサイクルが検出されたならば、その次のサイクルでは、クランク角速度変動量Δωが上側閾値Ｈおよび下側閾値Ｌで挟まれた許容領域内に収束するようにエンジンの点火時期を調整する。

例えば、あるサイクルにおいて、図８の符号Ａで示すようにクランク角速度変動量Δωが下側閾値Ｌより小さいことを検出したならば、上述の規則性から、次のサイクルでは符号Ｂで示すようにクランク角速度変動量Δωが上側閾値Ｈより大きくなることが予想される。そこで、次のサイクルでは、点火時期の進角量を基準進角量より小さくする。つまり遅角させる。そうすることにより、クランク角速度変動量Δωは、符号Ｂａで示すように上側閾値Ｈと下側閾値Ｌとの間の許容領域内に収まる。

一方、あるサイクルにおいて符号Ｃで示すようにクランク角速度変動量Δωが上側閾値Ｈより大きいことを検出したならば、上述の規則性から、次のサイクルでは符号Ｄで示すようにクランク角速度変動量Δωが下側閾値Ｌより小さくなることが予想される。そこで、次のサイクルでは、点火時期を基準進角量より大きくする。つまり進角させる。そうすることにより、クランク角速度変動量Δωは、符号Ｄａで示すように上側閾値Ｈと下側閾値Ｌとの間の許容領域内に収まる。

図９は図２の要部拡大図である。図９に示すように、クランク角速度ωは、圧縮上死点ＴＤＣ近傍で最小値（第１角速度ω１）になり、燃焼下死点ＢＤＣ近傍で最大値（第２角速度ω２）になる。第１角速度ω１は、圧縮上死点ＴＤＣ近傍で第１加速度ω１（最小値）を跨ぐ連続する２つのクランクパルスＰ１およびＰ２の間隔（時間）τ１をリラクタ間隔θで除した値として検出される。また、第２角速度ω２は、燃焼下死点ＢＤＣ近傍で第２加速度ω２（最大値）を跨ぐ連続する２つのクランクパルスＰ３およびＰ４の間隔（時間）τ２をリラクタ間隔θで除した値として検出される。エンジン回転速度ＮｅＡはクランク２回転の角速度ωの平均値である。そして、エンジン回転速度ＮｅＡに対する第１角速度ω１と第２角速度ω２との差がクランク角速度変動量Δωである。

図１０は、本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置の要部機能を示すブロック図である。図１０において、クランクパルス検出部３１は、パルス発生器ＰＣによってリラクタ４の通過を検知してクランクパルスＣＰを出力する。パルス間隔検出部３２は、カウンタで構成され、クランクパルスＣＰが入力される毎に、連続する２つのクロックパルス間のクロックパルスＣＫの数を計数し、パルス間隔τとして出力する。

基準位置検出部３３はパルス間隔τが広くなる位置、つまりリラクタ４の歯欠け部Ｈを検出し、その検出時点からの所定のクランクパルスＣＰの数に基づいて基準位置を検出する。上死点及び下死点判別部３４は、基準位置の検出時から予め設定したＴＤＣ、およびＢＤＣ検出用のクランクパルスＣＰをそれぞれ計数した時点で、ＴＤＣ検出信号、およびＢＤＣ検出信号を角速度算出部３５に入力する。

角速度算出部３５は、ＴＤＣ検出信号及びＢＤＣ検出信号のそれぞれが入力されると、クランクパルス間隔τを、それぞれＴＤＣクランクパルス間隔τ１及びＢＤＣクランクパルス間隔τ２として読み込む。そして、該ＴＤＣクランクパルス間隔τ１及びＢＤＣクランクパルス間隔τ２とリラクタ間隔θとを使用して第１角速度ω１及び第２角速度ω２をそれぞれ算出し、クランク角速度変動量算出部３６に入力する。

クランク角速度変動量算出部（エンジン負荷推定手段）３６は、第１角速度ω１及び第２角速度ω２からクランク角速度変動量Δω（Δω＝ω２−ω１）を算出し、クランク角速度変動量判定部３７に入力する。

クランク角速度変動量判定部（エンジン負荷判定手段）３７は、入力されたクランク角速度変動量Δωと、閾値設定部４０に予め設定されている上側閾値Ｈと下側閾値Ｌとを比較してクランク角速度変動量Δωが上側閾値Ｈ以上（変動量大）であるか、下側閾値Ｌ未満（変動量小）であるかを判定して、その判定結果を点火時期決定部３８に入力する。

点火時期決定部３８は、変動量大の判定結果が入力されれば、次のサイクルではクランク角速度変動量Δωが小となることが予想されるので、点火時期の進角量を大きくする（進角信号を出力する）。一方、点火時期決定部３８は、変動量小の判定結果が入力されれば、次のサイクルではクランク角速度変動量Δωは大となることが予想されるので、点火時期の進角量を小さくする（遅角信号を出力する）。

