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図面 (20)

課題

火花点火エンジンにおいて、EGR量気筒間ばらつき発生による安定性悪化の抑制。

解決手段

排気燃焼室還流するEGR手段と各気筒空燃比を検出する空燃比検出手段と、を備えた火花点火式エンジンを制御するエンジン制御装置において、前記EGR手段による排気還流実施時かつ所定空燃比よりリッチな気筒とリーンな気筒とに各気筒の空燃比がばらついているとき、前記リッチな気筒の点火制御に関するパラメータを変更する手段とを備えたことを特徴とするエンジン制御装置

概要

背景

本技術分野の背景技術として、特開平10−73068号公報(特許文献1)がある。この公報には、「内燃機関点火時期を制御する点火時期制御手段を備えた内燃機関の点火時期制御装置において、前記機関排気系に設けられた空燃比検出手段と、前記機関の排気系の挙動記述するモデルに基づいてその内部状態観測するオブサーバを設定し、前記空燃比検出手段の出力を入力として各気筒空燃比推定する気筒別空燃比推定手段とを備え、前記点火時期制御手段は、前記機関の各気筒の点火時期を前記推定した各気筒の空燃比に応じて制御することを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。」と記載されている(〔請求項1〕参照))。
また、特開2010−242630号公報(特許文献2)がある。この公報には、「筒内に供給される空気量を調節するための給気量調節手段と、排気の一部を吸気系に還流するためのEGR通路と、該EGR通路を通じて吸気系に環流されるEGRガス流量を調節するためのEGRガス流量調節手段と、混合気燃焼状態を検出ないし推定する燃焼状態推定手段と、排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記給気量調節手段及びEGRガス流量調節手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、エンジン負荷所定値以上となる高負荷運転時EGRを行なうとともに、前記燃焼状態推定手段の推定結果及び前記空燃比検出手段の検出結果のうちの少なくとも一方に基づいて、気筒間における燃焼状態のばらつき度合い及び/又は気筒間における空燃比のばらつき度合いを求め、該ばらつき度合いに基づいてEGR率を制御することを特徴とする多気筒エンジン制御装置。」、および「前記制御手段は、EGR率に加えて点火時期も制御することを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。」と記載されている(〔請求項2〕〔請求項3〕参照)。

概要

火花点火エンジンにおいて、EGR量気筒間ばらつき発生による安定性悪化の抑制。排気を燃焼室に還流するEGR手段と各気筒の空燃比を検出する空燃比検出手段と、を備えた火花点火式エンジンを制御するエンジン制御装置において、前記EGR手段による排気還流実施時かつ所定空燃比よりリッチな気筒とリーンな気筒とに各気筒の空燃比がばらついているとき、前記リッチな気筒の点火制御に関するパラメータを変更する手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。

目的

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、火花点火エンジンにおいて、EGR量の気筒間ばらつきが発生したときに、燃焼安定性悪化が生じた気筒を特定して、当該気筒の燃焼安定性悪化を抑制することにある

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

排気燃焼室還流するEGR装置を備えた火花点火式エンジンを制御し、各気筒空燃比を検出するエンジン制御装置において、前記EGR装置による排気還流実施時かつ所定空燃比よりリッチな気筒とリーンな気筒とに各気筒の空燃比がばらついているとき、前記リッチな気筒の点火時期進角側補正もしくは前記リッチな気筒の点火エネルギーを増大することを特徴とするエンジン制御装置。

請求項2

請求項1記載のエンジン制御装置において、前記EGR装置は、排気還流管を通して排気を吸気側へ還流する外部EGR装置、もしくは排気を燃焼室に残存するようにもしくは直接戻すように吸気動弁および排気動弁を制御する内部EGR装置の少なくとも一つであることを特徴とするエンジン制御装置。

請求項3

請求項1記載のエンジン制御装置において、前記所定空燃比は、空燃比フィードバック制御における目標空燃比もしくは全気筒の平均空燃比であることを特徴とするエンジン制御装置。

請求項4

請求項1記載のエンジン制御装置において、前記リッチな気筒の燃焼安定度所定範囲外のとき、前記リッチな気筒の点火時期を進角側に補正もしくは前記リッチな気筒の点火エネルギーを増大することを特徴とするエンジン制御装置。

請求項5

請求項1記載のエンジン制御装置において、前記リッチな気筒の角加速度所定値以下のとき、前記リッチな気筒の点火時期を進角側に補正もしくは前記リッチな気筒の点火エネルギーを増大することを特徴とするエンジン制御装置。

