特許 6897423 エンジンの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6897423

(24)【登録日】2021年6月14日

(45)【発行日】2021年6月30日

(54)【発明の名称】エンジンの制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20210621BHJP

   F02D 41/38 20060101ALI20210621BHJP

【ＦＩ】

   F02D45/00 362

   F02D41/38

   F02D45/00 368S

【請求項の数】3

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-161228(P2017-161228)

(22)【出願日】2017年8月24日

(65)【公開番号】特開2019-39337(P2019-39337A)

(43)【公開日】2019年3月14日

【審査請求日】2019年11月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷 俊宏

【審査官】 小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−２８３８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２８４７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１２０３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５２６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０３４２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４１／００

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の気筒と、前記複数の気筒にそれぞれ燃料を供給するための複数のインジェクタと、前記複数の気筒の各々の排気ポートにそれぞれ接続される複数の枝管を１つに集約した排気通路とを搭載したエンジンの制御装置であって、
前記制御装置は、
前記排気通路内の圧力を検出するための第１検出部と、
前記圧力の検出時における前記エンジンのクランク角度を検出するための第２検出部と、
前記第１検出部および前記第２検出部による検出結果に基づいて前記複数のインジェクタを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第１検出部により検出される圧力に対応する気筒を前記クランク角度によって特定して、特定された気筒の排気行程における排気圧力の履歴を用いて補正対象気筒を特定し、
前記制御部は、前記排気圧力の平均値である第１平均値を前記複数の気筒毎に算出して、前記複数の気筒のうちの前記第１平均値が第１範囲外となる気筒を前記補正対象気筒として特定し、
前記制御部は、前記補正対象気筒の吸気行程の吸気圧力の平均値である第２平均値を算出して、前記第２平均値が第２範囲内である場合には、１サイクル中の１回の供給タイミングにおいて最も多くの燃料が供給されるメイン供給時期における燃料の供給量を補正する、エンジンの制御装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記メイン供給時期における前記供給量を補正した後の前記補正対象気筒の前記第１平均値が前記第１範囲を下回る値である場合には、前記メイン供給時期よりも前の供給タイミングであるプレ供給時期における前記供給量を補正する、請求項１に記載のエンジンの制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記複数の気筒の前記第１平均値がいずれも前記第１範囲内である場合には、前記排気圧力の履歴のうちの少なくとも一つの代表点が正常範囲外であるか否かによって燃焼異常が発生しているか否かを判定する、請求項１に記載のエンジンの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の気筒を有するエンジンの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の気筒の各々への噴射量のバラツキや吸入空気量のバラツキによって燃焼バラツキが発生し、燃費が悪化したりエミッションが悪化したりする場合がある。そのため、たとえば、複数の気筒の各々に燃焼圧（筒内圧）を検出するセンサを設け、当該センサによって検出される燃焼圧に基づいて気筒間の燃焼バラツキを把握し、噴射量や噴射時期を補正する技術が公知である。

【0003】

たとえば、特開２０１６−８５２５号公報（特許文献１）は、複数の気筒の各々の気筒内に設けられた燃焼圧センサの数値に基づいて各気筒内における熱発生重心を算出し、各気筒の熱発生重心を比較して、熱発生重心同士を近づけるための燃料噴射の補正する技術が開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−８５２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、複数の気筒の各々に燃焼圧を検出するセンサを設ける場合には、コストが増加するだけでなく、複数のセンサの個体差（出力バラツキ）の影響を考慮することが求められる。そのため、センサの個体差の影響を排除した上での燃焼バラツキの検出が複雑化し、燃焼バラツキを検出することについて一定の精度を確保することが困難になる場合がある。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コストの増加を抑制しつつ、各気筒間の燃焼バラツキを精度高く検出可能なエンジンの制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明のある局面に係るエンジンの制御装置は、複数の気筒と、複数の気筒にそれぞれ燃料を供給するための複数のインジェクタと、複数の気筒の各々の排気ポートにそれぞれ接続される複数の枝管を１つに集約した排気通路とを搭載したエンジンの制御装置である。制御装置は、排気通路内の圧力を検出するための第１検出部と、圧力の検出時におけるエンジンのクランク角度を検出するための第２検出部と、第１検出部および第２検出部による検出結果に基づいて複数のインジェクタを制御する制御部とを備える。制御部は、第１検出部により検出される圧力に対応する気筒をクランク角度によって特定して、特定された気筒の排気行程における排気圧力の履歴を用いて補正対象気筒を特定する。

【0008】

このようにすると、第１検出部により排気通路内の圧力を検出することによって複数の気筒毎の排気圧力の履歴を取得することができる。そのため、各気筒の各々に燃焼圧を検出するためのセンサを設ける必要がないため、コストの増加を抑制するとともに複数のセンサを設けることによる個体差（出力バラツキ）を考慮する必要がなくなる。これにより、たとえば、他の気筒の排気圧力の履歴と異なる履歴を有する燃焼バラツキの大きい気筒を補正対象気筒として特定することができる。

【0009】

好ましくは、制御部は、排気圧力の平均値である第１平均値を複数の気筒毎に算出して、複数の気筒のうちの第１平均値が第１範囲外となる気筒を補正対象気筒として特定する。

【0010】

このようにすると、複数の気筒後に算出される第１平均値が第１範囲外となる気筒、すなわち、燃焼バラツキの大きい気筒を補正対象気筒として特定することができる。

【0011】

さらに好ましくは、制御部は、補正対象気筒の吸気行程の吸気圧力の平均値である第２平均値を算出して、第２平均値が第２範囲内である場合には、１サイクル中の１回の供給タイミングにおいて最も多くの燃料が供給されるメイン供給時期における燃料の供給量を補正する。

