JP2013053554A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 気筒数より少ない数の振動センサを使用して、より簡便な手法で気筒毎の燃焼状態パラメータを全気筒について算出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】 気筒数より少ない２つの力センサ１１，１２のそれぞれに対応して設定され、かつ＃１〜＃４気筒のそれぞれに対応したサンプリング期間ＴＳＭＰ＃１〜ＴＳＭＰ＃４において、振動センサ出力信号をサンプリングする。サンプリング期間ＴＳＭＰ＃１等は対象気筒の燃焼行程開始上死点を中心としたクランク角度１８０度の期間に設定され、サンプリングされた信号値に基づいて、所定の数式（（１）〜（４））を用いて複数気筒のそれぞれに対応する燃焼状態パラメータを算出する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関の気筒数より少ない数の振動センサを使用して、図示平均有効圧と相関のある燃焼状態パラメータを全気筒について算出し、機関制御に適用するものに関する。

特許文献１には、複数気筒の一部に筒内圧センサを配置し、一部の気筒に対応する検出筒内圧に基づいて全気筒の燃焼状態を判定する装置が示されている。この装置によれば、全気筒数の１／２の気筒に筒内圧センサが装着されるとともに、筒内圧に関する気筒間の相互相関値が予め算出されて相関図が作成される。そして、運転中に得られる検出値と相関図とを用いて、正常燃焼状態や失火状態が判定される。

特開２０１０−１４０６５号公報

上述した従来装置では、気筒数より少ない筒内圧センサを用いて、筒内圧センサが装着されていない気筒について、燃焼状態の判定が行われるが、予め相関図を作成しておく必要があり、また判定したい燃焼状態が増えると相関図も増加させる必要があるという課題がある。

本発明は上述した課題を考慮してなされたものであり、気筒数より少ない数の振動センサを使用して、より簡便な手法で気筒毎の燃焼状態パラメータを全気筒について算出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。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数気筒を有する内燃機関に装着され、前記気筒の数より少ない所定数の振動センサ（１１，１２）の出力信号（Ｐ１，Ｐ２）に基づいて前記機関の燃焼状態を示す燃焼状態パラメータ（ＥＩＭＥＰ）を気筒毎に算出する燃焼状態パラメータ算出手段を備える内燃機関の制御装置において、前記所定数の振動センサ（１１，１２）のそれぞれに対応して設定され、かつ前記複数気筒のそれぞれに対応したサンプリング期間（ＴＳＭＰ＃１〜ＴＳＭＰ＃４）において、前記振動センサ出力信号（Ｐ１，Ｐ２）をサンプリングするサンプリング手段を備え、前記サンプリング期間（ＴＳＭＰ＃１〜ＴＳＭＰ＃４）は対象気筒の燃焼行程開始上死点を中心とした所定クランク角度期間（１８０度）に設定され、前記燃焼状態パラメータ算出手段は、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号値に基づいて、下記式（１）から（４）を用いて前記複数気筒のそれぞれに対応する前記燃焼状態パラメータ（ＥＩＭＥＰ）を算出することを特徴とする：

ここで、ＥＩＭＥＰは前記燃焼状態パラメータ、ｍは前記サンプリング期間中のサンプリングデータ数の１／２のデータ数、ｈは前記機関が２サイクル機関であるとき「１」に設定され、４サイクル機関であるとき「０．５」に設定される定数、ｊは１から（ｍ−１）までの値をとるインデクスパラメータ、ｘｊは（πｊ／ｍｈ）で与えられ、サンプリングが行われたクランク角度［ｒａｄ］を、燃焼行程開始上死点を基準として示す角度パラメータであり、Ｐ（ｘｊ）は前記信号値であり、λは前記機関のコンロッド長をクランク半径で除算することにより算出される比率パラメータである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記燃焼状態パラメータの変動率（ＣＲＥＩＭＥＰ）を算出する変動率算出手段と、前記変動率（ＣＲＥＩＭＥＰ）を用いて前記機関の制御パラメータ（ＬＣＭＤ）を算出する制御パラメータ算出手段とを備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、前記振動センサは、２つの気筒に対応して１つの割合で装着され、前記２つの気筒における燃焼に起因する検出信号値が同程度となる位置に配置されることを特徴とする。

なお、上記振動センサとしては、圧電素子を用いた圧電型力センサが一般的に使用されるが、内燃機関の適切な位置に装着した加速度センサ、圧力センサ、あるいはすきまセンサも使用可能である。

