JPH11280534A

JPH11280534A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH11280534A
Application number: JP10087352A
Authority: JP
Inventors: Eiji Nishimura; 栄持西村; Takahisa Ishihara; 隆久石原; Koji Miyamoto; 浩二宮本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ラフネス制御が断続的に実行される場合で
も、トルク変動を許容範囲内に収めつつ、エンジンの暖
機ないしは排気ガス浄化触媒の昇温を促進することがで
きる手段を提供する。【解決手段】エンジンシステムＡにおいては、エンジ
ン１の冷間始動時には、点火プラグ７の点火時期が大幅
に遅角され、これによりエンジン１の暖機と、触媒コン
バータ２７内の三元触媒の昇温とが促進される。そし
て、ＥＣＵ３５によってラフネス制御が行われ、点火時
期の大幅な遅角に起因するトルク変動（ラフネス）が抑
制され、トルク変動が許容範囲内に収められる。ここ
で、ラフネス制御が一時的に停止されたときには、停止
直前のラフネス制御量が保持され、この後ラフネス制御
が再開されたときには保持されているラフネス制御量が
用いられ、これによりラフネス制御の安定性ないしは応
答性が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンを冷機状
態から始動させる場合等において、点火時期を可能な限
り遅角させることによりエンジンの暖機ないしは排気ガ
ス浄化触媒の昇温を促進する一方、ラフネス制御により
トルク変動を安定化するようにしたエンジンの制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジンにおいては、
排気ガスを浄化するために、排気ガス浄化触媒を備えた
触媒コンバータが排気通路に介設されている。そして、
かかる排気ガス浄化触媒としては、従来より炭化水素
(ＨＣ)と一酸化炭素(ＣＯ)と窒素酸化物(ＮＯx)とを同
時に浄化することができる三元触媒が広く用いられてい
るが、三元触媒は低温時には触媒活性が比較的低く、排
気ガス浄化性能を十分には発揮することができないとい
った特徴をもつ。したがって、排気ガス浄化触媒として
三元触媒を用いた触媒コンバータでは、エンジンが冷機
状態から始動されたときには、エミッション性能の向上
を図るために、エンジン始動後に排気ガス温度を迅速に
高め、これにより排気ガス浄化触媒の昇温を促進する必
要がある。なお、排気ガス浄化触媒を加熱する電気ヒー
ターを設けて排気ガス浄化触媒の昇温を促進するといっ
た対応も考えられるが、このようにすると、コストアッ
プを招くとともに電力消費量が増大するといった問題が
生じる。

【０００３】また、一般に自動車においては、エンジン
が冷機状態から始動された場合、燃費性能の向上等を図
るといった観点から、ある程度エンジン温度（エンジン
水温）が高まってから発進するのが好ましい。したがっ
て、自動車用エンジンにおいては、エンジン温度を迅速
に高める必要がある。

【０００４】そこで、エンジンを冷機状態から始動させ
たとき（冷間始動時）には、点火時期を大幅に遅角させ
てエンジン温度ないしは排気ガス温度の上昇を促進する
ようにしたエンジンシステムが提案されている（例え
ば、特開平８−２１８９９５号公報参照）。すなわち、
このように点火時期を大幅に遅角させると、燃焼室内の
混合気の着火・燃焼により生じた熱エネルギーの力学的
エネルギーへの変換率が低くなり、その分、エンジン冷
却水ないしは排気ガスに伝達される熱エネルギーが増加
し、エンジンの暖機が促進されるとともに、排気ガスの
昇温ひいては排気ガス浄化触媒の昇温が促進されること
になる。

【０００５】しかしながら、このように点火時期を大幅
に遅角させると、エンジンの出力トルクが低下するとと
もに燃焼性が不安定となるので、低出力時（低負荷・低
回転時）、例えばアイドル時等にはトルク変動（ラフネ
ス）が大きくなり、エンジンの円滑な運転が損なわれる
といった問題が生じる。そこで、例えば特開平８−２１
８９９５号公報に開示されたエンジンシステムのよう
な、冷間始動時にエンジン温度ないしは排気ガス温度を
迅速に高めるために点火時期を大幅に遅角させるように
したエンジンシステムでは、所定の低出力領域では、ト
ルク変動が許容限界内に収まるよう点火時期の遅角量を
制御するといったラフネス制御を行うようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
ラフネス制御を行うようにしたエンジンでは、冷間始動
時にラフネス制御が開始された後、アクセルペダルが踏
み込まれるなどして、エンジンの運転状態が低出力領域
から離脱するとラフネス制御が一時的に停止される。そ
して、この後エンジンの運転状態が再び低出力領域に復
帰したときには、ラフネス制御が再開される。

【０００７】そして、このようにラフネス制御が再開さ
れたときには、該ラフネス制御の制御量が過渡状態を経
て安定化するまでにある程度の時間を要するので、この
間トルク変動（ラフネス）が十分には安定化されず、該
ラフネス制御の応答性が悪くなるといった問題が生じ
る。そこで、この間、点火時期の遅角を抑制するといっ
た対応が考えられるが、このようにすると、その分エン
ジンの暖機ないしは排気ガス浄化触媒の昇温が遅れると
いった問題が生じる。

【０００８】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたものであって、エンジンの冷間始動時等にお
いて、ラフネス制御が断続的に実行される場合でも、ト
ルク変動を許容範囲内に収めつつ、エンジンの暖機ない
しは排気ガス浄化触媒の昇温を促進することができ、ひ
いてはエミッション性能及び燃費性能を高めることがで
きる手段を提供することを解決すべき課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、エンジンの所定の運転領域（例
えば、低出力領域ないしは低負荷・低回転領域）で、ト
ルク変動状態が許容限度内に収まるようエンジンの燃焼
制御パラメータ（例えば、点火時期、空燃比、スワール
強度あるいはタンブル強度等の吸気流動状態）の基本値
を補正することによりラフネス制御を行うラフネス制御
手段が設けられているエンジンの制御装置において、ラ
フネス制御手段が、エンジンの運転状態が上記所定の運
転領域から離脱したときにその（離脱直前の）ラフネス
制御量（基本値に対する補正量）を保持するとともに、
エンジンの運転状態が上記所定の運転領域に復帰したと
きには、保持しているラフネス制御量をラフネス制御に
反映させる（例えば、保持されているラフネス制御量を
そのまま用いる）ようになっていることを特徴とするも
のである。

【００１０】このエンジンの制御装置においては、エン
ジンの運転状態が上記所定の運転領域（以下、これを
「ラフネス制御領域」という）から離脱してラフネス制
御実行条件が不成立となったときには、ラフネス制御が
一時的に停止される。そして、この後エンジンの運転状
態がラフネス制御領域に復帰してラフネス制御条件が再
び成立したときには、ラフネス制御が再開されるが、こ
のとき保持されている前回のラフネス制御におけるラフ
ネス制御量を反映させて、例えば保持されているラフネ
ス制御量そのものを用いてラフネス制御が実行される。
このため、該ラフネス制御が早期に安定化され、すなわ
ち制御応答性が高められ、トルク変動を許容範囲内に収
めつつ、エンジンの暖機を促進することができる。ま
た、エンジンに触媒コンバータが設けられている場合
は、排気ガス浄化触媒の昇温を促進することができる。
かくして、エミッション性能及び燃費性能を高めること
ができる。つまり、エンジンの暖機促進効果あるいは排
気ガス浄化触媒の昇温促進効果が最大となるように点火
時期を最大限に遅角させることができる。

【００１１】上記エンジンの制御装置においては、ラフ
ネス制御領域が、燃焼室内での吸気の流動性が強化され
る吸気流動強化領域（例えば、スワール強化領域、タン
ブル強化領域等）であるのが好ましい。具体的には、吸
気流動強化領域としては、例えば吸気ポート（吸気通
路）に介設された開閉弁（吸気流動強化制御弁）が閉じ
られる開閉弁閉弁領域などがあげられる。このようにす
れば、ラフネス制御時に燃焼室内での混合気の燃焼性が
高められるので、トルク変動が低減される。このため、
トルク変動を許容範囲内に収めつつ、点火時期の遅角量
をさらに大きくすることができるので、エンジンの暖機
を一層促進することができ、また触媒コンバータが設け
られている場合は排気ガス浄化触媒の昇温を一層促進す
ることができ、ひいてはエミッション性能及び燃費性能
を一層高めることができる。

