JP2007092616A - Ignition timing control method of engine and ignition timing control device of engine - Google Patents

Ignition timing control method of engine and ignition timing control device of engine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately calculate the ignition timing for providing MBT even in an engine having a variable valve gear capable of particularly changing a lift characteristic of an intake valve. <P>SOLUTION: An engine controller 31 executes a combustion pressure maximum crank angle calculation processing procedure of calculating a crank angle of becoming maximum in combustion pressure on the basis of a loss in the engine and a basic ignition timing calculation processing procedure of calculating the basic ignition timing for providing the MBT on the basis of the crank angle of becoming maximum in this combustion pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジン(内燃機関)の点火時期制御方法及びエンジンの点火時期制御装置に関する。   The present invention relates to an ignition timing control method for an engine (internal combustion engine) and an ignition timing control device for the engine.

基準クランク角を、混合気の燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxとし、この基準クランク角と、燃焼室に供給された燃料に対する燃料質量の比率を表す燃焼質量割合が、ある割合に達するクランク角位置(具体的には燃料質量割合が60%に達するクランク角位置であるθmb60%)とが等しいと仮定し、そのクランク角位置から燃焼期間BURNだけ進角側に計測したクランク角位置を、MBTの得られる点火時期として算出するものがある(特許文献1参照)。
特開2004−301045公報
The reference crank angle is set to the crank angle θpmax at which the combustion pressure of the air-fuel mixture becomes maximum, and the crank angle at which the reference crank angle and the combustion mass ratio representing the ratio of the fuel mass to the fuel supplied to the combustion chamber reach a certain ratio Assuming that the position (specifically, the crank angle position at which the fuel mass ratio reaches 60%, θmb 60%) is equal, the crank angle position measured from the crank angle position to the advance side for the combustion period BURN is MBT. Is calculated as the ignition timing obtained (see Patent Document 1).
JP 2004-301045 A

ところで、近年、吸気弁のリフト特性を変化させ得る可変動弁装置の開発が盛んに進められており、こうした可変動弁装置を備えるエンジンに対して、上記特許文献1の点火時期制御方法を適用したとき、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxにおいて常に一定の燃焼質量割合になることはまれであることが実験により判明している。従って、可変動弁装置を備えるエンジンに対して、上記特許文献1の点火時期制御方法を単に適用しただけでは、点火時期算出値がMBTの得られる点火時期から外れ燃費が悪化することが考えられる。   By the way, in recent years, development of a variable valve gear that can change the lift characteristics of the intake valve has been actively promoted, and the ignition timing control method of Patent Document 1 is applied to an engine equipped with such a variable valve gear. Experiments have shown that it is rare that the combustion mass ratio is always constant at the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum. Therefore, simply applying the ignition timing control method of Patent Document 1 to an engine equipped with a variable valve device may cause the calculated ignition timing to deviate from the ignition timing at which MBT is obtained, resulting in deterioration of fuel consumption. .

一方、机上で検討した結果によれば、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは、エンジンの損失との関係で変動し、エンジンの損失が大きくなるほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが遅れるものと考えられる。この場合、エンジンの損失にはエンジンの冷却損失Qcoolとエンジンの時間損失Qtimeとが含まれる。   On the other hand, according to the results examined on the desk, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum fluctuates in relation to the engine loss, and the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is delayed as the engine loss increases. it is conceivable that. In this case, engine loss includes engine cooling loss Qcool and engine time loss Qtime.

ここで、エンジンの冷却損失Qcoolとは、燃焼室内で発生する燃焼熱のうち、エンジン冷却水により持ち去られる熱量のことである。エンジンの冷却損失Qcoolを推定するための代表値としてはエンジンの負荷と回転速度Neとがあり、ウォッシーニの式を用いてエンジンの冷却損失Qcoolを算出させるとすれば、エンジン回転速度Neが同じであればエンジンの負荷が大きくなるほどエンジンの冷却損失Qcoolが大きくなり、またエンジン負荷が同じであればエンジン回転速度Neが大きくなるほどエンジンの冷却損失Qcoolが小さくなる。このため、エンジン回転速度Neが同じであればエンジンの負荷が大きくなるほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが遅れ、またエンジン負荷が同じであればエンジン回転速度Neが大きくなるほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが進むこととなる。エンジンが高負荷であるほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが遅れるのは、燃焼圧力に寄与すべき熱量のうちより冷却水へと奪われる熱量(つまり冷却損失)がエンジンの高負荷ほど大きくなるためである。   Here, the engine cooling loss Qcool is the amount of heat taken away by the engine coolant from the combustion heat generated in the combustion chamber. Typical values for estimating the engine cooling loss Qcool include the engine load and the rotational speed Ne. If the engine cooling loss Qcool is calculated using the Wassini equation, the engine rotational speed Ne is the same. If the engine load increases, the engine cooling loss Qcool increases. If the engine load is the same, the engine cooling loss Qcool decreases as the engine speed Ne increases. Therefore, when the engine speed Ne is the same, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is delayed as the engine load increases, and when the engine load Ne is the same, the combustion pressure becomes maximum as the engine speed Ne increases. The crank angle θpmax is advanced. The crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized as the engine is heavily loaded is delayed because the amount of heat deprived by the cooling water out of the amount of heat that should contribute to the combustion pressure (that is, the cooling loss) is larger as the engine is heavily loaded. It is to become.

次に、エンジンの時間損失とは、燃焼が一瞬で終わらずクランク角で40〜60deg程度の燃焼期間を要するために発生する損失のことである。言い換えると、燃焼期間が長いほど実圧縮比が低下し、熱効率が低下するが、この熱効率の低下をエンジンの時間損失で表現している。エンジンの時間損失を推定するための代表値としては燃焼速度と燃焼期間とがあり、燃焼速度が小さくなれば、熱効率が低下するためエンジンの時間損失は大きくなり、燃焼期間が長くなれば(エンジン回転速度が小さくなる)、同じく熱効率が低下するためエンジンの時間損失は大きくなる。このため、エンジン回転速度が同じであれば燃焼速度が小さくなるほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが遅れ、また燃焼速度が同じであれば燃焼期間が長い(エンジン回転速度が小さい)ほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが遅れることとなる。エンジン回転速度が同じであれば燃焼速度が小さくなるほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが遅れるのは、燃焼速度が小さいほど燃焼圧力に寄与しなくなるためである。   Next, the engine time loss is a loss that occurs because combustion does not end instantaneously and a combustion period of about 40 to 60 deg is required at the crank angle. In other words, the longer the combustion period, the lower the actual compression ratio and the lower the thermal efficiency. This decrease in thermal efficiency is expressed by engine time loss. Typical values for estimating engine time loss include combustion speed and combustion period. If the combustion speed decreases, the thermal efficiency decreases, so the engine time loss increases and the combustion period increases (engine The engine speed loss is increased because the thermal efficiency is also reduced. For this reason, if the engine speed is the same, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is delayed as the combustion speed is reduced, and if the combustion speed is the same, the combustion period is longer (the engine speed is lower). The crank angle θpmax at which becomes the maximum is delayed. If the engine speed is the same, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is delayed as the combustion speed is decreased because the combustion angle is less likely to contribute to the smaller combustion speed.

しかしながら、上記特許文献1の技術では、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを一定値で設定するかまたは回転速度に応じて算出している。従って、いま、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを設定したときのエンジン負荷及び回転速度の運転条件より回転速度は変化せずにエンジン負荷だけが大きくなった場合を考えてみると、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは、負荷増大前より遅角側にずれるにも拘わらず、ずれないとして点火時期を算出するため、このすれ分だけ点火時期算出値がMBTの得られる点火時期より進角側の値となってしまう。この逆に、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを設定したときのエンジン負荷及び回転速度の運転条件より回転速度は変化せずに負荷だけが小さくなった場合を考えてみると、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは、負荷減少前より進角側にずれるにも拘わらず、ずれないとして点火時期を算出するため、このすれ分だけ点火時期算出値がMBTの得られる点火時期より遅角側の値となる。   However, in the technique of Patent Document 1, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is set as a constant value or is calculated according to the rotation speed. Therefore, now, when considering the case where the engine load is increased without changing the rotational speed from the operating conditions of the engine load and the rotational speed when the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized is set, the combustion pressure is considered. The crank angle θpmax at which the maximum value is maximized is calculated as an ignition timing assuming that the crank angle θpmax does not deviate from that before the load increase, so that the calculated ignition timing is advanced from the ignition timing at which MBT is obtained. It becomes the value on the corner side. On the other hand, when considering the case where the rotational speed does not change and only the load becomes smaller than the operating condition of the engine load and the rotational speed when the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized is set, the combustion pressure is reduced. The maximum crank angle θpmax is calculated so that the ignition timing is not deviated in spite of the fact that the crank angle θpmax is deviated from before the decrease in load. Therefore, the calculated ignition timing is retarded from the ignition timing at which MBT is obtained. It becomes the value of the side.

このように、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを一定値で設定したり回転速度のみの感度を持たせたのでは、MBTの得られる点火時期を精度良く算出できない事態が生じ得る。   As described above, if the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized is set to a constant value, or only the sensitivity of the rotational speed is given, there may occur a situation where the ignition timing at which MBT is obtained cannot be calculated with high accuracy.

そこで本発明は、特に吸気弁のリフト特性を変化させ得る可変動弁装置を備えるエンジンにおいても、MBTの得られる点火時期を精度良く算出することが可能な点火時期制御方法及び点火時期制御装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides an ignition timing control method and an ignition timing control device capable of accurately calculating an ignition timing at which MBT can be obtained even in an engine having a variable valve device that can change the lift characteristics of an intake valve. The purpose is to provide.

本発明は、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを、エンジンの損失に基づいて算出し、この燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxに基づいてMBTの得られる基本点火時期を算出するように構成する。   The present invention is configured to calculate a crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum based on engine loss, and to calculate a basic ignition timing at which MBT is obtained based on the crank angle θpmax at which this combustion pressure is maximum. To do.

燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは運転条件によって変動するが、その値はエンジンの損失によって決まることに鑑み、本発明によれば、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを、エンジンの損失に基づいて算出し、この燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxに基づいてMBTの得られる基本点火時期を算出するようにしたので、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが運転条件により変動しても、その変動するθpmaxを精度よく推定できることから、MBTの得られる基本点火時期の予測精度を向上させることができる。   Although the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum varies depending on the operating conditions, the value is determined by the engine loss, and according to the present invention, the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum is used as the engine loss. Since the basic ignition timing at which MBT is obtained is calculated based on the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized, even if the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized varies depending on operating conditions. Since the fluctuation θpmax can be estimated with high accuracy, the prediction accuracy of the basic ignition timing from which the MBT can be obtained can be improved.

特に、吸気弁のリフト特性を変化させ得る可変動弁装置を備えるエンジンでは、可変動弁装置を備えていないエンジンよりもθpmaxが大きく変動するので、こうしたエンジンに特に有効である。ただし、可変動弁装置を備えていないエンジンに対しても適用があることはもちろんである。   In particular, an engine having a variable valve device that can change the lift characteristics of the intake valve is particularly effective for such an engine because θpmax varies more greatly than an engine that does not have a variable valve device. However, it is needless to say that the present invention is applicable to an engine that does not include a variable valve operating device.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、エンジンの点火時期制御方法の実施に直接使用するエンジンの点火時期制御装置の概略構成を示している。   FIG. 1 shows a schematic configuration of an ignition timing control apparatus for an engine that is directly used for carrying out an ignition timing control method for an engine.

空気は吸気コレクタ2に蓄えられた後、吸気マニホールド3を介して各気筒の燃焼室5に導入される。燃料は各気筒の吸気ポート4に配置された燃料インジェクタ21より噴射供給される。空気中に噴射された燃料は気化しつつ空気と混合してガス(混合気)を作り、燃焼室5に流入する。この混合気は吸気弁15が閉じることで燃焼室5内に閉じこめられ、ピストン6の上昇によって圧縮される。   The air is stored in the intake collector 2 and then introduced into the combustion chamber 5 of each cylinder via the intake manifold 3. Fuel is injected and supplied from a fuel injector 21 disposed in the intake port 4 of each cylinder. The fuel injected into the air is vaporized and mixed with the air to form a gas (air mixture) and flows into the combustion chamber 5. This air-fuel mixture is confined in the combustion chamber 5 when the intake valve 15 is closed, and is compressed by the rise of the piston 6.

この圧縮混合気に対して高圧火花により点火を行うため、パワートランジスタ内蔵の点火コイルを各気筒に配した電子配電システムの点火装置11を備える。すなわち、点火装置11は、バッテリからの電気エネルギーを蓄える点火コイル13と、点火コイル13の一次側への通電、遮断を行うパワートランジスタ(図示しない)と、燃焼室5の天井に設けられ点火コイル13の一次電流の遮断によって点火コイル13の二次側に発生する高電圧を受けて、火花放電を行う点火プラグ14とからなっている。   In order to ignite this compressed air-fuel mixture with a high-pressure spark, an ignition device 11 of an electronic power distribution system is provided in which an ignition coil with a built-in power transistor is arranged in each cylinder. That is, the ignition device 11 includes an ignition coil 13 that stores electric energy from the battery, a power transistor (not shown) that supplies and shuts off the primary side of the ignition coil 13, and an ignition coil that is provided on the ceiling of the combustion chamber 5. 13 includes a spark plug 14 that receives a high voltage generated on the secondary side of the ignition coil 13 by cutting off the primary current 13 and performs spark discharge.

圧縮上死点より少し手前で点火プラグ14により火花が飛ばされ圧縮混合気に着火されると、火炎が広がりやがて爆発的に燃焼し、この燃焼によるガス圧がピストン6を押し下げる仕事を行う。この仕事はクランクシャフト7の回転力として取り出される。燃焼後のガス(排気)は排気弁16が開いたときに排気通路8へと排出される。   When a spark is blown off by the spark plug 14 slightly before the compression top dead center and the compressed mixture is ignited, the flame spreads and then explosively burns, and the gas pressure by this combustion works to push down the piston 6. This work is taken out as the rotational force of the crankshaft 7. The combusted gas (exhaust gas) is discharged into the exhaust passage 8 when the exhaust valve 16 is opened.

排気通路8には三元触媒9、10を備える。三元触媒9、10は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲(ウインドウ)にあるとき、排気中に含まれるHC、CO、NOxといった有害三成分を同時に効率よく除去できる。空燃比は吸入空気量と燃料量の比であるので、エンジンの1サイクル(4サイクルエンジンではクランク角で720°区間)当たりに燃焼室5に導入される吸入空気量と、燃料インジェクタ21からの燃料噴射量との比が理論空燃比となるように、エンジンコントローラ31ではエアフローメータ32からの吸入空気流量の信号とクランク角センサ(33、34)からの信号に基づいて燃料インジェクタ21からの燃料噴射量を定めると共に、三元触媒9の上流に設けたO2センサ35からの信号に基づいて空燃比をフィードバック制御している。 The exhaust passage 8 includes three-way catalysts 9 and 10. When the air-fuel ratio of the exhaust is within a narrow range (window) centered on the stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalysts 9, 10 can efficiently remove harmful three components such as HC, CO, and NOx contained in the exhaust simultaneously. Since the air-fuel ratio is the ratio of the intake air amount and the fuel amount, the intake air amount introduced into the combustion chamber 5 per one cycle of the engine (crank angle 720 ° section in a four-cycle engine) and the fuel injector 21 The engine controller 31 uses the intake air flow rate signal from the air flow meter 32 and the fuel from the fuel injector 21 based on the signals from the crank angle sensors (33, 34) so that the ratio to the fuel injection amount becomes the stoichiometric air-fuel ratio. The injection amount is determined, and the air-fuel ratio is feedback controlled based on a signal from an O 2 sensor 35 provided upstream of the three-way catalyst 9.

吸気コレクタ2の上流には絞り弁23がスロットルモータ24により駆動される、いわゆる電子制御スロットル22を備える。運転者が要求するトルクはアクセルペダル41の踏み込み量(アクセル開度)に現れるので、エンジンコントローラ31ではアクセルセンサ42からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ24を介して絞り弁23の開度を制御する。   A so-called electronically controlled throttle 22 in which a throttle valve 23 is driven by a throttle motor 24 is provided upstream of the intake collector 2. Since the torque required by the driver appears in the amount of depression of the accelerator pedal 41 (accelerator opening), the engine controller 31 determines a target torque based on a signal from the accelerator sensor 42, and a target air for realizing this target torque. The amount is determined, and the opening degree of the throttle valve 23 is controlled via the throttle motor 24 so as to obtain this target air amount.

吸気弁15、排気弁16は、クランクシャフト7を動力源として、各々吸気側カムシャフト25及び排気側カムシャフト26に設けられたカムの動作により開閉駆動される。吸気側には、吸気弁15のバルブリフト量及び作動角を連続的に可変制御する多節リンク状の機構で構成される可変バルブ機構(以下、「VEL機構」という。)28を備える。このVEL機構28には吸気弁15のバルブリフト量及び作動角を検出する作動角センサ(図示しない)が併設されている。   The intake valve 15 and the exhaust valve 16 are driven to open and close by operation of cams provided on the intake side camshaft 25 and the exhaust side camshaft 26, respectively, with the crankshaft 7 as a power source. On the intake side, a variable valve mechanism (hereinafter referred to as “VEL mechanism”) 28 configured with a multi-node link-like mechanism that continuously and variably controls the valve lift amount and the operating angle of the intake valve 15 is provided. The VEL mechanism 28 is provided with an operating angle sensor (not shown) for detecting the valve lift amount and operating angle of the intake valve 15.

同じく吸気側には、クランクシャフト7と吸気側カムシャフト25との回転位相差を連続的に可変制御して、吸気弁15のバルブタイミングを進遅角する可変バルブタイミング機構(以下、「VTC機構」という。)27を備える。また、吸気側カムシャフト25の他端には吸気側カムシャフト25の回転位置を検出するためのカム角センサ34が併設されている。   Similarly, on the intake side, a variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as “VTC mechanism”) that continuously and variably controls the rotational phase difference between the crankshaft 7 and the intake camshaft 25 to advance and retard the valve timing of the intake valve 15. 27). A cam angle sensor 34 for detecting the rotational position of the intake side camshaft 25 is also provided at the other end of the intake side camshaft 25.

これらVEL機構28及びVTC機構27(可変動弁装置)の具体的な構成は特開2003−3872号公報により公知であるので、その詳しい説明は省略する。   Since the specific configurations of the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 (variable valve operating device) are known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-3872, detailed description thereof is omitted.

VEL機構28、VTC機構27の各アクチュエータに指令して、吸気弁15のリフト特性(バルブタイミング(開閉時期)や吸気弁15のバルブリフト量)を変えると燃焼室5に残留する不活性ガスの量が変化する。燃焼室5内の不活性ガスの量が増えるほどポンピングロスが減って燃費がよくなるので、運転条件によりどのくらいの不活性ガスが燃焼室5内に残留したらよいかを目標吸気弁閉時期や目標バルブリフト量にして予め定めており、エンジンコントローラ31ではそのときの運転条件(エンジンの負荷と回転速度)より目標吸気弁閉時期と目標バルブリフト量とを定め、それら目標値が得られるようにVTC機構27及びVEL機構28の各アクチュエータを介して吸気弁15の閉時期とバルブリフト量とを制御する。   When the actuators of the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 are commanded to change the lift characteristics of the intake valve 15 (valve timing (opening / closing timing) and valve lift amount of the intake valve 15), the inert gas remaining in the combustion chamber 5 is reduced. The amount changes. As the amount of the inert gas in the combustion chamber 5 increases, the pumping loss decreases and the fuel consumption improves. Therefore, the target intake valve closing timing and the target valve indicate how much inert gas should remain in the combustion chamber 5 depending on the operating conditions. The engine controller 31 determines a target intake valve closing timing and a target valve lift amount based on the operating conditions (engine load and rotational speed) at that time, and VTC so that these target values can be obtained. The closing timing and valve lift amount of the intake valve 15 are controlled via the actuators of the mechanism 27 and the VEL mechanism 28.

吸気温度センサ43からの吸気温度の信号、吸気圧力センサ44からの吸気圧力の信号、排気温度センサ45からの排気温度の信号も入力されるエンジンコントローラ31では、パワートランジスタ13を介して点火プラグ14の一次側電流の遮断時期である点火時期を制御する。   In the engine controller 31 to which an intake air temperature signal from the intake air temperature sensor 43, an intake air pressure signal from the intake air pressure sensor 44, and an exhaust gas temperature signal from the exhaust air temperature sensor 45 are also input, the spark plug 14 is connected via the power transistor 13. The ignition timing, which is the primary current cutoff timing, is controlled.

さて、MBT(最大トルクの得られる最小進角値)で混合気に点火した場合に、混合気の燃焼圧力が最大値Pmaxとなるクランク角θpmaxを基準クランク角とすると、基準クランク角は燃焼方式によらずほぼ一定である。また、燃焼室内における燃焼解析によれば、燃焼室5に供給された燃料に対する燃料質量の比率を表す燃焼質量割合は点火時に0%であり、完全燃焼によって100%に達する。そして、基準クランク角における燃焼質量割合は一定で約60%であるとして、そのときの運転条件(エンジンの負荷と回転速度)より燃焼速度を求め、この燃焼速度に基づいて燃焼期間BURNを算出し、基準クランク角よりこの燃焼期間BURNと着火遅れ時間相当角IGNDEADとの合計のクランク角区間だけ進角側のクランク角位置を基本点火時期MBTCALとして算出する点火時期制御方法を提案している(特開2004−332647号公報参照)。   Now, when the air-fuel mixture is ignited with MBT (minimum advance value for obtaining the maximum torque) and the crank angle θpmax at which the combustion pressure of the air-fuel mixture reaches the maximum value Pmax is the reference crank angle, the reference crank angle is the combustion method. Regardless, it is almost constant. Further, according to the combustion analysis in the combustion chamber, the combustion mass ratio representing the ratio of the fuel mass to the fuel supplied to the combustion chamber 5 is 0% at the time of ignition and reaches 100% by complete combustion. Then, assuming that the combustion mass ratio at the reference crank angle is constant and about 60%, the combustion speed is obtained from the operating conditions (engine load and rotation speed) at that time, and the combustion period BURN is calculated based on this combustion speed. Has proposed an ignition timing control method in which the crank angle position on the advance side is calculated as the basic ignition timing MBTCAL for the total crank angle section of the combustion period BURN and the ignition delay time equivalent angle IGNDEAD from the reference crank angle (special feature). No. 2004-332647).

燃焼解析に基づくこうした点火時期制御方法(この点火時期制御方法を、以下「先行点火時期制御方法」という。)は吸気弁15のバルブリフト量及び吸気弁15の開閉タイミングが変化しないエンジン(コンベンショナルエンジン)を対象に本出願人が開発してきた経過があるので、現在でもコンベンショナルエンジンに適用する限り先行点火時期制御方法でなんら問題ないのであるが、VEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンに対しても、この先行点火時期制御方法を適用したとき、上記の基本点火時期MBTCALがMBTの得られる点火時期と合わないことが判明している。その理由は、VEL機構28及びVTC機構27が非作動状態であるときに点火時期制御に用いる各種の値を適合していれば、当然ながら、VEL機構28及びVTC機構27が非作動状態であるときに基本点火時期MBTCALはMBTの得られる点火時期と一致する。   Such an ignition timing control method based on combustion analysis (this ignition timing control method is hereinafter referred to as “preceding ignition timing control method”) is an engine in which the valve lift amount of the intake valve 15 and the opening / closing timing of the intake valve 15 do not change (conventional engine). As long as it is applied to conventional engines, there is no problem with the preceding ignition timing control method as long as it is applied to conventional engines. However, for engines equipped with VEL mechanism 28 and VTC mechanism 27 However, it has been found that when the preceding ignition timing control method is applied, the basic ignition timing MBTCAL does not match the ignition timing at which MBT is obtained. The reason is that the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 are in a non-operating state as long as various values used for ignition timing control are adapted when the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 are in a non-operating state. Sometimes the basic ignition timing MBTCAL coincides with the ignition timing at which MBT is obtained.

この状態つまり同じ運転条件においてVEL機構28やVTC機構27を作動させてリフト特性(吸気弁15のバルブリフト量や吸気弁閉時期)を変化させると、燃焼室5内のガス流動であるタンブルやスワールの各強度が変化し、これに伴って燃焼室内ガスの乱流状態での燃焼速度である乱流燃焼速度が変化する。すると、MBTの得られる点火時期も変化する。しかしながら、VEL機構28やVTC機構27を作動させたからといって運転条件が同じであるため、基本点火時期MBTCALは変化しない。従って、VEL機構28やVTC機構27を作動させた途端に基本点火時期MBTCALがMBTの得られる点火時期からずれて燃費が悪くなる。   In this state, that is, when the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 are operated to change the lift characteristics (the valve lift amount of the intake valve 15 and the intake valve closing timing) under the same operating conditions, the tumble that is the gas flow in the combustion chamber 5 Each strength of the swirl changes, and accordingly, the turbulent combustion speed, which is the combustion speed in the turbulent state of the combustion chamber gas, changes. Then, the ignition timing at which MBT is obtained also changes. However, since the operating conditions are the same even when the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 are operated, the basic ignition timing MBTCAL does not change. Therefore, as soon as the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 are operated, the basic ignition timing MBTCAL deviates from the ignition timing at which MBT is obtained, resulting in poor fuel consumption.

例えば、VEL機構28の作動で吸気弁15のバルブリフト量が大きい状態から小さい状態に切換えられたとすると、切換前よりタンブルやスワールが形成されにくくなり乱流燃焼速度が遅くなって燃焼期間が長引く。従って、同じ運転条件で考えると、バルブリフト量が小さい状態であるときには、バルブリフト量が大きい状態のときよりMBTの得られる点火時期が進角側に移動するのであるが、バルブリフト量が小さい状態のときにも、バルブリフト量が大きい状態のときと同じ燃焼期間BURNを算出したのでは、実際より短い燃焼期間を算出してしまうことになり、基本点火時期MBTCALがMBTの得られる点火時期よりも遅すぎることとなる。   For example, if the valve lift amount of the intake valve 15 is switched from a large state to a small state by the operation of the VEL mechanism 28, tumble and swirl are less likely to be formed before the switching, and the turbulent combustion speed becomes slower and the combustion period is prolonged. . Accordingly, under the same operating conditions, when the valve lift amount is small, the ignition timing at which MBT is obtained moves to the advance side when the valve lift amount is large, but the valve lift amount is small. Even in the state, if the same combustion period BURN as when the valve lift amount is large is calculated, a combustion period shorter than the actual one is calculated, and the ignition timing at which the basic ignition timing MBTCAL is obtained as MBT. Will be too late.

VTC機構27の作動で吸気弁閉時期が遅い状態から早い状態へと進角される場合も同様である。すなわち、吸気弁閉時期が遅い状態から早い状態へと進角されると、進角される前よりタンブルやスワールが形成されにくいために乱流燃焼速度が遅くなって燃焼期間が長くなる。従って、同じ運転条件で考えると、吸気弁閉時期が早い状態であるときには、吸気弁閉時期が遅い状態のときよりMBTの得られる点火時期が進角側に移動するのであるが、吸気弁閉時期が早いときにも吸気弁閉時期が遅い状態のときと同じ燃焼期間BURNを算出したのでは、実際より短い燃焼期間を算出してしまうことになり、基本点火時期MBTCALがMBTの得られる点火時期より遅すぎてしまう。   The same applies when the intake valve closing timing is advanced from the late state to the early state by the operation of the VTC mechanism 27. That is, when the intake valve closing timing is advanced from a late state to an early state, tumble and swirl are less likely to be formed than before the intake valve is closed, so that the turbulent combustion speed is reduced and the combustion period is lengthened. Therefore, under the same operating conditions, when the intake valve closing timing is early, the ignition timing at which MBT is obtained moves to the advance side when the intake valve closing timing is late. If the combustion period BURN that is the same as when the intake valve closing timing is late even when the timing is early is calculated, a combustion period that is shorter than the actual one is calculated, and the basic ignition timing MBTCAL is an ignition at which MBT is obtained. It will be too late.

