JP2003049758A - Ignition timing control device of internal combustion engine - Google Patents

Ignition timing control device of internal combustion engine

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JP2003049758A
JP2003049758A JP2001241242A JP2001241242A JP2003049758A JP 2003049758 A JP2003049758 A JP 2003049758A JP 2001241242 A JP2001241242 A JP 2001241242A JP 2001241242 A JP2001241242 A JP 2001241242A JP 2003049758 A JP2003049758 A JP 2003049758A
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Japan
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ignition timing
combustion engine
knock
internal
internal combustion
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Application number
JP2001241242A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahito Ebara
雅人 江原
Naohide Fuwa
直秀 不破
Masanobu Kanamaru
昌宣 金丸
Satoshi Watanabe
智 渡辺
Masaaki Konishi
正晃 小西
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately provide a knock generating ignition timing for determining a knock generating limit without using a large number of maps in the ignition timing control device of an internal combustion engine having a variable valve system allowing to vary the operating characteristics of an intake valve. SOLUTION: An internal energy Q0 before the compression of mixture fed into the combustion chamber of the internal combustion engine is calculated (Steps 10 to 106). In consideration of the power output of a piston delQ and a loss energy Qloss from a cylinder wall surface, an internal energy Q after the compression of the mixture is obtained (Steps 108 to 112). Based on the internal energy Q and an internal EGR rate r, a burning velocity v is obtained (Step 114). Based on the internal energy Q, burning velocity v, and a rotational speed NE, the knock generating ignition timing aknkcal is obtained (Step 118).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の点火時
期制御装置に係り、特に、吸気弁の動作特性を可変とす
る可変動弁機構を備える内燃機関を制御するうえで好適
な点火時期制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ignition timing control device for an internal combustion engine, and more particularly to an ignition timing control suitable for controlling an internal combustion engine equipped with a variable valve mechanism that makes the operating characteristics of an intake valve variable. Regarding the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平7−208310号公報には、内
燃機関におけるノックの発生状況に応じて点火時期の学
習を行う点火時期制御装置が開示されている。この点火
時期制御装置には、内燃機関の運転状態と基本点火時期
との関係を定めたマップが記憶されている。ここで、基
本点火時期とは、制御上予定されている最低オクタン価
の燃料に対して、ノックを発生させない限界点火時期で
ある。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 7-208310 discloses an ignition timing control device that learns the ignition timing in accordance with the knocking situation in an internal combustion engine. The ignition timing control device stores a map that defines the relationship between the operating state of the internal combustion engine and the basic ignition timing. Here, the basic ignition timing is a limit ignition timing at which knock is not generated for the fuel with the lowest octane number, which is scheduled for control.

【0003】上記従来の点火時期制御装置には、また、
内燃機関の運転状態と最大進角量との関係を定めたマッ
プが記憶されている。この最大進角量は、上述した基本
点火時期(最低オクタン価の燃料に対する限界点火時
期)と、制御上予定されている最高オクタン価の燃料に
対してノックを生じさせない限界点火時期との差であ
る。
The above-mentioned conventional ignition timing control device also includes
A map that defines the relationship between the operating state of the internal combustion engine and the maximum advance amount is stored. This maximum advance amount is the difference between the above-described basic ignition timing (the limit ignition timing for the fuel with the lowest octane number) and the limit ignition timing that does not cause knock with respect to the fuel with the highest octane number that is scheduled for control.

【0004】更に、上記従来の点火時期制御装置には、
内燃機関の運転状態とMBT(Minimumspark advance for B
est Torque)との関係を定めたマップが記憶されてい
る。MBTは、一定の運転状況下で点火時期を進角させた
場合に、出力トルクが低下し始める直前の限界点火時期
である。
Further, the above-mentioned conventional ignition timing control device has
Internal combustion engine operating status and MBT (Minimumspark advance for B
est Torque) is stored in the map that defines the relationship. MBT is the limit ignition timing immediately before the output torque starts to decrease when the ignition timing is advanced under a constant operating condition.

【0005】上記従来の点火時期制御装置は、内燃機関
の運転中に、ノックの発生状況に応じて、使用されてい
る燃料のオクタン価を推定する。そして、そのオクタン
価の推定値や上記のMBTに基づいて、使用中の燃料に対
して達成すべき進角率を求め、その進角率と最大進角量
とを掛け合わせることにより、ノック補正量を演算す
る。上記従来の点火時期制御装置は、このようにして求
めたノック補正量により、上述した基本点火時期基を補
正することにより、ノックの生じない点火時期を求めて
いる。
The above-mentioned conventional ignition timing control device estimates the octane number of the fuel used during the operation of the internal combustion engine according to the knocking occurrence state. Then, based on the estimated octane number and the above MBT, the advance rate to be achieved for the fuel in use is obtained, and the advance rate is multiplied by the maximum advance amount to obtain the knock correction amount. Is calculated. The above-described conventional ignition timing control device determines the ignition timing at which knock does not occur by correcting the basic ignition timing base described above with the knock correction amount thus obtained.

【0006】ところで、上記従来の点火時期制御装置
は、吸気弁の動作特性を可変とする可変動弁機構を備え
る内燃機関に対応している。吸気弁が高速運転に対応し
た動作特性を示す場合と、低速運転に対応した動作特性
を示す場合とでは、内燃機関の運転状態とMBTとの関係
や、内燃機関の運転状態と最大進角量との関係は相違す
るのが通常である。
By the way, the above-mentioned conventional ignition timing control device corresponds to an internal combustion engine provided with a variable valve mechanism for varying the operating characteristic of the intake valve. The relationship between the operating state of the internal combustion engine and the MBT, the operating state of the internal combustion engine, and the maximum amount of advance are determined depending on whether the intake valve exhibits operating characteristics that correspond to high-speed operation or when operating characteristics that correspond to low-speed operation. The relationship with is usually different.

【0007】このため、上記従来の点火時期制御装置
は、MBTや最大進角量のマップを、それぞれ、高速運転
時に参照すべきものと、低速運転時に参照すべきものの
2種類記憶している。そして、可変動弁機構の状態に応
じて、適切なマップを選択してノック補正量を求めてい
る。その結果、上記従来の点火時期制御装置において
は、可変動弁機構の動作に影響されることなく、常に適
正なノック補正量の演算が可能とされている。
For this reason, the conventional ignition timing control device stores two types of maps of the MBT and the maximum advance angle amount, which should be referred to during high speed operation and those referred to during low speed operation, respectively. Then, an appropriate map is selected according to the state of the variable valve mechanism to obtain the knock correction amount. As a result, in the conventional ignition timing control device described above, it is possible to always calculate an appropriate knock correction amount without being affected by the operation of the variable valve mechanism.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、可変動弁機構
の中には、吸気弁の動作特性を無段階に変更できるもの
がある。このような可変動弁機構が用いられる内燃機関
において、上述した従来の手法を適用しようとすると、
ノック補正量を求めるために、MBTや最大進角量につい
て、それぞれ膨大な数のマップを準備する必要が生ず
る。
However, there is a variable valve mechanism in which the operating characteristics of the intake valve can be changed steplessly. In an internal combustion engine in which such a variable valve mechanism is used, when the conventional method described above is applied,
In order to obtain the knock correction amount, it is necessary to prepare a huge number of maps for the MBT and the maximum advance amount.

【0009】このような膨大なマップを準備するために
は、内燃機関の開発段階において、膨大な適合工数が必
要となる。更に、その膨大なマップを記録するとすれ
ば、車載コンピュータに、大容量の記録媒体を搭載する
必要が生ずる。このように、上述した従来の手法は、吸
気弁の動作特性を無段階に変更させるシステムへの適用
を試みた場合に、種々の問題を生ずるものであった。
To prepare such an enormous map, an enormous number of man-hours are required at the development stage of the internal combustion engine. Furthermore, if the enormous map is to be recorded, it becomes necessary to mount a large-capacity recording medium on the vehicle-mounted computer. As described above, the above-described conventional method causes various problems when it is attempted to be applied to a system that continuously changes the operation characteristics of the intake valve.

【0010】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、内燃機関の構成要素の動作特性が
変化した場合にも、多数のマップを用いることなく、ノ
ックの発生限界たるノック発生点火時期を精度良く求め
ることのできる点火時期制御装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and is a limit of knocking occurrence without using many maps even when the operating characteristics of the components of the internal combustion engine change. An object of the present invention is to provide an ignition timing control device capable of accurately determining knocking ignition timing.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記の目的を達成するため、内燃機関の点火時期制御装
置であって、内燃機関の燃焼室に供給された混合気の内
部エネルギーを演算する内部エネルギー演算手段と、前
記内部エネルギーに基づいて、ノックの生ずる点火領域
と、ノックの生じない点火領域との境界に相当するノッ
ク発生点火時期を演算するノック発生点火時期演算手段
と、を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 1 is
To achieve the above object, in an ignition timing control device for an internal combustion engine, an internal energy calculating means for calculating internal energy of a mixture gas supplied to a combustion chamber of the internal combustion engine, and a knock based on the internal energy Is generated, and knock generation ignition timing calculation means for calculating a knock generation ignition timing corresponding to a boundary between the ignition region in which knock does not occur and the ignition region in which knock does not occur are provided.

【0012】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の内燃機関の点火時期制御装置であって、前記内部エ
ネルギー演算手段は、燃焼室に新たに供給される新気の
内部エネルギーを取得する新気エネルギー取得手段と、
燃焼室に供給される既燃ガスの内部エネルギーを取得す
る既燃ガスエネルギー取得手段と、燃焼室に供給される
新気と既燃ガスとの割合に相当する内部EGR率を求め
る内部EGR率取得手段と、前記新気の内部エネルギ
ー、前記既燃ガスの内部エネルギー、及び前記内部EG
R率とに基づいて前記混合気の内部エネルギーを演算す
る演算手段と、を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal energy calculating means calculates the internal energy of fresh air newly supplied to the combustion chamber. Means to acquire fresh energy,
Burned gas energy acquisition means for acquiring internal energy of burnt gas supplied to the combustion chamber, and internal EGR rate acquisition for obtaining an internal EGR rate corresponding to the ratio of fresh air and burnt gas supplied to the combustion chamber Means, internal energy of the fresh air, internal energy of the burnt gas, and the internal EG
Calculating means for calculating the internal energy of the air-fuel mixture based on the R ratio.

【0013】また、請求項3記載の発明は、請求項1ま
たは2記載の内燃機関の点火時期制御装置であって、前
記内部エネルギー演算手段は、燃焼室に閉じ込められた
混合気が、圧縮行程中にピストンから受けるピストン仕
事量を求めるピストン仕事量取得手段と、前記ピストン
仕事量に基づいて前記混合気の内部エネルギーを演算す
る演算手段と、を備えることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the ignition timing control device for an internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the internal energy calculating means is configured such that the air-fuel mixture trapped in the combustion chamber is compressed. It is characterized by further comprising piston work amount obtaining means for obtaining a piston work amount received from the piston, and calculating means for calculating an internal energy of the air-fuel mixture based on the piston work amount.