【0012】

このようにすると、第２平均値が第２範囲内である場合には、補正対象気筒において吸気異常は発生しておらず、燃焼異常が発生している可能性があると推定することができる。そのため、補正対象気筒におけるメイン供給時期における燃料の供給量を補正することによって、燃焼バラツキの発生を抑制することができる。

【0013】

さらに好ましくは、制御部は、メイン供給時期における供給量を補正した後の補正対象気筒の第１平均値が第１範囲を下回る値である場合には、メイン供給時期よりも前の供給タイミングであるプレ供給時期における供給量を補正する。

【0014】

このようにすると、メイン供給時期における供給量を補正しても第１平均値が第１範囲を下回る値になる場合には、プレ供給時期における供給量のズレによって燃焼異常が発生している可能性があることを推定することができる。そのため、補正対象気筒におけるプレ供給時期における燃料の供給量を補正することによって、燃焼バラツキの発生を抑制することができる。

【0015】

さらに好ましくは、制御部は、複数の気筒の第１平均値がいずれも第１範囲内である場合には、排気圧力の履歴のうちの少なくとも一つの代表点が正常範囲外であるか否かによって燃焼異常が発生しているか否かを判定する。

【0016】

このようにすると、複数の気筒の第１平均値が第１範囲内であっても燃焼異常が発生している場合があるため、代表点が正常範囲内であるか否かを判定することによって燃焼異常が発生しているか否かを精度高く判定することができる。

【発明の効果】

【0017】

この発明によると、コストの増加を抑制しつつ、各気筒間の燃焼バラツキを精度高く検出可能なエンジンの制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施の形態におけるエンジンの概略構成を示す図である。

【図2】本実施の形態に係るエンジンの制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。

【図3】複数の気筒毎の排気圧力の取得方法を説明するための図である。

【図4】複数の気筒毎の吸気圧力の取得方法を説明するための図である。

【図5】各気筒の排気圧力の平均値と所定範囲との比較処理を説明するための図である。

【図6】排気圧力の代表点を説明するための図である。

【図7】代表点における排気圧力と所定範囲との比較処理を説明するための図である。

【図8】正常時と異常時とにおける排気圧力の変化を示す図である。

【図9】正常時と異常時とにおける気筒毎の排気圧力の平均値を示す図である。

【図10】正常時と異常時とにおける吸気圧力の変化を示す図である。

【図11】プレ噴射量の補正後の排気圧力の変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

【0020】

図１は、本実施の形態におけるエンジン１の概略構成を示す図である。本実施の形態において、エンジン１は、たとえば、コモンレール式のディーゼルエンジンを一例として説明するが、その他の形式のエンジン（たとえば、ガソリンエンジン等）であってもよい。

【0021】

エンジン１は、エンジンブロック２と、コモンレール１４と、インジェクタ１６と、第１吸気管２２と、第２吸気管２４と、インタークーラ２６と、第３吸気管２７と、吸気マニホールド２８と、過給機３０と、排気マニホールド５０と、第１排気管５２と、第２排気管５４と、制御装置２００と、吸気圧力センサ２０２と、排気圧力センサ２０４と、クランク角度センサ２０６とを備える。

【0022】

エンジンブロック２には、気筒１２が複数個形成される（図１においては３個の気筒１２が形成される例を示す）。複数の気筒１２には、複数のインジェクタ１６がそれぞれ設けられる。複数のインジェクタ１６は、複数の気筒１２にそれぞれ燃料を供給する燃料供給装置である。複数のインジェクタ１６の各々は、コモンレール１４に接続される。燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料は、サプライポンプ（図示せず）によって所定圧まで加圧されてコモンレール１４へ供給される。コモンレール１４に供給された燃料は複数のインジェクタ１６の各々から所定のタイミングで気筒１２内に噴射される。

【0023】

本実施の形態においては、エンジン１は、直列３気筒エンジンを一例として説明するが、複数の気筒を有していればよく、たとえば、２気筒エンジンであってもよいし、４気筒以上の気筒数を有するエンジンであってもよい。また、エンジン１は、直列形式のレイアウトに限定されるものではなく、その他の気筒レイアウト（たとえば、Ｖ型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。

【0024】

過給機３０は、コンプレッサ３２とタービン３６とを含む。コンプレッサ３２のハウジング内にはコンプレッサホイール（図示せず）が収納され、タービン３６のハウジング内にはタービンホイール（図示せず）が収納される。コンプレッサホイールとタービンホイールとは、連結軸（図示せず）によって連結され、一体的に回転する。そのため、コンプレッサホイールは、タービンホイールに供給される排気の排気エネルギーによって回転駆動される。

【0025】

第１吸気管２２の一方端には、図示しないエアクリーナが接続される。第１吸気管２２の他方端には、過給機３０のコンプレッサ３２の入口に接続される。コンプレッサ３２の出口には、第２吸気管２４の一方端が接続される。コンプレッサ３２は、第１吸気管２２から流入する空気を過給して第２吸気管２４に供給する。

【0026】

第２吸気管２４の他方端には、インタークーラ２６の一方端が接続される。インタークーラ２６は、第２吸気管２４を流通する空気を冷却する空冷式あるいは水冷式の熱交換器である。

