特開 2024-75344 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024075344

(43)【公開日】2024-06-03

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20240527BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20240527BHJP

   F02P 5/152 20060101ALI20240527BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 368A

F02D43/00 301B

F02D43/00 301H

F02P5/152

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022186727

(22)【出願日】2022-11-22

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(72)【発明者】

【氏名】外山 裕一

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 建仁

【テーマコード（参考）】

3G022

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G022DA01

3G022DA02

3G022EA02

3G022GA01

3G022GA06

3G022GA07

3G022GA08

3G022GA09

3G022GA13

3G022GA18

3G384AA01

3G384BA09

3G384BA13

3G384BA18

3G384BA24

3G384DA15

3G384EB03

3G384EB04

3G384EB05

3G384EB07

3G384ED06

3G384ED07

3G384FA01Z

3G384FA05Z

3G384FA06Z

3G384FA08Z

3G384FA28Z

3G384FA33Z

3G384FA37Z

3G384FA58Z

3G384FA61Z

(57)【要約】

【課題】各気筒間で発生するトルクの段差を抑制しつつ空燃比をリーン化することができる、内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンコントロールモジュールは、各気筒のノッキングの有無を検出して点火時期を変更するノッキング制御を実行するとともに、ノッキング制御の結果に基づいて燃料増量率を変更する空燃比制御を実行する。このとき、エンジンコントロールモジュールは、各気筒における空燃比の差が所定値より大きければ、制御対象である気筒の空燃比が所定値までシフトするように燃料増量率を制限する。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各気筒のノッキングの有無を検出して点火時期を変更するノッキング制御を実行するとともに、前記ノッキング制御の結果に基づいて燃料増量率を変更する空燃比制御を実行する内燃機関の制御装置であって、
前記各気筒における空燃比の差が所定値より大きければ、制御対象である気筒の空燃比が前記所定値までシフトするように前記燃料増量率を制限する、
内燃機関の制御装置。

【請求項2】

前記内燃機関がＮ気筒である場合、前記ノッキング制御及び前記空燃比制御が実行された従前のＮ－１気筒の空燃比のうち最大のものを基準値として選定し、前記制御対象である気筒の空燃比から前記基準値を減算した値の絶対値が前記所定値より大きければ、当該空燃比が前記所定値までシフトするように前記燃料増量率を制限する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項3】

前記燃料増量率を制限したにもかかわらず、前記制御対象である気筒の空燃比から前記基準値を減算した値の絶対値が前記所定値より大きければ、前記点火時期の進角を更に制限する、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項4】

前記制御対象である気筒の空燃比から前記ノッキング制御及び前記空燃比制御が実行された直前の気筒の空燃比を減算した値の絶対値が前記所定値より大きければ、当該空燃比が前記所定値までシフトするように前記燃料増量率を制限する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項5】

前記燃料増量率を制限したにもかかわらず、前記制御対象である気筒の空燃比から前記ノッキング制御及び前記空燃比制御が実行された直前の気筒の空燃比を減算した値の絶対値が前記所定値より大きければ、前記点火時期の進角を更に制限する、
請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項6】

前記燃料増量率の制限は、前記ノッキング制御の結果に基づいて点火時期を遅角し、かつ前記空燃比制御の結果に基づいて燃料増量率を増加させたときに実行される、
請求項１～請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ノッキング制御及び空燃比制御を行う内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の制御装置では、特開昭６４－６３６３８号公報（特許文献１）に記載されるように、ノッキングが発生すると点火時期を遅角させるノッキング制御を行いつつ、ノッキング制御の結果に基づいて空燃比をリーン化して燃費を向上させる空燃比制御が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６４－６３６３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、気筒ごとに点火時期及び空燃比を独立して変化させていたため、例えば、各気筒における空燃比のバラツキが大きくなり、各気筒間で発生するトルクに大きな段差が発生してしまうおそれがあった。そして、各気筒間で発生するトルクに大きな段差が発生すると、例えば、エンジンの回転が脈動して、エンジンのサージ（振動）が大きくなってしまうおそれがあった。

【0005】

そこで、本発明は、各気筒間で発生するトルクの段差を抑制しつつ空燃比をリーン化することができる、内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

内燃機関の制御装置は、各気筒のノッキングの有無を検出して点火時期を変更するノッキング制御を実行するとともに、ノッキング制御の結果に基づいて燃料増量率を変更する空燃比制御を実行する。このとき、内燃機関の制御装置は、各気筒における空燃比の差が所定値より大きければ、制御対象である気筒の空燃比が所定値までシフトするように燃料増量率を制限する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、内燃機関の制御装置において、各気筒間で発生するトルクの段差を抑制しつつ空燃比をリーン化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】４サイクルエンジンの制御システムの一例を示す概略図である。

【図2】クランクシグナルプレートの一例を示す平面図である。

【図3】カムシグナルプレートの一例を示す平面図である。

【図4】燃料噴射量設定処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】燃料噴射実行処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】点火時期設定処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】燃料点火実行処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】燃料増量率設定処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】燃料増量率を制限するサブルーチンの第１実施形態を示すフローチャートである。