【００１２】上記エンジンの制御装置は、排気ガス浄化
触媒を備えた触媒コンバータが排気通路に介設されてい
るエンジンに設けられるのがとくに好ましい。この場
合、エンジンを冷機状態から始動させた場合等におい
て、排気ガス浄化触媒の昇温を促進することができ、エ
ミッション性能の向上を図ることができる。

【００１３】上記エンジンには、所定の運転領域で、空
燃比を理論空燃比よりもリーンにする空燃比制御手段が
設けられているのが好ましい。この場合、ラフネス制御
実行時に空燃比をリーンにすれば、ＨＣの排出量を低減
することができ、さらにエミッション性能の向上を図る
ことができる。

【００１４】上記エンジンの制御装置においては、ラフ
ネス制御手段がラフネス制御を終了する際に、ラフネス
制御量（基本値に対する補正量）を徐々に減少させる
（漸減させる）、すなわちラフネス制御を緩やかに終了
させるようになっているのが好ましい。このようにすれ
ば、ラフネス制御を終了する際におけるトルク変化を緩
和することができ、トルクショックの発生を防止するこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。図１に示すように、本発明にかかる制御
装置を備えた自動車用のエンジンシステムＡには、ガソ
リンを燃料とする直列４気筒型の４サイクルエンジン１
が設けられている。このエンジン１には、詳しくは図示
していないが、４つの気筒２（１つのみ図示)を備えた
シリンダブロック３と、該シリンダブロック３の上面に
組付けられたシリンダヘッド４とが設けられている。そ
して、各気筒２内にはそれぞれ、往復動可能にピストン
５が嵌入され、ピストン５とシリンダヘッド４とによっ
て燃焼室６が画成されている。また、各燃焼室６の天井
部にはそれぞれ点火プラグ７が臨設され、この点火プラ
グ７は、点火時期の電子制御が可能なイグナイタ等を含
む点火回路８に接続されている。

【００１６】さらに、このエンジンシステムＡには、各
気筒２の燃焼室６にエア（吸気）を供給するために、大
気中からエアを取り入れる単一の共通吸気通路９と、該
共通吸気通路９からエアを受け入れる各気筒毎の独立吸
気通路１０とが設けられている。ここで、共通吸気通路
９の上流端は、エア中のダストを除去するエアクリーナ
１１に接続され、下流端はエアの流れを安定させるサー
ジタンク１５に接続されている。また、各独立吸気通路
１０の上流端はそれぞれサージタンク１５に接続され、
下流端はそれぞれ吸気弁１２を介して燃焼室６と連通し
ている。

【００１７】そして、共通吸気通路９には、エアの流れ
方向（図１中の位置関係では左向き）にみて上流側から
順に、エアの流量（エンジン１に実際に吸入される吸入
空気量）を検出するホットワイヤ式のエアフローセンサ
１３と、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に応
じて開閉されて共通吸気通路９を絞るスロットル弁１４
とが設けられている。また、各独立吸気通路１０にはそ
れぞれ、後で説明するＥＣＵ３５（エンジン・コントロ
ール・ユニット）からの燃料噴射信号(噴射パルス)を受
けて燃料を噴射するインジェクタ１６（燃料噴射弁）が
設けられている。なお、エアクリーナ１１には、吸気温
（エアの温度）を検出する吸気温センサ１７が付設され
ている。

【００１８】各独立吸気通路１０は、その下流端近傍で
は、図示していない第１吸気通路(吸気ポート)と第２吸
気通路１０ａ（吸気ポート）とに分岐され、第１と第２
の両吸気通路の分岐部の上流でインジェクタ１６の直上
流には、アクチュエータ１８ａによって開閉駆動される
開閉弁１８（吸気流動強化制御弁）が配設されている。
ここで、開閉弁１８は、閉弁時にインジェクタ１６側に
吸気を流通させる間隙部が形成されるよう、閉弁時にお
ける上端部側が切欠かれている。開閉弁１８が閉じられ
たときには、エアは実質的にこの切欠かれた切欠き部か
ら燃焼室６に供給され、このとき燃焼室６内に強いタン
ブルが生成され、混合気の燃焼性が高められる。

【００１９】共通吸気通路９の、スロットル弁１４より
上流側の部分と下流側の部分とは、ＩＳＣ（Idle Speed
Control）バイパス通路２０により接続され、該ＩＳＣ
バイパス通路２０には、アクチュエータ２１ａによって
開閉駆動されて該ＩＳＣバイパス通路２０を開閉するＩ
ＳＣバルブ２１が設けられている。このＩＳＣバルブ２
１の開度を制御することにより、エンジン１のアイドル
回転数が制御されるようになっている。なお、スロット
ル弁１４の近傍において共通吸気通路９には、スロット
ル弁１４の全閉状態を検出するアイドルスイッチ２２
と、スロットル弁１４の開度（スロットル開度）を検出
するスロットル開度センサ２３とが設けられている。

【００２０】さらに、エンジンシステムＡには、エンジ
ン１の排気ガスを大気中に排出する排気通路２５が設け
られ、この排気通路２５は、排気ガスの流れ方向（図１
中の位置関係では左向き）にみて上流端付近では４つに
分岐され、これらの各上流端（排気ポート）はそれぞれ
排気弁２４を介して、対応する燃焼室６と連通してい
る。そして、排気通路２５には、排気ガスの流れ方向に
みて上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度（ひいては
空燃比）を検出するＯ₂センサ２６（λＯ₂センサ、リニ
アＯ₂センサ等）と、排気ガスを浄化する触媒コンバー
タ２７とが配設されている。Ｏ₂センサ２６は、排気ガ
ス中の酸素濃度に基づいて燃焼室６内の空燃比を検出す
るようになっている。なお、λＯ₂センサは、理論空燃
比（λ＝１）付近で出力が急変し、実質的に空燃比が理
論空燃比より高いか低いかを検出する形式のＯ₂センサ
である。また、リニアＯ₂センサは、基本的にはＯ₂濃度
をリニアに検出することができる形式のＯ₂センサであ
るが、とくに理論空燃比付近でのＯ₂濃度の検出精度が
高くなる（すなわち、Ｏ₂濃度の変化に対する出力変化
が大きい）。触媒コンバータ２７は、排気ガス中の炭化
水素(ＨＣ)と一酸化炭素(ＣＯ)と窒素酸化物(ＮＯx)と
を同時に浄化することができる三元触媒を排気ガス浄化
触媒として用いたものであり、リーン状態でもＮＯxを
浄化する性能を有するものが用いられている。

【００２１】また、エンジン１には、電磁ピックアップ
等からなるクランク角センサ３０が設けられている。こ
のクランク角センサ３０は、図示していないクランク軸
の端部に取り付けられた被検出用プレート３１の外周に
対応する位置に配置され、クランク軸の回転に伴って被
検出用プレート３１が回転したときには、その外周部に
設けられた４つの突起部３１ａの通過に伴ってパルス信
号を出力するようになっている。さらに、エンジン１に
は、ウォータジャケット内の冷却水の温度（エンジン水
温）を検出する水温センサ３２が設けられている。

【００２２】そして、エンジンシステムＡないしエンジ
ン１の各種制御を行うために、マイクロコンピュータ等
からなるＥＣＵ３５（エンジン・コントロール・ユニッ
ト)が設けられている。図２にも示すように、このＥＣ
Ｕ３５には、エアフローセンサ１３、吸気温センサ１
７、アイドルスイッチ２２、スロットル開度センサ２
３、Ｏ₂センサ２６、クランク角センサ３０、水温セン
サ３２等の各出力信号が入力されるようになっている。
他方、ＥＣＵ３５からは、インジェクタ１６に対して燃
料噴射を制御する信号(パルス信号)が出力されるととも
に、点火回路８に対して点火時期を制御する信号が出力
され、さらにＩＳＣバルブ２１のアクチュエータ２１ａ
及び開閉弁１８のアクチュエータ１８ａにも制御信号が
出力されるようになっている。

