JP4175320B2 - Engine ignition timing control device - Google Patents

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Description

本発明は、エンジン(内燃機関)の点火時期制御装置、特に燃焼室内のガス流動の乱れ強さ(以下「筒内乱れ強さ」という。)に着目したものに関する。   The present invention relates to an ignition timing control device for an engine (internal combustion engine), and particularly to a device that focuses on the turbulence strength of gas flow in a combustion chamber (hereinafter referred to as “in-cylinder turbulence strength”).

筒内乱れ強さは燃焼に大きな影響を及ぼす因子であるため、可変動弁装置を備えるエンジンにおいて、この筒内乱れ強さを、吸気弁の作動角、吸気弁の位相(開弁時期)、吸気管内の圧力及びエンジン回転速度に基づいて推定し、その推定した筒内乱れ強さに基づいてエンジンを制御するものがある(特許文献1参照)。
特開2002−180894公報
Since the in-cylinder turbulence intensity is a factor that greatly affects combustion, in an engine equipped with a variable valve operating system, the in-cylinder turbulence intensity is calculated based on the intake valve operating angle, the intake valve phase (valve opening timing), There is one that estimates based on the pressure in the intake pipe and the engine rotational speed, and controls the engine based on the estimated in-cylinder turbulence intensity (see Patent Document 1).
JP 2002-180894 A

ところで、筒内乱れ強さが問題になるのは、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さである。基本点火時期における実際の筒内乱れ強さが、基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値と一致するときに最適な燃焼(燃焼速度)が得られるのであるから、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さが基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値より外れ、例えば基本点火時期における実際の筒内乱れ強さが基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値より大きくなると、燃焼速度が速くなって燃焼が促進され過ぎるし、この逆に基本点火時期における実際の筒内乱れ強さが基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値より小さいときには、燃焼速度が遅くなって燃焼が緩慢となり過ぎる。   Incidentally, the in-cylinder turbulence intensity becomes a problem in the actual in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing. Since the optimal in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing matches the target value of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing, optimal combustion (combustion speed) can be obtained. If the in-cylinder turbulence intensity deviates from the target value of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing, for example, the actual in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing becomes larger than the target value of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing, When the combustion speed becomes high and combustion is promoted too much, and conversely, when the actual in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing is smaller than the target value of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing, the combustion speed becomes slow. Combustion is too slow.

こう考えると、基本点火時期における筒内乱れ強さが実際にどうなっているのかを知り得る必要がある。   Considering this, it is necessary to know what the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing actually is.

しかしながら、今まで基本点火時期における筒内乱れ強さが実際にどうなっているのか知り得ていない。   However, until now, it has not been known what the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing is actually.

そこで、本発明者が実験したところ、吸気弁が閉じてからの実際の筒内乱れ強さは、図2に示したように、基準クランク角での最大値より徐々に減衰していくことが新たに判明した。従って、図2の特性は、基準クランク角からのクランク角θを変数とする関数U(θ)によって近似(設定)できることを新たに見出した。この図2に示す筒内乱れ強さの関数U(θ)に基づけば、基本点火時期(θMBT)における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)を知ることができ、この基本点火時期における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)に基づけば、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さが基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値と一致するように制御することが可能となる。   Therefore, as a result of experiments conducted by the present inventor, the actual in-cylinder turbulence intensity after the intake valve is closed may be gradually attenuated from the maximum value at the reference crank angle as shown in FIG. Newly found. Therefore, it has been newly found that the characteristics of FIG. 2 can be approximated (set) by a function U (θ) having a crank angle θ from the reference crank angle as a variable. Based on the in-cylinder turbulence intensity function U (θ) shown in FIG. 2, the actual in-cylinder turbulence intensity (UMBT) at the basic ignition timing (θMBT) can be known. Based on the in-cylinder turbulence intensity (UMBT), it is possible to control the actual in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing to coincide with the target value of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing.

いま、本発明の技術と上記特許文献1の技術とを比較すれば、上記特許文献1の技術は吸気弁が閉じてからの実際の筒内乱れ強さの変化を無視して、あるクランク角における一つの値で筒内乱れ強さを代表させているものに相当する。この場合に、あるクランク角が基本点火時期における実際の筒内乱れ強さを推定しているとしても、上記特許文献1の技術のように吸気弁の作動角、吸気弁の位相(開弁時期)、吸気管内の圧力及びエンジン回転速度に基づくのでは、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さを精度良く推定することができない。   If the technique of the present invention is compared with the technique of Patent Document 1, the technique of Patent Document 1 ignores a change in the actual in-cylinder turbulence intensity after the intake valve is closed, and a certain crank angle. This value corresponds to the value representing in-cylinder turbulence strength. In this case, even if a certain crank angle estimates the actual in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing, the intake valve operating angle, intake valve phase (opening timing) ) Based on the pressure in the intake pipe and the engine speed, the actual in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing cannot be accurately estimated.

例えば、図2に示す筒内乱れ強さの減衰係数は、後述するように燃焼室の基準クランク角における容積、燃焼室の基準クランク角における温度及び燃焼室の基準クランク角における圧力により定まるのであるから、吸気管内の圧力だけに基づくのでは、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さを精度良く推定することができない。   For example, the damping coefficient of the in-cylinder turbulence intensity shown in FIG. 2 is determined by the volume at the reference crank angle of the combustion chamber, the temperature at the reference crank angle of the combustion chamber, and the pressure at the reference crank angle of the combustion chamber, as will be described later. Therefore, based on only the pressure in the intake pipe, the actual in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing cannot be accurately estimated.

そこで本発明は、この新たに見出した実際の筒内乱れ強さを表す減衰曲線を用いて適切に点火時期制御を行い得る装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of appropriately performing ignition timing control using the newly found attenuation curve representing the actual in-cylinder turbulence intensity.

本発明は、吸気弁が閉じてからの実際の筒内乱れ強さを関数によって設定し、運転条件に基づいて基本点火時期(θMBT)を算出し、前記設定された筒内乱れ強さの関数を用いてこの基本点火時期における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)を算出し、この基本点火時期における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)に基づいて前記基本点火時期(θMBT)を補正し、この補正後の基本点火時期で火花点火を行うように構成する。   In the present invention, the actual in-cylinder turbulence intensity after the intake valve is closed is set as a function, the basic ignition timing (θMBT) is calculated based on the operating conditions, and the set in-cylinder turbulence intensity function Is used to calculate the actual in-cylinder turbulence intensity (UMBT) at the basic ignition timing, and the basic ignition timing (θMBT) is corrected based on the actual in-cylinder turbulence intensity (UMBT) at the basic ignition timing. The spark ignition is performed at the corrected basic ignition timing.

基本点火時期における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)が基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値(Um)より外れ、例えば基本点火時期における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)が基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値(Um)より大きくなると、燃焼速度が速くなって燃焼が促進され過ぎるし、この逆に基本点火時期における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)が基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値(Um)より小さいときには、燃焼速度が遅くなって燃焼が緩慢となり過ぎる。   The actual in-cylinder turbulence intensity (UMBT) at the basic ignition timing deviates from the target value (Um) of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing. For example, the actual in-cylinder turbulence intensity (UMBT) at the basic ignition timing is basic. If it exceeds the target value (Um) of the in-cylinder turbulence intensity at the ignition timing, the combustion speed increases and combustion is accelerated too much. On the contrary, the actual in-cylinder turbulence intensity (UMBT) at the basic ignition timing is fundamental. When it is smaller than the target value (Um) of the in-cylinder turbulence intensity at the ignition timing, the combustion speed becomes slow and the combustion becomes too slow.

従って、今まで基本点火時期における筒内乱れ強さ(UMBT)が実際にどうなっているのか知り得なかったのであるが、本発明によれば、今回初めて、吸気弁が閉じてからの実際の筒内乱れ強さを所定の関数(U(θ))によって設定することが可能になった。この筒内乱れ強さの関数(U(θ))に基づけば基本点火時期における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)を知ることができ、この知り得た基本点火時期における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)に基づいて基本点火時期(θMBT)を補正することで、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)を、基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値(Um)へと制御することができ、これにより、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さ(UMBT)が環境条件により相違したり運転条件により変化することがあっても、基本点火時期において筒内乱れ強さの目標値(Um)を実現できる。   Therefore, until now, it has not been possible to know what the in-cylinder turbulence intensity (UMBT) actually occurs at the basic ignition timing, but according to the present invention, for the first time, the actual The in-cylinder turbulence intensity can be set by a predetermined function (U (θ)). Based on this in-cylinder turbulence intensity function (U (θ)), the actual in-cylinder turbulence intensity (UMBT) at the basic ignition timing can be known. By correcting the basic ignition timing (θMBT) based on the strength (UMBT), the actual in-cylinder turbulence intensity (UMBT) at the basic ignition timing is changed to the target value (Um Thus, even if the actual in-cylinder turbulence intensity (UMBT) at the basic ignition timing differs depending on the environmental conditions or changes depending on the operating conditions, the in-cylinder at the basic ignition timing The target value (Um) of the turbulence intensity can be realized.

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

図1は、本発明のシステムを説明するための概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the system of the present invention.

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

この圧縮混合気に対して高圧火花により点火を行うため、パワートランジスタ内蔵の点火コイルを各気筒に配した電子配電システムの点火装置11を備える。点火装置11は、バッテリからの電気エネルギーを蓄える点火コイル13と、点火コイル13の一次側への通電、遮断を行うパワートランジスタと、燃焼室5の天井に設けられ点火コイル13の一次電流の遮断によって点火コイル13の二次側に発生する高電圧を受けて、火花放電を行う点火プラグ14とからなっている。   In order to ignite this compressed air-fuel mixture with a high-pressure spark, an ignition device 11 of an electronic power distribution system is provided in which an ignition coil with a built-in power transistor is arranged in each cylinder. The ignition device 11 includes an ignition coil 13 that stores electric energy from the battery, a power transistor that supplies and cuts off the primary side of the ignition coil 13, and a primary current interruption of the ignition coil 13 that is provided on the ceiling of the combustion chamber 5. The spark plug 14 receives a high voltage generated on the secondary side of the ignition coil 13 and performs spark discharge.