【0027】

インタークーラ２６の他方端には、第３吸気管２７の一方端が接続される。第３吸気管２７の他方端には、吸気マニホールド２８が接続される。吸気マニホールド２８は、エンジンブロック２に形成される複数の気筒１２の各々の頂部に接続される吸気ポート（図示せず）に連結される。吸気マニホールド２８は、一方端が第３吸気管２７に接続される吸気通路と、吸気通路の他方端から各気筒の吸気ポートに分岐する複数の枝管とを有する。

【0028】

排気マニホールド５０は、エンジンブロック２に形成される複数の気筒１２の各々の頂部に接続される排気ポート（図示せず）に連結される。排気マニホールド５０は、各排気ポートに連結される複数の枝管と、複数の枝管を１つに集約した排気通路とを有する。排気マニホールド５０の排気通路には、第１排気管５２の一方端が接続される。第１排気管５２の他方端は、過給機３０のタービン３６の入口に接続される。そのため、各気筒の排気ポートから排出される排気は、排気マニホールド５０に集められた後、第１排気管５２を経由してタービン３６に供給される。

【0029】

タービン３６の出口には、第２排気管５４の一方端が接続される。第２排気管５４の他方端には、粒子状物質（ＰＭ（Particular Matter）を除去するフィルタやＮＯｘ触媒などの排気から特定の成分を除去するための排気処理装置（図示せず）およびマフラー等が接続される。そのため、タービン３６から排出された排気は、第２排気管５４、排気処理装置およびマフラー等を経由して車外に排出される。

【0030】

制御装置２００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。制御装置２００は、各センサ（たとえば、吸気圧力センサ２０２、排気圧力センサ２０４またはクランク角度センサ２０６）および機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１が所望の運転状態となるように各種機器（たとえば、複数のインジェクタ１６）を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

【0031】

吸気圧力センサ２０２は、第３吸気管２７に設けられ、第３吸気管２７内の圧力Ｐｉｎを検出する。吸気圧力センサ２０２は、検出した第３吸気管２７内の圧力Ｐｉｎを示す信号を制御装置２００に送信する。なお、吸気圧力センサ２０２は、たとえば、吸気マニホールド２８の吸気通路に設けられるようにしてもよい。

【0032】

排気圧力センサ２０４は、第１排気管５２に設けられ、第１排気管５２内の圧力Ｐｅｘを検出する。排気圧力センサ２０４は、検出した第１排気管５２内の圧力Ｐｅｘを示す信号を制御装置２００に送信する。なお、排気圧力センサ２０４は、たとえば、排気マニホールド５０の排気通路に設けられるようにしてもよい。

【0033】

クランク角度センサ２０６は、エンジン１のクランクシャフトの回転角度（以下、クランク角度と記載する）ＣＡを検出する。クランク角度センサ２０６は、検出したクランク角度ＣＡを示す信号を制御装置２００に送信する。本実施の形態においては、たとえば、クランク角度ＣＡは、０℃ＣＡ〜７２０℃ＣＡを１周期とする値である。

【0034】

以上のような構成を有するエンジン１においては、複数の気筒１２の各々への噴射量のバラツキや吸入空気量のバラツキによって燃焼バラツキが発生し、燃費が悪化したりエミッションが悪化したりする場合がある。そのため、複数の気筒１２の各々に燃焼圧（筒内圧）を検出するセンサを設け、当該センサによって検出される燃焼圧に基づいて気筒間の燃焼バラツキを把握し、噴射量や噴射時期を補正することができる。

【0035】

しかしながら、たとえば、複数の気筒１２の各々に燃焼圧を検出するセンサを設ける場合には、コストが増加するだけでなく、複数のセンサの個体差（出力バラツキ）の影響を考慮することが求められる。そのため、センサの個体差の影響を排除した上での燃焼バラツキの検出が複雑化し、燃焼バラツキを検出することについて一定の精度を確保することが困難になる場合がある。

【0036】

そこで、本実施の形態においては、制御装置２００が、排気圧力センサ２０４により検出される圧力に対応する気筒をクランク角度センサ２０６により検出されるクランク角度ＣＡによって特定して、特定された気筒の排気行程における排気圧力の履歴を用いて補正対象気筒を特定するものとする。

【0037】

このようにすると、排気圧力センサ２０４によって第１排気管５２内の圧力を検出することによって複数の気筒１２毎の排気圧力の履歴（たとえば、代表点における排気圧力あるいは排気行程における排気圧力の平均値）を取得することができる。そのため、各気筒１２の各々に燃焼圧等を検出するためのセンサを設ける必要がないため、コストの増加を抑制するとともに複数のセンサを設けることによる個体差を考慮する必要がなくなる。これにより、たとえば、他の気筒の排気圧力の履歴と異なる履歴を有する燃焼バラツキの大きい気筒を補正対象気筒として特定することができる。

【0038】

以下に、図２を参照して、制御装置２００で実行される制御処理について説明する。図２は、本実施の形態に係るエンジン１の制御装置２００で実行される制御処理を示すフローチャートである。制御装置２００は、たとえば、エンジン１の所定の燃焼サイクル（たとえば、４サイクル以上）毎に以下の制御処理を繰り返し実行する。

【0039】

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、制御装置２００は、１回の燃焼サイクル（以下、１サイクルと記載する）中の排気行程における排気圧力および吸気行程における吸気圧力を複数の気筒毎に取得する。制御装置２００は、たとえば、予め定められたクランク角度間隔毎の排気圧力および吸気圧力を複数の気筒毎に取得する。

