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JP4470765B2 - Control device for multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

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JP4470765B2
JP4470765B2 JP2005067657A JP2005067657A JP4470765B2 JP 4470765 B2 JP4470765 B2 JP 4470765B2 JP 2005067657 A JP2005067657 A JP 2005067657A JP 2005067657 A JP2005067657 A JP 2005067657A JP 4470765 B2 JP4470765 B2 JP 4470765B2
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Toyota Motor Corp
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、多気筒内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a multi-cylinder internal combustion engine.

吸気弁や排気弁の位相角、作用角およびリフト量を変更することができる可変動弁機構を有する多気筒内燃機関が知られている。斯かる可変動弁機構を有する多気筒内燃機関では、スロットル弁を用いずに小作用角・小リフト量で運転を行うことにより、スロットル弁の開度を小さくすることによって生じるポンプ損失を低減し、よって燃費を向上させることができる。   A multi-cylinder internal combustion engine having a variable valve mechanism that can change the phase angle, operating angle, and lift amount of an intake valve and an exhaust valve is known. In a multi-cylinder internal combustion engine having such a variable valve mechanism, the pump loss caused by reducing the opening of the throttle valve is reduced by operating with a small operating angle and small lift amount without using a throttle valve. Therefore, fuel consumption can be improved.

しかしながら、小作用角・小リフト量で運転を行うと、吸気弁の開弁時間が短くなったり吸気弁の開度が小さくなったりするため、例えば吸気弁近傍へのデポジットの付着や気筒間の吸気弁の作用角やリフト量の調整不良等により筒内充填空気量の気筒間バラツキが顕著に現れてしまう。このように筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きくなると、気筒間で空燃比がばらついてしまい、排気エミッションの悪化やトルク変動を招いてしまう。   However, if the operation is performed with a small operating angle and small lift amount, the opening time of the intake valve is shortened or the opening of the intake valve is reduced. For example, deposits near the intake valve or between cylinders Variations between cylinders in the in-cylinder charged air amount remarkably appear due to poor adjustment of the operating angle and lift amount of the intake valve. Thus, when the variation in the cylinder filled air amount between the cylinders becomes large, the air-fuel ratio varies between the cylinders, leading to deterioration of exhaust emission and torque fluctuation.

そこで、従来から筒内充填空気量の気筒間バラツキを考慮しつつ各気筒への筒内充填空気量を推定し、該推定した各気筒への筒内充填空気量に基づいて各気筒への燃料噴射量等の内燃機関の運転パラメータを制御する多気筒内燃機関の制御装置が知られている。   Therefore, conventionally, the cylinder charge air amount to each cylinder is estimated in consideration of the variation in cylinder charge air amount between cylinders, and the fuel to each cylinder is calculated based on the estimated cylinder charge air amount to each cylinder. A control device for a multi-cylinder internal combustion engine that controls operation parameters of the internal combustion engine such as an injection amount is known.

例えば、特許文献1に記載の制御装置では、スロットル開度センサ等の出力に基づいて算出されるスロットル通過空気量から、吸気圧センサ及び温度センサによって検出されるスロットル弁下流側吸気管内の空気の圧力及び温度に基づいて算出されるスロットル弁下流側吸気管内の空気の増加量を減算することによって各気筒への筒内充填空気量を算出している。そして、このように算出された各気筒への筒内充填空気量に基づいて筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定すると共に、このバラツキに応じて各気筒への燃料噴射量を調整することによって各気筒に充填される混合気の空燃比がばらつくのを抑制している。   For example, in the control device described in Patent Document 1, the amount of air in the intake pipe downstream of the throttle valve detected by the intake pressure sensor and the temperature sensor is calculated from the amount of air passing through the throttle calculated based on the output of the throttle opening sensor or the like. The in-cylinder charged air amount to each cylinder is calculated by subtracting the increase amount of the air in the intake pipe on the downstream side of the throttle valve calculated based on the pressure and temperature. Based on the calculated in-cylinder charged air amount for each cylinder, the in-cylinder variation of the in-cylinder charged air amount is estimated, and the fuel injection amount to each cylinder is adjusted according to this variation. This suppresses variation in the air-fuel ratio of the air-fuel mixture charged in each cylinder.

特開2001−234798号公報JP 2001-234798 A 特開2002−70633号公報JP 2002-70633 A

上述したように、筒内充填空気量の気筒間バラツキを求めるためには、吸気管内の圧力を検出するための吸気圧センサが必要となる。斯かる吸気圧センサはアナログ的に吸気管内の圧力を検出することができるが、吸気圧センサの出力は電子制御ユニット(ECU)に入力される際にはAD変換機によりデジタルデータに変換される。従って、AD変換機の分解能によっては吸気圧を正確に検出することができない。このため吸気圧センサによって吸気圧を検出した場合、筒内充填空気量の気筒間バラツキを正確に推定することができないことがある。   As described above, an intake pressure sensor for detecting the pressure in the intake pipe is required in order to obtain the cylinder-to-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount. Such an intake pressure sensor can detect the pressure in the intake pipe in an analog manner, but the output of the intake pressure sensor is converted into digital data by an AD converter when input to an electronic control unit (ECU). . Therefore, the intake pressure cannot be accurately detected depending on the resolution of the AD converter. For this reason, when the intake pressure is detected by the intake pressure sensor, the variation between cylinders in the in-cylinder charged air amount may not be accurately estimated.

そこで、本発明の目的は、吸気圧センサによって検出された吸気圧の値を直接用いることなく筒内充填空気量の気筒間バラツキを考慮して内燃機関を制御する多気筒内燃機関の制御装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for a multi-cylinder internal combustion engine that controls the internal combustion engine in consideration of the variation between cylinders in the cylinder air filling amount without directly using the value of the intake pressure detected by the intake pressure sensor. It is to provide.

上記課題を解決するために、第1の発明では、スロットル弁下流側における吸気圧を検出する吸気圧センサと、上記吸気圧センサの出力に基づいて、各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴って吸気圧が降下するのにかかった降下時間を算出する降下時間算出手段と、上記降下時間算出手段によって算出された降下時間の気筒間バラツキを求める気筒間バラツキ求得手段と、上記気筒間バラツキ求得手段によって求められた上記降下時間の気筒間バラツキに基づいて内燃機関を制御する機関制御手段と、を具備する、多気筒内燃機関の制御装置が提供される。
一般に、吸気圧センサからの出力の分解能が低い場合であっても、上記降下時間はほぼ正確に算出することができる。すなわち、吸気圧センサによって検出された吸気圧に誤差があっても、この値から算出される降下時間の誤差は小さい。また、或る気筒の吸気弁開弁に伴う降下時間は、当該気筒の筒内充填空気量にほぼ比例する。従って、第1の発明によれば、吸気圧センサからの出力の分解能が低くても、比較的正確に降下時間を算出することができると共に、比較的正確に筒内充填空気量を推定することができる。さらに、筒内充填空気量の気筒間バラツキに関連した値である降下時間の気筒間バラツキに基づいて内燃機関が制御されるため、排気エミッションの悪化やトルク変動を抑制することができる。
In order to solve the above-described problem, in the first invention, an intake pressure sensor that detects an intake pressure downstream of the throttle valve, and an intake valve that corresponds to each cylinder is opened based on the output of the intake pressure sensor. A descent time calculating means for calculating the descent time required for the intake air pressure to drop, an inter-cylinder variation obtaining means for obtaining a variation between the cylinders in the descent time calculated by the descent time calculating means, and There is provided a control device for a multi-cylinder internal combustion engine, comprising: engine control means for controlling the internal combustion engine based on the variation between the cylinders of the above-described descent time obtained by the dispersion obtaining means.
In general, even when the resolution of the output from the intake pressure sensor is low, the descent time can be calculated almost accurately. That is, even if there is an error in the intake pressure detected by the intake pressure sensor, the error in the descent time calculated from this value is small. Further, the descent time associated with the opening of the intake valve of a certain cylinder is substantially proportional to the amount of air charged in the cylinder of the cylinder. Therefore, according to the first aspect of the present invention, the descent time can be calculated relatively accurately even when the resolution of the output from the intake pressure sensor is low, and the in-cylinder charged air amount can be estimated relatively accurately. Can do. Furthermore, since the internal combustion engine is controlled based on the inter-cylinder variation of the descent time, which is a value related to the inter-cylinder variation of the in-cylinder charged air amount, it is possible to suppress exhaust emission deterioration and torque fluctuation.

