CN100513773C - 控制点火正时的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供控制发动机的点火正时的控制方法。根据该方法，对设定点火正时加上变动成分，计算用于实施点火的最终点火正时。计算按照最终点火正时实施了点火时检测出的缸内压力的图示平均有效压力。估计表示该图示平均有效压力和该变动成分之间的相关关系的点火正时特性曲线，根据该特性曲线计算最佳点火正时。执行使设定点火正时收敛于该最佳点火正时的反馈控制。这样，点火正时被控制为与发动机的当前的运转状态对应的最佳点火正时。

Description

控制点火正时的装置和方法

技术领域

本发明涉及对内燃机的点火正时进行控制的装置和方法。

背景技术

已提出了检测内燃机(以下，称为发动机)的燃烧室内的压力(以下，称为缸内压力)而控制点火正时的方法。在日本特开2003-262177号公报中，将上死点(TDC)处的缸内压力Ptdc和最大缸内压力Pmax之间的差ΔP与预定的阈值进行比较，如果该差ΔP小于该阈值，则将点火正时向超前侧进行校正。

发明内容

优选为按照最佳点火正时(MBT：Minimum advance for the BestTorque，实现最佳转矩的最小提前角)进行点火。通过按照最佳点火正时实施点火，可以使燃烧效率良好，提高排气的净化性能。

通常，将与发动机的运转状态相应的点火正时作为映射图而存储在存储器中。基于所检测出的当前的运转状态参照该映射图来确定点火正时。在具有气门定时机构、可变压缩比机构等的各种机构的车辆中，发动机的运转状态的数量庞大，从而要存储的点火正时的数量也变得庞大。难以在映射图上规定最适合于这样庞大的数量的各个运转状态的点火正时。

此外，最近的车辆具有很多与发动机关联的构成部件，所以燃烧状态产生偏差，或对于每个构成部件，经年变化不同。从而，难以将点火正时设定为适合于这样多的构成部件。

如不能准确地取得与当前的运转状态对应的最佳点火正时MBT，则需要延迟点火正时，以可靠地避免爆震(knocking)。点火正时的过度的向滞后侧的控制可能引起燃料效率的下降。

如现有技术这样，在一边按照预定的周期将缸内压力与阈值进行比较，一边使点火正时接近最佳点火正时MBT时，到使点火正时收敛于最佳点火正时MBT为止需要时间，仍会引起燃烧效率的下降。

从而，需要如下的控制装置以及方法：可以估计与当前的运转状态对应的最佳点火正时MBT，从而使点火正时迅速地收敛于该估计出的最佳点火正时MBT。

根据本发明的一方面，内燃机的点火正时控制装置具有：点火正时计算器，其对设定点火正时加上变动成分而计算用于实施点火的最终点火正时；平均有效压力计算器，其计算在按照该最终点火正时实施点火时检测出的缸内压力的图示平均有效压力；MBT计算器，其基于该图示平均有效压力和该变动成分，估计表示该图示平均有效压力和该变动成分之间的相关关系的点火正时特性曲线，根据该点火正时特性曲线计算最佳点火正时；以及控制器，控制该设定点火正时，使其收敛于该最佳点火正时，通过以变动成分作为输入、以图示平均有效压力作为输出的函数来表示点火正时特性曲线，所述MBT计算器还具有根据由平均有效压力计算器计算出的图示平均有效压力来辨识该函数中的与该变动成分相关联的系数的辨识器。通过该系数的辨识来估计点火正时特性曲线。

根据本发明，通过对点火正时加上变动成分，可以计算与当前的运转状态对应的最佳点火正时。通过使点火正时收敛于最佳点火正时，使缸内压力最大，可以防止燃烧效率的下降。由于可以计算与当前的运转状态对应的最佳点火正时，所以不必预先将与各种运转状态对应的庞大数量的点火正时存储在存储器中。

另外，根据本发明，由于可以更准确地辨识表示点火正时特性曲线的函数中所包含的系数，所以可以提高点火正时特性曲线的估计精度。

根据本发明的一种实施方式，控制装置还具有生成变动成分的生成器。生成器生成该变动成分，使得满足用于辨识上述函数的系数的自励条件。在一个实施例中，自励条件的个数等于估计点火正时特性曲线时要辨识的系数的个数加1后的值，或大于该相加值。根据本发明，可以适当地生成用于估计点火正时特性曲线的信号。

根据本发明的一种实施方式，上述辨识器进一步计算该系数的更新成分，使得由平均有效压力计算器计算出的图示平均有效压力和以变动成分为输入而根据上述函数估计出的估计图示平均有效压力之间的偏差成为0。进而，辨识器对预先设定的基准值加上该系数的更新成分来计算该系数，使得该系数随着该偏差接近于0而收敛于该基准值。该基准值被设定为在该偏差收敛于0时，使设定点火正时收敛于最佳点火正时的控制停止。

根据本发明，在实际的平均有效压力变得与根据点火正时特性曲线估计出的估计图示平均有效压力大致相等时，即辨识误差大致接近于0时，该系数收敛于基准值，所以可以防止系数的漂移(drift)。进而，基准值被设定为在系数收敛于基准值时，使点火正时的反馈控制停止，所以可以防止继续错误的辨识。

根据本发明的一种实施方式，对系数中的至少一个实施预定的限制处理，以防止点火正时特性曲线被估计为具有下侧凸状的形状的曲线。设定点火正时收敛于最佳点火正时附近时，所估计出的特性曲线的曲率变得平坦，但根据本发明，即使在这样的状态下，也可以防止错误地估计特性曲线的曲率。

根据本发明的一种实施方式，平均有效压力计算器提取所检测出的缸内压力的交流成分，基于该交流成分计算图示平均有效压力。根据本发明，即使在缸内压力传感器的检测值中出现热电效应(pyroelectriceffect)或热漂移(thermal drift)的影响，也可以消除这些影响而计算图示平均有效压力。从而，可以将陶瓷类的压电元件用于缸内压力传感器。进而，可以将缸内压力传感器设置在发动机气缸的壁附近。

根据本发明的一种实施方式，使用可以指定设定点火正时对最佳点火正时的响应特性的响应指定型控制，控制设定点火正时。根据本发明，可以在不产生过冲的情况下使设定点火正时收敛于最佳点火正时。可以防止使点火正时过度地超前或滞后而降低燃烧效率。

根据本发明的另一方面，本发明的控制内燃机的点火正时的方法，包括：(a)在设定点火正时上加上变动成分而计算用于实施点火的最终点火正时的步骤；(b)计算在按照所述最终点火正时实施点火时检测出的缸内压力的图示平均有效压力的步骤；(c)基于所述图示平均有效压力和所述变动成分，估计表示该图示平均有效压力和该变动成分之间的相关关系的点火正时特性曲线的步骤；(d)根据所述特性曲线计算最佳点火正时的步骤；以及(e)控制所述设定点火正时，使其收敛于所述最佳点火正时的步骤，通过以所述变动成分作为输入、以所述图示平均有效压力作为输出的函数来表示所述点火正时特性曲线，所述步骤(c)还包括(c1)根据所述图示平均有效压力来辨识该函数中的与该变动成分相关联的系数，通过该系数的辨识来估计所述点火正时特性曲线的步骤。