【図10】第１の実施形態のサブルーチンを含む燃料増量率設定処理の作用の説明図である。

【図11】燃料増量率を制限するサブルーチンの第２実施形態を示すフローチャートである。

【図12】第２の実施形態のサブルーチンを含む燃料増量率設定処理の作用の説明図である。

【図13】燃料増量率を制限するサブルーチンの第３実施形態を示すフローチャートである。

【図14】第３の実施形態のサブルーチンを含む燃料増量率設定処理の作用の説明図である。

【図15】燃料増量率を制限するサブルーチンの第４実施形態を示すフローチャートである。

【図16】第４の実施形態のサブルーチンを含む燃料増量率設定処理の作用の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、自動車などの車両に搭載された、４サイクルエンジンの制御システムの一例を示している。

【0010】

エンジン（内燃機関）１００は、シリンダブロック１１０と、ピストン１２０と、クランクシャフト１３０と、コネクティングロッド１４０と、シリンダヘッド１５０と、を有している。シリンダブロック１１０には、ピストン１２０が往復動可能に嵌合されるシリンダボア１１０Ａが形成されている。シリンダブロック１１０の下部には、図示しないベアリングを介して、シリンダブロック１１０に対して相対回転可能にクランクシャフト１３０が配置されている。そして、ピストン１２０は、コネクティングロッド１４０を介して、クランクシャフト１３０に連結されている。

【0011】

シリンダヘッド１５０には、吸気を導入する吸気ポート１５０Ａと、排気を導出する排気ポート１５０Ｂと、が夫々形成されている。そして、シリンダヘッド１５０がシリンダブロック１１０の上面に締結されることで、シリンダブロック１１０のシリンダボア１１０Ａ、ピストン１２０の冠面、及びシリンダヘッド１５０の下面によって区画される領域が燃焼室１６０として機能する。燃焼室１６０を臨む吸気ポート１５０Ａの開口端には、吸気カムシャフト１７０によって開閉駆動される吸気バルブ１８０が配置されている。また、燃焼室１６０を臨む排気ポート１５０Ｂの開口端には、排気カムシャフト１９０によって開閉駆動される排気バルブ２００が配置されている。

【0012】

燃焼室１６０を臨むシリンダヘッド１５０の所定箇所には、燃焼室１６０に燃料を直接噴射する電磁式の燃料噴射弁２１０と、燃料と吸気との混合気を点火する点火プラグ２２０と、が夫々取り付けられている。なお、燃料噴射弁２１０は、燃焼室１６０に燃料を直接噴射する構成に限らず、吸気ポート１５０Ａに向けて燃料を噴射する構成、又はこれらの両方を有する構成であってもよい。

【0013】

クランクシャフト１３０の端部には、クランクシグナルプレート２３０が取り付けられている。クランクシグナルプレート２３０は、図２に示すように、円板形状のプレート部２３０Ａと、プレート部２３０Ａの外周端から半径外方に向かって任意の所定角度ごとに延びる複数の歯部２３０Ｂと、が一体化された被検知部材である。また、クランクシグナルプレート２３０には、歯部２３０Ｂの一部が欠損されることで、クランク角度３６０°における角度の基準を規定する歯欠け部２３０Ｃが形成されている。ここで、図２に示すクランクシグナルプレート２３０の一例では、２つの歯部２３０Ｂを欠損させて歯欠け部２３０Ｃが形成されているが、任意数の歯部２３０Ｂを欠損させて歯欠け部２３０Ｃを形成するようにしてもよい。

【0014】

シリンダブロック１１０の下部であって、クランクシグナルプレート２３０の外周端に対面する所定箇所には、クランクシグナルプレート２３０の歯部２３０Ｂを検知して、パルス状のクランク信号ＣＲＳを出力するクランク角センサ２４０が取り付けられている。

【0015】

吸気カムシャフト１７０の端部には、カムシグナルプレート２５０が取り付けられている。カムシグナルプレート２５０は、図３に示すように、円板形状のプレート部２５０Ａと、プレート部２５０Ａの外周端の一部から半径外方に向かって延びる円弧形状の延設部２５０Ｂと、が一体化された被検知部材である。

【0016】

また、シリンダヘッド１５０の上部であって、カムシグナルプレート２５０の外周端に対面する所定箇所には、カムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂを検知して、矩形形状のカム信号ＣＭＳを出力するカム角センサ２６０が取り付けられている。クランクシャフト１３０が２回転する間に、クランク角センサ２４０がクランクシグナルプレート２３０の歯欠け部２３０Ｃを検知した２箇所の歯欠け位置において、例えば、１回転目の歯欠け位置でＬＯＷ信号を出力し、２回転目の歯欠け位置でＨＩＧＨ信号を出力するように、カムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂが設けられている。従って、カム角センサ２６０は、カムシグナルプレート２５０の延設部２５０Ｂを検知したか否かに応じて、異なるレベルのカム信号ＣＭＳを出力する。