そこで本実施形態では、VEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンを対象としていても、物理モデルに従った制御構造をもち、可能な限り適合の不要な制御とするため、コンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法に対して〈1〉燃焼速度の算出方法、〈2〉基準クランク角の設定方法、〈3〉着火遅れ時間の算出方法を変更する。   Therefore, in the present embodiment, even if an engine including the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 is targeted, the control structure according to the physical model is used and applied to a conventional engine in order to make the control unnecessary for adaptation as much as possible. <1> The method for calculating the combustion speed, <2> The method for setting the reference crank angle, and <3> the method for calculating the ignition delay time with respect to the preceding ignition timing control method.

ここで、上記〈1〉だけでなく、〈2〉と〈3〉をも追加しているのは、制御方法を再検討した結果である。まず、上記〈2〉をも追加しているのは次の理由による。すなわち、コンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法に対してこれまで正しいとされてきた、基準クランク角と燃焼質量割合が60%のときのクランク角位置との関係を、VEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンについて実験してみると、基準クランク角と燃焼質量割合が60%のときのクランク角位置との間に大きなずれ(クランク角差)があり、そのずれがそのまま点火時期算出値(MBTCAL)の推定誤差になってしまうため、基準クランク角位置の設定方法を改める必要が生じたためである。   Here, not only the above <1> but also <2> and <3> are added as a result of reviewing the control method. First, <2> is also added for the following reason. That is, the relationship between the reference crank angle and the crank angle position when the combustion mass ratio is 60%, which has been assumed to be correct with respect to the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine, is expressed as follows. When an experiment is performed on an engine equipped with the VTC mechanism 27, there is a large deviation (crank angle difference) between the reference crank angle and the crank angle position when the combustion mass ratio is 60%, and the deviation is calculated as it is. This is because it becomes an estimation error of the value (MBTCAL), and it is necessary to change the setting method of the reference crank angle position.

上記〈3〉をも追加しているのは次の理由による。〈3〉の着火遅れ時間とは、点火タイミングを起点として燃焼質量割合が0%である間の時間のことであるが、この着火遅れ時間の推定誤差が大きい。その理由は、燃焼解析装置によって燃焼質量割合が0%であるクランク角位置を計測したときの計測誤差が大きいために、この計測した値を正にして着火遅れ時間DEADTIMEの適合を行うと、燃焼期間BURNの推定誤差にこの計測誤差も含まれ誤差が大きくなってしまうためである。従って、燃焼解析装置による計測誤差が入ってこないように、着火遅れ時間の算出方法を改めるようにしたものである。   The reason why <3> is added is as follows. The ignition delay time of <3> is a time during which the combustion mass ratio is 0% starting from the ignition timing, but the estimation error of this ignition delay time is large. The reason is that the measurement error when measuring the crank angle position where the combustion mass ratio is 0% by the combustion analysis device is large, and if the measured value is made positive and the ignition delay time DEADTIME is adapted, This is because the estimation error of the period BURN includes this measurement error and the error becomes large. Therefore, the calculation method of the ignition delay time is modified so that the measurement error by the combustion analyzer does not enter.

以下、項を分けて説明する。
〈1〉燃焼速度の算出方法
コンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法では、燃焼速度Sbを燃焼室内ガスの層流状態での燃焼速度である層流燃焼速度SLと、燃焼室内ガスの乱流状態での燃焼速度である乱流燃焼速度STの和、つまり次の(補1)式により燃焼速度Sbを求めている。
Hereinafter, the items will be described separately.
<1> Calculation Method of Combustion Rate In the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine, the combustion rate Sb is set to a laminar combustion rate SL that is a combustion rate in a laminar flow state of the combustion chamber gas, and The combustion speed Sb is obtained from the sum of the turbulent combustion speed ST, which is the combustion speed in the turbulent state, that is, the following (Supplement 1).

Sb=SL+ST …(補1)
(補1)式の層流燃焼速度SL、乱流燃焼速度STはそれぞれ次の(補2)式、(補3)式により与えている。
Sb = SL + ST (Supplement 1)
The laminar combustion speed SL and the turbulent combustion speed ST in (Supplement 1) are given by the following (Supplement 2) and (Supplement 3), respectively.

SL=SL0×(T/298)^n×(p/101.325)^d
×(1−b×MRESR^k) …(補2)
ST=St・Ne …(補3)
ただし、SL0 :標準状態での層流燃焼速度[m/sec]、
T :未燃ガス温度[K]、
p :燃焼室内圧力[kPa]、
MRESR :内部不活性ガス率[%]、
St :乱流燃焼速度係数、
n、d、b、k:係数、
(補3)式の乱流燃焼速度STは、燃焼室5内におけるガスの乱れ強さによって決まる。また、(補3)式のように、乱流燃焼速度Stをエンジン回転速度Neの関数としたのは、燃焼室5内におけるガスの乱れ強さは吸気弁15のバルブリフト量、開閉タイミングが同じ場合、ピストンスピード(エンジン回転速度)に比例するため、乱流燃焼速度Stの推定にはエンジン回転速度Neの感度を持たせれば十分であると考えたものである。
SL = SL0 * (T / 298) ^ n * (p / 101.325) ^ d
× (1-b × MRESR ^ k) (Supplement 2)
ST = St · Ne (Supplement 3)
However, SL0: Laminar burning velocity in standard state [m / sec],
T: unburned gas temperature [K],
p: pressure in the combustion chamber [kPa],
MRESR: Internal inert gas ratio [%]
St: Turbulent combustion rate coefficient,
n, d, b, k: coefficients,
The turbulent combustion speed ST in (Supplement 3) is determined by the gas turbulence intensity in the combustion chamber 5. Further, as shown in (Supplement 3), the turbulent combustion speed St is used as a function of the engine speed Ne because the turbulence intensity of the gas in the combustion chamber 5 depends on the valve lift amount of the intake valve 15 and the opening / closing timing. In the same case, since it is proportional to the piston speed (engine speed), it is considered that it is sufficient to give the sensitivity of the engine speed Ne to the estimation of the turbulent combustion speed St.

しかしながら、VEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンでは、コンベンショナルエンジンと相違して、吸気弁15のバルブリフト量や開閉タイミングが運転条件によって大きく変わり、それらバルブリフト量や開閉タイミングの変化による燃焼室5内におけるガスの乱れ強さの変化を無視できないので、本実施形態では、上記(補3)式に代え、次のようにして乱流燃焼速度を算出する。すなわち、VEL機構28の作動に伴う吸気弁15のバルブリフト量の変化と、VTC機構27の作動に伴う吸気弁閉時期の変化とに対応するため、特にタンブルの影響を燃焼速度の推定式に加える。   However, in an engine provided with the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27, unlike the conventional engine, the valve lift amount and the opening / closing timing of the intake valve 15 vary greatly depending on the operating conditions, and the combustion chamber is caused by changes in the valve lift amount and the opening / closing timing. In this embodiment, the turbulent combustion speed is calculated as follows instead of the above (Supplement 3). That is, in order to cope with the change in the valve lift amount of the intake valve 15 due to the operation of the VEL mechanism 28 and the change in the intake valve closing timing accompanying the operation of the VTC mechanism 27, the influence of tumble is particularly used in the estimation formula of the combustion speed. Add.

まず、燃焼速度Sb[m/sec]は次の(1)式により表される。(1)式右辺第2項は乱流燃焼速度STを与える式で、このように乱流燃焼速度STを、u/SLを変数としてこの変数の指数関数で与えるとする点は公知である。   First, the combustion speed Sb [m / sec] is expressed by the following equation (1). The second term on the right side of the equation (1) is an equation that gives the turbulent combustion speed ST, and it is well known that the turbulent combustion speed ST is given by an exponential function of this variable with u / SL as a variable.

Sb=SL+b・(u/SL)^a …(1)
ただし、SL :層流燃焼速度、
u :乱れ強さ、
a,b:適合係数、
(1)式の、燃焼室内ガス流動に伴う乱れのうちの1つの特性値である乱れ強さu[m/sec]は次の(2)式により表わされる。これは、燃焼室内ガスの乱れ強さuは回転速度Neと比例の関係を持つことが、また、その比例定数は、スワール強度、タンブル強度と相関があることが知られているので、これを式に表したものである。
Sb = SL + b · (u / SL) ^ a (1)
Where SL is the laminar burning velocity,
u: Disturbance strength,
a, b: fitness coefficient,
The turbulence intensity u [m / sec], which is one characteristic value of the turbulence associated with the gas flow in the combustion chamber of the equation (1), is expressed by the following equation (2). This is because the turbulence strength u of the combustion chamber gas is proportional to the rotational speed Ne, and the proportionality constant is known to correlate with swirl strength and tumble strength. It is expressed in the formula.

u=c・It・Ne …(2)
ただし、It:タンブル強度[無名数]
Ne:エンジン回転速度[rpm]、
c :適合係数、
ここで、本実施形態では(2)式にスワール強度は入れていない。これは、今回対象としているエンジンにおいては、ピストン6の中心軸に対して周方向に旋回する流れであるスワールは、ピストン6の中心軸に直交する軸に対して周方向に旋回する流れであるタンブルに比べ、乱流燃焼速度に与える影響が少ないと判断し、今回は考慮しないためである。
u = c · It · Ne (2)
However, It: Tumble strength [anonymous number]
Ne: Engine rotation speed [rpm],
c: conformity factor,
Here, in this embodiment, the swirl strength is not included in the equation (2). This is the flow swirling in the circumferential direction with respect to the axis perpendicular to the central axis of the piston 6 in the engine which is the object this time. This is because it is judged that the effect on the turbulent combustion speed is less than that of tumble, and is not considered this time.

ただし、スワール強度は対象外というのではない。対象とするエンジンにおいてタンブルよりスワールのほうが乱流燃焼速度に与える影響が大きいときには、スワール強度Isを、後述するタンブル強度Itの推定方法と同様の推定方法により推定すればよい。   However, swirl strength is not excluded. When the influence of swirl on the turbulent combustion speed is larger than that of tumble in the target engine, the swirl intensity Is may be estimated by an estimation method similar to the estimation method of tumble intensity It described later.

次に、(2)式のタンブル強度It(燃焼室内のガス流動)の推定方法を説明する。まず、図2(a)〜図2(e)は燃焼室5内におけるタンブルの生成から消滅までをピストン6の動きに合わせて図解したものである。順に説明すると、図2(a)は吸気弁開時期IVO、つまり吸気弁15が開いた瞬間で、燃焼室5内においてさまざまな方向にガスが流れ込んでいる。図2(b)はピストン6が下降している吸気上死点後45deg付近(45degATDC)を示し、この45degATDC付近からタンブルが形成され始める。図2(c)は吸気弁閉時期IVC付近を示し、吸気弁閉時期IVC付近までタンブル強度が増加していく。したがって、吸気弁閉時期IVCが遅いほどタンブルが強くなる。   Next, a method for estimating the tumble intensity It (gas flow in the combustion chamber) of the equation (2) will be described. First, FIGS. 2 (a) to 2 (e) illustrate tumble generation to extinction in the combustion chamber 5 in accordance with the movement of the piston 6. To explain in order, FIG. 2A shows the intake valve opening timing IVO, that is, the moment when the intake valve 15 is opened, and the gas flows into the combustion chamber 5 in various directions. FIG. 2B shows the vicinity of 45 deg (45 degATDC) after the intake top dead center where the piston 6 is descending, and the tumble starts to be formed from the vicinity of this 45 degATDC. FIG. 2 (c) shows the vicinity of the intake valve closing timing IVC, and the tumble strength increases to the vicinity of the intake valve closing timing IVC. Therefore, the later the intake valve closing timing IVC is, the stronger the tumble becomes.

図2(d)は吸気上死点後315deg付近まで、つまりピストン6が上昇する圧縮行程中を示し、圧縮工程中に徐徐にタンブルが小渦(乱れ)に変換されていく。図2(e)は吸気上死点後315deg付近を示し、この315degATDC付近でタンブルは消え全て小渦に変換される。   FIG. 2 (d) shows the vicinity of 315deg after the intake top dead center, that is, during the compression stroke in which the piston 6 ascends, and the tumble is gradually converted into small vortices (disturbances) during the compression process. FIG. 2 (e) shows the vicinity of 315 deg after the intake top dead center, and the tumble disappears near this 315 deg ATDC and all are converted into small vortices.

一方、図2(f)と図2(g)はVEL機構28の作動、非作動に伴う吸気弁15のバルブリフト量の相違でタンブルの形成がどのように違うのかを示している。このうち、左側に示す図2(f)は吸気弁15のバルブリフト量が小さい場合で、バルブリフト量が小さいときには、吸気がシリンダ壁側とシリンダ中心側の両方に分かれて流れ、お互いに流れを打ち消しあうため、タンブルが形成されにくい。これに対して右側に示す図2(g)は吸気弁15のバルブリフト量が大きい場合で、バルブリフト量が大きいときには、ほとんどの吸気がシリンダ中心側へと流れるため、タンブルを形成しやすい。   On the other hand, FIG. 2 (f) and FIG. 2 (g) show how the tumble formation differs depending on the valve lift amount of the intake valve 15 that accompanies the operation and non-operation of the VEL mechanism 28. Of these, FIG. 2 (f) shown on the left side shows a case where the valve lift amount of the intake valve 15 is small. When the valve lift amount is small, the intake air flows separately on both the cylinder wall side and the cylinder center side, and flows to each other. Tumble is difficult to form. On the other hand, FIG. 2G shown on the right side shows a case where the valve lift amount of the intake valve 15 is large. When the valve lift amount is large, most of the intake air flows toward the center of the cylinder, so that it is easy to form a tumble.

さて、タンブル強度It[無名数]は次式により小渦の有する角運動量の総和として算出されることがSAEペーパーに記載されている(SAE981048)。   Now, it is described in SAE paper that the tumble strength It [unnamed number] is calculated as the sum of the angular momentum of the small vortex by the following equation (SAE 981048).

It=Σmii×vi …(3)
ただし、mi:i番目の小渦におけるガスの質量、
i:シリンダの中心からi番目の小渦までの距離、
i:i番目の小渦でのガス流速、
しかしながら、燃焼室内の全ての小渦についてこれらの値mi、ri、viをエンジンコントローラ31においてオンラインで算出することは現在のところ不可能であるので、上記(3)式に代えて次の(4)式でタンブル強度It[無名数]を近似する。
It = Σm i r i × v i (3)
Where mi : the mass of the gas in the i-th small vortex,
r i : distance from the center of the cylinder to the i-th small vortex,
v i : gas flow velocity at the i-th small vortex,
However, since it is currently impossible for the engine controller 31 to calculate these values m i , r i , and v i for all small vortices in the combustion chamber online, the following equation (3) is used instead. The tumble strength It [anonymous number] is approximated by the equation (4).

It=a・(m^b・Ne^c) …(4)
ただし、m :燃焼室内ガス質量[g]、
Ne :エンジン回転速度[rpm]、
a :係数、
b、c:適合係数、
(4)式のm^bはタンブル強度に対する燃焼室内ガス質量mの、またNe^cはタンブル強度に対する回転速度Neの各影響を反映させたものである。ここで、燃焼室内ガス質量mは吸気弁閉時期IVCに燃焼室5に入っているガス質量のことである。
It = a. (M ^ b.Ne ^ c) (4)
Where m: gas mass in the combustion chamber [g],
Ne: Engine rotation speed [rpm],
a: coefficient,
b, c: fitness coefficient,
In the equation (4), m ^ b reflects the influence of the combustion chamber gas mass m on the tumble strength, and Ne ^ c reflects the influence of the rotational speed Ne on the tumble strength. Here, the gas mass m in the combustion chamber is the mass of gas in the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC.

さらに、タンブルは上記図2(a)〜図2(e)で示したように、吸気弁閉時期IVCが45degATDC付近より遅いほど強くなり、また、図2(f)、図2(g)で示したように吸気弁15のバルブリフト量が大きいほうが強くなると考え、(4)式の係数aを新たに次の(5)式で表す。   Further, as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (e), the tumble becomes stronger as the intake valve closing timing IVC is later than around 45 degATDC, and in FIGS. 2 (f) and 2 (g). As shown, the larger the valve lift amount of the intake valve 15 is, the stronger it is, and the coefficient a in the equation (4) is newly expressed by the following equation (5).

a=kVEL・(IVC−θ0t) …(5)
ただし、kVEL:タンブル強度のバルブリフト量補正係数[1/deg]、
IVC :吸気弁閉時期[degATDC]、
θ0t :タンブル形成開始角[degATDC]、
従って、(5)式を(4)式に代入した次の(6)式によりタンブル強度Itを近似する。
a = kVEL · (IVC−θ0t) (5)
However, kVEL: tumble strength valve lift amount correction coefficient [1 / deg],
IVC: Intake valve closing timing [degATDC],
θ0t: Tumble formation start angle [degATDC],
Accordingly, the tumble strength It is approximated by the following equation (6) in which the equation (5) is substituted into the equation (4).

It=kVEL・(IVC−θ0t)・m^b・Ne^c …(6)
ただし、kVEL:タンブル強度のバルブリフト量補正係数[1/deg]、
IVC :吸気弁閉時期[degATDC]、
θ0t :タンブル形成開始角[degATDC]、
b、c :適合係数、
(6)式の吸気弁閉時期IVCの単位は吸気上死点を起点として遅角側に計測する値[degATDC]であるので、吸気弁閉時期IVCが吸気上死点より遅れるほどIVCの値が大きくなり、従って(6)式よりタンブル強度Itが大きくなる。また、(6)式のバルブリフト量補正係数kVELはバルブリフト量の関数であり、バルブリフト量が大きいときには、バルブリフト量が小さいときより大きくなり、従って(6)式よりタンブル強度Itが大きくなる。
It = kVEL · (IVC−θ0t) · m ^ b · Ne ^ c (6)
However, kVEL: tumble strength valve lift amount correction coefficient [1 / deg],
IVC: Intake valve closing timing [degATDC],
θ0t: Tumble formation start angle [degATDC],
b, c: fitness coefficient,
Since the unit of the intake valve closing timing IVC in the equation (6) is a value [degATDC] measured from the intake top dead center to the retard side, the value of IVC increases as the intake valve closing timing IVC is delayed from the intake top dead center. Therefore, the tumble strength It becomes larger than the equation (6). Further, the valve lift amount correction coefficient kVEL in the equation (6) is a function of the valve lift amount. When the valve lift amount is large, the valve lift amount is larger than when the valve lift amount is small. Therefore, the tumble strength It is larger than the equation (6). Become.

(6)式によりタンブル強度Itを近似した新しい考え方が妥当かどうかを確認するため、VEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンについて、VEL機構28は非作動状態つまり吸気弁15のバルブリフト量を一定として、VTC機構27のみを作動し吸気弁閉時期IVCを変化させる実験を行ったところ、図3に示すようにタンブル強度と吸気弁閉時期IVCとの関係を示す結果が得られた。図3より吸気弁15のバルブリフト量一定の条件で、吸気弁閉時期IVCが大きくなる(つまりIVCが吸気上死点より遅れる)ほどタンブル強度Itが強くなることが確かめられた。   In order to confirm whether or not the new idea that approximates the tumble strength It by the equation (6) is valid, the VEL mechanism 28 is in the non-operating state, that is, the valve lift amount of the intake valve 15 is determined for the engine including the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27. As a result of an experiment in which only the VTC mechanism 27 was operated and the intake valve closing timing IVC was changed with constant, a result showing the relationship between the tumble strength and the intake valve closing timing IVC was obtained as shown in FIG. FIG. 3 confirms that the tumble strength It increases as the intake valve closing timing IVC increases (that is, IVC lags behind the intake top dead center) under the condition that the valve lift amount of the intake valve 15 is constant.

上記(6)式のタンブル形成開始角θ0tは一定値(例えば45degATDC)である。タンブル形成開始角θ0tはエンジン仕様に依存し、VEL機構28、VTC機構27の有無には依存しない。また、図2より、吸気弁閉時期IVCはタンブル形成開始角θ0tより必ず遅角側の値である。従って、上記(6)式の(IVC−θ0t)の値は必ず正の値になると考えている。   The tumble formation start angle θ0t in the equation (6) is a constant value (for example, 45 degATDC). The tumble formation start angle θ0t depends on the engine specifications, and does not depend on the presence or absence of the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27. From FIG. 2, the intake valve closing timing IVC is always a value on the retard side from the tumble formation start angle θ0t. Therefore, it is considered that the value of (IVC−θ0t) in the above equation (6) is always a positive value.

上記(6)式のタンブル強度のバルブリフト量補正係数kVELはバルブリフト量Lift[m](あるいはバルブ作動角)に応じて定めている。ここでは簡単のため、例えば、VEL機構28の作動、非作動により吸気弁15のバルブリフト量が大小の2段に切換可能であり、通常の運転条件(運転条件1とする)ではVEL機構28を非作動状態とし、運転条件1より所定の運転条件(運転条件2とする)に移行したときにはVEL機構28を作動させ、図4下段に示したように実線のバルブリフト特性から破線のバルブリフト特性へとバルブリフト量を小さくしているとして説明すると、VEL機構28の非作動状態でバルブリフト量が第1バルブリフト量Lift1[m]となり、VEL機構28の作動状態でバルブリフト量が第2バルブリフト量Lift2[m]となる(Lift2<Lift1)。従って、図4上段に示したように、VEL機構28の非作動時(あるいは運転条件1のとき)には第1バルブリフト量Lift1に対応する第1バルブリフト量補正係数kVEL1を、これに対してVEL機構28の作動時(あるいは運転条件2のとき)には第2バルブリフト量Lift2に対応する第2バルブリフト量補正係数kVEL2をバルブリフト量補正係数kVELとして設定する。このように、VEL機構28の作動で吸気弁15のバルブリフト量が第1バルブリフト量Lift1より第2バルブリフト量Lift2へと小さくなったときに、バルブリフト量補正係数kVELを第1バルブリフト量補正係数kVEL1より第2バルブリフト量補正係数kVEL2へと小さくするのは、バルブリフト量が小さいときのほうがタンブルが弱くなる(従って、タンブル強度Itが小さくなる)からである。   The valve lift amount correction coefficient kVEL for the tumble strength in the above equation (6) is determined according to the valve lift amount Lift [m] (or the valve operating angle). Here, for simplicity, for example, the valve lift amount of the intake valve 15 can be switched between two stages of large and small by the operation and non-operation of the VEL mechanism 28, and the VEL mechanism 28 is set under normal operating conditions (operating condition 1). When the operation condition 1 is changed to the predetermined operation condition (operation condition 2), the VEL mechanism 28 is activated, and the broken line valve lift is shown in FIG. If the valve lift amount is reduced to the characteristic, the valve lift amount becomes the first valve lift amount Lift1 [m] when the VEL mechanism 28 is not operated, and the valve lift amount becomes the first valve lift amount when the VEL mechanism 28 is operated. The two-valve lift amount Lift2 [m] is obtained (Lift2 <Lift1). Therefore, as shown in the upper part of FIG. 4, when the VEL mechanism 28 is not operated (or when the operating condition is 1), the first valve lift amount correction coefficient kVEL1 corresponding to the first valve lift amount Lift1 is When the VEL mechanism 28 is activated (or when the operating condition is 2), the second valve lift amount correction coefficient kVEL2 corresponding to the second valve lift amount Lift2 is set as the valve lift amount correction coefficient kVEL. Thus, when the valve lift amount of the intake valve 15 is reduced from the first valve lift amount Lift1 to the second valve lift amount Lift2 by the operation of the VEL mechanism 28, the valve lift amount correction coefficient kVEL is set to the first valve lift amount. The reason why the second valve lift amount correction coefficient kVEL2 is made smaller than the amount correction coefficient kVEL1 is that the tumble becomes weaker (therefore, the tumble strength It becomes smaller) when the valve lift amount is small.

このように、(6)式によれば、タンブル強度Itを、新たに、吸気弁15のバルブリフト量、吸気弁閉時期IVC、燃焼室内ガス質量m、エンジン回転速度Neの関数としている。
〈2〉基準クランク角の設定方法
コンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法では、次の(補4)式のように、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを、燃焼質量割合が60%となるときのクランク角位置に設定すると共に、この燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを基準クランク角としている。なお、燃焼質量割合がx%となるときのクランク角位置を、以下、「θmb x%」で表す。例えば、燃焼質量割合が60%となるときのクランク角位置は「θmb60%」である。また、θmb x%の起点は圧縮上死点とする。
Thus, according to the equation (6), the tumble strength It is newly set as a function of the valve lift amount of the intake valve 15, the intake valve closing timing IVC, the combustion chamber gas mass m, and the engine rotational speed Ne.
<2> Reference Crank Angle Setting Method In the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine, the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized and the combustion mass ratio is 60 as shown in the following (Supplement 4) equation. The crank angle position at which the combustion pressure becomes% is set, and the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum is used as the reference crank angle. The crank angle position when the combustion mass ratio is x% is hereinafter expressed as “θmb x%”. For example, the crank angle position when the combustion mass ratio is 60% is “θmb 60%”. The starting point of θmb x% is the compression top dead center.

θmb60%=θpmax …(補4)
また、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを次の(補5)式のようにエンジン回転速度Neの関数で与えている。
θmb60% = θpmax (Supplement 4)
Further, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is given as a function of the engine speed Ne as in the following (Supplement 5).

θpmax=h・(Ne)^i …(補5)
ただし、h、i:適合係数、
一方、VEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンを対象として実験してみたところ、図5に示したように、回転速度Neが一定の条件のもとで、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxとθmb x%との関係を表す実験結果が得られた。ただし、図5にはθmb x%として燃焼質量割合が0%となるときのクランク角位置であるθmb0%、燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%、燃焼質量割合が60%となるときのクランク角位置であるθmb60%の3つの場合だけを示しており、図5において左はθpmaxとθmb0%の、中央はθpmaxとθmb10%の、右はθpmaxとθmb60%の各関係を整理したものである。実際には燃焼質量割合が0%、10%、60%以外の値(20%、30%、40%、50%)となるときのクランク角位置での実験結果も得ている(図7参照)。
θpmax = h · (Ne) ^ i (Supplement 5)
Where h and i are conformity factors,
On the other hand, when an experiment was conducted on an engine including the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27, as shown in FIG. 5, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum under the condition where the rotational speed Ne is constant. And an experimental result representing the relationship between θmb x%. However, in FIG. 5, θmb is 0%, which is the crank angle position when the combustion mass ratio is 0% as θmb x%, θmb is 10%, which is the crank angle position when the combustion mass ratio is 10%, and the combustion mass ratio is Only three cases of θmb 60%, which is the crank angle position at 60%, are shown. In FIG. 5, the left is θpmax and θmb0%, the center is θpmax and θmb10%, and the right is θpmax and θmb60%. It is a sort of relationship. Actually, experimental results at the crank angle position when the combustion mass ratio is a value other than 0%, 10%, and 60% (20%, 30%, 40%, and 50%) are also obtained (see FIG. 7). ).

燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxと、燃焼質量割合が60%となるときのクランク角位置であるθmb60%とでは、図5右側に示したように最大誤差が2.6degもあり、θpmaxとθmb0%との間の誤差を示す図5左側と同様であることがわかる。   The crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum and the crank angle position θmb 60% when the combustion mass ratio is 60% have a maximum error of 2.6 deg as shown on the right side of FIG. It can be seen that this is the same as the left side of FIG. 5 showing the error between θmb and 0%.

次に、図6は、吸入空気量(エンジン負荷)が一定の条件のもとでの、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxとエンジン回転速度Neとの関係を示したものである。図示のように、傾向としては回転速度Neが大きくなるほどθpmaxが進角側にずれているが、回転速度Neに対するθpmaxのバラツキが大きく、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは上記(補5)式のようにエンジン回転速度Neだけでは表しきれないことがわかる。   Next, FIG. 6 shows the relationship between the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum and the engine rotational speed Ne under the condition that the intake air amount (engine load) is constant. As shown in the figure, as the rotation speed Ne increases, θpmax shifts to the advance side, but the variation of θpmax with respect to the rotation speed Ne is large, and the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is the above (Supplement 5). As can be seen from the equation, the engine rotation speed Ne alone cannot be expressed.

