JP2009150359A - Ignition timing control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ignition timing control system of an internal combustion engine which prevents the occurrence of knocking or the like under a transient operation state caused by insufficient learning of an ignition timing model. <P>SOLUTION: The control device is equipped with an initial ignition timing model which is adapted so as to make a combustion condition index value (an 8° combustion rate MFB8) substantially agree with a target combustion state index value, acquires an after-learning ignition timing model by correcting the initial ignition timing control model so as to reduce a difference between an actual combustion state index value and the target combustion state index value, and executes ignitions at the initial ignition timing SAin based on the initial ignition timing model when the after-learning ignition timing model is brought close to the initial ignition timing model through the learning of the ignition timing model based on the combustion state index value and at the after-learning ignition timing SAgk based on the after-learning ignition timing model when the after-learning ignition timing model is moved away from the initial ignition timing therethrough, when acquiring the actual combustion state index value under a transient operation state in the transient operation state. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、点火時期モデルを修正（学習）するモデル学習手段を備え、修正（学習）された点火時期モデルを用いて点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置に関する。   The present invention relates to an ignition timing control device for an internal combustion engine that includes model learning means for correcting (learning) an ignition timing model, and that controls the ignition timing using the corrected (learned) ignition timing model.

従来より、筒内圧検出手段により検出される筒内圧（燃焼室内の圧力）に基づいて燃焼割合ＭＦＢ（Mass Fraction Burned）を算出し、所定のクランク角度（例えば、圧縮上死点後のクランク角度８°）における燃焼割合ＭＦＢが目標燃焼割合（例えば、６０％）と一致するように点火時期を制御すれば、内燃機関の発生するトルクを最大にすることができることが知られている。このように点火時期を制御すれば、製造される同一機種の内燃機関の間に個体差がある場合でも、各機関に対して適切な点火時期が設定され得る。従って、燃焼効率が改善され、機関の出力トルクを増大させることができる。   Conventionally, a combustion ratio MFB (Mass Fraction Burned) is calculated based on the in-cylinder pressure (pressure in the combustion chamber) detected by the in-cylinder pressure detecting means, and a predetermined crank angle (for example, a crank angle 8 after compression top dead center) It is known that the torque generated by the internal combustion engine can be maximized by controlling the ignition timing so that the combustion rate MFB at (°) matches the target combustion rate (for example, 60%). By controlling the ignition timing in this way, even if there is an individual difference between the manufactured internal combustion engines of the same model, an appropriate ignition timing can be set for each engine. Therefore, the combustion efficiency is improved and the output torque of the engine can be increased.

燃焼割合ＭＦＢは燃焼室内で発生する燃焼の状態を示す燃焼状態指標値である。燃焼割合ＭＦＢは図示熱量の割合と実質的に等価な値である。図示熱量の割合は、一回の燃焼行程に関して、「燃焼室において燃焼した総ての燃料によって発生した熱のうちピストンに対する仕事に変換された熱の総量Ｑtotalに対する、所定のタイミングまでに同燃焼室において燃焼した燃料によって発生した熱のうちピストンに対する仕事に変換された熱の積算量Ｑsumの割合Ｑsum／Ｑtotal」と定義される。燃焼割合ＭＦＢは、「燃焼室において燃焼した総ての燃料のうちピストンに対する仕事に寄与した燃料の総量に対する、所定のタイミングまでに同燃焼室において燃焼した燃料のうちピストンに対する仕事に寄与した燃料の積算量の割合」と定義される。   The combustion ratio MFB is a combustion state index value indicating the state of combustion occurring in the combustion chamber. The combustion ratio MFB is a value substantially equivalent to the ratio of the indicated heat quantity. The ratio of the indicated amount of heat is as follows: “With respect to a single combustion stroke, the combustion chamber has a predetermined timing with respect to the total amount Qtotal of heat generated by all fuel combusted in the combustion chamber and converted into work for the piston. Is defined as the ratio Qsum / Qtotal of the cumulative amount Qsum of heat converted into work for the piston among the heat generated by the fuel combusted in FIG. The combustion ratio MFB is “of the fuel that contributed to work for the piston among the fuel burned in the combustion chamber by a predetermined timing relative to the total amount of fuel that contributed to work for the piston among all the fuel burned in the combustion chamber”. It is defined as “the percentage of the integrated amount”.

かかる点火時期制御装置の一つは、所定のクランク角度における実際の燃焼割合を取得するとともに、その取得した燃焼割合と目標燃焼割合との差が小さくなるように点火時期をフィードバック制御するようになっている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平９−３１７５２２号公報 One of such ignition timing control devices acquires an actual combustion ratio at a predetermined crank angle and feedback-controls the ignition timing so that the difference between the acquired combustion ratio and the target combustion ratio becomes small. (For example, refer to Patent Document 1).
JP-A-9-317522

ところで、内燃機関の運転状態を表す運転状態量（例えば、機関の負荷及び機関回転速度）を引数とするマップ（ルックアップ−テーブル）を用いて点火時期を決定する手法に代え、点火時期モデルを用いて点火時期を決定する手法が開発されて来ている。点火時期モデルは、内燃機関の運転状態量を変数とする関数（数式）により表される。この点火時期モデルは、種々の運転状態量に対して所定のクランク角度における燃焼割合が目標燃焼割合と一致するように予め適合される。より具体的に述べると、点火時期モデルを表す関数は一般に複数の係数を有する関数であり、それらの係数が上述したように適合される。本明細書において、このように予め適合された関数（適合された係数等を有する関数）によって表される点火時期モデルを、便宜上「初期点火時期モデル」と称呼する。   By the way, instead of the method of determining the ignition timing using a map (look-up table) with the operating state quantities (for example, engine load and engine speed) representing the operating state of the internal combustion engine as arguments, an ignition timing model is used. Methods have been developed that use it to determine ignition timing. The ignition timing model is represented by a function (formula) having the operating state quantity of the internal combustion engine as a variable. This ignition timing model is preliminarily adapted so that the combustion rate at a predetermined crank angle matches the target combustion rate for various operating state quantities. More specifically, the function representing the ignition timing model is generally a function having a plurality of coefficients, and these coefficients are adapted as described above. In this specification, the ignition timing model represented by a function (function having a coefficient that has been adapted) in advance is referred to as an “initial ignition timing model” for convenience.

一方、製造される個々の内燃機関の間には個体差が存在する。更に、内燃機関の使用に伴って機関の特性は経時変化する。従って、初期点火時期モデルにより、常に最適な点火時期を決定することはきない。そこで、所定のクランク角度における実際の燃焼割合が目標燃焼割合と一致するように（実際の燃焼状態指標値が目標燃焼状態指標値と一致するように）、点火時期モデルを表す関数を学習によって修正する学習制御を実行することが考えられる。即ち、学習制御は、所定のクランク角度における実際の燃焼割合と目標燃焼割合との差が０になるように、逐次最小二乗法等の周知の誤差低減手法によって前記係数を順次修正して行く。本明細書において、このように学習された関数（修正された係数等を有する関数）によって表される点火時期モデルを、便宜上「学習後点火時期モデル」と称呼する。   On the other hand, there are individual differences between individual manufactured internal combustion engines. Furthermore, with the use of an internal combustion engine, the characteristics of the engine change over time. Therefore, the optimum ignition timing cannot always be determined by the initial ignition timing model. Therefore, the function that represents the ignition timing model is corrected by learning so that the actual combustion ratio at a predetermined crank angle matches the target combustion ratio (the actual combustion state index value matches the target combustion state index value). It is conceivable to execute learning control. That is, in the learning control, the coefficient is sequentially corrected by a known error reduction method such as a sequential least square method so that the difference between the actual combustion ratio and the target combustion ratio at a predetermined crank angle becomes zero. In this specification, the ignition timing model represented by the function learned in this way (function having a modified coefficient or the like) is referred to as a “post-learning ignition timing model” for convenience.

しかしながら、発明者は更に検討を重ねた結果、学習が特定の運転領域（学習領域）において偏ってなされると、学習が不十分な運転領域において学習後点火時期モデルに基いて算出される点火時期が不適切な値となって、特に、急加速時等の過渡運転状態においてノッキングが発生したり、或いは、燃焼状態が不安定となってトルク変動が発生する等の問題が生じることを見いだした。   However, as a result of further studies, the inventor has determined that the ignition timing calculated based on the post-learning ignition timing model in the operation region where learning is insufficient when learning is biased in a specific operation region (learning region). Has been found to be an inappropriate value, particularly when knocking occurs during transient operation such as during rapid acceleration, or when the combustion state becomes unstable and torque fluctuations occur. .

以下、この点について詳述する。図５は総ての運転領域に対して偏りなく学習が行われた場合の点火時期モデルにより算出される点火時期を示している。即ち、図５により示される点火時期モデルにより得られる点火時期は略適正値である。これに対し、図６はある特定運転領域（例えば、中低負荷且つ中速回転の領域）においてのみ学習が行われた後の点火時期モデルにより算出される点火時期を示している。図５と図６との比較から、特定運転領域において偏って学習が行われると、その特定運転領域の点火時期は適正値に近い値となるが、他の領域における点火時期が特定運転領域における学習の影響を受け、適正値と乖離してしまうことが理解される。また、点火時期モデルの学習は、過去の情報（前回までの燃焼状態についての情報）を残しながら、燃焼状態指標値に基づくフィードバック制御によって点火時期モデルを修正する制御である。従って、学習は、急加速等の機関の負荷が急激に変化する過渡運転状態において十分な応答性をもって点火時期モデルを修正することができない。   Hereinafter, this point will be described in detail. FIG. 5 shows the ignition timing calculated by the ignition timing model when learning is performed without bias for all operation regions. That is, the ignition timing obtained by the ignition timing model shown in FIG. 5 is a substantially appropriate value. On the other hand, FIG. 6 shows the ignition timing calculated by the ignition timing model after learning is performed only in a specific operating region (for example, a region of medium and low load and medium speed rotation). From the comparison between FIG. 5 and FIG. 6, if learning is performed biased in the specific operation region, the ignition timing in the specific operation region becomes a value close to the appropriate value, but the ignition timing in other regions is in the specific operation region. It is understood that it is different from the appropriate value under the influence of learning. The learning of the ignition timing model is control for correcting the ignition timing model by feedback control based on the combustion state index value while leaving past information (information about the combustion state up to the previous time). Therefore, learning cannot correct the ignition timing model with sufficient responsiveness in a transient operation state in which the engine load changes rapidly, such as rapid acceleration.

一方、図７は、ある時点まで車両を走行させた場合における運転領域別の学習回数（学習頻度）を示したグラフである。図７から、学習は特定の運転領域において集中的に行われることが多いということが理解される。   On the other hand, FIG. 7 is a graph showing the number of learning (learning frequency) for each driving region when the vehicle is driven to a certain point. From FIG. 7, it is understood that learning is often performed intensively in a specific driving region.