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

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

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

吸気弁用カムシャフト25、排気弁用カムシャフト26及びクランクシャフト7の各前部にはそれぞれカムスプロケット、クランクスプロケットが取り付けられ、これらスプロケットにタイミングチェーン(図示しない)を掛け回すことで、カムシャフト25、26がエンジンのクランクシャフト7により駆動されるのであるが、このカムスプロケットと吸気弁用カムシャフト25との間に介在して、作動角一定のまま吸気弁用カムの位相を連続的に制御し得る吸気バルブタイミングコントロール機構(以下、「吸気VTC機構」という。)27と、カムスプロケットと排気弁用カムシャフト26との間に介在して、作動角一定のまま排気弁用カムの位相を連続的に制御し得る排気バルブタイミングコントロール機構(以下、「排気VTC機構」という。)28とを備える。吸気弁15の開閉時期や排気弁16の開閉時期を変えると燃焼室5に残留する不活性ガスの量が変化する。燃焼室5内の不活性ガスの量が増えるほどポンピングロスが減って燃費がよくなるので、運転条件によりどのくらいの不活性ガスが燃焼室5内に残留したらよいかを目標吸気弁閉時期や目標排気弁閉時期にして予め定めており、エンジンコントローラ31ではそのときの運転条件(エンジンの負荷と回転速度)より目標吸気弁閉時期と目標排気弁閉時期を定め、それら目標値が得られるように吸気VTC機構27、排気VTC機構28の各アクチュエータを介して吸気弁閉時期と排気弁閉時期を制御する。   Cam sprockets and crank sprockets are attached to the front portions of the intake valve camshaft 25, the exhaust valve camshaft 26 and the crankshaft 7, respectively, and a timing chain (not shown) is hung around these sprockets so that the camshaft 25 and 26 are driven by the crankshaft 7 of the engine, and are interposed between the cam sprocket and the intake valve camshaft 25 to continuously adjust the phase of the intake valve cam with a constant operating angle. An exhaust valve cam control phase (hereinafter referred to as an “intake VTC mechanism”) 27 that can be controlled, and a cam sprocket and an exhaust valve camshaft 26 are interposed between the camshaft 26 and the exhaust valve cam. Exhaust valve timing control mechanism (hereinafter referred to as “exhaust VTC machine”) "I referred to.) And a 28. When the opening / closing timing of the intake valve 15 and the opening / closing timing of the exhaust valve 16 are changed, the amount of the inert gas remaining in the combustion chamber 5 changes. As the amount of the inert gas in the combustion chamber 5 increases, the pumping loss decreases and the fuel consumption improves. Therefore, the target intake valve closing timing and the target exhaust gas indicate how much inert gas should remain in the combustion chamber 5 depending on the operating conditions. The valve closing timing is determined in advance, and the engine controller 31 determines the target intake valve closing timing and the target exhaust valve closing timing from the operating conditions (engine load and rotation speed) at that time, so that these target values can be obtained. The intake valve closing timing and the exhaust valve closing timing are controlled via the actuators of the intake VTC mechanism 27 and the exhaust VTC mechanism 28.

さらに、吸気弁15の弁リフト量及び作動角を連続的に可変制御する多節リンク状の機構で構成される可変バルブ機構(以下「VEL機構」という。)51を備える。このVEL機構51及び上記吸気VTC機構27の具体的な構成は特開2003−3872号公報により公知であるのでその詳しい説明は省略する。   Furthermore, a variable valve mechanism (hereinafter referred to as “VEL mechanism”) 51 configured by a multi-node link-like mechanism that continuously and variably controls the valve lift amount and the operating angle of the intake valve 15 is provided. Since specific configurations of the VEL mechanism 51 and the intake VTC mechanism 27 are known from Japanese Patent Laid-Open No. 2003-3872, detailed description thereof is omitted.

弁リフト量を小さくすると吸気弁15の周囲を通過して燃焼室5に流入する吸入空気の流速が増大するためこの吸入空気の流速増大で噴射燃料の霧化が改善されることから、エンジンコントローラ31ではエンジンより排出されるHCが増える傾向にある始動直後からしばらくは噴射燃料の霧化を促進してHCを低減するため、VEL機構51のアクチュエータを介しVEL機構51を作動させて吸気弁15の弁リフト量を小さくする。そして、その後はVEL機構51を非作動として吸気弁15の弁リフト量を元に戻し大量の吸入空気を燃焼室5へと流入させる。   If the valve lift is reduced, the flow rate of the intake air that passes through the periphery of the intake valve 15 and flows into the combustion chamber 5 is increased. Therefore, the increase in the flow rate of the intake air improves the atomization of the injected fuel. In 31, since the HC discharged from the engine tends to increase, the atomization of the injected fuel is promoted for a while from the start and the HC is reduced. Therefore, the intake valve 15 is operated by operating the VEL mechanism 51 via the actuator of the VEL mechanism 51. Reduce the amount of valve lift. Thereafter, the VEL mechanism 51 is deactivated, the valve lift amount of the intake valve 15 is restored, and a large amount of intake air is caused to flow into the combustion chamber 5.

コレクタ温度センサ43からのコレクタ温度の信号、コレクタ圧力センサ44からのコレクタ圧力の信号、排気温度センサ45からの排気温度の信号、排気圧力センサ46からの排気圧力の信号が、水温センサ37からの冷却水温の信号と共に入力されるエンジンコントローラ31では、パワートランジスタ13を介して点火プラグ14の一次側電流の遮断時期である点火時期を制御する。   A collector temperature signal from the collector temperature sensor 43, a collector pressure signal from the collector pressure sensor 44, an exhaust temperature signal from the exhaust temperature sensor 45, and an exhaust pressure signal from the exhaust pressure sensor 46 are output from the water temperature sensor 37. The engine controller 31 that is input together with the coolant temperature signal controls the ignition timing that is the primary current cutoff timing of the spark plug 14 via the power transistor 13.

さて、筒内乱れ強さは基本点火時期における燃焼に大きな影響を及ぼす。今回、吸気弁15を閉した後に実際の筒内乱れ強さがどのように変化するのかが実験により新たに判明した。これについて説明すると、図2は横軸に基準クランク角(例えば吸気弁閉時期IVC)からのクランク角θ[deg]を採ったとき、筒内乱れ強さU[m/s]が実際にどのように変化するのかを示した実験結果である。図示のように実際の筒内乱れ強さUは、基準乱れ強さU0より急激に減衰して、ある値(ゼロでない値)へと収束していることがわかる。このような実際の筒内乱れ強さUの変化をθを変数とする指数関数U(θ)で次のように近似(設定)する。   Now, the in-cylinder turbulence intensity greatly affects the combustion at the basic ignition timing. This time, it has been newly found through experiments how the actual in-cylinder turbulence intensity changes after the intake valve 15 is closed. This will be explained below. In FIG. 2, when the crank angle θ [deg] from the reference crank angle (for example, intake valve closing timing IVC) is taken on the horizontal axis, the in-cylinder turbulence strength U [m / s] is actually determined. It is the experimental result which showed how it changes. As shown in the figure, it can be seen that the actual in-cylinder turbulence intensity U attenuates more rapidly than the reference turbulence intensity U0 and converges to a certain value (a non-zero value). Such a change in the actual in-cylinder turbulence intensity U is approximated (set) as follows using an exponential function U (θ) with θ as a variable.

U(θ)=U0−GK×{1−e^(−θ×MU)} …(1)
ただし、U0:基準乱れ強さ、
GK:筒内乱れ強さ減衰幅、
MU:筒内乱れ強さ減衰係数、
上記の筒内乱れ強さの減衰幅GKは、基本的に回転速度NRPMと相関を有し、さらにはスワールコントロールバルブやタンブルコントロールバルブなどの筒内乱れ強さを強化する筒内ガス流動強化装置(図示しない)の有無にも相関するとみなし、回転速度NRPMと相関する項を基本乱れ強さ減衰幅GK0としてこれを回転速度NRPMの関数f1(NRPM)で表し、また筒内ガス流動強化装置の有無と相関する項を筒内ガス流動状態指示値dとして新たに導入し、これらの積で、つまり次式により筒内乱れ強さ減衰幅GKを算出する。
U (θ) = U0−GK × {1−e ^ (− θ × MU)} (1)
However, U0: standard disturbance strength,
GK: In-cylinder turbulence attenuation range,
MU: In-cylinder turbulence attenuation coefficient,
The in-cylinder turbulence attenuation range GK basically has a correlation with the rotational speed NRPM, and further enhances in-cylinder turbulence intensity such as a swirl control valve and a tumble control valve. It is considered that it also correlates with the presence or absence (not shown), and a term correlated with the rotational speed NRPM is expressed as a basic turbulence intensity attenuation width GK0, which is expressed by a function f1 (NRPM) of the rotational speed NRPM. A term that correlates with the presence or absence is newly introduced as the in-cylinder gas flow state instruction value d, and the in-cylinder turbulence intensity attenuation width GK is calculated by the product thereof, that is, the following equation.

GK=GK0×d …(2)
GK0=f1(NRPM) …(3)
ここで、回転速度NRPMが大きくなるほど筒内乱れ強さ減衰幅GKは大きくなるので、基本乱れ強さ減衰幅GK0を、図3に示したように回転速度NRPMに比例させて与える。
GK = GK0 × d (2)
GK0 = f1 (NRPM) (3)
Here, since the in-cylinder turbulence intensity attenuation width GK increases as the rotational speed NRPM increases, the basic turbulence intensity attenuation width GK0 is given in proportion to the rotational speed NRPM as shown in FIG.