図7は燃焼質量割合を横軸に、燃焼質量割合がx%となるときのクランク角位置であるθmb x%をθpmaxで直線近似した場合のRの2乗値を縦軸に採り、図5に示したθmb0%時、θmb10%時、θmb60%時の3つの実験結果及び図示しない図5と同様のθmb20%時、θmb30%時、θmb40%時、θmb50%時の残りの実験結果とを整理したものである。縦軸のRの2乗値は、この値が1.0に近づくほどθpmaxとθmb x%(x=0、10、20、30、40、50、60)との間に相関があることを表すので、図7によれば、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxはθmb10%付近で一番相関があることがわかる。   7, the horizontal axis represents the combustion mass ratio, and the vertical axis represents the square value of R when θmb x%, which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes x%, is linearly approximated by θpmax. The three experimental results at θmb 0%, θmb 10%, and θmb 60% shown in FIG. 6 and the remaining experimental results at θmb 20%, θmb 30%, θmb 40%, and θmb 50%, which are not shown in FIG. It is a thing. The square value of R on the vertical axis indicates that there is a correlation between θpmax and θmb x% (x = 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60) as this value approaches 1.0. Therefore, according to FIG. 7, it can be seen that the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum is most correlated in the vicinity of θmb 10%.

なお、図7にはVEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンでもエンジン仕様の異なる2種類のエンジンの特性を示している。2つのエンジンの違いは主に燃焼室形状にあり、第2エンジンは第1エンジンよりも燃焼室が平べったい形状のものである。第1エンジンでは燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置から50%となるときのクランク角位置との間で広く相関があるのに対して、第2エンジンになると燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置付近でだけ相関がある。従って、2つのエンジンに共通して燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが高い相関を有するのは燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置付近にあるときだけである。このように、エンジン機種が相違しても、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxはθmb10%となるときのクランク角位置付近で一番相関がある、という結果が初めて得られた。   FIG. 7 shows the characteristics of two types of engines having different engine specifications even in an engine including the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27. The difference between the two engines is mainly in the shape of the combustion chamber, and the second engine has a shape in which the combustion chamber is flatter than the first engine. In the first engine, the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum has a wide correlation with the crank angle position at which the combustion mass ratio is 10% from the crank angle position at which the combustion mass ratio is 10%. In the second engine, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum has a correlation only in the vicinity of the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 10%. Accordingly, the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized has a high correlation common to the two engines only when the crank angle position is near the combustion mass ratio of 10%. As described above, even when the engine models are different, the result that the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is most correlated in the vicinity of the crank angle position when θmb is 10% is obtained for the first time.

こうした実験結果を受けて本実施形態では、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxに基づいて、燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%を算出し、このθmb10%を基準クランク角として設定する、つまり次の(7)式によりθmb10%[degATDC]を算出する。   In response to such experimental results, in the present embodiment, based on the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum, θmb10%, which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 10%, is calculated, and this θmb10% is used as a reference. The crank angle is set, that is, θmb10% [degATDC] is calculated by the following equation (7).

θmb10%=a・θpmax−b …(7)
ただし、a:適合係数[無名数]、
b:適合クランク角[deg]、
(7)式は燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxをb(正の値)のクランク角だけ進角側にシフトしてθmb10%を求めるとする式である。この結果、図8に示したように本実施形態での基準クランク角(=θmb10%)はコンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法における基準クランク角(=θmb60%)よりも進角側にくることとなる。
θmb10% = a · θpmax−b (7)
Where a: fitness coefficient [anonymous number],
b: Applicable crank angle [deg],
Equation (7) is an equation for obtaining θmb10% by shifting the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum to the advance side by a crank angle of b (positive value). As a result, as shown in FIG. 8, the reference crank angle (= θmb 10%) in the present embodiment is more advanced than the reference crank angle (= θmb 60%) in the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine. It will be difficult.

そして、VEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンでは、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは、吸気弁閉時期IVCが遅いほど、また吸気弁15のバルブリフト量が大きいほど圧縮上死点より遅れると考え、また、燃焼室内ガス質量(負荷)によって影響されると判断し、さらにFTA(Fault Tree Analysis)より燃焼室内のガス流速(タンブル、スワール)の影響をもつと判断し、次の(8)式により燃焼圧が最大となるクランク角θpmax[degATDC]を算出することとした。従って、(8)式と上記(補5)式とを比較すれば、k1VEL・(IVC−θt0)・m^dを新たに導入したものである。   In the engine including the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is greater than the compression top dead center as the intake valve closing timing IVC is later and the valve lift amount of the intake valve 15 is larger. It is considered to be delayed, and is determined to be influenced by the gas mass (load) in the combustion chamber. Further, it is determined from FTA (Fault Tree Analysis) that the gas flow velocity (tumble, swirl) in the combustion chamber has an influence, and the following ( The crank angle θpmax [degATDC] at which the combustion pressure is maximized is calculated from the equation (8). Therefore, if the equation (8) is compared with the above (complement 5), k1VEL · (IVC−θt0) · m ^ d is newly introduced.

θpmax=k1VEL・(IVC−θt0)・m^d・Ne^e
…(8)
ただし、k1VEL:流速係数[無名数]、
IVC :吸気弁閉時期[degATDC]、
θt0 :タンブル形成開始角[degATDC]、
m :燃焼室内ガス質量[g]、
Ne :エンジン回転速度[rpm]、
d、e :適合定数[無名数]、
(8)式に示す燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxに対するこうした新しい考え方が妥当かどうかを確認するため、吸気弁15のバルブリフト量及び吸気弁閉時期IVCを一定として、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxと吸入空気量(燃焼室内ガス質量mの代表値)、エンジン回転速度Ne(ガス流速の代表値)の関係を実験したところ、図9に示す結果が得られた。図9によれば、吸気弁15のバルブリフト量及び吸気弁閉時期IVCが一定の条件で、吸入空気量が同じであればエンジン回転速度Neが大きいときのほうがエンジン回転速度Neが小さいときより燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが大きくなる(圧縮上死点よりの遅角量が大きくなる)こと、またエンジン回転速度Neが同じであれば吸入空気量が多くなるほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが大きくなる(圧縮上死点よりの遅角量が大きくなる)ことが確かめられた。
θpmax = k1VEL · (IVC−θt0) · m ^ d · Ne ^ e
(8)
However, k1VEL: flow velocity coefficient [anonymous number],
IVC: Intake valve closing timing [degATDC],
θt0: tumble formation start angle [degATDC],
m: combustion chamber gas mass [g],
Ne: Engine rotation speed [rpm],
d, e: conformance constant [anonymous number],
In order to confirm whether or not such a new concept for the crank angle θpmax at which the combustion pressure at which the combustion pressure is maximized shown in the equation (8) is maximum is valid, the valve lift amount of the intake valve 15 and the intake valve closing timing IVC are constant, and the combustion pressure is maximized When the relationship between the crank angle θpmax, the intake air amount (representative value of the gas mass m in the combustion chamber), and the engine speed Ne (representative value of the gas flow rate) was tested, the results shown in FIG. According to FIG. 9, when the valve lift amount of the intake valve 15 and the intake valve closing timing IVC are constant and the intake air amount is the same, the engine speed Ne is larger than the engine speed Ne is smaller. The crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized is increased (the amount of retardation from the compression top dead center is increased), and the combustion pressure is maximized as the intake air amount is increased if the engine rotational speed Ne is the same. It was confirmed that the crank angle θpmax is increased (the amount of retardation from the compression top dead center is increased).

なお、図9の縦軸の単位[degATDC]は圧縮上死点を起点とするクランク角であり、吸気上死点を起点とするものでない。   Note that the unit [degATDC] on the vertical axis in FIG. 9 is a crank angle starting from the compression top dead center, and does not start from the intake top dead center.

上記(8)式のタンブル形成開始角θ0tについては上記(6)式のところで前述したところと同じである。すなわち、タンブル形成開始角θ0tは一定値(例えば45degATDC)である。タンブル形成開始角θ0tはエンジンの仕様に依存し、VEL機構28、VTC機構27の有無には依存しない。図2より、吸気弁閉時期IVCはタンブル形成開始角θ0tより必ず遅角側の値である。従って、(8)式の(IVC−θ0t)の値は必ず正の値になる。   The tumble formation start angle θ0t in the equation (8) is the same as that described above in the equation (6). That is, the tumble formation start angle θ0t is a constant value (for example, 45 degATDC). The tumble formation start angle θ0t depends on the engine specifications and does not depend on the presence or absence of the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27. From FIG. 2, the intake valve closing timing IVC is always a value on the retard side from the tumble formation start angle θ0t. Therefore, the value of (IVC−θ0t) in the equation (8) is always a positive value.

上記(8)式の流速係数k1VELは吸気弁15のバルブリフト量Lift(あるいはバルブ作動角)に応じて定めている。ここでも簡単のため、前述したようにVEL機構28の作動、非作動により吸気弁15のバルブリフト量が大小の2段に切換可能であり、運転条件1ではVEL機構28を非作動状態とし、運転条件1より運転条件2に移行したときにはVEL機構28を作動させ、図10下段に示したように実線のバルブリフト特性から破線のバルブリフト特性へとバルブリフト量を小さくしているとして説明すると、図10上段に示したように、VEL機構28の非作動時(あるいは運転条件1のとき)には第1バルブリフト量Lift1に対応する第1流速係数k1VEL1を、これに対してVEL機構28の作動時(あるいは運転条件2のとき)には第2バルブリフト量Lift2に対応する第2流速係数k1VEL2を流速係数k1VELとして設定する。このように、バルブリフト量が小さくなったときに流速係数k1VELを第1流速係数k1VEL1より第2流速係数k1VEL2へと小さくするのは、バルブリフト量が小さいときのほうがタンブルが弱くなる(従って、θpmaxがより遅角側に移動する)からである。   The flow velocity coefficient k1VEL in the above equation (8) is determined according to the valve lift amount Lift (or valve operating angle) of the intake valve 15. Here, for the sake of simplicity, as described above, the valve lift amount of the intake valve 15 can be switched between large and small by the operation and non-operation of the VEL mechanism 28. Under the operating condition 1, the VEL mechanism 28 is deactivated. When the operation condition 1 shifts to the operation condition 2, the VEL mechanism 28 is operated, and it is assumed that the valve lift amount is reduced from the solid line valve lift characteristic to the broken line valve lift characteristic as shown in the lower part of FIG. As shown in the upper part of FIG. 10, when the VEL mechanism 28 is not in operation (or when the operating condition is 1), the first flow rate coefficient k1VEL1 corresponding to the first valve lift amount Lift1 is set to the VEL mechanism 28. Is set to the second flow velocity coefficient k1VEL2 corresponding to the second valve lift amount Lift2 as the flow velocity coefficient k1VEL. To. As described above, when the valve lift amount is reduced, the flow rate coefficient k1VEL is decreased from the first flow rate coefficient k1VEL1 to the second flow rate coefficient k1VEL2, so that the tumble is weaker when the valve lift amount is small (therefore, This is because θpmax moves more to the retard side.

また、上記(8)式のm^dはθpmaxに対する筒内ガス質量mの、Ne^eはθpmaxに対する回転速度Neの各影響を反映させている。   In the above equation (8), m ^ d reflects the influence of the in-cylinder gas mass m on θpmax, and Ne ^ e reflects the influence of the rotational speed Ne on θpmax.

このように、(8)式によれば、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを、エンジン回転速度Neに加えて、燃焼室内ガス質量m、吸気弁15のバルブリフト量及び吸気弁閉時期IVCの関数でもあるとして新たに構成している。
〈3〉着火遅れ時間の算出方法
コンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法では、点火タイミングを起点として燃焼質量割合が0%となるときのクランク角位置θmb0%である間の区間を着火遅れ時間DEADTIMEとして算出している。
Thus, according to the equation (8), the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is added to the engine speed Ne, the gas mass m in the combustion chamber, the valve lift amount of the intake valve 15 and the intake valve closing timing IVC. It is newly constructed as a function of.
<3> Calculation Method of Ignition Delay Time In the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine, an ignition is performed in the interval between the crank angle position θmb 0% when the combustion mass ratio becomes 0% starting from the ignition timing. It is calculated as a delay time DEADTIME.

しかしながら、燃焼質量割合が0%となるときのクランク角位置であるθmb0%は冷却損失の算出誤差やガス漏れの影響を受けやすく、正確に計測することが難しい。そのため、このθmb0%の値を正として着火遅れ時間DEADTIMEの適合を行うと燃焼速度の推定誤差に着火遅れ時間の計測誤差が含まれてしまう。また、このような理由により、一般的にもθmb0%を正にして燃焼シミュレーションの適合を行うこともまれである。   However, θmb 0%, which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 0%, is easily affected by the calculation error of the cooling loss and gas leakage, and is difficult to measure accurately. Therefore, if the value of θmb0% is set to be positive and the ignition delay time DEADTIME is adapted, a measurement error of the ignition delay time is included in the estimation error of the combustion speed. For these reasons, it is rare that the combustion simulation is generally performed with θmb0% being positive.

これに対して本実施形態では、点火タイミングを起点として燃焼質量割合が2%となるときのクランク角位置であるθmb2%までの時間を着火遅れ時間τとみなす。このため、本実施形態ではθmb2%よりθmb10%までのクランク角区間が燃焼期間となるが、これはコンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法では主燃焼期間BURN2に相当しているので、本実施形態では、燃焼期間の推定を主燃焼期間のみとすることとなる。   On the other hand, in the present embodiment, the time from the ignition timing to θmb2% which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 2% is regarded as the ignition delay time τ. Therefore, in this embodiment, the crank angle section from θmb2% to θmb10% is the combustion period, which corresponds to the main combustion period BURN2 in the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine. In the present embodiment, the combustion period is estimated only for the main combustion period.

また、この着火遅れ時間τは純粋な意味での着火遅れ時間ではなく、点火タイミングから燃料が2%燃えるまでの期間である。そのため、コンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法において提案しているアレニウスの式(自己着火の式)を用いることができないため、本実施形態では、着火遅れ時間τ[sec]を新たに次の(9)式により算出することとする。この(9)式は点火直後の燃焼速度を算出する式を用いて算出するものである。   The ignition delay time τ is not a pure ignition delay time but a period from the ignition timing until the fuel burns by 2%. Therefore, since the Arrhenius equation (self-ignition equation) proposed in the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine cannot be used, the ignition delay time τ [sec] is newly set in this embodiment. It is calculated by the following equation (9). This equation (9) is calculated using an equation for calculating the combustion speed immediately after ignition.

τ=(Dkernel−D0)
/2[(Tad/T)・SL+{(2/3)・k}^(1/2)]
…(9)
ただし、Dkernel:θmb2%時の火炎直径[m]、
D0 :点火タイミング直後の火炎直径[m]、
Tad :火炎温度[K]、
T :未燃ガス温度[K]、
SL :層流燃焼速度[m/sec]、
k :燃焼室内ガスの運動エネルギー、
(9)式の火炎直径Dkernelは燃焼質量割合が2%となったときの火炎の直径であるので、次の(10)式により新たに算出する。
τ = (Dkernel−D0)
/ 2 [(Tad / T) · SL + {(2/3) · k} ^ (1/2)]
... (9)
However, Dkernel: Flame diameter [m] when θmb 2%,
D0: Flame diameter [m] immediately after the ignition timing,
Tad: Flame temperature [K],
T: unburned gas temperature [K],
SL: Laminar burning velocity [m / sec],
k: Kinetic energy of combustion chamber gas,
Since the flame diameter Dkernel in equation (9) is the flame diameter when the combustion mass ratio becomes 2%, it is newly calculated by the following equation (10).

Dkernel={(Vcyl・[1−(1−xb)/(3・xb+1)^(1/κ)]
・6)/π}^(1/3) …(10)
ただし、Vcyl:燃焼室内容積[m3]、
xb :燃焼質量割合(=0.02)、
κ :ポリトロープ指数(=1.34)、
(10)式は次のようにして導いたものである。火炎の形状を球と仮定すると、火炎直径Dkernelを与える式は次の(11a)式である。
Dkernel = {(Vcyl · [1− (1−xb) / (3 · xb + 1) ^ (1 / κ)]
・ 6) / π} ^ (1/3) (10)
Vcyl: combustion chamber volume [m 3 ],
xb: combustion mass ratio (= 0.02),
κ: polytropic index (= 1.34),
Equation (10) is derived as follows. Assuming that the flame shape is a sphere, the equation giving the flame diameter Dkernel is the following equation (11a).

Dkernel={(Vb・6)/π}^(1/3) …(11a)
ただし、Vb:火炎体積、
熱力学の公式より体積燃焼割合の式は次の(11b)式で表される(公知)。
Dkernel = {(Vb · 6) / π} ^ (1/3) (11a)
Where Vb: flame volume,
From the thermodynamic formula, the equation of volumetric combustion ratio is expressed by the following equation (11b) (known).

体積燃焼割合=1−(1−xb)/(3・xb+1)^(1/κ)
…(11b)
この(11b)式と、
Vb=Vcyl・体積燃焼割合 …(11c)
の関係式とを利用すれば次の(11d)式が得られる。
Volume combustion ratio = 1- (1-xb) / (3 · xb + 1) ^ (1 / κ)
... (11b)
This equation (11b)
Vb = Vcyl · volume combustion ratio (11c)
The following equation (11d) is obtained by using

Vb=Vcyl・[1−(1−xb)/(3・xb+1)^(1/κ)]
…(11d)
この(11d)式を(11a)式に代入すれば上記(10)式が得られる。
Vb = Vcyl · [1- (1-xb) / (3 · xb + 1) ^ (1 / κ)]
... (11d)
Substituting this equation (11d) into equation (11a) yields the above equation (10).

上記(9)式の点火タイミング直後の火炎の直径D0は1mmとする。火炎温度Tadと未燃ガス温度Tの比であるTad/Tは適合定数とする。層流燃焼速度SLの算出方法はコンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法と同じとする。   The diameter D0 of the flame immediately after the ignition timing of the above equation (9) is 1 mm. Tad / T, which is the ratio between the flame temperature Tad and the unburned gas temperature T, is a conforming constant. The calculation method of the laminar combustion speed SL is the same as the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine.

上記(9)式の燃焼室内ガスの運動エネルギーkは次式により算出する。   The kinetic energy k of the combustion chamber gas in the above equation (9) is calculated by the following equation.

k=(1/2)m(f・Ne)^2 …(12)
ただし、m :燃焼室内ガス質量[g]、
Ne:エンジン回転速度[rpm]、
f :適合定数、
これで、項分け説明を終了する。
k = (1/2) m (f · Ne) ^ 2 (12)
Where m: gas mass in the combustion chamber [g],
Ne: Engine rotation speed [rpm],
f: conformity constant,
This completes the itemization explanation.

次に、上記〈1〉〜〈3〉の変更を行った後の新しい点火時期制御方法(この新しい点火時期制御方法を以下「変更後点火時期制御方法」という。)を、以下にまとめる。ただし、適合係数については改めて取り直している。   Next, a new ignition timing control method after changing the above <1> to <3> (this new ignition timing control method is hereinafter referred to as “changed ignition timing control method”) is summarized below. However, the coefficient of conformity has been reviewed again.

MBTの得られる点火時期(この点火時期を「基本点火時期」という。)MBTCAL[degBTDC]を次式により算出する。   The ignition timing at which MBT is obtained (this ignition timing is referred to as “basic ignition timing”) MBTCAL [degBTDC] is calculated by the following equation.

MBTCAL=−|(τ+BT)・Ne・6−θmb10%|…(13)
ただし、BT :燃焼時間[sec]、
τ :着火遅れ時間[sec]、
θmb10%:基準クランク角[degATDC]、
これを図解したのが図11である。変更後点火時期制御方法では、点火タイミングからθmb2%までの時間である着火遅れ時間τ[sec]と、θmb2%からθmb10%までの時間である燃焼時間BT[sec]とを加算し、この加算値[sec]にNe[rpm]・6を乗算することによってクランク角区間[deg]に変換する。この換算されたクランク角区間((τ+BT)・Ne・6)は点火タイミングからθmb10%(=θpmax)までのクランク角区間である。従って、基準クランク角(=θpmax)であるθmb10%[degATDC]よりこの換算されたクランク角区間だけ進角側の値を基本点火時期MBTCALとして算出する。
MBTCAL = − | (τ + BT) · Ne · 6-θmb10% | ... (13)
Where BT: combustion time [sec]
τ: ignition delay time [sec],
θmb 10%: Reference crank angle [degATDC],
This is illustrated in FIG. In the post-change ignition timing control method, the ignition delay time τ [sec], which is the time from the ignition timing to θmb2%, and the combustion time BT [sec], which is the time from θmb2% to θmb10%, are added. The value [sec] is multiplied by Ne [rpm] · 6 to convert to the crank angle section [deg]. This converted crank angle section ((τ + BT) · Ne · 6) is a crank angle section from the ignition timing to θmb 10% (= θpmax). Therefore, the value on the advance side for the converted crank angle section is calculated as the basic ignition timing MBTCAL from θmb10% [degATDC] which is the reference crank angle (= θpmax).

なお、(13)式において絶対値をとりマイナスの符号を付けているのは、θmb10%の単位は圧縮上死点より遅角側に計測するクランク角[degATDC]であるのに対して、MBTCALの単位は圧縮上死点より進角側に計測するクランク角[degBTDC]であるため、θmb10%の単位をMBTCALの単位へと変換してやる必要があるためである。   Note that in equation (13), the absolute value is taken and a minus sign is added, whereas the unit of θmb 10% is the crank angle [degATDC] measured on the retard side from the compression top dead center, whereas MBTCAL This is because the unit of θmb 10% needs to be converted into the unit of MBTCAL because the unit of is the crank angle [degBTDC] measured from the compression top dead center to the advance side.

ここで、基準クランク角であるθmb10%[degATDC]は、次の(14)式により算出する。   Here, the reference crank angle θmb10% [degATDC] is calculated by the following equation (14).

θmb10%=k1VEL・(IVC−θt0)・m^c1・Ne^c2+c3
…(14)
ただし、k1VEL:流速係数[無名数]、
IVC :吸気弁閉時期[degATDC]、
θt0 :タンブル形成開始角[degATDC]、
m :燃焼室内ガス質量[g]、
Ne :エンジン回転速度[rpm]、
c1〜c3:適合係数、
前述したように、吸気弁閉時期IVCとタンブル形成開始角θt0の単位は吸気上死点を起点としており、一方、θmb10%は圧縮上死点を起点としている。従って、吸気上死点を起点とする単位より圧縮上死点を起点とする単位への変換は適合係数c3により行うこととなる。例えば4気筒エンジンでは吸気上死点と圧縮上死点の間に180degのずれがあるので、適合係数c3に180degを入れてやればよい。
θmb10% = k1VEL · (IVC−θt0) · m ^ c1 · Ne ^ c2 + c3
... (14)
However, k1VEL: flow velocity coefficient [anonymous number],
IVC: Intake valve closing timing [degATDC],
θt0: tumble formation start angle [degATDC],
m: combustion chamber gas mass [g],
Ne: Engine rotation speed [rpm],
c1 to c3: conformity factors,
As described above, the unit of the intake valve closing timing IVC and the tumble formation start angle θt0 starts from the intake top dead center, while θmb 10% starts from the compression top dead center. Therefore, the conversion from the unit starting from the intake top dead center to the unit starting from the compression top dead center is performed by the adaptation coefficient c3. For example, in a four-cylinder engine, there is a shift of 180 deg between the intake top dead center and the compression top dead center.

(13)式の燃焼時間BT[sec]は次式により算出する。   The combustion time BT [sec] in equation (13) is calculated by the following equation.

BT=0.08・Vcyl/{((3・xb+1)^(1/κ))・Ab・Sb}
=0.0707・Vcyl/(Ab・Sb) …(15)
ただし、Vcyl:燃焼室内容積[m3]、
xb :燃焼時間算出時の平均燃焼質量割合(=0.06)、
κ :ポリトロープ指数、
Ab :火炎表面積[m2]、
Sb :燃焼速度[m/sec]、
(15)式はコンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法における式と基本的に同じ式である。すなわち、(15)式においてVcyl/{(3・xb+1)^(1/κ)}は既燃ガスの質量割合であり、燃焼時間BTはこの既燃ガスの質量割合に比例し、燃焼速度Sbに反比例するとする式である。(15)式の火炎表面積Abはエンジンの仕様から算出することができる。
BT = 0.08 · Vcyl / {((3 · xb + 1) ^ (1 / κ)) · Ab · Sb}
= 0.0707 · Vcyl / (Ab · Sb) (15)
Vcyl: combustion chamber volume [m 3 ],
xb: average combustion mass ratio (= 0.06) at the time of burning time calculation,
κ: polytropic index,
Ab: Flame surface area [m 2 ],
Sb: burning rate [m / sec],
Equation (15) is basically the same as the equation in the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine. That is, in the equation (15), Vcyl / {(3 · xb + 1) ^ (1 / κ)} is a mass ratio of the burned gas, the combustion time BT is proportional to the mass ratio of the burned gas, and the combustion speed Sb It is an expression that is inversely proportional to. The flame surface area Ab in the equation (15) can be calculated from engine specifications.

なお、(15)式の燃焼質量割合xbとしては、θmb2%からθmb10%までのクランク角区間(燃焼期間)における値を用いる必要がある。この場合に、燃焼質量割合はθmb2%からθmb10%までのクランク角区間で2%から10%へと変化するので、ここでは、θmb2%とθmb10%とを平均した値であるθmb6%時の燃焼質量割合の値つまり6%を用いる。   As the combustion mass ratio xb in the equation (15), it is necessary to use a value in a crank angle section (combustion period) from θmb 2% to θmb 10%. In this case, the combustion mass ratio changes from 2% to 10% in the crank angle section from θmb 2% to θmb 10%. Therefore, here, combustion at θmb 6%, which is an average value of θmb 2% and θmb 10% The mass ratio value, ie 6% is used.

上記(15)式の燃焼速度Sb[m/sec]は次式により算出する。   The combustion speed Sb [m / sec] in the above equation (15) is calculated by the following equation.

Sb=SL+[{kVEL・(IVC−θt0)・m^c4・Ne^c5}
/SL]^c6 …(16)
ただし、SL :層流燃焼速度[m/sec]、
kVEL :タンブル強度のバルブリフト量補正係数[1/deg]、
IVC :吸気弁閉時期[degATDC]、
θ0t :タンブル形成開始角[degATDC]、
c4、c5:適合係数、
c6 :適合係数、
(16)式右辺第2項が乱流燃焼速度[m/sec]を与える式であり、乱流燃焼速度を(16)式右辺第2項で近似している点が新しい。つまり、本実施形態では、燃焼室内ガスの乱れ強さu[m/sec]を次の(16−1)式により算出し、この燃焼室内ガスの乱れ強さuに基づいて次の(16−2)式により乱流燃焼速度ST[m/sec]を算出している。
Sb = SL + [{kVEL · (IVC−θt0) · m ^ c4 · Ne ^ c5}
/ SL] ^ c6 (16)
However, SL: Laminar burning velocity [m / sec],
kVEL: valve lift amount correction coefficient [1 / deg] of tumble strength,
IVC: Intake valve closing timing [degATDC],
θ0t: Tumble formation start angle [degATDC],
c4, c5: fitness coefficient,
c6: conformity factor,
The second term on the right side of Equation (16) is an equation that gives the turbulent combustion speed [m / sec], and the point that approximates the turbulent combustion rate with the second term on the right side of Equation (16) is new. That is, in this embodiment, the turbulence strength u [m / sec] of the combustion chamber gas is calculated by the following equation (16-1), and the following (16− 2) The turbulent combustion speed ST [m / sec] is calculated by the equation (2).

u=kVEL・(IVC−θt0)・m^c4・Ne^c5 …(16−1)
ST=[u/SL]^c6 …(16−2)
これに対して、(16)式の層流燃焼速度SL[m/sec]としては、コンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法と同じでよく、従って次の(17)式により算出する。
u = kVEL · (IVC−θt0) · m ^ c4 · Nec5 (16-1)
ST = [u / SL] ^ c6 (16-2)
On the other hand, the laminar combustion speed SL [m / sec] in the equation (16) may be the same as the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine, and is therefore calculated by the following equation (17). .

SL=SL0・(T/298)^a・(p/101.325)^b
・(1−2.1×MRESR^c) …(17)
ただし、SL0 :標準状態での層流燃焼速度[m/sec]、
T :未燃ガス温度[K]、
p :燃焼室内圧力[kPa]、
MRESR:内部不活性ガス率[%]、
a、b、c:係数、
一方、上記(13)式の着火遅れ時間τ[sec]は次の(18)式により新たに算出する。
SL = SL0 · (T / 298) ^ a · (p / 101.325) ^ b
(1-2.1 × MRESR ^ c) (17)
However, SL0: Laminar burning velocity in standard state [m / sec],
T: unburned gas temperature [K],
p: pressure in the combustion chamber [kPa],
MRESR: Internal inert gas ratio [%]
a, b, c: coefficients,
On the other hand, the ignition delay time τ [sec] in the equation (13) is newly calculated by the following equation (18).