第2の発明では、第1の発明において、上記機関制御手段は、上記気筒間バラツキ求得手段によって求められた上記降下時間の気筒間バラツキに基づいて筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定し、該推定された筒内充填空気量の気筒間バラツキに基づいて内燃機関を制御する。   According to a second invention, in the first invention, the engine control means estimates the cylinder-to-cylinder variation of the in-cylinder charged air amount based on the cylinder-to-cylinder variation of the descent time obtained by the cylinder-to-cylinder variation obtaining means. Then, the internal combustion engine is controlled based on the inter-cylinder variation in the estimated cylinder air charge amount.

第3の発明では、第1の発明において、上記気筒間バラツキ求得手段は、全ての気筒に対応する降下時間のうち最大値と最小値との差分を気筒間バラツキとして求める。   In a third invention, in the first invention, the inter-cylinder variation obtaining means obtains a difference between the maximum value and the minimum value among the descent times corresponding to all the cylinders as the inter-cylinder variation.

第4の発明では、第1の発明において、上記気筒間バラツキ求得手段は、全ての気筒に対応する降下時間の平均値と、降下時間算出手段によって算出された各気筒に対応する降下時間との差分を気筒間バラツキとして求める。   According to a fourth invention, in the first invention, the inter-cylinder variation obtaining means includes an average value of descent times corresponding to all the cylinders, and a descent time corresponding to each cylinder calculated by the descent time calculating means. Is obtained as the variation between cylinders.

第5の発明では、第1の発明において、上記気筒間バラツキ求得手段は、降下時間に気筒間バラツキが無いと仮定した場合に降下時間以外の内燃機関の運転パラメータに基づいて予想される予想降下時間と、降下時間算出手段によって算出された各気筒に対応する降下時間との差分を気筒間バラツキとして求める。   According to a fifth aspect, in the first aspect, the inter-cylinder variation obtaining means is predicted based on an operating parameter of the internal combustion engine other than the descent time when it is assumed that there is no inter-cylinder variation in the descent time. The difference between the descent time and the descent time corresponding to each cylinder calculated by the descent time calculating means is obtained as the variation between the cylinders.

本発明によれば、吸気圧センサによって検出された吸気圧の値を直接用いることなく筒内充填空気量の気筒間バラツキを考慮して内燃機関を制御する多気筒内燃機関の制御装置が提供される。   According to the present invention, there is provided a control device for a multi-cylinder internal combustion engine that controls the internal combustion engine in consideration of the variation between cylinders in the cylinder air charge amount without directly using the value of the intake pressure detected by the intake pressure sensor. The

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明を筒内噴射型火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は別の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式内燃機関に適用することも可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a direct injection spark ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to other spark ignition internal combustion engines and compression self-ignition internal combustion engines.

図1に示したように、本実施形態では、例えば八つの気筒を備えた機関本体1は、シリンダブロック2と、シリンダブロック2内で往復動するピストン3と、シリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド4とを具備する。ピストン3とシリンダヘッド4との間には燃焼室5が形成される。シリンダヘッド4には各気筒毎に吸気弁6と、吸気ポート7と、排気弁8と、排気ポート9とが配置される。さらに、図1に示したようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置され、シリンダヘッド4内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。また、ピストン3の頂面には燃料噴射弁11の下方から点火プラグ10の下方まで延びるキャビティ12が形成されている。   As shown in FIG. 1, in this embodiment, for example, an engine body 1 having eight cylinders is fixed on a cylinder block 2, a piston 3 that reciprocates in the cylinder block 2, and the cylinder block 2. And a cylinder head 4. A combustion chamber 5 is formed between the piston 3 and the cylinder head 4. In the cylinder head 4, an intake valve 6, an intake port 7, an exhaust valve 8, and an exhaust port 9 are arranged for each cylinder. Further, as shown in FIG. 1, a spark plug 10 is disposed at the center of the inner wall surface of the cylinder head 4, and a fuel injection valve 11 is disposed around the inner wall surface of the cylinder head 4. Further, a cavity 12 extending from the lower side of the fuel injection valve 11 to the lower side of the spark plug 10 is formed on the top surface of the piston 3.

各気筒の吸気ポート7は吸気枝管13を介してサージタンク14に連結され、サージタンク14は吸気管15を介してエアクリーナ16に連結される。吸気管15内にはステップモータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置される。なお、本明細書では、スロットル弁18下流の吸気管15、サージタンク14、吸気枝管13、及び吸気ポート7から成る吸気通路の部分、すなわちスロットル弁18から吸気弁6までの吸気通路の部分を「吸気管部分」IMと称する。一方、各気筒の排気ポート9は排気枝管及び排気管19を介して排気浄化装置20を内蔵した触媒コンバータ21に連結され、この触媒コンバータ21はマフラ(図示せず)を介して大気に連通される。また、各気筒の吸気弁6は吸気弁駆動装置(可変動弁機構)22により開閉弁駆動される。吸気弁駆動装置22は、吸気弁6の作用角及びリフト量を変更することができる。   The intake port 7 of each cylinder is connected to a surge tank 14 via an intake branch pipe 13, and the surge tank 14 is connected to an air cleaner 16 via an intake pipe 15. A throttle valve 18 driven by a step motor 17 is disposed in the intake pipe 15. In the present specification, a portion of the intake passage composed of the intake pipe 15 downstream of the throttle valve 18, the surge tank 14, the intake branch pipe 13, and the intake port 7, that is, a portion of the intake passage from the throttle valve 18 to the intake valve 6. Is referred to as an “intake pipe portion” IM. On the other hand, the exhaust port 9 of each cylinder is connected to a catalytic converter 21 containing an exhaust purification device 20 via an exhaust branch pipe and an exhaust pipe 19, and this catalytic converter 21 communicates with the atmosphere via a muffler (not shown). Is done. Further, the intake valve 6 of each cylinder is driven to open and close by an intake valve drive device (variable valve mechanism) 22. The intake valve driving device 22 can change the operating angle and the lift amount of the intake valve 6.

