JP5594218B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関の点火時期を制御するものに関する。   The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus, and more particularly to an apparatus for controlling the ignition timing of an internal combustion engine.

一般的に、各種運転条件に対応する特定の性能を意図して設定された基本点火時期(例えば、MBT(Minimum advance for Best Torque))は、製品の公差中央品を用いて予め適合を実施し、点火時期マップとしてECU(Electronic Control Unit)に記憶される。そして、点火時期マップに従って運転条件に応じた点火時期制御が実施される。   In general, the basic ignition timing (for example, MBT (Minimum advance for Best Torque)) that is set for specific performance corresponding to various operating conditions is pre-adapted using a product tolerance center product. The ignition timing map is stored in an ECU (Electronic Control Unit). Then, ignition timing control according to the operating conditions is performed according to the ignition timing map.

また、例えば特許文献1に開示されるように、筒内圧センサの出力値から算出される熱損失量(熱損失率:RQw=1−Q/Qfuel)に基づいて点火時期を制御する内燃機関の制御装置が知られている。熱損失量をパラメータとして用いることによって、基本点火時期の補正の容易化を図るものである。 Further, as disclosed in, for example, Patent Document 1, an internal combustion engine that controls ignition timing based on a heat loss amount (heat loss rate: RQw = 1−Q / Q fuel ) calculated from an output value of the in-cylinder pressure sensor. A control device is known. The correction of the basic ignition timing is facilitated by using the heat loss amount as a parameter.

特開2008−025406号公報JP 2008-025406 A 特開2005−233113号公報JP 2005-233113 A

ところで、熱損失は、排気損失、冷却損失、未燃損失、ポンプ損失等の各種損失からなり、特に排気損失と冷却損失はそれぞれ点火時期に対する感度が高い。そのため、経年変化やデポジット堆積等によりハードの状態が変化し、最適な点火時期が点火時期マップに記憶された基本点火時期からずれた場合、冷却損失と排気損失にはそれぞれ感度高く変化が生じる。上記従来の内燃機関の制御装置においては、排気損失と冷却損失を区別していないため、これらの変化がそれぞれ点火時期に与える影響について判断できない。そのため、必ずしも適切に点火時期を補正できるとは言えず、燃費やドライバビリティが悪化するおそれがある。   By the way, the heat loss is composed of various losses such as exhaust loss, cooling loss, unburned loss, pump loss and the like. In particular, the exhaust loss and the cooling loss are highly sensitive to the ignition timing. Therefore, when the hard state changes due to secular change, deposit accumulation, etc., and the optimal ignition timing deviates from the basic ignition timing stored in the ignition timing map, the cooling loss and the exhaust loss change with high sensitivity. In the control device for a conventional internal combustion engine, since the exhaust loss and the cooling loss are not distinguished, it is impossible to judge the influence of these changes on the ignition timing. Therefore, it cannot be said that the ignition timing can be properly corrected, and there is a possibility that fuel consumption and drivability deteriorate.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、経年変化やデポジット堆積等による最適な点火時期の変化に対応して適切に点火時期を補正し、燃費やドライバビリティの悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and appropriately corrects the ignition timing in response to changes in the optimal ignition timing due to secular change, deposit accumulation, etc., and deteriorates fuel consumption and drivability. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can suppress the above-described problem.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の運転条件に応じた基本点火時期を決定する基本点火時期決定手段と、
前記基本点火時期で点火した場合の排気損失量および冷却損失量の少なくとも一方の損失量を算出する損失量算出手段と、
前記基本点火時期に応じて定めた基本損失値に対する前記損失量の変化量に基づいて前記基本点火時期を補正する基本点火時期補正手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
Basic ignition timing determination means for determining basic ignition timing according to the operating conditions of the internal combustion engine;
A loss amount calculating means for calculating a loss amount of at least one of an exhaust loss amount and a cooling loss amount when ignited at the basic ignition timing;
Basic ignition timing correction means for correcting the basic ignition timing based on a change amount of the loss amount with respect to a basic loss value determined according to the basic ignition timing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記損失量算出手段は、少なくとも前記排気損失量を算出し、
前記基本損失値は、前記基本点火時期に応じて定めた基本排気損失値を含み、
前記基本点火時期補正手段は、前記排気損失量が前記基本排気損失値よりも小さくなるほど前記基本点火時期を遅角側に補正し、前記基本排気損失値よりも大きくなるほど前記基本点火時期を進角側に補正すること、を特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The loss amount calculating means calculates at least the exhaust loss amount,
The basic loss value includes a basic exhaust loss value determined according to the basic ignition timing,
The basic ignition timing correction means corrects the basic ignition timing to a retard side as the exhaust loss amount becomes smaller than the basic exhaust loss value, and advances the basic ignition timing as the exhaust loss amount becomes larger than the basic exhaust loss value. Correction to the side.