【0014】また、請求項4記載の発明は、請求項1ま
たは3記載の内燃機関の点火時期制御装置であって、前
記内部エネルギー演算手段は、燃焼室に閉じ込められた
混合気から、圧縮行程中にシリンダ壁面に放出される損
失エネルギーを求める損失エネルギー取得手段と、前記
損失エネルギーに基づいて前記混合気の内部エネルギー
を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the ignition timing control device for an internal combustion engine according to the first or third aspect, wherein the internal energy calculation means is configured to extract a compression stroke from an air-fuel mixture trapped in a combustion chamber. It is characterized by further comprising: a loss energy acquisition means for determining a loss energy released to the cylinder wall surface; and a calculation means for calculating an internal energy of the air-fuel mixture based on the loss energy.

【0015】また、請求項5記載の発明は、請求項1乃
至4の何れか1項記載の内燃機関の点火時期制御装置で
あって、内燃機関の回転数を取得する回転数取得手段を
備え、前記ノック発生点火時期演算手段は、前記回転数
をも基礎データとして前記ノック発生点火時期を求める
ことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the ignition timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, comprising an engine speed acquisition means for acquiring the engine speed of the internal combustion engine. The knock generation ignition timing calculation means obtains the knock generation ignition timing by using the rotation speed as basic data.

【0016】また、請求項6記載の発明は、請求項1乃
至5の何れか1項記載の内燃機関の点火時期制御装置で
あって、内燃機関の燃焼室内における前記混合気の燃焼
速度を取得する燃焼速度取得手段を備え、前記ノック発
生点火時期演算手段は、前記燃焼速度をも基礎データと
して前記ノック発生点火時期を求めることを特徴とす
る。
The invention according to claim 6 is the ignition timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the combustion speed of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine is acquired. It is characterized in that the knock generation ignition timing calculation means obtains the knock generation ignition timing by using the combustion speed as basic data.

【0017】また、請求項7記載の発明は、請求項1乃
至6の何れか1項記載の内燃機関の点火時期制御装置で
あって、内燃機関の運転状態に対応する要求点火時期を
演算する要求点火時期演算手段と、前記要求点火時期が
ノックの生じない点火領域に収まっている場合は、当該
要求点火時期を目標点火時期とし、前記要求点火時期が
ノックの生じない点火領域に収まっていない場合は、前
記ノック発生点火時期を目標点火時期とする目標点火時
期設定手段と、を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the ignition timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the required ignition timing corresponding to the operating state of the internal combustion engine is calculated. If the required ignition timing calculation means and the required ignition timing are within the ignition region where knock does not occur, the required ignition timing is set as the target ignition timing, and the required ignition timing does not fall within the ignition region where knock does not occur. In this case, a target ignition timing setting unit that sets the knock generation ignition timing as a target ignition timing is provided.

【0018】また、請求項8記載の発明は、請求項7記
載の内燃機関の点火時期制御装置であって、内燃機関の
ノックを検出するノック検出手段と、現実にノックが生
じない限界の点火時期を検出する限界点火時期検出手段
と、内燃機関の運転状態毎に、前記限界点火時期と前記
目標点火時期との差を、ノック学習値として記録する学
習値記録手段と、内燃機関の運転状態に対応したノック
学習値を前記学習値記録手段から読み出す学習値読み出
し手段と、前記学習値読み出し手段により読み出された
ノック学習値で、前記目標点火時期を補正することによ
り、最終的な点火時期を決定する点火時期決定手段と、
を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein knock detection means for detecting knock of the internal combustion engine and ignition of a limit at which knock does not actually occur. Limit ignition timing detection means for detecting a timing, learning value recording means for recording a difference between the limit ignition timing and the target ignition timing as a knock learning value for each operating state of the internal combustion engine, and an operating state of the internal combustion engine A learning value reading means for reading a knock learning value corresponding to the learning value recording means, and a knock learning value read by the learning value reading means for correcting the target ignition timing to obtain a final ignition timing. Ignition timing determining means for determining
It is characterized by including.

【0019】また、請求項9記載の発明は、請求項1乃
至8の何れか1項記載の内燃機関の点火時期制御装置で
あって、前記内燃機関は、吸気弁の動作特性を可変とす
る可変動弁機構を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the ignition timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the internal combustion engine has variable operating characteristics of an intake valve. A variable valve mechanism is provided.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that elements common to each drawing are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0021】実施の形態1.図1は、本発明の実施の形
態1の構成を説明するための概念図である。図1に示す
内燃機関10は、吸気ポート12を開閉する吸気弁1
4、および排気ポート16を開閉する排気弁18を備え
ている。また、内燃機関10は、吸気弁14の駆動源と
して可変動弁機構20を備えている。可変動弁機構20
は、吸気弁14の開弁時期IVO、閉弁時期IVC、およびリ
フトプロファイルを、予め準備されている範囲内で自由
に変更しつつ吸気弁14を開閉動作させることができ
る。尚、以下の記載において、可変動弁機構20により
実現される個々のリフトプロファイルは、それらのプロ
ファイルによって吸気弁14に与えられる最大リフト量
IVLMaxにより区別することとする。
Embodiment 1. FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. The internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 includes an intake valve 1 that opens and closes an intake port 12.
4 and an exhaust valve 18 that opens and closes the exhaust port 16. Further, the internal combustion engine 10 includes a variable valve mechanism 20 as a drive source of the intake valve 14. Variable valve mechanism 20
Can open and close the intake valve 14 while freely changing the valve opening timing IVO, the valve closing timing IVC, and the lift profile of the intake valve 14 within a range prepared in advance. In the following description, the individual lift profiles realized by the variable valve mechanism 20 are the maximum lift amounts given to the intake valve 14 by those profiles.
It will be distinguished by IVLMax.

【0022】内燃機関10の吸気ポート12には、サー
ジタンク20が連通している。サージタンク20には、
吸気管圧力PMを検出するためのPMセンサ22が組み付け
られている。サージタンク20の上流には、電子制御ス
ロットル24が配置されている。電子制御スロットル2
4は、アクセルペダルの踏み込み量とは無関係に任意の
スロットル開度TAを実現することができる。電子制御ス
ロットル24の更に上流には、吸気通路26を流れる吸
入空気量Gaを検出するエアフロメータ28が配置されて
いる。
A surge tank 20 communicates with the intake port 12 of the internal combustion engine 10. In the surge tank 20,
A PM sensor 22 for detecting the intake pipe pressure PM is attached. An electronically controlled throttle 24 is arranged upstream of the surge tank 20. Electronically controlled throttle 2
With No. 4, it is possible to realize an arbitrary throttle opening degree TA regardless of the depression amount of the accelerator pedal. An air flow meter 28 for detecting the intake air amount Ga flowing through the intake passage 26 is arranged further upstream of the electronic control throttle 24.

【0023】上述したエアフロメータ28、電子制御ス
ロットル24、およびPMセンサ22は、ECU(Elect
ronic Control Unit)30と電気的に接続されている。
また、ECU30には、可変動弁機構20に内蔵される
各種アクチュエータや、可変動弁機構20の状態を検知
するための各種センサ等が接続されている。更に、EC
U30には、内燃機関の回転数NEを検出する回転数セン
サ32、内燃機関10の振動からノックの発生を検知す
るノックセンサ34、内燃機関10の冷却水温THWを検
出する冷却水温センサ36、および排気ガス中の酸素濃
度から内燃機関10に供給されている混合気の空燃比A/
Fを検出するA/Fセンサ38などが接続されている。EC
U30は、それらのセンサの出力に基づいて、可変動弁
機構20や、電子制御スロットル24などの制御を行
う。
The air flow meter 28, the electronic control throttle 24, and the PM sensor 22 described above are connected to the ECU (Elect
ronic Control Unit) 30 is electrically connected.
Further, the ECU 30 is connected with various actuators incorporated in the variable valve mechanism 20 and various sensors for detecting the state of the variable valve mechanism 20. Furthermore, EC
U30 includes a rotation speed sensor 32 that detects the rotation speed NE of the internal combustion engine, a knock sensor 34 that detects the occurrence of knock from the vibration of the internal combustion engine 10, a cooling water temperature sensor 36 that detects the cooling water temperature THW of the internal combustion engine 10, and The air-fuel ratio A / of the air-fuel mixture being supplied to the internal combustion engine 10 from the oxygen concentration in the exhaust gas
An A / F sensor 38 for detecting F and the like are connected. EC
The U30 controls the variable valve mechanism 20 and the electronically controlled throttle 24 based on the outputs of these sensors.

【0024】次に、図2を参照して、本実施形態におい
て実行される点火時期制御の基本的な内容について説明
する。図2は、本実施形態のシステムにおいて、最終的
な点火時期aop●が決定される過程を表した図である。
図2において、符号40〜48を付して示す5つの円
は、それぞれ、吸気上死点から圧縮上死点に至るクラン
ク角に対応している。円40および42に重ねて表示し
ているacal○は、内燃機関10の運転状態に対応して決
定される要求点火時期である。また、それらの円40お
よび42に重ねて表示しているaknkcal×は、ノックが
発生しないと予想される進角側の限界に相当するノック
発生点火時期である。
Next, the basic contents of the ignition timing control executed in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a process in which the final ignition timing aop ● is determined in the system of the present embodiment.
In FIG. 2, five circles denoted by reference numerals 40 to 48 correspond to crank angles from the intake top dead center to the compression top dead center. Acal that is displayed over the circles 40 and 42 is the required ignition timing determined corresponding to the operating state of the internal combustion engine 10. Further, aknkcal × displayed on the circles 40 and 42 is the knocking ignition timing corresponding to the limit on the advance side where it is expected that no knocking will occur.

【0025】要求点火時期acal○およびノック発生点火
時期×は、内燃機関10の運転状態に応じて、acal○が
aknkcal×の遅角側となるように演算されることも、或
いは、その逆の関係が成立するように演算されることも
ある。円40は、前者の場合を示しており、一方、円4
2は、後者の場合を示している。尚、要求点火時期acal
○の演算手法、およびノック発生点火時期×の演算手法
は、それぞれ後に詳細に説明する。
The required ignition timing acal ○ and the knock occurrence ignition timing x are acal ○ depending on the operating state of the internal combustion engine 10.
It may be calculated so as to be on the retard side of aknkcal ×, or may be calculated so as to establish the opposite relationship. The circle 40 indicates the former case, while the circle 4
2 shows the latter case. The required ignition timing acal
The calculation method for ◯ and the calculation method for knocking ignition timing x will be described in detail later.

