JP2024051959A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブ特性可変機構を備えた内燃機関において、失火限界点火時期を適切に補正することを課題とする。【解決手段】点火時期制御装置は、内燃機関において失火しない遅角側の限界点火時期である失火限界点火時期を設定する。点火時期制御装置は、吸気バルブの開閉特性の変化に伴って変化する実圧縮比の変化量と、バルブ特性可変機構が吸気バルブ及び排気バルブの開閉特性が変更されるときの基準となる状態として内燃機関において設定されたベース状態であるときの内燃機関におけるベース吸気管圧力と、バルブ特性可変機構の現在の状態を含む内燃機関の現在の状態に応じて定まる現在吸気管圧力との差分値である吸気管圧力差と、を用いて、内燃機関において失火限界点火時期として予め設定された基本失火限界点火時期に対する失火限界点火時期の補正量を算出する失火限界点火時期補正量算出部を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関する。

従来、内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）の導入に応じたポンピング損失の低減による燃費性能の向上などを目的として、バルブ特性可変機構が採用された内燃機関が知られている。バルブ特性可変機構が作動すると、内部ＥＧＲ量が変化することがある。内部ＥＧＲ量の変化は、内燃機関における燃焼状態に影響を与えることから、バルブ特性可変機構の作動状況に応じて点火プラグによる点火時期の補正を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０－２４８９８３号公報

ところで、内燃機関における点火時期の制御では、内燃機関の作動中における失火を抑制するために失火限界点火時期が設定されている。この場合、内燃機関における点火時期は、失火限界点火時期を超えることがないように設定される。失火が生じる原因としては、バルブ特性可変機構の作動状況や、過給機と共に装備されたウエストゲートバルブが閉弁状態に移行することに伴う背圧増加が考えられる。その一方で、バルブ特性可変機構の作動によって実圧縮比が増大すると失火が生じ難くなる。

上記特許文献１は、点火時期そのものを補正する提案であり、失火限界点火時期の設定については何ら言及しておらず、失火限界点火時期の補正についても何らの提案もされていない。

そこで、本明細書開示の発明は、バルブ特性可変機構を備えた内燃機関において、失火限界点火時期を適切に補正することを課題とする。

上記課題は、吸気バルブと排気バルブのうちの少なくとも吸気バルブの開閉特性の変更を行うバルブ特性可変機構を備える内燃機関に適用され、前記内燃機関において失火しない遅角側の限界点火時期である失火限界点火時期を設定する点火時期制御装置であって、前記吸気バルブの開閉特性の変化に伴って変化する実圧縮比の変化量と、前記バルブ特性可変機構が前記吸気バルブ及び前記排気バルブの開閉特性が変更されるときの基準となる状態として前記内燃機関において設定されたベース状態であるときの前記内燃機関におけるベース吸気管圧力と、前記バルブ特性可変機構の現在の状態を含む前記内燃機関の現在の状態に応じて定まる現在吸気管圧力との差分値である吸気管圧力差と、を用いて、前記内燃機関において前記失火限界点火時期として予め設定された基本失火限界点火時期に対する失火限界点火時期の補正量を算出する失火限界点火時期補正量算出部を備える、内燃機関の点火時期制御装置によって達成される。

上記構成の内燃機関の点火時期制御装置において、前記内燃機関は、過給機及びウエストゲートバルブをさらに備え、前記失火限界点火時期補正量算出部は、前記バルブ特性可変機構の現在の状態と前記ウエストゲートバルブの現在の状態を含む前記内燃機関の現在の状態に応じて定まる前記現在吸気管圧力を用いて、前記吸気管圧力差を算出する態様とすることができる。

また、上記構成の内燃機関の点火時期制御装置において、前記失火限界点火時期補正量算出部は、前記実圧縮比の変化量を用いて算出した第１点火時期補正量と、前記吸気管圧力差を用いて算出した第２点火時期補正量とを合算して前記失火限界点火時期の補正量を算出する態様とすることができる。

また、上記構成の内燃機関の点火時期制御装置において、前記失火限界点火時期補正量算出部は、エンジントルクが最も高くなる点火時期であるＭＢＴ点火時期に対する補正量を算出するときに前記実圧縮比の変化量及び前記吸気管圧力差に設定された補正感度と異なる補正感度を前記実圧縮比の変化量及び前記吸気管圧力差に設定して前記失火限界点火時期の補正量を算出する態様とすることができる。

