JP3846191B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転状態に応じて点火時期を制御する点火時期制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、空気/燃料の混合気を圧縮し点火プラグにより着火する内燃機関においては一般に、機関の運転状態、例えば機関の回転速度及び負荷に応じた最良の点火時期に点火プラグを作動させるようになっている。このような内燃機関の点火時期制御装置では、その運転状態に応じて点火時期を制御するために、例えば、機関の回転速度と負荷に基づき基本点火時期を求め、同点火時期に冷却水温に応じた水温補正分を加えて要求点火時期を算出する。基本点火時期は、機関の回転速度と負荷に基づきマップを参照して求める。
【0003】
この「基本マップ」には、トルクが出てしかもノッキングが発生しないように、回転速度と負荷に応じてそれぞれ変化するMBTと微ノック点のうち、遅角側の値が埋め込まれている。すなわち、MBTが微ノック点よりも遅角側であれば、そのMBTの値がマップに入れられ、微ノック点がMBTよりも遅角側であれば、その微ノック点の値がマップに入れられている。こうして、基本点火時期を求めるための「基本マップ」には、各運転状態に応じてMBTの値と微ノック点の値のいずれかを入れてある。ここで、「MBT」とは、最もトルクの出る最良な点火時期(Minimum advance for the Best Torque)のことである。また、「微ノック点」とは、微小なノッキングが出ている状態での点火時期で、「ノック限界点火時期」とほぼ同じ意味である。
【0004】
上記「基本マップ」について、図5に示すグラフを参照してさらに説明する。このグラフは、ある回転速度(等回転)での、機関の負荷の変化に対するMBT、微ノック点及び基本点火時期の推移をそれぞれ示している。また、同グラフでは、負荷の変化に応じたMBT及び微ノック点の推移を一点鎖線及び破線で、基本点火時期の推移を実線でそれぞれ示してある。負荷がある値Aより小さい低負荷時には、ノッキングが発生しにくく、MBTの方が微ノック点より遅角側の値になるので、上記基本マップには、基本点火時期としてMBTの値を入れてある。一方、負荷がある値A以上の高負荷時には、ノッキングが発生し易く、微ノック点の方がMBTよりも遅角側になるので、基本マップには、基本点火時期として微ノック点の値が入れてある。こうして、ある回転速度で負荷が変化したときの基本点火時期のマップ値が、図5の実線で示すように設定されている。
【0005】
次に、上述したように求めた基本点火時期に冷却水温(水温)に応じて水温補正をする際の水温補正分について説明する。
上記従来の内燃機関の点火時期制御装置では、水温が低いほど、基本点火時期を進角させるように水温補正をする。これは、水温が低いほど燃焼速度が遅くなり、ノッキングも発生しにくくなるからである。また、この点火時期制御装置では、基本点火時期に対する水温補正分は、水温に応じて1つの「水温補正マップ」を参照して算出される。この水温補正マップでは、水温の変化がMBTに及ぼす影響と微ノック点に及ぼす影響とが異なるのに、水温変化に対し進角量の小さい方の値を水温補正分として入れてある。図6のグラフは、水温が低くなるほど、微ノック点の方がMBTよりも大きく進角側へ推移すること、すなわち、水温の変化により、微ノック点の方がMBTよりも大きな影響を受けることを示している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術では、下記の問題点がある。
(1)基本点火時期を算出するために、MBTと微ノック点とを分けていない。このため、基本点火時期に対する水温補正をするのに、1つの水温補正マップから水温補正分を算出している。これとともに、その水温補正マップでは、水温の変化によりMBTが受ける影響と微ノック点が受ける影響とが異なるのに、水温変化に応じた進角量(進角可能な量)の小さい方の値、すなわち水温変化に対するMBTの進角量の値を水温補正分として入れてある。これについて図5に基づいて説明する。図5において水温がT℃で負荷がある値Bの運転状態では、同図の実線で示す基本点火時期はa点で示す値である。これと同じ運転状態で、水温がT℃からある温度低下すると、a点で示すT℃での基本点火時期に、T℃からの温度低下分に応じたMBTの進角量(水温補正分)の値が上乗せされ、b点で示す要求点火時期が算出される。
【0007】