【００２３】具体的には、ＥＣＵ３５には、開閉弁１８
のアクチュエータ１８ａを制御する開閉弁制御部３６
と、エンジン１のクランク角速度変動状態ないしはトル
ク変動状態（以下、これを「ラフネス」ないしは「ラフ
ネス値」という）を検出するラフネス検出部３７と、イ
ンジェクタ１６の燃料噴射量すなわち空燃比を制御する
空燃比制御部３８と、点火回路８ないしは点火プラグ７
の点火時期を制御する点火時期制御部３９と、ＩＳＣバ
ルブ２１のアクチュエータ２１ａを制御するＩＳＣ制御
部４０とが設けられている。

【００２４】以下、ＥＣＵ３５によって実行されるエン
ジンシステムＡないしはエンジン１の各種制御の概要を
説明する。すなわち、開閉弁制御部３６は、所定の低出
力領域（低負荷・低回転領域）では、各気筒２のアクチ
ュエータ１８ａに開閉弁１８をほぼ閉じさせ、実質的に
切欠き部から燃焼室６にエアを供給させる。例えば、図
１５に示すように、この開閉弁閉弁領域（低出力領域）
は、エンジン回転数と、吸気充填効率（エンジン負荷）
と、エンジン水温とに応じて設定される。なお、この開
閉弁閉弁領域は、エンジン回転数と吸気充填効率とエン
ジン水温とをパラメータとするマップを検索することに
より設定される。

【００２５】このとき燃焼室６内には強いタンブルが形
成されて吸気流動が強化され、これによって混合気の燃
焼性が大幅に高められる。このとき、開閉弁１８の切欠
き部を介して燃焼室６に流入する高速のエアによって、
インジェクタ１６から噴射された燃料の気化・霧化が促
進され、これによっても混合気の燃焼性が高められる。
他方、エンジン１の運転状態が上記所定の低出力領域に
入っていないときには開閉弁１８が開かれ、燃焼室６に
十分な量のエアが供給され、吸気充填効率ひいてはエン
ジン出力が高められる。

【００２６】ラフネス検出部３７は、後で説明するよう
に、エンジン１のラフネス値を検出し、このラフネス値
を空燃比制御部３８及び点火時期制御部３９に出力す
る。そして、空燃比制御部３８及び点火時期制御部３９
は、通常の空燃比制御及び点火時期制御を行う一方、後
で説明するラフネス制御（図３〜図８参照）を行う。

【００２７】空燃比制御部３８は、基本的には、エアフ
ローセンサ１３によって検出される吸入空気量に基づい
て、各燃焼室６に供給される混合気の空燃比が所定の目
標空燃比となるようインジェクタ１６の燃料噴射量を制
御する。そして、所定の低出力領域では空燃比を理論空
燃比（λ＝１、Ａ／Ｆ＝１４.７）よりリーンにしてリ
ーンバーンを行い、燃費性能の向上とエミッション性能
の向上（とくに、ＨＣの低減）とを図るようにしてい
る。また、普通の運転領域では、Ｏ₂センサ２６によっ
て検出される排気ガス中のＯ₂濃度すなわち実際の空燃
比の目標空燃比に対する偏差に基づいて、空燃比のフィ
ードバック制御を行うようになっている。なお、後で説
明するように、空燃比制御部３８は、エンジン１の冷間
始動時においては、空燃比を変化させる（補正する）こ
とによりＡ／Ｆラフネス制御を行うようになっている。

【００２８】点火時期制御部３９は、基本的には、次の
式１ないしは式１’により、各気筒２の点火時期ＩＧＴ
（ｎ）を演算し、該点火時期ＩＧＴ（ｎ）に点火プラグ
７に通電させて燃焼室６内の混合気を着火・燃焼させる
ようになっている。

【数１】ＩＧＴ(ｎ)＝θ_BASE −θ_IDFB −θ_RTD ＋θ_rough(ｎ)………………式１ＩＧＴ(ｎ)＝θ_BASE −θ_IDFB −θ_RTD ＋θ'_rough(ｎ) ……………式１' なお、式１において、ｎは１〜４の整数であり、それぞ
れエンジン１の４つの気筒の点火順にみた気筒番号に対
応している。例えば、ｎ＝１が第１気筒に対応する場合
は、ｎ＝２は第３気筒に対応し、ｎ＝３は第４気筒に対
応し、ｎ＝４は第２気筒に対応する。

【００２９】式１において、θ_BASE は基本点火時期す
なわち点火時期の基本設定値であって、通常は、各気筒
毎にＭＢＴ、すなわちエンジン１が最大トルクを出力す
る点火時期(例えば、上死点前１０°であり)よりも若干
遅角側に、図示していない基本点火時期設定マップを用
いて、エンジン回転数及び吸気充填効率に応じて設定さ
れる。なお、この基本点火時期θ_BASEは、後で説明する
ように、アイドル時と非アイドル時（オフアイドル時）
とで、それぞれの運転状態に適するように個別に設定さ
れる。

【００３０】式１において、θ_IDFBはアイドル時におい
てエンジン回転数（アイドル回転数）を目標アイドル回
転数に追従するようフィードバック制御するための点火
時期のフィードバック制御量（補正量）である。例え
ば、図１６に示すように、目標アイドル回転数は、エン
ジン水温（エンジン温度）に応じて、エンジン水温の上
昇に伴ってリニアに低下するような特性で設定されてい
る。なお、エンジン１が暖機状態となったとき、例えば
エンジン水温が６０°Ｃを超えたときには、目標アイド
ル回転数は例えば６５０〜７００ｒ.ｐ.ｍ.の範囲内の
一定値とされる。

【００３１】例えば、図１７に示すように、フィードバ
ック制御量θ_IDFBは、アイドル時におけるエンジン回転
数（アイドル回転数）の目標アイドル回転数に対する偏
差に応じて好ましく設定される。図１７から明らかなと
おり、例えばアイドル回転数が目標アイドル回転数より
高いとき（偏差が＋）にはθ_IDFBが遅角方向に変化させ
られ、これによりエンジン１の出力トルクが低下し、ア
イドル回転数が低下して目標アイドル回転数に近づく。
他方、アイドル回転数が目標アイドル回転数より低いと
き（偏差が−）にはθ_IDFBが進角方向に変化させられ、
これによりエンジン１の出力トルクが上昇し、アイドル
回転数が上昇して目標アイドル回転数に近づく。例え
ば、図１８に示すように、ＭＢＴ（出力トルクが最大と
なる点火時期）より遅角側では、点火時期が遅角するほ
どエンジン１の出力トルクが低下するので、このように
点火時期を進角又は遅角させることによりアイドル回転
数を制御することができる。

【００３２】また、式１において、θ_RTDは昇温促進制
御量である。このエンジンシステムＡないしエンジン１
では、冷機状態から始動する場合、すなわち冷間始動時
には、点火時期を大幅に遅角させ（例えば、概ね１５°
ＣＡ）、これにより混合気の燃焼によって生じた熱エネ
ルギのエンジン冷却水あるいは排気ガスへの伝達率を高
めて、エンジン１の暖機を促進するとともに、排気ガス
温度の昇温を促進して触媒コンバータ２７内の三元触媒
の昇温を促進するようにしている。

【００３３】例えば、図１９中のグラフＧ₁で示すよう
に、エンジン水温が非常に低い場合を除いて、昇温促進
制御量θ_RTDはエンジン水温に応じて大幅に遅角側に設
定され、これによってエンジン１の暖機ないしは触媒コ
ンバータ２７内の三元触媒の昇温が促進される。これに
より、エンジンシステムＡないしはエンジン１のエミッ
ション性能及び燃費性能が高められる。

【００３４】しかしながら、このように点火時期を大幅
に遅角させてエンジン１の暖機ないしは触媒コンバータ
２７内の三元触媒の昇温を促進した場合、エンジン１の
出力トルクが比較的低くなるので、燃料の性状（重質か
軽質か）、燃焼室６内での混合気の燃焼状態の変動等に
起因してクランク角速度変動ないしはトルク変動（ラフ
ネス）が生じ、エンジン１の円滑な運転が損なわれる場
合がある。そこで、式１又は式１’に示すように、（θ
_BASE −θ_IDFB −θ_RTD）で演算された基本的な点火時
期（基本値）をさらにＩＧラフネス制御量θ_rough(ｎ)
又はθ'_rough(ｎ)で補正して、ラフネスを抑制するよう
にしている。なお、このＩＧラフネス制御量θ
_rough(ｎ)又はθ'_rough(ｎ)は、後で説明するラフネス
制御ルーチン（図３〜図８）で設定される。

