JPH0751914B2 - エンジンの気筒別燃焼状態判別方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、気筒間の運動変化量から各気筒の燃焼状態を
判別するエンジンの気筒別燃焼状態判別方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、多気筒エンジンにおける燃焼は毎サイクル同一
過程を経て行われることが、安定した出力を得る上で理
想であるが、多気筒エンジンにおいては、 吸気管形状の複雑化、気筒間の吸気干渉などによる吸
気分配率の不均一化、 冷却順路によって生じる各気筒間の若干の燃焼温度の
相違、 各気筒の燃焼室容積、ピストン形状などの製造上のば
らつき、 インジェクタの製造誤差などによる燃料噴射量の違い
から生じる各気筒の空燃比のわずかなばらつき、 などの相乗的作用から燃焼にばらつきが生じ易い。

この各気筒の燃焼のばらつきをほぼ均一に制御出来れ
ば、エンジンを滑らかに回転させることができる。特
に、低燃費化、静粛性などの要請から回転数を低めに抑
える傾向にあるアイドル回転数領域では、燃焼のばらつ
きが回転変動に大きな影響を及ぼすため、各気筒の燃焼
状態を知ることは安定したアイドル回転を得る上で極め
て重要である。

そのため、従来から各気筒の燃焼状態を把握する手段が
種々開発されており、例えば、特開昭59−82534号公報
では、各気筒＃ｉ（４気筒であれば、ｉ＝１〜４）の燃
焼行程前の瞬時のエンジン回転数ＮL＃ｉと、燃焼行程
後の瞬時のエンジン回転数ＮH＃ｉとの差である差回転
△Ｎ＃ｉ（△Ｎ＃ｉ＝ＮH＃ｉ−ＮL＃ｉ）を気筒ごとに
求め、次いで、この各気筒＃ｉの差回転△Ｎ＃ｉの全気
筒平均値△ＮAと上記各気筒＃ｉの差回転△Ｎ＃ｉとを
比較し、各気筒＃ｉの差回転△Ｎ＃ｉが上記全気筒平均
差回転△ＮAと等しくなるように制御することで、滑ら
かなアイドル回転を得ようとしている。

［発明が解決しようとする課題］ この先行技術では、気筒ごとの燃焼状態と、上記差回転
△Ｎ＃ｉとの間に相関関係があることに着目し、全気筒
平均差回転△ＮAを基準とし、この基準に対する偏差
で、当該気筒＃ｉの燃焼状態を推定しようとしている
が、各気筒の燃焼は点火順（例えば、＃１→＃３→＃２
→＃４）にしたがって連続的に繰返されるため、全気筒
平均差回転△ＮAに各気筒＃ｉの差回転△Ｎ＃ｉを近づ
ける制御をしても、１燃焼行程前気筒＃ｉ−１の差回転
△Ｎ＃ｉ−１と現燃焼行程気筒＃ｉの差回転△Ｎ＃ｉと
の間、あるいは、現燃焼行程気筒＃ｉの差回転△Ｎ＃ｉ
と１燃焼行程後気筒＃ｉ＋１の差回転△Ｎ＃ｉ＋１との
間に開きがあれば、エンジン回転にむらができやすくな
り、安定性が著しく阻害される。

また、基準値が全気筒平均差回転△ＮAであるため、燃
焼状態により、この全気筒平均差回転△ＮA自体が常に
変動し易く、この全気筒平均差回転△ＮAが変動する
と、この全気筒平均差回転△ＮAを基準として推定する
各気筒の燃焼状態中に、上記全気筒平均差回転△ＮAを
設定する際の他の気筒の燃焼状態因子が含まれてしま
い、各気筒の燃焼状態を正確に把握することが困難にな
る。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、他の気筒
の燃焼状態因子を含むことなく、当該気筒の燃焼状態を
正確に把握することができ、さらに、各気筒の燃焼状態
を連続的に把握して滑らかなエンジン回転を得ることの
できるエンジンの気筒別燃焼状態判別方法を提供するこ
とを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明による第一のエンジン
の気筒別燃焼状態判別方法は、１燃焼行程前気筒の燃焼
による仕事をしていない区間のエンジン回転状態量と、
２燃焼行程前気筒の燃焼による仕事をしていない区間の
エンジン回転状態量と現燃焼行程気筒の燃焼による仕事
をしていない区間のエンジン回転状態量との平均値の差
から、上記１燃焼行程前気筒の燃焼状態を判別するもの
である。

また、上記目的を達成するため、本発明による第二のエ
ンジンの気筒別燃焼状態判別方法は、現燃焼行程前気筒
の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転状態
量と、１燃焼行程前気筒の燃焼による仕事をしていない
区間のエンジン回転状態と１燃焼行程後気筒の１サイク
ル前の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転
状態量との平均値の差から、上記現燃焼行程気筒の燃焼
状態を判別するものである。

［作用］ 上記第一のエンジンの気筒別燃焼状態判別方法によれ
ば、１燃焼行程前気筒の燃焼状態がその前後の燃焼行程
気筒の燃焼による仕事をしていない区間のエンジンの回
転状態量の平均値を基準として判断されるため、結果的
に燃焼状態を点火順に沿って連続的に把握することがで
き、滑らかなエンジン回転を得ることができる。

また、上記第二のエンジンの気筒別燃焼状態判別方法に
よれば、現燃焼行程気筒の燃焼状態がその前後の燃焼行
程気筒の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回
転状態量と１燃焼行程後気筒の１サイクル前の燃焼によ
る仕事をしていない区間のエンジン回転状態量との平均
値を基準として判断されるため、結果的に燃焼状態を点
火順に沿って連続的に把握することができ、滑らかなエ
ンジン回転を得ることができる。