【0017】

このため、このようなカム信号ＣＭＳを監視することで、吸気カムシャフト１７０の２倍の回転速度で回転するクランクシャフト１３０について、吸気カムシャフト１７０の０°～１８０°に対応する１回転目（０°～３６０°）の回転中であるか、吸気カムシャフト１７０の１８０°～３６０°に対応する２回転目（３６０°～７２０°）の回転中であるかを区別することができる。要するに、吸気カムシャフト１７０が１回転する間に、クランクシャフト１３０が１回転目の回転中であるか、クランクシャフト１３０が２回転目の回転中であるかを区別することができる。

【0018】

なお、カムシグナルプレート２５０及びカム角センサ２６０は、吸気カムシャフト１７０に限らず、排気カムシャフト１９０に設けられていてもよい。また、カムシグナルプレート２５０は、図３に示す形状に限らず、１回転目の歯欠け位置と２回転目の歯欠け位置とで異なるレベルの信号を出力できれば、任意の形状を有していてもよい。

【0019】

クランク角センサ２４０のクランク信号ＣＲＳ、及びカム角センサ２６０のカム信号ＣＭＳは、マイクロコンピュータ２７０Ａを内蔵したエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）２７０に夫々入力されている。また、エンジンコントロールモジュール２７０には、クランク角センサ２４０及びカム角センサ２６０の各出力信号に加えて、エンジン１００の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２８０、エンジン１００の負荷Ｑを検出する負荷センサ２９０、エンジン１００の水温Ｔｗを検出する水温センサ３００、排気中の空燃比ＡＢＦを検出する空燃比センサ３１０、図示しないバッテリの端子間電圧ＶＢを検出する電圧センサ３２０、及びノッキングによって発生した振動の大きさを表すノック信号ＫＮＳを出力するノックセンサ３３０の各出力信号が夫々入力されている。ここで、エンジン１００の負荷Ｑとしては、例えば、吸気流量、吸気負圧、過給圧力、アクセル開度、スロットル開度など、要求トルクと密接に関連する状態量を使用することができる。なお、エンジンコントロールモジュール２７０が、内燃機関の制御装置の一例として挙げられる。

【0020】

エンジンコントロールモジュール２７０は、マイクロコンピュータ２７０Ａの不揮発性メモリ（図示せず）に格納されたアプリケーションプログラムを実行することで、クランク角センサ２４０、カム角センサ２６０、回転速度センサ２８０、負荷センサ２９０、水温センサ３００、空燃比センサ３１０、電圧センサ３２０及びノックセンサ３３０の各出力信号に応じて、以下で詳細に説明するように、燃料噴射弁２１０及び点火プラグ２２０を夫々電子制御する。

【0021】

図４は、エンジン１００が始動されたことを契機として、エンジンコントロールモジュール２７０のマイクロコンピュータ２７０Ａ（以下「エンジンコントロールモジュール２７０」と略記する。）が所定時間ごとに繰り返し実行する、燃料噴射量設定処理の一例を示している。

【0022】

ステップ１０（図４では「Ｓ１０」と略記する。以下同様。）では、エンジンコントロールモジュール２７０が、回転速度センサ２８０からエンジン１００の回転速度Ｎｅを読み込む。なお、エンジンコントロールモジュール２７０は、回転速度センサ２８０から回転速度Ｎｅを読み込む代わりに、クランク角センサ２４０のクランク信号ＣＲＳに基づいて回転速度Ｎｅを演算するようにしてもよい。

【0023】

ステップ１１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、負荷センサ２９０からエンジン１００の負荷Ｑを読み込む。
ステップ１２では、エンジンコントロールモジュール２７０が、例えば、エンジン１００の回転速度及び負荷に適合した燃料噴射タイミングが予め設定されたマップを参照し、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じた燃料噴射タイミングを設定する。ここで、燃料噴射タイミングは、例えば、クランクシャフト１３０の基準角度からの回転角度とすることができる。

【0024】

ステップ１３では、エンジンコントロールモジュール２７０が、例えば、エンジン１００の回転速度及び負荷に適合した基本燃料噴射量が予め設定されたマップを参照し、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じた基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。
ステップ１４では、エンジンコントロールモジュール２７０が、水温センサ３００からエンジン１００の水温Ｔｗを読み込む。

【0025】

ステップ１５では、エンジンコントロールモジュール２７０が、例えば、エンジン１００の回転速度及び水温に適合した補正係数が予め設定されたマップを参照し、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及び水温Ｔｗに応じた補正係数Ｃｏを設定する。なお、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及び水温Ｔｗに加えて、例えば、始動時、加速時などを考慮して補正係数Ｃｏを設定してもよい。