さらに、上記構成の内燃機関の点火時期制御装置において、前記失火限界点火時期補正量算出部は、機関負荷と前記内燃機関の回転数とに基づいて算出される補正係数によって補正された前記実圧縮比の変化量に基づいて前記第１点火時期補正量を算出するとともに、機関負荷と前記内燃機関の回転数とに基づいて算出される補正係数によって補正された前記吸気管圧力差に基づいて前記第２点火時期補正量を算出する態様としてもよい。

本明細書開示の発明は、バルブ特性可変機構を備えた内燃機関において、失火限界点火時期を適切に補正することができる。

図１は実施形態の点火時期制御装置が装備された内燃機関の概略構成を示す模式図である。 図２は実施形態における点火時期制御装置として機能する電子制御ユニットの構成を模式的に示すブロック図である。 図３（Ａ）はあるエンジン回転数における失火限界点火時期に対する第１点火時期補正量の算出に用いられる実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔに対する補正係数ｋｄｉｎｖｖｔを算出するためのマップの一例であり、図３（Ｂ）はあるエンジン回転数における失火限界点火時期に対する第２点火時期補正に用いられる吸気管圧力差ｄＰｍに対する補正係数ｋｄＰｍを算出するためのマップの一例である。 図４は実施形態の点火時期制御装置において、実圧縮比変化量に基づいて失火限界点火時期に対する第１点火時期補正量を算出するマップの一例である。 図５は実施形態の点火時期制御装置において、吸気管圧力差に基づいて失火限界点火時期に対する第２点火時期補正量を算出するマップの一例である。 図６は実施形態の点火時期制御装置が装備された内燃機関における点火時期の変化の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

（実施形態）
[内燃機関の構成]
まず、図１を参照して、実施形態の点火時期制御装置として機能するＥＣＵElectronic Control Unit）４０が装備された内燃機関１００の概略構成について説明する。内燃機関１００は、ガソリンを燃料とするが、ガソリンに替えて、エタノールや天然ガス等の従来公知のガソリン代替燃料を用いることができる。

内燃機関１００は、シリンダブロック１ａ内に複数のシリンダ２を備える（図１では１つのシリンダ２のみを図示）。各シリンダ２内には、ピストン３が摺動可能に収容されており、ピストン３は、シリンダブロック１ａの上側に配置されたシリンダヘッド１ｂとの間に燃焼室２ａを形成している。ピストン３は、コンロッド４を介してクランクシャフト５と接続されている。燃焼室２ａには、筒内に燃料を噴射するインジェクタ６と点火プラグ７が設けられている。インジェクタ６から噴射された燃料は、燃焼室２ａ内で混合気とされ、点火プラグ７によって点火される。点火された混合気は燃焼して爆発し、ピストン３を押し下げる。押し下げられたピストン３は、その爆発力を、コンロッド４を介してクランクシャフト５に伝達し、クランクシャフト５を回転させる。なお、インジェクタ６は、燃焼室２ａ近傍の吸気管１０に設けるようにしてもよい。

内燃機関１００には、燃焼室２ａに臨むように吸気ポート８と排気ポート９が設けられており、吸気ポート８には、吸気通路を形成する吸気管１０が接続され、排気ポート９には排気通路を形成する排気管１１が接続されている。

吸気管１０には、吸気の流れの上流側から順にエアクリーナ１２、エアフロメータ１３、過給機としてのターボ過給機１４のコンプレッサ１４ａ、インタークーラ１５、過給圧センサ１６、スロットル弁１７及び吸気マニホールド１８が設けられている。スロットル弁１７には、スロットル開度センサ１７ａが設けられている。エアフロメータ１３は、吸気管１０内を流れる空気の量を検出する。過給圧センサ１６は、燃焼室２ａ内に送り込まれる空気の過給圧を検出する。過給圧センサ１６によって検出された過給圧は、現在過給圧として、失火限界点火時期の補正量の算出に用いられる。失火限界点火時期の補正量の算出については、後に詳説する。スロットル弁１７は、燃焼室２ａ内へ送り込まれる空気の量を調整する。スロットル開度センサ１７ａはスロットル弁１７の開度を検出する。