請求項6

請求項1記載のエンジン制御装置において、前記リッチな気筒以外の気筒の点火時期を遅角側に補正もしくは燃料噴射量を増量補正することを特徴とするエンジン制御装置。

請求項7

請求項1記載のエンジン制御装置において、前記リッチな気筒の点火時期を進角側に補正する補正量、もしくは前記リッチな気筒の点火エネルギーの増大量を各気筒の空燃比ばらつき度合に基づいて可変することを特徴とするエンジン制御装置。

技術分野

0001

本発明は、エンジン制御装置に関するものであり、特に、火花点火エンジン点火制御装置に関する。

背景技術

0002

本技術分野の背景技術として、特開平10−73068号公報(特許文献1)がある。この公報には、「内燃機関点火時期を制御する点火時期制御手段を備えた内燃機関の点火時期制御装置において、前記機関排気系に設けられた空燃比検出手段と、前記機関の排気系の挙動記述するモデルに基づいてその内部状態観測するオブサーバを設定し、前記空燃比検出手段の出力を入力として各気筒空燃比推定する気筒別空燃比推定手段とを備え、前記点火時期制御手段は、前記機関の各気筒の点火時期を前記推定した各気筒の空燃比に応じて制御することを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。」と記載されている(〔請求項1〕参照))。
また、特開2010−242630号公報(特許文献2)がある。この公報には、「筒内に供給される空気量を調節するための給気量調節手段と、排気の一部を吸気系に還流するためのEGR通路と、該EGR通路を通じて吸気系に環流されるEGRガス流量を調節するためのEGRガス流量調節手段と、混合気燃焼状態を検出ないし推定する燃焼状態推定手段と、排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記給気量調節手段及びEGRガス流量調節手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、エンジンの負荷所定値以上となる高負荷運転時EGRを行なうとともに、前記燃焼状態推定手段の推定結果及び前記空燃比検出手段の検出結果のうちの少なくとも一方に基づいて、気筒間における燃焼状態のばらつき度合い及び/又は気筒間における空燃比のばらつき度合いを求め、該ばらつき度合いに基づいてEGR率を制御することを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。」、および「前記制御手段は、EGR率に加えて点火時期も制御することを特徴とする多気筒エンジンの制御装置。」と記載されている(〔請求項2〕〔請求項3〕参照)。

先行技術

0003

特開平10−73068号公報
特開2010−242630号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1では、EGR量気筒間ばらつき発生による燃焼性悪化について何ら考慮がされていない。

0005

また、特許文献2では、EGR量のばらつきが発生している気筒を特定して、気筒毎に燃焼定性悪化を抑制することが出来ない。

0006

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、火花点火エンジンにおいて、EGR量の気筒間ばらつきが発生したときに、燃焼安定性悪化が生じた気筒を特定して、当該気筒の燃焼安定性悪化を抑制することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

発明の効果

0008

本発明によれば、EGR量の気筒間ばらつき発生時に、EGR量過多の気筒を特定し、当該気筒の点火制御に関するパラメータ補正することで、当該気筒の安定性悪化を抑制することが出来る。

図面の簡単な説明

0009

実施例1、3、4、5におけるエンジン制御システム
実施例1、3、4、5におけるコントロールユニットの内部を表した図
実施例1、5における制御全体を表したブロック図
実施例1、2、5におけるリッチ気筒検出部のブロック図
実施例1、3、4における点火時期演算部のブロック図
実施例2におけるエンジン制御システム図
実施例2におけるコントロールユニットの内部を表した図
実施例2における制御全体を表したブロック図
実施例2における通流時間演算部のブロック図
実施例3における制御全体を表したブロック図
実施例3、4における2回転成分演算部のブロック図
実施例3、4における2回転成分位相演算部のブロック図
実施例3におけるリッチ気筒検出部のブロック図
実施例4における制御全体を表したブロック図
実施例4における気筒別回転変動演算部のブロック図
実施例4における安定性悪化気筒検出部のブロック図
実施例4におけるEGR量過多気筒検出部のブロック図
実施例5における点火時期演算部のブロック図
EGR制御故障発生時特定気筒のEGR量、G/F、A/F、不安定度プロフィール

0010

以下、実施例を図面を用いて説明する。

0011

本実施例では、外部EGR実施時に、排気マニホールド集合部の空燃比センサを用いて空燃比がもっともリッチな気筒を検出し、当該気筒の点火時期を進角する実施例を説明する。