以上から、本発明の目的の一つは、学習により点火時期モデルを順次修正するモデル学習手段を備えた点火時期制御装置において、学習が不十分なために過渡運転状態における点火時期が適切な点火時期から大きく乖離することに起因するノッキング等が発生することがない内燃機関の点火時期制御装置を提供することにある。   From the above, one of the objects of the present invention is to provide an ignition timing control device equipped with model learning means for sequentially correcting the ignition timing model by learning. An object of the present invention is to provide an ignition timing control device for an internal combustion engine in which knocking or the like due to a great deviation from the timing does not occur.

上記目的を達成する本発明による内燃機関の点火時期制御装置は、初期点火時期モデルを備える。初期点火時期モデルは、学習の対象となる点火時期モデルの原形（初期値）となるモデルである。点火時期モデルは、機関の運転状態を表す運転状態量を変数として機関の点火時期を算出する関数により表される。初期点火時期モデルは、初期点火時期モデルにより算出された点火時期にて点火を実行したとき、機関の燃焼状態を示す燃焼状態指標値が所定の目標燃焼状態を示す目標燃焼状態指標値とできるだけ一致するように、予め適合されている。   An ignition timing control device for an internal combustion engine according to the present invention that achieves the above object includes an initial ignition timing model. The initial ignition timing model is a model that is the original form (initial value) of the ignition timing model to be learned. The ignition timing model is represented by a function that calculates the ignition timing of the engine with the operating state quantity representing the operating state of the engine as a variable. In the initial ignition timing model, when ignition is performed at the ignition timing calculated by the initial ignition timing model, the combustion state index value indicating the combustion state of the engine matches the target combustion state index value indicating the predetermined target combustion state as much as possible. To be pre-adapted.

この点火時期制御装置は、更に、運転状態量取得手段と、初期点火時期算出手段と、燃焼状態指標値取得手段と、補正量算出手段と、モデル学習手段と、学習後点火時期算出手段と、を備える。   The ignition timing control device further includes an operating state quantity acquisition means, an initial ignition timing calculation means, a combustion state index value acquisition means, a correction amount calculation means, a model learning means, a post-learning ignition timing calculation means, Is provided.

運転状態量取得手段は、「機関の運転状態を表す実際の運転状態量」を「実運転状態量」として取得する。運転状態量とは、例えば、機関の負荷及び機関回転速度である。
初期点火時期算出手段は、前記取得された実運転状態量を前記初期点火時期モデルに適用することにより初期点火時期を算出する。 The operating state quantity acquisition means acquires “actual operating state quantity representing the operating state of the engine” as “actual operating state quantity”. The operating state quantity is, for example, an engine load and an engine speed.
The initial ignition timing calculation means calculates the initial ignition timing by applying the acquired actual operation state quantity to the initial ignition timing model.

燃焼状態指標値取得手段は、前回の実際の点火に基く燃焼に対する実際の燃焼状態指標値を実燃焼状態指標値として取得する。燃焼状態指標値は、例えば、所定クランク角度における燃焼割合、所定クランク角度における図示熱量の割合、及び、所定クランク角度における筒内圧等である。
補正量算出手段は、今回の点火に基づく燃焼に対する燃焼状態指標値が前記目標燃焼状態指標値に近づくように、前記取得された実燃焼状態指標値と前記目標燃焼状態指標値との差に基づいて前回の点火時期に対する補正量を算出する。 The combustion state index value acquisition means acquires an actual combustion state index value for combustion based on the previous actual ignition as an actual combustion state index value. The combustion state index value is, for example, a combustion ratio at a predetermined crank angle, a ratio of indicated heat quantity at a predetermined crank angle, an in-cylinder pressure at a predetermined crank angle, and the like.
The correction amount calculation means is based on the difference between the acquired actual combustion state index value and the target combustion state index value so that the combustion state index value for the combustion based on the current ignition approaches the target combustion state index value. To calculate a correction amount for the previous ignition timing.

モデル学習手段は、前記補正量が算出される毎に、その補正量が０に近づくように、前記初期点火時期モデルを点火時期モデルの初期値として「点火時期モデルを表す関数を順次修正する学習」を行うことにより学習後点火時期モデルを取得する。即ち、モデル学習手段は、補正量が得られる毎に、その時点の学習後点火時期モデルをその補正量に基づいて更に修正する（学習を行う）ことにより、学習後点火時期モデルを更新する。
学習後点火時期算出手段は、前記取得された実運転状態量を前記学習後点火時期モデルに適用することにより学習後点火時期を算出する。 The model learning means sets the initial ignition timing model as an initial value of the ignition timing model so that the correction amount approaches 0 each time the correction amount is calculated. To obtain a post-learning ignition timing model. That is, each time the correction amount is obtained, the model learning means further modifies (performs learning) the post-learning ignition timing model at that time based on the correction amount, thereby updating the post-learning ignition timing model.
The after-learning ignition timing calculating means calculates the after-learning ignition timing by applying the acquired actual operating state quantity to the after-learning ignition timing model.

加えて、この点火時期制御装置は、過渡運転状態判定手段と、点火時期制御手段と、点火実行手段と、を備えている。   In addition, the ignition timing control device includes transient operation state determination means, ignition timing control means, and ignition execution means.

過渡運転状態判定手段は、前記機関の運転状態が過渡運転状態であるか否かを判定する。例えば、過渡運転状態判定手段は、前記機関の負荷の変化速度を取得し、その取得された負荷の変化速度が所定の負荷変化速度閾値よりも大きいとき前記機関の運転状態が過渡運転状態であると判定するように構成されてもよい。   The transient operation state determination means determines whether or not the engine operation state is a transient operation state. For example, the transient operation state determination means acquires the load change speed of the engine, and the engine operation state is a transient operation state when the acquired load change speed is greater than a predetermined load change speed threshold. May be configured to determine.

点火時期制御手段は、
（１）前記機関の運転状態が過渡運転状態であると判定された場合、前記モデル学習手段による学習が前記学習後点火時期モデルを前記初期点火時期モデルに近づける修正を行うことになるか同初期点火時期モデルから遠ざける修正を行うことになるかを少なくとも前記補正量に基づいて判定する。 The ignition timing control means is
(1) If it is determined that the operating state of the engine is a transient operating state, the learning by the model learning means will make a correction to bring the post-learning ignition timing model closer to the initial ignition timing model. It is determined based on at least the correction amount whether the correction is to be performed away from the ignition timing model.

そして、点火時期制御手段は、
（１−１）前記モデル学習手段による学習が前記学習後点火時期モデルを前記初期点火時期モデルに近づける修正を行うと判定された場合には前記初期点火時期を今回の最終点火時期に設定し、
（１−２）前記モデル学習手段による学習が前記学習後点火時期モデルを前記初期点火時期モデルから遠ざける修正を行うと判定された場合には前記学習後点火時期を今回の最終点火時期に設定する。 And the ignition timing control means
(1-1) If it is determined that the learning by the model learning unit performs a correction that brings the post-learning ignition timing model closer to the initial ignition timing model, the initial ignition timing is set to the final ignition timing of this time,
(1-2) When it is determined that the learning by the model learning means is to correct the post-learning ignition timing model away from the initial ignition timing model, the post-learning ignition timing is set to the current final ignition timing. .

更に、点火時期制御手段は、
（２）前記機関の運転状態が過渡運転状態でないと判定された場合、
前記学習後点火時期を今回の最終点火時期に設定する。 Furthermore, the ignition timing control means
(2) When it is determined that the operating state of the engine is not a transient operating state,
The post-learning ignition timing is set to the current final ignition timing.

点火実行手段は、前記点火時期制御手段により設定された最終点火時期にて実際の点火を実行する。   The ignition execution means executes actual ignition at the final ignition timing set by the ignition timing control means.

これによれば、上記（２）に記載したように、前記機関の運転状態が過渡運転状態でないと判定された場合、前記学習後点火時期にて実際の点火が実行される。過渡運転状態でなければ、機関運転状態の変化は穏やかであるから、点火時期モデルの学習が運転状態の変化に対して大きく遅れることがない。従って、学習後点火時期は適正な点火時期に近い点火時期となるので、その学習後点火時期にて実際の点火を行うことにより、所望の燃焼状態に近しい状態を得ることができる。   According to this, as described in (2) above, when it is determined that the operating state of the engine is not a transient operating state, actual ignition is executed at the post-learning ignition timing. If the engine is not in the transient operation state, the change in the engine operation state is gentle, so that the learning of the ignition timing model is not greatly delayed from the change in the operation state. Accordingly, the post-learning ignition timing becomes an ignition timing close to the appropriate ignition timing, and thus a state close to a desired combustion state can be obtained by performing actual ignition at the post-learning ignition timing.

これに対し、上記（１−１）に記載したように、機関の運転状態が過渡運転状態であると判定された場合であって、前記モデル学習手段による今回の学習が、その時点の学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルに近づける修正を行う学習であると判定された場合、初期点火時期にて点火が実行される。   On the other hand, as described in (1-1) above, when it is determined that the operating state of the engine is a transient operating state, the current learning by the model learning unit is performed after learning at that time. When it is determined that the learning is performed to correct the ignition timing model to be closer to the initial ignition timing model, ignition is performed at the initial ignition timing.

前記モデル学習手段による今回の学習が、その時点の学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルに近づける修正を行う学習である場合、その時点の運転状態に対して学習後点火時期モデルの学習が十分ではない（他の運転領域における学習の影響を受けて学習後点火時期モデルが適正なモデルから乖離している）可能性が高く、予め適合されている初期点火時期モデルの方がその時点の運転状態に対してより好ましいモデルであると考えられる。従って、初期点火時期モデルに基づいて算出された初期点火時期にて点火を実行することにより、ノッキング等の発生を回避することができる。   If the current learning by the model learning means is a learning that corrects the post-learning ignition timing model at that time closer to the initial ignition timing model, the post-learning ignition timing model is sufficiently learned for the operating state at that time (The post-learning ignition timing model deviates from the appropriate model due to the influence of learning in other operating areas), and the initial ignition timing model that has been pre-adapted is more likely to operate at that time. It is considered to be a more favorable model for the situation. Therefore, the occurrence of knocking or the like can be avoided by performing ignition at the initial ignition timing calculated based on the initial ignition timing model.

更に、上記（１−２）に記載したように、前記モデル学習手段による学習が前記学習後点火時期モデルを前記初期点火時期モデルから遠ざける修正を行うと判定された場合、学習後点火時期にて点火が実行される。   Further, as described in the above (1-2), when it is determined that the learning by the model learning unit performs correction to move the post-learning ignition timing model away from the initial ignition timing model, at the post-learning ignition timing, Ignition is performed.

前記モデル学習手段による今回の学習が、その時点の学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルから遠ざける修正を行う学習である場合、初期点火時期モデルよりも学習後点火時期モデルの方がその時点の運転状態に対してより好ましいモデルであると考えられる。従って、学習後点火時期モデルに基づいて算出された学習後点火時期にて点火を実行することにより、燃焼状態指標値を目標燃焼状態指標値により近づけることができる点火を実行することができる。   If the current learning by the model learning means is a correction for moving the post-learning ignition timing model at that time away from the initial ignition timing model, the post-learning ignition timing model is more current than the initial ignition timing model. It is considered to be a more preferable model for the driving state. Therefore, by performing ignition at the post-learning ignition timing calculated based on the post-learning ignition timing model, it is possible to execute ignition that can bring the combustion state index value closer to the target combustion state index value.