また、第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記損失量算出手段は、少なくとも前記冷却損失量を算出し、
前記基本損失値は、前記基本点火時期に応じて定めた基本冷却損失値を含み、
前記基本点火時期補正手段は、前記冷却損失量が前記基本冷却損失値よりも大きくなるほど前記基本点火時期を遅角側に補正し、前記基本冷却損失値よりも小さくなるほど前記基本点火時期を進角側に補正すること、を特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The loss amount calculating means calculates at least the cooling loss amount,
The basic loss value includes a basic cooling loss value determined according to the basic ignition timing,
The basic ignition timing correction means corrects the basic ignition timing to the retard side as the cooling loss amount becomes larger than the basic cooling loss value, and advances the basic ignition timing as the cooling loss amount becomes smaller than the basic cooling loss value. Correction to the side.

また、第4の発明は、第1の発明において、
前記損失量算出手段は、前記排気損失量および前記冷却損失量を算出し、
前記基本損失値は、前記基本点火時期に応じて定めた基本冷却損失量に対する基本排気損失量の割合であり、
前記基本点火時期補正手段は、前記冷却損失量に対する前記排気損失量の割合が、前記基本損失値よりも大きくなるほど前記基本点火時期を進角側に補正し、前記基本損失値よりも小さくなるほど前記基本点火時期を遅角側に補正すること、を特徴とする。
Moreover, 4th invention is set in 1st invention,
The loss amount calculating means calculates the exhaust loss amount and the cooling loss amount,
The basic loss value is a ratio of a basic exhaust loss amount to a basic cooling loss amount determined according to the basic ignition timing,
The basic ignition timing correction means corrects the basic ignition timing to an advance side as the ratio of the exhaust loss amount to the cooling loss amount becomes larger than the basic loss value, and as the smaller the basic loss value becomes, the basic ignition timing correction unit corrects the basic ignition timing. The basic ignition timing is corrected to the retard side.

第1の発明によれば、現運転条件に応じた基本点火時期で点火した場合の損失量を算出し、現運転条件に応じた基本点火時期における基本損失値と当該損失量の変化量に基づいて基本点火時期を補正することができる。そのため、本発明によれば、経年変化やデポジット堆積等による最適な点火時期の変化に対応して、適切に基本点火時期を補正し、燃費やドライバビリティの悪化を抑制することができる。   According to the first aspect of the invention, the amount of loss when ignition is performed at the basic ignition timing corresponding to the current operating conditions is calculated, and the basic loss value at the basic ignition timing corresponding to the current operating conditions and the amount of change in the loss amount are calculated. The basic ignition timing can be corrected. Therefore, according to the present invention, it is possible to appropriately correct the basic ignition timing in response to changes in the optimal ignition timing due to secular change, deposit accumulation, and the like, and to suppress deterioration in fuel consumption and drivability.

第2の発明によれば、排気損失量が基本排気損失値よりも小さくなるほど基本点火時期を遅角側に補正し、基本排気損失値よりも大きくなるほど基本点火時期を進角側に補正することができる。このため、本発明によれば、点火時期に対する感度の高い排気損失を用いて、最適な点火時期に近づけるように基本点火時期を補正することができる。   According to the second invention, the basic ignition timing is corrected to the retard side as the exhaust loss amount becomes smaller than the basic exhaust loss value, and the basic ignition timing is corrected to the advance side as it becomes larger than the basic exhaust loss value. Can do. For this reason, according to the present invention, the basic ignition timing can be corrected so as to approach the optimal ignition timing using exhaust loss with high sensitivity to the ignition timing.

第3の発明によれば、冷却損失量が基本冷却損失値よりも大きくなるほど基本点火時期を遅角側に補正し、基本冷却損失値よりも小さくなるほど基本点火時期を進角側に補正することができる。このため、本発明によれば、点火時期に対する感度の高い冷却損失を用いて、最適な点火時期に近づけるように基本点火時期を補正することができる。   According to the third invention, the basic ignition timing is corrected to the retard side as the cooling loss amount becomes larger than the basic cooling loss value, and the basic ignition timing is corrected to the advance side as it becomes smaller than the basic cooling loss value. Can do. For this reason, according to the present invention, the basic ignition timing can be corrected so as to approach the optimum ignition timing by using a cooling loss with high sensitivity to the ignition timing.

