JP2010229928A - Ignition timing control device of internal combustion engine - Google Patents

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timing
combustion
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Masahito Ebara
雅人 江原
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Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control the ignition timing of an internal combustion engine in consideration of a correlation between the ignition timing and a timing when a predetermined combustion ratio is reached. <P>SOLUTION: An ignition timing control device 1 of the internal combustion engine 10 includes: a calculation means calculating a value representing a relation between the timing when the predetermined combustion ratio is reached in a combustion chamber 14 and the ignition timing; and an ignition timing correction means correcting the ignition timing so that the value calculated by the calculation means does not deviate from a predetermined relation area. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、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.

ある燃焼室での、ある2点間におけるトータルの熱発生量(総熱発生量)に対する当該2点間の所定のタイミングまでの熱発生量の比(熱発生量比)である燃焼割合に着目して、内燃機関を制御することが提案されている。例えば、特許文献1には、ある燃焼室での特定のタイミングにおける燃焼割合を算出して、その燃焼割合に基づいて内燃機関の点火時期を設定することが開示されている。この燃焼割合の算出は、クランク角がθである際に筒内圧センサを用いて検出される筒内圧力P(θ)と、クランク角が同θである際の筒内容積V(θ)を比熱比(所定の指数)κで累乗した値Vκ(θ)との積値P(θ)・Vκ(θ)に着目して行われる。この算出では、吸気弁の閉弁後かつ点火前の第1タイミング(クランク角がθ1となるタイミング)における筒内圧力P(θ1)と、点火後かつ排気弁開弁前の第2タイミング(クランク角がθ2となるタイミング)における筒内圧力P(θ2)と、第1タイミングと第2タイミングとの間のクランク角がθ0(ただし、θ1<θ0<θ2)となる特定のタイミングにおける筒内圧力P(θ0)とが用いられる。そして、これら3点での筒内圧力に基づいてその特定のタイミングにおける燃焼割合を求め、その燃焼割合に基づいて点火時期が設定される。 Pay attention to the combustion ratio, which is the ratio of the heat generation amount until a predetermined timing between the two points (heat generation amount ratio) with respect to the total heat generation amount (total heat generation amount) between two points in a combustion chamber. Thus, it has been proposed to control the internal combustion engine. For example, Patent Document 1 discloses that a combustion ratio at a specific timing in a certain combustion chamber is calculated, and the ignition timing of the internal combustion engine is set based on the combustion ratio. This combustion ratio is calculated by calculating the in-cylinder pressure P (θ) detected using the in-cylinder pressure sensor when the crank angle is θ and the in-cylinder volume V (θ) when the crank angle is the same θ. This is performed by paying attention to a product value P (θ) · V κ (θ) with a value V κ (θ) raised to a specific heat ratio (predetermined index) κ. In this calculation, the in-cylinder pressure P (θ1) at the first timing (timing when the crank angle becomes θ1) after the intake valve is closed and before ignition, and the second timing (crank) after ignition and before the exhaust valve is opened. In-cylinder pressure P (θ2) at an angle θ2) and in-cylinder pressure at a specific timing at which the crank angle between the first timing and the second timing is θ0 (where θ1 <θ0 <θ2) P (θ0) is used. Based on the in-cylinder pressure at these three points, the combustion ratio at the specific timing is obtained, and the ignition timing is set based on the combustion ratio.

特開2006−144642号公報JP 2006-144642 A

本発明者の鋭意研究の結果、点火時期を進角側に移動させたとき、所定燃焼割合となるタイミングが進角側に移動する場合と、これとは逆に遅角側に移動する場合とがあることが見出された。この点に着目して点火時期制御を行うことで、混合気をより適切に燃焼させることが期待される。   As a result of the inventor's earnest research, when the ignition timing is moved to the advance side, the timing at which the predetermined combustion ratio is moved to the advance side, and conversely, the case where the timing is moved to the retard side It was found that there is. By focusing on this point and performing ignition timing control, it is expected that the air-fuel mixture is burned more appropriately.

そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、点火時期と所定燃焼割合となるタイミングとの相関関係を考慮して、内燃機関の点火時期を制御することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to control the ignition timing of the internal combustion engine in consideration of the correlation between the ignition timing and the timing at which the predetermined combustion ratio is obtained. .

本発明による内燃機関の点火時期制御装置は、燃焼室における所定燃焼割合となるタイミングと点火時期との関係を表す値を算出する算出手段と、該算出手段によって算出された前記値が所定の関係領域から逸脱しないように点火時期を補正する点火時期補正手段と
を備えることを特徴とする。
An ignition timing control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a calculation unit that calculates a value representing a relationship between a timing at which a predetermined combustion ratio is obtained in a combustion chamber and an ignition timing, and the value calculated by the calculation unit has a predetermined relationship. Ignition timing correction means for correcting the ignition timing so as not to deviate from the region is provided.

積値PVκと、燃焼室内における熱発生量との相関例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of a correlation with product value PV ( kappa) and the amount of heat generation in a combustion chamber. 積値PVκに基づいて求められる燃焼割合と、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合との相関例を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation example of the combustion rate calculated | required based on product value PV ( kappa) , and the combustion rate calculated | required based on a heat release rate. 50%燃焼時期と、点火時期との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between 50% combustion timing and ignition timing. 充填効率および機関回転速度を一定とした場合の点火時期と内燃機関のトルクとの相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the ignition timing and torque of an internal combustion engine when charging efficiency and engine speed are constant. 本発明の一実施形態が適用された内燃機関を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine to which an embodiment of the present invention is applied. 実施形態において実行される点火時期基本制御用ルーチンを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the routine for ignition timing basic control performed in embodiment. 実施形態において実行される点火時期補正制御用ルーチンを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the routine for ignition timing correction | amendment control performed in embodiment. 点火時期と評価値との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between an ignition timing and an evaluation value.

まず、筒内圧力に基づく、燃焼室における燃焼割合の算出に関して、図1、2に基づいて例示的に説明する。   First, the calculation of the combustion ratio in the combustion chamber based on the in-cylinder pressure will be exemplarily described based on FIGS.

上記特許文献1に関して説明したのと同様に、ここでは、クランク角がθであるタイミングに筒内圧検出手段によって検出あるいは推定される筒内圧力をP(θ)とし、クランク角がθであるタイミング(当該筒内圧力P(θ)の検出時あるいは推定時)の筒内容積をV(θ)とし、比熱比をκとする。そして筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比(所定の指数)κで累乗した値V(θ)との積値P(θ)・Vκ(θ)(以下、適宜「PVκ」と記す)に着目して、燃焼割合が算出される。 In the same manner as described with respect to Patent Document 1, here, the cylinder pressure detected or estimated by the cylinder pressure detection means at the timing when the crank angle is θ is P (θ), and the crank angle is θ. The in-cylinder volume (when detecting or estimating the in-cylinder pressure P (θ)) is V (θ), and the specific heat ratio is κ. A product value P (θ) · V κ (θ) (hereinafter referred to as a value V (θ) obtained by raising the in-cylinder pressure P (θ) and the in-cylinder volume V (θ) by a specific heat ratio (predetermined index) κ. The combustion ratio is calculated by paying attention to “PV κ ” as appropriate.