【００３５】かくして、点火時期制御部３９は、クラン
ク角センサ３０から入力される信号に基づいて、点火時
期ＩＧＴ(n)になったか否かを判定し、点火時期になっ
た時点で点火回路８に点火プラグ７に通電させ、各気筒
毎に混合気を着火・燃焼させる。なお、ＩＳＣ制御部４
０は、よく知られた普通のＩＳＣ制御手法を用いて、Ｉ
ＳＣバイパス通路２０内を流れるバイパスエアの流量を
制御する。

【００３６】ところで、このエンジンシステムＡないし
はエンジン１においては、前記のとおり、点火時期を大
幅に遅角させることにより、エンジン１の暖機ないしは
触媒コンバータ２７内の三元触媒の昇温を促進するよう
にしているので、低出力領域ではクランク角速度変動な
いしはトルク変動（ラフネス）が生じやすくなり、エン
ジンの回転安定性が損なわれるおそれがある。そこで、
所定の低出力領域（ラフネス制御領域）では、点火時期
あるいは空燃比を補正することにより、上記ラフネスを
抑制してエンジンの回転安定性を高めるといったラフネ
ス制御を行うようにしている。

【００３７】以下、図３〜図８に示すフローチャートに
従って、このラフネス制御の具体的な制御方法を説明す
る。図３〜図８に示すように、このラフネス制御におい
ては、まずステップＳ１で、クランク角センサ３０の出
力信号に基づいて、上死点後のクランク角が１０４°か
ら１７４°（ＡＴＤＣ１０４°ＣＡ〜ＡＴＤＣ１７４°
ＣＡ）になるまでの時間間隔Ｔ（ｉ）が計測される。続
いてステップＳ２で、次の式２を用いて、ステップＳ１
で計測された時間間隔Ｔ（ｉ）に基づいて、クランク角
速度ω（ｉ）が算出される。

【数２】 ω（ｉ）＝７０・１０⁶／Ｔ（ｉ）………………………………………式２Ｔ（ｉ）：時間間隔［マイクロ秒］ ω（ｉ）：クランク角速度［クランク角（°ＣＡ）／
秒］

【００３８】ここで、クランク角速度ω（ｉ）の検出を
行うべきクランク角期間の好ましい設定手法について、
図９〜図１１に基づいて説明する。図９は、直列４気筒
型の４サイクルエンジンについて、トルク及び角速度の
上死点後のクランク角（ＡＴＤＣＣＡ）に対する変化
特性の一例を示す図である。図９に示すように、各気筒
における慣性トルク(破線)とガス圧トルク(一点鎖線)と
の合成トルクは、図９中に太い実線で示されているよう
に、正常燃焼時は１８０°ＣＡ間隔で周期的に変化し、
この合成トルクによって回転されるクランク軸の角速度
(実線Ａ)も周期的に変化する。他方、例えば第１気筒に
おいて燃焼状態が不安定になって失火に近い状態が生じ
た場合、エンジンの合成トルクは、図９中に二点鎖線で
示されているように、極めて低くなってしまう。その結
果、クランク角速度は、破線Ｂで示すように第１気筒の
膨張行程半ばから顕著に低下し、正常燃焼時との差が大
きくなる。また、次に点火される気筒(第３気筒)では、
前回点火された気筒（第１気筒）の影響が残る膨張行程
の全般では角速度が低くなるが、行程が進むに連れて次
第に正常時の値に近づく。

【００３９】図１０は、燃焼圧と角速度変動(ラフネス
状態)との相関関係を示すグラフである。図１０におい
て、横軸は、１つの気筒についての圧縮上死点後(ＡＴ
ＤＣ)のクランク角(ＡＴＤＣＣＡ)をあらわし、縦軸
は、当該気筒の燃焼状態(ガス圧)が角速度に及ぼす影響
の度合いを示す相関係数をあらわしている。ここで、相
関係数が正であれば当該気筒の燃焼圧の変動と角速度の
変動との相関性が高いことを意味し、他方負であれば当
該気筒よりもその前気筒の燃焼圧変動の影響が大きいこ
とを意味する。

【００４０】そして、図９及び図１０から明らかなよう
に、燃焼がほぼ終了するクランク角（ＡＴＤＣ４０°Ｃ
Ａ程度）から次に点火される気筒の燃焼開始時期付近の
クランク角（ＡＴＤＣ２００°ＣＡ程度）までの範囲で
燃焼圧と角速度変動との相関性が高く、とくにガス圧ト
ルクが低下してからトルク変曲点（ＡＴＤＣ９０°ＣＡ
程度）を経た後の、慣性トルクが大きくなる期間Ｘ（Ａ
ＴＤＣ１００°ＣＡ〜ＡＴＤＣ２００°ＣＡ）におい
て、相関関係が高くなっている。したがって、例えばＡ
ＴＤＣ１００°ＣＡ〜ＡＴＤＣ２００°ＣＡの範囲内で
角速度を検出するようにすれば、この角速度の変動（ラ
フネス状態）に基づいて当該気筒の燃焼状態を精度良く
判定することができる。また、角速度検出時間を十分に
確保するために、角速度検出のためのクランク角期間は
６０°ＣＡ以上とすることが好ましい。

【００４１】そこで、例えば図１１に示すように、この
実施の形態では、各気筒のＡＴＤＣ１０４°ＣＡとＡＴ
ＤＣ１７４°ＣＡとが検出されるように、被検出プレー
ト３１の各突起部３１ａを設け、各気筒におけるＡＴＤ
Ｃ１０４°ＣＡ〜１７４°ＣＡの７０°ＣＡの期間のク
ランク角速度を検出するようにしている。

【００４２】次に、ステップＳ３で、次の式３を用い
て、気筒毎に燃焼状態の判別にとってノイズとなる要素
を除去するためのコムフィルタ処理により、クランク角
速度ω（ｉ）の差分ｄω（ｉ）、すなわちクランク角速
度変動ｄω（ｉ）が演算される。なお、気筒の識別は、
図示していないカムシャフトの回転角を検出するセンサ
からの信号に基づいて行われる。

【数３】ｄω（ｉ）＝ω（ｉ−４）−ω（ｉ）……………………………………式３ ω（ｉ−４）：４回前のクランク角速度演算値 ω（ｉ）：今回のクランク角速度演算値

【００４３】ここで、燃焼状態の変動以外で角速度変動
を生じさせる要素としては、爆発を加振源とした共振の
影響による角速度変動、車輪や駆動系のアンバランスに
起因する車輪回転に伴う角速度変動、路面からタイヤに
作用する振動の影響による角速度変動等があげられる。
図１２に示すように、共振の影響による爆発回転次数成
分のノイズはエンジン回転の０.５次及びその整数倍の
周波数で生じ、アンバランスに起因する車輪回転に伴う
ノイズや路面の影響によるノイズはエンジン回転の０.
５次よりも低い低周波数域内で生じる。

【００４４】そこで、このステップＳ３では、コムフィ
ルタ処理によりエンジン回転の０.５次及びその整数倍
の周波数成分を除去しつつクランク角速度変動ｄω
（ｉ）を演算するようにしている。すなわち、図１３に
示すように、同一気筒におけるクランク角速度の今回値
ω（ｉ）と前回値ω（ｉ−４）との偏差を求めることに
より、コムフィルタ処理によりエンジン回転の０.５次
及びその整数倍の周波数成分を除いたクランク角速度変
動ｄω（ｉ）のデータが得られることになる。

【００４５】続いて、ステップＳ４で、次の式４を用い
て、ハイパスフィルタ処理によりラフネス値ｄωｆ
（ｉ）が演算される。つまり、エンジン回転の０.５次
よりも低い周波数成分のノイズを除くために、ステップ
Ｓ３で得られたクランク角速度変動ｄω（ｉ）の８サイ
クル前までのデータに基づいてなまし処理が行われ、ラ
フネス値ｄωｆ（ｉ）が演算される。

【数４】ｄωｆ（ｉ）＝ｋ₁・ｄω（ｉ−４）＋ｋ₂・（ｄω（ｉ−３）＋ｄω（ｉ−５））＋ｋ₃・（ｄω（ｉ−２）＋ｄω（ｉ−６））＋ｋ₄・（ｄω（ｉ−１）＋ｄω（ｉ−７））＋ｋ₅・（ｄω（ｉ）＋ｄω（ｉ−８））………………式４なお、式４において、ｋ₁〜ｋ₅はなまし係数（定数）で
ある。