吸気管１０は、吸気マニホールド１８で分岐され、各気筒の吸気ポート８に接続されている。

排気管１１には、排気の流れの上流側から順に排気マニホールド２０、ターボ過給機１４のタービン１４ｂ、触媒２１が設けられている。タービン１４ｂは、コンプレッサ１４ａと回転軸によって接続されており、排気ポート９を通じて燃焼室２ａから排出されたガスによって回転する。タービン１４ｂが回転することでコンプレッサ１４ａが回転し、吸気を過給する。触媒２１は、排気を浄化する。排気管１１には、タービン１４ｂをバイパスする排気バイパス通路６０が設けられている。排気バイパス通路６０には、排気バイパス通路６０の開閉を行うウエストゲートバルブ（以下、「ＷＧＶ」という）６１が設けられている。ＷＧＶ６１は負圧を発生させるバキュームポンプ６３と接続されたアクチュエータ６２によって開閉駆動される。ＷＧＶ６１は、ターボ過給機１４による過給圧を調節する。具体的に、ＷＧＶ６１は、過給が求められるときに閉弁して排気バイパス通路６０を閉じ、排気をタービン１４ｂへ導く。なお、ＷＧＶ６１が、閉じ側へ作動すると、内燃機関１００における背圧が上昇する。

内燃機関１００は、吸気ポート８を開閉する吸気バルブ２３と、排気ポート９を開閉する排気バルブ２４を備える。吸気バルブ２３及び排気バルブ２４は、クランクシャフト５と駆動連結された不図示の吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの回転に伴って開閉動作する。これにより、吸気バルブ２３及び排気バルブ２４は、クランクシャフト５の回転に同期し、各ピストン３の往復移動に対応して所定のタイミングで開閉駆動される。内燃機関１００は、吸気バルブ２３の開閉時期であるバルブタイミングを可変設定する可変動弁機構である吸気ＶＶＴ機構２５ａと、排気バルブ２４の開閉時期であるバルブタイミングを可変設定する可変動弁機構である排気ＶＶＴ機構２５ｂを備える。吸気ＶＶＴ機構２５ａと排気ＶＶＴ機構２５ｂは、バルブ特性可変機構２５（図２参照）に含まれる。吸気ＶＶＴ機構２５ａによって吸気バルブ２３の開閉時期が変更されると、実圧縮比が変化する。各カムシャフトの回転数は、カム角センサ７２で検出される。

ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備える。ＥＣＵ４０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することで内燃機関１００を制御する。本実施形態におけるＥＣＵ４０は、要求機関負荷算出部３０及び要求バルブ特性算出部３１として機能する。ＥＣＵ４０は、機関負荷取得部４１、エンジン回転数取得部４２、ＷＧＶ制御部４３及びベースバルブ特性設定部４４として機能する。ＥＣＵ４０は、現在バルブ特性取得部４５、現在吸気管圧力取得部４６、ベース吸気管圧力取得部４８、第１差分算出得部４９、第２差分値算出部５０及び点火時期補正量算出部５１として機能する。点火時期補正量算出部５１には、失火限界点火時期補正量算出部５１ａとＭＢＴ（Minimum Spark Advance for Best Torque）点火時期補正量算出部５１ｂが含まれる。点火時期補正量算出部５１には、図示はしていないノック点火時期補正量算出部が含まれる。ＭＢＴは、エンジントルクが最も高くなる点火時期である。

要求機関負荷算出部３０は、アクセルペダル開度センサ７１の検出値に基づいて、内燃機関１００に出力することが求められる負荷を算出する。要求バルブ特性算出部３１は、要求機関負荷算出部３０によって算出された要求機関負荷に基づいて要求バルブ特性、つまり、吸気バルブ２３や排気バルブ２４に要求される開閉時期を算出し、設定する。バルブ特性可変機構２５は、要求バルブ特性算出部３１によって算出された要求バルブ特性が実現されるように制御される。

機関負荷取得部４１は、エアフロメータ１３によって取得された吸入空気量に基づいて機関負荷ＫＬを取得する。

エンジン回転数取得部４２は、クランク角センサ７０の検出値に基づいて、クランクシャフト５の回転数、つまり、エンジン回転数ＮＥを取得する。

ＷＧＶ制御部４３は、アクセルペダル開度センサ７１の検出値やエンジン回転数取得部４２によって取得されたエンジン回転数ＮＥに基づいて、ＷＧＶ６１を作動させるアクチュエータ６２を制御する。