クランク角に対する内燃機関の燃焼室における熱発生量Qの変化パターンと、クランク角に対する積値PVκの変化パターンとは、図1に示されるような相関を有することが知られている(例えば特許文献1参照)。図1において、実線は、所定のモデル気筒において所定の微小クランク角おきに検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の比熱比κで累乗した値との積値PVκをプロットしたものである。また、図1において、破線は、上記モデル気筒における熱発生量Qを次の(1)式に基づき、 It is known that the change pattern of the heat generation amount Q in the combustion chamber of the internal combustion engine with respect to the crank angle and the change pattern of the product value PV κ with respect to the crank angle have a correlation as shown in FIG. Reference 1). In FIG. 1, the solid line shows the in-cylinder pressure detected at a predetermined minute crank angle in a predetermined model cylinder and the value obtained by raising the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure by a predetermined specific heat ratio κ. The product value PV κ is plotted. Further, in FIG. 1, the broken line indicates the heat generation amount Q in the model cylinder based on the following equation (1):

Figure 2010229928
Figure 2010229928

として算出・プロットしたものである。なお、何れの場合も、簡単のために、κ=1.32とした。また、図1において、−360°、0°および360°は上死点(ピストンが上死点に位置するとき)に、−180°および180°は下死点(ピストンが下死点に位置するとき)に対応する。 As calculated and plotted. In either case, for simplicity, κ = 1.32. In FIG. 1, −360 °, 0 ° and 360 ° are top dead centers (when the piston is located at the top dead center), and −180 ° and 180 ° are bottom dead centers (the piston is located at the bottom dead center). Corresponding to).

Figure 2010229928
Figure 2010229928

図1に示される結果からわかるように、クランク角に対する熱発生量Qの変化パターンと、クランク角に対する積値PVκの変化パターンとは、概ね一致(相似)する。特に、筒内の混合気の燃焼開始(ガソリンエンジンでは火花点火時)の前後(例えば、図1における約−180°から約135°までの範囲)では、図1の両パターンは極めて良好に一致することが理解される。 As can be seen from the results shown in FIG. 1, the change pattern of the heat generation amount Q with respect to the crank angle and the change pattern of the product value PV κ with respect to the crank angle are approximately the same (similar). In particular, before and after the start of combustion of the air-fuel mixture in the cylinder (for spark ignition in a gasoline engine) (for example, a range from about -180 ° to about 135 ° in FIG. 1), both patterns in FIG. To be understood.

燃焼室における熱発生量Qと積値PVκとの相関を利用して、筒内圧検出手段によって検出あるいは推定される筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時あるいは推定時における筒内容積との積値PVκに基づいて、ある2点間におけるトータルの熱発生量(総熱発生量)に対する当該2点間の所定のタイミングまでの熱発生量の比(熱発生量比)である燃焼割合MFBが求められる(測定される)。ここで、積値PVκに基づいて燃焼室における燃焼割合を算出すれば、高負荷な演算処理を要することなく燃焼室における燃焼割合を精度よく得ることができる。すなわち、図2に示されるように、積値PVκに基づいて求められる燃焼割合(同図における実線参照)は、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合(同図における破線参照)とほぼ一致する。 Using the correlation between the heat generation amount Q and product value PV kappa in the combustion chamber, the cylinder pressure detected or estimated by the in-cylinder pressure detection means, and cylinder volume at the time when detecting or estimating of the cylinder pressure Combustion that is a ratio of a heat generation amount between two points to a predetermined timing (a heat generation amount ratio) with respect to a total heat generation amount (total heat generation amount) between two points based on the product value PV κ of The ratio MFB is determined (measured). Here, if the combustion ratio in the combustion chamber is calculated based on the product value PV κ , the combustion ratio in the combustion chamber can be obtained with high accuracy without requiring high-load calculation processing. That is, as shown in FIG. 2, the combustion rate obtained based on the product value PV κ (see the solid line in the figure) is substantially the same as the combustion rate obtained based on the heat generation rate (see the broken line in the figure). To do.

なお、図2において、実線は、上述のモデル気筒においてクランク角=θとなるタイミングにおける燃焼割合を、次の(2)式に従うと共に、検出した筒内圧力P(θ)に基づいて算出し、プロットしたものである。ただし、簡単のために、κ=1.32とした。また、図2において、破線は、上述のモデル気筒においてクランク角=θとなるタイミングにおける燃焼割合を、上記(1)式および次の(3)式に従うと共に、検出した筒内圧力P(θ)に基づいて算出し、プロットしたものである。この場合も、簡単のために、κ=1.32とした。   In FIG. 2, the solid line represents the combustion ratio at the timing when the crank angle = θ in the model cylinder described above, according to the following equation (2) and based on the detected in-cylinder pressure P (θ), It is a plot. However, for simplicity, κ = 1.32. In FIG. 2, the broken line indicates the combustion ratio at the timing when the crank angle = θ in the above model cylinder, according to the above equation (1) and the following equation (3), and the detected in-cylinder pressure P (θ). Calculated based on the above and plotted. Also in this case, for simplicity, κ = 1.32.

Figure 2010229928
Figure 2010229928

Figure 2010229928
Figure 2010229928

なお、ここでは、圧縮上死点前120°((2)式では単に−120°)および圧縮上死点後120°((2)式では単に120°)の2つのタイミングを採用した例を用いて、PVκに着目した燃焼割合の算出を説明した。しかしながら、それらは、他のタイミングであってもよく、点火ノイズの影響を排除するように例えば圧縮上死点前60°、および、全ての燃焼形態をカバーできるように例えば圧縮上死点後60°であり得る。 Here, an example in which two timings of 120 ° before compression top dead center (simply −120 ° in equation (2)) and 120 ° after compression top dead center (simply 120 ° in equation (2)) are adopted. The calculation of the combustion ratio focused on PV κ was explained. However, they may be at other timings, such as 60 ° before compression top dead center to eliminate the effects of ignition noise, and 60 ° after compression top dead center to cover all combustion modes. Can be °.