第4の発明によれば、点火時期に対する感度が高い排気損失および冷却損失を用いて、最適な点火時期に近づけるように基本点火時期を補正することができる。   According to the fourth aspect of the invention, the basic ignition timing can be corrected so as to approach the optimal ignition timing using the exhaust loss and the cooling loss that are highly sensitive to the ignition timing.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための概略構成図である。It is a schematic block diagram for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 所定の運転条件における排気損失と冷却損失との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the exhaust loss in a predetermined | prescribed operating condition, and a cooling loss. 本発明の実施の形態1においてECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine which ECU50 performs in Embodiment 1 of this invention. 供給全燃料の熱量の内訳とクランク角θ毎の熱発生量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the breakdown of the calorie | heat amount of all the fuel supplied, and the heat generation amount for every crank angle (theta).

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための概略構成図である。図1に示すシステムは、内燃機関(以下、単にエンジンという。)10を備えている。エンジン10は、火花点火式の4ストロークエンジンである。
Embodiment 1 FIG.
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10. The engine 10 is a spark ignition type four-stroke engine.

図1には1つの気筒のみが描かれているが、車両用のエンジン10は、一般的に複数の気筒から構成されている。各気筒には、その内部を往復運動するピストンが設けられている。各気筒のピストン上面からシリンダヘッドまでの空間は燃焼室12を形成している。各気筒には、燃焼室12内に燃料を直接噴射する直噴噴射弁14が取り付けられている。各気筒には点火プラグ16が取り付けられている。各気筒には、燃焼室12内の筒内圧(燃焼圧)を検出するための筒内圧センサ(CPS:Combustion Pressure Sensor)18が取り付けられている。また、ピストンの往復運動は、クランク軸の回転運動に変換される。クランク軸の近傍には、クランク軸の回転角(以下、クランク角θという。)を検出するためのクランク角センサ19が取り付けられている。   Although only one cylinder is depicted in FIG. 1, the vehicle engine 10 is generally composed of a plurality of cylinders. Each cylinder is provided with a piston that reciprocates inside thereof. The space from the piston upper surface of each cylinder to the cylinder head forms a combustion chamber 12. A direct injection valve 14 that directly injects fuel into the combustion chamber 12 is attached to each cylinder. A spark plug 16 is attached to each cylinder. Each cylinder is provided with a cylinder pressure sensor (CPS) 18 for detecting the cylinder pressure (combustion pressure) in the combustion chamber 12. The reciprocating motion of the piston is converted into the rotational motion of the crankshaft. A crank angle sensor 19 for detecting a rotation angle of the crankshaft (hereinafter referred to as a crank angle θ) is attached in the vicinity of the crankshaft.

エンジン10の吸気系には、各気筒に接続された吸気通路20が設けられている。吸気通路20の入口には、エアクリーナ22が設けられている。エアクリーナ22の下流には、吸気通路20に吸入される空気の流量(以下、吸入空気量という。)を検出するためのエアフローメータ24が取り付けられている。エアフローメータ24の下流には、電子制御式のスロットルバルブ26が設けられている。スロットルバルブ26の近傍には、スロットルバルブ26の開度(以下、スロットル開度という。)を検出するためのスロットル開度センサ27が取り付けられている。スロットルバルブ26の下流には、サージタンク28が設けられている。サージタンク28の近傍には、吸気圧を測定するための吸気圧センサ30が取り付けられている。   An intake passage 20 connected to each cylinder is provided in the intake system of the engine 10. An air cleaner 22 is provided at the inlet of the intake passage 20. An air flow meter 24 for detecting a flow rate of air taken into the intake passage 20 (hereinafter referred to as intake air amount) is attached downstream of the air cleaner 22. An electronically controlled throttle valve 26 is provided downstream of the air flow meter 24. A throttle opening sensor 27 for detecting the opening of the throttle valve 26 (hereinafter referred to as the throttle opening) is attached in the vicinity of the throttle valve 26. A surge tank 28 is provided downstream of the throttle valve 26. An intake pressure sensor 30 for measuring intake pressure is attached in the vicinity of the surge tank 28.

エンジン10の排気系には、各気筒に接続された排気通路32が設けられている。排気通路32には触媒34が設けられている。触媒として、例えば三元触媒が用いられる。   An exhaust passage 32 connected to each cylinder is provided in the exhaust system of the engine 10. A catalyst 34 is provided in the exhaust passage 32. As the catalyst, for example, a three-way catalyst is used.

エンジン10の制御系には、ECU(Electronic Control Unit)50が設けられている。ECU50の入力部には、上述した筒内圧センサ18、クランク角センサ19、エアフローメータ24、スロットル開度センサ27、吸気圧センサ30の他、エンジン10の冷却水の水温を検出するための水温センサ52等の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。ECU50の出力部には、上述した直噴噴射弁14、点火プラグ16、スロットルバルブ26等の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。   An ECU (Electronic Control Unit) 50 is provided in the control system of the engine 10. In addition to the in-cylinder pressure sensor 18, the crank angle sensor 19, the air flow meter 24, the throttle opening sensor 27, the intake pressure sensor 30, a water temperature sensor for detecting the coolant temperature of the engine 10 is provided at the input portion of the ECU 50. Various sensors for detecting the operation state, such as 52, are connected. Various actuators for controlling the operation state of the direct injection valve 14, the ignition plug 16, the throttle valve 26 and the like described above are connected to the output portion of the ECU 50.