【0026】本実施形態において、ノック発生点火時期
×は、点火時期の進角側のガード値として用いられる。
円44に重ねて表示するaopt☆は、ノック発生点火時期
×をガード値として決定された目標点火時期である。す
なわち、本実施形態のシステムでは、acal○がaknkcal
×の遅角側に演算された場合(円40の場合)は、要求
点火時期acal○がそのまま目標点火時期aopt☆とされ、
一方、acal○がaknkcal×の進角側に演算された場合
(円42の場合)は、ノック発生点火時期aknkcal×が
目標点火時期aopt☆とされる。
In the present embodiment, the knocking ignition timing x is used as a guard value on the advance side of the ignition timing.
Aopt * displayed over the circle 44 is the target ignition timing determined with the knock occurrence ignition timing x as the guard value. That is, in the system of the present embodiment, acal ○ is aknkcal
When calculated to the retarded side of X (in the case of circle 40), the required ignition timing acal ○ is directly set as the target ignition timing aopt ☆,
On the other hand, when acal∘ is calculated on the advance side of aknkcal × (in the case of circle 42), the knocking ignition timing aknkcal × is set as the target ignition timing aopt ☆.

【0027】ノック発生点火時期aknkcal×は、ノック
が発生しない限界点として、理論的に演算される点火時
期である。従って、内燃機関10の経時変化や、燃料性
状の変化が生ずると、ノック発生点火時期aknkcalで
も、或いはそれより遅角側の点火時期でもノックは発生
することがある。つまり、ノック発生点火時期aknkcal
×をガード値として求めた目標点火時期aopt☆が用いら
れても、現実にはノックが生ずることがある。そこで、
本実施形態では、目標点火時期aopt☆と、現実にノック
が生じない点火時期との差をノック学習値agknk△とし
て学習し、円44に示すように、そのノック学習値agkn
k△で目標点火時期aopt☆を補正した値を最終的な点火
時期aopとする。
The knocking ignition timing aknkcal × is an ignition timing theoretically calculated as a limit point at which knocking does not occur. Therefore, when the internal combustion engine 10 changes with time or the fuel properties change, knock may occur even at the knocking ignition timing aknkcal or at the ignition timing on the retard side. In other words, knocking ignition timing aknkcal
Even if the target ignition timing aopt ☆ obtained by using X as the guard value is used, knock may actually occur. Therefore,
In the present embodiment, the difference between the target ignition timing aopt ☆ and the ignition timing at which knock does not actually occur is learned as a knock learning value agknkΔ, and as shown by a circle 44, the knock learning value agkn
The value obtained by correcting the target ignition timing aopt ☆ with k △ is taken as the final ignition timing aop.

【0028】そして、上記の如く決定された最終的な点
火時期aopにより正常な燃焼が得られた場合は、円46
に示すように、現在のノック学習値agknk△が、適正な
値であるとしてそのまま維持される。一方、最終的に決
定された点火時期aopによりノックが生じた場合は、円
48に示すように、ノック学習値agknk△がより大きな
値に更新される。ノック学習値agknk△が大きな値に更
新されると、次回以降、最終的な点火時期aopが、現在
の点火時期より遅角側に変更されるため、ノックの発生
を防ぐことができる。本実施形態のシステムは、以上説
明した原理で点火時期aopを決定することにより、内燃
機関10の経時変化や燃料の性状変化に影響されること
なく、ノックの発生を最小限に止める機能を実現してい
る。
If normal combustion is obtained with the final ignition timing aop determined as described above, the circle 46
As shown in, the current knock learning value agknkΔ is maintained as it is as an appropriate value. On the other hand, when knocking occurs due to the finally determined ignition timing aop, the knock learning value agknkΔ is updated to a larger value, as indicated by the circle 48. When the knock learning value agknkΔ is updated to a large value, the final ignition timing aop is changed to the retard side from the current ignition timing from the next time onward, so that the occurrence of knock can be prevented. The system of the present embodiment realizes the function of minimizing the occurrence of knock without being influenced by the change over time of the internal combustion engine 10 or the change in the property of fuel by determining the ignition timing aop based on the principle described above. is doing.

【0029】以下、上記の機能を実現するためにECU
30が実行している具体的な処理の内容について説明す
る。本実施形態において、ECU30は、以下の手法で
要求点火時期acal(図2中に○で示す点火時期)を求め
る。すなわち、ECU30は、内燃機関10の運転状態
に応じて決定される基本点火時期に、種々の状況に応じ
て決定される進角遅角要求量を加えることで要求点火時
期acalを求める。
In order to realize the above functions, the ECU will be described below.
The contents of the specific processing executed by the 30 will be described. In the present embodiment, the ECU 30 obtains the required ignition timing acal (ignition timing indicated by ◯ in FIG. 2) by the following method. That is, the ECU 30 obtains the required ignition timing acal by adding the required amount of advance angle retardation determined according to various situations to the basic ignition timing determined according to the operating state of the internal combustion engine 10.

【0030】基本点火時期は、具体的には、回転数NE、
吸気管圧力PM、吸気弁14の開弁時期IVO、閉弁時期IVC
および最大リフト量IVLMax、並びに空燃比A/Fなどに対
応して決定される点火時期である。一方、進角遅角要求
量は、内燃機関10の暖機状態や加速減速要求など、様
々な状況に応じて決定される点火時期に関する補正要求
量である。ECU30は、例えば、予め記憶しているマ
ップを検索することなどにより、基本点火時期や進角遅
角要求量を求めることができる。
The basic ignition timing is, specifically, the rotational speed NE,
Intake pipe pressure PM, intake valve opening timing IVO, closing valve IVC
And the maximum lift amount IVLMax, the air-fuel ratio A / F, and other ignition timings. On the other hand, the advance / retard request amount is a correction request amount regarding the ignition timing determined according to various situations such as a warm-up state of the internal combustion engine 10 and an acceleration / deceleration request. The ECU 30 can obtain the basic ignition timing and the advance / retard request amount, for example, by searching a map stored in advance.

【0031】次に、ECU30が、ノック発生点火時期
aknkcalを求める手法について説明する。図3は、内燃
機関10の燃焼室50を拡大して表した図を示す。以
下、ノック発生点火時期aknkcalを求めるための具体的
な処理内容を説明するに先立って、図3を参照して、ノ
ックの発生原理を説明する。
Next, the ECU 30 controls the knocking generation ignition timing.
A method for obtaining aknkcal will be described. FIG. 3 shows an enlarged view of the combustion chamber 50 of the internal combustion engine 10. The principle of knock generation will be described below with reference to FIG. 3 before describing the specific processing contents for obtaining the knock generation ignition timing aknkcal.

【0032】図3に示すように、燃焼室50の内部で混
合気の燃焼が進む過程では、燃焼室50の末端に残る未
燃焼ガス52が急速に圧縮される。この未燃焼ガス52
は、急速な圧縮に伴う温度上昇の結果、一時に自然発火
することがある。内燃機関10のノックは、この未燃焼
ガス52の自然発火が原因であると考えられている。
As shown in FIG. 3, in the course of combustion of the air-fuel mixture inside the combustion chamber 50, the unburned gas 52 remaining at the end of the combustion chamber 50 is rapidly compressed. This unburned gas 52
May spontaneously ignite at one time as a result of the temperature rise associated with rapid compression. The knocking of the internal combustion engine 10 is considered to be caused by the spontaneous combustion of the unburned gas 52.

【0033】内燃機関10のノックは、上記の如く燃焼
室50の末端で未燃焼ガス52が圧縮されることにより
発生する。このような未燃焼ガス52の圧縮は、内燃機
関10の回転数NEが低く、ピストン54が圧縮上死点付
近に位置する期間が長いほど起こり易く、また、混合気
の燃焼速度vが速いほど起こり易い。このため、内燃機
関10のノックは、図4(A)に示すように、回転数NE
が高くなるに連れて発生し難くなる傾向を示すと共に、
図4(B)に示すように、混合気の燃焼速度vが速くな
るほど発生し易くなる傾向を示す。
Knocking of the internal combustion engine 10 occurs when the unburned gas 52 is compressed at the end of the combustion chamber 50 as described above. Such uncombusted gas 52 is more likely to be compressed as the rotational speed NE of the internal combustion engine 10 is lower and the period in which the piston 54 is located near the compression top dead center is longer, and the combustion speed v of the air-fuel mixture is faster. It is easy to happen. Therefore, the knock of the internal combustion engine 10 is, as shown in FIG.
It tends to be less likely to occur as
As shown in FIG. 4B, the higher the combustion speed v of the air-fuel mixture, the more likely it is to occur.

【0034】また、内燃機関10におけるノックの発生
し易さは、未燃焼ガス52の内部エネルギーQとも相関
を有している。すなわち、内燃機関10のノックは、上
記の如く、圧縮された未燃焼ガス52の自然発火が原因
で発生する。この自然発火は、未燃焼ガス52の内部エ
ネルギーQが高いほど起こり易い。このため、図4
(C)に示すように、内燃機関10ノックは、圧縮端に
おける混合気の内部エネルギーQが低いほど発生し難
く、その値Qが高まるほど発生し易くなる。
The susceptibility to knocking in the internal combustion engine 10 also has a correlation with the internal energy Q of the unburned gas 52. That is, the knocking of the internal combustion engine 10 is caused by the spontaneous combustion of the compressed unburned gas 52 as described above. This spontaneous combustion is more likely to occur as the internal energy Q of the unburned gas 52 is higher. Therefore, in FIG.
As shown in (C), the knock of the internal combustion engine 10 is less likely to occur as the internal energy Q of the air-fuel mixture at the compression end is lower, and more likely to occur as the value Q increases.

【0035】以上説明した通り、内燃機関10において
ノックが生ずるか否かは、回転数NE、燃焼速度v、およ
び混合気の内部エネルギーQに多大な影響を受ける。こ
のため、ノック発生点火時期aknkcalは、それらのパラ
メータ(NE、v、Q)の関数として決定することができ
る。
As described above, whether knocking occurs in the internal combustion engine 10 is greatly influenced by the rotational speed NE, the combustion speed v, and the internal energy Q of the air-fuel mixture. Therefore, the knocking ignition timing aknkcal can be determined as a function of those parameters (NE, v, Q).

【0036】図5は、ECU30が、ノック発生点火時
期aknkcalを演算により求めるために実行するルーチン
のフローチャートである。図5に示すルーチンでは、先
ず、内燃機関10に新たに吸入される新気(空気と燃料
の混合気)のエネルギーQ1が演算される(ステップ1
00)。新気エネルギーQ1は、吸入空気の温度(吸気
温度THA)と吸入空気の圧力(吸気管圧力PM)によりほ
ぼ決定される値である。ECU30は、本ステップ10
0において、予め準備されているマップ或いは演算式を
用いて、吸気温度THA及び吸気管圧力PMに対応する新気
エネルギーQ1を求める。尚、新気エネルギーQ1は、
吸気管圧力PMより吸気温度THAにより大きく支配され
る。このため、新気エネルギーQ1は、吸気温度THAの
みに基づいて決定することとしてもよい。
FIG. 5 is a flow chart of a routine executed by the ECU 30 to calculate the knocking ignition timing aknkcal. In the routine shown in FIG. 5, first, the energy Q1 of fresh air (a mixture of air and fuel) newly taken into the internal combustion engine 10 is calculated (step 1
00). The fresh air energy Q1 is a value substantially determined by the temperature of intake air (intake air temperature THA) and the pressure of intake air (intake pipe pressure PM). The ECU 30 executes the present step 10
At 0, the fresh air energy Q1 corresponding to the intake air temperature THA and the intake pipe pressure PM is calculated using a map or an arithmetic expression prepared in advance. The fresh energy Q1 is
It is dominated by intake air temperature THA rather than intake pipe pressure PM. Therefore, the fresh air energy Q1 may be determined based only on the intake air temperature THA.