電子制御ユニット(ECU)31はデジタルコンピュータから成り、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36及び出力ポート37を具備する。スロットル弁18上流の吸気管15には吸気管15を通過する空気(吸気ガス)の流量を検出するためのエアフロメータ40が配置される。また、サージタンク14には、吸気管部分IM内の空気の圧力(以下、「吸気圧」と称す)Pmを検出するための吸気圧センサ41が配置される。更に、アクセルペダル42にはアクセルペダル42の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ43が接続され、スロットル弁18にはスロットル弁18の開度を検出するためのスロットル開度センサ(図示せず)が設けられる。これらセンサ40、41、43の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。更に、入力ポート36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。CPU35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が計算される。一方、出力ポート37は対応する駆動回路39を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11、ステップモータ17、及び吸気弁駆動装置22にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット31からの出力に基づいて制御される。   An electronic control unit (ECU) 31 comprises a digital computer, and is connected to each other via a bidirectional bus 32, a RAM (random access memory) 33, a ROM (read only memory) 34, a CPU (microprocessor) 35, an input A port 36 and an output port 37 are provided. An air flow meter 40 for detecting the flow rate of air (intake gas) passing through the intake pipe 15 is disposed in the intake pipe 15 upstream of the throttle valve 18. The surge tank 14 is provided with an intake pressure sensor 41 for detecting air pressure (hereinafter referred to as “intake pressure”) Pm in the intake pipe portion IM. Further, a load sensor 43 for generating an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 42 is connected to the accelerator pedal 42, and a throttle opening sensor (see FIG. 5) for detecting the opening of the throttle valve 18 is connected to the throttle valve 18. Not shown). The output signals of these sensors 40, 41 and 43 are input to the input port 36 via corresponding AD converters 38, respectively. Further, a crank angle sensor 44 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 36. The CPU 35 calculates the engine speed based on the output pulse of the crank angle sensor 44. On the other hand, the output port 37 is connected to the spark plug 10, the fuel injection valve 11, the step motor 17, and the intake valve drive device 22 through corresponding drive circuits 39, which are based on the output from the electronic control unit 31. Be controlled.

図2は、吸気弁駆動装置22が作動されるのに伴って吸気弁6の作用角及びリフト量が変化する様子を示した図である。図2に示すように、吸気弁駆動装置22によって吸気弁6の作用角及びリフト量が連続的に変更せしめられる。特に、本実施形態の吸気弁駆動装置22によれば、吸気弁6の作用角が増加せしめられるのに伴って吸気弁6の作用角が増加せしめられる(実線→破線→一点鎖線)。   FIG. 2 is a diagram showing how the operating angle and the lift amount of the intake valve 6 change as the intake valve driving device 22 is operated. As shown in FIG. 2, the operating angle and lift amount of the intake valve 6 are continuously changed by the intake valve driving device 22. In particular, according to the intake valve drive device 22 of the present embodiment, as the operating angle of the intake valve 6 is increased, the operating angle of the intake valve 6 is increased (solid line → broken line → dashed line).

ところで、多気筒内燃機関においては、弁部分に関する組み付け公差や機差、或いは弁部分の磨耗やデポジットの付着等のために、気筒間の筒内充填空気量にバラツキが生じ、それによりトルク変動が発生したり、混合気の空燃比が気筒間でばらつくことにより排気エミッションが悪化したりする問題がある。このような問題は、本実施形態のような作用角等を制御して筒内充填空気量を制御するタイプの多気筒内燃機関においても同様に生じる場合があり、特にその影響は筒内充填空気量が少なくなるような作用角及びリフト量である場合ほど、すなわち、例えば吸気弁6の作用角及びリフト量が小さい場合ほど大きくなることがわかっている。   By the way, in a multi-cylinder internal combustion engine, due to assembly tolerances and machine differences related to the valve portion, wear of the valve portion, adhesion of deposits, and the like, variations in the amount of in-cylinder charged air between the cylinders occur, which causes torque fluctuations. There is a problem that the exhaust emission is deteriorated due to the generation or the air-fuel ratio of the air-fuel mixture varies between the cylinders. Such a problem may occur similarly in a multi-cylinder internal combustion engine of the type that controls the working angle and the like as in the present embodiment to control the amount of in-cylinder charged air. It is known that the larger the working angle and the lift amount are, the smaller the working angle and the lift amount are, for example, the smaller the working angle and the lift amount of the intake valve 6 are.

そこで、本実施形態では、筒内充填空気量の気筒間バラツキを直接的にまたは間接的に推定し、推定した筒内充填空気量の気筒間バラツキの影響を小さくするように、または推定した筒内充填空気量の気筒間バラツキを補償するように多気筒内燃機関の制御を行うことにより、トルク変動の発生や排気エミッションの悪化を抑制することとしている。   Therefore, in the present embodiment, the cylinder-to-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount is estimated directly or indirectly, and the influence of the estimated in-cylinder charged air amount between the cylinders is reduced or estimated cylinder. By controlling the multi-cylinder internal combustion engine so as to compensate for the variation in the amount of internal charge air between cylinders, the occurrence of torque fluctuations and the deterioration of exhaust emissions are suppressed.

まず、本実施形態において、筒内充填空気量の気筒間バラツキを直接的または間接的に推定する方法について説明する。本実施形態では、筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定するにあたって、各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴って吸気圧が降下するのにかかった降下時間(以下、単に「降下時間」と称す)Δtdwniを利用している。そこで、図3及び図4を参照して、この降下時間について説明する。   First, in the present embodiment, a method for directly or indirectly estimating the cylinder-to-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount will be described. In this embodiment, when estimating the cylinder-to-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount, the descent time (hereinafter simply referred to as “descent time”) required for the intake pressure to drop as the intake valve corresponding to each cylinder opens. Δtdwni is used. The descent time will be described with reference to FIGS.

図3は、圧力センサ41により例えば一定時間間隔で720°クランク角に亘って検出された吸気圧Pmを示している。図3に示した多気筒内燃機関における吸気順序は、#1−#8−#4−#3−#6−#5−#7−#2である。図3において、OPi(i=1,2,…,8)はi番気筒の吸気弁6の開閉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、或る気筒への吸気が開始されると、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番気筒の吸気弁6が開弁することにより吸気圧Pmに生ずる上向きのピークがUPiで、下向きのピークがDNiでそれぞれ示されている。   FIG. 3 shows the intake pressure Pm detected by the pressure sensor 41 over, for example, a 720 ° crank angle at regular time intervals. The intake order in the multi-cylinder internal combustion engine shown in FIG. 3 is # 1- # 8- # 4- # 3- # 6- # 5- # 7- # 2. In FIG. 3, OPi (i = 1, 2,..., 8) represents the on-off valve period of the intake valve 6 of the i-th cylinder, and the 0 ° crank angle represents the intake top dead center of the # 1 cylinder # 1. ing. As can be seen from FIG. 3, when intake into a certain cylinder is started, the intake pressure Pm that has increased starts to decrease, and thus an upward peak occurs in the intake pressure Pm. The intake pressure Pm further decreases and then increases again, so that a downward peak occurs in the intake pressure Pm. As described above, an upward peak and a downward peak are alternately generated in the intake pressure Pm. In FIG. 3, the upward peak generated in the intake pressure Pm when the intake valve 6 of the i-th cylinder is opened is indicated by UPi, and the downward peak is indicated by DNi.