以下、本発明の実施形態に係る内燃機関の点火時期制御装置について図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１は、本発明の実施形態に係る点火時期制御装置（以下、単に「制御装置」と称呼することもある。）をピストン往復動型の火花点火式多気筒（４気筒）４サイクル内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図１は、特定の気筒の断面のみを図示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。 Hereinafter, an ignition timing control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
FIG. 1 shows a spark ignition type multi-cylinder (4-cylinder) four-cycle internal combustion engine in which an ignition timing control device according to an embodiment of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “control device”) is a piston reciprocating type. 10 shows a schematic configuration of the system applied to FIG. Although FIG. 1 shows only a cross section of a specific cylinder, other cylinders have the same configuration.

この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。   The internal combustion engine 10 includes a cylinder block portion 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head portion 30 fixed on the cylinder block portion 20, and a gasoline mixture to the cylinder block portion 20. An intake system 40 for supplying and an exhaust system 50 for releasing exhaust gas from the cylinder block 20 to the outside are included.

シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これによりクランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。   The cylinder block unit 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 via the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The heads of the cylinder 21 and the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the cylinder head portion 30.

シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を開閉駆動する吸気弁制御装置３３、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。   The cylinder head unit 30 includes an intake port 31 that communicates with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake valve control device 33 that opens and closes the intake valve 32, an exhaust port 34 that communicates with the combustion chamber 25, an exhaust An exhaust valve 35 that opens and closes the port 34, an exhaust camshaft 36 that drives the exhaust valve 35, an ignition plug 37, an igniter 38 that includes an ignition coil that generates a high voltage applied to the ignition plug 37, and fuel are injected into the intake port 31. An injector (fuel injection means) 39 is provided.

吸気弁制御装置３３は、インテークカムシャフトとインテークカム（図示せず）との相対回転角度（位相角度）を油圧により調整・制御する周知の構成を備え、吸気弁３２の開弁時期（吸気弁開弁時期）を変更することができるようになっている。本例において、吸気弁の開弁期間（開弁クランク角度幅）は一定である。従って、吸気弁開弁時期が所定角度だけ進角又は遅角させられると、吸気弁閉弁時期も同所定角度だけ進角又は遅角させられる。また、排気弁３５の開弁時期及び閉弁時期は一定である。従って、吸気弁制御装置３３によって吸気弁開弁時期が変更されることに伴ってオーバーラップ期間が変化する。   The intake valve control device 33 has a known configuration that adjusts and controls the relative rotation angle (phase angle) between an intake cam shaft and an intake cam (not shown) by hydraulic pressure, and opens the intake valve 32 (intake valve). The valve opening time) can be changed. In this example, the valve opening period (the valve opening crank angle width) of the intake valve is constant. Therefore, when the intake valve opening timing is advanced or retarded by a predetermined angle, the intake valve closing timing is also advanced or retarded by the predetermined angle. Further, the opening timing and closing timing of the exhaust valve 35 are constant. Accordingly, the overlap period changes as the intake valve opening timing is changed by the intake valve control device 33.

吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３及びスロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａを備えている。   The intake system 40 includes an intake manifold 41 including an intake manifold that communicates with the intake port 31 and forms an intake passage together with the intake port 31, an air filter 42 provided at an end of the intake pipe 41, and an intake pipe 41. A throttle valve 43 having a variable opening cross-sectional area of the passage and a throttle valve actuator 43a including a DC motor constituting throttle valve driving means are provided.

排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２、上流側の三元触媒５３及び下流側の三元触媒５４を備えている。上流側の三元触媒５３は、エキゾーストパイプ５２に配設されている。下流側の三元触媒５４は、上流側の三元触媒５３の下流においてエキゾーストパイプ５２に配設されている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。   The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 communicating with the exhaust port 34, an exhaust pipe (exhaust pipe) 52 connected to the exhaust manifold 51, an upstream three-way catalyst 53, and a downstream three-way catalyst 54. The upstream three-way catalyst 53 is disposed in the exhaust pipe 52. The downstream three-way catalyst 54 is disposed in the exhaust pipe 52 downstream of the upstream three-way catalyst 53. The exhaust port 34, the exhaust manifold 51, and the exhaust pipe 52 constitute an exhaust passage.

一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、カムポジションセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、各気筒に設けられた筒内圧センサ６５、冷却水温センサ６６、第１触媒５３の上流の排気通路に配設された空燃比センサ６７、第１触媒５３の下流であって第２触媒５４の上流の排気通路に配設された空燃比センサ６８及びアクセル開度センサ６９を備えている。   On the other hand, this system includes a hot-wire air flow meter 61, a throttle position sensor 62, a cam position sensor 63, a crank position sensor 64, an in-cylinder pressure sensor 65 provided in each cylinder, a coolant temperature sensor 66, and an upstream of the first catalyst 53. An air-fuel ratio sensor 67 disposed in the exhaust passage, an air-fuel ratio sensor 68 and an accelerator opening sensor 69 disposed in the exhaust passage downstream of the first catalyst 53 and upstream of the second catalyst 54 are provided.

熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量を検出し、質量流量Gaを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁４３の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ６３は、インテークカムシャフトが所定角度から９０度、次いで９０度、更に１８０度回転する毎に一つのパルスを出力するようになっている。この信号はＧ２信号とも称呼される。クランクポジションセンサ６４は、クランク軸２４が１０度回転する毎にパルスを出力するようになっている。クランクポジションセンサ６４から出力されるパルスはエンジン回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、カムポジションセンサ６３及びクランクポジションセンサ６４からの信号に基いて、機関１０のクランク角度が求められるようになっている。   The hot-wire air flow meter 61 detects the mass flow rate per unit time of the intake air flowing through the intake pipe 41 and outputs a signal representing the mass flow rate Ga. The throttle position sensor 62 detects the opening of the throttle valve 43 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA. The cam position sensor 63 outputs one pulse every time the intake camshaft rotates 90 degrees, 90 degrees, and 180 degrees from a predetermined angle. This signal is also referred to as a G2 signal. The crank position sensor 64 outputs a pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 degrees. The pulse output from the crank position sensor 64 is converted into a signal representing the engine speed NE. Further, the crank angle of the engine 10 is obtained based on signals from the cam position sensor 63 and the crank position sensor 64.

筒内圧センサ６５は、燃焼室２５内の圧力を検出し、筒内圧Ｐｃを表す信号を出力するようになっている。筒内圧センサ６５は各気筒に一つずつ配設されている。冷却水温センサ６６は機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温度ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。上流側空燃比センサ６７及び下流側空燃比センサ６８は、触媒５３の上下流の空燃比を検出し、その上下流の空燃比を表す信号をそれぞれ出力するようになっている。アクセル開度センサ６９は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出し、アクセルペダル８１の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。   The in-cylinder pressure sensor 65 detects the pressure in the combustion chamber 25 and outputs a signal representing the in-cylinder pressure Pc. One in-cylinder pressure sensor 65 is provided for each cylinder. The coolant temperature sensor 66 detects the coolant temperature of the engine 10 and outputs a signal representing the coolant temperature THW. The upstream air-fuel ratio sensor 67 and the downstream air-fuel ratio sensor 68 detect the upstream and downstream air-fuel ratios of the catalyst 53 and output signals representing the upstream and downstream air-fuel ratios, respectively. The accelerator opening sensor 69 detects the operation amount of the accelerator pedal 81 operated by the driver, and outputs a signal representing the operation amount Accp of the accelerator pedal 81.

電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）及び定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６９と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６９からの信号を供給するようになっている。インターフェース７５は、ＣＰＵ７１の指示に応じて吸気弁制御装置３３、インジェクタ３９及びスロットル弁アクチュエータ４３ａに駆動信号を送出するとともに、イグナイタ３８に点火信号を送出するようになっている。   The electric control device 70 includes a CPU 71 connected by a bus, a routine (program) executed by the CPU 71, a ROM 72 pre-stored with tables (look-up tables, maps), constants, and the like, and the CPU 71 temporarily stores data as necessary. The microcomputer 73 includes a RAM 73 that stores data, a backup RAM 74 that stores data while the power is on, and retains the stored data even when the power is shut off, and an interface 75 that includes an AD converter. The interface 75 is connected to the sensors 61 to 69 and supplies signals from the sensors 61 to 69 to the CPU 71. The interface 75 sends a drive signal to the intake valve control device 33, the injector 39, and the throttle valve actuator 43a in accordance with an instruction from the CPU 71, and sends an ignition signal to the igniter 38.

（制御の概要）
次に、上記のように構成された内燃機関１０の点火時期制御装置により行われる点火時期制御の概要について説明する。 (Outline of control)
Next, an outline of ignition timing control performed by the ignition timing control device for the internal combustion engine 10 configured as described above will be described.

＜燃焼割合ＭＦＢの推定（取得）＞
上述のように定義された燃焼割合ＭＦＢは上述のように定義された図示熱量の割合Ｑsum／Ｑtotalを表す値として推定（取得）される。燃焼割合ＭＦＢ及び図示熱量の割合は、何れも機関１０の燃焼状態を示す燃焼状態指標値である。燃焼割合ＭＦＢを筒内圧センサ６５によって検出された筒内圧Ｐｃから求める手法の詳細は、例えば、特開２００６−１４４６４５号公報に開示されているので、以下、その概略について述べる。 <Estimation (acquisition) of combustion ratio MFB>
The combustion ratio MFB defined as described above is estimated (acquired) as a value representing the ratio Qsum / Qtotal of the indicated heat quantity defined as described above. The combustion ratio MFB and the ratio of the indicated heat quantity are both combustion state index values indicating the combustion state of the engine 10. Details of the method for obtaining the combustion ratio MFB from the in-cylinder pressure Pc detected by the in-cylinder pressure sensor 65 are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-144645, and the outline thereof will be described below.

本例において、燃焼割合ＭＦＢは所定のタイミングを表すクランク角度θに対応して求められる。クランク角度θにおける燃焼割合ＭＦＢをＭＦＢθと表す。このクランク角度θは圧縮上死点において０となり、圧縮上死点から圧縮上死点前に向って進角するほど絶対値が大きくなる負の値をとり、圧縮上死点から圧縮上死点後に向って遅角するほど絶対値が大きくなる正の値をとるように定義される。例えば、θ＝−θ１°（θ１＞０）であることは、クランク角度がＢＴＤＣθ１（圧縮上死点前クランク角度θ１°）であることを示す。θ＝θ２°（θ２＞０）であることは、クランク角度がＡＴＤＣθ２（圧縮上死点後クランク角度θ２°）であることを示す。   In this example, the combustion ratio MFB is obtained corresponding to the crank angle θ representing a predetermined timing. The combustion ratio MFB at the crank angle θ is expressed as MFBθ. This crank angle θ is 0 at the compression top dead center, takes a negative value that increases in absolute value as it advances from the compression top dead center toward the compression top dead center, and from the compression top dead center to the compression top dead center. It is defined to take a positive value, the absolute value of which increases as the angle is retarded later. For example, θ = −θ1 ° (θ1> 0) indicates that the crank angle is BTDCθ1 (crank angle θ1 ° before compression top dead center). The fact that θ = θ2 ° (θ2> 0) indicates that the crank angle is ATDCθ2 (crank angle θ2 ° after compression top dead center).