0012

図1は、本実施例を示すシステム図である。多気筒(ここでは4気筒)で構成されるエンジン9において、外部からの空気はエアクリーナ1を通過し、吸気マニホールド4、コレクタ5を経てシリンダー内に流入する。流入空気量電子スロットル3により調節される。エアフローセンサ2では流入空気量が検出される。また、吸気温センサ29で、吸気温が検出される。クランク角センサ15では、クランク軸回転角10゜毎の信号と燃焼周期毎の信号が出力される。水温センサ14はエンジン9の冷却水温度を検出する。またアクセル開度センサ13は、アクセル6の踏み込み量を検出し、それによって運転者要求トルクを検出する。

0013

アクセル開度センサ13、エアフローセンサ2、吸気温センサ29、電子スロットル3に取り付けられたスロットル開度センサ17、クランク角センサ15、水温センサ14のそれぞれの信号は、後述のコントロールユニット16に送られ、これらセンサ出力からエンジン9の運転状態を得て、空気量、燃料噴射量、点火時期およびEGR量のエンジン9の主要な操作量が最適に演算される。

0014

コントロールユニット16内で演算された目標空気量は、目標スロットル開度→電子スロットル駆動信号に変換され、電子スロットル3に送られる。燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁(インジェクタ)7に送られる。またコントロールユニット16で演算された点火時期で点火されるよう駆動信号が点火プラグ8に送られる。また、コントロールユニット16で演算された目標EGR量が実現されるようEGR弁19に駆動信号が送られる。

0015

噴射された燃料は吸気マニホールドからの空気と混合されエンジン9のシリンダー内に流入し混合気を形成する。混合気は所定の点火時期で点火プラグ8から発生される火花により爆発し、その燃焼圧によりピストン押し下げてエンジン9の動力となる。爆発後の排気は排気マニホールド10を経て三元触媒11に送り込まれる。排気還流管18を通って排気の一部は吸気側に還流される。還流量はEGR弁19によって制御される。

0016

触媒上流空燃比センサ12はエンジン9と三元触媒11の間に取り付けられている。触媒下流O2センサ20は三元触媒11の下流に取り付けられている。

0017

図2はコントロールユニット16の内部を示したものである。ECU16内にはエアフローセンサ2、触媒上流空燃比センサ12、アクセル開度センサ13、水温センサ14、クランク角センサ15、スロットル弁開度センサ17、触媒下流O2センサ20、吸気温センサ29、車速センサの各センサ出力値が入力され、入力回路24にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート25に送られる。入力ポートの値はRAM23に保管され、CPU21内で演算処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラムはROM22に予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータ作動量を表す値はRAM23に保管された後、入出力ポート25に送られる。点火プラグ8の作動信号点火出力回路内の一次側コイルの通流時はONとなり、非通流時はOFFとなるON・OFF信号がセットされる。点火時期はONからOFFになる時である。出力ポートにセットされた点火プラグ8用の信号は点火出力回路26で燃焼に必要な十分なエネルギー増幅され点火プラグ8に供給される。また燃料噴射弁7の駆動信号は開弁時ON、閉弁時OFFとなるON・OFF信号がセットされ、燃料噴射弁駆動回路27で燃料噴射弁7を開くに十分なエネルギーに増幅され燃料噴射弁7に送られる。電子スロットル3の目標開度を実現する駆動信号は、電子スロットル駆動回路28を経て、電子スロットル3に送られる。EGR弁19の目標開度を実現する駆動信号は、EGR弁駆動回路30を経て、EGR弁19に送られる。

0018

以下、ROM22に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図3は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・リッチ気筒検出部(図4
・点火時期演算部(図5

0019

「リッチ気筒検出部」で、もっとも空燃比がリッチな気筒の番号(Cyl_R)を演算する。「点火時期演算部」で、1〜4番気筒の点火時期(Adv1〜Adv4)を演算する。Cyl_Rが示す気筒の点火時期は、所定量進角させる。以下、各演算部の詳細を説明する。

0020

<リッチ気筒検出部(図4)>
本演算部では、Cyl_R(リッチ(EGR過多)気筒番号)を演算する。具体的には、図4に示される。

0021

外部EGR量が所定量以上のとき本処理を実施する。外部EGR制御については、公知の技術が多数あるので、ここでは詳述しない。
・エンジンが2回転する期間に、RabfがRabf<M_Rabfかつ最小となるときの(基準角からの)エンジン回転角をDeg_Rとする。基準角は、特定気筒の吸気TDCなど、決められた角度であれば良い。
TP(トルク相当値)とNe(回転速度)を用いてマップM_Deg_R_Cyl1を参照して得られた値をDeg_R_Cyl1(リッチ時エンジン回転角しきい値)とする。
・Deg_R_Cyl1≦Deg_R<Deg_R_Cyl1+180のとき、Cyl_R=1
Deg_R_Cyl1+180≦Deg_R<Deg_R_Cyl1+360のとき、Cyl_R=3
Deg_R_Cyl1+360≦Deg_R<Deg_R_Cyl1+540のとき、Cyl_R=4
Deg_R_Cyl1+540≦Deg_R<Deg_R_Cyl1+720のとき、Cyl_R=2