［発明の実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

第１図〜第９図は本発明の第一実施例を示し、第１図は
気筒別燃焼状態判別手順を示すフローチャート、第２図
は気筒別燃料噴射パルス幅設定手順を示すフローチャー
ト、第３図は基本的な気筒別燃焼状態判別方法を示す概
念図、第４図は不感帯領域を示す概念図、第５図はエン
ジン制御系の概略図、第６図はクランクロータとクラン
ク角センサの正面図、第７図はカムロータとカム角セン
サの正面図、第８図は気筒内圧力変動、クランクパル
ス、カムパルス、および、エンジン回転変動を示すタイ
ムチャート、第９図は気筒別燃焼状態比較値、気筒別平
均燃焼状態判別値、気筒別無効噴射パルス幅を示すタイ
ムチャートである。

（構 成） 第５図の符号１はエンジンで、図においては４気筒水平
対向エンジンを示す。このエンジン１のシリンダヘッド
２に形成した吸気ポート2aにインテークマニホルド３が
連通され、このインテークマニホルド３の上流にエアチ
ャンバ４を介してスロットルチャンバ５が連通され、こ
のスロットルチャンバ５の上流側に吸気管６を介してエ
アークリーナ７が取付けられている。

また、上記吸気管６の上記エアクリーナ７の直下流に吸
入空気量センサ（図においては、ホットワイヤ式エアフ
ローメータ）８が介装され、さらに、上記スロットルチ
ャンバ５に設けられたスロットルバルブ5aにスロットル
開度センサ9aとスロットルバルブ全閉を検出するアイド
ルスイッチ9bとが連設されている。

また、上記インテークマニホルド３の各気筒の各吸気ポ
ート2aの直上流側に、マルチポイントインジェクタ（以
下「MPI」と略称）10が配設されている。また、符号11
は燃料タンク、12は上記MPI10に燃料を供給する燃料ポ
ンプである。

また、上記エンジン１のクランクシャフト13にクランク
ロータ15が軸着され、このクランクロータ15の外周に、
所定クランク角に対応する突起（スリットでもよい）を
検出するための電磁ピックアップなどからなるクランク
角センサ16が対設され、さらに、上記クランクシャフト
13に対して1/2回転するカムシャフト14にカムロータ17
が連設され、このカムロータ17の外周にカム角センサ18
が対設されている。

第６図に示すように、上記クランクロータ15の外周に突
起（スリットでもよい）15a,15b,15cが形成されてい
る。この各突起15a,15b,15cが各気筒の圧縮上死点前（B
TDC）θ1,θ2,θ３の位置に形成されており、突起15a,1
5b間の通過時間から周期f1.2（ここにおいて、ｆ＝1/ω
ω：角速度）を算出し、また、突起15b,15c間の通過
時間から周期f2.3を算出する。さらに、上記突起15bが
点火時期を設定する際の基準クランク角を示す。

一般に、アイドル運転時の点火時期はBTDC20℃Ａ付近で
あり、このクランク角で着火しても、その後約10℃Ａま
では、まだ燃焼圧が急激に上昇することはない。

また、第８図に示すように、実施例においては、各気筒
の排気弁の開弁時期を、次の燃焼行程気筒の点火基準ク
ランク角BTDCθ２よりやや遅角側に設定されているが、
一般に、排気弁開弁直後の燃焼圧は急激に低下している
ため、クランク角BTDCθ３では、燃焼圧の影響はほとん
どない。

したがって、上記突起15cのクランク角θ３をBTDC10℃
Ａより進角側に設定すれば、上記突起15b,15cのクラン
ク角BTDCθ2,θ３の間の区間が、各気筒間の燃焼による
影響をほとんど受けない、すなわち、当該燃焼行程気筒
の燃焼による仕事をしていない区間になる。

また、第７図に示すように、上記カムロータ17の外周
に、気筒判別用突起（スリットでもよい）17a,17b,17c
が形成されている。突起17aが＃3,＃４気筒の圧縮上死
点後（ATDC）θ４の位置に形成され、また、突起17bが
３ヶの突起で構成され、その最初の突起が＃１気筒の圧
縮上死点後（ATDC）θ５の位置に形成され、さらに、突
起17cが２ヶの突起で構成され、その最初の突起が＃２
気筒の圧縮上死点後（ATDC）θ６の位置に形成されてい
る。

なお、図の実施例ではθ１＝97℃Ａ、θ２＝65℃Ａ、θ
３＝10℃Ａ、θ４＝20℃Ａ、θ５＝５℃Ａ、θ６＝20℃
Ａ、θ（２−３）＝55℃Ａであり、この配列により、第
８図に示すように、例えば、上記カム角センサ18がθ５
（突起17b）のカムパルスを検出した場合、その後にク
ランク角センサ16で検出するクランクパルスが＃３気筒
のクランク角を示す信号であることが判別できる。

また、上記θ５のカムパルスの後にθ４（突起17a）の
カムパルスを検出した場合、その後のクランク角センサ
16で検出するクランクパルスが＃２気筒のクランク角を
示すものであることが判別できる。同様にθ６（突起17
c）のカムパルスを検出した後のクランクパルスが＃４
気筒のクランク角を示すものであり、また、上記θ６の
カムパルスの後にθ４（突起17a）のカムパルスを検出
した場合、その後に検出するクランクパルスが＃１気筒
のクランク角を示すものであることが判別できる。

さらに、上記カム角センサ18でカムパルスを検出した後
に、上記クランク角センサ16で検出するクランクパルス
が該当気筒の基準クランク角（θ１）を示すものである
ことが判別できる。

なお、上記クランク角センサ16、カム角センサ18はクラ
ンク角検出手段を構成しており、カムパルスパターンを
変えることにより、カム角センサ18のみでクランク角検
出手段を構成するようにしてもよい。

一方、上記エンジン１の上記インテークマニホルド３に
形成したライザをなす冷却水通路（図示せず）に冷却水
温センサ20が臨まされ、また、上記シリンダヘッド２の
排気ポート2bに連通する排気管21にO₂センサ22が臨まさ
れている。なお、符号23は触媒コンバータで、24は車速
センサである。