筒内ガス流動状態指示値dは、筒内ガス流動強化装置に対する指示値である。筒内ガス流動強化装置を備えるエンジンのほうが、筒内ガス流動強化装置を備えないエンジンよりも筒内乱れ強さの減衰幅GKが大きくなることを確かめているので、筒内ガス流動強化装置が備えられないエンジンである場合に筒内ガス流動状態指示値d=1とし、筒内ガス流動強化装置が備えられるエンジンである場合に筒内ガス流動強化装置の種類に応じて、筒内ガス流動状態指示値dの値を1.0を超える値で定める。最終的には適合によりdの値を定める。   The in-cylinder gas flow state instruction value d is an instruction value for the in-cylinder gas flow enhancement device. It is confirmed that the engine with the in-cylinder gas flow strengthening device has a larger attenuation width GK of the in-cylinder turbulence strength than the engine without the in-cylinder gas flow strengthening device. In-cylinder gas flow state instruction value d = 1 when the engine is not provided, and in-cylinder gas flow according to the type of the in-cylinder gas flow enhancement device when the engine is provided with the in-cylinder gas flow enhancement device. The value of the state instruction value d is set to a value exceeding 1.0. Finally, the value of d is determined by adaptation.

一方、筒内乱れ強さの減衰係数MUは、時定数に相当する値であるので、この値が大きくなるほど図2に示した減衰曲線が緩やかになる。筒内乱れ強さの減衰の程度は、筒内ガスの粘性と相関があるとみなし、筒内ガスの粘性係数νを導入し、これに比例させてつまり次式により筒内乱れ強さの減衰係数MUを算出する。   On the other hand, the damping coefficient MU of the in-cylinder turbulence strength is a value corresponding to the time constant, and therefore, the damping curve shown in FIG. 2 becomes gentler as this value increases. The degree of attenuation of in-cylinder turbulence is considered to be correlated with the viscosity of in-cylinder gas, and the in-cylinder gas viscosity coefficient ν is introduced and proportional to this, that is, the in-cylinder turbulence intensity is attenuated by the following equation: The coefficient MU is calculated.

MU=ν×C …(4)
ただし、C:粘性係数を減衰係数に変換するための定数、
この場合に筒内ガスの粘性と相関するのは、燃焼室5の基準クランク角における温度TIVCと、筒内ガスの密度ρとであるとみなし、燃焼室5の基準クランク角における温度TIVCに相関する項を、燃焼室5の基準クランク角における温度TIVCの関数f2(TIVC)として与え、この関数f2(TIVC)を筒内ガス密度ρで除算した値で、つまり次式により粘性係数νを算出する。
MU = ν × C (4)
Where C: a constant for converting the viscosity coefficient into a damping coefficient,
In this case, it is considered that the temperature TIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5 and the density ρ of the cylinder gas are correlated with the viscosity of the in-cylinder gas, and are correlated with the temperature TIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5. Is given as a function f2 (TIVC) of the temperature TIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5, and this function f2 (TIVC) is divided by the cylinder gas density ρ, that is, the viscosity coefficient ν is calculated by the following equation: To do.

ν=f2(TIVC)/ρ …(5)
ここで、燃焼室5の基準クランク角における温度TIVCが高いほど筒内乱れ強さが強くなるので、図4に示したように関数f2(TIVC)を、燃焼室5の基準クランク角における温度TIVCに比例させて与える。
ν = f2 (TIVC) / ρ (5)
Here, since the in-cylinder turbulence intensity increases as the temperature TIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5 increases, the function f2 (TIVC) is expressed as the temperature TIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5 as shown in FIG. Is given in proportion to.

筒内ガスの密度ρは筒内ガスの質量mを、燃焼室5の基準クランク角における容積VIVCで除算した値であるので、次式により算出する。   The in-cylinder gas density ρ is a value obtained by dividing the in-cylinder gas mass m by the volume VIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5, and is thus calculated by the following equation.

ρ=m/VIVC …(6)
(6)式の筒内ガスの質量mは、燃焼室5の基準クランク角における容積VIVC、燃焼室5の基準クランク角における圧力PIVC、燃焼室5の基準クランク角における温度TIVCを用いて次式により算出する。
ρ = m / VIVC (6)
The mass m of the in-cylinder gas in equation (6) is expressed by the following equation using the volume VIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5, the pressure PIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5, and the temperature TIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5. Calculated by

m=(PIVC×VIVC)/R×TIVC …(7)
ただし、R:ガス定数、
(7)式は状態方程式であるP・V=m・R・Tを変形したものである。
m = (PIVC × VIVC) / R × TIVC (7)
Where R: gas constant,
Expression (7) is a modification of the equation of state P · V = m · R · T.

このようにして、上記(1)式のように基準クランク角(IVC)からのクランク角θの指数関数として筒内乱れ強さU(θ)を設定し得ると、基本点火時期θMBTを上記(1)式のθに代入することによって、つまり次式により基本点火時期θMBTにおける実際の筒内乱れ強さUMBTを知る(求める)ことができる。   In this way, when the in-cylinder turbulence intensity U (θ) can be set as an exponential function of the crank angle θ from the reference crank angle (IVC) as in the above equation (1), the basic ignition timing θMBT is set to ( By substituting for θ in equation (1), that is, the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing θMBT can be obtained (calculated) by the following equation.

UMBT=θ(θMBT) …(8)
ただし、基本点火時期θMBTの単位は後述するように[degBTDC]であり、図2の横軸の基準クランク角からのクランク角[deg]とは単位が異なるので、単位合わせをする必要がある。
UMBT = θ (θMBT) (8)
However, the unit of the basic ignition timing θMBT is [degBTDC] as will be described later, and the unit is different from the crank angle [deg] from the reference crank angle on the horizontal axis in FIG.

こうして、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTを、コレクタ温度TCOL(大気温度に等しい)といったそのときの環境条件や、コレクタ圧力PCOL及びエンジン回転速度NRPMといったそのときの運転条件に応じて、さらには可変動弁装置(吸気VTC機構27)により制御される基準クランク角としての吸気弁閉時期IVCや筒内ガス流動強化装置の有無に応じても精度良く算出できることになると、これをフィードバック値として用いて、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTが、基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Um(一定値)と一致するようにフィードバック制御することが可能となる。   Thus, the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing depends on the current environmental conditions such as the collector temperature TCOL (equal to the atmospheric temperature) and the current operating conditions such as the collector pressure PCOL and the engine speed NRPM. In addition, if it is possible to calculate with high accuracy according to the intake valve closing timing IVC as the reference crank angle controlled by the variable valve operating device (intake VTC mechanism 27) or the presence or absence of the in-cylinder gas flow strengthening device, this is fed back. By using as a value, it is possible to perform feedback control so that the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing matches the target value Um (constant value) of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing.

エンジンコントーラ31で実行されるこの制御の内容を図5のブロック図を参照して詳述する。   The contents of this control executed by the engine controller 31 will be described in detail with reference to the block diagram of FIG.

図5は点火時期θADV[degBTDC]を算出するためのブロック図で、一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。   FIG. 5 is a block diagram for calculating the ignition timing θADV [degBTDC], which is executed at regular intervals (for example, every 10 ms).

図5において、充填効率検出部51では、エアフローメータ32出力に基づいて充填効率検出値ITACrを算出する。これについては、コレクタ応答モデルを用いて1吸気当たりのシリンダ空気質量を演算するようにした技術が特開2000−161113号公報に記載されているので、この1吸気当たりのシリンダ空気質量を用いて充填効率を検出する。   In FIG. 5, a filling efficiency detection unit 51 calculates a filling efficiency detection value ITACr based on the output of the air flow meter 32. Regarding this, since a technique for calculating the cylinder air mass per intake using a collector response model is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-161113, the cylinder air mass per intake is used. Detect the filling efficiency.

図6は充填効率検出部51の詳細ブロック図である。図6において、充填効率検出部51は、電圧→流量算出部81、エアフローメータ誤差補正部82、吸気脈動なまし処理部83、圧力変化量算出部84、1吸気当たりシリンダ吸気質量算出部85、充填効率検出値算出部86を備える。   FIG. 6 is a detailed block diagram of the filling efficiency detector 51. In FIG. 6, the charging efficiency detection unit 51 includes a voltage → flow rate calculation unit 81, an air flow meter error correction unit 82, an intake pulsation smoothing processing unit 83, a pressure change amount calculation unit 84, a cylinder intake mass calculation unit 85 per intake air, A filling efficiency detection value calculation unit 86 is provided.

ホットワイヤ式のエアフローメータ32の出力電圧を受ける電圧→流量算出部81では、このエアフローメータ出力電圧から所定のテーブルを検索することにより空気流量Q0(質量流量)に変換する。エアフローメータ誤差補正部82ではこの空気流量Q0[g/ms]に補正係数を乗算した値を誤差補正後の空気流量Qafm[g/ms]として算出する。ここで、補正係数はエンジン回転速度NRPMと、スロットルセンサ47により検出されるスロットル弁開度とから所定のマップを検索して求められる値である。空気流量Q0の補正は吸気脈動の影響を受けて空気流量Q0が大きくなり過ぎるのを補正するためのものである。   The voltage that receives the output voltage of the hot wire type air flow meter 32 → the flow rate calculation unit 81 converts the air flow meter output voltage into an air flow rate Q0 (mass flow rate) by searching a predetermined table. The air flow meter error correction unit 82 calculates a value obtained by multiplying the air flow rate Q0 [g / ms] by a correction coefficient as an air flow rate Qafm [g / ms] after error correction. Here, the correction coefficient is a value obtained by searching a predetermined map from the engine speed NRPM and the throttle valve opening detected by the throttle sensor 47. The correction of the air flow rate Q0 is for correcting that the air flow rate Q0 becomes too large due to the influence of the intake pulsation.

吸気脈動なまし処理部83では誤差補正後の空気流量Qafmに対して次式によりなまし処理を実行して単位時間当たりスロットル弁通過空気流量Mt[g/ms]を算出する。   The intake pulsation smoothing processing unit 83 performs a smoothing process on the air flow rate Qafm after error correction by the following equation to calculate a throttle valve passing air flow rate Mt [g / ms] per unit time.