【００４６】図１４に示すように、このハイパスフィル
タ処理によりエンジン回転の０.５次よりも低い周波数
成分が十分に減衰され除去される。このようにして、各
気筒毎に燃焼状態を高精度に反映したラフネス値ｄωｆ
（ｉ）、すなわちクランク角速度変動値ないしはトルク
変動値を得ることができる。

【００４７】次に、ステップＳ５とステップＳ６とで、
ステップＳ４で演算されたラフネス値ｄωｆ（ｉ）が、
その上限しきい値ｄωｆｍａｘを超えているか、又はそ
の下限しきい値ｄωｆｍｉｎ以下であるか、それとも上
限しきい値ｄωｆｍａｘ以下の範囲内において下限しき
い値ｄωｆｍｉｎを超えているかが判定される。ここ
で、上限しきい値ｄωｆｍａｘは、ラフネス値がこれを
超えるとクランク角速度変動ないしはトルク変動（ラフ
ネス）が非常に大きくなり、エンジン１の円滑な運転が
損なわれるおそれが生じるので、ラフネス値を迅速に減
少させることが要求される限界値である。この上限しき
い値ｄωｆｍａｘは、エンジン回転数と吸気充填効率
（エンジン負荷）とをパラメータとするマップを検索す
ることにより、エンジン回転数と吸気充填効率とに応じ
て好ましく設定される。

【００４８】他方、下限しきい値ｄωｆｍｉｎは、ラフ
ネス値がこれ以下になるとクランク角速度変動ないしは
トルク変動が非常に小さくなり、エンジン１の運転が十
分に安定化されているものと考えられ、ラフネス値の抑
制を緩和してもよいと考えられる限界値である。この下
限しきい値ｄωｆｍｉｎは、エンジン回転数と吸気充填
効率（エンジン負荷）とをパラメータとするマップを検
索することにより、エンジン回転数と吸気充填効率とに
応じて好ましく設定される。

【００４９】かくして、ステップＳ５で、ラフネス値ｄ
ωｆ（ｉ）が上限しきい値ｄωｆｍａｘを超えていると
判定された場合は（ステップＳ５でＹＥＳ）、ステップ
Ｓ７でラフネス大判定フラグＦ₁に１がセットされ、続
いてステップＳ８でラフネス小判定フラグＦ₂に０がセ
ットされる。

【００５０】ステップＳ５とステップＳ６とで、ラフネ
ス値ｄωｆ（ｉ）が下限しきい値ｄωｆｍｉｎ以下であ
ると判定された場合は（ステップＳ５でＮＯ、かつステ
ップＳ６でＹＥＳ）、ステップＳ９でラフネス大判定フ
ラグＦ₁に０がセットされ、続いてステップＳ１０でラ
フネス小判定フラグＦ₂に１がセットされる。

【００５１】また、ステップＳ５とステップＳ６とで、
ラフネス値ｄωｆ（ｉ）が上限しきい値ｄωｆｍａｘ以
下の範囲内において下限しきい値ｄωｆｍｉｎを超えて
いると判定された場合は（ステップＳ５でＮＯ、かつス
テップＳ６でＮＯ）、ステップＳ１１でラフネス大判定
フラグＦ₁に０がセットされ、続いてステップＳ１２で
ラフネス小判定フラグＦ₂に０がセットされる。

【００５２】この後、ステップＳ１３で、ラフネス制御
実行条件が成立しているか否かが判定される。このラフ
ネス制御では、次の３つの条件がともに成立したときに
ラフネス制御実行条件が成立しているものと判定し、ラ
フネス制御を実行するようにしている。

【００５３】＜ラフネス制御実行条件＞（１）エンジン始動時において、完爆後、所定時間（例
えば、１秒）を経過していること。なお、ここではクラ
ンキング後においてエンジン回転数が５００r.p.m.まで
上昇したときに完爆したものと判定するようにしてい
る。完爆直後は、エンジン１の回転が比較的不安定であ
るので、このようなときにラフネス制御を実行すること
は好ましくないからである。（２）エンジン水温が所定温度（例えば、６０°Ｃ）以
下であること。すなわち、後で説明するエンジン暖機フ
ラグＦ₄が０であること。なお、エンジン暖機フラグＦ₄
は、図８に示すように、ステップＳ５１でエンジン水温
が所定温度Ｋ（例えば、６０°Ｃ）を超えていると判定
されたときにはステップＳ５２で１がセットされ、所定
温度Ｋ以下であると判定されたときにはステップＳ５３
で０がセットされるフラグである。エンジン水温が上記
所定温度を超えているときにはエンジン１がすでに暖機
状態にあるので、エンジン１の暖機あるいは三元触媒の
昇温を促進するための点火時期の大幅な遅角は行われ
ず、したがってラフネス制御を行う必要がないからであ
る。（３）エンジン１の運転状態が、前記の図１５中の開閉
弁閉弁領域（吸気流動強化領域）に入っていること。ラ
フネス制御を行うときには、エンジン１の回転安定性を
高めるために、燃焼室６内での混合気の燃焼性を高める
必要があるからである。（３’）なお、上記条件（３）に代えて、又は上記条件
（３）に加えて、エンジン１の運転状態が空燃比を理論
空燃比よりもリーンにするリーンバーン領域に入ってい
ることをラフネス制御実行条件の１つとしてもよい。こ
のようにすれば、とくにＨＣの排出量が低減され、エミ
ッション性能が高められるからである。

【００５４】かくして、ステップＳ１３で、ラフネス制
御実行条件が成立していないと判定された場合（Ｎ
Ｏ）、すなわち前記の各ラフネス制御実行条件の少なく
とも１つが成立しないときには、ラフネス制御を一時的
に停止させ、又は終了させるために、後で説明するステ
ップＳ３２にスキップする。

【００５５】他方、ステップＳ１３で、ラフネス制御実
行条件が成立していると判定された場合（ＹＥＳ）、す
なわち前記のすべてのラフネス制御実行条件が成立して
いるときには、ステップＳ１４が実行される。このステ
ップＳ１４では、エンジン１の運転状態が、点火時期の
制御によりラフネス制御を行うべきＩＧラフネス制御領
域に入っているか、それとも空燃比（燃料噴射量）の制
御によりラフネス制御を行うべきＡ／Ｆラフネス制御領
域に入っているかが判定される。

【００５６】このステップＳ１４では、ＩＧラフネス制
御禁止フラグＦ₃が０でありかつエンジン１がアイドル
状態にあるときにはＩＧラフネス制御を行い、他方ＩＧ
ラフネス制御禁止フラグＦ₃が１であるか、又はエンジ
ン１が非アイドル（オフアイドル）状態にあるときには
Ａ／Ｆラフネス制御を行うようにしている。なお、ＩＧ
ラフネス制御禁止フラグＦ₃は、ＩＧラフネス制御にお
けるラフネス制御量（補正量）が最大限進角側となった
ときに１がセットされるフラグである。したがって、こ
のＩＧラフネス制御禁止フラグＦ₃が１であるときに
は、点火時期の制御によりエンジン１の出力トルクを高
めることはできず、したがってＩＧラフネス制御は実質
的に不可能となる。

【００５７】かくして、ステップＳ１４で、エンジン１
の運転状態がＩＧラフネス制御領域に入っていると判定
された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１５〜ステップＳ
２４でＩＧラフネス制御量が演算され、又は保持（現状
維持）される。具体的には、まずステップＳ１５でラフ
ネス大判定フラグＦ₁が１であるか否かが判定される。
ラフネス大判定フラグＦ₁が１であると判定された場合
（ＹＥＳ）、すなわち点火時期を進角させてトルクを増
加させるべき場合は、ステップＳ１７で、次の式５を用
いて今回の気筒別のＩＧラフネス制御量θ_rough（ｉ）
が演算される。この気筒別のＩＧラフネス制御量θ
_rough（ｉ）は、基本的には、前回の気筒別のＩＧラフ
ネス制御量θ_rough（ｉ−１）を進角側に補正したもの
である。