τ=[{{Vcyl・[1−(1−xb)/(3・xb+1)^(1/κ)]・6} /π}^(1/3)−0.001]
/{c7/SL+c8・Ne・m^(1/2)}
={0.490・Vcyl^(1/3)}
/{c7・SL+c8・Ne・m^(1/2)} …(18)
ただし、xb :着火遅れ時間算出時の燃焼質量割合(=0.02)、
κ :ポリトロープ指数(=1.34)、
SL :層流燃焼速度[m/sec]、
m :燃焼室内ガス質量[g]、
Ne :エンジン回転速度[rpm]、
Vcyl :燃焼室内容積[m3]、
c7、c8:適合定数、
なお、(18)式の燃焼質量割合xbとしては、θmb0%からθmb2%までのクランク角区間(着火遅れ期間)における値を用いる必要がある。この場合に、燃焼質量割合はθmb0%からθmb2%までのクランク角区間で0%より2%まで変化するのであるが、ここでは、θmb0%とθmb2%とを平均した値であるθmb1%時の燃焼質量割合の値を用いるのではなく、着火遅れ期間の終期であるθmb2%時の燃焼質量割合の値つまり2%を用いることとする。
τ = [{{Vcyl · [1- (1-xb) / (3 · xb + 1) ^ (1 / κ)] · 6} / π} ^ (1/3) −0.001]
/ {C7 / SL + c8 · Ne · m ^ (1/2)}
= {0.490 · Vcyl ^ (1/3)}
/ {C7 · SL + c8 · Ne · m ^ (1/2)} (18)
However, xb: combustion mass ratio (= 0.02) at the time of calculating ignition delay time,
κ: polytropic index (= 1.34),
SL: Laminar burning velocity [m / sec],
m: combustion chamber gas mass [g],
Ne: Engine rotation speed [rpm],
Vcyl: combustion chamber volume [m 3 ],
c7, c8: conformity constants,
Note that the value in the crank angle section (ignition delay period) from θmb0% to θmb2% must be used as the combustion mass ratio xb in the equation (18). In this case, the combustion mass ratio changes from 0% to 2% in the crank angle section from θmb 0% to θmb 2%, but here, θmb 0% and θmb 2% are average values of θmb 1%. Instead of using the value of the combustion mass ratio, the value of the combustion mass ratio at the time of θmb 2%, which is the end of the ignition delay period, that is, 2% is used.

上記(18)式の層流燃焼速度SL[m/sec]としては、次の(19)式により算出する。   The laminar burning velocity SL [m / sec] in the above equation (18) is calculated by the following equation (19).

SL=SL0・(T/298)^a・(p/101.325)^b
・(1−2.1×MRESR^c) …(19)
ただし、SL0 :標準状態での層流燃焼速度[m/sec]、
T :未燃ガス温度[K]、
p :燃焼室内圧力[kPa]、
MRESR:内部不活性ガス率[%]、
a、b、c:係数、
ここで、着火遅れ時間τを算出するのに用いる(19)式の層流燃焼速度SLと、燃焼時間BTを算出するのに用いる上記(17)式の層流燃焼速度SLとでは、式そのものは変わらず、また標準状態での層流燃焼速度SL0、内部不活性ガス率MRESRの値も変わらないが、未燃ガス温度T、燃焼室内圧力pとして代入する値が(19)式と(17)式とで、後述するように相違することとなる。
SL = SL0 · (T / 298) ^ a · (p / 101.325) ^ b
(1-2.1 × MRESR ^ c) (19)
However, SL0: Laminar burning velocity in standard state [m / sec],
T: unburned gas temperature [K],
p: pressure in the combustion chamber [kPa],
MRESR: Internal inert gas ratio [%]
a, b, c: coefficients,
Here, the laminar combustion speed SL of the equation (19) used to calculate the ignition delay time τ and the laminar combustion speed SL of the above equation (17) used to calculate the combustion time BT are the equations themselves. The values of the laminar combustion speed SL0 and the internal inert gas ratio MRESR in the standard state do not change, but the values to be substituted as the unburned gas temperature T and the combustion chamber pressure p are the expressions (19) and (17 ) And the expression will be different as will be described later.

上記(17)式及び(19)式の標準状態での層流燃焼速度SL0[m/sec]、係数a、b、c[無名数]は次の(20)式〜(23)式により算出する。   The laminar combustion speed SL0 [m / sec] and the coefficients a, b, and c [anonymous number] in the standard state of the above equations (17) and (19) are calculated by the following equations (20) to (23). To do.

SL0=(0.2632−0.8472/(φ−1.13)^2)
…(20)
a=2.18−0.80・(φ−1) …(21)
b=−0.16+0.22・(φ−1) …(22)
c=1 …(23)
ただし、φ:当量比[無名数]、
ここで、(20)式〜(23)式についてはSAEペーパーにより公知である(SAE199910175参照)。
SL0 = (0.2632-0.8472 / (φ−1.13) ^ 2)
... (20)
a = 2.18−0.80 · (φ−1) (21)
b = −0.16 + 0.22 · (φ−1) (22)
c = 1 (23)
Where φ: equivalent ratio [anonymous number]
Here, the equations (20) to (23) are known from SAE paper (see SAE 199910175).

これで変更後点火時期制御方法をまとめたものの説明を終了する。   This completes the description of the post-change ignition timing control method.

次に、上記(11b)式に示した体積燃焼割合の求め方と、上記(17)式、(19)式に示した未燃ガス温度の算出方法とについて補足説明を行う。   Next, a supplementary explanation will be given on how to obtain the volume combustion ratio shown in the above equation (11b) and the method for calculating the unburned gas temperature shown in the above equations (17) and (19).

まず、上記(11b)式に示した体積燃焼割合の求め方を簡単に説明する。   First, how to obtain the volume combustion rate shown in the above equation (11b) will be briefly described.

既燃ガスの質量燃焼割合をx、体積燃焼割合をyとして、燃焼室内の燃焼が定容燃焼同様に、
y=f(x)
=1+(x−1)/(1+x(k1−1)^(1/κ))
…(24)
ただし、k1≒4〜5、
の式により書けると仮定すると、(24)式のk1に4を代入して計算することにより、上記(11b)式が容易に得られる。
Assuming that the mass combustion ratio of burned gas is x and the volume combustion ratio is y, combustion in the combustion chamber is similar to constant volume combustion,
y = f (x)
= 1 + (x-1) / (1 + x (k1-1) ^ (1 / κ))
... (24)
However, k1≈4-5,
Assuming that the above equation can be written, the above equation (11b) can be easily obtained by substituting 4 for k1 in the equation (24).

上記(17)式、(19)式に示した未燃ガス温度Tの算出方法をまとめて説明すると、断熱変化と仮定し、熱力学の次の(25)式を用いて燃焼室5のθmb x%時の未燃ガス温度Tmb x%を算出する。   The calculation method of the unburned gas temperature T shown in the above equations (17) and (19) will be described together. Assuming a change in adiabaticity, θmb of the combustion chamber 5 is calculated using the following equation (25) of thermodynamics. The unburned gas temperature Tmb x% at x% is calculated.

Tmb x%=Tivc・(Pmb x%/Pivc)^{(κ−1)/κ} …(25)
ただし、Tmb x%:θmb x%時の未燃ガス温度[K]、
Tivc :IVC時の燃焼室内温度[K]、
Pmb x%:θmb x%時の燃焼室内圧力[kPa]、
Pivc :IVC時の燃焼室内圧力[kPa]、
κ :比熱比(固定値で1.3〜1.4)、
ここで、(25)式の燃焼室5のθmb x%時の未燃ガス圧力Pmb x%の算出方法を説明すると、この燃焼室5のθmb x%時の未燃ガス圧力Pmb x%は次の(26)式により与えられる。
Tmb x% = Tivc · (Pmb x% / Pivc) ^ {(κ−1) / κ} (25)
However, Tmb x%: unburned gas temperature [K] at θmb x%,
Tivc: Combustion chamber temperature [K] at IVC,
Pmb x%: pressure in combustion chamber [kPa] at θmb x%,
Pivc: pressure in the combustion chamber [kPa] at IVC,
κ: specific heat ratio (1.3 to 1.4 at a fixed value),
Here, the calculation method of the unburned gas pressure Pmb x% at θmb x% in the combustion chamber 5 of the equation (25) will be described. The unburned gas pressure Pmb x% at θmb x% in the combustion chamber 5 is (26).

Pmb x%=Pivc+Δp …(26)
ただし、Δp:燃焼室内未燃ガス圧力の変化量、
ここで、燃焼室内未燃ガス圧力の変化量Δpは、容積変化による圧力変化分Δpvと、燃焼による圧力変化分Δpcとに分けて算出する。つまり、次の(27)式により燃焼室内未燃ガス圧力の変化量Δpを算出する。
Pmb x% = Pivc + Δp (26)
Where Δp is the amount of change in the unburned gas pressure in the combustion chamber,
Here, the amount of change Δp of the unburned gas pressure in the combustion chamber is calculated by dividing into a pressure change Δpv due to volume change and a pressure change Δpc due to combustion. That is, the change amount Δp of the unburned gas pressure in the combustion chamber is calculated by the following equation (27).

Δp=Δpv+Δpc …(27)
このうち、(27)式の容積変化による圧力変化分Δpvは熱力学の式である次の(28)式により算出することができる。
Δp = Δpv + Δpc (27)
Among these, the pressure change Δpv due to the volume change in the equation (27) can be calculated by the following equation (28) which is a thermodynamic equation.

Δpv=Pivc・{(Vivc/Vmb x%)^κ−1} …(28)
ただし、Vivc :IVC時の燃焼室内容積、
Vmb x%:θmb x%時の燃焼室内容積、
ここで、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivcはピストン6の位置から求めることができる。燃焼室5のθmb x%時における未燃ガス容積Vmb x%については、図12に示したように、θmb x%とVmb x%の関係を表す特性を予め作成しておき、θmb x%から当該特性を用いて、燃焼室5のθmb x%時における未燃ガス容積Vmb x%を求めればよい。図12は要するにクランク角に対する燃焼室容積の特性である。
Δpv = Pivc · {(Vivc / Vmb x%) ^ κ−1} (28)
Where Vivc: combustion chamber volume at IVC,
Vmb x%: Volume in combustion chamber at θmb x%,
Here, the volume Vivc of the combustion chamber 5 when the intake valve is closed can be obtained from the position of the piston 6. With respect to the unburned gas volume Vmb x% at the time of θmb x% in the combustion chamber 5, as shown in FIG. 12, a characteristic representing the relationship between θmb x% and Vmb x% is created in advance, and from θmb x% Using this characteristic, the unburned gas volume Vmb x% of the combustion chamber 5 at θmb x% may be obtained. FIG. 12 is a characteristic of the combustion chamber volume with respect to the crank angle.

一方、上記(27)式の燃焼による圧力変化分Δpcは、次の(29)式により簡易に算出すればよい。   On the other hand, the pressure change Δpc due to combustion in the above equation (27) may be simply calculated by the following equation (29).

Δpc=(x/100)×Δptotal …(29)
ただし、Δptotal:燃焼によるトータルの圧力上昇分、
ここで、燃焼によるトータルの圧力上昇分Δptotalについては、図13に示したように、燃料噴射パルス幅Ti[msec](または燃料噴射量)とΔptotalの関係を表す特性を予め作成しておき、燃料噴射パルス幅Ti(または燃料噴射量)から当該特性を用いて燃焼によるトータルの圧力上昇分Δptotalを求める。
Δpc = (x / 100) × Δptotal (29)
Where Δptotal: total pressure increase due to combustion,
Here, for the total pressure increase Δptotal due to combustion, as shown in FIG. 13, a characteristic representing the relationship between the fuel injection pulse width Ti [msec] (or the fuel injection amount) and Δptotal is prepared in advance. A total pressure increase Δptotal due to combustion is obtained from the fuel injection pulse width Ti (or fuel injection amount) using this characteristic.

これで補足説明を終える。   This completes the supplementary explanation.

次に、エンジンコントローラ31で実行される上記変更後点火時期制御方法における基本点火時期MBTCALの算出方法を図14、図16、図17、図18、図19のフローチャートを参照しながら詳述する。   Next, the calculation method of the basic ignition timing MBTCAL in the post-change ignition timing control method executed by the engine controller 31 will be described in detail with reference to the flowcharts of FIG. 14, FIG. 16, FIG. 17, FIG.

図14は基本点火時期MBTCALの算出に必要な各種の物理量を算出するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。   FIG. 14 is for calculating various physical quantities necessary for calculating the basic ignition timing MBTCAL, and is executed at regular time intervals (for example, every 10 msec).

まずステップ1では、吸気弁閉時期IVC[degATDC]、バルブリフト量Lift[m]、温度センサ43により検出されるコレクタ内温度TCOL[K]、圧力センサ44により検出されるコレクタ内圧力PCOL[Pa]、温度センサ45により検出される排気温度TEXH[K]、内部不活性ガス率MRESR[%]、燃料噴射パルス幅Ti[msec]、クランク角センサ(33、34)により検出されるエンジン回転速度Ne[rpm]、総ガス質量MGAS[g]を読み込む。   First, in step 1, the intake valve closing timing IVC [degATDC], the valve lift amount Lift [m], the collector internal temperature TCOL [K] detected by the temperature sensor 43, and the collector internal pressure PCOL [Pa] detected by the pressure sensor 44. ], Exhaust temperature TEXH [K] detected by temperature sensor 45, internal inert gas rate MRESR [%], fuel injection pulse width Ti [msec], engine rotation speed detected by crank angle sensors (33, 34) Read Ne [rpm] and total gas mass MGAS [g].

ここで、吸気弁閉時期IVCはVTC機構27に与える指令値から既知である。あるいはカム角センサ34により実際の吸気弁閉時期を検出してもかまわない。   Here, the intake valve closing timing IVC is known from the command value given to the VTC mechanism 27. Alternatively, the actual intake valve closing timing may be detected by the cam angle sensor 34.

吸気弁15のバルブリフト量LiftはVEL機構28に与える指令値から既知である。つまり、図4下段、図10下段に示したように、VEL機構28の非作動時には第1バルブリフト量Lift1が、これに対してVEL機構28の作動時には第2バルブリフト量Lift2がバルブリフト量Liftである。   The valve lift amount Lift of the intake valve 15 is known from the command value given to the VEL mechanism 28. That is, as shown in the lower part of FIG. 4 and the lower part of FIG. 10, the first valve lift amount Lift1 is obtained when the VEL mechanism 28 is not operated, whereas the second valve lift amount Lift2 is the valve lift amount when the VEL mechanism 28 is operated. Lift.

燃料噴射パルス幅Tiは図示しない燃料噴射パルス幅の算出ルーチンにおいて算出されている。例えば、シーケンシャル噴射時に燃料インジェクタ21に与える燃料噴射パルス幅Ti[msec]の算出式は次のようなものである。   The fuel injection pulse width Ti is calculated in a fuel injection pulse width calculation routine (not shown). For example, the calculation formula of the fuel injection pulse width Ti [msec] given to the fuel injector 21 at the time of sequential injection is as follows.

Ti=Tp×Tfbya×(α+αm−1)×2+Ts …(30)
ただし、Tp :基本噴射パルス幅[msec]、
Tfbya:[無名数]、
α :空燃比フィードバック補正係数[無名数]、
αm :空燃比学習値[無名数]、
Ts :無効パルス幅[msec]、
(30)式の目標当量比Tfbyaは無名数であり、理論空燃比を14.7とすると、次の(31)式により表される値である。
Ti = Tp × Tfbya × (α + αm−1) × 2 + Ts (30)
Where Tp: basic injection pulse width [msec],
Tfbya: [anonymous number],
α: Air-fuel ratio feedback correction coefficient [anonymous number]
αm: Air-fuel ratio learning value [anonymous number]
Ts: invalid pulse width [msec],
The target equivalent ratio Tfbya in the equation (30) is an unknown number, and is a value represented by the following equation (31) when the theoretical air-fuel ratio is 14.7.

Tfbya=14.7/目標空燃比 …(31)
例えば(31)式より目標空燃比が理論空燃比(14.7)のときTfbya=1.0となり、目標空燃比が例えば22.0といったリーン側の値であるとき、Tfbyaは1.0未満の正の値となる。
Tfbya = 14.7 / target air-fuel ratio (31)
For example, from equation (31), when the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio (14.7), Tfbya = 1.0, and when the target air-fuel ratio is a lean side value such as 22.0, Tfbya is less than 1.0. Is a positive value.

クランク角センサはクランクシャフト7のポジションを検出するポジションセンサ33と、吸気用カムシャフト25ポジションを検出するフェーズセンサ(=カム角センサ)34とからなり、これら2つのセンサ33、34からの信号に基づいてエンジン回転速度Ne[rpm]が算出されている。   The crank angle sensor includes a position sensor 33 that detects the position of the crankshaft 7 and a phase sensor (= cam angle sensor) 34 that detects the position of the intake camshaft 25. The signals from these two sensors 33 and 34 are used as signals. Based on this, the engine rotation speed Ne [rpm] is calculated.

内部不活性ガス率MRESFRは燃焼室5内に残留する不活性ガス量を燃焼室5内の総ガス量で除した値で、その算出については総ガス質量MGASと共に図16により後述する。   The internal inert gas ratio MRESFR is a value obtained by dividing the amount of inert gas remaining in the combustion chamber 5 by the total gas amount in the combustion chamber 5, and the calculation will be described later together with the total gas mass MGAS with reference to FIG.

ステップ2では、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける容積(圧縮開始時期の容積)Vivc[m3]を算出する。燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivcは、ピストン6のストローク位置によって決まる。ピストン6のストローク位置はエンジンのクランク角位置によって決まる。 In step 2, the volume (compression start volume) Vivc [m 3 ] of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC is calculated. The volume Vivc of the combustion chamber 5 when the intake valve is closed is determined by the stroke position of the piston 6. The stroke position of the piston 6 is determined by the crank angle position of the engine.

図15を参照して、エンジンのクランクシャフト71の回転中心72がシリンダの中心軸73からオフセットしている場合を考える。コネクティングロッド74、コネクティングロッド74とクランクシャフト71との結節点75、コネクティングロッド74とピストンをつなぐピストンピン76が図に示す関係にあるとする。このときの、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivcは次の(41)式〜(45)式で表すことができる。   Referring to FIG. 15, consider the case where the rotation center 72 of the crankshaft 71 of the engine is offset from the center axis 73 of the cylinder. Assume that the connecting rod 74, the joint point 75 between the connecting rod 74 and the crankshaft 71, and the piston pin 76 that connects the connecting rod 74 and the piston are in the relationship shown in the figure. At this time, the volume Vivc of the combustion chamber 5 at the closing timing of the intake valve can be expressed by the following equations (41) to (45).

Vivc=f1(θivc)=Vc+(π/4)D2・Hivc
…(41)
Vc=(π/4)D2・Hx/(ε−1) …(42)
Hivc={(CND+ST2/2)−(CRoff−PISoff)21/2
−{(ST/2)・cos(θivc+θoff)}
+(CND2−X21/2 …(43)
X =(ST/2)・sin(θivc+θoff)−CRoff+PISoff
…(44)
θoff=arcsin{(CRoff−PISoff)/(CND・(ST/2))}
…(45)
ただし、Vc :隙間容積[m3]、
ε :圧縮比、
D :シリンダボア径[m]、
ST :ピストンの全ストローク[m]、
Hivc :吸気弁閉時期におけるピストンピン76の
TDCからの距離[m]、
Hx :ピストンピン76のTDCからの距離の最大値と最小値の 差[m]、
CND :コネクティングロッド74の長さ[m]、
CRoff :結節点75のシリンダ中心軸73からのオフセット距離
[m]、
PISoff:クランクシャフト回転中心72のシリンダ中心軸73から のオフセット距離[m]、
θivc :吸気弁閉時期のクランク角[degATDC]、
θoff :ピストンピン76とクランクシャフト回転中心72とを結 ぶ線がTDCにおいて垂直線となす角度[deg]、
X :結節点75とピストンピン76との水平距離[m]、
吸気弁閉時期のクランク角θivcは前述のように、エンジンコントローラ31からVTC機構27への指令信号によって決まるので、既知である。(41)式〜(45)式にこのときのクランク角θivc(=IVC)を代入すれば、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivcを算出することができる。したがって、実用上は燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivcは吸気弁閉時期IVCをパラメータとするテーブルで設定したものを用いる。
Vivc = f1 (θivc) = Vc + (π / 4) D 2 · Hivc
... (41)
Vc = (π / 4) D 2 · Hx / (ε−1) (42)
Hivc = {(CND + ST 2 /2) - (CRoff-PISoff) 2} 1/2
− {(ST / 2) · cos (θivc + θoff)}
+ (CND 2 −X 2 ) 1/2 (43)
X = (ST / 2) · sin (θivc + θoff) −CRoff + PISoff
... (44)
θoff = arcsin {(CRoff−PISoff) / (CND · (ST / 2))}
... (45)
Where Vc: gap volume [m 3 ],
ε: compression ratio,
D: cylinder bore diameter [m],
ST: Full piston stroke [m],
Hivc: Piston pin 76 at the intake valve closing timing
Distance from TDC [m],
Hx: difference between the maximum value and the minimum value of the distance from the TDC of the piston pin 76 [m],
CND: length of connecting rod 74 [m],
CRoff: Offset distance of the nodal point 75 from the cylinder center axis 73
[M],
PISoff: offset distance [m] of the crankshaft rotation center 72 from the cylinder center axis 73,
θivc: Intake valve closing timing crank angle [degATDC],
θoff: an angle [deg] between a line connecting the piston pin 76 and the crankshaft rotation center 72 and a vertical line in TDC,
X: horizontal distance [m] between the nodal point 75 and the piston pin 76,
As described above, the intake valve closing timing crank angle θivc is known because it is determined by the command signal from the engine controller 31 to the VTC mechanism 27. If the crank angle θivc (= IVC) at this time is substituted into the equations (41) to (45), the volume Vivc of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing can be calculated. Therefore, in practice, the volume Vivc of the combustion chamber 5 at the closing timing of the intake valve is set by a table having the intake valve closing timing IVC as a parameter.

ステップ3では、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける温度(圧縮開始時期温度)Tivc[K]を算出する。燃焼室5に流入するガスの温度は、燃焼室5に流入する新気と燃焼室5に残留する不活性ガスとが混じったガスの温度であり、燃焼室5に流入する新気の温度は吸気コレクタ2内の新気温度TCOLに等しく、また燃焼室5内に残留する不活性ガスの温度は排気ポート部近傍の排気温度TEXHで近似できるので、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける温度Tivcは吸気弁閉時期IVCになったタイミングでの、吸気コレクタ2内の新気温度TCOL、排気温度TEXH、燃焼室5内に残留する不活性ガスの割合である内部不活性ガス率MRESRから次の(46)式により求めることができる。   In step 3, the temperature (compression start timing temperature) Tivc [K] of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC is calculated. The temperature of the gas flowing into the combustion chamber 5 is a temperature of a gas in which the fresh air flowing into the combustion chamber 5 and the inert gas remaining in the combustion chamber 5 are mixed. The temperature of the fresh air flowing into the combustion chamber 5 is Since the temperature of the inert gas equal to the fresh air temperature TCOL in the intake collector 2 and remaining in the combustion chamber 5 can be approximated by the exhaust temperature TEXH in the vicinity of the exhaust port, the temperature of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC. Tivc follows from the fresh air temperature TCOL in the intake collector 2, the exhaust gas temperature TEXH, and the internal inert gas ratio MRESR that is the ratio of the inert gas remaining in the combustion chamber 5 at the timing when the intake valve closing timing IVC is reached. (46).

Tivc=TEXH×MRESR+TCOL×(1−MRESR)
…(46)
ステップ4では燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける圧力(圧縮開始時期圧力)Pivc[kPa]を算出する。すなわち、吸気弁閉時期IVCになったタイミングでのコレクタ内圧力PCOLを吸気弁閉時期IVCにおける圧力Pivcとして取り込む。
Tivc = TEXH × MRESR + TCOL × (1−MRESR)
... (46)
In step 4, the pressure (compression start timing pressure) Pivc [kPa] at the intake valve closing timing IVC of the combustion chamber 5 is calculated. That is, the collector internal pressure PCOL at the timing when the intake valve closing timing IVC is reached is taken in as the pressure Pivc at the intake valve closing timing IVC.

ステップ5では、燃料噴射パルス幅Ti(または燃料噴射量)から図13を内容とするテーブルを検索することにより、トータルの燃焼による圧力上昇分Δptotal[Pa]を算出する。   In step 5, a pressure increase Δptotal [Pa] due to total combustion is calculated by searching a table having the contents shown in FIG. 13 from the fuel injection pulse width Ti (or fuel injection amount).

ステップ6では、バルブリフト量Liftから図4上段を内容とするテーブルを検索することにより、タンブル強度のバルブリフト量補正係数kVEL[1/deg]を算出する。すなわち、VEL機構28の非作動時には第1バルブリフト量補正係数kVEL1を、これに対してVEL機構28の作動時には第2バルブリフト量補正係数kVEL2を、バルブリフト量補正係数kVELとして算出する。   In step 6, the valve lift amount correction coefficient kVEL [1 / deg] of the tumble strength is calculated by searching a table having the upper part of FIG. 4 from the valve lift amount Lift. That is, when the VEL mechanism 28 is not operated, the first valve lift amount correction coefficient kVEL1 is calculated, and when the VEL mechanism 28 is operated, the second valve lift amount correction coefficient kVEL2 is calculated as the valve lift amount correction coefficient kVEL.

ステップ7では、同じくバルブリフト量Liftから図10上段を内容とするテーブルを検索することにより、流速係数k1VEL[無名数]を算出する。すなわち、VEL機構28の非作動時には第1流速係数k1VEL1を、これに対してVEL機構28の作動時には第2流速係数k1VEL2を、流速係数k1VELとして算出する。   In step 7, the flow rate coefficient k1VEL [nameless number] is calculated by searching a table having the upper part of FIG. 10 from the valve lift amount Lift. That is, the first flow velocity coefficient k1VEL1 is calculated as the flow velocity coefficient k1VEL when the VEL mechanism 28 is not operated, and the second flow velocity coefficient k1VEL2 is calculated when the VEL mechanism 28 is operated.

ステップ8では、このうちの流速係数k1VEL、吸気弁閉時期IVC、総ガス質量MGAS、エンジン回転速度Neを用いて、次の(47)式により燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%[degATDC]を算出する。   In step 8, the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 10% according to the following equation (47) using the flow velocity coefficient k1VEL, the intake valve closing timing IVC, the total gas mass MGAS, and the engine rotational speed Ne. Θmb10% [degATDC] is calculated.

θmb10%=k1VEL・(IVC−θt0)・MGAS^c1・Ne^c2
+c3 …(47)
ただし、k1VEL:流速係数[無名数]、
IVC :吸気弁閉時期[degATDC]、
θt0 :タンブル形成開始角[degATDC]、
MGAS :総ガス質量[g]、
Ne :エンジン回転速度[rpm]、
c1〜c3:適合係数、
(47)式は、上記(14)式において、燃焼室内ガス質量mとして総ガス質量MGASを用いたもので、基本的に上記(14)式と変わらない。
θmb10% = k1VEL · (IVC−θt0) · MGAS ^ c1 · Ne ^ c2
+ C3 (47)
However, k1VEL: flow velocity coefficient [anonymous number],
IVC: Intake valve closing timing [degATDC],
θt0: tumble formation start angle [degATDC],
MGAS: total gas mass [g],
Ne: Engine rotation speed [rpm],
c1 to c3: conformity factors,
The equation (47) uses the total gas mass MGAS as the combustion chamber gas mass m in the equation (14), and is basically the same as the equation (14).

ここで、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは(47)式右辺第1項、つまり次の(47−1)式により与えていることになる。   Here, the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized is given by the first term on the right side of the equation (47), that is, the following equation (47-1).