Mt=Qafm×加重平均係数+(1−加重平均係数)×Mt(前回値)
…(9)
ただし、Mt(前回値):Mtの前回値、
コレクタ圧力センサ44により検出されるコクレタ2圧力PCOL[kPa]を入力するコレクタ圧力変化量算出部84では、コレクタ圧力変化量ΔP(=PCOL−PCOL(前回値))を算出する。
Mt = Qafm × weighted average coefficient + (1−weighted average coefficient) × Mt (previous value)
... (9)
Where Mt (previous value): previous value of Mt,
The collector pressure change amount calculation unit 84 that inputs the collecter 2 pressure PCOL [kPa] detected by the collector pressure sensor 44 calculates the collector pressure change amount ΔP (= PCOL−PCOL (previous value)).

1吸気当たりシリンダ吸気質量算出部85では、次式により1吸気当たりシリンダ吸気質量Mc[g/cycle]を演算する。   The cylinder intake mass calculation unit 85 per intake air calculates a cylinder intake mass Mc [g / cycle] per intake air according to the following equation.

Mc0[g/ms]=Mt−ΔP×VCOL/(R・TCOL)
…(10)
Mc[g/cycle]=係数×(Mc0/NRPM)/気筒数 …(11)
ただし、VCOL:コレクタ容積(一定値)、
TCOL:コレクタ温度、
R :ガス定数、
充填効率検出値算出部86では、この1吸気当たりシリンダ吸気質量Mcと標準状態の1吸気当たりシリンダ吸気質量Mcbase[g/cycle](一定値)とを用いて、つまり次式により充填効率検出値ITACr[無名数]を算出する。
Mc0 [g / ms] = Mt−ΔP × VCOL / (R · TCOL)
(10)
Mc [g / cycle] = coefficient × (Mc0 / NRPM) / number of cylinders (11)
However, VCOL: collector volume (constant value),
TCOL: collector temperature,
R: gas constant,
The charging efficiency detection value calculation unit 86 uses the cylinder intake mass Mc per intake and the cylinder intake mass Mcbase [g / cycle] (constant value) per intake in the standard state, that is, the charging efficiency detection value by the following equation. ITACTr [nameless number] is calculated.

ITACr=Mc/Mcbase …(12)
図5に戻り、基本点火時期算出部52ではクランク角センサにより検出されるエンジン回転速度NRPM[rpm]と、この充填効率検出値ITACr[無名数]とから図7を内容とするマップを検索することにより、基本点火時期θMBT[degBTDC]を算出する。基本点火時期θMBTとしては、MBT(Minimum Advance for Best Torque)が得られる点火時期とする。基本点火時期θMBTの単位には圧縮上死点を起点として進角側に測った値を採用している。
ITACr = Mc / Mcbase (12)
Returning to FIG. 5, the basic ignition timing calculation unit 52 retrieves a map having the contents shown in FIG. 7 from the engine rotation speed NRPM [rpm] detected by the crank angle sensor and the charging efficiency detection value ITACr [anonymous number]. Thus, the basic ignition timing θMBT [degBTDC] is calculated. The basic ignition timing θMBT is an ignition timing at which MBT (Minimum Advance for Best Torque) is obtained. As a unit of the basic ignition timing θMBT, a value measured from the compression top dead center to the advance side is adopted.

図7のように、回転速度NRPMが一定の条件において、基本点火時期θMBTは充填効率検出値ITACrが大きくなるほど遅角側になる値である。これは、充填効率検出値ITACrが大きくなるほど燃焼速度が大きくなり燃焼が進み過ぎるので、そのぶん点火時期を遅角側にして燃焼の進み過ぎを抑える必要があるためである。また、充填効率検出値ITACrが一定の条件において、基本点火時期θMBTは回転速度NRPMが大きくなるほど進角側の値になる。これは、回転速度NRPMが高くなるほど点火が遅れがちとなるので、点火時期が遅れないようにするためである。   As shown in FIG. 7, under the condition that the rotational speed NRPM is constant, the basic ignition timing θMBT is a value that becomes retarded as the charging efficiency detection value ITACCr increases. This is because as the charging efficiency detection value ITACCr increases, the combustion speed increases and the combustion proceeds too much. Therefore, it is necessary to suppress the combustion too much by setting the ignition timing to the retarded side. Further, under the condition that the charging efficiency detection value ITACr is constant, the basic ignition timing θMBT becomes a value on the advance side as the rotational speed NRPM increases. This is because ignition tends to be delayed as the rotational speed NRPM increases, so that the ignition timing is not delayed.

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

基準クランク角検出部53では、吸気弁閉時期IVC[degBTDC]を基準クランク角として検出する。吸気弁閉時期IVCは吸気VTC機構27に与える指令値から既知である。あるいはフェーズセンサ34により実際の吸気弁閉時期を検出してもかまわない。基準クランク角としては、筒内乱れ強さが最も大きな吸気弁閉時期IVCが好ましいが、これに限定されるものでなく、吸気弁閉時期IVCに関連する値でもかまわない。例えば、吸気弁開時期IVOや吸気弁開時期IVOと吸気弁閉時期IVCの平均値とすることなどが考えられる。   The reference crank angle detection unit 53 detects the intake valve closing timing IVC [degBTDC] as the reference crank angle. The intake valve closing timing IVC is known from the command value given to the intake VTC mechanism 27. Alternatively, the actual intake valve closing timing may be detected by the phase sensor 34. The reference crank angle is preferably the intake valve closing timing IVC having the greatest in-cylinder turbulence strength, but is not limited to this, and may be a value related to the intake valve closing timing IVC. For example, the intake valve opening timing IVO or the average value of the intake valve opening timing IVO and the intake valve closing timing IVC may be considered.

基準乱れ強さ算出部54では、回転速度NRPMと、この基準クランク角(IVC)とから図8を内容とするマップを検索することにより、基準クランク角での筒内乱れ強さを基準乱れ強さU0[m/s]として算出する。図8に示すように基準乱れ強さU0は負荷及び回転速度NRPMが一定のとき、基準クランク角(IVC)が吸気下死点より遅れるほど大きくなる値である。これは、吸気下死点BDCを超えて吸気弁15が閉じるとき、上昇してくるピストン6により筒内ガスが上方に押し上げられ筒内乱れ強さが大きくなるためである。なお、図8には吸気下死点BDC前に吸気弁15が閉じるとき、つまり吸気弁閉時期が吸気下死点よりも進角側にあるときも含んでいる。図8の特性はエンジン機種毎に適合する。   The reference turbulence intensity calculation unit 54 searches the map having the contents shown in FIG. 8 from the rotational speed NRPM and the reference crank angle (IVC), thereby determining the in-cylinder turbulence intensity at the reference crank angle as the reference turbulence intensity. It is calculated as U0 [m / s]. As shown in FIG. 8, the reference turbulence intensity U0 is a value that increases as the reference crank angle (IVC) lags behind the intake bottom dead center when the load and the rotational speed NRPM are constant. This is because when the intake valve 15 closes beyond the intake bottom dead center BDC, the in-cylinder gas is pushed upward by the rising piston 6 and the in-cylinder turbulence strength increases. FIG. 8 includes the case where the intake valve 15 is closed before the intake bottom dead center BDC, that is, the time when the intake valve closing timing is on the more advanced side than the intake bottom dead center. The characteristics shown in FIG. 8 are appropriate for each engine model.

容積算出部55、温度算出部56、圧力算出部57では、燃焼室5の基準クランク角(IVC)における容積VIVC[m3]、燃焼室5の基準クランク角における温度TIVC[K]、燃焼室5の基準クランク角における圧力PIVC[kPa]をそれぞれ算出する。これらの算出方法としては特開2003−148236公報の技術を用いればよい。 In the volume calculation unit 55, the temperature calculation unit 56, and the pressure calculation unit 57, the volume VIVC [m 3 ] at the reference crank angle (IVC) of the combustion chamber 5, the temperature TIVC [K] at the reference crank angle of the combustion chamber 5, and the combustion chamber The pressure PIVC [kPa] at a reference crank angle of 5 is calculated. As these calculation methods, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-148236 may be used.

燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける容積VIVCから説明すると、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVCは、ピストン6のストローク位置によって決まる。ピストン6のストローク位置はエンジンのクランク角位置によって決まる。   Explaining from the volume VIVC of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC, the volume VIVC of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing is determined by the stroke position of the piston 6. The stroke position of the piston 6 is determined by the crank angle position of the engine.

図9を参照して、エンジンのクランクシャフト71の回転中心72がシリンダの中心軸73からオフセットしている場合を考える。コネクティングロッド74、コネクティングロッド74とクランクシャフト71との結節点75、コネクティングロッド74とピストンをつなぐピストンピン76が図に示す関係にあるとする。このときの、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVCは次式(13)〜(17)で表すことができる。   Referring to FIG. 9, consider the case where the rotation center 72 of the crankshaft 71 of the engine is offset from the center axis 73 of the cylinder. Assume that the connecting rod 74, the joint point 75 between the connecting rod 74 and the crankshaft 71, and the piston pin 76 that connects the connecting rod 74 and the piston are in the relationship shown in the figure. At this time, the volume VIVC of the combustion chamber 5 at the closing timing of the intake valve can be expressed by the following equations (13) to (17).