ところが、この場合、微ノック点についてはa点からc点まで進角可能であるのに、(c−b)分だけ進角されておらず、その分だけ無駄な遅角を行っていることになる。これにより、その分だけトルクと燃費が低下してしまう。こうした問題は、機関の冷間時ほど顕著になる。すなわち、図6のグラフで示すように、水温が低くなるほど、微ノック点の方がMBTよりも大きく進角側へ推移するので、冷間時ほど上記(c−b)の進角量が大きくなって無駄な遅角量が増え、トルクと燃費が大きく低下してしまう。
【0008】
(2)基本点火時期を算出するための上記基本マップには、各運転状態に応じた基本点火時期として、MBTの値と微ノック点の値の両方が混在している。こうした2種類の値(MBTの値と微ノック点の値)が混在したマップ値を、図5で示すような等回転での負荷の変化に対応する基本点火時期について、全運転領域にわたって、所定の回転速度毎に実測して作る必要がある。このため、上記基本マップを作成する際に、運転状態に応じて基本点火時期を適合させるのが非常に大変で、同マップを作成するのに非常に手間がかかってしまう。
【0009】
(3)点火時期に対し吸気温に応じた補正を、従来あまり行っていない。これは、吸気温を点火時期に反映させるのが難しいためである。このように、点火時期に吸気温の影響を反映させていないので、吸気温が低くノッキングが発生しにくい運転状態であるのに、ノック制御により遅角し過ぎることがある。例えば、機関を止めてしばらくしてから再始動させる場合に、吸気温が高いとノッキングが発生し易く、ノック制御により遅角し、この値(ノック制御量)を学習値として覚えてしまう。これにより、その後通常に始動し、吸気温が低い場合でも、ノッキングが発生しにくいにもかかわらず、ノックの学習値を反映させてしまうため、トルクと燃費が低下してしまうという問題があった。
【0010】
本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、点火時期に対し機関温度に応じた補正をする際の無駄な遅角を低減し、冷間時のトルクと燃費の向上を図った内燃機関の点火時期制御装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、各運転状態に応じた基本点火時期の適合を容易にし、基本点火時期用のマップを作成する手間を大幅に低減することにある。さらに、本発明の別の目的は、高温始動時に無駄に遅角し過ぎるのを防止して、高温始動時のトルクと燃費の向上を図ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に係る発明は、内燃機関の運転状態に応じて点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置において、前記運転状態に応じた基本点火時期として、最も出力の出る点火時期である基本MBT点火時期とノック限界点火時期である基本ノック点火時期を別々に算出する基本点火時期算出手段と、機関温度に応じた大きさの異なる2つの補正値として、前記基本MBT点火時期用の補正値と同基本MBT点火時期用の補正値よりも進角側の前記基本ノック点火時期用の補正値とを別々に求め、該両補正値で前記両点火時期をそれぞれ補正する点火時期補正手段と、前記両補正値で補正された前記両点火時期のうち、遅角側の点火時期に基づき最終点火時期を設定する最終点火時期設定手段とを備えることを要旨とする。
【0012】
この構成によれば、機関温度の変化による影響の異なる基本MBT点火時期と基本ノック点火時期を別々に求め、両点火時期を機関温度に応じて別々に求めた大きさの異なる2つの専用の補正値でそれぞれ補正する。ここで、基本ノック点火時期用の補正値は、基本MBT点火時期用の補正値よりも進角側の値となっている。このため、上記従来技術では、進角されていなかった分を進角させることができる。特に、冷間時に、機関温度が低くなるほど基本MBT点火時期よりも進角側へ大きく変化する基本ノック点火時期に基づいて最終点火時期を設定することができる。したがって、点火時期に対し機関温度に応じた補正をする際の無駄な遅角を低減することができ、冷間時のトルクの増大と燃費の向上を図ることができる。
【0013】
請求項2に係る発明は、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、前記基本点火時期算出手段は、前記基本MBT点火時期を、前記運転状態に応じてMBT基本マップを参照して求めるとともに、前記基本ノック点火時期を、前記運転状態に応じてノック基本マップを参照して求めることを要旨とする。
【0014】
この構成によれば、運転状態に応じた点火時期を算出するためのマップとして、基本MBT点火時期用のMBT基本マップと基本ノック点火時期のノック基本マップとの2つを分けて作る。このため、MBT基本マップでは、各運転状態に応じたMBTの値のみを基本MBT点火時期として入れ、ノック基本マップでは、各運転状態に応じたノック限界点火時期の値のみを基本ノック点火時期として入れておけばよい。したがって、各運転状態に応じて両点火時期をそれぞれ個別に適合させることができ、各運転状態に対し両点火時期を容易に適合させることができる。