クランク角度θにおける燃焼割合ＭＦＢθは、下記の（１）式により推定される。（１）式において、クランク角度θｓ（θｓ＜０）は、対象とする燃焼行程（膨張行程）に向う圧縮行程において吸気弁３２及び排気弁３５の両方が閉じた状態にあり且つ点火時期よりも十分に進角した時期（例えば、θｓ＝−６０°、即ち、ＢＴＤＣ ６０°）である。クランク角度θｅ（θｅ＞０）は、対象とする燃焼行程における燃焼が実質的に終了する最も遅い時期よりも遅い所定の時期且つ排気弁開弁時期よりも進角した時期（例えば、θｅ＝６０°、即ち、ＡＴＤＣ ６０°）である。
The combustion ratio MFBθ at the crank angle θ is estimated by the following equation (1). In the equation (1), the crank angle θs (θs <0) is set so that both the intake valve 32 and the exhaust valve 35 are closed in the compression stroke toward the target combustion stroke (expansion stroke) and is higher than the ignition timing. It is a time when the angle is sufficiently advanced (for example, θs = −60 °, that is, BTDC 60 °). The crank angle θe (θe> 0) is a predetermined timing later than the latest timing at which combustion in the target combustion stroke is substantially ended and a timing advanced from the exhaust valve opening timing (for example, θe = 60). °, ie ATDC 60 °).

この（１）式は、発生した熱のうちピストンに対する仕事に寄与した熱の積算量Ｑの変化パターンがＰｃ（θ）Ｖ（θ）κの変化パターンと概ね一致するという知見に基いている。Ｐｃ（θ）はクランク角度θにおける筒内圧、Ｖ（θ）はクランク角度θにおける燃焼室２５の容積、κは混合ガスの比熱比（例えば、１．３２）である。なお、（１）式の分母はＭＦＢの１００％に相当する値である。 This equation (1) is based on the knowledge that the change pattern of the accumulated amount Q of heat contributed to the work for the piston among the generated heat is substantially coincident with the change pattern of Pc (θ) V (θ) κ . Pc (θ) is the in-cylinder pressure at the crank angle θ, V (θ) is the volume of the combustion chamber 25 at the crank angle θ, and κ is the specific heat ratio (for example, 1.32) of the mixed gas. The denominator of equation (1) is a value corresponding to 100% of MFB.

＜点火時期制御の基本的内容＞
先ず、この制御装置による点火時期制御の基本的内容について説明する。 <Basic contents of ignition timing control>
First, the basic contents of ignition timing control by this control device will be described.

図２は、点火時期ＳＡと、８°燃焼割合ＭＦＢ８と、機関１０の発生トルクＴＲＱと、の関係を示したグラフである。８°燃焼割合ＭＦＢ８とは、クランク角度θが圧縮上死点後８°（＝ＡＴＤＣ ８°）にあるときの燃焼割合ＭＦＢである。図２から明らかなように、発生トルクＴＲＱが最大となる８°燃焼割合ＭＦＢ８は約６０％（図２の領域Ａを参照。）である。従って、制御装置は、８°燃焼割合ＭＦＢ８が所定の目標値ＭＦＢ８ｔｇｔ（例えば、６０％近傍の値）となるように点火時期を制御する。なお、この目標値は機関の種類によって当然異なる値となる。例えば、目標燃焼割合ＭＦＢ８ｔｇｔは５０％であってもよい。また、５°燃焼割合ＭＦＢ５が目標燃焼割合ＭＦＢ５ｔｇｔ（例えば、５０％）である場合に発生トルクＴＲＱが最大となるような機関においては、制御装置は、５°燃焼割合ＭＦＢ５が目標値ＭＦＢ５ｔｇｔ（例えば、５０％近傍の値）となるように点火時期を制御する。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the ignition timing SA, the 8 ° combustion ratio MFB8, and the generated torque TRQ of the engine 10. The 8 ° combustion rate MFB8 is the combustion rate MFB when the crank angle θ is 8 ° (= ATDC 8 °) after compression top dead center. As is apparent from FIG. 2, the 8 ° combustion ratio MFB8 at which the generated torque TRQ is maximum is about 60% (see region A in FIG. 2). Therefore, the control device controls the ignition timing so that the 8 ° combustion ratio MFB8 becomes a predetermined target value MFB8tgt (for example, a value in the vicinity of 60%). The target value naturally varies depending on the type of engine. For example, the target combustion ratio MFB8tgt may be 50%. In an engine in which the generated torque TRQ becomes maximum when the 5 ° combustion ratio MFB5 is the target combustion ratio MFB5tgt (for example, 50%), the control device allows the 5 ° combustion ratio MFB5 to be the target value MFB5tgt (for example, The ignition timing is controlled so as to be a value in the vicinity of 50%.

より具体的に述べると、制御装置は機能ブロック図である図３に示した各機能達成部を有する。以下、各ブロックの機能を順に説明する。本明細書において、変数の後に付与される記号（ｋ）は、その変数がある特定の気筒において次に発生する燃焼行程（即ち、今回の燃焼行程）に対する変数であることを示す。従って、（ｋ−１）が付与された変数は、その特定の気筒における前回の燃焼行程（既に終了した直前の燃焼行程、即ち、１回前（７２０°クランク角前）の燃焼行程）に対する変数である。また、点火時期ＳＡ（ＳＡ＞０）とは、点火がＢＴＤＣ ＳＡ°（圧縮上死点前のクランク角度ＳＡ°）において行われることを意味する。   More specifically, the control device has each function achievement unit shown in FIG. 3 which is a functional block diagram. Hereinafter, the function of each block will be described in order. In this specification, the symbol (k) given after a variable indicates that the variable is a variable for a combustion stroke that occurs next in a specific cylinder (that is, the current combustion stroke). Therefore, the variable to which (k-1) is assigned is a variable for the previous combustion stroke (the combustion stroke immediately before the end of the combustion, that is, the combustion stroke one time before (720 ° crank angle)) in the specific cylinder. It is. Further, the ignition timing SA (SA> 0) means that ignition is performed at BTDC SA ° (crank angle SA ° before compression top dead center).

運転状態量取得部Ａ１は、機関の運転状態を表す量（運転状態量）を取得するようになっている。本例において、運転状態量は、機関１０の負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥである。負荷ＫＬは吸入された筒内空気重量に比例する「充填率」である（４気筒エンジンの場合、ＫＬ＝４・Ｍｃ／（ρ・Ｌ）、Ｍｃ：一気筒への吸入空気重量、ρ：空気密度、Ｌ：排気量）。負荷ＫＬは、エアフローメータ６１の検出する質量流量Ga及び機関回転速度ＮＥにより求められる。負荷ＫＬは、空気の挙動を記述した周知の空気モデルにより取得されてもよい。運転状態量取得部Ａ１は、負荷ＫＬに代え、機関１０の負荷としてアクセルペダル８１の操作量Accp、スロットル弁開度TA及び機関１回転あたりの吸入空気量Ga等を取得するように構成されていてもよい。   The operation state amount acquisition unit A1 acquires an amount (operation state amount) representing the operation state of the engine. In this example, the operating state quantities are the load KL and the engine speed NE of the engine 10. The load KL is a “filling rate” proportional to the in-cylinder air weight (in the case of a four-cylinder engine, KL = 4 · Mc / (ρ · L), Mc: weight of intake air into one cylinder, ρ: Air density, L: displacement). The load KL is obtained from the mass flow rate Ga detected by the air flow meter 61 and the engine speed NE. The load KL may be acquired by a well-known air model describing the behavior of air. The operating state quantity acquisition unit A1 is configured to acquire the operation amount Accp of the accelerator pedal 81, the throttle valve opening TA, the intake air amount Ga per engine rotation, and the like as the load of the engine 10 instead of the load KL. May be.

過渡運転状態判定部Ａ２は、機関１０の運転状態が過渡運転状態であるか否かを判定し、その判定結果を出力するようになっている。より具体的に述べると、過渡運転状態判定部Ａ２は、スロットルポジションセンサ６２からスロットル弁開度TAを入力し、スロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量（即ち、機関１０の負荷の変化速度としてのスロットル弁開度変化速度）ΔTAを求める。更に、過渡運転状態判定部Ａ２は、スロットル弁開度変化速度ΔTAが所定のスロットル弁開度変化速度閾値（負荷変化速度閾値）ΔTAthより大きいか否かを判定し、スロットル弁開度変化速度ΔTAが所定のスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAthより大きいと判定したとき、機関の運転状態が過渡運転状態である旨の信号を出力するようになっている。   The transient operation state determination unit A2 determines whether or not the operation state of the engine 10 is a transient operation state, and outputs the determination result. More specifically, the transient operation state determination unit A2 inputs the throttle valve opening TA from the throttle position sensor 62, and the amount of change per unit time of the throttle valve opening TA (that is, the load change of the engine 10). (Throttle valve opening changing speed) ΔTA as a speed. Further, the transient operation state determination unit A2 determines whether or not the throttle valve opening change rate ΔTA is greater than a predetermined throttle valve opening change rate threshold (load change rate threshold) ΔTAth, and the throttle valve opening change rate ΔTA. Is greater than a predetermined throttle valve opening change speed threshold value ΔTAth, a signal indicating that the engine operating state is a transient operating state is output.

点火時期制御部Ａ３は、初期点火時期算出部Ａ３ａと、学習後点火時期算出部Ａ３ｂと、最終点火時期設定部Ａ３ｃと、を備えている。   The ignition timing control unit A3 includes an initial ignition timing calculation unit A3a, a post-learning ignition timing calculation unit A3b, and a final ignition timing setting unit A3c.

初期点火時期算出部Ａ３ａは、運転状態量取得部Ａ１によって取得された実運転状態量（ＮＥ（ｋ），ＫＬ（ｋ））を初期点火時期モデルに適用することにより今回の燃焼に対する点火時期である「初期点火時期ＳＡin」を算出するようになっている。初期点火時期モデル及び後述する学習後点火時期モデルは、下記の（２）式の形の関数によって表される点火時期モデルである。
The initial ignition timing calculation unit A3a applies the actual operation state quantity (NE (k), KL (k)) acquired by the operation state quantity acquisition unit A1 to the initial ignition timing model, thereby calculating the ignition timing for the current combustion. A certain “initial ignition timing SAin” is calculated. The initial ignition timing model and the after-learning ignition timing model to be described later are ignition timing models represented by a function of the following equation (2).