0022

M_Rabfは、空燃比フィードバック制御における目標空燃比もしくは全気筒の平均空燃比である。

0023

TPの演算方法は公知技術であるが、例えば、Qa(空気量)とNe(回転速度)から下式より求める。

0024

K×Qa/(Ne×Cyl)
ここにKは、トルク相当値に変換するためのキャリブレーション用の係数であり、Cylは、エンジンのシリンダ数である。
マップM_Deg_R_Cyl1は、エンジン仕様、空燃比センサの取り付け位置、特性などに応じて決まる。実機試験等から決めるのが良い。

0025

<点火時期演算部(図5)>
本演算部では、Adv1〜Adv4(1〜4番気筒点火時期)を演算する。具体的には、図5に示される。
・TP(トルク相当値)とNe(回転速度)を用いてマップM_Adv0を参照して得られた値をAdv0(基本点火時期)とする。
・Cyl_R=1のとき
Adv1=Adv0+Adv_hos
Adv2=Adv3=Adv4=Adv0
Cyl_R=2のとき
Adv2=Adv0+Adv_hos
Adv1=Adv3=Adv4=Adv0
Cyl_R=3のとき
Adv3=Adv0+Adv_hos
Adv1=Adv2=Adv4=Adv0
Cyl_R=4のとき
Adv4=Adv0+Adv_hos
Adv1=Adv2=Adv3=Adv0

0026

なお、リッチ気筒検出部で得られるRabf(空燃比)の最小値リッチ度合いなので、当該リッチ度合いに応じて(EGR過多量に応じて)、Adv_hos(進角補正量)を変えても良い。

0027

本実施例では、内部EGR実施時に、排気マニホールド集合部の空燃比センサを用いて空燃比がもっともリッチな気筒を検出し、当該気筒の点火エネルギーを増大する実施例を説明する。

0028

図6は本実施例を示すシステム図である。実施例1(図1)に対して、外部EGR系がない。また、開閉時期を制御可能な吸気動弁31と排気動弁32をそれぞれ備えている。コントロールユニット16で演算された吸気動弁および排気動弁の目標開閉時期が実現されるよう吸気動弁31と排気動弁32に駆動信号が送られる。それ以外は、実施例1(図1)と同じであるので詳述しない。

0029

図7はコントロールユニット16の内部を示したものであるが、実施例1(図2)に対して、吸気動弁駆動回路33と排気動弁駆動回路34がある。それ以外は、実施例1(図1)と同じであるので、詳述しない。

0030

以下、ROM22に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図8は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・リッチ気筒検出部(図4
・通流時間演算部(図9

0031

「リッチ気筒検出部」で、もっとも空燃比がリッチな気筒の番号(Cyl_R)を演算する。「通流演算部」で、1〜4番気筒の点火コイルへの通流時間(Dwell1〜Dwell4)を演算する。Cyl_Rが示す気筒の点火コイルへの通流時間は、所定量長くする。以下、各演算部の詳細を説明する。

0032

<リッチ気筒検出部(図4)>
本演算部では、Cyl_R(リッチ(EGR過多)気筒番号)を演算する。具体的には、図3に示されるが実施例1と同じであるので、詳述しない。
なお、本処理は、内部EGR量が所定量以上のとき実施する。内部EGR制御については、公知の技術が多数あるので、ここでは詳述しない。

0033

<通流時間演算部(図9)>
本演算部では、Dwell1〜Dwell4(1〜4番気筒通流)を演算する。具体的には、図9に示される。
・TP(トルク相当値)とNe(回転速度)を用いてマップM_Dwell0を参照して得られた値をDwell0(基本通流時間)とする。
・Cyl_R=1のとき
Dwell1=Dwell0+Dwell_hos
Dwell2=Dwell3=Dwell4=Dwell0
Cyl_R=2のとき
Dwell2=Dwell0+Dwell_hos
Dwell1=Dwell3=Dwell4=Dwell0
Cyl_R=3のとき
Dwell3=Dwell0+Dwell_hos
Dwell1=Dwell2=Dwell4=Dwell0
Cyl_R=4のとき
Dwell4=Dwell0+Dwell_hos
Dwell1=Dwell2=Dwell3=Dwell0

0034

なお、リッチ気筒検出部で得られるRabf(空燃比)の最小値はリッチ度合いなので、当該リッチ度合いに応じて(EGR過多量に応じて)、Dwell_hos(進角補正量)を変えても良い。