【0015】
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、前記点火時期補正手段は、冷却水温に応じて、前記基本MBT点火時期用の水温補正値と前記基本ノック点火時期用の水温補正値とを別々に求め、該両補正値で前記基本MBT点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを要旨とする。
【0016】
この構成によれば、基本MBT点火時期及び基本ノック点火時期を冷却水温に応じて別々に求めた専用の水温補正値でそれぞれ補正するので、上記従来技術では、進角されていなかった分を進角させることができる。特に、冷間時に、冷却水温が低くなるほど基本MBT点火時期よりも進角側へ大きく変化する基本ノック点火時期に基づいて最終点火時期を設定することができる。したがって、点火時期に対し冷却水温に応じた補正をする際の無駄な遅角を低減することができ、冷間時のトルクの増大と燃費の向上を図ることができる。
【0017】
請求項4に係る発明は、請求項1又は2に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、前記点火時期補正手段は、吸気温に応じて、前記基本MBT点火時期用の吸気温補正値と前記基本ノック点火時期用の吸気温補正値とを別々に求め、該両補正値で前記基本MBT点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを要旨とする。
【0018】
この構成によれば、基本MBT点火時期及び基本ノック点火時期を吸気温に応じて別々に求めた専用の吸気温補正値でそれぞれ補正するので、上記従来技術では、進角されていなかった分を進角させることができる。特に、冷間時に、冷却水温が低くなるほど基本MBT点火時期よりも進角側へ大きく変化する基本ノック点火時期に基づいて最終点火時期を設定することができる。したがって、点火時期に対し吸気温に応じた補正をする際の無駄な遅角を低減することができ、冷間時のトルクの増大と燃費の向上を図ることができる。また、上記両点火時期に吸気温をそれぞれ反映させているので、上記ノック制御では吸気温について考慮する必要がない。このため、上記従来技術のように高温始動時にノック制御により遅角し過ぎるのを防止することができる。したがって、高温始動時のトルクの増大と燃費の向上を低減することができる。
【0019】
請求項5に係る発明は、請求項1又は2に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、前記点火時期補正手段は、冷却水温に応じて、前記基本MBT点火時期用及び前記基本ノック点火時期用の各水温補正値を別々に求めるとともに、吸気温に応じて、前記基本MBT点火時期用及び前記基本ノック点火時期用の各吸気温補正値を別々に求め、これらの補正値で前記基本MBT点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを要旨とする。
【0020】
この構成によれば、基本MBT点火時期及び基本ノック点火時期を、専用の水温補正値及び吸気温補正値の両方でそれぞれ補正するので、請求項3に係る発明と同様に、冷間時のトルクの増大と燃費の向上を図ることができる。また、基本MBT点火時期及び基本ノック点火時期の補正に吸気温をそれぞれ反映させているので、請求項4に係る発明と同様に、高温始動時のトルクの増大と燃費の向上を低減することができる。
【0021】
請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、前記点火時期補正手段は、ノッキングが変化する要因に応じて前記基本ノック点火時期を補正することを要旨とする。
【0022】
この構成によれば、基本MBT点火時期用のマップとは独立している基本ノック点火時期用のマップを、要因毎に複数のマップを用意することにより、要因に応じた点火時期の補正に容易に対処することができる。その要因としては、例えば、国によってガソリンのオクタン価の基準が異なること、基本ノック点火時期を測定する際の吸気温条件が国によって異なること等が挙げられる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本実施形態に係る内燃機関の点火時期制御装置が適用される車両用内燃機関としてのエンジン11の概略構成を示している。
【0024】