ベースバルブ特性設定部４４は、機関負荷取得部４１によって取得された機関負荷ＫＬやエンジン回転数取得部４２によって取得されたエンジン回転数ＮＥに基づいて設定される吸気バルブ２３や排気バルブ２４の開閉状態についてベースとなるバルブ特性を設定する。

現在バルブ特性取得部４５は、カム角センサ７２の検出値に基づいて、バルブ特性可変機構２５によって開閉時期が変更される吸気バルブ２３や排気バルブ２４の現在の開閉状態に関する情報を取得する。

現在吸気管圧力取得部４６は、過給圧センサ１６によって検出された現在の過給圧を用いたエアモデルによって現在吸気管圧力ｐｍｓｍを取得する。つまり、現在吸気管圧力取得部４６は、現在吸気管圧力ｐｍｓｍを取得するための引数として過給圧センサ１６によって検出された現在の過給圧を用いる。エアモデルには、現在バルブ特性取得部４５によって取得された吸気バルブ２３や排気バルブ２４の現在の開閉状態に関する情報も用いられる。また、エアモデルには、後に詳説する第１差分値算出部４９によって算出されたベースバルブ特性と現在バルブ特性との差分値も用いられる。なお、エアモデルを用いて吸気管圧力を取得する方法については、従来公知であり、本実施形態においても、従来、用いられているエアモデルを使用しているため、ここではその詳細な説明は、省略する。

ベース吸気管圧力取得部４８は、過給圧センサ１６によって検出された現在の過給圧を用いたエアモデルによってベース吸気管圧力ｐｍｂｓを取得する。エアモデルには、ベースバルブ特性設定部４４によって設定された吸気バルブ２３や排気バルブ２４の開閉状態についてベースとなるバルブ特性に関する情報も用いられる。また、エアモデルには、機関負荷取得部４１によって取得された機関負荷ＫＬと、エンジン回転数取得部４２によって取得されたエンジン回転数ＮＥも用いられる。ベース吸気管圧力ｐｍｂｓを取得する場合にも、現在吸気管圧力ｐｍｓｍを取得するときと同様のエアモデルが用いられる。なお、ベース吸気管圧力ｐｍｂｓを取得するときに、現在の過給圧に代えて、バルブ特性可変機構２５がベース状態であるときの内燃機関１００における過給圧であるベース状態の過給圧を用いるようにしてもよい。ベースの過給圧は、エンジン回転数ＮＥ及び機関負荷ＫＬをパラメータとするマップに基づいて取得することができるが、ここでは、その詳細な説明は省略する。

第１差分値算出部４９は、吸気ＶＶＴ機構２５ａによって設定される吸気バルブ２３の開閉時期が変化することによって変化する実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔを取得する。具体的に、第１差分値算出部４９は、ベースバルブ特性設定部４４によって設定されたベースとなるバルブ特性における吸気バルブ２３の開閉時期と、現在バルブ特性取得部４５によって取得された現在のバルブ特性における吸気バルブ２３の開閉時期とに基づいて実圧縮比の変化量を取得する。例えば、現在の吸気バルブ２３の開閉時期が、ベース状態の吸気バルブ２３の開閉時期よりも進角されていると、実圧縮比は高くなる。実圧縮比が高くなると失火し難くなる。そこで、本実施形態では、吸気バルブ２３の開閉時期に基づく実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔが失火限界点火時期の補正に用いられる。

第２差分値算出部５０は、現在吸気管圧力取得部４６によって取得された現在吸気管圧力ｐｍｓｍと、ベース吸気管圧力取得部４８によって取得されたベース吸気管圧力ｐｍｂｓとの差分値である吸気管圧力差ｄＰｍを算出する。吸気管圧力差ｄＰｍは、筒内における残留ガスの変化量と相関性を有する値である。筒内の残留ガスの変化量は、失火限界点火時期に影響を及ぼす。例えば、排気バルブ２４の閉弁時期と吸気バルブ２３の開弁時期とによって定まるバルブオーバーラップが増大したり、ＷＧＶ６１が閉弁状態に移行して背圧が上昇したりして、残留ガス量が増えると、失火耐性が低下し、失火し易くなる。そこで、本実施形態では、吸気管圧力差ｄＰｍが失火限界点火時期の補正に用いられる。