初期点火時期モデルは、上記（２）式に示したように、内燃機関の運転状態を表す運転状態量（ＮＥ（ｋ），ＫＬ（ｋ））を変数として有する関数であって、点火時期ＳＡ（ｋ）を算出する関数により表された点火時期モデルである。初期点火時期モデルは、総ての運転領域において８°燃焼割合ＭＦＢ８が目標燃焼割合ＭＦＢ８ｔｇｔと精度良く一致するように、予め適合された係数（初期値、初期係数）θ０、θ１、θ２及びθ３を有する。この予め適合された係数（初期値、初期係数）θ０、θ１、θ２及びθ３は、ＲＯＭ７２及びバックアップＲＡＭ７４内に格納されるようになっている。   The initial ignition timing model is a function having, as variables, operating state quantities (NE (k), KL (k)) representing the operating state of the internal combustion engine as shown in the above equation (2). It is an ignition timing model represented by a function for calculating (k). In the initial ignition timing model, coefficients (initial values, initial coefficients) θ0, θ1, θ2, and θ3 that are preliminarily adapted so that the 8 ° combustion ratio MFB8 accurately matches the target combustion ratio MFB8tgt in all operating regions. Have. The previously adapted coefficients (initial values, initial coefficients) θ0, θ1, θ2, and θ3 are stored in the ROM 72 and the backup RAM 74.

従って、下記（２）式の係数θ０〜θ３が予め適合された（初期値、初期係数）に戻された関数に、実運転状態量（ＮＥ（ｋ），ＫＬ（ｋ））を代入することにより得られる今回の点火時期ＳＡ（ｋ）が、「初期点火時期ＳＡin」である。   Therefore, the actual operating state quantities (NE (k), KL (k)) are substituted into the function in which the coefficients θ0 to θ3 in the following equation (2) are returned to the previously adapted (initial value, initial coefficient). The ignition timing SA (k) obtained this time is “initial ignition timing SAin”.

目標値設定部Ａ４は、８°燃焼割合ＭＦＢ８に対する目標値である「目標燃焼割合ＭＦＢ８ｔｇｔ」を出力するようになっている。目標燃焼割合ＭＦＢ８ｔｇｔは本例において一定値Ｍ０（例えば、６０％）である。なお、目標値設定部Ａ４は、運転状態量を入力し、その運転状態量に応じて目標燃焼割合ＭＦＢ８ｔｇｔを変更するように構成されていてもよい。例えば、目標値設定部Ａ４は、スロットル弁開度変化速度ΔTAが所定のスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAthより大きい急加速運転時において、一時的に値Ｍ０より小さい値Ｍ１に設定されてもよい。なお、目標燃焼割合ＭＦＢ８ｔｇｔは、機関の燃焼効率が良く、且つ、ＨＣやＣＯ等の排出量が低い値となり、且つ、ノッキング等によるトルク変動等が発生しないような値に設定されることが望ましい。   The target value setting unit A4 outputs “target combustion ratio MFB8tgt” which is a target value for the 8 ° combustion ratio MFB8. The target combustion ratio MFB8tgt is a constant value M0 (for example, 60%) in this example. The target value setting unit A4 may be configured to input an operating state quantity and change the target combustion ratio MFB8tgt according to the operating state quantity. For example, the target value setting unit A4 may be temporarily set to a value M1 smaller than the value M0 during a rapid acceleration operation in which the throttle valve opening change rate ΔTA is larger than a predetermined throttle valve opening change rate threshold ΔTAth. . Note that the target combustion ratio MFB8tgt is desirably set to a value such that the combustion efficiency of the engine is good, the emission amount of HC, CO, etc. is low, and torque fluctuation due to knocking or the like does not occur. .

実燃焼割合ＭＦＢ８算出部Ａ５は、上記（１）式に従って、前回の燃焼行程中のＡＴＤＣ ８°における燃焼割合ＭＦＢ８（ｋ−１）を算出するようになっている。即ち、実燃焼割合ＭＦＢ８算出部Ａ５は、下記の（３）式に基いて８°燃焼割合ＭＦＢ８（ｋ−１）を算出する。（３）式における右辺の各値は、総て前回の燃焼行程中において得られた値である。なお、−６０°は圧縮上死点前のクランク角度６０°を意味する。また、８°及び６０°は圧縮上死点後のクランク角度８°及び６０°をそれぞれ意味する。
The actual combustion ratio MFB8 calculation unit A5 calculates the combustion ratio MFB8 (k−1) at ATDC 8 ° during the previous combustion stroke according to the above equation (1). That is, the actual combustion ratio MFB8 calculation unit A5 calculates the 8 ° combustion ratio MFB8 (k−1) based on the following equation (3). Each value on the right side in the equation (3) is a value obtained during the previous combustion stroke. Note that −60 ° means a crank angle of 60 ° before compression top dead center. Further, 8 ° and 60 ° mean crank angles 8 ° and 60 ° after compression top dead center, respectively.

補正量算出部Ａ６は、目標値設定部Ａ４から取得される目標燃焼割合ＭＦＢ８ｔｇｔと実燃焼割合ＭＦＢ８算出部Ａ５から取得される実際の８°燃焼割合ＭＦＢ８（ｋ−１）との差ｄＭＦＢ８（ｋ−１）に基づき、前回の点火時期ＳＡ（ｋ−１）に対して進角するべき補正量（進角するべきクランク角度）ΔＳＡ（ｋ−１）を算出する。即ち、今回の点火時期ＳＡ（ｋ）として適正値に近いと考えられる点火時期をフィードバック点火時期ＳＡｆｂとすると、フィードバック点火時期ＳＡｆｂは下記の（４）式により表される。
The correction amount calculation unit A6 calculates the difference dMFB8 (k) between the target combustion rate MFB8tgt acquired from the target value setting unit A4 and the actual 8 ° combustion rate MFB8 (k-1) acquired from the actual combustion rate MFB8 calculation unit A5. −1), a correction amount (crank angle to advance) ΔSA (k−1) to be advanced with respect to the previous ignition timing SA (k−1) is calculated. That is, assuming that the ignition timing that is considered to be close to an appropriate value as the current ignition timing SA (k) is the feedback ignition timing SAfb, the feedback ignition timing SAfb is expressed by the following equation (4).

具体的に述べると、補正量算出部Ａ６は、差ｄＭＦＢ８（ｋ−１）と補正量ΔＳＡ（ｋ−１）との関係を予め規定したテーブル（又は、関数）を備えている。補正量算出部Ａ６は、そのテーブルに実際に得られた差ｄＭＦＢ８（ｋ−１）を適用することにより、実際の補正量ΔＳＡ（ｋ−１）を算出する。   Specifically, the correction amount calculation unit A6 includes a table (or function) that predefines the relationship between the difference dMFB8 (k-1) and the correction amount ΔSA (k-1). The correction amount calculation unit A6 calculates the actual correction amount ΔSA (k−1) by applying the difference dMFB8 (k−1) actually obtained to the table.

このように、補正量算出部Ａ６は、今回の点火時期ＳＡ（ｋ）に基づく燃焼に対する燃焼状態指標値である８°燃焼割合ＭＦＢ８（ｋ）が目標燃焼状態指標値ＭＦＢ８ｔｇｔに近づくように、差ｄＭＦＢ８（ｋ−１）に基づいて前回の点火時期ＳＡ（ｋ−１）に対する補正量ΔＳＡ（ｋ−１）を算出する。即ち、前回の点火時期ＳＡ（ｋ−１）に補正量ΔＳＡ（ｋ−１）を加えることにより得られるフィードバック点火時期ＳＡｆｂを今回の点火時期とすれば、今回の点火に基づく燃焼によって得られる８°燃焼割合ＭＦＢ８（ｋ）と目標燃焼状態指標値ＭＦＢ８ｔｇｔとの差ｄＭＦＢ８（ｋ）が前回の燃焼における差ｄＭＦＢ８（ｋ−１）よりも小さくなる。   As described above, the correction amount calculation unit A6 performs the difference so that the 8 ° combustion ratio MFB8 (k) that is the combustion state index value for the combustion based on the current ignition timing SA (k) approaches the target combustion state index value MFB8tgt. Based on dMFB8 (k−1), a correction amount ΔSA (k−1) with respect to the previous ignition timing SA (k−1) is calculated. That is, if the feedback ignition timing SAfb obtained by adding the correction amount ΔSA (k−1) to the previous ignition timing SA (k−1) is the current ignition timing, 8 obtained by combustion based on the current ignition. The difference dMFB8 (k) between the combustion ratio MFB8 (k) and the target combustion state index value MFB8tgt is smaller than the difference dMFB8 (k-1) in the previous combustion.

なお、補正量算出部Ａ６は、下記（５）式に示したように、差ｄＭＦＢ８（ｋ−１）に対してＰＩ（比例・積分）処理を行うことにより補正量ΔＳＡ（ｋ−１）を求めてもよい。（５）式のＫｐは比例定数であり、Ｋｉは積分定数である。ＳｄＭＦＢ８（ｋ−１）は差ｄＭＦＢ８の積分値であり、下記（６）式に基いて求められる。
The correction amount calculation unit A6 performs the PI (proportional / integral) process on the difference dMFB8 (k-1) as shown in the following equation (5) to obtain the correction amount ΔSA (k-1). You may ask for it. In the equation (5), Kp is a proportionality constant, and Ki is an integral constant. SdMFB8 (k−1) is an integral value of the difference dMFB8, and is obtained based on the following equation (6).

遅延部Ａ７は、運転状態量取得部Ａ１により取得された今回の燃焼行程に対する運転状態量（ＮＥ（ｋ）、ＫＬ（ｋ））を保持するとともに、前回の燃焼行程に対する点火時期を決定するために使用された「前回の燃焼行程に対する運転状態量（ＮＥ（ｋ−１）、ＫＬ（ｋ−１））」を出力する。   The delay unit A7 holds the operating state quantities (NE (k), KL (k)) for the current combustion stroke acquired by the operating state quantity acquiring unit A1, and determines the ignition timing for the previous combustion stroke. The “operation state quantity (NE (k−1), KL (k−1)) with respect to the previous combustion stroke” is used.

モデル学習部Ａ８は、補正量算出部Ａ６から得られる補正量ΔＳＡ（ｋ−１）と、遅延部Ａ７から得られる前回の運転状態量（ＮＥ（ｋ−１）、ＫＬ（ｋ−１））と、に基いて、点火時期モデルの学習を行う。より具体的には、モデル学習部Ａ８は、補正量ΔＳＡ（ｋ−１）が最小の値となるように（即ち、前回の運転状態量を学習後点火時期モデルに適用して得られる点火時期が上記フィードバック点火時期ＳＡｆｂに近づく（一致する）ように）、上述した点火時期モデルを表す関数の係数θ０〜θ３を、周知の「逐次最小二乗法（ＲＬＳ：Recrusive Least-Squares）」に基いて算出・更新する。   The model learning unit A8 includes the correction amount ΔSA (k−1) obtained from the correction amount calculation unit A6 and the previous operation state amount (NE (k−1), KL (k−1)) obtained from the delay unit A7. Based on the above, the ignition timing model is learned. More specifically, the model learning unit A8 calculates the ignition timing obtained by applying the previous operation state amount to the post-learning ignition timing model so that the correction amount ΔSA (k−1) becomes the minimum value. Is approximated (matched) with the feedback ignition timing SAfb), the coefficients θ0 to θ3 of the function representing the ignition timing model described above are calculated based on the well-known “Sequential Least-Squares (RLS)”. Calculate / update.