（制御装置の回路構成） 一方、符号31はマイクロコンピュータなどからなる制御
装置で、この制御装置31のCPU（中央演算処理装置）3
2、ROM33、RAM34、バックアップRAM（不揮発性RAM）3
5、および、I/Oインターフェイス36がバスライン37を介
して互いに接続されて、定電圧回路38から所定の安定化
電圧が供給される。

上記定電圧回路38は、制御リレー39を介してバッテリ41
に接続され、キースイッチ40がONされて上記制御リレー
39のリレー接点が閉となったとき各部に制御用電源を供
給するとともに、上記バッテリ41に直接接続され、上記
バックアップRAM35に、キースイッチ40がOFFされたとき
でもバックアップ電源を供給する。

また、上記I/Oインターフェイス36の入力ポートに、各
センサ8,9a,16,18,20,22,24、および、アイドルスイッ
チ9bが接続されるとともに、上記バッテリ41のプラス端
子が接続され、その端子電圧がモニタされ、また、上記
I/Oインターフェイス36の出力ポートに、駆動回路42を
介して上記MPI10が接続されている。

上記ROM33には制御プログラム、固定データなどが記憶
されている。固定データとしては、後述するイニシャル
セット値などがある。

また、上記のRAM34には上記各センサ類の出力信号を処
理した後のデータ、CPU32で演算処理したデータなどが
格納されている。さらに、バックアップRAM35は、キー
スイッチ40に関係なく常時電源が通電され、キースイッ
チ40をOFFにしてエンジンの運転を停止しても記憶内容
が消失せず、後述する気筒別の無効噴射パルス幅データ
などが格納される。

さらに、上記CPU32では上記ROM33に記憶されている制御
プログラムに従い、上記RAM34、バックアップRAM35に格
納した各種データに基づき、MPI10に対する燃料噴射パ
ルス幅Tiなどを気筒別に演算する。

上記制御装置31においては、一般的な燃料噴射制御に加
え、各気筒＃ｉ（ｉ＝１〜４）の燃焼状態を個別的に判
断している。

この気筒別燃焼状態判別方法の基本概念を第３図，第４
図に従って説明する。

第３図はアイドル回転時のエンジンの回転変動を示すも
ので、例えば４気筒エンジンの場合、燃焼行程気筒＃ｉ
が点火順（例えば＃１→＃３→＃２→＃４）に従って18
0℃Ａごとに切換るため、燃焼行程気筒どうしがその前
後において重複することはなく、燃焼行程気筒＃ｉの燃
焼終了後と、次の燃焼行程気筒＃ｉ＋１の前との間に各
気筒の燃焼による影響を受けない、いわゆる燃焼による
仕事をしていない区間が存在する。

例えば、第３図に示すように、気筒＃１〜＃４の燃焼に
よる仕事をしていない区間の瞬時の運動量であるエンジ
ン回転数をそれぞれＮ＃１〜Ｎ＃４とした場合、滑らか
なエンジン回転を得るためには各気筒＃１〜＃４のエン
ジン回転数Ｎ＃１〜Ｎ＃４が全て均等であることが望ま
しい。

この実施例では、各気筒＃ｉの燃焼状態と上記エンジン
回転数Ｎ＃ｉとの間に非常に強い相関関係があることに
着目し、燃焼状態を気筒別に判別する。

すなわち、この実施例による燃焼状態判別方法では、現
燃焼行程気筒＃ｉのエンジン回転数Ｎ＃ｉと２燃焼行程
前気筒＃ｉ−２のエンジン回転数Ｎ＃ｉ−２との平均値
（Ｎ＃ｉ−２＋Ｎ＃ｉ）/2と、１燃焼行程前気筒＃ｉ−
１のエンジン回転数Ｎ＃ｉ−１とを比較し、この比較値
（これをここでは燃焼状態判別値とする） がマイナス区間にある場合、当該気筒＃ｉ−１の燃焼状
態が悪いと判断し、プラス側にある場合燃焼状態が良い
と判断する。

そして、この判断結果（燃焼状態判別値）に基づき、当
該気筒＃ｉ−１の次のサイクルにおける燃料噴射パルス
幅、あるいは点火時期などを制御して各気筒＃ｉ−１の
燃焼状態を点火順に従ってなだらかに連続変化するよう
に補正して、最終的に各気筒＃ｉ−１の燃焼状態がほぼ
均一、すなわち△Ｎ＃ｉ−１＝０に収束するように制御
する。

なお、以下に各１燃焼行程前気筒＃ｉ−１の比較値△Ｎ
＃ｉ−１の算出方法を具体的に示す。

また、制御ハンチングなどを防止すべく第４図に示すよ
うに一定の不感帯領域（＋）△ＮU，（−）△ＮLを設
け、上記比較値△Ｎ＃ｉ−１がこの不感帯領域（＋）△
ＮU，（−）△ＮLに収まるように制御すれば制御性はよ
り一層向上する。

なお、以下に、燃焼による仕事をしていない区間のエン
ジン回転数Ｎと、気筒の燃焼状態すなわち図示平均有効
圧力Piとの相関式を示す。

まず、エンジンが回転している状態を式で表すと、 I:慣性モーメント N:エンジン回転速度 Ti:指示トルク Tf:フリクショントルク となり、この（１）式を簡略化して、 とおき、さらに圧力に置換えて表すと、 Pi:図示平均有効圧力 Pf:摩擦損失有効圧力 となる。

実験によれば各気筒＃ｉの燃焼後のエンジン回転数Ｎ＃
ｉと、このエンジン回転数Ｎ＃ｉを検出する区間の時間
的変化△Ｔ（例えば第８図の区間（θ２−θ３）相当）
とを基に上記（３）式のdN/dtを求めた結果非常に強い
相関が得られた。