点火時期補正量算出部５１に含まれる失火限界点火時期補正量算出部５１ａは、失火限界点火時期の補正量を算出する。失火限界点火時期の補正量は、第１差分値算出部４９によって取得された実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔと、第２差分値算出部５０によって取得された吸気管圧力差ｄＰｍに基づいて算出される。

点火時期補正量算出部５１に含まれるＭＢＴ点火時期補正量算出部５１ｂは、ＭＢＴ点火時期の補正量を算出する。ＭＢＴ点火時期の補正量も、第１差分値算出部４９によって取得された実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔと、第２差分値算出部５０によって取得された吸気管圧力差ｄＰｍに基づいて算出することができる。ただし、失火限界点火時期とＭＢＴ点火時期と比較すると、実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔや吸気管圧力差ｄＰｍに対する補正感度が異なっている。このため、失火限界点火時期の補正量と、ＭＢＴ点火時期の補正量は異なる値となる。同様に、ノック点火時期についても補正が行われるが、ノック点火時期についても、実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔや吸気管圧力差ｄＰｍに対する補正感度が失火限界点火時期とは異なっているため、これらに対する補正量は異なる値となる。

ＥＣＵ４０は、これらの各部が協働することで、点火時期制御装置として機能する。なお、ＷＧＶ制御部４３は、点火時期制御装置の一部として直接機能するものではないが、機関制御の一環としてＷＧＶ６１の開閉状態を制御する。ＷＧＶ６１の７開閉状態が変化すると、過給圧や背圧が変化し、ひいては、失火耐性が変化する。本実施形態の点火時制御装置は、吸気管圧力差ｄＰｍを用いることで、ＷＧＶ６１の開閉状態の影響を失火限界点火時期補正量に反映させている。このように、本実施形態の点火時期制御装置は、ターボ過給機１４及びＷＧＶ６１が装備された内燃機関１００に好適に適用されているが、ターボ過給機１４及びＷＧＶ６１を備えていない内燃機関１００にも適用することができる。本実施形態の内燃機関１００は、触媒２１を備えているが、例えば、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）が装備されている場合、背圧が変化することがあることから、本実施形態の点火時期制御装置は、その効果を発揮することができる。また、例えば、可変バルブが組み込まれたマフラーが接続されている内燃機関１００では、可変バルブの開閉によって背圧が変化するため、本実施形態の点火時期制御装置を好適に用いることができる。

［失火限界点火時期補正量の決定］
次に、本実施形態の点火時期制御装置による失火限界点火時期補正量の決定処理について説明する。ＥＣＵ４０は、失火限界点火時期補正量算出部５１ａによって算出された失火限界点火時期補正量により失火限界点火時期の補正を行う。ＥＣＵ４０は、内燃機関１００の稼働状態を失火限界点火時期補正に反映させるために、所定周期で失火限界点火時期補正量の決定処理を実施する。失火限界点火時期補正量は、以下の式（１）によって表現される。
失火限界点火時期補正量
＝第１点火時期補正量＋第２点火時期補正量 （式１）
第１点火時期補正量は、実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔに基づいて算出される補正量であり、第２点火時期補正量は、吸気管圧力差ｄＰｍに基づいて算出される補正量である。

ＥＣＵ４０は、失火限界点火時期補正量によって基本失火限界点火時期を補正する。ここで、基本失火限界点火時期は、内燃機関１００がベース状態であるとしたときに、内燃機関１００が失火することなく最も遅角することができる点火時期である。従って、内燃機関１００がベース状態であるときに、基本失火限界点火時期よりも点火時期を遅角させると、失火が生じる。基本失火限界点火時期は、内燃機関１００の機種に応じて予め設定されている。

＜実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔの算出＞
実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔは、上述したように第１差分値算出部４９によって算出される。第１差分値算出部４９は、ベースバルブ特性設定部４４によって設定された吸気バルブ２３の開閉時期に関する情報と、この情報と関連する実圧縮比に関する情報を有している。また、第１差分値算出部４９は、現在バルブ特性取得部４５によって取得された現在の吸気バルブ２３の開閉時期に関する情報を取得し、この情報に基づいて現在の実圧縮比に関する情報を取得する。なお、第１差分値算出部４９は、吸気バルブ２３の開閉時期に関する情報から実圧縮比に関する情報を得るための予め準備されたマップ（不図示）を備えており、このマップに基づいて実圧縮比に関する情報を得る。実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔは、このようにして現在の実圧縮比とベース状態における実圧縮比との差分値として取得される。