0035

本実施例では、外部EGR実施時に、排気マニホールド集合部の空燃比センサ信号のエンジン2回転周波数成分を用いて空燃比がもっともリッチな気筒を検出し、当該気筒の点火時期を進角する実施例を説明する。

0036

図1は本実施例を示すシステム図である。実施例1(図1)と同じであるので詳述しない。

0037

図2はコントロールユニット16の内部を示したものであるが、実施例1(図2)と同じであるので、詳述しない。

0038

以下、ROM22に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図10は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・2回転成分演算部(図11
・2回転成分位相演算部(図12
・リッチ気筒検出部(図13
・点火時期演算部(図5

0039

「2回転成分演算部」で、空燃比センサ12の信号(Rabf)の2回転成分の実数部(R_2rev)と虚数部(I_2rev)を演算する。「2回転成分位相演算部」で、R_2revとI_2revから、2回転成分位相(Phase)を演算する。「リッチ気筒検出部」で、もっとも空燃比がリッチな気筒の番号(Cyl_R)を演算する。「点火時期演算部」で、1〜4番気筒の点火時期(Adv1〜Adv4)を演算する。Cyl_Rが示す気筒の点火時期は、所定量進角させる。以下、各演算部の詳細を説明する。

0040

<2回転成分演算部(図11)>
本演算部では、空燃比センサ12の信号(Rabf)の2回転成分の実数部(R_2rev)と虚数部(I_2rev)を演算する。具体的には、図11に示される。外部EGR量が所定量以上のとき本処理を実施する。外部EGR制御については、公知の技術が多数あるので、ここでは詳述しない。

0041

Rabfの今回値前回値の差を演算し、dRabf(触媒上流空燃比センサ信号差分値)とする。dRabfに対して図中の波線で囲まれた処理(離散フーリエ変換)を実施する。
C_R×dRabfの今回値と前回値と前々回値と前々々回値の和をR_2revとする。また、C_I×dRabfの今回値と前回値と前々回値と前々々回値の和をI_2revとする。ここに、C_RおよびC_Iは、CYLCNT(シリンダNo.)に応じて、次の様に演算する。CYLCNTは、N番気筒のピストン位置が所定値にあるときに更新される。ここでは、当該気筒の圧縮TDC前110degで更新されるものとする。
CYLCNT=1のとき、C_R=1
CYLCNT=3もしくは2のとき、C_R=0
CYLCNT=4のとき、C_R=-1
また、
CYLCNT=1もしくは4のとき、C_I=0
CYLCNT=3のとき、C_I=1
CYLCNT=2のとき、C_I=-1

0042

Rabfの今回値と前回値の差をフーリエ変化することで、全気筒の中で相対的にリッチな気筒(全気筒平均空燃比よりリッチな気筒)を検出することができる。

0043

<2回転成分位相演算部(図12)>
本演算部では、2回転成分位相(Phase)を演算する。具体的には、図12に示される。外部EGR量が所定量以上のとき本処理を実施する。R_2revとI_2revから、下式により、Phase0(2回転成分位相基本値)を求める
arctan2(I_2rev/R_2rev)×(180/π)
ここに、arctan2は、4象限(-180〜180deg)に対応した逆正接値(=位相)演算する。

0044

さらに、位相の範囲を0〜360degとするPhase(2回転成分位相)を求める。具体的には、
Phase0<0の時は、Phase=Phase0+360とし、
それ以外の時は、Phase=Phase0とする。

0045

<リッチ気筒検出部(図13)>
本演算部では、Phaseを用いて、Cyl_R(リッチ(EGR過多)気筒番号)を演算する。具体的には、図13に示される。外部EGR量が所定量以上のとき本処理を実施する。
・TP(トルク相当値)とNe(回転速度)を用いてマップM_K_Phase1を参照して得られた値をK_Phase1(リッチ時位相しきい値)とする。
・K_Phase1≦Phase<K_Phase1+90のとき、Cyl_R=1
K_Phase1+90≦Phase<K_Phase1+180のとき、Cyl_R=3
K_Phase1+180≦Phase<K_Phase1+270のとき、Cyl_R=4
K_Phase1+270≦Phase<K_Phase1+360のとき、Cyl_R=2

0046

マップM_K_Phase1は、エンジン仕様、空燃比センサの取り付け位置、特性などに応じて決まる。実機試験等から決めるのが良い。

0047

<点火時期演算部(図5)>
本演算部では、Adv1〜Adv4(1〜4番気筒点火時期)を演算する。具体的には、図5に示されるが、実施例1と同じであるので詳述しない。