請求項１に記載の発明によれば、気筒数より少ない所定数の振動センサのそれぞれに対応して設定され、かつ複数気筒のそれぞれに対応したサンプリング期間において、振動センサ出力信号がサンプリングされ、サンプリング期間は対象気筒の燃焼行程開始上死点を中心とした所定クランク角度期間に設定され、サンプリングされた信号値に基づいて、上記式（１）から（４）を用いて複数気筒のそれぞれに対応する燃焼状態パラメータが算出される。式（１）〜（４）を用いることにより、図示平均有効圧と相関性の高い燃焼状態パラメータが得られるので、気筒数より少ない所定数の振動センサを用いて、各気筒の燃焼状態が適切に反映された燃焼状態パラメータを全気筒について得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、燃焼状態パラメータの変動率が算出され、その変動率を用いて機関の制御パラメータが算出される。振動センサの装着位置に依存して、燃焼状態が同じであってもセンサ出力値が気筒毎に異なる場合があるが、変動率を用いることにより、そのような場合においても適切な制御を行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、振動センサは、２つの気筒に対応して１つの割合で装着され、２つの気筒における燃焼に起因する検出信号値が同程度となる位置に配置されるので、１つの振動センサによって得られる２つの気筒の検出信号値に、各気筒の燃焼状態が適切に反映される。したがって、１つの振動センサによって２つの気筒の燃焼状態を適切に判定することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 力センサの装着位置を説明するための図である（第１の実施形態）。 図２に示す力センサの出力信号を示す波形図である。 力センサ出力信号のサンプリング処理のフローチャートである。 排気還流制御のフローチャートである。 図示平均有効圧と燃焼状態パラメータ（ＥＩＭＥＰ）との相関係数（ＫＣＲＲ）と、サンプリング期間との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態における力センサの装着位置を説明するための図である。 図７に示す力センサの出力信号を示す波形図である。 ３気筒、Ｖ型６気筒、及びＶ型８気筒の機関における力センサの装着位置を説明するための図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、４気筒を有する４サイクルエンジンである。エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が設けられている。スロットル弁３にはスロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ４が連結されており、その検出信号は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給される。

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。エンジン１の各気筒には、点火プラグ７が設けられており、点火プラグ７はＥＣＵ５に接続されている。ＥＣＵ５は、点火プラグ７に点火信号を供給する。

スロットル弁３の下流側には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８、及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が設けられている。エンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ１０が装着されている。

さらに図２に示すようにエンジン１本体（シリンダブロック）の＃１気筒と＃２気筒のほぼ中間位置には、圧電素子を用いた第１力センサ１１が装着され、＃３気筒と＃４気筒のほぼ中間位置には、圧電素子を用いた第２力センサ１２が装着されている。すなわち、第１力センサ１１は、＃１気筒及び＃２気筒における燃焼に起因する検出信号値が同程度となる位置に配置され、第２力センサ１２は、＃３気筒及び＃４気筒における燃焼に起因する検出信号値が同程度となる位置に配置されている。第１及び第２力センサ１１，１２は、装着位置における振動加速度に応じた検出信号を出力する。上記センサ８〜１２の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

力センサ１１，１２は、ノッキングを検出するためのノックセンサが取り付けられる位置に取り付けられている。ノックセンサの取り付け位置は，気筒内の燃焼によって生じる振動や力の変化を比較的検知しやすい位置に選定されているため、燃焼状態のモニタに適した位置と考えられる。具体的には、いくつかの候補位置に力センサを取付けてエンジンを運転し、最も信号を良好に検知できる位置を選択する。ここでノックセンサとは，エンジンの異常燃焼（ノッキング）を検知するセンサで，シリンダ内の燃焼現象に起因してエンジンブロックに伝達される高周波数振動（６kHzくらいを基本波として，その整数倍の周波数の振動）を検知するものである。

ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１３が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１２は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば６度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

エンジン１の排気管２１と、各気筒の燃焼室に連通する吸気マニホールド２との間には、排気還流通路２２が設けられており、排気還流通路２２には排気還流量を制御するための排気還流制御弁（以下［ＥＧＲ弁」という）２３が設けられている。すなわち、排気還流通路２２は、４つの気筒に対応して分岐し、ＥＧＲ弁２３は各分岐通路に配置されている。ＥＧＲ弁２３は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５からの信号によりその開度（弁リフト量）が制御される。したがって、本実施形態では排気還流量を気筒毎に制御可能である。なお、排気還流量を気筒毎に制御可能な排気還流機構は図１には具体的に示していないが、例えば特許４００４６５６号公報に示されている。

ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路（メモリ）、燃料噴射弁６、点火プラグ７、及びＥＧＲ弁２３に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。

本実施形態では、力センサ１１，１２の出力信号Ｐ１，Ｐ２に基づいて、各気筒の図示平均有効圧と高い相関性を有し、各気筒の燃焼状態を示す燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)（ｉ＝１〜４）を算出し、燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)の変動率ＣＲＥＩＭＥＰ(i)に基づいてＥＧＲ弁開度指令値ＬＣＭＤ(i)の補正を行う。

図３は、第１及び第２力センサ１１，１２の出力信号Ｐ１，Ｐ２を示すタイムチャートであり、太線Ｌ１が信号Ｐ１に対応し、細線Ｌ２が信号Ｐ２に対応する。この図においては、クランク角度−３６０度から−１８０度までの期間が＃２気筒の圧縮行程（＃４気筒の燃焼行程）に相当し、−１８０度から０度までの期間が＃１気筒の圧縮行程（＃２気筒の燃焼行程）に相当し、０度から１８０度までの期間が＃１気筒の燃焼行程（＃３気筒の圧縮行程）に相当し、１８０度から３６０までの期間が＃３気筒の燃焼行程（＃４気筒の圧縮行程）に相当する。

第１力センサ１１の出力信号Ｐ１は、クランク角度−２７０度から−９０度までの期間では、＃２気筒における圧縮及び燃焼による圧力の上昇を示しクランク角度−９０度から９０度までの期間では、＃１気筒における圧縮及び燃焼による圧力の上昇を示している。また出力信号Ｐ２は、クランク角度９０度から２７０度までの期間では、＃３気筒における圧縮及び燃焼による圧力の上昇を示しクランク角度２７０度から４５０度（図では−２７０度で表示している）までの期間では、＃４気筒における圧縮及び燃焼による圧力の上昇を示している。

そこで、本実施形態では、出力信号Ｐ１に応じて＃１気筒の燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(1)及び＃２気筒の燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(2)を算出し、第２力センサ１２の出力信号Ｐ２に応じて＃３気筒の燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(3)及び＃４気筒の燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(4)を算出する。

具体的には、図３に示すように設定された、各気筒毎のサンプリング期間ＴＳＭＰ＃１〜ＴＳＭＰ＃４において、例えばＣＲＫパルスに同期して出力信号Ｐ１，Ｐ２のサンプリングを行い、サンプリング値をメモリに格納し、サンプリング終了後直ちに下記式（１）〜（４）を用いて、燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰを算出する。

ここで、ｍはサンプリング期間中のサンプリングデータ数ｎの１／２のデータ数、ｈは本実施形態（４サイクルエンジン）では「０．５」に設定される定数、ｊは１から（ｍ−１）までの値をとるインデクスパラメータ、ｘｊは（πｊ／ｍｈ）で与えられ、サンプリングが行われたクランク角度［ｒａｄ］を、算出対象である気筒の燃焼行程開始上死点を基準（「０」）として示す角度パラメータであり、Ｐ（ｘｊ）は上記出力信号Ｐ１またはＰ２のサンプリング時期における信号値であり、λはエンジン１のコンロッド長ｓをクランク半径ｒで除算することにより算出される比率パラメータ（ｓ／ｒ）である。なお、定数ｈは２サイクルエンジンでは「１」に設定される。

例えばＣＲＫパルスに同期してサンプリングする場合には、１８０度のサンプリング期間中に得られるデータ数ｎは「３０」であるので、データ数ｍは「１５」となる。
上記式（１）〜（４）は、本件発明者らによって記述された非特許文献（機械学会 Dynamics and Design Conference 2006，講演番号２３５，「図示平均有効圧の動的（過渡）計測について」）により既に発表されているものであり、図示平均有効圧と高い相関性のある燃焼状態パラメータが得られることが確認されている。

図４は、力センサ１１及び１２の出力信号Ｐ１，Ｐ２のサンプリング処理のフローチャートである。この処理は、所定クランク角度（例えば６度）毎にＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。