【0037】内燃機関10では、排気行程から吸気行程
への移行の際に、吸気弁14と排気弁18が共に開弁す
る期間、すなわち、バルブオーバーラップ期間が生ずる
ことがある。バルブオーバーラップの期間中は、排気ポ
ート16内の圧力(正圧)と、吸気ポート12内の圧力
(負圧)との差圧により、排気ポート16内に残存する
既燃ガス(排気ガス)が、燃焼室52を通って吸気ポー
ト12に逆流する現象が生ずる。
In the internal combustion engine 10, during the transition from the exhaust stroke to the intake stroke, a period in which both the intake valve 14 and the exhaust valve 18 are open, that is, a valve overlap period may occur. During the valve overlap period, the burned gas (exhaust gas) remaining in the exhaust port 16 due to the differential pressure between the pressure (positive pressure) in the exhaust port 16 and the pressure (negative pressure) in the intake port 12. However, a phenomenon occurs in which the gas flows back into the intake port 12 through the combustion chamber 52.

【0038】バルブオーバーラップの期間中に、このよ
うにして吸気ポート12内に流入した既燃ガスは、その
後、排気弁18が閉じられ、吸気行程への移行が完了し
た後、再び燃焼室52に流入する。このため、バルブオ
ーバーラップ期間が生ずる運転状況下では、内燃機関1
0の燃焼室52には、新気と既燃ガスとが入り交じった
混合気が供給される。
During the valve overlap period, the burned gas thus flowing into the intake port 12 is closed again after the exhaust valve 18 is closed and the transition to the intake stroke is completed. Flow into. Therefore, under the operating condition in which the valve overlap period occurs, the internal combustion engine 1
A mixture of fresh air and burnt gas is supplied to the combustion chamber 52 of 0.

【0039】新気と既燃ガスとが入り交じった混合気の
内部エネルギーQは、新気の内部エネルギーQ1と、既
燃ガスの内部エネルギーQ2、および新気と既燃ガスと
の割合に相当する内部EGR率rとにより決定すること
ができる。そこで、図5に示すルーチンでは、上記ステ
ップ100の処理に次いで、既燃ガスのエネルギーQ2
が演算され(ステップ102)、更に、内部EGR率r
が演算される(ステップ104)。
The internal energy Q of the air-fuel mixture in which the fresh air and the burned gas are mixed corresponds to the internal energy Q1 of the fresh air, the internal energy Q2 of the burned gas, and the ratio of the fresh air and the burned gas. Can be determined by the internal EGR rate r. Therefore, in the routine shown in FIG. 5, the energy Q2 of the burned gas is added after the processing of step 100.
Is calculated (step 102), and the internal EGR rate r
Is calculated (step 104).

【0040】既燃ガスの内部エネルギーQ2は、既燃ガ
スの温度(排気ガス温度)と吸気管圧力PMによりほぼ決
定される。また、排気ガス温度は、実測により、或いは
内燃機関10の運転状態に基づく推定により取得するこ
とができる。ECU30は、上記ステップ102におい
て、予め準備されているマップ或いは演算式を用いて、
排気温度及び吸気管圧力PMに対応する内部エネルギーQ
2を求める。尚、既燃ガスの内部エネルギーQ2は、吸
気管圧力PMより排気温度により大きく支配される。この
ため、内部エネルギーQ2は、排気温度のみに基づいて
決定することとしてもよい。
The internal energy Q2 of burnt gas is substantially determined by the temperature of burnt gas (exhaust gas temperature) and the intake pipe pressure PM. Further, the exhaust gas temperature can be acquired by actual measurement or estimation based on the operating state of the internal combustion engine 10. In step 102, the ECU 30 uses a map or an arithmetic expression prepared in advance,
Internal energy Q corresponding to exhaust temperature and intake pipe pressure PM
Ask for 2. Incidentally, the internal energy Q2 of the burned gas is largely controlled by the exhaust temperature rather than the intake pipe pressure PM. Therefore, the internal energy Q2 may be determined based only on the exhaust temperature.

【0041】内部EGR率rは、内燃機関10の回転数
NE、吸気管圧力PM、およびバルブオーバーラップ期間な
どに基づいて求めることができる。ECU30は、上記
ステップ104において、予め記憶しているマップ或い
は演算式を用いて、それらのパラメータから、内部EG
R率rを求める。
The internal EGR rate r is the rotational speed of the internal combustion engine 10.
It can be determined based on NE, intake pipe pressure PM, valve overlap period, and the like. In step 104, the ECU 30 uses a map or an arithmetic expression stored in advance to calculate the internal EG from those parameters.
The R rate r is calculated.

【0042】図5に示すルーチンでは、次に、上記の如
く求めたQ1、Q2およびrに基づいて、圧縮前の段階
における混合気の内部エネルギーQ0、すなわち、吸気
行程において吸気弁14が閉じられた段階における混合
気の内部エネルギーQ0が演算される(ステップ10
6)。
In the routine shown in FIG. 5, next, based on Q1, Q2 and r obtained as described above, the internal energy Q0 of the air-fuel mixture before compression, that is, the intake valve 14 is closed in the intake stroke. The internal energy Q0 of the air-fuel mixture at this stage is calculated (step 10
6).

【0043】ECU30には、Q1、Q2およびrから
圧縮前の内部エネルギーQ0を求めるための演算式Q0
=h(Q1、Q2,r)が記録されている。この演算式
h(Q1、Q2,r)は、実験的に、或いはシミュレー
ションにより定められた式である。上記ステップ106
では、その演算式h(Q1、Q2,r)に上記ステップ
100〜104で求めたQ1、Q2,rを代入すること
で、内部エネルギーQ0が演算される。
The ECU 30 uses the arithmetic expression Q0 for obtaining the internal energy Q0 before compression from Q1, Q2 and r.
= H (Q1, Q2, r) is recorded. The arithmetic expression h (Q1, Q2, r) is an expression determined experimentally or by simulation. Step 106 above
Then, the internal energy Q0 is calculated by substituting Q1, Q2, r obtained in steps 100 to 104 into the calculation expression h (Q1, Q2, r).

【0044】図6は、上記ステップ106で求められる
圧縮前の内部エネルギーQ0と、内部EGR率rとの関
係の一例を示す。既燃ガスの温度は、通常新気の温度よ
り高温である。このため、既燃ガスの内部エネルギーQ
2は、新気エネルギーQ1に比して大きくなるのが通常
である。Q2>Q1であれば、内部EGR率rが高いほ
ど、内部エネルギーQ0が高くなるはずである。従っ
て、図6に示すように、演算式h(Q1、Q2,r)か
ら求まる内部エネルギーQ0は、内部EGR率rが高い
ほど大きな値となる。
FIG. 6 shows an example of the relationship between the internal energy Q0 before compression obtained in step 106 and the internal EGR rate r. The temperature of burnt gas is usually higher than the temperature of fresh air. Therefore, the internal energy Q of burnt gas
2 is usually larger than the fresh air energy Q1. If Q2> Q1, the higher the internal EGR rate r, the higher the internal energy Q0 should be. Therefore, as shown in FIG. 6, the internal energy Q0 obtained from the arithmetic expression h (Q1, Q2, r) has a larger value as the internal EGR rate r is higher.

【0045】図5に示すルーチンでは、次に、圧縮行程
で混合気に加えられるピストン仕事量delQが求められ
る(ステップ108)。ピストン仕事量Qは、内燃機関
10の実質的な圧縮比によりほぼ決定される。また、内
燃機関10の実質的な圧縮比は、吸気弁14が閉弁され
るクランク角度、すなわち、吸気弁14の閉弁時期IVC
により決定される。従って、ピストン仕事量delQは、
吸気弁14の閉弁時期IVCに基づいて求めることができ
る。
In the routine shown in FIG. 5, next, the piston work amount delQ added to the mixture in the compression stroke is calculated (step 108). The piston work amount Q is substantially determined by the substantial compression ratio of the internal combustion engine 10. Further, the substantial compression ratio of the internal combustion engine 10 is determined by the crank angle at which the intake valve 14 is closed, that is, the closing timing IVC of the intake valve 14.
Determined by Therefore, the piston work delQ is
It can be determined based on the closing timing IVC of the intake valve 14.

【0046】図7は、上記ステップ108の処理により
求められるピストン仕事量delQと吸気弁14の閉弁時
期IVCとの関係を表す図である。この図に示すように、
ピストン仕事量delQは、吸気弁14の閉弁時期IVCが吸
気下死点(BDC)に近く、内燃機関10の実圧縮比が高
くなるほど大きな値となる。ECU30は、吸気弁の閉
弁時期とIVCとピストン仕事量delQとにつき、図7に示
す関係を定めたマップ或いは演算式を記憶しており、上
記ステップ108では、それらを用いてピストン仕事量
delQを演算する。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the piston work amount delQ and the valve closing timing IVC of the intake valve 14 obtained by the processing of step 108. As shown in this figure,
The piston work amount delQ takes a larger value as the closing timing IVC of the intake valve 14 approaches the intake bottom dead center (BDC) and the actual compression ratio of the internal combustion engine 10 increases. The ECU 30 stores a map or an arithmetic expression defining the relationship shown in FIG. 7 regarding the closing timing of the intake valve, the IVC, and the piston work amount delQ, and in step 108, the piston work amount is used by using them.
Calculate delQ.

【0047】図5に示すルーチンでは、次に、圧縮行程
の実行過程で、混合気からシリンダ壁面等に放出される
損失エネルギーQlossが演算される(ステップ11
0)。混合気の熱は、壁面温度が低いほどシリンダ等の
部材に奪われ易い。従って、損失エネルギーQlossは、
シリンダの壁面温度が低いほど大きな値となり、その温
度が高いほど小さな値となる。そして、シリンダの壁面
温度が十分に高い領域では、シリンダ壁面から混合気へ
熱が伝達され、損失エネルギーQlossが負となる状況が
形成される。
In the routine shown in FIG. 5, the loss energy Qloss released from the air-fuel mixture to the cylinder wall surface or the like is calculated in the process of executing the compression stroke (step 11).
0). The lower the wall temperature, the more easily the heat of the air-fuel mixture is taken by a member such as a cylinder. Therefore, the loss energy Qloss is
The lower the wall temperature of the cylinder, the larger the value, and the higher the temperature, the smaller the value. Then, in a region where the wall temperature of the cylinder is sufficiently high, heat is transferred from the wall surface of the cylinder to the air-fuel mixture, and the loss energy Qloss becomes negative.