【0026】

ステップ１６では、エンジンコントロールモジュール２７０が、電圧センサ３２０からバッテリの端子間電圧ＶＢを読み込む。
ステップ１７では、エンジンコントロールモジュール２７０が、例えば、バッテリの端子間電圧に適合した電圧補正分が予め設定されたマップを参照し、バッテリの端子間電圧ＶＢに応じて電圧補正分Ｔｓを算出する。即ち、燃料噴射弁２１０は駆動信号を受けてから実際に燃料を噴射するまでに作動遅れ時間があることを考慮し、エンジンコントロールモジュール２７０は、バッテリの端子間電圧ＶＢによる作動遅れを補正するための電圧補正分Ｔｓを算出する。

【0027】

ステップ１８では、エンジンコントロールモジュール２７０が、例えば、「燃料噴射量Ｔｉ＝２×基本燃料噴射量Ｔｐ×空燃比フィードバック係数α×空燃比学習制御係数Ｋ×補正係数Ｃｏ×燃料増量率ＴＦＢＡ＋電圧補正分Ｔｓ」という式に対して、基本燃料噴射量Ｔｐ、補正係数Ｃｏ及び電圧補正分Ｔｓを夫々代入することで燃料噴射量Ｔｉを算出する。ここで、空燃比フィードバック係数α、及び空燃比学習制御係数Ｋは当業者にとって周知であるため、その詳細な説明は省略する。また、燃料増量率ＴＦＢＡは、ノッキングの発生により空燃比をリッチ化する割合を表すパラメータであって、後述する燃料増量率設定処理によって設定される。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、今回の制御サイクルにおける燃料噴射量設定処理を終了させる。

【0028】

かかる燃料噴射量設定処理によれば、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じて、燃料噴射タイミングを設定するとともに基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。また、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに加えて、エンジン１００の水温Ｔｗ及びバッテリの端子間電圧ＶＢをパラメータとして、基本燃料噴射量Ｔｐを適宜補正した燃料噴射量Ｔｉを算出する。従って、このようにして求められた燃料噴射タイミング及び燃料噴射量Ｔｉは、エンジン１００の運転状態などに適したものとなる。

【0029】

図５は、クランクシャフト１３０が所定角度回転するたびに実行される、燃料噴射実行処理の一例を示している。ここで、所定角度としては、燃料噴射精度を考慮して、例えば、１度とすることができる。また、燃料噴射実行処理の前提として、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランク角センサ２４０及びカム角センサ２６０からクランク信号ＣＲＳ及びカム信号ＣＭＳを逐次読み込み、クランク信号ＣＲＳ及びカム信号ＣＭＳに基づいてクランクシャフト１３０の回転角度を演算する。

【0030】

ステップ２０では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料噴射タイミングになったか否か、要するに、クランクシャフト１３０の回転角度が燃料噴射タイミングを表す回転角度になったか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、燃料噴射タイミングになったと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２１へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、燃料噴射タイミングになっていないと判定すれば（Ｎｏ）、今回の制御サイクルにおける燃料噴射実行処理を終了させる。

【0031】

ステップ２１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料噴射量Ｔｉに応じた駆動信号を燃料噴射弁２１０に出力して、燃料噴射弁２１０の噴孔から燃焼室１６０に燃料を噴射させる。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、今回の制御サイクルにおける燃料噴射実行処理を終了させる。

【0032】

かかる燃料噴射実行処理によれば、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角度が燃料噴射タイミングになると、燃料噴射弁２１０に駆動信号を出力して燃焼室１６０に燃料を噴射させる。従って、エンジン１００の燃焼室１６０には、エンジン１００の運転状態に応じた燃料噴射タイミングで燃料が噴射されることから、例えば、燃費、排気性状、出力などを向上させることができる。

【0033】

図６は、エンジン１００が始動されたことを契機として、エンジンコントロールモジュール２７０が所定時間ごとに繰り返し実行する、点火時期設定処理の一例を示している。ここで、点火時期設定処理を繰り返し実行する時間間隔を規定する所定時間は、燃料噴射量設定処理の所定時間と同一でもよく、又はこれと異なっていてもよい。また、先の燃料噴射量設定処理及び燃料噴射実行処理と同様な処理については、重複説明を排除するために簡単に説明する。必要があれば、先の説明を参照されたい。なお、図６に示す点火時期設定処理は、ノッキング制御を含んでいる。

【0034】

ステップ３０では、エンジンコントロールモジュール２７０が、回転速度センサ２８０からエンジン１００の回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップ３１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、負荷センサ２９０からエンジン１００の負荷Ｑを読み込む。

【0035】

ステップ３２では、エンジンコントロールモジュール２７０が、例えば、エンジン１００の回転速度及び負荷に適合した点火時期が予め設定されたマップを参照して、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じた点火時期ＡＤＡを設定する。ここで、点火時期ＡＤＡは、例えば、クランクシャフト１３０の基準角度からの回転角度とすることができる。

【0036】

ステップ３３では、エンジンコントロールモジュール２７０が、水温センサ３００からエンジン１００の水温Ｔｗを読み込む。
ステップ３４では、エンジンコントロールモジュール２７０が、エンジン１００の水温Ｔｗに基づいて点火時期ＡＤＡを補正する。