附图说明

图1是概略地表示基于本发明的一个实施例的、发动机及其控制装置的图。

图2是用于说明基于本发明的一个实施例的、点火正时控制的原理的图。

图3是基于本发明的一个实施例的、点火正时控制装置的方框图。

图4是表示基于本发明的一个实施例的、规定点火正时的基准值的映射图的图。

图5是表示燃烧室的体积和缸内压力之间的关系的图。

图6是表示基于本发明的一个实施例的、1阶滤波器以及2阶滤波器的特性的图。

图7是用于说明基于本发明的一个实施例的、提取缸内压力的1次成分以及2次成分的方法的图。

图8是用于说明基于本发明的一个实施例的、根据缸内压力的交流成分计算图示平均有效压力的效果的图。

图9是表示点火正时和图示平均有效压力之间的关系的图。

图10是表示基于本发明的一个实施例的、变动信号的波形的图。

图11是用于说明基于本发明的一个实施例的、由变动信号引起的点火正时的波动的图。

图12是表示根据本发明的一个实施例计算出的点火正时的估计曲线和最佳点火正时的图。

图13是用于说明基于本发明的一个实施例的、对应辨识的系数中的一个进行限制处理的原因的图。

图14是表示基于本发明的一个实施例的、响应指定型控制中的切换

函数的图。

图15表示基于本发明的一个实施例的、在响应指定型控制中由响应指定参数指定的控制量的收敛速度的图。

图16是表示不实施向最佳点火正时的反馈控制的情况下的图示平均有效压力的图。

图17是表示基于本发明的一个实施例的、实施向最佳点火正时的反馈控制的情况下的各种参数的行为的图。

图18是表示基于本发明的一个实施例的、点火正时控制的主程序的流程图。

图19是表示基于本发明的一个实施例的、向最佳点火正时的反馈控制的流程图。

图20是表示基于本发明的一个实施例的、缸内压力的采样过程的流程图。

具体实施方式

内燃机以及控制装置的结构

接着参照附图说明本发明的实施方式。图1是基于本发明的实施方式的、发动机及其控制装置的整体结构图。

电子控制单元(以下，称为‘ECU’)1具有：输入接口1a，其接收从车辆的各部发送来的数据；CPU 1b，其执行用于进行车辆的各部的控制的运算；存储器1c，其具有只读存储器(ROM)以及随机存取存储器(RAM)；以及输出接口1d，其向车辆的各部送出控制信号。存储器1c的ROM中存储有用于进行车辆的各部的控制的程序以及各种数据。基于本发明的用于点火正时控制的程序存储在该ROM中。ROM也可以是EPROM这样的可重写的ROM。在RAM中设有用于通过CPU 1b进行运算的工作区。从车辆的各部发送来的数据以及向车辆的各部送出的控制信号被暂时存储在RAM中。

发动机2例如是四冲程发动机。发动机2经由进气门3与进气管4连接，经由排气门5与排气管6连接。在进气管4上设有根据来自ECU 1的控制信号喷射燃料的燃料喷射阀7。

发动机2将从进气管4吸入的空气和从燃料喷射阀7喷射的燃料的混合气体吸入到燃烧室8中。在燃烧室8中设有根据来自ECU 1的点火正时信号而迸发火花的火花塞9。通过由火花塞9发出的火花，混合气体燃烧。混合气体的体积由于燃烧而增大，由此，向下推动活塞10。活塞10的往返运动被转换为曲轴11的旋转运动。

缸内压力传感器15例如是由压电元件构成的传感器，被嵌入到火花塞9的与发动机气缸连接的部分中。缸内压力传感器15生成与燃烧室8内的缸内压力对应的缸内压力信号Pcyl，将其发送给ECU 1。

在发动机2中设有曲轴角传感器17。曲轴角传感器17伴随曲轴11的旋转，向ECU 1输出CRK信号以及TDC信号。

CRK信号是按照预定的曲轴角(在本实施例中为15度)输出的脉冲信号。ECU 1根据该CRK信号计算发动机2的转速NE。TDC信号是在与活塞10的TDC位置关联的曲轴角度处输出的脉冲信号。

在发动机2的进气管4中设有节气门18。由来自ECU 1的控制信号控制节气门18的开度。与节气门18连接的节气门开度传感器(θTH)19向ECU 1提供与节气门18的开度对应的电信号。

进气管压力(Pb)传感器20设在节气门18的下游侧。由Pb传感器20检测出的进气管压力Pb被送给ECU 1。

在节气门18的上游设有空气流量表(AFM)21。空气流量表21检测通过节气门18的空气量，将其发送给ECU 1。

油门踏板开度传感器25与ECU 1连接。油门踏板开度传感器25检测油门踏板的开度，将其发送给ECU 1。

虽未图示，但可以具有可变地驱动进气门和(或)排气门的相位以及升程的机构、以及使燃烧室的压缩比可变的机构等。

向ECU 1发送的信号被传递给输入接口1a，进行模拟—数字转换。CPU 1b根据存储在存储器1c中的程序处理转换后的数字信号，作出用于发送给车辆的致动器的控制信号。输出接口1d将这些控制信号发送给燃料喷射阀7、火花塞9、节气门18以及其它的机械要素的致动器。

本发明的原理

参照图2简单地说明本发明的原理，以助于发明的理解。

在图2中，纵轴表示缸内压力的图示平均有效压力，横轴表示点火正时。点火正时的特性曲线31表示点火正时和图示平均有效压力之间的相关关系。后面叙述图示平均有效压力的计算方法。如图所示，特性曲线31具有极大值32，与该极大值32对应的点火正时被称为可以实现最大燃烧效率的最佳点火正时MBT。

假设当前设定的点火正时是IG1。在本发明的一种实施方式中，对该点火正时IG1加上变动成分。加上变动成分具有使点火正时在包含IG1的预定范围内波动的作用。在一个实施例中，如标号33所示，变动成分被设定为在连续的循环中，点火正时以IG1为中心在正和负两个方向上波动。

取得使点火正时这样波动时的图示平均有效压力。基于所相加的变动成分和所取得的图示平均有效压力，可以取得特性曲线31的、与范围33对应的部分34(实线所示)。可以根据该部分34来估计特性曲线31的形状。根据估计出的特性曲线31计算最佳点火正时MBT。将点火正时控制为收敛于最佳点火正时MBT。

根据本发明，由于可以计算与当前的运转状态对应的最佳点火正时MBT，所以可以使点火正时迅速地收敛于最佳点火正时MBT。通过使点火正时收敛于最佳点火正时，使缸内压力最大，可以防止燃烧效率的下降。根据本发明，不必预先在存储器中存储与各种运转状态以及多个发动机关联部件对应的庞大数量的点火正时。

点火正时控制装置

图3是基于本发明的一种实施方式的、点火正时控制装置的方框图。典型地，通过执行ECU 1(图1)的存储器1c中所存储的程序来实现该装置的各模块的功能。作为代替，也可以通过硬件来实现这些功能。