ECU50は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、エンジン10の運転状態(点火時期、燃料噴射量、スロットル開度等)を制御する。また、ECU50は、クランク角θから、エンジン回転数や、ピストンの位置によって決まる筒内容積を計算することができる。   The ECU 50 controls the operating state (ignition timing, fuel injection amount, throttle opening, etc.) of the engine 10 by operating various actuators according to a predetermined program based on the outputs of the various sensors described above. Further, the ECU 50 can calculate the in-cylinder volume determined by the engine speed and the piston position from the crank angle θ.

また、ECU50には、各種運転条件に応じた最適な燃焼を実現する点火時期(MBTとなる点火時期)を定めたマップ(以下、点火時期マップという。)が記憶されている。点火時期マップは、製品の公差中央品を用いて適合を実施し予め定められる。この点火時期マップに従って運転条件に応じた点火時期制御が実施される。以下の説明では、この点火時期マップに定められた点火時期を基本点火時期という。   Further, the ECU 50 stores a map (hereinafter referred to as an ignition timing map) that defines an ignition timing (ignition timing for MBT) that realizes optimal combustion according to various operating conditions. The ignition timing map is determined in advance by performing fitting using a product tolerance center product. Ignition timing control according to the operating conditions is performed according to the ignition timing map. In the following description, the ignition timing determined in this ignition timing map is referred to as basic ignition timing.

しかし、経年変化や、デポジット堆積、または製品のバラツキが大きい場合等によりハードの条件が適合された条件と異なる場合には、最適な燃焼を実現する点火時期(MBTとなる点火時期)が点火時期マップに定められた基本点火時期から乖離することとなる。最適な燃焼が実現されなければ、燃費やドライバビリティの悪化が懸念される。   However, if the hardware conditions are different from the ones that have been adapted due to aging, deposit accumulation, or large product variations, the ignition timing for achieving optimal combustion (ignition timing for MBT) is the ignition timing. It will deviate from the basic ignition timing set in the map. If optimal combustion is not realized, there is a concern about deterioration of fuel consumption and drivability.

[実施の形態1における特徴的制御]
(特徴的制御の概要)
このような課題を解決する本実施形態の特徴的制御について概要を説明する。直噴噴射弁14により供給される供給全燃料の熱量と図示仕事及び主な損失との間には(1)式に示す関係がある。
供給全燃料の熱量=図示仕事+排気損失+冷却損失+未燃損失+ポンプ損失
・・・(1)
[Characteristic Control in Embodiment 1]
(Outline of characteristic control)
An outline of characteristic control of the present embodiment that solves such problems will be described. There is a relationship expressed by the equation (1) between the amount of heat of all the fuel supplied by the direct injection valve 14 and the illustrated work and main loss.
Calorie of all supplied fuel = work shown + exhaust loss + cooling loss + unburnt loss + pump loss
... (1)

(1)式において、図示仕事が最大となる点火時期、即ち各種損失の和が最小となる点火時期が最も効率のよい点火時期(MBT)である。また(1)式の各種損失の中で、点火時期に対して感度が大きい変数は排気損失と冷却損失であり、排気損失と冷却損失との和が最小となる点火時期が最も効率の良い点火時期であると考えられる。   In equation (1), the ignition timing at which the illustrated work is maximum, that is, the ignition timing at which the sum of various losses is minimum is the most efficient ignition timing (MBT). Among the various losses in equation (1), the variables that are highly sensitive to the ignition timing are the exhaust loss and the cooling loss, and the ignition timing that minimizes the sum of the exhaust loss and the cooling loss is the most efficient ignition. It is considered the time.