＜差分値ｄＰｍの算出＞
差分値ｄＰｍは、上述したように、第２差分値算出部５０によって取得される。第２差分値算出部５０は、現在吸気管圧力ｐｍｓｍからベース吸気管圧力ｐｍｂｓを減算することで差分値ｄＰｍを算出する。

現在吸気管圧力ｐｍｓｍは、上述したように、現在吸気管圧力取得部４６によって取得される。エアモデルによって現在吸気管圧力ｐｍｓｍが取得されるときに用いられる現在過給圧は、過給圧センサ１６の検出値が用いられる。

ベース吸気管圧力ｐｍｂｓは、上述したように、ベース吸気管圧力取得部４８によって取得される。本実施形態では、エアモデルによってベース吸気管圧力ｐｍｂｓが取得されるときに、現在吸気管圧力ｐｍｓｍが取得される場合と同様に、過給圧センサ１６の検出値が用いられる。

＜補正係数ｋｄＰｍ及び補正係数ｋｄｉｎｖｖｔの算出＞
補正係数ｋｄＰｍ及び補正係数ｋｄｉｎｖｖｔは、点火時期補正量算出部５１において算出される。

補正係数ｋｄｉｎｖｖｔは、図３（Ａ）に例示するマップを用いて取得される。図３（Ａ）は、補正係数ｋｄｉｎｖｖｔを取得するためのマップの一例である。ただし、図３（Ａ）に表されているのは、マップの一部分である。つまり、図３（Ａ）に示されたマップは、あるエンジン回転数ＮＥにおいて、機関負荷ＫＬに応じて補正係数ｋｄｉｎｖｖｔを取得するものとなっている。従って、エンジン回転数ＮＥが異なれば、マップの他の部分が参照される。エンジン回転数ＮＥと機関負荷ＫＬをパラメータとした補正係数ｋｄｉｎｖｖｔを用いることで、より正確に内燃機関１００の稼働状態を反映させた失火限界点火時期補正量を算出することができる。

補正係数ｋｄＰｍは、図３（Ｂ）に例示するマップを用いて取得される。図３（Ｂ）は、補正係数ｋｄＰｍを取得するためのマップの一例である。ただし、図３（Ｂ）に表されているのは、マップの一部分である。つまり、図３（Ｂ）に示されたマップは、あるエンジン回転数ＮＥにおいて、機関負荷ＫＬに応じて補正係数ｋｄＰｍを取得するものとなっている。従って、エンジン回転数ＮＥが異なれば、マップの他の部分が参照される。エンジン回転数ＮＥと機関負荷ＫＬをパラメータとした補正係数ｋｄＰｍを用いることで、より正確に内燃機関１００の稼働状態を反映させた失火限界点火時期補正量を算出することができる。

＜第１点火時期補正量の算出＞
失火限界点火時期補正量算出部５１ａは、図４に例示するマップに基づいて第１点火時期補正量を算出する。図４は、第１点火時期補正量を算出するためのマップの一例であり、横軸が実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔ、縦軸が第１点火時期補正量とされている。ここで、横軸に示されている実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔは、図３（Ａ）に示すマップによって取得された補正係数ｋｄｉｎｖｖｔによって補正された後の値が示されている。なお、図４に表されているのは、マップの一部である。つまり、図４に表されたマップは、あるエンジン回転数ＮＥにおいて、第２点火時期補正量を取得するものとなっている。従って、エンジン回転数ＮＥが異なれば、マップの他の部分が参照される。このため、図４に示すマップでは、第１点火時期補正量は、遅角側への補正量として示されているが、必ずしも遅角側へ補正されるものではなく、第１点火時期補正量は、場合によっては、進角側に補正される場合もある。マップは、実機適合やシミュレーションによって、作成される。

図４には、バルブオーバーラップが大きい場合と、小さい場合が示されている。このように、第１点火時期補正量は、バルブオーバーラップによっても、その値が異なってくる。

図４には、比較のために、ＭＢＴ点火時期に対する補正量も示されている。失火限界点火時期補正量を算出するための第１点火時期補正量を算出するために、実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔが用いられている。ＭＢＴ点火時期に対する補正量を算出する場合にも実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔが用いられるが、実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔのＭＢＴ点火時期に対する補正感度と、失火限界点火時期に関する補正感度は異なっている。このため、ＭＢＴ点火時期に対する実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔに基づく補正量と、失火限界点火時期に対する実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔに基づく補正量は異なっている。