0048

本実施例では、外部EGR実施時に、排気マニホールド集合部の空燃比センサとクランク角センサの双方を用いて、EGR量過多の気筒を検出し、当該気筒の点火時期を進角する実施例を説明する。

0049

図1は本実施例を示すシステム図である。実施例1(図1)と同じであるので詳述しない。

0050

図2はコントロールユニット16の内部を示したものであるが、実施例1(図2)と同じであるので、詳述しない。

0051

以下、ROM22に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図14は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・2回転成分演算部(図11
・2回転成分位相演算部(図12
・気筒別回転変動演算部(図15
・安定性悪化気筒検出部(図16
・EGR量過多気筒検出部(図17
・点火時期演算部(図5

0052

「2回転成分演算部」で、空燃比センサ12の信号(Rabf)の2回転成分の実数部(R_2rev)と虚数部(I_2rev)を演算する。「2回転成分位相演算部」で、R_2revとI_2revから、2回転成分位相(Phase)を演算する。「気筒別回転変動演算部」では、クランク角センサ15の信号から気筒別回転変動(dNe_1, dNe_2, dNe_3, dNe_4)を演算する。「安定性悪化気筒検出部」では、dNe_1, dNe_2, dNe_3, dNe_4から、EGR量過多により不安定となった気筒(1〜4番気筒不安定フラグ)(f_dNe_1〜f_dNe_4)を演算する。「EGR量過多気筒検出部」で、もっともEGR量過多により空燃比がリッチな気筒の番号(Cyl_R)を演算する。「点火時期演算部」で、1〜4番気筒の点火時期(Adv1〜Adv4)を演算する。Cyl_Rが示す気筒の点火時期は、所定量進角させる。以下、各演算部の詳細を説明する。以下、各演算部の詳細を説明する。

0053

<2回転成分演算部(図11)>
本演算部では、空燃比センサ12の信号(Rabf)の2回転成分の実数部(R_2rev)と虚数部(I_2rev)を演算する。具体的には、図11に示されるが実施例3と同じであるので詳述しない。

0054

<2回転成分位相演算部(図12)>
本演算部では、2回転成分位相(Phase)を演算する。具体的には、図12に示されるが、実施例3と同じであるので詳述しない。

0055

<気筒別回転変動演算部(図15)>
本演算部では、気筒別回転変動(dNe_1, dNe_2, dNe_3, dNe_4)を演算する。具体的には、図15に示される。外部EGR量が所定量以上のとき本処理を実施する。
・Ne(回転速度)の今回値と前回値の差を演算し、dNe(回転変動)とする。
・CYLCNT=1のとき、
dNe_1=dNe_1(前回値), dNe_2=dNe_2(前回値)
dNe_3=dNe_3(前回値), dNe_4=dNe
CYLCNT=2のとき、
dNe_1=dNe_1(前回値), dNe_2=dNe_2(前回値)
dNe_3=dNe, dNe_4=dNe_4(前回値)
CYLCNT=3のとき、
dNe_1=dNe_1(前回値), dNe_2=dNe
dNe_3=dNe_3(前回値), dNe_4=dNe_4(前回値)
CYLCNT=4のとき、
dNe_1=dNe, dNe_2=dNe_2(前回値)
dNe_3=dNe_3(前回値), dNe_4=dNe_4(前回値)
ここに、
dNe_1:1番気筒回転変動
dNe_2:2番気筒回転変動
dNe_3:3番気筒回転変動
dNe_4:4番気筒回転変動

0056

<安定性悪化気筒検出部(図16)>
本演算部では、dNe_1, dNe_2, dNe_3, dNe_4を用いて、EGR量過多により、安定性が悪化している気筒f_dNe_1〜f_dNe_4(1〜4番気筒不安定フラグ)を検出する。具体的には、図16に示される。外部EGR量が所定量以上のとき本処理を実施する。
・f_dNe_1=0, f_dNe_2=0, f_dNe_3=0, f_dNe_4=0に初期化する。
・dNe_1≦k_dNeのとき、f_dNe_1=1
・dNe_2≦k_dNeのとき、f_dNe_2=1
・dNe_3≦k_dNeのとき、f_dNe_3=1
・dNe_4≦k_dNeのとき、f_dNe_4=1