VIVC=f1(θivc)
=Vc+(π/4)D2・Hivc …(13)
Vc=(π/4)D2・Hx/(ε−1) …(14)
Hivc={(CND+ST2/2)−(CRoff−PISoff)21/2
−{(ST/2)・cos(θivc+θoff)}+(CND2−X21/2
…(15)
X =(ST/2)・sin(θivc+θoff)−CRoff+PISoff
…(16)
θoff=arcsin{(CRoff−PISoff)/(CND・(ST/2))}
…(17)
ただし、Vc :隙間容積[m3]、
ε :圧縮比、
D :シリンダボア径[m]、
ST :ピストンの全ストローク[m]、
Hivc :吸気弁閉時期におけるピストンピン76のTDCからの
距離[m]、
Hx :ピストンピン76のTDCからの距離の最大値と最小値
の差[m]、
CND :コネクティングロッド74の長さ[m]、
CRoff :結節点75のシリンダ中心軸73からのオフセット距離 [m]、
PISoff:クランクシャフト回転中心72のシリンダ中心軸73から のオフセット距離[m]、
θivc :吸気弁閉時期のクランク角[degATDC]、
θoff :ピストンピン76とクランクシャフト回転中心72と
を結ぶ線がTDCにおいて垂直線となす角度[deg]、
X :結節点75とピストンピン76との水平距離[m]、
吸気弁閉時期のクランク角θivcは前述のように、エンジンコントローラ31から吸気VTC機構27への指令信号によって決まるので、既知である。式(13)〜(17)にこのときのクランク角θivc(=IVC)を代入すれば、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVCを算出することができる。したがって、実用上は燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVCは吸気弁閉時期IVCをパラメータとするテーブルで設定したものを用いる。吸気VTC機構27を備えないときには定数で与えることができる。
VIVC = f1 (θivc)
= Vc + (π / 4) D 2 · Hivc (13)
Vc = (π / 4) D 2 · Hx / (ε−1) (14)
Hivc = {(CND + ST 2 /2) - (CRoff-PISoff) 2} 1/2
− {(ST / 2) · cos (θivc + θoff)} + (CND 2 −X 2 ) 1/2
... (15)
X = (ST / 2) · sin (θivc + θoff) −CRoff + PISoff
... (16)
θoff = arcsin {(CRoff−PISoff) / (CND · (ST / 2))}
... (17)
Where Vc: gap volume [m 3 ],
ε: compression ratio,
D: cylinder bore diameter [m],
ST: Full piston stroke [m],
Hivc: From the TDC of the piston pin 76 when the intake valve is closed
Distance [m],
Hx: Maximum value and minimum value of the distance from the TDC of the piston pin 76
Difference [m],
CND: length of connecting rod 74 [m],
CRoff: offset distance of the nodal point 75 from the cylinder center axis 73 [m],
PISoff: offset distance [m] of the crankshaft rotation center 72 from the cylinder center axis 73,
θivc: Intake valve closing timing crank angle [degATDC],
θoff: piston pin 76 and crankshaft rotation center 72
The angle [deg] between the line connecting the two and the vertical line in TDC,
X: horizontal distance [m] between the nodal point 75 and the piston pin 76,
As described above, the crank angle θivc at the time of closing the intake valve is known because it is determined by the command signal from the engine controller 31 to the intake VTC mechanism 27. By substituting the crank angle θivc (= IVC) at this time into the equations (13) to (17), the volume VIVC of the combustion chamber 5 at the closing timing of the intake valve can be calculated. Therefore, in practice, the volume VIVC of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing is set by a table using the intake valve closing timing IVC as a parameter. When the intake VTC mechanism 27 is not provided, a constant value can be given.

温度算出部56では、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける温度TINI[K]を算出する。燃焼室5に流入するガスの温度は、燃焼室5に流入する新気と燃焼室5に残留する不活性ガスとが混じったガスの温度であり、燃焼室5に流入する新気の温度は吸気コレクタ2内の新気温度TCOL[K]に等しく、また燃焼室5内に残留する不活性ガスの温度は排気ポート部近傍の排気温度TEXH[K]で近似できるので、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける温度TINIは吸気弁閉時期IVCになったタイミングでの、吸気コレクタ2内の新気温度TCOL、排気温度TEXH、燃焼室5内に残留する不活性ガスの割合である内部不活性ガス率MRESFRから次式により求めることができる。   The temperature calculation unit 56 calculates the temperature TINI [K] of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC. The temperature of the gas flowing into the combustion chamber 5 is a temperature of a gas in which the fresh air flowing into the combustion chamber 5 and the inert gas remaining in the combustion chamber 5 are mixed. The temperature of the fresh air flowing into the combustion chamber 5 is Since the temperature of the inert gas equal to the fresh air temperature TCOL [K] in the intake collector 2 and remaining in the combustion chamber 5 can be approximated by the exhaust temperature TEXH [K] in the vicinity of the exhaust port portion, the intake air in the combustion chamber 5 The temperature TINI at the valve closing timing IVC is a ratio of the fresh air temperature TCOL, the exhaust gas temperature TEXH in the intake collector 2 and the inert gas remaining in the combustion chamber 5 at the timing when the intake valve closing timing IVC is reached. It can obtain | require by following Formula from active gas rate MRESFR.

TINI=TEXH×MRESFR+TCOL×(1−MRESFR)
…(18)
(18)式のコレクタ温度TCOLはコレクタ温度センサ43により、排気温度TEXHは排気温度センサ45により検出する。内部不活性ガス率MRESFR[%]は燃焼室5内に残留する不活性ガス量を燃焼室内の総ガス量で除した値で、公知の方法を用いて算出する
圧力算出部57では、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける圧力PIVC[kPa]を算出する。すなわち、吸気弁閉時期IVCになったタイミングでのコレクタ圧力PCOLを吸気弁閉時期IVCにおける圧力PIVCとして取り込む。
TINI = TEXH × MRESFR + TCOL × (1−MRESFR)
... (18)
The collector temperature TCOL in the equation (18) is detected by the collector temperature sensor 43, and the exhaust temperature TEXH is detected by the exhaust temperature sensor 45. The internal inert gas ratio MRESFR [%] is a value obtained by dividing the amount of inert gas remaining in the combustion chamber 5 by the total amount of gas in the combustion chamber, and is calculated using a known method. 5 is calculated at the intake valve closing timing IVC. That is, the collector pressure PCOL at the timing when the intake valve closing timing IVC is reached is taken in as the pressure PIVC at the intake valve closing timing IVC.

上記のコレクタ圧力PCOL[Pa]はコレクタ圧力センサ44により検出する。   The collector pressure PCOL [Pa] is detected by the collector pressure sensor 44.

筒内乱れ強さ減衰係数算出部58では、燃焼室5の基準クランク角における容積VIVC[m3]、燃焼室5の基準クランク角における温度TIVC[K]、燃焼室5の基準クランク角における圧力PIVC[kPa]を用いて上記(7)式により筒内ガス質量m[g]を算出し、この筒内ガス質量mと、燃焼室5の基準クランク角における容積VIVC[m3]を用いて上記(6)式により筒内ガス密度ρ[g/m3]を算出する。一方、燃焼室5の基準クランク角おける温度TIVCから図4を内容とするテーブルを検索することにより、関数f2(TIVC)を求め、この関数f2(TIVC)と筒内ガス密度ρを用いて上記(5)式により粘性係数νを算出し、これに定数Cを乗算してつまり上記(4)式により筒内乱れ強さ減衰係数MUを算出する。 The in-cylinder turbulence strength attenuation coefficient calculation unit 58 has a volume VIVC [m 3 ] at the reference crank angle of the combustion chamber 5, a temperature TIVC [K] at the reference crank angle of the combustion chamber 5, and a pressure at the reference crank angle of the combustion chamber 5. The in-cylinder gas mass m [g] is calculated by the above equation (7) using PIVC [kPa], and the in-cylinder gas mass m and the volume VIVC [m 3 ] at the reference crank angle of the combustion chamber 5 are used. In-cylinder gas density ρ [g / m 3 ] is calculated by the above equation (6). On the other hand, a function f2 (TIVC) is obtained by searching a table having the contents shown in FIG. 4 from the temperature TIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5, and the function f2 (TIVC) and the in-cylinder gas density ρ are used to obtain the above function f2. The viscosity coefficient ν is calculated by the equation (5), and this is multiplied by the constant C, that is, the in-cylinder turbulence strength attenuation coefficient MU is calculated by the above equation (4).

筒内乱れ強さ減衰幅算出部59では、エンジン回転速度NRPMから図3を内容とするテーブルを検索することにより、基本乱れ強さ減衰幅GK0[m/s]を算出し、この基本乱れ強さ減衰幅GK0と筒内ガス流動状態指示値dとを乗算して、つまり上記(2)式により筒内乱れ強さ減衰幅GK[m/s]を算出する。   The in-cylinder turbulence intensity attenuation width calculation unit 59 calculates a basic turbulence intensity attenuation width GK0 [m / s] by searching a table having the contents shown in FIG. 3 from the engine speed NRPM. The in-cylinder turbulence intensity attenuation width GK [m / s] is calculated by multiplying the depth attenuation width GK0 and the in-cylinder gas flow state instruction value d, that is, the above equation (2).

筒内乱れ強さ設定部60では、こうして求めた筒内乱れ強さ減衰幅GK[m/s]、上記の筒内乱れ強さ減衰係数MU、基準乱れ強さU0を用いて、基準クランク角からのクランク角θ[deg]の関数、つまり上記(1)式で表される関数U(θ)[m/s]を設定する。   The in-cylinder turbulence intensity setting unit 60 uses the in-cylinder turbulence intensity attenuation width GK [m / s], the above-described in-cylinder turbulence intensity attenuation coefficient MU, and the reference turbulence intensity U0 to calculate the reference crank angle. Is set to a function of the crank angle θ [deg], that is, a function U (θ) [m / s] expressed by the above equation (1).

基本点火時期筒内乱れ強さ算出部61では、基本点火時期θMBT[degBTDC]を、筒内乱れ強さ設定部60に設定されている上記関数のθ[deg]に代入することによって、つまり上記(8)式により基本点火時期θMBTにおける実際の筒内乱れ強さUMBT[m/s]を算出する。この場合に、基準点火時期θMBTの単位は[degBTDC]であるので、これを基準クランク角(IVC)からのクランク角へと変換した値[deg]をθ[deg]として代入しなければならないが、基準クランク角(吸気弁閉時期IVC)の単位も[degBTDC]であれば、次式によりθへと算出すればよい。   The basic ignition timing in-cylinder turbulence intensity calculation unit 61 substitutes the basic ignition timing θMBT [degBTDC] into θ [deg] of the function set in the in-cylinder turbulence intensity setting unit 60, that is, The actual in-cylinder turbulence intensity UMBT [m / s] at the basic ignition timing θMBT is calculated from the equation (8). In this case, since the unit of the reference ignition timing θMBT is [degBTDC], a value [deg] converted from the reference crank angle (IVC) to the crank angle must be substituted as θ [deg]. If the unit of the reference crank angle (intake valve closing timing IVC) is also [degBTDC], it may be calculated to θ by the following equation.