エンジン11は、シリンダヘッド12と、複数のシリンダ13(図1では1つのシリンダのみが示されている)が形成されたシリンダブロック14とを備えている。各シリンダ13内には、ピストン15が往復動可能に設けられている。このピストン15と、シリンダ13の内壁及びシリンダヘッド12とによって燃焼室16が形成されている。符号17はエンジン11の出力軸であるクランクシャフト、符号18はピストン15の往復運動をクランクシャフト17の回転運動に変換するコネクティングロッドである。
【0025】
各気筒の吸気ポート20には、図示しないエアクリーナから吸気通路21に吸入される外気が流れる。各気筒毎に設けられたインジェクタ22は、各吸気ポート20へ燃料を噴射する。吸気通路21に吸入された外気と燃料の混合気は、各気筒の吸気バルブ24により吸気ポート20が開かれるときに、燃焼室16に導入される。また、各気筒毎に設けられた点火プラグ38を作動させることにより、燃焼室16にて混合気が爆発・燃焼してピストン15が作動し、エンジン11の駆動力が得られる。その後、各気筒の排気バルブ25により排気ポート23が開かれるときに、既燃焼ガスが排気ガスとして燃焼室16から排気通路26を介して外部へ排出される。
【0026】
吸気通路21の途中に設けられたスロットルバルブ29は、アクセルペダル(図示しない)の操作に連動して作動し、吸気通路21を開閉する。このスロットルバルブ29の作動により、吸気通路21に対する吸入空気量が調節される。
【0027】
吸気通路21においてスロットルバルブ29の上流側に設けられた吸気温センサ30は、吸気通路21に吸入される空気の温度(吸気温tha)を検出し、その温度に応じた信号を出力する。吸気通路21において前記エアクリーナの近傍に設けられたエアフローメータ31は、吸気通路21における吸入空気量を検出し、その量に応じた信号を出力する。スロットルバルブ29の近傍に設けられたスロットルセンサ32は、同バルブ29の開度(スロットル開度)を検出し、その開度に応じた信号を出力する。
【0028】
シリンダブロック14に設けられた水温センサ33は、同ブロック14を冷却する冷却水の温度(冷却水温thw)を検出し、その温度に応じた信号を出力する。また、シリンダブロック14に設けられたノックセンサ34は、エンジン11で発生するノッキングを含む振動を検出し、その振動の大きさに応じたノック信号を出力する。また、クランクシャフト17の近傍に設けられた回転速度センサ35は、クランクシャフト17の回転に基づいてエンジン11の回転速度(エンジン回転速度NE)検出し、その速度に応じた信号を出力する。
【0029】
また、エンジン11には、電子制御装置(以下、ECUという)40により制御されるイグナイタ36が設けられている。このイグナイタ36は、ECU40から出力される点火信号(イグナイタ通電信号)に基づいてイグニッションコイル37の1次コイルに流す電流の通電及び遮断を行う。イグニッションコイル37は、1次コイルに流れる電流の遮断時に2次コイル側に誘起される高電圧によって点火プラグ38に火花放電を起こさせ、混合気に対する点火を行わせる。こうして、点火プラグ38による点火時期は、イグナイタ36にECU40から出力されるイグナイタ通電信号により決定される。
【0030】
上記吸気温センサ30、スロットルセンサ32、水温センサ33、ノックセンサ34、回転速度センサ35等から出力される検出信号はいずれも、ECU40に入力される。このECU40は、上記各センサ30,32〜35を含む各種センサからの検出信号に基づき、空燃比制御を含む燃料噴射量制御、ノック制御を含む点火時期制御等を実行する。また、ECU40は、こうした燃料噴射量制御及び点火時期制御を実行するためのプログラムや演算用マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリ41を備えている。
本実施形態のメモリ41には、演算用マップの一部として、以下の6つのマップが記憶されている。
【0031】
(1)エンジン回転速度NEと負荷率KLとに基づき、最もトルクの出る点火時期(上記MBT)である基本MBT点火時期としてのMBT基本マップ値(ambt-map)を、運転状態に応じた1つの基本点火時期として算出するためのMBT基本マップ(図2(a)参照)。このマップには、図5に示すように等回転で負荷に応じて変化するMBTの実測値を、所定の回転速度毎に入れてある。その間の回転速度領域におけるMBT基本マップ値は、直線補間により算出される。
【0032】
(2)エンジン回転速度NEと負荷率KLとに基づき、上記微小ノック点(ノック限界点火時期)である基本ノック点火時期としてのノック基本マップ値(aknok-map)を、運転状態に応じた別の基本点火時期として算出するためのMBT基本マップ(図2(b)参照)。このマップには、図5に示すように等回転で負荷に応じて変化する微ノック点の実測値が、所定の回転速度毎に入れてある。その間の回転速度領域におけるMBT基本マップ値は、直線補間により算出される。