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Pmmaxi、下向きのピークDNiにおける吸気圧Pmを最小値Pmminiと称すると、i番気筒への吸気が行われることにより吸気圧Pmが最大値Pmmaxiから最小値Pmminiまで低下する。従って、この場合の吸気圧低下量ΔPmdwniは次式(1)で表される。
ΔPmdwni=Pmmaxi−Pmmini …(1)
As shown in FIG. 4, when the intake pressure Pm at the upward peak UPi is referred to as the maximum value Pmmaxi and the intake pressure Pm at the downward peak DNi is referred to as the minimum value Pmmini, the intake pressure is increased by the intake to the i-th cylinder. Pm decreases from the maximum value Pmmaxi to the minimum value Pmmini. Therefore, the intake pressure decrease amount ΔPmdwni in this case is expressed by the following equation (1).
ΔPmdwni = Pmmaxi−Pmmini (1)

一方、図4に示されるように、上向きのピークUPiにおいて吸気圧Pmが最大値Pmmaxiをとる時刻をtmaxi、下向きのピークDNiにおいて吸気圧Pmが最小値Pmminiをとる時刻をtminiと称すると、吸気圧Pmが最大値Pmmaxiから最小値Pmminiまで降下するのにかかる時間(降下時間)Δtdwniは次式(2)で表される。
Δtdwni=tmini−tmaxi …(2)
On the other hand, as shown in FIG. 4, the time when the intake pressure Pm takes the maximum value Pmmaxi at the upward peak UPi is called tmaxi, and the time at which the intake pressure Pm takes the minimum value Pmmini at the downward peak DNi is called tmini. Time (descent time) Δtdwni required for the atmospheric pressure Pm to drop from the maximum value Pmmaxi to the minimum value Pmmini is expressed by the following equation (2).
Δtdwni = tmini−tmaxi (2)

このようにして算出される降下時間Δtdwniと、各気筒への筒内充填空気量との間には一定の関係があることが本願発明者の研究によりわかっている。より具体的には、降下時間Δtdwniと各気筒への筒内充填空気量とは図5に示したようにほぼ比例関係にあると考えられる。つまり、或る気筒に対応する吸気弁開弁に伴う降下時間Δtdwniが短い場合には当該気筒への筒内充填空気量が少ないことを意味しており、逆に或る気筒に対応する吸気弁開弁に伴う降下時間Δtdwniが長い場合には、当該気筒への筒内充填空気量が多いことを意味している。従って、降下時間Δtdwniの気筒間バラツキは、筒内充填空気量の気筒間バラツキを表していると言える。換言すると、降下時間Δtdwniの気筒間バラツキを求めることができれば、筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定することができる。   The inventors of the present application have found that there is a certain relationship between the descent time Δtdwni calculated in this way and the in-cylinder charged air amount to each cylinder. More specifically, it is considered that the descent time Δtdwni and the in-cylinder charged air amount to each cylinder are substantially proportional as shown in FIG. That is, when the descent time Δtdwni associated with the opening of the intake valve corresponding to a certain cylinder is short, this means that the amount of air charged into the cylinder is small, and conversely, the intake valve corresponding to a certain cylinder. When the descent time Δtdwni accompanying the opening of the valve is long, it means that the amount of air charged in the cylinder is large. Therefore, it can be said that the inter-cylinder variation in the descent time Δtdwni represents the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount. In other words, if the inter-cylinder variation in the descent time Δtdwni can be obtained, the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount can be estimated.

なお、吸気圧センサ41からの出力に基づく上記降下時間Δtdwniの算出および降下時間Δtdwniの気筒間バラツキの求得はECU31によって行われるため、ECU31を降下時間算出手段及び気筒間バラツキ求得手段と称することができる。   Note that the ECU 31 is referred to as a descent time calculation means and an inter-cylinder variation acquisition means because the calculation of the descent time Δtdwni based on the output from the intake pressure sensor 41 and the inter-cylinder variation of the descent time Δtdwni are performed by the ECU 31. be able to.

ところで、吸気圧低下量ΔPmdwniは、吸気管部分IM内にスロットル弁18を介して空気がスロットル弁通過空気流量mtだけ流入し、i番気筒への吸気が行われると吸気管部分IMから各吸気弁6を介し空気が筒内吸入空気流量mciだけ流出することを考えた場合に、流出分である筒内吸入空気流量mciが流入分であるスロットル弁通過空気流量mtを一時的に超過することで低下した吸気管部分IM内の圧力の低下量である。吸気圧低下量ΔPmdwniが斯かる物理的特性を示すことから、吸気圧低下量ΔPmdwniは各気筒毎の筒内充填空気量に応じて変化すると考えられる。このため、吸気圧センサ41の出力に基づいて吸気圧低下量ΔPmdwniを算出し、この吸気圧低下量ΔPmdwniの値に基づいて筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定することができるとも考えられる。   By the way, when the intake air pressure drop amount ΔPmdwni flows into the intake pipe portion IM through the throttle valve 18 by the amount of air passing through the throttle valve mt and intake into the i-th cylinder is performed, When considering that the air flows out through the valve 6 by the in-cylinder intake air flow rate mci, the in-cylinder intake air flow rate mci, which is the outflow, temporarily exceeds the throttle valve passage air flow rate mt, which is the inflow. This is the amount of decrease in pressure in the intake pipe portion IM that has been reduced by. Since the intake pressure decrease amount ΔPmdwni shows such physical characteristics, it is considered that the intake pressure decrease amount ΔPmdwni changes according to the in-cylinder charged air amount for each cylinder. For this reason, it is considered that the intake pressure decrease amount ΔPmdwni can be calculated based on the output of the intake pressure sensor 41, and the in-cylinder variation in the cylinder charge air amount can be estimated based on the value of the intake pressure decrease amount ΔPmdwni. .

ところが、吸気圧センサ41によって吸気管部分の吸気圧Pmを検出する場合、吸気圧センサ41のアナログ信号はAD変換器36によってデジタル信号に変換される。従って、吸気圧センサ41によって検出された吸気圧データは、ECU31に入力される際にはデジタル信号となっている。ここで、AD変換器36には分解能があり、吸気圧データを一定の値毎にしか出力することができない。   However, when the intake pressure sensor 41 detects the intake pressure Pm in the intake pipe portion, the analog signal of the intake pressure sensor 41 is converted into a digital signal by the AD converter 36. Therefore, the intake pressure data detected by the intake pressure sensor 41 is a digital signal when input to the ECU 31. Here, the AD converter 36 has a resolution, and can output intake pressure data only for every fixed value.

図6は、実線で示したような吸気圧の変化を吸気圧センサ41によって検出した場合に、吸気圧センサ41からECU31に入力される吸気圧をプロットしたものの例である。図6からわかるように、上向きのピークUPi近傍において、吸気圧センサ41からの入力値(プロット)と実際の吸気圧(実線)との間にはずれΔDFiが生じることがある。これは、AD変換器36の分解能が低いことによって生じるものである。一方、下向きのピークDNi近傍においても、同様に吸気圧センサ41からの入力値と実際の吸気圧との間にもずれが生じることがあるが、図示した例では下向きのピークDNi近傍では入力値と実際の吸気圧との間にずれは生じていない。このため、図6に示したように、吸気圧センサ41からの入力値から算出される吸気圧低下量ΔPmdwniは、実際の吸気圧低下量よりもずれΔDFi分だけ小さい値となっている。このため、吸気圧低下量ΔPmdwniに基づいて筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定すると、推定された気筒間バラツキに大きな誤差がでてしまう。   FIG. 6 is an example of a plot of the intake pressure input from the intake pressure sensor 41 to the ECU 31 when the intake pressure sensor 41 detects a change in the intake pressure as shown by the solid line. As can be seen from FIG. 6, in the vicinity of the upward peak UPi, a deviation ΔDFi may occur between the input value (plot) from the intake pressure sensor 41 and the actual intake pressure (solid line). This is caused by the low resolution of the AD converter 36. On the other hand, there may be a difference between the input value from the intake pressure sensor 41 and the actual intake pressure similarly in the vicinity of the downward peak DNi. However, in the illustrated example, the input value is in the vicinity of the downward peak DNi. There is no deviation between the actual intake pressure and the actual intake pressure. Therefore, as shown in FIG. 6, the intake pressure decrease amount ΔPmdwni calculated from the input value from the intake pressure sensor 41 is smaller than the actual intake pressure decrease amount by a deviation ΔDFi. For this reason, if the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount is estimated based on the intake pressure decrease amount ΔPmdwni, a large error occurs in the estimated inter-cylinder variation.