【0037】

ステップ３５では、エンジンコントロールモジュール２７０が、ノックセンサ３３０からノック信号ＫＮＳを読み込む。
ステップ３６では、エンジンコントロールモジュール２７０が、例えば、ノック信号ＫＮＳの大きさの絶対値が所定値以上であるか否かを判定することで、エンジン１００にノッキングが発生しているか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００にノッキングが発生していると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ３７へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００にノッキングが発生していないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ３８へと進める。

【0038】

ステップ３７では、エンジンコントロールモジュール２７０が、ステップ３４において補正した点火時期ＡＤＡを第１の所定値だけ遅角させる。点火時期ＡＤＡを遅角させる第１の所定値は、例えば、エンジン１００の性能などを考慮して適宜決定することができる。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、今回の制御サイクルにおける点火時期設定処理を終了させる。

【0039】

ステップ３８では、エンジンコントロールモジュール２７０が、ステップ３４において補正した点火時期ＡＤＡを第２の所定値だけ進角させる。点火時期ＡＤＡを進角させる第２の所定値は、例えば、エンジン１００の性能などを考慮して適宜決定することができ、第１の所定値と同じであってもよく、第１の所定値と異なっていてもよい。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、今回の制御サイクルにおける点火時期設定処理を終了させる。

【0040】

かかる点火時期設定処理によれば、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じて点火時期ＡＤＡを設定し、エンジン１００の水温Ｔｗに応じて点火時期ＡＤＡを補正する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、ノックセンサ３３０の出力信号からノッキングの発生の有無を判定し、ノッキングが発生していたら点火時期ＡＤＡを第１の所定値だけ遅角させる一方、ノッキングが発生していなければ点火時期ＡＤＡを第２の所定値だけ進角させる。従って、このようにして求められた点火時期ＡＤＡは、エンジン１００にノッキングが発生しない限度まで進角され、エンジン１００の出力などを向上させることができる。

【0041】

図７は、クランクシャフト１３０が所定角度回転するたびに実行される、燃料点火実行処理の一例を示している。

【0042】

ステップ４０では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料点火タイミングになったか否か、要するに、クランクシャフト１３０の回転角度が点火時期ＡＤＡになったか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、燃料点火タイミングになったと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ４１へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、燃料点火タイミングになっていないと判定すれば（Ｎｏ）、今回の制御サイクルにおける燃料点火実行処理を終了させる。

【0043】

ステップ４１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、駆動信号を点火プラグ２２０に出力して、燃焼室１６０において燃料と空気との混合気を着火させる。混合気が着火されると、燃焼室１６０に存在する混合気の体積が急激に増加して圧力が上昇し、ピストン１２０をクランクシャフト１３０の方向に移動させることで、ピストン１２０の往復運動がクランクシャフト１３０の回転運動に変換される。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、今回の制御サイクルにおける燃料点火実行処理を終了させる。

【0044】

かかる燃料点火実行処理によれば、エンジンコントロールモジュール２７０は、クランクシャフト１３０の回転角度が点火時期ＡＤＡになると、点火プラグ２２０に駆動信号を出力して混合気を着火させる。従って、燃焼室１６０に存在する混合気は、エンジン１００の運転状態に応じた燃料点火タイミングで着火されることから、例えば、燃費、排気性状、出力などを向上させることができる。

【0045】

図８は、エンジン１００が始動されたことを契機として、エンジンコントロールモジュール２７０が所定時間ごとに繰り返し実行する、燃料増量率設定処理の一例を示している。ここで、燃料増量率設定処理を繰り返し実行する時間間隔を規定する所定時間は、燃料噴射量設定処理若しくは点火時期設定処理の所定時間と同一でもよく、又はこれと異なっていてもよい。なお、図６に示す燃料増量率設定処理は、空燃比制御を含んでいる。

【0046】

ステップ５０では、エンジンコントロールモジュール２７０が、回転速度センサ２８０からエンジン１００の回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップ５１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、負荷センサ２９０からエンジン１００の負荷Ｑを読み込む。

【0047】

ステップ５２では、エンジンコントロールモジュール２７０が、例えば、エンジン１００の回転速度及び負荷に適合した燃料増量率が予め設定されたマップを参照して、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じた燃料増量率ＴＦＢＡを設定する。ここで、燃料増量率ＴＦＢＡは、例えば、燃料噴射量を増量しない場合に１．０となり、これを基準として燃料噴射量をどれだけ増減させるかを表すパラメータである。

【0048】

ステップ５３では、エンジンコントロールモジュール２７０が、水温センサ３００からエンジン１００の水温Ｔｗを読み込む。
ステップ５４では、エンジンコントロールモジュール２７０が、エンジン１００の水温Ｔｗに基づいて燃料増量率ＴＦＢＡを補正する。