θpmax=k1VEL・(IVC−θt0)・MGAS^c1・Ne^c2
…(47−1)
ステップ9では燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%から単純にクランク角で4degを差し引いた値を燃焼質量割合が6%となるときのクランク角位置であるθmb6%[degATDC]として求める。これはθmb2%よりθmb10%までのクランク角区間で燃焼質量割合が直線的に変化するとみなしてθmb6%を求めるようにしたものある。
θpmax = k1VEL · (IVC−θt0) · MGAS ^ c1 · Ne ^ c2
(47-1)
In step 9, a value obtained by simply subtracting 4 deg in crank angle from θmb 10% which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 10% is θmb 6% which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 6% [ degATDC]. This is based on the assumption that the combustion mass ratio changes linearly in the crank angle section from θmb 2% to θmb 10%, and θmb 6% is obtained.

ステップ10では、このθmb6%から図12を内容とするテーブルを検索することにより、燃焼室5のθmb6%時における容積Vmb6%を算出する。   In step 10, the volume Vmb6% at the time of θmb6% of the combustion chamber 5 is calculated by searching a table having the contents shown in FIG.

ステップ11、12はステップ9、10と同様である。 ステップ11では燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%から単純にクランク角で8degを差し引いた値を燃焼質量割合が2%となるときのクランク角位置であるθmb2%[degATDC]として求める。ステップ12ではこのθmb2%から図12を内容とするテーブルを検索することにより、燃焼室5のθmb2%時における容積Vmb2%を算出する。   Steps 11 and 12 are the same as steps 9 and 10. In Step 11, a value obtained by simply subtracting 8 deg of the crank angle from θmb10% which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 10% is θmb2% which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 2% [ degATDC]. In step 12, the volume Vmb2% at the time of θmb2% of the combustion chamber 5 is calculated by searching a table having the contents of FIG.12 from this θmb2%.

図16は燃焼室5内の内部不活性ガス率MRESR[%]を算出するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。このフローは上記図14のフローに先立って実行する。   FIG. 16 is for calculating the internal inert gas ratio MRESR [%] in the combustion chamber 5 and is executed at regular intervals (for example, every 10 msec). This flow is executed prior to the flow of FIG.

ステップ21ではエアフローメータ32の出力と目標当量比Tfbyaを読み込む。ステップ22ではエアフロメータ32の出力に基づいて、燃焼室5に流入する新気量(シリンダ新気量)MACYL[g]を算出する。このシリンダ新気量MACYLの算出方法については公知の方法を用いればよい(特開2001−50091号公報参照)。   In step 21, the output of the air flow meter 32 and the target equivalent ratio Tfbya are read. In step 22, based on the output of the air flow meter 32, a fresh air amount (cylinder fresh air amount) MACYL [g] flowing into the combustion chamber 5 is calculated. As a method for calculating the cylinder fresh air amount MACYL, a known method may be used (see JP 2001-50091 A).

ステップ23では、燃焼室5内の内部不活性ガス量MRES[g]を算出する。この内部不活性ガス量MRESの算出についても公知の方法を用いればよい(特開2005−171856号公報参照)。   In step 23, an internal inert gas amount MRES [g] in the combustion chamber 5 is calculated. A known method may be used for calculating the internal inert gas amount MRES (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-171856).

ステップ24では、この内部不活性ガス量MRES、シリンダ新気量MACYL、目標当量比Tfbyaから次の(48)式により燃焼室5の総ガス質量MGAS[g]を算出する。   In step 24, the total gas mass MGAS [g] in the combustion chamber 5 is calculated from the internal inert gas amount MRES, the cylinder fresh air amount MACYL, and the target equivalent ratio Tfbya by the following equation (48).

MGAS=MACYL×(1+Tfbya/14.7)+MRES
…(48)
(48)式右辺の括弧内の「1」は新気分、「Tfbya/14.7」は燃料分である。
MGAS = MACYL × (1 + Tfbya / 14.7) + MRES
... (48)
“1” in parentheses on the right side of the equation (48) is a fresh feeling, and “Tfbya / 14.7” is a fuel.

ステップ25では、この総ガス質量MGAS、内部不活性ガス量MRESを用いて、次の(49)式により内部不活性ガス率MRESR(燃焼室5内の総ガス質量に対する内部不活性ガス量の割合)[%]を算出する。   In step 25, the total gas mass MGAS and the internal inert gas amount MRES are used to calculate the internal inert gas ratio MRESR (the ratio of the internal inert gas amount to the total gas mass in the combustion chamber 5) according to the following equation (49). ) Calculate [%].

MRESR=MRES/MGAS …(49)
図17は燃焼時間BT[sec]を算出するためのもの、図18は着火遅れ時間τ[sec]を算出するためのもので、それぞれ一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。図17、図18は図14に続けて実行する。図17、図18はどちらを先に実行してもかまわない。
MRESR = MRES / MGAS (49)
FIG. 17 is for calculating the combustion time BT [sec], and FIG. 18 is for calculating the ignition delay time τ [sec], which are executed at regular intervals (for example, every 10 msec). 17 and 18 are executed following FIG. Either of FIG. 17 and FIG. 18 may be executed first.

ここでは図17から先に説明すると、ステップ31では、吸気弁閉時期IVC[degATDC]、図14のステップ2で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivc[m3]、図14のステップ3で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における温度Tivc[K]、図14のステップ4で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivc[Pa]、図14のステップ5で算出されているトータルの燃焼による圧力上昇分Δpctotal[kPa]、図14のステップ6で算出されているタンブル強度のバルブリフト量補正係数kVEL[1/deg]、図14のステップ10で算出されている燃焼室5のθmb6%時における容積Vmb6%[degATDC]、図16のステップ24で算出されている総ガス質量MGAS[g]、図16のステップ25で算出されている内部不活性ガス率MRESR[%]、燃料噴射パルス幅Ti[msec]、目標当量比Tfbya[無名数]、エンジン回転速度Ne[rpm]を読み込む。 Here, as explained earlier from FIG. 17, in step 31, the intake valve closing timing IVC [degATDC], the volume Vivc [m 3 ] in the intake valve closing timing calculated in step 2 of FIG. 14, the temperature Tivc [K] at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 calculated in step 3 of FIG. 14, the pressure Pivc [Pa] at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 calculated in step 4 of FIG. 14, the pressure increase Δpctotal [kPa] due to the total combustion calculated in step 5 of FIG. 14, the valve lift amount correction coefficient kVEL [1 / deg] of the tumble intensity calculated in step 6 of FIG. 14, and the step of FIG. The volume Vmb 6% [degATDC] at θmb 6% of the combustion chamber 5 calculated in 10 is calculated in step 24 in FIG. Total gas mass MGAS [g], internal inert gas ratio MRESR [%] calculated in step 25 of FIG. 16, fuel injection pulse width Ti [msec], target equivalent ratio Tfbya [anonymous number], engine speed Ne Read [rpm].

ステップ32では、燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivc、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivc、燃焼室5のθmb6%時における容積Vmb6%から、次の(50)式により、容積変化による圧力変化分Δpv[kP]を算出する。   In step 32, from the pressure Pivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, the volume Vivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, and the volume Vmb 6% at θmb of 6% of the combustion chamber 5, the volume is calculated by the following equation (50). A pressure change Δpv [kP] due to the change is calculated.

Δpv=Pivc・{(Vivc/Vmb6%)^κ−1} …(50)
ただし、κ:比熱比(固定値で1.3〜1.4)、
(50)式は上記(28)式と同じものである。ここでの容積変化による圧力上昇分Δpvはθmb2%よりθmb10%までのクランク角区間(燃焼期間)における圧力上昇分であるので、θmb2%とθmb10%の平均値であるθmb6%を用いている。
Δpv = Pivc · {(Vivc / Vmb6%) ^ κ−1} (50)
Where κ: specific heat ratio (fixed value 1.3-1.4),
Equation (50) is the same as equation (28) above. Since the pressure increase Δpv due to the volume change here is the pressure increase in the crank angle section (combustion period) from θmb2% to θmb10%, θmb6% which is an average value of θmb2% and θmb10% is used.

ステップ33では、燃焼によるトータルの圧力上昇分Δpctotalから、次の(51)式により、燃焼による圧力上昇分Δpc[kP]を算出する。   In step 33, the pressure increase Δpc [kP] due to combustion is calculated from the total pressure increase Δpctotal due to combustion by the following equation (51).

Δpc=0.06×Δptotal …(51)
(51)式は上記(29)式において、燃焼質量割合xとして6%を用いたものである。
Δpc = 0.06 × Δptotal (51)
The formula (51) uses 6% as the combustion mass ratio x in the above formula (29).

ステップ34では、これら燃焼による圧力上昇分Δpc、容積変化による圧力上昇分Δpvを燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivcに加算して、つまり次の(52)式により燃焼室5のθmb6%時における未燃ガス圧力Pmb6%[kP]を算出する。   In step 34, the pressure increase Δpc due to combustion and the pressure increase Δpv due to volume change are added to the pressure Pivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, that is, θmb 6% of the combustion chamber 5 by the following equation (52). The unburned gas pressure Pmb 6% [kP] at the time is calculated.

Pmb6%=Pivc+Δpv+Δpc …(52)
ステップ35では、この燃焼室5のθmb6%時における未燃ガス圧力Pmb6%、燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivc、燃焼室5の吸気弁閉時期における温度Tivcを用いて、次の(53)式により燃焼室5のθmb6%時における未燃ガス温度Tmb6%[K]を算出する。
Pmb6% = Pivc + Δpv + Δpc (52)
In step 35, using the unburned gas pressure Pmb 6% when θmb of the combustion chamber 5 is 6%, the pressure Pivc when the combustion chamber 5 is closed, and the temperature Tivc when the combustion chamber 5 is closed, the following ( 53) The unburned gas temperature Tmb 6% [K] at θmb 6% in the combustion chamber 5 is calculated by the equation (53).

Tmb6%=Tivc・(Pmb6%/Pivc)^{(κ−1)/κ} …(53)
ただし、κ:比熱比(固定値で1.3〜1.4)、
(53)式は上記(25)式において燃焼質量割合xが6%のときの値である。
Tmb6% = Tivc · (Pmb6% / Pivc) ^ {(κ−1) / κ} (53)
Where κ: specific heat ratio (fixed value 1.3-1.4),
Equation (53) is a value when the combustion mass ratio x is 6% in the above equation (25).

ステップ36では、目標当量比Tfbyaから次の(54)式〜(56)式により標準状態での層流燃焼速度SL0[m/sec]、係数a、b[無名数]を求め、ステップ37で、これら標準状態での層流燃焼速度SL0、係数a、bと、燃焼室5のθmb6%時における未燃ガス温度Tmb6%、燃焼室5のθmb6%時における未燃ガス圧力Pmb6%、内部不活性ガス率MRESRを用いて、次の(57)式によりθmb6%時の層流燃焼速度SL[m/s]を算出する。   In step 36, the laminar combustion velocity SL0 [m / sec] in the standard state and coefficients a and b [anonymous number] are obtained from the target equivalent ratio Tfbya by the following equations (54) to (56). , Laminar combustion velocity SL0 in these standard states, coefficients a and b, unburned gas temperature Tmb 6% when combustion chamber 5 is θmb 6%, unburned gas pressure Pmb 6% when combustion chamber 5 is θmb 6%, internal Using the active gas ratio MRESR, the laminar combustion speed SL [m / s] at θmb of 6% is calculated by the following equation (57).

SL0=(0.2632−0.8472/(Tfbya−1.13)^2)
…(54)
a=2.18−0.80・(Tfbya−1) …(55)
b=−0.16+0.22・(Tfbya−1) …(56)
SL=SL0・(Tmb6%/298)^a・(Pmb6%/101.325)^b
・(1−2.1×MRESR) …(57)
(54)式〜(56)式は、上記(20)式〜(22)式において、当量比φとして目標当量比Tfbyaを用いたもので、基本的に(20)式〜(22)式と変わらない。同様に、(57)式は、上記(17)式において、未燃ガス温度T、燃焼室内圧力pとしてTmb6%、Pmb6%を用いたもので、基本的に(17)式と変わらない。
SL0 = (0.2632-0.8472 / (Tfbya-1.13) ^ 2)
... (54)
a = 2.18-0.80 · (Tfbya-1) (55)
b = −0.16 + 0.22 · (Tfbya−1) (56)
SL = SL0 · (Tmb6% / 298) ^ a · (Pmb6% / 101.325) ^ b
(1-2.1 × MRESR) (57)
The formulas (54) to (56) are obtained by using the target equivalent ratio Tfbya as the equivalent ratio φ in the above formulas (20) to (22). Basically, the formulas (20) to (22) does not change. Similarly, equation (57) uses Tmb 6% and Pmb 6% as unburned gas temperature T and combustion chamber pressure p in equation (17), and is basically the same as equation (17).

ステップ38では、このθmb6%時の層流燃焼速度SL、タンブル強度のバルブリフト量補正係数kVEL、吸気弁閉時期IVC、総ガス質量MGAS、エンジン回転速度Neを用いて、次の(58)式により燃焼質量割合が6%となるときのクランク角位置であるθmb6%時の燃焼速度Sb[m/s]を算出する。   In step 38, using the laminar combustion speed SL at the time of θmb 6%, the valve lift amount correction coefficient kVEL for the tumble strength, the intake valve closing timing IVC, the total gas mass MGAS, and the engine speed Ne, To calculate the combustion speed Sb [m / s] when θmb is 6%, which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 6%.

Sb=SL+[{kVEL・(IVC−θt0)・MGAS^c4・Ne^c5}
/SL]^c6 …(58)
ただし、θt0 :タンブル形成開始角[degATDC]、
c4、c5、c6:適合係数、
(58)式は、上記(16)式において、燃焼室内ガス質量mとして総ガス質量MGASを用いたもので、基本的に(16)式と変わらない。
Sb = SL + [{kVEL · (IVC−θt0) · MGAS ^ c4 · N ^ c5}
/ SL] ^ c6 (58)
Where θt0: tumble formation start angle [degATDC],
c4, c5, c6: fitness coefficients,
The equation (58) uses the total gas mass MGAS as the combustion chamber gas mass m in the equation (16), and is basically the same as the equation (16).

ここで、(58)式は詳細には次の4つの式を一つにしたものである。   Here, the equation (58) is obtained by combining the following four equations in detail.

It=kVEL・(IVC−θt0)・MGAS^c4・Ne^(c5−1)
…(58−1)
u=It・Ne …(58−2)
ST=[u/SL]^c6 …(58−3)
Sb=SL+ST …(58−4)
ただし、It:タンブル強度[無名数]、
u:燃焼室内ガスの乱れ強さ[m/sec]、
ST:乱流燃焼速度[m/sec]、
VTC機構27の作動で吸気弁閉時期IVCが遅角側に遅らされるほど、つまりタンブル開始角を起点としてIVCまでのクランク角区間(IVC−θt0)が大きくなるほど実際のタンブル強度が大きくなるが、(58−1)式よれば、吸気弁閉時期IVCが遅れるとき(IVCの値が大きくなるとき)タンブル強度Itも大きくなるのであり、算出値としてのItは実際のタンブル強度と良く一致することとなる。
It = kVEL · (IVC−θt0) · MGAS ^ c4 · Ne ^ (c5-1)
... (58-1)
u = It · Ne (58-2)
ST = [u / SL] ^ c6 (58-3)
Sb = SL + ST (58-4)
However, It: Tumble strength [anonymous number],
u: Turbulence intensity of combustion chamber gas [m / sec],
ST: Turbulent combustion speed [m / sec],
As the intake valve closing timing IVC is retarded by the operation of the VTC mechanism 27, that is, as the crank angle section (IVC-θt0) from the tumble start angle to the IVC increases, the actual tumble strength increases. However, according to the equation (58-1), when the intake valve closing timing IVC is delayed (when the IVC value increases), the tumble strength It also increases, and the calculated value It agrees well with the actual tumble strength. Will be.

また、VEL機構28の作動で吸気弁のバルブリフト量が大きくなるほど実際のタンブル強度が大きくなるが、図4上段によればバルブリフト量Liftが大きくなるときバルブリフト量補正係数kVELが大きくなり、(58−1)式よれば、バルブリフト量補正係数kVELが大きくなるときタンブル強度Itも大きくなるのであり、算出値としてのItは実際のタンブル強度と良く一致することとなる。   Further, the actual tumble strength increases as the valve lift amount of the intake valve increases due to the operation of the VEL mechanism 28. However, according to the upper part of FIG. 4, when the valve lift amount Lift increases, the valve lift amount correction coefficient kVEL increases. According to the equation (58-1), when the valve lift amount correction coefficient kVEL increases, the tumble strength It also increases, and the calculated value It agrees well with the actual tumble strength.

さらに、(58−1)式よれば、総ガス質量MGASが大きくなるほどタンブル強度Itが大きくなる。   Furthermore, according to the equation (58-1), the tumble strength It increases as the total gas mass MGAS increases.

(58−2)式は、タンブルが圧縮工程中に小渦に変換されることにより、燃焼室内ガスの乱れが強くなるので、タンブル強度Itが強いほど燃焼室内ガスの乱れが強くなると考え、タンブル強度It(燃焼室内のガス流動)に基づいて燃焼室内ガスの乱れ強さuを推定するものである。   Formula (58-2) is considered that the turbulence of the combustion chamber gas becomes stronger as the tumble is converted into small vortices during the compression process, so that the turbulence of the combustion chamber gas becomes stronger as the tumble strength It increases. The turbulence strength u of the combustion chamber gas is estimated based on the intensity It (gas flow in the combustion chamber).

ステップ39では、この燃焼質量割合が6%となるときのクランク角位置であるθmb6%時の燃焼速度Sb、燃焼室5のθmb6%時におけ容積Vmb6%を用いて、次の(59)式により燃焼時間BT[s]を算出する。   In step 39, the combustion speed Sb at the time of θmb6%, which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 6%, and the volume Vmb6% at θmb6% of the combustion chamber 5 are used by the following equation (59). Burning time BT [s] is calculated.

BT=0.0707・Vmb6%/(Ab・Sb) …(59)
ただし、Ab:火炎表面積[m2]、
(59)式は、上記(15)式において、燃焼室内容積VcylとしてVmb6%を用いたもので、基本的に(15)式と変わらない。
BT = 0.0707 · Vmb6% / (Ab · Sb) (59)
Where Ab: flame surface area [m 2 ],
Formula (59) uses Vmb 6% as the combustion chamber volume Vcyl in Formula (15) above, and is basically the same as Formula (15).

図18は着火遅れ時間τ[sec]を算出するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。   FIG. 18 is for calculating the ignition delay time τ [sec] and is executed at regular time intervals (for example, every 10 msec).

ステップ41〜47は図16のステップ31〜37と同様である。すなわち、ステップ41では、吸気弁閉時期IVC[degATDC]、図14のステップ2で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivc[m3]、図14のステップ3で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における温度Tivc[K]、図14のステップ4で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivc[Pa]、図14のステップ5で算出されているトータルの燃焼による圧力上昇分Δpctotal[Pa]、図14のステップ6で算出されているタンブル強度のバルブリフト量補正係数kVEL[1/deg]、図14のステップ12で算出されている燃焼室5のθmb2%時における容積Vmb2%[degATDC]、図16のステップ24で算出されている総ガス質量MGAS[g]、図16のステップ25で算出されている内部不活性ガス率MRESR[%]、燃料噴射パルス幅Ti[ms]、目標当量比Tfbya[無名数]、エンジン回転速度Ne[rpm]を読み込む。 Steps 41 to 47 are the same as steps 31 to 37 in FIG. That is, in step 41, the intake valve closing timing IVC [degATDC], the volume Vivc [m 3 ] at the intake valve closing timing calculated in step 2 of FIG. 14, and calculated in step 3 of FIG. The temperature Tivc [K] at the closing timing of the intake valve of the combustion chamber 5, the pressure Pivc [Pa] at the closing timing of the intake valve of the combustion chamber 5 calculated at step 4 in FIG. 14, and calculated at step 5 in FIG. 14. Pressure increase Δpctotal [Pa] due to the total combustion, the tumble strength valve lift amount correction coefficient kVEL [1 / deg] calculated in step 6 of FIG. 14, and the combustion chamber calculated in step 12 of FIG. Volume Vmb 2% [degATDC] at θmb 2% of 5; total gas mass MGAS [g] calculated in step 24 of FIG. The internal inert gas ratio MRESR [%], fuel injection pulse width Ti [ms], target equivalent ratio Tfbya [anonymous number], and engine speed Ne [rpm] calculated in step 25 of FIG. 16 are read.

ステップ42では、燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivc、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivc、燃焼室5のθmb2%時における容積Vmb2%から、次の(60)式により、容積変化による圧力変化分Δpv[kP]を算出する。   In step 42, from the pressure Pivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, the volume Vivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, and the volume Vmb2% at the time of θmb2% of the combustion chamber 5, the volume is calculated by the following equation (60). A pressure change Δpv [kP] due to the change is calculated.

Δpv=Pivc・{(Vivc/Vmb2%)^κ−1} …(60)
ただし、κ:比熱比(固定値で1.3〜1.4)、
(59)式は上記(28)式と同じものである。ここでの容積変化による圧力上昇分Δpvはθmb0%よりθmb2%までのクランク角区間(着火遅れ期間)における圧力上昇分であるが、θmb0%とθmb2%の平均値であるθmb1%は用いず、着火遅れ期間の終期の値であるθmb2%を用いている。
Δpv = Pivc · {(Vivc / Vmb2%) ^ κ−1} (60)
Where κ: specific heat ratio (fixed value 1.3-1.4),
Equation (59) is the same as equation (28) above. Here, the pressure increase Δpv due to the volume change is the pressure increase in the crank angle section (ignition delay period) from θmb0% to θmb2%, but θmb1% which is the average value of θmb0% and θmb2% is not used. The final value of the ignition delay period is θmb2%.

ステップ43では、燃焼によるトータルの圧力上昇分Δpctotalから、次の(61)式により、燃焼による圧力上昇分Δpc[kP]を算出する。   In step 43, the pressure increase Δpc [kP] due to combustion is calculated from the total pressure increase Δpctotal due to combustion by the following equation (61).

Δpc=0.02×Δptotal …(61)
(60)式は上記の(29)式において、燃焼質量割合xとして2%を用いたものである。
Δpc = 0.02 × Δptotal (61)
The equation (60) uses 2% as the combustion mass ratio x in the above equation (29).

ステップ44では、これら燃焼による圧力上昇分Δpc、容積変化による圧力上昇分Δpvを燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivcに加算して、つまり次の(62)式により燃焼室5のθmb2%時における未燃ガス圧力Pmb2%[kP]を算出する。   In step 44, the pressure increase Δpc due to combustion and the pressure increase Δpv due to volume change are added to the pressure Pivc at the closing timing of the intake valve of the combustion chamber 5, that is, θmb2% of the combustion chamber 5 by the following equation (62). The unburned gas pressure Pmb 2% [kP] at the time is calculated.

Pmb2%=Pivc+Δpv+Δpc …(62)
ステップ45では、この燃焼室5のθmb2%時における未燃ガス圧力Pmb2%、燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivc、燃焼室5の吸気弁閉時期における温度Tivcを用いて、次の(63)式により燃焼室5のθmb2%時における未燃ガス温度Tmb2%[K]を算出する。
Pmb2% = Pivc + Δpv + Δpc (62)
In step 45, using the unburned gas pressure Pmb2% at the time of θmb2% of the combustion chamber 5, the pressure Pivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, and the temperature Tivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, the following ( 63) The unburned gas temperature Tmb2% [K] at the time of θmb2% of the combustion chamber 5 is calculated by the equation 63).

Tmb2%=Tivc・(Pmb2%/Pivc)^{(κ−1)/κ} …(63)
ただし、κ:比熱比(固定値で1.3〜1.4)、
(63)式は上記(25)式において燃焼質量割合xが2%のときの値である。
Tmb2% = Tivc · (Pmb2% / Pivc) ^ {(κ−1) / κ} (63)
Where κ: specific heat ratio (fixed value 1.3-1.4),
Equation (63) is a value when the combustion mass ratio x is 2% in the above equation (25).

ステップ46では、目標当量比Tfbyaから次の(64)式〜(66)式により標準状態での層流燃焼速度SL0[m/sec]、係数a、bを求め、ステップ47で、これら標準状態での層流燃焼速度SL0、係数a、bと、燃焼室5のθmb2%時における未燃ガス温度Tmb2%、燃焼室5のθmb2%時における未燃ガス圧力Pmb2%、内部不活性ガス率MRESRを用いて、次の(67)式によりθmb2%時の層流燃焼速度SL[m/s]を算出する。   In step 46, the laminar combustion speed SL0 [m / sec] and coefficients a and b in the standard state are obtained from the target equivalent ratio Tfbya by the following equations (64) to (66). In step 47, these standard states are obtained. Laminar combustion speed SL0, coefficients a and b, unburned gas temperature Tmb2% when combustion chamber 5 is at θmb2%, unburned gas pressure Pmb2% when combustion chamber 5 is at θmb2%, internal inert gas ratio MRESR Is used to calculate the laminar combustion speed SL [m / s] at θmb 2% by the following equation (67).

SL0=(0.2632−0.8472/(Tfbya−1.13)^2)
…(64)
a=2.18−0.80・(Tfbya−1) …(65)
b=−0.16+0.22・(Tfbya−1) …(66)
SL=SL0・(Tmb2%/298)^a・(Pmb2%/101.325)^b
・(1−2.1×MRESR) …(67)
(64)式〜(66)式は、上記(20)式〜(22)式において、当量比φとして目標当量比Tfbyaを用いたもので、基本的に(20)式〜(22)式と変わらない。同様に、(67)式は、上記(19)式において、未燃ガス温度T、燃焼室内圧力pとしてTmb2%、Pmb2%を用いたもので、基本的に(19)式と変わらない。
SL0 = (0.2632-0.8472 / (Tfbya-1.13) ^ 2)
... (64)
a = 2.18-0.80 · (Tfbya-1) (65)
b = −0.16 + 0.22 · (Tfbya−1) (66)
SL = SL0 · (Tmb2% / 298) ^ a · (Pmb2% / 101.325) ^ b
(1-2.1 × MRESR) (67)
Expressions (64) to (66) are obtained by using the target equivalent ratio Tfbya as the equivalent ratio φ in the above expressions (20) to (22). Basically, the expressions (20) to (22) does not change. Similarly, the expression (67) uses Tmb 2% and Pmb 2% as the unburned gas temperature T and the combustion chamber pressure p in the above expression (19), and is basically the same as the expression (19).

ステップ48では、このθmb2%時の層流燃焼速度SL、燃焼室5のθmb2%時における容積Vmb2%、エンジン回転速度Ne、総ガス質量MGASを用いて、次の(68)式により着火遅れ時間τ[sec]を算出する。   In step 48, using this laminar combustion speed SL at θmb2%, the volume Vmb2% at θmb2% of the combustion chamber 5, the engine speed Ne, and the total gas mass MGAS, the ignition delay time is calculated by the following equation (68). τ [sec] is calculated.

τ={0.490・Vmb2%^(1/3)}
/{c7・SL+c8・Ne・MGAS^(1/2)}
…(68)
ただし、c7、c8:適合係数、
(68)式は、上記(18)式において、燃焼室内容積Vcyl、燃焼室内ガス質量mとして、それぞれ燃焼室5のθmb2%時における容積Vmb2%、総ガス質量MGASを用いたもので、基本的に(18)式と変わらない。
τ = {0.490 · Vmb2% ^ (1/3)}
/ {C7 · SL + c8 · Ne · MGAS ^ (1/2)}
... (68)
However, c7, c8: conformity coefficient,
Equation (68) uses the volume Vmb2% and the total gas mass MGAS at θmb2% of the combustion chamber 5 as the combustion chamber volume Vcyl and combustion chamber gas mass m in the above equation (18), respectively. The same as (18).

図19は基本点火時期MBTCAL[degBTDC]を算出するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。図17、図18のうち遅く実行されるフローに続けて実行する。   FIG. 19 is for calculating the basic ignition timing MBTCAL [degBTDC], and is executed at regular intervals (for example, every 10 msec). This is executed following the flow executed later in FIGS.

ステップ51では、図14のステップ8で算出されている燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%[degATDC]、図17のステップ39で算出されている燃焼時間BT[sec]、図18のステップ48で算出されている着火遅れ時間τ[sec]、エンジン回転速度Ne[rpm]を読み込む。   In step 51, θmb 10% [degATDC], which is the crank angle position when the combustion mass ratio calculated in step 8 of FIG. 14 becomes 10%, and the combustion time BT [sec] calculated in step 39 of FIG. ], The ignition delay time τ [sec] calculated in step 48 of FIG. 18 and the engine speed Ne [rpm] are read.