点火時期制御部Ａ３が備える学習後点火時期算出部Ａ３ｂは、モデル学習部Ａ８により修正・更新（学習）された係数（学習後係数）θ０〜θ３を上記（２）式に代入することにより表される関数を「学習後点火時期モデル」として保持するようになっている。学習後係数も、初期係数と同様、バックアップＲＡＭ７４内に格納されるようになっている。学習後点火時期算出部Ａ３ｂは、運転状態量取得部Ａ１によって取得された実運転状態量（ＮＥ（ｋ），ＫＬ（ｋ））を学習後点火時期モデルに適用することにより今回の燃焼に対する点火時期である「学習後点火時期ＳＡgk」を算出するようになっている。   A post-learning ignition timing calculation unit A3b included in the ignition timing control unit A3 is a table that substitutes coefficients (post-learning coefficients) θ0 to θ3 corrected / updated (learned) by the model learning unit A8 into the above equation (2). This function is held as a “learning ignition timing model”. The post-learning coefficient is also stored in the backup RAM 74 like the initial coefficient. The post-learning ignition timing calculation unit A3b applies the actual operation state quantity (NE (k), KL (k)) acquired by the operation state quantity acquisition unit A1 to the post-learning ignition timing model, thereby igniting the current combustion. The “post-learning ignition timing SAgk”, which is the timing, is calculated.

点火時期制御部Ａ３の最終点火時期設定部Ａ３ｃは、初期点火時期算出部Ａ３ａにより算出された今回の点火時期の候補である「初期点火時期ＳＡin」と、学習後点火時期算出部Ａ３ｂにより算出された今回の点火時期の別の候補である「学習後点火時期ＳＡgk」と、の何れか一方を選択し、その選択した点火時期を「今回の最終点火時期ＳＡ（ｋ）」として出力するようになっている。   The final ignition timing setting unit A3c of the ignition timing control unit A3 is calculated by the initial ignition timing SAin that is the current ignition timing candidate calculated by the initial ignition timing calculation unit A3a and the after-learning ignition timing calculation unit A3b. One of “candidate ignition timing SAgk”, which is another candidate for this ignition timing, is selected, and the selected ignition timing is output as “current final ignition timing SA (k)”. It has become.

具体的に述べると、最終点火時期設定部Ａ３ｃは、過渡運転状態判定部Ａ２によって機関１０の運転状態が過渡運転状態であると判定されている場合、モデル学習部Ａ８による学習が、その時点の学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルに近づける修正を行うことになるか、或いは、その時点の学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルから遠ざける修正を行うことになるか、を「少なくとも補正量ΔＳＡ（ｋ−１）（実際には、前回の点火時期ＳＡ（ｋ−１）、補正量ΔＳＡ（ｋ−１）、今回の初期点火時期ＳＡin及び今回の学習後点火時期ＳＡgk）」に基づいて判定する。   Specifically, when the operation state of the engine 10 is determined to be a transient operation state by the transient operation state determination unit A2, the final ignition timing setting unit A3c performs learning by the model learning unit A8 at that time. Whether or not the post-learning ignition timing model is to be corrected to be closer to the initial ignition timing model, or whether the post-learning ignition timing model is to be moved away from the initial ignition timing model is `` at least the correction amount ΔSA (k−1) (actually, the previous ignition timing SA (k−1), the correction amount ΔSA (k−1), the current initial ignition timing SAin and the current post-learning ignition timing SAgk) ” judge.

より詳細には、最終点火時期設定部Ａ３ｃは、今回の初期点火時期ＳＡinと上記（４）式に基づいて得られたフィードバック点火時期ＳＡｆｂとの差の絶対値Ｚin（Ｚin＝｜ＳＡin−ＳＡfb｜）が、今回の学習後点火時期ＳＡgkとフィードバック点火時期ＳＡｆｂとの差の絶対値Ｚgk（Ｚgk＝｜ＳＡgk−ＳＡfb｜）よりも小さいか否かを判定する。   More specifically, the final ignition timing setting unit A3c determines the absolute value Zin (Zin = | SAin−SAfb |) of the difference between the current initial ignition timing SAin and the feedback ignition timing SAfb obtained based on the above equation (4). ) Is smaller than the absolute value Zgk (Zgk = | SAgk−SAfb |) of the difference between the current post-learning ignition timing SAgk and the feedback ignition timing SAfb.

そして、最終点火時期設定部Ａ３ｃは、絶対値Ｚinの方が絶対値Ｚgkよりも小さいと判定される場合、今回の学習は学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルに近づける修正であると判断し、今回の最終点火時期ＳＡ（ｋ）として今回の初期点火時期ＳＡinを選択する。   Then, when it is determined that the absolute value Zin is smaller than the absolute value Zgk, the final ignition timing setting unit A3c determines that the current learning is a correction that brings the post-learning ignition timing model closer to the initial ignition timing model. The current initial ignition timing SAin is selected as the current final ignition timing SA (k).

これに対し、最終点火時期設定部Ａ３ｃは、絶対値Ｚgkの方が絶対値Ｚinよりも小さいと判定される場合、今回の学習は学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルから遠ざける修正であると判断し、今回の最終点火時期ＳＡ（ｋ）として今回の学習後点火時期ＳＡgkを選択する。   On the other hand, when the final ignition timing setting unit A3c determines that the absolute value Zgk is smaller than the absolute value Zin, the current learning is a correction that moves the post-learning ignition timing model away from the initial ignition timing model. Determination is made, and the current post-learning ignition timing SAgk is selected as the current final ignition timing SA (k).

更に、最終点火時期設定部Ａ３ｃは、過渡運転状態判定部Ａ２によって機関１０の運転状態が過渡運転状態でないと判定されている場合、今回の最終点火時期ＳＡ（ｋ）として今回の学習後点火時期ＳＡgkを選択する。   Further, the final ignition timing setting unit A3c determines the current final ignition timing SA (k) as the current post-learning ignition timing when the transient operation state determination unit A2 determines that the operation state of the engine 10 is not the transient operation state. Select SAgk.

そして、点火時期制御部Ａ３は、最終点火時期ＳＡ（ｋ）として選択された点火時期にて点火が行われるようにイグナイタ３８に点火信号（点火指示信号）を送出する。   Then, the ignition timing control unit A3 sends an ignition signal (ignition instruction signal) to the igniter 38 so that ignition is performed at the ignition timing selected as the final ignition timing SA (k).

＜作用＞
次に、この制御装置（電気制御装置７０）の作用について説明する。
ＣＰＵ７１は、図示しない筒内圧取得ルーチンを実行することにより、各気筒のＰｃ（−６０°）、Ｐｃ（８°）及びＰｃ（６０°）を各気筒に配設された筒内圧センサ６５の出力に基いて取得し、各気筒別にＲＡＭ７３に格納している。更に、ＣＰＵ７１は、図４にフローチャートにより示した点火時期制御ルーチンを特定気筒のクランク角度が燃焼行程開始直前の所定のクランク角度（例えば、特定気筒の圧縮上死点前クランク角度９０°＝ＢＴＤＣ ９０°）に一致する毎に繰り返し実行している。なお、ＣＰＵ７１は、他の気筒に対しても同様なルーチンを同様なタイミングにて実行するようになっている。 <Action>
Next, the operation of this control device (electric control device 70) will be described.
The CPU 71 executes an in-cylinder pressure acquisition routine (not shown) to output Pc (−60 °), Pc (8 °), and Pc (60 °) of each cylinder from the in-cylinder pressure sensor 65 disposed in each cylinder. Is obtained based on the data and stored in the RAM 73 for each cylinder. Further, the CPU 71 performs the ignition timing control routine shown in the flowchart of FIG. 4 with a predetermined crank angle immediately before the start of the combustion stroke when the crank angle of the specific cylinder (for example, crank angle 90 ° before compression top dead center of the specific cylinder = BTDC 90 It is repeatedly executed every time it matches (°). The CPU 71 executes the same routine for other cylinders at the same timing.

特定気筒のクランク角度が前記所定のクランク角度に一致すると、ＣＰＵ７１は図４のルーチンの処理をステップ４００から開始し、ステップ４０５〜ステップ４３５にて以下の処理を行う。   When the crank angle of the specific cylinder matches the predetermined crank angle, the CPU 71 starts the processing of the routine of FIG. 4 from step 400, and performs the following processing in steps 405 to 435.

ステップ４０５：ＣＰＵ７１は、特定気筒の前回の燃焼行程における実際の８°燃焼割合ＭＦＢ８（ｋ−１）を上記（３）式に基いて算出する。このとき、ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７３に格納してある特定気筒のＰｃ（−６０°）、Ｐｃ（８°）及びＰｃ（６０°）を（３）式に適用する。ＣＰＵ７１は、（３）式の燃焼室体積Ｖ（−６０°）、Ｖ（８°）及びＶ（６０°）に、予めＲＯＭ７２内に記憶してある値を代入する。   Step 405: The CPU 71 calculates the actual 8 ° combustion ratio MFB8 (k−1) in the previous combustion stroke of the specific cylinder based on the above equation (3). At this time, the CPU 71 applies Pc (−60 °), Pc (8 °), and Pc (60 °) of the specific cylinder stored in the RAM 73 to the equation (3). The CPU 71 assigns values stored in the ROM 72 in advance to the combustion chamber volumes V (−60 °), V (8 °), and V (60 °) of the equation (3).

ステップ４１０：ＣＰＵ７１は、特定気筒の前回の燃焼行程に対する（特定気筒の前回の点火時期を決定する際に使用した）機関回転速度ＮＥ（ｋ−１）及び負荷ＫＬ（ｋ−１）を取得する。同時に、ＣＰＵ７１は、特定気筒の今回の燃焼行程に対する（特定気筒の今回の点火時期を決定する際に使用する）機関回転速度ＮＥ（ｋ）及び負荷ＫＬ（ｋ）を取得する。機関回転速度ＮＥ（ｋ）及び負荷ＫＬ（ｋ）は、現時点における機関回転速度ＮＥ及び負荷ＫＬにそれぞれ等しい。   Step 410: The CPU 71 obtains the engine speed NE (k−1) and the load KL (k−1) (used when determining the previous ignition timing of the specific cylinder) for the previous combustion stroke of the specific cylinder. . At the same time, the CPU 71 obtains the engine speed NE (k) and the load KL (k) for the current combustion stroke of the specific cylinder (used when determining the current ignition timing of the specific cylinder). The engine speed NE (k) and the load KL (k) are equal to the engine speed NE and the load KL at the current time, respectively.