一方、降下時間ΔtdwniについてはAD変換器36の分解能が低い場合であっても、比較的正確に算出することができる。すなわち、AD変換器36の分解能が低い場合、上向きのピークUPi近傍及び下向きのピークDNi近傍では吸気圧センサ41からの入力値は、図6に示したように一定期間に亘って同一となる。この場合、入力値が同一となっている期間の中央の時期、またはこの期間の中央近傍における検出タイミングを吸気圧Pmが最大又は最小となる時刻として検出すると、検出された吸気圧Pmが最大となる時刻と実際に吸気圧Pmが最大となる時刻との間にほとんど誤差がなく、同様に検出された吸気圧Pmが最小となる時刻と実際に吸気圧Pmが最小となる時刻との間にもほとんど誤差がない。このため、これら検出値から算出される降下時間Δtdwniについても実際の降下時間Δtdwniとほぼ同様な値となる。従って、降下時間Δtdwniの検出については、吸気圧センサ41からECUへの入力における分解能の影響をあまり受けずに比較的正確に検出を行うことができる。   On the other hand, the descent time Δtdwni can be calculated relatively accurately even when the resolution of the AD converter 36 is low. That is, when the resolution of the AD converter 36 is low, the input value from the intake pressure sensor 41 is the same over a certain period as shown in FIG. 6 in the vicinity of the upward peak UPi and the downward peak DNi. In this case, if the detection time in the middle of the period in which the input values are the same or in the vicinity of the center of this period is detected as the time at which the intake pressure Pm is maximum or minimum, the detected intake pressure Pm is maximum. There is almost no error between the time when the intake pressure Pm is actually maximized, and the time between the time when the detected intake pressure Pm is minimized and the time when the intake pressure Pm is actually minimized is similar. There is almost no error. For this reason, the descent time Δtdwni calculated from these detected values is almost the same as the actual descent time Δtdwni. Therefore, the detection of the descent time Δtdwni can be detected relatively accurately without being affected by the resolution of the input from the intake pressure sensor 41 to the ECU.

このように、吸気圧センサ41の分解能が低くても降下時間Δtdwniは比較的正確に検出可能であり、また、各気筒の吸気弁開弁に対応する降下時間Δtdwniは当該気筒への筒内充填空気量とほぼ比例関係にあるため、本発明によれば比較的正確に筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定することができる。   Thus, even when the resolution of the intake pressure sensor 41 is low, the descent time Δtdwni can be detected relatively accurately, and the descent time Δtdwni corresponding to the intake valve opening of each cylinder is filled in the cylinder. Since there is a substantially proportional relationship with the air amount, according to the present invention, it is possible to estimate the cylinder-to-cylinder variation of the in-cylinder charged air amount relatively accurately.

次に、筒内充填空気量の気筒間バラツキの指標となる降下時間Δtdwniの気筒間バラツキの検出結果を利用して、筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さくなるようにまたは推定した筒内充填空気量の気筒間バラツキを補償するように多気筒内燃機関を制御するための方法について説明する。   Next, using the detection result of the inter-cylinder variation of the drop time Δtdwni that is an index of the inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount, the in-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount is reduced or estimated. A method for controlling a multi-cylinder internal combustion engine to compensate for the variation in the amount of charged air between cylinders will be described.

まず、降下時間Δtdwniの気筒間バラツキの検出結果を利用して、筒内充填空気量の気筒間バラツキが小さくなるように多気筒内燃機関を制御するための方法について説明する。図7(a)は、一例として、或る多気筒内燃機関において上述したように吸気圧センサ41の出力に基づいて算出された降下時間Δtdwniを気筒毎に示したものである。降下時間Δtdwniは気筒毎に異なる値となっており、この多気筒内燃機関では降下時間Δtdwniが気筒間でばらついていることがわかる。すなわち、この多気筒内燃機関では、筒内充填空気量に気筒間でバラツキが生じていることがわかる。   First, a method for controlling a multi-cylinder internal combustion engine using the detection result of the inter-cylinder variation of the descent time Δtdwni so that the variation of the cylinder air charge amount between the cylinders is reduced will be described. FIG. 7A shows, as an example, the descent time Δtdwni calculated based on the output of the intake pressure sensor 41 for each cylinder as described above in a certain multi-cylinder internal combustion engine. The descent time Δtdwni has a different value for each cylinder, and it can be seen that in this multi-cylinder internal combustion engine, the descent time Δtdwni varies among the cylinders. That is, in this multi-cylinder internal combustion engine, it can be seen that the cylinder air charge amount varies between cylinders.

本実施形態では、気筒間でばらついている降下時間Δtdwniの最大値Δtdwnmax(図7(a)の場合には1番気筒の降下時間Δtdwn1)と降下時間Δtdwniの最小値Δtdwnmin(図7(a)の場合にはi番気筒のΔtdwni)との間の降下時間の差分ΔTmmを算出する。このようにして算出された差分ΔTmmは筒内充填空気量の最大値と最小値との差分に対応した値となっており、よって差分ΔTmmが大きいほど筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きいことを意味している。   In the present embodiment, the maximum value Δtdwnmax of the drop time Δtdwni that varies among the cylinders (the drop time Δtdwn1 of the first cylinder in the case of FIG. 7A) and the minimum value Δtdwnmin of the drop time Δtdwniin (FIG. 7A). In this case, the difference ΔTmm of the descent time from Δtdwni) of the i-th cylinder is calculated. The difference ΔTmm calculated in this way is a value corresponding to the difference between the maximum value and the minimum value of the in-cylinder charged air amount. Therefore, the larger the difference ΔTmm, the greater the variation in the in-cylinder charged air amount between the cylinders. It means that.

そこで、本実施形態では、筒内充填空気量の気筒間バラツキの指標である降下時間の差分ΔTmmに基づいて内燃機関を制御する。上述したように、デポジットの付着や公差、機差による筒内充填空気量の気筒間バラツキは作用角又はリフト量が小さい場合に顕著となる。すなわち、デポジットの付着程度や公差、機差が同じであっても、筒内充填空気量の気筒間バラツキは作用角及びリフト量が小さいときに大きくなり、排気エミッションの悪化やトルク変動が大きなものとなる。そこで、本実施形態では、降下時間の差分ΔTmmに応じて作用角の制御許可範囲、すなわち吸気弁駆動装置22によって調整することが許容される吸気弁6の作用角の範囲を変更するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, the internal combustion engine is controlled based on the drop time difference ΔTmm, which is an index of the variation between cylinders in the in-cylinder charged air amount. As described above, the inter-cylinder variation in the cylinder charge air amount due to deposit adhesion, tolerance, and machine difference becomes significant when the operating angle or the lift amount is small. That is, even if the deposit adhesion degree, tolerance, and machine difference are the same, the in-cylinder charge air amount variation between cylinders increases when the working angle and lift amount are small, resulting in large exhaust emission deterioration and torque fluctuation. It becomes. Therefore, in the present embodiment, the operating angle control permission range, that is, the operating angle range of the intake valve 6 that is allowed to be adjusted by the intake valve driving device 22 is changed according to the difference ΔTmm in the descent time. Yes.