進角信号および遅角信号は点火時期制御部３９に入力され、点火時期制御部３９は、進角信号及び遅角信号に基づいて点火装置９の点火時期を、基準進角量から進角または遅角させる。なお、進角量及び遅角量は予め設定しておく。

クランク角速度変動量判定部３７および点火時期決定部３８は、点火時期検索テーブルとして実現できる。図１１は、点火時期検索テーブルの一例を示す図である。点火時期検索テーブル４２は、横軸に現サイクルのクランク角速度変動量Δωを、上側閾値Ｈおよび下側閾値Ｌとともに示し、縦軸には次のサイクルの点火時期（進角量）θｉｇを示す。この点火時期検索テーブルを使用し、クランク角速度変動量Δωを使って進角量θｉｇを検索する。点火時期検索テーブルはクランク角速度変動量Δωに応じて閾値Ｈ、Ｌを境にして３段階の進角量を設定してある。すなわち、現サイクルのクランク角速度変動量Δωが下側閾値Ｌと上側閾値Ｈとの間にあるときは、次のサイクルの進角量θｉｇとしては基準進角量θｉｇＳが選択される。そして、現サイクルのクランク角速度変動量Δωが下側閾値Ｌ未満では、小さい進角量θｉｇＬが、次のサイクルの進角量θｉｇとして選択され、現サイクルのクランク角速度変動量Δωが上側閾値Ｈ以上では、大きい進角量θｉｇＨが選択される。

図１２は、回転変動制御部４１の要部処理を示すフローチャートである。図１０のステップＳ１では、クランク角速度変化量判定部３７にクランク角速度変動量Δωを読み込む。ステップＳ２では、クランク角速度変動量判定部３７において、クランク角速度変動量Δωが上側閾値Ｈ以上であるか否かを判定する。この判定が肯定ならば、ステップＳ３に進んで、次のサイクルの点火時期θｉｇとして大きい進角量θｉｇＨを選択する（進角制御）。ステップＳ２が否定ならばステップＳ４に進む。ステップＳ４では、クランク角速度変動量判定部３７において、クランク角速度変動量Δωが下側閾値Ｌ未満であるか否かを判定する。

ステップＳ４が肯定ならば、ステップＳ５に進んで次のサイクルの点火時期θｉｇとして小さい進角量θｉｇＬを選択する。ステップＳ４が否定ならばステップＳ６に進む。ステップＳ６では、次のサイクルの点火時期θｉｇとして基準進角量θｉｇＳを選択する（遅角制御）。

このように、本実施形態では、着火時期に起因する図示平均有効圧力ＩＭＥＰの変動を、図示平均有効圧力ＩＭＥＰと相関性を有するクランク角速度変動量Δωの変動によって推定するとともに、図示平均有効圧力ＩＭＥＰの、大小を繰り返す変動の規則性に鑑みて、次のサイクルでの図示平均有効圧力ＩＭＥＰの変動が小さくなるように点火時期を調整するようにした。

図１３は、本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置によって制御されたクランク角速度変動量Δωの一例を示す図である。この例のように、クランク角速度変動量Δωが上側閾値Ｈ及び下側閾値Ｌとに挟まれた許容領域から逸脱したサイクルが検出されると、次のサイクルでは、クランク角速度変動量Δωを抑制するように点火時期が調整されるので、ほとんどのサイクルでクランク角速度変動量Δωが許容領域に収まり、エンジン回転は安定する。

本発明の第２の実施形態を説明する。図１４は第２の実施形態を説明するための、１サイクルにおけるクランクパルス信号とクランク角速度ωの変動との関係を示したタイムチャートである。

上述の、第１の実施形態では、第１のクランク角速度ω１および第２のクランク角速度ω２が、異なるリラクタ４を検知することによって検出されるので、リラクタ４の幅のバラツキによって検出精度が低下する可能性がある。そこで、圧縮上死点ＴＤＣ近傍のクランク角速度ω１を検出したのと同じリラクタでオーバラップ上死点のクランク角速度ωを検出し、これを第２のクランク角速度ω２としてクランク角速度変動量Δω「Δω＝ω２−ω１」を算出する。

このように第２クランク角速度ω２を検出する手法でも、エンジン負荷との相関関係があるので、第１の実施形態と同様にエンジン負荷の推定手段として利用できる。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様、多数のリラクタ４を有するロータ３を使用して、同一のリラクタによるクランクパルスに基づいて第１および第２のクランク角速度ω１、ω２を検出してもよいし、単一のリラクタ有するロータを使用して、この単一のリラクタによるクランクパルスに基づいて第１および第２のクランク角速度ω１、ω２を検出してもよい。