ここで、ある燃焼室での燃焼サイクルにおいて燃焼割合が所定量となるタイミング(所定燃焼割合となるタイミング)、ここでは所定燃焼割合が50%となるタイミング(50%燃焼時期)CA50と、点火時期SAとの関係を調べたので、その関係を図3に示す。当該実験では、機関回転速度NEおよび吸気充填効率KLを固定して、点火時期の変化に対する、50%燃焼割合CA50の変化を調べた。なお、実験を、機関回転速度NEおよび吸気充填効率KLの複数の組み合わせに対して行った。図3では、横軸に50%燃焼時期CA50をとり、縦軸にその50%燃焼時期CA50を算出した燃焼サイクルにおける点火時期SAをとり、実験結果がプロットされている。ただし、横軸において、「0°」はピストンが圧縮上死点に位置するときに対応し、「20°」は圧縮上死点後20°(ATDC20°)のクランク角度に対応する。また、図3の縦軸では、MBTを基準(図3中の縦軸の0°に相当)として点火時期SAがとられている。それぞれの実験データからMBTを求め、そのMBTを基準に実験結果が図3に表されている。なお、図3の縦軸では、「0°」はMBTである点火時期であり、縦軸の「20°」はMBTからクランク角度で20°進角した点火時期であり、「−20°」はMBTからクランク角度で20°遅角した点火時期である。   Here, in a combustion cycle in a certain combustion chamber, the timing at which the combustion ratio becomes a predetermined amount (timing at which the predetermined combustion ratio becomes), here, the timing at which the predetermined combustion ratio becomes 50% (50% combustion timing) CA50, and the ignition timing Since the relationship with SA was examined, the relationship is shown in FIG. In this experiment, the engine speed NE and the intake charging efficiency KL were fixed, and the change in the 50% combustion ratio CA50 with respect to the change in the ignition timing was examined. The experiment was performed for a plurality of combinations of the engine speed NE and the intake charging efficiency KL. In FIG. 3, the horizontal axis represents the 50% combustion timing CA50, and the vertical axis represents the ignition timing SA in the combustion cycle in which the 50% combustion timing CA50 is calculated. However, on the horizontal axis, “0 °” corresponds to the piston positioned at the compression top dead center, and “20 °” corresponds to a crank angle of 20 ° (ATDC 20 °) after the compression top dead center. In the vertical axis of FIG. 3, the ignition timing SA is taken with MBT as a reference (corresponding to 0 ° on the vertical axis in FIG. 3). MBT is obtained from each experimental data, and the experimental results are shown in FIG. 3 based on the MBT. In the vertical axis of FIG. 3, “0 °” is the ignition timing that is MBT, and “20 °” on the vertical axis is the ignition timing that is advanced by 20 ° from the MBT by the crank angle, and is “−20 °”. Is the ignition timing retarded by 20 ° in crank angle from MBT.

ここで、図4に基づいて上記「MBT」について説明する。内燃機関の図示トルク(機関出力軸から出力される正味トルクに、機関内部の摩擦損失を加えた全トルク)は点火時期に応じて変化し、点火時期を遅角限界値から進角側に移動させると、図示トルクは上昇し、次いで下降する。このトルク特性曲線(吸気充填効率KLおよび機関回転速度NEは一定)の頂点付近は比較的平坦になっていて、点火時期を進角側に移動させた際にこの平坦部分に至る直前の点火時期がMBT(Minimum advance for Best Torque)とよばれる。MBTは、実質的に、大きなトルクが得られると共にノッキングが発生しないタイミングである。   Here, “MBT” will be described with reference to FIG. The indicated torque of the internal combustion engine (the total torque that is the net torque output from the engine output shaft plus the internal friction loss) changes according to the ignition timing, and the ignition timing is moved from the retard limit value to the advance side. As a result, the indicated torque increases and then decreases. The vicinity of the apex of this torque characteristic curve (the intake charge efficiency KL and the engine speed NE are constant) is relatively flat, and the ignition timing immediately before reaching the flat portion when the ignition timing is moved to the advance side. Is called MBT (Minimum advance for Best Torque). MBT is a timing at which a large torque is obtained and knocking does not occur.

図3に戻り、説明を続ける。図3の結果から分かるように、点火時期SAを進角側に移動させていくと、図3中下側領域では、50%燃焼時期CA50も進角側に移動する(補助線A1参照)。これに対して、点火時期SAを進角側に移動させていくと、図3中上側領域では、50%燃焼時期は逆に遅角側に移動する傾向を示す(補助線A2参照)。このように、線A1、A2の境界部を含む臨界領域(例えば図3中のA3領域)では、点火時期SAと、50%燃焼時期CA50との関係は逆転する。つまり、点火時期SAと50%燃焼時期CA50とは、途中で極値をとるように変化する関係を有する。そこで、このような特性に着目して、ここでは、点火時期を制御する。なお、図3では、点火時期SAを進角側に移動させていくと50%燃焼時期CA50も進角側に概ね比例的に移動する関係が成立する領域と、その関係が実質的に成立しない領域とを分けるように、線Bが引かれている。   Returning to FIG. 3, the description will be continued. As can be seen from the results of FIG. 3, when the ignition timing SA is moved to the advance side, the 50% combustion timing CA50 also moves to the advance side in the lower region in FIG. 3 (see auxiliary line A1). On the other hand, when the ignition timing SA is moved to the advance side, the 50% combustion timing tends to move to the retard side in the upper region in FIG. 3 (see auxiliary line A2). Thus, in the critical region (for example, region A3 in FIG. 3) including the boundary between the lines A1 and A2, the relationship between the ignition timing SA and the 50% combustion timing CA50 is reversed. That is, the ignition timing SA and the 50% combustion timing CA50 have a relationship that changes so as to take an extreme value on the way. Therefore, focusing on such characteristics, the ignition timing is controlled here. In FIG. 3, when the ignition timing SA is moved to the advance side, the region where the relationship in which the 50% combustion timing CA50 moves approximately proportionally to the advance side is established, and the relationship is not substantially established. A line B is drawn so as to divide the region.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図5は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の点火時期制御装置1が適用された内燃機関10を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関10は、シリンダブロック12に形成された気筒13の燃焼室14で燃料および空気の混合気を燃焼させ、気筒13でピストン16を往復移動させることにより動力を発生するものである。内燃機関10は多気筒機関として構成されると好ましく、本実施形態の内燃機関10は、例えば4気筒機関として構成される。なお、内燃機関10は、ここでは、車両に搭載されている。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine 10 to which the ignition timing control device 1 for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied. The internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 generates power by burning a mixture of fuel and air in a combustion chamber 14 of a cylinder 13 formed in a cylinder block 12 and reciprocating a piston 16 in the cylinder 13. It is. The internal combustion engine 10 is preferably configured as a multi-cylinder engine, and the internal combustion engine 10 of the present embodiment is configured as a four-cylinder engine, for example. Here, the internal combustion engine 10 is mounted on a vehicle here.