【0040】

なお、制御装置２００は、たとえば、エンジン１が一定出力で作動している場合（定常運転中である場合）に排気圧力および吸気圧力の取得を実行する。制御装置２００は、たとえば、エンジン回転数の予め定められた期間における変化量がしきい値以下である場合や、エンジン１が車両に搭載されている場合には、車両の速度の予め定められた期間における変化量がしきい値以下である場合に、エンジン１が一定出力で作動していると判定する。

【0041】

制御装置２００は、たとえば、排気圧力センサ２０４により検出される圧力Ｐｅｘとクランク角度センサ２０６により検出されるクランク角度ＣＡを取得し、取得されたクランク角度ＣＡによって排気圧力センサ２０４により検出される圧力Ｐｅｘがどの気筒の排気圧力であるかを特定する。制御装置２００は、排気圧力センサ２０４により検出される圧力Ｐｅｘを特定された気筒の排気圧力として取得する。

【0042】

図３は、複数の気筒毎の排気圧力の取得方法を説明するための図である。図３の縦軸は、排気圧力を示し、図３の横軸は、クランク角度ＣＡを示す。図３に示すように、制御装置２００は、たとえば、クランク角度ＣＡが第１のクランク角度範囲内である場合には、排気圧力センサ２０４により検出される圧力Ｐｅｘを第１気筒（＃１）の排気圧力として取得する。なお、第１のクランク角度範囲は、第１気筒の排気行程に対応するクランク角度範囲であって、図３においては、クランク角度ＣＡ（０）〜ＣＡ（１）の範囲で示される。

【0043】

同様に、制御装置２００は、たとえば、クランク角度ＣＡが第２のクランク角度範囲内である場合には、排気圧力センサ２０４により検出される圧力Ｐｅｘを第２気筒（＃２）の排気圧力として取得する。なお、第２のクランク角度範囲は、第２気筒の排気行程に対応するクランク角度範囲であって、図３においては、クランク角度ＣＡ（１）〜ＣＡ（２）の範囲で示される。

【0044】

同様に、制御装置２００は、たとえば、クランク角度ＣＡが第３のクランク角度範囲内である場合には、排気圧力センサ２０４により検出される圧力Ｐｅｘを第３気筒（＃３）の排気圧力として取得する。なお、第３のクランク角度範囲は、第３気筒の排気行程に対応するクランク角度範囲であって、図３においては、クランク角度ＣＡ（２）〜ＣＡ（０）の範囲で示される。

【0045】

さらに、制御装置２００は、たとえば、吸気圧力センサ２０２により検出される圧力Ｐｉｎとクランク角度センサ２０６により検出されるクランク角度ＣＡを取得し、取得されたクランク角度ＣＡによって吸気圧力センサ２０２により検出される圧力Ｐｉｎがどの気筒の吸気圧力であるかを特定する。制御装置２００は、吸気圧力センサ２０２により検出される圧力Ｐｉｎを特定された気筒の吸気圧力として取得する。

【0046】

図４は、複数の気筒毎の吸気圧力の取得方法を説明するための図である。図４の縦軸は、吸気圧力を示し、図４の横軸は、クランク角度ＣＡを示す。図４に示すように、制御装置２００は、たとえば、クランク角度ＣＡが第４のクランク角度範囲である場合には、吸気圧力センサ２０２により検出される圧力Ｐｉｎを第１気筒（＃１）の吸気圧力として取得する。なお、第４のクランク角度範囲は、第１気筒の吸気行程に対応するクランク角度範囲であって、図４においてはクランク角度ＣＡ（４）〜ＣＡ（５）の範囲で示される。

【0047】

同様に、制御装置２００は、たとえば、クランク角度ＣＡが第５のクランク角度範囲内である場合には、吸気圧力センサ２０２により検出される圧力Ｐｉｎを第２気筒（＃２）の吸気圧力として取得する。なお、第５のクランク角度範囲は、第２気筒の吸気行程に対応するクランク角度範囲であって、図４においてはクランク角度ＣＡ（５）〜ＣＡ（３）の範囲で示される。

【0048】

同様に、制御装置２００は、たとえば、クランク角度ＣＡが第６のクランク角度範囲内である場合には、吸気圧力センサ２０２により検出される圧力Ｐｉｎを第３気筒（＃３）の吸気圧力として取得する。なお、第６のクランク角度範囲は、第３気筒の吸気行程に対応するクランク角度判定であって、図４においては、クランク角度ＣＡ（３）〜ＣＡ（４）の範囲で示される。

【0049】

図２に戻って、Ｓ１０１にて、制御装置２００は、気筒毎の排気圧力の平均値（第１平均値）および吸気圧力の平均値（第２平均値）を算出する。

【0050】

制御装置２００は、たとえば、第１のクランク角度範囲内において取得した排気圧力の総和を第１のクランク角度範囲内における取得数で除算することによって第１気筒の排気圧力の平均値を算出する。同様に、制御装置２００は、たとえば、第２のクランク角度範囲内において取得した排気圧力の総和を第２のクランク角度範囲内における取得数で除算することによって第２気筒の排気圧力の平均値を算出する。同様に、制御装置２００は、たとえば、第３のクランク角度範囲内において取得した排気圧力の総和を第３のクランク角度範囲内における取得数で除算することによって第３気筒の排気圧力の平均値を算出する。

【0051】

さらに、制御装置２００は、たとえば、第４のクランク角度範囲内において取得した吸気圧力の総和を第４のクランク角度範囲内における取得数で除算することによって第１気筒の吸気圧力の平均値を算出する。同様に、制御装置２００は、たとえば、第５のクランク角度範囲内において取得した吸気圧力の総和を第５のクランク角度範囲内における取得数で除算することによって第２気筒の吸気圧力の平均値を算出する。同様に、制御装置２００は、たとえば、第６のクランク角度範囲内において取得した吸気圧力の総和を第６のクランク角度範囲内における取得数で除算することによって第３気筒の吸気圧力の平均値を算出する。