【0049】

ステップ５５では、エンジンコントロールモジュール２７０が、ノッキング制御を含む点火時期設定処理の結果に基づいて燃料増量率ＴＦＢＡを補正する。具体的には、エンジンコントロールモジュール２７０は、ノッキング制御を含む点火時期設定処理において点火時期ＡＤＡを進角させたか、又は点火時期ＡＤＡを遅角させたか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、点火時期ＡＤＡを進角させたと判定すれば、燃料増量率ＴＦＢＡが所定値だけ小さくなるように補正して空燃比をリーン化する。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、点火時期ＡＤＡを遅角させたと判定すれば、空燃比のリーン化を停止すべく、エンジン１００の回転速度Ｎｅ、負荷Ｑ及び水温Ｔｗに応じて設定及び補正した燃料増量率ＴＦＢＡに戻す。ここで、燃料増量率ＴＦＢＡを小さくする所定値は、例えば、エンジン１００の特性などを考慮して適宜決定することができる。

【0050】

ステップ５６では、エンジンコントロールモジュール２７０が、以下で説明する燃料増量率ＴＦＢＡを制限するサブルーチンをコールし、その後、今回の制御サイクルにおける燃料増量率設定処理を終了させる。燃料増量率ＴＦＢＡを制限するサブルーチンでは、エンジンコントロールモジュール２７０は、各気筒における空燃比ＡＢＦの差が後述する所定値より大きければ、制御対象である気筒の空燃比ＡＢＦが所定値までシフトするように燃料増量率ＴＦＢＡを制限、要するに、燃料増量率ＴＦＢＡを小さくする。なお、このサブルーチンは、図８に示す燃料増量率設定処理に展開するようにしてもよい（以下同様）。

【0051】

図９は、燃料増量率ＴＦＢＡを制限するサブルーチンの第１実施形態を示している。第１の実施形態に係るサブルーチンを実行する前提として、エンジンコントロールモジュール２７０の揮発性メモリには、エンジン１００がＮ気筒の場合、時間的に連続して処理された従前のＮ－１気筒の空燃比を一時的に記憶するＮ－１個の変数領域ＡＢＦ＿１～ＡＢＦ＿Ｎ－１が確保されている（以下同様）。なお、変数領域ＡＢＦ＿１～ＡＢＦ＿Ｎ－１は、例えば、エンジンコントロールモジュール２７０の起動時に夫々「０」に初期化されている（以下同様）。

【0052】

ステップ６０では、エンジンコントロールモジュール２７０が、変数領域ＡＢＦ＿１～ＡＢＦ＿Ｎ－１を参照し、この中から空燃比が最大のものを基準値に選定する。
ステップ６１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料増量率を制限する制御対象の気筒の空燃比として、空燃比センサ３１０から空燃比ＡＢＦを読み込む。

【0053】

ステップ６２では、エンジンコントロールモジュール２７０が、ステップ６１において読み込んだ空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値より大きいか否かを判定する。ここで、所定値は、各気筒における空燃比のバラツキを抑制するための閾値であって、例えば、エンジン１００の特性などを考慮して、各気筒間で発生するトルクの段差に起因するサージの許容値とすることができる。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値より大きいと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ６３へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値以下であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ６４へと進める。

【0054】

ステップ６３では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料増量率を制限する制御対象の気筒の空燃比ＡＢＦが所定値までシフトするように、要するに、基準値と空燃比ＡＢＦとの差が所定値となるように、燃料増量率ＴＦＢＡを制限する。ここで、燃料増量率ＴＦＢＡの制限値は、例えば、空燃比ＡＢＦと基準値との差に応じて連続的に又は段階的に設定するようにしてもよい。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理をステップ６３へと進める。なお、燃料増量率ＴＦＢＡの制限値は、例えば、クランク角センサ２４０の出力信号の微分から各気筒の燃焼トルクを推定し、これに応じて連続的に又は段階的に設定するようにしてもよい。

【0055】

ステップ６４では、エンジンコントロールモジュール２７０が、変数領域ＡＢＦ＿１～ＡＢＦ＿Ｎ－１に記憶された時間的に連続するＮ－１個の空燃比を更新する。具体的には、エンジンコントロールモジュール２７０は、変数領域ＡＢＦ＿２～ＡＢＦ＿Ｎ－１に記憶された空燃比をＡＢＦ＿１～ＡＢＦ＿Ｎ－２に夫々上書きするとともに、ステップ６１で読み込んだ空燃比ＡＢＦを変数領域ＡＢＦ＿Ｎ－１に上書きする。従って、変数領域ＡＢＦ＿１～ＡＢＦ＿Ｎ－１には、時間的に連続するＮ－１個の最新の空燃比が記憶されることとなる。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理を燃料増量率設定処理へと戻す。

【0056】

かかる第１の実施形態に係るサブルーチンを含む燃料増量率設定処理によれば、エンジンコントロールモジュール２７０は、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに応じて燃料増量率ＴＦＢＡを設定するとともに、エンジン１００の水温Ｔｗに応じて燃料増量率ＴＦＢＡを補正する。また、エンジンコントロールモジュール２７０は、ノッキング制御を含む点火時期設定処理の結果に基づいて燃料増量率ＴＦＢＡを更に補正し、燃料増量率ＴＦＢＡを制限するサブルーチンをコールする。