【0048】図8は、損失エネルギーQlossとシリンダ
の壁面温度との間に成立する上記の関係を表す図であ
る。ECU30は、それら両者について、図8に示す関
係を定めたマップ或いは演算式を記憶しており、上記ス
テップ110では、それらを用いてピストン仕事量del
Qを演算する。
FIG. 8 is a diagram showing the above relationship established between the loss energy Qloss and the wall surface temperature of the cylinder. The ECU 30 stores a map or an arithmetic expression defining the relationship shown in FIG. 8 for both of them, and in step 110 described above, the piston work del
Calculate Q.

【0049】図5に示すルーチンでは、次に、圧縮端に
おける混合気の内部エネルギーQが演算される(ステッ
プ112)。圧縮端における混合気の内部エネルギーQ
は、圧縮前に混合気が有していた内部エネルギーQ0
に、圧縮行程でなされたピストン仕事量delQを加え、
更に、圧縮行程で失われた損失エネルギーQlossを減ず
ることで求めることができる。そこで、ECU30は、
上述した一連の処理により求めたQ0、delQおよびQl
ossを次式に代入することにより、圧縮端における内部
エネルギーQを演算する。 Q=Q0+delQ−Qloss
In the routine shown in FIG. 5, next, the internal energy Q of the air-fuel mixture at the compression end is calculated (step 112). Internal energy Q of air-fuel mixture at compression end
Is the internal energy Q0 of the mixture before compression
To the piston work delQ made in the compression stroke,
Further, it can be obtained by reducing the loss energy Qloss lost in the compression stroke. Therefore, the ECU 30
Q0, delQ and Ql obtained by the series of processes described above
The internal energy Q at the compression end is calculated by substituting oss into the following equation. Q = Q0 + delQ-Qloss

【0050】本実施形態では、上述した一連の処理によ
り、ノッキング発生点火時期aknkcalを決めるための第
1のパラメータである内部エネルギーQが求められる。
それらの処理に次いで、図5に示すルーチンでは、ノッ
キング発生点火時期aknkcalを決めるための第2のパラ
メータである混合気の燃焼速度vが演算される(ステッ
プ114)。
In the present embodiment, the internal energy Q, which is the first parameter for determining the knocking occurrence ignition timing aknkcal, is obtained by the series of processes described above.
Following these processes, in the routine shown in FIG. 5, the combustion speed v of the air-fuel mixture, which is the second parameter for determining the knocking occurrence ignition timing aknkcal, is calculated (step 114).

【0051】図9は、混合気の燃焼速度vと内部EGR
率rとの関係を、混合気の内部エネルギーQがq0の場
合とq1の場合とにつき表した図を示す。但し、q0と
q1との間には、q0>q1の関係が成立するものとす
る。
FIG. 9 shows the combustion speed v of the air-fuel mixture and the internal EGR.
The figure which shows the relationship with the ratio r for the case where the internal energy Q of the air-fuel mixture is q0 and the case where it is q1 is shown. However, the relation of q0> q1 is established between q0 and q1.

【0052】既燃ガスは、既に一度燃焼に付されたガス
であるため、その中の酸素濃度は、新気の酸素濃度に比
して十分に低下している。このため、混合気に含まれる
既燃ガスの割合が増えるほど、その混合気の燃焼速度v
は低下する。つまり、図9に示すように、内部EGR率
rが高いほど、混合気の燃焼速度vは低下する。また、
混合気は、その内部エネルギーQが高いほど、容易に燃
焼する。このため、その燃焼速度vは、図9に示すよう
に、内部エネルギーQが高いほど高速となる。
Since the burned gas is a gas which has already been burned once, the oxygen concentration in the burned gas is sufficiently lower than the oxygen concentration of fresh air. Therefore, as the proportion of burnt gas contained in the air-fuel mixture increases, the combustion speed v of the air-fuel mixture
Will fall. That is, as shown in FIG. 9, the combustion speed v of the air-fuel mixture decreases as the internal EGR rate r increases. Also,
The higher the internal energy Q of the air-fuel mixture, the more easily it burns. Therefore, as shown in FIG. 9, the combustion speed v becomes higher as the internal energy Q is higher.

【0053】上述の如く、混合気の燃焼速度vは、内部
EGR率rおよび内部エネルギーQに大きく影響され
る。そして、その燃焼速度vは、それら2つのパラメー
タ(rとQ)の組み合わせに対して、ほぼ一義的に決定
される。本実施形態において、ECU30には、rおよ
びQから燃焼速度vを求めるための演算式v=g(r、
Q)が記録されている。この演算式g(r、Q)は、実
験的に、或いはシミュレーションにより定められた式で
ある。上記ステップ114では、その演算式g(r、
Q)に、上記ステップ104で求めたrと上記ステップ
112で求めたQを代入することで、燃焼速度vが演算
される。
As described above, the combustion speed v of the air-fuel mixture is greatly influenced by the internal EGR rate r and the internal energy Q. Then, the combustion speed v is almost uniquely determined for the combination of these two parameters (r and Q). In the present embodiment, the ECU 30 controls the arithmetic expression v = g (r,
Q) is recorded. The arithmetic expression g (r, Q) is an expression determined experimentally or by simulation. In step 114, the arithmetic expression g (r,
The combustion speed v is calculated by substituting the r obtained in step 104 and the Q obtained in step 112 into Q).

【0054】上述した処理により、ノック発生点火時期
aknkcalを求めるための第2のパラメータが求められる
と、次に、aknkcalを求めるための第3のパラメータで
ある回転数NEが検出される(ステップ116)。
By the above-described processing, knock occurrence ignition timing
When the second parameter for obtaining aknkcal is obtained, next, the rotation speed NE which is the third parameter for obtaining aknkcal is detected (step 116).

【0055】そして、上記ステップ112〜116の処
理で求めた内部エネルギーQ、燃焼速度v、および回転
数NEが、演算式aknkcal=f(NE、v、Q)に代入され
ることにより、ノック発生点火時期aknkcalが演算され
る(ステップ118)。演算式f(NE、v、Q)は、実
験的に、或いはシミュレーションにより定められた式で
ある。上記ステップ118の処理によれば、その演算式
f(NE、v、Q)に従って、内燃機関10の運転状態に
対応したノック発生点火時期aknkcalを精度良く演算す
ることができる。
Then, the internal energy Q, the combustion speed v, and the rotational speed NE obtained in the processing of steps 112 to 116 are substituted into the arithmetic expression aknkcal = f (NE, v, Q) to generate a knock. The ignition timing aknkcal is calculated (step 118). The arithmetic expression f (NE, v, Q) is an expression determined experimentally or by simulation. According to the processing of step 118, the knocking ignition timing aknkcal corresponding to the operating state of the internal combustion engine 10 can be accurately calculated according to the calculation expression f (NE, v, Q).

【0056】以上説明した通り、本実施形態のシステム
によれば、混合気の内部エネルギーQ、混合気の燃焼速
度v、および内燃機関10の回転数NEに基づいて、ノッ
ク発生点火時期aknkcalを求めることができる。本実施
形態のシステムでは、可変動弁機構20の機能により、
吸気弁14の動作特性(開弁時期IVO、閉弁時期IVO、お
よび最大リフト量IVLMax)を変化させることができる。
ノック発生点火時期aknkcalは、例えば、その動作特性
を表すIVO、IVC、IVLMax、および内燃機関10の運転状
態を表す回転数NE、吸気管圧力PM、並びに空燃比A/Fな
どの全てをパラメータとしてマップを準備し、それらの
マップから全てのパラメータに対応する値を検索するこ
とによっても求めることができる。
As described above, according to the system of this embodiment, the knocking ignition timing aknkcal is obtained based on the internal energy Q of the air-fuel mixture, the combustion speed v of the air-fuel mixture, and the rotational speed NE of the internal combustion engine 10. be able to. In the system of the present embodiment, the function of the variable valve mechanism 20 causes
The operating characteristics of the intake valve 14 (valve opening timing IVO, valve closing timing IVO, and maximum lift amount IVLMax) can be changed.
Knock generation ignition timing aknkcal uses, for example, IVO, IVC, IVLMax representing its operating characteristics, rotational speed NE representing the operating state of internal combustion engine 10, intake pipe pressure PM, and air-fuel ratio A / F as parameters. It can also be obtained by preparing maps and retrieving values corresponding to all parameters from those maps.

【0057】しかしながら、そのような手法を取る場合
は、マップで定めるべき事項が膨大となり、その準備に
膨大な適合工数が必要となる。更に、そのマップを収納
するために、ECU30に、大きなメモリ容量を確保す
る必要が生ずる。これに対して、本実施形態の手法によ
れば、そのような膨大なマップを用いることなく、精度
良くノック発生点火時期aknkcalを求めることができ
る。このため、本実施形態のシステムは、可変動弁機構
20を備える内燃機関10において、ノッキングの発生
を防止しつつ点火時期を適正に制御するうえで極めて優
れたシステムである。
However, when such a method is adopted, the items to be defined in the map become enormous, and enormous man-hours are required for the preparation. Further, in order to store the map, it becomes necessary to secure a large memory capacity in the ECU 30. On the other hand, according to the method of the present embodiment, the knocking ignition timing aknkcal can be accurately obtained without using such a huge map. Therefore, the system of the present embodiment is an extremely excellent system for appropriately controlling the ignition timing while preventing knocking in the internal combustion engine 10 including the variable valve mechanism 20.

【0058】次に、図10を参照して、上記の如く演算
したノック発生点火時期aknkcalを利用して点火時期を
制御する一つの手法について説明する。図10は、本実
施形態において、ECU30が内燃機関10の点火時期
を制御するために実行するルーチンのフローチャートを
示す。図10に示すルーチンでは、先ず、制御に必要な
パラメータの読み込みが行われる。具体的には、内燃機
関10の回転数NE、吸気管圧力PM、吸気弁14の開弁時
期IVO、閉弁時期IVC、最大リフト量IVLMax、および内燃
機関10において実現されている空燃比A/F等が読み込
まれる(ステップ120)。
Next, with reference to FIG. 10, one technique for controlling the ignition timing by utilizing the knocking ignition timing aknkcal calculated as described above will be described. FIG. 10 shows a flowchart of a routine executed by the ECU 30 to control the ignition timing of the internal combustion engine 10 in the present embodiment. In the routine shown in FIG. 10, first, the parameters required for control are read. Specifically, the rotational speed NE of the internal combustion engine 10, the intake pipe pressure PM, the valve opening timing IVO of the intake valve 14, the valve closing timing IVC, the maximum lift amount IVLMax, and the air-fuel ratio A / realized by the internal combustion engine 10. F and the like are read (step 120).

【0059】次に、上記ステップ120で読み込まれた
パラメータに基づいて要求点火時期acalが演算される。
要求点火時期acalは、上記の如く、内燃機関10の運転
状態に応じた基本点火時期に、種々の要求に応じて発生
する進角遅角要求量を加減することで求められる(ステ
ップ122)。
Next, the required ignition timing acal is calculated based on the parameters read in step 120.
As described above, the required ignition timing acal is obtained by adjusting the basic ignition timing according to the operating state of the internal combustion engine 10 and adjusting the advance / retard request amount generated in response to various requests (step 122).