θ=基準クランク角−θMBT …(19)
従って、(19)式により得たθを、上記のようにして設定した関数U(θ)[m/s]に代入して、基本点火時期θMBTにおける実際の筒内乱れ強さUMBT[m/s]を算出する。
θ = reference crank angle−θMBT (19)
Accordingly, θ obtained by the equation (19) is substituted into the function U (θ) [m / s] set as described above, and the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT [m / s] at the basic ignition timing θMBT. s] is calculated.

点火時期補正量算出部62では、この基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTより基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Um(一定値)を差し引いた値から図10を内容とするテーブルを検索することにより、点火時期補正量Uhos[deg]を算出する。   The ignition timing correction amount calculation unit 62 uses FIG. 10 as the content from the value obtained by subtracting the target value Um (constant value) of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing from the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing. The ignition timing correction amount Uhos [deg] is calculated by searching the table to be executed.

点火時期算出部64では、基本点火時期θMBT[degBTDC]とこの点火時期補正値Uhos[deg]とから次式により点火時期θADV[degBTDC]を算出する。   The ignition timing calculation unit 64 calculates the ignition timing θADV [degBTDC] from the basic ignition timing θMBT [degBTDC] and the ignition timing correction value Uhos [deg] by the following equation.

θADV=θMBT−Uhos …(18)
ここで、基本点火時期θMBTの単位は[degBTDC]であるので、点火時期補正量Uhosが正の値のとき基本点火時期θMBTより遅角され、点火時期補正量Uhosが負の値のとき基本点火時期θMBTより進角される。
θADV = θMBT−Uhos (18)
Here, since the unit of the basic ignition timing θMBT is [degBTDC], the ignition timing correction amount Uhos is retarded from the basic ignition timing θMBT when the ignition timing correction amount Uhos is a positive value, and the basic ignition is performed when the ignition timing correction amount Uhos is a negative value. It is advanced from time θMBT.

上記の図10に示すように、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTが基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umより大きいときには点火時期補正量Uhosは正の値(つまり遅角量)、この逆に基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTが基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umより小さいときには点火時期補正量Uhosは負の値(つまり進角量)である。基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTが基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umより大きいときに点火時期補正量Uhosを遅角量とするのは、基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umより実際の筒内乱れ強さUMBTが大きいとそれだけ燃焼速度が速くなり燃焼が促進され過ぎるので、点火時期を遅角して基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umでの燃焼速度へと戻すためである。この反対に、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTが基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umより小さいときに点火時期補正量Uhosを進角量とするのは、基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umより実際の筒内乱れ強さUMBTが小さいとそれだけ燃焼速度が遅くなり燃焼が緩慢となり過ぎるので、点火時期を進角して基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umでの燃焼速度へと戻すためである。   As shown in FIG. 10 above, when the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing is larger than the target value Um of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing, the ignition timing correction amount Uhos is a positive value (that is, the delay is delayed). Conversely, when the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing is smaller than the target value Um of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing, the ignition timing correction amount Uhos is a negative value (that is, the advance amount). ). When the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing is larger than the target value Um of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing, the ignition timing correction amount Uhos is set as the retard amount. If the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT is larger than the target value Um of the turbulence intensity, the combustion speed becomes higher and the combustion is accelerated too much. Therefore, the ignition timing is retarded and the in-cylinder turbulence intensity target at the basic ignition timing is increased. This is to return the combustion speed to the value Um. On the contrary, when the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing is smaller than the target value Um of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing, the ignition timing correction amount Uhos is used as the advance amount. If the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT is smaller than the target value Um of the in-cylinder turbulence at the timing, the combustion speed becomes slow and the combustion becomes too slow, so the ignition timing is advanced and the in-cylinder turbulence at the basic ignition timing This is for returning to the combustion speed at the target value Um of strength.

点火時期進角リミッタ算出部63では点火時期の進角リミッタθMAX[degBTDC]を算出する。点火時期は進め過ぎると失火したり燃焼騒音がひどくなったりするので、これ以上進めてはいけない限界値が進角リミッタθMAXとして定まる。すなわち、進角リミッタθMAXは失火限界や音振の影響を考慮したリミッタである。   The ignition timing advance limiter calculation unit 63 calculates an ignition timing advance limiter θMAX [degBTDC]. If the ignition timing is advanced too much, misfires or combustion noises become serious, so a limit value that should not be advanced any more is determined as the advance angle limiter θMAX. That is, the advance angle limiter θMAX is a limiter that takes into account the effects of misfire limit and sound vibration.

この進角リミッタθMAXの設定の仕方を図11を参照して説明すると、図11(A)は筒内ガス流動強化装置を備えるエンジンである場合の筒内ガス乱れ強さの減衰特性である。この場合には、図示のように基本点火時期θMBTの手前で既に収束値へと落ち着く傾向があるので、基本点火時期θMBTより、この基本点火時期θMBTにおける実際の筒内乱れ強さUMBTを求め、筒内乱れ強さが初めてこの実際の筒内乱れ強さUMBTとなるときのθを進角リミッタθMAXとして求める。具体的には、基本点火時期θMBTより基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTを求めたあと(a、b参照)、この実際の筒内乱れ強さUMBを上記(1)の左辺に代入し、その代入した式を逆にθについて解き、その求めたθを進角リミッタθMAXとすればよい(c、d参照)。こうして求めた進角リミッタθMAXは図11上段に示されるように必ず基本点火時期θMBTよりも進角側にくる。   A method of setting the advance angle limiter θMAX will be described with reference to FIG. 11. FIG. 11A shows an attenuation characteristic of the in-cylinder gas turbulence strength in the case of an engine provided with an in-cylinder gas flow strengthening device. In this case, as shown in the figure, since there is a tendency to settle to the convergence value before the basic ignition timing θMBT, the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing θMBT is obtained from the basic ignition timing θMBT. The θ when the in-cylinder turbulence intensity becomes the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT for the first time is obtained as the advance angle limiter θMAX. Specifically, after obtaining the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing from the basic ignition timing θMBT (see a and b), the actual in-cylinder turbulence intensity UMB is set to the left side of the above (1). Substituting and solving the substituted equation for θ, the obtained θ may be used as an advance limiter θMAX (see c and d). The advance limiter θMAX thus obtained is always on the advance side of the basic ignition timing θMBT as shown in the upper part of FIG.

一方、図11(B)は筒内ガス流動強化装置を備えないエンジンである場合の筒内乱れ強さの減衰特性で、この場合には図示のように収束値に落ち着つくことなく徐々に減衰している。従って、このときには進角リミッタθMAXは基本点火時期θMBTと一致する。   On the other hand, FIG. 11B shows the damping characteristic of the in-cylinder turbulence strength in the case of an engine that does not include the in-cylinder gas flow strengthening device. In this case, as shown in FIG. It is decaying. Accordingly, at this time, the advance angle limiter θMAX coincides with the basic ignition timing θMBT.

従って、点火時期進角リミッタ算出部63では筒内ガス流動状態指示値dをみて、dが1.0を超える値であるときには、図11(A)に示したようにして進角リミッタθMAXを算出し、またd=1であるときには基本点火時期θMBTをそのまま進角リミッタθMAXとして算出する。   Accordingly, the ignition timing advance limiter calculation unit 63 looks at the in-cylinder gas flow state instruction value d. When d is a value exceeding 1.0, the advance angle limiter θMAX is set as shown in FIG. In addition, when d = 1, the basic ignition timing θMBT is directly calculated as the advance angle limiter θMAX.

点火時期算出部64では、上記(18)式により算出した点火時期θADV[degBTDC]とこの進角リミッタθMAX[degBTDC]を比較し、点火時期θADVが進角リミッタθMAXより大きいときには点火時期θADVをこの進角リミッタθMAXに制限する。   The ignition timing calculation unit 64 compares the ignition timing θADV [degBTDC] calculated by the above equation (18) with the advance angle limiter θMAX [degBTDC]. When the ignition timing θADV is larger than the advance angle limiter θMAX, Limited to the advance angle limiter θMAX.

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

ここで、本実施形態の作用を説明する。   Here, the operation of the present embodiment will be described.

基本点火時期θMBTにおける実際の筒内乱れ強さUMBTが、基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umより外れ、例えば基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTが、基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umより大きくなると、燃焼速度が速くなって燃焼が促進され過ぎるし、この逆に基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTが基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umより小さいときには、燃焼速度が遅くなって燃焼が緩慢となり過ぎる。   The actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing θMBT deviates from the target value Um of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing. For example, the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing If the in-cylinder turbulence intensity becomes larger than the target value Um, the combustion speed increases and combustion is promoted too much. Conversely, the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing becomes in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing. When it is smaller than the target value Um, the combustion speed becomes slow and the combustion becomes too slow.

従って、今まで基本点火時期θMBTにおける筒内乱れ強さUMBTが実際にどうなっているのか知り得なかったのであるが、本実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、今回初めて、吸気弁が閉じてからの実際の筒内乱れ強さを、関数U(θ)によって設定することが可能になった。この筒内乱れ強さの関数U(θ)に基づけば基本点火時期θMBTにおける実際の筒内乱れ強さUMBTを知ることができ、この知り得た基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTに基づいて基本点火時期θMBTを補正することで、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTを、基本点火時期における筒内乱れ強さの目標値Umへと制御することができ、これにより、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTが環境条件により相違したり運転条件により変化することがあっても、基本点火時期において筒内乱れ強さの目標値Umを実現できる。   Therefore, until now, it has not been possible to know what the in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing θMBT is actually, but according to this embodiment (the invention described in claim 1), The actual in-cylinder turbulence intensity after the intake valve is closed can be set by the function U (θ). Based on this in-cylinder turbulence intensity function U (θ), the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing θMBT can be known, and the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the obtained basic ignition timing can be obtained. By correcting the basic ignition timing θMBT based on the above, it is possible to control the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing to the target value Um of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing. Even if the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing differs depending on the environmental conditions or changes depending on the operating conditions, the target value Um of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing can be realized.