したがって、各気筒の燃焼後のエンジン回転数を求める
ことで、図示平均有効圧Pi、すなわち燃焼状態を推定す
ることができ、相隣接する燃焼行程気筒のエンジン回転
数と比較することで、当該燃焼行程気筒の燃焼状態の良
否を判断することができる。

（作 用） 次に、上記制御装置31にて実行する具体的な気筒別平均
燃焼状態判別値設定手順、および燃料噴射パルス幅設定
手順を第１図，第２図のフローチャートに従って説明す
る。

気筒別燃焼状態判別手順は、第１図に示すように、まず
ステップ（以下「Ｓ」と略称）101で、車速センサ24の
出力信号に基づいて設定した車速Ｓとアイドルスイッチ
9bの出力とを読込み、S102でアイドルかどうかを判別す
る。

車速Ｓ＝０、アイドルスイッチON（スロットルバルブ全
閉）の場合、アイドルと判定してS103へ進み、また、車
速度Ｓ≠０、あるいはアイドルスイッチOFF（スロット
ルバルブ開）の場合、走行中と判断してルーチンを外れ
る。

アイドルと判断されてS103へ進むと、カム角センサ18か
ら出力されるカムパルスから現燃焼行程気筒＃ｉ（ｉ＝
1,3,2,4）を判別する。次いで、S104で、クランク角セ
ンサ16から出力されるBTDCθ2,θ３を検出するクランク
パルスを上記カムパルスの割込みにより判別する。

そして、S105で、上記S104で判別したBTDCθ2,θ３を検
出するクランクパルス間の経過時間t2,3と、上記θ2,θ
３の挾み角（θ２−θ３）とから周期f2,3を算出する
（f2,3←dt2,3/d（θ２−θ３））。

次いで、S106で、上記S105で算出した周期f2,3から現燃
焼行程気筒＃ｉの燃焼による仕事をしていない区間のエ
ンジン回転数Ｎ＃ｉを算出し、RAM34の所定アドレスに
格納する。（Ｎ＃ｉ→60/f2,3）。

その後、S107で、前回および前々回のルーチンで設定
し、RAM34の所定アドレスに格納した１燃焼行程前気筒
＃ｉ−１の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン
回転数Ｎ＃ｉ−１と２燃焼行程前気筒＃ｉ−２の燃焼に
よる仕事をしていない区間のエンジン回転数Ｎ＃ｉ−２
とを読込む。第８図に示すように点火順を＃１→＃３→
＃２→＃４とした場合、現燃焼行程気筒＃ｉを＃３とす
ると、１燃焼行程前気筒＃ｉ−１が＃１で、２燃焼行程
前気筒＃ｉ−２が＃４となる。

また、初回ルーチンにおける上記エンジン回転数Ｎ＃ｉ
−1,N＃ｉ−２はＮ＃ｉ−１＝Ｎ＃ｉ−２＝Ｎ＃ｉにセ
ットされる。

次いで、S108で、上記１燃焼行程前気筒＃ｉ−１の燃焼
による仕事をしていない区間のエンジン回転数Ｎ＃ｉ−
１と、現燃焼行程気筒＃ｉの燃焼による仕事をしていな
い区間のエンジン回転数Ｎ＃ｉと２燃焼行程前気筒＃ｉ
−２の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転
数Ｎ＃ｉ−２との平均値（Ｎ＃ｉ＋Ｎ＃ｉ−２）/2の差
から１燃焼行程前気筒＃ｉ−１の燃焼状態比較値△Ｎ＃
ｉ−１を求める。

△Ｎ＃ｉ−１←Ｎ＃ｉ−１ −｛（Ｎ＃ｉ＋Ｎ＃ｉ−２）/2｝ その後、109で、上記S108で求めた燃焼状態比較値△Ｎ
＃ｉ−１とRAM34の所定アドレスに格納されている当該
気筒＃ｉ−１の前回の平均燃焼状態判別値△NA＃ｉ−１
（−１）とに基づき、今回の当該気筒＃ｉ−１の平均燃
焼状態判別値△ＮA＃ｉ−１を、次式に示す重みｒの加
重平均から求め、RAM34の所定アドレスに格納する。な
お、初回の上記平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉ−１（−
１）は０にセットされる。

△ＮA＃ｉ−１←｛（2^r−１） ×△ＮA＃ｉ−１（−１）＋△Ｎ＃ｉ−１｝/2^r そして、S110で、RAM34の所定アドレスに格納されてい
る当該気筒＃ｉ−１の前回の平均燃焼状態判別値△ＮA
＃ｉ−１（−１）を今回の平均燃焼状態判別値△ＮA＃
ｉ−１で更新（△ＮA＃ｉ−１（−１）←△ＮA＃ｉ−
１）して、ルーチンを外れる。

上述の如く、この実施例では、S108で求めた燃焼状態比
較値△Ｎ＃ｉ−１を燃焼状態判別値として直接用いず、
S109で加重平均処理した値で当該気筒＃ｉ−１の燃焼状
態を判別するようにしているため、一時的な出力変動、
計測誤差に対して急激に応答することなく、次に説明す
る燃料噴射パルス幅設定において安定した制御性を得る
ことができる。

次に気筒別燃料噴射パルス幅設定手順を第２図に基づき
説明する。

なお、車両の修理等によりバッテリ41がはずされて、バ
ックアップRAM35に格納されている各気筒ごとの無効噴
射パルス幅ＴS＃ｉのデータがこわれて無意味な値にな
ることがある。よって、イニシャライズ時に、バッテリ
41がはずされたかを検出するために、通常バックアップ
RAM3からの特定アドレスに決められた定数をストアして
おき、この定数の値がこわれているかをROM33の特定ア
ドレスにストアされている基準値（バックアップRAM35
にストアされている定数の値がこわれていない場合に
は、定数の値と基準値とが同一の値）と比較して判別
し、定数の値がこわれている場合には、バッテリ41がは
ずされたものとして各気筒ごとの無効噴射パルス幅ＴS
＃ｉをTS/n（TS:例えば、バッテリ電圧14V時の各気筒の
無効噴射パルス幅の合計値ΣTs、n:気筒数、４気筒エン
ジンの場合ｎ＝４、TS/nの値はROM33に予めストアされ
ている）にイニシャライズし、上記バックアップRAM35
の特定アドレスにストアされている定数の値を基準値に
て再設定する。次回の起動時にバックアップRAM35の定
数の値がこわれていない場合には、無効噴射パルス幅Ts
＃ｉのイニシャライズは行わない。