内燃機関10のシリンダヘッドに形成されると共に各燃焼室14に臨む吸気ポートは、吸気管(吸気マニホールド含む)18にそれぞれ接続されている。また、シリンダヘッドに形成されると共に各燃焼室14に臨む排気ポートは、排気管(排気マニホールドを含む)20にそれぞれ接続されている。また、シリンダヘッドには、吸気弁Viおよび排気弁Veが燃焼室14ごとに配設されている。各吸気弁Viは、対応する吸気ポートを開閉し、各排気弁Veは、対応する排気ポートを開閉する。各吸気弁Viおよび各排気弁Veは、可変動弁機構、例えば、バルブタイミングと位相角とを可変とする可変バルブタイミング機能を有する動弁機構(図示省略)によって動作させられる。更に、内燃機関10は、気筒数に応じた数の点火プラグ22を有し、点火プラグ22は、対応する燃焼室14内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。   An intake port formed in the cylinder head of the internal combustion engine 10 and facing each combustion chamber 14 is connected to an intake pipe (including an intake manifold) 18. Further, the exhaust ports formed in the cylinder head and facing each combustion chamber 14 are connected to an exhaust pipe (including an exhaust manifold) 20 respectively. The cylinder head is provided with an intake valve Vi and an exhaust valve Ve for each combustion chamber 14. Each intake valve Vi opens and closes a corresponding intake port, and each exhaust valve Ve opens and closes a corresponding exhaust port. Each intake valve Vi and each exhaust valve Ve are operated by a variable valve mechanism, for example, a valve mechanism (not shown) having a variable valve timing function that makes the valve timing and phase angle variable. Furthermore, the internal combustion engine 10 has a number of spark plugs 22 corresponding to the number of cylinders, and the spark plugs 22 are disposed in the cylinder heads so as to face the corresponding combustion chambers 14.

吸気管18は、図5に示されるように、サージタンク24に接続されている。サージタンク24には、給気ライン(吸気管)が接続されており、給気ラインは、エアクリーナ26を介して、図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気ラインの中途(サージタンク24とエアクリーナ26との間)には、スロットルバルブ(本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ)28およびエアフローメータ30が組み込まれている。一方、排気管20には、触媒装置が設けられ、ここでは図5に示されるように、三元触媒を含む前段触媒装置32およびNOx吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置34が設けられている。   The intake pipe 18 is connected to the surge tank 24 as shown in FIG. An air supply line (intake pipe) is connected to the surge tank 24, and the air supply line is connected to an air intake port (not shown) via an air cleaner 26. A throttle valve (in this embodiment, an electronically controlled throttle valve) 28 and an air flow meter 30 are incorporated in the air supply line (between the surge tank 24 and the air cleaner 26). On the other hand, the exhaust pipe 20 is provided with a catalyst device. Here, as shown in FIG. 5, a front-stage catalyst device 32 including a three-way catalyst and a rear-stage catalyst device 34 including a NOx storage reduction catalyst are provided.

更に、内燃機関10は、複数のインジェクタ36を有し、各インジェクタ36は、図5に示されるように、対応する吸気ポート内に臨むように配置されている。各インジェクタ36は、各吸気通路にガソリン等の燃料を噴射する。なお、本実施形態の内燃機関10は、いわゆるポート噴射式のガソリンエンジンとして説明されるが、他の構成を備える内燃機関にも本発明は適用され得る。例えば、本発明はいわゆる直噴式内燃機関に適用され得る。   Furthermore, the internal combustion engine 10 has a plurality of injectors 36, and each injector 36 is disposed so as to face a corresponding intake port, as shown in FIG. Each injector 36 injects fuel such as gasoline into each intake passage. In addition, although the internal combustion engine 10 of this embodiment is demonstrated as what is called a port injection type gasoline engine, this invention can be applied also to an internal combustion engine provided with another structure. For example, the present invention can be applied to a so-called direct injection internal combustion engine.

上述の各点火プラグ22、スロットルバルブ28、各インジェクタ36および動弁機構等は、内燃機関10の制御手段として実質的に機能するECU38に電気的に接続されている。ECU38は、何れも図示されないCPU、ROM、RAM、入出力ポート、A/DおよびD/A変換器、ならびに記憶装置等を含むものである。ECU38には、図5に示されるように、クランク角センサ40、エアフローメータ30、排気管20に設けられた空燃比センサ(Oセンサ)42等の各種センサが電気的に接続されている。ECU38は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサを用いて得られた検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、各点火プラグ22、スロットルバルブ28、各インジェクタ36、動弁機構等を制御する。なお、算出手段や点火時期補正手段は、それぞれ、ECU38の一部を含んで構成される。 Each of the spark plugs 22, the throttle valve 28, the injectors 36, the valve operating mechanism and the like described above are electrically connected to an ECU 38 that substantially functions as control means for the internal combustion engine 10. The ECU 38 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, an A / D and D / A converter, and a storage device, all not shown. As shown in FIG. 5, various sensors such as a crank angle sensor 40, an air flow meter 30, and an air-fuel ratio sensor (O 2 sensor) 42 provided in the exhaust pipe 20 are electrically connected to the ECU 38. The ECU 38 uses each of the spark plugs 22, the throttle valve 28, and each of the throttle valves 28 so that a desired output can be obtained based on detection values obtained using various sensors and the like stored in the storage device. The injector 36, the valve mechanism and the like are controlled. Note that the calculation means and the ignition timing correction means each include a part of the ECU 38.

また、内燃機関10は、半導体素子、圧電素子あるいは光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサ50を、気筒数に応じた数だけ有している。各筒内圧センサ50は、対応する燃焼室14に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、かつECU38に電気的に接続されている。各筒内圧センサ50は、対応する燃焼室14における筒内圧力(例えば相対圧力)を検出するように、検出値に対応するセンサ出力信号をECU38に与える。各筒内圧センサ50からのセンサ出力信号は、所定時間(所定クランク角)おきにECU38に順次与えられ、例えば絶対圧力値である検出値に変換された上でECU38の所定の記憶領域(バッファ)に所定量ずつ格納保持される。なお、筒内圧検出手段は、検知部としての筒内圧センサ50と演算部としてのECU38の一部とを含んで構成される。   Further, the internal combustion engine 10 has a number of in-cylinder pressure sensors 50 including semiconductor elements, piezoelectric elements, optical fiber detection elements, and the like corresponding to the number of cylinders. Each in-cylinder pressure sensor 50 is disposed on the cylinder head so that the pressure receiving surface faces the corresponding combustion chamber 14, and is electrically connected to the ECU 38. Each in-cylinder pressure sensor 50 gives a sensor output signal corresponding to the detected value to the ECU 38 so as to detect the in-cylinder pressure (for example, relative pressure) in the corresponding combustion chamber 14. Sensor output signals from the in-cylinder pressure sensors 50 are sequentially given to the ECU 38 at predetermined time intervals (predetermined crank angles) and converted into detection values that are absolute pressure values, for example, and then a predetermined storage area (buffer) of the ECU 38. Is stored and held by a predetermined amount. The in-cylinder pressure detection means includes an in-cylinder pressure sensor 50 as a detection unit and a part of the ECU 38 as a calculation unit.