0057

<EGR量過多気筒検出部(図17)>
本演算部では、Phaseとf_dNe_1〜f_dNe_4を用いて、Cyl_R(EGR量過多気筒番号)を演算する。具体的には、図17に示される。外部EGR量が所定量以上のとき本処理を実施する。
・TP(トルク相当値)とNe(回転速度)を用いてマップM_K_Phase1を参照して得られた値をK_Phase1(リッチ時位相しきい値)とする。
・K_Phase1≦Phase<K_Phase1+90かつ f_dNe_1=1のとき、Cyl_R=1
K_Phase1+90≦Phase<K_Phase1+180かつ f_dNe_3=1のとき、Cyl_R=3
K_Phase1+180≦Phase<K_Phase1+270かつ f_dNe_4=1のとき、Cyl_R=4
K_Phase1+270≦Phase<K_Phase1+360かつ f_dNe_2=1のとき、Cyl_R=2

0058

マップM_K_Phase1は、エンジン仕様、空燃比センサの取り付け位置、特性などに応じて決まる。実機試験等から決めるのが良い。

0059

<点火時期演算部(図5)>
本演算部では、Adv1〜Adv4(1〜4番気筒点火時期)を演算する。具体的には、図5に示されるが、実施例1と同じであるので詳述しない。

0060

本実施例では、外部EGR実施時に、排気マニホールド集合部の空燃比センサを用いて空燃比がもっともリッチな気筒を検出し、当該気筒の点火時期を進角すると共にそれ以外の気筒の点火時期を遅角する実施例を説明する。

0061

図1は本実施例を示すシステム図である。実施例1(図1)と同じであるので詳述しない。

0062

図2はコントロールユニット16の内部を示したものであるが、実施例1(図2)と同じであるので、詳述しない。

0063

以下、ROM22に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図3は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・リッチ気筒検出部(図4
・点火時期演算部(図5

0064

「リッチ気筒検出部」で、もっとも空燃比がリッチな気筒の番号(Cyl_R)を演算する。「点火時期演算部」で、1〜4番気筒の点火時期(Adv1〜Adv4)を演算する。Cyl_Rが示す気筒の点火時期は、所定量進角させる。それ以外の気筒の点火時期は、所定量遅角させる。以下、各演算部の詳細を説明する。

0065

<リッチ気筒検出部(図4)>
本演算部では、Cyl_R(リッチ(EGR過多)気筒番号)を演算する。具体的には、図4に示されるが、実施例1と同じであるので詳述しない。

0066

<点火時期演算部(図18)>
本演算部では、Adv1〜Adv4(1〜4番気筒点火時期)を演算する。具体的には、図18に示される。
・TP(トルク相当値)とNe(回転速度)を用いてマップM_Adv0を参照して得られた値をAdv0(基本点火時期)とする。
・Cyl_R=1のとき
Adv1=Adv0+Adv_hos
Adv2=Adv3=Adv4=Adv0-Adv_hos_r
Cyl_R=2のとき
Adv2=Adv0+Adv_hos
Adv1=Adv3=Adv4=Adv0-Adv_hos_r
Cyl_R=3のとき
Adv3=Adv0+Adv_hos
Adv1=Adv2=Adv4=Adv0-Adv_hos_r
Cyl_R=4のとき
Adv4=Adv0+Adv_hos
Adv1=Adv2=Adv3=Adv0-Adv_hos_r

0067

なお、リッチ気筒検出部で得られるRabf(空燃比)の最小値はリッチ度合いなので、当該リッチ度合いに応じて(EGR過多量に応じて)、Adv_hos(進角補正量)およびAdv_hos_r(遅角補正量)を変えても良い。また、もっとも空燃比がリッチな気筒以外の気筒について、燃料噴射量を増量補正するようにしてもよい。

0068

本発明の構成と効果について以下に纏める。本発明のエンジン制御装置は、例えば、排気を燃焼室に還流するEGR手段と各気筒の空燃比を検出する空燃比検出手段と、を備えた火花点火式エンジンを制御するエンジン制御装置において、前記EGR手段による排気還流実施時かつ所定空燃比よりリッチな気筒とリーンな気筒とに各気筒の空燃比がばらついているとき、前記リッチな気筒の点火時期を進角側に補正もしくは前記リッチな気筒の点火エネルギーを増大する手段とを備えたことを特徴とする。

0069

すなわち、排気を燃焼室に還流するEGRを実施する場合、EGR制御系の故障経時劣化などにより、気筒間でEGR量(排気還流量)がばらつくことがある。ここに、故障、経時劣化の例として、目詰まり、各部品の破損もしくは劣化などが考えられる。EGR制御系の異常により、気筒間でEGR量のばらつきが発生した状態を考える。図19に示されるように、EGR量の気筒間ばらつきによりEGR量が過剰に多くなった気筒は、G/F(気筒内ガス量と燃料量の比)は大きくなり、安定度は悪化する。一方、EGR量過多の気筒は、その他の気筒より空気量が少なくなる。従来の空燃比制御は、排気マニホールド集合部の空燃比が目標空燃比となるように、全気筒の燃料噴射量を一律に補正制御する。このため、空気量が少ないEGR量過多の気筒は、他の気筒より相対的にリッチになる。