図2は、所定の運転条件における排気損失と冷却損失との関係を示す図である。破線60a、62a、64aは、それぞれ適合時の冷却損失、排気損失及びこれらの和(以下、単に初期値ともいう)を表している。実線60b、62b、64bは、それぞれ経年変化等により変化した冷却損失、排気損失及びこれらの和を表している。図2には、冷却損失が破線60aから実線60bのように変化し、排気損失は破線62aから実線62bのように変化し、排気損失と冷却損失との和が、破線64aから実線64bのように変化し、MBTとなる点火時期が点火時期マップに定められた基本点火時期αから点火時期βに進角している例が表されている。   FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between exhaust loss and cooling loss under predetermined operating conditions. Dashed lines 60a, 62a, and 64a represent the cooling loss, exhaust loss, and their sum (hereinafter also simply referred to as initial values) at the time of adaptation. Solid lines 60b, 62b, and 64b represent the cooling loss, the exhaust loss, and the sum thereof, which have changed due to secular change or the like. In FIG. 2, the cooling loss changes from the broken line 60a to the solid line 60b, the exhaust loss changes from the broken line 62a to the solid line 62b, and the sum of the exhaust loss and the cooling loss changes from the broken line 64a to the solid line 64b. In this example, the ignition timing at which MBT is changed and the ignition timing at which MBT is advanced is advanced from the basic ignition timing α defined in the ignition timing map to the ignition timing β.

このように、冷却損失が小さくなるほど(排気損失が大きくなるほど)MBTとなる点火時期は進角側に変化している傾向がある。これは、点火時期がMBTとなる点火時期から遅角しているほど、最高燃焼温度が低下し、また熱伝達時間が短くなるため冷却損失が小さくなること、及び、燃焼した熱が仕事に使われず排出されるため排気損失が大きくなることによる。同様に、排気損失が小さくなるほど(冷却損失が大きくなるほど)MBTとなる点火時期は遅角側に変化している傾向がある。   As described above, the smaller the cooling loss is (the larger the exhaust loss is), the ignition timing at which MBT tends to be advanced. This is because the longer the ignition timing is retarded from the ignition timing at which MBT is reached, the lower the maximum combustion temperature, and the shorter the heat transfer time, the smaller the cooling loss, and the burned heat is used for work. This is because the exhaust loss increases because it is exhausted. Similarly, as the exhaust loss decreases (the cooling loss increases), the ignition timing at which MBT tends to be changed to the retard side.

そこで、本実施形態のシステムでは、基本点火時期で点火した場合の排気損失、冷却損失を算出し、冷却損失が基本冷却損失値よりも小さくなっている場合、又は排気損失が基本排気損失値よりも大きくなっている場合には基本点火時期を進角側に補正することとした。一方、排気損失が基本排気損失値より小さくなっている場合、又は冷却損失が基本冷却損失値よりも大きくなっている場合には基本点火時期を遅角側に補正することとした。なお、上述した基本冷却損失値および基本排気損失値は、基本点火時期がMBTとなる点火時期である場合(適合時と同一のハード条件である場合)における冷却損失および排気損失をいう。   Therefore, in the system of the present embodiment, exhaust loss and cooling loss are calculated when ignition is performed at the basic ignition timing, and when the cooling loss is smaller than the basic cooling loss value, or the exhaust loss is lower than the basic exhaust loss value. If the value is also larger, the basic ignition timing is corrected to the advance side. On the other hand, when the exhaust loss is smaller than the basic exhaust loss value, or when the cooling loss is larger than the basic cooling loss value, the basic ignition timing is corrected to the retard side. The basic cooling loss value and the basic exhaust loss value described above refer to the cooling loss and exhaust loss when the basic ignition timing is an ignition timing at which MBT is achieved (when the hard conditions are the same as those at the time of adaptation).

(制御ルーチン)
図3は、上述の動作を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。本ルーチンの開始状態において、ECU50は、エンジン回転数および負荷等の運転条件に応じた基本点火時期を上述の点火時期マップから取得し、これに基づいて点火プラグ16を制御しているものとする。図3に示すルーチンでは、まず、ステップS100において、排気損失と冷却損失を算出する。排気損失と冷却損失の具体的な算出手法について図4を用いて説明する。
(Control routine)
FIG. 3 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the above-described operation. In the starting state of this routine, the ECU 50 acquires the basic ignition timing corresponding to the operating conditions such as the engine speed and the load from the above ignition timing map, and controls the spark plug 16 based on the basic ignition timing. . In the routine shown in FIG. 3, first, in step S100, the exhaust loss and the cooling loss are calculated. A specific method for calculating the exhaust loss and the cooling loss will be described with reference to FIG.

まず、1サイクルで生じる熱発生量Qを算出する。図4にはクランク角θ毎の熱発生量(実線70)が表されている。熱発生量Qは、筒内圧センサ18により検出される筒内圧(燃焼圧)P、クランク角θ毎のピストン位置によって決まる筒内容積V、比熱比κ、及び、圧縮行程での吸気バルブ閉弁時から排気行程での排気バルブ開弁時までのクランク角範囲を積分区間として(2)式に基づいて算出することができる。熱発生量Qの算出手法については、例えば、特許文献1(特開2008−025406号公報)等に記載されているためその詳細な説明は省略する。   First, a heat generation amount Q generated in one cycle is calculated. FIG. 4 shows the heat generation amount (solid line 70) for each crank angle θ. The amount of heat generated Q is the cylinder pressure (combustion pressure) P detected by the cylinder pressure sensor 18, the cylinder volume V determined by the piston position for each crank angle θ, the specific heat ratio κ, and the intake valve closing in the compression stroke. The crank angle range from the time until the exhaust valve opening in the exhaust stroke can be calculated based on the equation (2) as an integration interval. The calculation method of the heat generation amount Q is described in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-025406) and the like, and thus detailed description thereof is omitted.