このように構成される内燃機関10では、基本的に、運転中の各燃焼室14における空気および燃料の空燃比が理論空燃比(約14.7)に設定される。すなわち、空燃比センサ42は、排気管20内を流通する排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧をセンサ出力信号として出力しており、ECU38は、空燃比センサ42の応答遅れ等を考慮した上で、空燃比センサ42の検出値に基づいて各燃焼室14における空燃比のリッチ/リーン判定を行っている。そして、ECU38は、空燃比センサ42を用いて得られた検出値に基づいて燃焼室14における空燃比が理論空燃比よりも大きく(リーンに)なっていると判断すると、予め定められた手順に従ってインジェクタ36からの燃料噴射量τを増量補正する。また、ECU38は、空燃比センサ42を用いて得られた検出値に基づいて燃焼室14における空燃比が理論空燃比よりも小さく(リッチに)なっていると判断すると、予め定められた手順に従ってインジェクタ36からの燃料噴射量τを減量補正する。   In the internal combustion engine 10 configured in this way, basically, the air-fuel ratio of air and fuel in each operating combustion chamber 14 is set to the theoretical air-fuel ratio (about 14.7). That is, the air-fuel ratio sensor 42 outputs a voltage corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 20 as a sensor output signal, and the ECU 38 takes into account the response delay of the air-fuel ratio sensor 42 and the like. Thus, the rich / lean determination of the air-fuel ratio in each combustion chamber 14 is performed based on the detection value of the air-fuel ratio sensor 42. When the ECU 38 determines that the air-fuel ratio in the combustion chamber 14 is larger (lean) than the stoichiometric air-fuel ratio based on the detection value obtained using the air-fuel ratio sensor 42, the ECU 38 follows a predetermined procedure. The fuel injection amount τ from the injector 36 is corrected to be increased. When the ECU 38 determines that the air-fuel ratio in the combustion chamber 14 is smaller (richer) than the stoichiometric air-fuel ratio based on the detection value obtained using the air-fuel ratio sensor 42, the ECU 38 follows a predetermined procedure. The fuel injection amount τ from the injector 36 is corrected to decrease.

また、このような内燃機関は、吸排気弁Vi、Ve制御用の上記動弁機構を備える。それ故、例えば、機関始動時や高負荷時には、バルブオーバーラップはなくされ、他方、機関運転状態が定常状態にあるときバルブオーバーラップが大きくされる。   Further, such an internal combustion engine includes the valve operating mechanism for controlling the intake and exhaust valves Vi and Ve. Therefore, for example, when the engine is started or when the load is high, the valve overlap is eliminated. On the other hand, the valve overlap is increased when the engine operating state is in a steady state.

次に、図6を参照しながら、上述の内燃機関10における点火時期の制御手順について説明する。   Next, the ignition timing control procedure in the internal combustion engine 10 will be described with reference to FIG.

内燃機関10では、上述のような空燃比のフィードバック制御が実行されると共に、図6の点火時期制御ルーチンが、燃焼室14ごとに繰り返し実行される。図6において、まず、ECU38は、先に設定されている点火時期が到来すると、対象となる燃焼室14における点火プラグ22に対する点火指示出力を行い、これによって点火を実行する(ステップS601)。   In the internal combustion engine 10, the air-fuel ratio feedback control as described above is executed, and the ignition timing control routine of FIG. 6 is repeatedly executed for each combustion chamber 14. In FIG. 6, first, when the previously set ignition timing arrives, the ECU 38 outputs an ignition instruction to the ignition plug 22 in the target combustion chamber 14, thereby executing ignition (step S601).

次に、ECU38は、筒内圧センサ50からのセンサ出力信号により、筒内圧力値を取得し、これに基づいて、所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する(S603)。この燃焼割合の算出は、次の手順によって行われる。ECU38は、まず、対象となる燃焼室14について所定の記憶領域から、吸気弁Vi開弁後かつ燃焼開始前である点火前の第1のタイミング(クランク角がθ1となるタイミング)における筒内圧力P(θ1)と、燃焼開始後相当の点火後かつ排気弁Ve開弁前の第2タイミング(クランク角がθ2となるタイミング)における筒内圧力P(θ2)と、第1のタイミングと第2のタイミングとの間に予め定められており、クランク角=θ0(ただし、θ1<θ0<θ2)となる所定のタイミングにおける筒内圧力P(θ0)とを読み出す。   Next, the ECU 38 obtains the in-cylinder pressure value from the sensor output signal from the in-cylinder pressure sensor 50, and calculates the combustion ratio at a predetermined timing based on this (S603). The calculation of the combustion ratio is performed according to the following procedure. First, the ECU 38 reads the in-cylinder pressure from the predetermined storage area of the target combustion chamber 14 at the first timing (timing at which the crank angle becomes θ1) after the intake valve Vi is opened and before the combustion is started. P (θ1), in-cylinder pressure P (θ2) at the second timing (timing at which the crank angle becomes θ2) after ignition corresponding to the start of combustion and before the opening of the exhaust valve Ve, the first timing and the second The in-cylinder pressure P (θ0) at a predetermined timing at which the crank angle = θ0 (where θ1 <θ0 <θ2) is read out.

クランク角θ1は、燃焼室14内において燃焼が開始される時点(点火時)よりも十分に前のタイミングに設定されると好ましく、例えば上死点前60°(−60°)とされる。また、クランク角θ2は、燃焼室14内における混合気の燃焼が概ね完了したタイミングに設定されると好ましく、例えば上死点後60°(60°)とされる。更に、基準クランク角θ0は、燃焼割合MFBが50%になることが実験的、経験的に知られている上死点後8°(8°)に設定されている。なお、燃焼割合MFBが50%となるタイミングを、本明細書では、上記の如く50%燃焼時期CA50という。   The crank angle θ1 is preferably set to a timing sufficiently before the time point at which combustion starts in the combustion chamber 14 (at the time of ignition), for example, 60 ° (−60 °) before top dead center. The crank angle θ2 is preferably set to a timing at which the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 14 is substantially completed, and is set to 60 ° (60 °) after top dead center, for example. Further, the reference crank angle θ0 is set to 8 ° (8 °) after top dead center, which is experimentally and empirically known to have a combustion ratio MFB of 50%. Note that the timing at which the combustion ratio MFB becomes 50% is referred to as 50% combustion timing CA50 in the present specification as described above.