变动信号生成器41生成变动信号DIGID。变动信号DIGID与参照图2说明的变动成分对应。变动信号DIGID被传递给点火正时信号生成器42。在一个实施例中，可以将变动信号DIGID的值预先存储在存储器1c中。

点火正时信号生成器42基于所检测出的当前的发动机的运转状态，参照预定的映射图来求出基准值IGBASE。在本实施例中，基于吸入空气量Gcyl和发动机转速NE，参照预定的映射图来求出基准值IGBASE。预定的映射图的一例如图4所示，其可以存储在图1的存储器1c中。

优选为该映射图仅对代表性的运转状态规定点火正时。不必与庞大数量的运转状态对应地规定点火正时。应该注意这样的映射图不是一定需要的。但是，如果有这样的映射图，则可以提高对最佳点火正时MBT的收敛速度。

按照式(1)计算吸入空气量Gcyl。这里，Gth表示由空气流量表21(图1)检测出的值。Pb表示由进气管压力传感器20(图1)检测出的值。Vb表示进气管的体积(m³)。Tb表示进气管的温度(K)。R是气体常数。k是识别控制循环的符号，(k)表示本次的循环，(k—1)表示前次的循环。

在以下的实施例的说明中，与燃烧循环(在四冲程发动机中，曲轴角0～720度的周期)同步地实施由‘k’表示控制循环的处理。

$\mathrm{Gcy}1\left(k\right)=\mathrm{Gth}\left(k\right)-\frac{(\mathrm{Pb}\left(k\right)-\mathrm{Pb}(k-1))\·\mathrm{Vb}}{\mathrm{Tb}\·R}---\left(1\right)$

如式(2)所示，点火正时信号生成器42对基准值IGBASE与校正值DIGOP之和加上从变动信号生成器41接收到的变动信号DIGID，从而计算点火正时信号IGLOG。根据点火正时信号IGLOG来驱动火花塞9(图1)。

IGLOG＝IGBASE+DIGOP+DIGID  (2)

校正值DIGOP是用于收敛于最佳点火正时MBT的校正值。应该注意到点火正时信号IGLOG中包含变动信号DIGID。通过有意地将信号DIGID这样的变动成分包含在点火正时信号IGLOG中，可以使(IGBASE+DIGOP)在预定范围内波动。

在以下的说明中，有时将(IGBASE+DIGOP)称为设定点火正时。设定点火正时是基于当前的运转状态的点火正时信号，是要收敛于最佳点火正时的控制对象。如参照图2说明的那样，向设定点火正时加上变动信号DIGID，以使点火正时在预定的范围内波动。变动信号DIGID优选生成为具有不使燃烧状态产生大的变动的大小。

根据加上了变动信号DIGID的点火正时信号IGLOG进行点火时，由缸内压力传感器15检测出缸内压力Pcyl。平均有效压力计算器43对于该检测出的缸内压力Pcyl计算图示平均有效压力Pmi_act。

MBT计算器44基于图示平均有效压力Pmi_act以及与该图示平均有效压力Pmi_act对应的变动信号DIGID，估计点火正时的特性曲线。根据估计出的特性曲线计算最佳点火正时MBT。

点火正时控制器45计算上述的校正值DIGOP，以使设定点火正时收敛于最佳点火正时MBT。

在本实施例中，使基准值IGBASE与校正值DIGOP之和收敛于最佳点火正时MBT。由于使用了基准值，具有如下的优点。即，发动机的运转状态有时急剧地变化。如果使用与该变化后的运转状态对应的基准值，则可以更快地使点火正时收敛于最佳点火正时MBT。但是，作为代替，也可以将控制器45构成为：不使用这样的基准值，而针对每个控制循环计算点火正时，使其收敛于最佳点火正时。

平均有效压力计算器

参照图5说明图示平均有效压力。图5表示发动机的燃烧室的体积和缸内压力之间的关系。在点P处，进气门打开，开始吸气行程。缸内压力经过活塞位于上死点TDC处的点N而减小到作为最小值的点U。然后，活塞经过作为下死点BDC的点K后，缸内压力增加。在点Q处开始压缩行程。在压缩行程中，缸内压力增加。在点R处，燃烧行程开始，缸内压力由于混合气体的燃烧而急剧地增加，在点S处，缸内压力为最大。通过混合气体的燃烧，活塞被下压，向点M所示的BDC移动。通过该移动，缸内压力减小。在点T处打开排气门，排气行程开始。在排气行程中，缸内压力进一步减小。

将由图示的缸内压力的曲线包围的面积除以活塞的行程容积的值称为图示平均有效压力。

在代替的实施方式中，也可以计算从作为BDC的点K开始经过作为TDC的点L到作为BDC的点M为止的平均有效压力，作为图示平均有效压力。

在本发明的一种实施方式中，平均有效压力计算器43按照预定的曲轴角度(在本实施例中为15度)的周期对缸内压力传感器的检测值进行采样。由Pcyl(n)表示采样后的缸内压力，这里，n表示采样周期。

平均有效压力计算器43按照式(3)计算图示平均有效压力Pmi_act。式(3)示出了仅提取缸内压力的交流成分而计算图示平均有效压力Pmi_act的方法，关于此，在日本特公平8-20339号公报中进行了具体描述。

h是与1个燃烧循环所需的行程数对应的系数，在四冲程发动机的情况下，是h＝1/2。在二冲程发动机中，为h＝1。由连杆的长度s与曲轴的半径r之比表示λ，λ＝s/r。

C1表示缸内压力Pcyl中的、发动机转速的1次成分(即，发动机转速的一倍的频率成分)的振幅，φ1表示缸内压力Pcyl中的、发动机转速的1次成分相对于TDC的相位差。C2表示缸内压力Pcyl中的、发动机转速的2次成分(即，发动机转速的2倍的频率成分)的振幅，φ2表示缸内压力Pcyl中的、发动机转速的2次成分相对于TDC的相位差。如前所述，k表示与燃烧循环同步的控制循环，从而，针对每个燃烧循环实施图示平均有效压力Pmi_act的计算。

$\mathrm{Pmi}\_\mathrm{act}\left(k\right)=\frac{\mathrm{\π}}{2h}(C1\left(k\right)\cos \left(\mathrm{\φ}1\left(k\right)\right)+\frac{1}{2\mathrm{\λ}}C2\left(k\right)\cos \left(\mathrm{\φ}2\left(k\right)\right))---\left(3\right)$

这样，平均有效压力计算器43基于缸内压力Pcyl的交流成分(在本实施例中，1次成分和2次成分)，计算图示平均有效压力Pmi_act。

说明提取缸内压力Pcyl的1次成分和2次成分的方法。应注意该提取方法与上述的日本特公平8-20339的不同之处。在该公报中，使用模拟滤波器进行提取，相对于此，在本发明的一种实施方式中，使用数字滤波器进行提取。

平均有效压力计算器43如式(4)以及(5)中分别所示那样，针对采样后的缸内压力Pcyl(n)应用1阶滤波器以及2阶滤波器。如前所述，n表示与预定的曲轴角度(例如15度)同步的采样循环。