【0052】

Ｓ１０２にて、制御装置２００は、第１気筒から第３気筒の排気圧力の平均値のうち平均値が排気圧力の所定範囲外となる気筒があるか否かを判定する。排気圧力の所定範囲とは、たとえば、下限値ｔｈ（１）〜上限値ｔｈ（２）までの範囲である。

【0053】

図５は、各気筒の排気圧力の平均値と所定範囲との比較処理を説明するための図である。図５の縦軸は、排気圧力の平均値を示す。図５には、第１気筒〜第３気筒の各々の排気圧力の平均値が示される。

【0054】

制御装置２００は、図５に示すように、たとえば、第１気筒〜第３気筒の排気圧力の平均値毎に平均値が下限値ｔｈ（１）〜上限値ｔｈ（２）までの範囲内であるか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、第１気筒〜第３気筒の排気圧力の平均値のうちのいずれかの平均値が下限値ｔｈ（１）よりも小さい場合、あるいは、上限値ｔｈ（２）よりも大きい場合に、第１気筒から第３気筒のうち排気圧力の平均値が所定範囲外となる気筒があると判定する。排気圧力の平均値が所定範囲外となる気筒があると判定される場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。

【0055】

図２に戻って、Ｓ１０４にて、制御装置２００は、補正対象気筒を特定する。制御装置２００は、たとえば、第１気筒〜第３気筒のうち、排気圧力の平均値が所定範囲外となる気筒を補正対象気筒として特定する。

【0056】

Ｓ１０６にて、制御装置２００は、補正対象気筒の吸気圧力の平均値が吸気圧力の所定範囲内であるか否かを判定する。この処理は、補正対象気筒の排気圧力の異常が吸気異常によるものであるか、燃焼異常によるものであるかを切り分けるために行なわれる。吸気圧力の所定範囲とは、たとえば、下限値ｔｈ（３）〜上限値ｔｈ（４）までの範囲である。補正対象気筒の吸気圧力の平均値が吸気圧力の所定範囲内であると判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、吸気異常ではないため、処理はＳ１０８に移される。

【0057】

Ｓ１０８にて、制御装置２００は、補正対象気筒に燃料を供給するインジェクタ１６のメイン噴射量を補正する。この処理は、メイン噴射量を補正することにより燃焼バラツキを是正するために行なわれる。メイン噴射量とは、１サイクルにおいてインジェクタ１６から噴射される複数の噴射時期のうちの１回の噴射量が最も多い噴射時期（メイン供給時期）における噴射量を示す。

【0058】

制御装置２００は、補正対象気筒の排気圧力の平均値が所定範囲（上限値ｔｈ（２））よりも大きい場合には、次回の燃焼サイクル以降の排気行程における排気圧力の平均値が所定範囲内になるようにメイン噴射量を減量補正する。制御装置２００は、たとえば、メイン噴射量の前回値から減量分を減算することによってメイン噴射量を減量補正する。なお、減量分は、予め定められた量であってもよいし、あるいは、排気圧力の平均値と上限値ｔｈ（２）との差分に応じて定められる量であってもよく、実験等により適合される。

【0059】

また、制御装置２００は、補正対象気筒の排気圧力の平均値が所定範囲（下限値ｔｈ（１））よりも小さい場合には、次回の燃焼サイクル以降の排気行程における排気圧力の平均値が所定範囲内になるようにメイン噴射量を増量補正する。制御装置２００は、たとえば、メイン噴射量の前回値からの増量分を加算することによってメイン噴射量を増量補正する。なお、増量分は、予め定められた量であってもよいし、あるいは、排気圧力の平均値と下限値ｔｈ（１）との差分に応じて定められる量であってもよく、実験等により適合される。なお、制御装置２００は、たとえば、フィードバック制御により排気圧力の平均値が所定範囲内に収まるようにメイン噴射量の補正量を設定するようにしてもよい。

【0060】

Ｓ１０９にて、制御装置２００は、補正後の１サイクル中の補正対象気筒の排気行程における排気圧力の平均値を算出する。排気圧力の平均値の算出方法については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。なお、制御装置２００は、たとえば、補正時点から予め定められた燃焼サイクルが繰り返された後に排気圧力の平均値を算出してもよいし、補正直後の燃焼サイクル中の排気圧力の平均値を算出してもよい。

【0061】

Ｓ１１０にて、制御装置２００は、Ｓ１０９にて算出された補正対象気筒の排気圧力の平均値が排気圧力の所定範囲の下限値ｔｈ（１）よりも小さいか否かを判定する。補正対象気筒の排気圧力の平均値が下限値ｔｈ（１）よりも小さいと判定される場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。

【0062】

Ｓ１１２にて、制御装置２００は、補正対象気筒に燃料を供給するインジェクタ１６のプレ噴射量を補正する。プレ噴射量とは、１サイクルにおいてインジェクタ１６から噴射される複数の噴射時期のうちのメイン供給時期よりも前のプレ供給時期における噴射量を示す。プレ噴射量は、メイン噴射よりも噴射量の少ない微小噴射時の噴射量を示す。この処理は、メイン噴射量を補正しても排気圧力の平均値が所定範囲を下回る場合には、プレ噴射量が不足していることが考えられるため、プレ噴射量を増量補正することにより排気圧力の平均値を上昇させることを目的としている。