ステップＳ１１では、＃１気筒サンプリング期間ＴＳＭＰ＃１の期間内であるか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、さらに＃２気筒サンプリング期間ＴＳＭＰ＃２の期間内であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１またはＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ１３に進み、第１力センサ１１の出力Ｐ１を取り込む。

ステップＳ１２の答が否定（ＮＯ）であるときは、＃３気筒サンプリング期間ＴＳＭＰ＃３の期間内であるか否かを判別し（ステップＳ１４）、その答が否定（ＮＯ）であるときは、さらに＃４気筒サンプリング期間ＴＳＭＰ＃４の期間内であるか否かを判別する（ステップＳ１５）。ステップＳ１４またはＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ１６に進み、第２力センサ１２の出力Ｐ２を取り込む。ステップＳ１５の答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに処理を終了する。

図５は、図４の処理により取得された信号値を用いて気筒毎のＥＧＲ弁開度指令値ＬＣＭＤ(i)を算出する処理のフローチャートである。この処理は、例えば各気筒のサンプリング期間の終了直後においてＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。

ステップＳ２１では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じてＥＧＲ弁２３の基本弁開度指令値ＬＣＭＤＢを算出する。ステップＳ２２では、図４の処理によって取り込みが完了した最新のデータを用いて、燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)（ｉ＝１〜４）を算出する。ステップＳ２３では、下記式（５）を用いて燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)の変動率ＣＲＥＩＭＥＰ(i)を算出する。式（５）のＳＩＧＥＩＭＥＰＢ(i)は、燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)の最新の所定数Ｎ（例えば１００）のデータを用いて算出される標準偏差であり、ＡＶＥＩＭＥＰ(i)は、同じデータを用いて算出される平均値である。
ＣＲＥＩＭＥＰ(i)＝ＳＩＧＥＩＭＥＰ(i)／ＡＶＥＩＭＥＰ(i) （５）

ステップＳ２４では、変動率ＣＲＥＩＭＥＰ(i)が判定閾値ＣＲＩＭＰＴＨより大きいか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、下記式（６）により補正量ＬＣＭＤＣ(i)を減少方向に更新する（ステップＳ２５）。式（６）の右辺のＬＣＭＤＣ(i)は前回値であり、ＤＬは比較的小さな値に設定される所定修正量である。なお補正量ＬＣＭＤＣ(i)の初期値は「０」に設定される。
ＬＣＭＤＣ(i)＝ＬＣＭＤＣ(i)−ＤＬ （６）

ステップＳ２４の答が否定（ＮＯ）であって変動率ＣＲＥＩＭＥＰ(i)が判定閾値ＣＲＩＭＰＴＨ以下であるときは、下記式（７）により補正量ＬＣＭＤＣを増加方向に更新する（ステップＳ２６）。
ＬＣＭＤＣ(i)＝ＬＣＭＤＣ(i)＋ＤＬ （７）

ステップＳ２７では、基本弁開度指令値ＬＣＭＤＢ及び補正量ＬＣＭＤＣを下記式（８）に適用し、ＥＧＲ弁開度指令値ＬＣＭＤを算出する。
ＬＣＭＤ(i)＝ＬＣＭＤＢ＋ＬＣＭＤＣ(i) （８）

図５の処理によれば、燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)の変動率ＣＲＥＩＭＥＰ(i)が増加しない範囲で、排気還流量を増加させるような補正が気筒毎に行われ、良好な燃焼状態を維持しつつ、ＮＯｘ排出量の低減を図ることができる。

図６は、図示平均有効圧と燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰとの相関係数ＫＣＲＲと、サンプリング期間ＴＳＭＰ（検出対象気筒の燃焼行程開始上死点を中心として設定される）の角度幅ＷＴＳＭＰとの関係を示す図であり、実線はエンジン回転数ＮＥを一定とした定常運転状態に対応し、破線はエンジン回転数ＮＥが増加する過渡運転状態に対応する。いずれの運転状態においても、角度幅ＷＴＳＭＰが６０度以上の範囲で高い相関性が得られることが確認できる。