Pcylod1(n)＝aod11·Pcylod1(n-1)+aod12·Pcylod1(n-2)

      +aod13·Pcylod1(n-3)+aod14·Pcylod1(n-4)

      +bod10·Pcyl(n)+bod11·Pcyl(n-1)+bod12·Pcyl(n-2)

      +bod13·Pcyl(n-3)+bod14·Pcyl(n-4)              (4)

      滤波系数：aodli(i＝1～4)，bodlj(j＝0～5)

Pcylod2(n)＝aod21·Pcylod1(n-1)+aod22·Pcylod1(n-2)

      +aod23·Pcylod1(n-3)+aod24·Pcylod1(n-4)

      +bod20·Pcyl(n)+bod21·Pcyl(n-1)+bod22·Pcyl(n-2)

      +bod23·Pcyl(n-3)+bod24·Pcyl(n-4)(5)

      滤波系数：aod2i(i＝1～4)，bod2j(j＝0～5)

分别在图6的(a)以及(b)中示出了这些数字滤波器的特性。1阶滤波器(a)是具有提取发动机转速的1次成分的特性的带通滤波器，2阶滤波器(b)是具有提取发动机转速的2次成分的特性的带通滤波器。横轴表示按照乃奎斯特频率(Nyquist frequency)进行规一化后的频率。

由于按照与发动机转速同步的周期对缸内压力Pcyl进行采样，所以乃奎斯特频率按照发动机转速而变化。通过按照乃奎斯特频率进行规一化，不管当前的发动机的转速为何值，都可以在不变更这些滤波器的系数的情况下从缸内压力Pcyl中提取发动机转速的1次成分以及2次成分。

在按照一定的时间间隔应用滤波器的方法中，在发动机转速低时，通过频带为极低的频率，从而滤波系数变得极小，可能使滤波器的输出不稳定。根据基于本发明的一种实施方式的上述的方法，通过与发动机转速同步地应用滤波器，可以防止这样的现象。

将通过1阶滤波器的应用而得到的值Pcylod1(n)表示为模拟波形时，表示为C1·sin(θne+φ1)。将通过2阶滤波器的应用而得到的值Pcylod2(n)表示为模拟波形时，表示为C2·sin(2θne+φ2)。这里，θne表示具有0～2π的值的发动机转角，在活塞位于TDC时，θne＝0rad。

另外，式(3)的C1·cos(φ1)以及C2·cos(φ2)分别可以表示为式(6)以及(7)。

$C1\cos \left(\mathrm{\φ}1\right)=C1\sin (\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{\φ}1)---\left(6\right)$

$C2\cos \left(\mathrm{\φ}2\right)=C2\sin (\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{\φ}2)=C2\sin (2\left(\frac{\mathrm{\π}}{4}\right)+\mathrm{\φ}2)---\left(7\right)$

比较1阶滤波器的输出C1·sin(θne+φ1)与式(6)可知，如果在发动机转角为π/2(即，θne＝π/2)时对1阶滤波器的输出进行采样，则可以得到式(3)的1次成分C1·cos(φ1)。同样，比较2阶滤波器的输出C2·sin(2θne+φ2)与式(7)可知，如果在发动机转角为π/4(即，θne＝π/4)时对2阶滤波器的输出进行采样，则可以得到式(3)的2次成分C2·cos(φ2)。

这里，参照图7，示出了对于曲轴角的缸内压力Pcyl、关于1阶滤波器的输出的模拟波形C1·sin(θne+φ1)、以及关于2阶滤波器的输出的模拟波形C2·sin(2θne+φ2)。用粗线表示模拟波形C1·sin(θne+φ1)以及C2·sin(2θne+φ2)，为了进行比较，用细线表示C1·sin(θne)以及C2·sin(2·θne)。

如前所述，在θne＝π/2时，即在TDC后90度处，对1阶滤波器的输出C1·sin(θne+φ1)进行采样得到的值51表示式(3)的1次成分C1·cos(φ1)。在θne＝π/4时，即在TDC后45度处，对2阶滤波器的输出C2·sin(2θne+φ2)进行采样得到的值52表示式(3)的2次成分C2·cos(φ2)。

这样，通过在预定的曲轴角度处对1阶滤波器以及2阶滤波器的输出进行采样/保持，可以根据式(3)来计算图示平均有效压力Pmi_act。

由于能在TDC后45度和90度处对来自数字滤波器的输出进行采样即可，所以作为代替，也可以将缸内压力的采样周期设为45度的整数分之一的曲轴角度(例如，可以按照5度或3度的曲轴角进行采样)。

参照图8，说明上述的、仅提取缸内压力的交流成分来计算图示平均有效压力的方法的效果。波形55表示如图1所示那样在车辆中搭载了车载用的缸内压力传感器15的情况下的、该缸内压力传感器的检测值。波形56表示试验用的传感器的检测值。

试验用传感器被配置为与燃烧室内的混合气体直接接触，该传感器的压电元件由昂贵的单晶形成。

另一方面，通常从成本和耐久性的观点出发，由多晶陶瓷类形成在车辆中搭载的缸内压力传感器所使用的压电元件。此外，由于搭载于车辆中，所以有时难以将该压电元件的温度保持恒定。因此，与表示试验用传感器的输出的波形56比较可知，在车载用传感器的波形55中，由于热电效应或热漂移，在检测值Pcyl中可能产生“偏离”。

为了防止这样的“偏离”，需要由昂贵的单晶构成压电元件，在远离燃烧室的地方配置传感器，以避免发动机的运转状态的变动对燃烧室内的温度造成的影响。但是，这会导致高成本。此外，由于传感器输出的绝对值减小，所以SN比可能降低。

在本发明的一种实施方式中，基于缸内压力的交流成分计算图示平均有效压力Pmi_act，所以可以除去由于热电效应或热漂移而出现的、比1次成分延迟的频率成分。如图8(b)所示，基于缸内压力传感器15的检测值计算出的图示平均有效压力Pmi_act(由波形57表示)示出了与基于试验用传感器的检测值同样地计算出的图示平均有效压力(由波形58表示)大致相同的值。

变动信号生成器以及MBT计算器

参照图9，示出了与图2相同的图。点火正时的特性曲线71具有极大值72，与极大值72对应的点火正时是最佳点火正时MBT。但是，实际上由于燃烧状态在每个燃烧循环中发生变动，所以对于点火正时的图示平均有效压力Pmi_act通常分布在如具有宽度73的阴影区域74所示的范围内。

在测试发动机的环境中，通过将点火正时从滞后侧向超前侧进行变更，并测量图示平均有效压力，可以得到特性曲线71。但是，在车辆行驶的状态下，这样的操作可能使驾驶性恶化。

此外，如现有技术这样，将点火正时固定到从映射图中提取出的值(例如，由IG1表示)上时，相对于该提取出的值的点火正时，图示平均有效压力分布在线75上。根据这样的图示平均有效压力的一维分布是无法估计特性曲线71的形状(曲率以及斜率)的。