ステップ４１５：ＣＰＵ７１は、予め定められた目標燃焼割合ＭＦＢ８ｔｇｔとステップ４０５にて取得した実際の８°燃焼割合ＭＦＢ８（ｋ−１）との差ｄＭＦＢ８（ｋ−１）を、目標燃焼割合ＭＦＢ８ｔｇｔから８°燃焼割合ＭＦＢ８（ｋ−１）を減じることにより求める。
ステップ４２０：ＣＰＵ７１は、差ｄＭＦＢ８（ｋ−１）をルックアップテーブルｆ（関数ｆ）に適用することにより補正量ΔＳＡ（ｋ−１）を算出する。本例において、ルックアップテーブルは、差ｄＭＦＢ８（ｋ−１）を定数ｋ倍するように定められている。 Step 415: The CPU 71 calculates a difference dMFB8 (k−1) between a predetermined target combustion rate MFB8tgt and the actual 8 ° combustion rate MFB8 (k−1) acquired in Step 405 from the target combustion rate MFB8tgt to 8 ° Calculated by subtracting the combustion rate MFB8 (k-1).
Step 420: The CPU 71 calculates the correction amount ΔSA (k−1) by applying the difference dMFB8 (k−1) to the lookup table f (function f). In this example, the lookup table is defined to multiply the difference dMFB8 (k−1) by a constant k.

ステップ４２５：ＣＰＵ７１は、点火時期モデルの学習を実行する。具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、逐次最小二乗法に基いて補正量ΔＳＡ（ｋ−１）を最小とする係数θ０、θ１、θ２及びθ３を算出（決定）する。このとき、ＣＰＵ７１は、機関回転速度ＮＥ（ｋ−１）及び負荷ＫＬ（ｋ−１）を計算に使用する。算出された新たな係数θ０、θ１、θ２及びθ３は、学習後係数としてバックアップＲＡＭ７４に格納される。   Step 425: The CPU 71 executes learning of the ignition timing model. Specifically, the CPU 71 calculates (determines) the coefficients θ0, θ1, θ2, and θ3 that minimize the correction amount ΔSA (k−1) based on the sequential least square method. At this time, the CPU 71 uses the engine speed NE (k−1) and the load KL (k−1) for calculation. The calculated new coefficients θ0, θ1, θ2, and θ3 are stored in the backup RAM 74 as post-learning coefficients.

ステップ４３０：ＣＰＵ７１は、上記（２）式の係数θ０〜θ３をステップ４２５にて更新された（学習された）係数θ０〜θ３に設定し、その（２）式に機関回転速度ＮＥ（ｋ）及び負荷ＫＬ（ｋ）を代入することにより、今回の点火時期（次に到来する燃焼行程に対する点火時期）に対応する点火時期ＳＡgkを算出する。前述したように、係数θ０〜θ３が学習された値（学習後係数）に設定された点火時期モデル（学習後点火時期モデル）によって求められる点火時期は「学習後点火時期ＳＡgk」と称呼される。   Step 430: The CPU 71 sets the coefficients θ0 to θ3 in the above equation (2) to the coefficients θ0 to θ3 updated (learned) in step 425, and the engine speed NE (k) in the equation (2). Then, by substituting the load KL (k), the ignition timing SAgk corresponding to the current ignition timing (ignition timing for the next combustion stroke) is calculated. As described above, the ignition timing obtained by the ignition timing model (post-learning ignition timing model) in which the coefficients θ0 to θ3 are set to learned values (post-learning coefficient) is referred to as “post-learning ignition timing SAgk”. .

ステップ４３５：ＣＰＵ７１は、上記（２）式の係数θ０〜θ３を初期値（初期係数）に設定し、その（２）式に機関回転速度ＮＥ（ｋ）及び負荷ＫＬ（ｋ）を代入することにより、今回の点火時期に対応する点火時期ＳＡinを算出する。前述したように、係数θ０〜θ３が初期値に戻された点火時期モデル（初期点火時期モデル）によって求められる点火時期は「初期点火時期ＳＡin」と称呼される。   Step 435: The CPU 71 sets the coefficients θ0 to θ3 in the above equation (2) to initial values (initial coefficients), and substitutes the engine speed NE (k) and the load KL (k) into the equation (2). Thus, the ignition timing SAin corresponding to the current ignition timing is calculated. As described above, the ignition timing obtained by the ignition timing model (initial ignition timing model) in which the coefficients θ0 to θ3 are returned to the initial values is referred to as “initial ignition timing SAin”.

次に、ＣＰＵ７１はステップ４４０に進み、スロットル弁開度変化速度ΔTAが所定のスロットル弁開度変化速度閾値ΔTAthより小さいか否かを判定する。スロットル弁開度TAは、アクセルペダル８１の操作量Accpが大きくなるほど大きくなるようにＣＰＵ７１及びスロットル弁アクチュエータ４３ａによって制御されている。また、スロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量は、図示しない所定時間Δｔの経過毎に実行されるルーチンにおいて、そのルーチンを実行する時点のスロットル弁開度TAと、そのルーチンを前回実行した時点におけるスロットル弁開度TA（＝TAold＝Δｔ前のスロットル弁開度）と、の差（ΔTA＝TA−TAold）を求めることにより取得されている。このステップ４４０は、機関１０の運転状態が過渡運転状態（この例では、急加速状態）であるか否かを判定するためのステップである。   Next, the CPU 71 proceeds to step 440 to determine whether or not the throttle valve opening change rate ΔTA is smaller than a predetermined throttle valve opening change rate threshold ΔTAth. The throttle valve opening TA is controlled by the CPU 71 and the throttle valve actuator 43a so as to increase as the operation amount Accp of the accelerator pedal 81 increases. In addition, the amount of change per unit time of the throttle valve opening TA is a routine executed every time a predetermined time Δt (not shown) is executed, and the throttle valve opening TA at the time of executing the routine and the previous execution of the routine are executed. It is obtained by obtaining the difference (ΔTA = TA−TAold) between the throttle valve opening TA (= TAold = throttle valve opening before Δt) at the time point. This step 440 is a step for determining whether or not the operating state of the engine 10 is a transient operating state (in this example, a rapid acceleration state).

いま、機関１０の運転状態が過渡運転状態（この例では、急加速状態）でないと仮定する。このとき、ＣＰＵ７１はステップ４４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４４５に進み、最終点火時期（今回の燃焼行程に対する点火時期）ＳＡ（ｋ）にステップ４３０にて求めた学習後点火時期ＳＡgkを設定する。   Now, it is assumed that the operation state of the engine 10 is not a transient operation state (in this example, a rapid acceleration state). At this time, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 440 and proceeds to step 445 to set the post-learning ignition timing SAgk obtained at step 430 to the final ignition timing (ignition timing for the current combustion stroke) SA (k). Set.

次いで、ＣＰＵ７１はステップ４５０に進んで、上記ステップ４４５にて設定された最終点火時期ＳＡ（ｋ）（即ち、学習後点火時期ＳＡgk）にて点火が行われるようにイグナイタ３８に点火信号を送出する。そして、ＣＰＵ７１はステップ４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。このステップは点火実行手段に相当する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 450 and sends an ignition signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) set in step 445 (that is, the post-learning ignition timing SAgk). . Then, the CPU 71 proceeds to step 495 and once ends this routine. This step corresponds to ignition execution means.

一方、機関１０の運転状態が過渡運転状態（この例では、急加速状態）であると仮定する。このとき、ＣＰＵ７１はステップ４４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ４５５に進み、上記（４）式に基づいてフィードバック点火時期ＳＡｆｂを算出する。次いで、ＣＰＵ７１はステップ４６０に進み、今回の初期点火時期ＳＡinと上記（４）式に基づいて得られたフィードバック点火時期ＳＡｆｂとの差の絶対値Ｚin（Ｚin＝｜ＳＡin−ＳＡfb｜）が、今回の学習後点火時期ＳＡgkとフィードバック点火時期ＳＡｆｂとの差の絶対値Ｚgk（Ｚgk＝｜ＳＡgk−ＳＡfb｜）よりも小さいか否かを判定する。   On the other hand, it is assumed that the operation state of the engine 10 is a transient operation state (in this example, a rapid acceleration state). At this time, the CPU 71 makes a “No” determination at step 440 to proceed to step 455 to calculate the feedback ignition timing SAfb based on the above equation (4). Next, the CPU 71 proceeds to step 460, where the absolute value Zin (Zin = | SAin−SAfb |) of the difference between the current initial ignition timing SAin and the feedback ignition timing SAfb obtained based on the above equation (4) is It is determined whether or not the difference between the after-learning ignition timing SAgk and the feedback ignition timing SAfb is smaller than the absolute value Zgk (Zgk = | SAgk−SAfb |).

このとき、絶対値Ｚinの方が絶対値Ｚgkよりも小さいと、今回の学習は学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルに近づける修正であると判断される。そこで、この場合、ＣＰＵ７１はステップ４６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４６５に進み、今回の最終点火時期ＳＡ（ｋ）としてステップ４３５にて求めた初期点火時期ＳＡinを設定する。次いで、ＣＰＵ７１はステップ４５０に進んで、上記ステップ４６５にて設定された最終点火時期ＳＡ（ｋ）（即ち、初期点火時期ＳＡin）にて点火が行われるようにイグナイタ３８に点火信号を送出する。そして、ＣＰＵ７１はステップ４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。   At this time, if the absolute value Zin is smaller than the absolute value Zgk, it is determined that the current learning is a correction for bringing the post-learning ignition timing model closer to the initial ignition timing model. Therefore, in this case, the CPU 71 determines “Yes” at step 460 and proceeds to step 465 to set the initial ignition timing SAin obtained at step 435 as the current final ignition timing SA (k). Next, the CPU 71 proceeds to step 450, and sends an ignition signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) set in step 465 (that is, the initial ignition timing SAin). Then, the CPU 71 proceeds to step 495 and once ends this routine.

これに対し、絶対値Ｚinの方が絶対値Ｚgkよりも大きい（絶対値Ｚinが絶対値Ｚgk以上である）と、今回の学習は学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルから遠ざける修正であると判断される。そこで、この場合、ＣＰＵ７１はステップ４６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ４４５に進み、今回の最終点火時期ＳＡ（ｋ）としてステップ４３０にて求めた学習後点火時期ＳＡgkを設定する。次いで、ＣＰＵ７１はステップ４５０に進んで、上記ステップ４４５にて設定された最終点火時期ＳＡ（ｋ）（即ち、学習後点火時期ＳＡgk）にて点火が行われるようにイグナイタ３８に点火信号を送出する。そして、ＣＰＵ７１はステップ４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the absolute value Zin is larger than the absolute value Zgk (the absolute value Zin is greater than or equal to the absolute value Zgk), the current learning is a correction that moves the ignition timing model after learning away from the initial ignition timing model. To be judged. Therefore, in this case, the CPU 71 makes a “No” determination at step 460 to proceed to step 445 to set the post-learning ignition timing SAgk obtained at step 430 as the current final ignition timing SA (k). Next, the CPU 71 proceeds to step 450 and sends an ignition signal to the igniter 38 so that ignition is performed at the final ignition timing SA (k) set in step 445 (that is, the post-learning ignition timing SAgk). . Then, the CPU 71 proceeds to step 495 and once ends this routine.