【0033】
(3)水温(thw)に応じて、上記MBT基本マップ値の水温補正値としてのMBT水温補正項(acold)を算出するためのMBTマップ1。このマップには、図6の実線Cで示すMBTの推移のように、水温が低くなるほど進角量が増えるように、水温に応じて設定されたMBT基本マップ値に対する進角量(補正量)を入れてある。
【0034】
(4)水温に応じて、上記ノック基本マップ値用の水温補正値としてのノック水温補正項(athwknok)を算出するためのノックマップ1。このマップには、図6の実線Dで示す微ノック点の推移のように、水温が低くなるほど進角量が増えるように、水温に応じて設定されたノック基本マップ値に対する進角量(補正量)を入れてある。
【0035】
(5)吸気温(tha)に応じて、上記MBT基本マップ値用の吸気温補正値としてのMBT吸気温補正項(athambt)を算出するためのMBTマップ2。このマップには、図7に示すMBTの推移のように、吸気温が低くなるほど進角量が増えるように、吸気温に応じて設定されたMBT基本マップ値に対する進角量(補正量)を入れてある。
【0036】
(6)吸気温に応じて、上記ノック基本マップ値用の吸気温補正値としてのノック吸気温補正項(athaknok)を算出するためのノックマップ2。このマップには、図7に示す微ノック点の推移のように、吸気温が低くなるほど進角量が増えるように、吸気温に応じて設定されたノック基本マップ値に対する進角量(補正量)を入れてある。
また、ECU40の実行する上記「点火時期制御」とは、エンジン11の運転状態に応じてイグナイタ36を制御することにより、各点火プラグ38を作動させて各燃焼室16における混合気の点火時期を制御することである。また、「ノック制御」とは、ノックセンサ34の検出値に基づいてノッキングの発生の有無を判定し、その判定結果に基づき点火時期を最適点火時期より遅角させることにより、ノッキングの発生を制御することである。
【0037】
次に、ECU40の実行する点火時期制御を、図3及び図4に基づいて説明する。図3はECU40の実行する補正項算出ルーチンを、図4はECU40の実行する点火時期算出ルーチンをそれぞれ示している。
【0038】
ECU40は、図3に示す温度補正項算出ルーチンを、図4に示す点火時期算出ルーチンとは別に実行する。これは、温度補正項算出ルーチンで使う温度(冷却水温、吸気温)はゆっくりと変化するため、同ルーチンの制御周期を、点火時期算出ルーチンほど早くする必要がないためである。ECU40は、これら2つのルーチンを並行して処理する。
【0039】
図3に示す温度補正項算出ルーチンは、所定の制御周期(例えば65ms程度)で繰り返し実行される。
この温度補正項算出ルーチンでは、まずステップS110において、基本MBT点火時期用の水温補正値としてのMBT水温補正項(acold)が、水温センサ33で検出される現在の水温(thw)に応じてMBTマップ1(上記マップ(3))を参照して算出される。この後、ステップS120に進む。
【0040】
ステップS120において、基本MBT点火時期用の吸気温補正値としてのMBT吸気温補正項(athambt)が、吸気温センサ30で検出される現在の吸気温(tha)に応じてMBTマップ2(上記マップ(5))を参照して算出される。この後、ステップS130に進む。
【0041】
ステップS130において、基本ノック点火時期用の水温補正値としてのノック水温補正項(athwknok)が、水温センサ33で検出される現在の冷却水温(水温thw)に応じてノックマップ1(上記マップ(4))を参照して算出される。この後、ステップS140に進む。
【0042】
ステップS140において、基本ノック点火時期用の吸気温補正値としてのノック吸気温補正項(athaknok)が、吸気温センサ30で検出される現在の吸気温(tha)に応じてMBTマップ2(上記マップ(6))を参照して算出される。この後、図3に示す処理は一旦終了される。
【0043】
次に、図4に示す点火時期算出ルーチンについて説明する。このルーチンは、所定の制御周期で、例えば4気筒の内燃機関の場合には180°クランク角毎に実行される。
【0044】
この点火時期算出ルーチンでは、まずステップS210において、基本MBT点火時期としてのMBT基本マップ値(ambt-map)が、エンジン11の運転状態に応じて図2(a)に示すMBT基本マップ(上記マップ(1))を参照して算出される。この後、ステップS220に進む。
【0045】
ステップS220において、MBT点火時期(ambt)が下記の(1)式の演算により算出される。