为了在不使驾驶性恶化的情况下估计特性曲线71，在本发明的一种实施方式中，如参照图3说明的那样，导入变动信号生成器41。变动信号生成器41生成满足用于估计特性曲线71的自励条件的变动信号。自励条件的个数等于表示待估计的特性曲线71的函数(后面对此进行叙述)中所包含的应辨识的系数的个数加1得到的值，或大于该相加后的值。

在本实施例中，在表示待估计的特性曲线71的函数中包含三个应辨识的系数，自励(PE)条件的个数被设定为4个。这样，变动信号生成器41如式(8)所示，生成将三个正弦波进行合成而得到的信号DIGID。δ1、δ2以及δ3表示振幅。ω1、ω2以及ω3被设定为相当于控制频率(在本实施例中，为与燃烧循环相当的频率)的整数分之一的频率。Ψ以及Ψ’表示相位。预先确定了这些参数的值。

DIGID(k)＝δ1·sin(ω1·k)+δ2·sin(ω2·k+Ψ)+δ1·sin(ω3·k+Ψ’)(8)

作为代替，也可以使变动信号DIGID生成为满足5个或5个以上的自励条件。例如，也可以生成包含无限多的个数的正弦波的随机波作为变动信号DIGID。此外，也可以按照一系列的脉冲信号(例如，M序列)的形式生成变动信号DIGID。

在图10中，作为一例示出了变动信号DIGID的波形。横轴表示计数器Cdigid的值。使变动信号DIGID生成为具有Cdigid_max的周期。可以将对应于计数值Gdigid的变动信号DIGID作为映射图而存储在存储器1c(图1)中。

在各控制循环中，增加计数器的值。从该映射图中提取出对应于计数值的变动信号DIGID的值。计数器达到Cdigid_max时，该计数器复位为零。

标号77表示变动信号DIGID的可取值的范围。变动信号DIGID被生成为以零为中心在正方向和负方向上波动。但是，也可以使变动信号DIGID的波动的范围偏向正或负。

变动信号DIGID的变动幅度77优选设定为收纳于在通常的运转状态中出现的、如图9所示的图示平均有效压力的变动幅度73内。通过这样生成变动信号DIGID，可以避免由变动信号DIGID影响燃烧状态。

参照图11，说明由MBT计算器44实施的、使用变动信号DIGID估计点火正时的特性曲线71的方法。图示的范围81对应于图10的变动信号DIGID所波动的范围77。如前所述，设定点火正时是基准值IGBASE与校正值DIGOP之和。通过对该设定点火正时加上变动信号DIGID，使作为结果的点火正时信号IGLOG在范围81内波动。

由阴影区域82表示点火正时通过变动信号DIGID而在范围81内波动时的图示平均有效压力的分布范围。基于分布在该区域82中的图示平均有效压力，可以估计特性曲线71。

如参照图9说明的那样，对于被固定为从映射图中提取出的值的点火正时，图示平均有效压力仅分布于线75上，所以不能估计特性曲线的形状(斜率以及曲率)。但是，在本发明的一种实施方式中，通过使用变动信号DIGID使点火正时在范围81内波动，取得具有不是线这样的一维、而是二维的范围的区域82上的图示平均有效压力，从而可以估计特性曲线的形状。

说明估计特性曲线71的具体方法。首先，可以将特性曲线71定义为如式(9)所示的、变动信号DIGID的二次函数Fmbt。

Fmbt(DIGID)＝Aigop·DIGID²+Bigop·DIGID+Cigop  (9)

Aigop、Bigop以及Cigop是应辨识的系数。可以根据通过变动信号DIGID而分布于区域82内的图示平均有效压力来辨识这些系数。后面叙述辨识方法的细节。

参照图12，示出了由辨识后的系数Aigop、Bigop以及Cigop导出的估计曲线83。可知估计曲线83与实际的特性曲线71大致一致。由箭头84表示设定点火正时和最佳点火正时MBT之间的偏差EIGOP。通过对式(9)进行微分而求出估计曲线83的极大值72，所以如式(10)这样计算偏差EIGOP。

$\mathrm{EIGOP}=\frac{-\mathrm{Bigop}}{2\·\mathrm{Aigop}}---\left(10\right)$

设定点火正时相对于最佳点火正时MBT具有偏差EIGOP。如果对设定点火正时进行控制以消除该偏差，则可以实现最佳点火正时MBT处的点火。关于其控制方法，将在‘点火正时控制器’的部分中进行说明。

由于实际的特性曲线71不是严格的2次函数，所以在设定点火正时远离了最佳点火正时MBT的情况下，在估计曲线83中可能包含误差。但是，通过由点火正时控制器45使偏差EIGOP收敛于零，可以使设定点火正时收敛于最佳点火正时MBT。

这里，说明上述的函数Fmbt中所包含的系数Aigop、Bigop以及Cigop的辨识方法。该系数被辨识为，使通过将变动信号DIGID的前次值代入估计曲线的函数Fmbt而得到的估计平均有效压力Pmi_hat与基于作为使用该变动信号的结果而实际检测出的缸内压力、通过平均有效压力计算器43计算出的Pmi_act一致。

在该辨识方法中可以使用最小二乘法以及最大似然法等已知的方法。在本发明的一种实施方式中，使用作为更高效的方法的δ校正法。关于δ校正法，详细地记载于本申请的申请人所提出的、日本特许第3304845号公报中。这里，简单地说明使用δ校正法辨识这些系数的方法。

基于δ校正法的递推型辨识算法如式(11)所示。系数矢量θ(k)表示为其基准值θ_base(k)与其更新成分dθ(k)之和。δ是式(16)所示的遗忘系数矢量(forgetting coefficient vector)。

θ(k)＝θ_base(k)+dθ(k)                           (11)

dθ(k)＝δ·dθ(k-1)+KP(k)·E_id(k)                (12)

这里，θ^T(k)＝[Aigop(k)，Bigop(k)，Cigop(k)]     (13)

dθ^T(k)＝[Aigop(k)-Aigop_base，dBigop(k)，dCigop(k)](14)

θ_base^T(k)＝[Aigop_base，0，Cigop_base]         (15)

$\mathrm{\&delta;}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \mathrm{\&delta;}\&prime;& 0\\ 0& 0& \mathrm{\&delta;}\&prime;\end{array}\right](0<{\mathrm{\&delta;}}^{,}<1)---\left(16\right)$

在遗忘系数矢量δ中，与Aigop对应的元素被设定为值1，与Bigop以及Cigop对应的元素被设定为比0大且比1小的值δ’。这具有如下效果：在辨识误差E_id收敛于0时，仅留下Aigop，遗忘Bigop以及Cigop。

式(12)所示的式所表示的辨识误差E_id(k)由式(17)表示。即，辨识误差E_id是基于作为在点火正时信号中包含变动信号DIGID的前次值的结果而检测出的缸内压力、通过平均有效压力计算器43计算出的图示平均有效压力Pmi_act与将变动信号DIGID的前次值作为输入、基于函数Fmbt计算出的估计平均有效压力Pmi_hat之差。

E_id(k)＝Pmi_act(k)-Pmi_hat(k)                           (17)

这里，Pmi_hat(k)＝θ^T(k)·ζ(k)