なお、図４に示すマップでは、ＭＢＴ点火時期に対する補正量よりも失火限界点火時期に対する補正量の方がより進角側に補正するようになっているが、このマップは例示であり、必ずこのような大小関係になるものではない。

＜第２点火時期補正量の算出＞
失火限界点火時期補正量算出部５１ａは、図５に例示するマップに基づいて第２点火時期補正量を算出する。図５は、第２点火時期補正量を算出するためのマップの一例であり、横軸が吸気管圧力差ｄＰｍ、縦軸が第２点火時期補正量とされている。ここで、横軸に示されている吸気管圧力差ｄＰｍは、図３（Ｂ）に示すマップによって取得された補正係数ｋｄＰｍによって補正された後の値が示されている。なお、図５に表されているのは、マップの一部である。つまり、図５に表されたマップは、あるエンジン回転数ＮＥにおいて、第２点火時期補正量を取得するものとなっている。従って、エンジン回転数ＮＥが異なれば、マップの他の部分が参照される。このため、図５に示すマップでは、第２点火時期補正量は、進角側への補正量として示されているが、必ずしも進角側へ補正されるものではなく、第２点火時期補正量は、場合によっては、遅角側に補正される場合もある。マップは、実機適合やシミュレーションによって、作成される。

図５には、バルブオーバーラップが大きい場合と、小さい場合が示されている。このように、第２点火時期補正量は、バルブオーバーラップによっても、その値が異なってくる。

図５には、比較のために、ＭＢＴ点火時期に対する補正量も示されている。失火限界点火時期補正量を算出するための第２点火時期補正量を算出するために、吸気管圧力差ｄＰｍが用いられている。ＭＢＴ点火時期に対する補正量を算出する場合にも吸気管圧力差ｄＰｍを用いられるが、吸気管圧力差ｄＰｍのＭＢＴ点火時期に対する補正感度と、失火限界点火時期に関する補正感度は異なっている。このため、ＭＢＴ点火時期に対する吸気管圧力差ｄＰｍに基づく補正量と、失火限界点火時期に対する吸気管圧力差ｄＰｍに基づく補正量は異なっている。

なお、図５に示すマップでは、ＭＢＴ点火時期に対する補正量よりも失火限界点火時期に対する補正量の方がより進角側に補正するようになっているが、このマップは例示であり、必ずこのような大小関係になるものではない。

＜合算処理＞
ＥＣＵ４０は、失火限界点火時期補正量算出部５１ａによって算出された第１点火時期補正量と第２点火時期補正量を合算する。そして、ＥＣＵ４０は、合算された補正量によって基本失火限界点火時期を補正する。これにより、背圧に起因した筒内環境を反映した失火限界点火時期が設定される。

［点火時期制御］
次に、図６に示すタイムチャートを参照して、点火時期制御の一例を説明する。

図６を参照すると、制御点火時期は、ノック点火時期、ＭＢＴ点火時期及び失火限界点火時期の３つの点火時期を組み合わせることで、必要なトルクを得つつ、ドライバビリティを向上させている。

時刻Ｔ１から時刻Ｔ４にかけて、アクセル開度が大きくなっており、これに応じて負荷率も上昇している。そして、時刻Ｔ１から時刻Ｔ５にかけてエンジントルクが上昇しており、この期間が加速時間帯となっている。このとき、ＥＣＵ４０は、ドライバビリティを向上させるために、時刻Ｔ１から点火時期の遅角を行う。ただし、時刻Ｔ２において失火限界点火時期に到達する。このため、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間の制御点火時期間は、失火限界点火時期とされている。このときの失火限界点火時期は、補正後の失火限界点火時期とされている。

時刻Ｔ６では、アクセルが全閉とされており、時刻Ｔ７においてフェーエルカット（ＣＴ）が実行されている。時刻Ｔ６から時刻Ｔ７の機関が減速時間帯となっており、ＥＣＵ４０は、ドライバビリティを向上させるために、時刻Ｔ６から点火時期の遅角を行う。これにより、制御点火時期は、時刻Ｔ７において一瞬、失火限界点火時期となるが、これを超えて遅角されることはない。このときの失火限界点火時期も、補正後の失火限界点火時期とされている。その後の制御点火時期は、ＭＢＴ点火時期に復帰している。