Figure 0005594218
・・・(2)
Figure 0005594218
... (2)

次に、供給全燃料の熱量を算出する。供給全燃料の熱量は、例えば、燃料の低位発熱量と燃料噴射量の積から算出することができる。   Next, the heat quantity of all the supplied fuel is calculated. The amount of heat of all supplied fuel can be calculated, for example, from the product of the lower heating value of the fuel and the fuel injection amount.

続いて、排気損失と冷却損失を算出する(ステップS100)。図4及び(1)式に示すように、供給全燃料の熱量は、ポンプ損失、図示仕事、排気損失、冷却損失、未燃損失の和で表される。このうち、ポンプ損失と図示仕事は、筒内圧(燃焼圧)Pと筒内容積Vとの関係を表すPV線図上に描かれる袋状のループの面積から算出することができる。これらの算出手法については公知であるためその説明は省略する。また、ECU50には、運転条件(エンジン回転数、負荷、吸気温度等)に応じて未燃損失を定めたマップが記憶されている。未燃損失はこのマップから運転条件に応じて取得される。   Subsequently, exhaust loss and cooling loss are calculated (step S100). As shown in FIGS. 4 and (1), the amount of heat of all the supplied fuel is represented by the sum of pump loss, illustrated work, exhaust loss, cooling loss, and unburned loss. Among these, the pump loss and the illustrated work can be calculated from the area of the bag-like loop drawn on the PV diagram representing the relationship between the in-cylinder pressure (combustion pressure) P and the in-cylinder volume V. Since these calculation methods are known, the description thereof is omitted. Further, the ECU 50 stores a map in which unburned loss is determined according to operating conditions (engine speed, load, intake air temperature, etc.). Unburned loss is obtained from this map according to the operating conditions.

ステップS100において、排気損失は、1サイクルで生じる熱発生量Qからポンプ損失と図示仕事を差し引くことにより算出することができる。また、冷却損失は、供給全燃料の熱量から1サイクルで生じる熱発生量Qと未燃損失とを差し引くことにより算出することができる。   In step S100, the exhaust loss can be calculated by subtracting the pump loss and the illustrated work from the heat generation amount Q generated in one cycle. The cooling loss can be calculated by subtracting the heat generation amount Q generated in one cycle and the unburned loss from the heat amount of all the supplied fuel.

次に、ステップS110において、(排気損失/冷却損失)−初期値を算出し、閾値A、閾値Bと大小比較する。この初期値は、点火時期マップの適合時と同一のハード条件において、現運転条件に応じた基本点火時期で点火させた場合の基本冷却損失と基本排気損失の割合である。ECU50には、運転条件及び基本点火時期毎に初期値(基本排気損失/基本冷却損失)を定めたマップが予め記憶されている。ECU50は、現運転条件と同一運転条件に応じた初期値をマップから取得する。また、閾値Aは閾値B以上の値であり、例えば、閾値Aは正値、閾値Bは負値である。なお、共に0であってもよい。   Next, in step S110, (exhaust loss / cooling loss) -initial value is calculated and compared with threshold values A and B. This initial value is the ratio between the basic cooling loss and the basic exhaust loss when ignition is performed at the basic ignition timing corresponding to the current operating conditions under the same hardware conditions as when the ignition timing map is adapted. The ECU 50 stores in advance a map that defines initial values (basic exhaust loss / basic cooling loss) for each operating condition and basic ignition timing. The ECU 50 acquires an initial value from the map according to the same operation condition as the current operation condition. The threshold A is a value equal to or higher than the threshold B. For example, the threshold A is a positive value and the threshold B is a negative value. Both may be 0.

ステップS110において、(排気損失/冷却損失)−初期値が閾値Aより小さく、かつ閾値Bより大きい場合には、条件不成立と判定され本ルーチンの処理が終了される。一方、ステップS110おいて、(排気損失/冷却損失)−初期値が閾値A以上、又は閾値B以下である場合には、条件成立と判定され、ステップS120において点火時期マップが一律に補正される。   In step S110, when (exhaust loss / cooling loss) -initial value is smaller than threshold A and larger than threshold B, it is determined that the condition is not satisfied, and the processing of this routine is terminated. On the other hand, if (exhaust loss / cooling loss) -initial value is not less than threshold A or not more than threshold B in step S110, it is determined that the condition is satisfied, and the ignition timing map is uniformly corrected in step S120. .