＝Aigop(k)·DIGID(k-1)²+Bigop·DIGID(k-1)+Cigop(k)       (18)

ζ^T(k)＝[DIGID(k-1)²，DIGID(k-1)，1]                       (19)

由式(20)表示增益KP(k)。由式(21)表示P。通过式(20)的系数λ1以及λ2的设定，如下那样确定辨识算法的类型。

λ1＝1，λ2＝0：固定增益算法

λ1＝1，λ2＝1：最小二乘法算法

λ1＝1，λ2＝λ：递减增益算法(λ是0、1以外的预定值)

λ1＝λ、λ2＝1；加权最小二乘法算法(λ是0、1以外的预定值)。

$\mathrm{KP}\left(k\right)=\frac{P(k-1)\&CenterDot;\mathrm{\&zeta;}\left(k\right)}{1+{\mathrm{\&zeta;}}^T\left(k\right)\&CenterDot;P(k-1)\&CenterDot;\mathrm{\&zeta;}\left(k\right)}---\left(20\right)$

$P\left(k\right)=\frac{1}{\mathrm{\&lambda;}1}(I-\frac{\mathrm{\&lambda;}2\&CenterDot;P(k-1)\&CenterDot;\mathrm{\&zeta;}\left(k\right)\&CenterDot;{\mathrm{\&zeta;}}^T\left(k\right)}{\mathrm{\&lambda;}1+\mathrm{\&lambda;}2\&CenterDot;{\mathrm{\&zeta;}}^T\left(k\right)\&CenterDot;P(k-1)\&CenterDot;\mathrm{\&zeta;}\left(k\right)})P(k-1)---\left(21\right)$

这里，I是(3×3)的单位矩阵

点火正时充分收敛于最佳点火正时MBT时，图示平均有效压力相对于点火正时的波动的变动减小。在这样的稳定状态下，如果采用其它的辨识方法，待辨识的系数可能漂移。

根据本发明的上述方法，如上述式(11)所示，系数矢量θ(k)表示为其基准值θ_base(k)与其更新成分dθ(k)之和。辨识误差E_id充分接近于0时，从式(12)可知，更新成分dθ收敛于(Aigop(k-1)-Aigop_base，0，0)，从而，从式(11)可知，系数矢量θ收敛于(Aigop(k-1)，0，Cigop_base)。由于系数Aigop的值被辨识为不为0，所以避免了在式(10)中除以0，从而可以避免向最佳点火正时MBT的控制发散。

此外，辨识误差E_id充分接近于0时，系数Bigop收敛于0，所以式(10)所示的、相对于最佳点火正时MBT的偏差EIGOP为0。由于偏差EIGOP收敛于0，所以使点火正时收敛于最佳点火正时MBT的反馈控制自动地停止。

此外，在由于一些异常的燃烧而使图示平均有效压力相对于点火正时的波动的变动增大的情况下，变动信号DIGID和平均有效压力Pmi_act之间的相关性可能消失。在这样的情况下，误差E_id为白噪声状态，该误差E_id的平均值成为0。其结果是，系数矢量θ收敛于基准值θ_base，由此，向最佳点火正时MBT的反馈控制自动地停止。

这样，根据δ校正法，在辨识误差E_id充分小的稳定状态下，可以防止应辨识的系数的值漂移。

在本发明的一种实施方式中，对于这样辨识出的系数Aigop，如式(22)所示，应用函数Lim_a。函数Lim_a(x)是将x限制为小于0的值的函数。通过Lim_a(Aigop)，Aigop被限制为具有负值。

$\mathrm{Aigop}\&DoubleLeftArrow;\mathrm{Lim}\_a\left(\mathrm{Aigop}\right)---\left(22\right)$

参照图13说明应用将系数Aigop限制为负值的函数Lim_a的原因。图13表示设定点火正时充分地收敛于最佳点火正时MBT，图示平均有效压力Pmi_act几乎不因变动信号DIGID而变化(即平坦)的状态。由标号91表示实际的特性曲线。在这样的状态下，估计曲线可能被错误地估计为具有向下凸出的形状(即，Aigop≧0)的曲线94。这样的错误的估计可能导致最佳点火正时MBT的计算中产生误差。为了避免这种现象，应用函数Lim_a，使估计曲线被计算为具有向上凸出的形状(即，Aigop<0)的曲线93。

点火正时控制器

点火正时控制器45控制点火正时，使其收敛于根据估计曲线计算出的最佳点火正时。具体来说，计算校正值DIGOP，使得相对于最佳点火正时MBT的偏差EIGOP收敛于0。通过将校正值DIGOP加到基准值IGBASE上，使偏差EIGOP得到补偿。

点火正时控制器45使用响应指定型控制，计算用于使偏差EIGOP收敛于0的控制输入即校正值DIGOP。计算式由式(23)表示。

$\mathrm{DIGOP}\left(k\right)=-\mathrm{Krch}\&CenterDot;\mathrm{\&sigma;}\left(k\right)-\mathrm{Kadp}\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&sigma;}\left(i\right)---\left(23\right)$

σ(k)＝EIGOP(k)+POLE·EIGOP(k-1)   (24)

这里，Krch，Kadp>0

响应指定型控制是可以指定控制量(这里为偏差EIGOP)向目标值(这里为0)的收敛特性的控制。根据响应指定型控制，可以在不产生过冲的情况下使偏差EIGOP收敛于0。

在响应指定型控制中设定了切换函数σ。POLE是切换函数σ的响应指定参数，规定偏差EIGOP的收敛速度。POLE优选设定为满足-1<POLE<0。

切换函数σ(k)＝0的式被称为等价输入系统，规定了偏差EIGOP的收敛特性。σ(k)＝0时，可以如式(25)这样表示式(24)的切换函数σ。

EIGOP(k)＝-POLE·EIGOP(k-1)   (25)

这里，参照图14说明切换函数。在纵轴为EIGOP(k)并且横轴为EIGOP(k-1)的相位面上，由线95表现式(24)的切换函数σ。将该线95称为切换线。假设由EIGOP(k-1)以及EIGOP(k)的组合构成的状态量(EIGOP(k-1)，EIGOP(k))的初始值由点96表示。响应指定型控制进行动作，以使点96所示的状态量设定到切换线95上而限制在该切换线95上。

通过响应指定型控制，将状态量保持在切换线95上，从而可以使该状态量在不受干扰等的影响的情况下极稳定地收敛于相位平面上的原点0。换言之，通过将状态量(EIGOP(k-1)，EIGOP(k))限制在由式(25)所示的没有输入的稳定系统中，可以对于干扰以及模型化误差鲁棒地使偏差EIGOP收敛于0。

在本实施例中，与切换函数σ有关的相位空间是二维的，所以由直线95表示切换线。在相位空间为三维的情况下，切换线用平面表示，在相位空间为四维或四维以上时，切换线成为超平面。

可以可变地设定响应指定参数POLE。通过调节响应指定参数POLE，可以指定偏差EIGOP的收敛速度。

参照图15，标号97、98以及99表示响应指定参数POLE分别为-1、-0.8、-0.5的情况下的偏差EIGOP的收敛速度。随着响应指定参数POLE的绝对值减小，偏差EIGOP的收敛速度加快。