【0063】

制御装置２００は、たとえば、次回の燃焼サイクル以降の排気行程における排気圧力の平均値が所定範囲内になるようにプレ噴射量を増量補正する。なお、増量補正の方法については、メイン噴射量の増量補正の方法と同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0064】

Ｓ１１３にて、制御装置２００は、補正後の１サイクル中の補正対象気筒の排気行程における排気圧力の平均値を算出する。Ｓ１１３の処理は、Ｓ１０９の処理と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0065】

Ｓ１１４にて、制御装置２００は、Ｓ１１３にて算出された補正対象気筒の排気圧力の平均値が排気圧力の所定範囲内であるか否かを判定する。排気圧力の所定範囲は、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。制御装置２００は、補正対象気筒の排気圧力の平均値が下限値ｔｈ（１）以上であって、かつ、上限値ｔｈ（２）以下である場合に、補正対象気筒の排気圧力の平均値が所定範囲内であると判定する。補正対象気筒の排気圧力の平均値が所定範囲内であると判定される場合（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、吸気異常も燃焼異常も発生していないため、この処理は終了される。

【0066】

なお、補正対象気筒の吸気圧力の平均値が吸気圧力の所定範囲内でないと判定される場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。Ｓ１１６にて、制御装置２００は、吸気異常が発生していると判定する。

【0067】

また、補正対象気筒の排気圧力の平均値が下限値ｔｈ（１）以上であると判定される場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１７に移される。Ｓ１１７にて、制御装置２００は、Ｓ１０９にて算出された補正対象気筒の排気圧力の平均値が排気圧力の所定範囲の上限値ｔｈ（２）よりも大きいか否かを判定する。補正対象気筒の排気圧力の平均値が上限値ｔｈ（２）よりも大きいと判定される場合（Ｓ１１７にてＹＥＳ）、処理はＳ１１８に移される。一方、補正対象気筒の排気圧力の平均値が上限値ｔｈ（２）以下であると判定される場合（Ｓ１１７にてＮＯ）、メイン噴射の補正によって排気圧力の平均値が所定範囲内に収まり、吸気異常も燃焼異常も発生していないため、この処理は終了される。Ｓ１１８にて、制御装置２００は、燃焼異常が発生していると判定する。

【0068】

さらに、Ｓ１１４にて、補正対象気筒の排気圧力が所定範囲内でないと判定される場合（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１１８に移される。メイン噴射量によってもプレ噴射量によっても排気圧力の平均値が所定範囲内に収まらなかったことから、筒内圧縮ガスの漏れや筒内に進入したエンジンオイルの燃焼により燃焼バラツキが発生している可能性があるため、燃焼異常と判定される。

【0069】

Ｓ１０２にて、排気圧力の平均値が所定範囲外となる気筒がないと判定される場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１２２に移される。Ｓ１２２にて、制御装置２００は、代表点の排気圧力のいずれかが所定範囲外であるか否かを判定する。この処理は、排気圧力の平均値が所定範囲内であっても、燃焼が変化し脈動波形が部分的に変化している可能性があるため、そのような部分的な変化を検出するために行なわれる。

【0070】

排気圧力の波形において設定される代表点は、たとえば、ピーク値や極値となる位置である。本実施の形態においては、たとえば、排気圧力の波形において設定される代表点として、ピーク値となる位置を設定する場合を一例として説明する。図６は、排気圧力の代表点を説明するための図である。図６の縦軸は、排気圧力を示し、図６の横軸は、クランク角度を示す。

【0071】

制御装置２００は、第１のクランク角度範囲内においてピーク値（最大値）となる位置を第１気筒の代表点（図６の点＃１−１参照）として抽出する。制御装置２００は、第２のクランク角度範囲内においてピーク値となる位置を第２気筒の代表点（図６の点＃２−１参照）として抽出する。制御装置２００は、第３のクランク角度範囲内においてピーク値となる位置を第３気筒の代表点（図６の点＃３−１参照）として抽出する。

【0072】

なお、代表点としては、点＃１−１，点＃２−１および点＃３−１に示されるようにピーク値となる位置に限定されるものではなく、点＃１−２あるいは点＃１−３に示されるような極値となる位置を代表点として抽出してもよい。

【0073】

図７は、代表点における排気圧力と所定範囲との比較処理を説明するための図である。図７の縦軸は、排気圧力を示す。図７には、気筒毎の代表点の排気圧力が示される。制御装置２００は、抽出された気筒毎の代表点の排気圧力が下限値ｔｈ（３）と下限値ｔｈ（４）との間の所定範囲内であるか否かを判定する。下限値ｔｈ（３）と下限値ｔｈ（４）とは、予め定められた値であってもよいし、エンジン１の運転状態に応じて設定される値であってもよい。

【0074】

制御装置２００は、図７に示すようにいずれの気筒の代表点の排気圧力も所定範囲内である場合には、代表点の排気圧力のいずれかが所定範囲外でないと判定し（Ｓ１２２にてＮＯ）、少なくともいずれかの気筒の代表点の排気圧力が所定範囲を超えていたり、あるいは、下回っていたりしていると、代表点の排気圧力のいずれかが所定範囲外であると判定する（Ｓ１２２にてＹＥＳ）。代表点の排気圧力のいずれかが所定範囲外であると判定される場合（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、処理はＳ１２４に移される。