図8は、降下時間の差分ΔTmmと作用角の制御許可範囲との関係を表した図である。図中、斜線部分が作用角の制御許可範囲を示している。例えば、図8(a)に示したように、降下時間の差分ΔTmmが比較的小さい場合、作用角が小さくても筒内充填空気量の気筒間バラツキは小さいと考えられるため、作用角が比較的小さい範囲まで作用角の制御を許可している。よって、作用角は広い範囲で変更せしめられる。一方、図8(b)に示したように、降下時間の差分ΔTmmが比較的大きい場合、作用角を小さくすると筒内充填空気量の気筒間バラツキが大きなものとなってしまうため、作用角が一定値よりも小さくなってしまうことを禁止している。よって、作用角は制限された狭い範囲内で制御されることとなる。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the descent time difference ΔTmm and the operating angle control permission range. In the figure, the hatched portion indicates the control allowable range of the operating angle. For example, as shown in FIG. 8 (a), when the difference ΔTmm in descent time is relatively small, it is considered that the variation in the in-cylinder charged air amount between the cylinders is small even if the working angle is small. The working angle can be controlled to a small range. Therefore, the operating angle can be changed in a wide range. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the difference ΔTmm in descent time is relatively large, if the working angle is reduced, the variation in the cylinder charge air amount between the cylinders becomes large. It is prohibited to become smaller than a certain value. Therefore, the operating angle is controlled within a limited narrow range.

なお、上記実施形態では、降下時間の差分ΔTmmに基づいて吸気弁6の作用角を変更しているが、降下時間の差分ΔTmmに基づいて変更される制御パラメータは吸気弁6の作用角に限られず、吸気弁6のリフト量、スロットル開度等他の制御パラメータが変更されてもよい。   In the above embodiment, the operating angle of the intake valve 6 is changed based on the difference ΔTmm in the descent time. However, the control parameter changed based on the difference ΔTmm in the descent time is limited to the operating angle of the intake valve 6. Instead, other control parameters such as the lift amount of the intake valve 6 and the throttle opening may be changed.

次に、降下時間Δtdwniの気筒間バラツキの検出結果を利用して、筒内充填空気量の気筒間バラツキを補償するように多気筒内燃機関を制御するための方法について説明する。   Next, a method for controlling the multi-cylinder internal combustion engine so as to compensate for the variation between cylinders in the in-cylinder charged air amount using the detection result of the variation between cylinders during the descent time Δtdwni will be described.

ところで、本実施形態の多気筒内燃機関では、i番気筒(i=1,2,…,8)の燃料噴射量(燃料噴射時間)TAUiは例えば次式(3)に基づいて算出される。
TAUi=TAUb・ηi・k …(3)
ここでTAUbは基本燃料噴射量、ηiはi番気筒の空気量バラツキ補正係数、kはその他の補正係数をそれぞれ表している。
By the way, in the multi-cylinder internal combustion engine of the present embodiment, the fuel injection amount (fuel injection time) TAUi of the i-th cylinder (i = 1, 2,..., 8) is calculated based on the following equation (3), for example.
TAUi = TAUb · ηi · k (3)
Here, TAUb represents a basic fuel injection amount, ηi represents an air amount variation correction coefficient of the i-th cylinder, and k represents another correction coefficient.

基本燃料噴射量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量である。この基本燃料噴射量TAUbは、機関運転状態に関するパラメータ(例えば、機関負荷及び機関回転数NE等。以下、「運転パラメータ」と称す)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か、或いは運転パラメータに基づいて数式により算出される。また、補正係数kは空燃比補正係数、加速増量補正係数等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。   The basic fuel injection amount TAUb is a fuel injection amount necessary to make the air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio. This basic fuel injection amount TAUb is obtained in advance as a function of parameters relating to the engine operation state (for example, engine load and engine speed NE, etc., hereinafter referred to as “operation parameters”), and is stored in the ROM 32 in the form of a map. Or calculated by mathematical formulas based on the operating parameters. The correction coefficient k is a collective representation of an air-fuel ratio correction coefficient, an acceleration increase correction coefficient, etc., and is set to 1.0 when there is no need for correction.

i番気筒において吸気弁閉弁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と称すると、空気量バラツキ補正係数ηiは筒内充填空気量Mciの気筒間のバラツキを補償するためのものである。i番気筒の空気量バラツキ補正係数ηiは例えば次式(4)のように表せる値であり、各気筒の筒内充填空気量のバラツキ度合いを示している。
ηi=Mci/Mcave …(4)
ここで、Mcaveは全気筒の筒内充填空気量Mciの平均値(=ΣMci/8。「8」は気筒数を表す)を表している。この平均値Mcaveは、例えば、筒内充填空気量に気筒間バラツキがないと仮定してスロットル開度、作用角や大気温等に基づいて数式やマップ等から算出される値である。
When the amount of air that is filled in the cylinder when the intake valve is closed in the i-th cylinder is referred to as the in-cylinder charged air amount Mci, the air amount variation correction coefficient ηi compensates for the variation between the cylinders in the in-cylinder charged air amount Mci. Is to do. The air amount variation correction coefficient ηi of the i-th cylinder is a value that can be expressed, for example, by the following equation (4), and indicates the degree of variation in the in-cylinder charged air amount of each cylinder.
ηi = Mci / Mcave (4)
Here, Mcave represents the average value (= ΣMci / 8, “8” represents the number of cylinders) of the in-cylinder charged air amount Mci of all the cylinders. The average value Mcave is a value calculated from a mathematical formula, a map, or the like based on the throttle opening, the operating angle, the atmospheric temperature, and the like, assuming that there is no inter-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount.

従って、空気量バラツキ補正係数ηiを算出することができれば、筒内充填空気量の気筒間バラツキを補償して、全ての気筒について混合気の空燃比を等しくすることができる。   Therefore, if the air amount variation correction coefficient ηi can be calculated, the inter-cylinder variation of the in-cylinder charged air amount can be compensated, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture can be made equal for all the cylinders.

本実施形態では、空気量バラツキ補正係数ηiを降下時間Δtdwniの気筒間バラツキから算出している。図7(b)を参照して空気量バラツキ補正係数ηiの算出方法について説明する。   In the present embodiment, the air amount variation correction coefficient ηi is calculated from the variation between cylinders of the descent time Δtdwni. A method for calculating the air amount variation correction coefficient ηi will be described with reference to FIG.

空気量バラツキ補正係数ηiの算出にあたっては、まず吸気圧センサ41の出力から算出された降下時間Δtdwniを1サイクルに亘って全気筒分を合計し、これを気筒数で除算することで降下時間の全気筒平均値Δtdwnave(図7(b)参照)を算出する。そして、各気筒毎に算出された降下時間Δtdwniから降下時間の全気筒平均値Δtdwnaveを減算して、各気筒毎に降下時間と全気筒平均値との差分ΔTaveiを算出する。このようにして算出された降下時間の全気筒平均値Δtdwnaveと各気筒の差分ΔTaveiとに基づいてi番気筒の空気量バラツキ補正係数ηiは下記式(5)により算出される。
ηi=(Δtdwnave+ΔTavei+a)/(Δtdwnave+a) …(5)
ここで、aはスロットル開度や内燃機関周辺の大気温度等のパラメータに基づいて定まる定数であり、これらパラメータに基づいたマップとしてECU31のROM34に保存されるか、またはこれらパラメータから数式によって算出される。
In calculating the air amount variation correction coefficient ηi, first, the descent time Δtdwni calculated from the output of the intake pressure sensor 41 is totaled for all the cylinders over one cycle, and this is divided by the number of cylinders. An all cylinder average value Δtdwnave (see FIG. 7B) is calculated. Then, by subtracting the all cylinder average value Δtdnave of the descent time from the descent time Δtdwni calculated for each cylinder, a difference ΔTavei between the descent time and the all cylinders average value is calculated for each cylinder. The air amount variation correction coefficient ηi of the i-th cylinder is calculated by the following formula (5) based on the average value Δtdwnave of all the cylinders for the descent time calculated in this way and the difference ΔTavei of each cylinder.
ηi = (Δtdwnave + ΔTavei + a) / (Δtdwnave + a) (5)
Here, a is a constant determined based on parameters such as the throttle opening and the ambient air temperature around the internal combustion engine, and is stored in the ROM 34 of the ECU 31 as a map based on these parameters, or calculated from these parameters using mathematical formulas. The