通常は以下の処理を制御プログラムに従って気筒別に繰
返し実行する。

まず、S201で、各センサ8,9a,16,18,20,22,24、およ
び、アイドルスイッチ9bの出力信号からエンジン運転状
態を読込み、S202で、クランクパルスとカムパルスに基
づき燃料噴射対応気筒＃ｉを判別する。

次いで、S203で、アイドルスイッチ9b、車速センサ24の
出力信号から現運転状態がアイドルかどうかを判別す
る。

車速Ｓ＝０でアイドルスイッチON（スロットル全閉）の
場合、アイドルと判定してS204へ進み、車速Ｓ≠０、あ
るいは、アイドルスイッチOFF（スロットル開）の場
合、アイドル解除状態と判断してS205へ進む。

S205へ進むと、当該燃料噴射対応気筒＃ｉの燃料噴射パ
ルス幅Tiを次式により従来通り求めて、S213へジャンプ
する。

Ti←Tp×α×COEF＋Ts ここで Tp＝Ｋ・Q/N Tp:基本燃料噴射パルス幅（基本噴射量） α：空燃比フィードバック補正係数 COEF:各種増量分補正係数 Ts:バッテリ端子電圧ＶBに基づいて設定した、無効噴射
パルス幅を補正する電圧補正パルス幅 Q:吸入空気量 N:エンジン回転数 K:理論空燃比、インジェクタ噴射特性、気筒数などに基
づく補正定数 一方、上記S203で、アイドルと判定されてS204へ進む
と、バックアップRAM35の所定アドレスに格納されてい
る対応気筒＃ｉの噴射補正量として無効噴射パルス幅Ｔ
S＃ｉを読出し、S206で、前記気筒別燃焼状態判別プロ
グラムで求め、RAM34の当該気筒＃ｉ対応するアドレス
にストアされている平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉを読
出す。なお、上記気筒別燃焼状態判別プログラムにおい
ては上記平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉが△ＮA＃ｉ−１
で示されており、今回の燃料噴射パルス幅設定プログラ
ムで読出される平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉは当該気
筒＃ｉの前回のサイクルにおけるデータに基づいて求め
た値である。

次いで、S207でこの平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉと予
め設定した許容上限値△Nuとを比較し、△ＮA＃ｉ≦△N
uの場合、S208へ進み、上記平均燃焼状態判別値△ＮA＃
ｉと予め設定した許容下限値△ＮLとを比較し、△ＮA＃
ｉ≧ＮLの場合、当該気筒＃ｉの平均燃焼状態判別値△
ＮA＃ｉが許容範囲内に収まっている、すなわち、理想
的な燃焼状態（△Nu≧△ＮA＃ｉ≧ＮL）と判断し、S212
へ進む。

なお、上記許容限界値△Nu,△ＮLは、第４図に示すよう
に、上記平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉに対する不感帯
領域である。

一方、上記S207で、△ＮA＃ｉ＞△Nuと判断された場
合、当該気筒＃ｉの燃焼が良過ぎるため、S209で、上記
S204で読出した当該気筒＃ｉの無効噴射パルス幅ＴS＃
ｉを予め設定したパルス幅△ＴSで減算した値で更新す
る（ＴS＃←Ｔ＃Si−△Ts）。

また、上記S208で、△ＮA＃ｉ＜△ＮLと判断された場
合、当該気筒＃ｉの燃焼状態が悪いため、S210で、上記
無効噴射パルス幅ＴS＃ｉを予め設定したパルス幅△Ts
で加算した値で更新する（ＴS＃ｉ←Ｔ＃Si＋△Ts）。

上記パルス幅△Tsは燃料噴射補正による出力変動量、応
答特性などを考慮して設定する。

そして、S209、あるいは、S210からS211へ進むと、RAM3
4の所定アドレスに格納されている各気筒＃（i,i−1,i
−2,i−３…）の平均燃焼状態判別値△ＮA＃（i,i−1,i
−2,i−３…）を全てクリア（△ＮA＃（i,i−1,i−2,i
−３…）←０）して、S212へ進む。

この各気筒の平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉは加重平均
により求められているため、上記無効噴射パルス幅ＴS
＃ｉを適正に補正しても平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉ
が直ちに許容範囲（△Nu≧△ＮA＃ｉ≧ＮL）に収まると
は限らず、全気筒＃（i,i−1,i−2,i−３）の平均燃焼
状態判別値△ＮA＃ｉ（i,i−1,i−2,i−３）をクリアし
ないと、次回以降の演算サイクルにおいて誤判定を生じ
るおそれがある。

そして、上記S208、あるいは、S211からS212へ進むと、
S201で読込んだエンジン運転状態に基づいて設定した基
本燃料噴射パルス幅（基本噴射量）Tp、空燃比フィード
バック補正係数α、各種増量分補正係数COEF、および、
上記S204で読出した、あるいはS209,S210で設定した無
効噴射パルス幅Ts＃ｉに基づき燃料噴射パルス幅Tiを次
式から設定する。

Ti←Tp×α×COEF＋ＴS＃ｉ その後、S213で、上記S205あるいはS212で設定した燃料
噴射パルス幅Ti対応する駆動信号を該当気筒＃ｉのイン
ジェクタ10へ所定タイミングで出力し、ルーチンを外れ
る。