0070

仮に当該気筒の燃料噴射量のみを減量補正すると、当該気筒の空燃比のリッチ度は抑制されるものの、リーン化により更に燃焼安定性が悪化する。EGR量過多によりリッチ化した気筒は、燃焼速度が遅くなっているので、点火時期を進角することで、安定方向に改善させるものである。また、EGR量過多によりリッチ化した気筒は、燃焼速度が遅くなっているので、点火エネルギーを増大することで、安定方向に改善させるものである。ここに、点火エネルギーの増大方法としては、火花点火期間長期化、点火コイルへの通流電流強化等が考えられる。

0071

また、本発明のエンジン制御装置は、前記EGR手段は、排気を吸気側へ還流する外部EGR手段もしくは排気を燃焼室に残存するようにもしくは直接戻すように制御する内部EGR手段の少なくとも一つであることを特徴とする。

0072

すなわち、排気を燃焼室に還流するEGR手段として、還流管を用いて排気を吸気側へ還流する外部EGR手段と排気を燃焼室に残存するようにもしくは直接戻すように、例えば吸排気バルブの開閉時期、リフト量を制御する内部EGR手段の少なくとも一つであることを示すものである。

0073

また、本発明のエンジン制御装置は、前記所定空燃比は、空燃比フィードバック制御における目標空燃比もしくは全気筒の平均空燃比であることを特徴とする。

0074

すなわち、気筒間のEGR量ばらつきによる空燃比ばらつきは、空燃比フィードバック制御における目標空燃比もしくはそれとほぼ等価である全気筒の空燃比を中心にリッチ側とリーン側にばらつく。したがって、空燃比フィードバック制御における目標空燃比もしくは全気筒の平均空燃比よりリッチな気筒をEGR量過多の気筒と判断するものである。

0075

また、本発明のエンジン制御装置は、少なくとも前記リッチな気筒の燃焼安定度を検出する手段と、前記リッチな気筒の燃焼安定度が所定範囲外のとき、前記リッチな気筒の点火時期を進角側に補正もしくは前記リッチな気筒の点火エネルギーを増大することを特徴とする。

0076

すなわち、前述したように、EGR量過多の気筒はリッチ化すると同時に、燃焼安定性が悪化する。少なくともリッチな気筒の燃焼安定性を気筒別を検出する。リッチ化かつ燃焼安定度が所定範囲外のとき、当該気筒は、EGR量過多により不安定になっていると判断するものである。なお、燃焼安定性として、燃焼圧、トルク、また、後述の角加速度などが考えられる。

0077

また、本発明のエンジン制御装置は、少なくとも前記リッチな気筒の角加速度を検出する手段と、前記リッチな気筒の角加速度が所定値以下のとき、前記リッチな気筒の点火時期を進角側に補正もしくは前記リッチな気筒の点火エネルギーを増大することを備えたことを特徴とする。

0078

すなわち、前述したように、EGR量過多の気筒はリッチ化すると同時に、燃焼安定性が悪化する。燃焼安定性の悪化を気筒別の角加速度で検出する。リッチ化かつ角加速度が所定値以下のとき、当該気筒は、EGR量過多と判断するものである。

0079

また、本発明のエンジン制御装置は、リッチな気筒以外の気筒の点火時期を遅角側に補正もしくは燃料噴射量を増量補正することを特徴とする。

実施例

0080

すなわち、EGR量過多の気筒はリッチ化する一方で、EGR量過少の気筒はその分、空気量が増大するのでリーン化する。EGR量過少により、ノック限界が遅角側にシフトしているので、当該気筒の点火時期を遅角する。あるいは、燃料噴射量を増量補正することで、リーン化を解消する。

0081

1エアクリーナ
2エアフローセンサ
3電子スロットル
4吸気マニホールド
5コレクタ
6アクセル
7燃料噴射弁
8点火プラグ
9エンジン
10排気マニホールド
11三元触媒
12触媒上流空燃比センサ
13アクセル開度センサ
14水温センサ
15クランク角センサ
16コントロールユニット
17スロットル弁開度センサ
18排気還流管
19EGR弁
20触媒下流O2センサ
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24入力回路
25入出力ポート
26点火出力回路
27燃料噴射弁駆動回路
28 電子スロットル駆動回路
29吸気温センサ
30 EGR弁駆動回路
31吸気動弁
32排気動弁
33 吸気動弁駆動回路
34 排気動弁駆動回路

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