【0075】

図２に戻って、Ｓ１２４にて、制御装置２００は、所定範囲外となる代表点に対応する気筒を異常が発生している異常気筒として特定する。Ｓ１２６にて、制御装置２００は、異常気筒において燃焼異常が発生していると判定する。Ｓ１２８にて、制御装置２００は、異常が発生している旨をユーザに通知する。制御装置２００は、たとえば、警告灯を点灯させたり、文字情報を表示装置に表示したり、警告音あるいは警告音声を発生させることにより異常が発生している旨をユーザに通知する。なお、制御装置２００は、たとえば、Ｓ１１６にて吸気異常が発生していると判定される場合には、吸気異常が発生している旨をユーザに通知する。同様に、制御装置２００は、Ｓ１１８あるいはＳ１２６にて燃焼異常が発生していると判定される場合には、燃焼異常が発生している旨をユーザに通知する。

【0076】

以上のような構造およびフローチャートに基づく制御装置２００の動作について図８〜図１１を参照しつつ説明する。

【0077】

たとえば、エンジン１が一定出力で作動している場合を想定する。エンジン１が作動中の場合において、排気圧力と吸気圧力とが取得され（Ｓ１００）、気筒毎の排気圧力の平均値と吸気圧力の平均値とが算出される（Ｓ１０１）。

【0078】

図８は、正常時と異常時とにおける排気圧力の変化を示す図である。図８の縦軸は、排気圧力を示し、図８の横軸は、クランク角度を示す。図８の実線に示すように、正常時においては、第１のクランク角度範囲、第２のクランク角度範囲および第３のクランク角度範囲の各々における排気圧力の波形は、類似した波形となる。一方、図８の破線に示すように、異常時においては、第２のクランク角度範囲における排気圧力の波形は、他のクランク角度範囲における排気圧力の波形よりも上側にオフセットした形状となる場合がある。

【0079】

その結果、第２気筒の排気圧力の平均値は、他の気筒の排気圧力の平均値よりも高い値になる。図９は、正常時と異常時とにおける気筒毎の排気圧力の平均値を示す図である。図９の縦軸は、排気圧力を示す。図９には、正常時における気筒毎の排気圧力の平均値（ハッチングなし）と異常時における気筒毎の排気圧力の平均値（ハッチングあり）とが示される。

【0080】

図９の異常時における第２気筒の排気圧力の平均値に示すように、第２気筒の排気圧力の平均値が上限値ｔｈ（２）を超える場合には、排気圧力の平均値が所定範囲外となる気筒があると判定され（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、第２気筒が補正対象気筒として特定される（Ｓ１０４）。

【0081】

そして、補正対象気筒の吸気圧力の平均値が所定範囲内であるか否かが判定される（Ｓ１０６）。図１０は、正常時と異常時とにおける吸気圧力の変化を示す図である。図１０の縦軸は、吸気圧力を示し、図１０の横軸は、クランク角度を示す。図１０の実線に示すように、正常時においては、第４のクランク角度範囲、第５のクランク角度範囲および第６のクランク角度範囲の各々における吸気圧力の波形は、類似した波形となる。一方、図１０の破線に示すように、異常時においては、補正対象気筒において、吸気ポートの詰まり等により吸気量が過少になるなどして正常時よりも吸気圧力が高い状態を維持する場合がある。

【0082】

その結果、補正対象気筒の吸気圧力の平均値が所定範囲外であると判定される場合には（Ｓ１０６にてＮＯ）、吸気異常が発生していると判定される（Ｓ１１６）。そのため、吸気異常が発生している旨がユーザに通知されることになる（Ｓ１２８）。

【0083】

一方、補正対象気筒に吸気異常が発生していない場合には、補正対象気筒の吸気圧力の平均値が所定範囲内となり（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、メイン噴射量の補正が行なわれる（Ｓ１０８）。

【0084】

メイン噴射量の補正後に、１サイクルにおける第２気筒の排気圧力の平均値が算出され（Ｓ１０９）、たとえば、メイン噴射量が減量補正されたにもかかわらず、算出された排気圧力の平均値が依然として上限値ｔｈ（２）よりも高い場合には（Ｓ１１０にてＮＯ，Ｓ１１７にてＹＥＳ）、燃焼異常が発生していると判定され（Ｓ１１８）、燃焼異常が発生している旨がユーザに通知されることになる（Ｓ１２８）。

【0085】

一方、たとえば、補正対象気筒の排気圧力の平均値が下限値ｔｈ（１）よりも低いことによって、メイン噴射量が増量補正されたにもかかわらず、算出された排気圧力の平均値が依然として下限値ｔｈ（１）よりも低い場合には（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、プレ噴射量の補正が行なわれる（Ｓ１１２）。たとえば、補正対象気筒の排気圧力の平均値が下限値ｔｈ（１）よりも低い場合には、プレ噴射量の増量補正が行なわれる。

【0086】

プレ噴射量の補正後に、１サイクルにおける第２気筒の排気圧力の平均値が算出され（Ｓ１１３）、算出された排気圧力の平均値が所定範囲内であるか否かが判定される（Ｓ１１４）。

【0087】

図１１は、プレ噴射量の補正後の排気圧力の変化を示す図である。図１１の縦軸は、排気圧力を示す。図１１の横軸は、クランク角度を示す。図１１の実線は、正常時の排気圧力の変化を示す。図１１の破線は、プレ噴射量の補正後の排気圧力の変化を示す。図１１の破線に示すように、プレ噴射量の補正により第２気筒の燃焼バラツキが解消することによって排気圧力の波形が図１１の実線に示される排気圧力の波形に類似した形状になると、排気圧力の平均値は所定範囲内であると判定される（Ｓ１１４にてＹＥＳ）。