【００５８】

【数５】 θ_rough（ｉ）＝θ_rough（ｉ−１）＋ min［K₁・（dωf(i)−dωfmax），Δigad］…………式５ θ_rough（ｉ）：今回の気筒別のＩＧラフネス制御量 θ_rough（ｉ−１）：前回の気筒別のＩＧラフネス制御
量ｍｉｎ［α，β，…］：α、β、…のうちの最小値Ｋ₁：比例定数ｄωｆ（ｉ）：ラフネス値ｄｆｍａｘ：上限しきい値 Δｉｇａｄ：進角補正量なお、Δｉｇａｄは、エンジン回転数及び吸気充填効率
をパラメータとするマップを検索することにより、エン
ジン回転数及び吸気充填効率に応じて好ましく設定され
る。

【００５９】ただし、式５により演算された気筒別のθ
_rough（ｉ）の演算値が所定の限界値ＩＭＸよりも大き
いときには、θ_rough（ｉ）はＩＭＸとされる。ここ
で、限界値ＩＭＸは、気筒別のθ_rough（ｉ）の進角側
への限界値すなわちリミッタであり、θ_rough（ｉ）が
ＩＭＸに達したときには、θ_rough（ｉ）はこれ以上は
進角側に変化させることはできない。

【００６０】次に、ステップＳ１８で、次の式６を用い
て今回の全気筒のＩＧラフネス制御量θ'_rough（ｉ）が
演算される。この全気筒のＩＧラフネス制御量θ'_rough
（ｉ）は、基本的には、前回の全気筒のＩＧラフネス制
御量θ'_rough（ｉ−１）を進角側に補正したものであ
る。なお、ＩＧラフネス制御（点火時期制御）におい
て、気筒別のＩＧラフネス制御量θ_rough（ｉ）と、全
気筒のＩＧラフネス制御量θ'_rough（ｉ）とは、選択的
ないしは択一的に用いられる。

【数６】 θ'_rough（ｉ）＝θ'_rough（ｉ−１）＋ min［K₁・（dωf(i)−dωfmax）、Δigad］…………式６ θ'_rough（ｉ）：今回の全気筒のＩＧラフネス制御量 θ'_rough（ｉ−１）：前回の全気筒のＩＧラフネス制御
量ｍｉｎ［α，β，…］：α、β、…のうちの最小値Ｋ₁：比例定数ｄωｆ（ｉ）：ラフネス値ｄｆｍａｘ：上限しき値 Δｉｇａｄ：進角補正量

【００６１】このステップＳ１８でも、式６により演算
された全気筒のθ'_rough（ｉ）の演算値が限界値ＩＭＸ
よりも大きいときには、θ'_rough（ｉ）はＩＭＸとされ
る。したがって、θ'_rough（ｉ）がＩＭＸに達したとき
には、θ'_rough（ｉ）はこれ以上は進角側に変化させる
ことはできない。

【００６２】次に、ステップＳ１９で、ステップＳ１８
で演算された全気筒のＩＧラフネス制御量θ'
_rough（ｉ）が限界値ＩＭＸと等しいか否かが判定さ
れ、θ'_rough（ｉ）＝ＩＭＸであれば（ＹＥＳ）、ステ
ップＳ２０でＩＧラフネス制御禁止フラグＦ₃に１がセ
ットされる。なお、θ'_rough（ｉ）＝ＩＭＸでなければ
（ＮＯ）、ステップＳ２０をスキップする。このＩＧラ
フネス制御禁止フラグＦ₃は、ＩＧラフネス制御におけ
るラフネス制御量（補正量）が最大限に進角側となった
ときに１がセットされるフラグであるので、このＩＧラ
フネス制御禁止フラグＦ₃が１であるときには、点火時
期の制御によりエンジン１の出力トルクを高めることは
できず、ＩＧラフネス制御は実行不可能となる。したが
って、このＩＧラフネス制御禁止フラグＦ₃に１がセッ
トされたときには、後記のＡ／Ｆラフネス制御が実行さ
れることになる。この後、制御はステップＳ４４に進め
られる。

【００６３】前記のステップＳ１５で、ラフネス大判定
フラグＦ₁が１でないと判定された場合は（ＮＯ）、ス
テップＳ１６でラフネス小判定フラグＦ₂が１であるか
否かが判定される。ここで、ラフネス小判定フラグＦ₂
が１であると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわち点火
時期を遅角させてトルクを低下させるべき場合は、ステ
ップＳ２１で、次の式７を用いて今回の気筒別のＩＧラ
フネス制御量θ_rough（ｉ）が演算される。この気筒別
のＩＧラフネス制御量θ_rough（ｉ）は、基本的には、
前回の気筒別のＩＧラフネス制御量θ_rough（ｉ−１）
を遅角側に補正したものである。

【数７】 θ_rough（ｉ）＝θ_rough（ｉ−１）−Δigret…………………………式７ θ_rough（ｉ）：今回の気筒別のＩＧラフネス制御量 θ_rough（ｉ−１）：前回の気筒別のＩＧラフネス制御
量 Δｉｇｒｅｔ：遅角補正量

【００６４】なお、Δｉｇｒｅｔは、エンジン回転数及
び吸気充填効率をパラメータとするマップを検索するこ
とにより、エンジン回転数及び吸気充填効率に応じて好
ましく設定される。ただし、式７により演算された気筒
別のθ_rough（ｉ）の演算値が所定の限界値ＩＭＮより
も小さいときには、θ_rough（ｉ）はＩＭＮとされる。
ここで、限界値ＩＭＮは、気筒別のθ_rough（ｉ）の遅
角側への限界値すなわちリミッタであり、θ
_rough（ｉ）がＩＭＮに達したときには、θ_rough（ｉ）
はこれ以上は遅角側に変化させることはできない。

【００６５】次に、ステップＳ２２で、次の式８を用い
て今回の全気筒のＩＧラフネス制御量θ'_rough（ｉ）が
演算される。この全気筒のＩＧラフネス制御量θ'_rough
（ｉ）は、基本的には、前回の全気筒のＩＧラフネス制
御量θ'_rough（ｉ−１）を遅角側に補正したものであ
る。

【数８】 θ'_rough（ｉ）＝θ'_rough（ｉ−１）−Δigret］……………………式８ θ'_rough（ｉ）：今回の全気筒のＩＧラフネス制御量 θ'_rough（ｉ−１）：前回の全気筒のＩＧラフネス制御
量 Δｉｇｒｅｔ：遅角補正量

【００６６】このステップＳ２２でも、式８により演算
された全気筒のθ'_rough（ｉ）の演算値が限界値ＩＭＮ
よりも小さいときには、θ'_rough（ｉ）はＩＭＮとされ
る。したがって、θ'_rough（ｉ）がＩＭＮに達したとき
には、θ'_rough（ｉ）はこれ以上は遅角側に変化させる
ことはできない。この後、制御はステップＳ４４に進め
られる。

【００６７】前記のステップＳ１６でラフネス小判定フ
ラグＦ₂が１でないと判定された場合（ＮＯ）、すなわ
ちラフネス値が上限しきい値ｄωｆｍａｘ以下であり、
かつ下限しきい値ｄωｆｍｉｎを超えていると判定され
た場合は、クランク角速度変動ないしはトルク変動（ラ
フネス）が、さほど大きくもなく、また点火時期をさら
に遅角させられるほどには小さくないので、現在のＩＧ
ラフネス制御量がそのまま保持される。

【００６８】すなわち、この場合は、ステップＳ２３
で、前回の気筒別のＩＧラフネス制御量θ_rough（ｉ−
１）が今回の気筒別のＩＧラフネス制御量θ
_rough（ｉ）とされる。続いて、ステップＳ２４で、前
回の全気筒のＩＧラフネス制御量θ'_rough（ｉ−１）が
今回の全気筒のＩＧラフネス制御量θ'_rough（ｉ）とさ
れる。この後、制御はステップＳ４４に進められる。