アクセル開度が定常状態となっている時刻Ｔ５からしばらくの間は、制御点火時期は、ノック点火時期とされている。これは、ＭＢＴ点火時期を維持すると、ノックが生じる可能性があることから、ノックを回避するためにノック点火時期を制御点火時期とするものである。なお、ノックの発生は、例えば、以下の式（２）に示すようなＬｉｖｅｎｇｏｏｄ－Ｗｕ積分に代表される式で表すことができ、ＭＢＴ点火時期とは異なる概念とされている。

・・・（式２）
なお、時間ｔｉは、ノック発生時刻を示す。Ａ，ｎ，Ｂは、燃料に依存する定数、ｐは圧力、Ｔは温度である。

このようなノック点火時期も吸気管圧力差ｄＰｍや実圧縮比変化量ｄｉｎｖｖｔによって補正されるが、ノック点火時期に対する補正感度は、失火限界点火時期に対する補正感度とは異なっており、補正量としては、異なる値となる。

本実施形態の点火時期制御装置によれば、バルブ特性可変機構を備えた内燃機関において、失火限界点火時期を適切に補正することができる。

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

１４ ターボ過給機 １６ 過給圧センサ
２３ 吸気バルブ ２４ 排気バルブ
２５ バルブ特性可変機構 ２５ａ 吸気ＶＶＴ機構
２５ｂ 排気ＶＶＴ機構 ４０ ＥＣＵ
４４ ベースバルブ特性設定部 ４５ 現在バルブ特性取得部
４６ 現在吸気管圧力取得部 ４８ ベース吸気管圧力取得部
４９ 第１差分値算出部 ５０ 第２差分値算出部
５１ 点火時期補正量算出部 ５１ａ 失火限界点火時期補正量算出部
６１ ウエストゲートバルブ（ＷＧＶ） １００ 内燃機関

Claims (5)

1. 吸気バルブと排気バルブのうちの少なくとも吸気バルブの開閉特性の変更を行うバルブ特性可変機構を備える内燃機関に適用され、前記内燃機関において失火しない遅角側の限界点火時期である失火限界点火時期を設定する点火時期制御装置であって、
   前記吸気バルブの開閉特性の変化に伴って変化する実圧縮比の変化量と、前記バルブ特性可変機構が前記吸気バルブ及び前記排気バルブの開閉特性が変更されるときの基準となる状態として前記内燃機関において設定されたベース状態であるときの前記内燃機関におけるベース吸気管圧力と、前記バルブ特性可変機構の現在の状態を含む前記内燃機関の現在の状態に応じて定まる現在吸気管圧力との差分値である吸気管圧力差と、を用いて、前記内燃機関において前記失火限界点火時期として予め設定された基本失火限界点火時期に対する失火限界点火時期の補正量を算出する失火限界点火時期補正量算出部を備える、
   内燃機関の点火時期制御装置。
2. 前記内燃機関は、過給機及びウエストゲートバルブをさらに備え、
   前記失火限界点火時期補正量算出部は、前記バルブ特性可変機構の現在の状態と前記ウエストゲートバルブの現在の状態を含む前記内燃機関の現在の状態に応じて定まる前記現在吸気管圧力を用いて、前記吸気管圧力差を算出する、
   請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
3. 前記失火限界点火時期補正量算出部は、前記実圧縮比の変化量を用いて算出した第１点火時期補正量と、前記吸気管圧力差を用いて算出した第２点火時期補正量とを合算して前記失火限界点火時期の補正量を算出する、
   請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
4. 前記失火限界点火時期補正量算出部は、エンジントルクが最も高くなる点火時期であるＭＢＴ点火時期に対する補正量を算出するときに前記実圧縮比の変化量及び前記吸気管圧力差に設定された補正感度と異なる補正感度を前記実圧縮比の変化量及び前記吸気管圧力差に設定して前記失火限界点火時期の補正量を算出する、
   請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
5. 前記失火限界点火時期補正量算出部は、機関負荷と前記内燃機関の回転数とに基づいて算出される補正係数によって補正された前記実圧縮比の変化量に基づいて前記第１点火時期補正量を算出するとともに、機関負荷と前記内燃機関の回転数とに基づいて算出される補正係数によって補正された前記吸気管圧力差に基づいて前記第２点火時期補正量を算出する、
   請求項２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。

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