【0088】

一方、算出された排気圧力の平均値がプレ噴射量の補正後も下限値ｔｈ（１）よりも下回る状態である場合には（Ｓ１１４にてＮＯ）、燃焼異常が発生していると判定され（Ｓ１１８）、ユーザにその旨が通知されることになる（Ｓ１２８）。

【0089】

なお、エンジン１が一定出力で作動している場合に気筒毎に算出された排気圧力の平均値がいずれも所定範囲内であると判定される場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、代表点＃１−１，点＃２−１および点＃３−１のうちのいずれかの排気圧力が所定範囲外であるか否かが判定される（Ｓ１２２）。

【0090】

いずれかの排気圧力が所定範囲外であると判定される場合（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、異常気筒が特定され（Ｓ１２４）、異常気筒において燃焼異常が発生していると判定されるとともに（Ｓ１２６）、その旨がユーザに通知されることになる（Ｓ１２８）。

【0091】

一方、いずれの代表点の排気圧力も所定範囲内であると判定される場合（Ｓ１２２にてＮＯ）、各気筒の排気圧力が正常であり、処理が終了される。

【0092】

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンの制御装置によると、排気圧力センサ２０４により第１排気管５２内の圧力を検出することによって複数の気筒１２毎の排気圧力の履歴として排気圧力の平均値を算出することができる。そのため、各気筒の各々に燃焼圧を検出するセンサを設ける必要がないため、コストの増加を抑制するとともに複数のセンサを設けることによる個体差（出力バラツキ）を考慮する必要がなくなる。これにより、第１平均値が所定範囲外の値となる気筒を補正対象気筒として特定することによって燃焼バラツキの大きい気筒を特定することができる。したがって、コストの増加を抑制しつつ、各気筒間の燃焼バラツキを精度高く検出可能なエンジンの制御装置を提供することができる。

【0093】

さらに、補正対象気筒の吸気圧力の平均値が所定範囲内である場合には、補正対象気筒において吸気異常は発生しておらず、燃焼異常が発生している可能性があると推定することができる。そのため、このような場合には、補正対象気筒におけるメイン噴射量やプレ噴射量を補正することによって、燃焼バラツキの発生を抑制することができる。

【0094】

さらに、メイン噴射量を補正しても排気圧力の平均値が所定範囲を下回る場合には、プレ噴射量のズレによって燃焼異常が発生している可能性があることを推定することができる。そのため、補正対象気筒におけるプレ噴射量を補正することによって、燃焼異常の発生を抑制することができる。

【0095】

さらに、各気筒の排気圧力の平均値が所定範囲内であっても、燃焼が変化し部分的に脈動波形が変化している可能性があるため、排気圧力の代表点が所定範囲であるか否かを判定することによって燃焼バラツキが発生しているか否かを精度高く判定することができる。

【0096】

以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態においては、排気圧力センサ２０４は、第１排気管５２に設けられるものとして説明したが、たとえば、排気マニホールド５０の排気通路に設けられるようにしてもよい。また、排気圧力センサ２０４は、好ましくは、各気筒から同程度の距離を有する位置に設けられることが望ましい。排気圧力センサ２０４は、各気筒から、少なくとも排気圧力の脈動が検出可能な距離を有する位置に設けられることが望ましい。

【0097】

さらに上述の実施の形態においては、１サイクルの排気行程における排気圧力と、１サイクルの吸気行程における吸気圧力とを取得し、平均値を算出するものとして説明したが、所定サイクルの排気圧力と吸気圧力とを取得し、それらの平均値を算出するようにしてもよい。

【0098】

さらに上述の実施の形態においては、メイン噴射量の補正後に排気圧力が所定範囲を下回る場合にプレ噴射量の補正を行なうものとして説明したが、プレ噴射量の補正を行なう前に補正対象気筒のメイン噴射量の補正量を補正前の値に戻した上でプレ噴射量の補正を行なうようにしてもよい。

【0099】

さらに上述の実施の形態においては、各気筒の排気圧力の平均値が所定範囲内である場合に各気筒の代表点の排気圧力が所定範囲内であるか否かを判定するものとして説明したが、たとえば、各気筒の代表点の排気圧力が所定範囲内である場合に、各気筒の排気圧力の平均値が所定範囲内であるか否かを判定してもよい。

【0100】

さらに上述の実施の形態においては、各気筒の排気圧力の平均値と吸気圧力の平均値とを並行して算出するものとして説明したが、たとえば、排気圧力の平均値に基づいて補正対象気筒が特定された後に吸気圧力の平均値を算出してもよい。

【0101】

さらに上述の実施の形態においては、排気圧力の所定範囲および吸気圧力の所定範囲は、いずれも予め定められた範囲であるものとして説明したが、たとえば、エンジン１の回転数や負荷に基づいて設定されるものであってもよいし、あるいは、吸気圧力センサ２０２や排気圧力センサ２０４と各気筒との距離応じて気筒毎に設定されてもよい。

【0102】

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0103】

１ エンジン、２ エンジンブロック、１２ 気筒、１４ コモンレール、１６ インジェクタ、２２，２４，２７ 吸気管、２６ インタークーラ、２８ 吸気マニホールド、３０ 過給機、３２ コンプレッサ、３６ タービン、５０ 排気マニホールド、５２，５４ 排気管、２００ 制御装置、２０２ 吸気圧力センサ、２０４ 排気圧力センサ、２０６ クランク角度センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】