具体的には、(排気損失/冷却損失)−初期値が閾値A以上である場合には、点火時期マップが進角側へ一律に補正される。この進角側への補正は閾値Aとの差が大きいほど大きな値とする。また、(排気損失/冷却損失)−初期値が閾値B以下である場合には、点火時期マップが遅角側へ一律に補正される。この遅角側への補正は閾値Bとの差が大きいほど大きな値とする。なお、これらの補正は、MBTとなる点火時期を超えないように実験等で定められている。   Specifically, (exhaust loss / cooling loss) —when the initial value is equal to or greater than the threshold value A, the ignition timing map is uniformly corrected to the advance side. The correction to the advance side is set to a larger value as the difference from the threshold A is larger. Further, when the (exhaust loss / cooling loss) -initial value is equal to or less than the threshold value B, the ignition timing map is uniformly corrected to the retard side. The correction to the retard side is set to a larger value as the difference from the threshold B is larger. These corrections are determined by experiments or the like so as not to exceed the ignition timing for MBT.

以上説明したように、図3に示すルーチンによれば、排気損失が減少又は冷却損失が増大するほど点火時期マップを遅角側に一律補正することができる。また、排気損失が増大又は冷却損失が減少するほど点火時期マップを進角側に一律補正することができる。よって、基本点火時期を補正して、経年変化等により変化したMBTとなる点火時期に近づけることができる。本実施形態のシステムによれば、次サイクル以降において、MBTとなる点火時期を実現することが可能となる。そのため、燃費やドライバビリティの悪化を抑制することができる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 3, the ignition timing map can be uniformly corrected to the retard side as the exhaust loss decreases or the cooling loss increases. Further, the ignition timing map can be uniformly corrected to the advance side as the exhaust loss increases or the cooling loss decreases. Therefore, it is possible to correct the basic ignition timing and bring it closer to the ignition timing at which MBT has changed due to secular change or the like. According to the system of the present embodiment, it is possible to realize an ignition timing that becomes MBT in the next cycle and thereafter. Therefore, deterioration of fuel consumption and drivability can be suppressed.

ところで、上述した実施の形態1のシステムにおいては、排気損失及び冷却損失を算出し、これらの割合に基づいて基本点火時期を補正することとしているが、基本点火時期の補正手法はこれに限定されるものではない。具体的には次のように補正することとしても良い。まず、ECU50は、点火時期マップから現運転条件に応じた基本点火時期を決定する。次に、この基本点火時期で点火した場合の排気損失及び冷却損失の少なくとも一方を算出する。また、ECU50は、運転条件応じた基本排気損失値と基本冷却損失値をマップにより予め記憶しており、このマップから現運転条件に応じた基本排気損失値、基本冷却損失値を取得する。基本冷却損失値および基本排気損失値は、基本点火時期がMBTとなる点火時期である場合(適合時と同一のハード条件である場合)における冷却損失及び排気損失をいう。そして、排気損失が基本排気損失値よりも小さくなっているほど、又は冷却損失が基本冷却損失値よりも大きくなっているほど点火時期マップを遅角側へ一律補正する。一方、排気損失が基本排気損失値よりも大きくなっているほど、又は冷却損失が基本冷却損失値よりも小さくなっているほど点火時期マップを進角側に一律補正する。このような手法によれば、排気損失及び冷却損失の両方又は一方に基づいて基本点火時期を補正し、経年変化等により変化したMBTとなる点火時期に近づけることができる。   By the way, in the system of the first embodiment described above, the exhaust loss and the cooling loss are calculated and the basic ignition timing is corrected based on these ratios, but the basic ignition timing correction method is limited to this. It is not something. Specifically, the correction may be performed as follows. First, the ECU 50 determines the basic ignition timing according to the current operating conditions from the ignition timing map. Next, at least one of the exhaust loss and the cooling loss when ignited at this basic ignition timing is calculated. Further, the ECU 50 stores a basic exhaust loss value and a basic cooling loss value according to the operating conditions in advance as a map, and acquires a basic exhaust loss value and a basic cooling loss value according to the current operating condition from this map. The basic cooling loss value and the basic exhaust loss value refer to cooling loss and exhaust loss when the basic ignition timing is an ignition timing at which MBT is achieved (when the hard conditions are the same as those at the time of adaptation). The ignition timing map is uniformly corrected to the retard side as the exhaust loss becomes smaller than the basic exhaust loss value or as the cooling loss becomes larger than the basic cooling loss value. On the other hand, the ignition timing map is uniformly corrected to the advance side as the exhaust loss becomes larger than the basic exhaust loss value or as the cooling loss becomes smaller than the basic cooling loss value. According to such a method, the basic ignition timing can be corrected based on one or both of the exhaust loss and the cooling loss, and can be brought close to the ignition timing at which the MBT has changed due to secular change or the like.