このようにして算出されたi番気筒の空気量バラツキ補正係数ηiを用いて、i番気筒への燃料噴射量TAUiは上記式(3)によって算出される。これにより、i番気筒への燃料噴射量TAUiは筒内充填空気量の気筒間バラツキを考慮して算出されるため、全ての気筒について筒内充填空気量に対する燃料噴射量の割合、すなわち全ての気筒について混合気の空燃比がほぼ等しいものとなり、排気エミッションの悪化を抑制することができる。   Using the air amount variation correction coefficient ηi of the i-th cylinder calculated in this way, the fuel injection amount TAUi to the i-th cylinder is calculated by the above equation (3). As a result, the fuel injection amount TAUi for the i-th cylinder is calculated in consideration of the cylinder-to-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount. Therefore, the ratio of the fuel injection amount to the in-cylinder charged air amount for all cylinders, The air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes substantially equal for the cylinders, so that deterioration of exhaust emission can be suppressed.

ただし、全ての気筒について混合気の空燃比がほぼ等しいものとなったとしても、気筒間で筒内充填空気量及び燃料噴射量が異なるため、各気筒での燃焼によって発生するトルクも気筒間で異なるものとなり、トルク変動が発生する。   However, even if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is almost the same for all the cylinders, the cylinder charge air amount and the fuel injection amount are different among the cylinders, so that the torque generated by the combustion in each cylinder also varies between the cylinders. It becomes different and torque fluctuation occurs.

そこで、本実施形態では、点火栓10による点火時期を調整することで、全ての気筒について燃焼によって発生するトルクが等しくなるようにしている。   Therefore, in this embodiment, the torque generated by combustion is made equal for all the cylinders by adjusting the ignition timing by the spark plug 10.

図9は、点火時期とトルクとの関係を示している。図9からわかるように、或る一定の点火時期よりも遅角側の領域(通常、内燃機関の運転において用いられる領域)では、点火時期の遅角に伴って燃焼によって発生するトルクが小さくなる。従って本実施形態では、筒内充填空気量及び燃料噴射量の少ない気筒では点火時期を進角させて、当該気筒における燃焼によって発生するトルクを大きくすると共に、筒内充填空気量及び燃料噴射量の多い気筒では点火時期を遅角させて、当該気筒における燃焼によって発生するトルクを小さくするようにしている。   FIG. 9 shows the relationship between ignition timing and torque. As can be seen from FIG. 9, in the region that is retarded from a certain ignition timing (usually the region that is used in the operation of the internal combustion engine), the torque generated by combustion decreases with the retard of the ignition timing. . Therefore, in the present embodiment, the ignition timing is advanced in a cylinder with a small in-cylinder charged air amount and fuel injection amount, the torque generated by the combustion in the cylinder is increased, and the in-cylinder charged air amount and fuel injection amount are increased. In many cylinders, the ignition timing is retarded to reduce the torque generated by combustion in the cylinders.

図10は、燃料噴射量及び点火時期の調整により空燃比及びトルクを調整可能であることを説明するための図であり、図中の実線は筒内充填空気量及び点火時期が同一の場合における空燃比とトルクとの関係を示している。   FIG. 10 is a diagram for explaining that the air-fuel ratio and the torque can be adjusted by adjusting the fuel injection amount and the ignition timing, and the solid line in the figure shows the case where the in-cylinder charged air amount and the ignition timing are the same. The relationship between air-fuel ratio and torque is shown.

例えば、図中の黒丸xに空燃比及びトルクを合わせたい場合について考える。一般に、筒内充填空気量が他の気筒よりも多い気筒では、燃料噴射量を補正しないと他の気筒に比べて空燃比がリーンになると共に燃焼可能な酸素が多いため、燃焼により発生するトルクも僅かに大きくなる(図中の点y)。この状態から混合気の空燃比が他の気筒の空燃比と等しくなるように燃料噴射量を調整すると、混合気の空燃比は他の気筒と等しくなっていながら燃焼により発生するトルクが他の気筒よりも大きなものとなる(図中の点y’)。そこで、当該気筒における点火時期を遅角させることによりトルクを小さくする。これにより、筒内充填空気量が他の気筒よりも多くなる気筒においても混合気の空燃比及び燃焼により発生するトルクを他の気筒と等しくすることができる。   For example, consider the case where it is desired to match the air-fuel ratio and torque to the black circle x in the figure. Generally, in a cylinder having a larger cylinder air charge than other cylinders, the air-fuel ratio becomes leaner and more combustible oxygen than other cylinders unless the fuel injection amount is corrected. Is slightly larger (point y in the figure). When the fuel injection amount is adjusted so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes equal to the air-fuel ratio of the other cylinders from this state, the torque generated by combustion is reduced while the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is equal to that of the other cylinders. (Point y ′ in the figure). Therefore, the torque is reduced by retarding the ignition timing in the cylinder. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and the torque generated by the combustion can be made equal to those of the other cylinders even in the cylinder where the amount of in-cylinder charged air is larger than that of the other cylinders.

逆に、筒内充填空気量が他の気筒よりも少ない気筒では、燃料噴射量等を補正しないと他の気筒に比べて空燃比がリッチになると共に燃焼可能な酸素が少ないため燃焼により発生するトルクが小さくなる(図中の点z)。この状態から空燃比が他の気筒の空燃比と等しくなるように燃料噴射量を調整すると、混合気の空燃比は他の気筒と等しくなっていながら燃焼により発生するトルクが他の気筒よりも小さなものとなる(図中の点z’)。そこで、当該気筒における点火時期を進角させることによりトルクを大きくする。これにより、筒内充填空気量が他の気筒よりも少なくなる気筒においても混合気の空燃比及び燃焼により発生するトルクを他の気筒と等しくすることができる。   On the other hand, in a cylinder with less cylinder air charge than other cylinders, if the fuel injection amount or the like is not corrected, the air-fuel ratio becomes richer and the combustible oxygen is less than other cylinders. Torque is reduced (point z in the figure). If the fuel injection amount is adjusted from this state so that the air-fuel ratio becomes equal to the air-fuel ratio of the other cylinders, the air-fuel ratio of the mixture is equal to that of the other cylinders, but the torque generated by combustion is smaller than that of the other cylinders. (Point z ′ in the figure). Therefore, the torque is increased by advancing the ignition timing in the cylinder. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and the torque generated by the combustion can be made equal to those of the other cylinders even in the cylinder where the amount of in-cylinder charged air is smaller than that of the other cylinders.

空気量バラツキ補正係数ηiは、別の算出方法によっても降下時間Δtdwniの気筒間バラツキから算出することができる。図7(c)を参照して、空気量バラツキ補正係数ηiの別の算出方法について説明する。   The air amount variation correction coefficient ηi can be calculated from the variation between cylinders of the descent time Δtdwni by another calculation method. With reference to FIG. 7C, another method of calculating the air amount variation correction coefficient ηi will be described.