ステップ52では、着火遅れ時間τ、燃焼期間BT、燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%、エンジン回転速度Neを用いて、次の(69)式により基本点火時期MBTCAL[degATDC]を算出し、ステップ53で次の(70)式によりその絶対値を採り、マイナスの符号を付けたものを改めて基本点火時期MBTCAL[degBTDC]として算出する。   In step 52, using the ignition delay time τ, the combustion period BT, the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 10%, θmb 10%, and the engine rotational speed Ne, the basic ignition timing MBTCAL is calculated by the following equation (69). [DegATDC] is calculated, and in step 53, the absolute value is taken by the following equation (70), and the negative sign is again calculated as the basic ignition timing MBTCAL [degBTDC].

MBTCAL=(τ+BT)・Ne・6−θmb10% …(69)
MBTCAL=−|MBTCAL| …(70)
(69)式、(70)式は、上記(13)式と同じ式である。
MBTCAL = (τ + BT) · Ne · 6-θmb 10% (69)
MBTCAL = − | MBTCAL | (70)
Expressions (69) and (70) are the same as the above expression (13).

このようにして算出した基本点火時期MBTCALは、点火時期指令値として点火レジスタに移され、実際のクランク角がこの点火時期指令値と一致したタイミングでエンジンコントローラ31より一次電流を遮断する点火信号が点火コイル13に出力される。   The basic ignition timing MBTCAL calculated in this way is transferred to the ignition register as an ignition timing command value, and an ignition signal for cutting off the primary current from the engine controller 31 at a timing when the actual crank angle coincides with the ignition timing command value. It is output to the ignition coil 13.

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。   Here, the effect of this embodiment is demonstrated.

タンブル強度It(燃焼室内のガス流動)は、燃焼室内のさまざまな場所に分布する小渦の角運動量の総和で表されるので、例えばシリンダ(燃焼室5)の中心からi番目の小渦までの距離をri、i番目の小渦のガス質量をmi、i番目の小渦のガス流速をviとすると、上記(3)式によりタンブル強度It(燃焼室内のガス流動)が表されるのであるが、燃焼室内の全ての小渦についてこれらの値mi、ri、viをエンジンコントローラ31においてオンラインで算出することは現在のところ不可能である。 The tumble strength It (gas flow in the combustion chamber) is represented by the sum of the angular momentum of small vortices distributed at various locations in the combustion chamber, so, for example, from the center of the cylinder (combustion chamber 5) to the i-th small vortex. Table and the distance r i, i-th small swirl of gas mass m i, the i-th small vortex of gas flow rate and v i, the (3) tumble intensity it (the combustion chamber of a gas flow) by equation However, it is currently impossible to calculate these values m i , r i , v i for all the small vortices in the combustion chamber online in the engine controller 31.

そこで、本発明者は、タンブルが圧縮工程中に小渦に変換されることにより、燃焼室内ガスの乱れuが強くなるため、タンブル強度Itが強いほど燃焼室内ガスの乱れが強くなると考え、タンブル強度It(燃焼室内のガス流動)に基づいて燃焼室内ガスの乱れ強さuを推定するものとした。すなわち、本実施形態によれば、タンブル強度It(燃焼室内のガス流動)に基づいて燃焼室内ガスの乱れ強さuを算出し(上記(58−2)式を参照)、この燃焼室内ガスの乱れ強さuに基づいて乱流燃焼速度STを算出し(上記(58−3)式を参照)、この乱流燃焼速度STに基づいてMBTの得られる基本点火時期を算出する(上記(58−4)式及び図17のステップ38、図19のステップ51〜53参照)ので、タンブル強度It(燃焼室内のガス流動)の影響を受けて乱流燃焼速度STが変動しても、その変動する乱流燃焼速度STを精度よく算出できることから、基本点火時期MBTCAL(MBTの得られる基本点火時期)の予測精度を向上させることができる。   Therefore, the present inventor considers that the turbulence of the combustion chamber gas becomes stronger due to the tumble being converted into small vortices during the compression process, so that the turbulence of the combustion chamber gas becomes stronger as the tumble strength It increases. The turbulence intensity u of the combustion chamber gas is estimated based on the strength It (gas flow in the combustion chamber). That is, according to the present embodiment, the turbulence intensity u of the combustion chamber gas is calculated based on the tumble strength It (gas flow in the combustion chamber) (see the above equation (58-2)), and the combustion chamber gas A turbulent combustion speed ST is calculated based on the turbulence intensity u (see the above equation (58-3)), and a basic ignition timing for obtaining MBT is calculated based on the turbulent combustion speed ST (described above (58 -4) and step 38 in FIG. 17 and steps 51 to 53 in FIG. 19), even if the turbulent combustion speed ST fluctuates due to the influence of the tumble intensity It (gas flow in the combustion chamber), the fluctuation Since the turbulent combustion speed ST to be calculated can be calculated with high accuracy, the prediction accuracy of the basic ignition timing MBTCAL (basic ignition timing from which MBT is obtained) can be improved.

上記のように、燃焼室内の全ての小渦についてmi、ri、viをエンジンコントローラ31においてオンラインで算出することは現在のところ不可能であるので、タンブル強度Itを求めるには何らかの近似が必要である。そこで、本発明者は燃焼室内のガス流動を新たに吸気弁15のリフト特性とエンジン回転速度Neとに基づいて推定するものとした。ここで、吸気弁15のリフト特性とは、吸気弁15のバルブリフト量(あるいは吸気弁15のバルブ作動角)または吸気弁15の開閉時期のことである。 As described above, since it is currently impossible to calculate m i , r i , and v i for all small vortices in the combustion chamber online in the engine controller 31, some approximation is required to obtain the tumble strength It. is required. Therefore, the present inventor newly estimates the gas flow in the combustion chamber based on the lift characteristics of the intake valve 15 and the engine speed Ne. Here, the lift characteristic of the intake valve 15 is the valve lift amount of the intake valve 15 (or the valve operating angle of the intake valve 15) or the opening / closing timing of the intake valve 15.

すなわち、本実施形態によれば、タンブル強度It(燃焼室内のガス流動)を吸気弁15のバルブリフト量Lift及び吸気弁閉時期IVC(リフト特性)とエンジン回転速度Neとに基づいて推定するので(上記(58−1)式を参照)、簡易な構成でタンブル強度It(燃焼室内のガス流動)を精度よく算出できることになった。   That is, according to the present embodiment, the tumble strength It (gas flow in the combustion chamber) is estimated based on the valve lift amount Lift of the intake valve 15 and the intake valve closing timing IVC (lift characteristic) and the engine speed Ne. (Refer to the above equation (58-1)), the tumble strength It (gas flow in the combustion chamber) can be accurately calculated with a simple configuration.

VEL機構28を備えるときには、VEL機構28の作動状態で吸気弁15のリフト量が小さいときと、VEL機構28の非作動状態で吸気弁15のリフト量が大きいときでは燃焼室内のガス流動の向きが変わるため(図2(f)と図2(g)を参照)、燃焼室内ガスの乱れ強さuも変わってしまうのであるが、本実施形態によれば、乱流燃焼速度STを少なくとも吸気弁15のバルブリフト量Lift(リフト特性)に基づいて算出するので(図14のステップ6、上記(58−1)式〜(58−3)式を参照)、VEL機構28の作動、非作動に伴う吸気弁15のバルブリフト量Liftの大小に関係なく乱流燃焼速度STの推定精度を向上できる。   When the VEL mechanism 28 is provided, the direction of gas flow in the combustion chamber when the lift amount of the intake valve 15 is small when the VEL mechanism 28 is operating and when the lift amount of the intake valve 15 is large when the VEL mechanism 28 is not operated. (See FIG. 2 (f) and FIG. 2 (g)), the turbulence intensity u of the combustion chamber gas also changes. According to this embodiment, at least the turbulent combustion speed ST is set to the intake air. Since it is calculated based on the valve lift amount Lift (lift characteristic) of the valve 15 (see step 6 in FIG. 14, equations (58-1) to (58-3) above), the VEL mechanism 28 is activated or deactivated. The estimation accuracy of the turbulent combustion speed ST can be improved regardless of the magnitude of the valve lift amount Lift of the intake valve 15 associated therewith.

VTC機構27の働きにより、吸気弁閉時期IVCが遅いほど燃焼室内ガスの乱れを形成する期間が長くなり、燃焼室内ガスの乱れ強さuが強くなることに対応し、本実施形態によれば、乱流燃焼速度STを少なくとも吸気弁閉時期IVCに基づいて算出するので(上記(58−1)式〜(58−3)式を参照)、吸気弁閉時期IVCの進角、遅角に関係なく乱流燃焼速度STの推定精度を向上できる。

燃焼室5の総ガス質量MGAS(燃焼室内のガス量)が多いほどガスの持つ運動エネルギーが多くなり燃焼室内ガスの乱れ強さuも強くなり燃焼が早くなることに対応し、本実施形態によれば、乱流燃焼速度STを燃焼室5の総ガス質量MGAS(燃焼室内のガス量)に基づいても算出するので(上記(58−1)式〜(58−3)式を参照)、燃焼室5の総ガス質量MGAS(燃焼室内のガス量)の多少に関係なく乱流燃焼速度STの推定精度を向上できる。
According to the present embodiment, the operation of the VTC mechanism 27 corresponds to the fact that the longer the intake valve closing timing IVC is, the longer the period during which the combustion chamber gas turbulence is formed and the turbulence strength u of the combustion chamber gas increases. Since the turbulent combustion speed ST is calculated based on at least the intake valve closing timing IVC (see the above equations (58-1) to (58-3)), the intake valve closing timing IVC is advanced or retarded. Regardless of this, the estimation accuracy of the turbulent combustion speed ST can be improved.

This embodiment corresponds to the fact that as the total gas mass MGAS (gas amount in the combustion chamber) of the combustion chamber 5 increases, the kinetic energy of the gas increases and the turbulence strength u of the combustion chamber gas also increases and the combustion becomes faster. According to this, since the turbulent combustion speed ST is also calculated based on the total gas mass MGAS (gas amount in the combustion chamber) of the combustion chamber 5 (see the above equations (58-1) to (58-3)), The estimation accuracy of the turbulent combustion speed ST can be improved regardless of the total gas mass MGAS (gas amount in the combustion chamber) of the combustion chamber 5.

燃焼室内ガスの乱れが少ない状態では層流燃焼速度SLが乱流燃焼速度STに与える影響が大きいことに対応し、本実施形態によれば、層流燃焼速度STを算出する層流燃焼速度算出処理手順を含み(図17のステップ37参照)、乱流燃焼速度STをこの層流燃焼速度SLに基づいても算出するので(上記(58−3)式を参照)、燃焼室内ガスの乱れが少ない状態においても乱流燃焼速度STの推定精度を向上できる。   Corresponding to the large influence of the laminar combustion speed SL on the turbulent combustion speed ST when the turbulence in the combustion chamber gas is small, according to the present embodiment, the laminar combustion speed calculation for calculating the laminar combustion speed ST is performed. Including the processing procedure (see step 37 in FIG. 17), the turbulent combustion speed ST is also calculated based on the laminar combustion speed SL (see the above equation (58-3)), so the turbulence in the combustion chamber gas is disturbed. Even in a small state, the estimation accuracy of the turbulent combustion speed ST can be improved.

さて、上記〈2〉では基準クランク角の設定方法を説明したが、その考え方の基本となったアイデアを次に説明する。   In the above <2>, the method for setting the reference crank angle has been described. Next, an idea that is the basis of the concept will be described.

燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは、机上で検討した結果によれば、エンジン損失の影響を受けると考えられる。エンジン損失にはエンジンの冷却損失Qcoolとエンジンの時間損失Qtimeとが含まれる。このうち燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxはエンジンの冷却損失Qcoolの影響が殆どで、エンジンの時間損失Qtimeの影響をわずかに受ける。従って、エンジンの冷却損失Qcool、エンジンの時間損失Qtimeをパラメータとする補正係数f1(Qcool)、g1(Qtime)を導入すれば、次の(71)式により燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを算出することができる。   The crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized is considered to be affected by engine loss according to the result of examination on the desk. Engine loss includes engine cooling loss Qcool and engine time loss Qtime. Of these, the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum is mostly affected by the cooling loss Qcool of the engine, and is slightly affected by the time loss Qtime of the engine. Therefore, if the correction coefficients f1 (Qcool) and g1 (Qtime) using the engine cooling loss Qcool and the engine time loss Qtime as parameters are introduced, the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized by the following equation (71) is obtained. Can be calculated.

θpmax=TH0・f1(Qcool)・g1(Qtime)
…(71)
(71)式のTH0は燃焼圧が最大となるクランク角の基準値で、例えば圧縮上死点[TDC]にとっておき、補正係数f1(Qcool)、g1(Qtime)により圧縮上死点より遅角側の値を算出させるようにする。
θpmax = TH0 · f1 (Qcool) · g1 (Qtime)
... (71)
TH0 in the equation (71) is a reference value of the crank angle at which the combustion pressure becomes maximum, for example, the compression top dead center [TDC], and is retarded from the compression top dead center by the correction coefficients f1 (Qcool) and g1 (Qtime). The value on the side is calculated.

ここで、エンジンの冷却損失Qcoolが大きいほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは遅角側にずれると考えられるので、補正係数f1(Qcool)は、エンジンの冷却損失Qcoolが大きくなるほど大きくなるように、また、エンジンの時間損失Qtimeが大きいほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが遅角側にずれると考えられるので、補正係数g1(Qtime)は、エンジンの時間損失Qtimeが大きくなるほど大きくなるようにそれぞれ設定する。   Here, since it is considered that the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is shifted to the retard side as the engine cooling loss Qcool increases, the correction coefficient f1 (Qcool) increases as the engine cooling loss Qcool increases. In addition, since it is considered that the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum shifts to the retard side as the engine time loss Qtime increases, the correction coefficient g1 (Qtime) increases as the engine time loss Qtime increases. Set as follows.

エンジンの冷却損失Qcoolを推定するための代表値はエンジン負荷であるので、簡単にはこのエンジン負荷(例えば燃焼室内ガス質量m)をそのままエンジンの冷却損失として用いることができる。また、エンジンの冷却損失Qcoolを推定するための代表値にはエンジン負荷以外にも燃焼期間があり、燃焼期間が長くなれば(エンジン回転速度Neが小さくなる)、エンジンの冷却損失Qcoolは大きくなるため、燃焼期間と逆数の関係にあるエンジン回転速度Neに応じた回転速度補正率f2(Ne)を導入し、この回転速度補正率f2(Ne)で冷却損失補係数f1(Qcool)を補正する。   Since the representative value for estimating the engine cooling loss Qcool is the engine load, this engine load (for example, the combustion chamber gas mass m) can be used as it is as the engine cooling loss. In addition to the engine load, there is a combustion period as a representative value for estimating the engine cooling loss Qcool. If the combustion period becomes longer (the engine speed Ne becomes smaller), the engine cooling loss Qcool becomes larger. Therefore, a rotational speed correction factor f2 (Ne) corresponding to the engine rotational speed Ne that is inversely related to the combustion period is introduced, and the cooling loss compensation coefficient f1 (Qcool) is corrected by this rotational speed correction factor f2 (Ne). .

一方、エンジンの時間損失Qtimeを推定するための代表値は燃焼速度の逆数であるので、簡単には燃焼速度の逆数をそのままエンジンの時間損失Qtimeとして用いることができる。また、エンジンの時間損失Qtimeを推定するための代表値には燃焼速度の逆数以外にも燃焼期間があり、燃焼期間が長くなれば(エンジン回転速度Neが小さくなる)、時間損失Qtimeは大きくなるため、燃焼期間と逆数の関係にあるエンジン回転速度Neに応じた回転速度補正率g2(Ne)を導入し、この回転速度補正率g2(Ne)で時間損失補正係数g1(Qtime)を補正する。   On the other hand, since the representative value for estimating the engine time loss Qtime is the reciprocal of the combustion speed, the reciprocal of the combustion speed can be simply used as the engine time loss Qtime. In addition to the reciprocal of the combustion speed, the representative value for estimating the engine time loss Qtime includes a combustion period. If the combustion period becomes longer (the engine speed Ne becomes smaller), the time loss Qtime becomes larger. Therefore, a rotational speed correction factor g2 (Ne) corresponding to the engine rotational speed Ne that is inversely related to the combustion period is introduced, and the time loss correction coefficient g1 (Qtime) is corrected by this rotational speed correction factor g2 (Ne). .

従って、このときには上記(71)式に代えて次の(72)式により燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを算出することとなる。   Accordingly, at this time, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is calculated by the following equation (72) instead of the above equation (71).

θpmax=TH0・f1(Qcool)・f2(Ne)
・g1(Qtime)・g2(Ne) …(72)
図20のフローチャートは以上の基本的なアイデアを盛り込んで燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%を算出するためのもので(第2実施形態)、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。図14〜図19で前述した具体例(第1実施形態)との関係では、図19において、図14のステップ8で算出している第1実施形態のθmb10%に代えて、図20で算出した第2実施形態のθmb10%を用いることとなる。
θpmax = TH0 · f1 (Qcool) · f2 (Ne)
・ G1 (Qtime) ・ g2 (Ne) (72)
The flow chart of FIG. 20 is for calculating θmb10%, which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 10% by incorporating the above basic idea (second embodiment), and at regular intervals (for example, Every 10 msec). In relation to the specific example (first embodiment) described above with reference to FIGS. 14 to 19, in FIG. 19, the calculation is performed in FIG. 20 instead of θmb 10% of the first embodiment calculated in step 8 of FIG. The θmb of 10% of the second embodiment is used.

フローの説明に入ると、ステップ61では、図14のステップ1と同様に、吸気弁閉時期IVC[degATDC]、バルブリフト量Lift[m]、回転速度Ne[rpm]、燃焼室内ガス質量m[g]を読み込む。   Referring to the flow, in step 61, as in step 1 of FIG. 14, the intake valve closing timing IVC [degATDC], the valve lift amount Lift [m], the rotational speed Ne [rpm], and the combustion chamber gas mass m [ g].

ここで、燃焼室内ガス質量mとしては、エアフローメータ32により検出される吸入空気量MA[g/sec]を用いる。   Here, as the gas mass m in the combustion chamber, the intake air amount MA [g / sec] detected by the air flow meter 32 is used.

ステップ62では、図14のステップ6と同様に、バルブリフト量Liftから図4上段を内容とするテーブルを検索することにより、タンブル強度のバルブリフト量補正係数kVEL[1/deg]を算出する。すなわち、VEL機構28の非作動時には第1バルブリフト量補正係数kVEL1を、これに対してVEL機構28の作動時には第2バルブリフト量補正係数kVEL2を、バルブリフト量補正係数kVELとして算出する。   In step 62, the valve lift amount correction coefficient kVEL [1 / deg] of the tumble strength is calculated by searching a table having the upper part of FIG. 4 from the valve lift amount Lift as in step 6 of FIG. That is, when the VEL mechanism 28 is not operated, the first valve lift amount correction coefficient kVEL1 is calculated, and when the VEL mechanism 28 is operated, the second valve lift amount correction coefficient kVEL2 is calculated as the valve lift amount correction coefficient kVEL.

ステップ63では、燃焼室内ガス質量mをそのままエンジンの冷却損失Qcool[J]とし、ステップ64において、このエンジンの冷却損失Qcoolから図21を内容とするテーブルを検索することにより、基本冷却損失補正係数f1(Qcool)[無名数]を算出する。   In step 63, the combustion chamber gas mass m is directly used as the engine cooling loss Qcool [J]. In step 64, the basic cooling loss correction coefficient is obtained by searching a table having the contents shown in FIG. 21 from the engine cooling loss Qcool. f1 (Qcool) [anonymous number] is calculated.

図21のように、基本冷却損失補正係数f1(Qcool)はエンジンの冷却損失Qcoolが大きくなるほど大きくなる値である。すなわち、基本冷却損失補正係数f1(Qcool)は、エンジンの冷却損失Qcolが大きくなるほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが圧縮上死点より遅角側に向かうように定めた値である。   As shown in FIG. 21, the basic cooling loss correction coefficient f1 (Qcool) is a value that increases as the cooling loss Qcool of the engine increases. That is, the basic cooling loss correction coefficient f1 (Qcool) is a value that is determined so that the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is directed to the retard side from the compression top dead center as the engine cooling loss Qcol increases.

ステップ65では、エンジン回転速度Neから図22を内容とするテーブルを検索することにより、冷却損失補正係数の回転速度補正率f2(Ne)[無名数]を算出し、ステップ66において、この回転速度補正率f2(Ne)を上記の基本冷却損失補正係数f1(Qcool)に乗算した値を、冷却損失補正係数f(Qcool)として、つまり次の(73)式により冷却損失補正係数f(Qcool)[無名数]を算出する。   In step 65, a table having the contents shown in FIG. 22 is retrieved from the engine speed Ne to calculate a rotation speed correction factor f2 (Ne) [anonymous number] of the cooling loss correction coefficient. The value obtained by multiplying the basic cooling loss correction coefficient f1 (Qcool) by the correction factor f2 (Ne) is used as the cooling loss correction coefficient f (Qcool), that is, the cooling loss correction coefficient f (Qcool) according to the following equation (73). [Anonymous] is calculated.

f(Qcool)=f1(Qcool)・f2(Ne) …(73)
図22のように、回転速度補正率f2(Ne)は回転速度Neが大きくなるほど小さくなる値である。すなわち、回転速度補正率f2(Ne)は、燃焼期間が長くなるほど(エンジン回転速度が小さくなるほど)燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxがより遅角側に向かうように定めた値である。
f (Qcool) = f1 (Qcool) · f2 (Ne) (73)
As shown in FIG. 22, the rotational speed correction factor f2 (Ne) is a value that decreases as the rotational speed Ne increases. That is, the rotational speed correction factor f2 (Ne) is a value that is determined such that the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum becomes more retarded as the combustion period becomes longer (the engine rotational speed becomes smaller).

ステップ67では、バルブリフト量補正係数kVEL、吸気弁閉時期IVC、燃焼室内ガス質量m、エンジン回転速度Neを用いて次の(74)式により燃焼速度[m/sec]を算出する。   In step 67, the combustion speed [m / sec] is calculated by the following equation (74) using the valve lift amount correction coefficient kVEL, the intake valve closing timing IVC, the combustion chamber gas mass m, and the engine speed Ne.

燃焼速度=kVEL・IVC・m^c4・Ne^c5 …(74)
ただし、c4、c5:適合定数、
(74)式を上記(16)式と比較すれば分かるように、(74)式は正確には乱れ強さuを求める式であるが、ここでは、乱れ強さuを簡易的にそのまま燃焼速度として設定するようにしたものである。
Combustion rate = kVEL, IVC, m ^ c4, Ne ^ c5 (74)
However, c4, c5: conformity constant,
As can be seen by comparing the equation (74) with the equation (16), the equation (74) is an equation for accurately obtaining the turbulence intensity u, but here the turbulence intensity u is simply burned as it is. The speed is set.

ステップ68では、この燃焼速度の逆数をそのままエンジンの時間損失Qtime[J]とし、ステップ69において、このエンジンの時間損失Qtimeから図23を内容とするテーブルを検索することにより、基本時間損失補正係数g1(Qtime)[無名数]を算出する。   In step 68, the reciprocal of this combustion speed is directly used as the engine time loss Qtime [J]. In step 69, the basic time loss correction coefficient is retrieved from the engine time loss Qtime by searching a table having the contents shown in FIG. g1 (Qtime) [nameless number] is calculated.

図23のように、基本時間損失補正係数g1(Qtime)はエンジンの時間損失Qtimeが大きくなるほど大きくなる値である。すなわち、基本時間損失補正係数g1(Qtime)は、エンジンの時間損失Qtimeが大きくなるほど燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが遅角側に向かうように定めた値である。   As shown in FIG. 23, the basic time loss correction coefficient g1 (Qtime) is a value that increases as the engine time loss Qtime increases. That is, the basic time loss correction coefficient g1 (Qtime) is a value that is determined so that the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is directed toward the retard side as the engine time loss Qtime increases.

ステップ70では、エンジン回転速度Neから図24を内容とするテーブルを検索することにより、時間損失補正係数の回転速度補正率g2(Ne)[無名数]を算出し、ステップ71において、この回転速度補正率g2(Ne)を上記の基本時間損失補正係数g1(Qtime)に乗算した値を、時間損失補正係数g(Qtime)として、つまり次の(75)式により時間損失補正係数g(Qtime)[無名数]を算出する。   In step 70, a table having the contents shown in FIG. 24 is searched from the engine speed Ne to calculate a rotational speed correction factor g2 (Ne) [anonymous number] of the time loss correction coefficient. In step 71, the rotational speed is corrected. A value obtained by multiplying the basic time loss correction coefficient g1 (Qtime) by the correction factor g2 (Ne) is used as the time loss correction coefficient g (Qtime), that is, the time loss correction coefficient g (Qtime) according to the following equation (75). [Anonymous] is calculated.

g(Qtime)=g1(Qtime)・g2(Ne) …(75)
図24のように、回転速度補正率g2(Ne)は回転速度Neが大きくなるほど小さくなる値である。すなわち、回転速度補正率f2(Ne)は、燃焼期間が長くなるほど(エンジン回転速度が小さくなるほど)燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxがより遅角側に向かうように定めた値である。
g (Qtime) = g1 (Qtime) · g2 (Ne) (75)
As shown in FIG. 24, the rotational speed correction factor g2 (Ne) is a value that decreases as the rotational speed Ne increases. That is, the rotational speed correction factor f2 (Ne) is a value that is determined such that the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum becomes more retarded as the combustion period becomes longer (the engine rotational speed becomes smaller).

ステップ72では、この時間損失補正係数g(Qtime)と、上記の冷却損失補正係数f(Qcool)とで、圧縮上死点である燃焼圧が最大となるクランク角の基準値TH0[TDC]を補正して、つまり次の(76)式により燃焼圧が最大となるクランク角θpmax[degATDC]を算出する。   In step 72, a crank angle reference value TH0 [TDC] at which the combustion pressure, which is the compression top dead center, is maximized by the time loss correction coefficient g (Qtime) and the cooling loss correction coefficient f (Qcool). That is, the crank angle θpmax [degATDC] at which the combustion pressure is maximized is calculated by the following equation (76).

θpmax=TH0・f(Qcool)・g(Qtime) …(76)
ここで、基準とする運転状態でのエンジンの冷却損失、エンジンの時間損失、エンジン回転速度、基本冷却損失補正係数、基本時間損失補係数をそれぞれQcool0、Qtime0、Ne0、f1(Qcool0)、g1(Qtime0)とすると、適合により基準とする運転状態での基本冷却損失補正係数f1(Qcool0)、基準とする運転状態での基本時間損失補係数g1(Qtime1)を定めることができる。この基準とする運転状態でのθpmaxをθpmax0とすれば、(76)式より
θpmax0=TH0・f(Qcool0)・g(Qtime0)
…(77)
であり、θpmax0は圧縮上死点後の所定のクランク角位置に定まる。
θpmax = TH0 · f (Qcool) · g (Qtime) (76)
Here, the cooling loss of the engine, the engine time loss, the engine speed, the basic cooling loss correction coefficient, and the basic time loss complementary coefficient in the reference operating state are respectively Qcool0, Qtime0, Ne0, f1 (Qcool0), g1 ( If Qtime0), the basic cooling loss correction coefficient f1 (Qcool0) in the reference operation state and the basic time loss complement coefficient g1 (Qtime1) in the reference operation state can be determined by adaptation. If θpmax in the reference operating state is θpmax0, from equation (76), θpmax0 = TH0 · f (Qcool0) · g (Qtime0)
... (77)
And θpmax0 is determined at a predetermined crank angle position after compression top dead center.