ambt=(ambt-map)+acold+athambt…(1)
こうして、MBT点火時期(ambt)は、MBT基本マップ値(ambt-map)を、MBT水温補正項(acold)とMBT吸気温補正項(athambt)とで補正して算出される。この後、ステップS230に進む。
ステップS230において、基本ノック点火時期としてのノック基本マップ値(aknok-map)が、エンジン11の運転状態に応じて図2(b)に示すノック基本マップ(上記マップ(2))を参照して算出される。この後、ステップS240に進む。
【0046】
ステップS240において、ノック点火時期(aknok)が下記の(2)式により算出される。
Figure 0003846191
こうして、ノック点火時期(aknok)は、ノック基本マップ値(aknok-map)を、ノック水温補正項(athwknok)とノック吸気温補正項(athaknok)とで補正して算出される。この後、ステップS250に進む。
【0047】
ステップS250において、エンジン11の運転状態がアイドルONか否かが判定される。アクセルペダルが操作されておらず図示しないアイドルスイッチからON信号が出力されている場合(ステップS250でYES)には、ステップS260に進み。同ペダルが操作されていてアイドルスイッチからOFF信号が出力されている場合(ステップS250でNO)には、ステップS270に進む。
【0048】
ステップS260に進んだ場合には、アイドルON時用の基本点火時期(absen)を基本点火時期(abse)として設定し、ステップS280に進む。一方、ステップS270に進んだ場合には、上記ステップS220で算出されたMBT点火時期(ambt)と、上記ステップS240で算出されたノック点火時期(aknok)のうち、遅角側の点火時期を選択し、この選択した点火時期を基本点火時期(abse)として設定し、ステップS280に進む。
【0049】
ステップS280において、上記ステップS260又はステップS270で設定された基本点火時期(abse)に、VVT補正量(avvt)とノック制御量(aknk)とを加算して同基本点火時期を補正した値を要求点火時期(acal)として設定する。
【0050】
ここで、「VVT補正量」は、ECU40により図示しない可変バルブタイミング機構を駆動制御することにより、圧縮比を低減させるべく吸気バルブ24あるいは排気バルブ25のバルブタイミングを遅角制御する際の遅角量である。また、「ノック制御量」とは、ECU40により実行される上記ノック制御により、点火時期を最適点火時期より遅角させて、ノッキングの発生を制御する際の遅角量である。
【0051】
ステップS280の後、ステップS20に進む。このステップS20において、上記ステップS280で算出された要求点火時期(acal)と、種々の条件に基づく遅角要求があった場合の遅角量等、点火時期に対する各種の制御量とのうち、最遅角値が最終点火時期(aop)として設定される。各種の制御量として、例えば、進角なまし制御用バッファ(abuf)、加速度遅角制御量(aacc)、フューエルカット復帰遅角量(afc)、過渡遅角量(atrn)、触媒暖機遅角量(acat)等がある。
【0052】
このステップS20により、上記遅角要求等がなく、点火時期に対する上記各種の制御量がない定常運転時には、ステップS280で設定された要求点火時期(acal)が最終点火時期(aop)として設定される。この要求点火時期(aop)に基づきECU40からイグナイタ36に出力される点火信号(イグナイタ通電信号)のOFF時が決定され、このOFF時にイグニッションコイル37の1次コイルに流れる電流が遮断され、点火プラグ38による点火がなされる。一方、上記各種の制御量のいずれかがある場合、例えば、フューエルカット復帰時におけるフューエルカット復帰遅角量(afc)があって同遅角量が要求点火時期(acal)より遅角側の値であれば、その復帰遅角量が最終点火時期(aop)として設定される。その復帰遅角量に基づき、上述したように点火プラグ38による点火がなされる。
【0053】
上記ステップS210及びステップS230が、本発明の基本点火時期算出手段に相当する。また、上記ステップS110〜140、ステップS220及びステップS240が、本発明の点火時期補正手段に相当する。また、上記ステップS270〜ステップS290が、本発明の最終点火時期設定手段に相当する。