以上、説明したように、本発明による点火時期制御装置の実施形態によれば、機関の運転状態が過渡運転状態（急加速運転状態）となったとき、点火時期モデルの学習が学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルに近づける修正を行うことになるか、又は、その学習が学習後点火時期を初期点火時期モデルから遠ざける修正を行うことになるか、を少なくとも補正量ΔＳＡ（ｋ−１）に基づいて判定し、その学習が学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルに近づける修正を行うと判定された場合には初期点火時期ＳＡinにて点火を行い、その学習が学習後点火時期モデルを初期点火時期モデルから遠ざける修正を行うと判定された場合には学習後点火時期ＳＡgkにて点火を行う。この結果、過渡運転時に不適切な学習後点火時期ＳＡgkが点火時期として用いられないから、ノッキング及び不安定燃焼状態の発生等を回避することができる。   As described above, according to the embodiment of the ignition timing control device of the present invention, when the engine operating state becomes a transient operation state (rapid acceleration operation state), learning of the ignition timing model is performed after learning. It is at least a correction amount ΔSA (k−1) whether the model is corrected to be close to the initial ignition timing model, or whether the learning is to correct the ignition timing away from the initial ignition timing model after learning. If it is determined that the learning corrects the ignition timing model after learning to be close to the initial ignition timing model, ignition is performed at the initial ignition timing SAin. When it is determined that the correction away from the initial ignition timing model is to be performed, ignition is performed at the after-learning ignition timing SAgk. As a result, since the inappropriate post-learning ignition timing SAgk is not used as the ignition timing at the time of transient operation, it is possible to avoid the occurrence of knocking and unstable combustion state.

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態において、点火時期モデルの学習は逐次最小二乗法により行われていたが、他の手法を用いて学習を行ってもよい。また、点火時期モデルの学習は、係数θ０〜θ３の全てを修正することにより行われていたが、係数θ０〜θ３のうちのいくつかの係数のみを修正するように学習を実行してもよい。更に、点火時期モデルが係数θ０〜θ３以外の適合パラメータを備えている場合、初期点火時期モデルはそのような適合パラメータが適合されたモデルであり、学習後点火時期モデルはそのような適合パラメータを学習により修正したものでもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in each of the embodiments described above, learning of the ignition timing model is performed by the sequential least square method, but learning may be performed using other methods. The learning of the ignition timing model has been performed by correcting all the coefficients θ0 to θ3. However, the learning may be executed so as to correct only some of the coefficients θ0 to θ3. . In addition, when the ignition timing model has adaptation parameters other than coefficients θ0 to θ3, the initial ignition timing model is a model to which such an adaptation parameter is adapted, and the post-learning ignition timing model has such an adaptation parameter. It may be corrected by learning.

また、上記実施形態は、燃焼状態指標値である燃焼割合ＭＦＢを筒内圧に基いて取得していたが、燃焼割合ＭＦＢをWiebe関数と呼ばれる燃焼モデル（例えば、特開２００６−９７２０号公報を参照。）により求めるように構成することもできる。このWiebe関数は、ＡＴＤＣ θ°における燃焼割合ＭＦＢθを、
ＭＦＢθ＝１−exp{−ｅ・((θ＋αｉ)／αｂ)ｆ}
により近似する関数である。ここで、パラメータｅ及びパラメータｆは一定値であり、パラメータαｉは点火時期に基いて変化し、パラメータαｂは吸気弁と排気弁とが同時に開弁するオーバーラップ期間（ＶＶＴ（ｋ））に基いて変化するように構成されているとよい。更に、燃焼状態指標値は、所定のクランク角度における筒内圧、及び／又は、筒内圧の変化速度等であってもよい。 In the above-described embodiment, the combustion rate MFB, which is the combustion state index value, is acquired based on the in-cylinder pressure. However, the combustion rate MFB is a combustion model called a Wiebe function (see, for example, JP-A-2006-9720). .)). This Wiebe function gives the combustion rate MFBθ at ATDC θ °,
MFBθ = 1−exp {−e · ((θ + αi) / αb) f }
Is a function approximated by Here, the parameter e and the parameter f are constant values, the parameter αi changes based on the ignition timing, and the parameter αb is based on an overlap period (VVT (k)) in which the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened. It is good to be comprised so that it may change. Further, the combustion state index value may be an in-cylinder pressure at a predetermined crank angle and / or a change speed of the in-cylinder pressure.

本発明の実施形態に係る点火時期制御装置を適用した内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine to which an ignition timing control device according to an embodiment of the present invention is applied. 点火時期と８°燃焼割合と機関の発生トルクとの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between ignition timing, an 8 degree combustion ratio, and the generated torque of an engine. 図１に示した電気制御装置（点火時期制御装置）の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the electric control device (ignition timing control device) shown in FIG. 1. 図１に示したＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU shown in FIG. 1 performs. 総ての運転領域に対して偏りなく学習が行われた場合の点火時期モデルにより算出される点火時期を示した図である。It is the figure which showed the ignition timing calculated by the ignition timing model when learning is performed with no bias over all the operation regions. ある特定運転領域においてのみ学習が行われた後の点火時期モデルにより算出される点火時期を示した図である。It is the figure which showed the ignition timing calculated by the ignition timing model after learning was performed only in a certain specific operation area | region. 所定の運転を行った後における点火時期モデルの学習の運転領域別頻度を表したグラフである。It is the graph showing the frequency according to the driving | operation area | region of learning of the ignition timing model after performing a predetermined driving | operation.

符号の説明Explanation of symbols

１０…内燃機関、２５…燃焼室、３７…点火プラグ、３８…イグナイタ、３９…インジェクタ、６１…熱線式エアフローメータ、６２…スロットルポジションセンサ、６３…カムポジションセンサ、６４…クランクポジションセンサ、６５…筒内圧センサ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 25 ... Combustion chamber, 37 ... Spark plug, 38 ... Igniter, 39 ... Injector, 61 ... Hot-wire air flow meter, 62 ... Throttle position sensor, 63 ... Cam position sensor, 64 ... Crank position sensor, 65 ... In-cylinder pressure sensor, 70 ... electric control device, 71 ... CPU.

Claims (3)

内燃機関の運転状態を表す運転状態量を変数として同機関の点火時期を算出する関数により表された点火時期モデルであって同機関の燃焼状態を示す燃焼状態指標値が所定の目標燃焼状態を示す目標燃焼状態指標値と一致するように予め適合された初期点火時期モデルを備えた内燃機関の点火時期制御装置であって、
実際の前記運転状態量を実運転状態量として取得する運転状態量取得手段と、
前記取得された実運転状態量を前記初期点火時期モデルに適用することにより初期点火時期を算出する初期点火時期算出手段と、
前回の実際の点火に基く燃焼に対する実際の燃焼状態指標値を実燃焼状態指標値として取得する燃焼状態指標値取得手段と、
今回の点火に基づく燃焼に対する燃焼状態指標値が前記目標燃焼状態指標値に近づくように、前記取得された実燃焼状態指標値と前記目標燃焼状態指標値との差に基づいて前回の点火時期に対する補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量が算出される毎に前記補正量が０に近づくように前記初期点火時期モデルを点火時期モデルの初期値として同点火時期モデルを表す関数を順次修正する学習を行うことにより学習後点火時期モデルを取得するモデル学習手段と、
前記取得された実運転状態量を前記学習後点火時期モデルに適用することにより学習後点火時期を算出する学習後点火時期算出手段と、
前記機関の運転状態が過渡運転状態であるか否かを判定する過渡運転状態判定手段と、
前記機関の運転状態が過渡運転状態であると判定された場合、前記モデル学習手段による学習が前記学習後点火時期モデルを前記初期点火時期モデルに近づける修正を行うことになるか同初期点火時期モデルから遠ざける修正を行うことになるかを少なくとも前記補正量に基づいて判定し、前記モデル学習手段による学習が前記学習後点火時期モデルを前記初期点火時期モデルに近づける修正を行うと判定された場合には前記初期点火時期を今回の最終点火時期に設定し、前記モデル学習手段による学習が前記学習後点火時期モデルを前記初期点火時期モデルから遠ざける修正を行うと判定された場合には前記学習後点火時期を今回の最終点火時期に設定し、前記機関の運転状態が過渡運転状態でないと判定された場合、前記学習後点火時期を今回の最終点火時期に設定する点火時期制御手段と、
前記設定された最終点火時期にて実際の点火を実行する点火実行手段と、
を備えた点火時期制御装置。 An ignition timing model represented by a function for calculating the ignition timing of the engine with the operating state quantity representing the operating state of the internal combustion engine as a variable, wherein the combustion state index value indicating the combustion state of the engine has a predetermined target combustion state An ignition timing control device for an internal combustion engine having an initial ignition timing model that is preliminarily adapted to match the target combustion state index value shown
Driving state quantity acquisition means for acquiring the actual driving state quantity as an actual driving state quantity;
Initial ignition timing calculation means for calculating an initial ignition timing by applying the acquired actual operating state quantity to the initial ignition timing model;
Combustion state index value acquisition means for acquiring an actual combustion state index value for combustion based on the previous actual ignition as an actual combustion state index value;
Based on the difference between the acquired actual combustion state index value and the target combustion state index value so that the combustion state index value for the combustion based on the current ignition approaches the target combustion state index value, Correction amount calculating means for calculating a correction amount;
Each time the correction amount is calculated, post-learning ignition is performed by performing learning to sequentially correct a function representing the ignition timing model with the initial ignition timing model as an initial value of the ignition timing model so that the correction amount approaches zero. A model learning means for obtaining a time model;
A post-learning ignition timing calculating means for calculating a post-learning ignition timing by applying the acquired actual operating state quantity to the post-learning ignition timing model;
Transient operation state determining means for determining whether or not the operation state of the engine is a transient operation state;
If it is determined that the operating state of the engine is a transient operating state, learning by the model learning means will make a correction to bring the post-learning ignition timing model closer to the initial ignition timing model or the initial ignition timing model Whether or not the correction to move away from the engine is determined based on at least the correction amount, and when it is determined that the learning by the model learning means performs the correction to bring the post-learning ignition timing model closer to the initial ignition timing model Sets the initial ignition timing to the current final ignition timing, and if it is determined that the learning by the model learning means corrects the post-learning ignition timing model away from the initial ignition timing model, the post-learning ignition If the timing is set to the current final ignition timing and it is determined that the engine operating state is not a transient operating state, the post-learning ignition timing And ignition timing control means for setting the time of the final ignition timing,
Ignition execution means for executing actual ignition at the set final ignition timing;
Ignition timing control device. 請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、
前記過渡運転状態判定手段は、
前記機関の負荷の変化速度を取得し同取得された負荷の変化速度が所定の負荷変化速度閾値よりも大きいとき前記機関の運転状態が過渡運転状態であると判定するように構成された点火時期制御装置。 The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The transient operation state determination means includes
An ignition timing configured to acquire a change rate of the load of the engine and determine that the operation state of the engine is a transient operation state when the acquired change rate of the load is greater than a predetermined load change rate threshold. Control device. 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、
前記燃焼状態指標値は前記機関のクランク角度が所定のクランク角度であるときの実際の燃焼割合であり、前記目標燃焼状態指標値は同機関のクランク角度が同所定のクランク角度であるときの燃焼割合の目標値である点火時期制御装置。 In the ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The combustion state index value is an actual combustion ratio when the crank angle of the engine is a predetermined crank angle, and the target combustion state index value is a combustion when the crank angle of the engine is the predetermined crank angle. Ignition timing control device that is the target value of the ratio.
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