ECU38は、筒内圧力P(θ1)、筒内圧力P(θ0)および筒内圧力P(θ2)を読み出すと、クランク角がθ1,θ0およびθ2となる時の積値P(θ1)・Vκ(θ1),P(θ0)・Vκ(θ0)およびP(θ2)・Vκ(θ2)を算出する。すなわち、ECU38は、筒内圧力P(θ1)と、筒内圧力P(θ1)の検出時、すなわち、クランク角がθ1となる時の筒内容積V(θ1)を比熱比κ(本実施形態では、κ=1.32)で累乗した値との積である積値P(θ1)・Vκ(θ1)を算出する。同様に、ECU38は、筒内圧力P(θ0)と、クランク角がθ0となる時の筒内容積V(θ0)を比熱比κで累乗した値との積である積値P(θ0)・Vκ(θ0)、および、筒内圧力P(θ2)と、クランク角がθ2となる時の筒内容積V(θ2)を比熱比κで累乗した値との積である積値P(θ2)・Vκ(θ2)を算出する。なお、Vκ(θ1),Vκ(θ0)およびVκ(θ2),の値は、予め算出された上で記憶装置に記憶されている。 When the ECU 38 reads the in-cylinder pressure P (θ1), the in-cylinder pressure P (θ0), and the in-cylinder pressure P (θ2), the product value P (θ1) · V when the crank angles are θ1, θ0, and θ2. κ (θ1), P (θ0) · V κ (θ0) and P (θ2) · V κ (θ2) are calculated. That is, the ECU 38 determines the in-cylinder pressure P (θ1) and the in-cylinder pressure P (θ1), that is, the in-cylinder volume V (θ1) when the crank angle is θ1, the specific heat ratio κ (this embodiment). Then, the product value P (θ1) · V κ (θ1), which is the product of the value raised to the power of κ = 1.32), is calculated. Similarly, the ECU 38 calculates a product value P (θ0) · that is the product of the in-cylinder pressure P (θ0) and the value obtained by raising the in-cylinder volume V (θ0) when the crank angle becomes θ0 by the specific heat ratio κ. The product value P (θ2), which is the product of V κ (θ0), the in-cylinder pressure P (θ2), and the value obtained by raising the in-cylinder volume V (θ2) when the crank angle becomes θ2 by the specific heat ratio κ. ) · V κ (θ2) is calculated. The values of V κ (θ1), V κ (θ0), and V κ (θ2) are calculated in advance and stored in the storage device.

そして、ECU38は、クランク角がθ1,θ0およびθ2となる時の積値P(θ1)・Vκ(θ1),P(θ0)・Vκ(θ0)およびP(θ2)・Vκ(θ2)を用いて、次の(4)式からクランク角がθ0となるタイミングにおける燃焼割合MFBを算出する。これにより、3点において検出された筒内圧力P(θ1),P(θ0),P(θ2)に基づいて精度よく基準クランク角θ0までの燃焼割合MFBを求めることが可能となる。 Then, the ECU 38 determines the product values P (θ1) · V κ (θ1), P (θ0) · V κ (θ0) and P (θ2) · V κ (θ2) when the crank angles are θ1, θ0, and θ2. ), The combustion ratio MFB at the timing when the crank angle becomes θ0 is calculated from the following equation (4). As a result, the combustion ratio MFB up to the reference crank angle θ0 can be accurately obtained based on the in-cylinder pressures P (θ1), P (θ0), and P (θ2) detected at the three points.

Figure 2010229928
Figure 2010229928

このようにして、ステップS603にて燃焼割合MFBを算出すると、ECU38は、算出された燃焼割合MFBが、予め定められている基準燃焼割合を下回っているかを判断する(ステップS605)。この基準燃焼割合は、基準クランク角θ0に対応している燃焼割合であり、ここでは50%である。   Thus, when the combustion rate MFB is calculated in step S603, the ECU 38 determines whether the calculated combustion rate MFB is below a predetermined reference combustion rate (step S605). This reference combustion ratio is a combustion ratio corresponding to the reference crank angle θ0, and is 50% here.

このステップS605での判断の結果が肯定の場合は、ECU38は所定の進角量テーブルまたは関数に従って、点火時期の進角量を設定し(ステップS607)、設定された進角量に従って、点火時期の進角を行う(ステップS609)。またステップS605における判断の結果が否定の場合には、ECU38は所定の遅角量テーブルまたは関数に従って、点火時期の遅角量を設定し(ステップS611)、設定された遅角量に従って、点火時期の遅角を行う(ステップS613)。以上の処理によって、点火時期は、燃焼割合MFBが基準燃焼割合に一致するように制御される。なお、この点火時期の制御では、制御のハンチングを防止するために、例えばステップS605の判定において所定の不感帯を設けてもよい。   If the result of the determination in step S605 is affirmative, the ECU 38 sets the advance amount of the ignition timing according to a predetermined advance amount table or function (step S607), and the ignition timing according to the set advance amount. Is advanced (step S609). If the result of the determination in step S605 is negative, the ECU 38 sets the ignition timing retard amount in accordance with a predetermined retard amount table or function (step S611), and the ignition timing in accordance with the set retard amount. Is retarded (step S613). Through the above processing, the ignition timing is controlled so that the combustion ratio MFB matches the reference combustion ratio. In this ignition timing control, for example, a predetermined dead zone may be provided in the determination in step S605 in order to prevent control hunting.

なお、このような点火時期の進角あるいは遅角は、1つの燃焼サイクル当り、基準ステップ幅ずつ行われる。そして、設定された進角量あるいは遅角量を目標として、その目標に近づくように、点火時期が1燃焼サイクル当り1ステップ幅ずつ、ずらされる(補正される)。   Note that such advance or retard of the ignition timing is performed by a reference step width per combustion cycle. Then, with the set advance amount or retard amount as a target, the ignition timing is shifted (corrected) by one step width per combustion cycle so as to approach the target.

ところで、このような点火時期制御(点火時期基本制御)は、点火時期を進角側に移動させると、50%燃焼時期CA50も進角側に移動し、これに対し、点火時期を遅角側に移動させると、50%燃焼時期CA50も遅角側に移動するという関係が成立することを前提にした制御である。しかし、図3に基づいて上記したように、点火時期SAを進角側に移動させていくと、50%燃焼時期CA50も進角側に移動する場合と、50%燃焼時期CA50が逆に遅角側に移動する場合とがある。要するに、点火時期SAを進角側に移動させていくと、50%燃焼時期CA50が遅角側に移動する関係が成立する領域では、上記点火時期制御が破綻する。そこで、ここでは、この破綻を防ぐように、このような特性に着目して、点火時期制御にさらなる補正が行われる。この補正を図7のフローチャートに基づいて説明する。ただし、図7のフローチャートは、上記した図6のフローチャートに組み込まれてもよい。   By the way, in such ignition timing control (ignition timing basic control), when the ignition timing is moved to the advance side, the 50% combustion timing CA50 is also moved to the advance side, whereas the ignition timing is retarded. This control is based on the premise that the relationship that the 50% combustion timing CA50 also moves to the retarded angle side is established. However, as described above with reference to FIG. 3, when the ignition timing SA is moved to the advance side, the 50% combustion timing CA50 is retarded from the case where the 50% combustion timing CA50 is also moved to the advance side. May move to the corner. In short, when the ignition timing SA is moved to the advance side, the ignition timing control fails in a region where the relationship in which the 50% combustion timing CA50 moves to the retard side is established. Therefore, here, in order to prevent this failure, paying attention to such characteristics, further correction is performed for the ignition timing control. This correction will be described based on the flowchart of FIG. However, the flowchart of FIG. 7 may be incorporated into the flowchart of FIG. 6 described above.