【００６９】かくして、ステップＳ４４では、エンジン
の運転状態がアイドル領域に入っているか否かが判定さ
れ、アイドル領域に入っていれば（ＹＥＳ）、ステップ
Ｓ４５で開閉弁１８が閉弁領域（図１５参照）に入って
いるか否かが判定され、閉弁領域に入っていれば（ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ４６で基本点火時期θ_BASEに、開閉弁
１８の閉弁時におけるアイドル時用の点火時期基本値が
セットされる。他方、閉弁領域に入っていなければ（Ｎ
Ｏ）、ステップＳ４７で基本点火時期θ_BASEに、開閉弁
１８の開弁時におけるアイドル時用の点火時期基本値が
セットされる。また、ステップＳ４４での判定で、エン
ジン１の運転状態が非アイドル領域であれば（ＮＯ）、
ステップＳ４８でステップＳ４５と同様に開閉弁１８が
閉弁領域に入っているか否かが判定され、閉弁領域に入
っていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ４９で基本点火時期
θ_BASEに開閉弁１８の閉弁時における非アイドル用の点
火時期基本値がセットされる。他方、閉弁領域に入って
いなければ（ＮＯ）、ステップＳ５０で基本点火時期θ
_BASEに、開閉弁１８の開弁時における非アイドル時用の
点火時期基本値がセットされる。このエンジンシステム
Ａないしエンジン１では、非アイドル時にはエンジン出
力を高めるために、基本点火時期θ_BASEをアイドル時よ
りも進角側に設定するようにしている。また、開閉弁１
８の閉弁時は切欠き部の影響により燃焼速度が速くなる
ため、基本点火時期θ_BASEを開閉弁１８の開弁時よりも
遅角側に設定するようにしている。そこで、ステップＳ
４４〜ステップＳ５０で、アイドル時であるか非アイド
ル時であるかに応じて、また開閉弁１８の開閉状態に応
じて個別に基本点火時期θ_BASEを設定するようにしてい
る。この後、ステップＳ１に復帰して、制御が続行され
る。

【００７０】ところで、前記のステップＳ１４で、エン
ジン１の運転状態がＩＧラフネス制御領域に入っていな
いと判定された場合（ＮＯ）、すなわちＡ／Ｆラフネス
制御領域に入っていると判定された場合は、ステップＳ
２５〜ステップＳ３１でＡ／Ｆラフネス制御量が演算さ
れ、又は保持（現状維持）される。つまり、この場合
は、点火時期を変化させることによりラフネス制御を行
うことが困難ないしは実質的に不可能であるので、空燃
比を変化させることにより出力トルクを増減させてラフ
ネス制御を行う。

【００７１】具体的には、まずステップＳ２５でラフネ
ス大判定フラグＦ₁が１であるか否かが判定される。ラ
フネス大判定フラグＦ₁が１であると判定された場合
（ＹＥＳ）、すなわち空燃比（Ａ／Ｆ）をリッチ側に変
化させてトルクを増加させるべき場合は、ステップＳ２
７で、次の式９を用いて今回の気筒別のＡ／Ｆラフネス
制御量λ_rough（ｉ）が演算される。この気筒別のＡ／
Ｆラフネス制御量λ_{ｒｏｕｇｈ}（ｉ）は、基本的には、
前回の気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量λ_{ｒｏｕｇｈ}（ｉ
−１）をリッチ側に一定量だけ補正したものである。

【数９】 λ_rough（ｉ）＝λ_rough（ｉ−１）＋ＫＬ……………………………式９ λ_rough（ｉ）：今回の気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量 λ_rough（ｉ−１）：前回の気筒別のＡ／Ｆラフネス制
御量ＫＬ：リッチ側ラフネス制御量補正値（一定値）

【００７２】ただし、式９により演算された気筒別のλ
_rough（ｉ）の演算値が所定の限界値ＦＭＸよりも大き
いときには、λ_rough（ｉ）はＦＭＸとされる。ここ
で、限界値ＦＭＸは、気筒別のλ_rough（ｉ）のリッチ
側への限界値すなわちリミッタであり、λ_rough（ｉ）
がＦＭＸに達したときには、λ_rough（ｉ）はこれ以上
はリッチ側に変化させることはできない。この後、制御
はステップＳ３９に進められる。

【００７３】前記のステップＳ２５で、ラフネス大判定
フラグＦ₁が１でないと判定された場合は（ＮＯ）、ス
テップＳ２６でラフネス小判定フラグＦ₂が１であるか
否かが判定される。ここで、ラフネス小判定フラグＦ₂
が１であると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわち空燃
比をリーン側に変化させてトルクを低下させるべき場合
は、ステップＳ２８で、次の式１０を用いて今回の気筒
別のＡ／Ｆラフネス制御量λ_rough（ｉ）が演算され
る。この気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量λ_rough（ｉ）
は、基本的には、前回の気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量
λ_rough（ｉ−１）をリーン側に一定量だけ補正したも
のである。

【数１０】 λ_rough（ｉ）＝λ_rough（ｉ−１）−ＫＲ……………………………式１０ λ_rough（ｉ）：今回の気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量 λ_rough（ｉ−１）：前回の気筒別のＡ／Ｆラフネス制
御量ＫＲ：リーン側ラフネス制御量補正値（一定値）

【００７４】次に、ステップＳ２９で、全気筒ともＡ／
Ｆラフネス制御量が０であるか否かが判定され、全気筒
ともＡ／Ｆラフネス制御量が０であれば（ＹＥＳ）、ス
テップＳ３０でＩＧラフネス制御禁止フラグＦ₃に０が
セットされる。なお、少なくとも１つの気筒のＡ／Ｆラ
フネス制御量が０でなければ（ＮＯ）、ステップＳ３０
をスキップする。ステップＳ３０で、このＩＧラフネス
制御禁止フラグＦ₃に０がセットされたときには、前記
のＩＧラフネス制御に復帰することになる。この後、制
御はステップＳ３９に進められる。

【００７５】前記のステップＳ２６でラフネス小判定フ
ラグＦ₂が１でないと判定された場合（ＮＯ）、すなわ
ちラフネス値が上限しきい値ｄωｆｍａｘ以下であり、
かつ下限しきい値ｄωｆｍｉｎを超えていると判定され
た場合は、クランク角速度変動ないしはトルク変動（ラ
フネス）が、さほど大きくもなく、またさほど小さくも
ないので、現在のＡ／Ｆラフネス制御量がそのまま保持
される。すなわち、この場合は、ステップＳ３１で、前
回の気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量λ_rough（ｉ−１）
が今回の気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量λ_rough（ｉ）
とされる。この後、制御はステップＳ３９に進められ
る。

【００７６】ステップＳ３９では、空燃比フィードバッ
ク制御フラグＦ₅が１であるか否かが判定される。この
空燃比フィードバック制御フラグＦ₅は、１がセットさ
れたときには空燃比のフィードバック制御が許可され、
０がセットされたときには空燃比のフィードバック制御
が禁止されるフラグである。このＡ／Ｆラフネス制御に
おいては、少なくとも１つの気筒のＡ／Ｆラフネス制御
量が所定の設定値を超えているときには空燃比のフィー
ドバック制御を禁止し、全気筒についてＡ／Ｆラフネス
制御量が０となったときに空燃比のフィードバック制御
を許可するようにしている。

【００７７】かくして、ステップＳ３９で、空燃比フィ
ードバック制御フラグＦ₅が１であると判定されたとき
（ＹＥＳ）、すなわち空燃比のフィードバック制御が許
可された状態にあるときには、ステップＳ４０で少なく
とも１つの気筒のＡ／Ｆラフネス制御量が所定の設定値
を超えているか否かが判定される。ここで、少なくとも
１つの気筒のＡ／Ｆラフネス制御量が所定の設定値を超
えていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ４１で空燃比フィー
ドバック制御フラグＦ₅に０がセットされ、したがって
空燃比のフィードバック制御が禁止される。他方、ステ
ップＳ４０で、全気筒のＡ／Ｆラフネス制御量が所定の
設定値以下であれば（ＮＯ）、ステップＳ４１をスキッ
プし、空燃比フィードバック制御フラグＦ₅が１のまま
保持され、したがって空燃比のフィードバック制御が続
行される。この後、前記のステップＳ４４〜ステップＳ
５０が実行された後、ステップＳ１に復帰して制御が続
行される。

【００７８】前記のステップＳ３９で、空燃比フィード
バック制御フラグＦ₅が１でないと判定されたとき（Ｎ
Ｏ）、すなわち空燃比のフィードバック制御が禁止され
た状態にあるときには、ステップＳ４２で全気筒のＡ／
Ｆラフネス制御量が０であるか否かが判定される。ここ
で、全気筒のＡ／Ｆラフネス制御量が０であれば（ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ４３で空燃比フィードバック制御フラ
グＦ₅に１がセットされ、したがって空燃比のフィード
バック制御が許可される。他方、ステップＳ４２で、少
なくとも１つの気筒のＡ／Ｆラフネス制御量が０でなけ
れば（ＮＯ）、ステップＳ４３をスキップし、空燃比フ
ィードバック制御フラグＦ₅が０のまま保持され、した
がって空燃比のフィードバック制御が禁止されたままと
なる。この後、前記のステップＳ４４〜ステップＳ５０
が実行された後、ステップＳ１に復帰して制御が続行さ
れる。