基于一种实施方式的点火正时控制的效果

参照图16以及图17说明基于本发明的一种实施方式的点火正时控制的效果。

图16表示通过对基于当前的运转状态、根据预定的映射图求出的基准值IGBASE加上变动信号DIGID而计算出点火正时IGLOG的情况下的、实际的图示平均有效压力Pmi_act。不进行使用校正值DIGOP的、向最佳点火正时MBT的反馈控制。

在时间t1，发动机的运转状态发生变化。重新从映射图中提取出基于变化后的运转状态的基准值IGBASE。假设从映射图中提取出的基准值IGBASE具有比最佳点火正时滞后的值。其结果是，点火正时向滞后侧变化(即，延迟)。由于点火正时延迟，实际的图示平均有效压力Pmi_act下降。由标号101表示了对应于最佳点火正时MBT的图示平均有效压力的水平。由于点火正时不能收敛于最佳点火正时MBT，所以无法消除实际的图示平均有效压力Pmi_act和水平101之间的“偏离”。

这样，如果不实施使点火正时收敛于最佳点火正时的反馈控制，则图示平均有效压力维持下降后的状态，从而，可能引起燃烧效率的下降。

图17表示实施了基于本发明的一种实施方式的点火正时的反馈控制的情况。由于对设定点火正时信号(IGBASE+DIGOP)加上了变动信号DIGID，所以点火正时信号IGLOG波动。

在时间t0～t1之间，点火正时信号IGLOG收敛于最佳点火正时MBT，从而，实际的图示平均有效压力Pmi_act也处于与该MBT对应的水平。由于点火正时信号IGLOG收敛于最佳点火正时MBT，所以校正值DIGOP的值大致为0。

在时间t1处，发动机的运转状态发生变化。由于该变化，基准值IGBASE也偏离最佳点火正时MBT，从而点火正时信号IGLOG也偏离最佳点火正时MBT。其结果是，实际的图示平均有效压力Pmi_act下降，低于与最佳点火正时MBT对应的水平105。

MBT计算器44对系数Aigop、Bigop以及Cigop进行辨识，使得基于变动信号DIGID、通过函数Fmbt估计出的图示平均有效压力Pmi_hat与实际的图示平均有效压力Pmi_act一致。其结果是，估计平均有效压力Pmi_hat追随实际的平均有效压力Pmi_act而推移。通过系数Aigop、Bigop以及Cigop的辨识，计算出最佳点火正时MBT。进而，计算设定点火正时(IGBASE+DIOP)相对于最佳点火正时MBT的偏差EIGOP。

可知在时间t2附近，偏差EIGOP上升。点火正时控制器45计算校正值DIGOP，以使偏差EIGOP得到补偿。可知校正值DIGOP上升以追随偏差EIGOP的上升沿。

通过加上校正值DIGOP，向超前侧校正点火正时信号IGLOG。其结果是，大约在时间t3，点火正时信号IGLOG恢复为最佳点火正时MBT。由于点火正时信号IGLOG收敛于最佳点火正时MBT，所以实际的图示平均有效压力Pmi_act恢复为最佳水平105。

在该仿真中，关于基准值，设定为Aigop_base＝-2，Bigop_base＝0，Cigop_base＝300。如前所述，辨识误差充分地收敛于0而使点火正时信号IGLOG收敛于最佳点火正时MBT时，系数Bigop收敛于基准值0。其结果是，对偏差EIGOP设定0，自动地停止反馈控制(箭头106表示在时间t4附近，反馈控制达到自动停止)。

控制流程

图18表示点火正时控制处理的主程序。与燃烧循环同步地实施该程序。该流程图将关于单缸发动机的处理作为一例而示出。在多缸发动机的情况下，针对各气缸的每个燃烧循环，实施关于该气缸的该处理。例如，在四缸发动机的情况下，每过180度的曲轴角度，就开始任意一个气缸的处理。

在步骤S1中，判断是否在气门驱动系统(可以包含可变相位机构、可变升程机构等)以及压缩比可变机构等中检测出某些故障。如果检测出故障，则不能由气门驱动系统实施转矩控制。从而，实施将点火正时计算为使发动机转速保持恒定的自动防故障控制(fail safe control)(S2)。

例如可以通过所述响应指定型控制来实现自动防故障控制。计算点火正时Ig_fs，使得发动机转速收敛于预定的目标值(例如，2000rpm)。以下示出实现该响应指定型控制的计算式。

$\mathrm{Ig}\_\mathrm{fs}=\mathrm{Ig}\_\mathrm{fs}\_\mathrm{base}-\mathrm{Krch}\&prime;\&CenterDot;\mathrm{\&sigma;}\&prime;\left(k\right)-\mathrm{Kadp}\&prime;\&CenterDot;\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&sigma;}\&prime;\left(i\right)---\left(26\right)$

σ’(k)＝Enfs(k)+POLE’·Enfs(k-1)       (27)

Enfs(k)＝NE(k)-NE_fs                   (28)

Krch’，Kadp’：反馈增益

POLE’：响应指定参数(-1<POLE’<0)

NE_fs：发动机转速的目标值(例如2000rpm)

Ig_fs_base：自动防故障用的基准值(例如0deg)

在步骤S3中，计算出的Ig_fs被设定给点火正时IGLOG。

如果在步骤S1中未检测出故障，则判断发动机是否处于起动中(S4)。如果处于起动中，则点火正时IGLOG被设定为预定值(例如，+10度)(S5)。

如果发动机不处于起动中，则在步骤S6中，判断油门踏板是否全闭。如果油门踏板全闭，则表示发动机处于怠速状态。进入步骤S7，判断是否经过了为实施催化剂升温控制设定的预定时间。如果未经过该预定时间，则表示催化剂升温控制处于执行中。催化剂升温控制是使催化剂的温度急速上升而使催化剂活化的控制。在催化剂升温控制中，使点火正时延迟，以便发动机转速收敛于目标值。与步骤S2同样，可以由响应指定型控制实现该控制。以下，表示用于实现催化剂升温控制的计算式。

$\mathrm{Ig}\_\mathrm{ast}=\mathrm{Ig}\_\mathrm{ast}\_\mathrm{base}-\mathrm{Krch}\&prime;\&prime;\&CenterDot;\mathrm{\&sigma;}\&prime;\&prime;\left(k\right)-\mathrm{Kadp}\&prime;\&prime;\&CenterDot;\underset{i=0}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&sigma;}\&prime;\&prime;\left(i\right)---\left(29\right)$

σ″(k)＝Enast(k)+POLE″·Enast(k-1)        (30)

Enast(k)＝NE(k)-NE_ast                     (31)

Krch″，Kadp″：反馈增益

POLE″：响应指定参数(-1<POLE″<0)

NE_ast：发动机转速的目标值(例如1800rpm)

Ig_ast_base：催化剂升温控制用的基准值(例如+5deg)