【0054】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。(イ)機関温度(水温及び吸気温)の変化による影響の異なるMBT基本マップ値(MBTの値)とノック基本マップ値(微ノック点或いはノック限界点火時期)を、ステップS210,230で別々に求める。また、MBT基本マップ値を、ステップS110及びステップS120で別々に求めたMBT水温補正項及びMBT吸気温補正項でそれぞれ補正して、MBT点火時期を算出する(ステップS220)。そして、ノック基本マップ値を、ステップS130及びステップS140で別々に求めたノック水温補正項及びノック吸気温補正項でそれぞれ補正して、ノック点火時期を算出する(ステップS240)。
【0055】
こうした構成により、上述した図5において、ある回転速度で負荷がBの運転状態で、水温がT℃からある温度低下したときに、上記従来技術では、a点で示す基本点火時期からb点で示す点火時期までしか水温補正により進角されなかった。これに対して、本実施形態では、同じ条件の場合、a点で示すノック基本マップ値から温度補正(水温及び吸気温補正)によりc点で示すノック基本マップ値まで進角される。こうして、上記従来技術では、上記運転状態で、(c−b)分の進角量を抑えており、その分だけ無駄な遅角を行っている。これに対して、本実施形態では、a点からc点まで進角させることができる。したがって、点火時期に対し機関温度に応じた補正をする際の無駄な遅角を低減することができ、冷間時のトルクの増大と燃費の向上を図ることができる。
【0056】
(ロ)特に、MBT基本マップ値(微ノック点)は、水温が低くなるほどノック基本マップ値(MBT)よりも進角側へ大きく推移するので(図6参照)、冷間時ほど上記(c−b)の進角量が大きくなり、トルクと燃費の大幅な向上を図ることができる。
(ハ)運転状態に応じた点火時期を算出するためのマップとして、MBT基本マップ(図2(a)参照)とノック基本マップ(図2(b)参照)との2つを分けて作っている。このため、MBT基本マップでは、各運転状態に応じたMBTの値のみをMBT基本マップ値として入れ、ノック基本マップでは、各運転状態に応じたノック限界点火時期の値のみをノック基本マップ値として入れておけばよい。これにより、上記従来技術のように、2種類の値(MBTの値と微ノック点の値)が混在したマップ値を、図5で示すような等回転での負荷の変化に対応する基本点火時期について、全運転領域にわたって、所定の回転速度毎に実測して作る必要がない。したがって、各運転状態に応じて両マップ値(基本点火時期)をそれぞれ個別に適合させることができ、各運転状態に対し、基本点火時期としての両マップ値を容易に適合させることができ、両マップを作成する手間が大幅に省ける。
【0057】
(ニ)MBT基本マップ値及びノック基本マップ値に吸気温をそれぞれ反映させているので(ステップS220,240)、水温が高くても、吸気温に応じた適正な点火時期に設定することができる。これにより、上記従来技術のように、吸気温が低くノッキングが発生しにくい運転状態であるのに、水温が高いためにノック制御により遅角し過ぎるのを防止することができる。したがって、高温始動時のトルクの増大と燃費の向上を低減することができる。
【0058】
(ホ)MBT基本マップ値及びノック基本マップ値を、専用の水温補正項及び吸気温補正項の両方でそれぞれ補正する(ステップS220,240)ので、冷間時のトルクの増大と燃費の大幅な向上を図ることができる。
【0059】
(ヘ) ステップS280において、ステップS260又はステップS270で設定された基本点火時期(abse)に、VVT補正量(avvt)とノック制御量(aknk)とを加算した値を要求点火時期(acal)として設定している。このため、VVT補正量とノック制御量を考慮したより最適な要求点火時期に基づいて点火時期を制御することができる。
【0060】
(ト)要求点火時期(acal)と、図4のステップS290に一例として示してある各種制御量のうち、最遅角値を最終点火時期として設定するので、各運転状態に応じた遅角要求等に対しても、これらの要求を満たす最適な点火時期を設定することができる。
【0061】
以上本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は以下に示すようにその構成を変更して実施することもできる。
・上記一実施形態では、本発明に係る点火時期制御装置をポート噴射式の内燃機関に適用したが、筒内噴射式内燃機関にも本発明は適用可能である。
【0062】
・上記一実施形態では、MBT基本マップ値及びノック基本マップ値を、専用の水温補正値及び吸気温補正値の両方でそれぞれ補正しているが、両基本マップ値を水温補正項及び吸気温補正項のいずれか一方で補正するようにしてもよい。
【0063】