また、上述した実施の形態1のシステムにおいては、熱発生率Qを(2)式に基づいて算出することとしている(ステップS100)が、熱発生率Qの算出手法はこれに限定されるものではない。クランク角度に対する熱発生量Qの変化パターンと、クランク角度に対する積値PVκの変化とは相関を有するため、これに基づいて熱発生量Qを算出することとしてもよい。このような熱発生量Qの算出手法については、例えば、特許文献1(特開2008−025406号公報)等に記載されているためその説明は省略する。 Moreover, in the system of Embodiment 1 mentioned above, it is supposed that the heat release rate Q will be calculated based on Formula (2) (step S100), but the calculation method of the heat release rate Q is limited to this. is not. Since the change pattern of the heat generation amount Q with respect to the crank angle and the change of the product value PVκ with respect to the crank angle have a correlation, the heat generation amount Q may be calculated based on this. Such a calculation method of the heat generation amount Q is described in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-025406) and the like, and thus description thereof is omitted.

また、本発明が適用されるエンジンは、上述の実施の形態のような筒内直噴エンジンには限定されない。ポート噴射式のエンジンにも本発明の適用は可能である。   Further, the engine to which the present invention is applied is not limited to the in-cylinder direct injection engine as in the above-described embodiment. The present invention can also be applied to a port injection type engine.

尚、上述した実施の形態1においては、ECU50及び点火時期マップが前記第1の発明における「基本点火時期決定手段」に相当している。また、ここでは、ECU50が、上記ステップS100の処理を実行することにより前記第1の発明における「損失量算出手段」が、上記ステップS110〜ステップS120の処理を実行することにより前記第1の発明における「基本点火時期補正手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the ECU 50 and the ignition timing map correspond to the “basic ignition timing determining means” in the first invention. In addition, here, the ECU 50 executes the process of step S100, so that the “loss amount calculating means” in the first invention executes the process of steps S110 to S120, so that the first invention is executed. The “basic ignition timing correction means” in FIG.

10 エンジン
12 燃焼室
14 直噴噴射弁
16 点火プラグ
18 筒内圧センサ
19 クランク角センサ
24 エアフローメータ
26 スロットルバルブ
27 スロットル開度センサ
30 吸気圧センサ
34 触媒
52 水温センサ
10 Engine 12 Combustion chamber 14 Direct injection valve 16 Spark plug 18 In-cylinder pressure sensor 19 Crank angle sensor 24 Air flow meter 26 Throttle valve 27 Throttle opening sensor 30 Intake pressure sensor 34 Catalyst 52 Water temperature sensor

Claims (1)

内燃機関の運転条件に応じた基本点火時期を決定する基本点火時期決定手段と、
前記基本点火時期で点火した場合の排気損失量および冷却損失量の少なくとも一方の損失量を算出する損失量算出手段と、
前記基本点火時期に応じて定めた基本損失値に対する前記損失量の変化量に基づいて前記基本点火時期を補正する基本点火時期補正手段と、を備え
前記損失量算出手段は、前記排気損失量および前記冷却損失量を算出し、
前記基本損失値は、前記基本点火時期に応じて定めた基本冷却損失量に対する基本排気損失量の割合であり、
前記基本点火時期補正手段は、前記冷却損失量に対する前記排気損失量の割合が、前記基本損失値よりも大きくなるほど前記基本点火時期を進角側に補正し、前記基本損失値よりも小さくなるほど前記基本点火時期を遅角側に補正すること、
を特徴とする内燃機関の制御装置。
Basic ignition timing determination means for determining basic ignition timing according to the operating conditions of the internal combustion engine;
A loss amount calculating means for calculating a loss amount of at least one of an exhaust loss amount and a cooling loss amount when ignited at the basic ignition timing;
Basic ignition timing correction means for correcting the basic ignition timing based on a change amount of the loss amount with respect to a basic loss value determined according to the basic ignition timing ,
The loss amount calculating means calculates the exhaust loss amount and the cooling loss amount,
The basic loss value is a ratio of a basic exhaust loss amount to a basic cooling loss amount determined according to the basic ignition timing,
The basic ignition timing correction means corrects the basic ignition timing to an advance side as the ratio of the exhaust loss amount to the cooling loss amount becomes larger than the basic loss value, and as the smaller the basic loss value becomes, the basic ignition timing correction unit corrects the basic ignition timing. Correcting the basic ignition timing to the retarded side,
A control device for an internal combustion engine.
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