以上のように本実施形態では、気筒数４より少ない２つの力センサ１１，１２のそれぞれに対応して設定され、かつ＃１気筒〜＃４気筒のそれぞれに対応したサンプリング期間ＴＳＭＰ＃１〜ＴＳＭＰ＃４において、各力センサ１１，１２の出力信号Ｐ１，Ｐ２がサンプリングされ、サンプリング期間ＴＳＭＰ＃１〜ＴＳＭＰ＃４はそれぞれ対象気筒の燃焼行程開始上死点を中心としたクランク角度１８０度の期間に設定され、サンプリングされた信号値に基づいて、上記式（１）から（４）を用いて各気筒の燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)が算出される。式（１）〜（４）を用いることにより、図示平均有効圧と相関性の高い燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)が得られるので、気筒数より少ない２つの力センサ１１，１２を用いて、各気筒の燃焼状態が適切に反映された燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)（ｉ＝１〜４）を得ることができる。

また燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)の変動率ＣＲＥＩＭＥＰ(i)が算出され、その変動率ＣＲＥＩＭＥＰ(i)を用いてＥＧＲ弁２３のＥＧＲ弁開度指令値ＬＣＭＤが算出される。力センサ１１，１２の装着位置に依存して、燃焼状態が同じであってもセンサ出力値が気筒毎に異なり、したがって燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(i)の値が異なる場合があるが、変動率ＣＲＥＩＭＥＰ(i)を用いることにより、そのような場合においても適切な制御を行うことができる。

また力センサ１１，１２は、２つの気筒における燃焼に起因する検出信号値が同程度となる位置に配置されるので、１つの力センサによって得られる２つの気筒に対応する信号値に、各気筒の燃焼状態が適切に反映される。したがって、１つの力センサによって２つの気筒の燃焼状態を適切に判定することが可能となる。

本実施形態では、力センサ１１，１２が振動センサに相当し、ＥＣＵ５が燃焼状態パラメータ算出手段、サンプリング手段、変動率算出手段、及び制御パラメータ算出手段を構成する。具体的には、図４の処理がサンプリング手段に相当し、図５のステップＳ２２が燃焼状態パラメータ算出手段に相当し、ステップＳ２３が変動率算出手段に相当し、ステップＳ２１，Ｓ２４〜Ｓ２７が制御パラメータ算出手段に相当する。

なお、エンジン１が２サイクルエンジンである場合には、サプリ期間ＴＳＭＰ＃１〜ＴＳＭＰ＃４は、それぞれ対象気筒の燃焼行程開始上死点を中心としたクランク角度９０度の期間に設定される。

［第２の実施形態］
本実施形態は、第１及び第２の力センサ１１，１２を、それぞれプラグ座型力センサ１１ａ及び１２ａに変更し、図７に示すように力検出部が＃１気筒及び＃４気筒の燃焼室内に挿入されるようにしたものである。以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。

図８は、第１力センサ１１ａの出力信号Ｐ１を示すタイムチャートである。この図においては、クランク角度−３６０度から−１８０度までの期間が＃２気筒の圧縮行程に相当し、−１８０度から０度までの期間が＃１気筒の圧縮行程に相当し（＃２気筒の燃焼行程に相当し）、０度から１８０度までの期間が＃１気筒の燃焼行程に相当する。

出力信号Ｐ１には、クランク角度−９０度から９０度までの期間では、＃１気筒における圧縮及び燃焼による圧力の上昇が示されており、さらにクランク角度−２７０度から−９０度までの期間では、＃２気筒における圧縮及び燃焼による圧力の上昇が示されている。そこで、本実施形態では、出力信号Ｐ１に応じて＃１気筒の燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(1)を算出するとともに、＃２気筒の燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(2)を算出する。

また図示はしていないが、第２力センサ１２ａの出力信号Ｐ２には、＃４気筒における圧縮及び燃焼による圧力の上昇とともに、＃３気筒における圧縮及び燃焼による圧力の上昇が示されるので、出力信号Ｐ２に応じて＃４気筒の燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(4)を算出するとともに、＃３気筒の燃焼状態パラメータＥＩＭＥＰ(3)を算出する。

本実施形態では、ＥＩＭＥＰ(1)＞ＥＩＭＥＰ(2)、及びＥＩＭＥＰ(4)＞ＥＩＭＥＰ(3)なる関係が通常燃焼状態では成立するが、第１の実施形態と同様に変動率ＣＲＩＭＥＰ(1)〜ＣＲＩＭＥＰ(4)を用いることにより、同様のエンジン制御を行うことができる。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、サンプリング期間ＴＳＭＰの角度幅ＷＴＳＭＰを１８０度に設定したが、図６を参照すれば明らかなように、６０度から１８０度の範囲内の角度に設定することが可能である。