ECU38は、まず、ステップS701で、機関回転速度NE,充填効率KLを読み込む。なお、ここで、さらに、吸気弁Viの位相角INや、排気弁Veの位相角EXが読み込まれてもよい。   The ECU 38 first reads the engine speed NE and the charging efficiency KL in step S701. Here, the phase angle IN of the intake valve Vi and the phase angle EX of the exhaust valve Ve may be further read.

そして、ステップS703で機関運転状態が所定の運転状態、ここでは定常状態か否かが判定される。ただし、所定の運転状態は、定常状態に限られず、他の状態であってもよい。例えば、バルブオーバーラップ量が所定量以上か否か、つまり、機関運転状態がバルブオーバーラップ量が所定量以上となる運転状態か否かの判定が行われてもよい。   In step S703, it is determined whether or not the engine operating state is a predetermined operating state, here a steady state. However, the predetermined operation state is not limited to the steady state, and may be another state. For example, it may be determined whether or not the valve overlap amount is a predetermined amount or more, that is, whether or not the engine operation state is an operation state in which the valve overlap amount is a predetermined amount or more.

ステップS703で肯定判定されると、次ぐステップS705で、点火時期SAと50%燃焼時期CA50との関係を表す値としての評価値γが算出される。評価値γの算出は、2つの燃焼サイクル、好ましくは連続する2つの燃焼サイクルにおける点火時期SAと50%燃焼時期CA50とに基づいて行われる。   If an affirmative determination is made in step S703, an evaluation value γ as a value representing the relationship between the ignition timing SA and the 50% combustion timing CA50 is calculated in the next step S705. The evaluation value γ is calculated based on the ignition timing SA and the 50% combustion timing CA50 in two combustion cycles, preferably two consecutive combustion cycles.

ここでは、まず、直近の燃焼サイクル、好ましくは現在の燃焼サイクルにおける、点火時期SAが読み込まれ、さらにこの点火時期SAで点火を行った結果得られたデータに基づいて算出された50%燃焼時期CA50が読み込まれる。そして、その点火時期SAを所定角度delSA分進角させることで得られた次の燃焼サイクル用の点火時期SAと、こうして得られた点火時期SAを用いて点火を行った結果得られたデータに基づいて算出された50%燃焼時期CA50が読み込まれる。なお、50%燃焼時期CA50、CA50は、検出した筒内圧力に基づいて、例えば図2に示したようなグラフを描くが如く演算することで、算出される。 Here, first, the ignition timing SA 0 in the most recent combustion cycle, preferably the current combustion cycle, is read, and 50% calculated based on data obtained as a result of ignition at this ignition timing SA 0. combustion timing CA50 0 is read. Then, the ignition timing SA 1 for the obtained next combustion cycle the ignition timing SA 0 by causing a predetermined angle delSA partial advance, thus obtained result of the ignition with the ignition timing SA 1 obtained was 50% combustion timing CA50 1 which is calculated based on the data is read. Note that the 50% combustion timings CA50 0 and CA50 1 are calculated based on the detected in-cylinder pressure by, for example, calculating a graph as shown in FIG.

そして、それら点火時期SA、SA、50%燃焼時期CA50、CA50を次の(5)式に代入することで、点火時期SAと50%燃焼時期CA50との関係を評価するための評価値γが算出される。なお、この評価値γは、図に表した如き点火時期SAと50%燃焼時期CA50との関係を表すグラフの傾きに相当する。 Then, by substituting these ignition timings SA 0 , SA 1 , 50% combustion timing CA50 0 , CA50 1 into the following equation (5), the relationship between the ignition timing SA and the 50% combustion timing CA50 is evaluated. An evaluation value γ is calculated. Incidentally, the evaluation value γ corresponds to the slope of a graph showing the relationship between the such ignition timing SA and 50% combustion timing CA50 shown in FIG.

Figure 2010229928
Figure 2010229928

こうして算出された評価値γは、不図示のマップ化されたデータを学習・更新するように所定の記憶領域に格納される。このデータは、機関回転速度NEと充填効率KLとに対して評価値γをまとめたものであり、種々の条件に対してのデータの集合体として構成される。なお、初期段階では、このデータは実験等に基づいて構築されていて、その後の内燃機関10の運転(作動)に連れて更新される。なお、吸気弁Viの位相角INや、排気弁Veの位相角EXが、そのデータに関連付けられてもよい。   The evaluation value γ calculated in this way is stored in a predetermined storage area so as to learn and update mapped data (not shown). This data is a collection of evaluation values γ for the engine speed NE and the charging efficiency KL, and is configured as a collection of data for various conditions. In the initial stage, this data is constructed based on experiments and the like, and is updated with the subsequent operation (operation) of the internal combustion engine 10. Note that the phase angle IN of the intake valve Vi and the phase angle EX of the exhaust valve Ve may be associated with the data.

ステップS705で算出された評価値γは、ステップS707で第1閾値αと比較される。具体的には、評価値γが第1閾値αより大きくかつ零未満であるか否かが判定される。そして、ここで、肯定されると該ルーチンは終了する。他方、ステップS707で否定判定されると、ステップS709でその評価値γは、第2閾値βと比較される。具体的には、評価値γが第2閾値β未満あるいは零以上か否かが判定される。ステップS709で肯定判定されると、ステップS711で点火時期の補正量として所定強制遅角量が設定されて、その所定強制遅角量を用いて点火時期補正が行われて、点火が行われる。他方、ステップS709で否定判定されると、ステップS713で、上記基準ステップの幅が、縮小(狭く)される。   The evaluation value γ calculated in step S705 is compared with the first threshold value α in step S707. Specifically, it is determined whether or not the evaluation value γ is greater than the first threshold value α and less than zero. If the determination is affirmative, the routine ends. On the other hand, if a negative determination is made in step S707, the evaluation value γ is compared with the second threshold value β in step S709. Specifically, it is determined whether or not the evaluation value γ is less than the second threshold value β or greater than or equal to zero. If an affirmative determination is made in step S709, a predetermined forced retard amount is set as an ignition timing correction amount in step S711, ignition timing correction is performed using the predetermined forced retard amount, and ignition is performed. On the other hand, if a negative determination is made in step S709, the width of the reference step is reduced (narrowed) in step S713.