このように、各気筒＃ｉの平均燃焼状態判別値△ＮA＃
ｉが許容限界値を越えている場合（△ＮA＃ｉ＞ΔNu、
あるいは、△ＮA＃ｉ＜ΔＮL）、該当気筒＃ｉの無効噴
射パルス幅ＴS＃ｉを所定パルス幅△Tsで減量、あるい
は、増量することで学習し全気筒ほぼ均一の燃焼状態を
得ることができ、低出力であっても滑らかなアイドル回
転を得ることができる。

次に、上記プログラムに沿う無効噴射パルス幅ＴS＃ｉ
の設定状態の一例を第９図のタイムチャートに従って説
明する。

例えば、経過時間t1,t2,t3において求めた気筒＃１の燃
焼状態比較値△Ｎ＃ｉが、（ａ）に示すようにマイナス
側にあり、（ｂ）に示すように加重平均した平均燃焼状
態判別値△ＮA＃１が許容下限値ＮLより低い値（△ＮA
＃１＜△ＮL）になると、燃焼状態が悪いため、（ｃ）
に示すように、当該気筒＃１の無効噴射パルス幅ＴS＃
１に設定パルス幅△Tsを加算して（ＴS＃１←ＴS＃１＋
△Ts）、当該気筒＃１の燃料噴射パルス幅Tiを増量す
る。

また、このとき上記気筒＃１の燃料噴射パルス幅Tiが増
量された分、全気筒のトータル空燃比がリッチ側へずれ
るため、（ｃ）〜（ｆ）に示すように、O₂センサ出力に
基づく空燃比フィードバック補正係数αがリーン側へ補
正制御するように働き、上記気筒＃１が増量した分、全
気筒の燃料噴射パルス幅Tiがほぼ均等に分配減量され
る。なお、始動後のO₂センサ不活性状態のときには、始
動増量、水温増量されており、この増量割合に対し、上
記パルス幅△Tsの増量分は相対的に微小であるため、無
効噴射パルス幅ＴS＃１が増量されてもさほど問題はな
い。

そして、気筒＃１の増量補正の演算が終了した後、各気
筒＃（1,3,2,4）の平均燃焼状態判別値△ＮA＃（1,3,2,
4）をリセットする。

また、例えば、経過時間t4,t5において求めた気筒＃３
の燃焼状態比較値△Ｎ＃３が（ａ）に示すようにプラス
側にあり、（ｂ）に示すように、当該気筒＃３の加重平
均した平均燃焼状態判別値△ＮA＃３が許容上限値Nuよ
り高い値（△ＮA＃３＞△Nu）になると、当該気筒＃３
の燃焼状態が良過ぎると判断し、（ｄ）に示すように、
無効噴射パルス幅ＴS＃３から設定パルス幅△Tsを減算
し（ＴS＃３←ＴS＃３−△ＴS）、当該気筒＃３の燃料
噴射パルス幅Tiを減量する。

また、このとき上記気筒＃３の燃料噴射パルス幅Tiが減
量された分、全気筒のトータル空燃比がリーン側へずれ
るため、（ｃ）〜（ｆ）に示すように、O₂センサ出力に
基づく空燃比フィードバック補正係数αがリッチ側へ補
正するように働き、上記気筒＃３の増量分だけ全気筒の
燃料噴射パルス幅Tiが均等に分配増量される。

そして、気筒＃３の増量補正の演算が終了した後、各気
筒＃（1,3,2,4）の平均燃焼状態判別値△ＮA＃（1,3,2,
4）をリセットする。

このようにして、各気筒の燃焼状態比較値△Ｎ＃（1,3,
2,4）を０に収束させる。

（第二実施例） 第10図は本発明の第二実施例による気筒別燃焼状態判別
手順を示すフローチャートである。

なお、第一実施例の第１図と同様のステップは同一の符
号を付す。

この実施例では、１燃焼行程前気筒＃ｉ−１の燃焼終了
後の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転数
Ｎ＃ｉ−１と、１燃焼行程後気筒＃ｉ＋１の燃焼による
仕事をしていない区間のエンジン回転数の推定値として
採用する当該気筒＃ｉ＋１の１サイクル前の燃焼による
仕事をしていない区間のエンジン回転数Ｎ＃ｉ＋１（−
１）との平均値と、現燃焼行程気筒＃ｉの燃焼による仕
事をしていない区間のエンジン回転数Ｎ＃ｉとを比較し
て、現燃焼行程気筒＃ｉの燃焼状態を判別するものであ
る。

以下、フローチャートに従って燃焼状態判別手順を説明
する。

まず、S101〜S106まで第１図と同様の手順で進み、S301
で、RAM34に格納されている１燃焼行程前気筒＃ｉ−１
の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転数Ｎ
＃ｉ−１と、１燃焼行程後気筒＃ｉ＋１の燃焼による仕
事をしていない区間の推定エンジン回転数として採用す
る当該気筒＃ｉ＋１の１サイクル前の燃焼による仕事を
していない区間のエンジン回転数Ｎ＃ｉ＋１（−１）と
を読出し、S302で、上記S106で求めた当該燃焼行程気筒
＃ｉのエンジン回転数Ｎ＃ｉと上記S301で読出したエン
ジン回転数Ｎ＃ｉ−1,N＃ｉ＋１（−１）の平均値との
差から、当該燃焼行程気筒＃ｉの燃焼状態比較値△Ｎ＃
ｉを求める。

△Ｎ＃ｉ←Ｎ＃ｉ −｛（Ｎ＃ｉ−１＋Ｎ＃ｉ＋１（−１））/2｝ その後、S303で上記S302で求めた燃焼状態比較値△Ｎ＃
ｉとRAM34の所定アドレスに格納されている当該燃焼行
程気筒＃ｉの前回の平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉ（−
１）とに基づき、現燃焼行程気筒＃ｉの平均燃焼状態判
別値△ＮA＃ｉを次式に示す重みｒの加重平均から求めR
AM34の所定アドレスに格納する。