また上述した実施形態では振動センサとして最も一般的な圧電型力センサを使用したが、圧電型力センサに代えて、加速度センサ、圧力センサ、またはすきまセンサを使用してもよい。公知の非特許文献（自動車技術学会学術講演会前刷集２００６／０５「加速度、力、すきまセンサを用いた図示平均有効圧モニタ法」）に示されるように、加速度センサ、圧力センサ、またはすきまセンサにより、圧電型力センサと相関性の高い検出データを得ることができる。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。また４気筒エンジン以外の複数気筒を有するエンジンに適用可能である。図９（ａ）は、３気筒エンジンの制御に適用した例を示す。この例では、第１力センサ１１を＃１気筒と＃２気筒のほぼ中間位置に配置し、第２力センサ１２を＃３気筒近傍に配置する。サンプリング期間ＴＳＭＰは対応する気筒の燃焼行程開始上死点を中心とした１８０度角度期間から２４０度角度期間の範囲で選択する。

図９（ｂ）は、Ｖ型６気筒エンジンの制御に適用した例を示す。この例では、第１力センサ１１を＃１〜＃３気筒が設けられたバンクのほぼ中間位置に配置し、第２力センサ１２を＃４〜＃６気筒が設けられたバンクのほぼ中間位置に配置する。サンプリング期間ＴＳＭＰは対応する気筒の燃焼行程開始上死点を中心とした１８０度角度期間から２４０度角度期間の範囲で選択する。

図９（ｃ）は、Ｖ型８気筒エンジンの制御に適用した例を示す。この例では、第１力センサ１１を＃１気筒と＃２気筒のほぼ中間位置に配置し、第２力センサ１２を＃３気筒と＃４気筒のほぼ中間位置に配置し、第３力センサ１１ｂを＃５気筒と＃６気筒のほぼ中間位置に配置し、第４力センサ１２ｂを＃７気筒と＃８気筒のほぼ中間位置に配置する。サンプリング期間ＴＳＭＰは対応する気筒の燃焼行程開始上死点を中心とした２４０度程度の角度期間に設定する。

１ 内燃機関
５ 電子制御ユニット（燃焼状態パラメータ算出手段、サンプリング手段、変動率算出手段、制御パラメータ算出手段）
１１，１１ａ 第１力センサ（振動センサ）
１２，１２ａ 第２力センサ（振動センサ）

Claims (3)

1. 複数気筒を有する内燃機関に装着され、前記気筒の数より少ない所定数の振動センサの出力信号に基づいて前記機関の燃焼状態を示す燃焼状態パラメータを気筒毎に算出する燃焼状態パラメータ算出手段を備える内燃機関の制御装置において、
   前記所定数の振動センサのそれぞれに対応して設定され、かつ前記複数気筒のそれぞれに対応したサンプリング期間において、前記振動センサ出力信号をサンプリングするサンプリング手段を備え、
   前記サンプリング期間は対象気筒の燃焼行程開始上死点を中心とした所定クランク角度期間に設定され、
   前記燃焼状態パラメータ算出手段は、前記サンプリング手段によりサンプリングされた信号値に基づいて、下記式（１）から（４）を用いて前記複数気筒のそれぞれに対応する前記燃焼状態パラメータを算出することを特徴とする内燃機関の制御装置：
   

   

   ここで、ＥＩＭＥＰは前記燃焼状態パラメータ、ｍは前記サンプリング期間中のサンプリングデータ数の１／２のデータ数、ｈは前記機関が２サイクル機関であるとき「１」に設定され、４サイクル機関であるとき「０．５」に設定される定数、ｊは１から（ｍ−１）までの値をとるインデクスパラメータ、ｘｊは（πｊ／ｍｈ）で与えられ、サンプリングが行われたクランク角度［ｒａｄ］を、燃焼行程開始上死点を基準として示す角度パラメータであり、Ｐ（ｘｊ）は前記信号値であり、λは前記機関のコンロッド長をクランク半径で除算することにより算出される比率パラメータである。
2. 前記燃焼状態パラメータの変動率を算出する変動率算出手段と、
   前記変動率を用いて前記機関の制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記振動センサは、２つの気筒に対応して１つの割合で装着され、前記２つの気筒における燃焼に起因する検出信号値が同程度となる位置に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。

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