本算出方法においては、まず降下時間に気筒間バラツキが無いと仮定した場合に降下時間以外の内燃機関の運転パラメータ(例えば、機関回転数、機関負荷等)に基づいて予想される予想降下時間Δtdwnx(図7(c)参照)を算出する。そして、各気筒毎に算出された降下時間Δtdwniから降下時間の全気筒平均値Δtdwnxを減算して、各気筒毎に降下時間と全気筒平均値との差分ΔTxiを算出する。このようにして算出された降下時間の全気筒平均値Δtdwnxと各気筒の差分ΔTxiとに基づいてi番気筒の空気量バラツキ補正係数ηiは下記式(6)により算出される。
ηi=(Δtdwnx+ΔTxi+a)/(Δtdwnx+a) …(6)
ここで、aは式5における定数aと同様な値である。
In this calculation method, first, assuming that there is no variation between cylinders in the descent time, the expected descent time Δtdwnx expected based on the operating parameters of the internal combustion engine (for example, engine speed, engine load, etc.) other than the descent time. (See FIG. 7C). Then, by subtracting the average value Δtdwnx of the descent time from the descent time Δtdwni calculated for each cylinder, a difference ΔTxi between the descent time and the average value of all cylinders is calculated for each cylinder. The air amount variation correction coefficient ηi of the i-th cylinder is calculated by the following formula (6) based on the average value Δtdwnx of all the cylinders for the descent time calculated in this way and the difference ΔTxi of each cylinder.
ηi = (Δtdwnx + ΔTxi + a) / (Δtdwnx + a) (6)
Here, a is the same value as the constant a in Equation 5.

そして、本実施形態でも、このようにして算出されたi番気筒の空気量バラツキ補正係数ηiを用いて、上記実施形態と同様にi番気筒への燃料噴射量TAUiが上記式(3)によって算出される。これにより、i番気筒への燃料噴射量TAUiは筒内充填空気量の気筒間バラツキを考慮して算出されるため、全ての気筒について筒内充填空気量に対する燃料噴射量の割合、すなわち全ての気筒について混合気の空燃比がほぼ等しいものとなる。   Also in this embodiment, using the air amount variation correction coefficient ηi of the i-th cylinder calculated in this way, the fuel injection amount TAUi to the i-th cylinder is expressed by the above equation (3) as in the above embodiment. Calculated. As a result, the fuel injection amount TAUi for the i-th cylinder is calculated in consideration of the cylinder-to-cylinder variation in the in-cylinder charged air amount. Therefore, the ratio of the fuel injection amount to the in-cylinder charged air amount for all cylinders, The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is approximately equal for the cylinder.

本発明が適用される多気筒内燃機関の全体図である。1 is an overall view of a multi-cylinder internal combustion engine to which the present invention is applied. 吸気弁の作用角及びリフト量が変更される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the working angle and lift amount of an intake valve are changed. 吸気圧Pmの検出結果を示す図である。It is a figure which shows the detection result of the intake pressure Pm. 降下時間Δtdwniを説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating fall time (DELTA) tdwni. 降下時間と各気筒への筒内充填空気量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between descent | fall time and the cylinder air charge amount to each cylinder. 吸気圧センサからECUへの入力値を示す図である。It is a figure which shows the input value to ECU from an intake pressure sensor. 吸気圧センサの出力に基づいて算出された降下時間Δtdwniを気筒毎に示した図である。It is the figure which showed fall time (DELTA) tdwni calculated based on the output of an intake pressure sensor for every cylinder. 降下時間の差分ΔTmmと作用角の制御可能範囲との関係を表した図である。It is a figure showing the relationship between the difference ΔTmm of the descent time and the controllable range of the operating angle. 点火栓の点火時期と燃焼により発生するトルクとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the ignition timing of a spark plug and the torque which generate | occur | produces by combustion. 混合気の空燃比と燃焼により発生するトルクとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the air fuel ratio of air-fuel | gaseous mixture, and the torque which generate | occur | produces by combustion.

符号の説明Explanation of symbols

1 機関本体
6 吸気弁
10 燃料噴射弁
18 スロットル弁
22 吸気弁駆動装置
31 ECU
40 エアフロメータ
41 吸気圧センサ
IM 吸気管部分
1 Engine Body 6 Intake Valve 10 Fuel Injection Valve 18 Throttle Valve 22 Intake Valve Drive Device 31 ECU
40 Air flow meter 41 Intake pressure sensor IM Intake pipe part

Claims (5)

スロットル弁下流側における吸気圧を検出する吸気圧センサと、
上記吸気圧センサの出力に基づいて、各気筒に対応する吸気弁の開弁に伴って吸気圧が降下するのにかかった降下時間を算出する降下時間算出手段と、
上記降下時間算出手段によって算出された降下時間の気筒間バラツキを求める気筒間バラツキ求得手段と、
上記気筒間バラツキ求得手段によって求められた上記降下時間の気筒間バラツキに基づいて内燃機関を制御する機関制御手段と、を具備する、多気筒内燃機関の制御装置。
An intake pressure sensor for detecting the intake pressure downstream of the throttle valve;
Based on the output of the intake pressure sensor, a descent time calculating means for calculating a descent time taken for the intake pressure to drop as the intake valve corresponding to each cylinder opens.
An inter-cylinder variation obtaining unit for obtaining an inter-cylinder variation of the descent time calculated by the descent time calculating unit;
A control device for a multi-cylinder internal combustion engine, comprising: an engine control unit that controls the internal combustion engine based on the inter-cylinder variation of the descent time obtained by the inter-cylinder variation obtaining unit.
上記機関制御手段は、上記気筒間バラツキ求得手段によって求められた上記降下時間の気筒間バラツキに基づいて筒内充填空気量の気筒間バラツキを推定し、該推定された筒内充填空気量の気筒間バラツキに基づいて内燃機関を制御する、請求項1に記載の多気筒内燃機関の制御装置。   The engine control means estimates the cylinder-to-cylinder variation of the cylinder filling air amount based on the cylinder-to-cylinder variation of the descent time obtained by the cylinder-to-cylinder variation obtaining means, and determines the estimated cylinder filling air amount. The control apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is controlled based on variation between cylinders. 上記気筒間バラツキ求得手段は、全ての気筒に対応する降下時間のうち最大値と最小値との差分を気筒間バラツキとして求める、請求項1に記載の多気筒内燃機関の制御装置。   2. The control apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1, wherein the inter-cylinder variation obtaining means obtains the difference between the maximum value and the minimum value among the descent times corresponding to all the cylinders as inter-cylinder variation. 上記気筒間バラツキ求得手段は、全ての気筒に対応する降下時間の平均値と、降下時間算出手段によって算出された各気筒に対応する降下時間との差分を気筒間バラツキとして求める、請求項1に記載の多気筒内燃機関の制御装置。   The inter-cylinder variation obtaining unit obtains, as inter-cylinder variation, a difference between an average value of descent times corresponding to all cylinders and a descent time corresponding to each cylinder calculated by the descent time calculating unit. A control device for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1. 上記気筒間バラツキ求得手段は、降下時間に気筒間バラツキが無いと仮定した場合に降下時間以外の内燃機関の運転パラメータに基づいて予想される予想降下時間と、降下時間算出手段によって算出された各気筒に対応する降下時間との差分を気筒間バラツキとして求める請求項1に記載の多気筒内燃機関の制御装置。   The inter-cylinder variation obtaining means is calculated by the expected descent time based on the operating parameters of the internal combustion engine other than the descent time and the descent time calculating means when it is assumed that there is no inter-cylinder variation in the descent time. 2. The control apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1, wherein a difference from the descent time corresponding to each cylinder is obtained as a variation between cylinders.
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