【0060】次に、ノック発生点火時期aknkcalの算出
処理が行われる。すなわち、上記図5に示すルーチンに
従ってノック発生点火時期aknkcalを演算する処理が行
われる(ステップ122)。
Next, the knocking ignition timing aknkcal is calculated. That is, the process of calculating the knocking ignition timing aknkcal is performed according to the routine shown in FIG. 5 (step 122).

【0061】次いで、要求点火時期acalがノック発生点
火時期aknkcalより大きいか(何れも、上死点前クラン
ク角BTDC°CAで表した値)否かが判別される。すなわ
ち、要求点火時期acalが、ノック発生点火時期aknkcal
より進角側であるかが判別される(ステップ126)。
Next, it is determined whether the required ignition timing acal is greater than the knocking ignition timing aknkcal (both are values represented by crank angle before top dead center BTDC ° CA). That is, the required ignition timing acal is the knocking ignition timing aknkcal
It is determined whether it is on the more advanced side (step 126).

【0062】その結果、acal>aknkcalが成立しない、
すなわち、要求点火時期acalがノック発生点火時期aknk
calより遅角側であると判別された場合は、要求点火時
期acalが、そのまま目標点火時期aoptとされる(ステッ
プ128)。
As a result, acal> aknkcal does not hold,
That is, the required ignition timing acal is the knocking ignition timing aknk
When it is determined that the ignition timing is on the retard side of cal, the required ignition timing acal is directly set as the target ignition timing aopt (step 128).

【0063】一方、上記ステップ126において、acal
>aknkcalが成立する、すなわち、要求点火時期acalが
ノック発生点火時期aknkcalより進角側であると判別さ
れた場合は、ノック発生点火時期aknkcalがガード値と
して用いられ、その値aknkcalが目標点火時期aoptとし
て設定される(ステップ130)。
On the other hand, in the above step 126, acal
If> aknkcal is satisfied, that is, if the required ignition timing acal is on the advance side of the knocking ignition timing aknkcal, the knocking ignition timing aknkcal is used as a guard value, and the value aknkcal is the target ignition timing. It is set as aopt (step 130).

【0064】図5に示すルーチンでは、上記ステップ1
28または130の処理に次いで、内燃機関10の運転
状態に応じたノック学習値agknkが読み出される(ステ
ップ132)。ECU30には、内燃機関10の個々の
運転状態と対応して、ノック学習値agknkが記憶されて
いる。より具体的には、回転数NE、吸気管圧力PM、吸気
弁14の開弁時期IVO、閉弁時期IVC、最大リフト量IVLM
ax、および空燃比A/Fにより特定される個々の運転状態
に対応付けて、ノック学習値agknkが記憶されている。
このノック学習値agknkは、図2を参照して既に説明し
た通り、目標点火時期aoptと、現実にノックの生じない
限界点火時期との差に相当する値である。本ステップ1
32では、ECU30に記憶されているノック学習値ag
knkの中から、上記ステップ120で読み込んだパラメ
ータに対応する値が読み出される。
In the routine shown in FIG. 5, the above step 1
After the processing of 28 or 130, the knock learning value agknk corresponding to the operating state of the internal combustion engine 10 is read (step 132). The knock learning value agknk is stored in the ECU 30 in association with each operating state of the internal combustion engine 10. More specifically, the rotational speed NE, the intake pipe pressure PM, the valve opening timing IVO of the intake valve 14, the valve closing timing IVC, the maximum lift amount IVLM.
The knock learning value agknk is stored in association with each operating state specified by ax and the air-fuel ratio A / F.
This knock learning value agknk is a value corresponding to the difference between the target ignition timing aopt and the limit ignition timing at which knock does not actually occur, as already described with reference to FIG. This step 1
At 32, the knock learning value ag stored in the ECU 30.
The value corresponding to the parameter read in step 120 is read from knk.

【0065】図5に示すルーチンでは、次に、目標点火
時期aoptからノック学習値agknkを減じることにより、
最終的な点火時期aopが求められる(ステップ13
4)。この点火時期aopは、ノック学習値agknkが現在の
状況に適合した値であれば、ノックの発生を現実に防止
することのできる限界点火時期に相当する値である。
In the routine shown in FIG. 5, next, by subtracting the knock learning value agknk from the target ignition timing aopt,
The final ignition timing aop is determined (step 13
4). The ignition timing aop is a value corresponding to the limit ignition timing that can actually prevent the occurrence of knocking if the knock learning value agknk is a value suitable for the current situation.

【0066】次に、上記ステップ134で求められた点
火時期aopを用いて、内燃機関10の点火が行われる
(ステップ136)。次いで、その点火の結果としてノ
ックが発生したかが判別される(ステップ138)。
Next, the internal combustion engine 10 is ignited by using the ignition timing aop obtained in step 134 (step 136). Next, it is determined whether knock has occurred as a result of the ignition (step 138).

【0067】その結果、ノックが発生したと判別される
場合は、ノック学習値agknkが現在の状況に適合してお
らず、過小な値となっていると判断できる。この場合、
点火時期aopが、所定値K1だけ小さな値に、すなわち、
所定値K1分だけ遅角側の値に変更された後(ステップ1
40)、再び上記ステップ136の処理が行われる。
As a result, when it is determined that knock has occurred, it can be determined that the knock learning value agknk does not match the current situation and is an excessively small value. in this case,
The ignition timing aop is reduced by a predetermined value K1, that is,
After changing to the value on the retard side by the predetermined value K1 (Step 1
40), the process of step 136 is performed again.

【0068】以後、ステップ138でノックが発生しな
かったと判別されるまで、上記ステップ136〜140
の処理が繰り返し実行される。そして、ステップ138
でノックが発生しなかったと判別されると、点火時期ao
pから減じられた補正値K1の累計がノック学習値agknkか
ら減じられ、その減算後の値が新たなノック学習値agkn
kとして記憶される(ステップ142)。
Thereafter, the above steps 136 to 140 are executed until it is determined in step 138 that no knock has occurred.
The process of is repeatedly executed. And step 138
If it is determined that the knock has not occurred, the ignition timing ao
The cumulative total of the correction value K1 subtracted from p is subtracted from the knock learning value agknk, and the value after the subtraction is the new knock learning value agknk.
It is stored as k (step 142).

【0069】以上説明した通り、図10に示すルーチン
によれば、演算により理論的に求められるノック発生点
火時期aknkcalをガード値として目標点火時期aoptを定
め、更に、その目標点火時期aoptをノック学習値agknk
で補正することにより、現実にノックを発生させない点
火時期aopを求めることができる。そして、そのノック
学習値agknkを、内燃機関10の経時変化や燃料性状の
変化に応じて、常に最新の状況に適合した値に更新する
ことができる。従って、本実施形態のシステムによれ
ば、内燃機関10の点火時期を、ノックが発生しない範
囲内で適正に制御することができる。
As described above, according to the routine shown in FIG. 10, the target ignition timing aopt is determined by using the knocking ignition timing aknkcal theoretically obtained by calculation as the guard value, and the target ignition timing aopt is learned by knocking. Value agknk
By correcting with, it is possible to obtain the ignition timing aop that does not actually cause knock. Then, the knock learning value agknk can be constantly updated to a value adapted to the latest situation in accordance with the change over time of the internal combustion engine 10 and the change in fuel property. Therefore, according to the system of the present embodiment, the ignition timing of the internal combustion engine 10 can be appropriately controlled within the range where knock does not occur.

【0070】ところで、上述した実施の形態1では、図
10に示すルーチンにおいて、ノックの発生が認められ
た場合にのみノック学習値agknkを更新することとして
いるが、本発明はこれに限定されるものではない。すな
わち、ノック学習値agknkは、ノックの発生が認められ
なかった場合に、より小さな値に、すなわち、点火時期
aopを進角側へ進めるような値に更新することとしても
よい。
By the way, in the above-described first embodiment, in the routine shown in FIG. 10, the knock learning value agknk is updated only when the occurrence of knock is recognized, but the present invention is not limited to this. Not a thing. That is, the knock learning value agknk is set to a smaller value when the occurrence of knock is not recognized, that is, the ignition timing.
The value may be updated so that aop is advanced.

【0071】実施の形態2.次に、図11を参照して、
本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態の
システムは、ECU30が、上記図10に示すルーチン
に変えて、図11に示すルーチンを実行する点を除き、
実施の形態1のシステムと同様である。また、図11に
示すルーチンは、ステップ138以降の処理を除き、上
記図10に示すルーチンと同様である。
Embodiment 2. Next, referring to FIG.
The second embodiment of the present invention will be described. The system of the present embodiment is different from the routine shown in FIG. 10 in that the ECU 30 executes the routine shown in FIG.
This is similar to the system of the first embodiment. The routine shown in FIG. 11 is the same as the routine shown in FIG. 10 except for the processing after step 138.

【0072】すなわち、本実施形態において実行される
図11に示すルーチンでは、ステップ138においてノ
ックの発生が認められると、その後即座にノック学習値
agknkが所定値k1だけ減じられた後(ステップ150)
ルーチンが終了される。また、上記ステップ138でノ
ックの発生が認められないと判別された場合は、その後
速やかに今回のルーチンが終了される。
That is, in the routine shown in FIG. 11 executed in this embodiment, when the occurrence of knock is recognized in step 138, the knock learning value is immediately thereafter.
After agknk is reduced by a predetermined value k1 (step 150)
The routine ends. If it is determined in step 138 that no knock has occurred, then this routine is immediately ended.

【0073】上述した実施の形態1のシステムでは、ノ
ックの発生が認められると、その後、点火時期aopがノ
ックの生じない値に更新されるまで、繰り返しステップ
136〜140の処理が実行される。そして、ノックの
発生しない状況が形成された後に、ノック学習値agknk
の更新が行われる。この場合、ステップ136〜140
が繰り返される間に更新されるのは、特定の運転状態に
対応したノック学習値agknkであるのに、その繰り返し
の間に、内燃機関10の運転状態が変化する自体が生じ
得る。このため、実施の形態1の場合には、ノック学習
値agknkと、内燃機関10の運転状態との対応にずれが
生ずることがある。
In the system of the first embodiment described above, when the occurrence of knock is recognized, thereafter, the processes of steps 136 to 140 are repeatedly executed until the ignition timing aop is updated to a value that does not cause knock. Then, after the situation in which knock does not occur is formed, the knock learning value agknk
Will be updated. In this case, steps 136-140
Although the knock learning value agknk corresponding to a specific operating state is updated during the repetition of, the operating state of the internal combustion engine 10 itself may change during the repetition. Therefore, in the case of the first embodiment, the correspondence between the knock learning value agknk and the operating state of the internal combustion engine 10 may deviate.