△ＮA＃ｉ←｛（2^r−１） ×ＮA＃ｉ（−１）＋△Ｎ＃ｉ｝/2^r 次いで、S304で、上記RAM34の所定アドレスに格納され
ている当該燃焼行程気筒＃ｉの前回の平均燃焼状態判別
値△ＮA＃ｉ（−１）を今回の平均燃焼状態判別値△ＮA
＃ｉで更新（△ＮA＃ｉ（−１）←△ＮA＃ｉ）し、ルー
チンを外れる。

この実施例によれば、燃焼行程気筒＃ｉを判別後、当該
気筒＃ｉの燃焼状態判別値△Ｎ＃ｉを設定することがで
きる。

そして、上記燃焼状態判別プログラムで設定した平均燃
焼状態判別値△ＮA＃ｉに基づき、次のサイクルにおい
て、前記第一実施例の第２図に示した当該気筒＃ｉの燃
料噴射パルス幅Tiを所定量増量、あるいは、減量する。

なお、この実施例においては、１燃焼行程後気筒＃ｉ＋
１の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転数
の推定値として前サイクルにおけるエンジン回転数Ｎ＃
ｉ＋１（−１）を採用したが、これに限らず、例えば、
当該気筒＃ｉ＋１の数サイクル前までのエンジン回転数
＃ｉ＋１の単純平均値、あるいは、加重平均値を推定値
として採用してもよい。

（第三実施例） 第11図は本発明の第三実施例による気筒別燃料噴射パル
ス幅設定手順を示すフローチャートである。

なお、第一実施例の第２図と同様のステップは同一符号
を付して説明を省略する。

この実施例では、最初に燃料噴射パルス幅Tiを求め、ア
イドル時に、この燃料噴射パルス幅Tiを噴射補正量とし
ての補正パルス幅Tc＃ｉで補正してアイドル制御を行う
ものである。

なお、補正パルス幅Tc＃ｉは各気筒ごとに対応してバッ
クアップRAM35の所定アドレスにストアされ、データが
こわれた場合などのイニシャルセット値は０である。ま
た、平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉの算出手順は第一実
施例（第１図）、あるいは、第二実施例（第10図）と同
様であるため説明を省略する。

まず、S201、S202からS401へ進むと、上記S201で読込ん
だエンジン運転状態に基づき、燃料噴射パルス幅Tiを求
める（Ti←Tp×α×COEF＋Ts）。

次いで、S203で現運転状態がアイドルかどうかを判断
し、アイドル解除状態の場合、S213へジャンプする。一
方アイドル状態と判断した場合、S402へ進み、バックア
ップRAM35の所定アドレスに格納されている対応気筒＃
ｉの補正パルス幅Tc＃ｉを読出し、次いで、S206で当該
気筒＃ｉの平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉを読出し、S20
7でこの平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉと予め設定した許
容上限値△Nuとを比較し、△ＮA＃ｉ≦△Nuの場合、S20
8へ進み、許容下限値△ＮLとを比較し、△ＮA＃ｉ≧△
ＮL、すなわち、△Nu≧△ＮA＃ｉ≧△ＮLの場合、S405
へ進む。

また、上記S207で当該気筒＃ｉの平均燃焼状態判別値△
ＮA＃ｉが許容上限値△Nuに達している（△ＮA＃ｉ＞△
Nu）と判断してS403へ進むと、上記バックアップRAM35
の所定アドレスに格納されている当該気筒＃ｉの補正パ
ルス幅Tc＃ｉを予め設定したパルス幅△Tcで減算した値
で更新し（Tc＃ｉ←Tc＃ｉ−△Tc）、S211へ進む。

また、S208で当該気筒＃ｉの平均燃焼状態判別値△ＮA
＃ｉが許容下限値△ＮLに達している（△ＮA＃ｉ＜△Ｎ
L）と判断してS404へ進むと、当該気筒＃ｉの補正パル
ス幅Tc＃ｉを予め設定したパルス幅△Tcで加算した値で
更新し（Tc＃ｉ←Tc＃ｉ＋△Tc）、S211へ進む。

そして、S211へ進むと、RAM34の所定アドレスに格納さ
れている各気筒＃（i,i−1,i−2,i−３）の平均燃焼状
態判別値△ＮA＃（i,i−1,i−2,i−３）を全てクリアし
て（△ＮA＃（i,i−1,i−2,i−３）←０）、S405へ進
む。

そして、上記S401で設定した燃料噴射パルス幅Tiを、上
記S402で読出し、あるいは、S403、または、S404で設定
した補正パルス幅Tc＃ｉで補正し（Ti←Ti＋Tc＃ｉ）、
S213にて、上記燃料噴射パルス幅Tiに対応する駆動信号
を当該気筒＃ｉのインジェクタ10へ所定タイミングで出
力し、ルーチンを外れる。

（第四実施例） 第12図、第13図は本発明の第四実施例を示し、第12図は
気筒別燃焼状態判別手順を示すフローチャート、第13図
は気筒別燃料噴射パルス幅設定手順を示すフローチャー
トである。

この実施例では、燃焼行程気筒＃ｉの燃焼による仕事を
していない区間のエンジン回転数Ｎ＃ｉを気筒別に加重
平均して平均エンジン回転数ＮA＃ｉを求め、１燃焼行
程前気筒＃ｉ−１の平均エンジン回転数ＮAｉ−１と、
２燃焼行程前気筒＃ｉ−２と現燃焼行程気筒＃ｉとの平
均エンジン回転数ＮA＃ｉ−2,NA＃ｉの平均値の差か
ら、この１燃焼行程前気筒＃ｉ−１の平均燃焼状態判別
値△ＮA＃ｉ−１を求めるようにしたものである。

この実施例によれば、エンジン回転数が加重平均により
なまされた値として求められるため、特に、アイドルへ
移行した直後など、サンプリング数の少い期間において
は誤判定を有効に防止することができる。