【0057】

燃料増量率ＴＦＢＡを制限するサブルーチンでは、エンジンコントロールモジュール２７０は、ノッキング制御を含む点火時期設定処理、及び空燃比制御を含む燃料増量率設定処理が実行された従前のＮ－１気筒の空燃比の中から最大のものを基準値として選定し、制御対象である気筒の空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値より大きいか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値より大きければ、この空燃比ＡＢＦが所定値までシフトするように、燃料増量率ＴＦＢＡを制限する。

【0058】

従って、クランクシャフト１３０が２回転する間において、各気筒の空燃比のバラツキが小さくなる。このため、各気筒間で発生するトルクに大きな段差が発生し難くなり、例えば、エンジンの回転が脈動して、エンジンのサージが大きくなってしまうことを抑制することができる。また、エンジン１００にノッキングが発生しない限度まで燃料増量率ＴＦＢＡが変更されるため、空燃比をリーン化して燃費を向上させることもできる。

【0059】

エンジン１００が４気筒であって、図１０に示すように、＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒の順番で、ノッキング制御を含む点火時期設定処理、及び空燃比制御を含む燃料増加率設定処理が実行されるものを考える。＃４気筒の点火時期設定処理及び燃料増量率設定処理を実行する際、図示のように、＃１気筒～＃３気筒の中から空燃比ＡＢＦが最大のもの、例えば、最も空燃比ＡＢＦがリッチな（大きい）＃３気筒の空燃比ＡＢＦが基準値として選定される。そして、＃４気筒の空燃比ＡＢＦが、基準値を基準として所定値より大きいので、その空燃比ＡＢＦが所定値までシフトされるように、燃料増量率ＴＦＢＡが制限される。このような処理を実行することで、上述したように、各気筒の空燃比のバラツキが小さくなり、これによって、各気筒間で発生するトルクの段差を小さくすることができる。

【0060】

図１１は、燃料増量率ＴＦＢＡを制限するサブルーチンの第２実施形態を示している。ここで、先の燃料増量率ＴＦＢＡを制限するサブルーチンの第１実施形態と同一又は同様な処理については、重複説明を排除する目的で簡単に説明する（以下同様）。必要であれば、先の説明を参照されたい（以下同様）。

【0061】

ステップ７０では、エンジンコントロールモジュール２７０が、変数領域ＡＢＦ＿１～ＡＢＦ＿Ｎ－１を参照し、この中から空燃比が最大のものを基準値に選定する。
ステップ７１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料増量率を制限する制御対象の気筒の空燃比として、空燃比センサ３１０から空燃比ＡＢＦを読み込む。

【0062】

ステップ７２では、エンジンコントロールモジュール２７０が、図６に示すノッキング制御を含む点火時期設定処理において点火時期ＡＤＡを補正によって遅角させたか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、点火時期ＡＤＡを遅角させたと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ７３へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、点火時期ＡＤＡを遅角させていないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ７６へと進める。

【0063】

ステップ７３では、エンジンコントロールモジュール２７０が、図６及び図７に示すノッキング制御を含む点火時期設定処理の結果、図８に示す燃料増量率設定処理のステップ５５において燃料増量率ＴＦＢＡを補正して増加させたか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、燃料増量率ＴＦＢＡを増加させたと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ７４へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、燃料増量率ＴＦＢＡを増加させていないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ７６へと進める。

【0064】

ステップ７４では、エンジンコントロールモジュール２７０が、ステップ７１において読み込んだ空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値より大きいか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値より大きいと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ７５へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値以下であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ７６へと進める。

【0065】

ステップ７５では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料増量率ＴＦＢＡを制限する。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理をステップ７６へと進める。
ステップ７６では、エンジンコントロールモジュール２７０が、変数領域ＡＢＦ＿１～ＡＢＦ＿Ｎ－１に記憶された時間的に連続するＮ－１個の空燃比を更新する。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理を燃料増量率設定処理へと戻す。

【0066】

かかる第２の実施形態に係るサブルーチンを含む燃料増量率設定処理によれば、エンジンコントロールモジュール２７０は、図１２に示すように、＃３気筒の制御において、ノッキング制御の結果に基づいて点火時期ＡＤＡを遅角させ、かつ空燃比制御の結果に基づいて燃料増量率ＴＦＢＡを増加させた場合に、＃４気筒の燃料増量率ＴＦＢＡを必要に応じて制限する。従って、燃料増量率ＴＦＢＡを制限する条件が成立する頻度が小さくなり、エンジンコントロールモジュール２７０の処理負荷を軽減することができる。なお、他の作用及び効果については、第１の実施形態のサブルーチンを含む燃料増量率設定処理と同一又は同様であるので、重複説明を排除する目的で説明を省略する（以下同様）。必要であれば、先の説明を参照されたい（以下同様）。