在步骤S9中，计算出的Ig_ast被设定给点火正时IGLOG。

如果在步骤S7中催化剂升温控制结束，则实施基于本发明的向最佳点火正时MBT的反馈控制(图19)(S10)。

图19表示向最佳点火正时MBT的反馈控制的流程图。

在步骤S21中，接收对1阶滤波器和2阶滤波器的输出进行采样得到的值，按照上述的式(3)，计算图示平均有效压力Pmi_act。在图20中示出了对1阶滤波器和2阶滤波器的输出进行采样的流程图。

在步骤S22中，按照上述的式(11)～(22)，计算系数Aigop、Bigop以及Cigop，确定由式(9)所示的估计曲线。在步骤S23中，基于式(10)计算偏差EIGOP。

在步骤S24中，实施式(23)以及(24)所示的响应指定型控制，计算用于使偏差EIGOP收敛于0的校正值DIGOP。

在步骤S25中，基于当前的发动机转速NE以及吸入空气量Gcyl，参照图4所示的映射图，求出基准值IGBASE。

在步骤S26中，使计数器Cdigid加1。如参照图10说明的那样，由计数器Cdigid的值来确定待使用的变动信号。在步骤S27中，如果计数器Cdigid的值大于Cdigid_max(这是相当于变动信号DIGID的1个周期的值)，则将计数器清零(S28)。如果计数器Cdigid的值小于等于Cdigid_max，则进至步骤S29。

在步骤S29中，参照图10所示的表，求出对应于计数器Cdigid的变动信号DIGID的本次值。

在步骤S30中，将基准值IGBASE、校正值DIGOP以及变动信号DIGID相加，计算点火正时信号IGLOG。

也可以对步骤S21～S24与步骤S25～S29并行地进行处理。

图20是表示缸内压力的采样处理的流程图。按照15度的曲轴角的周期执行该程序。

在步骤S31中，对缸内压力传感器的检测值Pcyl进行采样。在步骤S32中，对该检测值Pcyl应用1阶滤波器。在步骤S33中，对该检测值Pcyl应用2阶滤波器。

在步骤S34中，判断当前的曲轴角度是否为TDC后45度。如果是TDC后45度，则对2阶滤波器的输出值进行采样，存储在存储器中(S35)。在步骤S36中，判断当前的曲轴角度是否为TDC后90度。如果是TDC后90度，则对1阶滤波器的输出值进行采样，存储在存储器中(S37)。

在步骤S35中采样的2阶滤波器的输出C2·cos(φ2)以及在步骤S37中采样的1阶滤波器的输出C1·cos(φ1)被传递给图19的步骤S21。

本发明可应用于通用的(例如，舷外机等的)内燃机。

Claims (12)

1.一种内燃机的点火正时控制装置，控制内燃机的点火正时，具有：

点火正时计算器，其对设定点火正时上加上变动成分而计算用于实施点火的最终点火正时；

平均有效压力计算器，其计算在按照所述最终点火正时实施点火时检测出的缸内压力的图示平均有效压力；

MBT计算器，其基于所述图示平均有效压力和所述变动成分，估计表示该图示平均有效压力和该变动成分之间的相关关系的点火正时特性曲线，根据该特性曲线计算最佳点火正时；以及

控制器，其控制所述设定点火正时，使其收敛于所述最佳点火正时，

通过以所述变动成分作为输入、以所述图示平均有效压力作为输出的函数来表示所述点火正时特性曲线，

所述MBT计算器还具有根据由所述平均有效压力计算器计算出的图示平均有效压力来辨识该函数中的与该变动成分相关联的系数的辨识器，通过该系数的辨识来估计所述点火正时特性曲线。

2.如权利要求1所述的内燃机的点火正时控制装置，其中，

还具有生成所述变动成分的生成器，

所述生成器生成该变动成分，使得满足用于辨识所述函数的所述系数的自励条件。

3.如权利要求1所述的内燃机的点火正时控制装置，其中，

所述辨识器进一步构成为：计算所述系数的更新成分，使得由所述平均有效压力计算器计算出的图示平均有效压力和根据所述函数估计出的估计图示平均有效压力之间的偏差成为0，在预先设定的基准值上加上该系数的更新成分来计算该系数，使得该系数随着该偏差接近于0而收敛于该基准值，

该基准值被设定为在所述系数收敛于所述基准值时，使所述设定点火正时收敛于所述最佳点火正时的所述控制停止。

4.如权利要求1所述的内燃机的点火正时控制装置，其中，

对所述系数中的至少一个实施预定的限制处理，以防止所述点火正时特性曲线被估计为具有下侧凸状的曲线。

5.如权利要求1所述的内燃机的点火正时控制装置，其中，

所述平均有效压力计算器构成为：提取所述检测出的缸内压力的交流成分，基于该交流成分计算所述图示平均有效压力。

6.如权利要求1所述的内燃机的点火正时控制装置，其中，

所述控制器使用可以指定所述设定点火正时向所述最佳点火正时的响应特性的响应指定型控制，来控制该设定点火正时。

7.一种控制内燃机的点火正时的方法，包括：

(a)在设定点火正时上加上变动成分而计算用于实施点火的最终点火正时的步骤；

(b)计算在按照所述最终点火正时实施点火时检测出的缸内压力的图示平均有效压力的步骤；

(c)基于所述图示平均有效压力和所述变动成分，估计表示该图示平均有效压力和该变动成分之间的相关关系的点火正时特性曲线的步骤；

(d)根据所述特性曲线计算最佳点火正时的步骤；以及

(e)控制所述设定点火正时，使其收敛于所述最佳点火正时的步骤，

通过以所述变动成分作为输入、以所述图示平均有效压力作为输出的函数来表示所述点火正时特性曲线，

所述步骤(c)还包括

(c1)根据所述图示平均有效压力来辨识该函数中的与该变动成分相关联的系数，通过该系数的辨识来估计所述点火正时特性曲线的步骤。

8.如权利要求7所述的方法，其中，

还包括生成所述变动成分，使其满足用于辨识所述函数的所述系数的自励条件的步骤。

9.如权利要求7所述的方法，其中，

所述步骤(c1)还包括：

计算所述系数的更新成分，以使在所述步骤(b)中计算出的图示平均有效压力和根据所述函数估计出的估计图示平均有效压力之间的偏差成为0的步骤；以及

在预先设定的基准值加上该系数的更新成分来计算该系数，以使该系数随着该偏差接近于0而收敛于该基准值的步骤，

该基准值被设定为在所述系数收敛于所述基准值时，使所述设定点火正时收敛于所述最佳点火正时的所述控制停止。

10.如权利要求7所述的方法，其中，

还包括对所述系数中的至少一个实施预定的限制处理，以防止所述点火正时特性曲线被估计为具有下侧凸状的曲线的步骤。

11.如权利要求7所述的方法，其中，

所述步骤(b)还包括提取所述检测出的缸内压力的交流成分，基于该交流成分计算所述图示平均有效压力的步骤。

12.如权利要求7所述的方法，其中，

所述步骤(e)还包括使用可以指定所述设定点火正时向所述最佳点火正时的响应特性的响应指定型控制，来控制该设定点火正时的步骤。

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