以下、フローチャートに従って説明する。

S101〜S106まで第一実施例（第１図）と同じルーチンを
経て実行され、S501で、上記S106で求めた現燃焼行程気
筒＃ｉの燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回
転数Ｎ＃ｉと、１サイクル前における当該気筒＃ｉ（−
１）の燃焼状態判別フローチャートで求めた平均エンジ
ン回転数ＮA＃ｉ（−１）とに基づき、現燃焼行程気筒
＃ｉの平均エンジン回転数ＮA＃ｉを重みｒの加重平均
から求める。

ＮA＃ｉ←｛（2^r−１） ×ＮA＃ｉ（−１）＋Ｎ＃ｉ｝/2^r そして、S502で、RAM34の所定アドレスに格納されてい
る１サイクル前までの当該気筒＃ｉの平均エンジン回転
数ＮA＃ｉ（−１）を上記S501で求めた平均エンジン回
転数ＮA＃ｉで更新する（ＮA＃ｉ（−１）←ＮA＃
ｉ）。

次いで、S503で前回、前々回のルーチンで設定し、RAM3
4の所定アドレスに格納した１燃焼行程前気筒＃ｉ−１
と２燃焼行程前気筒＃ｉ−２との燃焼による仕事をして
いない区間の平均エンジン回転数ＮA＃ｉ−1,NA＃ｉ−
２を読出し、S504で、上記S501で求めた現燃焼行程気筒
＃ｉの平均エンジン回転数ＮA＃ｉと上記S503で読出し
た平均エンジン回転数ＮA＃ｉ−２との平均値と、上記S
503で読出した平均エンジン回転数ＮA＃ｉ−１とから１
燃焼行程前気筒＃ｉ−１の平均燃焼状態判別値△ＮA＃
ｉ−１を設定し、RAM34の所定アドレスに格納し、ルー
チンを外れる。

△ＮA＃ｉ−１←ＮA＃ｉ−１ −｛（ＮA＃ｉ＋ＮA＃ｉ−２）/2｝ そして、第13図の気筒別燃料噴射パルス幅設定プログラ
ムにおいて、上記気筒別燃焼状態判別プログラムにおい
て設定した平均燃焼状態判別値△ＮA＃ｉに基づきS207,
S208で前述した第一実施例（第２図）と同様に当該気筒
＃ｉの燃焼状態を判別し、S601で、RAM34の所定アドレ
スに格納されている各気筒＃（i,i−1,i−2,i−３…）
の平均エンジン回転数ＮA＃（i,i−1,i−2,i−３…）を
全てクリア（ＮA＃（i,i−1,i−2,i−３…）←０）す
る。

なお、他のステップは第一実施例（第２図）と同様であ
るため説明を省略する。

なお、本発明は上記各実施例に限るものではなく、例え
ば、各気筒の燃焼による仕事をしていない区間の運動量
はエンジン回転数に限らず角加速度、周期、角速度など
であってもよく、特に、エンジン回転数を時間微分した
角速度を用いることで、時間的要素が加味されるため運
動量の測定を精度よく行うことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、他の気筒の燃焼状
態因子を含むことなく、当該気筒の燃焼状態を正確に把
握することができ、また、各気筒の燃焼状態を連続的に
把握して滑らかなエンジン回転を得ることができるなど
優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は本発明の第一実施例を示し、第１図は
気筒別燃焼状態判別手順を示すフローチャート、第２図
は気筒別燃料噴射パルス幅設定手順を示すフローチャー
ト、第３図は基本的な気筒別燃焼状態判別方法を示す概
念図、第４図は不感帯領域を示す概念図、第５図はエン
ジン制御系の概略図、第６図はクランクロータとクラン
ク角センサの正面図、第７図はカムロータとカム角セン
サの正面図、第８図は気筒内圧力変動、クランクパル
ス、カムパルス、および、エンジン回転変動を示すタイ
ムチャート、第９図は気筒別燃焼状態比較値、気筒別平
均燃焼状態判別値、気筒別無効噴射パルス幅を示すタイ
ムチャート、第10図は本発明の第二実施例による気筒別
燃焼状態判別手順を示すフロチャート、第11図は本発明
の第三実施例による気筒別燃料噴射パルス幅設定手順を
示すフローチャート、第12図，第13図は本発明の第四実
施例を示し、第12図は気筒別燃焼状態判別手順を示すフ
ローチャート、第13図は気筒別燃料噴射パルス幅設定手
順を示すフローチャートである。 ＃ｉ……現燃焼行程気筒、＃ｉ−１……１燃焼行程前気
筒、＃ｉ＋１……１燃焼行程後気筒、＃ｉ−２……２燃
焼行程前気筒、Ｎ＃i,N＃ｉ−1,N＃ｉ−２……燃焼によ
る仕事をしていない区間の運動量、Ｎ＃ｉ＋１（−１）
……推定運動量。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１燃焼行程前気筒の燃焼による仕事をして
   いない区間のエンジン回転状態量と、２燃焼行程前気筒
   の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転状態
   量と現燃焼行程気筒の燃焼による仕事をしていない区間
   のエンジン回転状態量との平均値の差から、上記１燃焼
   行程前気筒の燃焼状態を判別することを特徴とするエン
   ジンの気筒別燃焼状態判別方法。
2. 【請求項２】現燃焼行程前気筒の燃焼による仕事をして
   いない区間のエンジン回転状態量と、１燃焼行程前気筒
   の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転状態
   量と１燃焼行程後気筒の１サイクル前の燃焼による仕事
   をしていない区間のエンジン回転状態量との平均値の差
   から、上記現燃焼行程気筒の燃焼状態を判別することを
   特徴とするエンジンの気筒別燃焼状態判別方法。
3. 【請求項３】上記エンジン回転状態量は、エンジン回転
   数、角加速度、周期、角速度、及び、エンジン回転数を
   加重平均処理した平均エンジン回転数のうちいずれか１
   つを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のエ
   ンジンの気筒別燃焼状態判別方法。