筒内乱れ強さは吸気弁15が閉じたタイミングより減衰することに対応して、本実施形態(請求項に記載の発明)によれば、基準クランク角を吸気弁閉時期IVCとしているので、筒内乱れ強さの関数U(θ)の設定が容易になる。 Corresponding to the fact that the in-cylinder turbulence intensity attenuates from the timing when the intake valve 15 is closed, according to the present embodiment (the invention according to claim 2 ), the reference crank angle is the intake valve closing timing IVC. In addition, the setting of the in-cylinder turbulence strength function U (θ) is facilitated.

本実施形態(請求項に記載の発明)によれば、吸気VTC機構27(可変動弁装置)を備え、吸気弁閉時期は、この吸気VTC機構27により実現される吸気弁閉時期IVCであるので、吸気VTC機構27を備えるエンジンにおいても、筒内乱れ強さの関数U(θ)を容易に設定できる。 According to the present embodiment (the invention described in claim 3 ), the intake VTC mechanism 27 (variable valve operating device) is provided, and the intake valve closing timing is the intake valve closing timing IVC realized by the intake VTC mechanism 27. Therefore, even in an engine equipped with the intake VTC mechanism 27, the function U (θ) of the in-cylinder turbulence strength can be set easily.

本実施形態(請求項に記載の発明)によれば、筒内乱れ強さを設定する関数U(θ)を、基準乱れ強さU0(基準クランク角での筒内乱れ強さ)と、筒内乱れ強さ減衰幅GKと、筒内乱れ強さ減衰係数MUとに基づいて設定するので、エンジン機種により基準乱れ強さU0、筒内乱れ強さ減衰幅GK、筒内乱れ強さ減衰係数MUが異なることがあっても、筒内乱れ強さを設定する関数U(θ)を適切に与えることができる。 According to the present embodiment (the invention described in claim 1 ), the function U (θ) for setting the in-cylinder turbulence intensity is defined as a reference turbulence intensity U0 (in-cylinder turbulence intensity at a reference crank angle), Since it is set based on the in-cylinder turbulence intensity attenuation width GK and the in-cylinder turbulence intensity attenuation coefficient MU, the standard turbulence intensity U0, the in-cylinder turbulence intensity attenuation width GK, and the in-cylinder turbulence intensity attenuation are set depending on the engine model. Even if the coefficient MU may be different, the function U (θ) for setting the in-cylinder turbulence intensity can be appropriately given.

本実施形態(請求項に記載の発明)によれば、筒内乱れ強さ減衰係数MUを、燃焼室5の基準クランク角における容積VIVC、燃焼室5の基準クランク角における温度TIVC及び燃焼室5の基準クランク角における圧力PIVCに基づいて算出するので、環境条件により燃焼室5の基準クランク角における温度TIVCが相違することがあっても、また運転条件により燃焼室5の基準クランク角における容積VIVCや燃焼室5の基準クランク角における圧力PIVCが相違することがあっても、筒内乱れ強さ減衰係数MUを正確に算出できる。 According to the present embodiment (the invention described in claim 4 ), the in-cylinder turbulence strength attenuation coefficient MU is determined based on the volume VIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5, the temperature TIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5, and the combustion chamber. Since the temperature TIVC at the reference crank angle of the combustion chamber 5 may vary depending on environmental conditions, the volume at the reference crank angle of the combustion chamber 5 depends on the operating conditions. Even if the pressure PIVC at the reference crank angle of the VIVC or the combustion chamber 5 is different, the in-cylinder turbulence intensity attenuation coefficient MU can be accurately calculated.

本実施形態(請求項に記載)の発明によれば、筒内乱れ強さ減衰幅GKを、エンジン回転速度NRPMに基づいて算出するので、エンジン回転速度NRPMが相違しても、筒内乱れ強さ減衰幅GKを適切に与えることができる。 According to the invention of this embodiment (claim 5 ), the in-cylinder turbulence intensity attenuation width GK is calculated based on the engine rotation speed NRPM. Therefore, even if the engine rotation speed NRPM is different, the in-cylinder disturbance The strength attenuation width GK can be appropriately given.

本実施形態(請求項に記載の発明)によれば、基準乱れ強さU0を、基準クランク角とエンジン回転速度NRPMとに基づいて算出するので、基準クランク角やエンジン回転速度NRPMが相違しても、基準乱れ強さU0を適切に与えることができる。 According to the present embodiment (the invention described in claim 6 ), the reference turbulence intensity U0 is calculated based on the reference crank angle and the engine rotational speed NRPM. Therefore, the reference crank angle and the engine rotational speed NRPM are different. However, the reference disturbance strength U0 can be appropriately given.

本実施形態(請求項に記載の発明)によれば、点火時期補正手段は、図5に示したように、基本点火時期θMBTにおける実際の筒内乱れ強さUMBTが基本点火時期θMBTにおける筒内乱れ強さの目標値Umと一致するように点火時期補正量Uhosを算出する点火時期補正量算出手段としての点火時期補正量算出部62と、この点火時期補正量Uhosで基本点火時期θMBTを補正する点火時期補正手段としての点火時期算出部64とを備えるので、基本点火時期θMBTにおける実際の筒内乱れ強さUMBTが基本点火時期θMBTにおける筒内乱れ強さの目標値Umから外れることがあっても、速やかに基本点火時期θMBTにおける実際の筒内乱れ強さUMBTが基本点火時期θMBTにおける筒内乱れ強さの目標値Umへと戻されることから、常に変わらない基本点火時期θMBTにおける筒内乱れ強さを実現できる。 According to the present embodiment (the invention described in claim 8 ), as shown in FIG. 5, the ignition timing correction means is configured such that the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing θMBT is the cylinder at the basic ignition timing θMBT. An ignition timing correction amount calculating unit 62 as an ignition timing correction amount calculating means for calculating the ignition timing correction amount Uhos so as to coincide with the target value Um of the internal disturbance strength, and the basic ignition timing θMBT with the ignition timing correction amount Uhos. Since the ignition timing calculation unit 64 is provided as the ignition timing correction means for correcting, the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing θMBT may deviate from the target value Um of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing θMBT. Even in this case, the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT at the basic ignition timing θMBT quickly returns to the target value Um of the in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing θMBT. From being, it can be realized in the turbulence intensity cylinder in always unchanged basic ignition timing ShitaMBT.

スワールコントロールバルブ、タンブルコントロールバルブなどの筒内ガス流動強化装置がエンジンに備えられる場合には、それらが備えられない場合よりも筒内乱れ強さが強化されることに対応し、本実施形態(請求項11に記載の発明)によれば、筒内乱れ強さ減衰幅GKを、筒内ガス流動強化装置による筒内ガス流動強度を表す筒内ガス流動状態指示値dに基づいても算出するので、筒内ガス流動強化装置がエンジンに備えられる場合においても、筒内乱れ強さ減衰幅GKを適切に与えることができる。 In the present embodiment (when the in-cylinder gas flow strengthening device such as the swirl control valve and the tumble control valve is provided in the engine, the in-cylinder turbulence strength is enhanced as compared with the case where they are not provided. According to the eleventh aspect of the present invention, the in-cylinder turbulence intensity attenuation width GK is also calculated based on the in-cylinder gas flow state indication value d representing the in-cylinder gas flow strength by the in-cylinder gas flow strengthening device. Therefore, even when the in-cylinder gas flow strengthening device is provided in the engine, the in-cylinder turbulence intensity attenuation width GK can be appropriately given.

筒内乱れ強さは、基本的に圧縮行程後期になるほど小さくなるが、筒内ガス流動強化装置がエンジンに備えられる場合には基本点火時期よりも進角側で既に収束値へと落ち着く傾向を有することが実験により判明している。その傾向を利用し、本実施形態(請求項12に記載の発明)によれば、筒内ガス流動強化装置による筒内ガス流動強度を表す筒内ガス流動状態指示値dと、基本点火時期における実際の筒内乱れ強さUMBTと、筒内乱れ強さを設定する関数U(θ)とに基づいて進角リミッタθMAXを算出し、点火時期補正値Uhosによる補正後の基本点火時期である点火時期θADVがこの進角リミッタθMAXを超えて進角するときにはこの進角リミッタθMAXに制限するので、点火時期の進角リミッタθMAXを容易に算出することができる。 The in-cylinder turbulence intensity basically decreases as the latter stage of the compression stroke, but when the in-cylinder gas flow strengthening device is provided in the engine, it tends to settle to the convergence value on the advance side of the basic ignition timing. It has been found through experiments. By utilizing this tendency, according to the present embodiment (the invention described in claim 12 ), the in-cylinder gas flow state indication value d indicating the in-cylinder gas flow strength by the in-cylinder gas flow strengthening device, and the basic ignition timing Based on the actual in-cylinder turbulence intensity UMBT and a function U (θ) for setting the in-cylinder turbulence intensity, the advance angle limiter θMAX is calculated, and the ignition that is the basic ignition timing corrected by the ignition timing correction value Uhos When the timing θADV advances beyond the advance angle limiter θMAX, the advance angle limiter θMAX is limited to the advance angle limiter θMAX, so that the advance timing limiter θMAX of the ignition timing can be easily calculated.

実施形態では、VEL機構51を備える場合で説明したが、VEL機構51を備えない場合にも適用があることはいうまでもない。   In the embodiment, the case where the VEL mechanism 51 is provided has been described. However, it is needless to say that the present invention is applicable to a case where the VEL mechanism 51 is not provided.