いま、エンジンの時間損失は一定であるとして、基準とする運転状態でのエンジンの冷却損失Tcool0よりエンジンの冷却損失Qcoolが大きくなると、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxはθpmax0より遅角側に移動し、この逆に基準とする運転状態でのエンジンの冷却損失Tcool0よりエンジンの冷却損失Qcoolが小さくなると燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxはθpmax0より進角側に移動する。上記の図21はこうしたエンジンの冷却損失Qcoolの、Qcool0からの相違をθpmaxに反映させるものである。   Now, assuming that the engine time loss is constant, when the engine cooling loss Qcool becomes larger than the engine cooling loss Tcool0 in the reference operating state, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is retarded from θpmax0. In contrast, when the engine cooling loss Qcool becomes smaller than the engine cooling loss Tcool0 in the reference operating state, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum moves from θpmax0 to the advance side. FIG. 21 described above reflects the difference of the cooling loss Qcool of the engine from Qcool0 in θpmax.

同様にして、エンジンの冷却損失Qcoolは一定であるとして、基準とする運転状態でのエンジンの時間損失Qtime0よりエンジンの時間損失Qtimeが大きくなると、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxはθpmax0より遅角側に移動し、この逆に基準とする運転状態でのエンジンの時間損失Qtime0よりエンジンの時間損失Qtimeが小さくなると、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxはθpmax0より進角側に移動する。上記の図23はこうしたエンジンの時間損失Qtimeの、Qtime0からの相違をθpmaxに反映させるものである。   Similarly, assuming that the engine cooling loss Qcool is constant and the engine time loss Qtime becomes larger than the engine time loss Qtime0 in the reference operating state, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is slower than θpmax0. When the engine time loss Qtime becomes smaller than the engine time loss Qtime0 in the reference operating state, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum moves from θpmax0 to the advance side. FIG. 23 described above reflects the difference in time loss Qtime of the engine from Qtime0 in θpmax.

一方、回転速度補正率f2(Ne)、g2(Ne)は燃焼期間の相違を燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxに反映させるためのものである。具体的には基準とする運転状態での回転速度Ne0のときに回転速度補正率f2(Ne)、g2(Ne)はいずれも1.0である。基準とする運転状態での回転速度Ne0より回転速度Neが大きくなると燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxはθpmax0より進角側に移動し、この逆に基準とする運転状態での回転速度Ne0より回転速度Neが小さくなると燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxはθpmax0より遅角側に移動する。そこで、図22、図24によりこうしたエンジン回転速度Neの、Ne0からの相違(エンジン回転速度と逆数の関係にある燃焼期間の、Ne0での燃焼期間からの相違)を冷却損失補正係数f(Qtime)、時間損失補正係数g(Qtime)にそれぞれ反映させる。   On the other hand, the rotational speed correction factors f2 (Ne) and g2 (Ne) are for reflecting the difference in the combustion period in the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum. Specifically, the rotational speed correction factors f2 (Ne) and g2 (Ne) are both 1.0 at the rotational speed Ne0 in the reference operating state. When the rotational speed Ne becomes higher than the rotational speed Ne0 in the reference operating state, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum moves to the advance side from θpmax0, and conversely, from the rotational speed Ne0 in the reference operating state. When the rotational speed Ne decreases, the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum moves to the retard side from θpmax0. 22 and 24, the difference between the engine rotational speed Ne and Ne0 (the difference from the combustion period at Ne0 in the combustion period having a reciprocal relationship with the engine rotational speed) is expressed as a cooling loss correction coefficient f (Qtime). ) And the time loss correction coefficient g (Qtime).

ステップ73では、このようにして算出した燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを用いて次の(78)式により燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%[degATDC]を算出する。   In step 73, θmb10% [degATDC], which is the crank angle position when the combustion mass ratio becomes 10%, is calculated according to the following equation (78) using the crank angle θpmax that maximizes the combustion pressure calculated in this way. calculate.

θmb10%=a・θpmax−b …(78)
ただし、a、b:適合値、
そして、第1実施形態の図19において第1実施形態の図14のステップ8で算出しているθmb10%代えて、(78)式で算出したθmb10%を用いて基本点火時期MBTCAL[degBTDC]を算出する。すなわち、図14のステップ8を除く残りの部分、図16、図17、図18、図19は第2実施形態でも流用する。
θmb10% = a · θpmax−b (78)
Where a and b are conforming values,
In FIG. 19 of the first embodiment, instead of θmb 10% calculated in step 8 of FIG. 14 of the first embodiment, the basic ignition timing MBTCAL [degBTDC] is calculated using θmb 10% calculated by the equation (78). calculate. That is, the remaining part excluding step 8 in FIG. 14, FIG. 16, FIG. 17, FIG. 18, and FIG.

ここで、第2実施形態の作用効果を説明する。   Here, the effect of 2nd Embodiment is demonstrated.

燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxは運転条件によって変動するが、その値はエンジンの損失によって決まることに鑑み、第2実施形態(請求項1、13に記載の発明)によれば、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを、エンジンの損失に基づいて算出し(図20のステップ72参照)、この燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxに基づいてMBTの得られる基本点火時期を算出するようにしたので(図20のステップ73、図19のステップ51〜53参照)、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが運転条件により変動しても、その変動するθpmaxを精度よく推定できることから、MBTの得られる基本点火時期の予測精度を向上させることができる。   In view of the fact that the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum varies depending on the operating conditions, but the value is determined by the loss of the engine, according to the second embodiment (the invention according to claims 1 and 13), the combustion pressure Is calculated based on the engine loss (see step 72 of FIG. 20), and the basic ignition timing at which MBT is obtained is calculated based on the crank angle θpmax at which this combustion pressure is maximized. 20 (see step 73 in FIG. 20 and steps 51 to 53 in FIG. 19), even if the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum varies depending on the operating conditions, the varying θpmax can be accurately estimated. Thus, the prediction accuracy of the obtained basic ignition timing can be improved.

特に、VEL機構28やVTC機構27(可変動弁装置)を備えるエンジンでは、VEL機構28及びVTC機構27を備えていないエンジンよりも燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが大きく変動するので、こうしたエンジンに特に有効である。ただし、VEL機構28及びVTC機構27(可変動弁装置)を備えていないエンジンに対しても適用があることはもちろんである。   In particular, in an engine equipped with the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 (variable valve actuating device), the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum fluctuates more greatly than in an engine not equipped with the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27. Especially effective for engines. However, it goes without saying that the present invention is also applicable to an engine that does not include the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 (variable valve operating device).

第2実施形態(請求項2、14に記載の発明)によれば、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxに基づいて、燃焼室に供給された燃料に対する燃料質量の比率を表す燃焼質量割合が10%(所定の基準割合)に達するクランク角位置であるθmb10%を算出し(図20のステップ73参照)、そのθmb10%(基準割合に達するクランク角位置)に基づいて基本点火時期MBTCAL(MBTの得られる基本点火時期)を算出している(図19のステップ51、52、53参照)。つまり、所定の基準割合に達するクランク角位置とは、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxと、燃焼質量割合がある値に達するクランク角位置とで一番相関のあるクランク角位置(具体的には燃焼質量割合が10%に達するときのクランク角位置であるθmb10%)であり、この一番相関のあるクランク角位置に基づいて基本点火時期MBTCAL(MBTの得られる基本点火時期)を算出することで、基本点火時期MBTCALの算出精度を向上できる。   According to the second embodiment (the invention described in claims 2 and 14), the combustion mass ratio representing the ratio of the fuel mass to the fuel supplied to the combustion chamber is based on the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum. The crank angle position θmb10% reaching 10% (predetermined reference ratio) is calculated (see step 73 in FIG. 20), and the basic ignition timing MBTCAL (MBT) is calculated based on the θmb10% (crank angle position reaching the reference ratio). Is obtained (see steps 51, 52 and 53 in FIG. 19). That is, the crank angle position that reaches the predetermined reference ratio is the crank angle position that is most correlated between the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized and the crank angle position at which the combustion mass ratio reaches a certain value (specifically, Is the crank angle position when the combustion mass ratio reaches 10% (10mb), and the basic ignition timing MBTCAL (basic ignition timing from which MBT is obtained) is calculated based on the most correlated crank angle position. Thus, the calculation accuracy of the basic ignition timing MBTCAL can be improved.

燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxが変動するのは、エンジンの冷却損失Qcoolによる影響がほとんどであることに鑑み、第2実施形態(請求項3、15に記載の発明)によれば、エンジンの冷却損失Qcoolに基づいて燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを算出するので(図20のステップ64、66、72参照)、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxの算出を容易に行うことができる。   In view of the fact that the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum fluctuates mostly due to the engine cooling loss Qcool, according to the second embodiment (the invention according to claims 3 and 15), the engine Since the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized is calculated based on the cooling loss Qcool (see steps 64, 66, and 72 in FIG. 20), the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized can be easily calculated. it can.

燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxの変動には、エンジンの冷却損失Qcoolの他に、エンジンの時間損失Qtimeによる影響もあることに鑑み、第2実施形態(請求項4、16に記載の発明)によれば、エンジンの冷却損失Qcoolに加えてエンジンの時間損失Qtimeに基づいても燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxを算出するので(図20のステップ69、71、72参照)、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxの推定精度をさらに向上できる。   In view of the fact that the fluctuation of the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum is affected by the engine time loss Qtime in addition to the engine cooling loss Qcool, the second embodiment (the inventions according to claims 4 and 16) ), The crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximized is calculated based on the engine time loss Qtime in addition to the engine cooling loss Qcool (see steps 69, 71 and 72 in FIG. 20). It is possible to further improve the estimation accuracy of the crank angle θpmax that maximizes.

次に、図25のフローチャートは第3実施形態の燃焼質量割合が10%に達するときのクランク角位置であるθmb10%を算出するためのもので、第2実施形態の図20と置き換わるものである。図20と同一部分には同一のステップ番号を付けている。   Next, the flowchart of FIG. 25 is for calculating θmb10%, which is the crank angle position when the combustion mass ratio of the third embodiment reaches 10%, and replaces FIG. 20 of the second embodiment. . The same steps as those in FIG. 20 are given the same step numbers.

第2実施形態では、燃焼室内ガス質量mをそのままエンジンの冷却損失Qcoolとし、燃焼速度の逆数をそのままエンジンの時間損失Qtimeとして簡素に構成したが(図20のステップ63、68参照)、第3実施形態では、エンジンの冷却損失Qcoolをウォッシーニの式により精密に、かつ燃焼速度についても精密に算出するようにしたものである。   In the second embodiment, the combustion chamber gas mass m is simply set as the engine cooling loss Qcool and the reciprocal of the combustion speed is set as the engine time loss Qtime as it is (see steps 63 and 68 in FIG. 20). In the embodiment, the engine cooling loss Qcool is accurately calculated by the Wassini equation and the combustion speed is also accurately calculated.

第2実施形態との違いを主に説明すると、ステップ82では、エンジンの冷却損失Qcool[J]を算出する。このエンジンの冷却損失Qcoolの算出については図26のフローにより説明する。   The difference from the second embodiment will be mainly described. In step 82, an engine cooling loss Qcool [J] is calculated. The calculation of the engine cooling loss Qcool will be described with reference to the flowchart of FIG.

図26(図25のステップ82のサブルーチン)において、ステップ91では、図14のステップ1と同様に、吸気弁閉時期IVC[degATDC]、図25のステップ62で算出されているバルブリフト量補正係数kVEL[1/deg]、温度センサ43により検出されるコレクタ内温度TCOL[K]、圧力センサ44により検出されるコレクタ内圧力PCOL[Pa]、温度センサ45により検出される排気温度TEXH[K]、内部不活性ガス率MRESR[%]、クランク角センサにより検出されるエンジン回転速度Ne[rpm]、エアフローメータ32により検出される吸入空気量MA[g/sec]を読み込む。   In FIG. 26 (subroutine of step 82 in FIG. 25), in step 91, as in step 1 in FIG. 14, the intake valve closing timing IVC [degATDC] and the valve lift amount correction coefficient calculated in step 62 in FIG. kVEL [1 / deg], collector temperature TCOL [K] detected by the temperature sensor 43, collector pressure PCOL [Pa] detected by the pressure sensor 44, exhaust temperature TEXH [K] detected by the temperature sensor 45 Then, the internal inert gas rate MRESR [%], the engine rotation speed Ne [rpm] detected by the crank angle sensor, and the intake air amount MA [g / sec] detected by the air flow meter 32 are read.

ステップ92、93、94では、図14のステップ2、3、4と同様に、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける容積Vivc[m3]、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける温度Tivc[K]、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける圧力Pivc[kPa]を算出する。 In steps 92, 93, and 94, the volume Vivc [m 3 ] at the intake valve closing timing IVC of the combustion chamber 5 and the temperature Tivc of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC are the same as steps 2, 3, and 4 in FIG. [K], the pressure Pivc [kPa] at the intake valve closing timing IVC of the combustion chamber 5 is calculated.

ステップ95〜101はウォッシーニの式に必要となる値(ガス流速VS、係数c1、燃焼室内圧力P0、モータリング時圧力PM、W、未燃ガス温度TUGAS0、HC)を算出する部分である。   Steps 95 to 101 are parts for calculating values (gas flow rate VS, coefficient c1, combustion chamber pressure P0, motoring pressure PM, W, unburned gas temperature TUGAS0, HC) necessary for the Wassini equation.

まず、ステップ95では、バルブリフト量補正係数kVEL、吸気弁閉時期IVC、回転速度Neを用いて、次の(81)式により燃焼室内ガス流速VS[m/sec]を算出する。   First, in step 95, the combustion chamber gas flow rate VS [m / sec] is calculated by the following equation (81) using the valve lift amount correction coefficient kVEL, the intake valve closing timing IVC, and the rotational speed Ne.

VS=kVEL・IVC・Ne …(81)
ここでは、バルブリフト量補正係数kVELを第1実施形態から流用しているが、ガス流速VSの単位は[m/sec]であるので、バルブリフト量補正係数kVELの単位は[m/deg]でなければならない。この点を明確にするには、バルブリフト量Liftから図4上段を内容とするテーブルと同様のテーブルを検索することにより、第2バルブリフト量補正係数k2VEL[m/deg]を算出し、(81)式のバルブリフト量補正係数kVELに代えて、この第2バルブリフト量補正係数k2VELを用いればよい。
VS = kVEL · IVC · Ne (81)
Here, the valve lift amount correction coefficient kVEL is used from the first embodiment. However, since the unit of the gas flow rate VS is [m / sec], the unit of the valve lift amount correction coefficient kVEL is [m / deg]. Must. In order to clarify this point, the second valve lift amount correction coefficient k2VEL [m / deg] is calculated by searching a table similar to the table including the upper part of FIG. 4 from the valve lift amount Lift, The second valve lift amount correction coefficient k2VEL may be used instead of the valve lift amount correction coefficient kVEL of the equation (81).

第1実施形態では、バルブリフト量補正係数kVELはタンブルのバルブリフト量補正係数であったが、第3実施形態では、燃焼室内ガス流動を必ずしもタンブルに限定しているわけでないので、燃焼室内ガス流動がスワールの場合にも適用がある。   In the first embodiment, the valve lift amount correction coefficient kVEL is a tumble valve lift amount correction coefficient. However, in the third embodiment, the combustion chamber gas flow is not necessarily limited to tumble. Applicable when flow is swirl.

また、(81)式によれば、バルブリフト量補正係数kVEL、吸気弁閉時期IVCが入っているので、第3実施形態においてもVEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンを対象としているかのようにみえるが、そうではなく、第3実施形態はVEL機構28及びVTC機構27を備えないエンジンをも対象としている。VEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンを対象とするときには、バルブリフト量補正係数kVELが切換えられる2値となり、かつ吸気弁閉時期VTCが可変値となるが、VEL機構28及びVTC機構27を備えないエンジンを対象とするときにはバルブリフト量補正係数kVEL、吸気弁閉時期IVCとも固定値になるだけである。   Further, according to the equation (81), since the valve lift amount correction coefficient kVEL and the intake valve closing timing IVC are included, it seems that the engine including the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 is also targeted in the third embodiment. However, the third embodiment is also intended for an engine that does not include the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27. When the engine including the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 is targeted, the valve lift amount correction coefficient kVEL is a binary value to be switched and the intake valve closing timing VTC is a variable value. However, the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 are When an engine that is not provided is targeted, both the valve lift amount correction coefficient kVEL and the intake valve closing timing IVC are only fixed values.

ステップ96では、この燃焼室内ガス流速VSとエンジン回転速度Neを用いて次の(82)式により係数c1を算出する。   In step 96, the coefficient c1 is calculated by the following equation (82) using the combustion chamber gas flow velocity VS and the engine rotational speed Ne.

c1=2.28+0.308・VS/2/ST/Ne …(82)
ただし、ST:ピストンの全ストローク[m]、
ステップ97、98では、燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivc、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivc、吸入空気量MAを用いて次の(83)式、(84)式により燃焼室内圧力P0、燃焼室5のモータリング時における圧力PMを算出する。
c1 = 2.28 + 0.308 · VS / 2 / ST / Ne (82)
Where ST: full piston stroke [m]
In steps 97 and 98, combustion is performed by the following equations (83) and (84) using the pressure Pivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, the volume Vivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, and the intake air amount MA. The indoor pressure P0 and the pressure PM during motoring of the combustion chamber 5 are calculated.

P0=Pivc・(V/Vivc)^κ+MA・MBAVE・DPC
…(83)
PM=Pivc・(Vivc/V)^κ …(84)
ただし、V :燃焼室内容積[m3]、
κ :比熱比(固定値で1.3〜1.4)、
MBAVE:基準燃焼質量割合[%]、
DPC :吸入空気1g当たりの燃焼による圧力上昇分
[kPa/g]、
(83)式右辺第1項は容積変化による圧力変化分(つまり燃焼室5のモータリング時における圧力)、第2項は燃焼質量割合が10%に達するクランク角位置(θmb10%)までの燃焼による圧力上昇分である。従って、(83)式の基準燃焼質量割合MBAVEとは10%である。
P0 = Pivc · (V / Vivc) ^ κ + MA · MBAVE · DPC
... (83)
PM = Pivc · (Vivc / V) ^ κ (84)
V: combustion chamber volume [m 3 ],
κ: specific heat ratio (1.3 to 1.4 at a fixed value),
MBAVE: Standard combustion mass ratio [%]
DPC: Pressure increase due to combustion per gram of intake air
[KPa / g],
The first term on the right side of equation (83) is the pressure change due to the volume change (that is, the pressure during motoring of the combustion chamber 5), and the second term is the combustion up to the crank angle position (θmb 10%) where the combustion mass ratio reaches 10%. The pressure rise due to. Therefore, the reference combustion mass ratio MBAVE in the equation (83) is 10%.

上記(83)式、(84)式の燃焼室内容積Vは適合値とする。   The combustion chamber volume V in the above equations (83) and (84) is set to an appropriate value.

ステップ99では、係数c1、回転速度Ne、燃焼室5の吸気弁閉時期における温度Tivc、燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivc、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積Vivc、燃焼室内圧力P0、燃焼室5のモータリング時における圧力PMを用いて次の(85)式によりWを算出する。   In step 99, the coefficient c1, the rotational speed Ne, the temperature Tivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, the pressure Pivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, the volume Vivc at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5, and the combustion chamber pressure W is calculated by the following equation (85) using P0 and the pressure PM when the combustion chamber 5 is motored.

W=c1・2・ST・Ne
+c2・Vc・Tivc/Pivc/Vivc・(P0−PM)
…(85)
ただし、ST :ピストンの全ストローク[m]、
Vc :隙間容積[m3]、
c1、c2:係数、
ステップ100では、燃焼室5の吸気弁閉時期における温度Tivc、燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力Pivc、燃焼室内圧力P0を用いて次の(86)式により未燃ガス温度TUGAS0[K]を算出する。
W = c1 ・ 2 ・ ST ・ Ne
+ C2 · Vc · Tivc / Pivc / Vivc · (P0-PM)
... (85)
Where ST: full piston stroke [m],
Vc: gap volume [m 3 ],
c1, c2: coefficients,
In step 100, the unburned gas temperature TUGAS0 [K] is calculated by the following equation (86) using the temperature Tivc of the combustion chamber 5 when the intake valve is closed, the pressure Pivc of the combustion chamber 5 when the intake valve is closed, and the pressure P0 of the combustion chamber. Is calculated.

TUGAS0=Tivc・(P0/Pivc)^((κ−1)/κ)
…(86)
ただし、κ:比熱比(固定値で1.3〜1.4)、
ステップ101では、上記のW、燃焼室内圧力P0、未燃ガス温度TUGAS0を用いて次の(87)式によりHCを算出する。
TUGAS0 = Tivc · (P0 / Pivc) ^ ((κ−1) / κ)
... (86)
Where κ: specific heat ratio (fixed value 1.3-1.4),
In step 101, HC is calculated by the following equation (87) using the W, the combustion chamber pressure P0, and the unburned gas temperature TUGAS0.

HC=3.26・D^−0.2・P0^0.8・TUGAS0^−0.55
・W^0.8
…(87)
ただし、D:シリンダボア径[m]、
ステップ102では、このHC、未燃ガス温度TUGAS0、回転速度Neを用いて冷却損失の式(ウォッシーニの式)である次の(88)式によりエンジンの冷却損失Qcool[J]を算出する。
HC = 3.26 ・ D ^ -0.2 ・ P0 ^ 0.8 ・ TUGAS0 ^ -0.55
・ W ^ 0.8
... (87)
Where D: cylinder bore diameter [m],
In step 102, the engine cooling loss Qcool [J] is calculated from the following equation (88), which is a cooling loss equation (Wossini equation), using the HC, the unburned gas temperature TUGAS0, and the rotational speed Ne.

Qcool=ACYL・HC・(TUGAS0−Tw)・dθ・6/Ne
…(88)
ただし、ACYL:燃焼室内壁面積[m2]、
Tw :燃焼室壁温[K]、
dθ :平均燃焼期間[deg]、
燃焼室内壁面積ACYL、燃焼室壁温Tw、平均燃焼期間dθは適合値である。
Qcool = ACYL · HC · (TUGAS0-Tw) · dθ · 6 / Ne
... (88)
Where ACYL: combustion chamber wall area [m 2 ],
Tw: combustion chamber wall temperature [K],
dθ: average combustion period [deg],
The combustion chamber wall area ACYL, the combustion chamber wall temperature Tw, and the average combustion period dθ are suitable values.

このようにしてエンジンの冷却損失Qcoolを算出したら、図25に戻り、ステップ64〜66の操作を第2実施形態の図20のステップ64〜66と同じに実行する。   When the engine cooling loss Qcool is calculated in this way, the process returns to FIG. 25, and the operations of Steps 64-66 are executed in the same manner as Steps 64-66 of FIG. 20 of the second embodiment.

図25のステップ83では、エンジンの時間損失Qtime[J]を算出する。このエンジンの時間損失Qtimeの算出については図27のフローにより説明する。   In step 83 of FIG. 25, engine time loss Qtime [J] is calculated. The calculation of the engine time loss Qtime will be described with reference to the flowchart of FIG.

図27(図25のステップ83のサブルーチン)において、ステップ111では、吸気弁閉時期IVC[degATDC]、内部不活性ガス率MRESR[%]、目標当量比Tfbya、クランク角センサにより検出されるエンジン回転速度Ne[rpm]、エアフローメータ32により検出される吸入空気量MA[g/sec]、図25のステップ62で算出しているバルブリフト量補正係数kVEL、図26のステップ97で算出している燃焼室内圧力P0[kPa]、図26のステップ100で算出している未燃ガス温度TUGAS0[K]を読み込む。   In FIG. 27 (subroutine of step 83 in FIG. 25), in step 111, the intake valve closing timing IVC [degATDC], the internal inert gas rate MRESR [%], the target equivalent ratio Tfbya, and the engine rotation detected by the crank angle sensor. The speed Ne [rpm], the intake air amount MA [g / sec] detected by the air flow meter 32, the valve lift amount correction coefficient kVEL calculated in step 62 in FIG. 25, and calculated in step 97 in FIG. The combustion chamber pressure P0 [kPa] and the unburned gas temperature TUGAS0 [K] calculated in step 100 of FIG. 26 are read.

ステップ112では、目標当量比Tfbyaから次の(89)式〜(91)式により標準状態での層流燃焼速度SL0[m/sec]、係数a、b[無名数]を求め、ステップ113でこれら標準状態での層流燃焼速度SL0、係数a、bと、未燃ガス温度TUGAS0、燃焼室内圧力P0、内部不活性ガス率MRESRを用いて次の(92)式により層流燃焼速度SL[m/sec]を算出する。   In step 112, a laminar combustion speed SL0 [m / sec] in the standard state and coefficients a and b [anonymous number] are obtained from the target equivalent ratio Tfbya by the following equations (89) to (91). Using the laminar combustion speed SL0, coefficients a and b, the unburned gas temperature TUGAS0, the combustion chamber pressure P0, and the internal inert gas ratio MRESR in the standard state, the laminar combustion speed SL [ m / sec] is calculated.

SL0=0.305−0.549(Tfbya−1.21)^2
…(89)
a=2.4−0.271・Tfbya^3.51 …(90)
b=−0.357+0.14・Tfbya^2.77 …(91)
SL=SL0・(TUGAS0/298)^a・(P0/101)^b
・(1−2.06・MRESR^0.77)
…(92)
(89)式〜(92)式は、上記(54)式〜(57)式と同様の式である。
SL0 = 0.305-0.549 (Tfbya-1.21) ^ 2
... (89)
a = 2.4-0.271 · Tfbya ^ 3.51 (90)
b = −0.357 + 0.14 · Tfbya ^ 2.77 (91)
SL = SL0 · (TUGAS0 / 298) ^ a · (P0 / 101) ^ b
・ (1-2.06 ・ MRESR ^ 0.77)
... (92)
Expressions (89) to (92) are similar to the expressions (54) to (57).

ステップ114では、この層流燃焼速度SL、バルブリフト量補正係数kVEL、吸気弁閉時期IVC、吸入空気量MA、エンジン回転速度Neを用いて次の(93)式により燃焼速度Sb[m/sec]を算出する。   In step 114, the combustion speed Sb [m / sec] is calculated by the following equation (93) using the laminar combustion speed SL, the valve lift amount correction coefficient kVEL, the intake valve closing timing IVC, the intake air amount MA, and the engine speed Ne. ] Is calculated.

Sb=SL+(kVEL・IVC・MA^e・Ne^f/SL)^g
…(93)
ただし、f、g:適合値、
(93)式は上記(58)式と同様の式である。
Sb = SL + (kVEL, IVC, MA ^ e, Ne ^ f / SL) ^ g
... (93)
Where f and g are conforming values,
Equation (93) is the same as equation (58) above.

このように、第3実施形態でも、乱流燃焼速度の算出式((93)式右辺第2項)に新たにバルブリフト量補正係数kVELと吸気弁閉時期IVCと吸入空気量MAとを新たに導入している。ただし、前述したように、VEL機構28及びVTC機構27を備えるエンジンを対象とするだけでなく、VEL機構28及びVTC機構27を備えないエンジンをも対象としている。   Thus, also in the third embodiment, the valve lift amount correction coefficient kVEL, the intake valve closing timing IVC, and the intake air amount MA are newly added to the turbulent combustion speed calculation formula (the second term on the right side of the formula (93)). Has been introduced. However, as described above, the engine includes not only the engine including the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 but also the engine not including the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27.

ステップ115ではこの燃焼速度Sb、回転速度Neを用いて、次の(94)式によりエンジンの時間損失Qtime[J]を算出する。   In step 115, the engine time loss Qtime [J] is calculated by the following equation (94) using the combustion speed Sb and the rotational speed Ne.

Qtime=d/(Sb・Ne) …(94)
ただし、d:適合値、
(94)式は、エンジンの時間損失Qtimeが燃焼速度Sb及び回転速度Neに反比例するとする式である。
Qtime = d / (Sb · Ne) (94)
Where d: conforming value,
Expression (94) is an expression in which the engine time loss Qtime is inversely proportional to the combustion speed Sb and the rotational speed Ne.

このようにしてエンジンの時間損失Qtimeを算出したら、図25に戻り、ステップ69〜73の操作を第2実施形態の図20のステップ69〜73と同じに実行して燃焼質量割合が10%に達するときのクランク角位置であるθmb10%を算出する。   When the engine time loss Qtime is calculated in this way, returning to FIG. 25, the operations of steps 69 to 73 are executed in the same manner as steps 69 to 73 of FIG. 20 of the second embodiment, so that the combustion mass ratio becomes 10%. Calculate θmb 10%, which is the crank angle position at which it reaches.