・上記一実施形態において、MBT基本マップ値及びノック基本マップ値を、専用の水温補正値及び吸気温補正値の両方或いはいずれか一方で補正するのに加え、ノッキングが変化する各種の要因や、環境条件に応じてそれぞれ補正するように構成することもできる。このような構成が可能になるのは、図2(b)に示すノック基本マップを図2(a)に示すMBT基本マップとは独立してあるからである。そのような要因としては、例えば、国によってガソリンのオクタン価の基準が異なること、基本ノック点火時期を測定する際の吸気温条件が国によって異なること等が挙げられる。上記のように構成することにより、ノック基本マップを、要因毎に適合させた複数のマップを国毎に作ることにより、要因に応じた点火時期の補正に容易に対処することができる。
【0064】
・上記一実施形態では、図2(b)に示すMBT基本マップには、ノック限界点火時期と略同義で用いている上記微小ノック点の値をノック基本マップ値として入れてあるが、要は実際上問題となるようなノックが発生しない点の点火時期を同基本マップ値として入れてあればよい。
【0065】
・上記一実施形態では、点火時期制御装置を内燃機関としてのガソリンエンジンに適用したが、この点火時期制御装置をLPGエンジンに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 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の概略構成図。
【図2】 同制御装置が備えるマップを示す説明図。
【図3】 同制御装置で実行される温度補正項算出ルーチンを示すフローチャート。
【図4】 同制御装置で実行される点火時期算出ルーチンを示すフローチャート。
【図5】 等回転でのエンジンの負荷と進角量の関係を示すグラフ。
【図6】 水温と進角量の関係を示すグラフ。
【図7】 吸気温と進角量の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
11…内燃機関としてのエンジン、30…吸気温センサ、33…水温センサ、34…ノックセンサ、35…回転速度センサ、36…イグナイタ、38…点火プラグ、40…電子制御装置(ECU)。

Claims (6)

  1. 内燃機関の運転状態に応じて点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置において、
    前記運転状態に応じた基本点火時期として、最も出力の出る点火時期である基本MBT点火時期とノック限界点火時期である基本ノック点火時期を別々に算出する基本点火時期算出手段と、
    機関温度に応じた大きさの異なる2つの補正値として、前記基本MBT点火時期用の補正値と同基本MBT点火時期用の補正値よりも進角側の前記基本ノック点火時期用の補正値とを別々に求め、該両補正値で前記両点火時期をそれぞれ補正する点火時期補正手段と、
    前記両補正値で補正された前記両点火時期のうち、遅角側の点火時期に基づき最終点火時期を設定する最終点火時期設定手段と
    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。
  2. 前記基本点火時期算出手段は、前記基本MBT点火時期を、前記運転状態に応じてMBT基本マップを参照して求めるとともに、前記基本ノック点火時期を、前記運転状態に応じてノック基本マップを参照して求めることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
  3. 前記点火時期補正手段は、冷却水温に応じて、前記基本MBT点火時期用の水温補正値と前記基本ノック点火時期用の水温補正値とを別々に求め、該両補正値で前記基本MBT点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
  4. 前記点火時期補正手段は、吸気温に応じて、前記基本MBT点火時期用の吸気温補正値と前記基本ノック点火時期用の吸気温補正値とを別々に求め、該両補正値で前記基本MBT点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
  5. 前記点火時期補正手段は、冷却水温に応じて、前記基本MBT点火時期用及び前記基本ノック点火時期用の各水温補正値を別々に求めるとともに、吸気温に応じて、前記基本MBT点火時期用及び前記基本ノック点火時期用の各吸気温補正値を別々に求め、これらの補正値で前記基本MBT点火時期及び基本ノック点火時期をそれぞれ補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
  6. 前記点火時期補正手段は、ノッキングが変化する要因に応じて前記基本ノック点火時期を補正することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
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