実施形態では、充填効率検出値ITACrとエンジン回転速度NRPMとに基づいて基本点火時期θMBTを算出する場合で説明したが、これに限られるものでなく、充填効率検出値ITACrに代えて、エンジン負荷を用いることができる。また、基本点火時期がMBTの得られる点火時期である場合で説明したが、これに限られるものでもない。   In the embodiment, the basic ignition timing θMBT is calculated based on the charging efficiency detection value ITACCr and the engine rotational speed NRPM. However, the present invention is not limited to this, and instead of the charging efficiency detection value ITACCr, the engine load is calculated. Can be used. Moreover, although the case where the basic ignition timing is an ignition timing at which MBT is obtained has been described, the present invention is not limited to this.

請求項1に記載の発明において、筒内乱れ強さ設定手段の機能は図5の筒内乱れ強さ設定部60により、基本点火時期算出手段の機能は図5の基本点火時期算出部52により、基本点火時期筒内乱れ強さ算出手段の機能は図5の基本点火時期筒内乱れ強さ算出部61により、点火時期補正手段の機能は図5の点火時期補正量算出部62及び点火時期算出部64によりそれぞれ果たされている。   In the first aspect of the invention, the function of the in-cylinder turbulence intensity setting means is performed by the in-cylinder turbulence intensity setting unit 60 of FIG. 5, and the function of the basic ignition timing calculation means is performed by the basic ignition timing calculation unit 52 of FIG. The function of the basic ignition timing in-cylinder turbulence intensity calculating means is based on the basic ignition timing in-cylinder turbulence intensity calculating section 61 of FIG. 5, and the function of the ignition timing correcting means is the ignition timing correction amount calculating section 62 and the ignition timing in FIG. Each calculation is performed by the calculation unit 64.

一実施形態のエンジンの制御システム図。The engine control system figure of one Embodiment. 吸気弁が閉じてからの筒内乱れ強さの変化を示す波形図。The wave form diagram which shows the change of the turbulence intensity in a cylinder after an intake valve closes. 基本乱れ強さ減衰幅の特性図。The characteristic diagram of basic turbulence intensity attenuation width. 関数f2(TIVC)の特性図。The characteristic view of the function f2 (TIVC). 点火時期の算出を説明するためのブロック図。The block diagram for demonstrating calculation of ignition timing. 充填効率検出部の詳細ブロック図。The detailed block diagram of a filling efficiency detection part. 基本点火時期の特性図。The characteristic diagram of basic ignition timing. 基準乱れ強さの特性図。The characteristic diagram of standard turbulence strength. エンジンのクランクシャフトとコネクティングロッドの位置関係を説明するダイアグラム。Diagram explaining the positional relationship between the crankshaft of the engine and the connecting rod. 点火時期補正量の特性図。The characteristic diagram of ignition timing correction amount. 進角リミッタの算出方法を説明するための特性図。The characteristic view for demonstrating the calculation method of an advance angle limiter.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
5 燃焼室
11 点火装置(火花点火手段)
15 吸気弁
27 吸気VTC機構(可変動弁装置)
31 エンジンコントローラ
1 Engine 5 Combustion chamber 11 Ignition device (spark ignition means)
15 Intake valve 27 Intake VTC mechanism (variable valve operating device)
31 Engine controller

Claims (12)

吸気弁が閉じてからの実際の筒内乱れ強さを関数によって設定する筒内乱れ強さ設定手段と、
運転条件に基づいて基本点火時期を算出する基本点火時期算出手段と、
前記設定された筒内乱れ強さの関数を用いてこの基本点火時期における実際の筒内乱れ強さを算出する基本点火時期筒内乱れ強さ算出手段と、
この基本点火時期における実際の筒内乱れ強さに基づいて前記基本点火時期を補正する点火時期補正手段と、
この補正後の基本点火時期で火花点火を行う火花点火手段と
を備え
前記筒内乱れ強さを設定する関数は、基準クランク角からのクランク角を変数とし、
この筒内乱れ強さを設定する関数を、基準クランク角での筒内乱れ強さと、筒内乱れ強さ減衰幅と、筒内乱れ強さ減衰係数とに基づいて設定する
ことを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
In-cylinder turbulence intensity setting means for setting an actual in-cylinder turbulence intensity after the intake valve is closed by a function;
Basic ignition timing calculation means for calculating basic ignition timing based on operating conditions;
A basic ignition timing in-cylinder turbulence intensity calculating means for calculating an actual in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing using the function of the set in-cylinder turbulence intensity;
Ignition timing correction means for correcting the basic ignition timing based on the actual in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing;
Spark ignition means for performing spark ignition at the corrected basic ignition timing ,
The function for setting the in-cylinder turbulence strength uses the crank angle from the reference crank angle as a variable,
The function for setting the in-cylinder turbulence intensity is set based on the in-cylinder turbulence intensity at the reference crank angle, the in-cylinder turbulence intensity attenuation width, and the in-cylinder turbulence intensity attenuation coefficient. Engine ignition timing control device.
前記基準クランク角を吸気弁閉時期とすることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの点火時期制御装置。 2. The engine ignition timing control device according to claim 1, wherein the reference crank angle is an intake valve closing timing. 吸気弁閉時期を可変に制御し得る可変動弁装置を備え、前記吸気弁閉時期は、この可変動弁装置により実現される吸気弁閉時期であることを特徴とする請求項に記載のエンジンの点火時期制御装置。 Equipped with a variable valve device capable of variably controlling the intake valve closing timing, the intake valve closing timing is according to claim 1, characterized in that the intake valve closing timing which is implemented by the variable valve device Engine ignition timing control device. 前記筒内乱れ強さ減衰係数を、燃焼室の前記基準クランク角における容積、燃焼室の前記基準クランク角における温度及び燃焼室の前記基準クランク角における圧力に基づいて算出することを特徴とする請求項に記載のエンジンの点火時期制御装置。 The in-cylinder turbulence intensity attenuation coefficient is calculated based on a volume of the combustion chamber at the reference crank angle, a temperature of the combustion chamber at the reference crank angle, and a pressure of the combustion chamber at the reference crank angle. Item 2. The ignition timing control device for an engine according to Item 1 . 前記筒内乱れ強さ減衰幅を、エンジン回転速度に基づいて算出することを特徴とする請求項に記載のエンジンの点火時期制御装置。 The engine ignition timing control device according to claim 1 , wherein the in-cylinder turbulence intensity attenuation width is calculated based on an engine rotation speed . 前記基準クランク角での筒内乱れ強さを、前記基準クランク角とエンジン回転速度とに基づいて算出することを特徴とする請求項に記載のエンジンの点火時期制御装置。 The reference in-cylinder turbulence intensity of the crank angle, an ignition timing control device for an engine according to claim 1, characterized in that calculated on the basis of said reference crank angle and the engine rotational speed. 前記基本点火時期はMBTの得られる点火時期であることを特徴とする請求項に記載のエンジンの点火時期制御装置。 2. The engine ignition timing control device according to claim 1 , wherein the basic ignition timing is an ignition timing at which MBT is obtained . 前記点火時期補正手段は、
前記MBTの得られる点火時期における実際の筒内乱れ強さが前記MBTの得られる点火時期における筒内乱れ強さの目標値と一致するように点火時期補正量を算出する点火時期補正量算出手段と、
この点火時期補正量で前記MBTの得られる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請求項に記載のエンジンの点火時期制御装置。
The ignition timing correction means includes
Ignition timing correction amount calculating means for calculating the ignition timing correction amount so that the actual in-cylinder turbulence intensity at the ignition timing at which the MBT is obtained matches the target value of the in-cylinder turbulence intensity at the ignition timing at which the MBT is obtained. When,
Ignition timing correction means for correcting the ignition timing obtained by the MBT with this ignition timing correction amount;
Ignition timing control device for an engine according to claim 7, characterized in that it comprises a.
前記MBTの得られる点火時期における実際の筒内乱れ強さが前記MBTの得られる点火時期における筒内乱れ強さの目標値より大きいとき前記点火時期補正量は遅角量であることを特徴とする請求項に記載のエンジンの点火時期制御装置。 When the actual in-cylinder turbulence intensity at the ignition timing at which the MBT is obtained is larger than the target value of the in-cylinder turbulence intensity at the ignition timing at which the MBT is obtained, the ignition timing correction amount is a retard amount. The engine ignition timing control device according to claim 8 . 前記MBTの得られる点火時期における実際の筒内乱れ強さが前記MBTの得られる点火時期における筒内乱れ強さの目標値より小さいとき前記点火時期補正量は進角量であることを特徴とする請求項に記載のエンジンの点火時期制御装置。 When the actual in-cylinder turbulence intensity at the ignition timing at which the MBT is obtained is smaller than the target value of the in-cylinder turbulence intensity at the ignition timing at which the MBT is obtained, the ignition timing correction amount is an advance amount. The engine ignition timing control device according to claim 8 . 筒内ガス流動強化装置を備え、前記筒内乱れ強さ減衰幅を、この筒内ガス流動強化装置による筒内ガス流動強度を表す筒内ガス流動状態指示値に基づいても算出することを特徴とする請求項に記載のエンジンの点火時期制御装置。 An in-cylinder gas flow strengthening device is provided, and the in-cylinder turbulence intensity attenuation width is also calculated based on an in-cylinder gas flow state indication value representing the in-cylinder gas flow strength by the in-cylinder gas flow strengthening device. The engine ignition timing control device according to claim 1 . 筒内ガス流動強化装置を備え、この筒内ガス流動強化装置による筒内ガス流動強度を表す筒内ガス流動状態指示値と、前記基本点火時期における実際の筒内乱れ強さと、前記筒内乱れ強さを設定する関数とに基づいて進角リミッタを算出し、前記補正後の基本点火時期がこの進角リミッタを超えて進角するときにはこの進角リミッタに制限することを特徴とする請求項に記載のエンジンの点火時期制御装置。 An in-cylinder gas flow strengthening device is provided, the in-cylinder gas flow state indicating value indicating the in-cylinder gas flow strength by the in-cylinder gas flow strengthening device, the actual in-cylinder turbulence intensity at the basic ignition timing, and the in-cylinder turbulence The advance angle limiter is calculated based on a function for setting the strength, and when the corrected basic ignition timing advances beyond the advance angle limiter, the advance angle limiter is limited to the advance angle limiter. ignition timing control system for an engine according to 1.
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