そして、第1実施形態の図19において第1実施形態の図14のステップ8で算出しているθmb10%代えて、図25のステップ73で算出したθmb10%を用いて基本点火時期MBTCAL[degBTDC]を算出する。すなわち、図14のステップ8を除く残りの部分、図16、図17、図18、図19は第3実施形態でも流用する。   Then, in FIG. 19 of the first embodiment, instead of θmb 10% calculated in step 8 of FIG. 14 of the first embodiment, the basic ignition timing MBTCAL [degBTDC] is used by using θmb 10% calculated in step 73 of FIG. Is calculated. That is, the remaining part excluding step 8 in FIG. 14, FIG. 16, FIG. 17, FIG. 18, and FIG.

ここで、第3実施形態の作用効果を説明する。   Here, the function and effect of the third embodiment will be described.

エンジンの冷却損失Qcoolは、未燃ガス温度TUGAS0(燃焼室内の温度)、燃焼室内圧力P0(燃焼室内の圧力)及び燃焼室内ガス流速VS(燃焼室内のガス流速)と燃焼期間(回転速度Neより換算)による影響が大きい。第3実施形態(請求項5、17に記載の発明)によれば、それらに基づいて、ウォッシーニの式によりエンジンの冷却損失Qcoolを算出するので(図26のステップ95〜102参照)、エンジンの冷却損失Qcoolを正確に算出できる。   The engine cooling loss Qcool is determined from the unburned gas temperature TUGAS0 (temperature in the combustion chamber), the pressure in the combustion chamber P0 (pressure in the combustion chamber), the gas flow velocity VS (gas flow velocity in the combustion chamber) and the combustion period (rotational speed Ne). The impact of conversion is large. According to the third embodiment (the invention described in claims 5 and 17), based on these, the engine cooling loss Qcool is calculated by the Wassini equation (see steps 95 to 102 in FIG. 26). The cooling loss Qcool can be accurately calculated.

燃焼室内ガス流速VSの算出を正確に行うのは非常に困難であるが、燃焼室内ガス流速VSはほぼエンジン回転速度Neに比例することに鑑み、第3実施形態(請求項6、18に記載の発明)によれば、少なくともエンジン回転速度Neに基づいて燃焼室内ガス流速VSを算出するので(図26のステップ95参照)、燃焼室内ガス流速VSを簡素に推定できる。   Although it is very difficult to accurately calculate the combustion chamber gas flow velocity VS, in view of the fact that the combustion chamber gas flow velocity VS is substantially proportional to the engine speed Ne, the third embodiment (described in claims 6 and 18). Since the combustion chamber gas flow rate VS is calculated based on at least the engine speed Ne (see step 95 in FIG. 26), the combustion chamber gas flow rate VS can be simply estimated.

燃焼室内ガス流速VSは、VEL機構28が作動して、VEL機構28の非作動時よりバルブリフト量が小さくその吸気弁15の開口面積が小さいと、その開口面積で吸気弁15を通過して燃焼室5に流れ込む吸気の流速が制限を受けてしまうため、VEL機構28の非作動状態にあって吸気弁15の開口面積が大きい場合とは違った燃焼室内ガス流速VSとなる。つまり、VEL機構28(可変動弁装置)の作動、非作動により運転条件に応じてバルブリフト量(吸気弁15のリフト特性)が違ったものとなり、その運転条件に応じたバルブリフト量(吸気弁15のリフト特性)の相違により燃焼室内ガス流速VSが、VEL機構28(可変動弁装置)を備えないエンジンの場合よりも大きく変化する。第3実施形態(請求項7、19に記載の発明)によれば、VEL機構28(可変動弁装置)を備える場合に、燃焼室内ガス流速VSをエンジン回転速度Neに加えて、バルブリフト量(吸気弁のリフト特性)に基づいても算出するので(図26のステップ95参照)、運転条件に応じたバルブリフト量(吸気弁のリフト特性)の相違で吸気弁15の開口面積が変化する場合においても、燃焼室内ガス流速VSを精度良く算出できる。   When the VEL mechanism 28 is operated and the valve lift amount is smaller than that when the VEL mechanism 28 is not operated and the opening area of the intake valve 15 is small, the combustion chamber gas flow rate VS passes through the intake valve 15 with the opening area. Since the flow velocity of the intake air flowing into the combustion chamber 5 is limited, the gas flow velocity VS in the combustion chamber is different from that when the VEL mechanism 28 is inactive and the opening area of the intake valve 15 is large. In other words, the valve lift amount (lift characteristic of the intake valve 15) differs depending on the operating conditions depending on whether the VEL mechanism 28 (variable valve operating device) is activated or deactivated, and the valve lift amount (intake air) according to the operating conditions. Due to the difference in the lift characteristics of the valve 15, the gas flow velocity VS in the combustion chamber changes more greatly than in the case of an engine that does not include the VEL mechanism 28 (variable valve operating device). According to the third embodiment (the invention described in claims 7 and 19), when the VEL mechanism 28 (variable valve operating device) is provided, the gas flow velocity VS in the combustion chamber is added to the engine rotational speed Ne, and the valve lift amount. Since the calculation is also based on (the lift characteristic of the intake valve) (see step 95 in FIG. 26), the opening area of the intake valve 15 changes depending on the valve lift amount (the lift characteristic of the intake valve) according to the operating conditions. Even in this case, the gas flow velocity VS in the combustion chamber can be calculated with high accuracy.

エンジンの時間損失Qtimeそのものをエンジンコントローラ31で計算することは困難であるが、第3実施形態(請求項8、20に記載の発明)によれば、燃焼速度が小さいほどエンジンの時間損失Qtimeが大きくなるという関係を利用して、エンジンの時間損失Qtimeを、燃焼室内ガスの燃焼速度Sbに基づいて算出するので(図27のステップ115参照)、エンジンの時間損失Qtimeの算出が容易になる。   Although it is difficult to calculate the engine time loss Qtime itself by the engine controller 31, according to the third embodiment (the inventions described in claims 8 and 20), the engine time loss Qtime decreases as the combustion speed decreases. Since the time loss Qtime of the engine is calculated based on the combustion speed Sb of the combustion chamber gas (see step 115 in FIG. 27), the time loss Qtime of the engine is easily calculated.

燃焼が進んだ期間では、燃焼室内ガスの燃焼速度Sbはエンジン回転速度Neでほぼ決まることに鑑み、第3実施形態(請求項9、21に記載の発明)によれば、燃焼室内ガスの燃焼速度Sbを、少なくともエンジン回転速度Neに基づいて算出するので(図27のステップ114参照)、比較的推定精度を落とすことなく、容易にエンジンの時間損失Qtimeを算出できる。   In view of the fact that the combustion speed Sb of the combustion chamber gas is substantially determined by the engine speed Ne during the period when the combustion has progressed, according to the third embodiment (the invention according to claims 9 and 21), the combustion of the combustion chamber gas Since the speed Sb is calculated based on at least the engine rotational speed Ne (see step 114 in FIG. 27), the engine time loss Qtime can be easily calculated without relatively reducing the estimation accuracy.

VEL機構28が作動してバルブリフト量Liftが大きい状態から小さい状態へと変化しあるいはこの逆にVEL機構28の非作動でバルブリフト量Liftが小さい状態から大きい状態へと変化したり、VTC機構27により吸気弁15の開閉タイミングが遅角側や進角側へと変化すると(可変動弁装置が働いて吸気弁15のリフト特性が変化すると)、燃焼室内ガス流動が変化するため、燃焼室内ガスの燃焼速度Sbが、VEL機構28、VTC機構27を備えないエンジンの場合よりも大きく変化する。この場合に、第3実施形態(請求項10、22に記載の発明)によれば、エンジン回転速度Neに加えて、バルブリフト量(吸気弁15のリフト特性)に基づいても燃焼室内ガスの燃焼速度Sbを算出するので(図27のステップ114のkVEL、IVC参照)、吸気弁15のバルブリフト量や吸気弁15の開閉タイミング(吸気弁のリフト特性)が相違する場合であっても、燃焼速度Sbを精度良く算出できる。   When the VEL mechanism 28 is activated and the valve lift amount Lift is changed from a large state to a small state, or when the VEL mechanism 28 is not operated, the valve lift amount Lift is changed from a small state to a large state. 27, when the opening / closing timing of the intake valve 15 is changed to the retard side or the advance side (when the variable valve mechanism is activated and the lift characteristic of the intake valve 15 is changed), the gas flow in the combustion chamber is changed. The gas combustion speed Sb changes more greatly than in the case of an engine that does not include the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27. In this case, according to the third embodiment (the invention described in claims 10 and 22), in addition to the engine rotational speed Ne, the combustion chamber gas is also determined based on the valve lift amount (lift characteristic of the intake valve 15). Since the combustion speed Sb is calculated (see kVEL and IVC in step 114 of FIG. 27), even if the valve lift amount of the intake valve 15 and the opening / closing timing of the intake valve 15 (lift characteristic of the intake valve) are different, The combustion speed Sb can be calculated with high accuracy.

燃焼初期では燃焼室内ガスの燃焼速度Sbは、燃焼室内ガスの温度、圧力、不活性ガス率の影響が大きいことに鑑み、第3実施形態(請求項11、23に記載の発明)によれば、エンジン回転速度Ne、吸気弁15のバルブリフト量や開閉タイミング(吸気弁のリフト特性)に加えて、未燃ガス温度TUGAS0(燃焼室内ガスの温度)、燃焼室内圧力P0(燃焼室内の圧力)、不活性ガス率MRESRに基づいても層流燃焼速度SL(燃焼室内ガスの燃焼速度Sb)を算出するので(図27のステップ113参照)、特に燃焼初期における層流燃焼速度SL(燃焼室内ガスの燃焼速度Sb)の推定精度が向上する。   According to the third embodiment (the inventions according to claims 11 and 23), the combustion speed Sb of the combustion chamber gas is greatly influenced by the temperature, pressure, and inert gas ratio of the combustion chamber gas at the early stage of combustion. In addition to the engine rotation speed Ne, the valve lift amount and opening / closing timing of the intake valve 15 (intake valve lift characteristics), the unburned gas temperature TUGAS0 (combustion chamber gas temperature), the combustion chamber pressure P0 (combustion chamber pressure) Since the laminar combustion speed SL (combustion speed Sb of the combustion chamber gas) is also calculated based on the inert gas ratio MRESR (see step 113 in FIG. 27), particularly the laminar combustion speed SL (combustion chamber gas in the initial stage of combustion) The estimation accuracy of the combustion speed Sb) is improved.

第3実施形態に対して、さらに、スワールコントロールバルブ、タンブルコントロールバルブのように、燃焼室5への吸気流動を変化させ得る可変吸気流動装置を備えさせることが考えられる。例えばスワールコントロールバルブを作動させた状態では、スワールコントロールバルブを作動させていない状態より、燃焼室内ガスの乱流燃焼速度STが大きくなるので、スワールコントロールバルブを作動させるときには、バルブの作動に伴って乱流燃焼速度STが大きくなる分だけ、乱流燃焼速度STが大きくなる側に補正してやればよい。すなわち、燃焼室内ガスの燃焼速度Sbをスワールコントロールバルブの作動状態(作動状態、非作動状態)(可変吸気流動装置の状態)に応じても算出させる(請求項12、24に記載の発明)。これにより、可変吸気流動装置を備えている場合においても、燃焼室内ガスの燃焼速度Sbを精度よく算出できる。   In contrast to the third embodiment, it is conceivable to provide a variable intake air flow device that can change the intake air flow into the combustion chamber 5, such as a swirl control valve and a tumble control valve. For example, in the state where the swirl control valve is operated, the turbulent combustion speed ST of the combustion chamber gas is larger than the state where the swirl control valve is not operated. Therefore, when the swirl control valve is operated, What is necessary is just to correct | amend to the side where the turbulent combustion speed ST becomes large by the part which the turbulent combustion speed ST becomes large. That is, the combustion speed Sb of the combustion chamber gas is also calculated according to the operating state (operating state, non-operating state) of the swirl control valve (the state of the variable intake air flow device) (the invention according to claims 12 and 24). Thereby, even when the variable intake flow device is provided, the combustion speed Sb of the combustion chamber gas can be calculated with high accuracy.

実施形態では、VEL機構28及びVTC機構27を備える場合で説明したが、本発明は、VEL機構28、VTC機構27のいずれかを備える場合あるいはいずれも備えない場合にも適用がある。   In the embodiment, the case where the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 are provided has been described. However, the present invention can be applied to the case where any one of the VEL mechanism 28 and the VTC mechanism 27 is provided or none.

請求項1に記載の発明において、燃焼圧最大クランク角算出処理手順は図20のステップ72により、基本点火時期算出処理手順は図19のステップ51、52、53によりそれぞれ果たされている。   In the first aspect of the present invention, the combustion pressure maximum crank angle calculation processing procedure is executed by step 72 of FIG. 20, and the basic ignition timing calculation processing procedure is executed by steps 51, 52, and 53 of FIG.

請求項13に記載の発明において、燃焼圧最大クランク角算出手段の機能は図20のステップ72により、基本点火時期算出手段の機能は図19のステップ51、52、53によりそれぞれ果たされている。   In the invention described in claim 13, the function of the combustion pressure maximum crank angle calculating means is performed by step 72 of FIG. 20, and the function of the basic ignition timing calculating means is performed by steps 51, 52, and 53 of FIG. .

本発明の第1実施形態のエンジンの点火時期制御装置の概略構成図。The schematic block diagram of the ignition timing control apparatus of the engine of 1st Embodiment of this invention. 燃焼室内におけるタンブルの生成から消滅までをピストンの動きに合わせて表す図。The figure which represents from the production | generation of tumble in a combustion chamber to extinction according to the motion of a piston. 吸気弁閉時期に対するタンブル強度の特性図。The characteristic figure of the tumble strength with respect to the intake valve closing timing. バルブリフト量に対するバルブリフト量補正係数の特性図。The characteristic figure of the valve lift amount correction coefficient with respect to the valve lift amount. 燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxとθmb0%、θmb10%、θmb60%との関係を表す特性図。The characteristic view showing the relationship between the crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum and θmb 0%, θmb 10%, and θmb 60%. 燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxとエンジン回転速度との関係を表す特性図。The characteristic view showing the relationship between the crank angle θpmax at which the combustion pressure becomes maximum and the engine speed. 燃焼質量割合と、燃焼質量割合が0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%となるときのクランク角位置であるθmb0%、θmb10%、θmb20%、θmb30%、θmb40%、θmb50%、θmb60%をそれぞれθpmaxで直線近似した場合のRの2乗値との関係を表す特性図。The combustion mass ratio and the crank angle position when the combustion mass ratio is 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, θmb 0%, θmb 10%, θmb 20%, θmb 30%, The characteristic view showing the relationship with the square value of R when θmb40%, θmb50%, and θmb60% are linearly approximated by θpmax, respectively. コンベンショナルエンジンに適用している先行点火時期制御方法における基準クランク角と、本実施形態の変更後点火時期制御方法における基準クランク角の違いを説明するための燃焼質量割合の特性図。The combustion mass ratio characteristic view for explaining the difference between the reference crank angle in the preceding ignition timing control method applied to the conventional engine and the reference crank angle in the post-change ignition timing control method of the present embodiment. 吸入空気量、エンジン回転速度に対する、燃焼圧が最大となるクランク角θpmaxの特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram of a crank angle θpmax at which the combustion pressure is maximum with respect to the intake air amount and the engine rotation speed. バルブリフト量に対する流速係数の特性図。The characteristic diagram of the flow velocity coefficient with respect to the valve lift amount. 第1実施形態の基本点火時期の算出方法を説明するための特性図。The characteristic view for demonstrating the calculation method of the basic ignition timing of 1st Embodiment. 燃焼質量割合がx%となるときのクランク角位置であるθmb x%と、燃焼室5のθmb x%時における未燃ガス容積Vmb x%との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between (theta) mb x% which is a crank angle position when a combustion mass ratio will be x%, and unburned gas volume Vmb x% at the time of (theta) mb x% of the combustion chamber 5. FIG. 燃料噴射パルス幅と、燃焼によるトータルの圧力上昇分との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between a fuel-injection pulse width and the total pressure rise by combustion. 物理量の算出を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating calculation of a physical quantity. エンジンのクランクシャフトとコネクティングロッドの位置関係を説明するダイアグラム。Diagram explaining the positional relationship between the crankshaft of the engine and the connecting rod. 内部不活性ガス率の算出を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating calculation of an internal inert gas rate. 燃焼期間の算出を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating calculation of a combustion period. 着火遅れ時間の算出を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating calculation of ignition delay time. 基本点火時期の算出を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating calculation of basic ignition timing. 第2実施形態の燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%の算出を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating calculation of (theta) mb10% which is a crank angle position when the combustion mass ratio of 2nd Embodiment becomes 10%. 基本冷却損失補正係数の特性図。The characteristic figure of a basic cooling loss correction coefficient. 冷却損失補正係数の回転速度補正率の特性図。The characteristic figure of the rotational speed correction factor of a cooling loss correction coefficient. 基本時間損失補正係数の特性図。The characteristic figure of a basic time loss correction coefficient. 時間損失補正係数の回転速度補正率の特性図。The characteristic figure of the rotational speed correction factor of a time loss correction coefficient. 第3実施形態の燃焼質量割合が10%となるときのクランク角位置であるθmb10%の算出を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating calculation of (theta) mb10% which is a crank angle position when the combustion mass ratio of 3rd Embodiment becomes 10%. 第3実施形態の冷却損失の算出を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating calculation of the cooling loss of 3rd Embodiment. 第3実施形態の時間損失の算出を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating calculation of the time loss of 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
5 燃焼室
11 点火装置
15 吸気弁
21 燃料インジェクタ
27 VTC機構(可変動弁装置)
28 VEL機構(可変動弁装置)
31 エンジンコントローラ
33、34 クランク角センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 5 Combustion chamber 11 Ignition device 15 Intake valve 21 Fuel injector 27 VTC mechanism (variable valve operating device)
28 VEL mechanism (variable valve operating device)
31 Engine controller 33, 34 Crank angle sensor

Claims (24)

燃焼圧が最大となるクランク角を、エンジンの損失に基づいて算出する燃焼圧最大クランク角算出処理手順と、
この燃焼圧が最大となるクランク角に基づいてMBTの得られる基本点火時期を算出する基本点火時期算出処理手順と
を含むことを特徴とするエンジンの点火時期制御方法。
Combustion pressure maximum crank angle calculation processing procedure for calculating the crank angle at which the combustion pressure is maximum based on engine loss,
And a basic ignition timing calculation processing procedure for calculating a basic ignition timing at which MBT is obtained based on a crank angle at which the combustion pressure is maximum.
前記燃焼圧が最大となるクランク角に基づいて、燃焼室に供給された燃料に対する燃料質量の比率を表す燃焼質量割合が所定の基準割合に達するクランク角位置を算出し、その基準割合に達するクランク角位置に基づいて前記MBTの得られる基本点火時期を算出することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの点火時期制御方法。   Based on the crank angle at which the combustion pressure becomes maximum, the crank angle position at which the combustion mass ratio representing the ratio of the fuel mass to the fuel supplied to the combustion chamber reaches a predetermined reference ratio is calculated, and the crank angle at which the reference ratio is reached is calculated. 2. The engine ignition timing control method according to claim 1, wherein a basic ignition timing at which the MBT is obtained is calculated based on an angular position. 前記エンジン損失に少なくともエンジンの冷却損失を含むことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの点火時期制御方法。   The engine ignition timing control method according to claim 1, wherein the engine loss includes at least an engine cooling loss. 前記エンジン損失に少なくともエンジンの冷却損失とエンジンの時間損失とを含むことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの点火時期制御方法。   The engine ignition timing control method according to claim 1, wherein the engine loss includes at least an engine cooling loss and an engine time loss. 前記エンジンの冷却損失を、燃焼室内温度と、燃焼室内圧力と、燃焼室内ガス流速と、エンジン回転速度とに基づいて算出することを特徴とする請求項3または4に記載のエンジンの点火時期制御方法。   5. The engine ignition timing control according to claim 3, wherein the engine cooling loss is calculated based on a combustion chamber temperature, a combustion chamber pressure, a combustion chamber gas flow rate, and an engine rotation speed. Method. 前記燃焼室内ガス流速を少なくともエンジン回転速度に基づいて算出することを特徴とする請求項5に記載のエンジンの点火時期制御方法。   6. The engine ignition timing control method according to claim 5, wherein the combustion chamber gas flow velocity is calculated based on at least the engine rotation speed. 吸気弁のリフト特性を変化させ得る可変動弁装置を備え、
前記燃焼室内ガス流速を少なくともエンジン回転速度と、前記吸気弁のリフト特性とに基づいて算出することを特徴とする請求項5に記載のエンジンの点火時期制御方法。
With a variable valve gear that can change the lift characteristics of the intake valve,
6. The engine ignition timing control method according to claim 5, wherein the combustion chamber gas flow rate is calculated based on at least an engine speed and a lift characteristic of the intake valve.
前記エンジンの時間損失を、燃焼室内ガスの燃焼速度に基づいて算出することを特徴とする請求項4に記載のエンジンの点火時期制御方法。   5. The engine ignition timing control method according to claim 4, wherein the time loss of the engine is calculated based on a combustion speed of a combustion chamber gas. 前記燃焼室内ガスの燃焼速度を、少なくともエンジン回転速度に基づいて算出することを特徴とする請求項8に記載のエンジンの点火時期制御方法。   9. The engine ignition timing control method according to claim 8, wherein a combustion speed of the combustion chamber gas is calculated based on at least an engine rotation speed. 吸気弁のリフト特性を変化させ得る可変動弁装置を備え、
前記燃焼室内ガスの燃焼速度を、少なくともエンジン回転速度と前記吸気弁のリフト特性とに基づいて算出することを特徴とする請求項8に記載のエンジンの点火時期制御方法。
With a variable valve gear that can change the lift characteristics of the intake valve,
The engine ignition timing control method according to claim 8, wherein the combustion speed of the combustion chamber gas is calculated based on at least an engine rotation speed and lift characteristics of the intake valve.
吸気弁のリフト特性を変化させ得る可変動弁装置を備え、
前記燃焼室内ガスの燃焼速度を、燃焼室内ガスの温度、燃焼室ガスの圧力、不活性ガス率、エンジン回転速度及び前記吸気弁のリフト特性に基づいて算出することを特徴とする請求項8に記載のエンジンの点火時期制御方法。
With a variable valve gear that can change the lift characteristics of the intake valve,
9. The combustion speed of the combustion chamber gas is calculated based on the temperature of the combustion chamber gas, the pressure of the combustion chamber gas, the inert gas rate, the engine speed, and the lift characteristics of the intake valve. The engine ignition timing control method described.
燃焼室への吸気流動を変化させ得る可変吸気流動装置を備え、
前記燃焼室内ガスの燃焼速度をこの可変吸気流動装置の状態に応じても算出することを特徴とする請求項10または11に記載のエンジンの点火時期制御方法。
A variable intake air flow device that can change the intake air flow to the combustion chamber,
12. The engine ignition timing control method according to claim 10, wherein the combustion speed of the combustion chamber gas is also calculated according to the state of the variable intake air flow device.
燃焼圧が最大となるクランク角を、エンジンの損失に基づいて算出する燃焼圧最大クランク角算出手段と、
この燃焼圧が最大となるクランク角に基づいてMBTの得られる基本点火時期を算出する基本点火時期算出手段と
を含むことを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
Combustion pressure maximum crank angle calculating means for calculating a crank angle at which the combustion pressure is maximum based on engine loss;
An ignition timing control device for an engine, comprising: basic ignition timing calculation means for calculating a basic ignition timing at which MBT is obtained based on a crank angle at which the combustion pressure becomes maximum.
前記燃焼圧が最大となるクランク角に基づいて、燃焼室に供給された燃料に対する燃料質量の比率を表す燃焼質量割合が所定の基準割合に達するクランク角位置を算出し、その基準割合に達するクランク角位置に基づいて前記MBTの得られる基本点火時期を算出することを特徴とする請求項13に記載のエンジンの点火時期制御装置。   Based on the crank angle at which the combustion pressure becomes maximum, the crank angle position at which the combustion mass ratio representing the ratio of the fuel mass to the fuel supplied to the combustion chamber reaches a predetermined reference ratio is calculated, and the crank angle at which the reference ratio is reached is calculated. The engine ignition timing control device according to claim 13, wherein a basic ignition timing at which the MBT is obtained is calculated based on an angular position. 前記エンジン損失に少なくともエンジンの冷却損失を含むことを特徴とする請求項13に記載のエンジンの点火時期制御装置。   14. The engine ignition timing control device according to claim 13, wherein the engine loss includes at least an engine cooling loss. 前記エンジン損失に少なくともエンジンの冷却損失とエンジンの時間損失とを含むことを特徴とする請求項13に記載のエンジンの点火時期制御装置。   14. The engine ignition timing control device according to claim 13, wherein the engine loss includes at least an engine cooling loss and an engine time loss. 前記エンジンの冷却損失を、燃焼室内温度と、燃焼室内圧力と、燃焼室内ガス流速と、エンジン回転速度とに基づいて算出することを特徴とする請求項15または16に記載のエンジンの点火時期制御装置。   The engine ignition timing control according to claim 15 or 16, wherein the engine cooling loss is calculated based on a combustion chamber temperature, a combustion chamber pressure, a combustion chamber gas flow rate, and an engine rotation speed. apparatus. 前記燃焼室内ガス流速を少なくともエンジン回転速度に基づいて算出することを特徴とする請求項17に記載のエンジンの点火時期制御装置。   18. The engine ignition timing control device according to claim 17, wherein the combustion chamber gas flow velocity is calculated based on at least an engine rotation speed. 吸気弁のリフト特性を変化させ得る可変動弁装置を備え、
前記燃焼室内ガス流速を少なくともエンジン回転速度と、前記吸気弁のリフト特性とに基づいて算出することを特徴とする請求項17に記載のエンジンの点火時期制御装置。
With a variable valve gear that can change the lift characteristics of the intake valve,
18. The engine ignition timing control device according to claim 17, wherein the combustion chamber gas flow rate is calculated based on at least an engine rotation speed and a lift characteristic of the intake valve.
前記エンジンの時間損失を、燃焼室内ガスの燃焼速度に基づいて算出することを特徴とする請求項16に記載のエンジンの点火時期制御装置。   The engine ignition timing control device according to claim 16, wherein the time loss of the engine is calculated based on a combustion speed of a combustion chamber gas. 前記燃焼室内ガスの燃焼速度を、少なくともエンジン回転速度に基づいて算出することを特徴とする請求項20に記載のエンジンの点火時期制御装置。   21. The engine ignition timing control device according to claim 20, wherein a combustion speed of the combustion chamber gas is calculated based on at least an engine rotation speed. 吸気弁のリフト特性を変化させ得る可変動弁装置を備え、
前記燃焼室内ガスの燃焼速度を、少なくともエンジン回転速度と前記吸気弁のリフト特性とに基づいて算出することを特徴とする請求項20に記載のエンジンの点火時期制御装置。
With a variable valve gear that can change the lift characteristics of the intake valve,
21. The engine ignition timing control device according to claim 20, wherein a combustion speed of the combustion chamber gas is calculated based on at least an engine rotation speed and a lift characteristic of the intake valve.
吸気弁のリフト特性を変化させ得る可変動弁装置を備え、
前記燃焼室内ガスの燃焼速度を、燃焼室内ガスの温度、燃焼室ガスの圧力、不活性ガス率、エンジン回転速度及び前記吸気弁のリフト特性に基づいて算出することを特徴とする請求項20に記載のエンジンの点火時期制御装置。
With a variable valve gear that can change the lift characteristics of the intake valve,
21. The combustion speed of the combustion chamber gas is calculated based on the temperature of the combustion chamber gas, the pressure of the combustion chamber gas, the inert gas rate, the engine rotation speed, and the lift characteristics of the intake valve. The engine ignition timing control device described.
燃焼室への吸気流動を変化させ得る可変吸気流動装置を備え、
前記燃焼室内ガスの燃焼速度をこの可変吸気流動装置の状態に応じても算出することを特徴とする請求項22または23に記載のエンジンの点火時期制御装置。
A variable intake air flow device that can change the intake air flow to the combustion chamber,
The engine ignition timing control device according to claim 22 or 23, wherein the combustion speed of the combustion chamber gas is also calculated according to the state of the variable intake air flow device.
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