【0074】これに対して、本実施形態のシステムで
は、図11に示すように、特定のノック学習値agknkに
対してノックの発生が認められた場合に、即座にそのノ
ック学習値を更新することができる。つまり、本実施形
態のシステムによれば、特定の運転状態に対応して読み
出されたノック学習値agknkを、その運転状態が変化す
る前に適正値に更新することができる。このため、本実
施形態のシステムによれば、ノック学習値agknkと内燃
機関10の運転状態との対応を常に正しく維持すること
ができ、実施の形態1の場合に比して更に高精度な点火
時期制御を実現することができる。
On the other hand, in the system of the present embodiment, as shown in FIG. 11, when the occurrence of knock is recognized for a specific knock learning value agknk, the knock learning value is immediately updated. be able to. That is, according to the system of the present embodiment, the knock learning value agknk read corresponding to a particular operating state can be updated to an appropriate value before the operating state changes. Therefore, according to the system of the present embodiment, the correspondence between the knock learning value agknk and the operating state of the internal combustion engine 10 can always be maintained correctly, and ignition with higher accuracy than in the case of the first embodiment. Timing control can be realized.

【0075】ところで、上述した実施の形態1および2
では、特定のノック学習値agknkに対してノックの発生
が認められた場合にのみ、その学習値agknkの更新を行
うこととしているが、本発明はこれに限定されるもので
はない。すなわち、ノック学習値agknkは、ノックの発
生が認められなかった場合に、より小さな値に、すなわ
ち、点火時期aopを進角側へ進めるような値に更新する
こととしてもよい。
By the way, the first and second embodiments described above
Then, the learning value agknk is updated only when the occurrence of knocking is recognized with respect to the specific knock learning value agknk, but the present invention is not limited to this. That is, the knock learning value agknk may be updated to a smaller value, that is, a value that advances the ignition timing aop to the advance side when the occurrence of knock is not recognized.

【0076】尚、上述した実施の形態1または2におい
ては、ECU30が、上記ステップ100〜112の処
理を実行することにより前記請求項1記載の「内部エネ
ルギー演算手段」が、上記ステップ118または124
の処理を実行することにより前記請求項1記載の「ノッ
ク発生点火時期演算手段」が、それぞれ実現されてい
る。
In the above-described first or second embodiment, the ECU 30 executes the processes of steps 100 to 112 so that the "internal energy calculating means" in claim 1 performs the steps 118 or 124.
The "knock occurrence ignition timing calculation means" according to the first aspect is realized by executing the processing of 1.

【0077】また、上述した実施の形態1または2にお
いては、ECU30が、上記ステップ100の処理を実
行することにより前記請求項2記載の「新気エネルギー
取得手段」が、上記ステップ102の処理を実行するこ
とにより前記請求項2記載の「既燃ガスエネルギー取得
手段」が、上記ステップ104の処理を実行することに
より前記請求項2記載の「内部EGR率取得手段」が、
上記ステップ112の処理を実行することにより前記請
求項2記載の「演算手段」が、それぞれ実現されてい
る。
Further, in the above-described first or second embodiment, the ECU 30 executes the process of the step 100, and the "fresh air energy acquisition means" in claim 2 executes the process of the step 102. The "burned gas energy acquisition means" according to claim 2 is executed, and the "internal EGR rate acquisition means" according to claim 2 is executed by executing the process of step 104.
By executing the processing of the step 112, the "calculating means" according to claim 2 is realized.

【0078】また、上述した実施の形態1または2にお
いては、ECU30が、上記ステップ108の処理を実
行することにより前記請求項3記載の「ピストン仕事量
取得手段」が、上記ステップ112の処理を実行するこ
とにより前記請求項3記載の「演算手段」が、それぞれ
実現されている。
Further, in the above-described first or second embodiment, the ECU 30 executes the process of the step 108 so that the "piston work amount obtaining means" of the third aspect executes the process of the step 112. By executing, the "arithmetic unit" of claim 3 is realized.

【0079】また、上述した実施の形態1または2にお
いては、ECU30が、上記ステップ110の処理を実
行することにより前記請求項4記載の「損失エネルギー
取得手段」が、上記ステップ112の処理を実行するこ
とにより前記請求項4記載の「演算手段」が、それぞれ
実現されている。
Further, in the above-described first or second embodiment, the ECU 30 executes the process of step 110, and the "loss energy acquisition means" of claim 4 executes the process of step 112. By doing so, the "arithmetic means" described in claim 4 is realized.

【0080】また、上述した実施の形態1または2にお
いては、ECU30が上記ステップ116の処理を実行
することにより前記請求項5記載の「回転数取得手段」
が実現されており、また、ECU30が上記ステップ1
14の処理を実行することにより前記請求項6記載の
「燃焼速度取得手段」が実現されている。
Further, in the above-described first or second embodiment, the ECU 30 executes the processing of the above step 116 so that the "rotational speed obtaining means" according to claim 5 is obtained.
Is achieved, and the ECU 30 executes the above step 1
By executing the processing of 14, the "combustion rate acquisition means" according to claim 6 is realized.

【0081】また、上述した実施の形態1または2にお
いては、ECU30が、上記ステップ122の処理を実
行することにより、前記請求項7記載の「要求点火時期
演算手段」が、上記ステップ126〜130の処理を実
行することにより前記請求項7記載の「目標点火時期設
定手段」が、それぞれ実現されている。
Further, in the above-described first or second embodiment, the ECU 30 executes the process of step 122, so that the "requested ignition timing calculation means" of claim 7 causes the steps 126 to 130 to be performed. The "target ignition timing setting means" according to the seventh aspect is realized by executing the processing of.

【0082】また、上述した実施の形態1または2にお
いては、ECU30が、上記ステップ138の処理を実
行することにより前記請求項8記載の「ノック検出手
段」が、上記ステップ140および142、またはステ
ップ150の処理を実行することにより前記請求項8記
載の「限界点火時期検出手段」および「学習値記録手
段」が、上記ステップ132の処理を実行することによ
り前記請求項8記載の「学習値読み出し手段」が、上記
ステップ134の処理を実行することにより前記請求項
8記載の「点火時期決定手段」が、それぞれ実現されて
いる。
In the first or second embodiment described above, the ECU 30 executes the process of step 138 so that the "knock detecting means" according to claim 8 can perform the steps 140 and 142, or the steps. By executing the processing of 150, the "limit ignition timing detecting means" and the "learning value recording means" of claim 8 execute the processing of step 132, and the "learning value read-out" of claim 8 is performed. By executing the processing of the step 134, the "means" respectively realizes the "ignition timing determining means".

【0083】[0083]

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。請求項1
記載の発明によれば、混合気の内部エネルギーに基づい
て、ノック発生点火時期を求めることができる。混合気
の内部エネルギーは、ノックの発生し易さを直接的に決
定する要素である。このため、その内部エネルギーを基
礎とすれば、ノック発生点火時期を、直接的に精度良く
求めることができる。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects. Claim 1
According to the described invention, the knock generation ignition timing can be obtained based on the internal energy of the air-fuel mixture. The internal energy of the air-fuel mixture is a factor that directly determines the likelihood of knocking. Therefore, based on the internal energy, the knocking ignition timing can be directly obtained with high accuracy.

【0084】請求項2記載の発明によれば、新気の内部
エネルギーと、既燃ガスの内部エネルギーと、内部EG
R率とに基づいて、圧縮される前の混合気の内部エネル
ギーを精度良く求めることができる。
According to the second aspect of the invention, the internal energy of fresh air, the internal energy of burnt gas, and the internal EG
The internal energy of the air-fuel mixture before being compressed can be accurately obtained based on the R ratio.

【0085】請求項3記載の発明によれば、圧縮行程で
混合気に加えられるピストン仕事量を考慮することで、
混合気の内部エネルギーを精度良く求めることができ
る。
According to the invention described in claim 3, by considering the piston work amount added to the mixture in the compression stroke,
The internal energy of the air-fuel mixture can be accurately obtained.

【0086】請求項4記載の発明によれば、混合気から
シリンダ壁面に放出されるエネルギーの損失を考慮する
ことで、混合気の内部エネルギーを精度良く求めること
ができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the internal energy of the air-fuel mixture can be accurately obtained by considering the loss of energy released from the air-fuel mixture to the cylinder wall surface.

【0087】請求項5記載の発明によれば、内燃機関の
回転数を考慮してノック発生点火時期を求めることがで
きる。内燃機関の回転数は、ノックの発生し易さを直接
的に決定する要素である。このため、その回転数を基礎
とすれば、ノック発生点火時期を、直接的に精度良く求
めることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the knocking ignition timing can be determined in consideration of the rotational speed of the internal combustion engine. The rotation speed of the internal combustion engine is a factor that directly determines the likelihood of knocking. Therefore, based on the rotation speed, the knocking ignition timing can be directly and accurately obtained.

【0088】請求項6記載の発明によれば、混合気の燃
焼速度を考慮してノック発生点火時期を求めることがで
きる。混合気の燃焼速度は、ノックの発生し易さを直接
的に決定する要素である。このため、その燃焼速度を基
礎とすれば、ノック発生点火時期を、直接的に精度良く
求めることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the knocking ignition timing can be determined in consideration of the combustion speed of the air-fuel mixture. The combustion speed of the air-fuel mixture is a factor that directly determines the likelihood of knocking. Therefore, based on the combustion speed, the knocking ignition timing can be directly and accurately obtained.

【0089】請求項7記載の発明によれば、ノック発生
点火時期をガード値として目標点火時期を定めることが
できる。このため、本発明によれば、目標点火時期が、
理論上ノックの発生が予想される領域内に設定されるの
を防ぐことができる。
According to the seventh aspect of the invention, the target ignition timing can be determined with the knocking ignition timing as the guard value. Therefore, according to the present invention, the target ignition timing is
It is possible to prevent the knock from being set in an area where the knock is theoretically expected.

【0090】請求項8記載の発明によれば、目標点火時
期と、現実にノックが生じない点火時期との差をノック
学習値として記録すると共に、その点火時期学習値を用
いることにより、現実にノックを生じさせない点火時期
を最終的な点火時期とすることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the difference between the target ignition timing and the ignition timing at which knock does not actually occur is recorded as a knock learning value, and the ignition timing learning value is used to actually make the difference. The ignition timing that does not cause knock can be set as the final ignition timing.

【0091】請求項9記載の発明によれば、可変動弁機
構により吸気弁の動作特性を変化させることができる。
吸気弁の動作特性が変化すると、ノック発生点火時期に
も変化が生ずる。本発明においては、ノック発生点火時
期が、混合気の内部エネルギーに基づいて求められるた
め、可変動弁機構により変更される多数のパラメータそ
れ自身を監視することなく、比較的容易な演算により、
ノック発生点火時期を精度良く求めることができる。
According to the ninth aspect of the invention, the operating characteristic of the intake valve can be changed by the variable valve mechanism.
When the operating characteristic of the intake valve changes, the knocking ignition timing also changes. In the present invention, since the knock generation ignition timing is obtained based on the internal energy of the air-fuel mixture, it is possible to perform a relatively easy calculation without observing a number of parameters themselves changed by the variable valve mechanism,
The knocking ignition timing can be accurately obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1または2の構成を説明
するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a first or second embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1において実行される点
火時期制御の基本的な内容を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the basic contents of ignition timing control executed in the first embodiment of the present invention.