【００７９】ところで、前記のステップＳ１３で、ラフ
ネス制御実行条件が成立していないと判定された場合
（ＮＯ）、すなわち前記の各ラフネス制御実行条件の少
なくとも１つが成立しないときには、ラフネス制御は一
時停止又は終了される。この場合、まずステップＳ３２
で、前記のエンジン暖機フラグＦ₄が１であるか否か、
すなわちエンジン水温が所定温度（例えば、６０°Ｃ）
を超えているか否かが判定され、エンジン暖機フラグＦ
₄が１でなければ（ＮＯ）、ラフネス制御は一時的に停
止され、ステップＳ３３〜ステップＳ３５で、それぞ
れ、気筒別のＩＧラフネス制御量と、全気筒のＩＧラフ
ネス制御量と、気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量とが保持
（現状維持）される。

【００８０】すなわち、ステップＳ３３では、前回の気
筒別のＩＧラフネス制御量θ_rough（ｉ−１）が今回の
気筒別のＩＧラフネス制御量θ_rough（ｉ）とされる。
ステップＳ３４では、前回の全気筒のＩＧラフネス制御
量θ'_rough（ｉ−１）が今回の全気筒のＩＧラフネス制
御量θ'_rough（ｉ）とされる。また、ステップＳ３５で
は、前回の気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量λ_rough（ｉ
−１）が今回の気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量λ_rough
（ｉ）とされる。

【００８１】この後、前記のステップＳ３９〜ステップ
Ｓ５０が実行された後、ステップＳ１に復帰する。しか
しながら、この場合、前記のとおりラフネス制御は一時
的に停止されているので、ステップＳ３３〜ステップＳ
３５で保持された各ラフネス制御量はラフネス制御に用
いられるわけではない。つまり、ラフネス制御が一時的
に停止されたときには、停止直前における各ラフネス制
御量が保持されるが、これらのラフネス制御量は、この
後ラフネス制御が再開される場合に備えて保持（記憶）
されているだけである。

【００８２】このように、ラフネス制御実行条件が不成
立となってラフネス制御が一時的に停止された後、ラフ
ネス制御条件が再び成立したときには、保持されている
ラフネス制御量を用いてラフネス制御が再開される。こ
のため、該ラフネス制御が早期に安定化され、したがっ
て該制御の応答性が高められ、トルク変動を許容範囲内
に収めつつ、エンジン１の暖機あるいは触媒コンバータ
２７内の三元触媒の昇温を大幅に促進することができ、
エミッション性能及び燃費性能を高めることができる。

【００８３】前記のステップＳ３２で、エンジン暖機フ
ラグＦ₄が１であると判定された場合は（ＹＥＳ）、エ
ンジン１がすでに暖機状態にあり、また触媒コンバータ
２７内の三元触媒も十分に昇温されているものと考えら
れるので、ラフネス制御は終了される。しかしながら、
ラフネス制御を急激に（ステップ状に）終了させると、
ラフネス制御量が突然消滅するので、出力トルクが急変
してトルクショックが生じるおそれがある。そこで、こ
の場合、ステップＳ３６〜ステップＳ３８で、それぞ
れ、気筒別のＩＧラフネス制御量と、全気筒のＩＧラフ
ネス制御量と、気筒別のＡ／Ｆラフネス制御量とを徐々
に小さくして（漸減させる）リセットし、ラフネス制御
を比較的緩やかに終了させるようにしている。これによ
り、ラフネス制御終了時のトルクショックの発生が防止
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる制御装置を備えたエンジンシ
ステムの全体構成図である。

【図２】図１に示すエンジンシステムに設けられてい
るＥＣＵの機能ブロック図である。

【図３】ＥＣＵによるラフネス制御の制御方法を示す
フローチャートの一部である。

【図４】ＥＣＵによるラフネス制御の制御方法を示す
フローチャートの一部である。

【図５】ＥＣＵによるラフネス制御の制御方法を示す
フローチャートの一部である。

【図６】ＥＣＵによるラフネス制御の制御方法を示す
フローチャートの一部である。

【図７】ＥＣＵによるラフネス制御の制御方法を示す
フローチャートの一部である。

【図８】ＥＣＵによるラフネス制御におけるエンジン
暖機フラグの設定方法を示すフローチャートである。

【図９】直列４気筒型の４サイクルエンジンの各気筒
の行程と、クランク角の変化に対するトルク及び角速度
の変化とを示す図である。

【図１０】燃焼圧と角速度変動との相関関係を示す図
である。

【図１１】クランク角検出のための、被検出プレート
及びクランク角センサの概略構成を示す図である。

【図１２】ノイズ的要素による角速度変動を示す図で
ある。

【図１３】検出した角速度のデータからエンジン回転
の０.５次及びその整数倍の成分を除去すべくコムフィ
ルタを通した後の減衰特性を示す図である。

【図１４】図１３に示すデータからエンジン回転の
０.５次より低い周波数成分を除去すべくハイパスフィ
ルタを通した後の減衰特性を示す図である。

【図１５】開閉弁の開弁領域及び閉弁領域を、エンジ
ン回転数と吸気充填効率とエンジン水温とをパラメータ
としてあらわした図である。

【図１６】冷間始動時における目標アイドル回転数の
エンジン水温に対する変化特性を示す図である。

【図１７】点火時期のフィードバック制御量のアイド
ル回転数偏差に対する変化特性を示す図である。

【図１８】エンジンの出力トルクの点火時期に対する
依存性を示す図である。

【図１９】点火時期の昇温促進制御量のエンジン水温
に対する変化特性を示す図である。

【符号の説明】

Ａ…エンジンシステム、１…エンジン、２…気筒、３…
シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…ピスト
ン、６…燃焼室、７…点火プラグ、８…点火回路、９…
共通吸気通路、１０…独立吸気通路、１０ａ…第２独立
吸気通路、１１…エアクリーナ、１２…吸気弁、１３…
エアフローセンサ、１４…スロットル弁、１５…サージ
タンク、１６…インジェクタ、１７…吸気温センサ、１
８…開閉弁、１８ａ…アクチュエータ、２０…ＩＳＣバ
イパス通路、２１…ＩＳＣバルブ、２１ａ…アクチュエ
ータ、２２…アイドルスイッチ、２３…スロットル開度
センサ、２４…排気弁、２５…排気通路、２６…Ｏ₂セ
ンサ、２７…触媒コンバータ、３０…クランク角セン
サ、３１…被検出プレート、３１ａ…突起部、３２…水
温センサ、３５…ＥＣＵ、３６…開閉弁制御部、３７…
ラフネス検出部、３８…空燃比制御部、３９…点火時期
制御部、４０…ＩＳＣ制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの所定の運転領域でトルク変動
状態が許容限度内に収まるようエンジンの燃焼制御パラ
メータの基本値を補正することによりラフネス制御を行
うラフネス制御手段が設けられているエンジンの制御装
置において、上記ラフネス制御手段が、エンジンの運転
状態が上記所定の運転領域から離脱したときにそのラフ
ネス制御量を保持するとともに、エンジンの運転状態が
上記所定の運転領域に復帰したときには、保持している
ラフネス制御量をラフネス制御に反映させるようになっ
ていることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】上記所定の運転領域が、燃焼室内での吸
気の流動性が強化される吸気流動強化領域であることを
特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】上記吸気流動強化領域が、吸気ポートに
介設された開閉弁が閉じられる開閉弁閉弁領域であるこ
とを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】排気ガス浄化触媒を備えた触媒コンバー
タが排気通路に介設されているエンジンに設けられてい
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載
のエンジンの制御装置。
【請求項５】所定の運転領域で空燃比を理論空燃比よ
りもリーンにする空燃比制御手段を備えたエンジンに設
けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
１つに記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】上記ラフネス制御手段が、ラフネス制御
を終了する際にはラフネス制御量を徐々に減少させるよ
うになっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か１つに記載のエンジンの制御装置。