なお、本実施形態では、クランク角速度変動量Δωに基づいてエンジン負荷を推定し、この負荷に応じて点火時期を制御した。しかし、本願発明は、これに限らず、変形が可能である。例えば、クランク角速度変動量Δωと線形の相関を有する図示平均有効圧力ＩＭＥＰに基づいてエンジン負荷を推定してもよい。そして、クランク角速度変動量Δωに基づく場合と同様、図示平均有効圧力ＩＭＥＰ用の上側閾値および下側閾値を用いて、現サイクルの図示平均有効圧力ＩＭＥＰを判定し、この判定結果に従って点火時期の進角・遅角制御を行ってもよい。図示平均有効圧力ＩＭＥＰの算出方法は周知である。まず、点火装置９に取り付けられた筒内圧センサによって燃焼室内の圧力である筒内圧を検知する。そして、検知した筒内圧と燃焼室の容積の変化率との積を、エンジン５のピストンの上死点から下死点にわたって積分した値から、下死点から上死点にわたって積分した値を減算することによって図示平均有効圧力ＩＭＥＰは算出できる。図示平均有効圧力ＩＭＥＰの算出に関しては、本出願人の出願に係る特開平２００６−５２６４７号公報に記載の方法を使用できる。

１…クランク軸、 ２…クランクパルサロータ、 ４…リラクタ、 ９…点火装置、 ３１…クランクパルス検出部、 ３２…パルス間隔検出部、 ３５…角速度算出部、 ３６…クランク角速度変動量算出部、 ３７…クランク角速度変動量判定部、 ３８…点火時期決定部、 ３９…点火時期制御部、 ４０…閾値設定部、 ４１…回転変動制御部、 ４２…点火時期検索テーブル、 ＰＣ…パルス検出器

Claims (5)

1. １サイクル毎のエンジン負荷の大きさを検出するエンジン負荷推定手段（３６）と、
   前記エンジン負荷推定手段（３６）によって推定されたエンジン負荷の大きさを、予め設定された上側閾値（Ｈ）および下側閾値（Ｌ）と比較するエンジン負荷判定手段（３７）と、
   前記エンジン負荷判定手段（３７）によってエンジン負荷の大きさが前記上側閾値（Ｈ）以上であると判定された場合は、次のサイクルで点火時期を進角させ、前記エンジン負荷判定手段（３６）によってエンジン負荷の大きさが前記下側閾値未満であると判定された場合には、次のサイクルで点火時期を遅角させる点火時期制御手段（３８，３９）とを具備し、
   前記点火時期制御手段（３８、３９）が、
   前記上側閾値（Ｈ）および下側閾値（Ｌ）に応じて、下側閾値（Ｌ）と上側閾値（Ｈ）との間の領域では基準進角値（θｉｇＳ）を設定し、下側閾値（Ｌ）未満の領域では前記基準進角値（θｉｇＳ）より小さい進角量（θｉｇＬ）を設定し、上側閾値（Ｈ）以上の領域では前記基準進角値（θｉｇＳ）より大きい進角量（θｉｇＨ）を設定した点火時期検索テーブル（４２）を有しており、
   前記点火時期検索テーブル（４２）にクランク角速度変動量（Δω）を入力することにより進角量を取得して、点火時期を制御するように構成されていることを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記エンジン負荷推定手段（３６）が、クランク角速度変動量（Δω）をエンジン負荷の大きさとして推定する手段であることを特徴とする請求項１記載のエンジン制御装置。
3. 前記エンジン負荷推定手段（３６）が、図示平均有効圧力（ＩＭＥＰ）をエンジン負荷の大きさとして推定する手段であることを特徴とする請求項１記載のエンジン制御装置。
4. 前記エンジン負荷推定手段（３６）が、
   エンジン（５）のクランク軸（１）に同期して回転するクランクパルサロータ（２）に設けられる複数のリラクタ（４）を検出してクランクパルス（ＣＰ）を出力するクランクパルス検出部（３１）と、
   エンジンの圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍のクランクパルスに基づいて第１クランク角速度（ω１）を算出するとともに、エンジンの燃焼下死点（ＢＤＣ）近傍のクランクパルスに基づいて第２のクランク角速度（ω２）を算出する角速度算出部（３５）と、
   前記第２クランク角速度（ω２）から前記第１クランク角速度（ω１）を減じてクランク角速度変動量（Δω）を算出するクランク角速度変動量算出部（３６）とを具備していることを特徴とする請求項２記載のエンジン制御装置。
5. 前記エンジン負荷推定手段（３６）が、
   エンジン（５）のクランク軸（１）に同期して回転するクランクパルサロータ（２）に設けられる単数または複数のリラクタ（４）を検出してクランクパルス（ＣＰ）を出力するクランクパルス検出部（３１）と、
   エンジンの圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍のクランクパルスに基づいて第１クランク角速度（ω１）を算出するとともに、第１クランク角速度（ω１）を算出するのに使用したのと同じリラクタ（４）に関して出力されたクランクパルス（ＣＰ）に基づいてオーバラップトップ上死点近傍の第２クランク角速度を算出する角速度算出部（３５）と、
   前記第２クランク角速度（ω２）から前記第１クランク角速度（ω１）を減じてクランク角速度変動量（Δω）を算出するクランク角速度変動量算出部（３６）とを具備していることを特徴とする請求項２記載のエンジン制御装置。

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