【0067】

図１３は、燃料増量率ＴＦＢＡを制限するサブルーチンの第３実施形態を示している。
ステップ８０では、エンジンコントロールモジュール２７０が、変数領域ＡＢＦ＿１～ＡＢＦ＿Ｎ－１を参照し、この中から空燃比が最大のものを基準値に選定する。
ステップ８１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料増量率を制限する制御対象の気筒の空燃比として、空燃比センサ３１０から空燃比ＡＢＦを読み込む。

【0068】

ステップ７３では、エンジンコントロールモジュール２７０が、ステップ８１において読み込んだ空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値より大きいか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値より大きいと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ８３へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値以下であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ８５へと進める。

【0069】

ステップ８３では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料増量率ＴＦＢＡを制限する。
ステップ８４では、エンジンコントロールモジュール２７０が、点火時期ＡＤＡの進角を制限する。即ち、従前の気筒の制御において燃料増量率ＴＦＢＡを制限したにもかかわらず空燃比の段差が解消されなかったので、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比の段差をさらに小さくすべく、例えば、点火時期ＡＤＡを所定のリミットまで遅角させる。ここで、所定のリミットは、例えば、エンジン１００の特性などを考慮して適宜決定することができる。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理をステップ８５へと進める。

【0070】

ステップ８５では、エンジンコントロールモジュール２７０が、変数領域ＡＢＦ＿１～ＡＢＦ＿Ｎ－１に記憶された時間的に連続するＮ－１個の空燃比を更新する。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理を燃料増量率設定処理へと戻す。

【0071】

かかる第３の実施形態のサブルーチンを含む燃料増量率設定処理によれば、エンジンコントロールモジュール２７０は、図１４に示すように、＃３気筒の制御において燃料増量率ＴＦＢＡを制限したにもかかわらず、制御対象の気筒である＃４気筒の空燃比ＡＢＦから基準値を減算した値の絶対値が所定値より大きければ、＃４気筒の点火時期ＡＤＡを所定のリミットまでシフトして遅角させることで、点火時期ＡＤＡの進角を制限する。従って、各気筒の点火時期ＡＤＡの進角が必要に応じて制限されることから、排気温度の上昇が抑制されて、排気通路に配置された三元触媒などに影響が及ぶことを回避することができる。

【0072】

図１５は、燃料増量率ＴＦＢＡを制限するサブルーチンの第４実施形態を示している。第４の実施形態に係るサブルーチンを実行する前提として、エンジンコントロールモジュール２７０の揮発性メモリには、時間的に直前に制御した気筒の空燃比ＡＢＦである直前値を一時的に記憶する領域が確保され、例えば、エンジンコントロールモジュール２７０の起動時にこれが「０」に初期化されている。

【0073】

ステップ９０では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料増量率を制限する制御対象の気筒の空燃比として、空燃比センサ３１０から空燃比ＡＢＦを読み込む。
ステップ９１では、エンジンコントロールモジュール２７０が、ステップ９０において読み込んだ空燃比ＡＢＦから直前値を減算した値の絶対値が所定値より大きいか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比ＡＢＦから直前値を減算した値の絶対値が所定値より大きいと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ９２へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール２７０は、空燃比ＡＢＦから直前値を減算した値の絶対値が所定値以下であると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ９３へと進める。

【0074】

ステップ９２では、エンジンコントロールモジュール２７０が、燃料増量率ＴＦＢＡを制限する。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理をステップ９３へと進める。
ステップ９３では、エンジンコントロールモジュール２７０が、直前値を更新、具体的には、揮発性メモリの直前値にステップ９０で読み込んだ空燃比ＡＢＦを上書きして更新する。その後、エンジンコントロールモジュール２７０は、処理を燃料増量率設定処理へと戻す。

【0075】

かかる第４の実施形態に係るサブルーチンを含む燃料増量率設定処理によれば、エンジンコントロールモジュール２７０は、図１６に示すように、時間的に連続する２つの気筒における空燃比の差が所定値より大きければ、制御対象である気筒の空燃比を所定値までシフトして制限する。従って、時間的に連続して処理される２つの気筒間の空燃比のバラツキが小さくなる。このため、各気筒間で発生するトルクに大きな段差が発生し難くなり、例えば、エンジンの回転が脈動して、エンジンのサージが大きくなってしまうことを抑制することができる。

【0076】

なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置き換えたりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。

【0077】

その一例を挙げると、図１５に示す第４の実施形態のサブルーチンについて、図１１に示す第２の実施形態のサブルーチンの付加的な特徴、図１３に示す第３の実施形態のサブルーチンの付加的な特徴の少なくとも一方を組み込むようにしてもよい。また、各気筒の空燃比ＡＢＦは、空燃比センサ３１０により検出する構成に限らず、例えば、吸気流量、各気筒の吸気分配率、燃料噴射量Ｔｉ及び水温Ｔｗから推定するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0078】

１００…エンジン（内燃機関） ２１０…燃料噴射弁 ２２０…点火プラグ ２７０…エンジンコントロールモジュール（制御装置） ３３０…ノックセンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】