ここで、図8に基づいてさらに説明する。図8は、横軸に点火時期SAをとり、縦軸に評価値γをとり、それらの関係例を表したグラフである。ただし、縦軸は図中上側に正をとり、横軸は図中右側に上死点前の角度をとっている。図8では、点火時期SAが進角側に移動するに連れて50%燃焼時期CA50が進角側に移動する関係に対応する関係が線C1で表され、点火時期SAが進角側に移動するに連れて50%燃焼時期CA50が遅角側に移動する関係に対応する関係が線C2で表されている。そして、上記の如き点火時期制御が破綻しないようにするには、線C1で表したような、点火時期SAと評価値γとの関係を維持することが望まれる。そこで、ここでは、評価値γが第1閾値αより大きくかつ零未満であるとき、つまり、上記ステップS707で肯定判定されるときは、そのまま点火時期制御が継続される。なお、第1閾値αは、図3の上記線Bと対応付けられるとよい。   Here, further description will be made based on FIG. FIG. 8 is a graph showing an example of a relationship between the ignition timing SA on the horizontal axis and the evaluation value γ on the vertical axis. However, the vertical axis is positive on the upper side in the figure, and the horizontal axis is the angle before top dead center on the right side in the figure. In FIG. 8, the relationship corresponding to the relationship in which the 50% combustion timing CA50 moves to the advance side as the ignition timing SA moves to the advance side is represented by a line C1, and the ignition timing SA moves to the advance side. Accordingly, the relationship corresponding to the relationship in which the 50% combustion timing CA50 moves to the retarded angle side is represented by a line C2. In order to prevent the ignition timing control as described above from failing, it is desirable to maintain the relationship between the ignition timing SA and the evaluation value γ as indicated by the line C1. Therefore, here, when the evaluation value γ is greater than the first threshold value α and less than zero, that is, when an affirmative determination is made in step S707, the ignition timing control is continued as it is. The first threshold value α may be associated with the line B in FIG.

これに対して、評価値γが第2閾値β未満あるいは零以上であるとき、つまり、上記ステップS709で肯定判定されるときは、そのまま点火時期制御を続けることはできないので、点火時期は上記所定強制遅角量分、遅角されて、評価値γが零未満の値であって第1閾値αを超える値になるように(所定の関係領域から逸脱しないように)強いられる。そして、評価値γが第1閾値α以下、かつ、第2閾値β以上であるとき、つまり、上記ステップS709で否定判定されるとき、点火時期制御用の基本ステップ幅が短くされる。これにより、評価値γが第2閾値β未満にならないようにあるいは零以上にならないように抑制される。   On the other hand, when the evaluation value γ is less than the second threshold value β or greater than or equal to zero, that is, when an affirmative determination is made in step S709, the ignition timing cannot be continued as it is. The angle is delayed by the amount of forced retardation, and the evaluation value γ is forced to be a value that is less than zero and exceeds the first threshold value α (so as not to depart from a predetermined relational area). When the evaluation value γ is equal to or less than the first threshold value α and equal to or greater than the second threshold value β, that is, when a negative determination is made in step S709, the basic step width for ignition timing control is shortened. As a result, the evaluation value γ is suppressed so as not to be less than the second threshold value β or not to be greater than zero.

なお、上記ステップS703で機関運転状態が定常状態でないとして否定判定される場合、ステップS715で、評価値γに関する上記データから、機関運転状態、ここでは機関回転速度NEおよび充填効率KLとに基づいて、評価値γが抽出される(読み込まれる)。そして、その抽出された評価値γを用いて、上記ステップS707以降が行われる。   If a negative determination is made in step S703 that the engine operating state is not a steady state, in step S715, based on the engine operating state, here, the engine rotational speed NE and the charging efficiency KL, from the data related to the evaluation value γ. The evaluation value γ is extracted (read). Then, step S707 and subsequent steps are performed using the extracted evaluation value γ.

以上説明したように、点火時期SAが進角側に移動するに従って、50%燃焼時期CA50が進角側に移動するという点火時期SAと50%燃焼時期CA50との関係を維持するように(当該関係から逸脱しないように)、点火時期制御を行うことで、気筒内の混合気の燃焼を適切に制御することが可能になる。   As described above, the relationship between the ignition timing SA and the 50% combustion timing CA50 is maintained such that the 50% combustion timing CA50 moves to the advance side as the ignition timing SA moves to the advance side (in this case) By performing the ignition timing control (without departing from the relationship), the combustion of the air-fuel mixture in the cylinder can be appropriately controlled.

なお、上記実施形態では、点火時期を燃焼割合MFBに基づいて制御したが、点火時期は、ノッキング等が生じないように通常時は進角補正し、ノッキング等が生じるような場合に遅角補正することで制御されてもよい。そして、このような点火時期の基本制御に対して、上記した、点火時期SAが進角側に移動するに従って、50%燃焼時期CA50が進角側に移動するという点火時期SAと50%燃焼時期CA50との関係を維持させるための補正制御を適合することができる。   In the above embodiment, the ignition timing is controlled based on the combustion ratio MFB. However, the ignition timing is normally advanced so as not to cause knocking or the like, and is retarded when knocking or the like occurs. It may be controlled by doing so. With respect to such basic control of the ignition timing, the ignition timing SA and the 50% combustion timing that the 50% combustion timing CA50 moves to the advance side as the ignition timing SA moves to the advance side as described above. Correction control for maintaining the relationship with the CA50 can be adapted.

また、上記実施形態では、燃焼サイクルにおいて燃焼割合が所定量となるタイミングとして50%燃焼時期CA50を用いたが、そのようなタイミングとして40%燃焼時期、60%燃焼時期などを用いてもよい。つまり、その所定量は、50%に限定されず、種々の量に設定され得る。   In the above-described embodiment, the 50% combustion timing CA50 is used as the timing at which the combustion ratio becomes a predetermined amount in the combustion cycle, but 40% combustion timing, 60% combustion timing, or the like may be used as such timing. That is, the predetermined amount is not limited to 50% and can be set to various amounts.

なお、上記実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれらに限定されず、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。   In addition, although the present invention has been described with a certain degree of specificity in the above-described embodiments and modifications thereof, the present invention is not limited to these, and the spirit and scope of the invention described in the scope of the claims. It should be understood that various modifications and changes can be made without leaving. That is, the present invention includes modifications and changes that fall within the scope and spirit of the appended claims and their equivalents.

1 内燃機関の制御装置
10 内燃機関
14 燃焼室
22 点火プラグ
36 インジェクタ
38 ECU
40 クランク角センサ
50 筒内圧センサ
Ve 排気弁
Vi 吸気弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus 10 of internal combustion engine Internal combustion engine 14 Combustion chamber 22 Spark plug 36 Injector 38 ECU
40 Crank angle sensor 50 Cylinder pressure sensor Ve Exhaust valve Vi Intake valve

Claims (1)

燃焼室における所定燃焼割合となるタイミングと点火時期との関係を表す値を算出する算出手段と、
該算出手段によって算出された前記値が所定の関係領域から逸脱しないように点火時期を補正する点火時期補正手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
A calculating means for calculating a value representing a relationship between a timing at which a predetermined combustion ratio in the combustion chamber is reached and an ignition timing;
An ignition timing control device for an internal combustion engine, comprising: an ignition timing correction unit that corrects the ignition timing so that the value calculated by the calculation unit does not deviate from a predetermined relational region.
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WO2022123862A1 (en) * 2020-12-07 2022-06-16 日立Astemo株式会社 Internal combustion engine control device and internal combustion engine control method

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