【図3】 内燃機関においてノックが生ずる原理を説明
するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of knocking in an internal combustion engine.

【図4】 ノックの生じ易さと回転数、燃焼速度、内部
エネルギーとの関係を表した図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between knocking easiness, rotation speed, burning speed, and internal energy.

【図5】 本発明の実施の形態1においてノック発生点
火時期を求めるために実行されるルーチンのフローチャ
ートである。
FIG. 5 is a flowchart of a routine that is executed to obtain a knocking ignition timing in the first embodiment of the present invention.

【図6】 内部EGR率rと圧縮前の混合気の内部エネ
ルギーQ0との関係の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a relationship between an internal EGR rate r and an internal energy Q0 of a mixture before compression.

【図7】 ピストン仕事量delQと吸気弁の閉弁時期IVC
との関係を示す図である。
[Fig. 7] Piston work amount delQ and intake valve closing timing IVC
It is a figure which shows the relationship with.

【図8】 圧縮行程において混合気から放出される損失
エネルギーQlossとシリンダ壁面温度との関係を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between loss energy Qloss released from the air-fuel mixture in a compression stroke and a cylinder wall surface temperature.

【図9】 燃焼速度vと内部EGR率rとの関係を、混
合気の内部エネルギーQをパラメータとして表した図で
ある。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the combustion speed v and the internal EGR rate r, using the internal energy Q of the air-fuel mixture as a parameter.

【図10】 本発明の実施の形態1において点火時期を
制御するために実行されるルーチンのフローチャートで
ある。
FIG. 10 is a flowchart of a routine executed to control ignition timing in the first embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施の形態2において点火時期を
制御するために実行されるルーチンのフローチャートで
ある。
FIG. 11 is a flowchart of a routine executed to control ignition timing in the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 内燃機関 14 吸気弁 18 排気弁 20 可変動弁機構 30 ECU(Electronic Control Unit) 32 回転数センサ 34 ノックセンサ acal(○) 要求点火時期 aknkcal(×) ノック発生点火時期 aopt(☆) 目標点火時期 aop(●) 最終的な点火時期 agknk(△) ノック学習値 Q1 新気エネルギー Q2 既燃ガスエネルギー Q0 混合気の圧縮前の内部エネルギー delQ ピストン仕事量 Qloss 損失エネルギー Q 混合気の圧縮後の内部エネルギー r 内部EGR率 v 混合気の燃焼速度 NE 内燃機関の回転数 IVC 吸気弁の閉弁時期 IVO 吸気弁の開弁時期 IVLMax 吸気弁の最大リフト量 10 Internal combustion engine 14 Intake valve 18 Exhaust valve 20 Variable valve mechanism 30 ECU (Electronic Control Unit) 32 rpm sensor 34 knock sensor acal (○) Required ignition timing aknkcal (×) Knock occurrence ignition timing aopt (☆) Target ignition timing aop (●) Final ignition timing agknk (△) Knock learning value Q1 fresh energy Q2 Burned gas energy Q0 Internal energy of mixture before compression delQ piston work Qloss energy loss Q Internal energy after compression of air-fuel mixture r Internal EGR rate v Burning speed of air-fuel mixture NE Internal combustion engine speed IVC intake valve closing timing IVO intake valve opening timing IVLMax Maximum intake valve lift

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02P 5/153 (72)発明者 金丸 昌宣 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 渡辺 智 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小西 正晃 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G022 DA02 EA02 FA05 FA06 GA01 GA05 GA07 GA08 GA13 3G084 BA05 BA17 BA23 DA38 EB08 EB17 FA11 FA19 FA25 FA29 FA33 FA37 FA38 3G092 AA11 BA09 DA01 DC01 EC05 EC09 FA16 HA05Z HA12 HA12X HC00Z HC05Z HC09X HD05Z HD07Z HE01Z HE03Z─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02P 5/153 (72) Inventor Masanobu Kanamaru 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Prefecture Toyota Automobile Co., Ltd. (72 ) Inventor Satoshi Watanabe 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Masaaki Konishi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F Term (reference) 3G022 DA02 EA02 FA05 FA06 GA01 GA05 GA07 GA08 GA13 3G084 BA05 BA17 BA23 DA38 EB08 EB17 FA11 FA19 FA25 FA29 FA33 FA37 FA38 3G092 AA11 BA09 DA01 DC01 EC05 EC09 FA16 HA05Z HA12 HA12X HC00Z HC05Z HC09X HD05Z HD07Z HE01Z HE03Z

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の燃焼室に供給された混合気の
内部エネルギーを演算する内部エネルギー演算手段と、 前記内部エネルギーに基づいて、ノックの生ずる点火領
域と、ノックの生じない点火領域との境界に相当するノ
ック発生点火時期を演算するノック発生点火時期演算手
段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装
置。
1. An internal energy calculating means for calculating internal energy of an air-fuel mixture supplied to a combustion chamber of an internal combustion engine, an ignition region in which knock occurs, and an ignition region in which knock does not occur, based on the internal energy. An ignition timing control device for an internal combustion engine, comprising: knock generation ignition timing calculation means for calculating a knock generation ignition timing corresponding to a boundary.
【請求項2】 前記内部エネルギー演算手段は、燃焼室
に新たに供給される新気の内部エネルギーを取得する新
気エネルギー取得手段と、 燃焼室に供給される既燃ガスの内部エネルギーを取得す
る既燃ガスエネルギー取得手段と、 燃焼室に供給される新気と既燃ガスとの割合に相当する
内部EGR率を求める内部EGR率取得手段と、 前記新気の内部エネルギー、前記既燃ガスの内部エネル
ギー、及び前記内部EGR率とに基づいて前記混合気の
内部エネルギーを演算する演算手段と、 を備えることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の点
火時期制御装置。
2. The internal energy calculation means acquires fresh air energy acquisition means for acquiring internal energy of fresh air newly supplied to the combustion chamber, and acquires internal energy of burnt gas supplied to the combustion chamber. Burned gas energy acquisition means, internal EGR rate acquisition means for obtaining an internal EGR rate corresponding to the ratio of fresh air and burned gas supplied to the combustion chamber, internal energy of the fresh air, and burned gas The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising: a calculating unit that calculates the internal energy of the air-fuel mixture based on the internal energy and the internal EGR rate.
【請求項3】 前記内部エネルギー演算手段は、 燃焼室に閉じ込められた混合気が、圧縮行程中にピスト
ンから受けるピストン仕事量を求めるピストン仕事量取
得手段と、 前記ピストン仕事量に基づいて前記混合気の内部エネル
ギーを演算する演算手段と、 を備えることを特徴とする請求項1または2記載の内燃
機関の点火時期制御装置。
3. The internal energy calculating means is a piston work amount obtaining means for obtaining a piston work amount of a mixture gas confined in a combustion chamber received from a piston during a compression stroke, and the mixing process based on the piston work amount. 3. An ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, further comprising: a calculating unit that calculates the internal energy of the air.
【請求項4】 前記内部エネルギー演算手段は、 燃焼室に閉じ込められた混合気から、圧縮行程中にシリ
ンダ壁面に放出される損失エネルギーを求める損失エネ
ルギー取得手段と、 前記損失エネルギーに基づいて前記混合気の内部エネル
ギーを演算する演算手段と、 を備えることを特徴とする請求項1または3記載の内燃
機関の点火時期制御装置。
4. The internal energy calculation means is a loss energy acquisition means for obtaining the loss energy released from the air-fuel mixture trapped in the combustion chamber to the cylinder wall surface during the compression stroke, and the mixture based on the loss energy. An ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 3, further comprising: a calculating unit that calculates the internal energy of the air.
【請求項5】 内燃機関の回転数を取得する回転数取得
手段を備え、 前記ノック発生点火時期演算手段は、前記回転数をも基
礎データとして前記ノック発生点火時期を求めることを
特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関
の点火時期制御装置。
5. A rotation speed acquisition means for acquiring the rotation speed of the internal combustion engine, wherein the knock generation ignition timing calculation means obtains the knock generation ignition timing using the rotation speed as basic data. Item 5. An ignition timing control device for an internal combustion engine according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 内燃機関の燃焼室内における前記混合気
の燃焼速度を取得する燃焼速度取得手段を備え、 前記ノック発生点火時期演算手段は、前記燃焼速度をも
基礎データとして前記ノック発生点火時期を求めること
を特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の内燃機
関の点火時期制御装置。
6. A combustion speed acquisition means for acquiring a combustion speed of the air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the knock generation ignition timing calculation means uses the combustion speed as basic data to determine the knock generation ignition timing. The ignition timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the ignition timing control device is determined.
【請求項7】 内燃機関の運転状態に対応する要求点火
時期を演算する要求点火時期演算手段と、 前記要求点火時期がノックの生じない点火領域に収まっ
ている場合は、当該要求点火時期を目標点火時期とし、
前記要求点火時期がノックの生じない点火領域に収まっ
ていない場合は、前記ノック発生点火時期を目標点火時
期とする目標点火時期設定手段と、 を備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項
記載の内燃機関の点火時期制御装置。
7. A required ignition timing calculation means for calculating a required ignition timing corresponding to an operating state of an internal combustion engine; and when the required ignition timing is within an ignition region where knock does not occur, the required ignition timing is targeted. Ignition timing,
7. The target ignition timing setting means for setting the knock generation ignition timing as a target ignition timing when the required ignition timing is not within an ignition region where knock does not occur, according to any one of claims 1 to 6. 2. An ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1.
【請求項8】 内燃機関のノックを検出するノック検出
手段と、 現実にノックが生じない限界の点火時期を検出する限界
点火時期検出手段と、 内燃機関の運転状態毎に、前記限界点火時期と前記目標
点火時期との差を、ノック学習値として記録する学習値
記録手段と、 内燃機関の運転状態に対応したノック学習値を前記学習
値記録手段から読み出す学習値読み出し手段と、 前記学習値読み出し手段により読み出されたノック学習
値で、前記目標点火時期を補正することにより、最終的
な点火時期を決定する点火時期決定手段と、 を備えることを特徴とする請求項7記載の内燃機関の点
火時期制御装置。
8. A knock detection means for detecting knock of an internal combustion engine, a limit ignition timing detection means for detecting a limit ignition timing at which knock does not actually occur, and the limit ignition timing for each operating state of the internal combustion engine. Learning value recording means for recording a difference from the target ignition timing as a knock learning value; learning value reading means for reading a knock learning value corresponding to the operating state of the internal combustion engine from the learning value recording means; 8. An internal combustion engine according to claim 7, further comprising: ignition timing determining means for determining a final ignition timing by correcting the target ignition timing with the knock learning value read by the means. Ignition timing control device.
【請求項9】 前記内燃機関は、吸気弁の動作特性を可
変とする可変動弁機構を備えることを特徴とする請求項
1乃至8の何れか1項記載の内燃機関の点火時期制御装
置。
9. The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is provided with a variable valve mechanism that varies the operating characteristics of the intake valve.
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